JPS61291934A - 鉄コバルト焼結合金の製法 - Google Patents

鉄コバルト焼結合金の製法

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JPS61291934A
JPS61291934A JP10494685A JP10494685A JPS61291934A JP S61291934 A JPS61291934 A JP S61291934A JP 10494685 A JP10494685 A JP 10494685A JP 10494685 A JP10494685 A JP 10494685A JP S61291934 A JPS61291934 A JP S61291934A
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alloy
powder
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alloy powder
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Wataru Yamagishi
山岸 亙
Kaoru Hashimoto
薫 橋本
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Fujitsu 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】 〔概 要〕 鉄−50%コバルト合金を粉末冶金法で製造し、かつ高
密度の焼結体を実現して優れた軟磁性材料を提供する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、鉄コバルト合金の製法、特に、軟磁性材料で
ある鉄−50%コバルト系合金の粉末冶金法による製法
に係る。
〔従来の技術〕
従来、軟質磁性材料としては、鉄、珪素鋼、パーマロイ
 (Ni40〜90%、残部Feの完全固溶体合金の商
品名)、センダス1−(A15%、Si  9%、残部
Feを含む鉄合金の商品名)、パーメンジュール(Co
50%、残部Feの合金の商品名〉などが知られている
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記の軟質磁性材料のうち最も高い磁束密度(2,35
T)を有するのがパーメンジュールであるが、この合金
はきわめてもろく、冷間加工が不可能に近いという欠点
がある。そこで、バナジウムを約2%添加することによ
り、冷間加工性を改善したものとして2■−パーメンジ
ュールが知られているが、未だ充分な加工性を有するに
至っていない。
粉末冶金法は、このような難加工性材料の成形体の有力
な製造方法の一つである。しかし、鉄粉とコバルト粉を
混合して、成形、焼結した場合、鉄のコバルトへの拡散
係数がコバルトの鉄への拡散係数よりも大きいので鉄に
カーケンドールボイドが発生すること、および高温焼結
時におけるFe −Co合金の結晶構造に起因する拡散
係数の低さのために、焼結体の高密度化が困難であり、
実用性のある磁気的性質を有する材料を得ることはでき
ない。これらを解決するために種々の添加元素の効果が
調べられているが、未だ根本的な解決に至っていない。
また、Fe −50%Co合金溶解材粉を成形、焼結す
る場合、最終的な焼結密度に大きな影響を持つ粉末の圧
縮性がFe−50χCo組成における規則格子の形成に
起因する高硬度のために相当に悪いという欠点がある。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
Fe −50χCo合金を加工性に優れた粉末冶金法に
より製造し、かつその磁気的性質を改善するために、磁
気的性質の低下を引き起こす第三元素添加の手法に頼ら
ずに(第三元素の添加を一部に排除するわけでないが)
、出発金属粉として、規則格子を有さないFe−Co合
金粉を使用し、それによって、圧粉成形性を向上させる
と共にカーケンドール効果が起こらないようにして、焼
結体の高密度化を実現するものである。
規則格子を有さないFe  Co合金粉としては、規則
格子を有するFe −50%Co合金溶解材を急冷する
ことによって規則格子を解いたもの、あるいはFeに富
むFe −Co合金を用いることができる。
Fe −50χCo合金の規則格子を解くには、Fe 
−50χCo合金は730°Cにおいて規則−不規則変
態を起こすので、この温度領域を急冷によって通過させ
ることにより、不規則化を実現することができる。一般
には、850℃から、水冷もしくは油冷を施すことによ
り不規則化する。例えば、通常のアトマイズ法に比較し
て冷却速度を大きくするために、アモルファス合金を製
造する方法として良(知られているシングルロール法を
発展すせ、C7−ル回転数、ロール形状、溶湯噴射速度
を適切に選ぶことにより、規則格子を解いたFe −5
0χCo合金粉を作成することができる。
このように規則格子を解いたFe −50χCo合金粉
を用いれば、規則格子を形成していないために合金粉の
硬度が低下し、圧縮成形性が向上する。しかも、Fe 
−Co合金粉から出発するために、Fe粉とCo粉から
出発する場合と比べてカーケンドール効果が発生しにく
くなる。従って、焼結後の密度が向上し、焼結晶の磁気
的性質は向上する。
また、Feに富むFe −Co合金は本来的に規則格子
を形成していない。第9図にFe −Co二元系におけ
るビッカース硬さの組成依存性を示すが、この図から5
0%Coをピークとし、Co量が少なくなるほど、すな
わち、FeNが多いほど硬さは低くなることがわかる。
Fe −50χCoに硬さのピークを示すのは規則格子
を形成しているためである。
したがって Feに富むFe −Co合金粉を使用すれ
ば、規則格子を形成していないために硬度が低いことと
なり、圧粉成形性の改善が期待される。
Fe粉とCo粉から出発して焼結を行なうと、FeとC
oの拡散係数が一部違う(FeO方が大きい)ためにカ
ーケンドール効果が発生し、高密度化が困難であった。
そこで、Feの拡散係数をCoのそれに近づけるために
、Feの拡’At 係19をCoの拡散係数で希釈する
という考え方で、Feの一部をCoで置換してFeに富
むFe −Co合金粉を採用する。そしてこのFeに冨
むFe −Co合金粉とCo粉との組合せを用いれば、
Fe粉とCo粉。
の組合せの場合と比べて、それぞれの粉末の拡散係数が
近い値となるので、拡散の進行が改善され、カーケンド
ールボイドが発生しにくくなることが期待される。
以上の如く、本発明の方法では、規則格子を解いたFe
  50χCo合金粉あるいはFeに冨むFe = C
合金粉とCo粉を使用して粉末冶金法によりFe −5
0χCo合金を得ることを特徴とするものであるが、こ
れらと共にFe粉とCo粉を混ぜて使用すること、さら
にはこれらをお互いに組合せて使用することも本発明の
範囲内の事項である。
〔実施例〕
大嵐槻土 最初に、Fe−Co (]、 : 1 )合金溶解材を
急冷して規則格子を解いた50χFe −50χCO合
金粉を作成した。前記のようにアモルファス合金を製造
する方法として良く知られているシングルロール発展さ
せ、ロール回転数、ロール形状、溶湯噴射速度を適切に
選び、熔解温度/600°C、噴射ノズル径0.2鶴φ
、ロール回転数8000 〜8500rpmで一325
メソシュの50χThe − 50χCO合金粉を得た
この急冷50χFe − 50χCo合金粉の格子が不
規則化していることを次のようにして評価した。
粉末の硬度、および電気抵抗は、測定が困難であり、か
つ信顧性に乏しいので、粉末を一定圧力で圧粉した段階
での密度を測定することにより、圧粉成形性を評価した
。すなわち、不規則化が行われると、硬さが低下し、圧
粉体の密度が高くなるのである。結果は次の通りである
(*)溶解材の50χFe−50χCo合金の密度を8
.18g/cAとした。
こうして格子が不規則化していることが確認された一3
25メソシュの50χFe−50χCo合金粉のほかに
、−200メツシユの電解鉄粉と、−325メソシユの
Co粉を用意し、合金粉の量をO−100重量%の範囲
内で変え、かつFe/Co=1となるようにして、これ
らの粉末を混合した。さらに潤滑剤として0.75重量
%のステアリン酸亜鉛を添加した。
この混合粉を392MPa(4t/c!Il)の成形圧
力でφ45×φ35X7tの形状に圧粉成形した。その
後、400°Cにおいて圧粉体から前述の潤滑剤を除去
してから、850℃、1時間水素雰囲気にて予備焼結し
、さらに588MPa (6 t/ cnl )の圧力
で再圧縮成形した。最後にこの予備焼結晶をプッシャー
型水素雰囲気炉にて1400℃、1時間という条件で焼
結した。得られた材料の特性は以下の通りである。
〔焼結密度〕
JIS Z 2505に規定され−ている「金属焼結体
の密度測定方法」によって焼結密度を求め、溶解材の5
0χFe−50χCo合金(パーメンジュール)の密度
8、18(g/cc) Cアール・エム・ボゾース) 
(R,M.Boz−orth) :フエロマグネテイズ
ム(Ferromagnetism)、デー・ファン・
ノストランド社(D.Van NostrandCo.
 、Inc.) 、P.190(1964)参照〕で除
して相対密度とした。
第1図から明らかなように合金粉を混合することにより
、焼結密度が向上し、合金粉を40重量%以上含有した
材料で95%以上の高密度が得られた。
〔磁気的性質〕
得られた焼結合金に励磁コイル及びサーチコイルを共に
42タ一ン巻いて最大印加磁場4kA/m(50 0e
)にて直流自記磁束計によりBHヒステリシス曲線を描
いて磁束密度、保磁力、および透磁率を求めた。第2図
に磁束密度と合金粉の含有量、第3図に保磁力と合金粉
の含有量、第4図に最大透磁率と合金粉の含有量との関
係をそれぞれ示した。
これらの図から明らかなように、合金粉の含有量を40
重量%以上とすることによって軟質磁性材料として好ま
しい磁気的性質が向上した。
(2.OT以上の高磁束密度、180A#n以下の低保
磁力、2. 0 mH/m以上の高透磁率)実廠桝1 原料粉としてFeに富む組成を持つ一325メソシュの
Fe−xχCO合金粉(x=20 、 30 、 40
) 、および=325メソシュのCo粉を用意し、Fe
/Co=1(質量)となるようにし、さらに潤滑剤とし
て0、75重量%のステアリン酸亜鉛を加えて混合した
これらの混合粉を392MPa (4 t/ cd)の
成形圧力でφ45×φ35X7’−の形状に圧粉成形し
た。その後、400℃において圧粉体より前述の潤滑剤
を除去してから、750〜850°Cにおいて1時間、
水素雰囲気にて予備焼結し、さらに588MPa (6
 t/ cnl )の圧力で再圧縮成形した。最後にこ
の予備焼結晶をプ、7シヤー型水素雰囲気炉にて130
0〜1400’C1で1時間焼結した。得られた材料の
特性は以下の通りである。
〔焼結密度〕
JIS Z 2505に規定されている「金属焼結体の
密度測定方法」によって焼結密度を求め、溶解材の50
χFe−50χCo合金(パーメンジュール)の密度8
.18g/cc (前出のフェロマグネテイズム参照)
で除して相対密度とした。
第5図から明らかなように、合金粉を使用することによ
り、焼結密度が向上し、Coの含有率が、20〜40%
のFe −Co合金粉とCO粉の組み合わせによって相
対密度95%以上を得た。
〔磁気的性質〕
得られた焼結合金に励磁コイルおよびサーチコイルを共
に42ターン巻き、最大印加磁場4kA/m (500
e)にて直流自記磁束計により、BHヒステリシス曲線
を描いて磁束密度、保磁力、および透磁率を求めた。第
6図に磁束密度と合金粉中のCOの含有率、第7図に保
磁力と合金粉中のC。
含有率、第8図に最大透磁率と合金粉中のCO含有率と
の関係をそれぞれ示しまた。
これらの図から明らかなよ・うに、Coの含有率が、2
0〜40%のFe −Co合金粉とCO粉を組み合わせ
ることによって軟質磁性材料として好ましい磁気的性質
(高磁束密度、低保磁力、高透磁率)を得ることができ
た。
なお、これらの図において、本発明の効果が明白に見ら
れるXの範囲としては、相対密度が94%以上、磁束密
度が2T以上、保磁力が18OA/m以下、最大透磁率
が2mH/m以上の条件を満たすX≧10%の範囲であ
る。
また、上限については実施例ではx=40までであるが
x=50までならばXの値が太き(なっても各特性が向
上することは容易に類推できる。ただし、x=50につ
いては硬度が最も高くなるため除かれる。
したがってXの範囲は10≦x〈50である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、規則格子を有さないFe −Co合金
粉を出発粉として使用することにより、焼結密度を高め
、その結果として実用性のある磁気的性質を有するFe
 −50XCo合金を得ることができる。
したがって本発明に係る焼結軟質磁性材料を電磁部品に
応用すれば、切削加工が非常に困難なパーメンジュール
溶解材を用いるよりも経済的である。
【図面の簡単な説明】
第1〜4図は規則格子を解いたFe−Co合金粉を用い
た実施例1で得られた結果を表わしており、いずれも合
金粉の含有量に関して、それぞれ焼結晶の相対密度(第
1図)、磁束密度(第2図)、保磁力(第3図)、最大
透磁率(第4図)を表わすグラフ図であり、第5〜8図
はFeに冨むFe −Co合金粉を用いた実施例2で得
られた結果を表わしており、いずれも合金粉のCo量に
関して、それぞれ焼結晶の相対密度(第5図)、磁束密
度(第6図)、保磁力(第7図)、最大透磁率(第8図
)を表わすグラフ図であり、第9図はFe−C。 合金におけるCogに関する合金のビッカース硬度を表
わすグラフ図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、規則格子を形成していない鉄コバルト合金粉を含む
    出発金属粉を圧縮成形し、焼結して鉄−50%コバルト
    焼結合金を製造することを特徴とする鉄コバルト焼結合
    金の製法。
JP10494685A 1985-05-18 1985-05-18 鉄コバルト焼結合金の製法 Granted JPS61291934A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0323002A1 (en) * 1987-12-28 1989-07-05 Fujitsu Limited Iron-cobalt type soft magnetic material
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US20100048322A1 (en) * 2008-08-21 2010-02-25 Ryo Sugawara Golf club head, face of the golf club head, and method of manufacturing the golf club head

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JPH0373612B2 (ja) 1991-11-22

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