JPS6365052A

JPS6365052A - 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: JPS6365052A
Application number: JP61209728A
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: 1986-09-08
Filing date: 1986-09-08
Publication date: 1988-03-23

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、Ｃ０１ＮｉおよびＦｅよりなるリード片用軟
質磁性合金およびＣｏ５ＮｉおよびＦｅを主成分として
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓ　１％Ｚｒ、、ＧｅＸＩｎ
％　Ｓｎおよびｓｂのそれぞれ３％以下、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ
５Ｔａｓ　Ｃｕ、、ＨｆおよびＭｎのそれぞれ５％以下
、Ｂｅ、Ａｕｓ　Ａｇ、白金族元素および希土類元素の
それぞれ２％以下の１種または２種以上を０．０１〜１
０％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Ｂｓ。

が１６キロガウス以上で、且つ保磁力Ｈｃが２エルステ
ッド以下の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質磁性合金を
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、且つ対向するリ
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
ことができる軟質磁性合金が必要であり、またリード片
は薄板あるいは細線となした後、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５２合金は加工性が容易で
保磁力が小さいが、磁束密度ｌ３５０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Ｂ５０を有し、保磁力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）Ｃｏ２０〜６５９６を含むＦｅ−Ｃｏ２元系合金はＳＳ
Ｏが非常に高いが、規則格子が生成するため加工が困難
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。これにＮｉを添加したＦｅ−Ｃｏ−
Ｎｉ系合金は、加工性が改善されるが、飽和磁束密度Ｂ
ｓが小さくなるとともに保磁力Ｈｃも大きくなり、リー
ド片用軟質磁性合金に適しない。本発明は加工性の容易
なＦｅ−１５〜５９％Ｃｏ−１〜４０％Ｎｉ合金の磁気
特性を改善し、５０エルステッドの磁界における磁束密
度Ｂ５０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用軟質磁性合金を得ようとする
ものである。

（問題点を解決するための手段）一般に合金は、結晶方位によって磁化し易い容易方向と
磁化の困難の方向とがあり、結晶異方性が存在すること
が知られている。Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ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Ｅ３５０
が大きくなるとともに保磁力Ｈｃが小さくなることを見
い出した。すなわち、Ｆｅ−１５〜５９％Ｃ０−１〜４
０％Ｎｉ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。

またこれらの合金の電気抵抗は５２％Ｎｉ−Ｆｅ合金の
約４０μΩ−ｃｌｔｌに比較して小さく、それだけ通電
による発熱も少く、また熱膨張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、Ｃｏ１５〜５９％、Ｎｉ１〜
４０％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。或は又、
上記合金に副成分としてＣｒ　−、Ｍ　Ｏ％　Ｔ　Ｉ　
％　Ａ　ｊ！　％　Ｓ　ＩＳＺ　ｒ　％　Ｇ　ｅ　１ｆ
ｎＳＳｎおよびｓｂのそれぞれ３％以下、Ｗ１■、Ｎｂ
、Ｔａ、Ｃｕ、ＨｆおよびＭｎのそれぞれ５％以下、Ｂ
ｅ、Ａｕｓ　Ａｇｓ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％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、Ｓ　ｉ、Ｔ　ｉ、Ａ
ｊ７．？グネシウム、ボロン、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、充分に攪拌し、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
度なら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速量な鋳塊を得、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。つ
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Ｂ５０が１６キロガウス以上および保磁力Ｈｃ
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Ｂ５０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。

実施例１原料としては９９．９％純度の電解鉄と、電解ニッケル
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　ｎ　０．５％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１７０
ｍｍの孔をもつ鋳型に注入し、得られた鋳塊を約１２０
０℃で鍛造して直径３ｍｍの丸棒とし、１０００℃で１
時間加熱した後、水冷し、ついで冷間線引によって直径
０．５胴の線とした。この場合の加工率（減面率）は９
７％である。

さらにこの線より長さ２５ｃｍを切りとって試料とし、
種々な熱処理を施した後５０エルステッドの磁界におけ
る磁束密度Ｅ３５０および保磁力Ｈｃの値を測定し、第
１表に示すような特性が得られた。

第　　１　　表実施例２の製造原料としては９９．９％純度の電解鉄と電解ニッケル、
バナジウム６０％含有のフェロバナジウム、９９．８％
純度のコバルトを用いた。試料を造るには原料の今市ｆ
ｆ１８００ｇをアルミナ坩堝に入れ、真空中で高周波誘
導電気炉によって溶かした後、Ｍ　ｎ　Ｑ、　５％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１７０ｍｍの孔をもつ鋳型に注入し、得
られた鋳塊を約１１００℃で鍛造して直径２躯の丸棒と
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０．５　ｎ＋ｍの線とした。この場合の
加工率（減面率）は９４％である。さらにこの線より長
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ときの磁束密度Ｂ５０
および保磁力Ｈｃの値を測定し、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００４５％、Ｎｉ２３％および残部Ｆｅからな
る合金（合金番号１２）について、１０００℃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１０００℃で１時間加熱した場合の磁束密度Ｂ
５゜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％以上では磁束密度Ｅ
３５０が１６キロガウス以上および保磁力Ｈｃ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Ｂ５
０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℃以上の温度で磁束密度Ｅ３５
０が１６キロガウス以上および保磁力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、磁束密度ＢＳＯが１６キロガウス以下
及び保磁力（）（Ｃ）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ビート変換の吸引力が減殺
されて、スイッチ動作が不良となる。

第３図はＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ三元合金について、加工率９
７％の冷間加工を施した後、１０００℃で１時間加熱し
た場合の磁束密度Ｂ５０と合金組成との関係を示したも
のである。磁束密度ＢＳＯはＣ０１５〜５９％において
Ｎｉｆｆ１の増加とともに減少するが、Ｎｉが４０％以
下では磁束密度ＳＳａは１６キロガウス以上である。

上記各実施例、第３表および図面かられかるように、Ｃ
０１５〜５９％、Ｎｉ１〜４０％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ＣｒＳＭ
ｏ１Ｔ１、ＡＡ、Ｓｌ、Ｚｒ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ
のそれぞれ３％以下、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｕ５Ｈｆ
、Ｍｎのそれぞれ５％以下、Ｂｅ、ＡｕＳＡｇ、白金族
元士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、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Ｅ３５０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
と加熱を繰り返し行っても、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、■、Ｔ　１％
　Ａ１、Ｓｉおよび希土類元素を用いたが、これらの代
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Ｃｏ１５〜５９％　Ｎ
ｉ１〜４０％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Ｅ３５０が１６キロガウ
ス以上で保磁力が２エルステッド以下で熱膨張係数も比
較的小さく、ガラス封着を要するリードスイッチのリー
ド片用軟質磁性合金として好適である。しかしＣＯが１
５％以下および５９％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３として不
適当となる。一方Ｎ１が１９６以下では加工が困難とな
り、また４０％以上では磁束密度ＳＳＯが１６キロガウ
ス以下となり、不適当である。また、副成分として添加
するＣｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＡＩ、Ｓｉ、Ｚｒ５Ｇｅ、Ｉｎ
５Ｓｎおよび　ｓｂのそれぞれ３％以下、Ｗ１■、Ｎｂ
５Ｔａ、Ｃｕ、ＨｆおよびＭｎのそれぞれ５％以下、Ｂ
ｅ、Ａｕ、Ａｇｓ白金族元素および希土類元素のそれぞ
れ２％以下の１種または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Ｂ５０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Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ。

ｓｂ、ｗ、ｖ、ＮｂＳ　Ｔａ、Ｃｕ、Ｈｆ、Ａｕ。

Ａｇ、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、Ｔｉ、ＡＩ！、Ｓ】、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、ＰＳＳｅ、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わない程度の少量含有しても
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℃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Ｂ５０が１６キロガウス以上で、保
磁力が２エルステッド以下な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−４５％Ｃｏ−２３％Ｎｉ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−
４５％Ｃｏ−２３％Ｎ１合金の磁気特性と加熱温度との
関係を示した特性図、第３図はＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系合金
の５０エルステッドの磁界にあける磁束密度Ｂ５０と合
金組成との関係を示したものである。第１図ンン間刀ロ二牟　（〃）第２図刃口　責夾　温Ａ乏　（°Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】１、重量比にてコバルト１５〜５９％、ニッケル１〜４
０％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（Ｂ＿５＿０）が１６
キロガウス以上および保磁力（Ｈｃ）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１５〜５９％、ニッケル１〜４
０％および残部鉄を主成分とし、副成分としてクロム、
モリブデン、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、タングステン、バナジウム、ニオブ
、タンタル、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（Ｂ＿５＿０）が
１６キロガウス以上および保磁力（Ｈｃ）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１５〜５９％、ニッケル１〜４
０％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（Ｂ＿５＿０）が１６キロガウス以上および
保磁力（Ｈｃ）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１５〜５９％、ニッケル１〜４
０％および残部鉄を主成分とし、副成分としてクロム、
モリブデン、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、タングステン、バナジウム、ニオブ
、タンタル、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（Ｂ＿５＿０）が１６キロガウス以上および保磁力（Ｈ
ｃ）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１５〜５９％、ニッケル１〜４
０％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（Ｂ＿５＿０）が１６
キロガウス以上および保磁力（Ｈｃ）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１５〜５９％、ニッケル１〜４
０％および残部鉄を主成分とし、副成分としてクロム、
モリブデン、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、タングステン、バナジウム、ニオブ
、タンタル、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（Ｂ＿５＿０）が
１６キロガウス以上および保磁力（Ｈｃ）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。