JPS6220845A - Ｚｎ−２２Ａｌ超塑性合金粉末と磁性粉末から成る複合磁性材料及びその成形方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はＺｎ−２２Ａｌ超塑性合金粉末と磁性粉末との
混合物から成る複合磁性材料及びその成形方法に関する
ものである。

〈従来の技術及びその問題点〉 磁性材料は一般に１０００ｅ程度以上の抗磁力を有ずろ
硬磁性材料と、それ以下の抗磁力を有する軟磁性材料に
区別される。硬磁性材料は磁石材料とも呼ばれ、フェラ
イト磁石、焼結アルニコ磁石、希土類コバルト磁石等が
ある。用途とじ−Ｃは、電気機器、各種計測器、通信機
器、オーディオ機器等の他、付着用磁石や玩具類などに
広く使用されている。軟磁性材料はトラノス、磁気ヘッ
ド、電波吸収材などとして使用されている。

近年、重厚長大よりも軽薄短小であることに趣が置かれ
るようになり、硬磁性材料の分野においても製品の小型
化、高性能化、複雑形状化に対する要請が高まっている
。この要請をかなえる為の硬磁性材料の製造方法の１つ
としてプラスティック磁石やゴム磁石に代表される射出
成形法がある。

延 射出成形法の場合、強磁性粉末、例えばフェライト粉末
を、溶融した熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂と混合
攪拌し、磁場内でこの混合物を金型の中に射出して金型
の形状を転写した後、室温まで冷却して成形体を製造し
、次に乙の成形体を強磁場に於いて着磁させる。この製
造方法によれば、複雑な形状を有する成形品を１工程で
製造できるので、最終部品形状に極めて近い形状２寸法
に加工する方法として浸れている。しかし、射出成形法
の欠点として、（１）樹脂が絶縁性であり近年問題とな
っている電磁波吸収材としては役立ない、（２１債！　
！Ｉｆ’ｆの融点以上に耐えず加熱しておかなければな
らないので、成形に要ずろ総エネルギの内で加熱に費や
す熱エネルギか大きい、（３）成形体の強度が一般に劣
る、（４）成形体が収縮するので、それを見込んｌ！金
型設計を行なう必要があり、極めて高度な技術が要求さ
れる、（５）成形体にパリが生ずること等が挙げられろ
。

〈問題点を解決する為の手段〉 本発明では上述の射出成形法による場合の諸問題を解消
し、導電性に富む新規な複合磁性材料及びその成形方法
を提供せんとするものであり、その要旨は１〜６０重量
％の磁性粉末と、残部がＺｎ−２２Ａ　ｌ超塑性合金粉
末なる配合割合の３１′ｉ！合粉末の成形体から成るこ
とを特徴とする複合磁性材料並びに１〜６０重量％の磁
性粉末と、残部がＺｎ−２２人／超塑性合金粉末から成
る混合粉末を、室’１ｍ　〜２５０℃の温度下にて、３
〜６０ｋｇ　ｆ／ｎ＋ｍ２なろ成形圧で成形した炭、強
磁場内−Ｃ着磁処理を行なうことを特徴とする複合磁性
材料の成形方法、及び１〜６０重量％の磁性粉末と、残
部がＺｎ−２２人１超塑性合金粉末から成る混合粉末を
、２００〜２５０℃の）温度下にて、１〜１０ｋｇｆ／
＋ｍ♂なる成形圧て１０〜６０分間ホリトプレス成形し
た後、強磁場内で着磁処理を行なうことを特徴とする複
合磁性材料の成形方法である。

なお本発明の複合磁性材料並びにその成形方法に於いて
、用いる７、ｎ−２２人ｊ’超塑性合金粉末は、一般に
空気噴霧法若しくはアルゴン噴霧法により製造されろ。

本件発明者は先にこの超塑性合金粉末を３８０℃で３０
分間加熱した後に氷水の中に浸して急冷処理を施すと、
超塑性化に対して極め−Ｃ効果的であることを見い出し
、既に特許を出願した（特開昭５９−１５７２０１号公
報）。本発明においても、この急冷処理を施したＺｎ−
２２人１超塑性合金粉末を用いると、成形体の密度の向
上やフェライト粉末の配合割合を大きくずろことができ
、一段と有効である。

〈作用〉 材料がある条件化で異常に伸び、変形抵抗が格段に低下
する現象が知られており、これは″超塑性現象″と呼ば
れている。この現象を応用すれば、金属があたかも水あ
め″のように変形するので、小さい加工力で複雑形状の
製品か少ない工程て成形てきる。ここて超塑性を発現す
るだめの条件としては、■結晶粒が微細でｌ０７１ｍ程
度以下であること、■結晶粒径は等軸部であること、０
粒界ず・＼りが生じやずいこと、■２相組織から成るこ
と、等が挙げられる。このように超塑性を発現するため
の条件としては、微細ｗｉ織であることが前提条件とな
る。そのため、超塑性材料を得ろための出発原料として
は、鋳造材でなく粉末であることが望ましい。何故なら
ば、微細組織を得ろためには溶解した金属が凝固する際
の冷却速度を速く・しなければならないが、その冷却速
度は塊状物（鋳造材）よりも容積の小さい粉末の方が速
いためである。又粉末の場合冷却速度が速いために、鋳
造材に比べて偏析が少ない。

本発明は、上に述へた粉末成形法の利点と超塑性現象の
２つに着眼して、新しい磁性複合材料を開発すると同時
に、その成形加工法を提供するものである。第１図はそ
の成形加工方法の概略である。即ち第１図に於いて０）
は磁性粉末、（２）は７、ｎ　−２２人ｐ超塑性合金粉
末、（３）、　（４，）はパンチ、（５）はダイスを示
す。

第２図はフェライト粉末（戸田工業株式会社ＣＰ−ＳＯ
Ｏ）の成形圧力と成形体の密度との関係及び焼結後の密
度を示したものである。フェライトの真密度が５．２ｇ
／ｃｉ程度であるのに対して、図中○印で示した未焼結
の圧粉体の密度は３０〜３．１ｇ／ｃｉてほぼ一定とな
っている。また成形圧力を１５ｋｇ　（／　１１１１１
１２程度以上にすると、成形体を金型から取出した際、
成形体にはラミネーションクラックが発生し、粉々に破
壊する。第２図の・印で示したものは成形体を真空中で
１１００℃、６０分間焼結することによって得られたフ
ェライト焼結体の密度を示すものであるが、一部のもの
においては焼結割れが生じていた。

磁性粉末、例えば）Ｌライ）・粉末は上記の様に、一般
に圧！（ｄ性や成形性か優れているとは言い難い。

即ら、）〔ライト粉末を金型を用いる密閉型成形法によ
って圧縮成形した場合、金型から成形体を取出す際に成
形体のスプリング・バックや成形体と金型との間の？ｒ
ｉ　Ｋの為に、成形体が破壊することがある。また例え
この時点においては破壊しなくとも、焼結工程や着磁工
程などの後工程への搬送中に破壊したり、焼結時におけ
ろ成形体の熱膨張などの為に破壊することがある。

これらの問題点を解決する本発明にあっては、Ｚｎ−２
２八で超塑性合金粉末と磁性粉末を用いろことにより複
合材料化を図る事が可能である。即ちＺｎ−２２Ａ　Ｉ
超塑性合金粉末をバインダの如く１吏用することにより
、可塑性と導電性に富む複合磁性材料を得ると共に、そ
の成形加工を容易にしようとするものである。

磁性粉末としては７エライト系粉末と希土類系粉末等が
あり、本発明の場合どちらの粉末に対しても適用可能で
あるが、以下ではフェライト粉末を用いて説明する。フ
ェライト粉末とＺｎ−２２人ｅ超塑性合金粉末の配合割
合（７エライト粉末の重量−（フェライ）・粉末の重ｆ
ｉ　＋Ｚ、ｎ−２２人１超塑性合金粉末の重量）ｘｌＯ
Ｏ％）であるが、７．ｎ　−２２へｌ超塑性合金粉末の
配合割合が多い程、成形加工は容易である。一方フエラ
イト粉末か大である程、磁気特性は良くなるが、削述し
た様に成形性、即ち成形体の強度や加工性等で問題があ
る。第３図に示すのは冷間成形に於ける場合の成形圧力
と７工ライト配合割合を種々変えた製品につき、成形体
を金型から取出した際の成形状態を示すものであり、又
第４図は同様に熱間成形（２５０℃）の場合の成形状態
を示すものであり、更に第５図は成形体の強度をＪＳＰ
Ｍ標準４−６９て規定されている「金属圧粉体のラドう
試験法」に準して測定しｔコ結果を示すグラフである。

この第３図〜第５図に示される結果を、成形体の成形状
態が良好で、しかもう１−ラ試験に於ける重量減少率が
１０％以下となる位の強度を有するとし１う基準で判断
し、配合するフェライト粉末は最大で６０重量％までと
した。

なお本発明にあっては、第１図に於いて示した様にフェ
ライト粉末とＺｎ−２２八で超塑性合金粉末を混合する
ことにより得られた分散複合材料のみならず、第６図に
示す様に中心部にフェライト粉末若しくはフエライ）・
溶製材（密度１００％の通常の材料）（１）があり、外
周部かＺｎ−２２人ｅ超塑性合金粉末から成る異層材で
あっても同様に適用出来る事を確認しｔこ。この場合に
ｂ３いても磁性体としてはフ工うイトでなくて冷土類系
粉末やその溶製材でも全く同しことである。

次に成形加工条件であるが、これには主要な、要素とし
て加工温度、加圧力とその作用時間等が前人られろ。こ
れらの要素の内、超塑性材料は所定の温度において大き
な延性と加工力の低減を示すものであるので、加工温度
の適正な設定が最も重要である。Ｚｎ−２２八Ｎ超塑性
合金粉末の場合、室；晶に於いても十分な延性を有する
ものの２００〜２５０℃が適当てあり、特に２５０℃前
後が最適である。成形圧力に関しては、これが小さすぎ
ると粉末が固化せず、例え固化しても成形体の強度が劣
る。

冷間成形及び２５０℃−〇成形した場合に於ける成形体
の密度と成形圧力の関係を第７図に示す。ここでフェラ
イト粉末とＺｎ−２２八ｌ超塑性合金粉末の配合割合は
フェライト粉末が３０重量％である。機械プレスやｉｄ
＋圧プリプレスいて２５０℃程度で成形する場合３ｋｇ
ｆ／ｍＩｎ２程度以上の加圧力であれば十分である。加
圧力を必要以上に大きくしてもフエライ）・粉末の圧縮
性の関係より成形体の機械的性質は余り向上せず、むし
ろ逆に成形用金型が破壊する危険性などの問題が生ずる
。そこで大きな加圧力を必要とする冷間成形の場合にお
いても、成形圧力の上限は６０ｋｇｆ／ｍｍ程度と見な
せばよい。加圧力の保持時間に関しては＋ｉ　＋ａプレ
スによる鍛造のように保持時間が瞬時でも一向に差しつ
かえないが、ホットプレス法を用いて加圧時間を長くす
れば、下記第１表の様に圧密に対して有効である。

第１表 ホラ！・プレス＝２５０℃で３０分間保持熱間成形：２
５０℃で１分間保持 その結果加圧力を１〜１０ｋｇｆ／−に低減させろこと
ができる。ただし、７．ｎ−２２ＡＩ超塑性材は、２５
０℃で６０分間程度以上に渡って放置すると結晶粒が粗
大化して超塑性能が低下する。

そのためホットプレス法を用いろ場合におけろ圧力の保
持時間の上限は６０分間である。

上述の如き条件下で成形体を製造した後に強磁場内で磁
化すれば成形体が着磁して磁性複合材料となる０なお、
−ノエライト粉末とＺｎ−２２Ａ　ｌ超塑性合金粉末と
のｌ１合粉末の圧縮成形を磁場内で行なえば磁性の配向
を行なうことができるので、一段と効果的である。

なお、成形後に２５０〜３５０℃の温度範囲で焼結を行
なえば成形体の強度は一段と向上するが、この焼結工程
は省略しても一向に差しつかえない。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を示す。

裏工暫工 成形圧力を４４ｋｇｆ／ｍｍ”で一定として冷間成形し
、フェライト粉末（戸Ｅ月工業株式会社Ｇ　Ｉ）−５０
０）とＺｎ−２２Ａ　ｌ超塑性合金粉末の配合割合をＯ
〜４０重及％に変化させた成形体の磁気特性を第２表に
示す。

第２表 成形圧力を４４ｋｇｆ／ｎｕｎ”で一定として２５０℃
で熱間成形し、フェライト粉末と７．ｎ　−２２人ｅ超
塑性合金粉末の配合割合を１０〜６０重量％に変化させ
た成形体の磁気特性を第３表に示す。

第３表 ス爆１朝「Ｌ フェライト粉末の配合割合を３０重置数で一定として成
形圧力を変化させて冷間成形した場合における成形体の
磁気特性を第４表に示す。

第４表 〈発明の効果〉 以上述へて来た如く、本発明によればＺｎ−２２人１超
塑性合金の特性である導電性が良好という特長をそのま
−活かした複合磁性材料が得られるので電磁波吸収材用
の磁性材料等に幅広い用途があり、しかもその成形が一
般の焼結体を得ると同し様な加圧成形法により行なう事
が可能である為に、これまでの射出成形法に於ける諸問
題を解消出来効率の良い製造がなし得るという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の成形方法の概要説明図、第２図はフェ
ライト粉末の成形圧力と成形体の密度との関係を示すグ
ラフ、第３図及び第４図はそれぞれ冷間及び熱間成形に
於ける成形体の状態を示す図、第５図は各種成形体のラ
トラ試験結果を示すグラフ、第６図は本発明の成形方法
の他の例を示す概要説明図、第７図はフェライ■・粉末
を３０重量％配合した成形体の成形圧力と成形体密度と
の関係を示すグラフ。 図中、（１）フェライトの粉末若しくは溶製材（２）　
１ｎ−２２Ａ　Ｉ！超塑性合金粉末（３Ｌ　（４，１パ
ンチ （５）ダイス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１〜６０重量％の磁性粉末と、残部がＺｎ−２２Ａ
   ｌ超塑性合金粉末なる配合割合の混合粉末の成形体から
   成ることを特徴とする複合磁性材料。 ２、３８０℃で３０分間の加熱後、急冷処理を施したＺ
   ｎ−２２Ａｌ超塑性合金粉末を配合することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の複合磁性材料。 ３、１〜６０重量％の磁性粉末と、残部がＺｎ−２２Ａ
   ｌ超塑性合金粉末から成る混合粉末を、室温〜２５０℃
   の温度下にて、３〜６０ｋｇｆ／ｍｍ＾２なる成形圧で
   成形した後、強磁場内で着磁処理を行なうことを特徴と
   する複合磁性材料の成形方法。 ４、３８０℃で３０分間の加熱後、急冷処理を施したＺ
   ｎ−２２Ａｌ超塑性合金粉末を配合することを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の複合磁性材料の成形方法
   。 ５、１〜６０重量％の磁性粉末と、残部がＺｎ−２２Ａ
   ｌ超塑性合金粉末から成る混合粉末を、２００〜２５０
   ℃の温度下にて、１〜１０ｋｇｆ／ｍｍ＾２なる成形圧
   で１０〜６０分間ホットプレス成形した後、強磁場内で
   着磁処理を行なうことを特徴とする複合磁性材料の成形
   方法。 ６、３８０℃で３０分間の加熱後、急冷処理を施したＺ
   ｎ−２２Ａｌ超塑性合金粉末を配合することを特徴とす
   る特許請求の範囲第５項記載の複合磁性材料の成形方法
   。