JPS59106108A - 焼結磁性体とその製造方法 - Google Patents

焼結磁性体とその製造方法

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JPS59106108A
JPS59106108A JP21734482A JP21734482A JPS59106108A JP S59106108 A JPS59106108 A JP S59106108A JP 21734482 A JP21734482 A JP 21734482A JP 21734482 A JP21734482 A JP 21734482A JP S59106108 A JPS59106108 A JP S59106108A
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JP
Japan
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iron
density
based alloy
alloy powder
magnetic flux
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JP21734482A
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Kazuo Ozaki
尾崎 一雄
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/33Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials mixtures of metallic and non-metallic particles; metallic particles having oxide skin

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  • Power Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉄又は鉄基合金粉末を主成分として鉄損失の少
ない高磁束密度を有する焼結磁性体と、その製造方法に
関するものである。
従来、透磁率か晶く、高磁束密度で鉄損失も少ない圧粉
磁性体の製法として古くから各種の方法発明が開発され
、例えばカーボニル鉄粉を有機絶縁物で比較的低温にお
いて力1]圧結着して圧粉磁心としたり、或いはパーマ
ロイ系合金(Fe −Ni −Mo )センタス1〜(
Fe  81 Ae)  その他の鉄基合金粉末を絶縁
物と混合して、加圧成形したものがあったが、これらは
高周波領域での透磁率の高さを主として利用し、高飽和
磁気特性を要求されず、その特性か著しく低いので変圧
器や回転機などの電気機器の鉄芯なとには使用出来なか
った。
そこで従来は上記欠点を改善したものとして広くけい素
鋼板など鉄損失の小さい薄板材を打ち抜き、層間絶縁し
て積み重ねた積層鉄芯を汎用している。この積層鉄芯に
おいては鉄損特にうす電流損は板材の厚さの自乗に比例
するとされていることから出来る限り薄い板材を使用し
ている。
しかしながら、積層鉄芯は、圧延加工、打ち抜き加工1
層間絶縁のための表面処理、打ち抜き鋼板の積重工程、
と複雑な工程を要し、しかし前記したまうに、数10ミ
クロン以下の極薄鋼板でなけれは)、r8波数特性の向
上が見られないため、この極薄、1IIl板の打lし抜
き、積車工程は熟練・精度を要し、時間、コス1〜か高
くかかった欠点があった。
該積層鉄心の上記欠点、諸問題を解決する発明としては
、たとえば鉄又は鉄基合金粉末にエポキシ樹脂を加え混
合したのち、加圧成形後、鉄の歪取り温1ザにさらすこ
となくエポキシ樹脂のみを硬化させるに充分な温度で処
理し、粉末粒子の1つ1つを相互に強制的に絶縁させる
ことにより磁束密度を下げることなく鉄損失を下げた圧
粉体を作るという方法かあるが、樹脂添加により、有効
密度が低下し、磁束密度及び透磁率の低下を起すという
問題があった。又、先に鉄粉表面に加熱によす酸化絶縁
被膜を設はケースI’E+こ充填加圧成形し鉄芯を作る
方法も開発されている。
一方、焼結体の磁束密度は、その圧粉体の鉄又は鉄基合
金の加圧密度と相関々係にあり、高磁束密度は高加圧密
度によす得られ、又、機械的強度は高温の焼結温度を要
するものであるとされて、機械的強度を要求されないも
のは別として一般的には1〕賞記v8又は鉄基合金を7
.0〜7.4 gr14,1声の密度に加圧成形後、1
150=1250°Cて焼結し、焼結磁性体を製造して
いたので該焼結磁性体は、機械的強度は増加するものの
鉄損失においては極度に悪い問題かあった。
以上、従来の圧粉及び焼結磁性体、積層鉄心等は伺れも
その製法、製品に一長一短かあり、電磁用部品としての
磁気特性を利用する焼結磁性体を簡単に製造でき、しか
も高磁束密度、鉄損失の少ない製品を得る手段か切望さ
れていた。
本発明は、従来の諸欠点を改善した簡単な製法により、
優れた性能の焼結磁性体を提供しようとするものである
。その要旨とする処は、鉄又は鉄基台金粉末を所望の電
磁部品等の成形用型内に所要量充填し、6.0〜7.4
g拓〃3の平均密度に加圧成型し、非酸化性雰囲気カス
中で600・〜1100°Cに加熱したのち、ひきつつ
き、もしくは別途、四三酸化鉄(Fe04)を生じさせ
る温度領域で雰囲気ガスの露点制御或はスチーム処理等
により、鉄粉又は鉄基合金粉末に酸化絶縁被膜を施すこ
とにある。
本発明方法によれば、積層鉄心製造における複雑な工程
を必要とぜず、非酸化性雰囲気カス中で600〜110
0°Cに加熱したのち、引続いて、若しくは別途四三酸
化鉄を生じさせる温度領域で雰囲気ガスの露点制御或は
ツルーイング即ちスチーム処理により、積層鉄心に置き
換え得る製品とすることかできるからその製造工程が簡
素化し、複雑且つ高度の技術を必要とぜずに所期の作用
効果を奏する製品を得ることが容易となる。
ここで、前記したように、焼結体の磁束密度は、その圧
粉体の鉄又は鉄基合金としての真密度に比例する。従っ
て樹脂筒U合物が存在しない本発明にあっては鉄又は鉄
基合金粉末の真密度はそのまま必要に応じて成形圧力に
より直接高めることができる。
このように磁束密度は加圧密度に影響されるが、その範
囲を平均密度60〜7.4g%rrplにとる。範囲を
60〜7.4g%2!18とした理由は、平均密度6.
OgrAntf3未満の場合、磁束密度は、従来の積層
鉄心と同等の磁束密度を得ようとすれば成形、焼結によ
る鉄心等の成形品の寸法を数倍に[)なけれはならない
ため、実用的でないからである。又、7.4 gl:4
+++3をこえる場合、従来の通常の上下からの挾支加
圧装置による加圧方法では7.4 g’4m”以上に上
げることかできず再加工等の処理工程か必要になる為で
ある。
又、加圧か高くなり圧着爪により鉄損を増加さぜるおそ
れは、前記しtコ生成方法による酸化絶縁被膜で減少さ
せることかできる。
即ち、鉄損は、成形圧力か高過ぎるときは鉄又は鉄基合
金粉末は互いに圧着し、結合される為、非酸化雰囲気カ
スが浸透せず絶縁被膜かできず7α気抵抗は低くなり鉄
損は大きくなる。所が本発明方法では圧着しても溶着し
ないから電磁的に好ましい部分には外表面のみならず製
品の実質内部まで酸化絶縁被膜で被着されているため、
電気抵抗か増大し、鉄損は低くなる。
又、ゞ変形量に関し・でも、本発明焼結体においては比
較的低温で行う為、変形量が小さくなる。
温疫による変形量を比較すると次のようになる。
焼結温度は600〜1100°Cの範囲をとった。
焼結温度は600〜1100°Cにおいて最も好ましい
酸化絶縁被膜を生成させることかできた。
600′C以下では焼結不能であり、必要な機械的強度
を得られない。又、1100°Cをこえると鉄損は急激
に上昇し従来の焼結体と同様の極度に悪い鉄損失を示す
以下に実施例について説明する。
I〕 原料鉄粉;35メツシュ通過を用い、成形圧力B
tOn76ノ12〜10tCxI/Aノn2の範囲て6
種類を同一成形型で複数個づつ成形加圧したところ、平
均密度5.6〜7.4g%7nBのものを得た。
ここで平均密度とは、3 tOnI:nrzの加圧力に
よる成形加圧体複数個を調べたところ、夫々の成形加圧
体は上下からの加圧装置寄り部分の密度か高く、該上下
加圧装置の中間部分は低く、全体が均質でないことを表
わすものである。
前記平均密度を有する加圧成形体を850°Cて3時間
、非酸化雰囲気ガス申で焼結し、冷却過程中550°C
で更にブルーインク処理を行い焼結磁性体を得た。
該焼結磁性体の磁束密度B8.を第1図に示す。
ただし、Bgoは、8000V′mにおける磁束密度で
ある。
従来の焼結磁性体における落度7.25 g’J+++
8 +6、84 fMon3の磁束密度B80は1.3
1 W”/yn2 、1.24W b/15.、2であ
ったから磁束密度においては従来の焼結磁性体とほぼ同
等の高い磁束密度が得られることか認められた。
又、前記本発明の焼結磁性体の鉄損W 10150を第
2図に示す。但し、鉄損は5011z 、  l OW
喝22にてd用定しtこ。
従来の焼結磁性体における密度7.25 gr7Q3゜
6、84−1’Fz2’+++”の鉄損W】0/15o
は、72 ’4 、68”Acgであったから、本発明
における前記焼結磁性体は鉄損において特にすぐれた磁
性特性を示すことが認められる。
11〕  別の実施例として、前記実施例と同じ鉄粉月
利を使用し、平均密度6.8 grA〃+8に加圧成形
した後、温度条件を変えて550〜1150’Cにて3
時間、非酸化性雰囲気ガス中で焼結し、冷却過程中55
0°Cで更にブルーイング処理により焼結磁性体を得た
。この焼結磁性体の焼結温度と鉄損値の関係を第2図に
示す。但し鉄損は501−1z+  t、。
W喝22にて測定した1 第3図に示すように、110000以下においては低鉄
損を示しているが、11oO°しをこえた点において急
激に鉄損値は上昇しているのが認められる。
又、焼結磁性体の断面は、顕微鏡下において鉄粉は絶縁
酸化被膜に被われているのが認められた。
尚、表面は絶縁酸化被膜で完全に被われている。
第4図〔図面代用参考写真(200倍写真)〕に断面を
示す。図中、(1)は鉄粉、(2)は酸化絶縁液、膜、
(3)は隙間である。
以上の製造工程、特性から明らかなように、従来、高密
度、高温加熱焼結(1,1,50〜12!50°C)で
なければ高a末密度の焼結磁性体が得ちれないとされて
いたものを、i)u記のような高温焼結では鉄粉か互い
に溶着して結局鉄損が大きいことに着目し、本発明にお
いては1150°Cよりも低い焼結温度にて加熱焼結し
、非酸化性雰囲気ガスの露点制御或はフルーインクによ
り、鉄粉又は鉄基合金材料か互いに全てが溶着してしま
うことかなく、これら溶着されてしまわない鉄粉の外周
に酸化被膜を形成被着させることが出来たものである。
更に強制的にフルーインクを行なってもよいことは勿論
である。
従って本発明方法によって得た焼結磁性体は、高い成形
圧力による弊害かなく鉄損が少なく、特に渦電流損が甚
だ小さいにもかか4)らす機械的強度にもすぐれ高磁束
密度かつ電気抵抗の高い磁性体を簡単な工程、少ない労
力、工不ルキーにより得ることが出来、従ってその製法
もコスト安とすることか出来るすぐれた発明方法である
又、本発明の焼結磁性体は、鉄粉の変形量が小さい為、
寸法精度か出し易く、小型モーター用ローター、ステー
ター、スイッチンクトランス用鉄芯、高周波用すアクト
ル等に最適である。
以上本発明は、従来法に比し、接着、結着樹脂不要であ
り、これらを均一に添加絶縁させる様な高度技術、ミキ
シング装置や高温高加圧用設備が不要である。又、同一
磁気特性の製品において鉄粉重量が少なく側料が軽減さ
れる等、特有のすくれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の焼結磁性体の加圧密度と磁束密度との
関係を示すグラフ、第2図は同上加圧密度と鉄損失の関
係を示すグラフ、第3図は同上焼結温度と鉄損失の関係
を示すグラフ、第4図は図面代用参考写真で本発明焼結
磁性体の拡大断面図。 竿1 図 1■2図 害劇C1/cd) 自発手続補正書 昭和58年 1月26[ヨ 特許庁長官若杉和夫殿 1、事件の表示 昭和57年特許願第217344号゛ 焼結磁性体とその製造方法 3、補正をする者 事件との関係     特許出願人 尾崎−雄 氏 名     (6166)  弁理士  鈴 木 
ハル、肪・−1、′、・ミ ゛い゛)\ノ 5、補正命令の日付          昭和  年 
 月゛゛日C1補正の内容 別紙の通り 自発補正店− 1、明細書第4真下から3行目のrFeO=Jをl’F
e304−1と。 同上第8真下から5行目のr 10 wb/m2Jを(
1,01111)/l112」と! 同」二、第9頁第9行目の「第2図」を「第3図」と夫
々補正する。 2、同第6頁第11行目〜18行目の1即ち、鉄損は、
・・・・鉄損は低くなる。」の記載を特徴する 特許出願人  尾崎 −雄 5′1 他1名−一 手続補正書(方式) 昭和58年 4月// 目 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和57年特許願第 21 ”7344  号2、発明
の名称 焼結磁性体とその製造方法 3、補正をする者 小1!I−との関係     特許出願人尾崎−雄 4.1(埋入 住 所     大阪市東区平野町二丁目10平利ビル
氏 名     (6106)  弁理士  鈴 木 
パノ、し、1;・ 、・ ・〕 6リ  1 5、補正命令の日付           昭和58年
 3月 916、補正の内容 別紙の通り 7、補正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄 6、補正の内容 明細書の図面の簡単な説明において、第4図の説明を下
記の通り補止する。 [第・1図は、本発明焼結磁性体の金属組織の拡大断面
図。] 出ルJ1人 尾崎−雄 代理人  鈴 木 ハルミ゛

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、加圧成形、焼結により、所定の製品とされた状態に
    おける鉄又は鉄基合金粉末が、酸化絶縁被膜に被われ、
    密度6.0〜7.4 gin”とされて成ることを特徴
    とする焼結磁性体。 2、鉄又は鉄基合金粉末を所定型内に6.0〜7.4g
    %7tr8の密度に加圧成形し、非酸化性雰囲気ガス中
    で600〜1100°Cにて所定時間加熱後、露点制御
    又はスチーム処理により、前記鉄又は鉄基合金粉末に酸
    化絶縁被膜を生成被着させ高磁束密度、鉄損、及び変形
    量の少ない特性を有する焼結磁性体の製造方法。
JP21734482A 1982-12-10 1982-12-10 焼結磁性体とその製造方法 Pending JPS59106108A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010021340A (ja) * 2008-07-10 2010-01-28 Nippon Kagaku Yakin Co Ltd Fe系軟磁性材の製造方法及びFe系軟磁性材並びに圧粉磁芯
JP2010199328A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Toyota Motor Corp 圧粉磁心の製造方法

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