JP2003328004A - 機械的強度に優れかつ水分吸収による機械的強度低下の少ないボンド軟磁性体およびその製造方法 - Google Patents

機械的強度に優れかつ水分吸収による機械的強度低下の少ないボンド軟磁性体およびその製造方法

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JP2003328004A
JP2003328004A JP2002143123A JP2002143123A JP2003328004A JP 2003328004 A JP2003328004 A JP 2003328004A JP 2002143123 A JP2002143123 A JP 2002143123A JP 2002143123 A JP2002143123 A JP 2002143123A JP 2003328004 A JP2003328004 A JP 2003328004A
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soft magnetic
resin
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powder
mass
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Muneaki Watanabe
宗明 渡辺
Yoshinori Sone
佳紀 曽根
Ryoji Nakayama
亮治 中山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】機械的強度に優れかつ水分吸収による機械的強
度低下の少ないボンド軟磁性体およびその製造方法を提
供する。 【解決手段】絶縁皮膜を形成したFe−Co系鉄基軟磁
性合金粉末を0.1〜2質量%の樹脂で固めたボンド軟
磁性体であって、前記樹脂はポリアミド樹脂/フッ素樹
脂=1〜9の質量配合比で混合した混合樹脂である機械
的強度に優れかつ水分吸収による機械的強度低下の少な
いボンド軟磁性体およびその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、機械的強度を有
しかつ水分吸収による機械的強度低下の少ないボンド軟
磁性体およびその製造方法に関するものであり、このボ
ンド軟磁性体は特に軽油などの燃料に直接接触するプラ
ンジャー部品に使用されるものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、自動車用エンジンの電子制御装
置におけるプランジャー、ソレノイドの磁性部品として
低炭素鋼、快削電磁ステンレス鋼などが使用されてい
た。しかし、近年、自動車の燃料電子制御装置における
プランジャー部品は、周波数特性が優れかつ小型化およ
び軽量化のために設計自由度の高い軟磁性粉末を樹脂で
固めたボンド軟磁性体が使用されるようになって来た。
前記軟磁性粉末として、Fe−Co系鉄基軟磁性合金粉
末が知られている。
【0003】前述のように、従来のボンド軟磁性体は、
Fe−Co系鉄基軟磁性合金粉末に樹脂を添加・混合し
たのち、圧粉成形して所定形状の成形体を作製し、その
後この成形体を硬化させることにより製造するが、前記
樹脂としては成形加工が容易な熱可塑性樹脂が使用さ
れ、熱可塑性樹脂の中でも機械的強度の優れたポリアミ
ド樹脂が使用されることは知られている。
【0004】また、軟磁性粉末であるFe−Co系鉄基
軟磁性合金粉末として、Co:25〜60質量%を含有
し、残部がFeおよび不可避不純物からなるFe−Co
系鉄基軟磁性合金粉末、またはCo:25〜60質量
%、V:0.5〜5質量%を含有し、残部がFeおよび
不可避不純物からなるFe−Co系鉄基軟磁性合金粉末
が知られている。
【0005】さらに、前記Fe−Co系鉄基軟磁性合金
粉末にリン酸処理を施すことにより表面に絶縁性のリン
酸皮膜を形成したリン酸膜被覆軟磁性粉末が知られてお
り、さらに、前記Fe−Co系鉄基軟磁性合金粉末にス
チーム処理を施すことにより表面に絶縁性の水酸化膜を
形成した水酸化膜被覆軟磁性粉末が知られている。かか
るリン酸皮膜または水酸化膜などの絶縁被膜を形成した
Fe−Co系鉄基軟磁性合金粉末は、特に渦電流損失が
少ない特性を有するので、これら絶縁被膜を形成したF
e−Co系鉄基軟磁性合金粉末を使用して製造したボン
ド軟磁性体は渦電流損失が一層少なくなり、このボンド
軟磁性体はプランジャー部品の材料として広く使用され
ている。 これら絶縁被膜を形成したFe−Co系鉄基軟磁性合金
粉末を用いて渦電流損失の一層少ないボンド軟磁性体を
製造するには、これら絶縁被膜を形成した軟磁性粉末に
ポリアミド樹脂粉末を添加・混合したのち、圧粉成形し
て所定形状の成形体を作製し、その後この成形体を樹脂
硬化させることによりボンド軟磁性体またはボンド軟磁
性体からなるプランジャー部品を製造している。前記成
形体はFe−Co系鉄基軟磁性合金粉末にポリアミド樹
脂を添加・混合してコンパウンドを作製し、このコンパ
ウンドを金型に充填し、プレス成形して所定形状のボン
ド軟磁性体またはボンド軟磁性体からなるプランジャー
部品を作製することもできる。前記ポリアミド樹脂は熱
可塑性樹脂であるので成形性に優れるところから、機械
的強度の必要な複雑な形状の部品を比較的簡単に成形す
ることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリアミド樹
脂は機械的強度が優れているものの、水分を吸収して機
械的強度が劣化する傾向があり、特にポリアミド樹脂で
成形したプランジャー部品を軽油などの燃料に曝される
状態で使用すると、軽油などの燃料には一般に微量の水
分が含まれており、この水分をポリアミド樹脂が吸収し
て機械的強度が劣化し、短期間の使用でプランジャー部
品を交換しなければならないという欠点があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
機械的強度に優れかつ水分を吸収しても機械的強度が低
下することの少ないボンド軟磁性体を製造すべく研究を
行った。その結果、(イ)フッ素樹脂は吸水性がなく、
さらに耐薬品性に優れているところから、フッ素樹脂を
ポリアミド樹脂に混合した混合樹脂は、ポリアミド樹脂
の機械的強度に優れた特性を維持しつつ水分の吸水を阻
止し、したがって、ポリアミド樹脂の水分吸収による機
械的強度の劣化を防止する、(ロ)Fe−Co系鉄基軟
磁性合金粉末を固めるために使用するポリアミド樹脂と
フッ素樹脂との混合樹脂粉末の量は、0.2質量%未満
添加しただけでは十分な強度のボンド軟磁性体が得られ
ず、一方、2質量%を越えて添加すると樹脂が多すぎて
磁気特性が低下するところから、0.1〜2質量%あれ
ばよく、前記混合樹脂粉末の量の一層好ましい範囲は
0.3〜1.0質量%である、(ハ)機械的強度に優れ
かつ水分を吸収しても機械的強度が低下することが少な
く、さらに電流損失が少ないボンド軟磁性体を製造する
には、渦電流損失の少ないリン酸皮膜または水酸化膜な
どの絶縁被膜を形成したFe−Co系鉄基軟磁性合金粉
末を使用し、Fe−Co系鉄基軟磁性合金粉末をポリア
ミド樹脂とフッ素樹脂との混合樹脂で固めることにより
得られる、という研究結果が得られたのである。
【0008】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)絶縁皮膜を形成したFe−
Co系鉄基軟磁性合金粉末を0.1〜2質量%の樹脂で
固めたボンド軟磁性体であって、前記樹脂は、ポリアミ
ド樹脂とフッ素樹脂との混合樹脂である機械的強度に優
れかつ水分吸収による機械的強度低下の少ないボンド軟
磁性体、に特徴を有するものである。
【0009】前記ポリアミド樹脂とフッ素樹脂との混合
樹脂は、ポリアミド樹脂/フッ素樹脂=1〜9(さらに
好ましくは3〜7)の質量配合比で配合し混合した混合
樹脂であることが好ましい。その理由は、ポリアミド樹
脂/フッ素樹脂が1未満では十分な機械的強度が得られ
ず、一方、ポリアミド樹脂/フッ素樹脂が9を越えると
水分を吸水して機械的強度が劣化するので好ましくない
ことによるものである。
【0010】したがって、この発明は、(2)絶縁皮膜
を形成したFe−Co系鉄基軟磁性合金粉末を0.1〜
2質量%の樹脂で固めたボンド軟磁性体であって、前記
樹脂は、ポリアミド樹脂/フッ素樹脂=1〜9の質量配
合比で混合した混合樹脂である機械的強度に優れかつ水
分吸収による機械的強度低下の少ないボンド軟磁性体、
に特徴を有するものである。
【0011】この発明の機械的強度に優れかつ水分吸収
による機械的強度低下の少ないボンド軟磁性体を製造す
るには、リン酸処理を施して表面に絶縁性のリン酸皮膜
を形成するかまたはスチーム処理を施して表面に絶縁性
の水酸化膜を形成することにより絶縁皮膜を形成したF
e−Co系鉄基軟磁性合金粉末を作製しこの絶縁皮膜を
形成したFe−Co系鉄基軟磁性合金粉末に、ポリアミ
ド樹脂粉末およびフッ素樹脂粉末をポリアミド樹脂粉末
/フッ素樹脂粉末=1〜9の質量配合比で混合して得ら
れた混合樹脂粉末:0.1〜2質量%、成形助剤として
のステアリン酸:0.05〜0.3質量%を添加・混合
したのち、圧粉成形して成形体を作製し、その後この成
形体を250〜350℃で1〜4時間加熱することによ
り作られる。なお、成形助剤として添加されたステアリ
ン酸は、成形体を250〜350℃で1〜4時間加熱し
てボンド軟磁性体を作製する際に揮発し、ボンド軟磁性
体内より除去される。
【0012】したがって、この発明は、(3)絶縁皮膜
を形成したFe−Co系鉄基軟磁性合金粉末に、ポリア
ミド樹脂粉末およびフッ素樹脂粉末をポリアミド樹脂粉
末/フッ素樹脂粉末=1〜9の質量配合比で混合して得
られた混合樹脂粉末:0.1〜2質量%、成形助剤とし
てのステアリン酸:0.05〜0.3質量%を添加・混
合したのち、圧粉成形して成形体を作製し、その後この
成形体を250〜350℃で1〜4時間加熱する機械的
強度に優れかつ水分吸収による機械的強度低下の少ない
ボンド軟磁性体の製造方法、に特徴を有するものであ
る。
【0013】この発明のボンド軟磁性体は、特にプラン
ジャー部品の素材として適している。したがって、この
発明は、(4)絶縁皮膜を形成したFe−Co系鉄基軟
磁性合金粉末を0.1〜2質量%の樹脂で固めたボンド
軟磁性体からなるプランジャー部品であって、前記樹脂
はポリアミド樹脂とフッ素樹脂を混合した混合樹脂であ
る機械的強度に優れかつ水分吸収による機械的強度低下
の少ないボンド軟磁性体からなるプランジャー部品、
(5)絶縁皮膜を形成したFe−Co系鉄基軟磁性合金
粉末を0.1〜2質量%の樹脂で固めたボンド軟磁性体
からなるプランジャー部品であって、前記樹脂はポリア
ミド樹脂/フッ素樹脂=1〜9の質量配合比で混合した
混合樹脂である機械的強度に優れかつ水分吸収による機
械的強度低下の少ないボンド軟磁性体からなるプランジ
ャー部品、(6)絶縁皮膜を形成したFe−Co系鉄基
軟磁性合金粉末に、ポリアミド樹脂粉末およびフッ素樹
脂粉末をポリアミド樹脂粉末/フッ素樹脂粉末=1〜9
の質量配合比で混合して得られた混合樹脂粉末:0.1
〜2質量%、成形助剤としてのステアリン酸:0.05
〜0.3質量%を添加・混合したのち、圧粉成形してプ
ランジャー部品成形体を作製し、その後この成形体を2
50〜350℃で1〜4時間加熱する機械的強度に優れ
かつ水分吸収による機械的強度低下の少ないボンド軟磁
性体からなるプランジャー部品の製造方法、に特徴を有
するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】原料粉末として、表1に示される
成分組成および平均粒径を有するFe−Co系鉄基軟磁
性合金粉末を用意し、このFe−Co系鉄基軟磁性合金
粉末にリン酸処理を施すことによりリン酸皮膜を形成
し、さらにスチーム処理を施すことにより水酸化皮膜を
形成して表1に示される絶縁皮膜形成軟磁性粉末A〜F
を作製した。さらに、樹脂原料粉末としてポリアミド樹
脂粉末およびフッ素樹脂粉末を用意し、さらに成形助剤
としてステアリン酸を用意した。
【0015】ポリアミド樹脂粉末およびフッ素樹脂粉末
を表2〜3に示されるポリアミド樹脂粉末/フッ素樹脂
粉末の質量配合比となるように配合し、混合して混合樹
脂粉末を作製し、これら混合樹脂粉末を表1に示される
絶縁皮膜形成軟磁性粉末A〜Fおよびステアリン酸とと
もに表2〜3に示される割合に配合し、混合したのち金
型に充填し、圧力:6ton /cm2 で圧縮成形することに
より成形体を作製し、ついでこの成形体を大気中、温
度:250℃、1.5時間保持の加熱を行って縦:10
mm、横:5mm、長さ:40mmの寸法を有する本発明ボン
ド軟磁性体1〜12、比較ボンド軟磁性体1〜2および
従来ボンド軟磁性体1〜2からなる試験片を作製した。
【0016】得られた本発明ボンド軟磁性体1〜12、
比較ボンド軟磁性体1〜2および従来ボンド軟磁性体1
〜2からなる試験片について室温における3点曲げ試験
を行ない、その後、試験片をさらに温度:30℃の水中
に1000時間浸漬したのち3点曲げ試験を行ない、そ
の測定結果を表2〜3に示した。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】表2〜3に示される結果から、(a)ポリ
アミド樹脂を単体で含む従来ボンド軟磁性体1は試験後
の3点曲げ強度が小さくなり、一方、フッ素樹脂を単体
で含む従来ボンド軟磁性体2は浸漬試験前後の3点曲げ
強度が共に小さいのに対し、ポリアミド樹脂およびフッ
素樹脂を共に含む本発明ボンド軟磁性体1〜12は、温
度:30℃の水中に1000時間浸漬する浸漬試験前後
における3点曲げ強度が共に優れているところから、水
分吸収による機械的強度の低下が少ないので耐水性に優
れている、(b)しかし、この発明よりもフッ素樹脂を
少なく含有した比較ボンド軟磁性体1は、浸漬試験後の
3点曲げ強度が小さくなるので好ましくなく、また、こ
の発明よりもフッ素樹脂を多く含有する比較ボンド軟磁
性体2は浸漬試験後の3点曲げ強度が小さくなるので好
ましくないことがわかる。
【0021】
【発明の効果】上述のように、この発明のボンド軟磁性
体は、強度および耐水性を有するので、長時間水中に浸
漬しても強度が低下することなく、この発明のボンド軟
磁性体を軽油などの燃料に直接接触するプランジャー部
品に使用すると優れた効果をもたらすものである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01F 1/26 H01F 1/26 (72)発明者 中山 亮治 埼玉県さいたま市北袋町1−297 三菱マ テリアル株式会社総合研究所内 Fターム(参考) 4K018 BA16 BC32 CA08 CA09 CA16 KA43 5E041 AA05 BB03 HB17 NN04 NN06

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁皮膜を形成したFe−Co系鉄基軟磁
    性合金粉末を0.1〜2質量%の樹脂で固めたボンド軟
    磁性体であって、前記樹脂はポリアミド樹脂とフッ素樹
    脂を混合した混合樹脂であることを特徴とする機械的強
    度に優れかつ水分吸収による機械的強度低下の少ないボ
    ンド軟磁性体。
  2. 【請求項2】絶縁皮膜を形成したFe−Co系鉄基軟磁
    性合金粉末を0.1〜2質量%の樹脂で固めたボンド軟
    磁性体であって、前記樹脂はポリアミド樹脂/フッ素樹
    脂=1〜9の質量配合比で混合した混合樹脂であること
    を特徴とする機械的強度に優れかつ水分吸収による機械
    的強度低下の少ないボンド軟磁性体。
  3. 【請求項3】絶縁皮膜を形成したFe−Co系鉄基軟磁
    性合金粉末に、いずれも総量でポリアミド樹脂粉末およ
    びフッ素樹脂粉末をポリアミド樹脂粉末/フッ素樹脂粉
    末=1〜9の質量配合比で混合して得られた混合樹脂粉
    末:0.1〜2質量%、成形助剤としてのステアリン
    酸:0.05〜0.3質量%を添加・混合したのち、圧
    粉成形して成形体を作製し、その後この成形体を250
    〜350℃で1〜4時間加熱することを特徴とする機械
    的強度に優れかつ水分吸収による機械的強度低下の少な
    いボンド軟磁性体の製造方法。
  4. 【請求項4】絶縁皮膜を形成したFe−Co系鉄基軟磁
    性合金粉末を0.1〜2質量%の樹脂で固めたボンド軟
    磁性体からなるプランジャー部品であって、前記樹脂は
    ポリアミド樹脂とフッ素樹脂を混合した混合樹脂である
    ことを特徴とする機械的強度に優れかつ水分吸収による
    機械的強度低下の少ないボンド軟磁性体からなるプラン
    ジャー部品。
  5. 【請求項5】絶縁皮膜を形成したFe−Co系鉄基軟磁
    性合金粉末を0.1〜2質量%の樹脂で固めたボンド軟
    磁性体からなるプランジャー部品であって、前記樹脂は
    ポリアミド樹脂/フッ素樹脂=1〜9の質量配合比で混
    合した混合樹脂であることを特徴とする機械的強度に優
    れかつ水分吸収による機械的強度低下の少ないボンド軟
    磁性体からなるプランジャー部品。
  6. 【請求項6】絶縁皮膜を形成したFe−Co系鉄基軟磁
    性合金粉末に、 ポリアミド樹脂粉末およびフッ素樹脂粉末をポリアミド
    樹脂粉末/フッ素樹脂粉末=1〜9の質量配合比で混合
    して得られた混合樹脂粉末:0.1〜2質量%、 成形助剤としてのステアリン酸:0.05〜0.3質量
    %を添加・混合したのち圧粉成形してプランジャー部品
    成形体を作製し、その後この成形体を250〜350℃
    で1〜4時間加熱することを特徴とする機械的強度に優
    れかつ水分吸収による機械的強度低下の少ないボンド軟
    磁性体からなるプランジャー部品の製造方法。
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