JPS5854185B2 - 高透磁率焼結鉄−ニッケル系合金用粉末 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鉄−ニッケル系合金、またはこれにＣｒ、Ｍ
ｏ、Ｃｕなどのごとき磁性改善元素の１種または２種以
上を含有させた鉄−ニッケル系合金よりなる高透磁率焼
結鉄−ニッケル系材料用合金粉末である。

電子機器部品、たとえば磁気へラドコア、リレーコアな
ど高透磁率を要望される磁性材料は形状の複雑、かつ小
型化にも即応する必要が生じ、既存の焼結純鉄、ケイ素
鉄、センダスト合金のほかＦｅ−Ｎｉ高透磁率合金の焼
結化の必要度が高まりつつある。

従来、焼結Ｆ ｅ−３０／ ８５ Ｎ ｉ糸材料は、純
鉄粉と純ニッケル粉を所定割合で均一に混合後、成形焼
結して製造している。

しかし、焼結時において、鉄中へのニッケルの拡散が遅
く、均一化に長時間を要し、また焼結促進に役立つカー
ボニール粉末を利用しているが、高価であるほか、焼結
時の寸法収縮が犬であるなどの欠点がある。

本発明の焼結材料用合金粉末は、この種の欠点を解消し
た特定組成のプレアロイ粉末である。

以下実施例にもとすいて具体的に訣明する。

実施例 １ Ｆｅ−４５Ｎｉ系合金 この系に相当する化学成分の鉄−ニッケル系合金的２０
ｋｇを非酸化性雰囲気中で低周波誘導溶解し、溶湯中の
Ｓｉ成分を変化させ、１６４０°Ｃで注湯し、水噴霧圧
約７０ｋｇ／ｃｙｒｒで噴霧化してプレアロイ粉末を得
た。

この合金粉末を一１００メツシュに篩分け、その化学成
分を第１表（イ）〜に）に示す。

また、これとは別に焼結状態の組成が前記Ｆｅ４５Ｎｉ
系合金とほぼ同一組成となるように所定の割合で、第１
表（ホ）に示す化学成分の純鉄粉末ト純ニッケル粉末を
混合したプレミックス粉末を調製し、ボールミルで均等
組成となるように混合した。

なお、第１表に示す０は噴霧状態の粉末粒子の酸素量（
酸化の程変を比較）を示す。

これらの５種類の粉末に重量比でステアリン酸亜鉛０．
５係を添加し十分混合したのち、プレス圧７ｔ／ｃＩ？
Ｌで外径５０關×内径３４ｉｍＸ厚さ約７ｍｍのリング
状試験片に圧縮成形した。

この場合、第１表（イ）に示す酸化の大きい粉末を圧縮
成形したものはリングの外周にそって割れを生じた。

第１表（０）−（ホ）の粉末から成形したものには割れ
は認められなかった。

次に、これら５種類の圧粉体（リング試験片）を真空焼
結炉へ入れ、５００℃でｌｈｒ脱ろう処理し、ステアリ
ン酸亜鉛が残留しないようにしたの＊＊ち、 ■ ２０００Ｇで１ ｈ ｒ焼結した。

得られた焼結リングの直流磁気特性として、最大透磁率
、保磁力および磁束密晩を測定し、これを第２表に示す
。

なお、焼結密客およびプレス成冷※形性の指標としてプ
レス圧７ｔ／−で成形した圧粉体の抗折力（ＡＳＴＭ）
を測定し、これを第２表に併記した。

第１表および第２表から明らかなとおり、噴霧時に粉末
粒子が著しく酸化したもの（イ）はプレス成形性が劣り
、試料に微細な割れが多数発生した。

（Ｏ）は（イ）に比べてプレス成形性がやや向上するも
、焼結状態で酸化物が残留し、本来の磁性が損われ、純
鉄粉末と純ニツケル粉末とのプレミックス粉末（ホ）よ
り磁性、特に最大透磁率と保磁力が劣る。

これに対し、（ハ）、に）は（イ）、（ロ）および（ホ
）よりも最大透磁率の値は著しく向上しており、抗折力
の値も高く、プレス成形性も優れている。

実施例 ２ Ｆ ｅ−７８Ｎ ｉ−４Ｍｏ系合金（ｐｃパーマロイ）
に相当する化学成分の鉄−ニッケル系合金約２０ｋｇを
真空雰囲気中で低周波誘導溶解し、溶湯中のＳｉ成分を
市販同系合金より高目とする一方、Ｍｎ成分を極力低目
にし、１６６０’Ｃで注湯し、アルゴンガス雰囲気噴霧
槽中で約７０ｋｇ／Ｃｒ１Ｌの水噴霧圧を注湯流にあて
てプレアロイ粉末を得た。

この合金粉末を一１００メツシュに篩分け、その化学成
分を第３表の（４）に示す。

また、これとは別に焼結状態の組成が前記Ｆｅ−７８Ｎ
ｉ −４Ｍ ｏ系合金とほぼ同一組成となるように、
第３表の（Ｂ）に示す化学成分の純鉄粉末（５部）：純
ニツケル粉末（２０部）：純モリブデン粉末（１部）の
割合で混合したプレミックス粉末を調製し、ボールミル
で均等組成となるように混合した。

これら２種類の粉末に重量比でステアリン酸亜鉛ｏ、５
％を添加し、十分混合したのち、プレス圧７ｔ／ｉで外
径５０關×内径３４關×厚さ約７關＊＊のリング状試験
片に圧縮成形した。

ついでこの圧粉体（リング試験片）を真空焼結炉に入れ
、５００°Ｃでｌｈｒ脱ろう処理し、ステアリン酸亜鉛
が残留しないようにしたのち、１２００℃で２ｈｒ焼結
した。

得られた焼結リングの最大透磁率、保磁力および磁束密
咲などの磁気特性、焼結密度、プレス成形性を第４表に
示す。

第３表および第４表から、１部本発明合金粉末による焼
結材料は保磁力が低く最大透磁率が高いことがわかる。

つぎに、本発明焼結材料用合金粉末組成を上記のように
限定した理由を設問する。

（１） Ｃ： ０．０５係以下 Ｃが多くなるとプレス成形時の加工硬化の度合が高まり
、相対的に圧粉密度比が低下して圧縮性を減するほか、
磁性に悪影響を及ぼすため上限を０．０５係と定めた。

（２） Ｓｉ ： ０．３〜５．０係 Ｓｉが過少のときは、水噴霧時の表面酸化が多くなり、
逆に過多のときは、粉末形状が極端に不規則化して圧縮
性が損なわれるほか、磁気特性を考慮し０．５〜３．０
係で良い効果があることを確認しているが、特性上許さ
れる範囲を考慮し０．３〜５．０ｆＯに定めた。

（３）Ｍｎ二〇、５係以下 Ｍｎが多いと粉末が球状化するほか表面酸化の度合が高
まるため、プレス成形性が劣化する傾向があられれるが
、ｏ、３％以下の範囲は支障がないことを確認している
が、特性上許される範囲を考慮し上限を０．５係とした
。

（４） Ｎｉ ： ３０〜８５係 Ｎｉ成分が３０％以下ではフェライトの析出のおそれが
あり、磁性低下の原因となる。

３０〜８５係の範囲において磁わい常数、結晶磁気異方
性常数などが小さく高透磁率が得られる。

（５）磁性改善合金元素 磁性改善合金元素としてＣｒ、Ｍｏ、Ｃｕ等の適量を添
加する。

例えばＰＣパーマロイではＣｒ：≦５係、Ｍｏ：≦１０
％、Ｃｕ：≦２０係を添加含有させる。

なおこれら添加成分は次式により決定する。

（Ｊ 、Ａｐｐ、Ｐｈｙｓ、３９（１９６８）２．Ｐ６
０’３参照） Σ１Ｃｉ（ａｔ％）＋（１４，５±１．５）ａｔ％Ｆｅ
＋ｂａｌ 、Ｎ１＝１００ ΣＣｉ ｌＺｉ Ｉ＝（１９，５±ｔ５）ａｔ％Ｃ１：
成分元素の原子濃Ｖ輔 Ｚｉ：成分元素の価数 即ち上式を満足する範囲内で単独または複合添加するこ
とにより磁性改善に役立つことを確認した。

（６） （０） ： ０．４係以下 上記範囲を超えると圧縮性が極端に悪化するから好まし
くない。

以上のとおり、本発明焼結材用粉末（プレアロイ粉末）
は比較粉末（プレミック粉末）にくらべてプレス成形性
および磁気特性が優れており、磁気へラドコアー、リレ
ーコアー、その他電子機器の小型化ないし形状の複残化
に対する要望に十分即応できるという技術的成果は著大
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ Ｃ：０．０５％以下、Ｓ ｉ ： ０．３−５．
   ０ ％、Ｍｎ：０．５係以下、０２：０．４係以下、Ｎ
   ｉ：３０−８５係、残余が鉄および付随的不純物よりな
   る高透磁率鉄ニツケル焼結材料用合金粉末。 ２Ｃ：０．０５係以下、Ｓｉ ： ０．３−５．０係、
   Ｍｎ：ｏ、５％以下、０□：０．４％以下、Ｎｉ：３０
   ８５係と、さらにＣｒ：≦５係、ＭＯ：≦１０係、Ｃｕ
   ：２０％の１種または２種以上を含有し、残余が鉄およ
   び付随的不純物よりなる高透磁率鉄ニツケル焼結材料用
   合金粉末。