JPH02299204A - 軟質磁性体及びその製造方法 - 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】 〔概要〕 本発明は、軟質磁性体及びその製造方法に係り、磁束密
度が高い良好な性能を維持しつつ、低コスト化を実現す
ることができる軟質磁性体及びそ製造方法を提供するこ
とを目的とし、 内部又は外部にコバルト含有量が４５〜５５重量％で残
部が実質的に鉄からなるパーメンジュールが配置され、
該パーメンジュールの外部又は内部に純鉄または珪素鉄
が配置され、該パーメンジュール及び該純鉄または珪素
鉄が一体化されているように構成し、又は内部又は外部
にコバルト含有量が４５〜５５重量％で残部が実質的に
鉄からなるパーメンジュールが配置され、該パーメンジ
ュールの外部又は内部に純鉄または珪素鉄が配置され、
該パーメンジュール及び該純鉄または珪素鉄が一体化さ
れている軟質磁性体の製造方法において、該パーメンジ
ュールが内部又は外部、該純鉄または珪素鉄が該パーメ
ンジュールの外部又は内部になるように各々所定の寸法
に圧粉成形する工程と、圧粉成形された該パーメンジュ
ール及び該純鉄または珪素鉄を予備焼結する工程と、予
備焼結された該パーメンジュールを内部又は外部、予備
焼結された該純鉄または珪素鉄を該パーメンジュールの
外部又は内部となるように各々配置し一体化して再圧縮
する工程と、一体化され再圧縮された該パーメンジュー
ル及び該純鉄または珪素鉄を焼結する工程とを含むよう
に構成する。

〔産業上の利用分野〕 本発明は、軟質磁性体及びその製造方法に係り、詳しく
は特に、資源利用の効率化による材料費のコストダウン
と冷間加工性の向上を実現することができる軟質磁性体
及びその製造方法に関する。

近時、特に内部に高い磁束密度が必要で、外部に内部程
高い磁束密度が必要でないような構造の軟質磁性体、例
えばワイヤ・ドソド・プリンタのバイパス材に用いられ
る軟質磁性体は、例えばパーメンジュールのみ、純鉄の
みで構成したものであった。しかしながら、パーメンジ
ュールのみで構成した軟質磁性体は磁気的性能の点では
優れているが、５０％程度のＣＯを含有しているためコ
スト的に高いものとなってしまうという問題があり、ま
た純鉄のみで構成した軟質磁性体はパーメンジュールよ
りも低コスト化を実現できるという利点があるが磁束密
度の厳しいところでは使用できないという問題があった
。

このため、磁束密度が高い良好な性能を維持しつつ、低
コスト化を実現することができる軟質磁性体及びその製
造方法が要求されている。

〔従来の技術〕

従来、軟質磁性材料としては、鉄、珪素鋼、パーマロイ
　（Ｎｉ：４０〜９０重量％、残部Ｆｅの完全固溶体）
、センダスト（Ａ　１　：　５重量％、Ｓｉ：９重量％
、残部Ｆｅの合金）、パーメンジュール（Ｃｏ：４８〜
５０重量％、残部Ｆｅの合金）などが知られている。こ
の軟質磁性材料のうち、最も高い飽和磁束密度を有する
のがパーメンジュールであるが、例えば、Ｆｅ−５０重
量％ＣＯ付近の組成を有する合金のパーメンジュールで
は規則格子を形成しやすく硬くて脆い。そのため、冷間
加工性が極めて悪く、これに伴い加工コストの比重が高
くなっている。さらに、高価なコバルトを５０％程度も
含んでいるために実用材料としては、非常に高価なもの
となっている。そこで、これにバナジウム（Ｖ）を２％
程度添加することにより冷間加工性を改善したものとし
て、２■−パーメンジュールが知られているが、未だ十
分な加工性を有するに至っていない。このようなパーメ
ンジュールは、純鉄に比較して磁束密度８４にで約２５
％高く電磁部品の小型軽量化に適した材料であるにも関
わらず、電話受話器の振動板や高性能電磁石の磁極など
の特殊用途においてのみ実用化されているのが現状であ
った。

本発明者は、以前にパーメンジュールを粉末焼結法で製
造する方法について特願昭６０−２８１８８５号公報で
提案しており、パーメンジュールの製造過程における加
工工程を大幅に省略することを可能にした。しかしなが
ら、応用によっては高い寸法精度を要求される場合があ
り、特にサイジングを行う場合に必要となる塑性変形能
を得ることが出来ないという問題が残った。

そこで、本発明者は、さらに塑性変形能を有する組成に
ついて特願昭６２−３３０１３３号公報で提案しており
、パーメンジュールを粉末焼結法で製造する場合のサイ
ジング性及び冷間加工性の改善を行ったが、量産を考慮
するとかならずしも十分な塑性変形能を実現できた訳で
はなかった。

その後、本発明者は、同６２−３３０１３３号公ＩＩに
おいて開示した組成を有するパーメンジュールに対し、
さらに新規に見出した条件で熱処理を行うことによって
、十分な塑性変形能を実現するに至った。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のようなパーメンジュールという軟質磁性材料で構
成した軟質磁性体及びその製造方法にあっては、軟質磁
性材料の中でもパーメンジュールが、最も高い飽和磁束
密度を有し電磁部品の小型軽量化に適しているという利
点があるが、高価なコバルトを５０重量％程度も含んで
いるためコスト的に高いものになってしまうという問題
があった。

上記コストという問題を解決するにはコスト的に安価な
純鉄で軟質磁性体を構成すればよいと考えられるが、磁
束密度という性能の厳しい要求によっては応えられない
場合が出始めてきているという問題があった。

そこで本発明は、磁束密度が高い良好な性能を維持しつ
つ、低コスト化を実現することができる軟質磁性体及び
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〕

第１の発明による軟質磁性体は上記目的達成のため、内
部又は外部にコバルト含有量が４５〜５５重量％で残部
が実質的に鉄からなるパーメンジュールが配置され、該
パーメンジュールの外部又は内部に純鉄または珪素鉄が
配置され、該パーメンジュール及び該純鉄または珪素鉄
が一体化されているものである。

第２の発明の軟質磁性体の製造方法は上記目的達成のた
め、内部又は外部にコバルト含有量が４５〜５５重量％
で残部が実質的に鉄からなるパーメンジュールが配置さ
れ、該パーメンジュールの外部又は内部に純鉄または珪
素鉄が配置され、該パーメンジュール及び該純鉄または
珪素鉄が一体化されている軟質磁性体の製造方法におい
て、該パーノンジュールが内部又は外部、該純鉄または
珪素鉄が該パーメンジュールの外部又は内部になるよう
に各々所定の寸法に圧粉成形する工程と、圧粉成形され
た該パーメンジュール及び該純鉄または珪素鉄を予備焼
結する工程と、予備焼結された該パーメンジュールを内
部又は外部、予備焼結された該純鉄または珪素鉄を該パ
ーメンジュールの外部又は内部となるように各々配置し
一体化して再圧縮する工程と、一体化され再圧縮された
該パーメンジュール及び該純鉄または珪素鉄を焼結する
工程とを含むものである。

〔作用〕

第１の発明は、内部又は外部にコバルト含有量が４５〜
５５重世％で残部が実質的に鉄からなるパーメンジュー
ルが配置され、パーメンジュールの外部又は内部に純鉄
または珪素鉄が配置され、パーメンジュール及び純鉄ま
たは珪素鉄が一体化されるように構成される。

第２の発明は、パーメンジュールが内部又ｔよ外部、純
鉄または珪素鉄がパーメンジュールの外部又は内部にな
るように各々所定の寸法に圧粉成形され、圧粉成形され
たパーメンジュール及び純鉄または珪素鉄が予備焼結さ
れ、予備焼結されたパーメンジュールが内部又は外部、
予備焼結された純鉄または珪素鉄がパーメンジュールの
外部又は内部となるように各々配置され一体化されて再
圧縮された後、一体化され再圧縮されたパーメンジュー
ル及び純鉄または珪素鉄が焼結される。

本発明の第１．２の発明によれば、従来のパーノンジュ
ールのみで構成した軟質磁性体よりも、低コスト化を実
現することができるようになる。

また、従来の純鉄のみで構成した軟質磁性体よりも磁束
密度が高い良好な特性を得ることができるようになる。

したがって、磁束密度が高い良好な性能を維持しつつ、
低コスト化を実現することができるようになる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を説明するが、本発明は以下に
例示する実施例のみに限定されるものでない。

第１図は第１の発明に係る軟質磁性体の一実施例の構成
を示す概略図である。

この図において、■はパーメンジュールで、コバルト含
有量が４５〜５５重量％で残部が実質的に鉄からなって
いる。２は純鉄である。３は軟質磁性体で、パーメンジ
ュールｌ及び純鉄２から構成されている。

すなわち、上記実施例では第１図に示すように、内部に
コバルト含有量が４５〜５５重量％で残部が実質的に鉄
からなるパーメンジュールｌを配置し、パーメンジュー
ルｌの外部に純鉄２を配置し、パーメンジュール１と純
鉄２を一体化するように軟質ｔイ１性体３を構成したの
で、従来のパーメンジュールのみで構成した軟質磁性体
よりも低コスト化を実現することができる。また、従来
の純鉄のみで構成した軟質磁性体よりも磁束密度が高い
良好な性能を得ることができる。したがって、磁束密度
が高い良好な性能を維持しつつ、低コスト化を実現する
ことができる。この軟質磁性体３は内部に高い磁束密度
が必要で、外部に内部程高い磁束密度が必要でない場合
に好ましく適用することができ、例えばワイヤ・ドツト
・プリンタのバイパス材に適用することができる。

ところで、軟質磁性体３の製造方法としては、パーメン
ジュール１及び純鉄２の接合面に接着剤や限ろう等を用
いて接着する方法が挙げられる。

しかし、この製造方法ではパーメンジュール１及び純鉄
２の界面に非磁性を有する部分が介在することになるた
め磁束密度の低下や透磁率の低下を引き起こし好ましい
ものではない。また、外部の純鉄２の内径と内部のパー
メンジュール１の外径とを一敗させたそれぞれの圧粉体
を予め作製し、圧粉体の段階で一体化し焼結して軟質磁
性体３を製造するという方法も挙げられるが、十分な接
着強度を有することができず好ましいものではない。

特に、薄型形状の軟質磁性体が要求される場合にこの製
造方法を適用するのは困難である。

上記のような磁束密度の低下や透磁率の低下が生じ難く
、十分な接着強度で一体化することができる製造方法と
しては以下のような製造方法が挙げられる。以下、第２
の発明に係る軟質磁性体の製造方法の一実施例について
説明する。

まず、内部のパーメンジュール側として、Ｆｅ−２０重
量％Ｃｏ合金ＦＡ（３２５メツシユ以下）とＣ。

粉（４００メソシユ以下）を原料粉に用い、Ｆｅ−５０
重量％Ｃｏとなるように秤量し、潤滑剤としてステアリ
ン酸亜鉛を０．７５重撥％加えて混合した。一方、外部
の純鉄側には、原料粉としてＦｅ粉（３２５メツシユ以
下）を用い、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を０．７５
重量％加えて混合した。これらの粉末を各々金型に充填
し、パーメンジュール側の外径と純鉄側の内径が一致す
る所定の寸法となるような例えばリング形状にそれぞれ
４　ｔ　／　ｃａｌの圧力で圧粉成形した。

引き続き、４００℃において、それぞれの圧粉体より潤
滑剤を除去し、次にそれぞれの相対密度が７０〜８０％
程度となるような温度で１時間水素雰囲気にてＰ（ＳＲ
焼結した。そして、金型にそれぞれのＹ備焼結体を外部
と内部にくるよう各々配置し、６ｔ／ｃｄの圧力で一体
化と再圧縮を同時に行った。

その後、水素雰囲気にて１４００℃で１時間焼結を行い
、外部が純鉄、内部がパーメンジュールから成り、それ
らが強固に接合された軟質磁性体を得た。

すなわち、上記実施例では、第１の発明と同様な効果を
得ることができる他、パーメンジュールと純鉄を十分な
接着強度で一体化することができるという利点がある。

ここでパーメンジュールと純鉄が十分な接着強度で一体
化することができるのは、パーメンジュールに比較して
純鉄の方が収縮率が大きいために、境界面で外部の純鉄
からの締め付は力と内部のパーメンジュールからの張り
出し力とが生じることによって達成できるものと推定さ
れる。なお、パーメンジュールと純鉄の界面では、各々
の拡散係数が異なることに起因して発生するカーケンド
ルボイドが認められたが、実用上の磁気性性質に何ら問
題は生しない。

ところで、第１図で説明した第１の発明のＥ記実施例に
おいては内部にパーメンジュール、外部に純鉄を配置す
る場合について説明したが、第１の発明はこれに限定さ
れるものではなく、内部に純鉄、外部にパーメンジュー
ルを配置することによっても磁束密度が高い良好な性能
を維持しつつ、低コスト化を実現することができる。以
下、図面を用いて具体的に説明する。

第２図は第１の発明に係る軟質磁性体の他の実施例の構
成を示す概略図である。

この図において、１１はパーメンジュールで、コバルト
含有量が４５〜５５重星％で残部が実質的に鉄からなっ
ている。１２は純鉄である。１３は軟質磁性体で、パー
ノンジュール１１及び純鉄１２から構成されている。

すなわち、上記実施例では第２図に示すように、外部に
コバルト含有量が４５〜５５重量％で残部が実質的に鉄
からなるパーメンジュール１１を配置し、パーメンジュ
ール１１の内部に純鉄１２を配置し、パーメンジュール
１１と純鉄１２を一本化するように軟質磁性体１３を構
成したので、従来のパーメンジュールのみで構成した軟
質磁性体よりも低コスト化を実現することができる。ま
た、従来の純鉄のみで構成した軟質磁性体よりも磁束密
度が高い良好な性能を得ることができる。したがって、
磁束密度が高い良好な性能を維持しつつ、低コスト化を
実現することができる。

この軟質磁性体１３は外部に高い磁束密度が必要で、内
部に外部程高い磁束密度が必要でない場合に好ましく適
用することができ、例えばモータの外側に相当するブレ
ードをパーメンジュールとし、内側を純鉄とする場合に
適用することができる。

ところで、この軟質磁性体１３の製造方法としては、磁
束密度の低下や透磁率の低下が生じ難く、十分な接着強
度で一体化することが望ましい。粒末の粒度を変化させ
、焼結による収縮を適宜制御することによって達成する
ことができる。以下、第２の発明に係る軟質磁性体の製
造方法の他の実施例について説明する。

まず、内部の純鉄側として、Ｆｅ粉（１００メソシユ以
下）を原料粉に用い、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を
０．７５重量％加えて混合した。一方、外部のパーメン
ジュール側には、原料粉としてＦｅ−２０重量％Ｃｏ合
金粉（３２５メソシユ以下）とＣｏ粉（４００メソシユ
以下）を原料粉に用い、Ｆｅ−５０重世％となるように
秤量し、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を０．７５重量
％加えて混合した。これらの粉末を各々金型に充填し、
純鉄例の外径とパーメンジュール側の内径とが一致する
所定の寸法となるような例えば、リング形状にそれぞれ
４　ｔ　／　ｃｌｌＩの圧力で圧粉成形した。

引き続き、４００°Ｃにおいて、それぞれの圧粉体より
潤滑剤を除去し、次にそれぞれの相対密度が７０〜８０
％程度となるような温度で１時間水素雰囲気にて予備焼
結した。そして、金型にそれぞれの予（Ｊ′７ａ焼結体
を外部と内部にくるように各々配置し、６ｔ／ｃ１１１
の圧力で一体化と再圧縮を同時に行った。その後、水素
雰囲気にて１４００℃で１時間焼結を行い、外部がパー
メンジュール、内部が純鉄から成り、それらが強固に接
合された軟質磁性体を得た。

すなわち、上記実施例では、第１の発明と同様な効果を
得ることができる他、パーノンジュールと純鉄を十分な
接着強度で一体化することができるという利点がある。

なお、第１、第２の発明の各実施例においては、パーメ
ンジュールの使用量を、要求される磁気的性能に応じて
適宜設定することができるので、特に、磁気的性能より
低コスト化が要求されるような場合、コバルトの使用量
を適宜低減することで材料コストを低く抑えることが可
能となるばかりでなく、コバルトの使用量の少ない部分
においては、冷間加工性が向上することから形状の自由
度が拡大し、純鉄部分に打抜きパンチによる孔あけなど
も可能となる。したがって、より複雑な形状が要求され
るようなコンピュータ周辺端末機器などの分野における
実用化が期待される。

第１、第２の発明において、パーメンジュールに２％程
度のバナジウムを添加したものを用いる場合であっても
よい。

第１、第２の発明の各実施例は、パーメンジュールと純
鉄で軟質磁性体を構成する場合について説明したが、第
１、第２の発明はこれに限定されるものではなく、純鉄
の換わりに珪素鉄を用いて軟質磁性体を構成する場合で
あってもよい。

この場合、表１に示すように珪素鉄は純鉄と比較して保
持力Ｈｃが小さく、最大透磁率μｍが高いという優れた
軟質磁性を有するという利点がある他、比抵抗ρが高い
ために交流で使用した場合のうず電流損が小さいという
利点もある。

表　　１ なお、表１での純鉄は一般的な工業磁性材料として知ら
れている純鉄の特性であり、具体的には０．５重量％以
下の炭素（Ｃ）やシリコン（Ｓｉ）等の不可避不純物を
含んでいるものである。

〔発明の効果） 本発明によれば、磁束密度が高い良好な性能を維持しつ
つ、低コスト化を実現することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明に係る軟質磁性体の一実施例の構成
を示す概略図、 第２図は第１の発明の他の実施例の構成を示す概略図で
ある。 １．１１・・・・・・パーメンジュール、２．１２・・
・・・・純鉄、 ３．１３・・・・・・軟質磁性体。 （・１、・：’、、ｉ− １′二一

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部又は外部にコバルト含有量が４５〜５５重量
   ％で残部が実質的に鉄からなるパーメンジュールが配置
   され、該パーメンジュールの外部又は内部に純鉄または
   珪素鉄が配置され、該パーメンジュール及び該純鉄また
   は珪素鉄が一体化されていることを特徴とする軟質磁性
   体。
2. （２）内部又は外部にコバルト含有量が４５〜５５重量
   ％で残部が実質的に鉄からなるパーメンジュールが配置
   され、該パーメンジュールの外部又は内部に純鉄または
   珪素鉄が配置され、該パーメンジュール及び該純鉄また
   は珪素鉄が一体化されている軟質磁性体の製造方法にお
   いて、該パーメンジュールが内部又は外部、該純鉄また
   は珪素鉄が該パーメンジュールの外部又は内部になるよ
   うに各々所定の寸法に圧粉成形する工程と、 圧粉成形された該パーメンジュール及び該純鉄または珪
   素鉄を予備焼結する工程と、 予備焼結された該パーメンジュールを内部又は外部、予
   備焼結された該純鉄または珪素鉄を該パーメンジュール
   の外部又は内部となるように各々配置し一体化して再圧
   縮する工程と、一体化され再圧縮された該パーメンジュ
   ール及び該純鉄または珪素鉄を焼結する工程とを含むこ
   とを特徴とする軟質磁性体の製造方法。