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公開番号2025043605
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-01
出願番号2023150989
出願日2023-09-19
発明の名称Fe-Ni系合金板及びその製造方法
出願人日本冶金工業株式会社
代理人アインゼル・フェリックス=ラインハルト,個人,個人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20250325BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】本発明は、優れた初比透磁率と、良好な最大比透磁率及び飽和磁束密度を付与し得ると共に、歩留まりを抑えて製造可能なFe-Ni系合金及びその製造方法を提供する。
【解決手段】質量%で、C:0.001～0.05%、Si:0.05～0.50%、Mn:0.25～1.00%、P:0.001～0.030%、S:0.0001～0.0050%、Ni:35.0～44.0%、Cr:0.01～0.50%、Mo:0.005～0.10%、Cu:0.01～2.00%、Al:0.0001～0.10%、Ti:0.050%以下、Co:0.01～2.00%、W:0.01～0.50%、N:0.001～0.05%、Sn:0.0001～0.05%、Mg:0.050%以下、Zr:0.0001～0.05%、Ca:0.0020%以下、O:0.0002～0.01%を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなるFe-Ni系合金板。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
炭素（Ｃ）：０．００１～０．０５質量％、
ケイ素（Ｓｉ）：０．０５～０．５０質量％、
マンガン（Ｍｎ）：０．２５～１．００質量％、
リン（Ｐ）：０．００１～０．０３０質量％、
硫黄（Ｓ）：０．０００１～０．００５０質量％、
ニッケル（Ｎｉ）：３５．０～４４．０質量％、
クロム（Ｃｒ）：０．０１～０．５０質量％、
モリブデン（Ｍｏ）：０．００５～０．１０質量％、
銅（Ｃｕ）：０．０１～２．００質量％、
アルミニウム（Ａｌ）：０．０００１～０．１０質量％、
チタン（Ｔｉ）：０．０５０質量％以下、
コバルト（Ｃｏ）：０．０１～２．００質量％、
タングステン（Ｗ）：０．０１～０．５０質量％、
窒素（Ｎ）：０．００１～０．０５質量％、
スズ（Ｓｎ）：０．０００１～０．０５質量％、
マグネシウム（Ｍｇ）：０．０５０質量％以下、
ジルコニウム（Ｚｒ）：０．０００１～０．０５質量％、
カルシウム（Ｃａ）：０．００２０質量％以下、
酸素（Ｏ）：０．０００２～０．０１質量％を含み、
残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避的不純物からなることを特徴とするＦｅ－Ｎｉ系合金板。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
下記式（Ａ）の関係式を満たすようにＣｕ、Ｃｏ及びＷを含有する、請求項１に記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板。
1.5≦20[Cu％]+20[Co％]+80[W％]＜50.0 …（Ａ）
（式（Ａ）中、％は質量％を表す。）
【請求項３】
下記式（Ｂ）の関係式を満たすようにＣｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐ及びＳを含有する、請求項１又は２に記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板。
10≦50([Cu％]+[Co％])+100[W％]+200[Cr％]+800[Mo％]-100[P％]-1000[S％] …（Ｂ）
（式（Ｂ）中、％は質量％を表す。）
【請求項４】
Ｆｅ－Ｎｉ系合金の原料を含む溶湯を、ＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉のいずれかの二次精錬容器にて酸化精錬を行う工程と、
酸化精錬後の溶湯中にＡｌ及び／又はＦｅＳｉ合金を投入して、溶湯中のＡｌの含有量が０．０００１～０．１０質量％、Ｓｉの含有量が０．０５～０．５０質量％、Ｓの含有量が０．０００１～０．００５０質量％、Ｏの含有量が０．０００２～０．０１質量％の範囲になるように脱酸及び脱硫処理をする工程と、
脱酸及び脱硫処理後の溶湯を連続鋳造してスラブを形成する工程と、
得られたスラブを熱間圧延、次いで冷間圧延する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板の製造方法。
【請求項５】
Ｆｅ－Ｎｉ系合金の原料を含む溶湯を、ＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉のいずれかの二次精錬容器にて酸化精錬を行う工程と、
酸化精錬後の溶湯中にＡｌ及び／又はＦｅＳｉ合金を投入して、溶湯中のＡｌの含有量が０．０００１～０．１０質量％、Ｓｉの含有量が０．０５～０．５０質量％、Ｓの含有量が０．０００１～０．００５０質量％、Ｏの含有量が０．０００２～０．０１質量％の範囲になるように脱酸及び脱硫処理をする工程と、
脱酸及び脱硫処理後の溶湯を連続鋳造してスラブを形成する工程と、
得られたスラブを熱間圧延、次いで冷間圧延する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項３に記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｆｅ－Ｎｉ系合金板及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
Ｆｅ－Ｎｉ系軟質磁性合金は、ＪＩＳＣ２５３１やＩＥＣ規格に規定されるように、Ｎｉ量によって、パーマロイＣ合金（Ｎｉ：７２～８３質量％）、パーマロイＢ合金（Ｎｉ：４５～５０質量％）、パーマロイＤ合金（Ｎｉ：３５～４０質量％）等に大別される。高グレードなパーマロイＣ合金は高い透磁率、低い保持力を有することから、磁気シールド材や磁気センサ材等の磁気部材に使用されている。しかしながら、パーマロイＣ合金はＮｉを多く含有し高価であることから、磁気部材の材料として、より安価なパーマロイＢ合金へ置き換えられている。また、パーマロイＢ合金は高い飽和磁束密度を有するため、時計のステータや磁気レンズのポールピース等にも活用されている。
【０００３】
近年、自動車センサや磁気シールド材といった軟磁性材料への需要は増加している一方、Ｎｉの価格は上昇傾向にあり、パーマロイＢ合金をよりＮｉ量が少なく安価なＡｌｌｏｙ４２やパーマロイＤ合金へ置き換える動きが進められている。しかしながら、Ｎｉ量の低下に伴い、各磁気特性や耐食性の低下が問題視されており、パーマロイＢ合金の特徴である高い飽和磁束密度の維持が切望されている。特に、自動車センサや磁気シールド材には、３,０００以上の初比透磁率、３０,０００以上の最大比透磁率、及び１．４Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性材料が好適に使用される。
【０００４】
パーマロイ合金の磁気特性を改善する手法として、特許文献１には連続鋳造スラブに対し均質化熱処理を施し、偏析を軽減することで磁気特性を改善する方法が提案されている。しかしながら、特許文献１には飽和磁束密度について言及されていない。
【０００５】
また、特許文献２には、Ｆｅ－Ｎｉ系合金の被圧延材に対する磁気焼鈍の温度・時間及びＦｅ－Ｎｉ系合金のＡ系（Ｍｎ－Ｓ系）介在物量を制限し、結晶粒の粒成長を促進させ、磁気特性を改善する方法が提案されている。しかしながら、この方法は、得られる軟磁性部品材料の保磁力、初比透磁率、最大比透磁率の改善を目的としており、飽和磁束密度については検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００２－１７３７４５号公報
特開２０１５－１９６８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明は、優れた初比透磁率と、良好な最大比透磁率及び飽和磁束密度を付与し得ると共に、歩留まりを抑えて製造可能なＦｅ－Ｎｉ系合金及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を重ねた結果、Ｆｅ－Ｎｉ系合金が有する合金組成を厳密に制御することにより、初比透磁率、最大比透磁率及び飽和磁束密度の磁気特性を改善することができ、さらには歩留まりを抑えて製造可能なＦｅ－Ｎｉ系合金が得られることを見出し、本発明に至った。
【０００９】
本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］炭素（Ｃ）：０．００１～０．０５質量％、
ケイ素（Ｓｉ）：０．０５～０．５０質量％、
マンガン（Ｍｎ）：０．２５～１．００質量％、
リン（Ｐ）：０．００１～０．０３０質量％、
硫黄（Ｓ）：０．０００１～０．００５０質量％、
ニッケル（Ｎｉ）：３５．０～４４．０質量％、
クロム（Ｃｒ）：０．０１～０．５０質量％、
モリブデン（Ｍｏ）：０．００５～０．１０質量％、
銅（Ｃｕ）：０．０１～２．００質量％、
アルミニウム（Ａｌ）：０．０００１～０．１０質量％、
チタン（Ｔｉ）：０．０５０質量％以下、
コバルト（Ｃｏ）：０．０１～２．００質量％、
タングステン（Ｗ）：０．０１～０．５０質量％、
窒素（Ｎ）：０．００１～０．０５質量％、
スズ（Ｓｎ）：０．０００１～０．０５質量％、
マグネシウム（Ｍｇ）：０．０５０質量％以下、
ジルコニウム（Ｚｒ）：０．０００１～０．０５質量％、
カルシウム（Ｃａ）：０．００２０質量％以下、
酸素（Ｏ）：０．０００２～０．０１質量％を含み、
残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避的不純物からなることを特徴とするＦｅ－Ｎｉ系合金板。
［２］下記式（Ａ）の関係式を満たすようにＣｕ、Ｃｏ及びＷを含有する、［１］に記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板。
1.5≦20[Cu％]+20[Co％]+80[W％]＜50.0 …（Ａ）
（式（Ａ）中、％は質量％を表す。）
［３］下記式（Ｂ）の関係式を満たすようにＣｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐ及びＳを含有する、上記［１］又は［２］に記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板。
10≦50([Cu％]+[Co％])+100[W％]+200[Cr％]+800[Mo％]-100[P％]-1000[S％] …（Ｂ）
（式（Ｂ）中、％は質量％を表す。）
［４］Ｆｅ－Ｎｉ系合金の原料を含む溶湯を、ＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉のいずれかの二次精錬容器にて酸化精錬を行う工程と、
酸化精錬後の溶湯中にＡｌ及び／又はＦｅＳｉ合金を投入して、溶湯中のＡｌの含有量が０．０００１～０．１０質量％、Ｓｉの含有量が０．０５～０．５０質量％、Ｓの含有量が０．０００１～０．００５０質量％、Ｏの含有量が０．０００２～０．０１質量％の範囲になるように脱酸及び脱硫処理をする工程と、
脱酸及び脱硫処理後の溶湯を連続鋳造してスラブを形成する工程と、
得られたスラブを熱間圧延、次いで冷間圧延を行う工程と、
を含むことを特徴とする、上記［１］～［３］のいずれか１つに記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、Ｆｅ－Ｎｉ系合金が有する合金組成を厳密に制御することにより、優れた初比透磁率と、良好な最大比透磁率及び飽和磁束密度を付与し得ると共に、歩留まりを抑えて製造可能なＦｅ－Ｎｉ系合金板及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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