JPH01139702A - 磁気シールド用粉末、磁気シールド材及び粉末製造法 - Google Patents

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】 本発明はアモルファス軟磁性合金を用いて扁平粒子より
成る粉末及びそれを利用した磁気シールド材を提供する
。

止金亜酸 アモルファス合金は高速急冷法により製造されるリボン
、鱗片、シートその他の形状のものから粉砕して得られ
るものである。又、水アトマイズ法により作成されたア
モルファス合金粉も同様に用いることが出来る。本発明
で使用するアモルファス合金の組成としては強磁性遷移
金属であるＦＣと半金属であるＳｉ、Ｂを主成分とし必
須の添加成分としてＣｒを含有させる。必要に応じて更
にＦｅの一部をＭ（ここにＭは１０ａｔ％以下のＮｂ、
Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉより選ば
れた少なくとも１種である）で置換しても良く、また半
金属の一部をＣ，Ｐで置換しても良い。

より具体的に述べると、このような合金はａｔ％で表わ
した合金組成がＦｅｕＣｒｘ　Ｍｙ（Ｓｉ、Ｂ、Ｘ）ｗ
（ただしＭはＮｂ、Ｔ　ｉ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｍｎ
、Ｇｏ、Ｎｉより選ばれた少なくとも１種、ｘ、　＝　
２〜１０、ｙ＝Ｑ〜］０、ｘ＋ｙ＝３〜１０、ｗ−１８
〜３８好ましくは２０〜２５、ｕは残部、ＸはＳｉ、Ｂ
の少なくとも一部と置換しても良いＰ、Ｃの少なくとも
一種）である。上記において、Ｓｉの量は半金属全量に
対して０〜８０ａｔ％、好ましくは４０〜７５ａｔ％の
量で含有する。　上記において、Ｚ　＝　ＦｅｕＣｒｘ
　Ｍｙとしたとき、Ｚ−Ｂ−３ｉ系合金が特に好まシく
、この系統を三角組成図で表わしたとき、第１図に○×
で示した試験点のうち、○で示したものがアモルファス
軟磁性合金となるものでこれらを含む領域にある組成を
用いることができる。なお、Ｓｔ、Ｂのうちの一部はＣ
，Ｐで置換しても同様の結果を生じる。このうち点５．
６．７．８の上側の部分は高速急冷法で機械的に強じん
なアモルファス合金を生成する領域であるから、粉砕に
先立って磁性を損なわない範囲の高温に加熱して脆化を
行なう。しかしこの場合には粉砕コストが高くなる欠点
がある。したがってコストの低下が要求される場合には
、このような領域外の点５．６．７．８を結ぶ線と点１
．２．３．４を結ぶ線との間の領域のアモルファス合金
は脆く粉砕しやすいことが分かった。これを数値で示す
と、第１図の３角組成図のＺ、Ｂ、Ｓｉの座標点（Ｚ、
Ｂ、Ｓｉ）で表わして好ましい範囲は１　（６３，３２
，５）ｗ２　（６２，２３，１５）ｗ３　（６３，１５
，２２）ｗ４　（６８，５，２７）ｗ５（８０，５，１
５）ｗ６（７７，７，１６）ｗ７（７５，１３，１２）
ｗ及び８（７７，１８，５）を順に結んだ範囲内となる
。ただし数値はａｔ％である。Ｆｅの一部をＣｒで置換
したので粉砕性が上がるだけでなく耐食性が向上する。

またＭとしてＮｂ及び（又は）Ｍｏを用いた場合にも脆
化及び耐食性の向上に良い影響がある。

ここに数値範囲について説明すると、Ｃｒは耐食性と脆
さを向上させる因子として重要であり、ｘ＝２より小さ
いと耐食性が充分に向上しない。

Ｍは合金の本質を変えるわけではないが、必要に応じて
添加可能であるが、１０％を超えると飽和磁束を低下す
るおそれがある。ただしＭとしてＮｂ及び（又は）Ｍｏ
を１％以上用いると脆化性及び耐食性が更に向上する。

ｘ＋ｙが１０を超えると飽和磁束Ｂｓが小さくなる。ｗ
＝１８〜３８は非晶質形成域であり、そのうち、特に第
１図の点１〜８の範囲である。この領域から得た合金の
磁気シールド特性は申し分のないことが分った。

なお、脆さはアモルファス薄帯を一定厚に形成し、それ
を直径Ｘの棒の周りに曲げたときに薄帯が折れるときの
Ｘで表わした。図の線５−６−７−８の部分でＯｍｍに
近く、また線１−２−３−４のところで約５ｍｍであっ
た。

本発明のアモルファス合金は従来公知の任意の高速急冷
法によって製造しつる。このような製造方法の例は特公
昭６１−４３０２号などに記載されている０例えば所定
の合金組成のインゴットを高温で溶融し、それを回転し
ている銅製単ロールなどに吹きつけて高速冷却し、得ら
れた薄帯または鱗片状体を粗粉砕して粗大粒子とする。

又、同様に水アトマイズ法により作成したアモルファス
合金粉も同様に用いることが出来る。

粗粉砕は公知の任意の方法で行って良く、平均外径数μ
ｍ〜約５０μｍ直径の粒状粉あるいは水アトマイズ法等
公知の粉末製造法により作った同様寸法の粉末を用いる
。

掟」ニＬ程 高速急冷合金は次いで粉砕処理にかけられる。

しかしながら、上に引用した公知の粉砕材を用いた粉砕
では、・高速急冷で得た薄帯や鱗片の厚さ以下に粉砕す
ることは不可能であり、より小さい粒子径の粉末が得ら
れたとしてもその割合は極く少量にとどまる。本発明者
は種々の粉砕機を試みたところ、内外円筒の対抗面に多
数のピンがそれぞれ植立され且つ粉砕媒体としてガラス
等のビーズが充填され、内外円筒が高速相対回転される
高剪断力ミルを用いることにより非常に薄い鱗片状の粒
子が容易に得られることを見出した。この型のミルは公
知であり、特開昭６１−２５９７３９号などに記載があ
る。

アモルファス合金をこの型の高剪断力ミルで粉砕すると
本発明で所望とする１００μｍ以下の平均外径（後で定
義する）が容易に得られることが分かった。しかも驚く
べきことにこの型のミルによる強力な剪断作用のために
アモルファス合金薄帯はその平均厚さか０．０１〜１μ
ｍに減じることが分かった。従って、得られる粉末粒子
の形状は予想もしない小さい厚さの扁平体となった。さ
らに意外なことには、こうした扁平粒子を面の方向から
見ると、不定形ではなくて長軸を有する粒子形を示すこ
とが分かった。長軸をａ、短軸なりとするときａ　／　
ｂ≧１２となっていた。

この現象を概念的に説明すると、この型のピン型ミルは
強いせん断力により粒状粉を薄く「そぐ」と共に、そが
れて薄くなったものを「圧延」する。特異なこの粉砕性
はアモルファス合金の組成に密接に関連している。この
ような組成を選択することによって望ましい形状、寸法
の磁気シールド用アモルファス合金粉末を得ることがで
きた。従来からアモルファス合金はじん性の高い高強度
の高速急冷合金リボン状アモルファス合金の開発が主体
であった。しかしながら、本発明の製造方法を用いるこ
とにより、脆化したアモルファス合金粉が薄く圧延され
、麟片粉になることが分った。

扮茗迂と狡去ゴＬ丘佇 このような扁平粒子は磁気シールドに最適であることが
分った。粒子の平均厚さ０．０１〜ｌＩＬｍで平均外径
（光散乱法を用いた粒度分析計を用いて測定した平均粒
径であり、粒径の小さい方から重重を累計して５０％に
なったときの直径、これはＤ５゜とじて知られている）
がＬＯ’Ｏμｍ以下とすると、平均外径／平均厚さ比（
アスペクト比と言う）は約１００００が最大となる。こ
れ以上の粒径や厚さは粉砕条件を緩くすれば良いだけの
ことではあるが、本発明では上記の数値範囲を満足する
粉末を用いるべきである。その理由は次に述べる。また
、用途により方向性のある磁気シールドが要求される場
合には軸比ａ　／　ｂ≧１．２以上のものを使用するこ
とが好ましく、実際上記の型のミルによればこのような
アモルファス合金粉末も容易に製造しつる。　先ず、ア
スペクト比（平均外径／平均厚さ）は本発明の場合１０
〜ｌ　００００を用いる。アスペクト比が１０未満では
扁平粒子に対する反磁界の影響が大きくなり、透磁率な
ど実効の磁気特性が低下し、シールド特性が低下する。

一方１００００以上では平均外径の小さな粉末の製造が
困難となり、そのため成形性を劣化する。より好ましい
アスペクト比は３０〜２０００である。

粒子の平均厚さは０．０１〜１μｍを用いる。平均厚さ
が０．０１μｍ未満になると粉末粒子間の厚さ方向の隙
間が増し、透磁率などの実効の磁気特性が劣化し、シー
ルド特性を減じる。一方、１μｍよりも厚いとアスペク
ト比は１０より低くなり、同様に磁気特性及びシールド
特性を低下する。より好ましい平均厚さは０．０１〜０
．５μｍである。

平均外径については１００μｍ以下、より好ましくは３
〜６０μｍである。平均外径が３μｍ未満であると粉末
間の隙間が大きくなり、透磁率を減じ、シールド効果を
減じる。一方、１００μｍより大きいと、成形むらを生
じ易く、シールド特性の位置的むら（ノイズ）が増大す
る。

次に、軸比ａ　／　ｂについてはシールドに方向性があ
る場合には１．２以上のできるだけ大きい値が望ましい
。これは粉砕条件によって定まる。１ｉｆｌ界源が方向
性を有する場合にはその方向へ配向磁場を作用させなが
ら磁性塗料を硬化させればその方向の透磁率の向上がで
き、磁気シールド効果を大きくすることができる。面内
方向に均一な磁化容界方向があれば良い場合には配向磁
界を用いなくても自然に所期の特性を達成しつる。

以下、従来例と本発明の実施例とを参照して本発明を具
体的に説明する。

厘米且ユ 平均外径７８μｍ、平均厚さ２４μｍのＦｅｅ。

Ｓ　ｉ　１ｏＢ　＋ｏ高高速急冷７ルルフアス金を約１
時間粉砕した。粉砕装置としては次表の公知の粉砕機を
用いた。結果を表１に示す。

表１ 従」臼江旦 平均外形１０６μｍ、平均厚さ１９μｍのＦ　ｅ　？。

Ｃｒ５ＳｉｌａＢ＊高速急冷アモルファス合金を約１時
間粉砕した。粉砕装置としては次表の公知の粉砕機を用
いた。結果を表２に示す。　この結果から分るように、
スタンプミル等の従来の粉砕方式では１時間程度の粉砕
では塗料化が可能な程度の粉末化はできないこと、また
平均厚さは元の厚さとほとんど変わらないことが分かる
。ただしジェットミルの場合には粉砕が進むが粒子は扁
平にならず粒状化する。そこで、以下の実施例では比較
例としてジェットミルを採用し、これを本発明で用いる
先に定義した高剪断力ミルによる粉砕と対比した。

表２ 実ＪＬＩ吐上 振動ボールミルを長時間使用して製造した平均粒子径２
０μｍのＦｅｗ＜Ｃｒ５Ｎｂｓ　Ｓ　ｉａ　ＢＩ２合金
と、Ｆ　ｅ　ａ。Ｓ　ｉ　＋ａＢ　Ｉｏ金合金それぞれ
用いて塗料化できる段階まで粉砕した。前者の粉砕には
高剪断力ミル（実施例）を用いた。後者の粉砕には高剪
断力ミル（参考例）及びジェットミル（従来例）を用い
た。高剪断力ミルの粉砕条件は周速７．８ｍ／秒、ボー
ル径１．５　ｍｍ、ボール充てん量８０％であった。ジ
ェットミルの粉砕条件はガス圧６　ｋｇ／　ｃｍ”　、
処理能力５００ｇ／時であった。

結果を表３に示す。

なお、シールド比は、粉末をエポキシ樹脂中に分散して
塗料化し、シールド板に成形し、このシールド板をＳＮ
対向磁極の側面から一定距離のところに位置づけ漏れ磁
束φを測定し、これとシールド板がない場合の磁束φ。

と比較した比φ／φ０である。また、耐食性は、５％食
塩水に２４時間浸漬後、錆の発生のないときＯ５あると
き×で表わした０表３から明らかなように、従来例では
粒状のアモルファス合金粉末しか得られず、そのため大
きい漏れ磁束が生じる。また参考例では塗料化に優れ、
シールド比も７％と良いが、耐食性に劣ることが分かる
。これから、Ｆｅ−５ｉ−Ｂ系合金はシールド材として
優れており、この系統の材料の耐食性を改善できれば良
いことが示される。実施例では、塗料化、シールド比、
及び耐食性のいずれの点でも優れた特性を示した。これ
はＣｒ、Ｎｂの添加により耐食性が上がることを示して
いる。

実」Ｕ仕旦 振動ボールミルを長時間使用して製造した平均粒子径２
０μｍのＦｅｔ□Ｃｒｓ　ＭＯ３Ｓ　ｉ　ｒｓＢｅ合金
ト、Ｆ　ｅａｏｓ　ｊ　＋ｏＢ　＋。合金をそれぞれ用
いて塗料化できる段階まで粉砕した。次いで高剪断力ミ
ルを用いて内外筒の相対周速度と粉末の緒特性の関係を
調べた。その結果を表４に示す。表中試料１ないし４は
Ｆ　ｅ　ａｏｓ　ｉ　＋ｏＢ　ｔｏ金合金用いた例であ
り、試料５ないし１０はＦ　ｅ　７２Ｃｒ　３　Ｍ　Ｏ
３Ｓ　ｉ　１３Ｂ９合金を用いた例である。

表　　　４ 表４から分るように、特にせん断力が十分に発生するよ
うにピンでボールを高速に攪拌することが重要となる。

Ｘ血■ユ 表３のジェットミルによるＤ５゜が５μｍの粉末の最大
透磁率μｍを測定した。また高剪断力ミルを用いてＦｅ
ａｏＳ　ｉ　＋ｏＢ＋。合金よる扁平状粉末（試料２．
３）を作り、同様に測定した。さらに本発明により高剪
断力ミルを用いてＦ　ｅ　ｇｓｃ　ｒ２ＮｉａＳｉ＋ｔ
Ｂａ合金による扁平粉末（試料４．５）を作り同様に測
定した。これらを更に塗料化し、シールド板にし、その
シールド比を測定した。結果を表５に示した。

表　　　５ 表５から分かるように粉末のアスペクト比はシールド最
大透磁率とシールド比に関係していることが分かる。ア
スペクト比は試料２で６０、試料３−１？２００、試料
４で１１２、試料５ｔ’２２５であり、アスペクト比が
大きい程シールド効果が良い。これは扁平な粒子が平面
方向に配列し易いこと、磁化容易方向が平面内方向にな
ることによる。また、本発明では添加金属として Ｃｒ、Ｎｉを含有しているために耐食性が改善されるこ
とが分かる。

Ｋ嵐叢豆工玉 Ｆ　ｅａｏＳ　ｉ　＋ｏＢ　＋ｏ　（参考例）　、Ｆ　
ｅｓａｃ　ｒ　ｓＮ　ｂｓ　Ｓ　ｉ　＋ａＢａ　　（実
施例４）　、Ｆｅ６ｔＣｒｓＮｂ、Ｍｏ□５ｉｅＢ＋ａ
（実施例５）を振動ボールミルで粉砕した平均粒径２０
μｍの粗粒粉を、ピン型ミルで粉砕を行なった。周速７
．８　ｍ　７秒、ボール径１．５ｍｍ、ボール充填量８
０％の条件を用いた。表６の結果を得た。

表６の参考例から分かるように、扁平粒子のアスペクト
比が大きくても、厚さが１μｍ程度と厚くなるとシール
ド比が悪くなることが分かる。

よって、１μｍ以下の厚さを用いることが望ましい。ま
たアスペクト比は１０以上が必要である。

また、参考例及び実施例から平均長軸／短軸比（ａ／ｂ
）は粉砕時間が長い程大きくなることが分かる。更に、
参考例では耐食性が低かったが、実施例の試料は耐食性
にもすぐれていた。

１工■ユ 第２図の線１〜８内の組成で色々な軸比ａ　／　ｂのア
モルファス合金粉末を調整した。ただし比較し易いよう
に平均外径約５２μｍ１平均厚さ約０９μｍの粒子粉末
で統一して実験した。これらの粉末をエポキシ樹脂中で
磁場配向して磁場方向が面内方向となるシールド板を作
製した。

磁石の磁界に沿って磁化容易方向を配置した場合の漏れ
ψはａ　／　ｂ比と共に減じそれが約１２以上になると
約２０％以下に減じた。一方磁化容易方向が磁界と垂直
になる場合にはａ　／　ｂ比に関係なく約８０〜９０％
以上の漏れが生じた。このように、本発明の粉末は非常
に効果的に作用する。

耐食性に問題があった。

斐互五ノ 平均外径３０Ｊ、Ｌｍ、平均厚さ０．２μｍのアモルフ
ァス合金粉末を第３図の線１〜８で囲まれる種々の組成
で作製した。これらを実施例１の方法でのシールド板に
した。φ／φ。を測定したところ、すべて０．０５以下
になった。これはアスペクト比が１５０と太きく　ａ　
／　ｂ比も大きいためである。またφ／φ。が０．０５
（＝５％）以下ということは、この種のシールド板でほ
ぼ最高の水準にある。しかし耐食性に問題があった。

４、゛　の　　な説０ 第１図は本発明の粉末を得るのに好適なアモルファス合
金組成を示す３元図、及び第２図は参考例で用いた磁気
シールド粉末の組成を示す３元図である。

図面の浄１憤内、フ、に変更なし） 第１図 Ｂ（Ａｔ％） 手続補正書（方式） 昭和６３年５ＪＪｓｏ日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 事件の表示　昭和６２年　特願第５２６８９４　　号発
明の名称　磁気シールド用粉末、磁気シールド材及び粉
末製造法 補止をする者

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ａｔ％で表わした合金組成がＦｅ＿ｕＣｒ＿ｘＭ＿
   ｙ（Ｓｉ、Ｂ、Ｘ）＿ｗ（ただし、ＭはＮｂ、Ｔｉ、Ｖ
   、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれた少な
   くとも１種、ｘ＝２〜１０、ｙ＝０〜１０、ｘ＋ｙ＝３
   〜１０、ｗ＝１８〜３８、ｕは残部ａｔ％、ＸはＳｉ、
   Ｂの少なくとも一部と置換しても良いＰ、Ｃの少なくと
   も一種）であり、粒子の平均厚さ０．０１〜０．５μｍ
   、平均外径／平均厚さ比１０〜１００００のアモルファ
   ス軟磁性合金粒子より成る磁気シールド用粉末。 ２、粒子の平面外形の平均長軸／短軸比が１．２以上で
   ある第１項記載の磁気シールド用粉末。 ３、ＭがＮｂ、Ｍｏ、Ｎｉより選択される前記第１項記
   載の磁気シールド用粉末。 ４、Ｓｉ、Ｂの一部がＰ、Ｃの少なくとも一種で置換さ
   れている前記第１項記載の磁気シールド。 ５、合金がＺ＝Ｆｅ＿ｕＣｒ＿ｘＭ＿ｙとしたとき、Ｚ
   、Ｂ及びＳｉよりなる三元合金を必須とし、その組成が
   これらを三角組成図で表わしたときに、次の各点を順に
   結んだ線内の領域にある前記第１項記載の磁気シールド
   用粉末。ただし、かっこ内はＺ、Ｂ、Ｓｉのａｔ％をそ
   れぞれ示す。（６３、３２、５）、（６２、２３、１５
   ）、（６３、１５、２２）、（６８、５、２７）、（８
   ０、５、１５）、（７７、７、１６）、（７５、１３、
   １２）、及び（７７、１８、５）。 ６、ＭがＮｂ、Ｍｏ、Ｎｉより選択される前記第５項記
   載の磁気シールド用粉末。 ７、Ｓｉ、Ｂの一部がＰ、Ｃの少なくとも一種で置換さ
   れている前記第５項記載の磁気シールド用粉末。 ８、粉末の最大透磁率μｍが２０以上である前記第１項
   ないし第５項のいずれかに記載の磁気シールド用粉末。 ９、ａｔ％で表わして合金組成がＦｅ＿ｕＣｒ＿ｘＭ＿
   ｙ（Ｓｉ、Ｂ、Ｘ）＿ｗ（ただしＭはＮｂ、Ｔｉ、Ｖ、
   Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれた少なく
   とも１種、ｘ＝２〜１０、ｙ＝０〜１０、ｘ＋ｙ＝３〜
   １０、ｗ＝１８〜３８、ｕは残部ａｔ％、ＸはＳｉ、Ｂ
   の少なくとも一部と置換しても良いＰ、Ｃの少なくとも
   一種）であり、合金粒子の平均厚さ０．０１〜１μｍ、
   平均外径／平均厚さ比１０〜１００００、長軸／短軸比
   （平均）≧１．２のアモルファス軟磁性合金粉末を磁気
   配向して成る磁気シールド材。 １０、ａｔ％で表わして合金組成がＦｅ＿ｕＣｒ＿ｘＭ
   ＿ｙ（Ｓｉ、Ｂ、Ｘ）＿ｗ（ただしＭはＮｂ、Ｔｉ、Ｖ
   、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれた少な
   くとも１種、ｘ＝２〜１０、ｙ＝０〜１０、ｘ＋ｙ＝３
   〜１０、ｗ＝１８〜３８、ｕは残部ａｔ％、ｘはＳｉ、
   Ｂの少なくとも一部と置換しても良いＰ、Ｃの少なくと
   も一種）である合金原料を、内外円筒の対抗面に多数の
   ピンがそれぞれ植立され且つ粉砕媒体としてビーズが充
   填された高剪断力ミルを用いて高い剪断作用を所定時間
   加えることより成る、粒子の平均厚さ０．０１〜０．５
   μｍ、平均外径／平均厚さ比１０〜１００００のアモル
   ファス軟磁性合金粒子よりなる磁気シールド用粉末の製
   造法。