(57)【要約】【課題】Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金の製造方法を提供する。【解決手段】Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末に、Ｙを含む希土類元素、Ａｌ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇの水素化物粉末を添加し、粉砕混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末を圧密成形して圧密成形体を作製し、得られた圧密成形体を非酸化雰囲気中、温度：９００〜１３００℃で燒結して焼結体を作製し、得られた焼結体に窒素雰囲気中、温度：５００〜１０００℃で加熱する条件の窒化処理を施す。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末に、水素化物を形成することのできまた窒化物をも形成することのできる金属（以下、水素化物・窒化物形成可能金属という）の水素化物粉末を添加し、粉砕混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末を圧密成形して圧密成形体を作製し、得られた圧密成形体を非酸化雰囲気中で燒結して焼結体を作製し、得られた焼結体を窒化処理することを特徴とするＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金の製造方法。
【請求項２】
Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末に、水素化物・窒化物形成可能金属の水素化物粉末を添加し粉砕混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末を圧密成形して圧密成形体を作製し、得られた圧密成形体を非酸化雰囲気中、温度：１０００〜１３００℃で燒結して焼結体を作製し、得られた焼結体を温度：３００〜８００℃で窒化処理することを特徴とするＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金の製造方法。
【請求項３】
前記圧密成形体を燒結する非酸化雰囲気は、窒素ガス、真空または不活性ガス雰囲気であり、前記窒化処理する雰囲気は窒素雰囲気であることを特徴とする請求項１または２記載のＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金の製造方法。
【請求項４】
前記水素化物・窒化物形成可能金属は、Ｙを含む希土類元素、Ａｌ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇの内のいずれかであることを特徴とする請求項１、２または３記載のＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金の製造方法。
【請求項５】
前記Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末に、水素化物・窒化物形成可能金属の水素化物粉末：０．０５〜５質量％を添加し粉砕混合して混合粉末を作製することを特徴とする請求項１、２、３または４記載のＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金の製造方法。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５記載の方法で製造した抗折強度＞８０ＭＰａ、相対密度＞９５％を有し、Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｆｅ−Ｃｏ系合金は軟磁性材料の一つとして知られており、このＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金の粉末を燒結して得られたＦｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金は高磁束密度を有しているが、固有抵抗が低く、これを磁心として用いると、渦電流損失が発生して実効透磁率が低下するために、高周波用としては使用できない。これを避けるために、Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末の表面に固有抵抗の大きい金属窒化物を被覆した金属窒化物層被覆Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性粉末を作製し、この金属窒化物層被覆Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性粉末を燒結してＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に固有抵抗の大きい金属窒化物を介在させた組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金がすでに提案されている。この金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金はＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の間に固有抵抗の大きな金属窒化物が介在しているために、抵抗値が大きくなり、渦電流損失の発生は大幅に低下するところから高周波用として使用できるとされている。
【０００３】
このＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に固有抵抗の大きい物質が介在している組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金は、Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末に、金属窒化物のコロイドを混合して金属窒化物層被覆Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性粉末を作製し、この金属窒化物層被覆Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性粉末を焼結することにより作られている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特開平５−２５８９３号公報】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末の表面に金属窒化物層を被覆してなる従来の金属窒化物層被覆Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性粉末は、金属窒化物が高融点を有するためにＦｅ−Ｃｏ系軟磁性粉末の焼結温度では拡散し固溶することが少ないところから、金属窒化物層はＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末同士の焼結接合を妨げ、十分な機械的強度および密度を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金は得られないという欠点がある。
ところが、近年、これら金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金は、電話機振動板、ドットプリンターのヘッド、電磁弁、プランジャーなどの振動または衝撃を受ける部品にも使用されようとしており、前記従来の金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金では機械的強度が不十分であって、かかる振動または衝撃を受ける部品に使用することができない。したがって、従来の金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金よりも一層高強度および高密度で磁気特性に優れた金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金が求められている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、高強度、高密度を有しかつ高抵抗を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金を得るべく研究を行った。その結果、
（イ）Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末に、水素化物を形成することができまた窒化物をも形成することができる金属（以下、水素化物・窒化物形成可能金属という）の水素化物粉末を添加し、粉砕混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末を圧密成形して圧密成形体を作製し、得られた圧密成形体を非酸化雰囲気中、温度：１０００〜１３００℃、１〜３時間保持の条件で燒結してＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属水素化物が介在する組織を有する焼結体を作製し、得られた焼結体を窒化処理すると、Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に介在する金属水素化物は金属窒化物に置換されて金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金が得られ、この金属水素化物から置換して得られた金属窒化物が介在する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金は、従来のＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末の表面に金属窒化物層を被覆してなる金属窒化物層被覆Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性粉末を燒結して得られた金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金に比べて強度および密度が格段に向上し、その値は抗折強度＞８０ＭＰａ、相対密度＞９５％となる、
（ロ）前記Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属水素化物が介在する組織を有する焼結体を窒化処理する条件は、窒素雰囲気中、温度：３００〜８００℃、３〜１０時間保持の条件で窒化処理が好ましい、
（ハ）前記水素化物・窒化物形成可能金属は、Ｙを含む希土類元素（以下、Ｒで示す）、Ａｌ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇの内のいずれかであり、前記燒結するための非酸化性雰囲気は、窒素ガス、真空、水素雰囲気などであるが水素雰囲気であることが好ましい、などの研究結果が得られたのである。
【０００７】
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末に、水素化物・窒化物形成可能金属の水素化物粉末を添加し、粉砕混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末を圧密成形して圧密成形体を作製し、得られた圧密成形体を非酸化雰囲気中で燒結して焼結体を作製し、得られた焼結体を窒化処理するＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金の製造方法、
（２）Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末に、水素化物・窒化物形成可能金属の水素化物粉末を添加し、粉砕混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末を圧密成形して圧密成形体を作製し、得られた圧密成形体を非酸化雰囲気中、温度：１０００〜１３００℃で燒結して焼結体を作製し、得られた焼結体に窒素雰囲気中、温度：３００〜８００℃で加熱する条件の窒化処理を施すＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金の製造方法、に特徴を有するものである。
【０００８】
前記圧密成形体を燒結する非酸化雰囲気は、窒素ガス、真空または不活性ガスのいずれの雰囲気であっても良く、一方、窒化処理する雰囲気は窒素雰囲気であることことが必要である。したがって、この発明は、
（３）前記圧密成形体を燒結する非酸化雰囲気は、窒素ガス、真空または不活性ガス雰囲気であり、前記窒化処理する雰囲気は窒素雰囲気である前記（１）または（２）記載のＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金の製造方法、に特徴を有するものである。
【０００９】
前記（１）または（２）記載の水素化物・窒化物形成可能金属は、Ｒ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇの内のいずれかである。したがって、この発明は、
（４）前記水素化物・窒化物形成可能金属は、Ｒ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇの内のいずれかである前記（１）または（２）記載のＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金の製造方法、に特徴を有するものである。
【００１０】
この発明のＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金を製造する方法において、原料粉末として使用するＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末は平均粒径：１０〜１５０μｍを有することが好ましく、また原料粉末として使用する金属水素化物粉末はＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末よりも微細な平均粒径：１〜１０μｍを有する金属水素化物粉末を用いることが好ましいが、その形状および寸法は特に限定されるものではない。その理由は、Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末と金属水素化物粉末をボールミルなどの破砕混合機に装入し、混合すると、Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末よりも微細な平均粒径：１〜１０μｍを有する金属水素化物粉末は破砕しやすいので一層微細化するが、Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末は硬く破砕しにくいので金属水素化物は粉末でなくても先に破砕されて粉末となり、一方、硬いＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末の平均粒径は殆ど変化することがないからである。
【００１１】
また、この発明のＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金を製造する際に、Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末に対して配合する水素化物・窒化物形成可能金属の水素化物粉末の量は、０．０５〜５質量％の範囲内に有ることが好ましい。０．０５質量％未満含有しても高抵抗化の効果が十分でなく、一方、５質量％を越えて含有すると、磁気特性の低下が大きいので好ましくないからである。したがって、この発明は、
（５）Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末に、水素化物・窒化物形成可能金属の水素化物粉末を０．０５〜５質量％添加し粉砕混合して混合粉末を作製する前記（１）または（２）記載のＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粒の粒界に金属窒化物が介在する組織を有する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金の製造方法、に特徴を有するものである。
【００１２】
この発明の金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金を製造するための原料粉末であるＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末は、アトマイズ法、電解法、還元法のいずれかの方法で作製したＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末を使用することができる。
そして、Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末の具体的な組成組成として、質量％で、Ｃｏ：２５〜６０％を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成のＦｅ−Ｃｏ系合金（例えば、５０％Ｃｏ−Ｆｅ）粉末、Ｃｏ：２５〜６０％を含み、Ｖ：０．５〜５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成のＦｅ−Ｃｏ系合金（例えば、４９％Ｃｏ−２％Ｖ−Ｆｅ）粉末が好ましいが、これに限定されるものではなく、その他の成分組成を有するＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金粉末であってもよい。
【００１３】
水素化物・窒化物形成可能金属は、Ｒ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇの内のいずれかである。ただし、Ｒは、Ｙ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｌｕの内のいずれかである。したがって、この発明の金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性合金を製造するための原料粉末である水素化物・窒化物形成可能金属の水素化物粉末は、具体的には、水素化Ｒ粉末、水素化Ａｌ粉末、水素化Ｌｉ粉末、水素化Ｃａ粉末、水素化Ｓｒ粉末、水素化Ｍｇ粉末の内のいずれかである。水素化Ｒ粉末のうちでも水素化Ｙ粉末，水素化Ｃｅ粉末，水素化Ｌａ粉末，水素化Ｎｄ粉末，水素化Ｓｍ粉末が最も入手しやすいので使用しやすい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施例
原料粉末として、平均粒径：６０μｍを有し、成分組成がＣｏ：５０％を含有し残部がＦｅおよび不可避不純物からなるＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金のアトマイズ粉末を用意し、さらに、いずれも平均粒径：３μｍを有するＹの水素化物粉末、Ｌａの水素化物粉末、Ｃｅの水素化物粉末、Ｎｄの水素化物粉末、Ｓｍの水素化物粉末、Ａｌの水素化物粉末、Ｌｉの水素化物粉末、Ｃａの水素化物粉末、Ｓｒの水素化物粉末またはＭｇの水素化物粉末を用意した。
【００１５】
前記Ｙの水素化物粉末、Ｌａの水素化物粉末、Ｃｅの水素化物粉末、Ｎｄの水素化物粉末、Ｓｍの水素化物粉末、Ａｌの水素化物粉末、Ｌｉの水素化物粉末、Ｃａの水素化物粉末、Ｓｒの水素化物粉末またはＭｇの水素化物粉末をＦｅ−Ｃｏ系軟磁性合金アトマイズ粉末に対して表１〜２に示される配合組成となるようににボールミルに装入し、回転数：８０ｒ．ｐ．ｍ．で５時間回転することにより粉砕混合し、得られた混合粉末を１２ｔｏｎ／ｃｍ２の成形圧をかけることにより縦：４０ｍｍ、横：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有する圧密体を成形し、得られた圧密体を表１〜２に示される雰囲気および温度で焼結し、次に表１〜２に示される条件で窒化処理して粒界に金属窒化物を介在する金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金を製造することにより本発明法１〜１２および比較法１〜６を実施した。
【００１６】
従来例
比較のために、Ｆｅ−Ｃｏ系合金アトマイズ粉末の表面にコロイドＡｌＮを被覆した従来のＡｌＮ被覆Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性粉末を用意し、この従来粉末を６ｔｏｎ／ｃｍ２の成形圧をかけることにより縦：４０ｍｍ、横：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有する圧密体を成形し、得られた圧密体を表１〜２に示される条件で燒結することにより粒界にＡｌＮが介在した金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金を作製することにより従来法を実施した。
【００１７】
本発明法１〜１２、比較法１〜６および従来法により得られた金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金について相対密度および抗折力を測定し、その結果を表３に示し、さらに、磁束密度、抵抗値および周波数：１００ＫＨｚの高周波における比透磁率を測定し、その結果を表３に示した。
【００１８】
【表１】
2005008952.tif 000002
【００１９】
【表２】
2005008952.tif 000003
【００２０】
【表３】
2005008952.tif 000004
【００２１】
表１〜表３に示される結果から、本発明法１〜１２で作製した金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金は、従来法で作製した金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金に比べて磁気特性および抵抗値については遜色が無いが、本発明法１〜１２で作製した金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金は従来法で作製した金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金に比べて一層高密度を有すると共に一層機械的強度が高いことが分かる。しかし、この発明の範囲から外れた条件で作製した比較法１〜６は少なくとも一つの好ましくない特性が生じることが分かる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明は、高密度で機械的強度が優れ、かつ高周波の比透磁率の高い金属窒化物介在Ｆｅ−Ｃｏ系軟磁性焼結合金を提供することができ、電気および電子産業において優れた効果をもたらすものである。