JPS63190137A - 磁気特性の優れた軟磁性合金 - Google Patents

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） この発明は、磁気特性とくに透磁率に優れた軟磁性合金
に関し、電気、電子機器等に用いてとりわけ好適なもの
である。

（従来の技術） 高透磁率材料として従来から知られている代表的な合金
であるＰＣパーマロイおよびセンダストにつき、その特
性を次表に示す。ここでλは磁歪を、ｋ＋は磁気異方性
を、また８．は飽和磁束密度、μｍは最大透磁率を示す
。

同表より明らかなように、最大透磁率μｍは、何れの場
合も１００，０００以上であるが、飽和磁束密度８．は
いずれも１１ｋＧ以下と低い。

この理由は以下の様に考えられる。

すなわち高透磁率を出すためには、強磁性体の物性とし
て、λ＝０、ｋＩ＝０の少なくとも一方あるいは双方を
満足させることが必要とされ、従ってＦｅを主体とする
合金系で上記の条件を満たすためには、添加する元素量
は多くなければならないが、逆に添加元素量が増加する
とそれに伴って、飽和磁束密度は低下することになる。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、飽和
磁束密度の低下を招くことなしに最大透磁率を向上させ
得る有利な解決案を提案するものである。

すなわち、原料のコストをあまり高くすることなく、し
かも特殊な製造工程を採用する必要なしに、最大透磁率
が２０，０００以上でかつ飽和磁束密度が１４ｋＧ以上
の軟磁性合金を提案することがこの発明の目的である。

（問題点を解決するための手段）。

さて発明者らは、上述した現状に鑑み鋭意研究を重ねた
結果、上記の要請を満足し得る合金としては、Ｆｅ　−
Ｓｎ系合金でしかも結晶粒径が所望の範囲を満足するも
のがとりわけ有利であることを見出した。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、Ｓｎ：　０．５〜８．０ｗｔ％（
以下単に％で示す）を含み、残部は実質的にＦｅの組成
により、結晶粒径が１００μｍ以上であることからなる
磁気特性の優れた軟磁性合金（第１発明）である。

またこの発明は、上記第１発明に、第３成分としてＡＩ
！、：０．５〜１Ｏ００％、Ｓｉ：０．５〜１０．０％
のうち少なくとも一種（第２発明）、またはＭｎ。

Ｖ、　Ｍｏ、　Ｗ、　Ｔｉ、　Ｃｒ、　Ｚｒ、　Ｎｂ、
　Ｔａ、　ＢおよびＩ（ｆのうちから選んだ一種または
二種以上：０．１〜５．０％を含有させたもの（第３発
明）、さらには両者を併せて含有させたもの（第４発明
）である。

以下この発明を具体的に説明する。

まずこの発明で、成分組成を上記の範囲に限定した理由
について説明する。

Ｓｎ　：　０．５〜８．０％ Ｓｎは、透磁率の向上に有効に寄与するが、０．５％よ
り少ないと２０，０００以上の最大透磁率が得られず、
一方８．０％を超えると最大透磁率が低下するだけでな
く、飽和磁束密度も低下するので、Ｓｎ含有量は０．５
〜８．０％の範囲に限定した。

第１図に、Ｆｅ中のＳｎ含有量を種々に変化させた１０
ｋｇ０鋼塊から作成した外径：４２ａｎ、内径；３３ｍ
ｍ、厚み：１０ｍのリング試料につき、１０００°Ｃで
焼鈍したのちの直流最大透磁率について調べた結果を、
Ｓｎ含有量との関係で示す。

同図より明らかなように、Ｓｎ含有量が０，５〜８％の
範囲において２０．０００以上の優れた最大透磁率が得
られている。

八２およびＳｉ：０．５〜１０．０％ ＾！およびＳｔはそれぞれ、最大透磁率の向上に有効に
寄与するが、含有量が０．５％に満たないとその添加効
果に乏しく、一方の１０．０％を超えると飽和磁束密度
の低下を招くので、単独使用および併用いずれの場合に
おいても０．５〜１０．０％の範囲に限定した。

第２図および第３図にそれぞれ、Ｆｅ中のＳｎおよびＡ
℃含有量を種々に変化させた１０ｋｇの鋼塊から作成し
た４２ｍｍφ×３３閣φＸ１０ｍｍのリング試料につき
、１０００’Ｃで焼鈍したのちの直流最大透磁率および
飽和磁束密度について調べた結果を、ＳｎおよびＡｆ含
有量との関係で示す。

同図より明らかなように、Ｓｎ含有量＝８％以下の範囲
において、Ａｆ含有量が１０．０％以下好ましくは１〜
６％の場合に、優れた最大透磁率ならびに飽和磁束密度
が得られている。

Ｍｎ、　　Ｖ、　Ｍｏ、　Ｗ、　Ｔｉ、　Ｃｒ、　Ｚｒ
、　Ｎｂ、　Ｔａ、　　Ｂおよび／またはＨｆ　：　０
．１〜５．０％上掲の各元素はいずれも、磁気特性の改
善に有効に寄与するが、含有量が０．１％に満たないと
その添加効果に乏しく、一方５．０％を超えると飽和磁
束密度が低下する不利が生じるので、単独使用または併
用いずれの場合においても、０．１〜５．０％の範囲で
添加するものとした。

以上、この発明では、合金の成分組成を上記の好適範囲
に調整する必要があるが、ただ単に成分のみを調整した
だけでは、この発明で目標とした良好な磁気特性は得ら
れない。ここに所期した目的達成のためには、結晶粒径
を１００μｍ以上にすることが肝要である。

第４図に、平均結晶粒径を変えたときのＦｅ−２，０Ｓ
ｎ−２，ＯＡｆ合金の最大透磁率の変化を示す。

同図より明らかなように、平均結晶粒径が１００μｍに
満たないと、μｍは１０，０００程度であるが、平均結
晶粒径が１００μｍ以上になると、′μｍは２０，００
０を超え、さらに粒径によっては４０，０００近くなる
場合もみられる。この点線Ｆｅにおいては、粒径が大き
くなってもさほど高い透磁率は呈さなかった。

次にこの発明合金の製造方法について説明する。

製造方法は、鋳造法、圧延法、溶湯急速凝固法、粉末法
、いずれの場合をとっても良い。

たとえば鋳造法の場合、所定の合金組成になる為の各原
料をルツボ中に入れて、溶湯とする。熱源は高周波加熱
でも、抵抗加熱でもアークでも、要するに原料を溶かせ
るものならなんでもよく、溶解したあと、合金をルツボ
中で室温まで冷却する。

さらに、このようにして得た合金について、γ→α変態
を避けた焼鈍温度で焼鈍を施すことによって結晶粒を粗
大化させることが、特性改善上重要である。この発明に
従う成分組成であれば、この合金系においてＴ相は著し
く縮小されているので、焼鈍温度の範囲を例えば、９０
０〜１２００°Ｃ程度に拡大でき、その結果結晶粒径が
１００μｍ以上のものが容易に得られるのである。

（作　用） この発明に従い、Ｆｅ　−Ｓｎ系合金において結晶粒径
を１００μｍ以上とすることによって最大透磁率が向上
する理由は、まだ明確に解明されたわけではないが、次
のとおりと考えられる。

磁化過程において、最大透磁率を示すのは、磁壁移動範
囲である。従って、磁壁移動がなめらかに進行する程透
磁率は向上する。また磁壁は強磁性体の各結晶粒内で多
くの磁区を形成するが、各結晶粒界において、これらの
磁区はそれぞれ連続性を保つことが必要である。従って
、結晶粒界の数が少ない程粒界での磁区の不連続性が減
少し、磁化過程において磁壁の移動が容易となる。

熱論、磁壁移動度は、粒界だけで決まるものではなく、
他に不純物、介在物、析出物、狭雑物等の微細子の結晶
粒内での分散や結晶方位の尖鋭化にも左右される。しか
しながらランダムな方位で、上記微粒子の分散がない場
合、粒径が透磁率に与える影響はかなり大きいものであ
る。

（実施例） 実施例１ 第１表に示す種々の成分組成になる１０ｋｇのインゴッ
トから、外径＝４２１１１ｆｌｌ、内径：３３ＩＩＩ［
１１、厚み：１０ｍｍのリング試料を作製した。かかる
リング試料の表面を研磨したのち、水素中で１０００″
Ｃ２６０分間の焼鈍を施した。

ついで各試料に絶縁紙をまきつけ、その上からエナメル
線を巻いた。このとき１次、２次コイル共に巻き数は１
５０回とした。

かくして得られたトロイダル試料について、直流ＢＨ）
レーサーで１００ＯＯＡ／ｍまでの外部磁場をかけて最
大透磁率、保持力および飽和磁束密度を測定した結果を
、第１表に示す。

実施例２ 第２表に示す種々の成分組成になる１０ｋｇのインゴッ
トから４２ａａφ×３３１ｎｆｆｌφ×１０鵬のリング
試料を作製した。かかるリング試料を１０２０℃の水素
中で６０分間焼鈍したのち、該リングに絶縁紙をまき、
その上からエナメル線を巻いた。このとき１次、２次コ
イル共に巻き数は１５０回とした。

かくして得られたトロイダル試料につき、実施例１と同
様にして種々の磁気特性について調べた結果を、第２表
に併記する。

実施例３ 第３表に示す種々の成分組成になる１０ｋｇのインゴッ
トから、４２ＩＩＩＩＩｌφＸ３３ｍｍφ×１０鵬のリ
ング試料を作製した。かかるリング試料を９８０°Ｃの
水素中で１００分間焼鈍したのち、該リングに絶縁紙を
巻いてから、エナメル線を巻き付けた。このとき１次、
２次コイル共に巻き数は１５０回とした。

かくして得られたトロイダル試料につき、実施例１と同
様にして種々の磁気特性について調べた結果を、第３表
に併記する。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、最大透磁率が高くて、飽和
磁束密度の向上とした軟磁性合金を容易に得ることがで
き、ひいてはモータコア、トランス、ヘッド等の用途に
用いて偉効を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、直流最大透磁率に及ぼす鉄中Ｓｎ量の影響を
示したグラフ、 第２図は、直流最大透磁率に及ぼす鉄中へ！およびＳｎ
量の影響を示したグラフ、 第３図は、飽和磁束密度に及ぼす鉄中ＡｌおよびＳｎ量
の影響を示したグラフ、 第４図は、平均結晶粒径と最大透磁率との関係を示した
グラフである。 第１図 Ｗｔ　％　Ｓｎ　ｉｎ　Ｆｅ 第２図 Ｓｎ　（ｗｔ％］ 第３図 Ｗｔ　’／、　Ｓｎ　ｉｎ　Ｆｓ 第４図 平均諦晶雑イそ←ａ〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｓｎ：０．５〜８．０ｗｔ％ を含み、残部は実質的にＦｅの組成になり、結晶粒径が
   １００μｍ以上であることを特徴とする磁気特性の優れ
   た軟磁性合金。 ２、Ｓｎ：０．５〜８．０ｗｔ％ を含み、かつ Ａｌ：０．５〜１０．０ｗｔ％および Ｓｉ：０．５〜１０．０ｗｔ％ のうち少なくとも一種を含有し、残部は実質的にＦｅの
   組成になり、結晶粒径が１００μｍ以上であることを特
   徴とする磁気特性の優れた軟磁性合金。 ３、Ｓｎ：０．５〜８．０ｗｔ％ を含み、かつ Ｍｎ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、
   ＢおよびＨｆのうちから選んだ一種または二種以上：０
   ．１〜５．０ｗｔ％ を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になり、結晶粒径
   が１００μｍ以上であることを特徴とする磁気特性の優
   れた軟磁性合金。 ４、Ｓｎ：０．５〜８．０ｗｔ％ を含み、かつ Ａｌ：０．５〜１０．０ｗｔ％および Ｓｉ：０．５〜１０．０ｗｔ％ のうち少なくとも一種を、 Ｍｎ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、
   ＢおよびＨｆのうちから選んだ一種または二種以上：０
   ．１〜５．０ｗｔ％ と共に含有し、残部は実質的にＦｅの組成になり、結晶
   粒径が１００μｍ以上であることを特徴とする磁気特性
   の優れた軟磁性合金。