JPS63149356A

JPS63149356A - リ−ド片用軟質磁性合金およびその製造法ならびにリ−ドスイツチ

Info

Publication number: JPS63149356A
Application number: JP61296680A
Authority: JP
Inventors: Ryo Masumoto; 量増本; Yuetsu Murakami; 雄悦村上
Original assignee: Research Institute of Electric and Magnetic Alloys; Research Institute for Electromagnetic Materials
Current assignee: Research Institute of Electric and Magnetic Alloys; Research Institute for Electromagnetic Materials
Priority date: 1986-12-15
Filing date: 1986-12-15
Publication date: 1988-06-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、Ｃｏ、　Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｖ、　Ｎｂ、　Ｗ
、　ＴａおよびＦｅよりなるリード片用軟質磁性合金お
よびＣｏ、　Ｃｒ。

Ｍｏ、　　Ｖ、　Ｎｂ、　Ｗ、　ＴａおよびＦｅを主成
分として、Ｔｉ。

Ａ　ｊ！、　Ｓｉ、　Ｚｒ、　Ｇｅ、　Ｉｎ、　Ｓｎお
よびｓｂのそれぞれ３％以下、Ｎｉ、　Ｃｕ、　Ｈｆお
よびＭｎのそれぞれ５％以下、Ｂｅ、　Ａｕ＋　Ａｇ＋
　白金族元素および希土類元素のそれぞれ２％以下の１
種又は２種以上を０．０１〜１０％含有するリード片用
軟質磁性合金およびその製造法ならびにこれを用いたリ
ードスイッチに関するもので、その目的とするところは
鍛造、熱間および冷間加工が容易で、５０エルステッド
の磁界における磁束密度Ｂ、。が１６キロガウス以上で
、且つ保磁力Ｈｃが２エルステッド以下で比電気抵抗（
好ましくは３０μΩ・１以下）および熱膨張係数（好ま
しくは９０〜１１０　ｘｌＯ−’）が小さいリードスイ
ッチのリード片に適した軟質磁性合金を得るにある。更
に本発明はこれら軟ｆｉｆｆ性合金をリード片に用いた
リードスイッチに関するものである。

（従来の技術）非自己保持型リードスイッチのリード片には、保磁力が
小さくて外部磁界によって磁化し易く、且つ対抗するリ
ード片間の吸引力が大きくて容易にスイッチ動作が行う
ことができる、比電気抵抗が小さく導電性が良好な軟質
磁性合金が必要であり、またリード片は細線となした後
、さらに高度な加工を必要とするため、加工性にすぐれ
た軟質磁性合金であることが望まれる。従来このような
特性を有する軟質磁性合金としては、主として５２合金
（５２％Ｎｉ−Ｆｅ合金）が用いられている。しかし５
２合金は加工性が容易で保磁力が小さいが、磁束密度Ｂ
、。が１５キロガウスしかなく、最近のリードスイッチ
の用途拡大に伴う小型化、高性能化に対応するためには
、より一層大きな磁束密度Ｂ、。

を有し、保磁力および比電気抵抗および熱膨張係数の小
さい軟質磁性合金が望まれている。

（発明が解決しようとする問題点）００２０〜６５％を含むＦｅ−Ｃｏ２元系合金はｆ３ｓ
ｏが非常に高く比電気抵抗および熱膨張係数が小さいが
、規則格子が生成するため保磁力が比較的大きく、且つ
加工が著しく困難であり、したがってリード片用軟質磁
性合金として用いることはできない。

（問題点を解決するための手段） “　本、発゛明はＦｅ−２０〜６５％Ｃｏ系にＣｒ、　
Ｍｏ、　　Ｗ、　　Ｖ。

ＮｂおよびＴａを添加した合金の磁気特性を改善し、５
０エルステッドの磁界〆おける磁束密度Ｂ５゜が１６キ
ロガウス以上、保磁力Ｈｃが２、エルステッド以下で比
電気抵抗および熱膨張係数が小さく、加工の容易なリー
ド片用軟質磁性合金を得ようとするものである。

Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ、　　Ｖ、　Ｎｂ、およびＴａの各
元素の結晶構造は、Ｆｅ−２０〜６５％ＣＯ合金と同様
に体心立方格子であるので、これらの元素を添加したＦ
ｅ　−Ｃｏ系合金は均質な固溶体を形成し、またこれら
の元素は規則格子の生成を抑制するので、磁壁の移動が
容易となり、保磁力の小さい軟質磁性合金が得られるも
のと考えられる。

一般に合金は、結晶方位によって磁化し易い容易方向と
磁化の困難な方向とがあり、結晶異方性が存在すること
が知られている。Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ、　　Ｖ。

ＮｂおよびＴａを添加したＦｅ　−Ｃｏ系合金において
も結晶方位によって磁化の難易が存在することが知られ
ているが、本発明者らはこれを冷間加工することによっ
て加工方向に磁化の容易方向をもった集合組織を形成さ
せて、これを加熱して加工歪を除去するとともに磁化容
易な再結晶集合組織を発達させると加工方向が磁化し易
くなり、５０エルステッドの磁界における磁束密度Ｂ、
。が大きくなるとともに保磁力Ｈｃが小さくなることを
見出した。すなわち、Ｆｅ−２０〜６５％ＣＯ合金にＣ
ｒ、　ｆＷｏ、　Ｗ、　　Ｖ。

ＮｂおよびＴａを添加した合金を加工率５０％以上の冷
間加工を施した後、７００℃以上の温度で加熱すること
によって、磁束密度Ｂ５゜が１６キロガウス以上で保磁
力Ｈｃが２エルステッド以下のリード片に適した軟質磁
性合金が得られるのである。

またＣｒ、　ＦＩｏ、　Ｗ、　　Ｖ、　ＮｂおよびＴａ
の添加は、加工を困難とする規則格子の生成を抑制し、
結晶粒のマトリックスおよび粒界を強固にするので、加
工性が著しく向上する。

さらにこれらの合金の電気抵抗は比較的小さく導電性が
良いのでそれだけ通電による発熱も少なく、また熱膨張
係数も比較的小さいので、ガラス封着を必要とするリー
ドスイッチには好適である。

（作　用）本発明の合金を造るには、Ｃ０２０〜６５％、Ｃｒ、　
Ｍｏ。

Ｖ、Ｎｂのそれぞれ５％以下およびＷ、Ｔａのそれぞれ
１０％以下の１種あるいは２種以上の合計０．０１〜１
０％および残部Ｆｅの適当量を空気中、好ましくは水素
、アルゴン、窒素などの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する。或いは又、
上記合金に副成分として、Ｔｉ。

Ａｎ！、　Ｓｉ、　Ｚｒ、　Ｇｅ、　Ｉｎ、　Ｓｎおよ
びｓｂのそれぞれ３％以下、Ｎｉ、　Ｃｕ、　Ｉｆｆお
よびＭｎのそれぞれ５％以下、Ｂｅ、　Ａｕ、　Ａｇ、
白金族元素および希土類元素のそれぞれ２％以下の１種
又は２種以上の合計０．０１〜１０％の所定量を更に添
加する。必要に応じて鍛造性および加工性を改善するた
めにＭｎ、　Ｓｔ、　Ｔｉ、　　Ａ　１゜マグネシウム
、ポロン、炭素、希土類元素およびカルシウムその他の
脱酸脱硫剤の適当量を添加してできるだけ不純物を取り
除き、十分に攪拌し、組成的に均一な溶融合金を得る。

これらの添加物は磁気特性を損なわない程度（各０．１
％以下）ならば少量残存してもよい。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
にこれに高温において鍛造、熱間加工ならびに冷間加工
を施して適当な形状のもの、例えば棒あるいは板となし
、高温で適当な時間加熱して焼鈍あるいは溶体化処理を
施す。次いでこれをスェージング、線引、圧延およびツ
ブシ加工などの方法によって加工率５０％以上の冷間加
工を施し、目的の形状のもの例えば細線あるいは薄板に
する。さらにこれら冷間加工状態の成品を空気中、好ま
しくは非酸化性雰囲気中あるいは真空中で７００℃以上
の温度で加熱することにより、５０エルステッドの磁界
における磁束密度Ｂ、。が１６キロガウス以上および保
磁力ｔｉｃが２エルステッド以下を有するすぐれたリー
ド片用軟質磁性合金が得られる。

上記の冷間加工は、合金の結晶の磁化容易方向を加工方
向に優先方位とする集合組織あるいは繊維組織を形成す
る効果があり、特に加工率５０％以上の加工を施した場
合にこの効果が大きい。また上記の冷間加工に次いで行
われる加熱は、加工歪の除去および加工方向に磁化容易
方向をもった再結晶集合組織あるいは再結晶繊維組織を
形成し、磁束密度Ｂ、。を高め保磁力Ｈｃを小さくする
効果があり、特に７００℃以上の温度で加熱した場合に
この効果が大きい。

次に本発明の実施例について述べる。

原料としては９９．９％純度の電解鉄と、電解ニオブお
よび９９．８％純度のコバルトを用いた。試料を造るに
は原料を全重量８００ｇでアルミナ坩堝に入れ、アルゴ
ン雰囲気中で高周波誘導電気炉によって溶かした後、Ｍ
ｎ０．５％およびＴｉｅ、　１％を加えよく攪拌して均
質な溶融合金とした。次にこれを直径２５ｍｍ、高さ１
７０龍の孔をもつ鋳型に注入し、得られた鋳塊を約１２
００℃で鍛造して直径３璽麿の丸棒とし、１０００℃で
１時間加熱した後、水冷し、次いで冷間線引きによって
直径０．５鉗の線とした。この場合の加工率（減面率）
は９７％である。さらにこの線より長さ２５ｃｍを切り
とって試料とし、種々の熱処理を施した後５０エルステ
ッドの磁界における磁束密度Ｂ、。および保磁力ｔｉｃ
Ｏ値を測定し、第１表に示すような特性が得られた。

第　　１　　表原料としては９９．９％純度の電解鉄、タングステン８
０％含有のフェロタングステン、９９．８％純度のコバ
ルトおよびタンタルを用いた。試料を造るには原料の全
型１８００　ｇをアルミナ坩堝に入れ、真空中で高周波
誘導電気炉によって熔かした後、Ｍｎ００３％、　Ｓｉ
０．１％、　　Ｃ０，０５％を加えよく攪拌して均質な
溶融合金とした。次にこれを直径２５龍、高さ１７０　
ｓ鳳の孔をもつ鋳型に注入し、得られた鋳塊を約１１０
０°Ｃで鍛造して直径５鶴の丸棒とし、９００℃で１時
間加熱した後空冷し、ついで冷間線引によって直径２龍
の線とした。さらにこれを９００℃で１時間加熱した後
空冷し、ついで冷間線引によって直径０．５鶴の線とし
た。この場合の加工率（：＄ｉ面率）は９４％である。

この線より長さ２０ｃｍを切りとって試料とし、種々な
熱処理を施した後、５０エルステッドの磁界の時の磁束
密度Ｂ、。および保磁力ＨｃＯ値を測定し、第２表に示
すような特性が得られた。

第２表なお代表的な合金の磁気特性を第３表に示す。

第１図はＣｏ４０％、Ｗ２％、Ｔａ２％および残部Ｆｅ
からなる合金（合金番号４６）について、１０００°Ｃ
で１時間加熱後、水冷し、ついで種々な加工率で冷間線
引を施し、さらに９００℃で１時間加熱した場合の磁束
密度Ｂ、。および保磁力Ｈｃと冷間加工率との関係を示
したものである。図に見るように、冷間加工率５０％以
上では保磁力Ｉ（ｃは２エルステッド以下となる。

第２図は同じ合金について、加工率９７％で冷間線引し
た後、種々な温度で１時間加熱した場合の磁束密度Ｂ、
。および保磁力Ｈｃと加熱温度との関係を示したもので
ある。加熱温度が７００℃以上の温度で保磁力Ｈｃが２
エルステッド以下の特性値が得られる。然し７００℃以
下の温度で加熱した場合、保磁力（Ｈｃ）が２工ルステ
ツド以上にあると共に、バネ特性が強すぎるのでリード
片間の吸引力が減殺されて、スイッチ動作が不良となる
。

上記各実施例、第３表および図面かられかるように、０
０２０〜６５％、Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ、　　Ｖ、　Ｎｂ
およびＴａの１種あるいは２種以上の合計０．１〜１０
％および残部Ｆｅからなる合金およびこれを主成分とし
、副成分としてＴｉ、　　Ａ　Ｅ、　Ｓｉ、　Ｚｒ、　
Ｇｅ、　Ｉｎ、　Ｓｎ、　Ｓｂのそれぞれ３％以下、Ｎ
ｉ、　Ｃｕ、　Ｈｆ、　Ｍｎのそれぞれ５％以下、Ｂｅ
、　Ａｕ、　Ａｇ、白金族元素および希土類元素のそれ
ぞれ２％以下の１種又は２種以上の合計０．０１〜１０
％を添加して得た本発明の製造法による合金は焼鈍ある
いは溶体化処理後５０％以上の冷間加工を施した後、７
００℃以上の温度で加熱することにより、５０エルステ
ッドの磁界における磁束密度Ｂ、。が１６キロガウス以
上、保磁力Ｈｃが２エルステッド以下のすぐれたリード
片用軟質磁性合金が得られる。

以上本発明の製造方法において合金の特性は加工率５０
％以上の冷間加工を行った後７００℃以上の温度で加熱
することにより得られることを述べたが、この冷間加工
と加熱を操り返し行っても、更に良好な磁気特性が得ら
れる。

なお、実施例および第３表に掲げた合金には比較的純度
の高い金属Ｎｂ、　Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ、　Ｍｎ、　Ｖ
、　Ｔｉ。

ＡＪ、Ｓｉおよび希土類元素を用いたが、これらの代わ
りに経済的に有利な一般市販のフェロアロイあるいは母
合金およびミツシュメタルを用いても溶解の際脱酸、脱
硫を充分行えば、これらの金属を用いる場合と同様な磁
気特性と加工性が得られる。

次に本発明において合金の組成をＣｏ２０〜６５％、Ｃ
ｒ、　Ｍｏ、　Ｗ、　　Ｖ、　ＮｂおよびＴａの１種あ
るいは２種以上の合計０．１〜ｌＯ％および残部Ｆｅと
限定した理由は各実施例、第３表および図面から明らか
なようにその組成範囲の合金は加工が容易で、磁束密度
ｌ３ｓｏが１６キロガウス以上で保磁力が２エルステ・
７ド以下で比電気抵抗および熱膨張係数も比較的小さく
、ガラス封着を要するリードスイッチのリード片用乾湿
磁性合金として好適である。しかしＣｏが２０％以下お
よび６５％以上では熱膨張係数が大きく、ガラス封着の
際破損してリード片用軟質磁性合金として不適当となる
。一方Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ、　　Ｖ。

ＮｂおよびＴａの１種あるいは２種以上の合計が０．１
％以下では加工が困難となり、また１０％以上では磁束
密度Ｂ５゜が１６キロガウス以下、保磁力が２工ルステ
ツド以上となり、比電気抵抗も大きくなり不適当である
。また、副成分として添加するＴｉ。

ＡＪ２．　Ｓｉ、　Ｚｒ、　Ｇｅ、　Ｉｎ、　Ｓｎおよ
びｓｂの、それぞれ３％以下、Ｎｉ、　Ｃｕ、　Ｉｆｆ
、　Ｍｎのそれぞれ５％以下、Ｂｅ。

Ａｕ、　Ａｇ、白金族元素および希土類元素のそれぞれ
２％以下の１種又は２種以上の合計０．０１−１０％と
限定した理由はこの組成範囲の合金は加工が容易で磁束
密度ｌ３ｓｏが１６キロガウス以上、保磁力が２エルス
テッド以下であるが、この範囲をはずれると、磁気特性
は劣化し、かつ加工が困難となりリード片用軟質磁性合
金として不適当となるからである。すなわちＺｒ、　Ｉ
ｎ、　Ｓｎ、　Ｓｂ、　Ｃｕ、　Ｉｆｆ、　Ａｕ、　Ａ
ｇ。

白金族元素および希土類元素は特に保磁力を小さくする
効果が大きくＮｉ、　Ｔｉ、　Ａｊ！、　Ｓｉ、　Ｇｅ
、　　Ｖ。

Ｍｎおよび希土類元素は熱間および冷間加工性を改善す
る効果が大きい。

尚、Ｃａ、　Ｍｇ、　Ｐｂ、　　Ｐ、　Ｓｅ、　Ｔｅ、
　　Ｏ，Ｎ、　　Ｓ、　　ＣおよびＢは快削性を高める
効果があり、本発明の特性および加工性を損なわない程
度の少量（各０．１％以下）含有しても差し支えない。

（発明の効果）要するに本発明合金は鍛造、熱間および冷間加工が容易
で、加工率５０％以上の冷間加工を施した後７００°Ｃ
以上の温度で加熱することにより、５０エルステンドの
磁界における磁束密度Ｂ５゜が１６キロガウス以上、保
磁力が２エルステッド以下で、比電気抵抗および熱膨張
係数が小さいので、リードスイッチのリード片用軟質磁
性合金として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＦｅ　−４０％Ｃｏ−２％Ｗ−２％Ｔａ合金の
磁気特性と冷間加工率との関係を示した特性図、第２図
はＦｅ　−４０％Ｃｏ−２％Ｗ−２％Ｔａ合金の磁気特
性と加熱温度との関係を示した特性図である。第１図冷間加工率（％）

Claims

【特許請求の範囲】１、重量比にてコバルト２０〜６５％、クロム、モリブ
デン、バナジウムおよびニオブのそれぞれ５％以下、タ
ングステン、タンタルのそれぞれ１０％以下の１種ある
いは２種以上の合計０．０１〜１０％および残部鉄と少
量の不純物とからなり、５０エルステッドの磁界におけ
る磁束密度が１６キロガウス以上および保磁力が２エル
ステッド以下であることを特徴とするリード片用軟質磁
性合金。２、重量比にてコバルト２０〜６５％、クロム、モリブ
デン、バナジウムおよびニオブのそれぞれ５％以下、タ
ングステン、タンタルのそれぞれ１０％以下の１種ある
いは２種以上の合計０．０１〜１０％および残部鉄を主
成分とし、副成分としてチタン、アルミニウム、珪素、
ジルコニウム、ゲルマニウム、インジウム、錫およびア
ンチモンのそれぞれ３％以下、ニッケル、銅、ハフニウ
ムおよびマンガンのそれぞれ５％以下、ベリリウム、金
、銀、白金族元素および希土類元素のそれぞれ２％以下
の１種あるいは２種以上の合計０．０１〜１０％と、少
量の不純物とからなり、５０エルステッドの磁界におけ
る磁束密度が１６キロガウス以上および保磁力が２エル
ステッド以下であることを特徴とするリード片用軟質磁
性合金。３、重量比にてコバルト２０〜６５％、クロム、モリブ
デン、バナジウムおよびニオブのそれぞれ５％以下、タ
ングステン、タンタルのそれぞれ１０％以下の１種ある
いは２種以上の合計０．０１〜１０％および残部鉄と少
量の不純物とからなる合金を加工率５０％以上の冷間加
工を施した後７００℃以上の温度で加熱することにより
、５０エルステッドの磁界における磁束密度が１６キロ
ガウス以上および保磁力が２エルステッド以下の合金を
得ることを特徴とするリード片用軟質磁性合金の製造法
。４、重量比にてコバルト２０〜６５％、クロム、モリブ
デン、バナジウムおよびニオブのそれぞれ５％以下、タ
ングステン、タンタルのそれぞれ１０％以下の１種ある
いは２種以上の合計０．０１〜１０におよび残部鉄を主
成分とし、副成分として、チタン、アルミニウム、珪素
、ジルコニウム、ゲルマニウム、インジウム、錫および
アンチモンのそれぞれ３％以下、ニッケル、銅、ハフニ
ウムおよびマンガンのそれぞれ５％以下、ベリリウム、
金、銀、白金族元素および希土類元素のそれぞれ２％以
下の１種あるいは２種以上の合計０．０１〜１０％と、
少量の不純物とからなる合金を、加工率５０％以上の冷
間加工を施した後７００℃以上の温度で加熱することに
より、５０エルステッドの磁界における磁束密度が１６
キロガウス以上および保磁力が２エルステッド以下を発
揮せしめることを特徴とするリード片用軟質磁性合金の
製造法。５、重量比にてコバルト２０〜６５％、クロム、モリブ
デン、バナジウムおよびニオブのそれぞれ５％以下、タ
ングステン、タンタルのそれぞれ１０％以下の１種ある
いは２種以上の合計０．０１〜１０％および残部鉄と少
量の不純物とからなり、５０エルステッドの磁界におけ
る磁束密度が１６キロガウス以上および保磁力が２エル
ステッド以下であるリード片用軟質磁性合金を用いたこ
とを特徴とするリードスイッチ。６、重量比にてコバルト２０〜６５％、クロム、モリブ
デン、バナジウムおよびニオブのそれぞれ５％以下、タ
ングステン、タンタルのそれぞれ１０％以下の１種ある
いは２種以上の合計０．０１〜１０％および残部鉄を主
成分とし、副成分として、チタン、アルミニウム、珪素
、ジルコニウム、ゲルマニウム、インジウム、錫および
アンチモンのそれぞれ３％以下、ニッケル、銅、ハフニ
ウムおよびマンガンのそれぞれ５％以下、ベリリウム、
金、銀、白金族元素および希土類元素のそれぞれ２％以
下の１種あるいは２種以上の合計０．０１〜１０％と、
少量の不純物とからなり、５０エルステッドの磁界にお
ける磁束密度が１６キロガウス以上および保磁力が２エ
ルステッド以下を有するリード片用軟質磁性合金を用い
たことを特徴とするリードスイッチ。