JPH07216403A - 電磁連結装置用の磁性粉体の製法 - Google Patents

電磁連結装置用の磁性粉体の製法

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JPH07216403A
JPH07216403A JP6011800A JP1180094A JPH07216403A JP H07216403 A JPH07216403 A JP H07216403A JP 6011800 A JP6011800 A JP 6011800A JP 1180094 A JP1180094 A JP 1180094A JP H07216403 A JPH07216403 A JP H07216403A
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JP
Japan
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powder
stainless steel
chromium
magnetic powder
oxide film
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JP6011800A
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English (en)
Inventor
Hideaki Takei
英明 竹井
Keizo Nakanishi
恵三 中西
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁性粒子式電磁連結装置において、長期間の
使用に対してもトルク低下率が小さく安定したトルク特
性がえられる電磁連結装置用の磁性粉体の製法を提供す
る。 【構成】 クロムを1〜18%含有する強磁性不銹鋼を
粉体化し、該粉体が固化しないように酸化処理によって
粉体中のクロムを析出、偏在させ、粉体表面に酸化クロ
ムの被膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電磁連結装置用の磁性粉
体の製法に関する。さらに詳しくは、磁性粉体を励磁コ
イルにより磁化することにより、その磁性粉体粒子間に
働く磁気的結合力を利用して回転力を伝達させるいわゆ
る磁性粒子式の電磁連結装置に用いて好適な磁性粉体の
製法に関する。
【0002】
【従来の技術】磁性粒子式電磁連結装置は一般産業界だ
けでなく、自動車業界にも使用されはじめたため、粉体
に加わる負荷は高負荷となり、また使用温度も高温とな
るなど、使用条件が厳しくなっている。そのため、電磁
連結装置は、このような厳しい使用条件下においても使
用に耐えうる特性が要求され、とくに使用中の出力トル
クの変動および長期間使用による出力トルクの低下など
が生じない安定したトルク特性が要求されている。
【0003】磁性粒子式電磁連結装置のトルク特性は磁
性粉体の表面状態に大きく影響し、使用中に磁性粉体の
表面が酸化したり、摩耗により磁性粉体の表面から微粉
が発生すると、出力トルクの変動や低下が生じることが
知られている。
【0004】したがって長期間の使用に対しても出力ト
ルクが変動せず、安定したトルク特性がえられる信頼性
の高い電磁連結装置をうるためには、磁性粉体の表面が
使用中に酸化したり、摩耗しない耐酸化性、耐摩耗性に
優れた磁性粉体を使用することが必要である。
【0005】従来の磁性粒子式電磁連結装置に用いられ
る粉体はたとえばステンレスSUS410LまたはFe
−Cr−Al系合金を基本として水アトマイズまたはガ
スアトマイズ製法により粉体化して製造されている。そ
のため、粉体表面には酸化被膜は形成されていない。
【0006】一方、特開昭63−26431号公報には
クロムを2〜25重量%含有する鉄基合金よりなる粉体
の表面に5μm以下の厚さに鉄基合金を構成する金属の
酸化物層を形成させた磁性粉体が開示されている。しか
しこの粉体は酸化処理中に塊状となって固化し、酸化処
理後再度粉砕処理をする必要があるとともに、粉体表面
に均一なクロムの酸化被膜が形成されず、安定した酸化
被膜になっていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述の酸化被膜が形成
されなかったり、粉体の表面全体に均一に酸化被膜が形
成されない条件で製造される電磁連結装置の粉体材料は
長期間の使用に対して表面に酸化が生じ、摩耗が生じ
る。そのためこの粉体が用いられる電磁連結装置の出力
トルクが使用時間により変動したり、低下し、出力トル
クの安定性に欠け、経時変化が大きくなるという問題が
ある。また酸化処理後粉砕処理した粉体は表面状態が安
定していないため、たとえば図1(b)に示すように、
電流波形1に対する出力トルク2にリップルが生じ、不
安定なトルク特性になるという問題がある。
【0008】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、経時変化、耐久性に優れ、変動が少な
く安定したトルクがえられる電磁連結装置用の磁性粉体
の製法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは電磁連結装
置の出力トルクが長期間の使用繰り返しに対しても変化
しないで、安定したトルク特性の電磁連結装置をうるた
めに鋭意検討を重ねた結果、磁性粉体の材料としてクロ
ムを1〜18重量%含有する不銹鋼材料の粉体が塊状に
ならないように、たとえば振動や撹拌などを与えながら
酸化処理をすることにより、粉体の表面にクロムが析出
し、安定した酸化クロム被膜が形成され、その粉体を用
いた電磁連結装置は、長期間の使用に対してもトルク特
性が変動しないことを見出した。
【0010】すなわち、本発明の電磁連結装置用の磁性
粉体の製法は、クロムを1〜18重量%含有し、強磁性
を有する不銹鋼を粉体化し、該粉体が固化しないように
酸化処理をすることにより粉体表面に酸化クロム被膜を
形成することを特徴とする。
【0011】前記粉体を振動させながら酸化処理するこ
とが、粉体が塊状になって固化しないため、粉体の表面
に均一な酸化クロム被膜を形成できるため好ましい。
【0012】さらに、前記酸化処理が700〜1000
℃の熱処理であることが、伸び、絞り、緩衝値などの粘
り強さを保持しながら粉体表面に適切な厚さで均一な酸
化クロム被膜を形成でき、長期間の使用に対しても安定
したトルク特性がえられるため好ましい。
【0013】また前記不銹鋼がマルテンサイト系不銹鋼
またはフェライト系不銹鋼であることが、クロムの含有
量が最適で強磁性特性を維持できるとともに、粉体表面
にクロムが析出して酸化クロム被膜を形成し易いという
点から好ましい。
【0014】
【作用】本発明によれば、磁性粉体材料としてクロムを
1〜18重量%含有し、強磁性を有する不銹鋼を用い、
粉体にしたのちに粉体が固化しないように酸化処理をし
ているため、粉体の表面にクロムが析出し、そのクロム
が酸化して酸化クロムの被膜が均一に形成される。酸化
クロムの被膜は安定に粉体の表面に形成され、酸化クロ
ムが形成されていない部分がないため、電磁連結装置の
使用時の温度ではさらに酸化が進むこともなく、また表
面は安定な酸化クロムの被膜で覆われているため、エン
ジンの振動などによっても微粉が発生することがなく、
本発明の製法により製造した磁性粉体を使用した電磁連
結装置は長期間の使用繰り返しに対してもトルク特性が
変動しない。
【0015】
【実施例】つぎに本発明の電磁連結装置用の磁性粉体の
製法について説明する。
【0016】本発明の磁性粉体の製法は、クロムを1〜
18重量%含有し、強磁性を有する不銹鋼を粉体化し、
その粉体が固化しないように酸化処理をすることにより
粉体中のクロムを粉体表面に析出、偏在させ、粉体表面
に酸化クロムの被膜を形成している。
【0017】強磁性を有する不銹鋼としては、クロムの
含有量が1〜18重量%であることが必要であり、好ま
しくは11〜13.5重量%、さらに好ましくは12〜
13重量%の不銹鋼であることが望ましい。クロムの含
有量があまり多いと強磁性特性が低下し、必要な磁束が
えられなくなり、少なすぎると粉体表面へのクロムの析
出が不充分で、酸化クロム被膜が充分にできないからで
ある。
【0018】その具体例としては、SUS403、41
0、410J1、410F2、416、420J1、4
20J2、420F、420F2、431、440A、
M440B、440C、440Fなどのマルテンサイト
系不銹鋼、SUS405、410L、430、430
F、434などのフェライト系不銹鋼材料などがクロム
の含有量が適当であるとともに強磁性を有するため、電
磁連結装置用の磁性粉体として好ましく使用することが
できる。その中でもとくにフェライト系不銹鋼は炭素が
少なく残留磁気が小さくて好ましく、ステンレスSUS
410Lは含有するクロムの量が11〜13.5重量%
と最適で強磁性特性を維持するとともに、粉体表面に均
一で安定な酸化クロムの被膜を形成し易い点からとくに
優れている。
【0019】粉末の大きさは250〜500メッシュ程
度、さらに好ましくは325〜500メッシュ程度にす
ることが好ましい。あまり大きいと電磁連結装置の粉末
の入る部分での機械的ロック、焼きつきが発生し、小さ
すぎると粉末の磁気抵抗が大きくなり電磁連結装置の出
力トルクが小さくなるからである。この粉末を形成する
には水アトマイズまたはガスアトマイズにより製造され
た粉体を粉砕機により精製(表面のカドをとる加工)す
ることによりえられる。
【0020】粉体表面の酸化クロム被膜は、酸化雰囲気
下で粉体をたとえば700〜1000℃で6〜10時間
程度の熱処理をすることにより、1〜5μm程度の厚さ
に形成される。700〜1000℃に加熱されると、粉
体中のクロムが固溶し、クロムのみが粉体の表面に析出
し、そのクロムが高温の下で酸化し、酸化クロムの被膜
が粉体の表面全面に均一に形成される。この酸化クロム
の被膜が厚すぎると、その被膜が磁気抵抗となり電磁連
結装置の出力トルクが小さくなる。一方、薄すぎると酸
化クロム被膜が安定しないので、電磁連結装置の使用中
にさらに酸化クロムの被膜が生じ、長期間使用による出
力トルクの低下が生じる。そのため、好ましい厚さとし
ては1〜3μm程度、さらに好ましくは1〜2μm程度
に形成される。酸化雰囲気としては、大気中のほか酸素
を含む各種ガス雰囲気が好ましい。
【0021】酸化クロムの被膜が粉体の表面全面に均一
に形成されると、長期間の使用に対してもトルク特性が
変動しないで安定するとともに、自動車などの高温度、
振動下での厳しい使用条件にも耐えうる優れたトルク特
性の電磁連結装置がえられる。
【0022】この酸化クロムの被膜を形成する酸化処理
の方法としては、前述の方法により形成された粉体を熱
処理用オーブンなどで700〜1000℃程度まで昇温
させるとともに、粉体が固化しないように、たとえば容
器であるルツボを20〜50rpm程度で回転し続けた
り、直接容器を振動させることにより粉体に振動を加え
続けるか、粉体を撹拌することなどにより、粉体表面に
均一に酸化クロムの被膜を形成できる。この方法によれ
ば、振動、撹拌などにより各粉末はバラバラの状態とな
り、相互に接着しないため、各粉末の周囲全面に均一に
酸化クロムの被膜が形成される。熱処理の温度は100
0℃より高すぎるともろいσ相が析出し、伸び、絞り、
衝撃値などの粘り強さが低下し、700℃より低すぎる
と粉体表面に安定した酸化クロム被膜が形成されなくな
り、使用中のトルクが安定しない。たとえばSUS41
0Lの粉体を800℃で約8時間熱処理をした粉体と、
600℃で約8時間熱処理をした粉体のトルク特性を図
1に示す。図1で1は電流波形、2はそのときの出力ト
ルク特性で、電流値が3段階の例を示し、(a)は本発
明の800℃で熱処理をした粉体を用いたばあいの特
性、(b)は600℃で熱処理した粉体のばあいの特性
である。図1から明らかなように、600℃で熱処理を
したものは出力トルクが不安定で好ましくない。さらに
好ましくは800〜900℃程度であることがσ相の析
出を完全に抑制することができて好ましい。
【0023】つぎに具体的実施例により本発明の磁性粉
体およびその製法を説明し、その磁性粉体を電磁連結装
置に用いたときの性能について説明する。
【0024】不銹鋼としてクロムを12〜13重量%含
有したつぎの表1に示す組成を有するSUS410L相
当の不銹鋼を用い、水アトマイズによりえられた粉体の
表面のカドをとる精製加工を粉砕機により行い、325
〜500メッシュ程度の粉体にした。この粉体を大気中
で内径が83mmφの円筒状のルツボに入れて中心軸の
回りに24rpmで回転させることにより粉体に振動を
与えながら約800℃で8時間程度の熱処理を行った。
その結果、粉体表面に1〜2μm程度の均一な厚さの酸
化クロムの被膜が形成された。なお酸化クロム被膜の厚
さは、酸化被膜の形成された粉体を樹脂で固めて断面を
とり、400倍の顕微鏡で測定した。さらに断面に現れ
る複数個の粉体の酸化被膜の厚さを測定し、バラツキを
見ることにより均一性を評価した。
【0025】
【表1】 本実施例により製造された磁性粉体が用いられた自動車
用のパウダークラッチのON、OFFの繰り返し回数に
対するトルクの低下率およびON、OFFを10万回と
20万回繰り返した耐久試験後の粉体の磁気特性である
磁界Hに対する磁束密度Bの変化(B−Hカーブ)を従
来の酸化クロム被膜を形成しなかった以外は本実施例と
同じ粉体を用いたパウダークラッチと対比させて測定し
た。
【0026】ここで図2に示すトルク低下率の特性は、
雰囲気温度が100℃(磁性粉体はもっと高温になる)
の条件で自動車用のパウダークラッチである電磁連結装
置の電磁石に一定電流を流すときの伝達トルク値が1秒
間ON、6秒間OFFの繰り返しに対してどのように変
化するかを示したものである。すなわち、トルク低下率
はON、OFFの繰り返しを行ったときのトルク値Bを
初期のトルク値Aから引いた値を初期のトルク値Aで割
って100倍した値((A−B)/A×100)で表し
たもので、10万回ON、OFFの繰り返しを行ったと
きまでのデータを示している。図2から明らかなよう
に、本実施例による磁性粉体を使用した電磁連結装置の
トルクは耐久試験に対してトルク低下率が5%程度と殆
ど変化がないのに対し、従来の酸化クロムの被膜が形成
されていない磁性粉体を使用した電磁連結装置はON、
OFFの繰り返し回数が1万回程度までは急激に低下
し、そのあとの低下率も本実施例のものに比べて大き
く、10万回のON、OFFでトルクの低下率が15%
程度になっている。
【0027】また、図3に示すB−Hカーブより、従来
の磁性粉体は耐久試験をすることによって磁気特性が大
きく低下するが、本実施例による磁性粉体は初期値も小
さいが、10万回のON、OFFを繰り返した耐久試験
を行っても殆ど同じで磁気特性の低下は見られなかっ
た。さらに本実施例の磁性粉体についてON、OFFを
繰り返して20万回の耐久試験を行った結果、10万回
の耐久試験と殆ど同じで、10万回との差は測定誤差の
範囲内に留まった。
【0028】
【発明の効果】本発明の磁性粉体の製法によれば、磁性
粉体の表面に安定な酸化クロムの被膜が形成されている
ため、長期間に亘って使用されても電磁連結装置のトル
クが殆ど低下せず、安定したトルク特性がえられる。そ
の結果自動車などの高温になり、振動の激しい過酷な使
用条件下においても耐えうる電磁連結装置用の磁性粉体
がえられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】粉体の熱処理温度による電磁連結装置のトルク
特性を示す図で、(a)が800℃での熱処理、(b)
が600℃での熱処理のばあいである。
【図2】磁性粉体を用いた電磁連結装置のトルクの低下
率を示す図である。
【図3】電磁連結装置に用いた耐久試験後の磁性粉体の
B−H曲線である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロムを1〜18重量%含有し、強磁性
    を有する不銹鋼を粉体化し、該粉体が固化しないように
    酸化処理をすることにより粉体表面に酸化クロム被膜を
    形成することを特徴とする電磁連結装置用の磁性粉体の
    製法。
  2. 【請求項2】 前記粉体を振動させながら酸化処理する
    ことを特徴とする請求項1記載の磁性粉体の製法。
  3. 【請求項3】 前記酸化処理が700〜1000℃の熱
    処理である請求項1または2記載の磁性粉体の製法。
  4. 【請求項4】 前記不銹鋼がマルテンサイト系不銹鋼ま
    たはフェライト系不銹鋼である請求項1、2または3記
    載の磁性粉体の製法。
JP6011800A 1994-02-03 1994-02-03 電磁連結装置用の磁性粉体の製法 Pending JPH07216403A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006114306A (ja) * 2004-10-14 2006-04-27 Nissan Motor Co Ltd 固体酸化物形燃料電池用基板及びその製造方法

Cited By (2)

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