JP2021195598A - 圧粉磁心用粉末 - Google Patents
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Abstract
Description
当該圧粉磁心用粉末は、鉄基粉末と、上記鉄基粉末の表面に形成される化成皮膜と、上記化成皮膜の表面に形成される表面処理層と、上記表面処理層の表面に積層される樹脂層と、上記樹脂層の表面に存在する潤滑剤とを備える。上記化成皮膜、上記表面処理層及び上記樹脂層は、上記鉄基粉末の表面にこの順で設けられている。すなわち、当該圧粉磁心用粉末は、上記鉄基粉末の表面に上記化成皮膜が直接形成され、上記化成皮膜の表面に上記表面処理層が直接形成され、上記表面処理層の表面に上記樹脂層が直接積層されている。上記潤滑剤は、当該圧粉磁心用粉末の最表面に存在している。
上記鉄基粉末は、軟磁性体である。上記鉄基粉末としては、純鉄粉、鉄基合金粉末、鉄基アモルファス粉末等が挙げられる。上記鉄基合金粉末としては、Fe−Al合金、Fe−Si合金、センダスト、パーマロイ等が挙げられる。上記鉄基粉末は、例えばアトマイズ法によって溶融鉄(又は溶融鉄合金)を微粒子とした後に還元し、その後粉砕することで製造される。この製造方法によると、上記鉄基粉末の平均粒子径は20μm以上250μm以下程度に制御できる。上記平均粒子径の下限としては、50μmが好ましい。上記平均粒子径の上限としては、150μmが好ましい。なお、「鉄基粉末の平均粒子径」とは、篩分け法で評価される粒度分布で累積粒度分布が50%になる粒径(メジアン径)を意味する。
上記化成皮膜は、電気絶縁性を有する絶縁層である。上記化成皮膜は、P(リン)と、Ni(ニッケル)及びCo(コバルト)のうちの少なくとも一方とを含む。
上記表面処理層は、電気絶縁性を有する絶縁層である。上記表面処理層は、シランカップリング剤を含む。シランカップリング剤は、シリコーン樹脂などの有機材料と反応して結合する官能基及び無機材料と反応して結合する官能基を共に有している。シランカップリング剤は上記化成皮膜と上記樹脂層との間に介在し、上記化成皮膜と上記樹脂層との密着性を高める。シランカップリング剤は、部分的に上記化成皮膜内に配置されていてもよい。
上記樹脂層は、電気絶縁性を有する絶縁層である。また同時に、上記樹脂層は、当該圧粉磁心用粉末の圧縮成形時(シリコーン樹脂の架橋・硬化反応終了時)に、他の圧粉磁心用粉末の樹脂層と結合する結合層である。
上記潤滑剤は、当該圧粉磁心用粉末を圧縮成形して成形体を形成する際における圧粉磁心用粉末同士の間、及び圧粉磁心用粉末と金型との間の摩擦抵抗を低減する。上記潤滑剤は、例えば粉末状である。
当該圧粉磁心粉末の製造方法は、鉄基粉末の表面に化成皮膜を形成する工程(化成皮膜形成工程)と、上記化成皮膜の表面に表面処理層を形成する工程(表面処理層形成工程)と、上記表面処理層の表面に樹脂層を積層する工程(樹脂層積層工程)と、上記樹脂層積層工程後の粉末と潤滑剤とを混合する工程(潤滑剤混合工程)とを備える。
上記化成皮膜形成工程では、例えばPを含む化合物と、Ni又はCoを含む化合物とを水性溶媒に溶解させて得た溶液(処理液)を上記鉄基粉末と混合したうえ、乾燥する。
上記表面処理層形成工程では、シランカップリング剤を溶媒中に溶解させた溶液を上記化成皮膜形成工程で形成された上記化成皮膜の表面に添加したうえ、乾燥する。
上記樹脂層積層工程では、シリコーン樹脂を溶媒中に溶解させた溶液を上記表面処理層形成工程で形成された上記表面処理層の表面に添加したうえ、乾燥する。
当該圧粉磁心用粉末は、圧縮成形を行った後、熱処理を施すことで圧粉磁心に形成される。すなわち、当該圧粉磁心の製造方法は、当該圧粉磁心用粉末を圧縮成形する工程(圧縮成形工程)と、圧縮成形後の成形体を熱処理する工程(熱処理工程)とを備える。
上記圧縮成形工程は、例えば金型を用いた公知の方法によって行うことが可能である。上記圧縮成形工程における面圧としては、490MPa以上1960MPa以下が好ましく、790MPa以上1180MPa以下がより好ましい。特に、上記圧縮成形工程では、980MPa以上の面圧で圧縮成形を行うことで、高密度の圧粉磁心を製造しやすい。上記圧縮成形工程は、室温成形及び温間成形のいずれによって行うことも可能であるが、温間成形を行う方が、高強度の圧粉磁心が得られるため好ましい。
上記熱処理工程では、上記圧縮成形工程で得られた成形体を焼鈍する。この熱処理工程で、上記成形体に含まれる上記潤滑剤が蒸発又は熱分解する。当該圧粉磁心用粉末は、上記鉄基粉末の表面に上記化成皮膜、上記表面処理層及び上記樹脂層をこの順で備えているので、上記潤滑剤が蒸発又は熱分解した場合でも、得られる圧粉磁心の抗折強度を十分に大きくすることができる。
上記圧粉磁心は、上記熱処理工程後、常温まで冷却することで得られる。上記圧粉磁心の抗折強度の下限としては、46MPaが好ましく、50MPaがより好ましく、60MPaがさらに好ましい。当該圧粉磁心用粉末は、上記鉄基粉末の表面に、上記化成皮膜、上記表面処理層及び上記樹脂層がこの順で設けられていることで、得られる圧粉磁心の抗折強度を上記下限以上に高めることができる。なお、上記抗折強度の上限としては、高いほど好ましいため特に限定されるものではないが、例えば100MPaとすることができる。なお、「抗折強度」とは、JIS−Z2511:2006に基づく値を意味する。
当該圧粉磁心用粉末は、上記化成皮膜が、リンと、ニッケル及びコバルトのうちの少なくとも一方とを含んでおり、かつこの化成皮膜の表面に上記表面処理層を介して上記樹脂層が積層されているので、当該圧粉磁心用粉末を用いて形成される圧粉磁心の抗折強度を大きくすることができる。
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
[No.1〜No.7]
(圧粉磁心用粉末の作製)
鉄基粉末として、水アトマイズ法による純鉄粉で、不可避不純物としてC≦0.01質量%、Si≦0.03質量%、P≦0.02質量%、S≦0.01質量%を含み、150μm未満が16質量%、150μm以上180μm未満が41質量%、180μm以上250μm未満が42質量%、250μm以上が1質量%となる粒度分布の鉄基粉末を使用し、この鉄基粉末の表面にP及びNiを含む化成皮膜、シランカップリング剤を含む表面処理層及びシリコーン樹脂を主成分とする樹脂層をこの順で設けた後、樹脂層積層後の粉末と潤滑剤を混合した。具体的には、リン酸溶液として、水:50質量部、KH2PO4:35質量部、H3PO4:10質量部、(NH2OH)2・H2PO4:10質量部を混合したベース薬剤100mLに、ピロリン酸ニッケルと硝酸ニッケルとを合計で10質量部混合し、さらに皮膜形成後のリンの含有量と皮膜形成前のリンの含有量との差が0.04%となるように希釈した処理液50質量部を鉄基粉末1000質量部に混合した後、大気中で200℃、30分間乾燥し、目開き600μmの篩に通した(化成皮膜積層工程)。
潤滑剤混合工程後の粉末(圧粉磁心用粉末)を成形体に圧縮成形した。具体的には、常温の圧粉磁心用粉末を80℃に温めた金型に入れ、面圧800MPa(8.16ton/cm2)で、18mm×32mm×12.5mmの直方体状の成形体に加圧成形した(圧縮成形工程)。その後、この成形体を窒素雰囲気下で、昇温速度10℃/分、到達温度600℃、保持時間30分で歪取り焼鈍を行った(熱処理工程)。この熱処理工程後の成形体を常温まで炉冷してNo.1〜No.7のサンプルを得た。
(圧粉磁心用粉末の作製)
鉄基粉末としてNo.1〜No.7と同様の粉末を使用し、この鉄基粉末の表面にP及びNiを含む化成皮膜及びシリコーン樹脂を主成分とする樹脂層をこの順で設けた後、樹脂層積層後の粉末と潤滑剤を混合した。No.8では、シランカップリング剤を含む表面処理層を設けなかったこと、及び鉄基粉末100質量部に対するシリコーン樹脂及び潤滑剤の含有量を表1の通りとした以外、No.1〜No.7と同様にして圧粉磁心用粉末を作製した。
潤滑剤混合工程後の粉末(圧粉磁心用粉末)をNo.1〜No.7と同様にして成形体に圧縮成形した(圧縮成形工程)。その後、この成形体についてNo.1〜No.7と同様の条件で歪取り焼鈍を行った(熱処理工程)。この熱処理工程後の成形体を常温まで炉冷してNo.8のサンプルを得た。
No.1〜No.8のサンプルの密度[g/cm3]を求めた。密度は、各サンプルの質量及び大きさを実測し、計算によって求めた。この算出結果を表1に示す。
No.1〜No.8のサンプルの抗折強度[MPa]をJIS Z−2511:2006に準拠して求めた。この測定結果を表1に示す。
表1に示すように、鉄基粉末の表面に、P及びNiを含む化成皮膜と、シランカップリング剤を含む表面処理層と、シリコーン樹脂を主成分とする樹脂層とがこの順で設けられ、かつ樹脂層の表面に潤滑剤が存在しているNo.1〜No.7は、シランカップリング剤を含む表面処理層を備えないNo.8に比べて抗折強度が大きくなっている。特に、鉄基粉末100質量部に対するシランカップリング剤の含有量が0.10質量部以上であるNo.2〜No.7は、No.8に対して抗折強度が極めて大きくなっている。
Claims (3)
- 鉄基粉末と、
上記鉄基粉末の表面に形成される化成皮膜と、
上記化成皮膜の表面に形成され、シランカップリング剤を含む表面処理層と、
上記表面処理層の表面に積層され、シリコーン樹脂を主成分とする樹脂層と、
上記樹脂層の表面に存在する潤滑剤と
を備え、
上記化成皮膜が、リンと、ニッケル及びコバルトのうちの少なくとも一方とを含む圧粉磁心用粉末。 - 上記鉄基粉末100質量部に対する上記シランカップリング剤の含有量が0.05質量部以上0.30質量部以下であり、かつ上記鉄基粉末100質量部に対する上記シリコーン樹脂の含有量が0.05質量部以上0.30質量部以下である請求項1に記載の圧粉磁心用粉末。
- 上記鉄基粉末100質量部に対する上記潤滑剤の添加量が0.20質量部以上0.40質量部以下である請求項1又は請求項2に記載の圧粉磁心用粉末。
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