JPS6134243B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は軟磁性を有する焼結酸化物材料と結合
剤としての合成樹脂とを基にした電磁部材の製造
方法に関するものである。 金属酸化物及び金属塩夫々から既知のセラミツ
ク法により製造される軟磁性生成物は、特に高周
波数において、損失が少く、電気抵抗が高いので
金属に基にした鋳造軟磁性製品に好適である。こ
れ等のセラミツク製品の重大な欠点は、焼結工程
中に生ずる収縮の変化の結果として寸法安定性が
むしろ悪いことである。このため通常後処理（研
削仕上）が必要になり、このことは費用および技
術的理由のため望ましくなく、特にテレビジヨン
装置の受像管の頚部に接続する偏向ユニツト用の
所謂ヨークリングの場合には望ましくない。この
後処理はしばしば製品の磁性を損うので一層魅力
がなく、更に破壊または損傷により不合格率が高
い。 磁性材料を、結合剤と混合した焼結粒子として
型に導入し（例えば射出成形により）、次いで結
合剤を硬化させる〔常温またはせいぜい数百度
（℃）の温度で〕場合には、後処理は省略され
る。実際に寸法の許容値は型の寸法に対する許容
値により決定される。 この方法の第２の利点は、極めて複雑な形がつ
くられることである。 この方法は、例えばフエライトから軟磁性製
品、例えばコイルコアを成形する場合には文献
（公開されたオランダ国特許出願第6608192号明細
書）から既に知られている。然しかかるコアの透
磁率（μ）は、殆んどの用途には、低く受け入れ
られないことがわかる。事実、合成樹脂材料で結
合した軟磁性生成物は、次の大きな欠点を有す
る：出成物中の結合剤物質は非強磁性（μ＝１、
所謂空気のμ）であり、磁性粒子間に存在するの
で、これ等のすべての粒子は事実空隙により分離
され、これにより生成物の有効μが著しく低下し
ている。この低下は磁性材料の固有透磁率μが僅
かな役割をはたすに過ぎないほど大である。 本発明の目的は、軟磁性を有する焼結酸化物材
料と結合剤としての合成樹脂とを基にした電磁部
材で、合成樹脂で結合した電磁部材用には高い透
磁率を、好ましくは高い電気抵抗と組合せて有す
る電磁部材の製造方法を提供することにある。 この目的のため前記種類の電磁部材は、軟磁性
粉末を含有し且つ予め成形した軟磁性を有する酸
化物材料の焼結体間の空所を満たす合成樹脂結合
剤系により一体にされて正確に画成された形状お
よび寸法を有する固体を形成する、上記焼結体の
密に充填された構造を有することを特徴とする
（ここに「密に充填された」とは、各焼結体が隣
接する焼結体のできるだけ多数と機械的に接触す
ることを意味するものとする）。 本発明の利点は次の如く説明される： 型（環状）を焼結フエライト球状体（直径φが
約２mm）で満たし、できるだけ濃密の充填が例え
ば振動により確保される場合、理想は最も濃密な
球状体の積み重ねであり、次いで上記環状型を熱
可塑性樹脂で満たす場合、かかる環では冷却した
後、μ_effは13と評価される（このフエライトの
圧縮され焼結された固体の環状体においてはμは
約350と測定された）。然し球状体間の空所を鉄粉
と熱可塑性樹脂の混合物で満たす場合上記μは既
に13から35に増す。 尚球状体を予め充填した後結合剤を注入する間
一定の圧力下に維持することにより固定する場合
には、更に良い結果が得られる。即ち45〜50のμ
が容易に実現される。 本発明の方法の絶対的な特徴は既に述べた。 既ち １ 所定の形（後述する）の焼結軟磁性体を型に
予めできるだけ濃密に積み重ねて充填する。 ２ これ等の焼結体を、型に軟磁性材料（金属粉
末またはセラミツク粉末）を結合剤（熱可塑性
または熱硬化性）と一緒に注入する間、初めの
位置に維持する。 ３ 注入圧力は焼結体が強制的に離されるほど高
くすべきでなく且つ焼結体が圧力により破壊す
るほど高くすべきではない。 従つて焼結した軟磁性を有する酸化物材料と結
合剤としての合成樹脂とを基にした電磁部材の製
造方法は、本発明においては、次の工程を特徴と
する： フエライトの予め成形した焼結体を多数供給
し；マトリクツスを予め成形した焼結体で満た
し；これ等の予め成形した焼結体が焼結体の表面
の一部分で機械的に接触することを確保するに十
分な圧力を焼結体にかけ乍ら焼結体を型内に維持
し； 液体結合剤を軟磁性粉末と混合し； 型内の予め成形した焼結体間の空所に液体混合
物を導入し； 結合剤を硬化させ、結合剤により予め成形した
焼結体と粉末を合体して型の形状および寸法を有
する固体にし； この固体を型から取出すことを特徴とする。 予め成形した焼結体の形状に関して、好ましい
形状があり、概略次の３種に別けることができ
る。 ａ 球状体：本質的には濃密積み重ねが重要であ
る。 ｂ 棒状体、例えば円筒、細長い楕円体（米粒の
形）および多面体（長さ：横断面＞２：１）。
良好な充填の条件の他に、この場合好ましくは
２つの他の条件を満足する必要がある。即ち最
大数の棒状体が同じ方向に配列する必要があ
り、積み重ねは目地結合状でなくてはならない
（壁の煉瓦の様に）。 ｃ 横断面対主要面＜1/3の薄板。このためには
前記ｂ項に記載したと同じ条件が適用される。 予め充填する焼結体粒子の形状および寸法の選
択は最終製品の形状および寸法により決定され、
例えば外径40mm、内径30mmの環状体をつくらなけ
ればならない場合には、例えば長さ20mm、直径２
mmの棒状体は、形成される空所が大きすぎるので
使用すべきではない。 予め成形した焼結体間の相互の接触は種々の性
質のものである： 球状体は接点を有する。 円筒および楕円体は接線を有する。 多面体および薄板は接触面を有する。 磁気「短絡」の見解から、が好ましいが、次
点は残留する空所を満たすのに効果が劣ることで
ある。 長さ対直径の比が大きい粒子を使用する場合に
は、該粒子が形成すべき物体中で同じ方向に整列
する際異方性生成物が得られ、例えば球状体の場
合より一層高いμ_effが得られるが、但し界の方
向は焼結体の最大寸法の方向と同じであることは
勿論である。この方法で、μ＝350の基本材料か
ら出発してμ_eff＝110が実現された。この方法を
使用し得る用途では、フエライト組成物の選択が
役割をはたし始める。この理由はこの場合出発物
質のμが高いほど複合体のμが有意義に一層高く
なるからである。 次に本発明を図面を参照して実施例につき説明
する。 第１図は受像管と偏向ユニツトの組合せ体用の
ヨークリングの斜視図である。第２図は第１図の
ヨークリングの−線に沿つた断面図あり、ヨ
ークリングを構成する焼結した棒状体の積み重ね
が、磁束がヨークリングを介して流れる方向にど
のように順応しているかを示す。 予備成形体の組成 一般に比較的高い透磁率を有する出発材料を使
用するのが好ましい。磁気損失は多くの用途では
むしろ高い周波数（5Mcまで）において低くなく
てはならないので、電気抵抗が高い（＞５×10⁴
Ωｍ）ことも必要である。特にこの形の材料は次
にフエライト系： ａ MgMnZn−フエライト ｂ LiMnZn−フエライト ｃ NiZn−フエライト に見出される。 上記フエライト系は大体次の組成範囲（モル
％）を有する： ａ MgO20〜45、MnO1〜８、Fe₂O₃40〜49.5，
ZnO5〜30。 ｂ Li₂O5〜11，MnO3〜10、ZnO15〜40、
Fe₂O₃55〜75。 ｃ NiO20〜40、ZnO10〜30、Fe₂O₃46〜50。 上記フエライトは当業者には文献（例えばトリ
ーデイズ・オン・マテリアルス・サイアンス・ア
ンド・テクノロジ、第11巻、408頁第８表；ニユ
ーヨーク1971参照）から知られるように他のイオ
ンによる置換もこの場合行えることは明らかであ
る。 極めて高い周波数における損失は：重要性が少
く且つμeff値が重要である用途には、むしろ
MnZnフエライト（μ＞1000）の範囲で材料をさ
がす。組成範囲（モル％）：MnO18〜40、
ZnO10〜30、Fe₂O₃50〜55。 この場合すべての種類の置換が可能であること
は勿論である（例えば西独国公開特許第2735440
号参照）。 一般に他の既知軟磁性フエライトも使用し得る
ことは勿論であると言える。予備成形体用のフエ
ライトの製造は、当業者に知られている多くの方
法の任意の方法により行うことができる（例えば
トリーテイズ・オン・マテリアルス・サイアン
ス・アンド・テクノロジ、第11巻、第411頁、第
１３図参照）。 製造方法の最終工程、即ち焼結工程において、
本発明の特別の利点が表われる。予備成形体を一
定のサイクル法で焼結することができる。この理
由は寸法の許容差が殆んど何の役割もはたさない
からである。 射出混合物の組成 ａ 有機結合剤 この目的のため２つの主要な群、即ち １ 熱可塑性物質 ２ 熱硬化性物質 が考えられる。これ等２群の多くの代表的な
ものが知られており（例えばマテリアルス・エ
ンジン、（Engin.）、1980年１月第40〜45頁参
照）、前者の群は特に値段が重要な因子である
場合に考えられ、第２の群は製造した部材の強
度が重要である場合に考えられる。 ｂ 軟磁性充填剤 これも２つの群に別けることができる。 １ 市場で入手し得るような種々の形の鉄粉を有
する金属粉末 必要条件：材料のかなり高い透磁率、一定の
範囲（これ等の範囲は製造すべき製品および使
用する結合剤により決定される）内の粒度分
布、但し平均粉径は常に小さい（せいぜい数ミ
クロン）。この理由は平均粒径が小でないと渦
電流損失が作用し始めるからで；最後には好ま
しくは金属粒子が外側に電気絶縁層を有する必
要がある（例えばフオスフエーシヨンによ
り）。 ２ 軟磁性フエライト粉末。この場合もまた粉末
のμが適度でなければならない。更にこれ等の
粉末には技術的処理の理由のため約１〜10μｍ
の間の平均粒径が望ましい。実施例Ｆを参照の
こと。 磁性粉末と結合剤の混合比（容量）は一定の範
囲（２：３〜３：２）内で変えてもよく、下限は
混合物の磁性により決定され、上限は混合物の成
形性及び最終生成物の機械特性により決定され
る。 高透磁性生成物には、粒子から粒子への磁束の
容易な通過が絶対必要で、換言すると空隙により
直接透磁率が減じ、従つて型を粗い粒子で予め満
たし次いで上記粒子を加圧下に維持する射出成形
を行うのが、受け入れられる結果を達成するため
に適する課程である。 実施例 Ａ 式Mg₀.₆₅Zn₀.₃₅Mn₀.₁Fe₁.₇₈O₃.₈₂を満足する組成
を有するマグネシウム亜鉛マンガンフエライト粉
末を結合剤溶液と混合することにより球状体を形
成した。該球状体を空気中1320℃で２時間焼結し
た。球状体は、焼結した後、0.6〜1.2mmの直径を
有した。 上記フエライト球状体を外径φ_p＝50mm、内径
φ_i＝34mm、ｈ＝８mmの寸法を有する環状型に注
入し、次いで40Kg／cm²の圧力で、締付型により圧
縮した。球状体の充填容積は55％であつた。次い
で残りの45％の容積を鉄粉およエポキシ樹脂と硬
化剤の混合物で満たした。この混合物は90重量％
の鉄粉を含有した。 実施例 Ｂ この場合は実施例Ａの方法によりつくつたが焼
結後２〜2.8mmの直径を有するマグネシユウム亜
鉛マンガンフエライト球状体を使用した。 実施例Ａと同じ寸法を有する射出成形用金型を
これ等の球状体で満たした。充填容積は50％であ
つた。残りの50容量％の鉄粉とポリプロピレンの
混合物（この内鉄粉の割合は90重量％であつた）
で満たした。 実施例 Ｃ 粉末を結合剤および水と混合し、混合物を押出
し、次いでN₂＋５％O₂雰囲気中1300℃で１時間
焼結し、次いで1000℃で冷却中酸素分圧を0.1％
O₂に下げることによりマンガン亜鉛第一鉄フエ
ライトの棒状体をつくつた。棒状体は加熱後1.65
mmの直径および9.2mmの長さを有した。 実施例Ｂの型に棒状体の縦軸ができるだけうま
く型の接線方向に配列するように予備充填した。
次いで空所を鉄粉とポリプロピレンの混合物（こ
の混合物中鉄粉は92重量％）で満たした。 実施例 Ｄ 本例においては、直径２mm×長さ５mmの
MgZnMnフエライト（実施例Ａ参照）の棒状体
を、実施例Ａに示した型に棒状体の軸ができるだ
け接線方向に向くように予め充填した。 上記棒状体によりマトリツクスの空所の66容量
％が占有された。 残りの空所を鉄粉と熱硬化性樹脂の混合物（こ
の混合物中鉄粉は89重量％）で満たし、予め充填
した棒状体を40Kg／cm²の圧力下で圧縮した。 実施例 Ｅ MnZn第一鉄フエライトの棒状体（直径１mm×
長さ５mm）を実施例Ａに示した型に型壁の接線方
向に棒状体の軸方向が向くように予め充填した。
充填容積70％。然る後鉄粉と熱硬化剤の混合物を
充填した（鉄粉54容量％、熱硬化性樹脂46容量
％；即ち鉄粉90重量％） 実施例 Ｆ 実施例Ａの型と同じ方法を有する型に直径0.4
〜１mmのMgZnMnフエライト（実施例Ａ参照）の
球状体を予め56容量％充填した。約40Kg／cm²で圧
縮した後、エポキシ樹脂と、球状体と同様の組成
を有するMgZnMnフエライト粉末（平均粒径1.5
μｍ）の混合物を充填し、44容量％がフエライト
により占有され、56容量％がエポキシ樹脂により
（即ち78重量％がフエライト）占有された。 実施例 Ｇ 本例において実施例Ａの型と同じ寸法の型に、
MgZnMnフエライト（実施例１参照）フレーク
を、40Kg／cm²の圧力下に維持し42重量％まで充填
し、残留する空所に鉄粉とエポキシ樹脂の混合物
を充填した（容量比54：46；即ち鉄粉90重量
％）。 実施例 Ｈ 前記実施例と同様の型にマンガン亜鉛第一鉄フ
エライト棒状体（直径4.5mm×長さ６mm）を充填
した。充填容量51％であつた。約40Km²／cm²で圧縮
した後、空所にエポキシ樹脂とMgZnフエライト
粉末（平均粉径６μｍ）の混合物を充填した。 エポキシ樹脂／MgZn第一鉄フエライトの重量
比37/63、即ち88重量％がフエライトであつた。 実施例Ａ〜Ｈにより得られた生成物の性質を下
表に記録した。但しμ_１は初期透磁率、tan
δ／μは損失係数、δは固有抵抗である。

【表】 用 途 考えられる用途は特に複雑な形の変圧器コアお
よびコイルコア並びにテレビジヨン装置の受像
管／偏向ユニツト組合せ体用のヨークリングであ
る。本発明によるヨークリングの一例を第１図に
示し、１で表わす、このヨークリング１はMnZn
フエライトの細長い棒状体２，３，４，５，６等
（第２図参照）をヨークリング１の形状および寸
法を有するマトリツクス中で圧縮し、残留する空
所にエポキシ樹脂およびMnZnフエライト粉末を
充填することにより得られた。棒状態２，３，
４，５，６等を型の壁のほぼ接線方向に縦軸がく
るようにして「目地結合剤」中に積み重ねてこの
方向におけるμをできるだけ大きくした。

【図面の簡単な説明】

第１図は受像管／偏向ユニツト組合せ体用のヨ
ークリングの斜視図、第２図は第１図のヨークリ
ングの−線に沿つた断面図である。 １……ヨークリング、２，３，４，５，６……
MnZnフエライトの細長い棒状体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軟磁性を有する焼結酸化物材料と結合剤とし
   ての合成樹脂を基にし正確に画成された形状およ
   び寸法を有する電磁部材を製造するに当り、フエ
   ライトに予め成形した焼結体を多数供給し、型を
   予め成形した焼結体で満たし、これ等の予め成形
   した焼結体が焼結体の表面の一部分で機械的に接
   触することを確保するに十分な圧力を焼結体にか
   け乍ら焼結体を型内に維持し、液体結合剤を軟磁
   性粉末と混合し、型内の予め成形した焼結体間の
   空所に液体混合物を導入し、結合剤を硬化させ、
   結合剤により予め成形した焼結体と粉末を一体に
   して型の形状および寸法を有する固体にし、この
   固体を型から取出すことを特徴とする電磁部材の
   製造方法。 ２ 予め成形した焼結体がほぼ球状を有する特許
   請求の範囲第１項記載の電磁部材の製造方法。 ３ 予め成形した焼結体がほぼ棒状を有する特許
   請求の範囲第１項記載の電磁部材の製造方法。 ４ 予め成形した焼結体が薄板である特許請求の
   範囲第１項記載の電磁部材の製造方法。 ５ 予め成形した焼結体の主要寸法の方向の軸
   が、磁束が操作中部材を通過する方向にほぼ平行
   である特許請求の範囲第３項または第４項記載の
   電磁部材の製造方法。 ６ 予め成形した焼結体を目地結合剤中に積重ね
   る特許請求の範囲第３項または第４項記載の電磁
   部材の製造方法。 ７ 軟磁性粉末がフエライト粉末および鉄粉末か
   ら成る群に属する特許請求の範囲第１項記載の電
   磁部材の製造方法。 ８ 酸化物強磁性材料がMgMnZnフエライト、
   LiMnZnフエライト、MnZnフエライトおよび
   NiZnフエライトから成る群に属する特許請求の
   範囲第１項記載の電磁部材の製造方法。