JPS6254041A - 鉄コバルト焼結合金の製法 - 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】 〔１既　　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た
めにＨＩＰ処理を行なう。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、鉄コバルト焼結合金の製法、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）、センダスト（Ａ１５％、Ｓｉ９％残部Ｆｅを含む
鉄合金の商品名）、パーメンジュール（Ｃｏ５０％、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〕

上記軟質磁性材料のうち最も高い磁束密度（２，３５Ｔ
）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、ｌ；’ｅ−５０％ＣＯ合金溶解材粉を合金溶解詰
粉る場６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−５０％Ｃｏ［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及び作用〕本発明は、上
記問題点を解決するために、鉄粉（Ｆｅ粉）とコバルト
粉（Ｃｏ粉）と必要に応じて鉄コバルト合金粉（Ｆｅ−
Ｃｏ合金粉）との混合粉を出発材料として圧縮成形し、
焼結して鉄−５０％コバル）（Ｆｅ−５０％Ｃｏ）焼結
合金成形品を水圧プレス）処理を適用する。

ＨＩＰ処理の適用により粉末冶金法により得られるＦｅ
−５０％Ｃｏ焼結合金の密度が向上する。

ＨＩＰ処理の適用は、一般的には、圧縮成形処理後先ず
常圧焼結しその後で行なう方が好ましい。

その理由はオープンボアが存在すると圧力がかかりにく
いからで、最適条件にて常圧焼結を行い、オープンポア
を少なくするほどＨＩＰの効果が大きい。

ＨＩＰ処理において、温度は１０００−１３５０℃好ま
しくは１３００℃である。１３５０℃より高温では焼結
体が融解してしまい、１０００℃より低温では緻密化さ
れない。圧力は５００ｋｇｆ／ｃｄ以上、通常８００〜
１２００ｋｇ　ｆ　／　ａＪ　、好ましくは１００１０
０Ｏ／ｃｄである。８００ｋｇｆ／　ｃｊより低圧では
緻密化が進行せず、また１２００ｋｇｆ／ｃ＋Ｊより高
圧にしてもそれ以上の密度の向上は認められない。時間
は０．５ｈ以上、通常０．５〜２ｈ、好ましくは１ｈで
ある。０．５ｈより短時間では緻密化が向上せず、蓋た
２ｈより長時間ＨＩＰを適用してもそれ以上の密度の向
上は認められない。

我々は、先に、特願昭６０−１０４９４６号において、
出発金属粉中に規則格子を形成していないＦｅ−Ｃｏ合
金粉を用いることにより粉末冶金法で高密度のＦｅ−５
０％Ｃｏ焼結合金を得ることができることを開示した。

この手法はここでも併用することが可能である。規則格
子を有さないＦｅ−Ｃ。

合金粉としては、規則格子を有するＦｅ−５０％Ｃｏ合
金溶解材を急冷して規則格子を解いたもの、あるいはＦ
ｅに富むＦｅ−Ｃｏ合金が用いられる。

〔実施例〕

原料粉として、−２００メツシユの電解Ｆｅ粉、−４０
０メツシュ還元Ｃｏ粉、および−３５０メツシユのアト
マイズＦｅ−５０％Ｃｏ合金粉を用意し、合金粉の量を
０〜６０重量％の範囲内で変え、Ｆ　ｅ　／　Ｃｏ　＝
　１となるようにし、さらに潤滑剤として０．７５質量
％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３９２　ＭＰａ　（４ｔ／ｒｕＪ）の成形圧力でφ
４５×φ３５Ｘ７ｔ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℃において１時間水素雰囲
気にて予備焼結し、さらに５８８　ＭＰａ　（６ｔ／ｃ
ｊ）の圧力で再圧縮成形した。次いでプッシャー型水素
雰囲気炉にて１４００℃で１時間常圧焼結した。

それから、１３００℃まで真空昇温した後、１００１０
０Ｏ／−までＡｒガスにより昇圧して昇温先行型のＨＩ
Ｐ処理を行い、１３００℃、　１００１００Ｏ／　ｃｔ
Ａに１時間保持した。

得られた材料の特性を下記の方法で評価した。

〔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Ｆｅ
−５０％Ｃｏ合金（パーメンジュール）の密度８．１８
（ｇ／ｃｃ）　　（アール・エム・ボゾース）　　（Ｒ
，Ｍ。

Ｂｏｚｏｒｔｈ）　：フエロマグネテイズム（Ｆｅｒｒ
ｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ）、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。

〔グリーン密度〕

試料の寸法および重量をもとに計算により求めた。

〔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基４ｋＡ／ｍ（５００ｅ）に
て直流自記磁束計によりＢ　Ｈヒステリシス曲線を描い
て磁束密度、保持力、および透磁率を求めた。

第１図は、常圧焼結後とＨＩＰ処理後の焼結晶の相対密
度を、比較のために圧縮成形後のグリーンの相対密度と
共に図示したものである。同図から、ＨＩＰ処理を行な
うことによって、焼結密度が大幅に向上し、Ｆｅ粉、Ｃ
ｏ粉、Ｆｅ−５０％Ｃ。

の混合割合にかかわらずいずれも９９％以上の焼結密度
を示すことが認められる。

第２〜４図は常圧焼結後およびＨＩＰ処理後の焼結体の
それぞれ磁束密度（Ｂ４お）、保磁力（Ｈｃ）および最
大透磁率（μｍ）を図示したものである。

これらの図から、ＨＩＰ処理により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
）が向上することが認められる。

また、第１〜４図のすべてにおいてＦｅ−５０χＣ。

合金粉を添加した場合、少なくとも６０質量％の範囲ま
では添加量と共に特性が向上することが認められる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ＨＩＰを適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−Ｃｏ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図は常圧焼結体とＨｌ、Ｐ処理品のそれぞれ相
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Ｆｅ−５０
％Ｃｏ合金粉の含有量の関数として表わしたグラフ図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、鉄粉とコバルト粉、または鉄粉とコバルト粉と鉄コ
   バルト合金粉の混合粉を出発材料として圧縮形成し、焼
   結して鉄−５０％コバルト焼結合金成形品を製造する方
   法において、温度１０００〜１３５０℃、圧力８００ｋ
   ｇｆ／ｃｍ＾３以上、時間０．５ｈ以上の条件の熱間静
   水圧プレス（ＨＩＰ）処理工程を含むことを特徴とする
   鉄コバルト焼結合金の製法。