JPS5947017B2 - 磁気録音および再生ヘツド用磁性合金ならびにその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はニツケル７０〜８６％、ニオプ１％をこえ１４
％以下、ハフニウム０．００１〜 ５ｑｂ）少量の不純
物と残部鉄からなる高透磁率磁性合金または生成分とし
てニツケル７ ０〜８６％、ニオブ１％をこえ１４％以
下、ハフニウム０．００１〜 ５％、副成分としてモリ
ブデン８％以下、クロム７％以下、タングステン１０％
以下、チタン７％以下、バナジウム７％以下、マンガン
１０以下、ゲルマニウム７％以下、ジルコニウム５％以
下、希土類元素５％以下、タンタル１０以下、ベリリウ
ム３％以下、ホウ素１％以下、アルミニウム５％以下、
ケイ素５％以下、錫５％以下、アンチモン５％以下、コ
バルト１０％以下および銅１０％以下の１種あるいは２
種以上の合計０．０．１〜１５％、少量の不純物と残部
鉄からなる高透磁率磁性合金に関するものであつて、そ
の目的とするところは、透磁率および硬度が大きく、か
つ鍛造、加工が容易な磁気録音再生へツド用の磁性合金
る得るにある。

現在、オーデイオ用磁気録音再生ヘツドの磁性材料とし
ては、高透磁率を有し、成形加工が良好なパーマロイ（
Ｎｉ−Ｆｅ系合金）が一般に広く使用されているが、そ
の硬度がビツカース表示Ｑｌｖ）で約１１０の如く低い
値のため、磁気テープの摺動による摩耗が激しく、これ
を改善することが重要な課題となつている。先に本発明
者らは特公昭４７−２９６９０号においてＮｉ−Ｆｅ−
Ｎｂ合金が硬度が高く、耐摩耗性に優れた高透磁率合金
であることを開示した。

その後引続き本発明者らはＮｉ−Ｆｅ合金にニオブと同
時にハフニウムを添加したＮｉ− Ｆｅ− Ｎｂ−Ｈｆ
合金について種々研究した結果、この合金はニォプとハ
フニウムの相乗的効果により硬度が高く耐摩耗性にすぐ
れ、磁気ヘツド用磁性合金として好適であることを見い
出した。さらに進んでＮｉ−Ｆｅ−Ｎｂ−Ｈｆ合金にＭ
Ｏ．Ｃｒ．Ｗ．Ｔｉ．Ｖ．Ｍｎ，Ｇｅ．Ｚｒ）希土類元
素、Ｔａ．Ｂｅ，Ｂ．Ａｌ．Ｓｉ．Ｓｎ，Ｓｂ，ＣＯお
よびＣｕのうちの１種あるいは２種以上の合計０．０１
〜１５％以下を添加して研究を行い、遂に高い透磁率を
有し、硬度が大きく、かつ鍛造加工の容易な合金を見い
出すことができた。即ち、本発明は重量比にてニツケル
７０〜８６％、ニオプ１％をこえ１４％以下、ハフニウ
ム０．００１〜 ５％、少量の不純物と残部鉄から成る
か、または重量比にて主成分としてニツケル７０〜８６
％、ニオブ１％をこえ１４％以下、ハフニウム０．００
１〜 ５％、副成分としてモリブデン８％以丁、クロム
７％以下、タングステン１０ｑ１７以下、チタン７％以
下、バナジウム７％以下、マンガン１０％以下、ゲルマ
ニウム７％以下、ジルコニウム５％以下、希土類元素５
％以下、タンタル１０％以下、ベリリウム３％以下、ホ
ウ素１％以下、アルミニウム５％以下、ケイ素５％以下
、錫５％以下、アンチモン５％以下、コバルト１０％以
下および銅１０％以下の１種あるいは２種以上．の合計
０．０１〜１５％、少量の不純物と残部鉄からな力、初
透磁率３０００以上、最大透磁率５０００以上でビツカ
ース硬度が１３０以上の高透磁率、高硬度で、かつ鍛造
、成形加工が容易で熱処理が簡単な磁気録音および再生
へツド等に使用し得る高透磁率磁性合金に係る。

尚、本発明合金の更に好ましい組成範囲は次のようであ
る。

即ち主成分としてニツケル７３〜８４．８％、ニオブ１
％をこえ１０％以下、ハフニウム０．００１〜 ３％、
副成分としてモリブデン６％以下、クロム５％以下、タ
ングステン７％以下、チタン５％以下、バナジウム４Ｃ
＄以下、マンガン７％以下、ゲルマニウム５％以下、ジ
ルコニウム３％以下、希土類元素３％以下、タンタル７
Ｑ６以下、ベリリウム２％以下、ホウ素０．７％以下
、アルミニウム３％以下、ケイ素３％以下、錫３％以下
、アンチモン３％以下、コバルト７％以下および銅７％
以下の１種あるいは２種以上の合計０．０１〜１０％以
下、少量の不純物と残部鉄からなる合金は一層好適であ
る。上記組成の合金を再結晶温度以上、即ち６００℃以
上、特に８００℃以上融点以下の高温で非酸化性雰囲気
中あるいは真空中において少くとも１分間以上約１００
時間以下の組成に対応した適当時間加熱し、高温で充分
に加工歪を除去し、かつ溶体化し、組織を均質化した後
、約６００℃の規則−不規則格子変態点に近い温度まで
冷却し、ここで短時間保持し、組織各部が均一な温度に
なるのをまつて、上記変態点以上の温度よＶ）１００℃
／秒〜１℃／時の組成に対応した適当な速度で常温まで
冷却するか、あるいはこれを更に規則一不規則格子変態
点（約６００℃）以下の温度で１分間以上約１００時間
以下の組成に対応した適当時間加熱し、冷却することに
よ虱高透磁率、高硬度の磁性合金を得ることができる。

上記の溶体化温度から規則一不規則格子変態点（約６０
０℃）以上の温度までの冷却は、急冷しても徐冷しても
得られる磁性には大した変ｂはないが、この変態点以下
の冷却速度は磁性に大きな影響を及ぼす。

即ちこの変態点以上の温度より１００℃／秒〜１℃／時
の組成に対応した適当な速度で常温迄冷却すると、一般
に規則度は約０．１〜０．６とな虱磁性は優秀である。
そして上記の冷却速度の内１００℃／秒に近い速度で急
冷すると、規則度が０．１位にな力、これ以上早く冷却
すると規則化が進まず、規則度はさらに小さくなｂ磁性
は劣化する。しかしその規則度の小さい合金をその変態
点以下の２００の〜６００℃に再加熱し冷却すると、規
則化が進んで、規則度が０．１〜０．６とな力磁性は向
上する。他方、上記の変態点以上の温度から、例えば１
℃／時位の速度で徐冷すると、規則化は進みすぎ、規則
度が０．６位またはそれ以上となるために磁性は低下す
る。これを要するに、本発明の組成合金では６００℃以
上、特に８００℃以上融点以下の高温で充分溶体化し、
適当な速度で冷却し、規則度を０．１〜０．６の範囲の
適当な値とすると優秀な磁性が得られ、冷却が速すぎて
規則度が小さ過ぎるときは、さらに２００〜６００℃の
間の変態点以下の温度で再加熱すると規則度が調整され
磁性が著しく向上するのである。

また一般的には熱処理温度が高ければ熱処理時間は短く
、熱処理温度が低ければ熱処理時間を長くしなければな
らない。

なお合金の質量が大きい場合は熱処理時間を長くし、質
量が小さい場合には熱処理時間を短くしてよいことは当
然である。本発明の各合金について最高の透磁率を得る
ための約６００℃から常温までの冷却速度はその組成に
よつてかなり異なつているが、一般にその速度は小さく
炉中冷却程度の速度即ち徐冷が，応用上好都合である。
例えば磁気録音再生用ヘツピを製作する場合には、成形
加工後その加工歪を除去するための熱処理は、できるだ
け成品の形状を維持し、表面の酸化物の生成をさけるた
めに、非酸化性雰囲気中あるいは真空中で行うことが望
ましいので、徐冷して優秀な特性を現わす本発明合金は
これによく適している。次に本発明合金の製造法を工程
順に詳細に説明する。

本発明の合金を造るには、まず主成分のニツケル７０〜
８６ｑ１）、ニオブ１（ｆｌ）をこえ１４０１）以下、
・・フニウム０．００１〜５（ｆ）および残部鉄の適当
量を空気中好ましくは非酸化性雰囲気中あるいは真空中
において適当な溶解炉を用いて溶解した後、マンガン、
ケイ素、アルミニウム、チタン、ボロン、カルシウム合
金、マグネシウム合金その他の脱酸剤、脱硫剤を少量添
加してできるだけ不純物を取り除き、そのままか、更に
これにモリブデン８％以下、クロム７（ｆ）以下、タン
グステン１０％以下、チタン７（：ｆ）以下、バナジウ
ム７％以下、マンガン１０％以下、ゲルマニウム７（Ｆ
ｆ）以下、ジルコン５（１１）以下、希土類元素５（ｆ
ｌ）以下、タンタル１０（ｆ）以下、ベリリウム３０１
）以下、ホウ素１％以下、アルミニウム５％以下、ケイ
素５％以下、錫５％以下、アンチモン５％以下、コバル
ト１０％以下および銅１０％以下の１種あるいぱ２種以
上の合計０．０１〜１５（ｆ）の定量を添加して充分に
攪拌し、組成的に均一な溶融合金を造る。

次にこれを適当な形および大きさの鋳型に注入して健全
な鋳塊を得、さらにこれに常温あるいは高温において鍛
造あるいは熱間および冷間圧延などの成形加工を施して
目的の形状のもの、例えば厚さ０．３ｍｍの薄板を造る
。次にその薄板から目的の形状、寸法のものを打抜き、
これを水素中、その他適当な非酸化性雰囲気中あるいは
真空中で再結晶温度以上すなわち約６００℃以上、特に
８００℃以上融点以下の温度に１分間以上約１００時間
以下加熱し、ついで組成に対応した適当な速度例えば１
００℃／秒〜１℃／時、特に１０℃／秒〜１０℃／時で
冷却する。合金の組成によつてはこれをさらに約６００
℃以下の温度（規則格子一不規則格子変態点以下の温度
）、特に２００〜６００℃に１分間以上約１００時間以
下加熱し、冷却する。次に本発明の実施例について述べ
る。実施例 １ 合金番号２５（組成Ｎｉ＝７９．５％、Ｆｅ＝１３．１
％、Ｎｂ＝ ７．０％、Ｈｆ＝ ０．４％）の合金原料
としては９９．８％純度の電解ニツケル、９９．９％純
度の電解鉄、９９．８％純度のニオブおよび９９．８％
純度のハフニウムを用いた。

試料を造るには全重量８００′をアルミナ坩堝に入れ、
真空中で高周波誘導電気炉によつて溶かした後、よく撹
拌して均質な溶融合金とした。次にこれを直径２５前ｌ
）高さ１７０１の孔をもつ鋳型に注入し、得られた鋳塊
を約１０００℃で鍛造して厚さ約７ｍ露の板とした。さ
らに約６００〜９００℃の間で厚さ１前ｌまで熱間圧延
し、ついで常温で冷間圧延を施して０．１ｎの薄板とし
、それから外径４４ｍｍ）内径３６ｍ露の環状板および
磁気ヘツドのコアを打ち抜いた。つぎにこれらに第１表
に示す種々な熱処理を施し、環状板で磁気特性および硬
度を、またコアを用いて磁気ヘツドを製造し、タリサー
フ表面粗さ計で磁気テープによる３００時間走行後の摩
耗量を測定して第１表のような結果を得た。実施例 ２ 合金番号５０（組成Ｎｉ＝７９，５％、Ｆｅ＝１１．４
％、Ｎｂ＝６．０％、Ｈｆ＝０．６％、ＭＯ＝２．５Ｃ
ｆ））の合金原料は実施例１と同じ純度のニツケル、鉄
、ニオブ、一・フニウムおよび９９．５０１）純度のモ
リブデンを用いた。

試料の製造法は実施例１と同じである。試料に種々の熱
処理を施して第２表に示すような特性が得られた。つぎ
に第３表には１２５０℃の水素中で２時間熱した後、６
００℃から種々な速度で常温まで冷却するか、あるいは
これをさらに６００℃以下の温度で再加熱して、常温で
測定された代表的な合金の諸特性が示してある。

つぎに本発明合金のハフニウムと透磁率、硬度および摩
耗量との関係を図面によつて詳細に述べる。

第１図には７９．５（ｆ）Ｎｉ−Ｆｅ−７＃Ｎｂ−Ｈｆ
合金について、一・フニウム量と硬度および摩耗量との
関係が示してある。一般に一・フニウム量の増加ととも
に硬度は著しく増大し、同時に摩耗量は著しく減少する
が特にハフニウムの微量添加において、極めてその効果
が大きいことがわかる。第２図は第１図と同じ合金のハ
フニウム量と初透磁率、最大透磁率および実効透磁率と
の関係を示したもので、一般に・・フニウムの添加は初
透磁率、最大透磁率および実効透磁率を高める効果があ
り、特に磁気ヘツドの特件にとつて重要とされる交流界
における実効透磁率においてその効果が大きい。しかし
ハフニウム５％以上では鍛造、加工が困難となシ、且つ
磁気特性も磁気ヘツド用磁性合金として不適当になる。
また第３図は７９．５％Ｎｉ−Ｆｅ−Ｎｂ合金とハフニ
ウムを０．４％含んだ７９．５％Ｎｉ−Ｆｅ−０．４％
Ｈｆ−Ｎｂ合金についてニオブ量と硬度との関係を示し
たもので、ニオブ量の増加とともに・・フニウム添加の
効果が著しく増大することがわかる。本発明合金のこの
ような高い硬度は、ニオブの効果によりＮ１−Ｆｅ合金
の地が固溶体硬化し、さらにハフニウムの添加により地
に硬度の極めて ト高いＮｂ−Ｈｆ系金属間化合物が微
細に析出して、硬度を著しく大きくする効果が達成され
るものと考えられる。

なお上記の実験においては、すべて高純度の金属の原料
を用いたが、これらの代勺にそれぞれ一 （般市販のフ
エロ合金あるいは各種母合金を用いてもよい。

この場合には合金が多少脆性を帯びるので、溶解の際特
にマンガン、ケイ素、アルミニウム、チタン、ボロン、
カルシウム合金、マグネシウム合金、その他の脱酸、脱
硫剤を適当に用いて ご充分に脱酸、脱硫を行い合金に
鍛造性、熱間加工性および冷間加工性、展延性および快
削性を与えることが必要である。磁気ヘツド用磁性合金
は磁気録音再生の感度の点から１ＫＨｚにおける実効透
磁率３０００以上、４飽和磁束密度３０００Ｇ以上を必
要とされるが、本発明合金は１ＫＨｚにおける実効透磁
率３０００以上、飽和磁束密度３０００Ｇ以上であるの
で、磁気ヘツド用磁性合金として好適である。

要するに本発明合金はＮ！ ＦｅＮｂおよびＨｆからな
る合金かあるいはこれにＮＯＣｒＷＴｉ９９９Ｖ，Ｍｎ
，Ｇｅ，Ｚｒｌ希土類元素、Ｔａ，Ｂｅ，Ｂ， ＡｌＳ！ ＳｎＳｂＣＯおよびＣｕの１種あるい９
● ９９は２種以上の合計０．０１〜１
５％を添加した合金で初透磁率、最大透磁率および実効
透磁率は非常に大きく、硬度も高く、加工性が良好なの
で、特に磁気録音再生ヘツビの磁性合金として非常に好
適であるとともに、普通の電気磁器に用いる磁性材料と
しても非常に好適である。

次に本発明において合金の組成をニツケル７０〜８６（
ｆｌ）、ニオブ１＃）をこえ１４％以下、・・フニウム
０．００１〜５（ｆｌ）および残部鉄と限定し、又これ
に添加する元素をモリブデン８＃）以下、クロム％以下
、タングステン１０％以下、チタン７％以下、バナジウ
ム７％以下、マンガン１０＃）以下、ゲルマニウム７（
ｆ）以下、ジルコニウム５（ｆ）以下、希土類元素５ｑ
１）以下、タンタル１０（ｆ）以下、ベリリウム３（：
ｉ）以下、ホウ素１％以下、アルミニウ５％以下、ケイ
素５（：ｆ）以下、錫５％以下、アンチモン５０１）以
下、コバルト１０％以下および銅１０％以下の１種また
は２種以上の合計０．０１〜１５％と限定した理由は、
実施例第３表および図面で明らかなようにその組成範囲
の透磁率および硬度はかな力高く、且つ加工性も良好で
あるが、組成がこの範囲をはずれると透磁率および硬度
の値が低くな力、かつ加工が困難となＤ磁気録音再生ヘ
ツビの材料として不適当となるからである。

即ち、ニオブが１（ｉ）以下およびハフニウムが０．０
０１＃）未満では硬度が１３０以下と低く、ニオブが１
４％を越え、ハフニウムが５（ｆ）を越えると硬度が高
すぎ鍛造、加工が困難とな力透磁率も低下するからであ
る。そしてこれに副成分としてモリブデン８％、クロム
７％、タングステン１０％、チタン７％、バナジウム１
０（ｆ）、マンガン１０（ｆｌ）、ゲルマニウム７％、
希土類元素５（：ｆ）、コバルト１０（Ｉ）および銅１
０％のそれぞれを越えて添加すると初透磁率が３０００
以下あるいは最大透磁率が５０００以下となるからであ
シ、ジルコニウム５％、タンタル１０（ｆ）、ベリリウ
ム３（ｆ）、ホウ素１ｑｆ）、アルミニウム５％、ケイ
素５（ｆ）、錫５％およびアンチモン５％のそれぞれを
越えて添加すると、鍛造あるいは加工が困難となるから
である。なお、第４表より明らかなように、Ｎｉ−Ｆｅ
一Ｎｂ−Ｈｆ系合金に副成分の何れかを入れると最大透
磁率、実効透磁率は大きくな力、保磁力が小さくな力、
硬度が大きくな力耐摩耗性が改善されるのでこれ等の副
成分の添加は磁気特性の改善と硬度および耐摩耗性の改
善をする点でその効果は同一であり、同効成分と見做し
得る。

なお、用途に応じて本発明合金の耐食性或いは切削加工
性を向上させたい場合には、本発明合金の磁気特性、耐
摩耗性を損わない程度に貴金属元素あるいは鉛、燐、テ
ルル、硫黄、カルシウムの少量を添加しても差支えない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は７９．５％Ｎｉ−Ｆｅ−７％Ｎｂ−Ｈｆ合金の
・・フニウム量と硬度および摩耗量との関係を示す特性
図で、第２図は同合金のハフニウム量と初透磁率、最大
透磁率および１ＫＨｚにおける実効透磁率との関係を示
した特性図で、第３図は７９．５％Ｎｉ−Ｆｅ−Ｎｂ合
金および７９．５％Ｎｉ−Ｆｅ一０．４％Ｈｆ−Ｎｂ合
金のニオプ量と硬度との関係を示す特性図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量比にてニッケル７０〜８６％、ニオブ１％をこ
   え１４％以下、ハフニウム０．００１〜５％、少量の不
   純物と残部鉄からなる磁気録音および再生ヘッド用磁性
   合金。 ２ 重量比にてニッケル７０〜８６％、ニオブ１％をこ
   え１４％以下、ハフニウム０．００１〜５％、少量の不
   純物と残部鉄からなり、初透磁率３０００以上、最大透
   磁率５０００以上およびビッカース硬度１３０以上を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気
   録音および再生ヘッド用磁性合金。 ３ 重量比にてニッケル７０〜８６％、ニオブ１％をこ
   え１４％以下、ハフニウム０．００１〜５％、少量の不
   純物と残部鉄からなる組成物を、６００℃以上融点以下
   の温度で非酸化性雰囲気あるいは真空中において、少く
   とも１分間以上１００時間以下の組成に対応した適当時
   間加熱した後、規則−不規則格子変態点以上の温度から
   １００℃／秒〜１℃／時の組成に対応した適当な速度で
   常温まで冷却することを特徴とする磁気録音および再生
   ヘッド用磁性合金の製造法。 ４ 重量比にてニッケル７０−８６％、ニオブ１％をこ
   え１４％以下、ハフニウム０．００１〜５％、少量の不
   純物と残部鉄からなる組成物を６００℃以上融点以下の
   温度で非酸化性雰囲気あるいは真空中において少くとも
   １分間以上１００時間以下の組成に対応した適当時間加
   熱した後、規則−不規則格子変態点以上の温度から１０
   ０℃／秒〜１℃／時の組成に対応した適当な速度で常温
   まで冷却し、これをさらに規則−不規則格子変態点以下
   の温度で非酸化性雰囲気中あるいは真空中において１分
   間以上１００時間以下の組成に対応した適当時間加熱し
   冷却することを特徴とする磁気録音および再生ヘッド用
   磁性合金の製造法。 ５ 重量比にて主成分としてニッケル７０〜８６％、ニ
   オブ１％をこえ１４％以下、ハフニウム０．００１〜５
   ％、副成分としてモリブデン８％以下、クロム７％以下
   、タングステン１０％以下、チタン７％以下、バナジウ
   ム７％以下、マンガン１０％以下、ゲルマニウム７％以
   下、ジルコニウム５％以下、希土類元素５％以下、タン
   タル１０％以下、ベリリウム３％以下、ホウ素１％以下
   、アルミニウム５％以下、ケイ素５％以下、錫５％以下
   、アンチモン５％以下、コバルト１０％以下および銅１
   ０％以下の１種または２種以上の合計０．０１〜１５％
   、少量の不純物と残部鉄からなる磁気録音および再生ヘ
   ッド用磁性合金。 ６ 重量比にて主成分としてニッケル７０〜８６％、ニ
   オブ１％をこえ１４％以下、ハフニウム０．００１〜５
   ％、副成分としてモリブデン８％以下、クロム７％以下
   、タングステン１０％以下、チタン７％以下、バナジウ
   ム７％以下、マンガン１０％以下、ゲルマニウム７％以
   下、ジルコニウム５％以下、希土類元素５％以下、タン
   タル１０％以下、ベリリウム３％以下、ホウ素１％以下
   、アルミニウム５％以下、ケイ素５％以下、錫５％以下
   、アンチモン５％以下、コバルト１０％以下および銅１
   ０％以下の１種または２種以上の合計０．０１〜１５％
   、少量の不純物と残部鉄からなり、初透磁率３０００以
   上、最大透磁率５０００以上およびビッカース硬度１３
   ０以上を有することを特許とする特許請求の範囲第５項
   記載の磁気録音および再生ヘッド用磁性合金。