CN104584150B - 压粉磁芯用铁粉及压粉磁芯的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种压粉磁芯的制造方法，对通过筛孔为75μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为95质量％以上、且平均应变低于0.100％的软磁性粉末进行压缩成形来制造压粉磁芯，能够得到成形体密度高、铁损降低的压粉磁芯。

Description

压粉磁芯用铁粉及压粉磁芯的制造方法
技术领域
本发明涉及通过对软磁性粉末进行压缩成形来制造压粉磁芯的方法。通过本发明的制造方法得到的压粉磁芯由于磁特性优异，特别是铁损小，密度高，所以磁通密度高。此外，本发明涉及提供给本发明的制造方法的软磁性粉末。
背景技术
电感器、电动机等电磁部件通常具有在磁芯(芯)的周围形成有导电体的线圈的结构单元。近年来，研究了使用压粉磁芯作为磁芯(芯)。压粉磁芯通过对软磁性粉末进行压缩成形而制造，具有各向同性的磁特性。因此，能够设计三维的磁电路，能够有助于电磁部件的小型轻量化。
作为磁性材料被磁化时该材料所显示的磁性质即磁特性，有铁损、磁通密度、矫顽力、频率特性等。作为对于压粉磁芯重要的磁特性，可列举出铁损、磁通密度等。
铁损是在对强磁性体内部施加交流磁场时产生的磁性体内部的能量损耗。上述电感器、电动机等电磁部件多在交流磁场中使用，所以，从电磁转换特性提高的观点出发，对电磁部件中使用的压粉磁芯要求铁损的降低。
铁损只要是不伴随材料内磁通变化的缓和现象(磁共振等)的区域，则进一步以磁滞损耗与涡流损耗之和表示。磁滞损耗与驱动频率成比例，涡流损耗与驱动频率的平方成比例。因此，若驱动频率变成高频(例如，1kHz以上)，则涡流损耗对铁损造成的影响变大，若驱动频率变成低频(例如，数100Hz～1kHz)，则磁滞损耗对铁损造成的影响变大。
电磁部件中电感器、电抗器等由于以高频的驱动频率使用，所以涡流损耗的降低变得重要。已知为了降低涡流损耗，只要将铁基粒子的表面用绝缘被膜被覆即可。通过将铁基粒子的表面用绝缘被膜被覆，可抑制跨越流过多个粒子的涡流的产生。由此，涡流变得局部存在于各个粒子内，所以能够降低整体的涡流损耗。作为绝缘被膜，使用绝缘性的无机被膜(例如，磷酸系化学转化被膜、水玻璃被膜、氧化物被膜等)、树脂被膜(例如硅酮树脂被膜等)。此外，为了降低涡流损耗，使用粒径小的软磁性粉末也是有效的(例如，专利文献1)。
此外，电磁部件中电动机等由于以低频的驱动频率使用，所以磁滞损耗的降低变得重要。已知为了降低磁滞损耗，只要对将软磁性粉末成形而得到的成形体实施热处理即可。即，磁滞损耗与矫顽力较强相关，在成形体中导入越多应变，则压粉磁芯的矫顽力变得越大。因此，只要在成形后实施热处理(消除应变退火)，将所导入的应变释放，则压粉磁芯的矫顽力变小。其结果是，压粉磁芯的磁滞损耗变小。
此外，为了提高磁通密度，必须提高软磁性粉末自身的磁通密度，优选杂质元素少的纯铁粉。此外，通过提高压粉磁芯的成形体密度也能够提高磁通密度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-32880号公报(第6～9页、表2)
发明内容
发明所要解决的课题
作为压粉磁芯的原料的铁基原料粉末由于大多表面发生氧化，所以必须进行还原退火。还原退火在氢气等还原性气氛下、在900℃以上且1250℃以下进行。若在900℃以上且1250℃以下的高温下进行还原退火，则铁基原料粉末的烧结加剧，邻接的铁基原料粉末彼此发生熔接粘合。因此，已知为了得到所期望的粒度的软磁性粉末，只要将铁基还原粉末粉碎，并对通过粉碎而得到的铁基粉碎粉末进行分级即可。然而，即使使用通过这种方法制造的软磁性粉末来形成压粉磁芯，有时也得不到充分的磁特性。
本发明是鉴于这样的情况而进行的，其目的在于提供制造成形体密度高、降低了铁损的压粉磁芯的方法。
用于解决课题的方案
能够解决上述课题的本发明所述的压粉磁芯的制造方法(第1制造方法)所具有的主旨在于，对通过筛孔为75μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为95质量％以上、且平均应变低于0.100％的软磁性粉末进行压缩成形这一点。
此外，上述软磁性粉末优选为在表面具有绝缘层的铁基粒子。
通过第1制造方法而得到的压粉磁芯优选为电感器的芯。
此外，能够解决上述课题的压粉磁芯用软磁性粉末(第1软磁性粉末)的特征在于，通过筛孔为75μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为95质量％以上，平均应变低于0.100％。
上述软磁性粉末优选为表面具有绝缘层的铁基粒子。
本发明所述的压粉磁芯的制造方法(第2制造方法)所具有的主旨在于，对通过筛孔为600μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为98质量％以上、且平均应变低于0.050％的软磁性粉末进行压缩成形这一点。
此外，上述软磁性粉末优选为在表面具有绝缘层的铁基粒子。
通过第2制造方法得到的压粉磁芯优选为电动机的转子或定子的芯。
本发明所述的压粉磁芯用软磁性粉末的特征在于，通过筛孔为600μm的筛子的软磁性粉末(第2软磁性粉末)的质量比例相对于软磁性粉末的总量为98质量％以上，平均应变低于0.050％。
上述软磁性粉末优选为在表面具有绝缘层的铁基粒子。
发明效果
根据本发明的制造方法(第1制造方法)，由于对95质量％以上通过筛孔为75μm的筛子、且平均应变低于0.100％的软磁性粉末(第1软磁性粉末)进行压缩成形，所以降低铁损，同时成形体密度提高，能够制造磁通密度提高的压粉磁芯。
此外，根据本发明的制造方法(第2制造方法)，由于对98质量％以上通过筛孔为600μm的筛子、平均应变低于0.050％的软磁性粉末(第2软磁性粉末)进行压缩成形，所以降低铁损，同时成形体密度提高，能够制造磁通密度提高的压粉磁芯。
进而，根据本发明，在将对铁基原料粉末进行还原退火而得到的块状、板状的铁基还原粉末粉碎时，能够以应变作为指标来评价工业上也有利的粉碎的程度。
附图说明
图1是发明例1～4及比较例1中得到的压粉磁芯的成形体密度相对于平均应变绘制的图。
图2是发明例5、6及比较例2中得到的压粉磁芯的成形体密度相对于平均应变绘制的图。
图3是发明例1～4及比较例1中得到的压粉磁芯的铁损相对于平均应变绘制的图。
具体实施方式
本发明人等为了在降低铁损的基础上使成形体密度提高、并使磁通密度提高反复进行了深入研究，结果得到以下的认识。以往，为了得到更多规定粒度的目标软磁性粉末，此外根据情况为了减小软磁性粉末的粒度而降低铁损，进行长时间的粉碎。但是，若粉碎时间长，则变得容易向铁基还原粉末、铁基粉碎粉末中导入应变。在粉碎时，向铁基还原粉末、铁基粉碎粉末中导入的应变无法通过分级、压缩成形等操作而除去，在所得到的软磁性粉末中残留应变。这样通过粉碎而导入的应变通过成形体的退火也难以除去，即使软磁性粉末的粒度变小而涡流损耗降低，磁滞损耗也更大程度地增大，结果反而使铁损增大。因此，通过粉碎而导入了应变的软磁性粉末发生固化，所以即使对这种软磁性粉末进行压缩成形，也得不到高的成形体密度，磁通密度降低。
因此，本发明人等在获知相对于规定的粒度而成品率降低的基础上，缩短粉碎时间，由粉碎的铁粉通过分级回收所期望的粒度的铁粉来形成压粉磁芯，结果发现，得到作为压粉磁芯优异的磁特性，从而完成本发明。
以下，对本发明进行详细说明。
1.压粉磁芯的制造方法
本发明所述的压粉磁芯的第1制造方法的特征在于，对通过筛孔为75μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为95质量％以上、且平均应变低于0.100％的第1软磁性粉末进行压缩成形。通过第1制造方法制造的压粉磁芯优选应用于以高频的驱动频率使用的电磁部件、例如电感器(扼流线圈、噪声滤波器、电抗器等)的芯。
此外，本发明所述的压粉磁芯的第2制造方法的特征在于，对通过筛孔为600μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为98质量％以上、且平均应变低于0.050％的第2软磁性粉末进行压缩成形。此外，通过第2制造方法制造的压粉磁芯优选应用于以低频的驱动频率使用的电磁部件、例如电动机的转子或定子的芯。
本发明的压粉磁芯的制造方法的特征在于，在第1及第2中任一制造方法中，也使用冲压机和模具，对后述的软磁性粉末进行压缩成形。压缩成形的适宜条件以表面压力计例如为490～1960MPa。成形温度可以是室温成形、温热成形(例如100～250℃)中的任一者。
在将上述软磁性粉末成形时，可以在该软磁性粉末中进一步配合润滑剂。通过润滑剂的作用，能够降低将软磁性粉末成形时的粉末间、或软磁性粉末与成形模内壁间的摩擦阻力，能够防止成形体的粘模、成形时的发热。
作为上述润滑剂，只要使用一直以来公知的润滑剂即可，具体而言，可列举出硬脂酸锌、硬脂酸锂、硬脂酸钙等硬脂酸的金属盐粉末、聚羟基羧酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺(亚乙基双硬脂酰胺)、(N-十八烯基)十六烷酸酰胺等脂肪酸酰胺、石蜡、蜡、天然或合成树脂衍生物等。它们中，优选脂肪酸酰胺，尤其优选聚羟基羧酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺。
上述润滑剂相对于上述软磁性粉末整体的质量以质量比例计优选为0.2～1质量％。上述润滑剂的质量比例更优选为0.3质量％以上，进一步优选为0.4质量％以上。但是，即使配合超过1质量％的上述润滑剂，其效果也饱和，此外，若润滑剂的量变多则成形体密度变小，磁特性劣化。因此，上述润滑剂的质量比例优选设为1质量％以下，更优选为0.9质量％以下，进一步优选为0.8质量％以下。另外，在成形时，在模内壁面涂布润滑剂后进行成形的情况(模润滑成形)下，润滑剂量也可以少于0.2质量％。
其次，本发明中，可以对上述成形体实施热处理而制造压粉磁芯。由此在成形时导入的应变得到释放，能够降低起因于该在成形时导入的应变的压粉磁芯的磁滞损耗。此时的热处理温度优选为400℃以上，更优选为450℃以上，进一步优选为500℃以上。该工序若没有电阻率的劣化，则优选在更高温下进行。但是，若热处理温度超过700℃，则有时绝缘皮膜被破坏。若绝缘被膜被破坏，则铁损、特别涡流损耗增大，电阻率劣化，所以不优选。因此，热处理温度优选为700℃以下，更优选为650℃以下。
上述热处理时的气氛优选设为非氧化性气氛。作为气氛气体，可列举出氮气、或氦气、氩气等稀有气体等。此外，也可以在真空下进行热处理。热处理时间若没有电阻率的劣化则没有特别限定，但优选为20分钟以上，更优选为30分钟以上，进一步优选为1小时以上。
若在上述的条件下进行热处理，则不易引起绝缘被膜的破坏，所以能够在不增大铁损、特别是涡流损耗(也相当于矫顽力)的情况下制造具有高的电绝缘性、即高电阻率的压粉磁芯。
在上述热处理之后，冷却而恢复至常温，由此得到本发明所述的压粉磁芯。
2.软磁性粉末
2-1.软磁性粉末
2-1-1.第1软磁性粉末
本发明的第1软磁性粉末的特征在于，通过筛孔为75μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为95质量％以上，平均应变低于0.100％。通过筛孔为75μm的筛子的软磁性粉末的质量比例优选为96质量％以上，更优选为98质量％以上。通过筛孔为75μm的筛子的软磁性粉末的质量比例变得越多，即软磁性粉末的粒径变得越小，则通过本发明的制造方法制造的压粉磁芯即使在作为以高频的驱动频率使用的电磁部件、例如电感器使用的情况下，也越可有效地降低铁损、特别是涡流损耗。此外，平均应变优选为0.097％以下，更优选为0.090％以下，进一步优选为0.080％以下，特别优选为0.070％以下。
平均应变越小，则通过本发明的第1制造方法制造的压粉磁芯的成形体密度越高且磁通密度越高，所以能够降低铁损。
本发明的第1软磁性粉末优选为表面具有后述的绝缘层的铁基粒子。
此外，本发明的第1软磁性粉末进一步优选不通过筛孔为45μm的筛子的软磁性粉末的质量比例为40质量％以上。不通过筛孔为45μm的筛子的软磁性粉末的质量比例优选为42质量％以上。不通过筛孔为45μm的筛子的软磁性粉末的质量比例越高，则软磁性粉末的粒径变得越均匀，同时在粉碎时导入的应变越少，所以能够提高成形体密度，其结果是磁通密度变高，铁损降低，所以能够制造磁特性优异的压粉磁芯。
2-1-2.第2软磁性粉末
本发明的第2软磁性粉末的特征在于，通过筛孔为600μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为98质量％以上，平均应变低于0.050％。通过筛孔为600μm的筛子的软磁性粉末的质量比例优选为99质量％以上。第2软磁性粉末意图用于以低频的驱动频率使用的电磁部件、例如电动机的芯，所以基本上优选软磁性粉末的粒径大。然而，若软磁性粉末的粒径变得过大，则向模具的细部的填充变得难以进行，所得到的压粉磁芯中产生缺损，密度降低，或密度产生不均。因此，将通过筛孔为600μm的筛子的软磁性粉末的质量比例设为相对于软磁性粉末的总量为98质量％以上。此外，平均应变优选为0.045％以下，进一步优选为0.040％以下。平均应变越小，则通过本发明的第2制造方法制造的压粉磁芯的成形体密度越高且磁通密度越高，所以能够降低铁损。
此外，本发明的第2软磁性粉末进一步优选不通过筛孔为180μm的筛子的软磁性粉末的质量比例为20质量％以上。不通过筛孔为180μm的筛子的软磁性粉末的质量比例越高，则软磁性粉末的粒径变得越均匀，同时在粉碎时导入的应变越少，所以能够提高成形体密度，其结果是磁通密度变高。此外，由于软磁性粉末的粒径变大，因而粒子内部的结晶粒径也变大，磁滞损耗降低。由此铁损降低，所以能够制造磁特性优异的压粉磁芯。
2-2.绝缘层
上述第1及第2软磁性粉末优选为表面具有绝缘层的铁基粒子。作为构成上述绝缘层的皮膜，可列举出例如绝缘性无机皮膜、绝缘性树脂皮膜。优选在上述绝缘性无机皮膜的表面进一步形成绝缘性树脂皮膜。这种情况下，此外，绝缘性无机皮膜与绝缘性树脂皮膜的合计厚度优选设为250nm以下。若膜厚超过250nm，则有时磁通密度的降低变大。
2-2-1.绝缘性无机皮膜
作为上述绝缘性无机皮膜，可列举出例如磷酸系化学转化皮膜、铬系化学转化皮膜、水玻璃皮膜、氧化物皮膜等，优选磷酸系化学转化皮膜。上述绝缘性无机皮膜也可以将2种以上的皮膜层叠而形成，但通常为单层较佳。
磷酸系化学转化皮膜只要是使用含有P的化合物而形成的非晶状或玻璃状的皮膜则其组成没有特别限定。上述磷酸系化学转化皮膜中，除了P以外，还可以包含选自Ni、Co、Na、K、S、Si、B、Mg等中的1种或2种以上的元素。这些元素具有抑制在上述热处理工序时氧与Fe形成半导体而降低电阻率的作用。
上述磷酸系化学转化皮膜的厚度优选为1～250nm左右。若膜厚比1nm薄则有时不表现出绝缘效果。此外若膜厚超过250nm，则绝缘效果饱和，并且从压粉磁芯的高密度化的方面出发也不优选。更优选的膜厚为10～50nm。
2-2-2.绝缘性树脂皮膜
作为上述绝缘性树脂皮膜，可列举出例如硅酮树脂皮膜、酚醛树脂皮膜、环氧树脂皮膜、聚酰胺树脂皮膜、聚酰亚胺树脂皮膜等。优选硅酮树脂皮膜。上述绝缘性树脂皮膜也可以将2种以上的皮膜层叠而形成，但通常为单层较佳。另外，本发明中，上述绝缘性是指通过4端子法测定最终的压粉磁芯的电阻率时，达到50μΩ·m左右以上。
本发明中使用的硅酮树脂可以使用一直以来公知的硅酮树脂，例如作为市售品，可列举出Shin-Etsu Silicone公司制的KR261、KR271、KR272、KR275、KR280、KR282、KR285、KR251、KR155、KR220、KR201、KR204、KR205、KR206、KR225、KR311、KR700、SA-4、ES-1001、ES1001N、ES1002T、KR3093、Dow Corning Toray Co.,Ltd.制的SR2100、SR2101、SR2107、SR2110、SR2108、SR2109、SR2115、SR2400、SR2410、SR2411、SH805、SH806A、SH840等。从热稳定性的观点出发，优选使用甲基为50摩尔％以上的甲基苯基硅酮树脂(例如，信越化学工业社制的KR225、KR311等)，更优选为70摩尔％以上(例如，信越化学工业社制的KR300等)，进一步优选完全不具有苯基的甲基硅酮树脂(例如、Dow Corning Toray Co.,Ltd.制的SR2400、信越化学工业社制的KR251、KR400、KR22OL、KR242A、KR240、KR500、KC89等)。其中，最优选SR2400。
上述硅酮树脂皮膜的厚度优选为1～200nm，更优选为20～150nm。
此外，在上述磷酸系化学转化皮膜上，还可以具有硅酮树脂皮膜。由此，在硅酮树脂的交联·固化反应结束时(压缩时)，粉末彼此牢固地粘合。此外，形成耐热性优异的Si-O键，能够提高绝缘皮膜的热稳定性。
2-3.应变的测定方法
本发明中，平均应变可以通过X射线衍射法进行测定。以X射线计量的应变起因于在软磁性粉末中结晶朝向各种方向而成为软磁性粉末整体的应变的平均值，所以与机械应变不完全一致。然而，就X射线衍射法而言，只要是粉末材料就能够不破坏地进行测定，再现性、定量性优异，所以优选通过X射线衍射法来测定软磁性粉末的应变。
X射线衍射法是利用在将某一定波长λ的X射线向软磁性粉末入射时，衍射角2θ与相当于软磁性粉末中的原子间距离的衍射面间隔d满足由以下的布拉格式给出的关系来测定原子间距离的方法。
λ＝2d·sinθ (1)
物质根据构成物质的原子的种类、晶体结构等而分别具有固有的衍射面间隔，所以可以通过X射线衍射法进行物质的鉴定。
在向软磁性粉末中导入应变的情况下，由于在软磁性粉末中原子间距离d也发生变化，所以相对于波长λ的X射线的衍射角2θ也随之发生变化。因此，向软磁性粉末中导入的应变的程度可以利用上述式(1)所表示的布拉格式进行计算。
平均应变例如可以通过如以下那样的方法来算出。首先，对于软磁性粉末特征性的相对于波长λ的某衍射角，设不存在应变时的该衍射角的值为2θa0。在通过软磁性粉末的X射线衍射测定得到的X射线衍射光谱中，在来自2θa0的峰的半值宽度内，利用上述布喇格式计算衍射面间隔d，由与衍射角2θa0对应的衍射面间隔da0求出的变位量。
[数学式1]
|d-da0| (2)
接着，在来自2θa0的峰的半值宽度内，取其平均值，
[数学式2]
|d-da0| (3)
将该平均值通过下述式(4)无量纲化，
[数学式3]
|d-da0|/d (4)
以百分率表示，由此可以算出平均应变。
向软磁性材料中导入的应变可以通过适当调整后述的铁基原料粉末的粒度、还原退火工序中的还原退火温度、粉碎工序中的粉碎收率来进行控制。
3.软磁性粉末的制造方法
3-1.铁基原料粉末
首先，制造软磁性粉末的原料粉末即铁基原料粉末为强磁性体的铁基粉末，具体而言，可列举出纯铁粉、铁基合金粉末(例如，Fe-Al合金、Fe-Si合金、铁硅铝磁合金、坡莫合金等)、及铁基非晶粉末等。
上述铁基原料粉末可以通过例如雾化法(气体雾化法、水雾化法)、粉碎法来制造。此外，也可以将所得到的粉末根据需要进行预还原。例如，在还原退火工序之前，还可以包括通过水雾化法由铁基原料的熔液形成氧化铁基粉末的雾化工序、和将上述氧化铁基粉末进行预还原而得到铁基原料粉末的预还原工序。这种情况下，在还原退火工序中，只要通过将通过预还原工序而得到的上述铁基原料粉末在还原性气氛中进行加热而对该铁基原料粉末进行还原退火即可。
另外，已知后述的还原退火以表面能量作为驱动力而进行烧结。就铁基原料粉末等粉末材料而言，通常，粒度越小则粉末的表面积变得越大，所以若铁基原料粉末的粒度过小，则表面能量变得过大，所以以其作为驱动力的烧结可能会过度进行。若烧结过度进行，则在后述的粉碎工序中向软磁性粉末中导入的应变变多，所以不优选。
从这样的观点出发，想要得到第1软磁性粉末即通过筛孔为75μm的筛子的质量比例为95质量％以上、平均应变低于0.100％的软磁性粉末时，为了制造上述第1软磁性粉末而使用的铁基原料粉末的粒度，优选为通过75μm的筛子的铁基原料粉末的质量比例为90％质量以上、且通过45μm的筛子的铁基原料粉末的质量比例相对于铁基原料粉末的总量变成60质量％以下的粒度。若粒径大的铁基原料粉末过多则成品率降低。另一方面，若粒径小的铁基原料粉末过多则在还原工序中过度进行烧结，粉碎变得需要能源，容易产生应变。
此外，同样地，想要得到第2软磁性粉末即通过筛孔为600μm的筛子的质量比例为98质量％以上、平均应变低于0.050％的软磁性粉末时，为了制造第2软磁性粉末而使用的铁基原料粉末的粒度优选为通过600μm的筛子的铁基原料粉末的质量比例为99质量％以上、且通过45μm的筛子的铁基原料粉末的质量比例相对于铁基原料粉末的总量变成30质量％以下的粒度。
3-2.还原退火工序
在还原退火工序中，通过将上述铁基原料粉末在还原性气氛中进行加热而对该铁基粉末材料进行还原退火。对上述铁基原料粉末进行还原退火时的气氛只要是还原性气氛即可。作为还原性气氛，只要是例如氢气气氛、及氢气与不活泼气体(例如，氮气、氩气等)的混合气体气氛即可。
此时，邻接的铁基原料粉末彼此通过烧结而熔接粘合，通过还原退火而得到的铁基还原粉末变成板状、块状的烧结体。
对上述铁基原料粉末进行还原退火时的还原退火温度的下限没有特别限定，例如优选在900℃以上进行还原退火。若在900℃以上的温度下进行还原退火，则能够将铁基原料粉末、铁基还原粉末内的结晶粒径粗大化，所以能够降低压粉磁芯的磁滞损耗。上述还原退火温度更优选为930℃以上，进一步优选为950℃以上。但是，若还原退火温度变得过高，则烧结过度进行，结果是为了粉碎需要巨大的能量，在工业上不利。此外，若烧结过度进行，则在后述的粉碎工序中铁基还原粉末中被大量导入应变，所以无法得到以规定的粒径具有规定的应变的软磁性粉末。因此，为了制造本发明的第1及第2软磁性粉末，加热温度优选设为1250℃以下，更优选为1200℃以下。
3-3.粉碎工序
在粉碎工序中，将经上述还原退火工序还原退火的铁基还原粉末粉碎，并进行分级，将所期望的粒度的粉末以所期望的比例混合，由此得到铁基粒子。分级而得到的铁基粒子可以直接作为软磁性粉末使用，也可以进一步在表面形成绝缘层后，作为软磁性粉末使用。从铁损、特别是涡流损耗降低的观点出发，优选在铁基粒子的表面形成绝缘层。
铁基还原粉末中，铁基原料粉末彼此发生熔接粘合，结果是变成板状、块状的烧结体。将这样的铁基还原粉末进行粉碎的方法没有特别限定，只要将公知的破碎机、粉碎机(例如，绒磨机(feather mill)、锤磨机、磨粉机等)适当组合即可。
3-3-1.第1软磁性粉末
在想要得到第1软磁性粉末时，上述铁基还原粉末的粉碎按照粉碎收率(75μm)达到95质量％以上、且粉碎收率(45μm)达到60质量％以下的方式进行，此时，将通过筛孔为75μm的筛子的铁基粉碎粉末作为本发明的铁基粒子回收，由此来进行。粉碎收率(75μm)是指通过筛孔为75μm的筛子的粉碎后的铁基粒子相对于供于粉碎工序的粉碎前的铁基还原粉末的总量的质量比例。此外，关于第1软磁性粉末，粉碎收率(45μm)是指通过筛孔为45μm的筛子的铁粉粒子相对于通过粉碎工序而得到的75μm以下的粉末的质量比例。若粉碎收率(75μm)和粉碎收率(45μm)为上述的范围，则所得到的第1软磁性粉末中，通过筛孔为75μm的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为95质量％以上，平均应变达到0.100％以下。
此外，在想要得到第1软磁性粉末时，粉碎收率(75μm)优选为96质量％以上，更优选为98质量％以上。此外，粉碎收率(45μm)优选为60质量％以下，更优选为58质量％以下。上述粉碎收率(45μm)超过60质量％时，由于软磁性粉末中被大量导入应变，所以导致压粉磁芯的铁损、特别是磁滞损耗的增大、成形体密度的降低，使磁通密度降低，所以不优选。此外，若上述粉碎收率(75μm)低于95质量％，则粉碎收率低、即粉碎成品率低，所以在工业上是不利的，故不优选。
3-3-2.第2软磁性粉末
在想要得到第2软磁性粉末时，上述还原铁基粉末材料的粉碎按照粉碎收率(600μm)达到98质量％以上、且粉碎收率(45μm)达到5质量％以下的方式进行，此时，将通过筛孔为600μm的筛子的铁基粉碎粉末作为本发明的铁基粒子回收，由此来进行。粉碎收率(600μm)是指通过筛孔为600μm的筛子的粉碎后的铁基粒子相对于供于粉碎工序的粉碎前的铁基还原粉末的总量的质量比例。此外，关于第2软磁性粉末，粉碎收率(45μm)是指通过筛孔为45μm的筛子的铁粉粒子相对于通过粉碎工序而得到的600μm以下的粉末的质量比例。若粉碎收率(600μm)为上述的范围，则所得到的软磁性粉末中，通过筛孔为600μm的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为98质量％以上，平均应变达到0.050％以下。
此外，在想要得到第2软磁性粉末时，粉碎收率(600μm)更优选为99质量％以上。此外，粉碎收率(45μm)优选为5质量％以下，更优选为2质量％以下。当上述粉碎收率(45μm)超过5质量％时，由于软磁性粉末中被大量导入应变，导致压粉磁芯的铁损、特别是磁滞损耗的增大、成形体密度的降低，使磁通密度降低，所以不优选。此外，若上述粉碎收率(600μm)低于98质量％，则粉碎收率低即粉碎成品率低，所以在工业上是不利的，故不优选。
3-4.绝缘层形成工序
3-4-1.磷酸系化学转化皮膜的形成方法
本发明中使用的磷酸系化学转化皮膜形成粉末可以通过任意方式来制造。例如，可以将在由水和/或有机溶剂构成的溶剂中溶解含有P的化合物而得到的溶液与粗粉化的软磁性铁基粉末混合后，根据需要使上述溶剂蒸发而获得。作为本工序中使用的溶剂，可列举出水、醇、酮等亲水性有机溶剂、及它们的混合物。也可以在溶剂中添加公知的表面活性剂。作为上述含有P的化合物，可列举出例如正磷酸(H3PO4)或其盐等。
3-4-2.硅酮树脂皮膜的形成方法
上述硅酮树脂皮膜的形成可以通过将例如将硅酮树脂溶解于醇类、甲苯、二甲苯等石油系有机溶剂等中而得到的硅酮树脂溶液与软磁性铁基粉末混合，接着根据需要使上述有机溶剂蒸发来进行。作为软磁性铁基粉末，优选为具有磷酸系化学转化皮膜的软磁性铁基粉末(磷酸系化学转化皮膜形成粉末)。
实施例
以下，列举出实施例对本发明更具体地进行说明，但本发明当然不受下述实施例的限制，当然也可以在适合于前述·后述的主旨的范围内适当加以变更而实施，它们均包含于本发明的技术范围内。另外，以下，只要没有特别说明，“份”是指“质量份”，“％”是指“质量％”。
准备下述所示的软磁性铁基粉末，按照下述所示的步骤制造压粉磁芯。
(铁基粒子的制造)
发明例1～4、比较例1
作为铁基原料粉末，准备纯铁粉，按照通过75μm的筛子的纯铁粉的质量比例达到95质量％以上、且通过45μm的筛子的纯铁粉的质量比例达到52质量％的方式进行调整。将该铁基原料粉末在表2所示的还原退火温度下进行还原退火。将所得到的铁基还原粉末按照达到表2所示的粉碎收率(45μm)的方式使用各种装置进行粉碎，回收通过75μm的筛子的铁基粉碎粉末，得到铁基粒子。
发明例5、6、比较例2
作为铁基原料粉末，准备纯铁粉，按照通过600μm的筛子的纯铁粉的质量比例达到99质量％、且通过45μm的筛子的纯铁粉的质量比例达到6.2质量％的方式调整。将该铁基原料粉末在表3所示的还原退火温度下进行还原退火。将所得到的铁基还原粉末按照达到表3所示的粉碎收率(45μm)的方式使用各种装置进行粉碎，回收通过600μm的筛子的铁基粉碎粉末，得到铁基粒子。
对通过上述工序得到的发明例1～6、比较例1、2的铁基粒子，进行粉末X射线衍射测定，测定平均应变。将粉末X射线衍射测定装置及测定的条件示于表1中。
[表1]
(铁基粒子的制造)
接着，在所得到的发明例1～6、比较例1、2铁基粒子的表面，依次(铁基粒子侧为绝缘性无机皮膜、外侧为绝缘性有机皮膜)形成绝缘性无机皮膜、绝缘性树脂皮膜作为绝缘层。作为绝缘性无机皮膜，形成磷酸系化学转化皮膜，作为绝缘性树脂皮膜，形成硅酮树脂皮膜。
在磷酸系化学转化皮膜的形成中，作为磷酸系化学转化皮膜用处理液，使用将水：50份、NaHPO4：30份、H3PO4：10份、(NH2OH)2·H2SO4：10份、Co3(PO4)2：10份混合并进一步用水稀释至20倍而得到的处理液。磷酸系化学转化皮膜的厚度为10～100nm。
在硅酮树脂皮膜的形成中，使用将硅酮树脂“SR2400”(Dow Corning Toray Co.,Ltd.制)溶解于甲苯中而制备的树脂固体成分浓度为5％的树脂溶液。
硅酮树脂皮膜的厚度为100～150nm。
接着，将形成有上述2层的绝缘层(铁基粒子侧为磷酸系化学转化皮膜、外侧为硅酮树脂皮膜)的软磁性粉末(以下，有时称为绝缘被覆软磁性粉末)分别成形，制造压粉磁芯。制造中，将硬脂酸锌分散于乙醇中并涂布于模具表面后，加入绝缘被覆软磁性粉末，使用压力机在温热条件(130℃)下、以1177.5MPa(12ton/cm2)的表面压力进行成形。成形体的形状为长度31.75mm×宽度12.7mm×厚度5mm的板状。
对所得到的板状的成形体，在氮气气氛下、在600℃下实施30分钟的热处理。另外，从室温加热至600℃时的升温速度设为10℃/分钟，热处理后在炉内慢冷却。
将压粉磁芯的成形体密度示于表2、3中。此外，将使用发明例1～4及比较例1的软磁性粉末而制作的压粉磁芯的成形体密度与平均应变的相关示于图1中，将使用发明例5、6及比较例2的软磁性粉末而制作的压粉磁芯的成形体密度与平均应变的相关示于图2中。
对上述测定试样，使用交流B-H分析器，以最大磁通密度0.1T、频率10kHz测定铁损。还一并进行电阻率的测定。
将他们的测定结果一并示于表2、3中。此外，将使用第1软磁性粉末而制作的压粉磁芯的铁损与平均应变的相关示于图3中。
[表2]
[表3]
由表2及图1、3，可以如下考察。
发明例1～4为满足本发明中规定的必要条件的发明例，是使用通过筛孔为75μm的筛子的软磁性粉末的质量比例为95质量％以上、且平均应变低于0.100％的第1软磁性粉末而制作的压粉磁芯，所以具有高的成形体密度，铁损降低。
另一方面，比较例1是使用通过筛孔为75μm的筛子的软磁性粉末的质量比例为95质量％以上、但平均应变为0.104％的软磁性粉末来制作压粉磁芯的例子。其结果是，成形体密度降低，铁损也增大。若将发明例1～4与比较例1进行比较，则获知，通过使用粒径的值同等、但应变降低的软磁性粉末来制作压粉磁芯，可得到磁特性优异的压粉磁芯。
此外，由表3及图2，可以如下考察。
发明例5、6为满足本发明中规定的必要条件的发明例。由于为使用通过筛孔为600μm的筛子的软磁性粉末的质量比例为98质量％以上、平均应变低于0.050％的第2软磁性粉末而制作的压粉磁芯，所以得到高的成形体密度。因此，磁通密度高，铁损降低。
另一方面，比较例2为使用通过筛孔为600μm的筛子的软磁性粉末的质量比例为95质量％以上、但平均应变为0.090的软磁性粉末来制作压粉磁芯的例子。其结果显示，成形体密度降低。若将发明例5、6与比较例2进行比较，则获知，通过使用粒径的值同等、但应变降低的软磁性粉末来制作压粉磁芯，也可得到磁特性优异的压粉磁芯。
对本发明详细且参照特定的实施方式进行了说明，但对于本领域技术人员而言，显然可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下加以各种变更、修改。
本申请基于2012年8月31日申请的日本专利申请(特愿2012-192146)，其内容作为参照引用于此。
产业上的可利用性
本发明的压粉磁芯由于磁特性优异、特别是铁损小、密度高，所以磁通密度高，适宜于电感器、电动机等电磁部件。

Claims (10)

1.一种压粉磁芯的制造方法，其特征在于，对将经还原退火工序进行了还原退火的铁基还原粉末粉碎而得到且通过筛孔为75μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为95质量％以上、不通过筛孔为45μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为40质量％以上、且平均应变低于0.100％的软磁性粉末进行压缩成形。
2.根据权利要求1所述的压粉磁芯的制造方法，其中，软磁性粉末为在表面具有绝缘层的铁基粒子。
3.根据权利要求1或2所述的压粉磁芯的制造方法，其中，所述压粉磁芯为电感器的芯。
4.一种压粉磁芯用软磁性粉末，其特征在于，是经还原退火工序被还原退火的铁基还原粉末被粉碎而得到的软磁性粉末，通过筛孔为75μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为95质量％以上，且不通过筛孔为45μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为40质量％以上，且平均应变低于0.100％。
5.根据权利要求4所述的压粉磁芯用软磁性粉末，其中，软磁性粉末为在表面具有绝缘层的铁基粒子。
6.一种压粉磁芯的制造方法，其特征在于，对将经还原退火工序进行了还原退火的铁基还原粉末粉碎而得到且通过筛孔为600μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为98质量％以上、且不通过筛孔为180μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为20质量％以上、且平均应变低于0.050％的软磁性粉末进行压缩成形。
7.根据权利要求6所述的压粉磁芯的制造方法，其中，软磁性粉末为在表面具有绝缘层的铁基粒子。
8.根据权利要求6或7所述的压粉磁芯的制造方法，其中，所述压粉磁芯为电动机的转子或定子的芯。
9.一种压粉磁芯用软磁性粉末，其特征在于，是经还原退火工序被还原退火的铁基还原粉末被粉碎而得到的软磁性粉末，通过筛孔为600μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为98质量％以上，且不通过筛孔为180μm的筛子的软磁性粉末的质量比例相对于软磁性粉末的总量为20质量％以上，且平均应变低于0.050％。
10.根据权利要求9所述的压粉磁芯用软磁性粉末，其中，软磁性粉末为在表面具有绝缘层的铁基粒子。
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