(57)【要約】【課題】部品形状の自由度が大きく、低コストで、部品加工の際に割れの生じない金属ガラス成形体の製造方法を提供する。【解決手段】本発明によれば、金属ガラスを主成分とする基材粒子を加圧成形して、内部に気孔が分散した加圧成形体を得る第１工程と、前記加圧成形体を金属ガラス成分が気孔に流動して生じる塑性流動速度以下の歪速度で加熱加圧成形して金属ガラス成形体を得る第２工程とを含む、金属ガラス成形体の製造方法が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ガラスを主成分とする基材粒子を加圧成形して、内部に気孔が分散した加圧成形体を得る第１工程と、
前記加圧成形体を、金属ガラス成分が気孔に流動して生じる塑性流動速度以下の歪速度で加熱加圧成形して金属ガラス成形体を得る第２工程と、
を含む、金属ガラス成形体の製造方法。
【請求項２】
前記歪速度が１／ｓより速く３０／ｓ以下である、請求項１に記載の金属ガラス成形体の製造方法。
【請求項３】
前記加圧成形体の密度が、金属ガラス成形体の真密度の５０〜９５％である、請求項１または２に記載の金属ガラス成形体の製造方法。
【請求項４】
前記基材粒子が、鉄基金属ガラスである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属ガラス成形体の製造方法。
【請求項５】
前記第２工程において、電磁波プロセスを用いた加圧焼結装置により前記加圧成形体を加熱加圧成形する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属ガラス成形体の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属ガラスの製造方法の第１工程によって得られる、加圧成形体。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属ガラス成形体の製造方法によって得られる金属ガラス成形体または請求項６に記載の加圧成形体を用いた金属ガラス成形体であって、
前記金属ガラス成形体の断面において観察される粒子のうち、アスペクト比が３以上の粒子が面積比で３０〜８０％を占める、金属ガラス成形体。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属ガラス成形体の製造方法によって得られる金属ガラス成形体、または請求項７に記載の金属ガラス成形体を用いた鉄心材料。
【請求項９】
請求項６に記載の加圧成形体をさらに加熱加圧成形して得られる金属ガラス成形体を用いた鉄心材料。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の鉄心材料を用いたモータ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のモータを搭載した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ガラス成形体とその製造方法に関する。より詳細には、割れずに部品に成形でき、かつ、部品形状の自由度が大きく、成形装置のコストダウンが可能な金属ガラス成形体とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来モータの分野においては、エポキシ樹脂やフッ素系樹脂等の有機バインダー及びＳｉＯ２酸化物微粒子を軟磁性材料に被覆した圧粉磁心材料を、軟磁性粉末に圧粉成型してなる成型体が、焼結軟磁性材料として広く用いられている。さらに、この成型体の高強度化を狙いとして、軟磁性粉末とＳｉＯ２酸化物の微粒子とを混合して得られた粉末を圧粉することで、軟磁性粉末がＳｉＯ２酸化物微粒子の絶縁層で被覆され、粉末同士が接合した圧粉磁心を製造する技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１８０９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車用駆動モータに対して、高回転化に追随するため小型化が強く要求されている。小型化実現のために、磁心などの部品作製の際、部品を割れずに作製できることと共に、部品形状に大きい自由度が求められている。しかしながら、上記特許文献１に開示された圧粉磁心の製造方法では、プレスの際の変形抵抗が高いため部品形状の自由度が十分ではなく、さらに加工する際に部品が割れてしまうという問題があった。そこで本発明は、割れずに部品作製ができる、金属ガラス成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を達成するための本発明の金属ガラス成形体の製造方法は、次のような第１工程と第２工程とを含む。第１工程では、金属ガラスを主成分とする基材粒子を加圧成形して、内部に気孔が分散した加圧成形体を得る。第２工程では、この加圧成形体を、金属ガラス成分が気孔に流動して生じる塑性流動速度以下の歪速度で加熱加圧成形して金属ガラス成形体を得る。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、第１工程で内部に気孔が分散した加圧成形体を得たあと、第２工程でさらに所定の歪速度で加熱加圧成形することにより、第２工程での変形抵抗を低減できる。これにより、加圧成形体から部品を割れずに製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の金属ガラス成形体の製造方法の各段階を示す概略図である。
【図２】本発明の金属ガラス成形体の製造方法において、第１工程で得られた加圧成形体の断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。
【図３】本発明の金属ガラス成形体の製造方法によって得られた金属ガラス成形体の断面のＳＥＭ写真である。
【図４】実施例および比較例で作製した加圧成形体の加工歪速度に対する変形抵抗を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付した図面を参照して本発明を適用した実施形態を説明する。
【０００９】
［第１実施形態］
本発明の金属ガラス成形体の製造方法は、以下の第１工程と第２工程とを含む。第１工程では、金属ガラスを主成分とする基材粒子を加圧成形して、内部に気孔が分散した加圧成形体を得る。第２工程では、前記加圧成形体をさらに金属ガラス成分が気孔に流動して生じる塑性流動速度以下の歪速度で、好ましくは１／ｓより速く３０／ｓ以下の歪速度で加熱加圧成形して金属ガラス成形体を得る。
【００１０】
図１は、本発明の製造方法の概略を示す図である。図１（ａ）に示す基材粒子１を原料として、第１工程の加圧成形を実施し、図１（ｂ１）に示すような加圧成形体２を得る。図１（ｂ２）は、この加圧成形体２中の基材粒子１の配置を模式的に示しており、基材粒子１が変形されて密に配置されているものの、基材粒子１どうしの間には気孔４が分散して存在する状態を示している。そして、第２工程で、このような気孔４が分散して存在する加圧成形体２をさらに歪速度制御を行い加熱加圧成形して、図１（ｃ１）に示すような金属ガラス成形体３を得る。図１（ｃ２）は得られた金属ガラス成形体３中の基材粒子１の配置を模式的に示す図であるが、基材粒子は互いに接して密に存在し、気孔４はほとんど存在しない。
【００１１】
金属ガラスは変形能が高いために転写性に優れたプレス素材として用いられうるが、加工する際、歪速度を大きくすると塑性流動が開始するまでに大きな応力が必要となり、割れてしまう場合もある。しかしながら、本発明者らは、上記のような気孔４が分散した加圧成形体２を作製しておくと、初期の応力が小さい場合でも、気孔４の部分に金属ガラスの成分が流動するため、容易に塑性流動が開始し変形しやすいことに着目した。このような気孔の分散した加圧成形体２は変形抵抗が低いため、所望の部品形状に加工しやすく割れを生じにくい。その際、塑性流動速度以下の歪速度で加圧成形体を加熱加圧成形する。塑性流動速度以下の歪速度であれば、塑性流動が歪速度に追随できるために割れが生じることはない。また得られた成形体の外形観察、断面観察などにより歪速度が適切であったことを確認できる。また、特に１／ｓより速く３０／ｓ以下の加工歪速度にて加圧加熱成形加工することによって、塑形流動良好となり、高密度の成形体を割れずに所望の形状で作製することが出来る。
【００１２】
従来は、金属ガラス成形体の機械的強度を向上させるため、基材粒子を加熱加圧成形する際には、できるだけ金属ガラス成形体の真密度に近づけるよう加圧することが開発の主流であった。そのために、さらに部品形状に加工する際、歪速度を大きくしすぎると割れを生じる場合があった。一方本発明では、第１工程を設けあえて密度の低い加圧成形体を形成し、これをさらに第２工程で一定範囲の歪速度で加熱加圧成形することで、割れの問題を解消したものである。従来は歪速度が小さいほど加工しやすいと考えられていたが、本発明の方法では１／ｓ以上でも良好な加工ができる。さらに、上記の歪速度で加熱加圧成形すると、割れが生じないのみならず、最終的に従来に比較して遜色のない高密度すなわち高強度の金属ガラス成形体が得られる。
【００１３】
歪速度の上限値については特に制限はないが、現状の加圧焼結装置の仕様を考慮すると、３０／ｓが適当である。しかし、仮に歪速度が３０／ｓを超えたとしても、本発明の効果に変わりはない。このような気孔４が分散した加圧成形体２は、変形抵抗が小さいため歪速度制御を行うことで加熱加圧成形の際に割れることなく高密度化できるため、割れずに強度の高い金属ガラス成形体を得ることができる。また、変形に必要なプレスパワーを有意に小さくでき、しかも加工の自由度が高い。
【００１４】
以下、本発明の製造方法を詳細に説明する。
【００１５】
（基材粒子）
本発明で用いられる基材粒子は、金属ガラスを主成分とする。基材粒子が、「金属ガラスを主成分とする」とは、金属ガラス以外の金属元素を含んでもよいことを意味する。金属ガラス以外の金属元素として、例えば、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｔｉなどの延性が高い金属が挙げられ、中でも好ましくはＡｌである。これらの金属元素を前記基材粒子に含ませることにより、成形体の割れを防げるという有利な効果を奏する。基材粒子における金属ガラスの含有量は、基材粒子の全質量１００質量％に対して５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることがさらに好ましく、９０〜１００質量％であることが特に好ましい。
【００１６】
金属ガラスは、非晶質相を有する金属または合金であってガラス転移を示すものであれば特に制限されないが、鉄（Ｆｅ）、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒのうち１種以上を含む金属ガラスが挙げられる。好ましくは、強磁性を有する鉄（Ｆｅ）、Ｎｉ、Ｃｏのうち１種以上を含む金属ガラスであり、より好ましくは、鉄基金属ガラスである。このような金属ガラスは、強度が高く、しなやか（低ヤング率）であり、耐食性、透磁率、成形加工性、鋳造性、表面平滑性に優れる。前記金属ガラスにおけるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒの合計含有量は特に制限されることはないが、５０質量％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることがより好ましく、７０質量％であることが特に好ましく、７５質量％以上であることが最も好ましい。Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒの合計含有量の上限値は、特に限定されないが、実質的に９９質量％である。上記範囲である場合、高い磁気特性を有する金属ガラス成形体が得られうる。Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏの合計含有量が５０質量％以上であれば、磁気特性を高める上で好ましい。鉄（Ｆｅ）を主成分として含むことは、磁気特性、経済性の面でさらに好ましい。なお、「鉄を主成分として含む」または「鉄基金属ガラスである」とは、金属ガラスの主要成分として鉄を含むことを意味する。これは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒについても同様である。また、前記金属ガラスは、はＦｅ以外の成分として、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）、ケイ素（Ｓｉ）及びモリブデン（Ｍｏ）からなる群より選択される１種以上を含むことが好ましい。金属ガラスの具体的な組成について特に制限はなく、従来公知の知見が適宜参照されうる。
【００１７】
そして、基材粒子に含まれる金属ガラスにおいては、ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇ（ただし、Ｔｘは結晶化開始温度を示し、Ｔｇはガラス転移温度を示す）で定義される過冷却温度領域の幅が、好ましくは２０Ｋ以上である。より好ましくは３０Ｋ以上であり、さらに好ましくは４０Ｋ以上である。ΔＴｘの上限は特に制限されない。金属ガラスが一旦アモルファス状態を脱すると、一気に結晶化してしまい、もはやアモルファス状態には戻らない。結晶化した金属ガラスは非常に硬くて脆いため割れやすくなり、焼結軟磁性材料の強度が非常に低下することとなる。したがって、金属ガラスがアモルファス相を主相とする状態を保持するような構成にすることが好ましい。上記のようなΔＴｘの金属ガラスを使用することで、金属ガラスをガラス転移点Ｔｇ付近で維持させても、金属ガラスはほとんど結晶化することなく、金属ガラスがアモルファス状態を安定的に維持しやすくなる。その結果、金属ガラスの流動性が非常に向上することから成形が容易となり、かつ不定比酸化物の形成を促進することができるため、高い磁気特性を有しつつ強度の高い成形体を得ることができる。
【００１８】
基材粒子の平均粒径は、特に限定されないが、１〜４０００μｍであることが好ましく、１〜４００μｍであることがなお好ましい。また、１〜１００μｍであることがより好ましく、１〜５０μｍであることがさらに好ましく、１０〜３０μｍであることが特に好ましく、２０μｍであることが最も好ましい。かかる範囲の場合、得られる金属ガラス成形体の密度が大きくなり、強度を向上させることができる。なお、本明細書における平均粒径は、粒度分布測定法により、Ｐｅｒｔｉｃａ（ＬＡ−９５０、ＨＯＲＩＢＡ製）を用いて測定した値を採用するものとする。
【００１９】
上述のような金属ガラスを主成分とする基材粒子の調製方法は特に制限されず、従来公知の知見が適宜参照されうる。例えば、所定組成の合金を溶融してから高圧ガス噴霧法（ガスアトマイズ法）によって製造するか、または水アトマイズ法を用いて製造することができる。好ましくは、水アトマイズ法が用いられる。
【００２０】
なお、本発明で用いる金属ガラスを主成分とする基材粒子は、第１工程前に、特に表面に絶縁物質等の被膜形成をしないものを対象としている。被膜形成をしない基材粒子を使用した金属ガラス成形体は、機械的強度に優れ、モータの部品のうちステータとして有用である。なお、基材粒子の表面には、焼結の工程で自然に酸化物の被膜様の層が生じることがあるが、本発明はこのような意図的に被覆したものではない酸化物被膜までも除外するものではない。
【００２１】
（第１工程）
第１工程は、金属ガラスを主成分とする基材粒子を加圧成形して、内部に気孔が分散した加圧成形体を得る工程である。
【００２２】
前記第１工程においては、基材粒子が加圧された成形体が、内部に気孔が分散した状態になるよう、一定の密度になることを狙いとし、通常の加圧焼結装置を使用して一定荷重で加圧成形する。加圧成形の方法は特に制限されないが、例えば、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）、ミリ波焼結法、熱間プレス、などが挙げられる。中でも、放電プラズマ焼結法は、簡便、高速で省電力化が可能な方法であり、高品質な成形体が得られるため好ましい。第１工程では、内部に気孔が分散した状態の加圧成形体が得られればよく、材料によっては、必ずしも加熱をする必要はない。
【００２３】
狙いとする内部に気孔が分散した加圧成形体は、その密度が金属ガラス成形体の真密度よりも小さい。好ましくは、加圧成形体の密度は、金属ガラス成形体の真密度の９５％以下が好ましく、８５％以下がより好ましい。特に好ましくは８５％である。上記範囲であれば、以下に説明する第２工程において、変形抵抗が小さくなり、変形に必要なプレスパワーが小さくなる。加圧成形体の密度の下限値は特に制限されないが、金属ガラス成形体の真密度の５０％以上であれば作業性が高く好適である。ここで、加圧成形体の密度は、電子比重計（型番ＭＤ−３００Ｓ、Ａｌｆａ  Ｍｉｒａｇｅ社製）によって測定した値である。真密度は、同じ金属ガラス材料を溶融しバルク材を形成した場合の密度に相当する。
【００２４】
同様に、気孔の体積は、前記加圧成形体の体積に対して５％以上であることが好ましい。気孔の体積は上記のような密度の測定から見積もることができる。
【００２５】
加圧成形体の内部に気孔が分散されている様子は、例えば、加圧成形体の断面のＳＥＭ写真から観察することができる。図２（Ｂ）に、本発明の金属ガラス成形体の製造方法において、第１工程で得られた加圧成形体の断面のＳＥＭ写真を示す。この加圧成形体の密度は６．３ｇ／ｃｍ３であり、これは金属ガラス成形体の真密度の８５％であった。粒子の間に、空隙部分（図中の黒色部分）が分散して存在していることが確認される。図２（Ｂ）の加圧成形体において、原料として用いた基材粒子の組成はＦｅ７７Ｍｏ２Ｐ１０Ｃ４Ｂ４Ｓｉ３（Ｆｅ：７７原子％、Ｍｏ：２原子％、Ｐ：１０原子％、Ｃ：４原子％、Ｂ：４原子％、Ｓｉ：３原子％）であり、平均粒径は２０μｍである。加圧成形は、４３０℃の（粉末）温度で、６ｔ／ｃｍ２の荷重で５分間行った。従来技術との比較のために、真密度の９９％まで加圧成形した成形体の断面のＳＥＭ写真（図２（Ａ））を併せて示す。真密度付近まで加圧成形した成形体の場合、空隙部分がほとんどみられない。なお、図２（Ａ）の成形体の作製条件は、処理温度（基材粒子の粉末の温度）が４８０℃であったことを除いては図２（Ｂ）のものと同様である。
【００２６】
内部に気孔を有する加圧成形体を得るための加圧条件等は、基材粒子となる金属ガラスの種類によって異なる。そのため、上記のように密度測定や観察を行いながら、所望の密度の成形体となるよう適宜加圧条件等を調整することが好ましい。したがって、この範囲に限定はされないが、例を挙げれば１〜１０ｔ／ｃｍ２の荷重で基材粒子を加圧成形することができる。
【００２７】
加熱処理温度（基材粒子の粉末の温度）は、Ｔｘ未満の温度であることが好ましい。かかる範囲である場合、アモルファス状態を有した加圧成形体を製造することができる。アモルファス状態と結晶化状態とでは、加圧成形体の電気的または磁気的特性が異なる。そのため、鉄心材料として使用することを目的とした場合には、その電気的または磁気的特性からアモルファス状態がより適当であり、加熱処理温度をＴｘ未満とすることが望ましい。処理温度は、より好ましくは（Ｔｘ−１０）℃以下であり、さらに好ましくは（Ｔｘ−４０）℃以下である。上記温度は、金属ガラスの組成によって異なるが、例えば、４０℃／分の昇温速度でＤＳＣ測定を行った場合、Ｔｇ：４６８℃、Ｔｘ：５１２℃の金属ガラス粉末の好ましい成形条件は（Ｔｘ−４０）℃以下であり、より好ましくは（Ｔｘ−８０）℃以下である。前記第１工程における加圧成形の時間は、特に限定されないが、好ましくは数分〜数十分であり、より好ましくは数分である。
【００２８】
ここで、上記のような温度制御には、例えば、超鋼の金型が用いられうる。この場合、基材粒子の粉末は金型の発熱によっても加熱されうる。金型と内部の粉末または成形体との温度差が、１５０℃以下であることが好ましく、５〜５０℃であることがより好ましい。
【００２９】
（第２工程）
第２工程は、内部に気孔が分散した加圧成形体をさらに金属ガラス成分が気孔に流動して生じる塑性流動速度以下の歪速度で、好ましくは１／ｓより速く３０／ｓ以下の歪速度で加熱加圧成形（加圧焼結）して、最終的な金属ガラス成形体を割れずに作製する工程である。
【００３０】
第２工程は、好ましくは、前記第１工程で内部に気孔が分散した加圧成形体を得た後、加圧しない時間を設けた後に１／ｓより速く３０／ｓ以下の歪速度で行う。加圧しない時間は、例えば、１〜１００分である。上記のように加圧しない時間を設けることによって、高密度の金属ガラス成形体が得られ、さらに歪速度を制御することによって割れずに焼結体が作製できる。この加圧しない時間の間に、例えば、切出し加工などの工程を行ってもよい。
【００３１】
歪速度は、従来公知の加圧焼結装置において一般的に設定されるパラメータである。加圧焼結装置は、通常、荷重をかけるための上下のパンチの間に加圧成形しようとする材料を挟んで配置する。次いで、加熱しながら上方のパンチを固定した下方のパンチに向かって動かすことにより、材料を加圧成形すると共に焼結する。通常の装置において、パンチは材料に応じて一定の歪速度を保ったまま降下するよう制御することが可能である。具体的には、後述する実施例で使用した熱間加工性試験装置（富士電波工機株式会社製  ＴＨＥＲＭＥＣＭＡＳＴＯＲ−Ｚ）はこの原理の加圧焼結装置を備えている。したがって、この熱間加工性試験装置と同様の原理で加熱加圧成形（加圧焼結）する装置であれば、本発明に適用でき、歪速度の設定によって本発明の効果を得られる。同様の原理による例として、上下両方のパンチが互いに接近する様に動いて加圧する加圧焼結装置等を挙げることができる。
【００３２】
前記第２工程においては、塑性流動速度以下の歪速度で加圧成形体を加熱加圧成形する。塑性流動速度以下の歪速度であれば、塑性流動が歪速度に追随できるために割れが生じることはない。また得られた成形体の外形観察、断面観察などにより歪速度が適切であったことを確認できる。好ましくは、歪速度１／ｓより速く３０／ｓ以下の歪速度で加圧成形体を加熱加圧成形する。加圧条件が上記範囲であれば、割れずに高密度の金属ガラス成形体が得られる。加圧成形の方法は特に制限されないが、例えば、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）、ミリ波焼結法、熱間プレスなどが挙げられる。好ましくは、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）、ミリ波焼結法のような、電磁波プロセスを用いた加熱焼結装置による方法を用いる。中でも、放電プラズマ焼結法は、簡便、高速で省電力化が可能な方法であり、高品質な成形体が得られるため好ましい。加熱処理温度（パンチにて制御する温度）は、４２０〜５２０℃であることが好ましい。かかる範囲である場合、アモルファス状態を維持しつつ、緻密な構造を有する金属ガラス成形体材料を製造することができる。より好ましくは、処理温度は、４８０〜５１０℃であり、さらに好ましくは４９０〜５００℃である。
【００３３】
ここで、パンチを用いる場合、熱電導率の小さい材質のものを用いることが好ましい。これは、加圧成形体の熱がパンチから逃げてしまい加圧成形体の上下部と中央部との間に温度分布が生じることを防ぐためである。
【００３４】
前記第２工程における設定温度に到達した後の加圧成形の時間は、特に限定されないが、好ましくは数秒〜数十分であり、より好ましくは数秒〜数分である。
【００３５】
第２工程によって得られた金属ガラス成形体の密度は、第１工程終了後の加圧成形体の密度よりも大きく、好ましくは、金属ガラス成形体の真密度の９５％を超える。より好ましくは、金属ガラス成形体の真密度の９７％以上であり、さらに好ましくは９９％以上である。金属ガラス成形体の密度の上限値は特に制限されないが、実質的に金属ガラス成形体の真密度の真密度の１００％である。金属ガラス成形体は、高密度にプレスされるため空隙部分が減少し、その体積は加圧成形体の体積よりも小さい。また、歪速度の制御を行うことにより、加圧成形体の作製時に割れが発生しない。
【００３６】
また、得られた金属ガラス成形体は、好ましくは、断面をＳＥＭで観察した場合、金属ガラスを主成分とする基材粒子のうち、アスペクト比が３以上の粒子が断面積比で３０〜８０％を占める。より好ましくは、アスペクト比が３以上の粒子が、断面積比率で４０〜８０％である。図３に本発明の製造方法によって得られた金属ガラス成形体の断面のＳＥＭ写真を示す。この金属ガラス成形体は、図２（Ｂ）の写真に示した加圧成形体を、さらに第２工程による加熱加圧成形を行って得たものである。第２工程の加熱加圧成形は、５００℃の温度で、３０／ｓ以下の歪速度で数秒〜数十秒間行った。
【００３７】
この金属ガラス成形体の密度は、真密度の９９％であり、上述した図２（Ａ）の写真のものとほぼ同様の値である。しかしながら、金属ガラス成形体中の粒子形状は、１段階で成形した図２（Ａ）のものとは異なり、アスペクト比が３以上の粒子が３０〜８０％、より好ましくは４０〜８０％を占める。ここで、金属ガラス成形体中の粒子のアスペクト比は、粒子が球形でない場合、断面における輪郭線上の２点間を結ぶ最大の距離を長辺、最短距離を短辺として長辺／短辺の値を求めた。このような粒子の存在比は図３の画面にて粒子をカウントする方法で求めた。アスペクト比が３以上の粒子が存在することは、基材粒子の形が潰れるほど大きく流動した基材粒子が存在することを意味する。すなわち、第１工程で得られた加圧成形体をさらに加圧加熱することにより、加圧成形体中の粒子がさらに加熱加圧されてさらに流動が起こり、潰されて変形した粒子が増加する。したがって、このような粒子が３０％以上であれば、より高い強度を有する金属ガラス成形体が得られる。金属ガラス成形体中のアスペクト比は３以上を目安とするが、機械的強度向上の観点からはアスペクト比は大きいほど好ましく、アスペクト比が３以上の粒子の面積比も大きいほど好ましい。
【００３８】
以上説明してきたように、本実施形態は以下の効果を示す。
（ａ）第１工程で金属ガラスを主成分とする基材粒子を加圧成形し内部に気孔が分散した加圧成形体を得、さらに第２工程で特定の歪速度で加熱加圧成形することにより、金属ガラス成形体を部品形状に加工しても、割れが生じない。
（ｂ）さらに、第２工程での変形抵抗が小さいため、加工する部品形状の自由度が大きい。
（ｃ）さらに、第２工程での変形抵抗が小さくプレスパワーが小さくて済むため、部品形状に加工する際のコストが低減できる。
（ｄ）第１工程後の加圧成形体が、金属ガラス成形体の真密度よりも小さく一定範囲であることにより、第２工程での変形抵抗が小さくなり、プレスパワーが小さくなる。
（ｅ）基材粒子が鉄基金属ガラスであることにより、高強度でしなやかな（低ヤング率の）成形体となる。
（ｆ）電磁波プロセスを用いた加圧焼結装置を加熱加圧成形に使用すれば、簡便、高速で省電力化が図れる。
【００３９】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る加圧成形体は、金属ガラスを主成分とする基材粒子を含む加圧成形体であって、内部に気孔が分散して存在する。このような加圧成形体を用い、さらに１／ｓより速く３０／ｓ以下の歪速度で加熱加圧成形を行うと、変形に必要なプレスパワーが小さくなり、形状の自由度が向上する。さらに、高密度の金属ガラス成形体を所望の形状に製造する際にも、成形体の割れが発生しない。また、得られる金属ガラス成形体の密度が大きくなり、強度を向上させることができる。
【００４０】
前記加圧成形体に空孔が含まれることは、断面をＳＥＭ観察する方法によって、または加圧成形体の密度を金属ガラス成形体の真密度と比較することによって確認することができる。
【００４１】
この加圧成形体は、特に限定されないが、本発明の第１実施形態に係る製造方法における第１工程に記載の方法によって調製される。前記加圧成形体の形態は上記第１実施形態に記載のものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４２】
本実施形態は、以下のような効果を示す。
（ｇ）加圧成形体が内部に気孔を含んでいることにより、変形抵抗が小さくなるため、その後の加熱加圧成形の際に割れが生じることがなく、様々な部品形状への加工に有用である。
【００４３】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る金属ガラス成形体は、金属ガラスを主成分とする基材粒子を加圧成形してなる金属ガラス成形体である。さらに、前記金属ガラス成形体の断面において観察される粒子のうち、アスペクト比が３以上の粒子が面積比で３０〜８０％を占める。面積比は好ましくは４０〜８０％である。基材粒子のアスペクト比は、成形体の断面をＳＥＭにより観察することによって求めることができる。上記のような形態であれば、強度の高い金属ガラス成形体が得られうる。特に鉄基金属ガラスを主成分とする基材粒子を用いると、成形体の強度がより一層高まり、高い磁気特性が得られうる。
【００４４】
前記金属ガラス成形体の好ましい形態は上記第１実施形態に記載のものと同様であるため、ここでは説明を省略する。前記金属ガラス成形体は、特に限定されないが、好ましくは本発明の第１実施形態に係る製造方法によって調製される。第１実施形態に係る製造方法で製造した場合、第１工程で得られた加圧成形体をさらに加圧焼結することにより、加圧成形体中の粒子がさらに加熱加圧されてさらに流動が起こる。このため、潰されて変形した粒子が増加するため、アスペクト比が３以上の粒子が面積比で３０〜８０％を占める、金属ガラス成形体が得られる。
【００４５】
本実施形態は、以下のような効果を示す。
（ｈ）アスペクト比が３以上の粒子が面積比で３０〜８０％を占めることにより、高い強度を有する金属ガラス成形体となる。
【００４６】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態に係る鉄心材料は、上記第１実施形態の金属ガラス成形体の製造方法によって得られる金属ガラス成形体または上記第３実施形態の金属ガラス成形体を適用する。または、上記第２実施形態の加圧成形体をさらに第１実施形態で示した条件によって加熱加圧成形して得られる金属ガラス成形体を適用する。本発明に係る鉄心材料は、例えば電動モータ用のステータなどに適用することができ、高強度で鉄損の少ないコアを低コストかつ高い部品形状の自由度で実現することができる。同時に、小型モータへの適用可能なレベルの高磁気特性（本明細書においては、高軟磁性）及び高強度を有する。
【００４７】
本実施形態は、以下のような効果を示す。
（ｉ）本発明の金属ガラス成形体を使用することにより、高強度で高磁気特性の鉄心材料となる。
【００４８】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態に係るモータは、第４実施形態の鉄心材料をコア材として使用する。高強度で鉄損の少ないコアを用いることで、大きな出力トルクを小型モータで実現することができる。
【００４９】
本実施形態は、以下のような効果を示す。
（ｊ）本発明の金属ガラス成形体を使用した鉄心材料が高強度で高磁気特性であるため、これをコア材として使用したモータは大きな出力トルクが得られ小型化できる。
【００５０】
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態に係る車両は、第５実施形態のモータを搭載する。モータの小型化によって、エンジンルームの中の自由度を一層高めることが可能となる。
【００５１】
本実施形態は、以下のような効果を示す。
（ｋ）本発明の金属ガラス成形体を使用したモータを搭載することにより、モータが小型化できるため、エンジンルーム内の自由度が高くなる。
【実施例】
【００５２】
本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。
【００５３】
＜試料の調製＞
（実施例）
Ｆｅを主成分とする、平均粒径２０μｍの金属ガラス粉末（基材粒子）としてＦｅ７７Ｍｏ２Ｐ１０Ｃ４Ｂ４Ｓｉ３（Ｆｅ：７７原子％、Ｍｏ：２原子％、Ｐ：１０原子％、Ｃ：４原子％、Ｂ：４原子％、Ｓｉ：３原子％）２１０ｇを準備した。上記の金属ガラス粉末は、４４Ｋの過冷却温度領域ΔＴｘを有していることを確認した（Ｔｇ：７４１Ｋ、Ｔｘ：７８５Ｋ）。
【００５４】
第１工程として、この金属ガラス粉末に、荷重６ｔ／ｃｍ２をかけながら、温度３８０℃（金型にて温度制御し、粉末温度を４３０℃、即ち金型と焼結される基材粒子の集合体との温度差を５０℃に維持）で５分間ＳＰＳ焼結を行った。この工程により、直径４０ｍｍ×長さ２５ｍｍの加圧成形体を成形した。ここで、得られた加圧成形体の密度は６．３ｇ／ｃｍ３であり、加圧成形体の密度は真密度の８５％であることを確認した。
【００５５】
次いで、第２工程として、この加圧成形体から直径８ｍｍ×長さ５ｍｍの円筒形の試験片を切出し、熱間加工性試験装置（ＴＨＥＲＭＥＣＭＡＳＴＯＲ−Ｚ）（富士電波工機株式会社製）にて加熱しながら加圧する熱間圧縮変形試験を行った。熱間変形データを測定するに際して、ジルコニアパンチを使用した。さらに、パンチと試験片との間にハイス鋼を入れることで、試験片上下部と中央部の温度差を１５℃以下とした。加熱温度５００℃とし、後掲の表１に示すような１／ｓより速く３０／ｓ以下の歪速度の条件で変形抵抗を測定した。具体的には、実施例１では３０／ｓ、実施例２では１．００１／ｓであった。
【００５６】
次いで、熱間加工性試験装置のシステムソフトＦＤＣＰＲＧ（富士電波工機株式会社製）にて、試験過程で収録された荷重とストローク変位量を基に自動演算を行い、加圧成形体の真応力と真歪を測定した。また、第１工程後に得られた加圧成形体の一部の断面をＳＥＭにより観察したところ、内部に気孔が分散している様子が観察された。さらに、第２工程後に得られた金属ガラス成形体の割れの有無を目視で観察した。少しでも成形体にひびの入った状態は割れがあるとしたが、実施例１および２の金属ガラス成形体にはまったく割れは観察されなかった。この結果から、歪速度が塑性流動速度以下であったことが分かる。
【００５７】
（比較例１）
第１工程は、金属ガラス粉末を温度３８０℃（粉末温度４３０℃）にてＳＰＳ焼結を行い、密度が金属ガラス成形体の真密度の８５％である加圧成形体を成形した。それ以外の条件も実施例１と同様とした。第２工程は、１／ｓより遅い０．００１７／ｓの歪速度で加熱加圧成形を行ったこと以外は、実施例１と同様の方法で金属ガラス成形体を得た。また、実施例１と同様の方法で、変形抵抗の測定ならびに得られた加圧成形体および金属ガラス成形体の評価を行った。比較例１では、得られた金属ガラス成形体は、加圧焼結の間に粉々に割れてしまった。
【００５８】
実施例および比較例で得られた試験片の加熱、加圧の際の変形抵抗を表１に示す。また、歪速度に対する変形抵抗を図４に示す。図４中、実施例および比較例の結果は丸印で示した。
【００５９】
【表１】
2011001587.tif 000003
【００６０】
表１および図４の結果から、歪速度が１／ｓより速く３０／ｓ以下である実施例１および実施例２の金属ガラス成形体は、歪速度が１／ｓより遅い比較例１の成形体より、変形抵抗が大幅に低くなっていることが分かる。さらに、実施例１および２では、割れずに加工することができた。
【００６１】
実施例１および２の場合は、加圧成形体の密度が小さいため、さらに加熱加圧された際に、アモルファス状態の金属ガラスが気孔の部分に流動し、流動度を大きくすることができる。そのため、加圧成形体中の基材粒子同士の界面強度を大きくすることができる。そのため、実施例１の加圧成形体の変形に必要なプレスパワーは小さくなり、変形抵抗が小さくなったと考えられる。これに対して、比較例１の場合は、歪速度が遅すぎるため、十分に流動が起こらない。また、従来技術による金属ガラス成形体は、高密度で内部における気孔の分散が認められないため、変形抵抗が非常に高くなった。そのため、昇温した場合であっても十分に流動が起こらなかった。
【００６２】
また、歪速度が遅すぎると焼結体（第２工程中の加圧成形体）の粘性率が上がり割れが発生する。そのため、割れずに適切な変形ができる歪速度領域（１／ｓより速く３０／ｓ以下）にて、加工を行った実施例１および２の焼結体は割れずに変形できた。これに対し、歪速度０．００１７／ｓにて加工を行った比較例１の焼結体は、焼結体の粘性率が上がり変形できず割れた。
【００６３】
したがって、本発明の製造方法によれば、内部に気孔が分散した加圧成形体を作製することで変形抵抗を小さくできる。さらに１／ｓより速く３０／ｓ以下の歪速度で加熱加圧成形を行うことによって変形抵抗を小さく抑え、部品形状の自由度を高め、必要とするプレスパワーを抑えられ、焼結体を割れずに加工することができることがわかる。
【符号の説明】
【００６４】
１  基材粒子、
２  加圧成形体、
３  金属ガラス成形体、
４  気孔。
【図１】
2011001587.tif 000004
【図４】
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【図２】
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【図３】
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