JPH0867941A

JPH0867941A - センダスト系焼結合金の製造方法

Info

Publication number: JPH0867941A
Application number: JP6225856A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yamashita; 治山下; Tsunekazu Saigo; 恒和西郷; Masami Ueda; 雅己植田
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1994-08-26
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 1996-03-12
Anticipated expiration: 2018-08-11
Also published as: JP3435223B2

Abstract

(57)【要約】【目的】合金粉末とバインダーとの反応を抑制し、焼
結体中の残留酸素量、残留炭素量を低減させるととも
に、成形時の粉体の流動性、潤滑性を向上させて、成形
体の寸法精度の向上及び生産性の向上を図り、厚肉形状
や複雑形状でかつ優れた磁気特性を有するセンダスト系
軟質磁性材料の製造方法の提供。【構成】脆弱さを利用して湿式粉砕により粒内歪みを
緩和したセンダスト系合金粉末にポリビニルアルコー
ル、メチルセルロース、ポリアクリルアミドを単独また
は２種類複合したものと水とからなるバインダーを添
加、混練してスラリー状となし、０℃〜１０℃の低温で
撹拌したスラリーをスプレードライヤー装置により平均
粒度２０μｍ〜４００μｍの造粒粉となし、該造粒粉を
用いて、成形、脱脂、焼結することにより、バインダー
と滑剤の効果により優れた潤滑性とも相まって、粉体の
流動性が格段に向上し、成形サイクルが向上するととも
に、成形体密度を低下させることもなく、成形体密度の
バラツキが少なく焼結後の寸法精度にも優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、粉末冶金法によりセ
ンダスト系焼結合金を製造する方法に係り、特に、低温
で湿式粉砕したＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末に特定のバ
インダーを添加混練してスラリーとなし、これをスプレ
ードライヤー装置により平均粒径２０〜４００μｍの造
粒粉となすことにより、成形時の粉体の流動性、潤滑性
を向上させて、成形サイクルの向上、成形体の寸法精度
を向上させ、厚み１０ｍｍ以上の厚肉形状やヨークなど
の複雑形状のセンダスト系焼結合金を提供することがで
きるセンダスト系焼結合金の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、家電製品を始めコンピューターの
周辺機器や変圧器その他の電気機器の鉄心あるいはヨー
ク材、さらに磁気ヘッドのコアとして種々の軟質磁性材
料が使用されており、そして複雑形状化、小型化、軽量
化とともに高性能化が求められている。現在の代表的な
軟質磁性材料としては、Ｍｎ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｚｎフェラ
イトなどのソフトフェライト、Ｆｅ−Ｎｉを主成分とす
るパーマロイ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系のセンダスト、さら
にＦｅ−Ｃｏ系のパーメンジュールなどが挙げられる。

【０００３】上記の中でも、センダスト系合金は保磁力
が極めて低く、初磁化率が大きく、しかも高い飽和磁束
密度をもち、他の軟質磁性材料に比べて磁気特性が格段
に優れているにもかかわらずセンダスト合金特有の脆弱
さのために、用途は主に磁気ヘッドのコアもしくは圧粉
磁心に限定されており、使用量も比較的少ない状況であ
る。

【０００４】すなわち、センダスト系高透磁率材料は保
磁力が０．０４（Ｏｅ）と極めて低く、また初磁化率が
最大で３００００を越え、しかも高い飽和磁束密度１
１０００（Ｇ）を持つ極めて優れた磁気特性を有するに
もかかわらず、硬くて、非常に脆い合金であり、鋳造、
冷間圧延、切断加工が困難であるために、大型部品とし
ては粉砕して圧粉する圧紛磁心に自ずと限定されてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来、センダスト系合
金は、所定の形状体を作製するためにＮｉ、Ｍｏなどの
元素を添加して加工性を向上させたり、金属射出成形法
（ＭＩＭ）の適用も行われているが、いずれも磁気特性
を劣化させる。また、金属射出成形法では、寸法形状が
大きくなると、焼結時の収縮率が大きくなるために、ワ
レを生じたり、脱脂時にフクレが起こるために、特に厚
み１０ｍｍ以上の厚肉形状で複雑形状で寸法精度の優れ
る製品を得るのが困難だった。

【０００６】特に、センダスト系合金の成形性を改良す
るために、所定の成分よりＦｅを２５％少なくして溶解
し、これを粉砕して、これに不足分のＦｅ粉末を添加す
ると、Ｆｅ粉末がバインダーの役目をして圧延を可能に
し、圧延後焼き鈍しと圧延を繰り返して薄板を作製する
方法も提案された。しかし、ある程度の成形性は向上で
きるものの、その改善にも限界があり、近年要求される
厚さが１０ｍｍ以上の厚肉形状やヨーク等のごとき複雑
形状の成形は依然困難であった。

【０００７】また、上記の金属射出成形法による成形に
おいても、材料は軟質磁性材料のケイ素鋼であるが、カ
ップリング剤を添加してバインダー添加量を減らし、焼
結後の残留炭素量と残留酸素量を減らし、磁気特性の向
上を図る方法（特開平１−２１２７０２〜２１２７０
６）が提案されているが、この手法でも厚肉形状や複雑
形状の焼結体を作製するのは困難であった。

【０００８】一方、バインダーとしてポリビニルアルコ
ールは、焼結フェライトなどの酸化物の製造に用いら
れ、例えば、フェライトの仮焼粉をボールミルにて平均
粒度１μｍ程度まで湿式粉砕した後、ポリビニルアルコ
ールなどのバインダーを０．６〜１．０ｗｔ％を加え、
スプレードライヤーによって５０〜１００μｍの造粒粉
を作製し、該造粒粉を成形し焼結する方法などが行われ
ているが、それらはいずれも成形後大気中で脱脂するた
めに、バインダーは燃焼してしまい、焼結後に焼結体中
に炭素はほとんど残留しないので有効である。

【０００９】ところが、この発明の対象とするセンダス
ト焼結合金の場合は、焼結を真空もしくは不活性ガス中
で行う必要があるために、最適な脱脂条件で処理しなけ
れば、当然焼結体中に酸素及び炭素が残留し、焼結密度
が低下すると同時に磁気特性も劣化するので、容易には
前述のフェライトの製造法は適用できない。

【００１０】このようにセンダスト系の合金の製造方法
において、センダスト合金の加工性を改良したり、さら
に金属射出成形法により成形方法を改良した試みが提案
されているが、いずれの方法によっても近年要求される
ような厚さが１０ｍｍ以上の厚肉形状やヨーク等のごと
き複雑形状でかつ優れた磁気特性を有するセンダスト系
軟質磁性材料を製造するのは困難であった。

【００１１】この発明は、粉末冶金法によりセンダスト
系の焼結合金を製造する方法において、合金粉末とバイ
ンダーとの反応を抑制し、焼結体中の残留酸素量、残留
炭素量を低減させるとともに、成形時の粉体の流動性、
潤滑性を向上させて、成形体の寸法精度の向上及び生産
性の向上を図り、厚さが１０ｍｍ以上の厚肉形状やヨー
ク等のごとき複雑形状でかつ優れた磁気特性を有するセ
ンダスト系軟質磁性材料の製造方法の提供を目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】発明者らは、センダスト
合金粉末とバインダーとの反応を抑制でき、焼結体の残
留酸素量、残留炭素量を低減させる方法を種々検討した
結果、バインダーとして少量のポリビニルアルコール、
メチルセルロース、ポリアクリルアミドを単独または２
種類複合したものと水とからなるバインダーを用いるこ
とにより、スプレー造粒工程においてセンダスト合金粉
末とバインダーとの反応を抑制することができ、焼結後
の焼結体中の残留酸素量、残留炭素量を大幅に低減でき
ることを知見した。

【００１３】すなわち、上記バインダーが、ポリビニル
アルコール、メチルセルロース、ポリアクリルアミドそ
れぞれが単独の場合、その添加量を２．０ｗｔ％以下で
スプレー造粒しても、成形時に金型へ粉末供給するため
のフィーダー内における振動にも十分耐えられる程度の
粒子間結合力と、十分な流動性及び成形体強度を得るこ
とができること、それらバインダーの２種類を複合した
場合、その量を１．５ｗｔ％としても上記と同様な作用
効果が得られること、さらに必要に応じて使用する滑剤
も０．３ｗｔ％以下と極少量でよく、従来の金属射出成
形の場合の約１０ｗｔ％の添加量に比べてバインダー量
を大幅に低減できることを知見した。

【００１４】使用するセンダスト系合金粉末は、一般に
は溶解・粉化法、アトマイズ法によって作製されるが、
これらの粉末粒子は粒内部あるいは表面にかなり歪みエ
ネルギーを蓄えており、この歪みのために、造粒後、バ
インダーと金属粉末の界面との間で電気２重層が形成さ
れやすくなり、造粒粉の静電気により流動性を極度に低
下させる。このため造粒前に粉末歪みを除去する熱処理
工程、すなわち、真空中もしくは不活性ガス中にて３０
０℃〜８００℃の温度範囲で熱処理を施すことにより、
流動性の優れた造粒粉ができることを知見した。

【００１５】また、センダスト系合金粉末を湿式粉砕す
る工程ならびに上記のバインダーを添加、混練してスラ
リーを作製する工程で、水とセンダスト系合金粉末との
酸化反応を極力防止するために０℃〜１０℃に冷却して
スラリー撹拌することにより酸化反応を大幅に防止でき
ることを知見した。さらに、水素中で脱脂することによ
り、バインダーをほとんど除去できるために、脱脂後の
焼結は引続きそのまま昇温することにより進行させるこ
とができ、焼結密度も向上することを知見した。

【００１６】湿式粉砕して得られたセンダスト系合金粉
末に上記のバインダーを添加、混練して０℃〜１０℃の
低温でスラリー状となし、該スラリーをスプレードライ
ヤー装置により平均粒度が２０μｍ〜４００μｍになる
ようにして得られた造粒粉を用いて成形することによ
り、造粒粉は十分な結合力を有し、バインダーと滑剤の
効果による優れた潤滑性とも相まって、粉体の流動性が
格段に向上し、成形体密度のバラツキや成形機の寿命を
低下させることもなく、焼結後の寸法精度にも優れ、厚
肉形状や複雑形状でかつ優れた磁気特性を有するセンダ
スト系焼結合金が効率よく得られることを知見し、この
発明を完成した。

【００１７】すなわち、この発明は、センダスト合金の
脆弱さを利用して湿式粉砕により粒内歪みを緩和したセ
ンダスト系合金粉末に、ポリビニルアルコール、メチル
セルロース、ポリアクリルアミドを単独または２種類複
合したものを０．１〜２．０ｗｔ％と２０〜５０ｗｔ％
の水からなるバインダーを添加、混練した後、０〜１０
℃の温度で撹拌してスラリー状となし、該スラリーをス
プレードライヤー装置により平均粒度が２０μｍ〜４０
０μｍの造粒粉となし、該造粒粉を用いて、成形後に水
素流気中で脱脂を行い、さらに真空中もしくは不活性ガ
ス中で焼結後、均一化熱処理して歪みを除去して焼結合
金を得ることを特徴とするセンダスト系焼結合金の製造
方法である。

【００１８】この発明において、対象とするセンダスト
系合金の組成は、Ｓｉ６〜１２ｗｔ％、Ａｌ３〜１０ｗ
ｔ％、残部Ｆｅとする基本組成を有するものであり、焼
結後の磁気特性の向上及び焼結密度の向上のために、微
量のＣｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓ、Ｗ、Ｖ、Ｓｂ、Ｐ、
Ａｓ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｂ、Ｃａなどを
添加することもできる。すなわち、センダスト系合金粉
末としては、所要組成からなる単一の合金を粉砕した粉
末や、例えばＦｅ−Ａｌ合金とＦｅ−Ｓｉ合金のように
異なる組成の合金を粉砕した後、混合して所要組成に調
整した粉末、あるいはヒステリシス損失、初透磁率、製
造性を改善するため添加元素を加えたものなど、公知の
センダスト合金粉末を用いることができる。

【００１９】センダスト系合金粉末の製造方法も、溶解
・粉化法、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法などの公
知の方法を適宜選定することができる。しかしこれらの
粉末は、作業段階で粉末粒子に急冷、衝撃あるいは酸化
などにより内部歪みまたは表面歪みが加わっているため
に、これら粉末に直接バインダーなどを添加して造粒す
ると、バインダーと金属粉末との界面に電気二重層が形
成され、静電気により造粒後の造粒粉の流動性が著しく
低下する。このために造粒前に粉末の歪みを除去する熱
処理工程を取り入れる必要がある。真空中もしくは不活
性ガス中での熱処理温度は、３００℃未満では歪み取り
が十分でなく、８００℃を越える温度では粉末の一部が
溶着し始めるので、熱処理温度は３００℃〜８００℃の
温度が好ましい。

【００２０】また、センダスト系の合金粉末の粒度は特
に限定しないが、合金粉末の平均粒径が１μｍ未満では
大気中の酸素あるいはバインダー及び水と反応して酸化
しやすくなり、焼結後の磁気特性を低下させる恐れがあ
るため好ましくなく、さらに、１５μｍを越える平均粒
径では粒径が大きすぎて焼結密度が９５％程度で飽和
し、該密度の向上が望めないため好ましくない。よっ
て、合金粉末の粒度は１〜１５μｍの平均粒径が好まし
い範囲である。特に好ましくは１〜５μｍである。

【００２１】バインダーこの発明において、合金粉末をスラリー状にするため
に、添加するバインダーには、ポリビニルアルコール、
メチルセルロース、ポリアクリルアミドを単独または２
種類複合したものに水を添加したものを用いる。バイン
ダーとして、ポリビニルアルコール、メチルセルロー
ス、ポリアクリルアミドのそれぞれが単独の場合、その
添加量が０．１ｗｔ％未満では、成形前の給粉時に造粒
粉が壊れるとともに粉体の流動性が著しく低下し、また
２．０ｗｔ％を越えると、焼結体における残留酸素量と
残留炭素量が増加して透磁率が低下すると同時に焼結体
が変形しやすくなるので、０．１ｗｔ％〜２．０ｗｔ％
の含有量が好ましい。これらのバインダーを２種類複合
して用いる場合の含有量も、上記の各バインダーを単独
で用いる場合と同様に、０．１ｗｔ％未満では造粒粉内
の粒子間の結合力が弱く、成形前の給粉時に造粒粉が壊
れるとともに粉体の流動性が著しく低下し、また１．５
ｗｔ％を越えると焼結体における残留酸素量と残留炭素
量が増加して透磁率が低下すると同時に焼結体が変形し
やすくなるので、０．１ｗｔ％〜１．５ｗｔ％の含有量
が好ましい範囲である。

【００２２】この発明において、原料粉末とバインダー
の混合スラリー中に添加する水の含有量は、２０ｗｔ％
未満では、合金粉末とバインダーとを混練したスラリー
の濃度が高くなって、粘度が増加しすぎるため、該スラ
リーを後述する撹拌機からスプレードライヤー装置まで
供給することができず、また、５０ｗｔ％を越えるとス
ラリー濃度が低くなりすぎ、撹拌機内及び撹拌機のスラ
リー供給パイプ内で沈殿が起こり、供給量が不安定にな
るとともにスプレードライヤー装置によって得られる造
粒粉の平均粒度が２０μｍ未満となり、さらに粒度にバ
ラツキを生じるため、２０ｗｔ％〜５０ｗｔ％が好まし
い範囲である。さらに好ましくは、３０ｗｔ％〜４０ｗ
ｔ％の範囲である。水としては、センダスト系合金粉末
との反応を極力抑制するために、脱酸素処理した純水、
あるいは窒素などの不活性ガスでバブリング処理した水
を用いることが望ましい。また、バインダー添加後のス
ラリー撹拌は、チラーなどで０℃〜１０℃に冷却して、
低温で行う方が合金粉末と水との酸化反応をより抑制す
ることができ、１０℃を越える水温では、センダスト合
金粉末と水との酸化反応が急激に促進されて酸素量が増
大するので好ましくない。

【００２３】また、上述したバインダーにグリセリン、
ワックスエマルジョン、ステアリン酸、フタール酸エス
テル、ペトリオール、グライコールなどの分散剤・潤滑
剤のうち少なくとも１種を添加するか、あるいはさら
に、ｎ−オクチルアルコール、ポリアルキレン誘導体、
ポリエーテル系誘導体などの消泡剤を添加すると、スラ
リーの分散性、均一性の向上及びスプレードライヤー装
置中での粉化状態が良好になり、気泡が少なく、滑り
性、流動性にすぐれる球形の造粒粉を得ることが可能に
なる。なお、分散剤、潤滑剤を添加する場合は、０．０
３ｗｔ％未満の含有量では造粒粉を成形後の離型性改善
に効果がなく、また０．３ｗｔ％を越えると焼結体にお
ける残留炭素量と酸素量が増加して保磁力が増加して磁
気特性が劣化するので、０．０３ｗｔ％〜０．３ｗｔ％
の含有量が好ましい。

【００２４】造粒方法この発明において、合金粉末に上述したバインダーを添
加、混練したスラリーは、スプレードライヤー装置によ
って造粒粉にする。まず、スプレードライヤー装置を用
いた造粒粉の製造方法を説明すると、スラリー撹拌機か
らスラリーをスプレードライヤー装置に供給する、例え
ば、回転ディスクの遠心力で噴霧したり、加圧ノズル先
端部で霧状に噴霧され、噴霧された液滴は、加熱された
不活性ガスの熱風によって瞬時に乾燥されて造粒粉とな
り、回収部内の下部に自然落下する。

【００２５】スプレードライヤー装置の構成としては、
上記のディスク回転型、加圧ノズル型のいずれでもよい
が、特に微粉末のセンダスト系合金粉末は非常に酸化し
やすいために、装置のスラリー収納部分あるいは造粒粉
の回収部分を不活性ガスなどで置換でき、かつその酸素
濃度を常時３％以下に保持できる密閉構造であることが
好ましい。

【００２６】また、スプレードライヤー装置の回収部分
の構成としては、回転ディスクあるいは加圧ノズルより
噴霧された液滴を瞬時に乾燥させるために、回転ディス
クの近傍あるいは加圧ノズルの上方に加熱された不活性
ガスを噴射する噴射口を配置し、また、回収部内の下部
に、噴射されたガスを回収部外へ排出する排出口を設け
るが、その際、予め装置外部あるいは装置に付属された
加熱器で所要温度に加熱された不活性ガスの温度を低下
させないように、上記噴射口を不活性ガスの温度に応じ
た温度、例えば６０〜１５０℃に保持することが好まし
い。

【００２７】すなわち、不活性ガスの温度が低下する
と、噴霧された液滴を短時間で十分乾燥することができ
なくなるため、スラリーの供給量を減少させなければな
らず能率が低下してしまう。また、比較的大きな粒径の
造粒粉を作る場合は、回転ディスクの回転数あるいは加
圧ノズルの圧力を低下させるが、その際に不活性ガスの
温度が低下していると、噴霧された液滴を十分乾燥する
ことができないので、結果としてスラリーの供給量を減
少させることにより、大きな粒径の造粒粉を得る場合に
は極端に能率が低下することになる。従って、予め加熱
された不活性ガスの温度をそのまま維持しながら回収部
内へ送り込むには、噴射口の温度を６０〜１５０℃に保
持することが好ましく、特に１００℃前後が最も好まし
い。

【００２８】また、不活性ガスの噴射口と排出口の温度
差が小さい場合も処理能率が低下する傾向があるので、
排出口の温度は５０℃以下、好ましくは４０℃以下、特
に好ましくは常温に設定することが望ましい。不活性ガ
スとしては、窒素ガスやアルゴンガスが好ましく、加熱
温度は６０〜１５０℃が好ましい。

【００２９】造粒粉の粒度は、スプレードライヤー装置
へ供給するスラリーの濃度や、その供給量、あるいは回
転ディスクの回転数または加圧ノズルの圧力によって制
御することができるが、造粒粉の平均粒径が２０μｍ未
満では、造粒粉の流動性がほとんど向上せず、また、平
均粒径が４００μｍを越えると、粒径が大きすぎて成形
時の金型内への充填密度が低下するとともに成形体密度
も低下し、ひいては、焼結後の焼結体密度の低下をきた
すこととなるため好ましくなく、よって、造粒粉の平均
粒径は２０〜４００μｍに限定する。特に好ましくは５
０〜２００μｍである。また、ふるいによりアンダーカ
ット、オーバーカットを行うことにより、さらに極めて
流動性に富んだ造粒粉を得ることができる。さらに、得
られた造粒粉にステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネ
シウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミ
ニウム、ポリエチレングリコールなどの潤滑剤を少量添
加すると、さらに流動性を向上させることができ有効で
ある。

【００３０】造粒後の工程、すなわち、成形、焼結、熱
処理などの条件、方法は公知のいずれの粉末冶金的手段
を採用することができる。以下に好ましい条件の一例を
示す。成形は、公知のいずれの成形方法でも採用できる
が、圧縮成形で行うことが最も好ましく、その圧力は
０．３〜２．０Ｔｏｎ／ｃｍ²が好ましい。また、複雑
形状品を成形する場合には、スプレー造粒粉は流動性に
優れているために、多段プレス機により成形することが
でき、かなり複雑な形状のものまで対応できる。

【００３１】成形後、焼結前において、真空中で加熱す
る一般的な方法や、水素流気中で１００℃〜２００℃／
時間で昇温し、３００℃〜８００℃で１〜２時間保持す
る方法などにより脱バインダー処理を行うことが好まし
い。特に、磁気特性の優れたセンダスト合金を作製する
場合には、焼結後の残留酸素量と残留炭素量を低減する
ために、水素流気中で脱バインダー処理を施すことが不
可欠である。３００℃以下の温度では、脱バインダーが
十分でなく、バインダーを完全に除去できず、高純度の
焼結体が得られない。また、８００℃を越える温度では
原料粉末表面の不純物を除去する前に粉末同士の焼結が
早く進行するために、不純物が除去できなくなる。

【００３２】なお、金属射出成形体の場合と異なり、バ
インダー添加量が数分の一と少ないために、脱バインダ
ー時の昇温スピードをバインダー無添加のものとほぼ同
等のスピードに設定しても、特に割れ、フクレは発生し
ないので、金属射出成形に比べて高能率で生産対応でき
る利点がある。脱バインダー処理後は、真空中もしくは
不活性ガス中で引き続いて加熱昇温して焼結を行うこと
が好ましく、８００℃を越えてからの昇温速度は任意に
選定すればよく、例えば１００〜３００℃／時間など、
公知の昇温方法を採用できる。

【００３３】脱バインダー処理後の成形品の焼結並びに
焼結後の熱処理条件は、選定した合金粉末に応じて適宜
選定されるが、焼結並びに焼結後の熱処理条件として
は、１１００℃〜１２５０℃、１〜２時間保持する焼結
工程、３００℃〜６００℃、１〜２時間保持する均一化
処理工程が好ましい。

【００３４】

【作用】この発明は、０℃〜１０℃に冷却した水又は溶
媒中で湿式粉砕してその脆弱さを利用して湿式粉砕によ
り粒内歪みを緩和したセンダスト系合金粉末に、ポリビ
ニルアルコール、メチルセルロース、ポリアクリルアミ
ドを単独または２種類複合したものと水とからなるバイ
ンダーを添加、混練してスラリー状となして０℃〜１０
℃の低温で撹拌したスラリーを、スプレードライヤー装
置により平均粒度２０μｍ〜４００μｍの造粒粉とな
し、該造粒粉を用いて、成形、脱脂、焼結することによ
り、バインダーと滑剤の効果により優れた潤滑性とも相
まって、粉体の流動性が格段に向上し、成形サイクルが
向上するとともに、成形体密度のバラツキを低下させる
こともなく、焼結後の寸法精度にも優れ、厚さ１０ｍｍ
以上の厚肉形状やヨークなどの複雑形状で、かつ優れた
磁気特性を有するセンダスト系焼結合金が得られる。

【００３５】また、この発明による製造方法は、金属射
出成形法に比べて脱脂時間が大幅に短縮されると同時に
残留酸素量と残留炭素量を低減できるために、製造コス
トの低減と品質の安定化を図ることができる利点があ
る。さらに、この発明における造粒粉は、バインダーに
よって被覆されているために、大気中において酸化しが
たいので、成形工程における作業性が向上する利点も有
する。

【００３６】

【実施例】

実施例１Ａ１５．４ｗｔ％、Ｓｉ９．６ｗｔ％残部Ｆｅからなる
原料をＡｒガス雰囲気中で高周波溶解してボタン状溶製
合金を得た後、該インゴットを粗粉砕し、さらにディス
クミルにより約３０μｍの粒度に粉砕した。該粉末を表
１に示す溶媒を入れたボールミルに挿入した後、チラー
で５℃に冷却した槽の中にボールミルを入れて１０時間
回転して微粉砕した。得られた粉末の平均粒径は３．５
μｍであった。

【００３７】湿式粉砕スラリーを真空中で乾燥させた
後、表１に示す種類及び添加量のバインダー、水、滑剤
などを添加して、同表に示す撹拌温度で各５時間撹拌し
スラリーを作製した。該スラリーをチャンバー内を窒素
ガスで置換して酸素濃度を０．５％まで低下させた密閉
式のディスク回転型スプレードライヤー装置により、熱
風入口温度を１００℃、熱風出口温度を４０℃に設定し
て造粒を行った。

【００３８】該造粒粉をプレス機を用いて、圧力１Ｔｏ
ｎ／ｃｍ²で１０ｍｍ×１５ｍｍ×厚み１０ｍｍの形状
に成形した後、水素流気中で室温から同表に示す温度ま
でを昇温速度１００℃／時で加熱する脱バインダー処理
を行い、引き続いて真空中で１２００℃まで昇温し２時
間保持する焼結を行って焼結体を得た。その後水素中で
５００℃に２時間保持の歪み取り熱処理を行った。ま
た、この時磁気特性測定用サンプルとして３０φ×２４
φ×５ｔのリングをプレス成形して同時に脱脂、焼結処
理を行った。

【００３９】次に、直流磁気特性をＢ−Ｈトレーサー
（ＡＵＴＯＭＡＴＩＣＤ．Ｃ．Ｂ−ＨＣＵＲＶＥ
ＳＴＲＡＣＥＲ）によって測定し、表２に記載するご
とく、０．０１Ｏｅにおける初透磁率μ_0.01、保磁力Ｈ
ｃ、１０Ｏｅにおける磁束密度Ｂ₁₀の値を得た。造粒粉
の流動性、焼結体の相対密度、残留酸素量と残留炭素
量、磁気特性を表２に示す。ここでは相対密度はセンダ
ストのインゴットの密度を真密度として用いた。なお、
流動性は内径８ｍｍのロート管を１００ｇの原料粉が自
然落下し通過するまでに要した時間で測定した。ここで
流動性は２０秒以下を目標とした。また、造粒粉の粒度
はメッシュで篩通して重量で平均した値である。また、
得られた焼結体には、ワレ、ヒビ、変形などはまったく
見られなかった。表１，２における比較例（Ｎｏ．２，
５，６，７，１０）は、製造条件がこの発明の限定条件
外の場合である。

【００４０】実施例２実施例１の水を溶媒としてボールミル粉砕した原料粉末
に、表３に示す種類および添加量のバインダー、水、滑
剤などを添加して、５℃の撹拌温度で５時間撹拌しスラ
リーを作製した。該スラリーを実施例と同一条件でスプ
レー造粒を行った。該造粒粉をプレス機を用いて、圧力
１Ｔｏｎ／ｃｍ²で１０ｍｍ×１５ｍｍ×厚み１０ｍｍ
の形状に成形した後、水素流気中で室温から５００℃ま
でを昇温速度１００℃／時で加熱する脱バインダー処理
を行い、引き続いて真空中で１２００℃まで昇温し２時
間保持する焼結を行って焼結体を得た。

【００４１】また、この時、磁気特性測定用サンプルと
して３０φ×２４φ×５ｔのリングをプレス成形して同
時に脱脂、焼結処理を行い焼結後の均一化熱処理は、５
００℃で２時間行った。次に、直流磁気特性測定を実施
例１と同一条件で行った。造粒粉の流動性、焼結体の相
対密度、残留酸素量と残留炭素量、磁気特性を表４に示
す。なお、流れ性は内径８ｍｍのロートの管を１００ｇ
の原料粉が自然落下し通過するまでに要した時間で測定
した。ここで、流動性は２０秒以下を目標とした。ま
た、造粒粉の粒度はメッシュで篩通して重量平均した値
である。また得られた焼結体には、ワレ、ヒビ、変形な
どはまったく見られなかった。

【００４２】比較のため、水を溶媒としてボールミル粉
砕した表１のＮｏ．３（実施例）の原料粉末をスラリー
化してスプレー造粒せずに湿式プレスにて１０×１５×
１０（厚）ｍｍの形状にプレス成形した後、水素流気中
で室温から５００℃までを昇温速度１００℃／時で加熱
する脱バインダー処理を行い、引き続いて真空中で１２
００℃まで昇温し２時間保持する焼結を行って焼結体を
得た。得られた焼結体には、ワレ、ヒビ、変形などはま
ったく見られなかった。表３、４における比較例は、Ｎ
ｏ．１１，１６，１９，２１，２４，２６，２８であ
る。なお、磁気特性用のリング成形体はセンダストの粉
末が硬くて、延展性がないために、バインダー無添加で
は成形体強度が弱すぎて成形できなかった。焼結体の相
対密度、残留酸素量と残留炭素量を表４のＮｏ．２９
（比較例）に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【表３】

【００４６】

【表４】

【００４７】

【発明の効果】実施例から明らかなように、センダスト
の合金粉末を特定温度の水あるいは溶媒中で湿式粉砕し
た後、真空乾燥した微粉末に、ポリビニルアルコール、
メチルセルロース、ポリアクリルアミドを単独または２
種類複合したものと水とからなるバインダーを添加、混
練してスラリー状となし、該スラリーを０℃〜１０℃の
温度に冷却して撹拌した後、スプレードライヤー装置に
より平均粒径２０〜４００μｍの造粒粉となし、該造粒
粉を用いてプレス成形し、水素流気中で特定温度条件に
て脱脂を行った後、真空中もしくは不活性ガス中で焼結
する粉末冶金法により、焼結密度が高く、磁気特性の優
れた焼結体が得られることがわかった。この発明による
造粒粉は非常に流動性が良好であるために、多段プレス
成形により複雑形状の成形体を作製することができるの
で、今後センダストの用途が拡大されると考えられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０４ 38/06 Ｈ０１Ｆ 1/22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末を０℃〜１
０℃の水あるいは有機溶媒中で湿式粉砕した微粉末ある
いはスラリーに、ポリビニルアルコール、メチルセルロ
ース、ポリアクリルアミドを単独または２種類複合した
ものを０．１〜２．０ｗｔ％と水からなるバインダーを
添加、混練、撹拌して含水率２０〜５０ｗｔ％のスラリ
ー状となし、該スラリーをスプレードライヤー装置によ
り平均粒径２０〜４００μｍの造粒粉となし、該造粒粉
を用いて、成形後に水素流気中で脱脂を行い、さらに真
空中もしくは不活性ガス中で焼結する粉末冶金法により
焼結合金を得ることを特徴とするセンダスト系焼結合金
の製造方法。
【請求項２】バインダー添加後のスラリーを、０℃〜
１０℃に冷却した状態で撹拌することを特徴とする請求
項１に記載のセンダスト系焼結合金の製造方法。
【請求項３】成形体を水素流気中で３００℃〜８００
℃の温度で脱脂することを特徴とする請求項１に記載の
センダスト系焼結合金の製造方法。
【請求項４】焼結体を３００℃〜６００℃にて均一化
処理することを特徴とする請求項１に記載のセンダスト
系焼結合金の製造方法。