JPH0582328A - Iron nitride series high density sintered material - Google Patents
Iron nitride series high density sintered materialInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、高中周波数域用軟磁
性材料として好適な窒化鉄系高密度焼結体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an iron nitride-based high-density sintered body suitable as a soft magnetic material for high and medium frequencies.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】窒化鉄
は、窒素の含有量により結晶系が変化し、その磁気的特
性も大きく異なる侵入型化合物である。この窒化鉄は金
属と酸化物の中間的な性質を有する材料であり、金属Ｆ
ｅよりも耐食性、耐候性に優れ、かつ硬いという性質を
有している。特にＦｅ4 Ｎ及びＦｅ16Ｎ2 は高い飽和磁
化を有しており、耐食性、耐候性、及び機械的特性が優
れた磁性材料としての用途への適用が期待されている。2. Description of the Related Art Iron nitride is an interstitial compound in which the crystal system changes depending on the nitrogen content and the magnetic properties thereof are greatly different. This iron nitride is a material having an intermediate property between metal and oxide,
It has better corrosion resistance and weather resistance than e, and is harder. In particular, Fe 4 N and Fe 16 N 2 have high saturation magnetization and are expected to be applied to magnetic materials having excellent corrosion resistance, weather resistance and mechanical properties.
【０００３】しかしながら、現在窒化鉄は基体上に塗布
して形成される塗布型磁気記録媒体への適用が考えられ
ているに過ぎず、上述のように優れた特性を考慮した焼
結体としての適用はなされていないのが実情である。こ
の発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、全
く新規でかつ実用的な窒化鉄系高密度焼結体を提供する
ことを目的とする。However, at present, iron nitride is only considered to be applied to a coating type magnetic recording medium formed by coating on a substrate, and as described above, as a sintered body in consideration of excellent characteristics. The reality is that it has not been applied. The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a completely new and practical iron nitride-based high-density sintered body.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段及び作用】この発明に係る
窒化物系高密度焼結体は、Ｆｅ4 Ｎ若しくはＦｅ16Ｎ2
を主体とする粒子、又は内部がＦｅ若しくはＦｅ合金で
外周部がＦｅ4 Ｎ若しくはＦｅ16Ｎ2 を主体とする粒子
が、スピネル型磁性酸化物のマトリックス中に分散した
状態の複合焼結体からなることを特徴とする。この場合
に、マトリックス中に分散した粒子が、内部がＦｅ−Ｓ
ｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、及びＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金か
ら選択される合金であり外周部がＦｅ4 Ｎ若しくはＦｅ
16Ｎ2 を主体とするものにすることにより一層良好な磁
気特性を得ることができる。このような高密度焼結体
は、高中周波数域用軟磁性材料として好適である。MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS AND ACTION The nitride-based high density sintered body according to the present invention is made of Fe 4 N or Fe 16 N 2.
From the composite sintered body in which the particles mainly composed of, or the particles mainly composed of Fe or Fe alloy and the outer peripheral part mainly composed of Fe 4 N or Fe 16 N 2 are dispersed in the matrix of the spinel type magnetic oxide. It is characterized by In this case, the particles dispersed in the matrix have Fe-S inside.
An alloy selected from an i alloy, an Fe-Ni alloy, and an Fe-Si-Al alloy, the outer peripheral portion of which is Fe 4 N or Fe.
Better magnetic properties can be obtained by mainly using 16 N 2 . Such a high-density sintered body is suitable as a soft magnetic material for high and medium frequencies.
【０００５】従来、軟磁性材料としては、フェライト、
ケイ素鋼板、パ−マロイ、Ｆｅ基及びＣｏ基アモルファ
ス合金等が用いられている。このような軟磁性材料は飽
和磁束密度が高くかつ低損失であり、ある程度の透磁率
を有していることが要求される。これらの中でケイ素鋼
板、パ−マロイ及びＦｅ基及びＣｏ基アモルファス合金
等の金属材料は、飽和磁束密度が比較的高く低周波数用
の軟磁性材料として適している。特に、Ｆｅ基及びＣｏ
基アモルファス合金は高い透磁率を有している。しか
し、これらは基本的に金属であるため、電気抵抗が低
く、高中周波数用としては適用が困難である。すなわ
ち、損失（tan δ）は周波数の２乗に比例し電気抵抗に
反比例するため、これら金属磁性材料は高周波数域にお
いて損失が大きくなり過ぎるためである。また、金属材
料は耐候性が悪いという欠点がある。一方、Ｍｎ−Ｚｎ
フェライト等のフェライト材料は、基本的に酸化物であ
るため電気抵抗が高く、低周波数域から高中周波数域ま
で使用できる軟磁性材料として広く用いられている。し
かし、フェライト材料は基本的に飽和磁束密度が低いと
いう欠点がある。そこで、この発明では、これら材料の
欠点を補い、極めて特性が優れた軟磁性材料としての焼
結体を提供する。Conventionally, ferrite has been used as the soft magnetic material.
Silicon steel sheet, permalloy, Fe-based and Co-based amorphous alloys are used. Such a soft magnetic material is required to have a high saturation magnetic flux density, a low loss, and a certain degree of magnetic permeability. Among these, metal materials such as silicon steel sheet, permalloy, and Fe-based and Co-based amorphous alloys have a relatively high saturation magnetic flux density and are suitable as soft magnetic materials for low frequencies. In particular, Fe group and Co
The base amorphous alloy has a high magnetic permeability. However, since these are basically metals, they have low electric resistance and are difficult to apply for high and medium frequencies. That is, the loss (tan δ) is proportional to the square of the frequency and inversely proportional to the electrical resistance, and therefore these metallic magnetic materials have too large a loss in the high frequency range. Further, the metal material has a drawback that it has poor weather resistance. On the other hand, Mn-Zn
Since ferrite materials such as ferrite are basically oxides, they have a high electric resistance and are widely used as soft magnetic materials that can be used in a low frequency range to a high and medium frequency range. However, the ferrite material basically has a drawback that the saturation magnetic flux density is low. Therefore, the present invention provides a sintered body as a soft magnetic material having excellent properties by compensating for the defects of these materials.
【０００６】この発明においては、スピネルマトリック
ス粒子中に分散する粒子として、Ｆｅ4 Ｎ若しくはＦｅ
16Ｎ2 を主体とする粒子、又は内部がＦｅ若しくはＦｅ
合金で外周部がＦｅ4 Ｎ若しくはＦｅ16Ｎ2 を主体とす
る粒子を用いる。In the present invention, Fe 4 N or Fe is used as the particles dispersed in the spinel matrix particles.
16 N 2 -based particles or Fe or Fe inside
Particles mainly composed of Fe 4 N or Fe 16 N 2 in the outer peripheral portion of the alloy are used.
【０００７】図１は、鉄−窒素系の状態図である。この
状態図の中でγ´相がＦｅ4 Ｎであり、α''相がＦｅ16
Ｎ2 である。Ｆｅ4 Ｎは、鉄のｆｃｃ相の体心位置に窒
素原子が入ったペロブスカイト型結晶格子を有してい
る。この相は常温でも安定であり、Ｔｃ＝４８８℃の強
磁性体である。常温での飽和磁化は１９５ｅｍｕ／ｇと
純鉄より若干低い程度であり、磁性材料として有望であ
る。一方、Ｆｅ16Ｎ2 は準安定相であり、ｂｃｃ格子を
母体としたｂｃｔ結晶格子を有する。このｂｃｔ構造は
ｂｃｃ構造の鉄の体心位置に規則的に窒素原子が入り込
んだ型となっている。この相の常温での飽和磁化は２６
０ｅｍｕ／ｇと純鉄の１．２倍であり、これも磁性材料
として有望である。また、大気中において、Ｆｅ4 Ｎ及
びＦｅ16Ｎ2 の表面には緻密なα−Ｆｅ2 Ｏ3 が形成さ
れるので、表面にＦｅ3 Ｏ4 が形成されるＦｅよりも耐
候性に優れている。さらに、これらは窒化物であるから
鉄よりもかなり硬い。FIG. 1 is a phase diagram of the iron-nitrogen system. In this phase diagram, the γ'phase is Fe 4 N and the α '' phase is Fe 16 N.
It is N 2. Fe 4 N has a perovskite type crystal lattice in which nitrogen atoms are contained in the body center position of the fcc phase of iron. This phase is stable at room temperature and is a ferromagnetic material with Tc = 488 ° C. The saturation magnetization at room temperature is 195 emu / g, which is slightly lower than that of pure iron, and is promising as a magnetic material. On the other hand, Fe 16 N 2 is a metastable phase and has a bct crystal lattice having a bcc lattice as a matrix. This bct structure is a type in which nitrogen atoms regularly enter the body center position of iron of the bcc structure. The saturation magnetization of this phase at room temperature is 26
It is 0 emu / g, 1.2 times that of pure iron, which is also a promising magnetic material. Further, in the atmosphere, since dense α-Fe 2 O 3 is formed on the surface of Fe 4 N and Fe 16 N 2 , the weatherability is superior to that of Fe on which Fe 3 O 4 is formed. There is. Furthermore, since they are nitrides, they are considerably harder than iron.
【０００８】このような、Ｆｅ4 Ｎ又はＦｅ16Ｎ2 をス
ピネル型磁性酸化物のマトリックス中に分散させるた状
態の複合焼結体は、電気抵抗が高いスピネルをマトリッ
クスとしているので、高抵抗を維持することができ、し
かも、飽和磁束密度が大きいＦｅ4 Ｎ又はＦｅ16Ｎ2 を
スピネル型磁性酸化物マトリックス中の磁性粒子として
用いているので、磁性の連続性を維持することができ、
フェライトよりも高い飽和磁束密度及び比較的高い透磁
率を得ることができる。従って、高中周波数においても
損失が小さい。また、マトリックス中の磁性粒子は、少
なくともその外周部が耐候性が高いＦｅ4 Ｎ又はＦｅ16
Ｎ2 を主体としているので、金属系の軟磁性材料よりも
耐候性に優れている。Such a composite sintered body in which Fe 4 N or Fe 16 N 2 is dispersed in a matrix of spinel type magnetic oxide has a high electrical resistance as a matrix, and therefore has a high resistance. Since Fe 4 N or Fe 16 N 2 having a high saturation magnetic flux density can be maintained as the magnetic particles in the spinel type magnetic oxide matrix, the continuity of magnetism can be maintained.
It is possible to obtain a saturation magnetic flux density higher than that of ferrite and a relatively high magnetic permeability. Therefore, the loss is small even at high and medium frequencies. Further, the magnetic particles in the matrix have a high weather resistance at least in the outer peripheral portion of Fe 4 N or Fe 16
Since it is mainly composed of N 2 , it is more excellent in weather resistance than the metallic soft magnetic material.
【０００９】マトリックス中の磁性粒子は、Ｆｅ4 Ｎ若
しくはＦｅ16Ｎ2 を主体とするものであってもよいし、
内部がＦｅ若しくはＦｅ合金で外周部がＦｅ4 Ｎ若しく
はＦｅ16Ｎ2を主体とするものであってもよい。この場
合に、この磁性粒子は、鉄粉末又は鉄合金粉末を適宜の
方法で窒化することにより形成することができる。窒化
処理時間が十分に長ければ粒子を完全にＦｅ4 Ｎ若しく
はＦｅ16Ｎ2 にすることができ、また窒化処理時間が短
ければ外周部だけを窒化して内部がＦｅ若しくはＦｅ合
金で外周部がＦｅ4 Ｎ若しくはＦｅ16Ｎ2 で構成された
粒子を製造することができる。この処理に際して、窒素
供給量、温度等の窒化条件を適宜規定することによって
Ｆｅ4 Ｎ若しくはＦｅ16Ｎ2 のいずれかを形成すること
ができる。なお、前述したように、Ｆｅ16Ｎ2 は準安定
相であるので、処理後急冷することにより得られる。The magnetic particles in the matrix may be mainly Fe 4 N or Fe 16 N 2 .
The inside may be Fe or Fe alloy, and the outer peripheral part may be mainly Fe 4 N or Fe 16 N 2 . In this case, the magnetic particles can be formed by nitriding iron powder or iron alloy powder by an appropriate method. If the nitriding treatment time is sufficiently long, the particles can be completely made into Fe 4 N or Fe 16 N 2, and if the nitriding treatment time is short, only the outer peripheral portion is nitrided so that the inner portion is Fe or Fe alloy and the outer peripheral portion is Particles composed of Fe 4 N or Fe 16 N 2 can be produced. At the time of this treatment, either Fe 4 N or Fe 16 N 2 can be formed by appropriately defining the nitriding conditions such as the nitrogen supply amount and the temperature. As described above, since Fe 16 N 2 is a metastable phase, it can be obtained by quenching after the treatment.
【００１０】この場合に、鉄合金としては、Ｆｅ−Ｎｉ
合金（パ−マロイ；Ｎｉ３０〜８０重量％）、Ｆｅ−Ｓ
ｉ合金（Ｓｉ１〜６．５重量％）、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合
金（センダスト；Ｓｉ５〜１１重量％、Ａｌ３〜８重量
％）などの軟磁性材料として優れたものを好適に用いる
ことができる。このような合金粒子表面のみにＦｅ4Ｎ
若しくはＦｅ16Ｎ2 を形成し、粒子内部にこれら合金を
残存させることにより、一層良好な磁気特性を得ること
ができる。この場合に、窒化鉄層の厚みは粒子径の１〜
３％程度（粒子径が１０μｍの場合には０．１〜０．３
μｍ）であることが好ましい。In this case, the iron alloy is Fe--Ni.
Alloy (Permalloy; Ni 30-80% by weight), Fe-S
An excellent soft magnetic material such as an i alloy (Si 1 to 6.5% by weight) and a Fe-Si-Al alloy (Sendust; Si 5 to 11% by weight, Al 3 to 8% by weight) can be preferably used. Fe 4 N only on the surface of such alloy particles
Alternatively, better magnetic properties can be obtained by forming Fe 16 N 2 and allowing these alloys to remain inside the particles. In this case, the thickness of the iron nitride layer is 1 to the particle diameter.
About 3% (0.1 to 0.3 when the particle size is 10 μm)
μm) is preferred.
【００１１】窒化処理の方法としては、ガス窒化法及び
イオン窒化法が好適である。また、出発原料としての鉄
粉としては、粒子径が０．０１〜２００μｍのものが好
ましく、ＣＶＤ法による超微粒鉄粉、カ−ボニル鉄粉、
水アトマイズ鉄粉、ガスアトマイズ粉、ヘガネス鉄粉を
用いることができる。また、鉄粉のみならず、上述した
ようにＦｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−
Ａｌ合金を用いることもできる。As the nitriding method, a gas nitriding method and an ion nitriding method are suitable. Further, as the iron powder as a starting material, those having a particle diameter of 0.01 to 200 μm are preferable, and ultrafine iron powder by a CVD method, carbonyl iron powder,
Water atomized iron powder, gas atomized powder, and Hegane's iron powder can be used. Further, not only iron powder but also Fe-Ni alloy, Fe-Si alloy, Fe-Si- as described above.
An Al alloy can also be used.
【００１２】マトリックスを構成するスピネル型磁性酸
化物としては、材料的に特に限定されるものではない
が、スピネル型フェライトが好適である。また、スピネ
ル型フェライトの中では、Ｆｅ3 Ｏ4 、Ｎｉフェライ
ト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライトが特
に好適である。The spinel type magnetic oxide forming the matrix is not particularly limited in terms of material, but spinel type ferrite is preferable. Further, in the spinel ferrite, Fe 3 O 4, Ni ferrite, Mn-Zn ferrite, Ni-Zn ferrite is particularly preferred.
【００１３】このようなＦｅ4 Ｎ又はＦｅ16Ｎ2 を含む
磁性粒子とスピネル型磁性酸化物マトリックスとの複合
焼結体は、Ｆｅ4 Ｎ又はＦｅ16Ｎ2 を含む磁性粒子の体
積Ｖ1 とスピネル型磁性酸化物マトリックスの体積Ｖ2
との比Ｖ1 ／Ｖ2 が１００／５〜１００／１００である
ことが好ましい。また、このような高密度焼結体は、理
論密度の９８％以上の密度を有していることが好まし
い。Such a composite sintered body of magnetic particles containing Fe 4 N or Fe 16 N 2 and a spinel type magnetic oxide matrix has a volume V 1 of magnetic particles containing Fe 4 N or Fe 16 N 2. Volume V 2 of spinel type magnetic oxide matrix
It is preferable that the ratio V 1 / V 2 is 100/5 to 100/100. Further, such a high density sintered body preferably has a density of 98% or more of the theoretical density.
【００１４】このような複合焼結体は、上述のようにし
て窒化された磁性粒子にスピネル型磁性酸化物を適宜の
方法でコ−ティング（例えばＣＶＤ、メッキ）した後、
又は窒化された磁性粒子粉末とスピネル型磁性酸化物粉
末とを混合した後に、圧粉成形・焼結することにより形
成することができる。また、スピネル型磁性酸化物がＦ
ｅ3 Ｏ4 を主体とするものである場合には、窒化された
磁性粒子に対して酸化処理を施すことにより、その表面
にＦｅ3Ｏ4 を形成し、これを圧粉成形・焼結すること
により形成することができる。さらに、この場合には窒
化された磁性粒子粉末を成形・焼結した後、その焼結体
を粒間酸化することにより窒化された磁性粒子の周囲に
Ｆｅ3Ｏ4 が形成された複合焼結体を得ることができ
る。In such a composite sintered body, spinel type magnetic oxide is coated (eg, CVD, plating) on the magnetic particles nitrided as described above by an appropriate method,
Alternatively, it can be formed by mixing the nitrided magnetic particle powder and the spinel type magnetic oxide powder, and then compacting and sintering. Further, the spinel type magnetic oxide is F
When the main component is e 3 O 4 , the nitrided magnetic particles are subjected to an oxidation treatment to form Fe 3 O 4 on the surface, which is compacted and sintered. It can be formed by Further, in this case, composite sintering in which Fe 3 O 4 is formed around the magnetic particles that have been nitrided by molding and sintering the powder of the nitrided magnetic particles and then performing intergranular oxidation of the sintered body You can get a body.
【００１５】ここでの圧粉成形・焼結処理は、上述のよ
うにして得た粉末を金型プレスにより圧粉成形した後、
一般的に用いられる焼成炉にて行ってもよいし、ホット
プレスによって成形・焼結を同時に行うこともできる。
更に、ホットプレスとＰＡＳ（Plasma Activated Sinte
ring）とを併用してもよく、爆着法を用いてもよい。The powder compacting / sintering treatment here is carried out by compacting the powder obtained as described above with a die press,
It may be performed in a generally used firing furnace, or the molding and sintering may be performed simultaneously by hot pressing.
Furthermore, hot press and PAS (Plasma Activated Sinte
ring) and the explosive deposition method may be used.
【００１６】このようにして窒化鉄系の複合焼結体を形
成することにより、高中周波数用軟磁性材料として適し
た磁気特性を有し、かつ耐候性に優れた高密度焼結体を
得ることができる。By thus forming the iron nitride-based composite sintered body, it is possible to obtain a high-density sintered body having magnetic properties suitable as a soft magnetic material for high and medium frequencies and excellent in weather resistance. You can
【００１７】[0017]
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。 実施例１ この実施例においては、出発原料として粒径が１〜４０
μｍのカルボニル鉄粉を用いた。このカルボニル鉄粉を
ガス窒化法により窒化処理して窒化粉とした。この窒化
処理は、反応ガスとしてＨ2 ガス及びＮＨ3 ガスを用
い、Ｈ2 ／ＮＨ3を０／１００〜９０／１０まで変化さ
せ、室温〜７５０℃の範囲で５分間〜２時間の窒化処理
を行った。その結果、Ｆｅ4 Ｎ若しくはＦｅ16Ｎ2 を主
体とする粒子、又は内部がＦｅで外周部がＦｅ4 Ｎ若し
くはＦｅ16Ｎ2を主体とする粒子が形成された。これら
の窒化粉のうち、Ｈ2 ／ＮＨ3 が５０／５０〜７０／３
０、温度５００℃で３０分間保持の条件で窒化処理して
ほぼ全体がＦｅ4 Ｎとなったものについて、その表面に
フェライトメッキ法により、Ｍｎ−Ｚｎフェライト及び
Ｎｉ−Ｚｎフェライトをコ−ティングした。Ｍｎ−Ｚｎ
フェライトコ−ティング形成する場合にはＦｅ3 （ＳＯ
4 ）2 、Ｍｎ3 （ＳＯ4 ）2 、Ｚｎ3 （ＳＯ4 ）2 の溶
液を用い、Ｎｉ−Ｚｎフェライトの場合にはＦｅ3 （Ｓ
Ｏ4 ）2 、Ｎｉ3 （ＳＯ4 ）2 、Ｚｎ3 （ＳＯ4 ）2 の
溶液を用いて、ＮａＯＨによりこれら溶液のｐＨ９〜１
０に調整した。なおｐＨ緩衝剤としてＣＨ3 ＣＯＯＮＨ
4 を添加してｐＨを安定化させた。これら溶液中に窒化
粉を装入し、窒化粉の周囲に金属イオンを吸着させた。
その後、この窒化粉を溶液から引き上げて空気にさら
し、空気中の酸素と金属とによりＭｎ−Ｚｎフェライト
及びＮｉ−Ｚｎフェライトを形成し、これを再び溶液中
に装入すといった工程を複数回繰り返してＭｎ−Ｚｎフ
ェライト及びＮｉ−Ｚｎフェライトコ−ティング層を形
成させた。なお、Ｍｎ−Ｚｎフェライトコ−ティング層
の体積比は５体積％とした。その後、このコ−ティング
された粉末をホットプレスにより焼結させた。その結
果、Ｆｅ4 Ｎ粒子が夫々Ｍｎ−Ｚｎフェライト及びＮｉ
−Ｚｎフェライトのマトリックス中に分散した状態の複
合焼結体が生成された。Embodiments of the present invention will be described below. Example 1 In this example, the starting material has a particle size of 1-40.
μm carbonyl iron powder was used. This carbonyl iron powder was nitrided by a gas nitriding method to obtain a nitride powder. In this nitriding treatment, H 2 gas and NH 3 gas are used as a reaction gas, H 2 / NH 3 is changed from 0/100 to 90/10, and nitriding treatment is performed at room temperature to 750 ° C. for 5 minutes to 2 hours. I went. As a result, particles having Fe 4 N or Fe 16 N 2 as a main component, or particles having Fe as an inner portion and Fe 4 N or Fe 16 N 2 as an outer peripheral portion as a main component were formed. Of these nitride powders, H 2 / NH 3 is 50/50 to 70/3
Nitrogen treatment was performed at a temperature of 0 ° C. and a temperature of 500 ° C. for 30 minutes to obtain almost all Fe 4 N, and the surface thereof was coated with Mn—Zn ferrite and Ni—Zn ferrite by a ferrite plating method. .. Mn-Zn
When forming a ferrite coating, Fe 3 (SO
4 ) 2 , Mn 3 (SO 4 ) 2 and Zn 3 (SO 4 ) 2 solutions were used, and in the case of Ni-Zn ferrite, Fe 3 (S
A solution of O 4 ) 2 , Ni 3 (SO 4 ) 2 and Zn 3 (SO 4 ) 2 was used and the pH of these solutions was adjusted to 9 to 1 with NaOH.
Adjusted to 0. CH 3 COONH is used as a pH buffer.
4 was added to stabilize the pH. Nitride powder was charged into these solutions, and metal ions were adsorbed around the nitride powder.
After that, the process of pulling this nitride powder out of the solution and exposing it to air to form Mn-Zn ferrite and Ni-Zn ferrite by oxygen and metal in the air, and charging this again in the solution is repeated a plurality of times. To form Mn-Zn ferrite and Ni-Zn ferrite coating layers. The volume ratio of the Mn-Zn ferrite coating layer was 5% by volume. The coated powder was then sintered by hot pressing. As a result, the Fe 4 N particles are respectively Mn-Zn ferrite and Ni.
A composite sintered body was produced, which was dispersed in a matrix of Zn ferrite.
【００１８】なお、ホットプレス条件はＭｎ−Ｚｎフェ
ライトコ−ティング粉の場合が５００℃で圧力３ton ／
cm2 、Ｎｉ−Ｚｎフェライトコ−ティング粉の場合が５
５０℃で圧力３ton ／cm2 とした。このようにして製造
された焼結体の物性及び特性は以下に示す通りであっ
た。 （１）Ｍｎ−Ｚｎフェライトコ−ティング粉を用いた焼
結体 密度 ６．５３ｇ／cm3 鉄損Ｗ ０．８５Ｗ／cm3 最大透磁率μmax ８００ 比抵抗ρ ０．０１Ω・cm 飽和磁化ＭS １７１emu ／ｇ （２）Ｎｉ−Ｚｎフェライトコ−ティング粉を用いた焼
結体 密度 ６．５０ｇ／cm3 鉄損Ｗ ０．７０Ｗ／cm3 最大透磁率μmax ２０００ 比抵抗ρ １０Ω・cm 飽和磁化ＭS １５２emu ／ｇ 以上のように、高中周波数用軟磁性材料として優れた磁
気的特性を有する高密度焼結体が得られたことが確認さ
れた。The hot pressing conditions for Mn-Zn ferrite coating powder are 500 ° C. and pressure 3 ton /
cm 2 , Ni-Zn ferrite coating powder is 5
Pressure at 50 ℃ 3ton / cm 2 And The physical properties and characteristics of the thus-produced sintered body were as shown below. (1) Sintered body using Mn-Zn ferrite coating powder Density 6.53 g / cm 3 Iron loss W 0.85 W / cm 3 Maximum permeability μ max 800 Specific resistance ρ 0.01 Ω · cm Saturation magnetization M S 171 emu / g (2) Sintered body using Ni-Zn ferrite coating powder Density 6.50 g / cm 3 Iron loss W 0.70 W / cm 3 Maximum permeability μ max 2000 Specific resistance ρ 10 Ω · cm Saturation Magnetization M S 152emu / g As described above, it was confirmed that a high-density sintered body having excellent magnetic characteristics as a soft magnetic material for high and medium frequencies was obtained.
【００１９】実施例２ この実施例においては、出発原料として粒径が１〜４０
μｍのＦｅ−Ｓｉ合金（Ｓｉ３重量％）、Ｆｅ−Ｎｉ合
金（Ｎｉ４５重量％）、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金（Ｓｉ
９．５重量％、Ａｌ５．５重量％）の粉末を用いた。こ
れら合金粉末をガス窒化法により窒化処理して窒化粉と
した。この窒化処理は、反応ガスとしてＨ2 ガス及びＮ
Ｈ3 ガスを用い、Ｈ2 ／ＮＨ3を５０／５０にし４００
℃で５分間の窒化処理を行った。その結果、上記各合金
粒子の表面に５体積％程度のＦｅ4Ｎ若しくはＦｅ16Ｎ
2 を主体とする層が形成された。Example 2 In this example, the starting material has a particle size of 1-40.
μm Fe-Si alloy (Si 3 wt%), Fe-Ni alloy (Ni 45 wt%), Fe-Si-Al alloy (Si
A powder of 9.5 wt% and Al 5.5 wt% was used. These alloy powders were nitrided by a gas nitriding method to obtain nitride powder. This nitriding treatment uses H 2 gas and N as reaction gases.
Use H 3 gas and change H 2 / NH 3 to 50/50 400
Nitriding treatment was performed at 5 ° C. for 5 minutes. As a result, about 5% by volume of Fe 4 N or Fe 16 N is formed on the surface of each of the alloy particles.
A layer based on 2 was formed.
【００２０】これらの窒化粉末について、その表面にフ
ェライトメッキ法により、Ｍｎ−Ｚｎフェライトをコ−
ティングした。この場合に、Ｆｅ3 （ＳＯ4 ）2 、Ｍｎ
3 （ＳＯ4 ）2 、Ｚｎ3 （ＳＯ4 ）2 の溶液を用いて、
ＮａＯＨによりこれら溶液をｐＨ９〜１０に調整した。
なおｐＨ緩衝剤としてＣＨ3 ＣＯＯＮＨ4 を添加してｐ
Ｈを安定化させた。これら溶液中に窒化粉を装入し、窒
化粉の周囲に金属イオンを吸着させた。その後、この窒
化粉を溶液から引き上げて空気にさらし、空気中の酸素
と金属とによりＭｎ−Ｚｎフェライトを形成し、これを
再び溶液中に装入するといった工程を複数回繰り返して
Ｍｎ−Ｚｎフェライトコ−ティング層を形成させた。な
お、Ｍｎ−Ｚｎフェライトコ−ティング層の体積比は５
体積％とした。The surface of each of these nitride powders was coated with Mn-Zn ferrite by a ferrite plating method.
I started In this case, Fe 3 (SO 4 ) 2 , Mn
Using a solution of 3 (SO 4 ) 2 and Zn 3 (SO 4 ) 2 ,
The solutions were adjusted to pH 9-10 with NaOH.
CH 3 COONH 4 was added as a pH buffering agent
H was stabilized. Nitride powder was charged into these solutions, and metal ions were adsorbed around the nitride powder. After that, the process of pulling this nitride powder out of the solution and exposing it to air to form Mn-Zn ferrite by oxygen and metal in the air and then charging it again in the solution is repeated a plurality of times to repeat the Mn-Zn ferrite. A coating layer was formed. The volume ratio of the Mn-Zn ferrite coating layer is 5
The volume% was defined.
【００２１】次に、このコ−ティングされた粉末をホッ
トプレスにより焼結させて、物性及び磁気特性を測定し
た。なお、ホットプレス条件は５００℃で圧力３ton ／
cm2 とした。その結果、夫々Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｎ
ｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金の粉末粒子表面にＦｅ4
Ｎが形成された粒子がＭｎ−Ｚｎフェライトのマトリッ
クス中に分散した状態の複合焼結体が生成された。Ｆｅ
−Ｓｉ合金を用いた場合の焼結体の物性及び特性は以下
に示す通りであった。 密度 ７．５ ｇ／cm3 鉄損Ｗ ０．３５ Ｗ／cm3 最大透磁率μmax ２０５０ 比抵抗ρ ０．０２ Ω・cm 飽和磁化ＭS １５２ emu ／ｇ 飽和磁束密度ＢS １５１００ Gauss 保磁力ＨC ０．０９ ＯｅNext, the coated powder is hot
Sinter by Toppress to measure physical properties and magnetic properties
It was The hot press conditions are 500 ° C and pressure of 3 ton /
cm2 And As a result, Fe-Si alloy and Fe-N, respectively
Fe on the surface of powder particles of i alloy and Fe-Si-Al alloyFour
The particles on which N is formed are the matrix of Mn-Zn ferrite.
A composite sintered body in a state of being dispersed in the cast was produced. Fe
-The physical properties and characteristics of the sintered body when using a Si alloy are as follows.
It was as shown in. Density 7.5 g / cm3 Iron loss W 0.35 W / cm3 Maximum permeability μmax 2050 Specific resistance ρ 0.02 Ω · cm Saturation magnetization MS 152 emu / g Saturation magnetic flux density BS 15100 Gauss Coercive force HC 0.09 Oe
【００２２】また、Ｆｅ−Ｎｉ合金を用いた場合にＭS
が１４８emu ／ｇ、ＢSが１３４００Gauss であり、ま
たＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金を用いた場合にＭSが１４５emu
／ｇ、ＢSが１３６００Gauss であった他はＦｅ−Ｓｉ
合金を用いた場合と同等な値を示した。以上のように、
この実施例では実施例１の場合より高中周波数用軟磁性
材料として優れた磁気的特性を有する高密度焼結体が得
られたことが確認された。When Fe--Ni alloy is used, M S
Is 148 emu / g, B S is 13400 Gauss, and M S is 145 emu when Fe—Si—Al alloy is used.
Fe / Si, except that B / s and B S were 13600 Gauss
It showed the same value as when the alloy was used. As mentioned above,
In this example, it was confirmed that a high-density sintered body having excellent magnetic properties as a soft magnetic material for high and medium frequencies was obtained as compared with the case of Example 1.
【００２３】[0023]
【発明の効果】この発明によれば、全く新規かつ実用的
な窒化鉄系高密度焼結体を提供することができる。この
焼結体は高電気抵抗及び高飽和磁化を有しているため損
失が小さく、かつ透磁率が比較的大きいので、高中周波
数用の軟磁性材料に好適である。また、金属系の軟磁性
材料よりも耐候性に優れているので実用的である。According to the present invention, a completely new and practical iron nitride-based high-density sintered body can be provided. Since this sintered body has a high electric resistance and a high saturation magnetization, the loss is small and the magnetic permeability is relatively large, so that it is suitable as a soft magnetic material for high and medium frequencies. Further, it is more practical than the metallic soft magnetic material because it is more weather resistant.
【図１】鉄−窒素系の状態図。FIG. 1 is a state diagram of an iron-nitrogen system.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 32/00 7217−4Ｋ 38/00 ３０３ Ｓ 7325−4Ｋ Ｈ０１Ｆ 1/14 // Ｃ２３Ｃ 8/26 8116−4Ｋ (72)発明者 山本 直樹 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 太田 潤 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location C22C 32/00 7217-4K 38/00 303 S 7325-4K H01F 1/14 // C23C 8/26 8116-4K (72) Inventor Naoki Yamamoto 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan KK (72) Inventor Jun Ota 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihonkansen Co., Ltd. Within
Claims (2)
る粒子、又は内部がＦｅ若しくはＦｅ合金で外周部がＦ
ｅ4 Ｎ若しくはＦｅ16Ｎ2 を主体とする粒子が、スピネ
ル型磁性酸化物のマトリックス中に分散した状態の複合
焼結体からなることを特徴とする窒化鉄系高密度焼結
体。1. Particles mainly composed of Fe 4 N or Fe 16 N 2 , or Fe or Fe alloy in the inside and F in the outer peripheral portion.
An iron nitride-based high-density sintered body, wherein particles mainly composed of e 4 N or Fe 16 N 2 are composed of a composite sintered body in a state of being dispersed in a matrix of spinel type magnetic oxide.
ス中に分散した粒子は、内部がＦｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−
Ｎｉ合金、及びＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金から選択される合
金であり外周部がＦｅ4 Ｎ若しくはＦｅ16Ｎ2を主体と
するものであることを特徴とする請求項１に記載の窒化
鉄系高密度焼結体。2. The particles dispersed in the matrix of the spinel-type magnetic oxide have Fe-Si alloy and Fe-Si inside.
The iron nitride-based high alloy according to claim 1, which is an alloy selected from a Ni alloy and an Fe-Si-Al alloy and has an outer peripheral portion mainly composed of Fe 4 N or Fe 16 N 2. Density sintered body.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40350590 | 1990-12-19 | ||
| JP2-403505 | 1990-12-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582328A true JPH0582328A (en) | 1993-04-02 |
Family
ID=18513244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3336907A Pending JPH0582328A (en) | 1990-12-19 | 1991-12-19 | Iron nitride series high density sintered material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582328A (en) |
-
1991
- 1991-12-19 JP JP3336907A patent/JPH0582328A/en active Pending
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