KR910009974B1

KR910009974B1 - 고포화 자속밀도 합금

Info

Publication number: KR910009974B1
Application number: KR1019880012417A
Authority: KR
Inventors: 미끼오 나까지마; 아끼히로 마끼노
Original assignee: 알프스 덴기 가부시기가이샤; 가다오까 마사다까
Priority date: 1988-01-14
Filing date: 1988-09-24
Publication date: 1991-12-07
Also published as: KR890012016A; DE3841748A1; US4891079A; DE3841748C2

Abstract

내용 없음.

Description

고포화 자속밀도 합금

제1도는 본 발명의 Fe-Co-Si-Al계 합금에 있어서의 Si함유량과 μe의 관계를 나타낸도.

제2도는 본 발명에 있어서의 Cr과 Ru를 첨가한 각 합금시료의 부식판정 시험결과를 나타낸 선도이다.

본 발명은 자기헤드용 재료등으로서 적합한 고포화자속 밀도를 나타내고, 또한 내식성에 우수한 합금에 관한 것이다. 자기헤드용 재료등에 사용되는 고포화 자속밀도 재료에 있어서, 일반적으로 요구되는 자기특성은 이하의 ① 내지 ⑤에 기재되는 특성이다.

① 자속밀도가 높을 것. ② 투자율이 높을 것. ③ 보자력이 작을 것. ④ 경도가 높고, 내마모성이 양호할 것. ⑤ 전기 저항이 높을 것

따라서, 이와 같은 관점으로부터 여러 가지의 합금계에 있어서 재료연구가 행해지고 있다.

여기서, 종래 자기헤드용의 자성재료에 있어서 저명한 것으로서, Fe-Si-Al계 합금의 센더스트가 알려져 있다. 이 센더스트는 최대 11000가우스(G)의 높은 포화자속 밀도를 나타내고, 경도도 크기 때문에, 금속미분말을 자기기록 매체로서 채용하고 있는 오디오테이프, 또는 비디오테이프용의 자기헤드로서, 혹은 자기 카드용의 자기헤드 등으로서 사용하고 있다. 그러나 최근에 이르러, 자기카드 혹은 자기테이프 등에 사용되고 있는 자기기록 매체의 보자력이 향상되고 있음에 대응하여, 더욱 높은 포화자속 밀도를 가지는 자기헤드용 재료가 요구되고 있다.

그래서 이와 같은 요구에 대응할 수 있는 고포화자속 밀도의 합금으로서 Fe-Co계 합금이 알려져 있다. 이 계의 합금은 포화자속밀도(Bs)가 20000가우스까지도 달하는 우수한 것이기는 하나, 자왜가 크다는 결점이 있고, 몰드후의 투자율이 현저하게 저하하는 문제가 있다. 또한 이 계의 합금은 냉간가공이 곤란하여, 박판 혹은 미세한 선등으로의 가공이 어렵고, 자기헤드용 코어로서의 실용화가 곤란하였다.

본 발명은 상기 문제에 감안하여 Fe-Co-Si계 합금의 결점을 해소할 목적으로 이루어지는 것으로서, 고포화자속 밀도를 가지며, 자기헤드용 등으로서의 가공이 가능하고 또한 몰드열화를 일으키지 않는 Fe-Co-Si-Al계 자성재료로 이루어진 고포화자속밀도 합금을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 기타의 목적으로서는 이 Fe-Co-Si-Al계 자성재료에 첨가물을 가하여 내식성을 더욱 향상시킨 합금을 제공하는데 있다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 이하여,

Co 3~20중량%

Si 6~12중량%

Al 0.1~3중량%

Fe 잔부

의 조성을 가지도록 한 것이다.

다시, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여,

Co 3~20중량%

Si 6~12중량%

Al 0.1~3중량%

Cr 1.5~4중량%

Fe 잔부

의 조성을 가진 것이다.

또한 본 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여,

Co 3~20중량%

Si 6~12중량%

Al 0.1~3중량%

Cr 1.0~4중량

Ru 0.5~5중량%

Fe 잔부

의 조성을 가진 것이다.

본 발명에 있어서, Si의 함유량을 6 내지 12중량%로 한 것은, Si의 함유량이 6중량%보다 작은 값에서는, Fe-Co-Si-Al계에 있어서, 영(0) 자왜가 존재하지 않기 때문이고, Si 함유량이 12중량%를 초과하는 값에서는 포화자속 밀도가 현저하게 저하하여 고포화자속밀도재가 되지 않기 때문이다. 또 Co의 함유량을 3 내지 20중량%로 한정한 것은, Co함유량이 3중량%보다 작은 값에서는, 현저하게 무르고(약해져), Co함유량이 20중량%를 초과하는 값에서는 자왜가 불일치하여 Si함유량을 많게 하지 않으면 자왜영이 존재하지 않게 되어 포화자속밀도가 저하하기 때문이다. 또한, Al을 0.1 내지 3중량% 함유하고 있으나, 그 이유는 Fe-Co-Si계의 합금 마크로(macro) 조직은 주상결정을 나타내어, 극히 무른(약한)것이나, 이 계의 합금에 상기 조성범위에서 Al을 첨가하면, 마크로 조직이 등축결정으로 변화하여 무른것(약한것)을 개선할 수 있기 때문이다. 즉, Al의 함유랭을 0.1 내지 3중량%로 한 것은 Al함유량이 0.1중량%보다 작은 값에서는 주상결정으로부터 동축결정으로의 조직의 변화를 볼 수 없고, Al함유량이 3중량%를 초과하는 값에서는 포화자속밀도의 저하를 초래하기 때문이다.

또 본 발명에 있어서, Cr를 단독으로 함유하는 경우, Cr함유량을 1.5중량% 이하로 하면 내식성의 향상을 볼 수 없고, 4중량% 이상으로 하면 포화자속 밀도가 13000G 이하로 저하되어 버린다. 한편, Cr과 Ru양쪽 모두를 함유하는 경우, Cr함유량이 1중량% 이하에서는 그 효과가 적고, 4중량%를 초과하면 포화자속밀도의 저하가 현저해지며, Ru함유량이 0.5중량% 이하에서는 그 효과는 분명치 않고, 5중량%를 초과하면 자기특성의 열화를 발생한다. 또한 내식성의 효과에 대해 Cr첨가가 유효하고, 다시 Ru를 가하면 내식성이 상승효과도 향상하고, 또한 Cr의 첨가에 의한 포화자속밀도의 저하를 Ru이 첨가로 억제할 수가 있다.

또한, 본 발명의 합금은 아아크로를 사용한 용해법, 진공용해법, 분말야금법 등의 통상의 방법으로 제조할 수가 있다.

[실시예 1]

본 발명 조성의 Fe-Co-Si-Al계 합금은 아아크 용해로 사용하여 용제하고, 외경 10mm, 내경 6mm, 두께 1mm의 링 형상의 시료를 얻었다. 이어서, 이들의 시료를 수소분위기 중에서 900℃로 2시간 어닐링 처리를 실시했다. 한편, 비교하기 위하여 Si함유량과 Co함유량과 Al함유량의 적어도 하나를 본 발명의 범위로부터 벗어나도록 적절히 변경하여 제조한 링형상의 합금시료를 작성했다.

이상과 같이 제조된 각 시료에 대하여 초기의 투자율 및 몰드 열화후의 투자율과, 초기의 보자력 및 몰드 열화후의 보자력과 포화자속밀도와 비커스 경도와 항절강도를 측정했다. 그 결과를 제1표 및 제2표에 나타낸다.

[제1표]

[제2표]

제1표와 제2표로부터 본 발명의 시료 No5-16에 있어서는, Al를 첨가하지 않은 Fe-Co-Si계의 합금시료인 비교예(3, 4)에 비하여 항절력의 향상효과가 현저하고, 보자력도 낮은 값으로 되어 있다. 또, 본 발명의 시료 No 5-16을 Fe-Co계 합금의 비교예(1, 2)와 비교하면, 투자율의 향상효과가 현저하고, 보자력이 낮으며, 비커스 경도도 높아져 있는 것이 명백하다. 또한 본 발명의 시료 No5-16은 모두 14000G 이상의 포화자속밀도를 나타내고, 센더스트 보다 높은 포화자속밀도를 나타내는 것이 명백하다.

또한, 제1표와 제2표에 있어서, Al를 첨가하지 않은 비교예의 시료 No3에 대하여, Al를 첨가한 본 발명의 시료 No 5, 7은 투자율의 열화가 적고, 또 항절강도가 현저하게 형상되고 있다. 또 Al를 첨가하지 않은 비료시료 No4에 비하여, Al를 첨가한 시료 No6,9,13은 항절강도의 향상효과가 커지고 있고, 기타의 특성도 우수하다.

한편 제1도에 Fe_91.5-xSixCo₈Al_0.5로 표시되는 조성을 가지는 합금에 있어서의 몰드후의 투자율 μe(f=1KHz)와 Si 함유량의 관계에 대하여 나타냈다.

제1도에 나타낸 결과로부터, 이 계의 합금에 있어서의 Si함유량을 6-12중량%의 범위로 하는 것이 적합하다는 것이 명백하다.

이상의 결과로부터, 특정성분의 Fe-Co-Si계 합금의 특정량의 Al를 첨가함으로써, 자기특성을 손상하는 일 없이 항절강도를 향상시킬 수 있음이 판명되었다.

따라서, 본 발명의 합금은, 자기헤드용으로서 적합하고, 자기헤드용으로 사용했을 경우, 14000G 이상의 우수한 포화자속밀도를 나타내고, 투자율이 높고 보자력이 낮고, 또 몰드후의 자기특성도 우수하고, 경도가 높아 마모에 강하고, 또한 가공가능한 자기헤드를 얻을 수가 있다.

다음에, 본 발명에 있어서, 다시 이 Fe-Co-Si-Al계 합금의 내식성을 향상시킨 합금의 실시예에 대하여 이하에 설명한다.

[실시예 2]

Fe-Co-Si-Al계 합금에 첨가물을 가한 본 발명 조성의 합금 300g을 아아크 용해로를 사용하여 용제하고, 방전가공에 의하여 외경 10mm, 내경 6mm, 두께 1mm의 링형상의 시료를 복수개 얻었다. 또, 그 이외이 조성의 합금시료를 상기한 방법과 동등한 방법으로 작성했다.

이어서 이들 시료중 몇 개를 수소분위기중에서 900℃로 2시간 가열한 후에 노냉하는 어닐링처리를 실시하여 자기특성과 비커스 경도를 측정했다. 또한 자기특성에 대해서는 초기의 투자율 및 몰드 열화후의 투자율과, 초기의 보자력 및 몰드 열화후의 보자력과, 포화자속밀도를 측정했다. 또, 나머지의 시료에 대해서는 온도 60℃, 습도 95%의 공기중에 96시간 방치하여 발청상황을 관찰하는 부식판정 시험을 행했다. 이 부식 판정시험에 있어서, 전체의 녹을 발생한 시료는 제3표에 ×표로 표시하고, 소량의 녹이 점재적으로 발생한 시료에 대해서는 △표로 나타내고, 전혀 녹이 생기지 않은 시료에 대해서는 제3표에 ○표로 나타내었다.

이상의 측정결과를 제3표와 제4표에 나타내었다.

[제3표]

[제4표]

제3표와 제4표로부터 본 발명의 합금시료 No 5-15에 있어서는, Cr 혹은 Ru를 첨가하지 않은 합금시료인 비교예(3, 4)에 비교하여 내식성이 향상하고 있는 것이 명백하다.

또, 본 발명의 시료 No 5-15 및 18-20은 모두 13000G 이상의 포화자속밀도를 나타내어 일반적으로 알려진 센더스트의 포화자속밀도(11000G)보다 높은 포화자속 밀도를 나타내는 것이 명백하다. 또 각 시료 No 5-15 및 18-29 모두 몰드 열화후의 투자율과 보자력도 충분히 높고 뛰어난 자기특성을 가지고 있다.

또한, 시료 No 8, 9, 12, 13, 15, 16, 18은 Fe-Co-Si-Al계에 Cr를 첨가한 합금인 것이나 Cr를 3중량% 첨가한 시료 No 9에 있어서 자속밀도가 13100G로 저하하고 있다. 또한, 시료 No16과 시료 No18를 비교하여 명백한 바와 같이, Cr함유량이 1.5중량%로부터 1.0중량%로 저하하면 부식성이 저하되고 있다. 따라서, 본 발명에서는 Cr첨가량의 상한을 4중량%, 하한을 1.5중량%로 하였다.

또, 시료 No 5, 6, 7, 10, 11, 14, 17, 19, 20은 Fe-Co-Si-Al계에 Cr와 Ru를 첨가한 합금이다. Ru에 관하여, 시료 No 5, 7, 17에서 볼 수 있는 바와같이, Ru 함유량 5중량%에서는 각 특성에 뛰어나고 있으나, 10중량%에서는 투자율의 저하가 현저하다. 다시, 시료 No20의 Cr 함유량에서 볼 수 있는 바와 같이, Cr를 3중량% 첨가하면 포화자속밀도가 13000G로 저하하고 있다. 또한 상기 부식시험결과를 Cr 첨가량과 Ru 첨가량의 관계에 관하여 정리하면 제2도에 나타낸 바와같이 된다.

이상의 결과를 감안하여 Cr함유량을 1-4중량%, Ru함유량을 0.5-5중량%로 한정했다.

따라서, 본 발명의 합금은, 자기헤드 코어용으로서 적합하고 자기헤드 코어용으로 사용했을 경우, 13000G 이상의 우수한 포화자속밀도를 나타내고, 투자율이 높고 보자력이 낮을 뿐만 아니라, 몰드후의 자기특성도 우수하고, 경도가 높아 마모에 강하고, 또한 내식성에 뛰어난 자기헤드를 얻을 수가 있다.

즉, 본 발명이 합금은 자기기록 매체의 고성능화가 추진되고 있는 자기카드용의 자기헤드 재료, 오디오 녹음기용 헤드재료, 비디오장치용 헤드재료 등으로서 적합하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은, Co3-20중량%, Si 6-12중량%, Al 0.1-3중량%, 잔부 Fe의 조성을 가지는 것이기 때문에 몰드후의 투자율의 열화가 적고, 몰드후의 보자력도 충분히 낮은 값이고, 14000-18000G 전후의 높은 자속밀도를 나타냄과 동시에, 경도가 높고, 항절강도도 높은 우수한 재료이다.

따라서, 본 발명의 자성재료로 자기헤드를 구성할 수가 있고, 그 경우 몰드후의 투자율이 우수하고, 몰드후의 보자력이 낮으며, 센더스트 이상의 포화자속밀도를 나타내는 등의 자기특성에 뛰어나고, 경도가 높아 마모에 강한 자기헤드를 제공할 수가 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명의 자성재료는, 자기기록 매체의 고성능화가 추진되고 있는 자기카드용의 자기헤드 재료등으로서 적합하다.

또한, 본 발명은 Fe를 주성분으로 하고, Co와 Si와 Al와 Cr 또는 Co, Si, Al, Cr와 Ru를 특별한 양을 함유하는 것이기 때문에, 자기특성에 뛰어나고, 몰드후의 자기특성의 열화도 적고, 특히 13000G 이상의 높은 포화 자속밀도를 나타내고, 경도가 높을 뿐만 아니라 내식성도 뛰어난 합금이다.

Claims

Co 3~20중량%

Si 6~12중량%

Al 0.1~3중량%

Cr 1.5~4중량%

Fe 잔부

의 조성을 가지는 고포화 자속밀도 합금.
Co 3~20중량%

Si 6~12중량%

Al 0.1~3중량%

Cr 1.0~4중량%

Ru 0.5~5중량%

Fe 잔부

의 조성을 가지는 고포화 자속밀도 합금.