JP4134293B2 - 金属半製品の製造法 - Google Patents

Description

本発明は、冶金学的処理技術の分野に関連し、かつ高融点で付形困難な金属材料からのストリップまたはワイヤのような金属半製品の製造法に関する。
この方法は、例えばＦｅＳｉ合金からなる軟磁性体のストリップ、ＦｅＣｏ合金からなるストリップおよびコバルトストリップもしくはコバルトワイヤの製造に使用可能である。
技術的に重要な若干の金属および多くの合金は、変形によって望ましい半製品形にできないかまたは極めて費用をかけてのみ望ましい半製品形にできる。従って例えば、変形によって高純度のコバルトからワイヤを製造することは、困難である。また、軟磁性体材料として使用することができる半製品に珪素４％以上を含有するＦｅＳｉ合金を変形することには問題がある。一般に、前記の困難な変形可能性は、主として遷移金属からなる合金、あるいは特に、秩序だった格子構造を有するものに該当する。
また、金属半製品の製造については、該金属半製品が、ストリップ形またはワイヤ形で、急速凝固の方法を用いて溶融液から直接製造されることも知られている。確かに、前記の方法の使用は、後加工すべき材料が（例えば１４００℃を上回る）高い融点を有している場合には、この場合に、加工するのが極めて高価でかつ困難な材料からの急速凝固のための装置を製造しなければならないおよび／または迅速に磨耗するので問題がある。このことは、仕上げ費用を高価なものにする。
本発明には、技術的に制御可能でかつ安価な後加工により、高融点で付形困難な金属材料をストリップまたはワイヤのような半製品にできる方法を提供するという課題が課されている。
前記課題は、請求項に記載された製造方法を用いる本発明により解決される。
この方法は、
ａ）高融点で付形困難な材料に、先ず、１つまたはそれ以上の融点を低下させる元素を添加し、
ｂ）この後、低下された融点を有する合金から、急速凝固を用いて、溶融液から直接、ストリップ形またはワイヤ形での半製品を製造し、
ｃ）最終的に、処理工程ａ）で材料に合金された元素を反応性の雰囲気中での熱処理によって半製品から抽出することによって特徴付けられる。
本発明の１つの好ましい実施態様によれば、処理工程ａ）で、硼素、炭素および燐の元素によって形成された群からの少なくとも１つの元素が材料に添加される。
１つまたはそれ以上の融点を低下させる元素は、合金の融点が１６００℃未満、有利に１４００℃未満に低下するような程度の量で添加される。
更に、本発明には、半製品の熱処理のための処理工程ｃ）で、反応性雰囲気として水素が使用されることが意図されている。１つの有利な実施態様によれば、半製品は、先ず、湿気を帯びた水素中で、８５０〜１０００℃の間の温度で熱処理され、引き続き、乾燥水素中で、１０００〜１２５０℃の間の温度で熱処理される。
半製品の熱処理の間、好ましい場合には、水素雰囲気は連続的にかまたは断続的に新しくすることができる。
４％を上回る珪素含量を有するＦｅＳｉ合金から半製品を製造するためには、合金には、本発明によれば、先ず、合金の融点が１４００℃未満に低下するような量での硼素が添加される。この後、この合金から、急速凝固の方法を用いて、半製品が製造される。最終的に、この半製品は、８７０〜９５０℃の間の温度で、１．５〜４時間、湿気を帯びた水素中で熱処理され、引き続き、９５０〜１１２０℃の間の温度で、少なくとも１．５時間、乾燥水素中で熱処理される。この場合、好ましくは、熱処理の間に水素雰囲気によって吸収されたガス状の硼素化合物は、新しい水素を用いて熱処理室から搬出される。
５〜７０％のコバルト含量を有するＦｅＣｏを基礎とする合金からなる半製品またはコバルトからなる半製品が製造されなければならない場合には、同じ方法で行うことができる。
合理的で安価な方法により、高融点で付形困難な金属材料を、ストリップまたはワイヤのような半製品に加工するためには、本発明による方法を用いて、前提条件が整えられる。
以下には、実施例につき本発明が詳細に説明されている。
例 １
純粋なコバルトに、硼素４．４質量％を添加する。このコパルト−硼素合金の融点は、１１０５℃であり、従って、１４９５℃の純粋なコバルトの融点に比べて明らかに低くなっている。この合金から、急速凝固を用いて、厚さ０．０２２ｍｍおよび幅１０ｍｍのストリップを製造する。このストリップを、９００℃で２時間、湿気を帯びた水素流下に熱処理する。これによって、硼素含量は０．２７質量％に減少する。乾燥した水素流下での１１００℃で２時間のもう１つの熱処理後に、硼素含量は、０．０１質量％に減少する。こうして得られたストリップは、延性の性質を有している。
例 ２
軟磁性体材料として使用可能であるＳｉ８．１質量％のＳｉ含量および１３８０℃の融点を有するＦｅＳｉ合金に、更に硼素２．１質量％を添加する。生じた７．９Ｓｉ−２．０Ｂ−残分Ｆｅの合金は、１１５０℃の融点を有している。この後、前記合金の溶融液から、急速凝固を用いて０．０２２ｍｍの厚さの無定形のストリップを直接製造する。引き続き、このストリップを、焼鈍炉中で、９００℃の温度で２時間、湿気を帯びた水素中で熱処理し、引き続き、１１００℃の温度で更に２時間、乾燥水素中で熱処理する。熱処理の際に、硼素は合金から除去され、かつ水素雰囲気と一緒にガス状の化合物になる。この化合物を、新しい水素を用いる１時間の洗浄によって炉室から搬出する。
得られたＦｅ−８．１％Ｓｉのストリップは、軟磁性体材料として使用することができる。該ストリップの保磁力Ｈ_cは、４０Ａ／ｍである。このストリップの硼素含量は、０．０１質量％未満である。
例 ３
Ｓｉ７．０質量％のＳｉ含量を有するＦｅＳｉ合金に、硼素１．８質量％を添加する。この後、この合金の融点は１４１５℃から１１６０℃に低下する。この合金から、急速凝固を用いて、１０ｍｍの幅および０．０２４ｍｍの厚さのストリップを製造する。湿分を帯びた水素流下での９００℃で２時間の第一の熱処理および乾燥水素流下での１１００℃で２時間の第二の熱処理後に、この材料は、０．０１質量％未満の硼素含量を有している。こうして製造されたストリップは、３５Ａ／ｍの保磁力Ｈ_cを有している。磁気歪みは、０．１ｐｐｍ未満である。

Claims (8)

1. ＦｅＳｉ合金またはＦｅＣｏ合金からなる金属材料からストリップまたはワイヤ形の金属半製品を製造するための方法において、
   ａ）ＦｅＳｉ合金またはＦｅＣｏ合金からなる材料に、先ず、１つまたはそれ以上の融点を低下させる元素を添加し、
   ｂ）この後、低下された融点を有する合金から急速凝固を用いて、溶融液から直接、ストリップ形もしくはワイヤ形の半製品を製造し、
   ｃ）最終的に、処理工程ａ）で材料に添加された元素を、反応性の雰囲気中での熱処理によって半製品から再度抽出する
   ことを特徴とする、ＦｅＳｉ合金またはＦｅＣｏ合金からなる金属材料からの金属半製品の製造法。
2. 処理工程ａ）で、材料に、硼素、炭素および燐の元素によって形成された群からなる少なくとも１種の元素を添加する、請求項１に記載の方法。
3. 処理工程ａ）で、１つまたはそれ以上の融点を低下させる元素を、合金の融点が１６００℃未満に低下するような程度の量で材料に添加する、請求項１に記載の方法。
4. 処理工程ｃ）で、半製品の熱処理のために、水素を反応性雰囲気として使用する、請求項１に記載の方法。
5. 処理工程ｃ）で、半製品を、先ず、湿気を帯びた水素中で、８５０〜１０００℃の温度で熱処理し、引き続き、乾燥水素中で、１０００〜１２５０℃の温度で熱処理する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 水素雰囲気が、半製品の熱処理の間に、連続的にかまたは断続的に新しくされる、請求項５に記載の方法。
7. ４質量％を上回る珪素含量を有するＦｅＳｉ合金からなる半製品の製造、５〜７０質量％のコバルト含量を有するＦｅＣｏ合金からなる半製品の製造およびコバルトからなる半製品の製造のために使用され、この場合、出発材料に、先ず、硼素が、材料の融点が１４００℃未満に低下されるような程度の量で添加され、この後、前記の合金から、急速凝固の方法を用いて半製品を製造し、引き続き、この半製品を、８７０〜９５０℃の範囲内の温度で、１．５〜４時間、湿気を帯びた水素中で熱処理し、引き続き、９５０〜１１２０℃の範囲内の温度で少なくとも１．５時間、乾燥水素中で熱処理する、請求項１に記載の方法。
8. 熱処理の間に水素雰囲気によって吸収されたガス状の硼素化合物を、新鮮な水素を用いて熱処理室から搬出する、請求項７に記載の方法。