JP2000319745A

JP2000319745A - 難加工性合金部材の製造方法

Info

Publication number: JP2000319745A
Application number: JP11123827A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Omori; 森浩志大; Tatsuya Tomioka; 岡達也冨
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】冷間加工ができないため製造が困難である難
加工性合金部材を偏析の発生なしに製造できるようにす
る。【解決手段】難加工性となる成分組成を有する合金部
材を製造するに際し、前記成分組成となる配合比とした
複数の金属または合金を原料粉末として用い、前記原料
粉末をメカニカルアロイイングすることにより前記金属
または合金が一体化した粉粒体としたあと、前記粉粒体
を圧粉成形しそして拡散・焼鈍する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、難加工性のＦｅ−
Ｓｉ系，Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系，Ｆｅ−Ｃｏ系，Ｆｅ−Ｃ
ｏ−Ｖ系等の難加工性合金部材（高透磁率部品や高透磁
率部品の素材等）を得るのに好適な難加工性合金部材の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高ＳｉのＦｅ−Ｓｉ系やＦｅ−Ｓｉ−Ａ
ｌ系の軟磁性材料は、Ｆｅ−Ｎｉ系の軟磁性材料対比で
の飽和磁束密度が高く、また、電気抵抗が大きいため、
交流磁気特性に著しく優れたものである。このため、ト
ランスやモータのコアなどとして広く使用されている。

【０００３】なかでも、Ｆｅ−６．５重量％Ｓｉ合金
や、Ｆｅ−９．５重量％Ｓｉ−５．５重量％Ａｌ合金
は、磁歪がほぼ０であり、磁気特性に優れているばかり
でなく、騒音対策にも効果のあることが知られている。

【０００４】一方、Ｆｅ−５０重量％Ｃｏ合金や、Ｆｅ
−４９重量％Ｃｏ−２重量％Ｖ合金は、高飽和磁気材料
として知られており、電磁アクチュエータのコア材など
として非常に優れている。

【０００５】ＦｅにＳｉを添加すると、飽和磁気は減少
するが透磁率が著しく高くなり、電気抵抗も大きくなっ
て、交流磁界の下で使用される磁性材料として非常に優
れた特性をもつものとなる。

【０００６】ところが、Ｆｅ中のＳｉ含有量が多くなる
につれて、硬くかつ脆い材料となるため、冷間圧延など
の塑性加工が困難となり、Ｓｉ含有量が４．５重量％以
上では延性が全くなくなるため、プレス加工可能な薄板
材として供給することができないという問題点があっ
た。

【０００７】とくに、Ｆｅ−６．５重量％Ｓｉのケイ素
鉄やＦｅ−９．５重量％Ｓｉ−５．５重量％Ａｌのセン
ダスト合金は磁性材料として極めて優れた特性を有して
いるにもかかわらず上記したような難加工性であって薄
板への成形が困難であるという制約により用途が限定さ
れているという問題点があった。

【０００８】そこで、このような問題点を解決するた
め、高ＳｉのＦｅ−Ｓｉ系合金においては、溶湯を鋳型
内に注湯して凝固させる鋳造法によって軟磁性材料を得
る方法や、焼結後に所定の成分組成（例えば、６．５重
量％Ｓｉのけい素鉄）となるようにＦｅ粉末とＦｅ−Ｓ
ｉ系粉末とを混合し、Ｆｅ粉末の塑性変形能を活用して
加圧成形したのち焼結することによって、Ｓｉ含有量の
多いＦｅ−Ｓｉ系軟磁性材料を得る方法なども開発され
ていた（例えば、特開平８−１３４６０５号公報）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋳造法
によってＳｉ含有量の多いＦｅ−Ｓｉ系軟磁性材料を得
ようとする場合には、複雑形状品の製造は可能であるも
のの、交流用のコア材として不可欠な薄板の積層形状と
することができないため、良好な鉄損特性を得ることが
できないことから、実用化が困難であった。

【００１０】また、Ｆｅ粉末とＦｅ−Ｓｉ系粉末とを混
合し、Ｆｅ粉末の塑性変形能を活用して加圧成形したの
ち焼結してＳｉ含有量の多い難加工性のＦｅ−Ｓｉ系軟
磁性部材を得る方法では、粉末の流動性があまり良くな
いため成形の際の型充填時に充填密度のばらつきを生じ
ることがあり、また、焼結時の収縮等のために薄板状の
部材を作るには適していないとともに、成分偏析を生じ
ることあるという問題点があった。

【００１１】そして、これらの問題点は、同じく高性能
軟磁性部材であるＦｅ−Ｃｏ系合金や、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ
系合金や、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金などにおいても同様
に存在していた。

【００１２】

【発明の目的】本発明は、このような従来の問題点にか
んがみてなされたものであって、冷間加工ができないた
め製造が困難である難加工性合金部材を容易に製造する
ことができ、成分偏析をも防止することが可能であって
特性のばらつきが小さい難加工性合金部材の製造方法を
提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる難加工性
合金部材の製造方法は、請求項１に記載しているよう
に、難加工性となる成分組成を有する合金部材を製造す
るに際し、前記成分組成となる配合比とした複数の金属
または合金を原料粉末として用い、前記原料粉末をメカ
ニカルアロイイングすることにより前記金属または合金
が一体化した粉粒体としたあと、前記粉粒体を圧粉成形
し、そして拡散・焼鈍するようにしたことを特徴として
いる。

【００１４】そして、本発明に係わる難加工性合金部材
の製造方法においては、請求項２に記載しているよう
に、圧粉成形に際して粉末圧延を行うようになすことが
できる。

【００１５】同じく、本発明に係わる難加工性合金部材
の製造方法においては、請求項３に記載しているよう
に、難加工性となる成分組成を有する合金部材は、Ｆｅ
−約６．５重量％Ｓｉ合金、Ｆｅ−約９．５重量％Ｓｉ
−約５．５重量％Ａｌ合金、Ｆｅ−約５０重量％Ｃｏ合
金、Ｆｅ−約４９重量％Ｃｏ−約２重量％Ｖ合金のうち
から選ばれるものとすることができる。

【００１６】同じく、本発明に係わる難加工性合金部材
の製造方法においては、請求項４に記載しているよう
に、難加工性の成分組成となる配合比とした複数の金属
または合金からなる原料粉末の平均粒径が５〜１００μ
ｍであるものとすることができる。

【００１７】同じく、本発明に係わる難加工性合金部材
の製造方法においては、請求項５に記載しているよう
に、メカニカルアロイイングは１時間以上行うようにな
すことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明に係わる難加工性合金部材
の製造方法では、難加工性となる成分組成を有する合金
部材を製造するに際し、前記成分組成となる配合比とし
た複数の金属または合金を原料粉末として用い、前記原
料粉末をメカニカルアロイイングすることにより前記金
属または合金が一体化した粉粒体としたあと、前記粉粒
体を圧粉成形しそして拡散・焼鈍するようにしている
が、この場合のメカニカルアロイイングにおいて、原料
粉末となる図１（Ａ）に示す例えばＦｅ粉末とＦｅ−Ｓ
ｉ粉末はメカニカルアロイイング後に図１（Ｂ）に示す
ように前記ＦｅとＳｉとが一体化した粉粒体となる。

【００１９】したがって、このようにして得られた粉粒
体を図１（Ｃ）に示すように圧粉成形しそして図１
（Ｄ）に示すように拡散・焼鈍する場合に、Ｆｅ，Ｓｉ
相互の移動距離が従来のＦｅ粉末とＳｉ粉末との混合粉
末を用いた圧粉成形体を拡散・焼鈍する場合に比べて著
しく短かなものとなるので、拡散・焼鈍後にはマクロ的
な偏析を生じないものとすることが可能となる。また、
拡散せず、焼鈍のみでアルモファスの特性を活かすこと
も可能である。

【００２０】そして、圧粉成形に際して粉末圧延を行う
ようにすれば、難加工性の組成をもつ合金シートを製造
することが可能となる。

【００２１】そしてさらに、具体的には、難加工性とな
る成分組成を有する合金部材は、Ｆｅ−約６．５重量％
Ｓｉ合金、Ｆｅ−約９．５重量％Ｓｉ−約５．５重量％
Ａｌ合金、Ｆｅ−約５０重量％Ｃｏ合金、Ｆｅ−約４９
重量％Ｃｏ−約２重量％Ｖ合金のうちから選ばれるもの
であるようになすことによって、軟磁性材料としての特
性に優れた合金部材ないしは合金シートを得ることが可
能となる。

【００２２】また、難加工性の成分組成となる配合比と
した複数の金属または合金からなる原料粉末の平均粒径
が５〜１００μｍであるものとすることがより望まし
く、使用する原料粉末が５μｍよりも細かいと酸素濃度
が高いものとなって特性に悪影響を及ぼしたり価格の上
昇をもたらしたりする傾向となり、又、１００μｍより
も粗いとメカニカルアロイイングによる造粒に時間がか
かることとなって効率が低下し、価格の上昇をもたらす
傾向となる。

【００２３】また、メカニカルアロイイングは１時間以
上行うことが望ましく、１時間よりも短いとメカニカル
アロイイングによる造粒効果が小さくなってマクロ的な
成分偏析が発生しやすいものとなる。しかし、あまりに
時間をかけすぎると造粒効果が飽和すると共に価格の上
昇をもたらす傾向となるので、１０〜５０時間以内とす
ることがより望ましい。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明はこのような実施例のみに限定されないことはい
うまでもない。

【００２５】この実施例では、難加工性となる成分組成
を有する合金部材として、Ｆｅ−６．５重量％Ｓｉの合
金シートを得ることとした。

【００２６】そこでまず、原料粉末として、平均粒径が
３０μｍのＦｅ−１１．５重量％Ｓｉガスアトマイズ粉
末と、平均粒径が３０μｍのＦｅガスアトマイズ粉末を
用意した。

【００２７】そして、メカニカルアロイイング装置の２
リットルポットの中に、直径１０〜１５ｍｍφのダイス
鋼製ボール７ｋｇと、前記Ｆｅ−１１．５重量％Ｓｉ粉
末０．５６５ｋｇと、前記Ｆｅ粉末０．４３５ｋｇとを
入れたのち、ポットを１０ｒｐｍの回転速度で約５時間
回転させるメカニカルアロイイングを行うことによっ
て、平均粒径が３５〜６０μｍの前記Ｆｅ−１１．５重
量％Ｓｉ粉末とＦｅ粉末とが一体化した造粒体を得た。

【００２８】次いで、これにより得た造粒体に対し粉末
圧延することによって、幅６０ｍｍ，厚さ０．１ｍｍの
帯板を得たのち、幅５０ｍｍにスリット加工し、さら
に、１２００℃で０．５時間の拡散・焼鈍を行ったのち
幅４５ｍｍにスリット加工して本発明実施例による合金
部材（合金シート）を得た。

【００２９】そして、ここで得た合金シートについて成
分組成，機械的性質（伸び）および磁気特性を調べたと
ころ、表１に示す結果であった。

【００３０】また、比較のために、原料粉末として、平
均粒径が３０μｍのＦｅ−１１．５重量％Ｓｉガスアト
マイズ粉末０．５６５ｋｇと、平均粒径が３０μｍのＦ
ｅガスアトマイズ粉末０．４３５ｋｇとの混合粉末を粉
末圧延することによって、幅６０ｍｍ，厚さ０．１ｍｍ
の帯板を得たのち、幅５０ｍｍにスリット加工し、さら
に、１２００℃で０．７時間の拡散・焼鈍を行ったのち
幅４５ｍｍにスリット加工して本発明比較例による合金
部材（合金シート）を得た。

【００３１】そして、ここで得た合金シートについて成
分組成，機械的性質（伸び）および磁気特性を調べたと
ころ、同じく表１に示す結果であった。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１に示すように、本発明実施例の場合に
はメカニカルアロイイングした造粒体を用いて粉末圧延
・拡散・焼鈍したものとしているため、従来のごとく混
合粉末を用いて粉末圧延・拡散・焼鈍したものに比べて
拡散・焼鈍時における物質の移動距離が短かくなること
から、拡散・焼鈍温度が一定である場合に時間の短縮を
図ることが可能であると共に、マクロ偏析の防止を図る
ことができるので、成分組成が安定していると共に、磁
気特性も良好なものとなっていることが認められた。

【００３４】これに対して、比較例の場合にはマクロ的
偏析があるため成分組成が不安定なものとなっていると
共に、磁気特性があまり良くないものであることが認め
られた。

【００３５】

【発明の効果】本発明による難加工性合金部材の製造方
法によれば、請求項１に記載しているように、難加工性
となる成分組成を有する合金部材を製造するに際し、前
記成分組成となる配合比とした複数の金属または合金を
原料粉末として用い、前記原料粉末をメカニカルアロイ
イングすることにより前記金属または合金が一体化した
粉粒体としたあと、前記粉粒体を圧粉成形しそして拡散
・焼鈍するようにしたから、冷間加工ができないため製
造が困難である難加工性合金部材を容易に製造すること
ができ、成分偏析をも防止することが可能であって特性
のばらつきが小さい難加工性合金部材を製造することが
可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。

【００３６】そして、請求項２に記載しているように、
圧粉成形に際して粉末圧延を行うようになすことによっ
て、冷間加工ができないため製造が困難である難加工性
シートを容易に製造することができ、成分偏析がなく特
性のばらつきが小さい難加工性合金シートを製造するこ
とが可能であるという著しく優れた効果がもたらされ
る。

【００３７】そしてまた、請求項３に記載しているよう
に、難加工性となる成分組成を有する合金部材は、Ｆｅ
−約６．５重量％Ｓｉ合金、Ｆｅ−約９．５重量％Ｓｉ
−約５．５重量％Ａｌ合金、Ｆｅ−約５０重量％Ｃｏ合
金、Ｆｅ−約４９重量％Ｃｏ−約２重量％Ｖ合金のうち
から選ばれるものであるようになすことによって、磁気
特性に優れた軟磁性合金部材を製造することが可能であ
るという著しく優れた効果がもたらされる。

【００３８】さらにまた、請求項４に記載しているよう
に、難加工性の成分組成となる配合比とした複数の金属
または合金からなる原料粉末の平均粒径が５〜１００μ
ｍであるものとすることによって、酸素濃度の増大を防
ぐことが可能であると共にメカニカルアロイイングの際
の造粒時間を短いものにすることが可能であるという著
しく優れた効果がもたらされる。

【００３９】さらにまた、請求項５に記載しているよう
に、メカニカルアロイイングは１時間以上行うようにな
すことによって、マクロ的偏析が発生しにくい粉粒体を
造粒することが可能であるという著しく優れた効果がも
たらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による難加工性合金部材の製造工程を例
示する説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】難加工性となる成分組成を有する合金部
材を製造するに際し、前記成分組成となる配合比とした
複数の金属または合金を原料粉末として用い、前記原料
粉末をメカニカルアロイイングすることにより前記金属
または合金が一体化した粉粒体としたあと、前記粉粒体
を圧粉成形し、そして拡散・焼鈍することを特徴とする
難加工性合金部材の製造方法。
【請求項２】圧粉成形に際して粉末圧延を行う請求項
１に記載の難加工性合金部材の製造方法。
【請求項３】難加工性となる成分組成を有する合金部
材は、Ｆｅ−約６．５重量％Ｓｉ合金、Ｆｅ−約９．５
重量％Ｓｉ−約５．５重量％Ａｌ合金、Ｆｅ−約５０重
量％Ｃｏ合金、Ｆｅ−約４９重量％Ｃｏ−約２重量％Ｖ
合金のうちから選ばれる請求項１または２に記載の難加
工性合金部材の製造方法。
【請求項４】難加工性の成分組成となる配合比とした
複数の金属または合金からなる原料粉末の平均粒径が５
〜１００μｍである請求項１ないし３のいずれかに記載
の難加工性合金部材の製造方法。
【請求項５】メカニカルアロイイングは１時間以上行
う請求項１ないし４のいずれかに記載の難加工性合金部
材の製造方法。