(57)【要約】本発明は、粉末冶金法を用いて製造される、電気伝導性の圧縮成形金属部品に関する。本発明の鉄ベース粉体は、磁性又は前磁性材料で被覆されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄ベース冶金粉体を含み、前記鉄ベース冶金粉体の粒子は、少なくとも１つの磁性又は前磁性材料により被覆されている冶金粉体組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の冶金粉体組成物であって、前記鉄ベース粉体の粒子は少なくとも１つの磁性材料により被覆されている冶金粉体組成物。
【請求項３】
請求項２に記載の冶金粉体組成物であって、前記磁性材料は金属酸化物である冶金粉体組成物。
【請求項４】
請求項３に記載の冶金粉体組成物であって、前記金属酸化物は、ニッケル酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、又はそれらの組み合わせである冶金粉体組成物。
【請求項５】
請求項１に記載の冶金粉体組成物であって、前記鉄ベース粉体の粒子は、少なくとも１つの前磁性材料により被覆されている冶金粉体組成物。
【請求項６】
請求項５に記載の冶金粉体組成物であって、前記前磁性材料は前フェライト材料である冶金粉体組成物。
【請求項７】
請求項６に記載の冶金粉体組成物であって、前記前フェライト材料は少なくとも１つの金属炭酸塩及び／又は金属ハロゲン化物を含んでいる冶金粉体組成物。
【請求項８】
請求項７に記載の冶金粉体組成物であって、前記金属炭酸塩は、鉄炭酸塩、亜鉛炭酸塩、マンガン炭酸塩、ニッケル炭酸塩、又はそれらの組み合わせである冶金粉体組成物。
【請求項９】
請求項７に記載の冶金粉体組成物であって、前記金属ハロゲン化物は亜鉛塩化物又は亜鉛臭化物である冶金粉体組成物。
【請求項１０】
請求項７に記載の冶金粉体組成物であって、前記前フェライト材料の重量に基づいておよそ１乃至２％の前記金属炭酸塩を含んでいる冶金粉体組成物。
【請求項１１】
請求項１に記載の冶金粉体組成物であって、前記鉄ベース冶金粉体は、前記鉄ベース冶金粉体の重量に基づいて、少なくともおよそ９０％が鉄である請求項１に記載の冶金粉体組成物。
【請求項１２】
請求項１に記載の冶金粉体組成物であって、前記鉄ベース冶金粉体の粒子は、レーザー回折を用いる測定で、およそ５ミクロン乃至およそ１０００ミクロンの平均直径を有する冶金粉体組成物。
【請求項１３】
請求項１に記載の冶金粉体組成物であって、前記鉄ベース冶金粉体の粒子はおよそ５ミクロン乃至およそ２００ミクロンの直径を有する冶金粉体組成物。
【請求項１４】
請求項１に記載の冶金粉体組成物であって、前記磁性又は前磁性被覆はおよそ５ミクロン乃至４０ミクロンの厚さである冶金粉体組成物。
【請求項１５】
磁性圧縮成形部品の製造方法であって、
鉄ベース冶金粉体を含み、前記鉄ベース粉体の粒子は少なくとも１つの前磁性材料で被覆されている粉末冶金組成物を提供することと、
前記粉末冶金組成物を金型において圧縮成形して、圧縮成形された金属部品を形成することと、
前記圧縮成形した金属部品をアニールして、前記磁性圧縮成形部品を形成することと
を含む方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記前磁性材料は前フェライト材料である方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記前フェライト材料は少なくとも一つの金属炭酸塩及び／又は金属ハロゲン化物を含んでいる方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法であって、前記アニールする工程は１１１０°Ｆよりも高い温度を用いる方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の方法であって、前記アニールする工程はおよそ１１１０°Ｆ乃至およそ２３７０°Ｆの温度を用いる方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の方法であって、前記アニールする工程は保護雰囲気を用いる方法。
【請求項２１】
請求項１５に記載の方法であって、前記アニールする工程は窒素及び酸素雰囲気を用いる方法。
【請求項２２】
請求項１５に記載の方法であって、前記アニールする工程は、少なくとも０．１％酸素を含んでいる雰囲気を用いる方法。
【請求項２３】
請求項１５に記載の方法であって、前記アニールする工程は、窒素とおよそ０．１％乃至およそ５％の酸素との雰囲気を用いる方法。
【請求項２４】
請求項１５に記載の方法によって作られる、圧縮成形及びアニールされた粉末冶金部品。
【請求項２５】
請求項２４に記載の圧縮成形及びアニールされた粉末冶金部品であって、およそ１０００μの透磁率を有している粉末冶金部品。
【請求項２６】
請求項２４に記載の圧縮成形及びアニールされた粉末冶金部品であって、およそ３エルステッドよりも小さい保磁力を有している粉末冶金部品。
【請求項２７】
請求項２４に記載の圧縮成形及びアニールされた粉末冶金部品であって、およそ２乃至およそ３エルステッドの保磁力を有している粉末冶金部品。
【請求項２８】
鉄ベース粉体を、少なくとも１つの金属炭酸塩及び／又は金属ハロゲン化物の溶液と混ぜることを含んでいる前磁性治金粉体組成物の製造方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、前記溶液は前記少なくとも１つの金属炭酸塩及び／又は金属ハロゲン化物で飽和している方法。
【請求項３０】
請求項２８に記載の方法であって、前記溶液は水又はアルコール溶液である方法。
【請求項３１】
請求項２８に記載の方法であって、前記鉄ベース粉体は、前記鉄ベース粉体の重量に基づいて、鉄を少なくともおよそ９０％含んでいる方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願への相互参照】
【０００１】
本願は、２０１０年４月１日に出願した米国仮出願第６１／３１９，９８７号の利益を主張し、その全体はここに含まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、磁性又は前磁性コーティングで被覆された冶金粉体組成物、及びこれらの粉体を用いて製造される圧縮成形金属部品に関する。
【背景】
【０００３】
交流（ＡＣ）とは正弦波形のことを指し、電気は、その形で大部分の家庭や企業に送られる。ＡＣによって駆動する装置は、 “積層鋼帯”よりなる磁心をほとんど例外なく含んでいて、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換するのに必要な磁束を伝送する。これら“積層体”は、例えば、シリコンといった合金元素を用いて又は用いずに作られた、薄い、すなわち、典型的にはおよそ０．０１０乃至およそ０．０４５インチ（およそ０．２５乃至およそ１．１ｍｍ）の厚みである、金属、典型的には錬鋼の板から、望む形を打ち抜いて製造される。これら積層体は、鋼帯表面に沿った渦電流の生成を避けるために、薄くなくてはならない。渦電流は、導体が磁場の変化にさらされる場合に起こる電気的な現象であり、電子の循環的な流れ、すなわち、電流、を導体上に引き起こす。これら循環する電流の渦は、元々の磁場の変化を妨げる誘導磁場を作り、導体と磁石との間に斥力又は抵抗力を引き起こす。渦電流は、磁束に抵抗し、熱を発生させ、これは装置の効率を低くする。渦電流の強さは、金属の厚みに正比例する。渦電流に帰せられる損失は、以下の等式で計算が可能である。
【０００４】
ここで、Ｋ＝定数、Ｆｒｅｑ＝交流の周波数、Ｉｎｄ＝インダクションの操作レベル、Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ＝板又は粉体冶金部品の厚みである。
【０００５】
ほとんどの装置にとって、ひとつの積層帯では、望まれる量の磁束を伝送するのに不十分である。そのような場合、通常、複数の積層帯が互いに積み重ねられて、必要なサイズの部品を製造する。帯の積み重ねは、より大きく、“より厚い”部品を製造する一方で、製造中に積層体の表面に自然に形成される、積み重ねた帯間の磁気抵抗性酸化物の存在によって、渦電流の形成への影響は最小化される。積層体間の磁気及び電気抵抗性酸化物は、有害な渦電流が結果として得られるスタックの厚みを通って発生するのを妨げる。
【０００６】
非常に普及し、１００年よりも長く使用されているが、積層鋼帯には不利な点がある。例えば、帯は板から打ち抜かれるため、金属板の全体からは帯を打ち抜くことが不可能であることに関連した避けられない材料のロスがある。それに加え、帯は圧延により形成されるので、磁束は圧延方向に伝わる。従って、２以上の方向に磁束を必要とする装置は、積層鋼帯を用いて製造できない。
【０００７】
粉末冶金（ＰＭ）は、金属粉末を鋳型又は金型中において非常に高い圧力で圧縮して、圧縮成形部品を製造する製造技術である。圧縮成形体は、次いで、アニール及び／又は焼結させて、最終金属部品の強度を増すことが可能である。粉末冶金（ＰＭ）法を用いて作られた部品は、積層鋼帯に代わる別の選択肢と見做されてきた。粉末治金は、鋼帯の製造の場合に経験した材料の損失が無く、圧縮成形部品の製造において、粉体は全く無駄にならない。しかしながら、現在のＰＭ法では要求される薄さを得られないため、ＰＭは鋼帯を形成するのに適していない。
【０００８】
ＰＭは、一般的には薄い鋼帯を形成するのに有利でない一方で、他のタイプの金属部品を製造するのに非常に有効である。ＰＭは、独特であり、高度な形状形成能力を提供し、効率のために最適化された３次元形状を生成することが出来る。更には、個々の粒子がお互いに絶縁されることが可能ならば、圧縮成形及び焼結された部品において、渦電流を最小化することができる。粉体粒子を絶縁しようとするこれまでの試みは、ポリマー又は他の材料を鉄粉の表面に付着させることに頼ったものであった。燐酸鉄は、この目的にとって特に好ましい。これらの材料は絶縁体であるが、これらの存在は、金属部品の中の磁気の流れを妨げる。結果として、減少した磁気の流れを補うのにより多くの電気エネルギーを必要とし、それは望ましくない。さらには、これらの材料を用いたコーティングは、薄く、高められた温度で崩壊し、結果として、“応力除去”され得ない、すなわち、圧縮成形中に誘起されるひずみの減少がない粉体となる。
【０００９】
それに加え、燐酸鉄及びポリマーは、圧縮成形部品における金属粉末の離散粒子の性質を維持するのに役立つが、それらは低い温度安定性を有している。例えば、燐酸鉄系は、およそ４２５℃までしか加熱できない。ほとんどのポリマーベース系では、およそ２５０℃までしか加熱できない。結果として、圧縮成形部品の磁気応答は、通常６５０℃よりも高い温度で実施されるアニール又は焼結で改善することが出来ない。
【００１０】
フェライトは、鉄（III）酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）を主成分とするセラミックスであるが、しばしばニッケル、亜鉛、及び／又はマンガン酸化物を含んでいる。多くのタイプのフェライトは、磁性があり、永久磁石、変圧器のフェライト磁心などを作製するのに用いられる。これらのフェライトは、ソフトフェライトとしても知られ、低い保磁力を有しており、それは、多くのエネルギーを散逸することなく材料の磁化が容易に方向を反転し得る一方で、フェライトの高い抵抗が渦電流を妨げることを意味する。
【００１１】
米国特許第６，６８９，１８３号は、細かく粉砕されたフェライト粒子との鉄粉の物理的な混合物のＰＭ使用を概説している。この混合物は、不均一であり、鉄粉及びフェライトの別個の粒子を含んでいる。そのような混合物の圧縮成形と焼結又はアニールとは機能傾斜構造を生じず、これは、表面コーティングを有している鉄粉粒子を用いた場合に得られるであろう、最終部品における離散粒子の性質が得られないことを意味する。従って、この不均一な混合物を用いて作製された圧縮成形部品を通る磁気の流れは、一様にならない。更には、この系においては、粒子同士の接触は避けられないため、渦電流損が増大する。
【００１２】
フェライトで被覆された鉄粉粒子を使用することに対する検討が、本出願人らによりなされている。これは、磁気伝導性フェライトの一様な分布が結果として得られ、粉体の離散粒子の性質の維持に役立つ一方で、渦電流の影響を減少させるであろう。しかしながら、フェライトは、ほとんどの酸化物と同様に、鉄粉と比較して圧縮性が乏しい。従って、フェライト被覆粉体を用いることは、粉体の圧縮性が低下することにつながり、結果として、より密度が低く、より弱い圧縮成形部品となる。更には、フェライトは、もろく圧縮成形中に割れうるので、個々の鉄粒子上のフェライトコーティング中の潜在的な邪魔物につながる。
【００１３】
従って、必要なのは、鉄粉の離散粒子の性質が維持され、圧縮成形及び焼結された部品内部で、取り囲んでいる磁性材料の相により分離された圧縮成形金属部品の製造に使用可能な粉末冶金材料及び方法である。好ましくは、これらの材料は、圧縮成形部品の磁気容量を増大させるために、少なくとも６５０℃の温度でアニールされることを圧縮成形部品に許す。圧縮成形部品は、高効率な電気装置に必要な、高い磁気インダクタンスと結びついた高い透磁率もまた有さなければならない。
【概要】
【００１４】
本発明は、鉄ベース冶金粉体を含み、前記鉄ベース粉体の粒子は少なくとも１つの磁性又は前磁性材料により被覆された冶金粉体組成物に関する。また、これらの粉体の製造方法と、これら粉体を使用して、圧縮成形された磁性部品を形成する方法も記述される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、フェライト（例えば、マンガン亜鉛フェライト）の薄片がエアギャップに挿入された磁性トロイドを描いている。
【実施態様の詳細な説明】
【００１６】
本発明は、少なくとも１つの磁性又は前磁性材料により被覆された冶金粉体に関する。好ましくは、これらの組成物は鉄ベース粉体を含み、鉄ベース粉体の粒子は、少なくとも１つの磁性又は前磁性材料により被覆されている。粒子は、少なくとも１つの磁性又は前磁性材料により、実質的に、部分的に又は完全に被覆することができる。これらの冶金粉体は、圧縮成形及びアニールしたときに、これまで粉末冶金の分野では得られなかった磁気的性質を持つ成形部品となる。
【００１７】
本発明の鉄ベース冶金粉体は、典型的には、鉄ベース冶金粉体の重量に基づいて少なくとも９０％が鉄の鉄粉を含んでいる。鉄ベース冶金粉体の重量に基づいて、少なくとも９５％が鉄の鉄粉、及び、少なくとも９９％が鉄の鉄粉もまた、本発明の範囲に含まれる。
【００１８】
本発明で使用される実質的に純粋な鉄の粉体は、通常の不純物をおよそ１．０重量％より多くは含まない粉体であり、好ましくは、およそ０．５重量％より多くは含まない粉体である。そのような高度に圧縮可能な冶金グレードの鉄粉の例として、ニュージャーシー州、リバートン所在のＨｏｅｇａｎａｅｓ社から手に入れられるＡＮＣＯＲＳＴＥＥＬ（登録商標）１０００シリーズの純鉄粉、例えば、１０００、１０００Ｂ、及び１０００Ｃがある。例えば、ＡＮＣＯＲＳＴＥＥＬ（登録商標）１０００鉄粉は、それら粒子の２２重量％が３２５番の篩（U.S. series）よりも小さく、それら粒子の１０重量％が１００番の篩よりも大きく、残りはこれらの二つのサイズの間である（極微量が６０番の篩よりも大きい）という典型的なスクリーンプロファイルを持つ。ＡＮＣＯＲＳＴＥＥＬ（登録商標）１０００粉は、およそ２．８５乃至３．００ｇ／ｃｍ３の、典型的には２．９４ｇ／ｃｍ３の見かけ密度を有している。本発明で使用される他の鉄粉は、Ｈｏｅｇａｎａｅｓ社のＡＮＣＯＲ  ＭＨ−１００粉及びＡＮＣＯＲＳＴＥＥＬ（登録商標）  ＡＭＨといった、低い見かけ密度の噴霧鉄粉である、典型的なスポンジ鉄粉である。
【００１９】
鉄の粒子は、およそ５ミクロンか又はおよそ８５０乃至１０００ミクロンまでの小ささの平均粒径を有することができるが、一般的に、粒子は、およそ１０乃至５００ミクロン、およそ５乃至およそ４００ミクロン又はおよそ５乃至およそ２００ミクロンの範囲内の平均粒径を持つ。平均粒径の測定は、当該技術分野において知られているレーザー回折技術を用いて行うことが可能である。
【００２０】
本発明のいくつかの態様において、鉄粉粒子は磁性材料で被覆されている。好ましくは、磁性材料は金属酸化物である。以下で使用するように、“金属酸化物”は、遷移金属の酸化物である。好ましい金属酸化物として、ニッケル酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物、及びそれらの組み合わせを含んでいる。
【００２１】
他の態様において、鉄粉粒子はフェライト材料により被覆されている。ソフト磁性フェライトは、鉄（III）酸化物と、１つ又は複数の他の金属、例えば、マグネシウム、アルミニウム、マンガン、銅、亜鉛、ニッケル、コバルト、及び鉄など、とから構成されるセラミック様酸化物である。組成に応じて、フェライトは、一般には、２つカテゴリ、マンガン亜鉛フェライト及びニッケル亜鉛フェライトの一方に分類される。
【００２２】
さらに他の態様において、鉄粉粒子は前磁性材料で被覆されている。ここで使用するように、“前磁性材料”とは、磁気を持たないが、熱処理した後に磁気を持つ材料のことである。前磁性材料の好ましい例として、前フェライト材料が挙げられる。ここで使用するように、“前フェライト材料”とは、熱処理、例えば、アニール又は焼結によってフェライト材料へと転化する非フェライト材料のことである。前フェライト材料の例として、金属炭酸塩及び金属ハロゲン化物が挙げられる。これらの材料は、鉄粉粒子を被覆するのに使用されると、熱にさらされることにより、好ましくはアニールによってフェライトへ変換される。
【００２３】
“金属炭酸塩”は、遷移金属の炭酸塩である。好ましい金属炭酸塩として、鉄炭酸塩、亜鉛炭酸塩、マンガン炭酸塩、ニッケル炭酸塩、又はそれらの混合物が挙げられる。“金属ハロゲン化物”は、遷移金属のハロゲン化物である。好ましくは、ハロゲン化物は、フッ化物、塩化物、臭化物又はヨウ化物である。好ましくい金属ハロゲン化物として、亜鉛ハロゲン化物及び亜鉛ヨウ化物が挙げられる。好ましくは、混合物は、全重量に対して、金属炭酸塩及び／又は金属ハロゲン化物をおよそ１％乃至およそ２％含んでいる。
【００２４】
好ましい態様においては、磁性又は前磁性コーティングは、およそ５ミクロン乃至およそ４０ミクロンの厚さである。
【００２５】
本発明において使用される磁性粉体組成物は、鉄ベース粉体を、磁性材料、例えば、ニッケル酸化物、マンガン酸化物、鉄酸化物若しくはそれらの混合物などの金属酸化物、又は、フェライト、の溶液と混合することにより調製することができる。いくつかの態様において、磁性材料は、水又は溶剤、例えば、エタノール、メタノール、プロパノール若しくはそれらの混合物といったアルコール溶剤に、溶解又は懸濁させる。他の溶剤として、アセトン、エーテル、エチルアセテート、メチルエチルケトン、塩化メチレン、ヘキサン、キシレン、トルエンなどが挙げられる。水を伴った又は水を伴わない、前述の溶剤の何れの混合物も想定されている。好ましくは、溶液は磁性材料で飽和している。磁性材料の溶液と共に、鉄ベース粉体を撹拌した後、固体粉末を溶液から取り除き、残りの溶媒を除去する。熱による溶媒の除去は、例えば、鉄ベース粉体の個々の粒子が磁性材料で被覆されている冶金粉体組成物を生成する。
【００２６】
本発明において使用される前磁性冶金粉体組成物、例えば、前フェライト組成物は、鉄ベース粉体を、前フェライト材料、例えば、少なくともひとつの金属炭酸塩及び／又は金属ハロゲン化物の溶液と混合することによって調製され得る。いくつかの態様において、前磁性材料は、水又は溶剤、例えば、エタノール、メタノール、プロパノール若しくはそれらの混合物といったアルコール溶剤に、溶解させるか又は懸濁させる。他の溶剤として、アセトン、エーテル、エチルアセテート、メチルエチルケトン、塩化メチレン、ヘキサン、キシレン、トルエンなどが挙げられる。好ましくは、溶液は前磁性材料で飽和している。前磁性材料の溶液と共に、鉄ベース粉体を撹拌した後、固体粉体を溶液から取り除き、残りの溶媒が除去する。熱による溶媒の除去は、例えば、鉄ベース粉体の個々の粒子が前磁性材料で被覆されている前磁性冶金用粉体組成物を生成する。
【００２７】
磁性又は前磁性冶金粉体組成物が乾燥した後、その組成物を、通常の冶金技術により金型において圧縮成形して、圧縮成形金属部品を形成することができる。金型、それ故、部品は、例えば、モータの構成要素又は変圧器磁心としての使用のために成形され得る。圧縮成形した金属部品の密度は、加熱された金型の使用及び／又は前フェライト冶金用粉体の加熱によって、さらに最大化することができる。圧縮成形金属部品は、本発明の冶金粉体組成物を、金型において少なくともおよそ５ｔｓｉの圧力により圧縮して、未焼結の部品を形成することにより作ることができる。成形圧力は、一般的にはおよそ５乃至１００トン／平方インチ（６９乃至１３７９ＭＰａ）、好ましくはおよそ２０乃至１００ｔｓｉ（２７６乃至１３７９ＭＰａ）、さらに好ましくはおよそ２５乃至７０ｔｓｉ（３４５乃至９６６ＭＰａ）である。
【００２８】
型壁を予め潤滑化しておくこと、及び／又は、潤滑剤を冶金粉体に混ぜることは、圧縮成形部品の金型からの離型を容易にし、粉体の粒子を潤滑化することにより再充填プロセスを助けもする。ＰＭにおいて使用するのに適した潤滑剤は、当業者には良く知られたもので、例えば、ステアレートを含む。
【００２９】
圧縮成形した未焼結の部品は、その後、通常の冶金技術に従ってアニールする。好ましくは、炉温は１１１０°Ｆより高い。典型的には、炉温はおよそ１１００°Ｆ乃至およそ２３７０°Ｆである。
【００３０】
炉の雰囲気は、通常の“保護雰囲気”を含んでいる。ここで使用するように、“保護雰囲気”とは、主に不活性ガスからなる雰囲気のことを指す。好ましい雰囲気は、主として窒素を、幾分かの酸素と共に含んでいる。典型的には、雰囲気は、窒素を少なくとも０．１％の酸素と共に含んでいる。好ましくは、雰囲気は、およそ０．１％乃至およそ５％の酸素を含んでいる。
【００３１】
アニールすると、前磁性材料、例えば、金属炭酸塩及び／又は金属ハロゲン化物といった前フェライト材料は、磁性材料、例えば、フェライトへと転化する。磁性材料の形成の確認は、焼結部品の磁性テストによって決定される。好ましくは、本発明のアニール／焼結した部品は、およそ１０００μの透磁率を有しているが、しかしながら、他の透磁率は本発明の範囲内に含まれる。“透磁率”は、磁化曲線の瞬時勾配（instantaneous slope）によって規定される。最大透磁率は、得られた透磁率の最も大きな値である。
【００３２】
また、本発明のアニールした部品は、およそ３エルステッドより小さい、好ましくは、およそ２乃至およそ３エルステッド（Ｏｅ）（およそ１５９アンペアターン／メートル[At/m]乃至およそ２３９アンペアターン／メートル[At/m]）の保磁力を有している。“保磁力”とは、磁気誘導を消失させるべく、磁性材料に対称な周期的磁化様式で印加しなければならない磁場のことである。
【００３３】
当業者は、数々の変更及び修正が本発明の好ましい態様になされてもよいことと、そのような変更及び修正が本発明の精神から逸脱することなく為されてもよいこととを認めるであろう。以下の例は、本発明をさらに説明するものであって、本発明を限定することを意図したものではない。
【例】
【００３４】
本発明の概念の裏づけは、以下の実験によって示される。
【００３５】
Ａｎｃｏｒｓｔｅｅｌ  １０００Ｂ（０．１５％Ｍｎ、０．０２％Ｎｉ、０．０５％Ｃｒ、残部鉄）を圧延して、帯にした。この帯は、０．０５インチ（１．２５ｍｍ）の厚さで、幅がおよそ８インチ（２００ｍｍ）であった。圧延後、帯は実質的に細孔フリーであった（１００％の密度）。帯は磁気トロイドへ加工し（precessed）、１５００°Ｆ（８１５℃）で１時間に亘ってアニールして、冷間加工の有害な影響を除去し、続いて、機械加工して、磁気経路に様々な幅のエアギャップを導入した。磁気テストを帯に対して行い、その磁気性能を評価した。テストの結果は表１に示されている。
【００３６】
マンガン亜鉛フェライトの一片を得て、０．０４８インチ（１．２５ｍｍ）の厚さへ正確にスライスし、エアギャップへとはめこみ、得られた帯に対して磁気テストを再び行った。テストの結果は表１に示されている。磁性フェライトのウェッジを導入すると、透磁率が１００％改善し、加えて、インダクションが有意に改善した。透磁率は〜１３００よりも大きな値へ上昇した（１０００という値は、磁気装置に求められる臨界デザインパラメータを表す）。
【００３７】
ギャップ磁気トロイドにおいて使用した鉄の体積は、全体の〜９８．８％であり、フェライトの体積は１．２％であった。それぞれの材料の密度を考慮し、鉄は７．８５ｇ／ｃｍ３の固有の密度を有し、マンガンフェライトは５．３ｇ／ｃｍ３の密度を有すると仮定すると、鉄の重量百分率は９９．２％であり、フェライトの重量百分率は〜０．８％であった。
【表１】
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【００３８】
表１に示された結果は、磁性材料のエアギャップに高抵抗のフェライトを組み入れることの可能性を示している。ＡＣ粉末冶金材料における現在の到達水準は、表１に示されたエアギャップのある錬鋼のデータによって最もよく説明される。
【図１】
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【国際調査報告】
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