JP2575041B2 - アモルファス合金粉粒物の成形体および成形方法 - Google Patents

アモルファス合金粉粒物の成形体および成形方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は充填率を向上させたアモルファス合金粉粒物
の成形体およびその製造方法に関するものである。
(従来の技術) アモルファス合金より立体成形物を作成する方法でこ
れまで知られているものを大別すると(i)銃弾の衝撃
力や火薬の爆発力を利用するもの(例えば日本金属学会
講演概要集、1984年10月発行541頁)、(ii)アモルフ
ァス合金のガラス遷移に伴う軟化現象を利用するもの
(例えばH.H.Lieber−mann;Mat.Sci.and Eng.46(198
0)241頁)、(iii)結合剤を使用し、成形体を得るも
の(例えば特開昭60−165303号公報)の3つに分類でき
る。即ち、これらのうち(i)ならびに(ii)は一般的
に加工が困難と言われているアモルファス合金に永久的
な変形を与えて高い充填率を有する成形体を得るために
極めて大きな成形圧力を必要とし、しかも生産効率が低
く、コストも高くなるため工業的に採用するには適切で
ない。この理由は大半のアモルファス合金が結晶化温度
直下の加熱によってもアモルファス固体状態より過冷却
液体状態へのガラス遷移挙動に伴う軟化現象を明瞭に示
さないため、いずれの温度域においても従来の結晶質合
金に比べ粉粒物の加工が一般的に困難であるためであ
る。また(iii)に述べたように結合剤を使用して成形
体を得る方法においても、結合剤使用の主目的はアモル
ファス合金成形体の機械的強度の確保、もしくは粉粒物
層間の絶縁性向上の理由からであった。このため結合剤
を使用したアモルファス合金成形体においても充填率を
向上させるためには高い成形圧力ならびに加熱が必要
(例えば特開昭60−165303号公報の実施例においては成
形圧力は1.02GPaであり、加熱温度は200〜350℃の範囲
である。)とされており、先に述べたように成形装置の
大型化、コストの高騰につながり工程が複雑となる問題
があった。このため高い充填率を有するアモルファス合
金の立体成形物を工業的規模で製造する目的としては結
合剤を使用する方法も適しているとは言い難いものであ
った。
アモルファス合金以外の分野、例えば結晶質磁性材料
の分野においても成形体の充填率を向上させるための研
究が報告されている。すなわちこれらは(i)樹脂の成
分に関する研究(例えば鉄と鋼、71(5)1985、489
頁)、(ii)無機化合物微粉末を分散混合した樹脂の使
用に関する研究(例えば第8回複合材料シンポジウム講
演要旨集、1983、63頁)、(iii)有機カップリング材
などを使用し粉末表面の性状を改質する研究(例えば鉄
と鋼、71(3)、1985、S1573)である。ところがアモ
ルファス合金粉粒物に上記(i)〜(iii)を適用した
ところ充填率改善の顕著な効果が認められなかった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明はミクロ組織の特徴に起因する優れた物理的・
化学的特性を有するアモルファス合金の粉粒物から、ア
モルファス合金の非晶質状態を保持したままで充填率が
向上された立体成形体とそれを工業的規模で製造する方
法を提供することを目的としている。
(課題を解決するための手段) 本発明はSを0.01〜3原子%含有したアモルファス合
金の粉粒物に樹脂を主成分とする結合剤を混合し圧縮成
形してなる成形体と、Sを0.01〜3原子%含有したアモ
ルファス合金の粉粒物に樹脂を主成分とする結合剤を混
合し圧縮成形することによりアモルファス合金成形体の
充填率を向上させることを特徴とするアモルファス合金
粉粒物の成形方法である。
以下に本発明の詳細について説明する。
本発明でいうアモルファス合金とは、金属と半金属も
しくは金属と金属との合金で、主として液体急冷法で作
成されるもので非晶質状態を示すものである。その合金
成分とは金属と半金属との合金において例えば金属とし
てFe,Co,Ni,Cr,Moなどの1種または2種以上、半金属は
B,Si,C,P,Geであり、また金属と金属の合金の場合の成
分例としてはFe−Ti,Fe−Zr,Cu−Tiなどがある。本発明
ではこれらの成分元素に添加元素としてSを0.01〜3原
子%含有したものを用いる。またそれぞれの元素の含有
量は104℃/sec以上の冷却速度で少なくとも90%が非晶
質化することを条件に選定される。
合金成分中に添加されるSの含有量は0.01〜3原子%
の範囲である。Sの含有量が0.01原子%未満では充填率
の改善効果が確実でなく、また3原子%を超えるSの添
加では基本成分および半金属成分の量が少なくなりアモ
ルファス合金としての本来の性質に影響を及ぼすおそれ
があるからである。
本発明において原料として用いられるアモルファス合
金の箔、細線および粉末等(以下粉粒物と称す)の作成
方法として、箔の作成が可能な単ロール法や双ロール
法、遠心法があり、また細線の作成としては回転液中紡
糸法がある。アモルファス合金粉末の作成手段にはアト
マイズ法、キャビテーション法、液中噴出法、プラズマ
溶射法、メカニカルアロイング(MA)、メカニカルグラ
インディング(MG)など直接作成する方法と、箔や細線
を作成した後、ボールミルなどで粉砕する間接作成方法
があり、何れの方法を用いてもよい。
また異なる方法によって得られた粉粒物を混合して使
用してもよい。
粉粒物の圧縮成形の方法については特に限定はしない
が、例えば単動式もしくは複動式のプレス装置、静水圧
圧縮装置(CIP)、押し出し装置などを用いる。成形体
の原料としては先に述べたアモルファス合金粉粒物の他
に樹脂を主成分とする結合剤をアモルファス合金粉粒物
に対して0.5〜10重量%の範囲内で混合させる。
使用できる結合剤としては、(i)フェノール系やエ
ポキシ系等の熱硬化性の樹脂、(ii)ナイロン系や塩化
ビニル系等の熱可塑性の樹脂、(iii)ポリサルファイ
ド系やニトリルゴム系等のエラストマー性の樹脂、(i
v)嫌気性樹脂等の1種もしくは2種以上の混合物があ
げられる。上記結合剤の使用目的の違いはアモルファス
合金成形体に要求される性能や加圧温度に依存する。た
とえばせん断強度や耐熱性が要求される成形体、もしく
は室温近傍の比較的低温で成形する場合には熱硬化系の
樹脂の使用が好ましい。また剥離強度が要求される成形
体やさらに高い充填率が要求される成形体には熱可塑性
樹脂を用い、結晶化温度直下の高い温度で成形すること
が望ましい。さらに、成形体に衝撃力が加わる場合や弾
性的な性能が強く要求される場合には、エラストマー性
樹脂を使用することが好ましい。嫌気性樹脂は常温でも
加圧等により空気を追い出し容易に硬化可能なため、生
産性の合理化、省力化、自動化を強く望む分野で使用す
ることが好ましい。これらの結合剤をアモルファス合金
粉粒物に対して0.5〜10重量%の範囲で混合させる。0.5
重量%未満の結合剤の使用では成形体に十分な強度を得
ることができず、また10重量%を超える結合剤の使用で
は、結合剤の使用量が増大し経済的に得策でないばかり
か、本発明の性質上少量のS添加で成形体に十分高い充
填率を付与することができるため、余分の結合剤が成形
時にかえって充填率を低下するおそれが生ずるためであ
る。
圧縮成形温度は、本発明の性質上アモルファス合金粉
粒物が結晶化を生じない温度範囲内に限られるが、好ま
しくは樹脂を主成分とする結合剤の耐熱限界温度以下で
ある。成形圧力は加圧工具を連続的に使用せねばならな
いため、100MPaから最大1.5GPaの範囲にすることが好ま
しい。また本発明ではSの添加により粉砕工程が簡易化
できる特徴もある。
以上述べたように本発明ではSを少量添加することに
よりアモルファス合金の組成を大きく変えることなくア
モルファス合金粉粒物の充填率を大きく向上させるとい
う点で極めて優れた発明であるといえる。この事実は本
発明の方法がホットプレス等を用いたアモルファス合金
成形体の成形法に比べ、加圧力を低くできるため金型ダ
イスの負担が軽く、しかも特別な加熱装置も必要としな
いため室温・大気中で容易に成形可能な点に特徴があ
る。また従来の樹脂を結合剤に用いた圧縮成形法に比べ
アモルファス合金粉粒物の充填率が高く、しかも結合剤
の混合量が小量で済み、かつ粉砕化が容易な合金成分系
であるため大量のアモルファス合金粉粒物を消費する工
業的プロセスにおいて、きわめて有用な成形方法である
といえる。
(実施例) 実施例1 合金組成がFe72-xCo10Mo2C4B12Sx原子%(x=0,0.2
5,0.5,1.0)でCu合金製単ロール(周速1.4m/s)で作成
された幅25mm、板厚約50μmのアモルファス合金箔をバ
ッチ式ルーレットミル(吉田製作所製1036−A型出力0.
75kw)を用いて粉砕し、−100+200メッシュ(74〜14
9)に分級した。粉砕に要した時間はx=0を1に換算
した場合例えばx=1.0ではその約1/25であった。
このアモルファス合金粉粒物3.0gに3重量%ならびに
10重量%の嫌気性樹脂(日本ロックタイト株式会社製LO
CTITE 290)を結合剤として使用し、直径12mmの片押し
型ダイスにて室温状態のまま加圧力620MPa、加圧時間10
secの同一条件にて圧縮成形体(φ12mmの円筒状)を作
製した。第1図は成形体の密度(ならびに充填率)に及
ぼすS添加の効果を示す。
結合剤として10重量%の結合剤を混合した(第1図●
印)x=0,0.25,0.50,1.0なる合金の成形体密度は、そ
れぞれ4.80g/cm3、5.04g/cm3、5.02g/cm3、5.34g/cm3
あり、Fe72Co10Mo2C4B12原子%アモルファス合金箔の密
度7.77g/cm3を100%として換算した成形体の充填率はx
=0の61.7%からx=0.25の64.9%、x=0.50の66.9
%、x=1.00の68.7%へと1原子%のS添加により充填
率は7.0%向上した。
3重量%の結合剤を混合した(第1図○印)x=0,0.
25,0.50,1.0なる合金粉粒物(74〜149μm)の成形体密
度(充填率)はx=0.25,0.50,1.0でそれぞれ5.19g/cm3
(66.8%)、5.54g/cm3(71.3%)、5.58g/cm3(71.8
%)であり先に述べた様にSの添加により充填率が向上
することが判る。またこの場合には10%の結合剤を用い
た場合に比べ成形体の密度は約3%向上し、結合剤の混
合量もある程度低下させることにより成形体の充填性が
向上した。ところが結合剤の低下は圧縮成形性に影響
し、x=0の合金組成で結合剤の混合量3重量%の条件
では健全な成形体が得られず密度測定は不可能であっ
た。
実施例2 合金組成がFe4-xCo69Mo2Si16B9Sx原子%(x=0,1.
0)ならびにFe75-xNi5Mo4C4B12Sx原子%(x=0,1.0)
からなるアモルファス合金箔を実施例1と同一条件で粉
砕・分級後、74〜149μmの粉粒物を使用して圧縮成形
を行なった。その結果を第1表に示す。Fe4Co69Mo2Si16
B9原子%合金ならびにFe75Ni5Mo4C4B12原子%合金の密
度7.87g/cm3、7.83g/cm3をそれぞれ充填率100%に換算
した成形体の密度(充填率)は、結合剤3%、x=1に
おいて5.61g/cm3(71.3%)、5.59g/cm3(71.4%)、結
合剤10%、x=1において5.49g/cm3(69.8%)、5.50g
/cm3(70.2%)であった。ところが結合剤を3重量%な
らびに10重量%混合したx=0なる上記組成のアモルフ
ァス合金粉粒物は、同一圧縮成形条件にもかかわらず密
度測定可能な成形体は得られなかった。
実施例3 実施例1と同様の方法で粉砕・分級した−100+200メ
ッシュ(74〜149μm)のFe71Co10Mo2C4B12S1原子%ア
モルファス合金粉粒物に3重量%の熱硬化性樹脂(配合
比はエポキシ系樹脂10に対して硬化剤0.44の割合)を結
合剤として使用し、第2図(a),(b)ならばに
(c)に示した形状の成形体を作製した。成形条件は加
圧力550MPa,加圧時間10sec,硬化温度160℃×90minであ
り、また金型として浮型を使用した。
得られた成形体の密度は5.60〜5.63g/cm3であり、ア
モルファス合金箔の密度7.77g/cm3を100%に換算した成
形体の充填率は71.9〜72.5%の範囲であった。
(発明の効果) 本発明によって、アモルファス合金の粉粒物を簡易な
方法で充填率が改善された圧縮成形体とすることができ
る。またSの添加によりアモルファス合金箔の細線の粉
砕工程が簡易化できるため粉粒物の製造コストが低減で
きる。このことは形状が粉末や箔や細線に限定されてい
たため使用分野が限られていたアモルファス合金をいっ
そう広い分野で使用することが可能となる。また製造プ
ロセスに複雑な工程を必要とせず、成形後の再加工も特
に必要としないため工業的規模で大量、安価に生産でき
る特徴を有する。
本発明によって得られる成形体は磁性材料等の分野に
おいて有効な材料となる。
例えば磁気特性をそなえたアモルファス合金を原料と
して本発明法により充填率が改善されたコア材、各種磁
気センサー材が作製できる。またシート状に加工するこ
とにより磁気シールド材にも応用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はアモルファス合金粉粒物の樹脂成形体密度に及
ぼすS添加の効果を示す。○印は結合剤の混合量3重量
%、●印は結合剤の混合量10重量%の場合である。 第2図(a),(b),(c)は実施例3により作製し
た成形体の形状を示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Sを0.01〜3原子%含有したアモルファス
    合金の粉粒物に、樹脂を主成分とする結合剤を混合し、
    圧縮成形してなるアモルファス合金粉粒物の成形体。
  2. 【請求項2】Sを0.01〜3原子%含有したアモルファス
    合金の粉粒物に樹脂を主成分とする結合剤を混合し、圧
    縮成形することによりアモルファス合金成形体の充填率
    を向上させることを特徴とするアモルファス合金粉粒物
    の成形方法。
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KR100531253B1 (ko) * 2003-08-14 2005-11-28 (주) 아모센스 고주파 특성이 우수한 나노 결정립 금속 분말의 제조방법및 그 분말을 이용한 고주파용 연자성 코아의 제조방법

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