JP3777012B2 - 鉄−コバルト系合金材料の接合方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄−コバルト系合金材料を、例えば、圧延のために連続化するための溶接方法に関する
【０００２】
【従来の技術】
鉄−コバルト系合金は、コバルトが２５〜６０％の領域で飽和磁束密度Ｂｓが約２．３Ｔ以上の大きな値を示し、とくに、約５０％コバルトの組成で比較的大きな初透磁率を示す優れた軟磁性材料である。この合金が有する磁気特性、とくに、高飽和磁束密度は、小型の高性能モーター、高磁力を要する電磁弁、アクチュエーターに適したものである。
【０００３】
ところが、この合金は、鉄−コバルト規則格子が生成する５０％コバルト付近で硬くて脆いため加工性が悪く、通常の冷間圧延のような加工に供することができない。そこで塑性加工性を改善するためにＶを２％配合した５０％Ｃｏ−Ｆｅ合金が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このＶを配合した合金でも、圧延可能な接合部を形成することはできず、この合金の接合については特開平７−１６６２３９号公報に示されるように、細線の連続化のために、不活性ガス雰囲気中で７５０〜８５０°Ｃで圧着溶接することが開示されているにすぎない。
【０００５】
板材については、真空鋳造した小容量の圧延用ビレット単味毎の圧延しか行なうことができないために長尺の薄板は得られていない。そのために最終製品は高価なものとなり、実際には、その用途は受話器の振動板等限られた範囲に留まっているのが現状である。
【０００６】
従来から、この軟磁性材料の冷間圧延を連続して行なうために、通常の鋼板のような溶接法が種々試みられたが、溶融金属が多く存在することになり、ｒ相域から徐冷が進行し、その組織はｒ→α→α’（規則化したα相）のように変態し、溶接部及び熱影響部では脆弱な規則相がかなりの範囲にわたって出現してしまい、以降の冷間圧延ができなくなる。
【０００７】
本発明の課題は、鉄−コバルト系合金材料の接合部を、例えば、冷間加工可能とするための接合方法を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧延可能な接合部を形成する鉄−コバルト系合金材料の接合方法であって、鋼板の高速接合にも使用されているレーザ溶接、電子ビーム溶接のような高エネルギービーム溶接法を適用することによって、溶接後の冷却過程で溶接部及び熱影響部にα’ＣｓＣｌ規則相が出現しない冷却速度とし、接合部にα’ＣｓＣｌ型規則相のないαＢＣＣ不規則相を形成することを特徴とする。
【０００９】
この飽和磁束密度の大きい５０％Ｃｏ−Ｆｅ合金の凝固、相変態とその相変態温度は、
液相→ｒ １４８０°Ｃ ｒ：ＦＣＣ非磁性相
ｒ→α ９８０°Ｃ α：ＢＣＣ不規則相
α→α’ ７３０°Ｃ α’：ＣｓＣｌ型規則相
に変化する。
【００１０】
このＣｏ−Ｆｅ系軟磁性材料がＣｏ５０％付近で良好な軟磁気特性を有するのは、７３０°Ｃ以下で存在するα’規則相によるものと考えられ、不規則相では透磁率は劣化する。ところが、このα’規則相における機械特性は、一般の規則合金と同様、冷間圧延、打ち抜きなどの加工性はきわめて劣るものである。したがって、このＣｏ−Ｆｅ系合金は、接合部にこのα’規則化相を存在せしめないようにし、その接合部を冷間加工が可能な靭性を得るようにして、接合部を含む合金材料を冷間加工に供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、通常の鋼板のように、Ｃｏ−Ｆｅ系合金の圧延の場合でも、途中段階での溶接による継足しが可能となる。
【００１４】
【実施例】
コバルト４８．９３重量パーセント、バナジウム１．７６重量パーセント、残鉄及び不可避不純物からなるＦｅ−Ｃｏ系軟磁性材料を、７３０°Ｃ以上の温度で熱間圧延し、その加工終了後加工歪が開放されない時間内に、７３０°Ｃ以上の温度域から１００°Ｃ／ｓ以上の冷却速度で３００°Ｃ以下まで冷却することでα’規則相の出現を抑止した材料を冷間圧延して幅８５ｍｍ、板厚１．１５ｍｍのコイル材を得た。これを長さ５２ｍｍに切断して溶接用の試片とした。
【００１５】
この冷間圧延板を２枚突き合わせてＩ開先完全突き合わせを形成した。この部分を加速電圧７０ｋＶ、ビーム電流１０ｍＡ、溶接速度５００ｍｍ／ｍｉｎ、加工距離：３００ｍｍ、ビーム収束距離：２６０ｍｍの条件で電子ビーム溶接したところ、接合部には規則組織は存在していなかった。この接合板を、引続き常温でロール外径２００ｍｍφの２段ロール式圧延機に複数回繰り返しかけて冷間圧延したところ、継手部分を含めて問題なく圧延することができ、厚さ０．４５ｍｍまで圧延することができ、これを、その後、８５０°Ｃで２〜４時間の水素中もしくは真空中焼鈍によりα’相とし、磁性化のためにα相域での冷却速度２〜３°Ｃ／ｍｉｎにより規則相を得て、０．４５ｍｍ厚さで、５０ｍｍ幅、２４０ｍｍ長さの軟磁性材を得ることができた。
【００１６】
この軟磁性材料の磁気特性を表１に示す。
【００１７】
【表１】

これに対して、同じ冷間圧延板を用いて、加速電圧７０ｋＶ、ビーム電流２０ｍＡ、溶接速度５００ｍｍ／ｍｉｎ、加工距離：３００ｍｍ、ビーム収束距離：２６０ｍｍ、ＡＣ偏向：１．０ｍｍφ、５００Ｈｚの条件下で電子ビーム溶接したところ、接合部には基材をふくめてα’相のＣｓＣ１型規則相を形成しており、以降の冷間圧延は不可能であった。
【００１８】
さらに、同じ冷間圧延板について、１．６ｍｍφタングステン電極を用い、アーク電流：４０Ａ、溶接速度：６０ｍｍ／ｍｉｎ、アルゴンガス流量：８リットル／ｍｉｎの条件下でＴＩＧ溶接したところ、溶接部から母材にかけて割れが発生し、健全な継手を得ることは不可能であった。
【００１９】
【発明の効果】
（１） 接合部に、脆弱な規則相が存在しないので、鉄−コバルト系軟磁性材料の連続冷間圧延が可能となる。
【００２０】
（２） 接合手段として、高エネルギービーム溶接法を適用することによって、溶融域は極めて少なく急冷されるので、脆弱な規則相のない接合部を得ることができる。
【００２１】
（３） 薄板の冷間圧延材の長尺での製造が可能となり、打ち抜き等の後工程への波及効果が大きく、最終製品の低コスト化、量産化が可能となる。

Claims (2)

1. 圧延可能な接合部を形成する鉄−コバルト系合金材料の接合方法であって、
   高エネルギービーム溶接法を適用することによって、溶接後の冷却過程で溶接部及び熱影響部にα’ＣｓＣｌ型規則相が出現しない冷却速度とし、接合部にα’ＣｓＣｌ型規則相のないαＢＣＣ不規則相を形成する鉄−コバルト系合金材料の接合方法。
2. 高エネルギービーム溶接法が、レーザ溶接または電子ビーム溶接である請求項１に記載の鉄−コバルト系合金材料の接合方法。