JPH01294802A - 扁平状Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金微粉末の製造方法 - 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〕 本発明は、平均粒度０．１〜１０μｍ、厚さ１μｍ以下
の扁平状で、軟磁性に優れたＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金微
粉末の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

Ｆ　ｅ−Ｓ　ｉ−Ａ　ｌ系合金いわゆるセンダスト系合
金は、高透磁率材料として代表的なものであり、その合
金粉末は粉末冶金用の原料として圧粉磁心や焼結磁心な
どに供せられている。

一方、近年銀行カード、クレジットカード等で代表され
る個人の機密に関わる磁気カードの分野では、磁気シー
ルドを目的として、カード表層に高透磁率材料の微粉末
からなる塗布膜被覆を施すニーズが増大してきた。この
ような塗布用粉末には、高透磁率で微粉であるとともに
、粉末形状が扁平状であることが求められる。これは、
塗布のし易さ、塗布膜の表面平滑性の上から必要なばか
りでなく、塗布の際の剪断力によって扁平状微粉末が最
も反磁場係数の低い扁平方向、すなわちカード基体方向
に平行に整列されることで、面内長手方向の高透磁率が
得られる要因からも不可欠のことである。

本用途に対して具体的に要求される粉末の諸特性は、平
均粒度が０．１〜１０μｍ、厚さ１μｌ以下で反磁場を
無視したランダムな集合状態での粉末の保磁力が４００
Ａ／ｍ以下というものである。

このような粉末としては、材質的に高透磁率であるとと
もに脆くて機械粉砕し易いＦ　ｅ−Ｓ　ｉ−Ａ　ｌ系合
金の適用が考えられる。しかしながら、前記粉末特性を
得るための量産的手法はまだ提示されていない。

特開昭５８−５９２６８号では、−旦インゴットを溶製
し、外被を削除し、溶体化処理後磁性焼鈍を行ない高透
磁率材を得、その後粉砕機にて粒径が０．０１〜１００
μｍ、厚み０．０１〜５０μｍの扁平状になるまで粉砕
、すりつぶし工程を繰り返すこと、および必要により水
素雰囲気中で焼鈍を追加することが、その明細書中に記
述されている。この方法は、大きなインゴットから数多
くの工程、特に粉砕工程が長く、勢い得られた微粉末の
コストは極めて高いものとならざるを得ず、量産的方法
とは言えない。

また、粉末の保磁力は規定されておらず、保磁力を向上
させるための具体的な焼鈍方法について知見を与えるも
のではなく、本願が対象にしている磁気カードの磁気シ
ールド用等の粉末製造法としては不十分なものである。

インゴット溶製からの粉砕によらないより量産的な手法
として、特開昭６２−２３８３０５号では、Ｆｅ−Ｓｉ
−Ａ　ｌ系合金を結晶粒径１００μ履以下となるよう水
アトマイズによって粉末とし、高エネルギー密度を有す
る粉砕機により単結晶でアスペクト比（長径／短径）が
１０以上の片状化した粉末に粉砕する方法が開示されて
いる。しかしながら、この方法によって得られる粉末は
、その実施例にある通り４４μｍ以下の粉末は部分的な
ものであり、かつアスペクト比として定義される値は繊
維状の長径と短径（線径）の比であって、扁平度の尺度
ではなく、また雇平粉の厚さを指定したものではない。

したがって、本願が対象とする平均粒径０．１〜１０μ
ｍ、肉厚１μｍ以下の扁平状のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金
微粉末を記述したものではない。また、該開示例では、
粉末の保磁力の規定やその向上方法を提示しておらず、
粉砕によって生じる歪による高い保磁力のまま供せられ
ていた。

特開昭６３−３５７０１号および特開昭６３−３５７０
６号では、厚さ２μｍ以下、厚さと直径の比率が１／１
０以下で、高透磁性の純金属または合金の材料からなる
鱗片状高透磁性金属粉を湿式ボールミル法によって製造
することが提案れされており、具体的には４４μｍの篩
をバスしたセンダスト粉を９６時間かけて粉砕し、２５
μｍの篩を９６％通過する肉厚１．０〜１．５μｍの鱗
片状粉末を得ている。この方法は、肉厚２μｍ以下を得
ることは可能であっても９６時間もの粉砕を必要とし、
平均粒度１０μｍ以下の微粉末を高い歩留で得ることは
困難で、かつ得られた粉末の軟磁性は前記引用例と同様
、粉砕歪によって著しく劣化している。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、前記従来技術の問題点に留意してなされたも
のであり、平均粒度が０．１〜１０μｍ、厚さ１μｍ以
下で、かつ保磁力が４００Ａ／ｍ以下の扁平状Ｆｅ−３
ｉ−Ａｌ系合金微粉末を量産的に製造する方法を提供す
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち本発明は、水アトマイズ法によって得られた平
均粒度１０μＩ以下のＦａ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末を機
械的に粉砕し、平均粒度０．１〜１０μｍ、厚さ１μ曹
以下の扁平状微粉末を製造する工程、該扁平状微粉末に
非反応性の非磁性耐火粉末を混合する工程、該混合粉末
を非酸化性雰囲気中で焼鈍する工程、および該焼鈍後の
混合粉末から磁気選別により前記非磁性耐火粉末を除去
して篇平伏合金粉末を回収する工程よりなる扁平状Ｆｅ
−Ｓｉ、−Ａｌ系合金微粉末の製造方法である。

また本発明の一態様として機械的粉砕を粉砕助剤との共
存下で行なうこと、扁平状合金微粉末に混合する非反応
性の非磁性耐火粉末の平均粒径が、前記扁平状合金微粉
末の平均粒径の５倍以上とすること、および扁平状Ｆ　
ｅ−Ｓ　ｉ−Ａ　ｌ系合金微粉末の保磁力を４００Ａ／
ｍ以下となるよう焼鈍することを含むものである。

〔作用〕

本発明において、目的とする粉末形状、すなわち平均粒
度０．１〜１０μｍ、肉厚１μｍ以下の藺平状Ｆｅ−５
ｉ−Ａｌ系合金微粉末を得るための方法として、本発明
者らが見出したものは、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金を水ア
トマイズ法によって平均粒度１０μ慣以下としてこの原
料粉末を機械的に粉砕すること、好ましくは機械的粉砕
を粉砕助剤との共存下で行なうことである。

Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金とはいわゆるセンダスト合金と
呼称される高透磁率合金を指し１代表的には５ｉ６−１
２％、　Ａｌ　４−７％、残部Ｆｅ、および不可避不純
物からなる組成、あるいはこれに遷移金属の１種ないし
２種以上を最大７％まで含有したものが該当する。

機械的粉砕に先立つＦｅ−３ｉ−Ａｌ系合金の水アトマ
イズ原料粉末を平均粒径、１０μｍ以下とすることは、
粉砕効率の上から最も重要である。ここで平均粒径とは
篩分法によって得られる重量基準のメジアン径である。

平均粒径が小さいほど粉砕初期の衝撃による粒子の分割
が早期になされ、より微粉化され易く、さらにグライン
ディング効果で厚みを減らす過程でも、分割粉砕段階の
粒度がより小さいことが有利である。分割に引き続く膚
平化は塑性変形を伴いながら、粒子表面の表面積を大き
くする過程であり、平均粒度を小さくして単位重量当た
りの表面積を大きくしておくことが扁平化を促進させる
。

特に、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金のように脆いが塑性変形
しにくく比較的扁平化に難のある合金では、原料粉末の
粒度を小さくすることが粉砕効率上最も重要であること
を本発明者らは知見した。

機械的粉砕は、スタンプミル、振動ミル、アトライター
などが適用できるが、粉砕前の平均粒度が１０μｍ以下
の場合には、前記粉砕機のうち最も投入エネルギーの高
いアトライターによって、１０時間以内にほぼ１００％
の収率で目標の粒度、厚さの扁平状微粉末を得ることが
可能である。粉砕前の平均粒度が１０μＩを越えると厚
さｌμＩ以下とするのに１０時間を越えて長時間の粉砕
が必要となる。

以上はアトライターによる場合であって、スタンプミル
、振動ミル等より投入エネルギーの低い粉砕機では全体
として時間因子が長時間側にシフトするが、傾向として
は同様である。詳細は実施例で述べる。

前記機械粉砕を適当な粉砕助剤を添加した中で行なうこ
とによって扁平化をさらに促進できる。

粉砕助剤の有効性は、たとえば特願昭６１−２６２１３
４号においてアモルファス合金フレークの場合に例示さ
れたごとく、粉砕の進行とともに活性化された粉末粒子
表面に吸着して粒子の凝集を抑制し、扁平化を促進させ
る効果が、Ｆ　ｅ−Ｓ　ｉ−Ａ　ｌ系合金でも認められ
た。効果的な固体助剤としてはステアリン酸、オレイン
酸、ラウリン酸、パルミチン酸等の高級脂肪酸、ステア
リン酸亜鉛、ステンリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛
、ラウリン酸アルミニウム等の金属石けん、ステアリル
アルコール等、高級脂肪族アルコール類、エタノールア
ミン、ステアリルアミンなどの高級脂肪酸アミン、およ
びポリエチレンワックスなどで、これらは単独ばかりで
なく２種以上加えてもよい。添加量は、通常０．１〜５
００重量ヌである。また、液体の助剤には、アルコール
、グリコール、エステル等の有機溶剤なども使用できる
。

本発明の目的は、得られる扁平状Ｆｅ−３ｉ−Ａｌ系合
金微粉末が、形状的に著しく扁平で微粒であるばかりで
なく軟磁性にも優れたもの、具体的には保磁力が４００
Ａ／ｍ以下の上記粉末を提供することである。

粉砕後の粉末は、形状的に著しい変形を受け、大きな歪
を有しており、本来の軟磁性が甚だしく損なわれた状態
にある。すなわち、反磁場を無視したランダムな集合状
態での粉末の保磁力は２４００Ａ／ｍを越える値になる
。このように歪の大きい微粉末のＦ　ｅ−Ｓ　ｉ−Ａ　
ｌ系合金を通常のバルク材と同じ条件で焼鈍すると、粉
末粒子の凝集すなわち焼結現象が生じて、機械的に粉砕
して得た扁平形状が損なわれてしまうという問題が生ず
る。したがって焼鈍は、粉末粒子の凝集を起こさせずに
歪を解放し、軟磁性を引き出させるような処理法でなけ
ればならない。凝集を防ぐには焼鈍温度を通常のバルク
材の場合の１１００℃付近より大幅に下げざるを得す、
焼鈍後の粉末の保磁力は４００Ａ／ｉを越える大きな値
となっていた。粉砕歪を解放して軟磁性を得るために焼
鈍を施すことは、前述の特開昭５８−５９２６８号に触
れられているが、上記の凝集の問題を克服して軟磁性を
高める上で具体的な知見を与えるものではない。

本発明者らは、凝集防止と軟磁性向上を図るために、粉
砕後の扁平状Ｆｅ−Ｓｉ−Ａ１．系合金微粉末に非反応
性の非磁性耐火粉末を混合し、該混合粉末を非酸化性雰
囲気中で焼鈍し、然る後磁気選別により非磁性耐火粉末
を除去して目的の扁平状微粉末を回収する方法を新たに
知見した。また、粉砕後の扁平状合金微粉末に混合する
非反応性の非磁性耐火粉末の平均粒径が、扁平状合金微
粉末の平均粒径の５倍以上であることが、焼鈍中の扁平
状合金微粉末の凝集を抑制し、かつ焼鈍後の磁気選別が
容易となることを合わせて見出した。

焼鈍中の凝集防止のために扁平状合金微粉末に混合され
る耐火粉末は、焼鈍温度条件下で非反応性で安定である
こと、および磁性体である扁平状合金微粉末と磁気選別
できるように実際的に非磁性であることが必要である。

たとえば、Ａｌ、○１、ＭｇＯ，ＺｒＯ，，５ｉ０２な
どの酸化物および複合酸化物、ＡｌＮ、Ｓｉ、Ｎ４など
窒化物、あるいはこれらの混合物などが使用できる。こ
れら耐火粉末と扁平状合金粉末の粒度、厚さ、扁平塵に
より調整する。微粉はど、厚さが薄くなるほど、耐火粉
末の量比を高める必要がある。好ましくは、耐火粉末／
合金粉末の容量比は１以上が有効である。

混合は、ダブルコーン型ブレンダー、Ｖ型ブレンダーな
ど通常の混合機が適用できる。

混合粉末の焼鈍は、非酸化性雰囲気下でなされる。より
好ましくは水素気流中が望ましい０通常Ｆｅ−３ｉ−Ａ
ｌ系合金の鋳造材などバルク材は１０００℃以上の焼鈍
が施されるが、本方法によれば、同等温度での焼鈍が可
能になり、粉砕後の高い保磁力を大幅に低減できる。

保磁力を低めた後、混合粉末は磁気選別により耐火粉末
と合金粉末に分離される。この場合、特に耐火粉末の平
均粒径が合金粉末のそれより大きいほど１選別の効率が
よく、好ましくは５倍以上の比であれば、耐火粉末の残
留を使用上問題のない程度の微量に抑制できる。

磁選機は乾式の感応ロール型、対極型、あるいは移動磁
界型など微粉末用のものであれば使用できる。回収され
た扁平状合金微粉末は、粉砕ままの形状を保持しており
、かつ保磁力の低い良好な軟磁性を有している。

このようにして得られる平均粒度が０．１−１０μｍ、
厚さ１μ−以下、かつ保磁力が４００Ａ／■以下の夏平
状Ｆ　ｅ−Ｓ　ｉ−Ａ　ｌ系合金微粉末は、磁気シール
ドを必要とする磁気カード上への塗布膜被覆用の塗料用
粉末として最適である。また、磁気カード以外にも部品
やハウジングへの被覆塗料、ゴムやプラスチックとの複
合材料のフィラー等に使用できる。

〔実施例〕

実施例Ｉ Ｓｉ　９．５％、Ａ１５．５％、残部実質Ｆｅの合金の
溶湯を水アトマイズして、種々の粒度粉末を得た。

粒度は、水圧、水量、溶湯と水の流量比などにより制御
した。

これら粉末をアトライターによって粉砕した。

粉砕条件は、５ＵＪ２鋼製ボールと水アトマイズ粉末の
重量比を３対１とし、粉砕助剤としてイソプロピルアル
コールを水アトマイズ粉末と同重量添加した。毎分３０
０回転で３時間、１０時間、３０時間粉砕した場合の粉
末諸元の結果を第１表に示す。

第１表 これかられかるように、水アトマイズままの平均粒度が
１０μｍ以上の粉末を用いて粉砕すると、３０時間かけ
ても厚さ１μｍ以下にはならない、また、本実施例では
、アトマイズ粉の粒度が１４．７μｍ以下でなければ、
１０μｍ以下の平均粒度は得られないことがわかる。

粉砕前の粒度が１０μｍ以下であれば、１０時間粉砕で
目標の１０μｍ以下、厚さ１μｍ以下になり、粉砕前の
粒度が６．６μｍ以下であれば、３時間の粉砕でも目標
形状が得られる。

実施例２ 実施例１のＮＯ６１とＮ　ｏ　、　３を３０時間粉砕し
たＦｅ−３ｉ−Ａｌ系合金粉末、すなわち平均粒度０．
６μｍ、厚さ０．１μ−の粉末と、平均粒度２．１μｍ
、厚さ０．７μｍの粉末に、平均粒度的５０μｍの溶融
Ａｌ２Ｏ，粉末（α−コランダム）を混合した。Ａ１□
０．粉末／合金粉末の容量比は１０：１とした。この混
合粉末を水素気流中で各温度で１時間、焼鈍した。比較
としてＡｌ、Ｏ，粉末を混合しない粉砕粉も同様に焼鈍
した。然る後、焼鈍後の混合粉を感応ロール型の磁選機
にかけ、合金粉末を回収した。磁選は３回繰返して行な
った。回収された合金粉末の保磁力を振動磁力計により
測定した。保磁力の焼鈍温度依存性を第１図に示す。

Ｎｏ、１の粉末でＡｌ、Ｏ，粉末を混合しないものは、
５００℃以上の焼鈍で凝集し、粉砕後の形状が維持でき
なかったが、Ａ１．Ｏ，粉末を混合した粉末は。

９００℃までの焼鈍が可能であった。Ｎｏ、１の粉末の
保磁力は粉砕ままでは約５，１００Ａ／ｍだが、Ａｌ、
Ｏ。

粉末を混合して９００℃の焼鈍で２７ＯＡ／ｗ＋まで改
善された。９００℃焼鈍後の粉末は粉砕ままの形状を維
持していた。

Ｎｏ、３の粉末では、Ａｌ２Ｏ，粉末を混合しないもの
は、６００℃以上の焼鈍で凝集したが、Ａｌ、○、粒粉
末混合することにより１１００℃までの焼鈍が可能であ
った。粉末の保磁力は粉砕ままでは、約４１００ＡｌＩ
１１だが、Ａ１□０３粉末を混合して１１００℃の焼鈍
で１４ＯＡ／ｍまで改善された。１１００℃焼鈍後の粉
末は、粉砕ままの形状を維持していた。

〔発明の効果〕

以上述べた如く１本発明の篇平状Ｆ　ｅ−Ｓ　Ｌ−Ａ　
ｌ系合金微粉末の製造方法によれば、平均粒度０．１〜
１０μ踵、厚さ１μｍ以下で、保磁力４００Ａ／ｍ以下
の良好な軟磁性のＦｅ−３ｉ−Ａｌ系合金微粉末を、効
率よく製造することが可能で、大容量化が容易であり、
その工業的価値が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例２に述べた粉末の保磁力の焼鈍
温度依存性を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　水アトマイズ法によって得られた平均粒度１０μｍ
   以下のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末を機械的に粉砕し、
   平均粒度０．１〜１０μｍ、厚さ１μｍ以下の扁平状微
   粉末を製造する工程、該扁平状微粉末に非反応性の非磁
   性耐火粉末を混合する工程、該混合粉末を非酸化性雰囲
   気中で焼鈍する工程、および該焼鈍後の混合粉末から磁
   気選別により前記非磁性耐火粉末を除去して扁平状合金
   粉末を回収する工程よりなることを特徴とする扁平状Ｆ
   ｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金微粉末の製造方法。 ２　機械的粉砕を粉砕助剤との共存下で行なうことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の扁平状Ｆｅ−Ｓｉ
   −Ａｌ系合金微粉末の製造方法。 ３　扁平状合金微粉末に混合する非反応性の非磁性耐火
   粉末の平均粒径が、前記扁平状合金微粉末の平均粒径の
   ５倍以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の扁平状Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金微
   粉末の製造方法。 ４　扁平状Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金微粉末の保磁力を４
   ００Ａ／ｍ以下となるよう焼鈍することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の扁
   平状Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金微粉末の製造方法。