JPH1053833A

JPH1053833A - Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系焼結合金の製造方法

Info

Publication number: JPH1053833A
Application number: JP8227614A
Authority: JP
Inventors: Masami Ueda; 雅己植田; Masao Nomi; 正夫能見; Akira Makita; 顕槇田; Osamu Yamashita; 治山下
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1996-08-08
Publication date: 1998-02-24

Abstract

(57)【要約】【目的】混合金属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】脆弱さを利用して乾式粉砕により粒内歪みを
緩和したＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系混合金属粉末にポリビニル
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Ｆ
ｅ−Ａｌ−Ｓｉ系焼結合金を製造する方法に係り、特
に、ジェットミルにて乾式微粉砕したＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ
系混合金属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Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ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、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ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、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ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１１０００（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】従来、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ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、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ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１−２１２７０２〜２１２７０６
号）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、焼結を非酸化性雰囲気中で行う必
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Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ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Ｆｅ
−Ａｌ−Ｓｉ系軟質磁性材料を製造するのは困難であっ
た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで、発明者らは、
Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系混合金属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Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系混合
金属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
減できることを提案した。

【００１２】また、使用するＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系混合金
属粉末は、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、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、造粒粉
の静電気により流動性を極度に低下させるため、造粒前
に粉末歪みを除去する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提案した。

【００１３】湿式粉砕して得られたＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系
合金粉末に上記のバインダーを添加、混練して０℃〜１
０℃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
Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系焼結合金が効率よく得られることを
提案（特開平８−６７９４１号）した。

【００１４】上記スプレー造粒粉を用いる方法により、
寸法精度並びに磁気特性に優れたＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系焼
結合金が効率よく得られるようになったが、さらに、ス
プレー造粒に適した所要組成の微細粉末を効率よく得る
ことにより、より優れた形状性、磁気特性を有するＦｅ
−Ａｌ−Ｓｉ系焼結合金が効率よく得ることができる製
造方法が求められている。

【００１５】この発明は、粉末冶金法によりＦｅ−Ａｌ
−Ｓｉ系の焼結合金を製造する方法において、混合金属
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Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟質磁性材料の製造方法の
提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、スプレー造
粒に適した所要組成のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系微細粉末を効
率よく得る方法について、種々検討した結果、Ｆｅ−Ｓ
ｉ系合金並びにＦｅ−Ａｌ系合金の脆弱さを利用して、
それぞれスタンプミルによる粗粉砕、ジェットミルによ
る微粉砕の乾式粉砕により、粒内歪みを緩和した微粉末
を得て、これらにＦｅ微粉末を混合することにより、精
度良く所要組成となしたＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系微細粉末が
得られ、その後のスプレードライヤー装置による造粒に
て優れた造粒粉が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、Ｆｅ−Ｓｉ系イン
ゴット並びにＦｅ−Ａｌ系インゴットを各々粗粉砕後に
ジェットミルにて乾式粉砕し、得られた各微粉末とＦｅ
微粉末を混合して微粉末となすか、またはＦｅ−Ｓｉ系
インゴットとＦｅ−Ａｌ系インゴットを各々粗粉砕後に
混合し、次いでジェットミルにて乾式粉砕した微粉末に
Ｆｅ微粉末を混合した微粉末となし、この微粉末にポリ
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種類複合したものを０．１〜２．０
ｗｔ％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２０〜４０
０μｍの造粒粉となし、該造粒粉を用いて成形した後、
水素流気中で脱脂を行い、さらに非酸化性雰囲気中で焼
結することを特徴とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系焼結合金の
製造方法である。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明において、対象とするＦ
ｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金の組成は、Ｓｉ６〜１２ｗｔ％、
Ａｌ３〜１０ｗｔ％、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。

【００１９】上記組成のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金を得る
ため、実施例に示すごとく、高周波溶解にてＦｅ−Ｓｉ
系インゴット、Ｆｅ−Ａｌ系インゴットを作製して乾式
粉砕するが、Ｆｅ−Ｓｉ系合金組成としては、Ｆｅが４
２〜６８ｗｔ％の範囲では脆弱なＦｅＳｉ₂、ＦｅＳｉ
化合物相を含有するので、非常に破砕しやすくなるが、
Ｆｅが６８ｗｔ％を超えると合金粉末の展延性のために
微粉砕に長時間を要し、またＦｅが４２ｗｔ％未満では
粉砕した微粉末が非常に活性になり、酸化しやすくなる
ので磁気特性の劣化を招くため、Ｆｅの含有量は４２〜
６８ｗｔ％の範囲が好ましい。

【００２０】また、Ｆｅ−Ａｌ系合金組成としては、Ｆ
ｅが３７〜５４ｗｔ％の範囲では脆弱なＦｅＡｌ₂、Ｆ
ｅＡｌ₅、ＦｅＡｌ₃化合物相を含有するので、非常に破
砕しやすくなるが、Ｆｅが５４ｗｔ％を超えると合金粉
末の展延性のために微粉砕に長時間を要し、またＦｅが
３７ｗｔ％未満では粉砕した微粉末が非常に活性にな
り、酸化しやすくなるので、磁気特性の劣化を招くた
め、Ｆｅの含有量は３７〜５４ｗｔ％の範囲が好まし
い。

【００２１】粗粉砕方法は、スタンプミル、ジョークラ
ッシャーミル、ディスクミル等があり、微粉砕効率を上
げるためには粒度は５００μｍ以下が望ましい。微粉砕
方法としては、ジェットミルを用いるが、条件は装置の
種類、量産規模によって変わるため特に限定しないが、
粒度は３μｍ未満では酸化量が増加し、１０μｍを超え
ると焼結密度が低下するため、焼結後に磁気特性の高
い、高密度の焼結体を得るには３〜１０μｍの範囲が望
ましい。

【００２２】この発明において、乾式粉砕したＦｅ−Ｓ
ｉ系、Ｆｅ−Ａｌ系微粉末にＦｅ微粉末を混合してＦｅ
−Ａｌ−Ｓｉ系微粉末となすが、混合は、Ｆｅ−Ｓｉ
系、Ｆｅ−Ａｌ系それぞれ個別に乾式粉砕を完了したの
ち混合したのち、あるいは粗粉砕後に混合する。混合法
方法としては、Ｖコーン混合機、プラネタリー混合機、
ヘンシェル混合機等がある。

【００２３】乾式粉砕した微粉末は、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こと
が好ましい。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。

【００２４】また、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系の混合金属粉末
の粒度は特に限定しないが、混合金属粉末の平均粒径が
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、混合金属粉末の粒度は１〜１５μｍの平
均粒径が好ましい範囲である。特に好ましくは１〜５μ
ｍである。

【００２５】バインダーこの発明において、混合金属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。

【００２６】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１．５ｗｔ％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。

【００２７】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、混合金属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％〜４
０ｗｔ％の範囲である。

【００２８】水としては、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系混合金属
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、低温で行う方が混合金属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、Ｆｅ
−Ａｌ−Ｓｉ系混合金属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。

【００２９】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。

【００３０】なお、分散剤、潤滑剤を添加する場合は、
０．０３ｗｔ％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０．５ｗｔ％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％〜０．５
ｗｔ％の含有量が好ましい。

【００３１】造粒方法この発明において、混合金属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。

【００３２】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Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系混合金属粉末は非
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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。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、選定した混合金
属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。また、熱処理雰
囲気は、真空中、不活性ガス中、あるいは還元性雰囲気
中等の非酸化性雰囲気が好ましい。

【００４２】この発明は、Ｆｅ−Ｓｉ系あるいはＦｅ−
Ａｌ系合金の脆弱さを利用して乾式粉砕により容易に微
粉砕でき粒内歪みを緩和したＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系混合金
属粉末に、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〜４００μ
ｍ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Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系
焼結合金が得られる。

【００４３】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。

【００４４】

【実施例】

実施例１Ｓｉ５０．１ｗｔ％、Ｆｅ４９．９ｗｔ％並びにＡｌ５
３．５ｗｔ％、Ｆｅ４６．５ｗｔ％からなる原料を、そ
れぞれ真空雰囲気中で高周波溶解したインゴットを粗粉
砕し、さらにジェットミルで微粉砕した。得られた２種
の粉末の平均粒径は３．５μｍであった。

【００４５】この２種の粉末にＦｅ粉を混ぜＡｌ５．４
ｗｔ％、Ｓｉ９．６ｗｔ％残部Ｆｅからなる原料とした
後、表１及び表２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。

【００４６】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℃／時間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。

【００４７】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。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。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３、表４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、表１〜表４における比較例は、
製造条件がこの発明の限定条件外の場合である。

【００４８】実施例２実施例１の原料粉末に、表５、表６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℃／時間
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。

【００４９】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。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。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７、表８に示す。

【００５０】比較のため、表１のＮｏ．２（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。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。なお、磁気
特性用のリング成形体は混合金属粉末が硬くて、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７、表８のＮｏ．２９（比較例）に示
す。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】

【表３】

【００５４】

【表４】

【００５５】

【表５】

【００５６】

【表６】

【００５７】

【表７】

【００５８】

【表８】

【００５９】

【発明の効果】実施例から明らかなように、Ｆｅ−Ｓｉ
系インゴットおよびＦｅ−Ａｌ系インゴットをスタンプ
ミルで粗粉砕後、ジェットミルにて乾式粉砕した微粉末
にＦｅ微粉末を混合した微粉末に、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℃〜１
０℃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
もしくは還元雰囲気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 (72)発明者山下治大阪府三島郡島本町江川２丁目15ー17 住友特殊金属株式会社山崎製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆｅ−Ｓｉ系インゴット並びにＦｅ−Ａ
ｌ系インゴットを各々粗粉砕後にジェットミルにて乾式
粉砕し、得られた各微粉末とＦｅ微粉末を混合した微粉
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
成形した後、水素流気中で脱脂を行い、さらに非酸化性
雰囲気中で焼結することを特徴とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ
系焼結合金の製造方法。
【請求項２】請求項１において、Ｆｅ−Ｓｉ系インゴ
ットとＦｅ−Ａｌ系インゴットを各々粗粉砕後に混合
し、次いでジェットミルにて乾式粉砕した微粉末にＦｅ
微粉末を混合した微粉末あるいはスラリーを用いるＦｅ
−Ａｌ−Ｓｉ系焼結合金の製造方法。