JPH04210448A

JPH04210448A - Ｚｎ―２２Ａ１超塑性粉末を用いた傾斜型機能材料及びその成形方法

Info

Publication number: JPH04210448A
Application number: JP34123490A
Authority: JP
Inventors: Kunio Okimoto; 沖本　邦郎; Mitsuyoshi Oka; 岡　三嘉; Tomio Sato; 富雄佐藤
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-31

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、Ｚｎ−２２Ａｌ超塑性材の拡散接合性、再加
工性、導電性、電磁波ノールト性、制振性、階名性なと
と磁性粉末の電磁気特性を組み合わせた傾斜型機能材料
及びその成形方法に関するものである。

［従来の技術］材料がある条件下で異常に伸びて変形抵抗が格段に低下
する現象があり、これは「超塑性」と呼ばれている。超
塑性現象を発現する温度が最も低い材料として、Ｚｎ−
２２Ａｌ合金が知られている。Ｚｎ−２２Ａ１合金が超
塑性現象を示す状態においては、伸びは数１００％以上
で、変形能が非常に大きく、拡散接合性が優れているの
で、複合材の製造における接合媒体として用いることが
でき、また再加工性、導電性、電磁波シールド性、制振
性、防音性などが優れている。

一方、磁性材料はそれが硬磁性の場合には永久磁石とし
て、軟磁性の場合には電磁波シールド材、磁気ディスク
、磁気ヘッド、磁気回路ヨークなどとして用いられてい
る。

近年、磁性材料のような機能性材料において製品の高性
能化、複合機能化に対する要請が島よっている。そのた
めＺｎ−２２Ａ　ＩｆＢ塑性粉末と磁性粉末から成る粒
子分数型複合材料及びその成形方法に関しては、例えば
特願昭６０−１５９７０５、特願昭６０−１９５５８２
、特願昭６１−０５１７５４、特願平２−２１２６９４
などで提案されている。

しかし、従来よりも更に複雑な機能を有゛するもの、す
なわち成形品のある表面では電磁気特性に優れ、その反
対側の面では超塑性材料の」１記のような特性に優れた
傾斜型機能材料及びその成形方法の確立が求められてい
た。

［発明が解決しようとする問題点コ本発明者らは、このような事情に鑑み、鋭意研究を重ね
た結果、超塑性の特性と磁性粉末の特性を組み合わせ、
それらの特性が成形品のある表面から次第にその反対側
の面の方向に除々に変化する傾斜型機能材料及びその成
形方法を提案するものである。

［問題点を解決するための手段、作用コ上記目的を達成
するための本発明の傾斜型機能材料は成形品のある面で
はＺｎ−２２Ａ　Ｉ超塑性粉末がｌ００ｆｆｉ　ｆｆｉ
　％で、その反対側の面では磁性粉末がｌ００ｆｆｉ９
％であり、その途中の断面ではＺｎ−２２Ａ　Ｉ超塑性
粉末より次第に磁性粉末に配合割合が変化することを特
徴とするものである。

また、本発明の傾斜型機能材料の成形方法は、Ｚｎ−２
２Ａｌ超塑性粉末と磁性粉末から成る混合粉末を配合割
合を変えて各種調合しておき、これらを密閉金型内に配
合割合の順で充填した後、室温〜４３０″Ｃの温度下に
て加圧成形することを特徴とするものである。

さらに具体的に説明すると、本発明の傾斜型機能材料の
成形方法として、Ｚｎ−２２Ａｌ超塑性粉末と磁性粉末
から成る混合粉末を配合割合を変えて各種調合しておき
、これらを配合割合の順で充填した後に加圧成形する場
合において、金型を用いて密閉型成形する密閉型成形方
法、ポットプレス成形方法、熱間静水圧成形方法、圧延
成形方法、あるいは押出成形方法などがある。金型な用
いて密閉型成形する密閉型成形方法においては、室温〜
４３０℃の温度下にて３〜６０ｋｇｆ／ｍｗ２なる成形
圧で成形するのが望ましく、ホットプレス成形方法と熱
間静水圧成形方法においては、１００〜４３０℃の温度
下にて０．１〜２０ｋｇｆ／■鳳２なる成形圧で５〜６
０分間成形するのが望ましく、さらに圧延成形方法と押
出成形方法においては、室温〜４３０℃の温度下にて成
形するのが望ましい。

また、Ｚｎ−２２Ａｌ超塑性粉末ど磁性粉末の配合方法
としてはＶ型理合法、振動ボールミル法、遊星型ボール
ミル法などの方法を用いることができる。

本発明の傾斜型機能材料の成形において、磁性粉末とし
ては永久磁石用として用いる硬磁性粉末や、電磁波シー
ルド材、磁気ディスク、磁気ヘッド、磁気回路ヨークな
どとして用いられる軟磁性粉末のどちらを用いてもよい
。

一方、Ｚｎ−２２Ａｌ超塑性粉末としては、従来からの
空気噴霧合金粉やガス噴霧合金粉、回転円盤噴霧法や回
転電極法などによるいわゆる急冷凝固合金粉、空気ｒＩ
ＲＮ合金粉やガス＠霧合金粉に３８０℃で３０分間の加
熱後に急冷処理を施して超塑性化を促進させた熱処理粉
末、メルトスピニング法（ロール法）などの方法で製造
したリボン状急冷箔を切断・粉砕して粉末状にした合金
粉末、Ｚｎ粉末とＡｌ粉末を７８重量％と２２重量％の
割合で配合した後に機械的合金化（メカニカルアロイン
グ）した粉末などを用いることができる。また、Ｚｎ−
２２Ａｌ超塑性粉末を強化するために、例えば１．０ｉ
４ｆｔ％のＣｕと０．０３ｉ四％のＭｇを添加したＺｎ
−２２Ａｌ−１，０Ｃｕ−０，０３Ｍｇ粉末などを用い
ることもできる。

次に、成形条件であるが、これには主要な要素として、
成形温度と成形圧力がある。Ｚｎ−２２Ａｌ材は所定の
温度、すなわち約２５０℃で超塑性を発現し、溶融温度
は約４８０℃であるので、成形温度が特に重要である。

成形温度が２７０℃以上になると金属組織が変化しても
はや超塑性を発現しなくなるが、成形後の成形体の強度
の点からは強化される。そこでＺｎ−２２Ａｌ合金の半
溶融温度である４３０℃までの温度の選定が好都合であ
る。すなわち室温から約４３０℃までがその適正範囲で
ある。

一方、成形圧力は成形温度とも関連しているが、これが
小さすぎると傾斜型機能材料が固化もしくは接合しない
。そこで、前述したように、金型を用いた密閉型成形法
の場合には３〜６０ｋｇｆ／ｍｗ２が適当であり、ホッ
トプレス成形と熱間静水圧成形の場合には加圧力を作用
させる時間が長くなるので、０．１〜２０ｋｇｆ／ｍｓ
２で十分である。圧延成形と押出成形においては傾斜型
機能材料に前記の成形方法よりも更に大きな塑性流動を
与えながら加工するので、固化−接合という点において
は好都合である。

圧延成形の場合、成形温度や圧延比などに応じて適正な
成形圧力が変化するので、適正な範囲においてそれを選
定することが必要である。押出成形における押出比は、
これが大きい程材料に付与する塑性流動の程度が増大し
、材料の固化・接合性が良くなるが、その分だけ加工力
も増大するので、各場合に応じた押出比が要求される。

本発明は成形加工性、拡散接合性が良好であるというＺ
ｎ−２２Ａ　Ｉ超塑性合金の特性の外に、再加工性、導
電性、電磁波シールド性、制振性、防音性などのＺｎ−
２２Ａｌ超塑性合金の特質と、磁性粉末が有する電磁気
特性を組み合わせた傾斜型機能材料とその成形方法に関
するものであるが１．　Ｚｎ−２２Ａｌ超塑性合金ある
いは更に一般化して超塑性合金の成形加工性と拡散接合
性のみを重要視してバインダー効果を利用する場合にお
いては、例えば磁性材料と形状記憶合金、磁性材料と超
電導材料などから成る傾斜型機能材料を製造する際の接
合媒体としての超塑性合金の利用も期待される。

［実施例　１コ空気噴霧法で製造した粒径が３２μ■以下のＺｎ−２２
Ａ１１．０Ｃｕ−０，０３８ｇ超塑性合金粉末とストロ
ンチウム・フェライト磁性粉末（戸田工Ｖ銖５Ｒ−５）
を、■超塑性粉末１００重１１％：　磁性粉末０重Ｍ％
、■超塑性粉末７５型量Ｘ：磁性粉末２５重１１％、　
　■超塑性粉末５０瑣１１１００重１１％の割合で配合した後、振動ボールミル法
でそれぞれ４時間混合した。そして密閉金型内に混合割
合を上部パンチ側から■、■、■、■、■と順次変化さ
せて充填した。すなわち上部パンチ側にＺｎ−２２Ａｌ
−１．０ｃｕ−０．０３Ｍｇ合金粉末１００重Ｍ％、下
部パンチ側に磁性粉末１００重＠％を有する５層構造と
し、上部パンチ側からの片押しによる密閉型成形法で成
形を行い、成形体の金型からの押抜きもこの方向で行っ
た。成形温度は４２０℃１　　成形圧力は３００ＭＰａ
として傾斜型機能材料を製造した。

製造した傾斜型機能材料の形状は、円柱状であり、直径
ト約１　２１１１％　　高さＨ＝（１０〜１５）ｍｍで
ある。得られた成形体の密度は、γ：４．３〜４．　７
（ｇ／ｃｍ３）であった。Ｚｎ−２２Ａ　Ｉ系超塑性合
金の拡散接合性により、異層間の結合状態も良く欠陥も
見られない良好な成形体が得られた。

［実施例２］実施例１の混合割合の順序を上部パンチ側から■、■、
■、■、■、すなわち上部パンチ側：磁性粉末１００重
Ｍ％、下部パンチ側：　Ｚｎ−２２Ａｌ−１．０ｃｕ−
０．０３Ｍ８合金粉末１００重量％と順次変化させ、そ
れ以外は実施例１と同じ条件で成形した。得られた成形
体の密度は、γ：４．３　〜４．７（ｇ／＋，ｗ３）と
なった。実施例２では、磁性粉末１００重１１％の端面
に一部小さな欠けが見受けられたが、各層間には剥離は
ま−１たく生しなかった。

［実施例　３コ実施例１の混合割合において、■の磁性粉末１００重９
％のものを使用せず、混合割合の順序を上部パンチ側か
ら■、■、■、■と順次変化させ、それ以外は実施例１
と同じ条件で成形した。得られた成形体の密度は、γ＝
４．８〜５．　Ｉ（ｇ／ａｍ３）となり、異面間の結合
状態も良（端面も強度を有する良好な成形体が得られた
。

［実施例　４コ実施例３の混合割合の順序を、上部パンチ側から■、■
、■、■と順次変化させ、それ以外は実施例１と同じ条
件で成形した。得られた成形体の密度は、γ：４．８〜
５．１（ｇ／ｃｍ３）となり、実施例３と同様に良好な
成形体が得られた。

［発明の効果］以上述べた如く、本発明の傾斜型機能材料及びその成形
方法によれば、成形加工性、拡散接合性が良好であると
いうＺｎ−２２Ａｌ超塑性合金の特性の外に、再加工性
、導電性、電磁波シールド性、制振性、防音性などのＺ
ｎ−２２Ａ　Ｉ超塑性合金の特質と、磁性粉末が有する
電磁気特性を結合した傾斜型機能材料が得られる。その
ため成形品のある面では永久磁石や磁気ディスク、磁気
ヘット、磁気回路ヨークなどの硬・軟磁性材料として、
その反対側の面では電磁波シールド材、制振材、防音月
な七として、−個の成形品で複合機能化を図ることがで
き、しかも一般の粉末焼結体を得ると同じような密閉金
型成形、圧延成形、押出成形などにより、効率のよい成
形を行い得るという効果がある。

指定代理人工業技術院凡用工業技術試験所長中　　溝　　　実

Claims

【特許請求の範囲】

１．Ｚｎ−２２Ａｌ超塑性粉末から磁性粉末に次第に配
合割合が変化することを特徴とする傾斜型機能材料。
２．Ｚｎ−２２Ａｌ超塑性粉末と磁性粉末から成る混合
粉末を配合割合を変えて各種調合しておき、これらを密
閉金型内に配合割合の順で充填した後、室温〜４３０℃
の温度下にて加圧成形することを特徴とするＺｎ−２２
Ａｌ超塑性粉末を用いた傾斜型機能材料の成形方法。
３．Ｚｎ−２２Ａｌ超塑性粉末として、従来からの空気
噴霧法やガス噴霧法による合金粉末だけでなく回転円盤
噴霧法や回転電極法などのいわゆる急冷凝固粉末製造法
による合金粉末を使用することを特徴とする特許請求の
範囲第２項記載のＺｎ−２２Ａｌ超塑性粉末を用いた傾
斜型機能材料の成形方法。
４．Ｚｎ−２２Ａｌ超塑性粉末として従来からの空気噴
霧法やガス噴霧法で製造した合金粉末を３８０℃で３０
分間の加熱後、急冷処理を施したＺｎ−２２Ａｌ超塑性
粉末を配合することを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載のＺｎ−２２Ａｌ超塑性粉末を用いた傾斜型機能材
料の成形方法。
５．Ｚｎ−２２Ａｌ超塑性粉末としてメルトスピニング
法（ロール法）などで製造したリボン状急冷凝固合金箔
を切断・粉砕して粉末状とした合金粉末を使用すること
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載のＺｎ−２２Ａ
ｌ超塑性粉末を用いた傾斜型機能材料の成形方法。
６．Ｚｎ−２２Ａｌ超塑性粉末として、Ｚｎ粉末とＡｌ
粉末を所定の配合割合で混合した後、機械的合金化（メ
カニカルアロイング）したものを使用することを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載のＺｎ−２２Ａｌ超塑性
粉末を用いた傾斜型機能材料の成形方法。