JP3345941B2 - Magnetic ceramics and manufacturing method thereof - Google Patents
Magnetic ceramics and manufacturing method thereofInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は,窒化ケイ素を母
相とする磁性セラミックス及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic ceramic having silicon nitride as a matrix and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来,焼結助剤としてFeO,Fe2 O
3 ,Fe3 O4 の鉄の酸化物を添加した窒化ケイ素Si
3 N4 は,例えば,特開昭58−64268号公報,特
開昭59−88374号公報,特開昭61−72685
号公報,米国特許第4332909号明細書等に開示さ
れている。 2. Description of the Related Art Conventionally, FeO, Fe 2 O
3 , silicon nitride Si to which iron oxide of Fe 3 O 4 is added
3 N 4, for example, JP 58-64268, JP-Sho 59-88374, JP-Sho 61-72685
And U.S. Pat. No. 4,332,909.
【0003】また,特開平2−293380号公報に
は,焼結助剤を含有した窒化ケイ素焼結セラミックスが
開示されている。該窒化ケイ素焼結セラミックスは,窒
化ケイ素に鉄酸化物を添加して鉄ケイ化物に転化させた
ものであり,冷間成形して窒素雰囲気で焼成したもので
ある。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-293380 discloses a sintered silicon nitride ceramic containing a sintering aid. The silicon nitride sintered ceramic is obtained by adding iron oxide to silicon nitride and converting it to iron silicide, cold-formed and fired in a nitrogen atmosphere.
【0004】また,特開平2−132711号公報に
は,酸化物超電導線材の製造方法が開示されている。該
酸化物超電導線材の製造方法は,酸化物系超電導線材粉
末或いは溶融体を,シース材用パイプに充填するとき
に,その充填物の中に,電解又は磁束若しくは両方を付
加しながら,充填を行うものである。[0004] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-132711 discloses a method for manufacturing an oxide superconducting wire. The method for producing an oxide superconducting wire comprises, when filling an oxide-based superconducting wire powder or a melt into a sheath material pipe, adding the electrolytic or magnetic flux or both to the filling. Is what you do.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで,窒化ケイ素
のセラミックスについては,磁性を有するものが望まれ
ている。一般に,Si3 N4 中に,炭化ケイ素,窒化ホ
ウ素或いは酸化物の粒子を分散させた場合には,結合界
面での反応性に乏しく,材料自体の強度が低下する。ま
た,窒化ホウ素を複合した材料では高温中その部分が酸
化され結晶構造が変化し,摩擦係数が上昇することがあ
る。上記公報に開示されているように,焼結助剤とし
て,Fe3 O4 等の金属酸化物を添加したものでは,該
添加量が少なく,磁性を示したり,強度をアップするこ
とはできない。However, silicon nitride ceramics having magnetic properties are desired. In general, when silicon carbide, boron nitride, or oxide particles are dispersed in Si 3 N 4 , the reactivity at the bonding interface is poor, and the strength of the material itself is reduced. Further, in a material in which boron nitride is compounded, the portion is oxidized at a high temperature, the crystal structure is changed, and the friction coefficient may be increased. As disclosed in the above publication, in the case where a metal oxide such as Fe 3 O 4 is added as a sintering aid, the amount of addition is small, and it cannot exhibit magnetism or increase strength.
【0006】また,FeO,Fe2 O3 ,Fe3 O4 の
鉄の酸化物は,窒化ケイ素(Si3N4 )に対して焼結
助剤として機能し,強度向上に作用するが,FeSiは
窒化ケイ素(Si3 N4 )に対して不純物となり強度は
劣化する。窒化ケイ素に対して,FeO,Fe2 O3 ,
Fe3 O4 の鉄酸化物の添加量が増大すれば磁気特性は
向上するが,強度が低下する。また,エンジン部品等で
は,強度,例えば,300MPa以上の強度を確保でき
る材料が望まれており,そのような強度を確保し且つ磁
性特性を向上させた窒化ケイ素のセラミックスが材料が
作製できれば,その利用分野は大きくなり,材料として
有用なものになる。Further, iron oxides of FeO, Fe 2 O 3 , and Fe 3 O 4 function as a sintering aid for silicon nitride (Si 3 N 4 ) and act to improve the strength. Becomes an impurity with respect to silicon nitride (Si 3 N 4 ), and the strength is deteriorated. For silicon nitride, FeO, Fe 2 O 3 ,
When the amount of Fe 3 O 4 iron oxide is increased, the magnetic properties are improved, but the strength is reduced. For engine parts and the like, materials capable of securing strength, for example, strength of 300 MPa or more, are desired. If silicon nitride ceramics having such strength and improved magnetic properties can be manufactured, the material may be used. The fields of application will grow and become useful as materials.
【0007】この発明の目的は,上記の課題を解決する
ことであり,Si3 N4 又はSiCのSiを主成分とす
る母相中にFe−Si系の化合物を分散させて,エンジ
ン部品等に有効な強度を確保すると共に,磁性特性を向
上させた磁性セラミックス及びその製造方法を提供する
ことである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to disperse an Fe-Si compound in a matrix containing Si 3 N 4 or SiC as a main component to form an engine part or the like. Another object of the present invention is to provide a magnetic ceramic having improved strength and a magnetic ceramic having an effective strength, and a method for producing the same.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明は,窒化ケイ素
を母相として前記母相の中にFe−Si化合物が分散し
ており,前記Fe−Si化合物のサイズが10μm以下
であり,磁場中で加圧成形して焼結されていることを特
徴とする磁性セラミックスに関する。According to the present invention, an Fe--Si compound is dispersed in the matrix using silicon nitride as a matrix, and the size of the Fe--Si compound is 10 .mu.m or less. And a magnetic ceramic characterized by being sintered by pressing under pressure.
【0009】この磁性セラミックスは,前記磁場中での
加圧成形が10kOe以上の前記磁場で行われている。In this magnetic ceramic, the pressure molding in the magnetic field is performed in the magnetic field of 10 kOe or more.
【0010】この磁性セラミックスは,前記磁場中での
加圧成形後に大気中でCIP成形されている。This magnetic ceramic is CIP-molded in the atmosphere after the pressure molding in the magnetic field.
【0011】この磁性セラミックスは,前記Fe−Si
化合物がFeO,Fe2 O3 ,Fe3 O4 に換算して,
1wt%以上で且つ50wt%以下含まれている。This magnetic ceramic is made of the Fe-Si
When the compound is converted into FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ,
1 wt% or more and 50 wt% or less are contained.
【0012】また,この発明は,窒化ケイ素を母相とし
て前記母相の中にFe−Si化合物が分散しており,前
記Fe−Si化合物のサイズが10μm以下であり,1
0kOe以上の磁場中で加圧成形し,前記磁場中での加
圧成形後に,大気中でCIP成形を行って成形体を作
り,次いで前記成形体を窒素雰囲気中で焼成して焼結体
を作ることを特徴とする磁性セラミックスの製造方法に
関する。Further, according to the present invention, there is provided a semiconductor device according to the present invention, wherein the Fe-Si compound is dispersed in the mother phase using silicon nitride as a mother phase, and the size of the Fe-Si compound is 10 μm or less.
Pressure molding is performed in a magnetic field of 0 kOe or more. After the pressure molding in the magnetic field, CIP molding is performed in the air to form a molded body. Then, the molded body is fired in a nitrogen atmosphere to obtain a sintered body. The present invention relates to a method for producing a magnetic ceramic characterized by being made.
【0013】この発明による磁性セラミックスは,上記
のように構成されているので,磁性を示し且つ高強度を
有するものとなり,また,磁性体として,十分な強度を
確保するために,前記Fe−Si化合物をFeO,Fe
2 O3 ,Fe3 O4 に換算して1wt%以上で且つ50
wt%以下に限定したものである。窒化ケイ素に対する
前記Fe−Si化合物の添加量を上記範囲に限定する
と,従来の磁石では強度が大きいものでも300MPa
程度が限界であったものが,300MPa以上の強度を
確保できるようになった。Since the magnetic ceramic according to the present invention is constituted as described above, it exhibits magnetism and has high strength. In order to secure sufficient strength as a magnetic material, the above-mentioned Fe--Si The compound is FeO, Fe
1 wt% or more in terms of 2 O 3 and Fe 3 O 4 and 50
wt% or less. When the amount of the Fe—Si compound added to silicon nitride is limited to the above range, even if the strength of the conventional magnet is large, it is 300 MPa.
Although the degree was limited, a strength of 300 MPa or more can be secured.
【0014】また,FeSi,FeSi2 等のFe−S
i化合物は,磁性を示すが,Fe−Si化合物の大きな
サイズのものは破壊の起点となるので,小さいなサイズ
の方が強度アップには有効である。グラフィスの理論に
よると,破壊,例えば,気孔,クラック等の起点となる
のを阻止するのは,10μm以下が望ましいとされてい
るので,窒化ケイ素の強度を確保するため,Fe−Si
化合物のサイズは10μm以下に限定されている。Further, Fe—S such as FeSi and FeSi 2
The i-compound exhibits magnetism, but a large size Fe-Si compound is a starting point of destruction, so a smaller size is more effective for increasing strength. According to the theory of graphics, it is preferable that the thickness is 10 μm or less to prevent a fracture, for example, a starting point of pores, cracks, and the like.
The size of the compound is limited to 10 μm or less.
【0015】また,この磁性セラミックスの製造方法
は,上記のように構成されているので,磁場中で加圧成
形することによって,成形体中のスピンの方向が揃い,
焼成後の磁気特性に有利に作用し,磁気特性を向上させ
ることができ,特に,鉄酸化物と窒化ケイ素との混合物
を,CIPによって成形することによって,成形体密度
が向上し,焼成体強度を向上させることができる。Further, since this method for producing a magnetic ceramic is constituted as described above, the directions of spins in the compact are uniformed by press-forming in a magnetic field.
It has an advantageous effect on the magnetic properties after firing and can improve the magnetic properties. In particular, by forming a mixture of iron oxide and silicon nitride by CIP, the density of the green body is improved, and the strength of the green body is improved. Can be improved.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下,図面を参照して,この発明
による磁性セラミックス及びその製造方法の実施例を説
明する。この磁性セラミックスは,窒化ケイ素を母相と
して前記母相の中にFe−Si化合物が分散しているこ
とを特徴とするものである。この磁性セラミックスにお
いて,Fe−Si化合物のサイズをクラック,亀裂,気
孔等の破壊の起点となるのを防止するため,10μm以
下の小さいなサイズに選定されている。また,この磁性
セラミックスは,磁性体として300MPa以上の十分
な強度を確保するために,窒化ケイ素に対するFe−S
i化合物の添加量をFeO,Fe2 O3 ,Fe3 O4 に
換算して1wt%以上で且つ50wt%以下に選定され
ている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a magnetic ceramics and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings. This magnetic ceramic is characterized in that an Fe—Si compound is dispersed in the matrix using silicon nitride as a matrix. In this magnetic ceramic, the size of the Fe—Si compound is selected to be as small as 10 μm or less in order to prevent the size of the Fe—Si compound from becoming a starting point of breaking such as cracks, cracks, and pores. In addition, this magnetic ceramic is made of Fe-S with respect to silicon nitride in order to secure a sufficient strength of 300 MPa or more as a magnetic material.
The amount of i compounds FeO, Fe 2 O 3, Fe is and selected to 50wt% or less in 3 O 4 in terms of 1 wt% or more.
【0017】また,この発明による磁性セラミックスの
製造方法は,主として,窒化ケイ素を母相として前記母
相の中にFe−Si化合物が分散しており,前記Fe−
Si化合物のサイズが10μm以下であり,10kOe
以上の磁場中で加圧成形し,前記磁場中での加圧成形後
に,大気中でCIP成形を行って成形体を作り,次いで
前記成形体を窒素雰囲気中で焼成して焼結体を作ること
を特徴とするものである。この磁性セラミックスの製造
方法は,上記磁場中での加圧成形が10kOe以上で行
われるものであり,また,上記大気中での加圧成形がC
IP(冷間等方加工プレス)によって行われるものであ
る。In the method for producing a magnetic ceramic according to the present invention, the Fe--Si compound is mainly dispersed in the matrix with silicon nitride as the matrix, and the Fe--Si compound is dispersed in the matrix.
The size of the Si compound is 10 μm or less and 10 kOe
Press forming in the above magnetic field, press forming in the magnetic field, and then perform CIP forming in the air to form a formed body, and then fire the formed body in a nitrogen atmosphere to form a sintered body. It is characterized by the following. In this method for producing magnetic ceramics, the pressure molding in a magnetic field is performed at 10 kOe or more.
This is performed by IP (cold isostatic pressing).
【0018】この発明による磁性セラミックスの製造方
法の実施例のうち実施例1を説明する。この磁性セラミ
ックスの製造方法において,Si3 N4 ,Al2 O3 及
びY2 O3 を次の比率で配合する。Si3 N4 :Al2
O3 :Y2 O3 =90:5:5の比率で配合する。この
総重量に対して3種類のFeの酸化物即ちFeO,Fe
2 O3 ,Fe3 O4 を所定量加え,蒸留水,バインダと
共に,ボールミルにて約24時間混合して混合物を作っ
た後,該混合物をスプレードライヤによって造粒処理を
行なって粒状物を作った。Embodiment 1 of the embodiment of the method for producing a magnetic ceramic according to the present invention will be described. In this method for producing magnetic ceramics, Si 3 N 4 , Al 2 O 3 and Y 2 O 3 are blended in the following ratio. Si 3 N 4 : Al 2
O 3 : Y 2 O 3 = 90: 5: 5. Based on this total weight, three types of oxides of Fe, ie, FeO, Fe
Predetermined amounts of 2 O 3 and Fe 3 O 4 are added, mixed with distilled water and a binder for about 24 hours in a ball mill to form a mixture, and the mixture is subjected to granulation by a spray dryer to form a granular material. Was.
【0019】次いで,造粒処理したこれらの粒状物を成
形原料として,15kOeの磁場中で,1000kgf
/cm2 のプレス圧によって予備成形後に,CIPによ
って約2000kgf/cm2 の圧力でプレスし,直方
体の種々の成形体を得た。これらの成形体を脱脂した後
に,これらの脱脂成形体を9.3MPaのN2 雰囲気中
で,最高温度1850℃まで加熱焼成して緻密な焼結体
を多数得た。これらの焼結体を3×3×4mmに加工し
て直方体の試験片を作製し,これらの試験片の残留磁束
密度,保磁力及び初透磁率の磁気特性を測定した。Next, these granulated granules were used as forming raw materials in a magnetic field of 15 kOe under a pressure of 1000 kgf.
After being preformed by a press pressure of / cm 2 , it was pressed by a CIP at a pressure of about 2000 kgf / cm 2 to obtain various rectangular solids. After degreased these compacts, these degreased compacts were heated and fired to a maximum temperature of 1850 ° C. in a 9.3 MPa N 2 atmosphere to obtain a large number of dense sintered compacts. These sintered bodies were processed into 3 × 3 × 4 mm to prepare rectangular test pieces, and the magnetic properties of these test pieces such as residual magnetic flux density, coercive force and initial permeability were measured.
【0020】FeO,Fe2 O3 ,Fe3 O4 の鉄酸化
物(Fem On )の添加量の変化に対応する磁気特性を
測定するため,各種の鉄酸化物の添加量を変えたSi3
N4の試験片に対する磁気特性の結果を,図1,図2及
び図3に示す。図1は鉄酸化物(Fem On )の添加量
(wt%)に対する残留磁束密度(ガウスG)を示すグ
ラフ,図2は鉄酸化物(Fem On )の添加量(wt
%)に対する保磁力(エルステッドOe)を示すグラ
フ,及び図3は鉄酸化物(Fem On )の添加量(wt
%)に対する初透磁率を示すグラフである。各図におい
て,Fem On の添加量が0のところが,窒化ケイ素そ
のものであり,比較例を示している。[0020] FeO, for measuring the magnetic characteristic corresponding to the amount of change of the Fe 2 O 3, Fe 3 O 4 iron oxide (Fe m O n), changing the amount of various iron oxides Si 3
The results of the magnetic properties of the test piece of N 4 are shown in FIGS. 1, 2 and 3. The addition amount of 1 iron oxide (Fe m O n) amount of residual magnetic flux density for (wt%) graph illustrating the (Gaussian G), Fig. 2 is iron oxide (Fe m O n) (wt
The addition amount of the coercive force with respect to%) (oersted Oe) graph showing, and FIG. 3 is iron oxide (Fe m O n) (wt
%) Is a graph showing initial magnetic permeability with respect to%. In each figure, the amount of Fe m O n is the place of 0, a silicon nitride itself, shows a comparative example.
【0021】また,図1では,FeOの添加量に対する
残留磁束密度,Fe2 O3 の添加量に対する残留磁束密
度及びFe3 O4 の添加量に対する残留磁束密度がそれ
ぞれ示されている。図2では,FeOの添加量に対する
保磁力,Fe2 O3 の添加量に対する保磁力及びFe3
O4 の添加量に対する保磁力がそれぞれ示されている。
更に,図3では,FeOの添加量に対する初透磁率,F
e2 O3 の添加量に対する初透磁率及びFe3 O4 の添
加量に対する初透磁率がそれぞれ示されている。上記の
グラフから,Si3 N4 に鉄酸化物(Fem On )の添
加することにより,磁性を持たなかったSi3 N4 に軟
磁性を付与でき,また,Fem On の添加量が増加する
に従って,磁気特性が向上することが分かる。FIG. 1 shows the residual magnetic flux density with respect to the added amount of FeO, the residual magnetic flux density with respect to the added amount of Fe 2 O 3 , and the residual magnetic flux density with respect to the added amount of Fe 3 O 4 , respectively. In FIG. 2, the coercive force with respect to the added amount of FeO, the coercive force with respect to the added amount of Fe 2 O 3 , and Fe 3
The coercive force with respect to the added amount of O 4 is shown.
Further, in FIG. 3, the initial magnetic permeability, F
The initial permeability with respect to the added amount of e 2 O 3 and the initial permeability with respect to the added amount of Fe 3 O 4 are shown. From the above chart, by the Si 3 N 4 is added iron oxide (Fe m O n), a soft magnetic be granted to Si 3 N 4 which did not have magnetism, The amount of Fe m O n It can be seen that as the value increases, the magnetic characteristics improve.
【0022】また,Fem On の添加量が10wt%の
摺動試験片の組織を,SEM(Scanning Electron Micr
oscopy)で観察したところ,Fem On の添加量が10
wt%の摺動試験片では,鉄を含んだ部分はその大きさ
が10μm以下で固溶せず,Si3 N4 結晶粒界中に均
一に鉄が分散した状態で存在していることが確認でき
た。また,この相の同定についてX線マイクロ分析法を
用いて分析した結果を図5に示す。図5から分かるよう
に,上記の相はFe−Si化合物であることが分かっ
た。このFe−Si化合物がSi3 N4 中に存在してい
ることにより,磁性が付与されたと推測された。Further, the addition amount of Fe m O n is a tissue of 10 wt% of the sliding test pieces, SEM (Scanning Electron Micr
was observed with oscopy), the addition amount of Fe m O n is 10
In the wt% sliding test piece, the iron-containing portion was not solid-dissolved at a size of 10 μm or less, and was present in a state where iron was uniformly dispersed in the Si 3 N 4 crystal grain boundaries. It could be confirmed. FIG. 5 shows the result of analysis of the identification of this phase using X-ray microanalysis. As can be seen from FIG. 5, the above phase was found to be a Fe—Si compound. It was presumed that the presence of this Fe—Si compound in Si 3 N 4 provided magnetism.
【0023】この磁性セラミックスの製造方法によって
作製した焼結体から,3×4×40mmの4点曲げ強度
試験用テストピースを作製した。その結果を,図4に示
す。図4は鉄酸化物(Fem On )の添加量(wt%)
に対する4点曲げ平均強度(MPa)を示すグラフであ
る。このグラフから分かるように,Si3 N4 に鉄酸化
物(Fem On )の添加量を増加させていくに従って強
度は低下するが,Fem On の添加量が10〜20wt
%の試験片では,添加しない比較例(図4で,Fem O
n の添加量が0の点)即ち通常のSi3 N4 に比較して
も,強度は同等かあるいはそれ以上の強度を有している
ことが分かる。From the sintered body produced by this method for producing a magnetic ceramic, a test piece for a four-point bending strength test of 3 × 4 × 40 mm was produced. The result is shown in FIG. Figure 4 is an iron oxide addition amount of (Fe m O n) (wt %)
4 is a graph showing a four-point bending average strength (MPa) with respect to FIG. As can be seen from this graph, the intensity in accordance with gradually increasing the amount of iron oxide to Si 3 N 4 (Fe m O n) is decreased, the amount of Fe m O n is 10~20wt
% In the test piece in Comparative Example (FIG. 4 not added, Fe m O
The point where the addition amount of n is 0), that is, the strength is equal to or higher than that of ordinary Si 3 N 4 .
【0024】図4では,FeOの添加量に対する4点曲
げ平均強度,Fe2 O3 の添加量に対する4点曲げ平均
強度及びFe3 O4 の添加量に対する4点曲げ平均強度
がそれぞれ示されている。しかも,SEMで観察したと
ころ,Fem On の10wt%の添加量の磁性セラミッ
クスの組織内には,気孔はほぼ認められず,Si3 N4
結晶粒子の成長が鉄酸化物の存在により抑制され,微細
で且つ均一な結晶粒子となっていることが分かった。こ
のような組織は,グリフィスの関係式から考えて,高強
度化に有利と思われる。FIG. 4 shows the four-point bending average strength with respect to the added amount of FeO, the four-point bending average strength with respect to the added amount of Fe 2 O 3 , and the four-point bending average strength with respect to the added amount of Fe 3 O 4. I have. Moreover, was observed by SEM, the inside organization of the Fe m O n 10wt% of the added amount of the magnetic ceramic, pores not be substantially recognized, Si 3 N 4
It was found that the growth of the crystal grains was suppressed by the presence of the iron oxide, resulting in fine and uniform crystal grains. Such a tissue is considered to be advantageous for high strength in view of the Griffith relation.
【0025】また,Fem On の添加量を更に増加させ
た磁性セラミックスの試験片については,強度が低下す
るが,これらを上記と同様に組織観察したところ,Fe
m On の凝集が認められ,その凝集したところに気孔が
存在していた。即ち,試験片に気孔が残存する結果,そ
れらの気孔が破壊の起点となるため,試験片の強度が低
下したものと考えられる。Further, when the test piece of the Fe m O n magnetic ceramics were added amount further increased, the strength is lowered, they were tissue observed in the same manner as described above, Fe
m O n aggregation of was observed, pores were present in the place where was the aggregation. That is, it is considered that as a result of the pores remaining in the test piece, the pores serve as a starting point of destruction, so that the strength of the test piece has decreased.
【0026】上記の磁性セラミックスの製造方法におい
て,Si3 N4 にFe3 O4 を30wt%添加した混合
物に対して磁場中の加工成形時の磁力を変えて,同様に
磁性セラミックスを作製した。これらの磁性セラミック
スの残留磁束密度を測定したところ,次のような結果を
得た。即ち,磁力0kOeでは残留磁束密度は82G,
磁力5kOeでは残留磁束密度は105G,磁力10k
Oeでは残留磁束密度は215G,磁力15kOeでは
残留磁束密度は223G,磁力20kOeでは残留磁束
密度は220G,及び磁力25kOeでは残留磁束密度
は231Gであった。上記の結果から,磁場中での加圧
成形は,10kOe以上で行われることが好ましいこと
が分かる。そして,Si3 N4 とFem On との混合粉
を磁場中で加圧成形することにより,成形体中のFem
On のスピンの方向が揃い,焼成後の磁気特性に有利に
働くようになり,磁気特性を向上させることができる。In the above method for producing a magnetic ceramic, a magnetic ceramic was similarly produced by changing the magnetic force at the time of forming in a magnetic field with respect to a mixture of Si 3 N 4 and 30 wt% of Fe 3 O 4 . When the residual magnetic flux density of these magnetic ceramics was measured, the following results were obtained. That is, when the magnetic force is 0 kOe, the residual magnetic flux density is 82 G,
When the magnetic force is 5 kOe, the residual magnetic flux density is 105 G and the magnetic force is 10 k.
In Oe, the residual magnetic flux density was 215 G, when the magnetic force was 15 kOe, the residual magnetic flux density was 223 G, when the magnetic force was 20 kOe, the residual magnetic flux density was 220 G, and when the magnetic force was 25 kOe, the residual magnetic flux density was 231 G. From the above results, it is understood that the pressure molding in a magnetic field is preferably performed at 10 kOe or more. Then, Si 3 N 4 and Fe m O n the mixed powder by press molding in a magnetic field of, Fe m in the compact
O n the spin direction is aligned in, now favors the magnetic properties after firing, thereby improving the magnetic properties.
【0027】上記の磁性セラミックスの製造方法におい
て,Si3 N4 にFe3 O4 を10wt%添加した混合
物に対して磁場中で加工成形した予備成形した後に,C
IPを行わないで焼成した試験片を作製し,4点曲げ強
度を測定したところ,820MPaであった。即ち,C
IPを行わなかった磁性セラミックスは,CIPを行っ
た磁性セラミックスに比較して,強度は約160MPa
程度低下していることが分かった。このことは,磁場中
での加圧成形後に,CIP成形を行うと,成形体密度が
高くなり,強度が向上した結果であることが分かる。In the above-described method for producing a magnetic ceramic, a mixture obtained by adding 10 wt% of Fe 3 O 4 to Si 3 N 4 is preformed by working under a magnetic field,
A test piece fired without performing IP was prepared, and its four-point bending strength was measured to be 820 MPa. That is, C
The strength of the magnetic ceramic without IP was about 160 MPa compared to the magnetic ceramic with CIP.
It was found that the degree had decreased. This indicates that when CIP molding is performed after pressure molding in a magnetic field, the density of the molded body is increased and the strength is improved.
【0028】この発明による磁性セラミックスは,磁気
特性がFem On の添加量を増すほど向上するが,強度
が低下するので,磁性体として300MPa以上の強度
を確保するには,Fem On の添加量は1〜50wt%
の範囲であることが必要である。また,強度として,3
00MPa以上を確保することによって,例えば,発電
・電動機を持つターボチャージャの永久磁石等のエンジ
ン部品として利用できる。また,Fem On はSi3 N
4 の焼結助剤としても機能し,強度向上に働くが,Fe
Siは不純物となり強度が劣化する。そこで,窒化ケイ
素混合粉にFem On 混合物を配合して作製し,窒化ケ
イ素を母相中にFe−Si化合物が分散している磁性セ
ラミックスを作製する。The magnetic ceramic according to the present invention, since the magnetic properties will be improved as increasing the amount of Fe m O n, strength decreases, the securing strength of more than 300MPa as a magnetic body, Fe m O n 1-50 wt%
Must be within the range. The strength is 3
By securing 00 MPa or more, it can be used, for example, as an engine component such as a permanent magnet of a turbocharger having a generator / motor. Further, Fe m O n is Si 3 N
It also functions as a sintering aid and works to improve strength.
Si becomes an impurity and its strength deteriorates. Therefore, manufactured by blending the Fe m O n mixture of silicon nitride powder mixture, Fe-Si compound to produce a magnetic ceramic dispersed silicon nitride in the matrix phase.
【0029】[0029]
【発明の効果】この発明による磁性セラミックス及びそ
の製造方法は,上記のように構成されているので,次の
ような効果を有する。この磁性セラミックスは,窒化ケ
イ素の母相中にFe−Si化合物が分散しているので,
磁性を示し,且つ高強度を有する窒化ケイ素を提供でき
る。そして,300MPa以上の強度を確保するため,
Fe−Si化合物のサイズを10μm以下であるように
コントロールし,また,Fe−Si化合物がFeO,F
e2 O3 ,Fe3 O4 に換算して,1wt%以上で且つ
50wt%以下含まれるようにコントロールする。The magnetic ceramics and the method of manufacturing the same according to the present invention have the following effects because they are configured as described above. In this magnetic ceramic, the Fe-Si compound is dispersed in the matrix of silicon nitride.
A silicon nitride having magnetism and high strength can be provided. And to secure the strength of 300MPa or more,
The size of the Fe—Si compound was controlled to be 10 μm or less, and the Fe—Si compound was FeO, F
In terms of e 2 O 3 and Fe 3 O 4 , the content is controlled so as to be contained at 1 wt% or more and 50 wt% or less.
【0030】また,この磁性セラミックスの製造方法
は,磁気特性を向上させるため,10kOe以上の磁場
中で加圧成形することが好ましく,また,焼成体の強度
を向上させるため,CIPを行って成形体の密度を向上
させることが好ましい。In this method for producing magnetic ceramics, it is preferable to carry out pressure molding in a magnetic field of 10 kOe or more in order to improve the magnetic properties, and to carry out CIP in order to improve the strength of the fired body. It is preferred to increase body density.
【図1】この磁性セラミックスについての鉄酸化物Fe
m On の添加量に対する残留磁束密度測定結果を示すグ
ラフである。FIG. 1 shows an iron oxide Fe for this magnetic ceramic.
is a graph showing the residual magnetic flux density measurement results for the addition amount of m O n.
【図2】この磁性セラミックスについての鉄酸化物Fe
m On の添加量に対する保磁力の測定結果を示すグラフ
である。FIG. 2 shows an iron oxide Fe for this magnetic ceramic.
is a graph showing measurement results of coercive force relative to the addition amount of m O n.
【図3】この磁性セラミックスについての鉄酸化物Fe
m On の添加量に対する初透磁率の測定結果を示すグラ
フである。FIG. 3 shows an iron oxide Fe for this magnetic ceramic.
It is a graph showing the measurement results of the initial permeability to the addition amount of m O n.
【図4】この磁性セラミックスについての鉄酸化物Fe
m On の添加量に対する4点曲げ平均強度の測定結果を
示すグラフである。FIG. 4 shows an iron oxide Fe for this magnetic ceramic.
It is a graph showing the measurement results of the four-point bending average intensity for the addition amount of m O n.
【図5】この磁性セラミックスのX線マイクロ分析法を
用いて分析した結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a result of analyzing the magnetic ceramics using an X-ray microanalysis method.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/584 - 35/596 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C04B 35/584-35/596
Claims (5)
Fe−Si化合物が分散しており,前記Fe−Si化合
物のサイズが10μm以下であり,磁場中で加圧成形し
て焼結されていることを特徴とする磁性セラミックス。1. A are dispersed is Fe-Si compound, silicon nitride in said matrix as a matrix phase, the Fe-Si compound
The size of the object is 10μm or less,
A magnetic ceramic characterized by being sintered .
上の前記磁場で行われていることを特徴とする請求項1
に記載の磁性セラミックス。Claim 2. A pressure forming in a said magnetic field is characterized by being carried out in the magnetic field of more than 10 kOe 1
The magnetic ceramic according to 1.
IP成形されていることを特徴とする請求項1に記載の
磁性セラミックス。3. The method according to claim 1, wherein after the pressure molding in the magnetic field, C.
2. The magnetic ceramic according to claim 1, wherein the magnetic ceramic is IP-molded .
O3 ,Fe3 O4 に換算して,1wt%以上で且つ50
wt%以下含まれていることを特徴とする請求項1に記
載の磁性セラミックス。4. The method according to claim 1, wherein the Fe—Si compound is FeO, Fe 2
In terms of O 3 and Fe 3 O 4 , not less than 1 wt% and 50
2. The magnetic ceramic according to claim 1, wherein the magnetic ceramic is contained in an amount of not more than wt%.
Fe−Si化合物が分散しており,前記Fe−Si化合
物のサイズが10μm以下であり,10kOe以上の磁
場中で加圧成形し,前記磁場中での加圧成形後に,大気
中でCIP成形を行って成形体を作り,次いで前記成形
体を窒素雰囲気中で焼成して焼結体を作ることを特徴と
する磁性セラミックスの製造方法。5. A method according to claim 1 , wherein silicon nitride is used as a mother phase.
The Fe-Si compound is dispersed, and the Fe-Si compound
The size of the object is 10 μm or less and the magnetic
Pressing in a magnetic field, and after pressing in the magnetic field,
CIP molding inside to make a molded body, then
Characterized by firing the body in a nitrogen atmosphere to make a sintered body
Method of manufacturing a magnetic ceramics.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03730893A JP3345941B2 (en) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | Magnetic ceramics and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP03730893A JP3345941B2 (en) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | Magnetic ceramics and manufacturing method thereof |
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|---|---|
| JPH06227864A JPH06227864A (en) | 1994-08-16 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2010095415A (en) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Korea Inst Of Machinery & Materials | Sialon holding magnetism and method for producing the same |
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