【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一部材において位置により物質的特性が変化する機能部材およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一つの部材の部位（位置）によって異なる物質的特性値を有する機能材料が知られている。例えば、磁気は伝えるが電気は遮断する部位と、磁気および電気を遮断する部位を共に有するものとして、リニアソレノイドのヨークがあげられる。
【０００３】
そこで、リニアソレノイドのヨークを、一例に取って説明する。一般的に、リニアソレノイドは、ボビンに巻かれたコイルに対して、軸方両側からヨーク（フロントヨークおよびリアヨーク）が配設される。そして、フロントヨークあるいはリアヨークには孔が形成され、その孔の内径にはプランジャが配設され、プランジャはフロントヨークおよびリアヨークの孔の内壁に沿って移動する。この様な構成のリニアソレノイドでは、コイルで発生した磁界はフロントヨークで磁束に変換され、磁束はフロントヨークからプランジャに伝達される。プランジャに伝達された磁束は、エアギャップを介してリアヨークに伝達され、リアヨークからコイルに戻る閉ループの磁気回路を形成する。
【０００４】
コイルで発生した磁界によって形成される磁束を効率よくフロントヨークを介してプランジャに伝え、プランジャから効率よくリアヨークに磁束を伝達するには、コイルで発生した磁束を磁気回路中で効率良く、有効に伝播させることが必要になる。このため、磁界を効率良く伝播させるためには、フロントヨークとリアヨークとの間に磁気を通しにくい部位を設けることが必要である。
【０００５】
そこで、従来では軸方向に配設される２つのヨークの間隙（カラーと称す）に、合成樹脂を充填し、充填された合成樹脂により２つのヨーク部品を接続する構造にしていた。しかし、２つのヨークを別々に作った後、合成樹脂の充填によってカラーを一体化するには、製造コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、近年ではこの様な絶縁性や磁気特性を、複合材を用いて単独に作る数々の提案がなされている。例えば、特開昭６４−１３７０５号公報では、平均粒径が１〜５μｍから成るＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金（センダスト）、Ｆｅ−Ｎｉ合金（パーマロイ）の金属粒子と、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライトの絶縁粒子とを攪拌混合し、電気抵抗を増大させた複合材料を作る方法が示されている。
【０００７】
また、特開平５−４７５４１号公報では、遷移金属を含むセンダスト合金、パーマロイ合金、ソフマックス合金、パーメンジュール合金等々からなる粒径５〜１００μｍの粒子と、高抵抗軟磁性物質であるＭｎ−Ｚｎ、Ｍｎ−Ｍｇ、Ｎｉ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト等々からなる粒径０．０２〜１０μｍの粒子を、メカノヒュ−ジョンで被覆させた後、プラズマ活性化させる方法が取られる。更に、特開平５−３２６２８９号公報では、Ｆｅ−Ａｌ合金の粉体を大気中で酸化させることによって、表面に鉄とアルミの酸化物を形成し、この後高温高圧下で高密度に充填し、ブロックとして各種コア形状に接合する方法が取られる。更にその上、特開平６−１０００１号公報では、鉄をベースとする粒径７０〜１００μｍの金属粒子と、鉄をベースとする粒径１５μｍ以下の合金粉末を、ポリアルキレンオキシドからなる有機結合剤で結合する方法が取られる。その他、特開平８−１６７５１９号公報では、鉄を主成分とする軟磁性金属粉体を３００〜８００℃の大気雰囲気中にさらして、表面に酸化膜を形成し、この酸化膜の表面にＣｒまたはＰを含むガラス状絶縁体で被覆する。特開平１１−２５１１３１号公報では、鉄を主成分とする磁性合金をリン酸塩処理によって絶縁被膜を形成し、これに熱硬化性樹脂を混合し、この後圧縮成形して粒子を作る。リン酸塩の膜厚を３０〜６０ｎｍとし、熱硬化性樹脂の粒径を１００μｍ以下とし、その重量比を１〜３重量％で添加し、２Ωｃｍ以上の体積固有抵抗を得る方法が示される。
【０００８】
なお、ヨーク部品および２つのヨークの間隙が、電気的に絶縁材料で構成されることが必要である理由は、コイル部品を形成する絶縁被膜が形成された電線には、必ず一部分絶縁被覆にピンホールがあるためである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特開昭６４−１３７０５号公報では、高透磁率の合金材料からなる粒子と軟磁性性フェライトの粉体との複合化が示されているが、部品を構成する２種類の単位粒子を単に機械的に混合するため、複合化された部品はフェライトの混合割合に応じて電気抵抗が多少増大する効果はある。しかし、複合化された部品においては、合金材料が互いに接触し、十分な絶縁性が得られない。
【００１０】
特開平５−４７５４１号公報においては、高透磁率の合金からなる粒子の表面に非磁性で電気的に絶縁性をもつ膜を形成させる複合化が開示されているが、非磁性の物質を磁性粒子の表面に形成させるため、複合化された粒子からなる部品の磁気特性は大きく低下してしまう。
【００１１】
また特開平５−３２６２８９号公報においては、鉄・アルミニウム合金を大気中で酸化させ、粒子の表面に鉄とアルミニウムの酸化物を形成することで、単位粒子の電気抵抗を増大させているが、この場合には、ヘマタイト（αＦｅ２０３）と酸化アルミニウム（Ａｌ２０３）が形成され、いずれの酸化物も非磁性体であるため、Ｆｅ−Ａｌ合金の磁気特性を大きく低下させてしまう。
【００１２】
更に、特開平６−１０００１号公報の如く、金属粒子を非磁性の有機結合剤で結合させたり、特開平８−１６７５１９号公報の如く、非磁性のガラス絶縁体で磁性金属粒子を被覆させたり、特開平１１−２５１１３１号公報の如く、リン酸塩の絶縁被覆層と結合剤として使用しているが、熱硬化性樹脂のいずれもが非磁性体であるため、非磁性の結合剤あるいは非磁性の被覆剤によって、磁性粒子の磁気特性は大きく低下する。
【００１３】
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、磁気特性を低下させることなく、一部に磁性絶縁性の特性を有し、他部に非磁性絶縁性の特性を有する機能部材およびその製造方法を提供すること、および、安価に機能部材を作ることを技術的課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、強磁性の親粒子に対して、強磁性絶縁性粒子から成る子粒子の被膜が形成された磁性絶縁性部と、該磁性絶縁性部に加熱処理が施されることによって前記子粒子が結晶変態して形成された非磁性絶縁性部とを有したことである。
【００１５】
上記した手段によれば、強磁性の親粒子に対して、強磁性絶縁性粒子から成る子粒子の被膜が形成されることにより、磁性絶縁性部が形成される。そして、この磁性絶縁性部に加熱処理が施されることによって、子粒子が結晶変態して非磁性絶縁性部が形成され、磁性絶縁性部の子粒子を所定温度以上に昇温することで、子粒子の磁気特性が変化して磁性絶縁性部が非磁性絶縁性部に変えることが可能である。このため、常磁性体に結晶変態する物質を子粒子に用いれば親粒子と子粒子とを用いて、子粒子の特性を加熱処理により変化させるだけで磁気特性が変わり、あえて異なる材質から非磁性絶縁性部を構成しなくても、磁性絶縁性部と非磁性絶縁性部との間で高い絶縁性を持たせることが可能となる。
【００１６】
この場合、親粒子は還元鉄粉から成れば、還元鉄粉は塑性変形し易く、子粒子の被膜が形成された親粒子が塑性変形によって絡み合って親粒子同士の結合が強固となる。
【００１７】
また、子粒子は、マグヘマイトから成れば、単に加熱処理が施されることにより結晶変態を起こしてヘマタイトに変化し、結晶変態温度が７２３Ｋ（４５０℃）近辺で磁気特性が強磁性体から常磁性体に変態する。これによって、例えば、比抵抗が１０６Ωｃｍと成る非磁性絶縁性部が形成されるので、非磁性絶縁性部として別部材を組み合わせることなく、安価に絶縁性の高い非磁性絶縁部が形成される。
【００１８】
更に、親粒子は粒径が１００〜２５０μｍ、子粒子は粒径が０．１〜０．４μｍであれば、親粒子（還元鉄粉）の表面に子粒子（マグヘタイト）の極薄い被膜が形成される。これは、子粒子の粒径が大きいと、親粒子の周囲に形成される子粒子による被膜が親粒子より先に磁化を飽和させ、この結果親粒子の磁化を遅らせるので、親粒子は粒径を１００〜２５０μｍ、子粒子の粒径を０．１〜０．４μｍとして、親粒子に対する子粒子の粒径を十分に小さくすることにより、被膜の反磁界としての作用を著しく低減させられる。
【００１９】
また、上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、強磁性の親粒子に対して、強磁性絶縁性粒子から成る子粒子の被膜を形成する工程と、前記被膜が形成された親粒子が磁性絶縁性部と成り、該磁性絶縁性部の所定部位を加熱処理して非磁性絶縁性部を形成する工程から成るものとした。
【００２０】
上記した手段によれば、強磁性の親粒子に対して、強磁性絶縁性粒子から成る子粒子の被膜を形成し、被膜が形成された親粒子が磁性絶縁性部と成る。そして、磁性絶縁性部の所定部位を加熱処理して非磁性絶縁性部を形成すれば、磁性絶縁性部と非磁性絶縁性部とを有する機能部材が簡単な製造工程により形成される。
【００２１】
この場合、被膜の形成には、メカノヒュージョン法を用いれば、親粒子と子粒子とが、メカノヒュージョンの摩擦力を利用して強固な結合となり、親粒子を塑性変形させる際に、親粒子の表面に形成された子粒子の被膜の剥離が防止される。
【００２２】
また、加熱処理には、レーザー照射または高周波加熱を用いれば、簡単なレーザー照射や高周波加熱によって、機能部材の磁性絶縁性部の中で簡単な方法により局部的に磁気特性を変化させて非磁性絶縁性部を作ることが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
本実施形態では、強磁性体の２種類の粒子を用いることによって作られ、一部材の中で、磁気は通すが電気的に絶縁された磁性絶縁性部６と、磁気及び電気を絶縁する非磁性絶縁性部７とを有し、部位によって磁気特性が異なる機能部材１（図１参照）について、以下に説明する。例えば、上記した機能部材１は、電磁弁（リニアソレノイド）２０のヨーク１０ａ等に適用が可能である。
【００２５】
そこで、機能部材１が適用されるリニアソレノイド２０について、図２を参照して説明する。
【００２６】
リニアソレノイド２０は印加される電圧をリニアに変化させることによってプランジャ１４の位置を、軸方向においてリニアに変化させる機能を有する。一機能部材であるヨーク１ａは、円筒状のケース１１内に配設される。ヨーク１ａは軸方向両端に径方向に延在する円周状のフランジを有し、このフランジによって形成される中央の凹部には、ボビン１２に巻かれたコイル１３が配設される。ヨーク１ａの中央には小径孔と大径孔を有する貫通孔が軸方向にあけられ、小径孔には軸受が配設され、軸受により一方が軸支されたプランジャ１４が大径孔に配設されて、プランジャ１４はヨーク１ａの大径孔の内壁に沿って移動することが可能である。
【００２７】
ヨーク１ａは、磁束が内部を通過する様に磁性絶縁性の特性を有し、磁性絶縁性部６となるが、ヨーク１ａの軸方向の略中央には、磁気および電気を遮断する非磁性絶縁性部７が一体で設けられている。また、ヨーク１ａは非磁性絶縁性部７となるカラー７ａによって、カラー両端の磁束は軸方向に流れない構成となっている。
【００２８】
次に、上記した構成のリニアソレノイド２０の動作について説明する。リニアソレノイド２０は、図示しないコネクタからコイル１３に対して通電がなされる。そこで、コイル１３に通電がなされると、コイル１３の通電により発生した磁束は、ヨーク（例えば、図５に示す左側）１ａからヨーク１０ａとプランジャ１４との間のエアギャップを介してプランジャ１４に伝達される。そして、コイルで発生した磁束は、プランジャ１４からヨーク（例えば、図５に示す右側）１ａを通って、再度コイルに戻ることにより、閉ループの磁気回路が形成される。この場合、コイル１３に通電した電流に比例する磁束が生じる。その結果、電磁力がプランジャ１４に作用し、プランジャ１４は軸方向（図５に示す右方向）に引かれ、ヨークの大径孔の内壁に沿って移動する。
【００２９】
ここで、プランジャ１４がヨーク１ａの内壁に沿って摺動を行う際、プランジャ１４とヨーク１ａとの同軸度が確保されていないと、プランジャ１４の移動にはヒステリシス特性をもつ支障をきたすが故に、プランジャ１４とヨーク１ａとの同軸度を確保する必要性がある。また、これと同時にヨーク１ａの磁気的な機能を十分に確保すると共に、カラー９ａの部位での絶縁性を十分に確保し、安価に同軸度を確保する構成を見出した。
【００３０】
つまり、本実施形態ではヨーク１に代表される機能部品１０に要求される強度確保を、以下に示す３つの観点から向上を図った。一つは、一部材の中で異なる機能を粒子の材質の組み合わせによって見出した。二つ目は、磁性絶縁性部を形成する材質と、非磁性絶縁性を形成する材質を同一材料から構成した。三つ目は、親粒子として粗大粒子の還元鉄粉を用いることによって、圧力を加えることで不規則な還元鉄粉同士を互いに絡み合わせ、塑性変形させることにより、粒子間で絡み合わせることによって、機能部材１０の機械的強度を向上させる様にした。
【００３１】
そこで、この様な構成を実現するための、親粒子２について最初に説明する。
【００３２】
本実施形態では、親粒子２として、例えば、粒子径が１００〜２５０μｍの塑性変形し易い還元鉄粉を用いた。この還元鉄粉は加圧成形を行う際に過大な圧力を作用させ、粒子径が異なる還元鉄粉を再配列させ、さらに還元鉄粉を互いに絡め合わせて各粒子間の間隙８を微小にすることにより、粒子間の磁気ギャップをできる限り小さくして、磁気特性の低下を抑制した。
【００３３】
次に、親粒子２の表面を絶縁する被膜を形成するための子粒子３について説明する。この子粒子３には、強磁性絶縁性の微粒子を用いることが可能であり、例えば、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、及び、これらのフェライトとＭｇフェライトとの混晶や、マグネタイト、マグヘマイト等を用いることが可能である。この中で、マグヘマイトは所定温度にてヘマタイトに結晶変態を起こし、強磁性体から常磁性体に特性が変態する物質として知られている。マグヘマイトは、４５０℃近辺で強磁性のマグヘマイトγＦｅ２０３から常時性のヘマタイトαＦｅ２０３に変態する。ヘマタイトはＦｅ２＋が存在しないので、比抵抗は上記の強磁性絶縁性の物質の中で、最も比抵抗が高いＮｉ−Ｚｎフェライトの比抵抗１０８Ωｃｍ以上の値を有していることから、非磁性絶縁性部を形成する物質として、適切な特性を有す。
【００３４】
この様な特性をもつ親粒子２と子粒子３は、摩擦力によって親粒子２の表面に子粒子３の被膜が、図３に示す模式図の如く形成される。この場合、図３に示す単体粒子が集まって集合粒子５になると、図４の模式図の状態となる。そして、この集合粒子５を加圧成形し、粒子間に存在する間隙４をなくすことによって、還元鉄粉の絶縁化を図りながら、磁気特性の低下を防止する様にした。これにより、図１の（ａ）に示す磁性絶縁性部６を有した機能部材１が作られる。磁性絶縁性部６の中で、図１の（ｂ）に示すカラー７ａとなる非磁性絶縁性部７は、加熱処理によって子粒子３を所定温度以上に昇温することにより、加熱処理が施された部位での磁気特性を変化させることができる。
【００３５】
この過程において、子粒子３にマグヘマイトを用いれば、強磁性体から常磁性体であるヘマタイトに結晶変態するので、磁性絶縁性部６の特定部位に加熱処理を施して、非磁性絶縁性部７を形成し、磁気特性を簡単な方法により変えることができる。これは、従来技術に示した様に、非磁性絶縁性部７は、単に、磁性絶縁性部６の所定部位を加熱するだけで形成することが可能であり、磁性絶縁性部６と非磁性絶縁性部７を異なる材質から別部材により構成する必要がなくなる。よって、部品点数の削減が可能となり、フロントヨーク部とリアヨーク部とカラー部とが一体で製作することが可能になり、ヨーク部品の組み付けが容易となる。
【００３６】
粒子径に関しては、子粒子３による被膜が形成された親粒子２の磁化過程において、最初に飽和磁化が小さい強磁性絶縁性の子粒子３が磁化を飽和し、その後、親粒子２の磁化が飽和する。このため、親粒子の周囲に形成された被膜が還元鉄粉の磁化を遅らせる作用をもたらすことから、被膜の反磁界としての作用を著しく低減させるには、子粒子３の被膜の厚みを鉄粉粒子の大きさに比べ著しく小さくする必要がある。このことから、針状粒子であるマグヘマイト粒子を用い、マグヘマイトの近似粒径を０．１〜０．４μｍとして、マグヘマイトの被膜の厚みが、約０．０２〜０．０５μｍという極薄い膜ができる。
【００３７】
本実施形態においては、上記した還元鉄粉とマグヘマイトとを用いて被膜を形成する場合、メカノヒュージョン法を用いて、還元鉄粉の表面にメカノヒュージョン法による摩擦力およびせん断力を利用して、マグヘマイトの強固な結合力をもつ被膜を形成させている。
【００３８】
次に、機能部材１を作る加圧成形について説明する。この加圧成形では、金型内に図４の状態となった集合粒子を注入し、過大な圧力を印加して、粒子間の間隙８をなくし、粒子間の圧縮密度を高めると共に、子粒子３の被膜が形成された還元鉄粉を加圧して塑性変形させる際、被膜が親粒子の塑性変形を拘束するので、マグヘマイトの被膜が多層ではなく単層となる様にする。この場合、マグヘマイトは形状が針状で、アスペクト比が５〜１５の粒子によって、還元鉄粉の周囲に被膜を形成することにより、多孔質で粗雑な被膜が形成される。これをメカノヒュージョン法によって、摩擦力による親粒子２と子粒子３とを結合させれば、両粒子が接触する面でのみ共有結合が成されるため、形成された被膜は多孔質となる。しかし、多孔質である被膜を多層（２層以上）で形成してしまうと、子粒子同士の結合が行われてしまい、被膜同士の結合によって、親粒子の塑性変形が拘束されてしまうため、子粒子３は単層で形成することにより塑性変形が強固な共有結合により妨げられない様にすることができる。メカノヒュ−ジョン法では、親粒子と子粒子の嵩密度から求められる各々の粒子の投入量を予め求め、この量を装置に投入することで、親粒子の表面に子粒子からなる単層の被膜が形成される。
【００３９】
更に、子粒子３としてアスペクト比が５〜１５と大きい粒子を用いると、親粒子２の周囲に形成された子粒子３の被膜は粗雑な被膜となり、親粒子２の塑性変形を拘束しにくくする。
【００４０】
（実施例）
次に、実施例について、図５を参照して説明する。
【００４１】
この実施例では、親粒子２として、比較的粗大な粒径が１００〜２５０μｍの還元鉄粉を用いた（Ｓ１）。一方、子粒子３として、マグヘマイトの微小粒子を用いた（Ｓ２）。このマグヘマイトの粒子は形状が針状（アスペクト比が５〜１５）、近似粒径は０．１〜０．４μｍ、であり、７２３Ｋ（４５０℃）近辺でヘマタイトに結晶変態して常磁性体になるものを用いた。ここで用いるマグヘマイトは、酸化鉄を利用した強磁性絶縁性微粒子の中では、比抵抗が１０６Ωｃｍの値を持ち、比較的抵抗率が高く、唯一、強磁性体から常磁性体に結晶変態して磁気特性が変化する物質である。マグヘマイトから結晶変態したヘマタイトは、電気伝導の担い手であるＦｅ２＋が存在しない。このため、電気伝導性が更に低く、比抵抗は１０８Ω−ｃｍ以上の値を持ったものであることから、非磁性絶縁性部７を形成する材質としては好ましい。
【００４２】
尚、実施例で用いるヘマタイトは、２６０Ｋで反強磁性体から弱強磁性体に磁気変態し、９６５Ｋで常磁性体に磁気変態するが、弱強磁性体での比透磁率は、真空透磁率（＝１．０）に近く、残留磁束密度と保磁力は共に零に近い。従って、この間の温度では、常磁性体の性質として振舞う。
【００４３】
そして、これら２種類の粒子より、被膜形成を行う（Ｓ３）。ここでは、メカノヒュージョン装置を用いたメカノヒュージョン法による摩擦力およびせん断力を利用して、子粒子３を親粒子２に結合させることによって、図３に示す如く、親粒子２の表面全体に子粒子３の被膜を形成する。
【００４４】
このメカノヒュージョン法では、メカノヒュージョン装置の回転ロータを回転させることにより、回転ロータ内に投入される、異なる粒子（親粒子２と子粒子３）を、インナーピースによりせん断力と摩擦力を付与して一体化する。この方法では、最初に、インナーピースと回転ロータとの間隙を設定する。本実施例では、親粒子２に最大粒径２５０μｍの大きさを用いることを考慮して、その間隙を設定し、３０分程度、メカノヒュージョン装置を回転速度が約３０００ｒｐｍにて回転させる。この後、回転ロータから一体となった粒子を取り出し、被膜の付き具合を確認する。親粒子表面への子粒子３の被膜の付き具合を確認し、インナーピースと回転ロータの適正な間隙を設定する。この場合、この間隙が広い場合には、粒子間に作用する圧縮力が弱くなって粒子が結合する頻度が低減するため、粒子の結合には多くの時間を要する。一方、この間隙が狭い場合は、この粒子の組み合わせでは、親粒子の還元鉄粉の変形が進行する。この場合、回転ロータの回転速度を３０００ｒｐｍより低速にすると粒子間に働くせん断力が小さくなり、粒子間の結合の頻度が低くなってしまい、被膜形成に時間を要するものとなる。
【００４５】
この様な過程を経て、インナーピースと回転ロータとの適正な間隙が設定されると、今度は粒子の嵩密度に応じた粉体の投入重量を算出して粉体を秤量し、メカノヒュ−ジョン装置の回転ロータ内に投入し、回転ロータを回転させて、還元鉄粉の周囲にマグヘマイトからなる単層の被膜を形成させる。この場合、還元鉄粉表面の酸化を防止するため、窒素雰囲気中で行う様にした。
【００４６】
そして、親粒子の表面に均一な被膜が形成されると、次は加圧成形を行う（Ｓ４）。この加圧成形では、マグヘマイトから成る被膜が形成された還元鉄粉を、機能部材１の形状を作る金型内に充填して、所定圧力を加える。圧粉密度の目安として、７．０Ｍｇ／ｍ３として、徐々に圧力を高めながら加圧成形する。こうして、例えば、６００ＭＰａの加圧力を加え、圧粉密度７．０Ｍｇ／ｍ３の図１の（ａ）に示す成形体（機能部材１）を作る。この成形圧力に対する圧粉密度の関係は、被膜を形成しない場合の同一粒径の還元粉と略同一の特性とすることができ、この場合、還元鉄粉の塑性変形を被膜が阻害しないものとすることができる。
【００４７】
次に、図１の（ｂ）に示す成形体の磁性絶縁性部６の中で非磁性絶縁性部７となる部位を局所的に加熱処理する。この加熱処理は、非磁性絶縁性部７とする必要な部位のみを局所的に加熱を行う為に、レーザーによるレーザー照射や高周波加熱と言った方法が取られる。例えば、レーザーによる照射を行って局所を加熱する場合には、レーザーのビームを絞ることによって、局所を所定温度まで昇温させることができる。この場合、レーザーの出力とレーザーの照射時間とによって、非磁性絶縁性部７の内部温度が、例えば、被膜のマグヘマイトが結晶変態を引き起こす温度である、７２３Ｋ（４５０℃）以上になる条件を予め求めておき、この条件下でレーザーを非磁性絶縁性部７とする部位に対して照射する。尚、このレーザー照射は、窒素雰囲気中で行うと良い。
【００４８】
そして、上記した工程を経て、機能部材１の中に磁性絶縁性部６と非磁性絶縁性部７を、簡単な製造工程により一体で作ることができる。
【００４９】
この様にして作られたリニアソレノイド２０のヨーク１ａにおける非磁性絶縁部７ａの圧縮強度は、従来の如く、フロントヨークとリアヨークとにより組み付けられたものより、増大させることができる。これは、粗大粒子の還元鉄粉を使用し、過大な圧力を加圧成形により印加させることで、還元鉄粉を絡み合わせて塑性変形させた事によって実現した。
【００５０】
また、機能部材１の絶縁性に関しては、磁性絶縁性部６は体積固有抵抗が５０ＫΩ、非磁性絶縁性部７は体積固有抵抗が１ＭΩとなる結果を得た。これは、磁性絶縁部６において、マグヘマイトの微粒子を用い、その周囲に強固な被膜を形成させたことによる効果であり、非磁性絶縁部７においては、加熱処理を行って結晶変態を生じさせ、マグヘマイトがヘマタイトに変化することによって、強固なヘマタイトの被膜が形成されることからこの様な結果が生まれた。
【００５１】
更に、透磁率に関しては、磁性絶縁性部６では比透磁率が１５０、非磁性絶縁性部７では比透磁率が１となった。これは、磁性絶縁性部６については、マグヘマイトの微粒子を用いて、極薄い被膜を形成させたことによる結果であり、非磁性絶縁性部６については、結晶変態によってマグヘマイトがヘマタイトに変化し、ヘマタイトの極薄い被膜が形成されている効果である。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、強磁性の親粒子に対して、強磁性絶縁性粒子から成る子粒子の被膜が形成されることにより、磁性絶縁性部が形成され、磁性絶縁性部の中の所定部位での子粒子を所定温度以上に昇温することで、子粒子の特性が変化して磁性絶縁性部が非磁性絶縁性部に変わる。このため、常磁性体に結晶変態する物質を子粒子に用いて、子粒子の特性を加熱処理により変化させるだけで、あえて異なる材質から非磁性絶縁性部を構成しなくても、磁性絶縁性部と非磁性絶縁性部との間で高い絶縁性を持たせることが可能となる。
【００５３】
この場合、親粒子は還元鉄粉から成れば、還元鉄粉は塑性変形し易く子粒子と結合する場合、子粒子と絡み合って結合を強固とすることができる。
【００５４】
また、子粒子は、マグヘマイトから成れば、単に加熱処理が施されることにより結晶変態を起こして、強磁性体から常磁性体に変態し、非磁性絶縁性部を形成することができる。つまり、非磁性絶縁性部として別部材を組み合わせることなく、安価に非磁性絶縁部を形成することができる。
【００５５】
さらにまた、子粒子として針状粒子であるマグヘマイトを用いることで、親粒子の表面に形成される子粒子の被膜はポーラスな構造になり、親粒子の塑性変形が子粒子の被膜によって、抑制されることがなくなる。
【００５６】
更に、親粒子は粒径を１００〜２５０μｍ、子粒子の近似粒径を０．１〜０．４μｍとして、親粒子に対する子粒子の粒径を十分に小さくすることにより、被膜の反磁界としての作用を著しく低減させることができる。
【００５７】
また、本発明によれば、強磁性の親粒子に対して、強磁性絶縁性粒子から成る子粒子の被膜を形成し、被膜が形成された親粒子が磁性絶縁性部と成り、磁性絶縁性部の所定部位を加熱処理して非磁性絶縁性部を形成すれば、機能部材の中に磁性絶縁性部と非磁性絶縁性部を簡単な製造工程により作ることができる。
【００５８】
この場合、被膜の形成には、メカノヒュージョンを用いれば、親粒子と子粒子とが、メカノヒュージョンの摩擦力を利用して強固な結合にすることができる。
【００５９】
また、加熱処理には、レーザー照射または高周波加熱を用いれば、簡単なレーザー照射や高周波加熱によって、機能部材の磁性絶縁性部の中で磁気特性を変化させて非磁性絶縁性部を簡単に作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における機能部材を示す図である。
【図２】図１に示す機能部材をリニアソレノイドに適用した場合の断面図である。
【図３】図１に示す機能部材を構成する親粒子と子粒子を示した模式図である。
【図４】図３に示す粒子を加圧成形する場合の模式図である。
【図５】本発明の一実施形態における機能部材の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１ 機能部品
２ 親粒子
３ 子粒子
６ 磁性絶縁性部
７ 非磁性絶縁性部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a functional member in which a material property changes depending on a position in one member, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, functional materials having different material characteristic values depending on the site (position) of one member are known. For example, a linear solenoid yoke is provided as having both a portion that transmits magnetism but blocks electricity and a portion that blocks magnetism and electricity.
[0003]
Therefore, the yoke of the linear solenoid will be described as an example. Generally, in a linear solenoid, yokes (a front yoke and a rear yoke) are arranged from both sides in the axial direction with respect to a coil wound around a bobbin. A hole is formed in the front yoke or the rear yoke, and a plunger is disposed inside the hole. The plunger moves along the inner walls of the holes of the front yoke and the rear yoke. In the linear solenoid having such a configuration, the magnetic field generated by the coil is converted into magnetic flux by the front yoke, and the magnetic flux is transmitted from the front yoke to the plunger. The magnetic flux transmitted to the plunger is transmitted to the rear yoke via the air gap, and forms a closed-loop magnetic circuit returning from the rear yoke to the coil.
[0004]
To efficiently transmit the magnetic flux generated by the magnetic field generated by the coil to the plunger via the front yoke and efficiently transmit the magnetic flux from the plunger to the rear yoke, the magnetic flux generated by the coil must be efficiently and efficiently used in the magnetic circuit. It needs to be propagated. For this reason, in order to propagate the magnetic field efficiently, it is necessary to provide a portion between the front yoke and the rear yoke where the magnetism is difficult to pass.
[0005]
Therefore, conventionally, a gap between two yokes disposed in the axial direction (referred to as a collar) is filled with a synthetic resin, and the two yoke components are connected by the filled synthetic resin. However, in order to integrate the collar by filling the synthetic resin after separately forming the two yokes, there is a problem that the manufacturing cost is increased.
[0006]
Therefore, in recent years, various proposals have been made for individually producing such insulating properties and magnetic properties using a composite material. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-13705, metal particles of an Fe-Al-Si alloy (Sendust) or Fe-Ni alloy (Permalloy) having an average particle size of 1 to 5 µm, Mn-Zn ferrite, Ni- A method is disclosed in which a composite material having increased electric resistance is prepared by stirring and mixing Zn ferrite with insulating particles.
[0007]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-47541, particles having a particle size of 5 to 100 μm, such as a sendust alloy containing a transition metal, a permalloy alloy, a softmax alloy, a permendur alloy, and the like, and a high-resistance soft magnetic material, Mn- A method of coating particles having a particle size of 0.02 to 10 μm, such as Zn, Mn—Mg, Ni—Zn, Cu—Zn, and Ni—Cu—Zn ferrite, with mechanofusion and then activating the plasma. Can be Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-326289 discloses that an oxide of iron and aluminum is formed on the surface by oxidizing a powder of an Fe-Al alloy in the atmosphere, and then the powder is densely filled under high temperature and high pressure. In this case, a method of joining various core shapes as a block is adopted. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-10001 discloses that an iron-based metal particle having a particle size of 70 to 100 μm and an iron-based alloy powder having a particle size of 15 μm or less are mixed with an organic binder comprising a polyalkylene oxide. Is taken. In addition, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-167519, a soft magnetic metal powder containing iron as a main component is exposed to an air atmosphere at 300 to 800 ° C. to form an oxide film on the surface. Alternatively, it is covered with a glassy insulator containing P. In JP-A-11-251131, a magnetic alloy containing iron as a main component is subjected to a phosphate treatment to form an insulating film, a thermosetting resin is mixed with the insulating film, and then compression molding is performed to produce particles. A method is shown in which the thickness of the phosphate is 30 to 60 nm, the particle size of the thermosetting resin is 100 μm or less, and the weight ratio thereof is 1 to 3% by weight to obtain a volume resistivity of 2 Ωcm or more.
[0008]
The reason that the gap between the yoke component and the two yokes needs to be made of an electrically insulating material is that the wire on which the insulating coating forming the coil component is formed must be partially pinned to the insulating coating. Because there is a hole.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-13705, compounding of particles made of an alloy material having a high magnetic permeability and powder of a soft magnetic ferrite is disclosed, but two types of unit particles constituting a part are used. Since the components are simply mechanically mixed, the composite component has the effect of slightly increasing the electrical resistance according to the mixing ratio of the ferrite. However, in the composite component, the alloy materials come into contact with each other, and sufficient insulation cannot be obtained.
[0010]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-47541 discloses a composite in which a nonmagnetic and electrically insulating film is formed on the surface of particles made of an alloy having a high magnetic permeability. Since the particles are formed on the surface of the particles, the magnetic properties of the component composed of the composite particles are significantly reduced.
[0011]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-326289, iron / aluminum alloy is oxidized in the air to form an oxide of iron and aluminum on the surface of the particle, thereby increasing the electric resistance of the unit particle. In this case, hematite (αFe203) and aluminum oxide (Al203) are formed, and both oxides are non-magnetic, so that the magnetic properties of the Fe—Al alloy are significantly reduced.
[0012]
Further, as described in JP-A-6-10001, metal particles are bound with a non-magnetic organic binder, or as described in JP-A-8-167519, magnetic metal particles are coated with a non-magnetic glass insulator. As disclosed in JP-A-11-251131, a phosphate insulating coating layer and a binder are used. However, since both thermosetting resins are non-magnetic, a non-magnetic binder or a non-magnetic binder is used. The magnetic properties of the magnetic particles are significantly reduced by the magnetic coating agent.
[0013]
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and has a function of partially having a magnetic insulating property and having a non-magnetic insulating property in another part without deteriorating magnetic properties. It is a technical object to provide a member and a method for manufacturing the member, and to produce a functional member at low cost.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The technical measures taken to solve the above-mentioned problems include a magnetic insulating portion in which a coating of child particles composed of ferromagnetic insulating particles is formed on a ferromagnetic parent particle, And a nonmagnetic insulating portion formed by subjecting the child particles to a crystal transformation by heat treatment.
[0015]
According to the above-described means, the magnetic insulating portion is formed by forming the coating of the child particles made of the ferromagnetic insulating particles on the ferromagnetic parent particles. By subjecting the magnetic insulating portion to a heat treatment, the non-magnetic insulating portion is formed by crystal transformation of the child particles, and the child particles of the magnetic insulating portion are heated to a predetermined temperature or higher. In addition, the magnetic characteristics of the child particles change, and the magnetic insulating portion can be changed to a non-magnetic insulating portion. For this reason, if a substance that transforms into a paramagnetic substance is used for the child particles, the magnetic characteristics change only by changing the characteristics of the child particles by heat treatment using the parent particles and the child particles. Even without forming the insulating portion, it is possible to provide high insulation between the magnetic insulating portion and the non-magnetic insulating portion.
[0016]
In this case, if the parent particles are made of reduced iron powder, the reduced iron powder is likely to be plastically deformed, and the parent particles on which the coatings of the child particles are formed are entangled by plastic deformation, so that the bonding between the parent particles becomes strong.
[0017]
In addition, if maghemite is made of maghemite, it undergoes crystal transformation simply by being subjected to heat treatment and changes to hematite. When the crystal transformation temperature is around 723 K (450 ° C.), the magnetic properties are usually changed from ferromagnetic. Transforms into a magnetic material. Thereby, for example, the specific resistance becomes 10 6 Since the non-magnetic insulating portion of Ωcm is formed, a non-magnetic insulating portion having high insulating properties can be formed at low cost without combining another member as the non-magnetic insulating portion.
[0018]
Further, if the parent particles have a particle size of 100 to 250 μm and the child particles have a particle size of 0.1 to 0.4 μm, an extremely thin coating of the child particles (maghetite) is formed on the surface of the parent particles (reduced iron powder). Is done. This is because, when the particle size of the child particles is large, the film formed by the child particles formed around the parent particles saturates the magnetization before the parent particles, thereby delaying the magnetization of the parent particles. Is set to 100 to 250 μm, and the particle size of the child particles is set to 0.1 to 0.4 μm, and by sufficiently reducing the particle size of the child particles with respect to the parent particles, the effect of the coating as a demagnetizing field can be significantly reduced.
[0019]
Further, the technical measures taken to solve the above-mentioned problems include a step of forming a film of child particles composed of ferromagnetic insulating particles on a ferromagnetic parent particle, and a method of forming a film of the parent particle on which the film is formed. The particles serve as a magnetic insulating portion, and a step of heating a predetermined portion of the magnetic insulating portion to form a non-magnetic insulating portion.
[0020]
According to the above-described means, a coating of child particles made of ferromagnetic insulating particles is formed on the ferromagnetic parent particles, and the parent particles on which the coating is formed become magnetic insulating portions. Then, if a predetermined portion of the magnetic insulating portion is heat-treated to form the non-magnetic insulating portion, a functional member having the magnetic insulating portion and the non-magnetic insulating portion is formed by a simple manufacturing process.
[0021]
In this case, if the mechanofusion method is used to form the coating, the parent particles and the child particles form a firm bond using the frictional force of the mechanofusion, and when the parent particles are plastically deformed, Peeling of the coating of the child particles formed on the surface is prevented.
[0022]
In addition, if laser irradiation or high-frequency heating is used for the heat treatment, nonmagnetic properties can be obtained by changing the magnetic properties locally in a simple manner in the magnetic insulating portion of the functional member by simple laser irradiation or high-frequency heating. It becomes possible to make an insulating part.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
In this embodiment, it is made by using two kinds of ferromagnetic particles, and in one member, a magnetic insulating part 6 that allows magnetism but is electrically insulated and a non-magnetic insulating part 6 that insulates magnetism and electricity. The functional member 1 (see FIG. 1) having the magnetic insulating portion 7 and having different magnetic properties depending on the portion will be described below. For example, the functional member 1 described above can be applied to the yoke 10a of the solenoid valve (linear solenoid) 20 and the like.
[0025]
Therefore, the linear solenoid 20 to which the functional member 1 is applied will be described with reference to FIG.
[0026]
The linear solenoid 20 has a function of linearly changing the position of the plunger 14 in the axial direction by changing the applied voltage linearly. The yoke 1a, which is one functional member, is disposed in a cylindrical case 11. The yoke 1a has a circumferential flange extending radially at both ends in the axial direction, and a coil 13 wound around the bobbin 12 is provided in a central recess formed by the flange. A through-hole having a small-diameter hole and a large-diameter hole is formed in the center of the yoke 1a in the axial direction. A bearing is provided in the small-diameter hole, and a plunger 14 one of which is supported by the bearing is provided in the large-diameter hole. Then, the plunger 14 can move along the inner wall of the large-diameter hole of the yoke 1a.
[0027]
The yoke 1a has a magnetic insulating property so that a magnetic flux passes through the inside thereof, and becomes a magnetic insulating portion 6, and a non-magnetic insulating portion for shutting off magnetism and electricity is provided substantially at the center of the yoke 1a in the axial direction. The sex part 7 is provided integrally. Further, the yoke 1a is configured such that the magnetic fluxes at both ends of the collar do not flow in the axial direction by the collar 7a serving as the nonmagnetic insulating portion 7.
[0028]
Next, the operation of the linear solenoid 20 having the above configuration will be described. The linear solenoid 20 is energized from a connector (not shown) to the coil 13. When the coil 13 is energized, the magnetic flux generated by the energization of the coil 13 is transferred from the yoke (for example, the left side in FIG. 5) 1a to the plunger 14 via an air gap between the yoke 10a and the plunger 14. Is transmitted. Then, the magnetic flux generated by the coil passes through the yoke (for example, the right side shown in FIG. 5) 1a from the plunger 14 and returns to the coil again, thereby forming a closed loop magnetic circuit. In this case, a magnetic flux proportional to the current supplied to the coil 13 is generated. As a result, the electromagnetic force acts on the plunger 14, and the plunger 14 is pulled in the axial direction (to the right in FIG. 5), and moves along the inner wall of the large-diameter hole of the yoke.
[0029]
Here, when the plunger 14 slides along the inner wall of the yoke 1a, if the coaxiality between the plunger 14 and the yoke 1a is not ensured, the movement of the plunger 14 causes a problem having a hysteresis characteristic. Therefore, it is necessary to ensure the coaxiality between the plunger 14 and the yoke 1a. At the same time, it has been found that the magnetic function of the yoke 1a is sufficiently ensured, the insulation at the collar 9a is sufficiently ensured, and the coaxiality is inexpensively obtained.
[0030]
That is, in the present embodiment, the strength required for the functional component 10 typified by the yoke 1 is improved from the following three viewpoints. One is that different functions in one member are found by a combination of particle materials. Secondly, the material forming the magnetic insulating portion and the material forming the non-magnetic insulating portion are made of the same material. Third, by using reduced iron powder of coarse particles as parent particles, by entanglement of the reduced iron powder irregularly by applying pressure, by plastic deformation, by entanglement between the particles, The mechanical strength of the functional member 10 is improved.
[0031]
Therefore, the parent particles 2 for realizing such a configuration will be described first.
[0032]
In the present embodiment, for example, reduced iron powder that has a particle diameter of 100 to 250 μm and is easily plastically deformed is used as the parent particles 2. The reduced iron powder exerts an excessive pressure when performing pressure molding, rearranges the reduced iron powder having different particle diameters, and further entangles the reduced iron powder with each other to make the gap 8 between the particles fine. As a result, the magnetic gap between the particles was made as small as possible, and the deterioration of the magnetic properties was suppressed.
[0033]
Next, the child particles 3 for forming a coating that insulates the surface of the parent particles 2 will be described. Ferromagnetic insulating fine particles can be used for the child particles 3, such as Ni—Zn ferrite, Mn—Zn ferrite, mixed crystals of these ferrites and Mg ferrite, magnetite, maghemite. Etc. can be used. Among them, maghemite is known as a substance that undergoes a crystal transformation of hematite at a predetermined temperature, and is transformed into a paramagnetic substance from a ferromagnetic substance. At around 450 ° C., maghemite transforms from ferromagnetic maghemite γFe203 to permanent hematite αFe203. Since hematite does not contain Fe 2+, the specific resistance of Ni—Zn ferrite having the highest specific resistance among the above ferromagnetic insulating materials is 10%. 8 Since it has a value of Ωcm or more, it has appropriate characteristics as a substance forming the nonmagnetic insulating portion.
[0034]
In the parent particle 2 and the child particle 3 having such characteristics, a film of the child particle 3 is formed on the surface of the parent particle 2 by the frictional force as shown in the schematic diagram of FIG. In this case, when the single particles shown in FIG. 3 are gathered to form aggregated particles 5, the state shown in the schematic diagram of FIG. 4 is obtained. Then, the aggregated particles 5 were molded under pressure to eliminate the gaps 4 existing between the particles, thereby preventing the reduced iron powder from being insulated and preventing the magnetic properties from being lowered. Thus, the functional member 1 having the magnetic insulating portion 6 shown in FIG. In the magnetic insulating portion 6, the nonmagnetic insulating portion 7 serving as the collar 7a shown in FIG. 1B is subjected to a heat treatment by heating the child particles 3 to a predetermined temperature or more by the heat treatment. It is possible to change the magnetic characteristics at the set portion.
[0035]
In this process, if maghemite is used for the child particles 3, the crystal transformation from ferromagnetic material to hematite, which is a paramagnetic material, is performed. And the magnetic properties can be changed in a simple manner. This is because, as shown in the prior art, the non-magnetic insulating portion 7 can be formed simply by heating a predetermined portion of the magnetic insulating portion 6, and the non-magnetic insulating portion 6 and the non-magnetic insulating portion 6 can be formed. It is not necessary to form the insulating portion 7 from a different material by a different member. Therefore, the number of parts can be reduced, and the front yoke part, the rear yoke part, and the collar part can be manufactured integrally, and the yoke parts can be easily assembled.
[0036]
Regarding the particle diameter, in the process of magnetizing the parent particle 2 on which the coating of the child particle 3 is formed, the ferromagnetic insulating child particle 3 having a small saturation magnetization first saturates the magnetization. Saturates. For this reason, since the coating formed around the parent particles has the effect of delaying the magnetization of the reduced iron powder, the thickness of the coating of the child particles 3 must be reduced by reducing the thickness of the coating of the iron particles in order to significantly reduce the effect of the coating as a demagnetizing field. It must be significantly smaller than the size of the particles. From this, using maghemite particles which are acicular particles, the approximate particle size of maghemite is set to 0.1 to 0.4 μm, and the thickness of the maghemite coating is as thin as about 0.02 to 0.05 μm. .
[0037]
In this embodiment, when forming a film using the above-described reduced iron powder and maghemite, using a mechanofusion method, utilizing the frictional force and shear force by the mechanofusion method on the surface of the reduced iron powder, It forms a film with strong binding power of maghemite.
[0038]
Next, pressure molding for producing the functional member 1 will be described. In this pressure molding, the aggregated particles in the state shown in FIG. 4 are injected into a mold, an excessive pressure is applied, the gaps 8 between the particles are eliminated, and the compression density between the particles is increased. When the reduced iron powder on which the coating of No. 3 is formed is plastically deformed by applying pressure, the coating restricts the plastic deformation of the parent particles, so that the maghemite coating is not a multilayer but a single layer. In this case, the maghemite has a needle-like shape, and a particle having an aspect ratio of 5 to 15 forms a film around the reduced iron powder to form a porous and rough film. When the parent particles 2 and the child particles 3 are bonded by a frictional force by a mechanofusion method, covalent bonds are formed only on a surface where both particles are in contact with each other, so that the formed film becomes porous. However, if a porous coating is formed in multiple layers (two or more layers), the bonding between the child particles is performed, and the plastic deformation of the parent particle is restricted by the bonding between the coatings. By forming the sub-particles 3 in a single layer, plastic deformation can be prevented from being hindered by strong covalent bonds. In the mechanofusion method, the input amount of each particle obtained from the bulk density of the parent particle and the child particle is determined in advance, and this amount is supplied to the apparatus, whereby a single-layer coating of the child particle is formed on the surface of the parent particle. Is formed.
[0039]
Furthermore, when a particle having an aspect ratio as large as 5 to 15 is used as the child particle 3, the coating of the child particle 3 formed around the parent particle 2 becomes a rough coating, which makes it difficult to restrain plastic deformation of the parent particle 2. .
[0040]
(Example)
Next, an embodiment will be described with reference to FIG.
[0041]
In this example, reduced iron powder having a relatively large particle diameter of 100 to 250 μm was used as the parent particles 2 (S1). On the other hand, maghemite microparticles were used as the child particles 3 (S2). The maghemite particles are acicular (aspect ratio is 5 to 15) and have an approximate particle size of 0.1 to 0.4 μm, and are transformed into hematite near 723 K (450 ° C.) to become paramagnetic. Was used. Maghemite used here has a specific resistance of 10 among ferromagnetic insulating fine particles using iron oxide. 6 It has a value of Ωcm, has relatively high resistivity, and is the only substance that undergoes crystal transformation from a ferromagnetic substance to a paramagnetic substance to change magnetic properties. Hematite transformed from maghemite is transformed into Fe, which is a conductor of electric conduction. 2+ Does not exist. Therefore, the electric conductivity is lower and the specific resistance is 10 8 Since it has a value of Ω-cm or more, it is preferable as a material for forming the nonmagnetic insulating portion 7.
[0042]
The hematite used in the examples undergoes a magnetic transformation from an antiferromagnetic material to a weak ferromagnetic material at 260K and a magnetic transformation to a paramagnetic material at 965K. The relative permeability of the weak ferromagnetic material is the vacuum permeability. (= 1.0), and both the residual magnetic flux density and the coercive force are close to zero. Therefore, at the temperature during this period, it behaves as a paramagnetic material.
[0043]
Then, a film is formed from these two types of particles (S3). Here, the child particles 3 are bonded to the parent particles 2 by utilizing the frictional force and the shearing force by the mechanofusion method using the mechanofusion device, and as shown in FIG. A coating of particles 3 is formed.
[0044]
In this mechanofusion method, different particles (parent particles 2 and child particles 3) to be injected into the rotating rotor are given shearing force and frictional force by an inner piece by rotating the rotating rotor of the mechanofusion device. And unite. In this method, first, a gap between the inner piece and the rotating rotor is set. In the present embodiment, the gap is set in consideration of using a maximum particle size of 250 μm as the parent particle 2, and the mechanofusion device is rotated at a rotation speed of about 3000 rpm for about 30 minutes. Thereafter, the integrated particles are taken out from the rotating rotor, and the condition of the coating is checked. The state of the coating of the child particles 3 on the surface of the parent particles is confirmed, and an appropriate gap between the inner piece and the rotating rotor is set. In this case, if the gap is wide, the compressive force acting between the particles is weakened, and the frequency of the bonding of the particles is reduced, so that much time is required for the bonding of the particles. On the other hand, when the gap is narrow, the reduced iron powder of the parent particle is deformed by the combination of the particles. In this case, if the rotation speed of the rotating rotor is lower than 3000 rpm, the shear force acting between the particles becomes small, the frequency of bonding between particles becomes low, and it takes time to form a film.
[0045]
After an appropriate gap between the inner piece and the rotating rotor is set through such a process, the input weight of the powder according to the bulk density of the particles is calculated, the powder is weighed, and the mechanofusion is performed. It is put into a rotating rotor of the apparatus, and the rotating rotor is rotated to form a single-layer coating of maghemite around the reduced iron powder. In this case, in order to prevent oxidation of the surface of the reduced iron powder, the treatment was performed in a nitrogen atmosphere.
[0046]
Then, when a uniform film is formed on the surface of the parent particles, pressure molding is performed next (S4). In this pressure molding, the reduced iron powder on which the coating made of maghemite is formed is filled in a mold for forming the shape of the functional member 1, and a predetermined pressure is applied. As a measure of the green density, 7.0 Mg / m 3 Pressure molding while gradually increasing the pressure. Thus, for example, a pressing force of 600 MPa is applied, and a green density of 7.0 Mg / m 3 A molded body (functional member 1) shown in FIG. The relationship between the compaction density and the molding pressure can be made to have substantially the same characteristics as the reduced powder having the same particle size when the coating is not formed, and in this case, the coating does not hinder the plastic deformation of the reduced iron powder. can do.
[0047]
Next, a portion to be the non-magnetic insulating portion 7 in the magnetic insulating portion 6 of the molded body shown in FIG. 1B is locally heated. In this heat treatment, a method such as laser irradiation with a laser or high-frequency heating is used in order to locally heat only a necessary portion to be the nonmagnetic insulating portion 7. For example, in the case where a local area is heated by laser irradiation, the local area can be heated to a predetermined temperature by narrowing the laser beam. In this case, the condition that the internal temperature of the non-magnetic insulating portion 7 becomes equal to or higher than 723 K (450 ° C.), which is a temperature at which maghemite of the coating causes the crystal transformation, for example, is set in advance depending on the laser output and the laser irradiation time. Under these conditions, a laser is irradiated to a portion to be the non-magnetic insulating portion 7 under these conditions. Note that this laser irradiation is preferably performed in a nitrogen atmosphere.
[0048]
Then, through the above-described steps, the magnetic insulating portion 6 and the non-magnetic insulating portion 7 can be integrally formed in the functional member 1 by a simple manufacturing process.
[0049]
The compressive strength of the non-magnetic insulating portion 7a in the yoke 1a of the linear solenoid 20 thus manufactured can be increased as compared with the conventional one that is assembled by the front yoke and the rear yoke. This was realized by using a reduced iron powder of coarse particles and applying an excessive pressure by pressure molding, whereby the reduced iron powder was entangled and plastically deformed.
[0050]
As for the insulating property of the functional member 1, the magnetic insulating portion 6 had a volume resistivity of 50 KΩ, and the nonmagnetic insulating portion 7 had a volume resistivity of 1 MΩ. This is an effect of using a maghemite fine particle in the magnetic insulating portion 6 and forming a strong coating around the maghemite fine particle. In the non-magnetic insulating portion 7, heat treatment is performed to cause crystal transformation, Such a result was produced because a strong hematite film was formed by changing maghemite into hematite.
[0051]
Further, regarding the magnetic permeability, the relative magnetic permeability was 150 in the magnetic insulating portion 6 and 1 in the non-magnetic insulating portion 7. This is a result of forming an extremely thin coating using maghemite microparticles for the magnetic insulating portion 6, and for the nonmagnetic insulating portion 6, maghemite changes to hematite by crystal transformation, This is an effect that an extremely thin film of hematite is formed.
[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention, a magnetic insulating portion is formed by forming a coating of child particles made of ferromagnetic insulating particles on a ferromagnetic parent particle, and a predetermined portion in the magnetic insulating portion is formed. By raising the temperature of the child particles to a predetermined temperature or more, the characteristics of the child particles change, and the magnetic insulating portion changes to a non-magnetic insulating portion. For this reason, a substance that transforms into a paramagnetic substance is used for the child particles, and the properties of the child particles are simply changed by heat treatment. It is possible to provide high insulation between the portion and the non-magnetic insulating portion.
[0053]
In this case, when the parent particles are made of reduced iron powder, when the reduced iron powder is easily plastically deformed and is bonded to the child particles, the reduced particles can be entangled with the child particles to strengthen the bond.
[0054]
Further, if the child particles are made of maghemite, they undergo a crystal transformation simply by being subjected to a heat treatment, and are transformed from a ferromagnetic material to a paramagnetic material, whereby a nonmagnetic insulating portion can be formed. That is, the nonmagnetic insulating portion can be formed at low cost without combining another member as the nonmagnetic insulating portion.
[0055]
Furthermore, by using maghemite, which is acicular particles, as the child particles, the coating of the child particles formed on the surface of the parent particles has a porous structure, and plastic deformation of the parent particles is suppressed by the coating of the child particles. No more.
[0056]
Further, the parent particles have a particle diameter of 100 to 250 μm, the approximate particle diameter of the child particles is 0.1 to 0.4 μm, and the particle diameter of the child particles with respect to the parent particles is sufficiently small, so that the demagnetizing field of the coating film is reduced. The effect can be significantly reduced.
[0057]
Further, according to the present invention, a coating of a child particle composed of ferromagnetic insulating particles is formed on a ferromagnetic parent particle, and the parent particle on which the coating is formed becomes a magnetic insulating portion, and the magnetic insulating property is improved. If a non-magnetic insulating portion is formed by heating a predetermined portion of the portion, the magnetic insulating portion and the non-magnetic insulating portion can be formed in the functional member by a simple manufacturing process.
[0058]
In this case, if a mechanofusion is used to form the coating, the parent particles and the child particles can be firmly bonded using the frictional force of the mechanofusion.
[0059]
In addition, if laser irradiation or high-frequency heating is used for the heat treatment, the magnetic properties are changed in the magnetic insulating portion of the functional member by a simple laser irradiation or high-frequency heating to easily create a non-magnetic insulating portion. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a functional member according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view when the functional member shown in FIG. 1 is applied to a linear solenoid.
FIG. 3 is a schematic view showing parent particles and child particles constituting the functional member shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram when the particles shown in FIG. 3 are subjected to pressure molding.
FIG. 5 is a process chart showing a method for manufacturing a functional member according to one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 functional parts
2 Parent particle
3 child particles
6 Magnetic insulation
7 Non-magnetic insulating part
