JPH04154941A

JPH04154941A - 軟質磁性合金焼結体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH04154941A
Application number: JP27707290A
Authority: JP
Inventors: Masashi Muroshige; 室重　昌史; Kouichi Gondai; 権代　晃一
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1990-10-16
Filing date: 1990-10-16
Publication date: 1992-05-27

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、優れた溶接性と磁気特性を有する軟質磁性合
金焼結体およびその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

本発明でいうパーメンダ合金とは、ＦｅとＧｏを主成分
とし、必要に応じてＭｏ、Ｔｉ＋Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ。

Ｓｉ、Ａ１等の１種または２種以上を添加する電磁材料
をいう。また、パーマロイ合金とはＦｅとＮｉを主成分
とし、必要に応じてＳ　１１　Ｍ　ｎ　＋　Ｍ　ｏ　＋
　Ｃｒ　＋　Ｖ　＋Ｃｕ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ａ１等をうち１
種または２種以上を添加する電磁気材料を総称するもの
である。

従来、軟質磁性材料としては、純鉄、珪素鋼、センダス
ト、パーマロイ、パーメンダ等の材料が知られている。

これらの金属あるいは合金を用いて部品等を製造する方
法の一つとして、金属粉末原料に１種類あるいは数種類
のバインダを配合、混練し、その混線物を射出成形やプ
レス成形等の各種成形方法により成形した後、バインダ
を除去し、焼結して部品を得るという方法が用いられて
いる。

軟質磁性合金粉末および軟質磁性合金粉末を焼結して製
品を得る製造方法は、特公昭５８−５４１８５号公報、
特開平２−１３８４４３号公報に開示されている。

前者はＦｅ−Ｎｉ系パーマロイ合金粉末に関するもので
あり、後者はＦｅ−Ｇｏ系焼結磁性材料およびその製造
方法に関するものである。

本願発明は、ニアネットシェイプで部品を作ることが可
能であり、今後その応用範囲は急速に拡がると思われる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

射出成形に使用される金属粉末は、通常３０μｍ以下、
平均粒径で１０μｍ程度の微粉末が必要であるため、水
アトマイズ法によって得られた金属粉末を使用すること
が多い。この水アトマイズ法で製造された金属粉末は、
アトマイズ工程の途中で酸素と反応し、金属表面が酸化
され、酸素含有量が多くなる。

このような酸素含有量の多い金属粉末を使用して製造さ
れた部品は、焼結時の還元が十分でないと、多くの酸素
を含んだ部品となり、また原料粉末に多くの窒素が含ま
れていると、その原料粉末から製造された部品は窒素含
有量の多いものとなる。

このような酸素や窒素含有量の多い部品を他の金属製品
に溶接した場合、溶接部にブローホールが生じやすく、
そのため溶接強度が低くなるという問題点があった。

上述のような問題点を解消するため、種々研究がなされ
、前述の特公昭５８−５４１８５号公報、特開平２−１
３８４４３号公報が開示されている。

前者は、Ｆｅ−Ｎｉ系パーマロイ合金粉末のプレス成形
時の圧縮性や磁性を向上するため、炭素量を低減し、酸
素量も規定して、圧縮性も向上するものである。

後者は■を添加したＦｅ−Ｇｏ系焼結磁性材料の炭素量
と酸素量を規定して、磁気特性、とくに保磁力と最大透
磁率を向上することが示されている。

磁気特性を向上するためには、炭素量と酸素量を低減す
る必要があることが知られている。本願発明者は、磁気
特性の他に溶接性をも向上するためには、炭素量と酸素
量を低減すると共に、ブローホールを生じる原因となる
窒素含有量も低減することが重要であることを見出した
ものである。

上述の特公昭５８−５４１８５号公報、特開平２（３８
４４３号公報には、溶接性と窒素含有量との関係につい
ては開示されていない。

本発明の目的は、溶接性に優れ、溶接強度の高い軟質磁
性合金焼結体およびその製造方法を提供することである
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、重量％で炭素０．０５％以下、酸素と窒素の
総和が０．０５％以下であるパーメンダ合金からなり、
優れた溶接性を有することを特徴とする軟質磁性合金焼
結体であり、重量％で炭素０．０５％以下、酸素と窒素
の総和が０．０５％以下であるパーマロイ合金からなり
、優れた溶接性を有することを特徴とする軟質磁性合金
焼結体である。さらに、水アトマイズ法により軟質磁性
合金の粉末を製造し、該粉末の酸素量（重量％）の０．
１５〜０．４０倍の炭素粉末を添加し、所望の形状に成
形した後、還元性または中性雰囲気中で４００〜６５０
℃の温度で０．５時間以上３時間以下保持して脱脂した
後、還元性雰囲気または真空中で焼結し優れた溶接性を
有することを特徴とする軟質磁性合金焼結体の製造方法
である。

すなわち、本発明は主として溶接性を向上したＦｅ−Ｇ
ｏ系のパーメンダ合金、およびＦｅ−Ｎｉ系のパーマロ
イ合金からなる軟質磁性合金の焼結体、およびその製造
方法である。

本発明において、目的とする溶接性に優れた軟質磁性焼
結合金を得るために、本発明者らが見出した方法は、窒
素含有量の少ない原料合金を用いて、水アトマイズ法に
より製造された軟質磁性合金粉末に、焼結体の酸素十窒
素含有量が０．０５ｗｔ％以下で、かつ炭素量が０．０
５ｗｔ％以下になるように、Ｃ粉末を添加するものであ
る。

焼結体の酸素十窒素含有量を０．０５ｗｔ％以下に低減
しないと、溶接時、溶接部にブローホールを生じ、溶接
強度が低くなる。また、焼結体の炭素量は０．０５ｗｔ
％以下でないと磁気特性が悪くなる。

成形前のＣ粉末の添加量は、原料粉末の酸素含有量との
兼ね合いで決まり、本発明者らが行なった種々の実験に
より、添加する炭素量は、粉末の酸素含有量の０．１５
倍以上０．４倍以下であれば、焼結後の炭素量が０．０
５ｗｔ％以下で、かつ酸素含有量が低く抑えられること
を見出している。０．１５倍未満では脱酸が十分行なえ
ず、０．４倍を超えて添加するとＣ量が高くなって磁気
特性が低下する。そして、このＣ粉末を添加した軟質時
整合金粉末にバインダを添加、混練して、成形する。

脱脂は、温度４００〜６５０℃、保持時間は０．５時間
以上３時間以下で行なう。脱脂温度が４００℃未満では
脱脂が十分に行なわれず、バインダが残存してしまい、
６５０℃まで昇温すると脱脂は、はぼ完全に終了してし
まうため、それ以上昇温する必要はないので脱脂温度は
４００〜６５０℃とした。

脱脂時の保持時間は、０．５時間未満では脱脂が十分に
行なわれず、バインダが残存する可能性があり、３時間
保持すれば十分脱脂が行なわれ、それ以上保持する必要
がないので、保持時間は０．５〜３時間とした。

脱脂時の昇温速度は、成形体の肉厚に応じ、適切な速度
にすればよいが、雰囲気は還元性または中性雰囲気が必
要である。適切なＣ含有量を決定しやすくするためには
、脱脂温度、保持時間、昇温速度等の条件を一定してお
くのが望ましい。

焼結は、焼結後の酸素含有量を極力少なくするために、
水素等の還元雰囲気中で行なう。還元性雰囲気を使うこ
とにより、ＭｅＯ十Ｇ−＋Ｍｅ、　Ｇ　Ｏの反応により
、焼結体の酸素含有量は目的の量まで低減できるし、ま
た窒素含有量は極端に増加することはないので、溶接性
に優れた軟質磁性合金焼結体を得ることができる。

ｒ実施例〕次に実施例と図面に基づいて本発明をさらに詳細に説明
する。

第１表に本発明の一実施例の概略を示す。水アトマイズ
法により１、パーメンダ合金およびパーマロイ合金の粉
末を製造し、成分組成を確認した。

この合金粉末に炭素粉末を添加混合し、成形、脱脂、焼
結の工程を経て、焼結体を得た後、成分組成を確認する
と共に溶接テストを実施した。以下に実施例の具体的な
内容を説明する。

実施例１（第１表のＮｏ、ｌ）水アトマイズ法により、Ｇｏ　４９．６％、炭素量０．
０１％、酸素含有量０．４０６％、窒素含有量０．００
３１％、Ｓｉ　０．１１％、Ｍｎ０．０２％、Ｐ　０．
００６％、Ｓ　Ｏ，００４％、Ｎｉ　０．２４％、Ｃｒ
　０．０７％、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなるパ
ーメンダの粉末を得た。製造された粉末の平均粒径は１
４．０μｍであった。この粉末にグラファイトの粉末０
．１１％（酸素量０．４０６％に対し０．２７１倍）を
添加し混合した。この粉末にバインダを加え、混線後、
射出成形を行なった。

次に昇温速度５０℃／時間で昇温し、６００℃で３時間
保持して脱脂を行なった。脱脂後の炭素量、酸素含有量
および窒素含有量は、それぞれ０．１５％、０．２４６
％、０．００３％であった。焼結は水素雰囲気中で１２
００℃で１時間保持して行なった。焼結後の炭素量、酸
素含有量および窒素含有量は、それぞれ０．０３１％、
０．０１０％、０．００６％であった。

この焼結体を他の部品にスポット溶接して溶接部の調査
を行なった。ナゲツト径は０．７３ｍｍで剪断強度は７
１．６ｋｇであり、普通溶製材のスポット溶接品の強度
７４．８ｋｇと比較して、あまり変わらない良好な値を
示した。

実施例４（第１表のＮｏ、４）水アトマイズ法により、Ｎｉ　７８．３％、Ｍｏ４．６
％、Ｓｉ０．０７％、Ｍｎ０．１９％、Ｓ　Ｏ，００８
％、Ｃｒ　０．０５９％、Ｃｕ　Ｏ，０１３％、炭素量
０．００６重量％、酸素含有量０．３８％、窒素含有量
０．００１６％、残部不可避不純物とＦｅからなるパー
マロイ粉末を得た。製造された粉末の平均粒径は６．９
μｍであった。この粉末にグラファイトの粉末０．１０
％（酸素量０．３８％に対し０．２６倍）を添加し混合
した。この粉末にバインダを加え、混線後射出成形を行
なった。

次に昇温速度１５℃／時間で昇温し、６００℃で３時間
保持して脱脂を行なった。脱脂後の炭素量は０．１２％
、酸素含有量は０．１６６％、窒素含有量は０．００２
％であった。焼結は水素雰囲気中で１２００℃で１時間
保持して行なった。焼結後の炭素量、酸素含有量および
窒素含有量はそれぞれ０．０４８％、０．０１８６％、
０．００２％であった。

この焼結体を、他の部品にスポット溶接して、溶接部の
調査を行なった。ナゲツト径は０．６８ｍｍで、剪断強
度は７２．４ｋｇであり、普通溶製材のスポット溶製品
の強度７５．２１ｇ（と比べても大きな差はない値を示
した。

実施例７（第１表のＮｏ、７）比較例として実施例１で使用したのと同じ水アトマイズ
法で製造された粉末にバインダのみを加え、混線後射出
成形した。

これを実施例１と同じ条件で脱脂した。脱脂後の炭素量
、酸素含有量および窒素含有量はそれぞれ、０．００８
％、０．２０１％、０．００３％であった。焼結も実施
例１と同じ条件で行なった。焼結後の炭素量、酸素含有
量、窒素含有量はそれぞれ０．０３７％、０．１２３％
、０．００３％であり、酸素含有量が非常に多かった。

この焼結体を他の部品にスポット溶接した。

ナゲツト径は０．７５ｍｍ、剪断強度は５０．８ｋｇで
、実施例１の７０％程度であった。ナゲツト部を走査型
電子顕微鏡で観察すると、ブローホールが観察された。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば溶接性に優れたＦｅ
−Ｇｏ系パーメンダ合金およびＦｅ−Ｎｉ系パーマロイ
合金の焼結体を得ることができ、従来は溶接性が不足で
適用範囲や使用条件が限られていた軟質磁性合金焼結体
の適用範囲を拡大することができ、その工業上の効果は
大きい。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で炭素０．０５％以下、酸素と窒素の総和
が０．０５％以下であるパーメンダ合金からなり、優れ
た溶接性を有することを特徴とする軟質磁性合金焼結体
。
（２）重量％で炭素０．０５％以下、酸素と窒素の総和
が０．０５％以下であるパーマロイ合金からなり、優れ
た溶接性を有することを特徴とする軟質磁性合金焼結体
。
（３）水アトマイズ法により軟質磁性合金の粉末を製造
し、該粉末の酸素量（重量％）の０．１５〜０．４０倍
の炭素粉末を添加し、所望の形状に成形した後、還元性
または中性雰囲気中で４００〜６５０℃の温度で０．５
時間以上３時間以下保持して脱脂した後、還元性雰囲気
または真空中で焼結し優れた溶接性を有することを特徴
とする軟質磁性合金焼結体の製造方法。