JPS60165302A - 軟磁性焼結材料の製造法 - Google Patents

軟磁性焼結材料の製造法

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JPS60165302A
JPS60165302A JP59023189A JP2318984A JPS60165302A JP S60165302 A JPS60165302 A JP S60165302A JP 59023189 A JP59023189 A JP 59023189A JP 2318984 A JP2318984 A JP 2318984A JP S60165302 A JPS60165302 A JP S60165302A
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JP
Japan
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powder
silicon
ferrosilicon
iron powder
sintering
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JP59023189A
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English (en)
Inventor
Atsushi Kuroishi
黒石 農士
Yoshiaki Ito
嘉朗 伊藤
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は交流磁気特性と焼結寸法精度に優れた鉄とシリ
コンからなる軟磁性焼結材料の製造法に関する。
〔従来技術〕
軟磁性部品は、一般に電磁軟鉄の切削加工や、電磁鋼板
、けい素鋼板の打抜き積層法によってg4作されている
。これらの方法は既に長い歴史を有し、磁気特性上及び
量産に利点を有する。しかしこれらの方法の第一の欠点
は、多量のスクラップを生ずる資源浪費型の製造方法で
あるということである。また積層ずれ、剥離、そり等の
ために寸法精度が悪化するという問題がある。切削品の
場合には磁性材料の殆んどが硬すぎるか軟かすぎる難削
材であるため切削加工費が高くなるという問題がある。
一方粉末冶金法は、このような切削法や、打抜き積層法
と比較して省資源的であり、また、ずれやそり等のない
優れた製造法でもある。しかし従来の軟磁性焼結材料は
、一体ものであるため、積層製品と比べて交流時にうず
電流による損失が大きく、そのため交流磁気特性は劣っ
ていた。これを改善するには、鉄に他の元素を添加して
その材料の固有抵抗を増加させることが一つの手段であ
る。特にシリコン1〜7重量%の添加は1磁気特性を損
なうことなく、固有抵抗を大幅に増加させ、交流磁気特
性を向上させることは知られている。
しかし、従来シリコンを全体で1〜1重量%含有する、
いわゆる7エロシリコン粉末と鉄粉の混合粉末を焼結し
た軟磁性焼結合金の場合、焼結の際の収縮が大きく、焼
結体がひずみ寸法精度が著しく劣化すること、及び固溶
硬化によって硬度が高くなり、寸法矯正のためのサイジ
ングが難しく、寸法精度を有する製品を作ることが著し
く困難である。
(発明の開示〕 本発明は上記の問題を解決し交流磁気特性と焼結寸法精
度に優れた鉄とシリコンから成る軟磁性焼結材料の製造
法を供することを目的とする。
本発明はこの目的を達するために、粒径100μm以下
のシリコン含有量20〜70重量%の7エロシリコン粉
末と、鉄粉とを、シリコン含有量が2.0〜7.0重電
%となるよう混合し、該混合粉末を圧縮成形し焼結する
ことにある。
軟磁性焼結材料の磁気特性は、その密度に支配される。
密度が高い程磁気特性の優れたものとなる。通常焼結材
料の密度は成形、焼結、及びサイジングの三つの工程で
各々増加し決定される。しかしながら高い寸法精度を保
つためには、焼結時の寸法収縮を小さくする必要があり
、また、サイジングの圧縮によって密度を上げる場合(
コイニング)には大きな加工歪みが残り、それが軟磁気
特性を劣化させるため、焼結、サイジング(コイニング
)で密度を上げることが期待できず、その粉末の圧縮性
が磁気特性を支配する重要な因子となる。この点からフ
ェロシリコン粉末や鉄粉中に圧縮性を阻害する炭素、窒
素、酸素が不純物として存在しないことが望ましい。ま
た軟磁気特性の観点からもこれら不純物がo、i重量%
以下になると、保磁力(Ha)や最大透磁率(Umax
 )が急激に改善されることが知られている。しかし本
発明においてはこれを更に0.05重量%以下に低く抑
えると、固溶硬化を抑制し、結晶粒の成長を促進して硬
度の増加を抑制する効果が得られる0フエロシリコン粉
末及び鉄粉は、上述の理由からアトマイズ法で得られる
純度の高い粉末を使用するのが良い。
IFe −Si状態図から判るように、Fe −1,0
〜7.0重量%S1の合金は通常の焼結温度範凹の10
00〜1800 ’Cで組織の一部又は全部がα相とな
り、焼結の進行が著しく、これが寸法精度を大幅に低下
させる主因である。この焼結時の収縮を抑制するには、
シリコンが鉄マトリックス中に拡散し合金全体が均一な
α相となるのを妨げる必要がある。
本発明ではシリコンが均一に組織全体に拡散することな
く、配合された7エ田シリコン粉末の部分の相が、鉄粉
として配合された相よりもシリコンの濃度の高い相とし
て存在する合金とすることによって、焼結時の収縮を小
ならしめるようにするため、配合する7エロシリコン粉
末中の81含有量を20重N%以上とする。シリコン含
有量がこれより少ないと、合金全体としてのシリコン含
有量を所望とするために添加する7エ四シリコン粉末の
量が増加し1圧縮成形の際の圧縮性が大幅に低下すると
共に、焼結時に7エロシリコン粉末から鉄粉へのシリコ
ンの拡散が早く進行し、鉄粉とフェリシリコンからなる
各相におけるシリコン濃度の差が小さくなってしまう。
7エロシリコン粉末の粒度はあまり細がいとフェロシリ
コン粉末中のシリコンが鉄粉中に拡散し易くなる。従っ
て7エロシリコン粉末中のシリコン含有量が20重量で
のように少ないと配合量も多くなるので、フェロシリコ
ン粉末は小さくても40 tim以−ヒの粒径とするの
が良い。従って7エロシリコン粉末の粒径は大きい方が
良いが、粒径が100 pmより大きいときには、鉄粉
との界面が少なくなり、鉄粉中への拡散が少なくなり、
鉄粉からなる相のシリコン含有量があまり少なく、直流
磁気特性における飽和磁束密度は大きくなるものの、比
抵抗が小さく交流時の磁気特性に劣ったものとなる。フ
ェロシリコン粉末中のシリコン含有量が70重量%を超
える場合には、合金全体としてのシリコン含有量を2〜
7重量%の範匣にするため、フェロシリコン粉末の配合
量が少なくなり、粒度を小さくしても、フェロシリコン
粒子と接触しない鉄粉粒子が生じ、鉄粉相にシリコンの
拡散されない相が生じ、前記と同様に交流時の磁気特性
に劣ったものとなる。
添加するフェロシリコン粉末の組成が、Fe6S13(
Si28.16%) 、FeSi (Si 33.4%
)、FeSi2(st5α1%)の金属間化合物である
場合には、鉄とシリコンとの親和力が高いので、焼結中
に鉄粒子への7工ロシリコン粒子からのシリコンの拡散
の開始が遅れるので、本発明法を効果的に行なうことが
できる。
鉄粉は粉末冶金に通常用いられている一100メツシュ
のものを使用すれば良い。
本発明において7エ四シリコン粉末と、鉄粉とを配合物
中のシリコン含有量を2〜7重量%となるように配合す
るのは、7重量%より多いと、得られた焼結体の磁気特
性が急激に劣化し、2重量%以上で、焼結時の収縮性の
改善及び磁気特性の向上が見られるからである。
本発明における焼結条件は従来と同様1000〜180
0 Cの温度を用い、真空ないし還元性雰囲気で10〜
30分間この温度に保持して焼結すれば良い。
実施例 アトマイズ法で得られた一100メツシュの鉄粉と、ア
トマイズ法によるシリコン含有[80,45,60各重
量%及びFeSiの組成を有する平均粒径60tII1
1の7エロシリコン粉末を、それぞれシリコン含有量が
8重R%となるように混合し、成形圧力6 t/eで・
リング状に成形した。この圧粉体を真空ないし還元性の
雰囲気下1150tZ’に10分保持して焼結した。比
較材として平均粒径25μmでシリコン含有J117重
量%のフェロシリコン粉末を上記と同様に混合、成形、
焼結した。
これら焼結材の焼結の際の収縮率及び直流磁気特性は第
1表の通りであり、第1表の本発明材(4)交流磁気特
性は第1図の如くであった。また本発明材(4)の25
0倍顕微鏡写真は第2図の如くであって、同材料をXM
A分析した結果同図中の白線に沿うシリコン濃度は白線
の下の波形に示すようにフェロシリコン粒子からなる相
の中央で最も高くなっていた。
第1表 以上本発明法によれば、軟磁性焼結材料を得るに当り寸
法精度がよく交流磁気特性のよいものが得られるので、
これらの部品を経済的に製造でき、モーター、ソレノイ
ド、リレーの磁心等に広く利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の本発明材(4)の材料の150
θのときの測定周波数に対する磁束密度を示した図、第
2図は本発明実施例の本発明材(4)の材料の250倍
顕微鏡写真とそのシリコン濃度分布を示した図である。 出願人 住友電気工業株式会社 代理人 弁理土中村勝成 Freqfuenr40−1z) 電2図 手続補正書(自発) 昭和60年S月7日 昭和sq年 特 許 願第0231gq号2、発明の名
称 軟磁性焼結材料の製造法3、 補正をする者 事件との関係 出 願 人 4、代理人 発明の詳細な説明の欄。 8、補正の内容 (1)明細書7頁の特許請求の範囲を別紙の通りに訂正
する。 (2)同 グ頁/乙行中の「0.7」を[、,2Jと訂
正する。 (3)同 り頁79行中の 「これを」を1炭素、窒素を」と訂正する。 (4) 同 S頁/lI〜/乙行の「鉄分の相が、鉄粉
として・・・・によって、」を 「分を、焼結後のFe−Si合金のマトリックスよりも
濃度の高い相として存在させ、」と訂正する。 (5) 同 6頁/3〜77行の1鉄粉との界面が・°
・劣ったものとなる。」を、 「鉄粉との界面の面積が少なくなり、焼結後のシリコン
の拡散がまったく不充分なものとなり、シリコン添加に
よる磁気特性改善の効果はなく、むしろ劣ったものとな
る。」と訂正する。 (6) 同 7頁λ行を、 「フェロシリコン粒子と鉄粉粒子の界面の面積が著しく
少なくなり、」と訂正する。 特許請求の範囲 fll 粒径100 tim以下のシリコンa有i!2
0〜70重量%のフェロシリコン粉末と鉄粉とを、シリ
フン含有量が2.0〜7.0重量%となるように混合し
、該混合粉末を圧縮成形し焼結することを特徴とする軟
磁性焼結材料の製造法。 (2) フェロシリコンの組成がFe Si 、Fe5
is 3 FeSi の金属間化合物のうちの何れか一つ以」二で
、特許請求の範囲第+11項に記載の軟磁性焼結材料の
製造法。 (3) フェロシリコン粉末、鉄粉中に不純物として含
有される炭素、窒素がそれぞれ0.03重量%以下であ
る特許請求の範囲第(1)項又は第(2)項に記載の軟
磁性焼結材料の製造法。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 粒径100μm以下のシリコン含有fi20〜
    70重量%のフェロシリコン粉末と鉄粉とを、シリフン
    含有量が2.0〜7,0重量%となるように混合し、該
    混合粉末を圧縮成形し焼結することを特徴とする軟磁性
    焼結材料の製造法。
  2. (2) フェロシリコンの組成がIFe Si 、lF
    eSi、3 FeSi の金属間化合物のうちの何れか一つ以上であ
    る特許請求の範囲第(1)項に記載の軟磁性焼結材料の
    製造法。
  3. (3) フェロシリコン粉末、鉄粉中に不純物として含
    有される炭素、窒素、酸素がそれぞれ0.05重量%以
    下である特許請求の範囲第(1)項又は第(2)項に記
    載の軟磁性焼結材料の製造法。
JP59023189A 1984-02-09 1984-02-09 軟磁性焼結材料の製造法 Pending JPS60165302A (ja)

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