JPH01290734A - 磁性a1複合材料及びその製造方法 - Google Patents
磁性a1複合材料及びその製造方法Info
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- JPH01290734A JPH01290734A JP12156488A JP12156488A JPH01290734A JP H01290734 A JPH01290734 A JP H01290734A JP 12156488 A JP12156488 A JP 12156488A JP 12156488 A JP12156488 A JP 12156488A JP H01290734 A JPH01290734 A JP H01290734A
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Landscapes
- Soft Magnetic Materials (AREA)
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。
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]
本発明は磁気特性の優れた磁性Al複合材料及びその製
造方法に関し、該磁性Al複合材料はインダクションモ
ータ、ステッピングモータ、サーボモータ、電磁弁、磁
気シールド材などの電子・電気機器部材として幅広く活
用し得るものである。
造方法に関し、該磁性Al複合材料はインダクションモ
ータ、ステッピングモータ、サーボモータ、電磁弁、磁
気シールド材などの電子・電気機器部材として幅広く活
用し得るものである。
[従来の技術]
AlまたはAl合金は、軽量であるという利点に加えて
電気伝導性、熱伝導性、成形性等においても優れた特性
を有しており、更には合金化によって強度面からの改質
も容易であるところから、小型・軽量化の要請の強い電
子・電気機器部品等の分野では鋼や合金鋼に代わる金属
材料として賞月されている。但しAIは本来非磁性であ
るため、電磁波シールド材や電磁モータ類の様に磁性を
利用する部品の素材としては不適当であり、これらの用
途分野では軟磁性材料である低炭素鋼や合金鋼などが依
然として使用されている。
電気伝導性、熱伝導性、成形性等においても優れた特性
を有しており、更には合金化によって強度面からの改質
も容易であるところから、小型・軽量化の要請の強い電
子・電気機器部品等の分野では鋼や合金鋼に代わる金属
材料として賞月されている。但しAIは本来非磁性であ
るため、電磁波シールド材や電磁モータ類の様に磁性を
利用する部品の素材としては不適当であり、これらの用
途分野では軟磁性材料である低炭素鋼や合金鋼などが依
然として使用されている。
しかしながらモータ類等に対する小型・軽量化の要請は
ますます強くなっており、軽量化・高性能化を実現でき
る新材料の開発に期待が寄せられている。この様な背景
の下で、Alの特性を保持しつつ、しかも磁性を有する
AI?!合材料の開発が進められており、たとえば特開
昭57−51231号公報や同61−104040号公
報に開示された様な方法が提案されている。即ち前者に
記載された磁性AI複合材料は、AlもしくはAl合金
よりなる粉末とFe粉末または切粉とを重量比で20=
1〜1:1(体積比59:1〜3:1)の割合で均一に
混合した後加圧成形及び焼結させる所謂粉末冶金法によ
るものであり、また後者に開示された磁性Al合金は本
発明者らによって提案されたものであって、AIまたは
Al合金に対し繊維状のFe系材料を3〜60重量%配
合した後250〜650℃に加熱圧縮したものであり、
これらの複合材料はAlまたはAl合金の有する特長(
軽量性、加工性、導電性等)にFe系材料由来の磁性が
付加された、新しいタイプの磁性材料として注目されて
いる。
ますます強くなっており、軽量化・高性能化を実現でき
る新材料の開発に期待が寄せられている。この様な背景
の下で、Alの特性を保持しつつ、しかも磁性を有する
AI?!合材料の開発が進められており、たとえば特開
昭57−51231号公報や同61−104040号公
報に開示された様な方法が提案されている。即ち前者に
記載された磁性AI複合材料は、AlもしくはAl合金
よりなる粉末とFe粉末または切粉とを重量比で20=
1〜1:1(体積比59:1〜3:1)の割合で均一に
混合した後加圧成形及び焼結させる所謂粉末冶金法によ
るものであり、また後者に開示された磁性Al合金は本
発明者らによって提案されたものであって、AIまたは
Al合金に対し繊維状のFe系材料を3〜60重量%配
合した後250〜650℃に加熱圧縮したものであり、
これらの複合材料はAlまたはAl合金の有する特長(
軽量性、加工性、導電性等)にFe系材料由来の磁性が
付加された、新しいタイプの磁性材料として注目されて
いる。
[発明が解決しようとする課題]
しかるにこれらの複合材料は軽量性を維持する必要性か
らFe系材料の添加量が39%以下(体積分率)に制限
されているという要因もあって磁気特性殊に低磁場内で
の磁化特性が極めて低いという欠点がある。
らFe系材料の添加量が39%以下(体積分率)に制限
されているという要因もあって磁気特性殊に低磁場内で
の磁化特性が極めて低いという欠点がある。
ちなみに、上記従来技術の方法に従い、Fe系材料の添
加量を体積分率(Vf)で1〜80%の範囲で変化させ
て固化成形したAt複合材料について磁気特性を測定し
たところ第4図に示すグラフが得られた。磁気特性は、
100エルステツド(Oe)の磁場内に配置した試料の
磁束密度B[ガウス(G)]によって評価した。第4図
から理解される様にVfが25%の場合の磁束密度(B
)は1100(G)、Vfが34%の場合の磁束密度(
B)は2000 (G)であり、一方純鉄の磁束密度(
B)が17600 (G)であるのに比べると、Fe系
材料の配合制限(前記39%以下)を受けるAt複合材
料ではその値が極めて低いことは明らかであり、軟磁性
材料としての機能を十分に保有しているとは言い難い。
加量を体積分率(Vf)で1〜80%の範囲で変化させ
て固化成形したAt複合材料について磁気特性を測定し
たところ第4図に示すグラフが得られた。磁気特性は、
100エルステツド(Oe)の磁場内に配置した試料の
磁束密度B[ガウス(G)]によって評価した。第4図
から理解される様にVfが25%の場合の磁束密度(B
)は1100(G)、Vfが34%の場合の磁束密度(
B)は2000 (G)であり、一方純鉄の磁束密度(
B)が17600 (G)であるのに比べると、Fe系
材料の配合制限(前記39%以下)を受けるAt複合材
料ではその値が極めて低いことは明らかであり、軟磁性
材料としての機能を十分に保有しているとは言い難い。
本発明はこうした事情に着目してなされたものであり、
八1またはAl合金の特長を生かしつつ、磁気特性の優
れたAl複合材料を提供することを目的とするものであ
る。
八1またはAl合金の特長を生かしつつ、磁気特性の優
れたAl複合材料を提供することを目的とするものであ
る。
[課題を解決するための手段]
本発明の磁性Al複合材料は、磁性材料がネットワーク
構造を呈するものである点に要旨が存在するものであっ
て、一方この様な磁性At複合材料を製造する本発明方
法とは、AlまたはAl合金粉末と、これより粒度の小
さい磁性材料粉末との混合物を固化成形する点に要旨を
有するものである。
構造を呈するものである点に要旨が存在するものであっ
て、一方この様な磁性At複合材料を製造する本発明方
法とは、AlまたはAl合金粉末と、これより粒度の小
さい磁性材料粉末との混合物を固化成形する点に要旨を
有するものである。
[作用コ
従来の磁性At複合材料が低い磁気特性しか示さない原
因の1つとして、外部磁場HOが作用した時、Fe系材
料で代表される磁性材料の内部には外部磁場と反対向き
の磁場即ち反磁場Hdが発生し、有効磁場(H=Ho−
Hd)が低下するという点を挙げることができる。
因の1つとして、外部磁場HOが作用した時、Fe系材
料で代表される磁性材料の内部には外部磁場と反対向き
の磁場即ち反磁場Hdが発生し、有効磁場(H=Ho−
Hd)が低下するという点を挙げることができる。
本発明はこうした原因を考慮し、反磁場Hdの低減策と
して有効な手段について種々検討を重ねた結果なされた
ものであり、前記構成に示される様に磁性At複合材料
中における磁性材料の分布状態をネットワーク構造、即
ち磁性材料同士が連結された状態で広がった構造を呈す
るものとすれば反磁場が小さくなることを見出して本発
明の磁性Al複合材料を完成したものである。即ち磁性
Al複合材料における磁性材料分布状態が、(1)磁性
材料粒子の1つ1つが独立して複合材料中に存在する場
合(第1図(A)参照:後述)には、外部磁場の影響下
において各磁性材料粒子が夫々独立的に磁化されて反磁
場Hdが高くなるのに対して、 (2)磁性材料粒子が互いに連結されてネットワーク構
造を呈する場合(第1図(B)〜(D)参照:後述)に
おいては、外部磁場の影響下、ネットワーク構造の磁性
材料粒子連結体が一体となって磁化され、磁化磁性材料
による反磁場の値が小さくなる。
して有効な手段について種々検討を重ねた結果なされた
ものであり、前記構成に示される様に磁性At複合材料
中における磁性材料の分布状態をネットワーク構造、即
ち磁性材料同士が連結された状態で広がった構造を呈す
るものとすれば反磁場が小さくなることを見出して本発
明の磁性Al複合材料を完成したものである。即ち磁性
Al複合材料における磁性材料分布状態が、(1)磁性
材料粒子の1つ1つが独立して複合材料中に存在する場
合(第1図(A)参照:後述)には、外部磁場の影響下
において各磁性材料粒子が夫々独立的に磁化されて反磁
場Hdが高くなるのに対して、 (2)磁性材料粒子が互いに連結されてネットワーク構
造を呈する場合(第1図(B)〜(D)参照:後述)に
おいては、外部磁場の影響下、ネットワーク構造の磁性
材料粒子連結体が一体となって磁化され、磁化磁性材料
による反磁場の値が小さくなる。
こうした反磁場の小さい磁性Al複合材料を製造する手
段として本発明では、原料粉末を圧縮成形して所望の固
化成形体を製造する方法を採用することにしているが、
このとき原料となるAlまたはAl合金粉末より小粒度
の磁性材料粉末、より好ましくはAIまたはAl合金粉
末の粒度の掻未満の粒度の磁性材料粉末を使用すること
によって、上記ネットワーク構造の磁性Al複合材料を
得ることができる。これは磁性材料粉末の粒度を細かく
しておくと、原料粉末の圧縮成形に際してAl又はAl
合金粉末間の隙間に磁性材料粉末が入り込んだ状態で圧
縮成形されるからであると考えられる(第3図参照)、
これに対し磁性材料粉末の粒度がAI又はAl合金粉末
の粒度よりも粗大である場合には磁性材料粉末間の隙間
にAlまたはAl合金粉末が入り込むことになり磁性材
料粉末は独立性の高い状態で分散されることになる。尚
粒度が同じ場合には互いに入り混じりあってやはり磁性
材料のネットワーク構造は形成できない。
段として本発明では、原料粉末を圧縮成形して所望の固
化成形体を製造する方法を採用することにしているが、
このとき原料となるAlまたはAl合金粉末より小粒度
の磁性材料粉末、より好ましくはAIまたはAl合金粉
末の粒度の掻未満の粒度の磁性材料粉末を使用すること
によって、上記ネットワーク構造の磁性Al複合材料を
得ることができる。これは磁性材料粉末の粒度を細かく
しておくと、原料粉末の圧縮成形に際してAl又はAl
合金粉末間の隙間に磁性材料粉末が入り込んだ状態で圧
縮成形されるからであると考えられる(第3図参照)、
これに対し磁性材料粉末の粒度がAI又はAl合金粉末
の粒度よりも粗大である場合には磁性材料粉末間の隙間
にAlまたはAl合金粉末が入り込むことになり磁性材
料粉末は独立性の高い状態で分散されることになる。尚
粒度が同じ場合には互いに入り混じりあってやはり磁性
材料のネットワーク構造は形成できない。
この様な本発明においてAl合金粉末を使用する場合の
合金成分としては、Cr、Cu、St。
合金成分としては、Cr、Cu、St。
Zn等が例示され、また磁性材料としてはFeまたはF
e合金、Co合金、アルニコ合金。
e合金、Co合金、アルニコ合金。
MnA 1合金等が例示されるが、これらのうちいずれ
を採用するかについては特に限定される訳ではない。そ
してAl又はAl合金とこうした磁性材料の配合割合に
ついても特に制限を設ける必要はなく、成形品の用途に
応じて適宜配合割合を決定すわばよいが、ロータ等の高
水準の磁気特性が要求される用途では、@磁性を多少犠
牲にしても磁気特性を高める必要があるので磁性材料の
配合割合を高めることが望ましく、例えば磁性材料の配
合割合を体積分率(Vf)で全量の25〜80%とする
ことが推奨される。即ち磁性材料配合割合を高めること
によって相応の磁気特性改善効果を得ることができ、こ
れに本発明効果が付加される結果、高水準の磁気特性を
有し、且つAI複合材料の特長を生かした成形体を得る
ことができる。尚磁性材料のVfが25%未満である場
合には、磁気特性が低くなりロータ等の用途においては
要求を満足することができない。一方前記Vfが80%
を超える場合にはAI又はAl合金を仲介とした結合力
が失われ、固化成形が困難となる。
を採用するかについては特に限定される訳ではない。そ
してAl又はAl合金とこうした磁性材料の配合割合に
ついても特に制限を設ける必要はなく、成形品の用途に
応じて適宜配合割合を決定すわばよいが、ロータ等の高
水準の磁気特性が要求される用途では、@磁性を多少犠
牲にしても磁気特性を高める必要があるので磁性材料の
配合割合を高めることが望ましく、例えば磁性材料の配
合割合を体積分率(Vf)で全量の25〜80%とする
ことが推奨される。即ち磁性材料配合割合を高めること
によって相応の磁気特性改善効果を得ることができ、こ
れに本発明効果が付加される結果、高水準の磁気特性を
有し、且つAI複合材料の特長を生かした成形体を得る
ことができる。尚磁性材料のVfが25%未満である場
合には、磁気特性が低くなりロータ等の用途においては
要求を満足することができない。一方前記Vfが80%
を超える場合にはAI又はAl合金を仲介とした結合力
が失われ、固化成形が困難となる。
又本発明における固化成形方法としては、主として25
0〜500℃の温度域において圧粉、押出し、ホットプ
レス、HIP、鍛造等の手段のいずれか一種以上を用い
て原料粉末を固化成形する方法が例示されるが、場合に
よフては冷間乃至温間(50〜250℃)で上記固化成
形手段を採用することも可能である。
0〜500℃の温度域において圧粉、押出し、ホットプ
レス、HIP、鍛造等の手段のいずれか一種以上を用い
て原料粉末を固化成形する方法が例示されるが、場合に
よフては冷間乃至温間(50〜250℃)で上記固化成
形手段を採用することも可能である。
かくして本発明においては、従来技術による磁性AI複
合材料と比較すると100(Oe)の磁場中における磁
束密度B (G)がおよそ10%以上高くなる磁性Al
複合材料を得ることができる。
合材料と比較すると100(Oe)の磁場中における磁
束密度B (G)がおよそ10%以上高くなる磁性Al
複合材料を得ることができる。
[実施例]
アトマイズ法によるAI粉末と、同じくアトマイズ法に
よるFe粉末を夫々分級して下記に示す5種類の粒度の
原料粉末を調製した。
よるFe粉末を夫々分級して下記に示す5種類の粒度の
原料粉末を調製した。
T : 200μm以上
11:100μn以上、200μm未満III :
50 μm以上、100μm未満IV:25μm以上、
50μm未満■: 25μm未満 このように分級した原料粉末を使用して、第1表に示す
粒度及び組成の混合原料粉末を用意し、冷間圧粉法によ
って成形した後、さらに450℃の温度でホットプレス
して夫々固化成形体を得た。
50 μm以上、100μm未満IV:25μm以上、
50μm未満■: 25μm未満 このように分級した原料粉末を使用して、第1表に示す
粒度及び組成の混合原料粉末を用意し、冷間圧粉法によ
って成形した後、さらに450℃の温度でホットプレス
して夫々固化成形体を得た。
これらの成形体から一部を切り出して、外径45)、内
径35non、厚さ5mmのリング状試験片に加工し、
該試験片にコイルを巻いて磁気特性を測定した。磁気特
性は、100(Oe)の磁場中における磁束密度B (
G)で評価した。
径35non、厚さ5mmのリング状試験片に加工し、
該試験片にコイルを巻いて磁気特性を測定した。磁気特
性は、100(Oe)の磁場中における磁束密度B (
G)で評価した。
第1表に示す様にAl粉末より粒度の細かいFe粉末を
使用した実施例ではいずれも磁気特性の改善が認められ
、殊にAI粉末粒度の%未満の粒度のFe粉末を使用し
た実施例においては改善効果がより優れたものとなった
。
使用した実施例ではいずれも磁気特性の改善が認められ
、殊にAI粉末粒度の%未満の粒度のFe粉末を使用し
た実施例においては改善効果がより優れたものとなった
。
第1表のN001〜4の成形体試料について、その金属
組織並びに有効磁場の値を調べたところ第1図(A)〜
(D)の図面代用写真並びに下記データが得られた。
組織並びに有効磁場の値を調べたところ第1図(A)〜
(D)の図面代用写真並びに下記データが得られた。
く有効磁場の値〉
No、1 3960 (G)
No、2 4360 (G)
No、3 4560(G)
No、4 4660(G)
No、1はFe粉末の粒度が大きいのでFe粉末同士は
互いに独立した状態で存在しているのに対し、N092
〜4ではFe粉末同士が繋ったネットワーク構造を呈し
ており、有効磁場の値もN091に比べて夫々卓れてい
ることが確認された。
互いに独立した状態で存在しているのに対し、N092
〜4ではFe粉末同士が繋ったネットワーク構造を呈し
ており、有効磁場の値もN091に比べて夫々卓れてい
ることが確認された。
[発明の効果]
本発明は以上の様に構成されており、AI複合材料の特
長を生かしつつ反磁場を小さくすることができ、従来材
では達成し得なかった磁気特性の磁性AI複合材料を得
ることができる。
長を生かしつつ反磁場を小さくすることができ、従来材
では達成し得なかった磁気特性の磁性AI複合材料を得
ることができる。
一方要求される磁気特性が同じである場合、磁性材料の
体積分率を小さくすることができ、軽量化を一層はかる
ことができる。
体積分率を小さくすることができ、軽量化を一層はかる
ことができる。
第1図(^)〜(D)は実施例及び比較例に係る磁性A
l複合材料の金属組織を示す図面代用写真、第2図はA
l粉末よりFe粉末の粒度が小さい場合の金属組織形成
過程を示す模式図、第3図はFe粉末よりAt粉末の粒
度が小さい場合の金属組織形成過程を示す模式図、第4
図は体積分率と磁気特性の関係を示すグラフである。 ゛、)、・・3 ′、゛−濃 ゛ 鳴 。 第2図 第3図 第4!!r Vf CΦ) 昭和63年 9月28日 特許庁長官 吉 1)文 毅 殿 1、事件の表示 昭和63年特許願第421564号 2、元明の名称 磁性Al複合材料及びその%i遣方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人 住 所 大阪市北区堂島2丁目3番7号シシコーヒ1ル
4077f、1図CDンを徒出しよ丁。
l複合材料の金属組織を示す図面代用写真、第2図はA
l粉末よりFe粉末の粒度が小さい場合の金属組織形成
過程を示す模式図、第3図はFe粉末よりAt粉末の粒
度が小さい場合の金属組織形成過程を示す模式図、第4
図は体積分率と磁気特性の関係を示すグラフである。 ゛、)、・・3 ′、゛−濃 ゛ 鳴 。 第2図 第3図 第4!!r Vf CΦ) 昭和63年 9月28日 特許庁長官 吉 1)文 毅 殿 1、事件の表示 昭和63年特許願第421564号 2、元明の名称 磁性Al複合材料及びその%i遣方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人 住 所 大阪市北区堂島2丁目3番7号シシコーヒ1ル
4077f、1図CDンを徒出しよ丁。
Claims (2)
- (1)AlまたはAl合金と磁性材料から構成され、磁
性材料がネットワーク構造を呈するものであることを特
徴とする磁性Al複合材料。 - (2)AlまたはAl合金粉末と、これらより粒度の小
さい磁性材料粉末との混合物を固化成形することを特徴
とする請求項(1)記載の磁性Al複合材料の製造方法
。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12156488A JPH01290734A (ja) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | 磁性a1複合材料及びその製造方法 |
EP88312428A EP0342296A1 (en) | 1988-05-18 | 1988-12-30 | Forming and sintering a powder mixture containing Al or Cu |
CA000587319A CA1317204C (en) | 1988-05-18 | 1988-12-30 | Process for producing highly functional composite material and composite material obtained thereby |
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JP12156488A JPH01290734A (ja) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | 磁性a1複合材料及びその製造方法 |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2007149757A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Tdk Corp | 複合電子部品及びその製造方法 |
JP2008159704A (ja) * | 2006-12-21 | 2008-07-10 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 圧粉磁心の製造方法 |
-
1988
- 1988-05-18 JP JP12156488A patent/JPH01290734A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007149757A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Tdk Corp | 複合電子部品及びその製造方法 |
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