JPS62136361A - 磁性粉末 - Google Patents

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】 イ、産業上の利用分野 本発明は、磁性粉末に関し、特に、磁界によって拘束さ
れた磁性粉末を研磨砥粒として工作物を研磨する磁気研
磨に使用するに好適な磁性粉末に関する。

口、従来技術 従来から、工作物の表面仕上げ加工やパリ取りノ手段と
して、研削加工、ホーニング加工、バレル加工、パフ加
工、ラッピング加工、超音波加工、化学研摩、電界研磨
など多くの加工方法が目的に応じて採用されている。近
年、工作物の研冴加工において、被加工材料の多様化、
被加工物形状の複雑化、高精度加工の要求などにより、
磁気研磨法が注目されている。磁気研磨法には、磁性粒
子を懸濁させた磁性流体を使用する方法と磁性研磨材を
使用する方法とがあり、前者は主に平面ｖｒ磨に使用さ
れ、後者は金型など複雑形状の被加工物の表面研磨に利
用される。この発明は、後者に属する磁気研磨に使用し
て特に好適な磁性粉末に関する。

この種の磁気研磨では、Ｎ−５磁極間に研摩材となる磁
性粉末を存在させ、磁性粉末を磁力線に沿ってブラシ状
に整列保持させた中で被加工物を回転あるいは振動させ
る等により、磁性粉末（研摩材）と被加工物との間に相
対的運動を発生させて被工作物表面を研摩させる。

磁気研摩で用いられ・る研磨材は、磁性体である必要が
ある。従って、従来から一般の研磨材として広く使用さ
れているＡｌ２Ｏ３やＳｉＣなどの非磁性体は単独では
磁気研摩用の研磨材とすることができない。

磁気研磨用研摩材としては、鉄粉にアルミナ（Ａ４２０
３）粉末を付着させてなる、粒径数十〜百数十μｍの複
合粉末が用いられているが、このような複合粉末は、表
面部分にアルミナが分散しているため粉末粒子同士の接
触面積が小さくなって、反磁場係数が太き（なり、磁性
粉末ブラシの被加工物表面への圧接力を研磨加工に充分
な強さに保持するためには、強い外部磁界を形成させる
必要があって研磨装置が大型になる。その上、鉄とアル
ミナとの接合強度に問題があり、研磨中にアルミナが親
藩、分離し、磁性研磨材としての寿命が短いという欠点
がある。

ハ０発明の目的 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、
反磁場係数が小さく、寿命の長い磁気研磨用磁性粉末を
提供することを目的としている。

二０発明の構成 本発明は、軟磁性金属中に、平均粒径１〜２０μｍのセ
ラミックス粉末及びダイアモンド粉末の一方又は双方が
、体積率で合計１〜５０％分散した粒子によって構成さ
れた磁性粉末に係る。

上記セラミックス粉末及びダイアモンド粉末は、硬質で
あって砥粒の役割を果たす。セラミックス粉末としては
、アルミナ（ＡＡｚＯ３）、酸化クロム（Ｃｒ　２０３
）　、シリカ（ＳｉＯｚ）、ジルコニア（ＺｒＯｚ）等
の酸化物粉末、窒化珪素（ＳｉｓＮ＋）、窒化チタン（
ＴｉＮ）、窒化硼素（ＢＮ）等の窒化物粉末、炭化珪素
（Ｓ　ｉ　Ｃ）、炭化チタン（Ｔ　ｉ　Ｃ）等の炭化物
粉末が好適であり、これらセラミックス粉末及びダイア
モンド粉末の１種又は２種以上が使用できる。

その平均粒径は、１μｍ未満では後述する粉末製造に際
して熔融金属中への分散が旨くいかず、２０μｍを越え
ると、基地金属との接合強度が低下することと、反磁場
係数が大きくなり、１〜２０μｍであることが好ましい
。２〜１０μｍが特に好ましい平均粒径である。

また、その分散量は、体積率で１％未満では研磨能力が
不充分であり、体積率で５０％を越えると、基地金属と
の接合力が低下し、磁気ブラシを形成する際の反磁場係
数が大きくなることと磁束密度が半分以下に低下する。

従ってその量は体積率で１〜５０％とする。特に好まし
い量は体積率で５〜２０％である。

粉末粒子の基地金属としては、鉄、クロム鋼、珪素鋼、
Ｆｅ−Ａ１合金、Ｆｅ−３ｉ　−Ａ１合金（センダスト
）　、Ｆ　ｅ　　Ｎ　ｉ合金（パーマロイ）、非晶質金
属等の軟磁性材料を使用する。基地金属は、磁気ブラシ
を形成する役割のほかに、研磨材としてのセラミックス
粉末及び／又はダイアモンド粉末を固定する役割を果た
す。研磨中に研磨材が摩耗したり親藩した場合、基地金
属が研磨材としての役割をも果たすようにしてあれば、
研磨用磁性粉末の寿命の一層の改善になる。このような
観点から、基地金属には硬度Ｈｖ６００以上の非晶質磁
性合金が特に好ましい。非晶質合金には、硬度が高く、
かつ靭性に冨んでいて、高透磁率、かつ高磁束密度を有
するものがある。本発明で使用する磁性金属には、硬度
Ｈｖ６００以上の非晶質合金を使用するのが特に望まし
い。非晶質合金の硬度がＨｖ６００よりも低いと、研磨
材としての機能が不充分である。

本発明において採用される非晶質磁性合金粉末の組成の
例としては、 ｃｏ、５　Ｆｅ　ｓＳｉ　４Ｂｌ＆　。

Ｃ０Ｇ１８　Ｆ　ｅ　４．２　Ｓ　ｉ＋ｔ　Ｂ１２　。

Ｃｏｑｏ・３Ｆ　ｅ　４．７　Ｓ　ｉ＋ｔ　Ｂ＋ｏ　、
　　Ｃｏｎ　Ｓ　ｉｈｏ　Ｂ、２　。

Ｃ０ｑｏ　Ｚｒ、、　、　　Ｃ０ｔｂ　Ｆｅ　ｓｃｒ　
ｓＳ　ｉ　ｓＢ、、　。

ＣＯｓ　Ｆｅ５Ｓｉｎ　Ｂｌｉ　　（添数字は原子％を
示す。以下同様）などに代表されるＣｏ基非晶質合金組
成、 Ｆ　ｅＴｇＳ　Ｌ。Ｂ＋ｔ　＋　　Ｆｅ、７２ＣｏＩＩ
Ｓ　ｉｇ　ＢＫ。

Ｆｅｙａ　　Ｃｒ６Ｓｉ４Ｂ１４．　　　Ｆｅａｔ　　
　Ｓ　　ｉ　＋Ｂ＋３　　Ｃ２Ｆ　ｅｇｏ　ＰＩ３　Ｃ
７，Ｆ　ｅ、。Ｐ　１３　Ｃ７Ｃｒｌｏ　。

Ｆｅ４゜Ｎ　ｉ４ａ　Ｐ、６　Ｂ　４．　　Ｆ　ｅｑ。

Ｚｒ＋ｏ。

Ｆ　ｅ（２Ｎ　ｉ　１６　Ｓ　ｉ　ｅ　Ｂ　、４などに
代表されるＦｅ基非晶質合金組成とすることができる。

これらの非晶質磁性合金は、磁束密度５００００以上、
透磁率５００以上の良好な磁気的特性を有し且つ硬度Ｈ
Ｖ６００以上を示す合金である。

磁気研磨用磁性粉末の各粒子は、磁界中で磁化され整列
結合されて磁気ブラシを構成する。

ここで、形成される磁気ブラシの嵩密度や磁性粉末粒子
間の磁気的結合の強さは、粉末粒子の大きさや形状にも
関係する。非晶質磁性合金粉末粒の長径が１０μｍ未満
或いはｌ龍を越えると粉末の先議密度が低く磁気ブラシ
の嵩密度が充分に得られず、磁気ブラシ中の磁束密度が
小さくなり被加工物表面に対する磁性粉末の圧接力が低
くなるために研磨特性に低下傾向が生ずる。従って、本
発明では非晶質磁性合金粉末粒の長径を１０μｍ〜１寵
の範囲、特に望ましくは２０μｍ〜５００　μｍとする
ことが望ましい。

また、非晶質磁性合金粉末の粒形は、粉末粒子の反磁場
係数を小さくし磁気ブラシの磁気抵抗を低減させる上か
らは形状異方性の大きな形状とすることが望ましく、反
面、粉末の流動性を向上させ充填性を向上させる上から
は球形とすることが望ましい。上記両面の要請から、本
発明においてはアスペクト比３０以下の鱗片状、板状或
いは略球状の非晶質磁性合金粉末の採用が望ましい。

ホ、実施例 磁気研摩用粉末は、軟質磁性材料である必要があり、工
業的製造法としては、水アトマイズ法、ガスアトマイズ
法、遠心アトマイズ法、キャビテーション法など溶湯か
ら微細な溶融金属滴とし凝固させる方法や粉砕法が有利
であるが、熔融状態の金属中に研磨材となる前記の酸化
物、窒化物、炭化物、ダイアモンド粉末を溶湯中にあら
かじめ分散させた後、アトマイズすることで軟質磁性粉
末の中に研磨材粉末の分散した複合粉末が得られる。ま
た、アトマイズ中に研磨材を噴射する方法においても同
様に得ることができる、この複合粉末は軟質磁性金属基
地中に研磨材が固定しているため接合強度が強く基地表
面に遊離していないため反磁場係数が大きくならず強い
磁気ブラシを形成することができる。また、上記アトマ
イズ法やキャビテーション法によれば、非晶質合金を主
成分とする磁性粉末を容易に得ることができる。

次に本発明の具体的な実施例について説明する。

先に本出願人が提示したキャビテーション法（特開昭５
８−６９０７号公報）によって、Ｆ　ｅ７２Ｃｏ　Ｂ　
Ｓ　ｉ　ｓＢ＋ｆの非晶質合金基地中に、平均粒径５μ
ｍのアルミナ粉末が体積率で１０％分散し、長径４４〜
１４９μｍ１アスペクト比２〜１０の鱗片状複合磁性粉
末を製造し、磁気研摩に供した。

第１図はかくして得られた磁性粉末粒子の顕微鏡組織を
スケッチしたものであって、非晶質金属の基地１中にア
ルミナ粉末２が均一に分散していることが解る。

上記のようにして製造された磁性粉末を磁気研磨用磁性
粉末として使用し、次のような研摩仕上げを行った。

丸棒被加工物をボール盤のドリルチャックに装着し、被
加工物を挟むようにして互いに対向する電磁石に直流電
圧を印加し、その対向面にＳ極、Ｎ極を形成して両極間
に磁性粉末の磁気ブラシを形成し、これら電磁石と等距
離に位置して回転する被加工物に上記磁気ブラシを摺擦
させて研磨加工を行った。

加工条件は以下の通りである。

被加工物：５Ｋ−３焼入鋼の丸棒（ＨＲＣ６３）１０菖
璽φ×１００重璽２ 磁場の強さ：１．２Ｔ 被加工物と磁極との間隔：１．２ｍｍ 研削油：軽油（１０重量％） 被加工物回転速度：　５００ｒｐｍ 研磨時間＝３０秒間 研磨前粗さ２μｍＲｍａｘであった素材表面が磁気研磨
により粗さ０．２０μｍＲｍａｘの鏡面状態の良好な仕
上げ面とされた。表面粗さの測定は、触針走査式表面粗
さ計によって行った。

第２図は研房前の測定記録チャート、第３図は研磨後の
測定記録チャートである。

このように、３０秒間という極めて短時間のｆｉＪｆ麿
で、頗る良好な表面平滑度が得られた。また、上記の研
磨加工を１００００間の被加工物について行ったところ
、研磨能力に殆ど変化が見られず、この磁性粉末の耐久
性は極めて優れたものであった。

なお、本発明に基づく磁性粉末は、上記の例のような磁
気ブラシによる研摩のほかに、磁性流体を使用する磁気
研摩法の懸’／’ＡＶＡ性粒子にも適用可能である。

へ０発明の詳細 な説明したように、本発明に基づく磁性粉末は、軟磁性
金属中に、平均粒径１〜２０μｍのセラミックス粉末及
びダイアモンド粉末の−１又は双方が、体積率で合計１
〜５０％分散した粒子によって構成されているので、研
磨用粉末に使用して次のような効果が奏せられる。

（１）　　粉末粒子表面に非磁性の物質（セラミックス
及び／又はダイアモンド）が集中していないので、反磁
場係数が小さく、その結果、強い磁界を必要としないの
で、研磨装置が小型で済む。

（２１ｌｉＪ！質粉末（セラミックス粉末及び／又はダ
イアモンド粉末）と軟磁性金属との接合力が強く、その
結果、研磨中の硬質粉末が磁性粉末粒子から脱落、分離
することが殆どなく、高い研磨能力を長期間保持できる
。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施例を示すものであって、 第１図は磁性粉末粒子の顕微鏡組織のスケッチ、第２図
は被加工物の研磨前の表面粗さを示す測定記録チャート
、 第３図は被加工物の研磨後の表面粗さを示す測定記録チ
ャート である。 なお、図面に示された符号においモ、 １・・・・・・・・・非晶質金属 ２・・・・・・・・・アルミナ である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、軟磁性金属中に、平均粒径１〜２０μｍのセラミッ
   クス粉末及びダイアモンド粉末の一方又は双方が、体積
   率で合計１〜５０％分散した粒子によって構成された磁
   性粉末。