JP2015034343A - 軟磁性金属粉末複合材料およびかかる材料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
A)出発金属粉末混合物を準備する工程と、
B)前記出発金属粉末混合物を高められた圧力で圧縮する工程と、
C)圧縮された出発金属粉末混合物を脱脂する工程と、
D)工程B)もしくはC)もしくはE)で得られる金属粉末混合物または金属粉末複合材料を熱処理する工程と、
E)工程B)もしくはC)もしくはD)で得られる金属粉末混合物または金属粉末複合材料を酸化させる工程と、
F)窒化雰囲気中でまたは窒化剤を用いて窒化する工程と、
を含む製造方法に関する。
窒化された軟磁性複合材料の製造
出発材料として、例えば軟磁性複合材料、つまり製造元Hoeganaes AB社製の3P Somaloy 700を使用する。一つの試験体を、例えば一軸プレスにおいて800MPaの力で圧縮し、530℃で30分にわたり水蒸気のもと熱処理し酸化させる。次いで、前記の軟磁性粉末複合材料を90%NH3および10%N2からなる窒化雰囲気中で400ミリバールで350〜650℃の温度範囲において窒化させる。この場合に、その表面上に一層の窒化物からなる層が形成される。前記層は、組織分析によれば、金属粒子の周りに1μm以上の部分的なポーラス縁層(Porensaum)と2μmを超える化合物層を有し、前記層は部分的に軟磁性粉末複合材料(軟磁性粉末複合材料からなる構成部材)中に達している。この化合物層は、γ′−Fe4Nおよびε−Fe(2)3Nの混合物からなる。拡散層の形成は、辺縁部の形成によって確認もしくは測定できない。
拡散層を有する窒化された軟磁性複合材料の製造(深部窒化)
出発材料として、軟磁性複合材料(例えば製造元Hoeganaes AB社製のSomaloy粉末)を使用する。前記Somaloy粉末を、例えば一軸プレス中において800MPaで圧縮し、例えば400〜630℃で30分にわたり空気雰囲気または窒素雰囲気下に熱処理する。次いで、前記軟磁性粉末複合材料を、57%NH3および43%N2からなる窒化雰囲気(理想値3.0でのKN調節)中で400ミリバールで520℃の温度で12時間にわたり窒化する。この場合、その表面上に一層の窒化物からなる層が形成される。組織分析によれば、本発明による材料は、金属粉末粒子の周りに1μm以下の厚さを有するポーラス縁層と760μm〜1200μmの厚さを有する拡散層を有する。本発明により生成された材料は、同等のものであるが窒化されていない材料と比較して改善された耐食性、約25%の屈曲破断強さの向上を示した。屈曲強さの測定は、20mmの上部支点間距離と、40mmの下部支点間距離と、0.5〜2mm/分の試験速度での4点屈曲試験で行われ、こうして破断は負荷開始から8〜15秒以内に生じ(DIN 845に準拠)、保磁力は約10%だけ向上する(磁性材料の保磁度の測定は、開放磁気回路でDIN EN 10330に従って行う)。
1. 軟磁性金属粉末複合材料であって、該材料が少なくとも部分的に表面窒化を有することを特徴とする軟磁性金属粉末複合材料。
2. 1に記載の軟磁性金属粉末複合材料であって、該材料が表面窒化の他に少なくとも部分的に深部窒化を有することを特徴とする軟磁性金属粉末複合材料。
3. 1または2に記載の軟磁性金属粉末複合材料であって、該複合材料中の金属粉末が本質的に鉄または鉄合金からなることを特徴とする軟磁性金属粉末複合材料。
4. 1から3までのいずれかに記載の軟磁性金属粉末複合材料であって、該金属粉末が、電気抵抗を高める層で取り囲まれていることを特徴とする軟磁性金属粉末複合材料。
5. 1から4までのいずれかに記載の軟磁性金属粉末複合材料であって、該金属粉末複合材料の表面窒化および/または深部窒化が、鉄窒化物の群から選択される窒化物を含有するか、または前記窒化物から形成されていることを特徴とする軟磁性金属粉末複合材料。
6. 軟磁性金属粉末複合材料、特に1から5までのいずれかに記載の軟磁性金属粉末複合材料の製造方法であって、以下の工程:
A)出発金属粉末混合物を準備する工程と、
B)前記出発金属粉末混合物を高められた圧力で圧縮する工程と、
C)圧縮された出発金属粉末混合物を脱脂する工程と、
D)工程B)もしくはC)もしくはE)で得られる金属粉末混合物または金属粉末複合材料を熱処理する工程と、
E)工程B)もしくはC)もしくはD)で得られる金属粉末混合物または金属粉末複合材料を酸化させる工程と、
F)窒化雰囲気中で窒化する工程と、
を行うことを特徴とする方法。
7. 6に記載の方法であって、工程E)における窒化がガス窒化またはプラズマ窒化であることを特徴とする方法。
8. 6または7に記載の方法であって、前記窒化は、300℃以上から1250℃以下までの温度範囲で、特に350℃以上で700℃以下までの温度範囲で実施されることを特徴とする方法。
9. 6から8までのいずれかに記載の方法であって、窒化雰囲気が、アンモニアガスまたはアンモニアガス、水素および/もしくは窒素を含有するガス混合物から構成されていることを特徴とする方法。
10. 6から9までのいずれかに記載の方法であって、0.1以上で20以下の間の窒化ポテンシャルKNを有する窒化雰囲気に調整されることを特徴とする方法。
11. 6から10までのいずれかに記載の方法であって、工程E)における酸化は、200℃以上で700℃以下の温度での酸化性ガス雰囲気における熱処理により行われることを特徴とする方法。
12. 1から5までのいずれかに記載の軟磁性複合材料の、高速切替型の電磁弁、アクチュエータまたは磁束ガイドのための使用。
Claims (14)
- 軟磁性金属粉末複合材料であって、該材料が少なくとも部分的に表面窒化を有することを特徴とする軟磁性金属粉末複合材料。
- 請求項1に記載の軟磁性金属粉末複合材料であって、該材料が表面窒化の他に少なくとも部分的に深部窒化を有することを特徴とする軟磁性金属粉末複合材料。
- 請求項1または2に記載の軟磁性金属粉末複合材料であって、該複合材料中の金属粉末が本質的に鉄または鉄合金からなることを特徴とする軟磁性金属粉末複合材料。
- 請求項1から3までのいずれか1項に記載の軟磁性金属粉末複合材料であって、該金属粉末が、電気抵抗を高める層で取り囲まれていることを特徴とする軟磁性金属粉末複合材料。
- 請求項1から4までのいずれか1項に記載の軟磁性金属粉末複合材料であって、該金属粉末複合材料の表面窒化および/または深部窒化が、鉄窒化物の群から選択される窒化物を含有するか、または前記窒化物から形成されていることを特徴とする軟磁性金属粉末複合材料。
- 軟磁性金属粉末複合材料の製造方法であって、以下の工程:
A)出発金属粉末混合物を準備する工程と、
B)前記出発金属粉末混合物を高められた圧力で圧縮する工程と、
C)圧縮された出発金属粉末混合物を脱脂する工程と、
D)工程B)もしくはC)もしくはE)で得られる金属粉末混合物または金属粉末複合材料を熱処理する工程と、
E)工程B)もしくはC)もしくはD)で得られる金属粉末混合物または金属粉末複合材料を酸化させる工程と、
F)窒化雰囲気中で窒化する工程と、
を行うことを特徴とする方法。 - 請求項6に記載の方法であって、工程E)における窒化がガス窒化またはプラズマ窒化であることを特徴とする方法。
- 請求項6または7に記載の方法であって、前記窒化は、300℃以上から1250℃以下までの温度範囲で実施されることを特徴とする方法。
- 請求項8に記載の方法であって、前記窒化は、350℃以上で700℃以下までの温度範囲で実施されることを特徴とする方法。
- 請求項6から9までのいずれか1項に記載の方法であって、窒化雰囲気が、アンモニアガスまたはアンモニアガス、水素および/もしくは窒素を含有するガス混合物から構成されていることを特徴とする方法。
- 請求項6から10までのいずれか1項に記載の方法であって、0.1以上で20以下の間の窒化ポテンシャルKNを有する窒化雰囲気に調整されることを特徴とする方法。
- 請求項6から11までのいずれか1項に記載の方法であって、工程E)における酸化は、200℃以上で700℃以下の温度での酸化性ガス雰囲気における熱処理により行われることを特徴とする方法。
- 請求項6から12までのいずれか1項に記載の方法であって、前記軟磁性金属粉末複合材料は、請求項1から5までのいずれか1項に記載の軟磁性複合材料であることを特徴とする方法。
- 請求項1から5までのいずれか1項に記載の軟磁性複合材料の、高速切替型の電磁弁、アクチュエータまたは磁束ガイドのための使用。
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