JP2020053456A - Manufacturing method of fcc magnet bonded component - Google Patents

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信之 岡村
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Abstract

To provide an FCC magnet bonded component which can be used even at a high temperature in which an FCC magnet and a metal component are firmly bonded without using an adhesive.SOLUTION: A manufacturing method of a FCC magnet bonded component according to the present disclosure includes a step of preparing a metal component, a step of preparing a mold having a cavity that can accommodate the metal component, a step of arranging the metal component in the cavity of the mold, a step of pouring a molten metal of an FCC alloy containing Co, Cr, and Fe into the mold, and bringing the molten metal into contact with the metal component in the cavity, and a step of cooling the molten metal poured into the mold to produce an FCC alloy joined body in which the FCC alloy and the metal component are joined. The method further includes a step of removing the FCC alloy joined body from the mold, and a step of executing solution treatment, heat treatment in magnetic field, and aging treatment of the FCC alloy joined body for the FCC alloy.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、FCC磁石接合部品の製造方法に関する。   The present disclosure relates to a method for manufacturing an FCC magnet bonded component.

「FCC磁石」と呼ばれるFe−Cr−Co系合金鋳造磁石は、Fe、Cr、およびCoを主成分とする金属合金の磁石である。FCC磁石は、Fe、Cr、およびCoを含む金属材料を溶解して鋳造した後、溶体化処理、磁場中熱処理、および時効処理を行うことによって製造され得る。これらの熱処理により、Fe−Cr−Co系合金中でスピノーダル分解が生じ、強磁性相の単磁区微粒子が非磁性マトリックス中に析出する。スピノーダル分解が生じるとき、特定方向の磁場を印加することにより、Fe−Cr−Co系合金に磁気異方性を与えることができる。   The Fe—Cr—Co alloy cast magnet called “FCC magnet” is a magnet of a metal alloy containing Fe, Cr, and Co as main components. The FCC magnet can be manufactured by melting and casting a metal material containing Fe, Cr, and Co, and then performing a solution treatment, a heat treatment in a magnetic field, and an aging treatment. By these heat treatments, spinodal decomposition occurs in the Fe-Cr-Co-based alloy, and single domain fine particles of a ferromagnetic phase precipitate in the non-magnetic matrix. When spinodal decomposition occurs, magnetic anisotropy can be imparted to the Fe—Cr—Co-based alloy by applying a magnetic field in a specific direction.

FCC磁石は、希少元素であるNd、Dy、Tbなどのレアアースを使用することなく製造される。FCC磁石の金属材料は、高価で価格変動の大きいCoを含有するが、その含有量は、金属合金磁石の代表例であるアルニコ磁石におけるCoの含有量の半分以下である。さらに、FCC磁石の固有保磁力HcJは、フェライト磁石に比べて小さいが、FCC磁石の残留磁束密度Bは、希土類磁石に匹敵する。また、FCC磁石における残留磁束密度Bおよび固有保磁力HcJの温度係数は非常に低く、500℃程度の高温環境にも使用可能である。これらの特性を利用して、FCC磁石は様々な製品に採用されている。 FCC magnets are manufactured without using rare earths such as rare elements such as Nd, Dy, and Tb. The metal material of the FCC magnet contains Co, which is expensive and greatly fluctuates in price, but the content is less than half of the Co content in the Alnico magnet which is a typical example of the metal alloy magnet. Furthermore, the intrinsic coercive force H cJ of the FCC magnet is smaller than that of a ferrite magnet, the remanence B r of FCC magnet is comparable to the rare earth magnet. The temperature coefficient of the residual magnetic flux density B r and the intrinsic coercive force H cJ in the FCC magnet is very low, it can also be used in 500 ° C. of about a high temperature environment. Utilizing these characteristics, FCC magnets are used in various products.

FCC磁石を各種部品に組み込むには、多くの場合、エポキシ樹脂などの汎用の接着剤が使われる。FCC磁石の耐熱温度が高いにもかかわらず、樹脂などから形成された接着剤の耐熱温度は低い。このため、FCC磁石と部品とを接着して使用する場合は、接着剤の耐熱温度を超えない温度でしか使用できない。例えば自動車用の部品は200℃以上の高温で使用されることが多いが、汎用接着剤では、そのような使用温度には耐えられない。   In order to incorporate the FCC magnet into various components, a general-purpose adhesive such as an epoxy resin is often used. Despite the high heat resistance temperature of the FCC magnet, the heat resistance temperature of the adhesive formed from resin or the like is low. For this reason, when the FCC magnet and the component are bonded and used, they can be used only at a temperature not exceeding the heat resistant temperature of the adhesive. For example, automotive parts are often used at a high temperature of 200 ° C. or higher, but general-purpose adhesives cannot withstand such usage temperatures.

また、鋳型によって製造されたFCC磁石は、その表面(鋳肌)が粗いため、接着剤で他の部品に固定するには、接着面を機械的に加工して平滑化する工程が必要になる。FCC磁石が異方性磁石の場合、磁化方向が決まっているため、接着面の加工の平行度が非常に重要である。加工された接着面の平行度が狂うと、接着後におけるFCC磁石の磁化方向が設計方向からずれてしまう。   In addition, since the surface (casting surface) of the FCC magnet manufactured by the mold is rough, a step of mechanically processing and smoothing the bonding surface is required to fix the FCC magnet to another component with an adhesive. . When the FCC magnet is an anisotropic magnet, since the magnetization direction is determined, the parallelism of processing of the bonding surface is very important. If the parallelism of the processed bonding surface is out of order, the magnetization direction of the FCC magnet after bonding will deviate from the design direction.

磁石を各種部品に固定する方法として、接着のほかには、圧入、かしめ、ねじ加工などの方法が提案されている。特許文献1には圧入による方法が、特許文献2にはかしめによる方法が開示されている。特許文献3には、FCC磁石と部品の一方にねじ溝を、他方にねじ山を形成し、これらを互いにかみ合わせることによって磁石と部品を接合する方法が開示されている。   As a method of fixing the magnet to various parts, other than bonding, methods such as press fitting, caulking, and screw processing have been proposed. Patent Document 1 discloses a method by press fitting, and Patent Document 2 discloses a method by caulking. Patent Literature 3 discloses a method in which a thread is formed on one of an FCC magnet and a component and a thread is formed on the other, and the magnet and the component are joined by engaging these with each other.

実用新案登録第3191531号公報Japanese Utility Model Registration No. 3191531 実公平1−43573号公報Japanese Utility Model Publication No. 1-35733 特開2017−130489号公報JP-A-2017-130489

特許文献1や2をFCC磁石に適用した場合や、特許文献3によれば、FCC磁石と各種部品を別々に製作し、両者に物理的な力を加えたり、一部変形させたり、加工したりすることによって一方を他方に固定する必要がある。これらの固定方法では、接着剤が有する低い耐熱温度の問題は回避され得るが、組み立ておよび加工を精密に行わないと、磁化方向が狂ってしまうという問題がある。また、上記の従来技術によると、磁石のユーザである部品メーカがFCC磁石を各種部品に接合するための余分の工程を行うことが必要になるため、部品全体としての製造コストが上昇する要因となる。   According to Patent Documents 1 and 2 applied to an FCC magnet or according to Patent Document 3, an FCC magnet and various parts are separately manufactured, and a physical force is applied to both of them, and a part is deformed or processed. To fix one to the other. In these fixing methods, the problem of the low heat-resistant temperature of the adhesive can be avoided, but there is a problem that the magnetization direction is deviated unless the assembly and processing are performed precisely. In addition, according to the above-described conventional technology, it is necessary for a component manufacturer, who is a user of the magnet, to perform an extra process for joining the FCC magnet to various components, thereby increasing the manufacturing cost of the entire component. Become.

二色成形やインサート成形などの方法も提案されているが、これらはFCC磁石をボンド磁石にする必要がある。ボンド磁石の成形に樹脂を使用しているため、接着固定の場合と同様に耐熱温度が低いという問題がある。   Methods such as two-color molding and insert molding have also been proposed, but these require the use of FCC magnets as bond magnets. Since resin is used for forming the bonded magnet, there is a problem that the heat resistance temperature is low as in the case of bonding and fixing.

本発明の実施形態は、上記課題を解決するFCC磁石接合部品の製造方法を提供する。   An embodiment of the present invention provides a method for manufacturing an FCC magnet-joined component that solves the above-mentioned problems.

本開示のFCC磁石接合部品の製造方法は、例示的な実施形態において、FCC磁石と金属部品とが接合したFCC磁石接合部品の製造方法であって、前記金属部品を用意する工程と、前記金属部品を収容し得る空洞部を有する鋳型を用意する工程と、前記金属部品を前記鋳型の前記空洞部内に配置する工程と、Co、Cr、およびFeを含有するFe−Cr−Co系合金の溶湯を前記鋳型に流し込み、前記溶湯を前記空洞部内で前記金属部品に接触させる工程と、前記鋳型に流し込まれた前記溶湯を冷却し、前記FCC合金と前記金属部品とが接合したFCC合金接合体を作製する工程と、前記FCC合金接合体を前記鋳型から取り出す工程と、前記FCC合金接合体の前記FCC合金に対する溶体化処理を行う工程と、前記FCC合金接合体の前記FCC合金に対する磁場中熱処理を行う工程と、前記FCC合金接合体の前記FCC合金に対する時効処理を行う工程とを含む。   In an exemplary embodiment, a method of manufacturing an FCC magnet bonded part according to the present disclosure is a method of manufacturing an FCC magnet bonded part in which an FCC magnet and a metal part are bonded, wherein the step of preparing the metal part includes the steps of: Preparing a mold having a cavity capable of accommodating parts, arranging the metal part in the cavity of the mold, and melting a Fe-Cr-Co-based alloy containing Co, Cr and Fe Casting the molten metal into the mold, contacting the molten metal with the metal component in the cavity, cooling the molten metal poured into the mold, and forming an FCC alloy joined body in which the FCC alloy and the metal component are joined. Forming, removing the FCC alloy joined body from the mold, performing a solution treatment on the FCC alloy of the FCC alloy joined body, and performing a solution treatment on the FCC alloy. And a step of performing heat treatment in a magnetic field to said FCC alloy body, and a step of performing an aging treatment for the FCC alloy of the FCC alloy conjugate.

ある実施形態において、前記FCC合金は、5質量%以上14質量%以下のCo、20質量%以上40質量%以下のCr、5質量%以下の添加元素、および、残部のFeを含有しており、前記FCC合金接合体を前記鋳型から取り出す工程の後、前記溶体化処理を行う工程の前において、前記FCC合金接合体に機械加工を行う工程を含む。   In one embodiment, the FCC alloy contains 5% by mass or more and 14% by mass or less of Co, 20% by mass or more and 40% by mass or less of Cr, 5% by mass or less of an additional element, and the balance of Fe. And a step of machining the FCC alloy joined body after the step of removing the FCC alloy joined body from the mold and before the step of performing the solution treatment.

ある実施形態において、機械加工は、仕上げ研磨を行うことを含む。   In some embodiments, machining includes performing a finish polish.

ある実施形態において、前記溶体化処理は、酸化性雰囲気中において、600℃以上900℃以下の温度で行われる。   In one embodiment, the solution treatment is performed at a temperature of 600 ° C. or more and 900 ° C. or less in an oxidizing atmosphere.

ある実施形態において、前記溶体化処理は、大気雰囲気中で行われる。   In one embodiment, the solution treatment is performed in an air atmosphere.

ある実施形態において、前記磁場中熱処理は、600℃以上700℃以下の温度で行われ、前記時効処理は、400℃以上650℃以下の温度で行われる。   In one embodiment, the heat treatment in a magnetic field is performed at a temperature of 600 ° C to 700 ° C, and the aging treatment is performed at a temperature of 400 ° C to 650 ° C.

ある実施形態において、前記FCC合金のCo含有量は8質量%以上12質量%以下である。   In one embodiment, the FCC alloy has a Co content of 8% by mass or more and 12% by mass or less.

ある実施形態において、前記時効処理の後、加工工程を行うことなく、FCC磁石接合部品を出荷する工程を含む。   In one embodiment, after the aging treatment, the method includes a step of shipping the FCC magnet bonded part without performing a processing step.

ある実施形態において、前記時効処理の後、脱磁工程を行うことなく、FCC磁石接合部品を出荷する工程を含む。   In one embodiment, the method includes a step of shipping the FCC magnet-bonded component without performing the demagnetization step after the aging treatment.

本開示の実施形態によれば、FCC磁石と金属部品とが接着剤を介することなく強固に接合した、200℃以上の高温でも使用可能なFCC磁石接合部品が提供される。このFCC磁石接合部品は、FCC磁石と金属部品との間で位置合わせが容易であるため磁化方向に狂いがなく、しかも低コストで製造可能である。   According to an embodiment of the present disclosure, there is provided an FCC magnet bonded part that can be used even at a high temperature of 200 ° C. or higher, in which an FCC magnet and a metal part are firmly bonded without using an adhesive. This FCC magnet bonded part is easy to align between the FCC magnet and the metal part, so that there is no deviation in the magnetization direction and can be manufactured at low cost.

本開示によるFCC磁石接合部品の製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an embodiment of a method of manufacturing an FCC magnet bonded part according to the present disclosure. 本開示の実施形態におけるFCC磁石接合部品100の構成例を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a configuration example of an FCC magnet bonded part 100 according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態に使用され得る鋳型30の一部を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically illustrating a part of a mold 30 that can be used in an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態における下側鋳型30Aの一部を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically a part of lower mold | type 30A in embodiment of this indication. 本開示の実施形態における下側鋳型30Aに金属部品20が配置された状態を模式的に示す断面図である。It is a sectional view showing typically the state where metal part 20 was arranged at lower mold 30A in an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態にける上側鋳型30Bを下側鋳型30Aに重ねた鋳型30を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a mold 30 in which an upper mold 30B is overlapped with a lower mold 30A according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態における鋳型30にFCC合金溶湯40が流し込まれつつある状態を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a state where the FCC alloy melt 40 is being poured into the mold 30 according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態における鋳型30にFCC合金溶湯40が流し込まれた状態を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a state where an FCC alloy melt 40 is poured into a mold 30 according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態に使用され得る段積み鋳型300を模式的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically illustrating a stacking mold 300 that can be used in an embodiment of the present disclosure. (a)から(f)は、本開示の実施形態で製造され得るFCC磁石接合部品における金属部品20の形状の例を示す断面図である。(A) to (f) are cross-sectional views illustrating an example of the shape of the metal component 20 in the FCC magnet bonded component that can be manufactured in the embodiment of the present disclosure. 本開示によるFCC磁石接合部品の製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an embodiment of a method of manufacturing an FCC magnet bonded part according to the present disclosure.

本開示において、FCC磁石と金属部品とが接合した状態にある部品を「FCC磁石接合部品」と称する。また、磁石としての組織が発現する前のFCC合金と金属部品とが接合した構造物を「FCC合金接合体」と称することにする。   In the present disclosure, a part in which the FCC magnet and the metal part are bonded to each other is referred to as “FCC magnet bonded part”. Further, a structure in which the FCC alloy and the metal component before the structure as a magnet is developed is joined is referred to as an “FCC alloy joined body”.

本開示の実施形態におけるFCC磁石接合部品の製造方法は、
(1)金属部品を用意する工程と、
(2)金属部品を収容し得る空洞部を有する鋳型を用意する工程と、
(3)金属部品を鋳型の空洞部内に配置する工程と、
(4)Co、Cr、およびFeを含有するFCC合金の溶湯を鋳型に流し込み、溶湯を空洞部内で金属部品に接触させる工程と、
(5)鋳型に流し込まれた前記溶湯を冷却し、FCC合金と金属部品とが接合したFCC合金接合体を作製する工程と、
(6)FCC合金接合体を鋳型から取り出す工程と、
(7)FCC合金接合体のFCC合金に対する溶体化処理を行う工程と、
(8)FCC合金接合体のFCC合金に対する磁場中熱処理を行う工程と、
(9)FCC合金接合体のFCC合金に対する時効処理を行う工程と、
を含む。
A method for manufacturing an FCC magnet bonded part according to an embodiment of the present disclosure includes:
(1) a step of preparing a metal part;
(2) preparing a mold having a cavity capable of accommodating a metal component;
(3) arranging the metal part in the cavity of the mold;
(4) pouring a molten metal of the FCC alloy containing Co, Cr, and Fe into a mold, and bringing the molten metal into contact with the metal component in the cavity;
(5) cooling the molten metal poured into the mold to produce an FCC alloy joined body in which the FCC alloy and the metal component are joined;
(6) removing the FCC alloy joined body from the mold;
(7) performing a solution treatment on the FCC alloy of the FCC alloy joined body;
(8) performing a magnetic field heat treatment on the FCC alloy of the FCC alloy joined body;
(9) a step of performing aging treatment on the FCC alloy of the FCC alloy joined body;
including.

本開示のFCC磁石接合部品の製造方法によれば、鋳型に流し込まれたFCC合金の溶湯が、鋳型の空洞部内に配置されている金属部品に接触する。FCC合金の溶湯と金属部品とが接触した状態で冷却されることにより、鋳型の中でFCC合金と金属部品とが強固に接合した一体部品が作製される。溶融した高温のFCC合金が金属部品に接触したとき、金属部品の表面も溶融して合金の層を形成してもよい。そのような合金の層が形成されることにより、FCC合金と金属部品との接合がより強固になる。金属部品を構成する金属材料の融点は、1000℃以上であることが望ましい。金属部品が有する熱容量により、金属部品に接触したFCC合金の溶湯温度は低下する。このため、金属部品の表面の温度が一時的に融点を超えることがあっても、金属部品の全体が溶融することは充分に避けることが可能である。   According to the method of manufacturing an FCC magnet-joined part of the present disclosure, the molten metal of the FCC alloy poured into the mold contacts the metal part arranged in the cavity of the mold. By cooling while the molten metal of the FCC alloy and the metal component are in contact with each other, an integrated component in which the FCC alloy and the metal component are firmly joined in a mold is produced. When the molten high temperature FCC alloy contacts the metal component, the surface of the metal component may also melt to form a layer of the alloy. The formation of such an alloy layer makes the joint between the FCC alloy and the metal component stronger. The melting point of the metal material constituting the metal component is desirably 1000 ° C. or higher. Due to the heat capacity of the metal component, the temperature of the molten metal of the FCC alloy in contact with the metal component decreases. For this reason, even if the temperature of the surface of the metal component may temporarily exceed the melting point, it is possible to sufficiently prevent the entire metal component from melting.

本開示の製造方法によれば、FCC合金と金属部品との接合部分に耐熱性に劣る接着剤が存在しておらず、例えば500℃程度の温度でも、FCC合金と金属部品とは強固に接合しており、分離することがない。従って、FCC磁石が本来的に有している優れた耐熱性を一体化部品として発揮することが可能になる。このことは、FCC磁石接合部品を例えば自動車部品(モータ、プラグ、センサ等)に好適に利用することを可能にする。また、FCC磁石と金属部品とを別々に製造してから両者を正確に接合する工程が不要になるため、トータルの製造コストを大きく低減できる。   According to the manufacturing method of the present disclosure, there is no adhesive having poor heat resistance at the joint between the FCC alloy and the metal component. For example, even at a temperature of about 500 ° C., the FCC alloy and the metal component are strongly bonded. And does not separate. Therefore, the excellent heat resistance inherent to the FCC magnet can be exhibited as an integrated component. This makes it possible to suitably use the FCC magnet-joined parts, for example, for automobile parts (motors, plugs, sensors, etc.). Further, since it is not necessary to perform a process of manufacturing the FCC magnet and the metal component separately and then joining them accurately, the total manufacturing cost can be greatly reduced.

なお、後述するように、FCC合金の溶体化処理に必要な温度は、従来、1300℃程度、または、それ以上であったが、FCC合金の組成を調整することにより、溶体化処理の温度を1000℃よりも低い温度にすることが可能である。このことによって、FCC合金と接合される金属部品に必要な耐熱性(耐熱温度)を低くできるため、多様な金属材料から形成した金属部品をFCC合金に接合することを可能にする。   In addition, as described later, the temperature required for the solution treatment of the FCC alloy was conventionally about 1300 ° C. or higher, but by adjusting the composition of the FCC alloy, the temperature of the solution treatment was reduced. Temperatures below 1000 ° C. are possible. This makes it possible to lower the heat resistance (heat-resistant temperature) required for the metal parts to be joined to the FCC alloy, so that metal parts formed from various metal materials can be joined to the FCC alloy.

本開示の方法によれば、FCC合金と金属部品とを接合して「FCC合金接合体」を作製した後、FCC合金の磁石組織を形成するための熱処理を行う。具体的には、FCC合金接合体を鋳型から取り出してから、溶体化処理、磁場中熱処理、および時効処理を行う。   According to the method of the present disclosure, after an FCC alloy and a metal component are joined to produce an “FCC alloy joined body”, a heat treatment for forming a magnetic structure of the FCC alloy is performed. Specifically, after the FCC alloy joined body is removed from the mold, a solution treatment, a heat treatment in a magnetic field, and an aging treatment are performed.

ある好ましい実施形態において、FCC合金は、5質量%以上14質量%以下のCo、20質量%以上40質量%以下のCr、5質量%以下の添加元素、および、残部のFeを含有している。そして、FCC合金接合体を鋳型から取り出した後、溶体化処理を行う前において、FCC合金接合体に機械加工を行う工程を行ってもよい。この機械加工は、仕上げ研磨を行うことを含む。また、溶体化処理は、酸化性雰囲気(好ましくは大気雰囲気)中において、600℃以上900℃以下の温度で行われ得る。さらに磁場中熱処理は、600℃以上700℃以下の温度で行われ、時効処理は、400℃以上650℃以下の温度で行われ得る。   In a preferred embodiment, the FCC alloy contains 5% by mass or more and 14% by mass or less of Co, 20% by mass or more and 40% by mass or less of Cr, 5% by mass or less of an additional element, and the balance of Fe. . Then, after removing the FCC alloy joined body from the mold and before performing the solution treatment, a step of machining the FCC alloy joined body may be performed. This machining includes performing finish polishing. The solution treatment may be performed in an oxidizing atmosphere (preferably an air atmosphere) at a temperature of 600 ° C. or more and 900 ° C. or less. Further, the heat treatment in a magnetic field may be performed at a temperature of 600 ° C. or more and 700 ° C. or less, and the aging treatment may be performed at a temperature of 400 ° C. or more and 650 ° C. or less.

この実施形態におけるFCC磁石接合部品の製造方法によれば、溶体化処理、磁場中熱処理、および時効処理を含む熱処理を実行する前に、FCC合金接合体に機械加工を行うため、熱処理を実行した後にはFCC合金接合体の表面を研磨する必要がなくなる。こうして製造されたFCC磁石接合部品におけるFCC磁石の表面には、溶体化処理などの熱処理中に形成された酸化物層(酸化被膜)が存在している。この酸化物層が最終的に除去されることなく、FCC磁石の表面保護膜として機能するため、FCC磁石の耐食性が向上する。また、上記の方法によれば、熱処理後に加工を行わないので脱磁工程が不要となり、洗浄工程も簡易洗浄で済ますことができる。   According to the method of manufacturing an FCC magnet bonded part in this embodiment, heat treatment was performed to perform machining on the FCC alloy bonded body before performing heat treatment including solution treatment, heat treatment in a magnetic field, and aging treatment. It is no longer necessary to polish the surface of the FCC alloy joint. An oxide layer (oxide film) formed during a heat treatment such as a solution treatment is present on the surface of the FCC magnet in the FCC magnet bonded component manufactured in this manner. Since the oxide layer functions as a surface protection film of the FCC magnet without being finally removed, the corrosion resistance of the FCC magnet is improved. In addition, according to the above method, since no processing is performed after the heat treatment, a demagnetization step is not required, and the cleaning step can be simplified.

以下、図面を参照しながら、本開示におけるFCC磁石接合部品の製造方法の実施形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of a method of manufacturing an FCC magnet bonded part according to the present disclosure will be described with reference to the drawings.

まず、図1および図2を参照する。図1は、本実施形態におけるFCC磁石接合部品の製造方法のフローチャートである。図2は、本実施形態で製造されるFCC磁石接合部品100の構成例を示す斜視図である。   First, reference is made to FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a flowchart of a method for manufacturing an FCC magnet bonded part according to the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration example of the FCC magnet bonded part 100 manufactured in the present embodiment.

<金属部品>
図2に示される例において、本実施形態で製造されるFCC磁石接合部品100は、FCC磁石10と金属部品20とが、金属部品20の接合面20Sを介して接合した一体部品である。図1の工程S10において、このような金属部品20を用意する。後述するように、金属部品20の形状は、図示される例に限定されない。
<Metal parts>
In the example shown in FIG. 2, the FCC magnet bonded component 100 manufactured in the present embodiment is an integrated component in which the FCC magnet 10 and the metal component 20 are bonded via the bonding surface 20S of the metal component 20. In step S10 of FIG. 1, such a metal component 20 is prepared. As will be described later, the shape of the metal component 20 is not limited to the illustrated example.

金属部品20は、鋳型内でFCC磁石10のもととなるFCC合金の溶湯に接触する。鋳型内における溶湯の温度は、例えば1400℃程度である。しかし、金属部品20に接触した溶湯の接触部における温度は、すぐに低下するため、金属部品20は、融点が1000℃以上の金属から形成されていればよい。例えばSS400などの鉄鋼材料、および/またはSUS304などのステンレス鋼から形成され得る。金属部品20の接合面20Sは、FCC合金の溶湯と接触したとき、部分的に溶融してもよい。このときに形成される合金は、FCC合金の構成元素と金属部品20の接合面20Sに含まれる元素とを含む層である。このような合金層の存在は、FCC合金と金属部品20との接合強度を高めることに寄与する。   The metal component 20 comes into contact with the molten metal of the FCC alloy that is the source of the FCC magnet 10 in the mold. The temperature of the molten metal in the mold is, for example, about 1400 ° C. However, since the temperature of the contact portion of the molten metal that has come into contact with the metal component 20 immediately decreases, the metal component 20 only needs to be formed of a metal having a melting point of 1000 ° C. or more. For example, it may be formed from a steel material such as SS400 and / or a stainless steel such as SUS304. The joining surface 20S of the metal component 20 may partially melt when coming into contact with the molten metal of the FCC alloy. The alloy formed at this time is a layer containing the constituent elements of the FCC alloy and the elements contained in the joint surface 20S of the metal component 20. The presence of such an alloy layer contributes to increasing the bonding strength between the FCC alloy and the metal component 20.

金属部品20は、鍛造品であってもよい。鍛造によれば、金属材料を比較的に低いコストで様々な形状に容易に加工できる。金属部品20の形状は、全体として凸型であっても凹型であってもよいし、凹凸を表面に有していてもよい。図2の例において、金属部品20は軸対称形であるが、その例に限定されず、非対称な形状を有していてもよい。   The metal component 20 may be a forged product. According to forging, a metal material can be easily processed into various shapes at a relatively low cost. The shape of the metal component 20 may be convex or concave as a whole, or may have irregularities on the surface. In the example of FIG. 2, the metal component 20 has an axially symmetric shape, but is not limited thereto, and may have an asymmetric shape.

<鋳型>
再び図1を参照する。図1の工程S12で鋳型を用意し、工程S14で鋳型内に上記の金属部品20を配置する。
<Mold>
FIG. 1 is referred to again. In step S12 of FIG. 1, a mold is prepared, and in step S14, the above-described metal component 20 is arranged in the mold.

図3の上段は、本実施形態に使用され得る鋳型30の一部(下側部分)を模式的に示す斜視図である。図示される例において、鋳型30は、空洞部32と、FCC合金の溶湯を空洞部32に案内する開孔部(湯口)34とを有している。空洞部32は、金属部品20が配置される空間と不図示のFCC磁石を規定する空間を含んでいる。図3の下段には、空洞部32に金属部品20が配置された状態が記載されている。金属部品20は、開孔部34を通って空洞部32に流れ込んできたFCC合金の溶湯と接触することになる。金属部品20の接合面20Sは、平坦である必要はなく、凹部および/または凸部、段差、曲面、多孔質であってもよい。金属部品20の接合面20Sは、金属部品20の周りを取り囲んでいてもよい。鋳型30の空洞部32の形状は、鋳造が可能な形状であるかぎり、任意である。   The upper part of FIG. 3 is a perspective view schematically showing a part (lower part) of a mold 30 that can be used in the present embodiment. In the illustrated example, the mold 30 has a cavity 32 and an opening (gate) 34 for guiding the molten metal of the FCC alloy into the cavity 32. The cavity 32 includes a space in which the metal component 20 is arranged and a space defining an FCC magnet (not shown). 3 shows a state in which the metal component 20 is arranged in the hollow portion 32. The metal component 20 comes into contact with the molten metal of the FCC alloy flowing into the cavity 32 through the opening 34. The joining surface 20S of the metal component 20 does not need to be flat, and may be concave and / or convex, a step, a curved surface, or porous. The joint surface 20S of the metal component 20 may surround the metal component 20. The shape of the cavity 32 of the mold 30 is arbitrary as long as the shape allows casting.

鋳型30は、例えばシェルモールド法による砂型であり得る。砂型の素材は、例えばレジンコーテッドサンド(RCS)等である。   The mold 30 may be, for example, a sand mold by a shell mold method. The material of the sand mold is, for example, resin-coated sand (RCS).

図4は、本実施形態における下側鋳型30Aの一部を模式的に示す断面図である。図5は、下側鋳型30Aに金属部品20が配置された状態を模式的に示す断面図である。図6は、下側鋳型30Aと上側鋳型30Bと重ねた鋳型30を模式的に示す断面図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a part of the lower mold 30A in the present embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a state where the metal component 20 is arranged on the lower mold 30A. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating the mold 30 in which the lower mold 30A and the upper mold 30B are overlapped.

図6に示される例において、それぞれに金属部品20が配置された2個の空洞部32は、左右対称に並んでいる。鋳型30内における空洞部32の配置は、この例に限定されない。中央の溶湯が流れる流路の周りに3個以上の空洞部32が放射状に配置されていてもよい。鋳型30の構成は、任意である。   In the example shown in FIG. 6, the two hollow portions 32 in which the metal components 20 are respectively arranged are symmetrically arranged. The arrangement of the cavity 32 in the mold 30 is not limited to this example. Three or more cavities 32 may be radially arranged around the central flow path through which the molten metal flows. The configuration of the mold 30 is arbitrary.

それぞれが下側鋳型30Aおよび上側鋳型30Bから構成される複数段の鋳型30が鉛直方向に重ねられて使用されても良い。図9は、複数段の鋳型30が重ねられた段積み鋳型300の構成例を模式的に示す断面図である。   A plurality of molds 30 each composed of a lower mold 30A and an upper mold 30B may be used by being vertically stacked. FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration example of a stacking mold 300 in which a plurality of molds 30 are stacked.

図1を参照する。図1の工程S16において、以下に示す組成を有する合金を溶解してFCC合金の溶湯を用意する。   Please refer to FIG. In step S16 of FIG. 1, an alloy having the following composition is melted to prepare a molten metal of the FCC alloy.

<FCC合金>
合金は、5質量%以上14質量%以下のCo、20質量%以上40質量%以下のCr、5質量%以下の添加元素(Ti、Mo、V、Si、Al)を含有し、残部はFeである。この合金組成の特徴点のひとつは、Co含有量が少ないことにある。Co含有量の好ましい範囲は、8質量%以上12質量%以下である。
<FCC alloy>
The alloy contains 5% by mass or more and 14% by mass or less of Co, 20% by mass or more and 40% by mass or less of Cr, and 5% by mass or less of additional elements (Ti, Mo, V, Si, Al). It is. One of the features of this alloy composition is that the Co content is small. A preferred range of the Co content is 8% by mass or more and 12% by mass or less.

従来、溶体化処理は1200℃以上の高温が必要であるとされていた。しかし、本発明者の検討の結果、Co含有量を5質量%以上14質量%以下に制限することにより、溶体化処理の温度を低い範囲(600℃以上900℃以下、典型的には700℃以上850℃以下)にすることが可能であることがわかった。また、この温度範囲で溶体化処理を行うと、合金表面に耐食性(耐酸化性)に優れた緻密な被膜が形成されることもわかった。この被膜は、Crから形成された酸化物層であると考えられる。溶体化処理の温度が前述の範囲内に調整されていると、形成された被膜は緻密で耐食性に優れている。しかし、溶体化処理の温度が900℃を超えると、合金表面には緻密な酸化被膜は形成されにくく、耐食性、特に酸に対する耐性が低下することも確認した。例えば溶体化処理の温度が1300℃であると、酸化被膜は厚くなるが、粗雑であり、良好な耐食性は得られない。 Conventionally, the solution treatment requires a high temperature of 1200 ° C. or higher. However, as a result of the study by the present inventors, by limiting the Co content to 5% by mass or more and 14% by mass or less, the temperature of the solution treatment is set to a low range (600 ° C. to 900 ° C., typically 700 ° C.). (850 ° C. or less). It was also found that when the solution treatment was performed in this temperature range, a dense film having excellent corrosion resistance (oxidation resistance) was formed on the alloy surface. This coating is believed to be an oxide layer formed from Cr 2 O 3 . When the temperature of the solution treatment is adjusted within the above range, the formed film is dense and has excellent corrosion resistance. However, it was also confirmed that when the temperature of the solution treatment exceeded 900 ° C., a dense oxide film was not easily formed on the alloy surface, and the corrosion resistance, particularly the resistance to acid, was reduced. For example, when the temperature of the solution treatment is 1300 ° C., the oxide film becomes thick, but coarse, and good corrosion resistance cannot be obtained.

酸化被膜の緻密性および耐食性を高め、膜厚を均一化するという観点から、Cr含有量は20質量%以上(例えば25質量%程度)であることが好ましい。   The Cr content is preferably 20% by mass or more (for example, about 25% by mass) from the viewpoint of improving the denseness and corrosion resistance of the oxide film and making the film thickness uniform.

Tiの添加は製造中の種々の要因による磁気特性の劣化を抑制する。Moの添加は保磁力HcJの向上効果がある。V、Si、Alの添加は、鋳造時における合金溶湯の流れを良くする。 Addition of Ti suppresses deterioration of magnetic properties due to various factors during manufacturing. The addition of Mo has an effect of improving the coercive force HcJ . The addition of V, Si, and Al improves the flow of the molten alloy during casting.

残部は、実質的にFeであるが、不可避的不純物を含んでいてもよい。   The balance is substantially Fe, but may contain unavoidable impurities.

上記の組成を有する合金を、大気溶解炉等の溶解炉で溶融して溶湯を形成する。溶解温度は、例えば1600℃程度である。   An alloy having the above composition is melted in a melting furnace such as an air melting furnace to form a molten metal. The dissolution temperature is, for example, about 1600 ° C.

<鋳造>
工程S18において、上記FCC合金の溶湯を鋳型に流し込む。
<Casting>
In step S18, the molten metal of the FCC alloy is poured into a mold.

図7は、本実施形態における鋳型30にFCC合金の溶湯40が流し込まれつつある状態を模式的に示す断面図である。図8は、鋳型30に溶湯40が流し込まれた状態を模式的に示す断面図である。溶湯40は、鋳型の空洞部32に配置された金属部品20に接触し、かつ空洞部32内を満たす。溶湯40が金属部品20に接触するときの温度は、1300〜1500℃程度である。図7の例において、中央の湯道を通る溶湯が開孔部34を通って空洞部32の内部に供給される。   FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which the molten metal 40 of the FCC alloy is being poured into the mold 30 in the present embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the molten metal 40 has been poured into the mold 30. The molten metal 40 contacts the metal part 20 arranged in the cavity 32 of the mold and fills the cavity 32. The temperature at which the molten metal 40 comes into contact with the metal component 20 is about 1300 to 1500 ° C. In the example of FIG. 7, the molten metal passing through the central runner is supplied to the inside of the cavity 32 through the opening 34.

図9の段積み鋳型300を用いる場合、中央の湯道を上部から流れてきた溶湯40は、最下段に位置する鋳型30から個々の空洞部32に供給され、徐々に上段に位置する鋳型30の空洞部32を満たしていく。空洞部32の形状によらず、溶湯40は鋳型の内部を隙間なく充填する。   When the stacked mold 300 of FIG. 9 is used, the molten metal 40 flowing from the upper part of the central runner is supplied to the individual cavities 32 from the mold 30 located at the lowermost stage, and gradually the mold 30 located at the upper stage. Is filled with the hollow portion 32. Regardless of the shape of the cavity 32, the molten metal 40 fills the inside of the mold without gaps.

その後、図1の工程S20で溶湯40の自然冷却を行うことにより、鋳型30内において凝固したFCC合金と金属部品とが接合したFCC合金接合体が形成される。なお、FCC磁石の代わりにアルニコ磁石を金属部品と接合するために、本開示の実施形態と同様の方法を実行しようとすると、アルニコ合金の溶湯は凝固が遅く、金属部品と接触しても速やかに抜熱されず、金属部品が溶融・変形してしまう可能性がある。   Thereafter, the molten metal 40 is naturally cooled in step S20 in FIG. 1, thereby forming an FCC alloy joined body in which the FCC alloy solidified in the mold 30 and the metal component are joined. In order to join the alnico magnet to the metal component instead of the FCC magnet, if an attempt is made to execute a method similar to that of the embodiment of the present disclosure, the molten metal of the alnico alloy is slowly solidified and quickly contacts the metal component. The metal parts may be melted or deformed.

次に、図11の工程S22において、鋳型30からFCC合金接合体を取り出す。鋳型30が砂型である場合、鋳型30をばらして簡単にFCC合金接合体を取り出すことができる。なお、砂型は冷却の過程で自然に崩壊する。鋳型30内で複数のFCC合金接合体は湯道または湯口に残った細い合金でつながった状態にある。この細い合金に衝撃を与えることにより、個々のFCC合金接合体に分離することができる。   Next, in step S22 of FIG. 11, the FCC alloy joined body is taken out of the mold 30. When the mold 30 is a sand mold, the mold 30 can be separated to easily take out the FCC alloy joined body. The sand mold naturally collapses during the cooling process. In the mold 30, the plurality of FCC alloy joined bodies are connected by the thin alloy remaining in the runner or gate. By giving an impact to this thin alloy, it is possible to separate the individual FCC alloy joints.

<粗加工>
工程S24において、FCC合金接合体に対して機械的な粗加工を行い、最終的な形状に近い形状を有する粗加工体を形成する。このような粗加工は、例えば、湯口加工および端面加工を含む。湯口加工は、例えばセンタレス研削盤によって行われ、端面加工は、例えば平面研磨機によって行われ得る。なお、本明細書において、単に「加工体」と言うときは、仕上げ加工などの最終加工工程を終えた、以降の工程で更なる加工を行わないものを指し、例えば、粗加工後仕上げ加工前のものについては「粗加工体」などと称することとする。
<Roughing>
In step S24, mechanical rough processing is performed on the FCC alloy joined body to form a rough processed body having a shape close to the final shape. Such rough processing includes, for example, gate processing and end face processing. The gate processing can be performed by, for example, a centerless grinding machine, and the end face processing can be performed by, for example, a plane polishing machine. In this specification, when simply referred to as a “worked body”, it refers to a body that has finished a final processing step such as finishing processing and does not perform further processing in subsequent steps, for example, after rough processing and before finishing processing. Is referred to as a “rough processed body” or the like.

<仕上げ加工>
次に、工程S26において、上記の粗加工体に対して仕上げ加工を行う。最終的な寸法加工、例えば仕上げ研磨工程まで行う。本開示の実施形態では、後述する溶体化処理によって形成された耐食性に優れる酸化被膜を除去してしまわないように、溶体化処理などの熱処理を行った後は、機械加工を行わない。
<Finishing>
Next, in step S26, a finishing process is performed on the rough processed body. The final dimensional processing is performed, for example, up to the finish polishing step. In the embodiment of the present disclosure, machining is not performed after heat treatment such as solution treatment is performed so that an oxide film having excellent corrosion resistance formed by solution treatment described below is not removed.

溶体化処理などの熱処理の前に仕上げ研磨を含む全ての機械加工を完了させることには、以下の利点がある。   Completing all machining operations, including finish polishing, prior to heat treatment, such as solution treatment, has the following advantages.

前述したように、FCC磁石は機械的ショックによって磁気を帯びるという特性があるため、熱処理後に仕上げ研磨などの機械加工を行うと、磁気を帯びた研磨粉(切粉)が強固に付着する。このため、従来、仕上げ研磨の後、脱磁工程が必要であった。これに対して、本実施形態では、熱処理前に全ての加工工程を終えるので、熱処理後にFCC磁石が磁気を帯びることがなく、脱磁の必要もない。また、脱磁後の洗浄工程も簡易洗浄工程ですむ。   As described above, the FCC magnet has a property of being magnetized by a mechanical shock. Therefore, if a mechanical process such as finish polishing is performed after the heat treatment, the magnetized abrasive powder (chip) is strongly adhered. For this reason, conventionally, a demagnetization step was required after the finish polishing. On the other hand, in the present embodiment, since all the processing steps are completed before the heat treatment, the FCC magnet does not become magnetized after the heat treatment, and there is no need for demagnetization. The cleaning process after demagnetization is also a simple cleaning process.

<熱処理>
次に、工程S30において、上記の加工体に対して各種の熱処理を行う。具体的には、工程S32において溶体化処理、工程S34において磁場中熱処理、工程S36において時効処理を行う。
<Heat treatment>
Next, in step S30, various heat treatments are performed on the processed body. Specifically, solution treatment is performed in step S32, heat treatment in a magnetic field is performed in step S34, and aging treatment is performed in step S36.

溶体化処理(工程S32)は、酸化性雰囲気(典型的には大気中)で加工体の温度を600℃以上900℃以下、好ましくは700℃以上850℃以下の範囲で、例えば10分以上20分以下の間、維持する。この溶体化処理によってFCC合金は、強磁性元素と非磁性元素との固溶体(α相)から構成された状態になる。また、酸化性雰囲気中における600℃以上900℃以下の熱処理により、Cr酸化物の層である酸化被膜が加工体の表面に形成される。この酸化被膜がFCC磁石の耐食性を向上させる。酸化被膜の厚さは、数十nm以上数μm以下程度である。前述したように、溶体化処理の温度が900℃を超えて高くなると、形成される酸化被膜の緻密性が失われ、耐食性向上の効果が得られなくなる。また、溶体化処理の温度が高すぎると、金属部品20に悪影響が及んだり、FCC合金と金属部品20との間の接合強度が低下したりする可能性もある。本開示の実施形態では、溶体化処理中に形成された酸化被膜を最終的に除去することなく、FCC合金の表面保護膜として活用する。   The solution treatment (step S32) is performed by raising the temperature of the processed body in an oxidizing atmosphere (typically in the air) in a range of 600 ° C to 900 ° C, preferably 700 ° C to 850 ° C, for example, 10 minutes to 20 minutes. Hold for less than a minute. By this solution treatment, the FCC alloy is brought into a state composed of a solid solution (α phase) of a ferromagnetic element and a nonmagnetic element. In addition, an oxide film, which is a layer of Cr oxide, is formed on the surface of the workpiece by a heat treatment at 600 ° C. or more and 900 ° C. or less in an oxidizing atmosphere. This oxide film improves the corrosion resistance of the FCC magnet. The thickness of the oxide film is about several tens nm or more and several μm or less. As described above, when the temperature of the solution treatment exceeds 900 ° C., the denseness of the oxide film to be formed is lost, and the effect of improving the corrosion resistance cannot be obtained. Further, if the temperature of the solution treatment is too high, the metal component 20 may be adversely affected, or the bonding strength between the FCC alloy and the metal component 20 may be reduced. In the embodiment of the present disclosure, the oxide film formed during the solution treatment is utilized as a surface protection film of the FCC alloy without being finally removed.

磁場中熱処理(工程S34)は、磁場中で加工体の温度を600℃以上700℃以下、好ましくは620℃以上660℃以下の範囲で、例えば60分以上90分以下の間、維持する。この磁場中熱処理によってFCC合金では、スピノーダル分解が進行し、α1相(FeCo強磁性相)およびα2相(Cr非磁性相)の2相に分離した状態に変化する。スピノーダル分解が進行するときに磁場が印加されているため、強磁性のα1相が磁場の向きに整合して磁化方向に長く成長する。その結果、形状磁気異方性を発現させることができる。磁場中熱処理の雰囲気も大気中でよい。   The heat treatment in a magnetic field (step S34) maintains the temperature of the workpiece in a magnetic field in the range of 600 ° C to 700 ° C, preferably 620 ° C to 660 ° C, for example, for 60 minutes to 90 minutes. By this heat treatment in a magnetic field, spinodal decomposition of the FCC alloy proceeds, and the FCC alloy changes into a state of being separated into two phases, α1 phase (FeCo ferromagnetic phase) and α2 phase (Cr nonmagnetic phase). Since the magnetic field is applied when spinodal decomposition proceeds, the ferromagnetic α1 phase matches the direction of the magnetic field and grows long in the magnetization direction. As a result, shape magnetic anisotropy can be exhibited. The atmosphere for the heat treatment in a magnetic field may be in the air.

時効処理(工程S36)は400℃以上670℃以下の温度範囲で行う。時効処理では、磁場中熱処理の温度よりも5〜30℃程度低い時効処理開始温度(例えば570〜670℃)から時効処理終了温度(例えば400〜600℃)まで、毎時1〜7℃、好ましくは毎時2〜6℃の降温速度で行う制御冷却の過程が含まれていることが好ましい。磁場中熱処理の温度から、いったん時効処理開始温度未満まで降温させてもよい。その場合は、時効処理開始温度まで昇温してから冷却を開始する。これによって、α1相とα2相の組成差を拡大させ、よりFeCoに富む相とCrに富む相に分離することができるため、α1相をより磁化方向に成長させて保磁力を高くすることが可能になる。時効処理の雰囲気も大気中でよい。   The aging treatment (step S36) is performed in a temperature range of 400 ° C or more and 670 ° C or less. In the aging treatment, an aging treatment starting temperature (for example, 570 to 670 ° C.) lower than the temperature of the heat treatment in a magnetic field by about 5 to 30 ° C. to an aging treatment ending temperature (for example, 400 to 600 ° C.), 1 to 7 ° C. per hour, preferably It is preferable to include a process of controlled cooling performed at a temperature lowering rate of 2 to 6 ° C./hour. The temperature may be lowered once from the temperature of the heat treatment in a magnetic field to a temperature lower than the aging treatment start temperature. In that case, cooling is started after the temperature is raised to the aging treatment start temperature. As a result, the composition difference between the α1 phase and the α2 phase can be enlarged and the phase can be separated into a phase rich in FeCo and a phase rich in Cr, so that the α1 phase can be grown in the direction of magnetization to increase the coercive force. Will be possible. The atmosphere of the aging treatment may be in the air.

なお、溶体化処理によって加工体の表面に形成された緻密な酸化被膜は、その後に大気中で行う磁場中熱処理および時効処理によってさらに成長してもよい。   Note that the dense oxide film formed on the surface of the processed body by the solution treatment may be further grown by a heat treatment in a magnetic field and an aging treatment performed in the air thereafter.

<検査・出荷>
次に、工程S40において、検査・出荷が行われる。この前に簡易洗浄工程が行われてもよい。熱処理工程(工程S30)の後に仕上げ研磨加工を行わないので、磁性を帯びた研磨粉が磁石表面にこびりついたりすることがない。このため、従来の製造方法で必要とされてきた洗浄工程に比べて簡単な洗浄工程(例えば超音波清浄)を行えばよい。
<Inspection and shipment>
Next, inspection and shipping are performed in step S40. Before this, a simple cleaning step may be performed. Since the finish polishing is not performed after the heat treatment step (Step S30), the magnetic abrasive powder does not stick to the magnet surface. Therefore, a simple cleaning step (for example, ultrasonic cleaning) may be performed as compared with the cleaning step required in the conventional manufacturing method.

なお、従来方法では、スピノーダル分解によりα1相(FeCo強磁性相)およびα2相(Cr非磁性相)を形成された後に機械加工が行われていた。このため、機械加工によって形成された研磨粉などが磁化を帯び、FCC磁石の表面に強力に付着することが多く、脱磁・洗浄の工程が不可欠であった。   In the conventional method, machining is performed after the α1 phase (FeCo ferromagnetic phase) and the α2 phase (Cr nonmagnetic phase) are formed by spinodal decomposition. For this reason, the abrasive powder or the like formed by machining is often magnetized and strongly adheres to the surface of the FCC magnet, so that the steps of demagnetization and cleaning are indispensable.

従来、FCC磁石は、金属部品とは別に鋳造されて作製されていた。その場合、FCC磁石の表面(鋳肌)は、合金溶湯の凝固時に鋳型(典型的には砂型)に接触していたため、非常に粗い。FCC磁石が金属部品と接触する表面部分も非常に粗いため、精度良く接合するためには、その部分に平面出し加工を行うことが必要であり、加工の平行度が少しでもずれると、FCC磁石接合部品の磁化方向がずれてしまうという問題があった。本開示の実施形態によれば、このような問題を解決することができる。   Conventionally, FCC magnets have been manufactured by being cast separately from metal parts. In that case, the surface (cast surface) of the FCC magnet was very rough because it was in contact with the mold (typically a sand mold) during solidification of the alloy melt. The surface part where the FCC magnet contacts the metal parts is also very rough, so it is necessary to perform flattening on that part in order to join it with high accuracy. There has been a problem that the magnetization direction of the bonded component is shifted. According to the embodiment of the present disclosure, such a problem can be solved.

なお、FCC磁石には、着磁後に金属と接触すると減磁するという特徴があるため、着磁後に金属部品に組み込むなどの取り扱いは難しい。このため、FCC磁石のユーザは、着磁前のFCC磁石を金属部品に組み込んでから着磁を行うことが多かった。本開示の実施形態によれば、既に着磁された状態にあるFCC磁石接合部品をユーザが購入して種々の装置に組み込むことが可能になる。   Since the FCC magnet has a characteristic of being demagnetized when it comes into contact with a metal after magnetization, it is difficult to handle the FCC magnet by incorporating it into a metal component after magnetization. For this reason, FCC magnet users often perform magnetization after incorporating the FCC magnet before magnetization into a metal component. According to the embodiments of the present disclosure, it is possible for a user to purchase an FCC magnet bonding component that has already been magnetized and to incorporate it into various devices.

前述したように金属部品20の形状は任意である。金属部品20は、図10(a)に示すように凹部を有していてもよいし、図10(b)に示すように、凹部の側壁が逆テーパ形状を有していてもよい。また、金属部品20を構成する材料の熱膨張係数がFCC合金の熱膨張係数から大きく異なる場合、冷却時の収縮率の違いによって接合強度が弱まることを防止するため、金属部品20の一部に突起または開口部を形成してもよい。図10(c)の例において、金属部品20は屈曲部を有している。図10(d)の例において、金属部品20は溶湯が回り込む孔を有している。図10の(e)例では、金属部品20の表面にFCC合金と係合して位置ずれを規制する凹凸が形成されている。このような凹凸は、規則的に配列された溝または条、あるいは不規則な表面荒れであってもよい。金属部品20は、例えば図10(f)に示すように、外径が変化する段差を有していたり、底に凹部を有していたりしてもよい。   As described above, the shape of the metal component 20 is arbitrary. The metal component 20 may have a concave portion as shown in FIG. 10A, or a side wall of the concave portion may have an inverted tapered shape as shown in FIG. Further, when the coefficient of thermal expansion of the material forming the metal component 20 is significantly different from the coefficient of thermal expansion of the FCC alloy, the bonding strength is prevented from being weakened due to the difference in the shrinkage rate during cooling. Protrusions or openings may be formed. In the example of FIG. 10C, the metal component 20 has a bent portion. In the example of FIG. 10D, the metal component 20 has a hole through which the molten metal flows. In the example of FIG. 10E, irregularities are formed on the surface of the metal component 20 to engage with the FCC alloy and regulate the displacement. Such irregularities may be regularly arranged grooves or stripes or irregular surface roughness. For example, as shown in FIG. 10F, the metal component 20 may have a step whose outer diameter changes, or may have a recess at the bottom.

金属部品20のうちFCC磁石10で覆われて外部から見えない部分の形状は、部品設計に影響を与えにくいので、接合強度を高めるために自在に設計可能である。FCC磁石10の外形も、それに合わせた鋳型(例えば砂型)を用意することにより、図示されている例に限定されず多様であり得る。すなわち、FCC磁石10は概略的に円柱の形状を有している必要はなく、直方体、ロッド、薄板、リングなどの様々な概略形状を有し得る。   The shape of the portion of the metal component 20 that is covered with the FCC magnet 10 and is not visible from the outside hardly affects the component design, and can be freely designed to increase the bonding strength. The outer shape of the FCC magnet 10 is not limited to the illustrated example but may be varied by preparing a mold (for example, a sand mold) according to the shape. That is, the FCC magnet 10 does not need to have a generally cylindrical shape, but may have various schematic shapes such as a rectangular parallelepiped, a rod, a thin plate, and a ring.

本発明の実施形態は、金属磁石が使用されている様々な分野、例えばステッピングモータ、マグネトロン、その他の機器に広く利用可能である。特に、FCC磁石は、割れにくく、欠けにくいため、形状自由度が高く、ねじ切りなどの加工が必要な磁石部品として有用である。   Embodiments of the present invention are widely applicable to various fields in which metal magnets are used, for example, stepping motors, magnetrons, and other devices. In particular, FCC magnets are difficult to crack and chip, so they have a high degree of freedom in shape and are useful as magnet parts that require processing such as thread cutting.

Claims (9)

FCC磁石と金属部品とが接合したFCC磁石接合部品の製造方法であって、
前記金属部品を用意する工程と、
前記金属部品を収容し得る空洞部を有する鋳型を用意する工程と、
前記金属部品を前記鋳型の前記空洞部内に配置する工程と、
Co、Cr、およびFeを含有するFe−Cr−Co系合金の溶湯を前記鋳型に流し込み、前記溶湯を前記空洞部内で前記金属部品に接触させる工程と、
前記鋳型に流し込まれた前記溶湯を冷却し、前記FCC合金と前記金属部品とが接合したFCC合金接合体を作製する工程と、
前記FCC合金接合体を前記鋳型から取り出す工程と、
前記FCC合金接合体の前記FCC合金に対する溶体化処理を行う工程と、
前記FCC合金接合体の前記FCC合金に対する磁場中熱処理を行う工程と、
前記FCC合金接合体の前記FCC合金に対する時効処理を行う工程と、
を含む、FCC磁石接合部品の製造方法。
A method of manufacturing an FCC magnet joint part in which an FCC magnet and a metal part are joined,
Providing the metal component;
A step of preparing a mold having a cavity that can accommodate the metal component,
Placing the metal component in the cavity of the mold;
Casting a molten metal of an Fe-Cr-Co-based alloy containing Co, Cr, and Fe into the mold, and bringing the molten metal into contact with the metal component in the cavity;
Cooling the molten metal poured into the mold to produce an FCC alloy joined body in which the FCC alloy and the metal component are joined;
Removing the FCC alloy joined body from the mold;
Performing a solution treatment on the FCC alloy of the FCC alloy joined body;
Performing a heat treatment in a magnetic field on the FCC alloy of the FCC alloy joined body;
Performing an aging treatment on the FCC alloy of the FCC alloy joined body;
A method for producing an FCC magnet-joined part, comprising:
前記FCC合金は、5質量%以上14質量%以下のCo、20質量%以上40質量%以下のCr、5質量%以下の添加元素、および、残部のFeを含有しており、
前記FCC合金接合体を前記鋳型から取り出す工程の後、前記溶体化処理を行う工程の前において、前記FCC合金接合体に機械加工を行う工程を含む、請求項1に記載のFCC磁石接合部品の製造方法。
The FCC alloy contains 5% by mass or more and 14% by mass or less of Co, 20% by mass or more and 40% by mass or less of Cr, 5% by mass or less of an additional element, and the balance of Fe,
2. The FCC magnet-joined component according to claim 1, further comprising: after the step of removing the FCC alloy joined body from the mold and before the step of performing the solution treatment, performing a step of machining the FCC alloy joined body. 3. Production method.
機械加工は、仕上げ研磨を行うことを含む、請求項2に記載のFCC磁石接合部品の製造方法。   The method for manufacturing an FCC magnet bonded part according to claim 2, wherein the machining includes performing finish polishing. 前記溶体化処理は、酸化性雰囲気中において、600℃以上900℃以下の温度で行われる、請求項2または3に記載のFCC磁石接合部品の製造方法。   4. The method of manufacturing a FCC magnet bonded part according to claim 2, wherein the solution treatment is performed in an oxidizing atmosphere at a temperature of 600 ° C. or more and 900 ° C. or less. 5. 前記溶体化処理は、大気雰囲気中で行われる、請求項4に記載のFCC磁石接合部品の製造方法。   The method for manufacturing an FCC magnet bonded part according to claim 4, wherein the solution treatment is performed in an air atmosphere. 前記磁場中熱処理は、600℃以上700℃以下の温度で行われ、
前記時効処理は、400℃以上650℃以下の温度で行われる、請求項2から5のいずれかに記載のFCC磁石接合部品の製造方法。
The heat treatment in a magnetic field is performed at a temperature of 600 ° C. or more and 700 ° C. or less,
The method of manufacturing an FCC magnet bonded part according to claim 2, wherein the aging treatment is performed at a temperature of 400 ° C. or more and 650 ° C. or less.
前記FCC合金のCo含有量は8質量%以上12質量%以下である、請求項2から6のいずれかに記載のFCC磁石接合部品の製造方法。   The method of manufacturing an FCC magnet bonded part according to any one of claims 2 to 6, wherein the Co content of the FCC alloy is 8% by mass or more and 12% by mass or less. 前記時効処理の後、加工工程を行うことなく、FCC磁石接合部品を出荷する工程を含む、請求項2から7のいずれかに記載のFCC磁石接合部品の製造方法。   The method for manufacturing an FCC magnet bonded part according to any one of claims 2 to 7, further comprising a step of shipping the FCC magnet bonded part without performing a processing step after the aging treatment. 前記時効処理の後、脱磁工程を行うことなく、FCC磁石接合部品を出荷する工程を含む、請求項2から8のいずれかに記載のFCC磁石接合部品の製造方法。   The method of manufacturing an FCC magnet bonded part according to any one of claims 2 to 8, comprising a step of shipping the FCC magnet bonded part without performing a demagnetization step after the aging treatment.
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