(57)【要約】【課題】  分析精度と良好な切削加工性を有するＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金材料の製造方法を提供する。【解決手段】  質量％で、Ｃｏ：４０〜６０％、Ｖ：１．５〜３．５％、Ｂ：１０〜４０ｐｐｍ、Ｓｉ：０．０１〜１．００％、Ｍｎ：０．０１〜１．００％、Ｃ：０．１％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなるＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金材料であって、任意の部位１０箇所（１ｍｍ×１ｍｍ）の視野内における結晶粒径の平均値（Ｄａ）がいずれも５〜１００μｍであり、かつその１０箇所におけるＤａの標準偏差が１０個のＤａの平均値に対して１０％以下であるＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金材料。また、ガスアトマイズもしくは水アトマイズ法によりＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金を作製し、該合金をＨＩＰもしくは熱間押出等の高密度成形法により固化成形するＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金材料の製造方法。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃｏ：４０〜６０％、
Ｖ：１．５〜３．５％、
Ｂ：１０〜４０％、
Ｓｉ：０．０１〜１．００％、
Ｍｎ：０．０１〜１．００％、
Ｃ：０．１％以下、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなるＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系分析機器用合金材料であって、任意の部位１０箇所（１ｍｍ×１ｍｍ）の視野内における結晶粒径の平均値（Ｄａ）がいずれも５〜１００μｍであり、かつその１０箇所におけるＤａの標準偏差が１０個のＤａの平均値に対して１０％以下であることを特徴とするＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金材料の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｆｅ−４９％Ｃｏ−２％Ｖを代表するＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金が飽和磁束密度が得られる合金として知られている。このＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金材は飽和磁束密度が大きいため、分析機としてのＴＥＭ、ＳＥＭ等の対物レンズ、分析計のポールピース等の用途に使用されている。一方、一般的にこれらのＦｅ−Ｃｏ−Ｖ合金材は鋳造法により製造され、一部焼結による検討もされている。しかしながら、鋳造材では磁気特性が部位によってばらつくため製品の精度不良を引起こす場合がある。また、結晶粒の粗大化、不均一性に起因して切削加工性に課題が生じる場合があった。また、焼結体では強度不足であり、かつポア等によって磁気特性がばらつく等の問題がある。
【０００３】
上述したような問題を解消するべき、例えば特開２０００−４５０５０号公報（特許文献１）が提案されている。この特許文献１は、重量比で、Ｃｏ４５〜５５％、Ｖ：１．７〜３．０％を含有し、さらにＢ：１５〜５０ｐｐｍ、Ｎ：１００ｐｐｍ以下を含有し、残部実質的にＦｅおよび不可避的元素からなることを特徴とする精密鋳造用Ｆｅ−Ｃｏ系合金、特に鋳造応力に抗するため靱性を改善した鋳造用Ｆｅ−Ｃｏ系合金にある。
【特許文献１】特開２０００−４５０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１は靱性を改善し、割れの発生の少ない精密鋳造用Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金であるが、しかしながら、鋳造材であるために、どうしても磁気特性が部位によってばらつくため製品の精度不良を引起こす場合がある。また、結晶粒の粗大化、不均一性に起因して切削加工性が十分と言うことができない。そのために、対物レンズ等に用いた場合には、画像精度が落ち、また、分析計に用いた場合には、分析精度が悪くなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、十分な分析精度と良好な切削加工性を有するための条件として平均結晶粒径ならびにそのばらつきとの相関を見出し、かつアトマイズ粉末を用いることにより、この結晶粒を有する製品を容易に得られ、ばらつきも最小限に抑えることが可能なＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金材料を提供するものである。
【０００６】
その発明の要旨とするところは、
質量％で、Ｃｏ：４０〜６０％、Ｖ：１．５〜３．５％、Ｂ：１０〜４０％、Ｓｉ：０．０１〜１．００％、Ｍｎ：０．０１〜１．００％、Ｃ：０．１％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなるＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系分析機器用合金材料であって、任意の部位１０箇所（１ｍｍ×１ｍｍ）の視野内における結晶粒径の平均値（Ｄａ）がいずれも５〜１００μｍであり、かつその１０箇所におけるＤａの標準偏差が１０個のＤａの平均値に対して１０％以下であることを特徴とするＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金材料の製造方法にある。  
【発明の効果】
【０００７】
以上述べたように、本発明による平均結晶粒径を５〜１００μｍで、かつばらつきが２０％以下に抑えることが可能となり、強度にも優れたＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金の製造を可能にしたことは工業上極めて優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係るＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金材料の成分組成についての限定理由について述べる。なお、本発明に係るＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金材料の成分組成は特に限定されるものではないが、以下の成分組成のものが望ましい。質量％で、Ｃｏ：４０〜６０％、Ｖ：１．５〜３．５％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなり、さらに、微量元素として、Ｂ：１０〜４０ｐｐｍ、Ｓｉ：０．０１〜１．００％、Ｍｎ：０．０１〜１．００％、Ｃ：０．１％の１種または２種以上を含有させたＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金材料にある。
【０００９】
Ｃｏ：４０〜６０％
Ｃｏは、高い磁束密度を得るＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金の主要元素であり、４０％未満では高い磁束密度を得るに十分でなく、また、６０％を超える添加はその効果が飽和することから、好ましくはその範囲を４０〜６０％とした。より好ましくは４５〜５５％とする。
Ｖ：１．５〜３．５％
Ｖは、靱性および保持力を向上させる元素であり、そのためには１．５％以上必要である。しかし、３．５％を超えると飽和磁束密度を低下させるので、その範囲を１．５〜３．５％とした。
【００１０】
Ｂ：１０〜４０ｐｐｍ
Ｂは、結晶粒を微細化させ靱性を向上させる元素である。しかし、１０ｐｐｍ以下ではその効果が十分でなく、４０ｐｐｍを超えると結晶粒界に析出物が多くなり、逆に靱性が低下することから、その範囲を１０〜４０ｐｐｍとした。
Ｓｉ：０．０１〜１．００％
Ｓｉは、脱酸剤としての元素である。また、保磁力を低減させる元素でもある。しかし、０．０１％未満ではその効果が十分でなく、１．００％を超える添加は飽和磁束密度を低下させるので、その範囲を０．０１〜１．００％とした。
【００１１】
Ｍｎ：０．０１〜１．００％
Ｍｎは、Ｓｉと同様に、脱酸剤としての元素である。しかし、０．０１％未満ではその効果が十分でなく、１．００％を超える添加は飽和磁束密度を低下させるので、その範囲を０．０１〜１．００％とした。
Ｃ：０．１％
Ｃは、０．１％を超えると飽和磁束密度が低下するため、その上限を０．１％とした。
【００１２】
上述したような成分組成のもとに、本発明者らは、磁気特性のばらつきと結晶粒径のばらつきの間に相関関係のあることを見出し、ある数値を満たせば磁気特性のばらつきは十分に小さくなることを見出したものである。すなわち、本発明に係る結晶粒径の平均値（Ｄａｍｅａｎ）を５〜１００μｍとした。結晶粒径の平均値が１００μｍを超えると磁気特性のばらつきが大きくなる。また、５μｍ未満では保磁力の値そのものが高くなるため不可能である。従って、その範囲を５〜１００μｍとした。好ましくは、１０〜３０μｍとする。
【００１３】
また、任意の部位１０箇所（１ｍｍ×１ｍｍ）の視野内における結晶粒径の平均値（Ｄａ）の標準偏差が１０％以下において磁気特性のばらつきが十分に小さくなり、磁気特性のばらつきが飽和することを見出したものである。Ｄａのばらつきが１０％を超えると磁気特性のばらつきがそれに応じて著しく大きくなる。また、結晶粒を微細にし、そのばらつきを制御する方法としてアトマイズ法により粉末を作製し、それを固化成形することが有効であることを見出した。アトマイズ法は急冷凝固であるため、組織は微細均一となる。この成形方法としては、ＨＩＰもしくは押出し法を用いれば、高圧下で成形できるため、成形後は１００％密度となり、組織に欠陥がなくなるため、磁気特性が良好となりばらつきも低減することができる。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１に示す成分組成Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ合金を真空誘導溶解し、アトマイズ法による溶湯ノズル径φ６ｍｍ、出湯温度１７７３Ｋ、噴霧圧４ＭＰａにてＡｒガスを用いて、噴霧量２０ｋｇ／分にてアトマイズを行い、その後急冷してＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金粉末を得た。この合金粉末を押出成形の場合は、押出温度：１４７３Ｋ、圧力：４３０ＭＰａ、減面率：６．５５（φ２１０ｍｍ→φ８２ｍｍ）で成形した。また、ＨＩＰ法の場合は、ＨＩＰ温度：１４２７Ｋ×５ｈｒ、圧力：１５０ＭＰａで成形した。さらに、真空中で結晶粒径を意図的に変化させるため、熱処理：１０７３Ｋ〜１３７３Ｋ×３ｈｒで処理した。その時の処理条件とその結果を表２に示す。
【００１５】
【表１】
2008248392.tif 000002
特性調査として、試料採取部位を押出し材もしくはＨＩＰ材の棒材中心部から１ｍｍ厚さスライスし、その円盤形状の中心部、中周部、外周部から任意に１０箇所、１ｍｍ角のブロック形状および外径１０ｍｍ、内径５ｍｍ、厚さ１ｍｍのリング状試験片を採取、ブロック材は結晶粒の大きさおよび密度を測定するために使用、リング材は磁気特性測定用に使用した。また、結晶粒は、光学顕微鏡により結晶粒の大きさを測定、１個の試料の結晶粒径の大きさの平均をＤａと定義し、１０個の試料間のＤａの平均値（Ｄａｍｅａｎ）とその平均値に対するばらつきの割合（σｄ）を測定した。
【００１６】
また、磁気特性は、上述したリング試料に巻数２０Ｔ、および１０Ｔで被膜銅線を巻き、ＢＨトレーサーにより８００Ａ／ｍにおける磁束密度（Ｂ１０）を測定し、１０個の試料を測定した際の平均値（Ｂｍｅａｎ）と平均値に対する偏差の割合（σｂ）を測定した。さらに、密度は、湿式法により各試料の比重を測定し、真比重に対する測定値の割合を相対密度として算出した。
【００１７】
【表２】
2008248392.tif 000003
表２に示すように、Ｎｏ．１〜８は本発明例であり、Ｎｏ．９〜１７は比較例である。
【００１８】
比較例Ｎｏ．９〜１６は粉末成形方法が鋳造方法によるものであり、また、比較例Ｎｏ．９はＶ含有量が少なく、比較例Ｎｏ．１０はＶ含有量が多い場合である。比較例Ｎｏ．１１はＢ含有量が少なく、比較例Ｎｏ．１２はＢ含有量が多い場合である。比較例Ｎｏ．１３はＳｉ含有量が少なく、比較例Ｎｏ．１４はＳｉ含有量が多い場合である。さらに、比較例Ｎｏ．１５はＭｎ含有量が少なく、比較例Ｎｏ．１６はＭｎ含有量が多い場合である。これらいずれも、サンプル１０個のＤａの最大、最小値が大きく結晶粒にばらつきの大きく、かつ、サンプル１０個のＢの最大、最小値も大きく磁気特性に大きくばらつきのあることが分かる。
【００１９】
さらに、比較例Ｎｏ．１７の場合は粉末成形方法が焼結の場合であり、比較例Ｎｏ．９〜１６と同様に、結晶粒径の平均値にばらつきが大きく、磁気特性での磁束密度での平均値に対する偏差の割合が大きくばらつきのあることが分かる。これに対し、本発明例であるＮｏ．１〜８のいずれも、サンプル１０個のＤａの最大、最小の差が小さく結晶粒にばらつきの小さく、また、サンプル１０個のＢの最大、最小も小さく磁気特性にばらつきの小さいことが分かる。
【００２０】
以上述べたように、本発明による平均結晶粒径を５〜１００μｍで、かつばらつきが２０％以下に抑えることが可能となり、特に分析機器としてのＴＥＭ、ＳＥＭ等の対物レンズ、分析計のポールピース等の用途に適した、強度にも優れたＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金の製造を可能にしたことにある。
特許出願人  山陽特殊製鋼株式会社
代理人    弁理士    椎  名    彊