JP2013204075A - 細還元鉄粉の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】細還元鉄粉の製造方法の提供。
【解決手段】粒径が20μm以下の細酸化鉄粉を摂氏700度以上の還元温度まで加熱し、該細酸化鉄粉を還元して一部が焼結した鉄粉塊とし、その部分焼結鉄粉塊を冷却し、該部分焼結鉄粉塊に対して粉砕球形化工程を実施し、該部分焼結鉄粉塊を粉砕し球形化し、粒径が20μm以下の顆粒とする。前述の方法で得られた鉄粉は還元程度が高く、その粉体形状は球形に近い形状で、高い充填密度とタップ密度を有し、金属射出成形及びインダクタ製造に適応する。また、該鉄粉を得た後に、さらにアニール工程と再度の粉砕球形化工程を実施し、該鉄粉の形状をより球形に近づけさせ、充填密度とタップ密度を高めることができる。
【選択図】図4
【解決手段】粒径が20μm以下の細酸化鉄粉を摂氏700度以上の還元温度まで加熱し、該細酸化鉄粉を還元して一部が焼結した鉄粉塊とし、その部分焼結鉄粉塊を冷却し、該部分焼結鉄粉塊に対して粉砕球形化工程を実施し、該部分焼結鉄粉塊を粉砕し球形化し、粒径が20μm以下の顆粒とする。前述の方法で得られた鉄粉は還元程度が高く、その粉体形状は球形に近い形状で、高い充填密度とタップ密度を有し、金属射出成形及びインダクタ製造に適応する。また、該鉄粉を得た後に、さらにアニール工程と再度の粉砕球形化工程を実施し、該鉄粉の形状をより球形に近づけさせ、充填密度とタップ密度を高めることができる。
【選択図】図4
Description
本発明は細還元鉄粉の製造方法に係り、金属粉末射出成形及びインダクタ製造に適用される球状細還元鉄粉の製造方法に関する。
金属粉末射出成形(Metal injection molding,MIM)及びインダクタ製造に応用される微細鉄粉末には微小な粒径及び特定の粉体形状(たとえば球形に近い)が要求され、一般には、粒径は20μm以下でなければならず、粉体形状は球形に近いほどよい。鉄粉に関しては、現在の主要な製造方法は、ミルスケール還元法(Millscale reduction)、マグネタイト還元法(Magnetite reduction)、ガス噴霧法(Gas atomization)、水噴霧法(Water atomization)、電解法(Electrolysis)、及びカルボニル基分解法(Carbonyl decomposition)等がある。伝統的なミルスケール還元法、マグネタイト還元法、ガス噴霧法、水噴霧法で得られる鉄粉の平均粒径は大きく、20μm以上である。そのうちの細粉のみを使用する場合、その占める割合は非常に低く、そのため相対的にコスト高となる。電解法で製造した鉄粉の平均粒径は小さいが、その形状は樹枝状(Dendritic)であり、充填密度が低く流動性がない。これらの方法は、いずれも金属粉末射出成形及びインダクタ製造に必要な鉄粉の要求を満足しない。カルボニル基分解法で得られるカルボニル鉄粉(Carbonyl iron powder)は小粒径(約2μmから10μm)、高い充填密度、高純度、球形に近い形状、大量生産が容易で良好な焼結反応性等の長所を有し、金属粉末射出成形及びインダクタ製造に使用される。
周知のカルボニル基分解法は、特許文献1及び2にあるように鉄粉製造方法を開示している。 方法は、高圧合成と熱分解の二大ステップを包含する。高圧合成ステップでは、海綿鉄粉(Sponge iron powder)或いは還元鉄粉(Reduced iron powder)を原料とし、高圧環境下で炭素酸化反応で気体のペンタカルボニル鉄(Iron pentacarbonyl)を得る。その後、減圧及び冷却を行ない液体のペンタカルボニル鉄とし、ペンタカルボニル鉄を気化させ、熱分解反応を実施してカルボニル鉄粉を得る。
カルボニル鉄粉は球状に近く、高い充填密度、高純度、粒径が小さいこと、大量生産が容易で焼結反応性が良好であることなどの長所を有するが、全体的にみると、その製造過程は複雑であり、高圧と無色無味のCOガスに関わる安全上の問題があり、耐高温及び高圧の設備、高気密性の熱分解装置及び安全防護設備等を必要とするため、設備コスト及び生産コストが高い。以上の理由から、カルボニル基分解法は、購入する場合価格が高い、自己生産を考えた場合製造技術及び設備資金のハードルが非常に高いという問題を抱えている。
本発明の主要な目的は、周知の金属粉末射出成形及びインダクタ製造に適応した鉄粉の製造過程が複雑であり、生産コストが高いという問題を解決することにある。
上述の目的を達成するため、本発明は細還元鉄粉の製造方法を提供する。まず平均粒径が20μm以下で且つ酸化鉄含有量が98%以上の細酸化鉄粉を、摂氏700度以上の還元温度まで加熱し、該細酸化鉄粉を還元して一部が焼結し相互に結合した鉄粉塊とし、この鉄粉塊を冷却し、該鉄粉塊に対して粉砕球形化工程を実施し、該鉄粉塊を粉砕し球形化して平均粒径が20μm以下の顆粒とする。
本発明はまた細還元鉄粉の製造方法を提供する、まず平均粒径が20μm以下で且つ酸化鉄含有量が98%以上の細酸化鉄粉を摂氏700度以上の還元温度まで加熱し、該細酸化鉄粉を還元して一部が焼結し相互に結合した鉄粉塊とし、この鉄粉塊を冷却し、該鉄粉塊に対して第1粉砕球形化工程を実施し、該鉄粉塊を粉砕し球形化させ平均粒径が20μm以下の第1顆粒とする。その後、該第1顆粒を摂氏500度から800度のアニール温度まで加熱し、該第1顆粒が冷却するのを待って、該第1顆粒に対して第2粉砕球形化工程を実施し、該第1顆粒を再度球形化して平均粒径が20μm以下の第2顆粒とする。
該第2顆粒は第1顆粒より優れたタップ密度及び圧縮性を有し、ドライプレス成形工程を実施すれば第1顆粒より優れた圧粉密度を得て、その形状は更に球形に近い形状になる。
該第2顆粒は第1顆粒より優れたタップ密度及び圧縮性を有し、ドライプレス成形工程を実施すれば第1顆粒より優れた圧粉密度を得て、その形状は更に球形に近い形状になる。
以上から分かるように、本発明の細還元鉄粉の製造方法は周知の技術と比較すると、以下のような有益な作用効果を達成する。
1.本発明は細酸化鉄粉に対して僅か一回の化学反応実施と、機械粉砕を組み合わせることで、物理性質と化学性質が金属粉末射出成形及びインダクタ製造に適用される鉄粉を得ることができ、製造が簡便である長所を有する。
2.本発明が使用する細酸化鉄粉は、その必要とする還元反応が一般の焼結炉或いは雰囲気炉で実施され、加圧が不要であり、それゆえ設備コストが低く、大量生産に適合する。
3.該細還元鉄粉に対してアニールを行ない、該鉄粉の圧粉密度(Green density)および圧縮性を高め、さらにインダクタ製造に適用できるようにする。第2粉砕球形化工程を行えば、その形状を改善でき、該鉄粉を更に球形に近づけさせ、該鉄粉の充填密度(Packing density)とタップ密度(Tap density)を高め、金属粉末射出成形により適合するものとすることができる。
1.本発明は細酸化鉄粉に対して僅か一回の化学反応実施と、機械粉砕を組み合わせることで、物理性質と化学性質が金属粉末射出成形及びインダクタ製造に適用される鉄粉を得ることができ、製造が簡便である長所を有する。
2.本発明が使用する細酸化鉄粉は、その必要とする還元反応が一般の焼結炉或いは雰囲気炉で実施され、加圧が不要であり、それゆえ設備コストが低く、大量生産に適合する。
3.該細還元鉄粉に対してアニールを行ない、該鉄粉の圧粉密度(Green density)および圧縮性を高め、さらにインダクタ製造に適用できるようにする。第2粉砕球形化工程を行えば、その形状を改善でき、該鉄粉を更に球形に近づけさせ、該鉄粉の充填密度(Packing density)とタップ密度(Tap density)を高め、金属粉末射出成形により適合するものとすることができる。
本発明は細還元鉄粉の製造方法を提供し、それにより得られる細還元鉄粉は、金属粉末射出成形及びインダクタ製造に適用される。図1を参照されたい。この図は本発明の第1実施例のステップフローチャートである。まず、ステップS11で、細酸化鉄粉を提供する。その酸化鉄含有量は98%以上である。該細酸化鉄粉はミルスケール(Millscale)、マグネタイト(Magnetite)、ヘマタイト(Hematite)或いはその他の酸化鉄の粉体とする。本発明中、該細酸化鉄粉の平均粒径は、20μm以下である。本実施例では、該細酸化鉄粉の平均粒径は10μm以下が最適である。本発明は直接この粒径範囲に符合する該細酸化鉄粉を取得するほか、アトライター(Attritor)或いは他の同等の機械方式を用いて細酸化鉄粉を細かくして20μm以下の粒径としてもよい。本実施例では、該細酸化鉄粉はアトライターを使用して粉砕し10μm以下の粒径とするのがよく、湿式或いは乾式研磨法を用いることが出来る。
続いて、ステップS12で、該細酸化鉄粉を還元温度まで加熱し、並びに還元温度を所定時間保持し、該細酸化鉄粉を還元して鉄粉とする。そのうち、該還元温度は摂氏700度以上で、最適温度は、摂氏700度から1150度の間とし、還元温度を保持する該所定時間は1時間から12時間の間とし、その時間は細酸化鉄粉の粒径により決定する。加熱と温度保持過程において、該細酸化鉄粉は還元環境にあり、本実施例では、該還元環境は水素ガス雰囲気とするのがよく、本ステップは連続式或いはバッチ式焼結炉を使用して達成出来る。しかし、他の実施例では、該還元環境は一酸化炭素或いは水素ガスを含有する混合ガス雰囲気、たとえば、一酸化炭素と窒素ガス、水素ガスと窒素ガス、一酸化炭素と水素ガス及び窒素ガスの混合ガス雰囲気、或いは分解アンモニアガス雰囲気となる。該還元温度下で、該細酸化鉄粉は少なくとも一部が焼結し且つ原子の拡散によりネッキング(Necking)が形成されることで相互に結合して部分焼結鉄粉塊を形成する。原則的に、本ステップは該細酸化鉄粉の少なくとも一部の顆粒間の初期(Initial stage)焼結の発生を制御し、後期(Final stage)焼結に達することがないようにする。言い換えると、一部の顆粒はネッキング(Necking)により相互に結合するが、その全体構造は緻密化しておらず、この時、粉末間には一部の焼結が形成され、ネッキングの状態が形成される。図2参照。
その後、ステップS13のように、部分焼結鉄粉塊が該還元温度から冷却するのを待って、該部分焼結鉄粉塊に対して粉砕球形化ステップを実施する。ネッキングを切断し、該部分焼結鉄粉塊を粉砕して粉状とし、且つ球形化して平均粒径が20μm以下の顆粒とする。本実施例では、該部分焼結鉄粉塊の微粉砕には、空気分級機付き微粉砕機(Air classifier mill pulverizer,ACM)を使用するのがよい。その関係技術は、特許文献3及び4に示される粉砕設備を参照することができる、これは本領域において成熟した技術であるためあえてここでは詳しい説明は述べない。なお本発明はこれに限定されるわけではなく、実際の必要に応じて、その他の同様設備により粉砕及び分級の工程を実施できる。
図3は本発明の第2実施例のステップフローチャートである。ステップS21及びステップS22は上述の第1実施例のステップS11及びステップS12と同じである。還元温度から冷却された該部分焼結鉄粉塊を得た後、該部分焼結鉄粉塊に対して第1粉砕球形化工程を実施する。このステップは上述の第1実施例のステップS13と同じであり、空気分級機付き微粉砕機を利用して該部分焼結鉄粉塊を粉砕し、球形化して平均粒径が20μm以下の第1顆粒を得る。続いて、ステップS24で、アニール工程を実施し、該第1顆粒をアニール温度まで加熱し、該アニール温度は摂氏500度から800度の間であり、その温度保持時間は1〜6時間で、その時間は第1顆粒鉄粉の粒径により決定する。温度保持環境は水素ガス或いはその他の還元ガス雰囲気となり、該第1顆粒の組織が回復(Recovery)段階を経過することで、その延べ性が向上する。その後、ステップS25で、さらに該第1顆粒に対して第2粉砕球形化工程を実施し、アニール工程を終えた該第1顆粒に対して球形化し、平均粒径が20μm以下の第2顆粒とする。該アニール工程を終えることで、該第1顆粒の塑性及び延べ性が改善され、後続の該第2粉砕球形化の工程でより球体に近い形状に成形され、該第2顆粒のタップ密度及び球形化程度が該第1顆粒より優れたものとなる。
さらに本発明の細還元鉄粉の製造方法について具体的な説明を行うため、図1と合わせて実施した実験例の結果を参照されたい。これは単に説明のために例示したにすぎず、本発明の範囲を制限する目的のものではない。表1に示されるのは、各実験例及び比較例の化学組成であり、組成1はマグネタイト粉でその酸化鉄含有量は約98.9%、組成2はヘマタイト粉でその酸化鉄含有量は99.5%以上である。
組成1は4.4μm及び6.2μmの二種類の粒径を使用し、組成2は0.5μmの粒径を使用する。各実験例において、対照表2の工程条件は表1の細酸化鉄粉に対して還元を行ない、実験例10と実験例11はさらにアニールと二次粉砕球形化工程を実施する。
組成1は4.4μm及び6.2μmの二種類の粒径を使用し、組成2は0.5μmの粒径を使用する。各実験例において、対照表2の工程条件は表1の細酸化鉄粉に対して還元を行ない、実験例10と実験例11はさらにアニールと二次粉砕球形化工程を実施する。
最後に還元により得られた細還元鉄粉に対して、それぞれその真実密度、タップ密度、粒径等の性質を測定する。真実密度はピクノメーター(Pycnometer)で測定する。タップ密度はMPIF(米国粉末冶金工業会、Metal Powder Industries Federation)Standard 46試験規格で測定する。粒径はレーザー粒径分析機(Laser particle size analyzer)で測定する。鉄粉の形状を観察するため、実験例では走査式電子顕微鏡(Scanning electron microscopy)でその外観形状を取得した。
実験例1
この実験例は組成1を使用し、酸化鉄粉はマグネタイトでその酸化鉄含有量は約98.9%であり、湿式微粉砕し粒径を4.4μmとする、酸化アルミニウムるつぼに該酸化鉄粉を入れ、その後、該酸化アルミニウムるつぼをガス雰囲気炉中に入れ、毎分6リットル(6L/min)の流量で水素ガスをガス雰囲気炉に注入し、摂氏10℃/minの昇温率で摂氏850度まで加熱し、3時間温度を保持し、該酸化鉄粉を還元反応させて還元鉄粉を得る。温度が下がるのを待って、空気分級機付き微粉砕機で部分焼結した鉄粉塊に対して粉砕及び球形化を実施し、得られた顆粒の粒径は8.8μm、タップ密度は2.19g/cm3であった。
この実験例は組成1を使用し、酸化鉄粉はマグネタイトでその酸化鉄含有量は約98.9%であり、湿式微粉砕し粒径を4.4μmとする、酸化アルミニウムるつぼに該酸化鉄粉を入れ、その後、該酸化アルミニウムるつぼをガス雰囲気炉中に入れ、毎分6リットル(6L/min)の流量で水素ガスをガス雰囲気炉に注入し、摂氏10℃/minの昇温率で摂氏850度まで加熱し、3時間温度を保持し、該酸化鉄粉を還元反応させて還元鉄粉を得る。温度が下がるのを待って、空気分級機付き微粉砕機で部分焼結した鉄粉塊に対して粉砕及び球形化を実施し、得られた顆粒の粒径は8.8μm、タップ密度は2.19g/cm3であった。
実験例2
実験例1との違いは、還元温度を摂氏970度とすることであり、得られた還元鉄粉の粒径は11.5μmで、タップ密度は3.47g/cm3であった。
実験例1との違いは、還元温度を摂氏970度とすることであり、得られた還元鉄粉の粒径は11.5μmで、タップ密度は3.47g/cm3であった。
実験例3
実験例1との違いは、酸化鉄粉の粒径を6.2μmとし、且つ温度保持時間は12時間とすることで、得られた還元鉄粉の顆粒粒径は9.0μmで、タップ密度は2.97g/cm3であった。
実験例1との違いは、酸化鉄粉の粒径を6.2μmとし、且つ温度保持時間は12時間とすることで、得られた還元鉄粉の顆粒粒径は9.0μmで、タップ密度は2.97g/cm3であった。
実験例4
実験例3との違いは、還元温度を摂氏970度とし、温度保持時間は2時間とすることで、得られた還元鉄粉の顆粒粒径は10.3μmで、タップ密度は3.33g/cm3であった。
実験例3との違いは、還元温度を摂氏970度とし、温度保持時間は2時間とすることで、得られた還元鉄粉の顆粒粒径は10.3μmで、タップ密度は3.33g/cm3であった。
実験例5
この実験例は組成2を使用し、酸化鉄粉はヘマタイトでその酸化鉄含有量は99.5%以上であり、取得粉末の平均粒径は0.5μmである。酸化アルミニウムるつぼに該酸化鉄粉を入れ、該酸化アルミニウムるつぼをガス雰囲気炉中に入れ、毎分6リットル(6L/min)の流量で水素ガスをガス雰囲気炉に注入し、摂氏10℃/minの昇温率で摂氏770度まで加熱し、3時間温度を保持し、該酸化鉄粉を還元反応させて還元鉄粉を得る。温度が下がるのを待って、空気分級機付き微粉砕機で部分焼結した鉄粉塊に対して粉砕及び球形化を実施し、得られた顆粒の粒径は6.2μm、タップ密度は3.11g/cm3であった。
使用する原料中の酸化鉄含有量が高いために、得られる還元鉄粉のその他の酸化物含有量は低く、工程中に磁性スクリーニング機械で酸化物を分離しなくても必要な鉄粉が得られる。
この実験例は組成2を使用し、酸化鉄粉はヘマタイトでその酸化鉄含有量は99.5%以上であり、取得粉末の平均粒径は0.5μmである。酸化アルミニウムるつぼに該酸化鉄粉を入れ、該酸化アルミニウムるつぼをガス雰囲気炉中に入れ、毎分6リットル(6L/min)の流量で水素ガスをガス雰囲気炉に注入し、摂氏10℃/minの昇温率で摂氏770度まで加熱し、3時間温度を保持し、該酸化鉄粉を還元反応させて還元鉄粉を得る。温度が下がるのを待って、空気分級機付き微粉砕機で部分焼結した鉄粉塊に対して粉砕及び球形化を実施し、得られた顆粒の粒径は6.2μm、タップ密度は3.11g/cm3であった。
使用する原料中の酸化鉄含有量が高いために、得られる還元鉄粉のその他の酸化物含有量は低く、工程中に磁性スクリーニング機械で酸化物を分離しなくても必要な鉄粉が得られる。
実験例6
実験例5との違いは、還元温度を摂氏800度とすることであり、得られた還元鉄粉の粒径は6.9μmで、タップ密度は3.03g/cm3であった。
実験例5との違いは、還元温度を摂氏800度とすることであり、得られた還元鉄粉の粒径は6.9μmで、タップ密度は3.03g/cm3であった。
実験例7
実験例5との違いは、還元温度を摂氏850度とすることで、得られた還元鉄粉の顆粒粒径は7.0μmで、タップ密度は3.11g/cm3であった。
実験例5との違いは、還元温度を摂氏850度とすることで、得られた還元鉄粉の顆粒粒径は7.0μmで、タップ密度は3.11g/cm3であった。
実験例8
実験例5との違いは、還元温度を摂氏950度とし温度保持時間を1時間とすることで、酸化鉄粉を還元反応させて還元鉄粉を得て温度が下がるのを待ち、表2の条件で空気分級機付き微粉砕機を使用して、得られた部分焼結の還元鉄粉塊に対して粉砕及び球形化を行なう。得られた顆粒の粒径は6.0μmで、タップ密度は3.20g/cm3であった。
実験例5との違いは、還元温度を摂氏950度とし温度保持時間を1時間とすることで、酸化鉄粉を還元反応させて還元鉄粉を得て温度が下がるのを待ち、表2の条件で空気分級機付き微粉砕機を使用して、得られた部分焼結の還元鉄粉塊に対して粉砕及び球形化を行なう。得られた顆粒の粒径は6.0μmで、タップ密度は3.20g/cm3であった。
実験例9
実験例5との違いは、還元温度を摂氏700度とし温度保持時間を12時間とすることで、酸化鉄粉を還元反応させて還元鉄粉を得て温度が下がるのを待ち、表2の条件で空気分級機付き微粉砕機を使用して、得られた部分焼結の還元鉄粉塊に対して粉砕及び球形化を行なう。得られた顆粒の粒径は4.5μmで、タップ密度は3.23g/cm3であった。
実験例5との違いは、還元温度を摂氏700度とし温度保持時間を12時間とすることで、酸化鉄粉を還元反応させて還元鉄粉を得て温度が下がるのを待ち、表2の条件で空気分級機付き微粉砕機を使用して、得られた部分焼結の還元鉄粉塊に対して粉砕及び球形化を行なう。得られた顆粒の粒径は4.5μmで、タップ密度は3.23g/cm3であった。
実験例10
実験例7の工程により得られた球形化還元鉄粉を摂氏650度まで加熱し1時間温度を保持することで、アニールし温度が下がるのを待って、さらに空気分級機付き微粉砕機で該還元鉄粉に対して第2粉砕球形化工程を行う。得られた顆粒の粒径は6.5μmで、タップ密度は3.46g/cm3であり、顕微鏡組織は図4に示すようである。実験例7と比較するとアニール及び第2粉砕球形化工程を実施することで、還元鉄粉が僅かに高いタップ密度を有する。
実験例7の工程により得られた球形化還元鉄粉を摂氏650度まで加熱し1時間温度を保持することで、アニールし温度が下がるのを待って、さらに空気分級機付き微粉砕機で該還元鉄粉に対して第2粉砕球形化工程を行う。得られた顆粒の粒径は6.5μmで、タップ密度は3.46g/cm3であり、顕微鏡組織は図4に示すようである。実験例7と比較するとアニール及び第2粉砕球形化工程を実施することで、還元鉄粉が僅かに高いタップ密度を有する。
実験例11
この実験例は実験例7の工程により得られた球形化還元鉄粉を摂氏800度まで加熱し1時間温度を保持することで、アニールし、温度が下がるのを待って、さらに空気分級機付き微粉砕機で該還元鉄粉に対して第2粉砕球形化工程を行う。得られた顆粒粒径は7.0μmで、タップ密度は3.48g/cm3であった。実験例7と比較するとアニール及び第2粉砕球形化工程を実行することで、還元鉄粉が僅かに高いタップ密度を有する。
この実験例は実験例7の工程により得られた球形化還元鉄粉を摂氏800度まで加熱し1時間温度を保持することで、アニールし、温度が下がるのを待って、さらに空気分級機付き微粉砕機で該還元鉄粉に対して第2粉砕球形化工程を行う。得られた顆粒粒径は7.0μmで、タップ密度は3.48g/cm3であった。実験例7と比較するとアニール及び第2粉砕球形化工程を実行することで、還元鉄粉が僅かに高いタップ密度を有する。
比較例1
この比較例1は商業上常用されるカルボニル鉄粉で、その粒径は8.6μm、タップ密度は3.61g/cm3 である。顕微鏡組織は図5に示すとおりである。
以上から分かるように、本発明により実施した実験例1から実験例11で判断すると、タップ密度は最高で3.48g/cm3に達し粒径は20μm以下になり、粉体は球形に近い形状となる。
物理性質、化学性質いずれも金属粉末射出成形及びインダクタ製造の要求に合致する。本発明はさらに前述の実験例で得られる細還元鉄粉を金属粉末射出成形に応用し、相対密度が90%以上の正常焼結体が得られる。
この比較例1は商業上常用されるカルボニル鉄粉で、その粒径は8.6μm、タップ密度は3.61g/cm3 である。顕微鏡組織は図5に示すとおりである。
以上から分かるように、本発明により実施した実験例1から実験例11で判断すると、タップ密度は最高で3.48g/cm3に達し粒径は20μm以下になり、粉体は球形に近い形状となる。
物理性質、化学性質いずれも金属粉末射出成形及びインダクタ製造の要求に合致する。本発明はさらに前述の実験例で得られる細還元鉄粉を金属粉末射出成形に応用し、相対密度が90%以上の正常焼結体が得られる。
総合すると、本発明は細酸化鉄粉を焼結温度以上の高温に加熱し、その粉末をわずかに焼結させ良好な還元状態を達成し、還元後の部分焼結した鉄粉に粉砕球形化工程を実施することで、球形に近い粉体形状を得て、且つ高いタップ密度を持たせることができる。本発明は該細酸化鉄粉に対して一回の化学反応を実施すること及び機械方式を使用して粉砕球形化することで、金属粉末射出成形及びインダクタ製造に使用するのに適合する鉄粉を取得でき、カルボニル鉄粉の複雑な製造工程及び高い工程条件の要求に較べ、本発明は工程が簡便な長所を有する。本発明は低温(摂氏1150度)焼結炉或いはガス雰囲気炉で該細酸化鉄粉に対して還元反応を行うため、設備コストが低く、大量生産に適応する。該鉄粉に対してアニールすることで、該鉄粉の圧縮性を高め、粉砕球形化工程を行うことで、粉末を柔らかくし、さらに一歩その形状を改善し、該鉄粉を球形に近づけ、該鉄粉のタップ密度を改善する。以上のことから本発明はきわめて進歩性を有しており、特許の要件に符合する。
以上述べたことは、本発明の実施例にすぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本発明の権利のカバーする範囲内に属するものとする。
Claims (12)
- 細還元鉄粉の製造方法において、
平均粒径が20μm以下で且つ酸化鉄含有量が98wt%以上の細酸化鉄粉を摂氏700度以上の還元温度まで加熱し、該細酸化鉄粉を還元して一部が焼結し且つ相互に結合した部分焼結鉄粉塊とし、
該部分焼結鉄粉塊の冷却を待ち、該部分焼結鉄粉塊に対して粉砕球形化工程を実施し、該部分焼結鉄粉塊を粉砕し球形化して平均粒径が20μm以下の顆粒とし、
以上のステップを包含することを特徴とする、細還元鉄粉の製造方法。 - 請求項1記載の細還元鉄粉の製造方法において、該細酸化鉄粉は、ミルスケール、マグネタイト、ヘマタイトで構成された群より選択することを特徴とする、細還元鉄粉の製造方法。
- 請求項1記載の細還元鉄粉の製造方法において、該粉砕球形化工程は空気分級機付き微粉砕機を利用することを特徴とする、細還元鉄粉の製造方法。
- 請求項1記載の細還元鉄粉の製造方法において、該細酸化鉄粉は、該還元温度下で1時間から12時間の温度保持時間で保持されることを特徴とする、細還元鉄粉の製造方法。
- 請求項1記載の細還元鉄粉の製造方法において、該細酸化鉄粉は、還元環境下で該還元温度まで加熱されることを特徴とする、細還元鉄粉の製造方法。
- 請求項5記載の細還元鉄粉の製造方法において、該還元環境のガス雰囲気は水素ガス又は一酸化炭素を含有することを特徴とする、細還元鉄粉の製造方法。
- 細還元鉄粉の製造方法において、
平均粒径が20μm以下で且つ酸化鉄含有量が98wt%以上の細酸化鉄粉を摂氏700度以上の還元温度まで加熱し、該細酸化鉄粉を還元して一部が焼結し且つ相互に結合した部分焼結鉄粉塊とし、
該部分焼結鉄粉塊の冷却を待ち、該部分焼結鉄粉塊に対して第1粉砕球形化工程を実施し、該部分焼結鉄粉塊を粉砕し並びに球形化して平均粒径が20μm以下の第1顆粒とし、
該第1顆粒を摂氏500度から800度のアニール温度まで加熱し、該第1顆粒の冷却を待って、該第1顆粒に対して第2粉砕球形化工程を実施し、該第1顆粒を粉砕並びに球形化して平均粒径が20μm以下で、タップ密度が該第1顆粒よりも優れた第2顆粒を得るステップ、以上のステップを包含することを特徴とする、細還元鉄粉の製造方法。 - 請求項7記載の細還元鉄粉の製造方法において、該細酸化鉄粉は、ミルスケール、マグネタイト、ヘマタイトで構成された群より選択することを特徴とする、細還元鉄粉の製造方法。
- 請求項7記載の細還元鉄粉の製造方法において、該第1粉砕球形化工程及び該第2粉砕球形化工程は空気分級機付き微粉砕機を利用することを特徴とする、細還元鉄粉の製造方法。
- 請求項7記載の細還元鉄粉の製造方法において、該細酸化鉄粉は、該還元温度下で1時間から12時間の温度保持時間で保持されることを特徴とする、細還元鉄粉の製造方法。
- 請求項7記載の細還元鉄粉の製造方法において、該細酸化鉄粉は、還元環境下で該還元温度まで加熱されることを特徴とする、細還元鉄粉の製造方法。
- 請求項11記載の細還元鉄粉の製造方法において、該還元環境のガス雰囲気は水素ガス又は一酸化炭素を含有することを特徴とする、細還元鉄粉の製造方法。
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