JPH0472015A - 加工性に優れた高飽和磁束密度軟磁性薄帯の製造方法 - 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、高い飽和磁束密度と良好な軟磁性を有し、
しかも加工性に優れた高飽和磁束密度軟磁性薄帯の製造
方法に関する。

（従来の技術） 近年、電気機器に対する高性能化および小型化への要請
が高まり、それに伴ってかかる電気機器に用いられる磁
性材料の特性、特に磁束密度の向上が求められている。

従来、高い飽和磁束密度を有する軟磁性材料としては、
ＣＯを３０〜５０−ｔ％（以下単に％で示す）程度含有
するＦｅ　＝　Ｃｏ系合金が知られている（例えば特開
昭５３−１３２４２４号公報）が、この合金系は特に軟
磁気特性の良好な５０％Ｃｏを中心とする組成で規則格
子化するために極めて脆く、そのため製品化に際して施
される圧延、せん断、打抜きおよび曲げ等の冷間加工が
極めて難しいという欠点があった。そこでＶ、Ｃｒ等を
添加すると共に水焼入れにより急冷するなどして規則格
子化を抑制することによって加工性の向上が図られてい
るが、それでもなお上記の脆化によって加工時に割れが
生じ易く、歩留りの著しい低下を招いていた。

また近年、いわゆる液体急冷法によって難加工性材を直
接薄板化する方法が実施されているが、この液体急冷法
によって得られたＦｅ−Ｃｏ系合金薄帯においても加工
時における割れ等の問題を免れ得なかった。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、冷間
加工性の悪さに起因した加工時における歩留りの著しい
低下を招くことのない、圧延、せん断、打抜きおよび曲
げ等の加工性に優れたＦｅＣｏ系高飽和磁束密度軟磁性
薄帯の有利な製造方法を提案することを目的とする。

（課題を解決するための手段） まずこの発明の解明経緯について説明する。

さてＦｅ−Ｃｏ系合金は、Ｆｅ　−５０％Ｃｏを中心と
する組成領域において、約７３０”Ｃを最大とし、組成
が５０％Ｃｏを外れるにつれて下降する温度で規則／不
規則転移を生じ、この温度以下ではＢ２型規則相が安定
となる。しかるにこの規則相は極めて脆く、鋼塊圧延法
による場合はもとより、液体象、冷性を適用して直接製
板した場合においても冷間加工は極めて難しい。この規
則相の生成を回避するためには、規則／不規則転移点以
上の温度から急冷することが有効と考えられるが、規則
相生成速度は極めて速いために完全には脆化を抑制でき
ず、加工時に板割れ等が多発する。

そこで発明者らは、かかる合金系薄帯の加工性を改善す
べく鋭意研究を重ねた結果、以下に述べる知見を得た。

（１）規則／不規則転移温度以下、６００℃前後までは
規則化の程度は比較的小さく、この温度範囲では圧延等
の加工が可能なだけでなく、この加工自身による塑性変
形によって規則格子化が抑制され、さらに低温での加工
が可能となる。

（２）液体急冷法で薄帯を製造する場合、上記の圧延処
理は液体急冷直後または再加熱後のいずれに行ってもよ
く、また液体急冷の際、冷却体自身によって凝固しつつ
ある薄帯に圧延を加えても同等の結果が得られる。

（３）上述したいずれの場合においても、冷却体の冷却
面温度を上昇させることによって圧延の加工性に及ぼす
効果を向上させ得る。

（４）圧延直後に薄帯を強制冷却することによって一層
良好な加工性を得ることができる。

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、 ｃｏ・＝２５〜６５％ を含有するＦｅ　−Ｃｏ系合金溶湯を、冷却面が高速で
更新移動する冷却体上に連続して供給し、急冷凝固させ
て得た薄帯に、引き続きまたは再加熱後、圧延開始温度
：６００℃以上、圧延終了温度＝５５０℃以下の圧延処
理を施すことからなる加工性に優れた高飽和磁束密度軟
磁性薄帯の製造方法である。

この発明では、冷却体として、冷却面が互いに接しつつ
高速で更新移動する一対の冷却体を用い、合金溶湯をか
かる冷却体の接合部に連続して供給し急冷凝固させると
同時に、この冷却体対によって凝固しつつある薄帯を、
圧延終了温度＝５５０℃以下とする圧延を施してもよい
。

またこの発明において、合金溶湯に接する直前の冷却面
温度を１００℃以上とすることが好ましい。

さらにこの発明において、圧延終了直後に薄帯に強制冷
却を施すことが好ましい。

またさらにこの発明において、Ｆｅ−Ｃｏ系合金素材と
しては、 Ｃｏ　：　２５〜６５％ を含み、かつ Ｖ、　Ｃｒ、　Ｎｂ、　Ｍｏ、　Ｔａ、　　ＷおよびＮ
ｉ１７）うちから選んだ少なくとも１種：　０．０５〜
５．０％を含むものがとりわけ有利に適合する。

（作　用） まず、合金素材の成分組成を限定した理由について説明
する。

Ｐｅ　−Ｃｏ系合金は、３５〜４０％Ｃｏ付近の組成で
最も飽和磁束密度が大きくなり、また５０％Ｃｏ付近の
組成で透磁率が最大、保磁力が最小となるなど、軟磁気
特性が最も良好となる。従ってＣｏ含有量は目的に応じ
てこの周囲の組成を選ぶことができるが、２５％未満ま
たは６５％を超える組成ではいずれも、高飽和磁束密度
でかつ良好な軟磁性という要求を両立できなくなるので
、Ｃｏ含有量は２５〜６５％の範囲に限定した。

また、Ｖ、　Ｃｒ、　Ｎｂ、　Ｍｏ、　Ｔａ、　Ｗおよ
びＮｉはいずれも、Ｆｅ　−Ｃｏ系合金の規則格子化を
抑制し、加工性を向上させる有用元素であるが、単独あ
るいは５複合添加いずれの場合においても添加量が０．
０５％未満では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および軟磁性の著しい低下を招く
のみならず、加工性をかえって劣化させる場合もあるの
で、０．０５〜５．０％の範囲に限定した。

さらにＦｅ−Ｃｏ系合金には、次のような元素を含有さ
せてもよい。

すなわち、Ｔ５　Ｚｒ＋　ＡＩ＋　Ｓｔ＋　Ｇａ、Ｇｅ
およびＳｎはα相生成元素であり、磁気特性を向上させ
る効果がある他、電気抵抗を増加させ、交流磁気特性を
向上させる上でも有効である。また”ｎ＋　Ｃｕおよび
Ｚｎは同様に電気抵抗を向上させる効果がある。しかし
ながら、これらの元素はいずれも５％を超えて添加され
た場合には飽和磁束密度の著しい低下を招き、また機械
的性質をも損なうので、単独あるいは複合添加を問わず
、添加量は５％以下とする必要がある。

次に、この発明に従う製造工程について具体的に説明す
る。

Ｆｅ　−Ｃｏ系合金は、前述したように約７３０℃以下
で規則格子化するために冷間加工性が劣悪となるが、規
則／不規則転移温度以下であっても規則格子化の程度が
小さい６００℃以上の温度から圧延を開始した場合には
比較的容易に圧延が可能であり、しかも圧延終了温度を
５５０℃以下にすることによって、この圧延による規則
格子化に対する抑制効果を固定することができるので、
圧延開始温度は６００″Ｃ以上、また圧延終了温度は５
５０℃以下に限定した。

かかる圧延は、液体急冷凝固に引き続き、板温が６００
℃以上の状態から行っても、また−旦６００℃未満の任
意の温度まで板を冷却した後、再加熱して板温６００℃
以上とした後に行ってもよく、その効果は均等である。

前者の場合、液体２、冷性としては、単ロール法、双ロ
ール法または双ベルト法等、公知の方法のいずれもが適
合し、これらの方法によって合金溶湯を急冷凝固した薄
帯に対し、冷却体の下流に設けた圧延機により上記の条
件で圧延を施せばよい。また、ロール上注湯位置は、ロ
ール回転軸直上か否かを問わず、さらにメルトオーバー
フロー法によることもできる。さらに液体急冷ロールは
圧延体を兼ねることが可能で、たとえば単ロール法にお
いて、主冷却ロールに接するように遊星ロールを設けて
急冷凝固直後の薄帯に圧延を施すことができる。次に液
体ゑ、冷凝固して得た薄帯を再加熱後圧延する場合には
、再加熱および再加熱後の圧延は、液体急冷装置に連続
したライン上で行っても、また別ラインで処理してもよ
い。

上記の圧延は、合金溶湯を急冷凝固させると同時に冷却
体対によって行ってもよい。この場合、圧延開始温度は
特に限定しないが、薄帯が圧延終了部位に達するまでに
は凝固が完了していることが必要である。圧延終了温度
は前記と同じ理由によって５５０℃以下でなければなら
ない。この場合の液体急冷法としては、双ロール法、双
ベルト法等が適合する。

上述の液体象、合法において、冷却体上に供給される合
金溶湯と冷却法との接触を良好にするために、冷却体を
加熱して冷却面温度を上昇させることは、ロールクラウ
ン制御がより複雑になる等の不利はあるものの、急冷凝
固帯の表面性状を改善して圧延をより効果あるものにし
、ひいては薄帯の加工性を向上させ、機械的性質および
磁気特性の均一性を確保する上で望ましい。この場合、
冷却面が合金溶湯に接する直前の温度が１００″Ｃに満
たない場合には圧延処理後の薄帯の加工性に対する冷却
体加熱による改善効果が小さいので、前記温度は１００
℃以上とすることが好ましい。上限については上述の各
方法により、また冷却体素材等により適合範囲が異なる
ために特に限定しないけれども、合金溶湯の急冷凝固が
有効に行われ、前述の圧延条件が満たされる温度範囲と
すべきことは言うまでもない。

さらに圧延終了後、時効により規則格子化が進行し、脆
化するのを防止する上からは、圧延終了直後に薄帯を強
制冷却することが望ましい。と（に液体急冷法により薄
帯を作製した後、直ちに圧延処理を施さない場合には、
この時効による脆化を避けるために４００℃以下、望ま
しくは２００’Ｃ以下まで冷却するのがよい。この方法
の実施に際し、冷却方法としては、空冷、水冷およびベ
ルト冷却など任意の方法でよい。

（実施例） ２施±１ 表１に示す成分組成になる合金溶湯それぞれ５０聴から
、双ロール法によって板厚：　０．２０〜０．４８ｍｍ
の薄帯を作製した。ついで各鋼種につき、板厚二０．４
０ｍｍ以上の薄帯を切断し、Ａｒ雰囲気中で５９０″Ｃ
および６２０℃１１０分間の均熱処理を施し、炉から保
温しつつ取り出した直後に圧延を開始し、圧延終了後直
ちに冷水ミストを薄帯に吹き付けて室温まで冷却した。

圧延後の板厚は０．２０〜０．２５ｍｍ　（平均圧下率
：５０％）であった。薄帯表面温度を接触温度計により
測定したところ、炉取り出しから熱延開始までの温度降
下はほとんど認められなかった。圧延終了温度は表１中
に記載したとおりである。この処理の後、薄帯を酸洗し
、幅：　３０ｍｍ、長さ：　２８０ｍｍのエプスタイン
試験片を長手方向が圧延方向に一致するようせん断採取
し、圧延を施さない板厚：　０．２０〜０．２４ｍｍの
試料とともに繰返し曲げ試験および磁気測定に供した。

繰返し曲げ試験は、セん断した薄帯をそのまま試験片と
して用い、ＪＩＳ　Ｃ２５５０に準拠して行った。

また磁気測定は、せん断した薄帯にＡｒ雰囲気中で８７
５℃、５時間の仕上げ焼鈍を施した後、直流磁化測定装
置を用いて行った。

これらの結果を表１中に示す。

同表より明らかなように、Ｆｅ　−Ｃｏ系合金薄帯に適
正な温度で圧延を施すことによって、曲げ加工性が顕著
に向上し、また焼鈍後に優れた磁気特性が得られること
が判る。

ス」１例」ユ 実施例１において作製した鋼Ｎｏ、　６の薄帯試料につ
いて、圧延開始温度および終了温度を種々変化させて圧
延を行った。その際、圧延ロール出側から薄帯圧下部に
向けて冷却水ミストを吹き付けて圧延し、引き続いて室
温まで冷却した。この処理の後、酸洗を施した薄帯から
前記エプスタイン試験片をせん断採取して繰返し曲げ試
験を供するとともに、試料の一部を別に採取して室温で
０．１ｏｍまでの圧延を施した。

得られた結果を第１図に示す。

同図より明らかなように、この発明に従い、圧延終了温
度二６００℃以上、圧延終了温度：５５０℃以下で圧延
を実施した場合に、とりわけ良好な繰り返し曲げ特性お
よび冷間圧延性が得られている。

なお比較のため、綱Ｎｏ、６と同一成分組成からなり、
急冷凝固後の板厚が０．２３ｍｍである薄帯に酸洗を施
した試料について、同様の繰返し曲げ試験および圧延試
験を行ったところ、繰返しまげ回数は０回であり、また
０、１画までの圧延は板割れのために不可能であった。

この例から、曲げ特性および冷間圧延性の向上は単に板
厚の減少によるものではなく、この発明に従う熱間圧延
効果による；とが明らかである。

なお他の鋼種についても上記と同様の結果が得られるこ
とが確かめられた。

実施斑主 実施例１の鋼Ｎα６と同一の成分組成からなる３０題の
合金溶湯から、冷却体がＦｅ製のロール対を使用した双
ロール法によって薄帯を作製した。その際、冷却ロール
に近接して設けた加熱体を制御して溶湯に接する直前の
冷却面温度が７０〜２５０℃となるようにすると共に、
ロール接合部に対して、１．５　ｔｏｎ／ｃｍの圧下刃
を及ぼして圧延し、通常の急冷凝固条件における０、１
５ｔｏｎ／ｃｍの圧下刃を及ぼした場合と比較した。な
お注湯位置は冷却ロール接合部直上とした。また急冷凝
固した薄帯は、双ロール離脱後冷却水を吹き付けて室温
まで冷却した。

このようにして作製した薄帯試料のうち、冷却ロール離
脱温度、即ち圧延終了温度が４８０〜５３０℃である作
製条件によるものを切断し、酸洗を施した後、前記エプ
スタイン試験片をせん断採取し、繰返し曲げ試験および
磁気測定に供した。なお繰返し曲げ試験は実施例１と同
様の方法により、また磁気測定は、試験片にＡｒ雰囲気
中にて８７５℃１５時間の焼鈍を施したのち行った。

この結果を表２に示す。

同表より明らかなように、冷却ロールを加熱することよ
って曲げ耐性および焼鈍後の磁気特性が向上し、また冷
却ロールにより凝固しつつある薄帯に圧延を加えること
によっても同様に曲げ特性および焼鈍後の磁気特性が向
上することができた。

実施■土 表３に示す成分組成になる合金溶湯それぞれ２０００ｋ
ｇから、双ロール法により厚さ：　０．３０〜０．３３
鵬の薄帯を作製した。冷却体としてはＦｅ製のロール対
を使用し、冷却ロールに近接して設けた加熱体により、
溶湯に接する直前の冷却面温度を平均２００℃に制御し
た。急冷凝固した薄帯は、同一ライン内に設けた圧延機
により、直ちに０．２２〜０．２５Ｍｎ（平均圧下率２
５％）に圧延した。その際、双ロールを離脱した薄帯に
冷却水ミストを吹き付けることによって圧延開始温度を
６２０〜６７０℃とし、また圧延ロール出側から薄帯圧
下部に向けて冷却水を吹き付けて圧延終了温度を５３０
℃以下とすると共に、そのまま冷却を継続して１５０℃
以下で巻き取った。

ついで上記のようにして得られた薄帯、および急冷凝固
後の厚さが０．２１〜０．２５ｍｍであり、圧延を施さ
ずそのまま１５０℃以下で巻き取った薄帯を酸洗し、外
径４５ｍｍ、内径３３ｍｍのリング状試験片を各コイル
につき連続的に４１０枚打ち抜き、１〜１０枚目および
４０１〜４１０枚目の試験片に脱脂を施した後、水素雰
囲気中で９００℃１１０時間の焼鈍を施した。

かくして得られた試験片を１０枚積み重ねて測定した最
大透磁率を表３中に併記する。

同表より、圧延を施した試料が、圧延を施さない試料よ
りも良好な磁気特性を示すことが明らかである。

また圧延を施した試料では打抜きを繰り返してもほとん
ど劣化が見られなかったのに対し、圧延を施さない試料
では打ち抜き性が顕著に劣化している。

上記の結果より、薄帯に圧延を施すことによって打抜き
加工性が顕著に向上し、仕上げ焼鈍を施した後には優れ
た軟磁気特性を示すことが明らかである。

（発明の効果） かくしてこの発明の方法によれば、磁気特性がとくに優
れた組成範囲のＦｅ−Ｃｏ系合金薄帯につき、その冷間
加工性を格段に改善して加工時における歩留りの低下を
防くことができ、その産業上の利益極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、繰返し曲げ回数および冷間圧延性に及ぼす圧
延開始温度と圧延終了温度との関係を示したグラフであ
る。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｃｏ：２５〜６５ｗｔ％ を含有するＦｅ−Ｃｏ系合金溶湯を、冷却面が高速で更
   新移動する冷却体上に連続して供給し、急冷凝固させて
   得た薄帯に、引き続きまたは再加熱後、圧延開始温度：
   ６００℃以上、圧延終了温度：５５０℃以下の圧延処理
   を施すことを特徴とする加工性に優れた高飽和磁束密度
   軟磁性薄帯の製造方法。
2. ２．請求項１において、冷却体が、冷却面が互いに接し
   つつ高速で更新移動する一対の冷却体であって、合金溶
   湯を該冷却体の接合部に連続して供給し急冷凝固させる
   と同時に、該冷却体対により凝固しつつある薄帯を圧延
   し、この圧延終了温度を５５０℃以下とする加工性に優
   れた高飽和磁束密度軟磁性薄帯の製造方法。
3. ３．請求項１または２において、合金溶湯に接する直前
   の冷却面温度が１００℃以上である加工性に優れた高飽
   和磁束密度軟磁性薄帯の製造方法。
4. ４．請求項１、２または３において、圧延終了直後に薄
   帯を強制冷却する加工性に優れた高飽和磁束密度軟磁性
   薄帯の製造方法。
5. ５．請求項１、２、３または４において、Ｆｅ−Ｃｏ系
   合金が、 Ｃｏ：２５〜６５ｗｔ％ を含み、かつ Ｖ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、ＷおよびＮｉのうちから
   選んだ少なくとも１種：０．０５〜５．０ｗｔ％を含む
   ものである加工性に優れた高飽和磁束密度軟磁性薄帯の
   製造方法。