JPS6321807A - アモルフアス合金粉末製電磁部品及びその製造方法 - 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】 発明の分野 本発明は、アそル７アス合金粉末裂１！磁部品及びその
製造方法に関するものであり、特には耐熱性有機材料を
アモルファス合金粉末の粒子表面被覆材として用いたこ
とを特徴とするものである。

本発明Ｉ２　、チ冒−クコイル、トランスコア、モータ
の回転子／固定子セグメント、磁気ヘッド等の電磁部品
に有用に応用しうる。

発明の背景 磁性、強度、耐食性等の点でユニークな性質を有する新
素材の一つとして注目されてきたアモルファス合金はそ
の基礎研究の段階から実用化の段階に入りつつある。ア
モルファス合金がもっとも早く実用化されつつあるのは
、その磁性特性を生かした電磁部品の分野である。大別
すると、アモルファス合金製電磁部品は、高磁束密度が
要求されるチョークコイル、トランスコア等の分野と高
透磁率が要求される磁気ヘッド等の分野に分かれるが、
この合金を使用した応用製品が次々と提唱され、今後共
々多方面への進展が予想される。

アモルファス合金の製造法としては、薄帯形態のアモル
ファスリボンを急冷法によって製造するのが現在のとこ
ろ主流を占めている。溶融金属をアモルファス化するに
は、結晶化を妨げる半金属の作用と結晶配向を阻止する
に充分の急冷速度が重要である。商品価値のあるアモル
ファスリボンを＠造するには、巾広の且つ寸法精度のよ
い均質なものを連続的に生成する必要があり、これまで
、遠心法、双ロール法及び単ロール法が提唱されている
。３者３様の得失があるが、巾広のリボンを量産しやす
い単ロール法に現在のところ特に大きな注目が寄せられ
ている。アモルファス？！磁部品は、アモルファスリボ
ンを打抜き加工し、必要ならそれらを複数枚積層して作
製されるが、アモルファスは他の材料に較べて相当に硬
いため、精度の良い打抜き技術の確立は仲々至難である
。仕上げ研削も非常に難しい。こうした機械的加工法の
困難さを回避するため、磁気ヘッドのような特定された
分野でスパッタ法による膜形成技術が開発されたが、応
用分野が限定され、を磁部品一般の製造への汎用性に欠
ける。アモルファス合金を使用して多様な形状の部品を
製造しつるなら、アモルファス合金の新たな用途も開拓
されるものと思われる。こうして、打抜き等の機械的加
工を使用せずまたは最小限として、様々の形態の電磁部
品を製造する技術の確立が所望される。

こうした要望に答えつる技術の一つは、アモルファス合
金粉末を所定の形状にプレスする粉末冶金技術の応用で
ある。アモルファス合金粉末は、アモルファスリボンの
粉砕、遠心アトマイジング、ガスまたは液体ジェットに
よる溶湯の噴霧化、回転翼等による溶湯の分断、刻み目
つきの冷却面への溶湯の噴射等の様々の方法で製造でき
る。こうしたアモルファス合金粉末を使用してｇｉ気装
置ファーを製造する方法が特開昭５９−１６３０６号に
開示されている。この方法は、強磁性ガラス質金属粉末
をガラス転移温度付近であって当該合金の結晶化温度以
下のプレス温度で６９〜６９０ＭＰａ　　（ＩＭＰａ中
１０　ｋｉ　／ｃｒａ”　　）　（７）圧力ニオイテ静
圧により圧縮することから成る。圧縮前に粉末を８１０
２あるいはＭｇＯで被覆処理することも記載されている
。具体的には、Ｆ１１マ＠Ｂ１８Ｓｉｌの組成（原子％
）を持つアモルファス合金粉末をＳｔＯ。

＋メタノールスラリー或いはＭｇＯ＋メタノールスラリ
ーと混和することにより該粉末を被覆処理し、被覆処理
された粉末を黒鉛型中で４ｊＯ〜５１０°Ｃの範囲の温
度で６９ＭＰ甑（６９０に９７け２　）の圧力下でプレ
スすることから成る。４５０〜４６０”Ｃの温度におい
て３０分間プレスすることにより４７〜６．８，９／Ｃ
Ｃの最大密度を有する製品が得られることが報告されて
いる。更には、樹脂のような有機結合剤と混和した後常
温プレスすることができることも付言されている。

しかしながら、上記特開昭５９−１６５０６号において
生成される製品について性能上改善の余地は多い。例え
ば次のような事項が挙げられる：仔）製品の密度の増加 （ロ）初透磁率の増大 （ハ）　うず電流損失の減少 に）　磁束密度の増大 （ホ）初透磁率の周波数特性の向上 発明の概要 こうした改善要求に答えるべく、本発明者はアモルファ
ス合金粉末電磁部品の製造について検討を重ねた。その
結果、アモルファス合金粉末粒子の被覆材として耐熱性
有機材料を使用し、しかもそれを溶液或いは分散液の形
で添加し、更に上述したよりも高い圧力で温間プレスす
ることにより改善が可能であることが判明した。耐熱性
有機材料を被饋材として用いることにより高密化が容易
となり、また絶縁体としては液状であるため、Ｓ１０．
あるいはＭｇＯなどの酸化物粉末に比べ、更には単に結
合剤樹脂を固体の形で添加するのに比べ１．有機物質全
体によく分散することを通して電磁特性が改善される。

この点に関して本発明者は先きにアモルファス合金粉末
の粒子表面被覆材として耐熱性有機被覆材をα１〜５重
量％全体に均一に分布した状態で含有するアモルファス
合金粉末プレス成形体から成るアモルファス合金粉末電
磁部品を提供し、更にはアモルファス合金粉末に粒子表
面被覆材として耐熱性有機被覆材を合金粉末を基準にし
てα１〜５重量％となるように溶液或いは分散液の形で
混合する段階と、得られる混合物を該アそル７アス合金
結晶化温度より低い温度で且つ耐熱性有機材料の軟化或
いは流動温度°より高い温度においてそして１００ＭＰ
〜２ＧＰの圧力において圧縮成形号）。耐熱性有機材料
の代表例は、ヒリイミド、テフロン、シランカップリン
グ剤、チタンカップリング剤及びシリコンオイルである
。これらは溶液或いは分散液の形で混合されることが重
要である。こうすることにより、前記特開昭５９−１６
３０６号に記載されたような固体結合剤として添加され
るのとは対照的に部品全体に一様に分布され九粒子相互
間の絶縁化を好適ならしめる。

特願昭６０−５０８０号には、有機被覆材の量が５重量
％を超えると絶縁体の占有容積が大きくなりすぎ、磁気
特性が低下する、と記ＩＩ２されている。しかしながら
、その後同方法を詳しく検討したところ、有機被覆材の
量はｓ重量％よりも多い方が総合的な特性ですぐれてい
ることを見出した。

すなわち、初透磁率は有機被覆材の量が５重量％以下に
比べて低下するが、鉄損はむしろ１０重量％の近傍に最
小値が存在し、またＭｇＯ被覆を有する従来例に比して
透磁率の周波数依存性が極めて小ざいことが分った。

斯くして、本発明は、アモルファス合金粉末の粒子表面
被覆材として耐熱性有機被覆材を５重量％より多く２０
重量−までの量で全体に均一に分布した状態で含有する
アモルファス合金粉末プレス成形体から成るアモルファ
ス合金粉末電磁部品を提供し、更にはアモルファス合金
粉末に粒子表面被覆材として耐熱性有機被覆材を合金粉
末を基準にして５重量％より多く２０重量％までの量と
なるように溶液或いは分散液の形で混合する段階と、得
られる混合物を該アモルファス合金結晶化温度より低い
温度で且つ耐熱性有機材料の軟化或いは流動温度より高
い温度においてそして１００ＭＰ〜２ＧＰの圧力におい
て圧縮成形する１段階とを包含するアモルファス合金粉
末製電磁部品の製造方法をも提供する。耐熱性有１１材
料の代表例は、ポリイミド、テフロン、シランカップリ
ング剤、チタンカップリング剤及びシリコンオイルであ
る。

これらは溶液或いは分に液の形で混合されることが重要
である。こうすることにより、前記特開昭５９−１６３
０６号に記載されたような固体結合剤として添加される
のとは対照的に部品全体に一様に分布され粒子相互間の
絶縁化を好適ならしめ、また特項昭６０−５０８０号の
電磁部品よりも良好な、または同等な電磁特性を達成す
る。

発明の詳細な説明 本発明は、以下の一般式で表わされるアモルファス合金
を対象とする： （ｙ、−、−ｂ−、ｃｏａＮｔｂＭｅ）、ｏｏ：、（ｓ
　ｉ　１−ｄＢｄ）。

（ＭはＴｌ、Ｚｒ、ＨａＳＶ、Ｎｂｓ　Ｔａｓ　Ｃｒ５
Ｍ６．Ｗ、Ｍ＋ａ、Ｒ１１ＳＣｔｓおよびＺｎの中から
選ばれる一種または二種以上から成る。

Ｏ≦１≦ｔｏ、Ｏ≦ｂ≦α６．０≦Ｃ≦１１５１０≦Ｘ
≦３５なる関係を有する。） もっとも一般的なものは７８　ａｔ％　ｐｅ−９ａｔ％
５ｔ−１３ａｔ％Ｂまたは４７ａｔ　％Ｆｅ−７α５ａ
ｔ　％Ｃｏ−１０ａｔ　％５（−１５ａｔ　　％Ｂの組
成を有する。電Ｂｉｍ品の用途に応じて最適のものを選
択することが好ましい。コア材料用には主にＦ＠−８１
−Ｂ系がそしてヘッド材料にはＣｏ系が主として用いら
れる。

アモルファス合金粉末の製造法としては、前述したよう
に、生成されたアモルファスリボンをボールミル等によ
り粉砕する方法、遠心アトマイジングした小滴を急冷す
る方法、溶湯にガスまたは液体ジェットを吹付ける方法
、回転翼などにより溶湯を機械的に分断する方法、２つ
の耐火ロール間に溶湯を噴出させ、溶湯に加わる力が正
から負に急激に変化するキャビテーション現象を利用す
る方法等がある。更に、前記特開昭５９−１６５０６号
においては、凹凸の刻み目のある冷却円板を使用し、そ
こに直接溶湯を噴射することにより粉末を製造する方法
が開示されている。本発明において使用するアモルファ
ス合金粉末は上記のいずれの方法によって製造されたも
のでもよい。特に好ましい粉末形態はフレーク状である
。これは、本発明で使用する耐熱性ｆ磯波覆材との組合
せで高密度製品の製造を可能ならしめる。粉末の大きさ
は、２０乃至３０μｍ〜５００μｍの範囲をとりつる。

アモルファス合金粉末に添加混合される耐熱性有機被覆
材としては、ポリイミド、テフロン、シランカップリン
グ剤、メタンカップリング剤、シリコーンａｍ（狭Ｍの
シリコーン樹脂、シリコーンゴム、シリコーンオイルな
どの総称として使用）が代表的である。これらは溶液或
いは分散液の形で混合される。こうすることにより、前
記特開昭５９、−１６５０６号のような固体甜脂の形で
添加するのとは異り、被覆材がアモルファス合金粉末粒
子間に浸透し、きわめて薄い皮膜として各粒子周囲を覆
い、良好な絶縁化作用を発揮しつる。溶液或いは分散液
の形で添加してこそ、その浸透効果及び希釈効果により
所期の目的を初めて達成しうるのである。

これら耐熱性有機被覆材は、被覆材の量に基いて全体の
５．０重量％よりも多く２０重量％まで添加されうる。

５％以下では透磁率と損失抑制がバランス良く行えず、
特に高周波特性が劣って来る。

２０％を越えると、絶縁体の占有容積が大きくなりすぎ
、飽和磁束密度及び透磁率が低下し、鉄損も多くなって
来る。

アモルファス合金粉末と耐熱性有機被覆材とは充分に混
和された後、所定の形状に圧縮成形される。圧縮成形は
、衝撃圧着法、爆発圧着法、温間プレス法等が使用しう
るが、ここでは高圧に耐える超、硬合金製金型を使用し
ての温間プレス法の採用が好ましい。適用圧力は最大２
０００ＭＰ（２０トン／ＣｉＩ”　　）にも及びうる。

目標とする高密度製品を得るため、最小１００ＭＰ（１
）ン／ｃＩ１１”）の圧力の適用が望まれる。耐熱性有
機材料の：Ｉ４清効果と高圧の使用により、例えばＦｅ
ｙ＠Ｂ１＠Ｓｉ１　　の場合リボン密度に近い７１〜７
．２ｆｉ／ｃｃの密度を有するプレス品を作製できる。

プレス温度は、アモルファス合金結晶化温度以下で且つ
耐熱性有機材料の軟化或いは流動ｉｍｘより高い温度と
して選定される。アモルファス合金の結晶〔ヒ温度はア
モルファス合金の組成によって異なり、Ｆ”ｙｓＢｔｓ
ｓｉＢの場合約５３０°Ｃである。耐熱性有機材料がポ
リイミドの場合その軟化温度は３００−５２０℃である
。チアミンの場合約！１００℃で軟化する。プレス時間
は、適用圧力及び温度の下で充分の高密度物品を生成す
るに充分の時間であり、一般に１〜６０分間である。

なお、任意的ではあるが、耐熱性有機材料による被覆を
行うに先立って、アモルファス合金粉末の粒子表面にリ
ン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸力ドミューム、リン
酸カルシューム、リン醒鉄、またはこれらの複合塩で被
覆しても良く、これにより合金粒子間の絶縁は一層向上
する。

実施例１ 鉄心材料としてＦ＠ｖａｓ１＊Ｂｔｍ（結晶化温度５１
０℃）の組成のアモルファス合金を選定し、その溶湯を
冷却された回転マールの上に流下させて厚さ２５μ？Ｆ
ｌ−１幅Ｉ　Ｑ　Ｏｍのアモルファス合金全製造した。

得られた合金を空気中４５０　’Ｃで約１時間脆化処理
し、粉砕して２０〜１００メツシユの７レーク状粉末と
した。この粉末に耐熱性有機被覆材としてメチルセロソ
ルブ系溶剤で希釈した２゜％ポリイミド溶液を合金粉末
に対して樹脂分が１０ｗｔ％となるように添加し、充分
に混合した。

混合物を乾燥後、金型に装入し、圧力８００ＭＰ。

温度４６０℃において３分間温間プレスした。こうして
、外径２５φ、内径１ｏ　・厚ざ３闘の寸φ ｉｓｇ　　　　　　　　　　　　　　　　雪高法ノドロ
イダルコアを＠宿し、そのトロイタルコアを４５０°Ｃ
で１時間焼鈍した。その透磁率を第１図にグラフ１で示
した。

実施例２ 実施例１において、ポリイミドの代りに、シランカップ
リング剤（親水基と親油基を有するシリコーン化合物信
越化学ＫＢＭ−６０３）を用いた他は、実施例１と同様
にしてトロイダルコアを製作した。測定結果を第１図に
グラフ２で示した。

比較例１ 比較のため非晶質磁性金属合金粉の表面を酸化してＦ＠
、０１ｙａを設けたものから得たトロイダルコアを作成
した。測定結果を第１図にグラフ３で示した。

実施例１．２から分るように、本発明のコアの透♂率は
広い周波数範囲で安定し、特に高周波域において従来の
圧粉コアよりもはるかにすぐれていることが分る。

実施例３ 鉄心材料としてＦ’＋Ｉｙ＠Ｓｌ＠Ｂ１ｍ（結晶化温度
＝５１０℃）の組成のアモルファス合金を選定し、その
溶沿を２へＯＯＯｒｐｍで高速回転する７０φ略のディ
スクの表面で遠心アトマイズし、アトマイズ化された溶
融小滴をｊ、　ＯＯＯｒｐｍで回転する内径３００φ簡
の円筒の内壁に衝突させ、急冷凝固し、アモルファス粉
末を製造した。得られた粉末はフレーク状であり、その
粒寸は４０〜１５０μであった。この粉末に実施例１と
同じ条件及び方法でポリイミドを被覆させた。ただし、
ポリイミドの被覆量は１８重量％〜２５重量％で変化さ
せた。

得られたトロイダルコアの磁気特性を下表に示す。

比較例４ 実施例３のアモルファス合金粉末に耐熱性有機被覆材の
代りに従来法により１重量％のＭ　ｇ　Ｏ被覆を施こし
、８０ＭＰの圧力下、３６０℃の温度で３０分分間間成
形した。測定結果を下表に示した。

表から分るように、ポリイミド被覆により、初透磁率の
周波数依存性は非貨に小さくなり、特に５〜２５重量襲
で安定した特性が得られる。しかし、２０重量％を超え
ると初透磁率の値は小さくなる。一方、飽和磁束密度Ｂ
ｓについては、２００重量％まではあまり低下せず、２
０％を超えると大きく低下して来ることが分る。また、
鉄損は１０！量％で最低となり、２０重量％を超えると
かえって損大するこ七が分る。以上からポリイミドの量
は５％より太きく２０％以下でなければならないことが
分る。

アモルファスリボンからの加工に依存することなく所望
の形状の電磁製品を容易に製造することができる。得ら
れる製品はアモルファスリボンの密度に近い密度まで高
密化されており、被覆材として使用した適量の耐熱性有
機材料の部分全体での均一な存在と相俟って改善された
磁気特性を与える。本発明は、チ冒−クコイル、トラン
スファ、モ〒りの回転子／固定子セグメント、磁気ヘッ
ド等に有用である。

第１図は本発明及び従来技術のアモルファス合金コアの
透磁率の周波数依存性を示すグラフである。

渭；波メ１吏二　Ｃｋ　内　り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）アモルファス合金粉末の粒子表面被覆材として耐熱
   性有機被覆材を５重量％よりも多く２０重量％以下の量
   で全体に均一に分布した状態で含有するアモルファス合
   金粉末プレス成形体から成るアモルファス合金粉末電磁
   部品。 ２）有機被覆材はポリイミド、テフロン、シランカップ
   リング剤、チタンカップリング剤、シリコーン樹脂より
   選ばれる前記第１項記載の電磁部品。 ３）アモルファス合金粉末に粒子表面被覆材として耐熱
   性有機被覆材を溶液或いは分散液の形で該粉末を基準に
   して５重量％よりも多く２０重量％までの被覆量となる
   ように混合する段階と、得られる混合物を該アモルファ
   ス合金結晶化温度より低い温度で且つ該耐熱性有機被覆
   材の軟化或いは流動温度より高い温度において、そして
   １００ＭＰ〜２ＧＰの圧力において圧縮成形する段階と
   を包含するアモルファス合金粉末電磁部品の製造方法。