JP2003051406A - 軟磁性材料 - Google Patents

軟磁性材料

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JP2003051406A JP2001238559A JP2001238559A JP2003051406A JP 2003051406 A JP2003051406 A JP 2003051406A JP 2001238559 A JP2001238559 A JP 2001238559A JP 2001238559 A JP2001238559 A JP 2001238559A JP 2003051406 A JP2003051406 A JP 2003051406A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 形状付与が容易で高い軟磁性特性を有する軟
磁性材料を作製すること。 【解決手段】 アモルファス軟磁性材料粉またはナノ結
晶軟磁性材料粉に有機樹脂バインダーを混合し、圧縮成
形後、有機樹脂バインダーを固化し、その後、旋盤、ド
リル、フライス等の2次加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はモーターの鉄心等に
使われている軟磁性材料に関する。より詳しくは軟磁性
材料粉を有機バインダーで固化することを特徴とした形
状付与が容易な軟磁性材料に関する。
【0002】
【従来の技術】軟磁性材料は鉄−ニッケル合金であるパ
ーマロイに代表されるような金属材料と、マンガン−ニ
ッケルフェライトに代表される酸化物材料に大きく分け
られる。前者の金属材料は薄板にした後プレス抜きで形
状を付与し、その後焼鈍により磁気特性を付与する。。
後者の酸化物材料は粉末を圧縮成形することによりによ
り形状を付与し、その後焼結することにより磁気特性を
付与する。これらの軟磁性材料は最大透磁率で数万から
数十万の優れた軟磁性特性を有している。しかしながら
パーマロイは薄板のプレス抜き、フェライトは金型によ
る圧縮成形および焼結を行うので、形状付与は一般には
2次元形状に限定される。従来、パーマロイ等の金属軟
磁性材料を粉末にした場合、機械的歪みのためにその軟
磁性特性は著しく損なわれる。一例として以下にあげ
る。1951年D.Van.Nostrand.Company,Inc.発行のFer
romagnetism(Richard.M.Bozorth著)の145頁に示さ
れているように、モリブデンパーマロイの粉末をプレス
し、焼鈍した材料の透磁率は130程度にとどまってい
た。また、酸化物軟磁性材料を粉末にして有機樹脂バイ
ンダーで結合した材料の例はあるが、これも初透磁率は
60程度で、低かった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は上記問題点を解決し、軟磁性特性にすぐれ、形状
付与において自由度が高い軟磁性材料を提供することに
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するため、下記記載の構成を採用する。本発明の軟
磁性材料はアモルファス軟磁性材料粉またはナノ結晶軟
磁性材料粉を主成分とし、アモルファス軟磁性材料粉の
粉末間が有機バインダーによって結合されていることを
特徴とする。鉄(Fe)、コバルト(Co)またはニッ
ケル(Ni)を含有しているのが好ましい。また、それ
らの元素を含有する合金をガスアトマイズ法により粉末
化し、アモルファス軟磁性材料粉を得るのがさらに好ま
しい。ナノ結晶材料は一般にアモルファス材料を熱処理
し、ナノメーターオーダ−の微細な結晶を析出させた材
料である。したがって、上記Fe、CoまたはNiを主
成分とするアモルファス軟磁性材料粉を熱処理すること
によりナノ結晶軟磁性材料粉が得られる。また、Fe、
CoまたはNiを主成分とする合金溶湯を銅単ロールに
連続的に注湯し、急冷薄帯を得て、この急冷薄帯を粉砕
し、熱処理することによってもナノ結晶軟磁性材料粉を
得ることができる。これらのアモルファス軟磁性材料粉
またはナノ軟磁性材料結晶粉にバインダーとしてエポキ
シ樹脂を混合し、圧縮成形法により成形し、エポキシ樹
脂を固化してボンド軟磁性材料が得られる。さらに切
削、穴明け、フライス等の2次加工により複雑な形状を
付与することができる。
【0005】これらの軟磁性材料ではガスアトマイズ法
で作製したアモルファス軟磁性材料粉またはナノ結晶軟
磁性材料粉をベースとしているのが好ましい。ガスアト
マイズ法で作製した軟磁性材料粉は粉砕等の加工が伴わ
ないため機械的歪みがなく高い軟磁性特性を有してい
る。また、急冷薄帯を粉砕し、熱処理したナノ結晶粉は
熱処理により機械的歪みが緩和され高い軟磁性特性を有
している。したがって、これらの製法により作製した軟
磁性材料も高い軟磁性特性を有している。アモルファス
軟磁性材料粉を作製する方法としては合金溶湯を銅単ロ
ールに連続的に注湯することにより急冷薄帯を得、その
急冷薄帯を粉砕することによる方法もあるが、この方法
では粉砕により機械的歪みが発生し軟磁性特性が劣化
し、高い軟磁性特性が得られない可能性がある。したが
って、本発明ではアモルファス軟磁性材料粉の製造法は
粉砕工程がないガスアトマイズ法によるのが好ましい。
また、本発明では複雑な形状を付与することができる。
本発明の軟磁性材料は軟磁性材料粉を有機樹脂バインダ
ーで結合しているので、2次加工に耐えうる機械強度を
有している。したがって、圧縮加工後、樹脂をキュア固
化し、その後、旋盤加工、ドリル加工、フライス加工等
の2次加工により複雑な形状を付与することができる。
本発明では、アモルファス軟磁性材料粉またはナノ結晶
軟磁性材料粉を有機樹脂バインダーで結合し、圧縮成形
後の2次加工または射出成形により複雑な形状を付与す
ることができる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の軟磁性材料の一実施形態
として、図1に示すようなコイル巻芯11をアモルファ
ス軟磁性材料粉またはナノ結晶軟磁性材料粉を有機樹脂
バインダーで結合することにより製造した。軟磁性材料
の製造方法として圧縮成形法を使用した場合には、有機
樹脂バインダーを固化後、フライス加工により段差部1
2を加工し、ドリル加工により穴13を加工することに
よりコイル巻芯11を作製した。また、軟磁性材料の製
造方法として射出成形法を使用した場合には、段差部1
2および穴13を含むコイル巻芯11全体を成形するこ
とによりコイル巻芯11を作製した。以上のようにして
複雑形状で高い軟磁性特性を有する軟磁性材料であるコ
イル巻芯を製造できた。本発明の詳細を以下の実施例に
より説明する。
【0007】
【実施例】まず実施例1を以下に示す。
【0008】(実施例1)Fe78重量%、ジルコン
(Zr)18重量%、ボロン(B)4重量%からなる合
金をガスアトマイズ法で粉末化し、アモルファス軟磁性
材料粉を得た。粉末はX線回折による解析の結果、アモ
ルファス構造で平均粉末粒径は63μmだった。このア
モルファス軟磁性材料粉にバインダーとして2重量%エ
ポキシ樹脂を添加し、圧縮成形した。エポキシ樹脂を1
80℃でキュア固化後フライス加工により図1に示す段
差部12、ドリル加工により穴13を形成し、アナログ
水晶時計用ステップモーターのコイル巻芯11を製造し
た。コイル巻芯11の寸法は長さ10mm、幅1.5m
m、中心部厚み1mm、端部厚み0.3mmだった。コ
イル巻芯と同時に外径20mm、内径10mm、厚み5
mmの磁気特性測定用のリング試料を圧縮加工し、バイ
ンダー樹脂のキュア固化をおこなった。このリング試料
の両面をフライス加工し、厚み3mmに仕上げた。以上
の様に製造したコイル巻芯11はアナログ水晶時計のス
テップモーターコイル巻芯として十分機能した。また、
直流磁化自動記録装置によりリング試料の透磁率を測定
した結果、フライス加工をしたにもかかわらず330の
初透磁率が得られた。以上のように本発明により複雑形
状に加工可能で、高い軟磁性特性を有する軟磁性材料を
製造することができる。
【0009】(実施例2)Fe62重量%、Co8重量
%、Ni8重量%、Zr18重量%、B4重量%からな
る合金をガスアトマイズ法で粉末化した。この粉末を5
00℃で1時間熱処理し、ナノ結晶軟磁性材料粉を得
た。粉末はX線回折による解析の結果、ナノ結晶構造で
あった。また、平均粉末粒径は55μmだった。このナ
ノ結晶軟磁性材料粉にバインダーとして2重量%エポキ
シ樹脂を添加し、圧縮成形した。エポキシ樹脂を180
℃でキュア固化後、フライス加工により図1に示す段差
部12、ドリル加工により穴13を形成し、アナログ水
晶時計用ステップモーターのコイル巻芯11を製造し
た。コイル巻芯11の寸法は長さ10mm、幅1.5m
m、中心部厚み1mm、端部厚み0.3mmだった。コ
イル巻芯11と同時に外径20mm、内径10mm、厚
み5mmの磁気特性測定用のリング試料を圧縮加工し、
バインダー樹脂のキュア固化をおこなった。このリング
試料の両面をフライス加工し、厚み3mmに仕上げた。
以上の様に製造したコイル巻芯11はアナログ水晶時計
のステップモーターコイル巻芯として十分機能した。ま
た、直流磁化自動記録装置によりリング試料の透磁率を
測定した結果、フライス加工をしたにもかかわらず58
0の初透磁率が得られた。以上のように本発明により複
雑形状に加工可能で、高い軟磁性特性を有する軟磁性材
料を製造することができる。
【0010】(実施例3)Fe62重量%、Co8重量
%、Ni8重量%、Zr18重量%、B4重量%からな
る合金の溶湯を銅単ロールに連続的に注湯し、急冷薄帯
を得た。この急冷薄帯を機械的粉砕で粉末化した。この
粉末を500℃で1時間熱処理し、ナノ結晶軟磁性材料
粉を得た。粉末はX線回折による解析の結果ナノ結晶構
造であった。また、平均粒径は73μmだった。このナ
ノ結晶軟磁性材料粉にバインダーとして2重量%エポキ
シ樹脂を添加し、圧縮成形した。エポキシ樹脂を180
℃でキュア固化後、フライス加工により図1に示す段差
部12、ドリル加工により穴13を形成し、アナログ水
晶時計用ステップモーターのコイル巻芯11を製造し
た。コイル巻芯11の寸法は長さ10mm、幅1.5m
m、中心部厚み1mm、端部厚み0.3mmだった。コ
イル巻芯11と同時に外径20mm、内径10mm、厚
み5mmの磁気特性測定用のリング試料を圧縮加工し、
バインダー樹脂のキュア固化をおこなった。このリング
試料の両面をフライス加工し、厚み3mmに仕上げた。
以上の様に製造したコイル巻芯11はアナログ水晶時計
のステップモーターコイル巻芯として十分機能した。ま
た、直流磁化自動記録装置によりリング試料の透磁率を
測定した結果、フライス加工をしたにもかかわらず49
5の初透磁率が得られた。以上のように本発明により複
雑形状に加工可能で、高い軟磁性特性を有する軟磁性材
料を製造することができる。
【0011】(比較例1)Fe16重量%、Ni80重
量%、モリブデン(Mo)4重量%からなるパーマロイ
合金を機械的粉砕法で粉末化した。この粉末を600℃
で1時間熱処理した。粉末の平均粒径は50μmだっ
た。このパーマロイ合金粉にバインダーとして2重量%
エポキシ樹脂を添加し、圧縮成形した。エポキシ樹脂を
180℃でキュア固化後、フライス加工により図1に示
す段差部12、ドリル加工により穴13を形成し、アナ
ログ水晶時計用ステップモーターのコイル巻芯11を製
造した。コイル巻芯11の寸法は長さ10mm、幅1.
5mm、中心部厚み1mm、端部厚み0.3mmだっ
た。コイル巻芯11と同時に外径20mm、内径10m
m、厚み5mmの磁気特性測定用のリング試料を圧縮加
工し、バインダー樹脂のキュア固化をおこなった。この
リング試料の両面をフライス加工し、厚み3mmに仕上
げた。以上の様に製造したコイル巻芯11はアナログ水
晶時計のステップモーターコイル巻芯として十分機能し
なかった。また、直流磁化自動記録装置によりリング試
料の透磁率を測定した結果、53の初透磁率しか得られ
なかった。
【0012】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の軟磁性
材料では、高い軟磁性特性を有し、旋盤加工、ドリル加
工、フライス加工等の2次加工が可能となる。したがっ
て、形状付与が容易で、高い軟磁性特性を有する軟磁性
材料を提供することができる。また、アモルファス軟磁
性材料粉またはナノ結晶軟磁性材料粉を主成分としてい
るので、軟磁性材料の耐食性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の軟磁性材料の一実施形態を示すアナロ
グ時計用ステップモーターのコイル巻芯の外観図であ
る。
【符号の説明】
11 コイル巻芯 12 段差部 13 穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 38/14 C22C 38/14 45/02 45/02 A

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アモルファス軟磁性材料粉を主成分と
    し、該アモルファス軟磁性材料粉の粉末間が有機バイン
    ダーによって結合されている軟磁性材料。
  2. 【請求項2】 前記アモルファス軟磁性材料粉が、鉄、
    コバルトまたはニッケルを含有することを特徴とする請
    求項1に記載の軟磁性材料。
  3. 【請求項3】 前記アモルファス軟磁性材料粉が、ガス
    アトマイズ法により作製されていることを特徴とする請
    求項1または請求項2に記載の軟磁性材料。
  4. 【請求項4】 ナノ結晶軟磁性材料粉を主成分とし、該
    ナノ結晶軟磁性材料粉の粉末間が有機バインダーによっ
    て結合されている軟磁性材料。
  5. 【請求項5】 前記ナノ結晶軟磁性材料粉が、鉄、コバ
    ルトまたはニッケルを含有することを特徴とする請求項
    4に記載の軟磁性材料。
  6. 【請求項6】 前記ナノ結晶軟磁性材料粉が、ガスアト
    マイズ法およびそれに続く熱処理により作製されている
    ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の軟磁
    性材料。
  7. 【請求項7】 前記ナノ結晶軟磁性材料粉が、溶湯を銅
    単ロールに連続的に注湯することにより得られた急冷薄
    帯を粉砕後熱処理することにより作製されていることを
    特徴とする請求項4または請求項5に記載の軟磁性材
    料。
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