JPH02159332A - 磁性Ｃｕ合金及びその製造方法 - 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、電磁波シールド材やりニアモータを含む誘導
モータのソリッドロータ等に利用される磁性Ｃｕ合金及
びその製造方法に関し、電磁気特性特に電気伝導度が高
く且つ強磁性を備えた磁性Ｃｕ合金及びその製造方法に
関するものである。

［従来の技術］ オフィスオートメーションやファクトリ−オートメーシ
ョンの発展に伴なって磁気ディスク記憶装置を備えた電
気機器を使用することが多くなっており、磁気ディスク
記憶装置の記録を保持する上から磁気シールド構造の重
要性が高まりつつあると共に、また他の電気機器に対す
る電磁波ノイズを防ぐことが法律的にも義務づけられて
いる。

そのような例としては例えば磁気ディスク記憶装置の磁
気ヘッド駆動用精密モータを挙げることができ、電磁気
シールド構造を施す必要のあることは勿論であるが、そ
のシールド性能の一層の向上が求められている。

一方従来の誘導モータには鋼板積層型ロータが汎用され
ているが、該ロータでは高精度の速度変換が難しく、制
御の必要な助力モータ用としては低速側トルクの高いソ
リッドロータが見直されており、ロータ素材として強磁
性で電気伝導度の高い材料が望まれている。

この様に電磁波シールド材や誘導モータのロータ素材と
して、電気伝導度及び磁気性能の優れた磁性材料が求め
られているが、現在利用されている磁性Ａ１合金は性能
的に未だ十分なものではなく改善の余地が残されている
。即ち磁性Ａ１合金はＡＩ粉に鉄粉等の強磁性体粉末を
分散・成形したものであり、電磁波シールド材としての
シールド性能（反射効率等）並びに誘導モータ用ロータ
材としての電磁特性を高めるには電気伝導度及び磁気性
能を向上させる必要がある。この点ＡＩは電気伝導度の
比較的高い金属とは言えるが、最近の要求特性はより高
い電気伝導度を望んでいる。

しかるに磁性Ａ１合金においてＡ１固有の物性値を上回
ることは不可能であるので、ここに磁性Ａ１合金の電気
伝導度は頭うちの状態になっている。またＡ１に鉄粉等
を分散して熱間加圧成形する場合において、約５００℃
を超える温度で加熱するとＡ１と鉄粉が反応してＦｅＡ
　Ｉｓ等の金属間化合物が生成し、成形体の磁気特性が
著しく低下するという問題があり、熱間加圧成形はそれ
以下の温度で行なわれている。しかるに５００℃以下の
温度で成形する場合には相当に高い圧力を付加しなけれ
ばならず、成形体内に加工歪が残り、これが強磁性体本
来の性能を十分に発揮し得ない原因となっている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明はこうした事情に着目してなされたものであって
、従来の磁性Ａ１合金では達成し得なかった様な物性値
即ち電気伝導度並びに磁気特性を備えた合金並びにその
製造方法を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ しかして上記目的を達成し得た本発明の磁性合金とは、
強磁性金属の微小体を体積率で１０〜８５％含み、該強
磁性金属がＣｕ又はＣｕ合金と金属間化合物を形成する
ことなく、金属結合によって一体化されている点に要旨
があり、またその磁性合金を製造する本発明方法は、強
磁性金属の微小体を体積率でｉｏ〜８５％含み、残部が
Ｃｕ又はＣｕ合金である混合体を、６００〜８００℃の
温度で、１０　ｋｇ／ａｍ２以上の圧力を加えて固化成
形するか又は室温下で５０　ｋｇ／ｍｍ’以上の圧力で
圧粉成形した後、６００〜８００℃で熱処理する点に要
旨を有するものである。

［作用］ 本発明に係る磁性合金は、ＡＩより電気伝導度の高いＣ
ｕ又はＣｕ合金をベース金属として採用するものである
。即ち電気伝導度の高い磁性合金としては従来軽量性、
成形加工性、経済性等の観点からＡ１をベース金属とす
ることが当該分野の常識となっており、ＡＩに比べて比
重が大きく且つ成形加工性（冷間加工性）及び経済性に
劣るＣｕの採用は全く考えられないことであった。しか
るにＣｕはＡ１に比べて強磁性体殊にＦｅと金属間化合
物を形成し難いという特性があり、成形条件等を工夫す
ることによって磁気性能に悪影響を与える金属間化合物
の生成並びに加工歪の発生を防止して、磁性性能に優れ
た磁性合金が得られることを見出し、さらに電気伝導度
がＡＩより優れるというＣｕ又はＣｕ合金の特性を利用
すれば電磁波シールド材や誘導モータ用ロータ素材等の
用途に適した磁性合金が得られることを知見し、これに
よフて本発明を完成したものである。

本発明の磁性Ｃｕ合金において、強磁性体としてはＦｅ
、Ｎｉ、Ｃｏ、又それらの合金等が例示され、強磁性体
は体積率にして１０〜８５％含有させる必要がある０強
磁性体の含有量が体積率で１０％未満の場合には有効な
磁気特性を得ることができず、−力強磁性体の含有量が
体積率で８５％を超えると固化成形条件を調整しても健
全な固化状態を得ることができない、又ベース金属とし
てはＣｕ及びＣｕ合金が例示され、このうちＣｕ合金に
ついては基本的にＡＩの電気伝導度を上回り、且つ満足
し得る成形加工性を備えておればその種類社特に制限さ
れないが、好ましいＣｕ合金としてはＣｕ−Ｃｄ、Ｃｕ
−Ａｇ、Ｃｕ−Ｚｒ合金等を挙げることができる。また
本発明においては、異方性のない磁気性能を得る上で上
記強磁性体とＣｕ又はＣｕ合金が均質な状態で一体化さ
れていることが必要であり、この意味から強磁性金属の
微小体がマトリックスであるＣｕ又はＣｕ合金中に分散
されていることが要求される。そして上記した様に強磁
性体とＣｕ又はＣｕ合金は、金属間化合物を形成するこ
となく金属結合によフて一体化されていることが不可欠
であり、金属間化合物の生成が磁気特性の低下につなが
ることは前記した通りであるが、こうした磁性Ｃｕ合金
を得るには下記に詳細する本発明条件の採用が必要とさ
れる。

即ち上記した本発明磁性Ｃｕ合金を製造するに当たって
は次に述べる２つの方法があり、その１つは、強磁性金
属微小体を体積率で１０〜８５％含み、残部がＣｕ又は
Ｃｕ合金である混合体を、６００〜８００℃の温度で１
０　ｋｇ／ｍｍ２以上の圧力を加えて熱間加圧成形する
方法であり、この方法において加熱温度が６００℃未満
では健全な固化状態を得ることが困難であり、しかも加
圧成形に際して過大な圧力を加える必要があるので、前
述のごとく成形体中に加工歪が残留し、磁気特性が劣化
する。尚加工歪の発生しない程度の低い成形圧力では成
形不十分となる。一方加熱温度が８００℃を超えるとＣ
ｕと強磁性体の相互拡散固溶が進行して金属間化合物が
生成し、成形体の電気伝導度及び磁気特性が劣化する。

また成形圧力が１０　ｋｇ／ｇｉ”未満では熱間加圧成
形といえども加圧力が不足し、健全な固化状態を得るこ
とができない。

本発明磁性Ｃｕ合金を製造するもう１つの方法は、前記
組成の混合原料を冷間加圧成形した後、熱処理して金属
間の拡散をはかり金属結合による一体化を達成するもの
であり、まず室温で５０ｋｇ／ａｖ”以上の圧力を加え
て圧粉成形を行なった後、得られた成形体を６００〜８
００℃の温度で熱処理するものである。この方法は冷間
成形を採用するので高い寸法精度を得ることができると
いう特長があり、小型複雑形状の製品の成形に有利であ
るが、冷開成形段階では加工歪が残存すると共に、原料
微小体間の結合が十分とはいえないので、成形後の熱処
理によって微小体同士の界面で原子の拡散を生じせしめ
て、加工歪を解消し且つ微小体同士の結合状態を向上さ
せる必要があり前述の熱処理を付加的に行う、冷間成形
圧力が５０ｋｇ／＋＋ａ’未満では良好な冷間成形状態
を得ることかできず、その後熱処理を十分に行なっても
微小体同士を十分に結合させることができない。又熱処
理温度が６００℃未満の場合は、拡散不足によって良好
な微小体結合状態を得ることができないばかりでなく、
加工歪が残留して磁気特性が劣化する。一方熱処理温度
が８００℃を超えるとＣｕと強磁性体相互間の拡散固溶
が進んで金属間化合物が生成するので、電気伝導度及び
磁気特性等の劣化を招く。

尚本発明において強磁性体微小体としては粉末、フレー
ク、ファイバー等の形態が例示され、その大きさについ
ては特に限定を設けるものではないが、例えば粒径が２
０〜２００μ■程度のものが推奨され、又Ｃｕ若しくは
Ｃｕ合金の微小体としては形態１寸法を特に限定しない
が粉末で粒径は２００μ醜以下程度のものが推奨される
。

［実施例］ 第１表に示す様に、各種の強磁性体微小体とＣｕ粉末を
混合した。熱間成形の場合（・Ｎ００１〜２８）には該
混合物から直径７０ＩＩ＋ｍ、長さ１５０ｏｈｍのＣＩ
Ｐ成形体を予備成形するか若しくは内寸が直径７０＋ａ
ｍ、長さ１８０ｍｍで厚さ［■の底つき容器に上記混合
物を充填した後押出プレスした成形体を使用し、夫々の
温度及び圧力でホットプレスした。また冷間成形の場合
（実施例２９〜４２）には、上記混合物を直径４５ｍｍ
の鍛造型内に充填し、所定圧力で冷間プレスした後、夫
々熱処理を施した。

Ｎｏ、　　１〜４の成形体について１００エルステツド
の磁場における磁束密度（Ｂｌ。。二単位ｇａｕｓｓ　
）を測定した。その結果を第１図に示す。

強磁性体の体積率が６％になるまでは顕著な磁気特性の
発現は得られないが、６％を超えると徐々に磁気特性が
発現され、１０％以上では明確な磁気性能の上昇が認め
られた。　Ｎｏ、　　５〜９に示される様に強磁性体の
体積率をさらに高めると磁気性能を一層改善し得ること
が分かる。しかしながらＮｏ、９．１０にみられる様に
体積率が９０％以上になると成形体強度が低下し、９５
％では測定試験片を製作することができなかった０以上
の実験結果から非磁性体であるＣｕをマトリックスとし
た磁性Ｃｕ合金においては強磁性体の体積率を１０〜８
５％にするのが有効と考えられる。

次にＮｏ、　１１〜１８の成形体に関する実験結果を第
２図に示す、成形温度が６００℃までは成形体強度が低
く、良好な成形体を得ることができない。低温側では粉
末界面付近の原子の拡散による動きが小さい為に結合度
が低下するものと考えられる。そして強度の低い領域で
は電気抵抗値も高くなっている。またＮｏ、　　１〜２
１の実験結果から判断すると、成形圧力は５　ｋｇ／ｍ
ｍ’では不足であり、十分な強度を得る上で必要な成形
圧力はＮｏ。

２０．２１の実験データから１０　ｋｇ／ａｍ２以上で
あると考えられる。

Ｎｏ、２９〜３３の実験結果から判断すると、冷間成形
の場合には成形圧力を高くする必要があり５０　ｋｇ／
ｍｉ２以上の圧力で加圧成形しなければならない。また
Ｎｏ。３５〜３９の実験結果から冷間成形後の熱処理温
度は５５０℃では不十分であり（Ｎｏ、３６では強度が
１３　ｋｇ／１ｍ’、　Ｂ　ｔｏｏが４８００ｇａｕｓ
ｓ　）　、熱処理温度が６００〜８００℃であるＮｏ、
３４．３５，３７．３８の強度（２０ｋｇ／ａｍ”）及
びＢ＋ｏｏ　　（５１００ｇａｕｓｓ　）に比べると、
その値は明らかに劣っている。又熱処理温度が８３０℃
であるＮｏ、３９は強度面では問題はないが、磁気性能
の改善に寄与するＦｅと電気伝導度の改善に寄与するＣ
ｕが相互に固溶して損耗するので磁気性能ＣＢ＋。。）
の低下及び電気抵抗の上昇（即ち電気伝導度の低下）が
大きい。

上記結果から冷間成形の場合には成形圧力を５０ｋｇ／
ｍｉ２以上とし、且つ熱処理温度を８００〜８００℃に
設定する必要がある。

本発明に係る磁性Ｃｕ合金は、Ｎｏ、２７とＮｏ。

１３〜１７あるいはＮｏ、２８とＮｏ、２２あるいはＮ
ｏ、４２とＮｏ、４０を比較すると分かるように同じ強
磁性体を使用した場合にはＡＩをマトリックスとした場
合より磁気性能、電気伝導度及び強度の全ての面で優れ
た性能を得ることができる。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、従来の磁性Ａ１合
金に比べて磁気性能、１！気伝導度及び強度の全ての面
で優れた磁性合金を得ることができる。かくしてリニア
そ一夕を含めた銹導モータの分野や電磁気シールドの分
野において高性能を発揮する磁性Ｃｕ合金の提供に成功
した。

【図面の簡単な説明】

第１図は強磁性体体積率と磁気性能の関係を示すグラフ
、第２図は熱間成形温度と諸特性の関係を示すグラフで
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）強磁性金属の微小体を体積率で１０〜８５％含み
   、該強磁性金属がＣｕ又はＣｕ合金と金属間化合物を形
   成することなく、金属結合によって一体化されているこ
   とを特徴とする磁性Ｃｕ合金。
2. （２）強磁性金属の微小体を体積率で１０〜８５％含み
   、残部がＣｕ又はＣｕ合金である混合体を、６００〜８
   ００℃の温度で、１０ｋｇ／ｍｍ＾２以上の圧力を加え
   て固化成形することを特徴とする磁性Ｃｕ合金の製造方
   法。
3. （３）強磁性金属の微小体を体積率で１０〜８５％含み
   、残部がＣｕ又はＣｕ合金である混合体を、室温下で５
   ０ｋｇ／ｍｍ＾２以上の圧力で圧粉成形した後、６００
   〜８００℃で熱処理することを特徴とする磁性Ｃｕ合金
   の製造方法。