JPH01212704A - 磁性材料の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、金属粉末を射出成形して焼結する磁性材料の
製造方法と射出成形用のバインダーに関する。

［従来の技術］ 磁性材料には、純鉄、パーマロイ、けい素鋼、パーメン
ジュールなどがあるが、多くは圧延鋼を必要形状にプレ
スにて打ち抜きゃ積層、曲げなどにより加工して使用さ
れている。また一部には粉末冶金法を用いてプレス成形
後焼結したものも使用されている。

［ｇ！明が解決しようとする課題］ しかし前述のような従来の技術では板材を利用した形状
では複雑形状のものができない。この点を改良した方法
として焼結法があるがこの場合に於いても上下方向（加
圧方向）のに対してはある程度適応できるが横方向（加
圧方向に対して直角方向）に対してはその製法上制約が
あるという問題点を有する。そこで本発明はそのような
問題点を解決するものでその目的とするところは形状自
由度が大きく安価にて容易に製造する方法を提供すると
ころにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の磁性材料の製造方法の第１は、４００メツシュ
アンダーの金属粉末と、重量％にて１５〜４０％のバイ
ンダーを配合、混合した後、混合物を射出成形し、射出
成形体を還元性雰囲気中にて脱バインダーを行い、続い
て脱バインダー後の成形体を焼結することを特徴とする
。

また、本発明の磁性材料の製造方法の第２は、重量％で
、ポリプロピレン（以下ＰＰと略す）を１６〜２８％、
ジブチルフタレート（以下ＤＢＰと略す）もしくはジエ
チルフタレート（以下ＤＥＰと略す）のうち１種を５〜
１０％、パラフィンワックスを１０〜１５％、エチレン
アクリレート共重合体（以下ＥＥＡと略す）が残りの配
合組成からなる射出成形用バインダーを用いることを特
徴とする。

更に、本発明の磁性材料の製造方法の第３は、金属粉末
の表面をアルコール溶液中に希釈されたカップリング剤
により処理することを特徴とする。

［作用］ 金属粉末としては、還元法、電気分解法、噴霧法、粉砕
法、等の製造方法で得られる各種金属粉末の適応が可能
であり、金属粉末の粒径は射出成形する場合流動性がな
ければならないため４００メツシユ以下が望ましい。複
雑な形状の物を得ることや製造装置かかる負荷を低減し
流動性を良くするすることと、焼結性をよくするために
は１０μｍ以下の粒径の粉末が望ましい。４００メツシ
ュ以上の粒径の粉末では、金属粉末とバインダーの混合
物の流れが悪く射出成形が困難となるため望ましくない
。

バインダーについては、原料粉末と良くなじみ成形性が
良好であると同時に焼結に当たっては容易に短時間で成
形体に悪影響を与えずに分解、気化し除去される必要が
ある。バインダーの量については少なすぎれば流動性が
悪くなり射出成形機に大きな負荷を与えるばかりか所定
形状に成形できない。また一方バインダーの量が多すぎ
れば成形の問題はないが、脱ワツクスから焼結の工程で
脱バインダーが充分できずバインダーが残留し成形体の
性能に悪影響を与えることと、バインダーが発泡し成形
体の形状を損傷するといったことになる。本発明では、
金属粉末の表面をカップリング剤により表面改質しより
低バインダーで流動性をもたことによりバインダーの量
を、　１５〜４０％とした。

バインダーは、金属粉末とのぬれ性が良くて均一に混ざ
り合い流動性がよく射出成形が容易にできることと、熱
分解が連続的に進行且つ分解性の良いこと、また分解に
当たっては成形対の形状を保持すること、分解後には残
留物を残さないことなどが必要である； 以下これの観点からバインダーについて説明する。

ａ）ＥＥＡ これは熱可塑性樹脂であり、流動性、脱脂製に優れてい
ることと、脱バインダー時にはこれ以外の成分が熱分解
して除去される間射出成形体の形状を保持する作用を有
する。この配合量が、少なければ脱バインダー時の射出
成形体の形状保持能力を得られなくなることや、熱分解
が非連続的になり射出成形体を損傷する。また、逆に多
すぎれば、脱バインダー後に焼結体に残留して磁気性能
を悪化させることや、脱バインダー時に発泡等などで射
出成形体の形状保持に悪影響を与えることから、４７〜
６９％とした。

ｂ）ｐｐ この成分も、ＥＥＡと同様に熱可塑性樹脂であり、その
性質も前記樹脂と同様な作用を持つがこの成分の特徴は
、他の樹脂とよく相溶じやすくまたＥＥＡと比較して低
い熱分解温度を持つ点である。

これらの成分を調整することにより、脱バインダー時の
バインダーの熱分解が徐々に進行し、射出成形体の形状
を保持しながらバインダーを除去する作用を持つ。この
ことから、１６％未満２９％以上では熱分解が連続的に
行なわれなくなり、射出成形体に損傷を与えるため、１
６〜２８％とした。

ｃ）ＤＢＰＳ　ＤＥＰ これらの成分は、前記バインダーとの相溶性を向上させ
バインダーの均質化を図る作用がある。５％以下ではそ
の効果が認められず、１１％以上では脱バインダー時に
射出成形体に損傷を与えるため、　５〜１０％とした。

ｄ）パラフィンワックス 射出成形時の流動性を向上させるとともに、金属粉末と
バインダーのぬれ性を向上し、配合混合物の均質化を図
る作用がある。１０％未満ではその効果がなく、１６％
以上では射出成形時に於けるワックスの収縮が大きくな
り寸法精度が悪くなるため、　１０〜１５％が望ましい
。

ｅ）カップリング−４１ ２種類以上の異なる材質間の結合を促進させ金属粉末と
バインダーとのぬれ性を向上させる作用により、流動性
を高め成形性を向上させるとともに低バインダー化と脱
バインダー性の向上を図る目的で金属粉末の表面処理を
行なう。シラン系、チタン系等あるが、流動性を向上さ
せより低バインダー化を図るにはチタン系の方が効果が
大きい。

一方、シラン系は焼結後に灰分を残さないことから、よ
り低不純物化が望ましい場合に適応すれば良い。

［実施例］ 以下実施例にもとすき詳細に説明する。

［実施例−１コ 原料粉末として、１０μｍ以下のカーボニル鉄粉（平均
粒径３．２μｍ（フィッシャー、サブ、シブ、サイザー
（Ｆ、　　Ｓ、　　Ｓ、　　Ｓ））以下すべて同じ）、
同ニッケル粉末（平均粒径２．５μｍ）、同コバルト粉
末（平均粒径１．５μｍ）を用意し、各々粉末をチタン
系カップリング剤をアルコールに希釈した溶液中に浸漬
した後乾燥して金属粉末の表面処理を行なった。これら
の金属粉末を表−１に示す組成に調合し、同じく表−１
に示される配合組成のバインダーを、同じく表−１に示
される配合量で加え加圧式ニーダを用いて１３５℃で１
時間混合し冷却後粉砕して平均粒径２ｍｍの混合物を得
た。次に得られた混合物を射出成形機を用いて、射出温
度１６０°Ｃ１射出圧カフ００Ｋｇ／Ｃｍ２にてφ３３
×φ４５Ｘｔ５ｍｍのリング形状の試料を成形した。リ
ング試料を水素雰囲気中にて２０℃／ｈの昇温条件で５
００°Ｃまで加熱し脱バインダーした後、１２００°Ｃ
で４時間焼結を行なった。尚、脱バインダーの終了後に
は温度キープをせず、約１２°Ｃ／　ｍ　ｉｎの昇温条
件で焼結温度まで昇温にした。得られた焼結体に、励磁
コイル及びサーチコイルを各５０タ一ン巻き直流磁化測
定機で磁気測定をした。またアルキメデス法にて密度測
定した結果を表−２に示す。本発明との比較は、溶製材
の純鉄、パーマロイ（４５Ｎｉ−Ｆｅ）、パーメンジュ
ール（５０Ｃｏ　−Ｆ　ｅ）を用いた。

本発明の方法では、いずれも成形、脱ワツクス、焼結の
行程では、成形体に異常は認められなかった。また焼結
体は相対密度で約９５％のものを得ることができ、磁気
特性も溶性材に比べ遜色のない性能の゛ものが得られて
いる。

ゝ、会 ［実施例−２］ 原料粉末としてで　水噴霧法を用いて、４５Ｎｉ−Ｆｅ
合金粉末（平均粒径４．　６μｍ）、５０Ｆｅ−ＣＯ（
平均粒径４．９μｍ）合金粉末を得た０合金粉末をチタ
ン系のカップリング剤で表面処理し、表−３に示す配合
組成のバインダーを、同じく表−３に示される量で加え
、加圧式ニーダを用いて１３５℃で１時間混合し冷却後
粉砕して平均粒径２ｍｍの混合物を得た。次に得られた
混合物を射出成形機を用いて、射出温度１６０°Ｃ１射
出圧カフ００Ｋｇ／ｃｍ’　　にて、　φ３３×φ４５
ｘｔ５ｍｍのリング形状の試料を成形した。リング試料
を水素雰囲気中にて２０°Ｃ／ｈの昇温条件で５００℃
まで加熱し脱バインダーした後、　　１２００°Ｃで４
時間焼結を行なった。得られた焼結体に、励磁コイル及
びサーチコイルを各５０タ一ン巻き直流磁化測定機で磁
気測定をした。またアルキメデス法にて密度測定した結
果を表−４に示す。

合金粉末を用いても、実施例−１と同等のものが得られ
ている。

表−３ 表−４ ［発明の効果］ 以上述べてきたーように本発明によれば、４００メツシ
ユ以下の金属粉末をカップリング剤にて表面処理し、熱
可塑性樹脂を主成分とするバインダーと配合混合した後
、射出成形によって必要形状を得、成形体を焼結する事
により優れた磁気性能を有する焼結磁性材料を得ること
ができる。このことにより、例えばステッピングモータ
ーのコアヨークやＣＤ等のレンズアクチュエータヨーク
等の薄肉で複雑な形状の部品も容易に安価に製造するこ
とが可能となる。

尚本発明は、磁性材料の製造方法について述べてきたが
この方法を応用すれば機械部品などにも適応可能である
。

以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士　最　上　務　他１名

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）４００メッシュアンダーの金属粉末と、重量％に
   て１５〜４０％のバインダーを配合、混合した後、混合
   物を射出成形し、射出成形体を還元性雰囲気中にて脱バ
   インダーを行い、続いて脱バインダー後の成形体を焼結
   することを特徴とする磁性材料の製造方法。
2. （２）前記バインダーとして、重量％で、ポリプロピレ
   ンを１６〜２８％、ジブチルフタレートもしくはジエチ
   ルフタレートのうち１種を５〜１０％、パラフィンワッ
   クスを１０〜１５％、エチレンアクリルレート共重合体
   が残りの配合組成からなる射出成形用バインダーを用い
   ることを特徴とする第１項記載の磁性材料の製造方法。
3. （３）金属粉末の表面をアルコール溶液中に希釈された
   カップリング剤により処理することを特徴とする第１項
   記載の磁性材料の製造方法。