JPH0788532B2 - Fe―Co系軟磁性材料の製造方法 - Google Patents
Fe―Co系軟磁性材料の製造方法Info
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- JPH0788532B2 JPH0788532B2 JP9187790A JP9187790A JPH0788532B2 JP H0788532 B2 JPH0788532 B2 JP H0788532B2 JP 9187790 A JP9187790 A JP 9187790A JP 9187790 A JP9187790 A JP 9187790A JP H0788532 B2 JPH0788532 B2 JP H0788532B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、極めて高い飽和磁束密度を持つFe−Co系軟磁
性材料の、冷間加工性に優れた製造方法に関する。
性材料の、冷間加工性に優れた製造方法に関する。
(従来の技術) 鉄系磁性材料の飽和磁束密度は、原子1個当たりの、磁
気モーメントを担う電子の密度(d電子密度)によって
規定される。スレーター=ポーリング曲線によれば、飽
和磁束密度は、周期律表の中でFeより原子番号の小さい
側で増加し、Coより原子番号の大きい側で減少する。即
ち、Fe−Co合金は最も大きな飽和磁束密度を持つことに
なる。最大となるところはCo:30%の組成のところであ
るが、キュリー温度はCo量が増加するにつれて上昇し、
室温付近での飽和磁束密度はCo:40%で最大となる。
気モーメントを担う電子の密度(d電子密度)によって
規定される。スレーター=ポーリング曲線によれば、飽
和磁束密度は、周期律表の中でFeより原子番号の小さい
側で増加し、Coより原子番号の大きい側で減少する。即
ち、Fe−Co合金は最も大きな飽和磁束密度を持つことに
なる。最大となるところはCo:30%の組成のところであ
るが、キュリー温度はCo量が増加するにつれて上昇し、
室温付近での飽和磁束密度はCo:40%で最大となる。
また、Fe−Co合金は室温で、Co:0〜70%で体心立方格子
であるが、Co:50%付近の組成のとき、CsCl型の規則合
金となる。合金が規則化するにつれて透磁率の増大、保
磁力の低下など、軟磁気特性の向上がみられる。
であるが、Co:50%付近の組成のとき、CsCl型の規則合
金となる。合金が規則化するにつれて透磁率の増大、保
磁力の低下など、軟磁気特性の向上がみられる。
従ってFe−Co系合金は飽和磁束密度の最も高い軟磁性材
料となり、小型モーター、プリンターヘッド等、小さな
体積で大きな出力を必要とする機器のコア等に用いられ
てきた。
料となり、小型モーター、プリンターヘッド等、小さな
体積で大きな出力を必要とする機器のコア等に用いられ
てきた。
Fe−Co系軟磁性合金は、室温で規則相が安定となり良好
な磁気特性をもたらすが、非常に脆い相であり、冷間加
工が困難となる。そのため、従来は、冷間加工に先立っ
て、規則不規則変態温度である730℃以上の温度域、即
ち、不規則相域、あるいはγ相域から素材を焼入し、規
則相の析出を阻止することによって加工性を良好ならし
めるようにしていた。焼入処理における冷却速度は、73
0℃〜980℃(α:不規則相)から焼入を行う場合は、規
則不規則変態を阻止できる400℃/sec以上の冷却速度
で、また980℃/sec以上の温度域(γ相域)から焼入を
行う場合は、マルテンサイト変態を生じせしめ得る100
℃/sec以上の冷却速度で、規則相が析出不可能となる50
0℃以下の温度まで冷却することが必要となる。(「Jou
rnal of Applied Physics」Vol.32.348s、「日立金属技
報」Vol.13.20、等)即ち、従来の熱間加工終了後、焼
入処理のために再び加熱した後に前記条件の焼入を行っ
ている。そのため熱間加工後、焼入処理を行うまでの間
は材料の曲げ、剪断などの加工が不可能となるので、熱
間加工直後の高温状態でシート状に加工して、以降の焼
入、酸洗、冷間加工等の工程に供する。小量のバッチ生
産となる処から、極めて生産性が低くなる。
な磁気特性をもたらすが、非常に脆い相であり、冷間加
工が困難となる。そのため、従来は、冷間加工に先立っ
て、規則不規則変態温度である730℃以上の温度域、即
ち、不規則相域、あるいはγ相域から素材を焼入し、規
則相の析出を阻止することによって加工性を良好ならし
めるようにしていた。焼入処理における冷却速度は、73
0℃〜980℃(α:不規則相)から焼入を行う場合は、規
則不規則変態を阻止できる400℃/sec以上の冷却速度
で、また980℃/sec以上の温度域(γ相域)から焼入を
行う場合は、マルテンサイト変態を生じせしめ得る100
℃/sec以上の冷却速度で、規則相が析出不可能となる50
0℃以下の温度まで冷却することが必要となる。(「Jou
rnal of Applied Physics」Vol.32.348s、「日立金属技
報」Vol.13.20、等)即ち、従来の熱間加工終了後、焼
入処理のために再び加熱した後に前記条件の焼入を行っ
ている。そのため熱間加工後、焼入処理を行うまでの間
は材料の曲げ、剪断などの加工が不可能となるので、熱
間加工直後の高温状態でシート状に加工して、以降の焼
入、酸洗、冷間加工等の工程に供する。小量のバッチ生
産となる処から、極めて生産性が低くなる。
このため、従来技術による時は、Fe−Co系軟磁性材料の
製造コストは極めて高いものとなっていた。
製造コストは極めて高いものとなっていた。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、従来技術における生産性の問題を解決し、熱
間加工後の材料を連続的に、多量、迅速、かつ安価に、
冷間加工工程までもちきたすFe−Co系軟磁性材料の製造
プロセスを提供することを目的としてなされた。
間加工後の材料を連続的に、多量、迅速、かつ安価に、
冷間加工工程までもちきたすFe−Co系軟磁性材料の製造
プロセスを提供することを目的としてなされた。
(課題を解決するための手段) 本発明の要旨とするところは、 (1)重量で、Co:40〜60%、残部:Feおよび不可避的不
純物からなる鋼を、730℃以上の温度域で加工し、加工
終了後加工歪が解放されない時間内に、730℃以上の温
度域から100℃/s以上の冷却速度で300℃以下の温度まで
冷却し、次いで冷間加工することを特徴とするFe−Co系
軟磁性材料の製造方法。
純物からなる鋼を、730℃以上の温度域で加工し、加工
終了後加工歪が解放されない時間内に、730℃以上の温
度域から100℃/s以上の冷却速度で300℃以下の温度まで
冷却し、次いで冷間加工することを特徴とするFe−Co系
軟磁性材料の製造方法。
(2)重量で、Co:40〜60%、さらにV、Cr、C、Nb、T
i、Mn、Mo、Sn、Pb、Zn、Ta、W、NiおよびAlのうちの
少なくとも1種を合計量で0.01〜3.5%含有し、残部:Fe
および不可避的不純物からなる鋼を、730℃以上の温度
域で加工し、加工終了後加工歪が解放されない時間内
に、730℃以上の温度域から100℃/s以上の冷却速度で30
0℃以下の温度まで冷却し、次いで冷間加工することを
特徴とするFe−Co系軟磁性材料の製造方法にある。
i、Mn、Mo、Sn、Pb、Zn、Ta、W、NiおよびAlのうちの
少なくとも1種を合計量で0.01〜3.5%含有し、残部:Fe
および不可避的不純物からなる鋼を、730℃以上の温度
域で加工し、加工終了後加工歪が解放されない時間内
に、730℃以上の温度域から100℃/s以上の冷却速度で30
0℃以下の温度まで冷却し、次いで冷間加工することを
特徴とするFe−Co系軟磁性材料の製造方法にある。
以下に、本発明を詳細に説明する。
Fe−Co系軟磁性材料は、Co含有量が40〜60%、即ちCo:F
e=1:1近傍で透磁率が最大になる。従って、Co:40〜60
%とした。
e=1:1近傍で透磁率が最大になる。従って、Co:40〜60
%とした。
特許請求範囲第2項で示した添加元素は、材料の加工性
をさらに向上させるために添加する。0.01%に見たない
添加量では効果が発現せず、一方、3.5%を超えて添加
すると磁性を担うFe、Coの成分比率が低下し、飽和磁束
密度が低下する。
をさらに向上させるために添加する。0.01%に見たない
添加量では効果が発現せず、一方、3.5%を超えて添加
すると磁性を担うFe、Coの成分比率が低下し、飽和磁束
密度が低下する。
次に、プロセス条件について説明する。
叙上のように、Fe−Co系軟磁性材料はCo含有量が40〜60
%、即ちCo:Fe=1:1近傍で透磁率が最大となるが、この
成分範囲では、材料は室温において規則相が熱的平衡相
として存在する。本発明が対象とするのは、この規則相
を有する高透磁率合金である。
%、即ちCo:Fe=1:1近傍で透磁率が最大となるが、この
成分範囲では、材料は室温において規則相が熱的平衡相
として存在する。本発明が対象とするのは、この規則相
を有する高透磁率合金である。
規則相は塑性変形に際して、複数の転移が同時に運動し
なければならないため、一般に変形しがたく、加工が極
めて困難である。本発明の対象とする合金も、規則相の
ままの熱間加工材は、室温で圧延、剪断、打ち抜き等の
冷間加工を施すことが困難である。
なければならないため、一般に変形しがたく、加工が極
めて困難である。本発明の対象とする合金も、規則相の
ままの熱間加工材は、室温で圧延、剪断、打ち抜き等の
冷間加工を施すことが困難である。
本発明者らは、冷間加工可能なFe−Co系軟磁性材料を得
るプロセス条件について研究を進めた結果、730℃以上
の温度域での熱間加工の後に、直ちに100℃/sec以上の
冷却速度で300℃以下まで冷却を行えば、冷間加工が可
能になるという知見を得た。即ち、本発明においては、
まず、鋼塊(鋼片)を熱間加工によって熱処理に適した
形状(=板厚)に加工する。熱間加工を730℃以上の温
度域で完了させ、その温度域から直ちに冷却すれば、規
則相の出現を阻止する熱処理を実現でき、再加熱工程を
省くことができる。
るプロセス条件について研究を進めた結果、730℃以上
の温度域での熱間加工の後に、直ちに100℃/sec以上の
冷却速度で300℃以下まで冷却を行えば、冷間加工が可
能になるという知見を得た。即ち、本発明においては、
まず、鋼塊(鋼片)を熱間加工によって熱処理に適した
形状(=板厚)に加工する。熱間加工を730℃以上の温
度域で完了させ、その温度域から直ちに冷却すれば、規
則相の出現を阻止する熱処理を実現でき、再加熱工程を
省くことができる。
従来の技術のように、再加熱工程を経た場合、730℃以
上980℃以下の温度域から冷却を開始すれば冷間圧延可
能な材料を得ることができるが、400℃/sec以上の冷却
速度が必要となる。熱間加工後の板厚が2〜3mmの場合
熱間加工直後でこれだけの冷却を行うには、巨大な冷却
槽、あるいは強力な冷却水スプレーが必要となる。一般
に設置されている冷却設備の冷却能の限界は、200℃/se
cである。従って、従来技術による場合は、γ単相域で
ある980℃以上の温度域から冷却を開始しなければなら
ない。一部でもα相が存在していると、そこが規則相に
変態し、冷間加工、例えば冷間圧延に際して塑性変形せ
ずに、割れ、傷などを惹起するからである。
上980℃以下の温度域から冷却を開始すれば冷間圧延可
能な材料を得ることができるが、400℃/sec以上の冷却
速度が必要となる。熱間加工後の板厚が2〜3mmの場合
熱間加工直後でこれだけの冷却を行うには、巨大な冷却
槽、あるいは強力な冷却水スプレーが必要となる。一般
に設置されている冷却設備の冷却能の限界は、200℃/se
cである。従って、従来技術による場合は、γ単相域で
ある980℃以上の温度域から冷却を開始しなければなら
ない。一部でもα相が存在していると、そこが規則相に
変態し、冷間加工、例えば冷間圧延に際して塑性変形せ
ずに、割れ、傷などを惹起するからである。
本発明の、熱間加工後再加熱することなしに直ちに冷却
するプロセスによる時は、冷却開始温度は980℃以上の
温度域から冷却を開始しても、冷却加工が可能となる。
するプロセスによる時は、冷却開始温度は980℃以上の
温度域から冷却を開始しても、冷却加工が可能となる。
まず始めに、α単相域で熱間加工を行う時を考える。熱
間加工に際して材料に加工歪が導入されるが、この歪が
解放されない内に冷却を行うと、歪は凍結される。つま
り、材料内は転位密度の非常に高い状態となる。この状
態が保たれたまま規則不規則変態温度以下に冷却される
と、転位が原子の再配列の障害となって規則化変態が阻
止される、あるいは遅れることになる。従って規則不規
則変態温度以下でも不規則相を得ることができるように
なるのである。
間加工に際して材料に加工歪が導入されるが、この歪が
解放されない内に冷却を行うと、歪は凍結される。つま
り、材料内は転位密度の非常に高い状態となる。この状
態が保たれたまま規則不規則変態温度以下に冷却される
と、転位が原子の再配列の障害となって規則化変態が阻
止される、あるいは遅れることになる。従って規則不規
則変態温度以下でも不規則相を得ることができるように
なるのである。
ところで、この温度域では、熱的には規則相が安定であ
る。冷却終了温度が十分に低くない、あるいは冷却速度
が十分に大きくないと、上記の歪による変態を阻止する
力よりも、変態するための熱的な駆動力が優り、規則相
が析出して材料は、脆化する。この限界の冷却終了温度
が300℃であり、冷却速度が、100℃/secである。
る。冷却終了温度が十分に低くない、あるいは冷却速度
が十分に大きくないと、上記の歪による変態を阻止する
力よりも、変態するための熱的な駆動力が優り、規則相
が析出して材料は、脆化する。この限界の冷却終了温度
が300℃であり、冷却速度が、100℃/secである。
熱間加工によって導入された歪が解放されるのに必要な
時間は、730℃以上の温度では5秒である。また、特許
請求範囲の(2)に示した合金添加を行えばさらに10数
秒に延びる。
時間は、730℃以上の温度では5秒である。また、特許
請求範囲の(2)に示した合金添加を行えばさらに10数
秒に延びる。
加工歪が残留しない、即ち動的回復、動的再結晶が生じ
る温度域で加工した場合は本発明による効果は得られな
いことになる。しかし、本合金においては、そのような
高温度域においてγ相戸なるために、100℃/sec以上の
冷却温度で冷却した場合、マルテンサイト相が析出す
る。この相は冷間圧延可能である。従って、加工歪によ
って規則化変態が阻止されなくても、規則相は出現せ
ず、冷間加工が可能となるのである。
る温度域で加工した場合は本発明による効果は得られな
いことになる。しかし、本合金においては、そのような
高温度域においてγ相戸なるために、100℃/sec以上の
冷却温度で冷却した場合、マルテンサイト相が析出す
る。この相は冷間圧延可能である。従って、加工歪によ
って規則化変態が阻止されなくても、規則相は出現せ
ず、冷間加工が可能となるのである。
ただし、この場合でも、熱間加工後冷却開始までの時間
が長いと、温度低下によりα相が出現する。このα相中
には加工歪が導入されていないので、100℃/sec程度の
冷却速度では規則相に変態してしまう。従って、やは
り、熱間加工後直ちに冷却を開始する必要がある。
が長いと、温度低下によりα相が出現する。このα相中
には加工歪が導入されていないので、100℃/sec程度の
冷却速度では規則相に変態してしまう。従って、やは
り、熱間加工後直ちに冷却を開始する必要がある。
(実施例) 第1表に、本発明の実施例、及び比較例を示す。
試験No.1〜7より、本発明により、100℃/sec以上の冷
却で、冷間加工性に優れた熱間加工材料が得られた事が
わかる。しかし、冷却速度の遅いNo.10は冷間加工性が
悪い。熱間加工後、冷却開始までの時間は、試験No.8よ
り、添加合金無しの場合は8秒おくと冷間加工不可能と
なるが、添加合金がある場合は、No.5のように12秒おい
ても冷間加工可能であった。しかし、20秒を経過したN
o.11の試料は不可となる。また、試験No.9は、冷却終了
温度が高くて、冷却終了後に延性が劣化した例である。
試験No.2,3のように、300℃以下で終了した場合は、冷
間加工可能であった。
却で、冷間加工性に優れた熱間加工材料が得られた事が
わかる。しかし、冷却速度の遅いNo.10は冷間加工性が
悪い。熱間加工後、冷却開始までの時間は、試験No.8よ
り、添加合金無しの場合は8秒おくと冷間加工不可能と
なるが、添加合金がある場合は、No.5のように12秒おい
ても冷間加工可能であった。しかし、20秒を経過したN
o.11の試料は不可となる。また、試験No.9は、冷却終了
温度が高くて、冷却終了後に延性が劣化した例である。
試験No.2,3のように、300℃以下で終了した場合は、冷
間加工可能であった。
(発明の効果) 本発明により、飽和磁束密度の非常に高い軟磁性材料で
あるFe−Co系合金の、低コストな大量生産が、可能とな
るのである。
あるFe−Co系合金の、低コストな大量生産が、可能とな
るのである。
Claims (2)
- 【請求項1】重量で、Co:40〜60%、残部:Feおよび不可
避的不純物からなる鋼を、730℃以上の温度域で加工
し、加工終了後加工歪が解放されない時間内に、730℃
以上の温度域から100℃/s以上の冷却速度で300℃以下の
温度まで冷却し、次いで冷間加工することを特徴とする
Fe−Co系軟磁性材料の製造方法。 - 【請求項2】重量で、Co:40〜60%、さらにV、Cr、
C、Nb、Ti、Mn、Mo、Sn、Pb、Zn、Ta、W、NiおよびAl
のうちの少なくとも1種を合計量で0.01〜3.5%含有
し、残部:Feおよび不可避的不純物からなる鋼を、730℃
以上の温度域で加工し、加工終了後加工歪が解放されな
い時間内に、730℃以上の温度域から100℃/s以上の冷却
速度で300℃以下の温度まで冷却し、次いで冷間加工す
ることを特徴とするFe−Co系軟磁性材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9187790A JPH0788532B2 (ja) | 1989-04-18 | 1990-04-06 | Fe―Co系軟磁性材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1-96300 | 1989-04-18 | ||
JP9630089 | 1989-04-18 | ||
JP9187790A JPH0788532B2 (ja) | 1989-04-18 | 1990-04-06 | Fe―Co系軟磁性材料の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03130322A JPH03130322A (ja) | 1991-06-04 |
JPH0788532B2 true JPH0788532B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=26433302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9187790A Expired - Lifetime JPH0788532B2 (ja) | 1989-04-18 | 1990-04-06 | Fe―Co系軟磁性材料の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0788532B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4712443B2 (ja) * | 2005-05-31 | 2011-06-29 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 機械加工性に優れた高磁束密度材料の製造方法 |
WO2007043687A1 (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-19 | Japan Science And Technology Agency | 加工性を改善した高強度Co基合金及びその製造方法 |
EP1935997B1 (en) | 2005-10-11 | 2012-10-03 | Japan Science and Technology Agency | Functional member from co-based alloy and process for producing the same |
US8529710B2 (en) | 2006-10-11 | 2013-09-10 | Japan Science And Technology Agency | High-strength co-based alloy with enhanced workability and process for producing the same |
US20140283953A1 (en) | 2011-12-16 | 2014-09-25 | Aperam | Method for producing a soft magnetic alloy strip and resultant strip |
CN103451504A (zh) * | 2013-08-27 | 2013-12-18 | 苏州长盛机电有限公司 | 钴基合金 |
CN110438308B (zh) * | 2019-09-16 | 2021-04-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种FeCo-1.1V软磁合金的多级热处理方法 |
CN111471899A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-07-31 | 江苏精研科技股份有限公司 | 高性能软磁合金粉末及制备复杂零件的制备工艺 |
-
1990
- 1990-04-06 JP JP9187790A patent/JPH0788532B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03130322A (ja) | 1991-06-04 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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