KR101672658B1 - 압분 자심용 분말 및 압분 자심 - Google Patents

Abstract

철기 연자성 분말의 표면에 인산계 화성 피막을 갖고 있는 압분 자심용 분말이며, 인산계 화성 피막의 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰 배율 10000배 이상으로 10개소 이상 관찰했을 때에, 인산계 화성 피막은 최대 두께가 20 내지 200㎚이고, 또한 인산계 화성 피막의 표면에는 오목부가 형성되어 있음과 함께, 관찰 시야의 합계 면적에 대해 오목부가 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있는 개구부의 합계 면적이 0.5 내지 50면적％이다.

Description

압분 자심용 분말 및 압분 자심 {POWDER FOR POWDER MAGNETIC CORE, AND POWDER MAGNETIC CORE}

본 발명은 철분이나 철기 합금 분말(이하, 양자를 합쳐서 간단히 철분이라고 함) 등의 연자성 분말의 표면에 내열성이 높은 절연 피막이 적층된 압분 자심용 분말 및 이 압분 자심용 분말을 압축 성형함으로써 얻어지는 압분 자심에 관한 것이다. 본 발명의 압분 자심은, 특히, 전자기 부품용 자심으로서 사용된다.

모터의 코어재에는, 종래에는 전자 강판이나 전기 철판 등을 적층한 것이 사용되어 왔지만, 최근에는 압분 자심이 이용되어 왔다. 압분 자심은 압분 자심용 분말을 압축 성형하여 제조되므로, 형상의 자유도가 높고, 삼차원 형상의 코어를 용이하게 제조할 수 있으므로, 종래의 모터에 비해 소형화 경량화가 가능해진다.

전자기 부품에 사용되는 압분 자심은 제조 공정에 있어서 핸들링성이 양호한 것이나, 코일로 하기 위한 권선일 때에 파손되지 않는 충분한 기계적 강도를 갖는 것이 중요하다. 이들의 점을 고려하여, 압분 자심을 제조할 때에는, 철분을 전기 절연물로 피복하는 기술이 알려져 있다. 즉, 전기 절연물로 철분을 피복함으로써 철분 입자끼리가 전기 절연물을 통해 접착되므로, 전기 절연물로 피복된 철분을 사용하여 얻어지는 압분 자심은 철분 상태로 제조한 압분 자심보다도 기계적 강도가 향상된다.

압분 자심의 기계적 강도를 높이는 기술로서는, 특허문헌 1, 2가 알려져 있다. 이들 중 특허문헌 1에는 연자성 분말의 표면에, 인산 등으로부터 얻어지는 유리상 절연층을 피복하고, 또한 에폭시 수지, 이미드 수지, 혹은 불소계 수지를 포함하는 수지층을 피복함으로써, 압분 자심의 기계적 강도를 향상시키는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는 철기 연자성 분말 표면에, 소정의 원소를 포함하는 인산계 화성 피막과, 실리콘 수지 피막을 이 순서로 형성한 압분 자심용 분말을 사용하면, 고자속 밀도, 저철손, 고기계적 강도라는 특성을 만족시키는 압분 자심이 얻어지는 것이 기재되어 있다.

일본 특허 제2710152호 공보 일본 특허 제4044591호 공보

그런데, 압분 자심의 자속 밀도를 향상시키기 위해서는, 압분 자심의 밀도를 높이는 것이 유효하고, 철분을 피복하는 전기 절연물량을 저감하는 것이 권장된다. 한편, 압분 자심의 철손, 특히 히스테리시스손을 저감하기 위해서는, 압분 성형체를 고온에서 열처리하여, 압분 성형체의 제조 시에 도입된 변형을 해방하는 것이 유효하다. 그로 인해 압분 자심의 히스테리시스손을 저감하기 위해서는, 고온(예를 들어, 500 내지 700℃)에서 열처리해도 철분을 피복하고 있는 전기 절연물의 절연성을 열화시키지 않는 것이 필요하고, 절연성을 확보하기 위해서는, 철분을 피복하는 전기 절연물량을 증가시키는 것이 유효하다. 또한, 전기 절연물량을 증가시키면, 철분 입자끼리의 접착성이 향상되므로, 압분 자심의 기계적 강도 향상에도 기여한다. 그러나 전기 절연물량을 증가시키면, 압분 자심의 밀도가 낮아져, 압분 자심의 자속 밀도가 작아진다. 따라서, 철분을 피복하는 전기 절연물량에 착안하면, 압분 자심의 자속 밀도를 향상시키는 것과, 압분 자심의 철손(특히, 히스테리시스손)을 저감함과 함께, 압분 자심의 기계적 강도를 향상시키는 것은 상반되는 과제이다.

본 발명은 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 철기 연자성 분말의 표면에 인산계 화성 피막을 갖고 있는 압분 자심용 분말이며, 철기 연자성 분말 사이를 효과적으로 절연하고, 또한 고온에서 열처리해도 양호한 절연성을 유지하고, 또한 압분 자심의 기계적 강도를 높게 할 수 있는 압분 자심용 분말을 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 절연성이 우수하고, 기계적 강도가 높은 압분 자심을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명에 관한 압분 자심용 분말은 철기 연자성 분말의 표면에 인산계 화성 피막을 갖고 있는 압분 자심용 분말이며, 상기 인산계 화성 피막의 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰 배율 10000배 이상으로 10개소 이상 관찰했을 때에, 상기 인산계 화성 피막은 최대 두께가 20 내지 200㎚이고, 또한 상기 인산계 화성 피막의 표면에는 오목부가 형성되어 있음과 함께, 관찰 시야의 합계 면적에 대해 상기 오목부가 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있는 개구부의 합계 면적이 0.5 내지 50면적％인 점에 요지를 갖고 있다.

상기 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있는 상기 개구부는 대략 원 형상이고, 상기 대략 원 형상의 개구부는 평균 원 상당 직경이 50 내지 1000㎚이고, 또한 상기 인산계 화성 피막의 표면에 있어서의 5㎛×5㎛의 영역을 10개소 이상 관찰했을 때에, 상기 대략 원 형상의 개구부의 개수는 평균 10개 이상이거나, 상기 인산계 화성 피막의 단면을 10개소 이상 관찰했을 때에, 상기 대략 원 형상의 개구부의 개수가, 상기 철기 연자성 분말의 표면 길이 5㎛당 평균 1개 이상인 것이 바람직하다. 상기 인산계 화성 피막 상에는 실리콘 수지 피막을 갖고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에는 상기 압분 자심용 분말을 압축 성형하여 얻어진 압분 자심도 포함된다.

또한, 본 발명에는 철기 연자성 분말의 표면에 인산계 화성 피막을 갖고 있는 압분 자심용 분말을 압축 성형하여 얻어진 압분 자심이며, 상기 압분 자심의 파단면을 관찰했을 때에, 3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸이는 부위에 있어서, 상기 인산계 화성 피막은 최대 두께가 20 내지 200㎚이고, 또한 상기 인산계 화성 피막의 표면에는 오목부가 형성되어 있음과 함께, 상기 오목부는 상기 인산계 화성 피막의 표면에 개구부를 형성하고 있고, 상기 철기 연자성 분말의 표면 길이의 합계에 대해, 상기 인산계 화성 피막이 부착되어 있는 부분의 길이의 합계가 50길이％ 이상이고, 3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸이는 부위에 있어서 상기 인산계 화성 피막에는 상기 철기 연자성 분말의 표면 길이 5㎛에 대해 상기 개구부의 폭이 50 내지 1000㎚인 오목부가 평균 1개 이상 존재하고, 상기 인산계 화성 피막이 부착되어 있는 부분에서는 상기 철기 연자성 분말의 표면에, 제1 산화물층, 인산계 화성 피막 및 제2 산화물층이 이 순서로 적층되어 있고, 상기 제1 산화물층의 두께가 200㎚ 이하(0㎚를 포함함)인 압분 자심도 포함된다.

또한, 본 발명에는 상기 인산계 화성 피막 상에 실리콘 수지 피막을 갖고 있는 압분 자심용 분말을 압축 성형하여 얻어진 압분 자심도 포함된다.

본 발명에 따르면, 철기 연자성 분말의 표면에 인산계 화성 피막을 최대 두께 20㎚ 이상으로 형성하고 있으므로, 철기 연자성 분말 사이를 효과적으로 절연할 수 있고, 고온에서 열처리해도 양호한 절연성을 유지할 수 있다. 또한, 상기 인산계 화성 피막의 막 두께를 불균일하게 하여 인산계 화성 피막의 표면에 오목부를 형성하고 있으므로, 압분 자심으로 했을 때의 기계적 강도를 높일 수 있다. 즉, 압분 자심의 파단면을 관찰했을 때에, 3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸이는 부위에 있어서, 철기 연자성 분말과 인산계 화성 피막 사이에 제1 산화물층이 형성되는 것이 억제되어 있음과 함께, 인산계 화성 피막 상에 제2 산화물층이 형성되어 있음으로써, 압분 자심의 기계적 강도가 높아진다.

또한, 상기 인산계 화성 피막 상에 실리콘 수지를 형성한 경우에는, 실리콘 수지가 상기 인산계 화성 피막의 표면에 형성한 오목부에 들어가, 실리콘 수지의 유지성이 향상되므로, 압분 자심의 기계적 강도가 한층 향상된다.

도 1은 압분 자심의 파단면 중, 3개의 철기 연자성 분말로 둘러싸인 부위를 도시한 모식도이다.
도 2는 인산계 화성 피막의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 촬영한 도면 대용 사진이다.
도 3은 인산계 화성 피막의 적층 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 촬영한 도면 대용 사진이다.

본 발명자들은 압분 자심의 절연성 및 기계적 강도를 높이기 위해, 예의 검토를 거듭해 왔다. 그 결과, 철기 연자성 분말의 표면에 인산계 화성 피막을 갖고 있는 압분 자심용 분말을 사용하여 압분 자심을 제조하는 데 있어서, 최대 두께가 20㎚ 이상이 되도록 인산계 화성 피막을 형성하면, 고온에서 열처리해도 양호한 절연성을 유지할 수 있는 것, 상기 인산계 화성 피막의 표면에 오목부를 형성하면, 압분 자심의 기계적 강도가 향상되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.

즉, 종래는, 압분 자심의 절연성 및 기계적 강도를 향상시키기 위해, 철기 연자성 분말의 표면에, 막 두께가 균일해지도록 인산계 화성 피막을 형성하고 있었다.

한편, 본 발명에서는 철기 연자성 분말의 표면에 인산계 화성 피막의 최대 두께가 20㎚ 이상이 되도록 형성하고 있으므로, 철기 연자성 분말 사이를 효과적으로 절연할 수 있고, 고온에서 열처리해도 양호한 절연성을 유지할 수 있다. 그로 인해 압분 자심의 절연성을 높일 수 있다. 그리고, 본 발명에서는 철기 연자성 분말의 표면에 형성하는 인산계 화성 피막의 막 두께를 불균일하게 하여, 인산계 화성 피막의 표면에 오목부를 형성하고 있으므로, 압분 자심용 분말을 압축 성형하여 열처리했을 때에, 압분 자심용 분말끼리의 사이의 공극(예를 들어, 3 내지 4개의 철기 연자성 분말로 둘러싸인 부분)에, 산화철(제2 산화물층)이 형성된다. 이 제2 산화물층이 형성되어, 공극이 메워짐으로써 압분 자심의 기계적 강도가 향상된다고 생각된다.

상기 열처리는 압축 성형 시에 도입된 변형을 제거하기 위해 행해지지만, 본 발명에서는 대기 분위기에서 열처리를 행하고 있다. 종래에 있어서도 열처리를 대기 분위기에서 행하는 경우가 있었지만, 불활성 가스 분위기(예를 들어, 질소 가스 분위기)에서 열처리를 행하는 경우도 있었다. 압축 성형체를 불활성 가스 분위기에서 열처리하면, 압축 성형체는 산화되지 않기 때문이다. 한편, 압축 성형체를 대기 분위기에서 열처리하면, 압축 성형체의 내부까지 산화가 진행된다. 종래의 압분 자심용 분말은, 통상, 철기 연자성 분말의 표면에, 인산계 화성 피막이 균일하게 형성되어 있으므로, 압축 성형체 내부의 산화는 철기 연자성 분말과 인산계 화성 피막 사이에 일어나고, 철기 연자성 분말과 인산계 화성 피막 사이에 산화물층(제1 산화물층)이 형성된다. 본 발명자들이 검토한바, 철기 연자성 분말과 인산계 화성 피막 사이에 형성된 제1 산화물층은 파단의 기점이 되어 압분 자심의 기계적 강도가 저하되는 것이 판명되었다. 즉, 종래의 압분 자심용 분말에서는, 철기 연자성 분말에 유래하는 Fe은 균일하게 형성된 인산계 화성 피막에 의해 확산이 방지되어, 인산계 화성 피막의 외측으로 확산되지 않으므로, 철기 연자성 분말의 표면이 산화되어, 철기 연자성 분말과 인산계 화성 피막 사이에 산화철이나 인산철로 구성되어 있는 내측 산화물층(제1 산화물층)을 형성하고 있었다. 이 내측 산화물층은 철기 연자성 분말의 표면 전체에 형성되므로, 파단의 기점이 되기 쉽고, 압분 자심의 기계적 강도가 저하되는 원인으로 되어 있었다.

한편, 본 발명의 압분 자심용 분말은 철기 연자성 분말의 표면을 피복하고 있는 인산계 화성 피막의 표면에 오목부가 형성되어 있다. 이 압분 자심용 분말을 압축 성형하여 얻어진 압축 성형체를 대기 분위기에서 열처리하면, 철기 연자성 분말에 유래하는 Fe은 인산계 화성 피막에 형성된 오목부를 통해 인산계 화성 피막의 외측으로 확산된다. 확산된 Fe은 3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸인 공극 부분에 제2 산화물층(외측 산화물층)을 형성한다. 인산계 화성 피막이 표면에 형성된 철기 연자성 분말은 철기 연자성 분말이 형성하는 공극이 제2 산화물층으로 메워지고, 이 제2 산화물층을 통해 보다 결합력을 강화하므로, 압분 자심의 기계적 강도가 향상된다. 이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 압분 자심용 분말은 철기 연자성 분말의 표면에 인산계 화성 피막을 갖고 있고, 상기 인산계 화성 피막은 최대 두께가 20 내지 200㎚이다. 그리고 상기 인산계 화성 피막의 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰 배율 10000배 이상으로 10개소 이상 관찰했을 때에, 상기 인산계 화성 피막의 표면에는 오목부가 형성되어 있음과 함께, 관찰 시야의 합계 면적에 대해 상기 오목부가 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있는 개구부의 합계 면적이 0.5 내지 50면적％이다. 또한, 본 발명에 있어서, 상기 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있는 오목부라 함은, 인산계 화성 피막의 최대 두께에 대해 두께가 50％ 이하로 되는 영역인 것이 바람직하다.

[철기 연자성 분말]

본 발명에서 사용하는 철기 연자성 분말은 강자성체의 철기 분말이고, 구체적으로는, 순철분, 철기 합금 분말(예를 들어, Fe-Al 합금, Fe-Si 합금, 센더스트, 퍼멀로이 등) 및 철기 아몰퍼스 분말 등을 들 수 있다.

이 철기 연자성 분말은, 예를 들어 애토마이즈법에 의해 용해철(또는 용해철 합금)을 미립자로 한 후에 환원하고, 계속해서 분쇄하는 것 등에 의해 제조할 수 있다.

[인산계 화성 피막]

본 발명에 있어서는, 상기 철기 연자성 분말의 표면에 인산계 화성 피막이 형성된다. 이 인산계 화성 피막은 인을 포함하는 화합물[예를 들어, 오르토인산(H₃PO₄)]이 용해된 처리액에 의한 화성 처리에 의해 생성할 수 있는 피막이고, 철기 연자성 분말 유래의 Fe 원소를 포함하는 피막이 된다.

상기 인산계 화성 피막의 막 두께는 최대 두께가 20 내지 200㎚이다. 최대 두께가 20㎚보다 얇으면, 인산계 화성 피막에 의한 절연 효과가 발현되지 않는다. 또한, 인산계 화성 피막이 지나치게 얇으면, 인산계 화성 피막 상에 형성되는 실리콘 수지의 부착성이 저하되므로, 압분 자심으로 했을 때의 절연성이 저하된다. 인산계 화성 피막의 최대 두께는, 바람직하게는 30㎚ 이상, 보다 바람직하게는 40㎚ 이상이다. 그러나 최대 두께가 200㎚를 초과하면 절연 효과가 포화되는 데다가, 인산계 화성 피막이 지나치게 두꺼워져 압분 자심을 고밀도화할 수 없어, 자속 밀도가 저하된다. 따라서, 최대 두께는 200㎚ 이하, 바람직하게는 150㎚ 이하, 보다 바람직하게는 100㎚ 이하로 한다.

그리고, 상기 인산계 화성 피막의 표면에는 오목부가 형성되어 있다. 오목부라 함은, 상기 최대 두께에 대해 두께가 50％ 이하로 되는 영역인 것이 바람직하고, 예를 들어 상기 최대 두께에 대해 두께가 50％로 되는 점을 연결하여 얻어지는 가상 50％면보다도 오목하게 되어 있는 영역을 의미하고 있다. 인산계 화성 피막의 표면에 오목부가 형성됨으로써, 대기 분위기 중에서 열처리했을 때에 철기 연자성 분말과 인산계 화성 피막 사이에 제1 산화물층이 형성되는 것이 억제됨과 함께, 인산계 화성 피막 상에 제2 산화물층이 형성되고, 압분 자심의 기계적 강도가 높아진다. 또한, 인산계 화성 피막의 표면에 형성되는 오목부에, 상기 인산계 화성 피막 상에 형성하는 실리콘 수지가 들어가, 실리콘 수지의 유지성이 높아지므로, 압분 자심의 기계적 강도가 높아진다.

상기 오목부는 오목부와, 오목부 이외의 부분에서 피막 두께의 차가 크고, 두께가 급격히 변화되는 것이 바람직하다. 즉, 인산계 화성 피막의 표면에 형성되는 오목부는 피트(구멍)나 홈과 같이, 인산계 화성 피막의 두께가 급격히 변화되는 형상인 것이 바람직하다.

상기 오목부의 저부에 있어서의 인산계 화성 피막의 두께는 상기 최대 두께에 대해 0％여도 된다. 즉, 상기 오목부의 저부에 있어서의 인산계 화성 피막의 두께는 0㎚이고, 철기 연자성 분말의 표면이 노출되어 있어도 된다. 상기 오목부의 저부에 있어서의 인산계 화성 피막의 두께가 얇거나, 철기 연자성 분말의 표면이 노출되어 있으면, 압분 자심을 형성할 때에, 이 부분으로부터 철기 연자성 분말에 유래하는 Fe이 인산계 화성 피막의 외측으로 확산되므로, 3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸인 공극 부분에 제2 산화물층이 형성되고, 압분 자심의 기계적 강도가 향상된다(후술하는 도 1을 참조).

상기 인산계 화성 피막의 막 두께는 인산계 화성 피막을 형성한 철기 연자성 분말(이하, 간단히 「인산계 화성 피막 형성 철분」이라고 칭하는 경우가 있음)을 수지에 매립하여 연마하거나, 혹은 크로스 섹션 폴리셔 가공(CP 가공)에 의해 단면을 노출시키고, 전자 현미경(예를 들어, 주사형 전자 현미경 또는 투과형 전자 현미경)으로, 관찰 배율 10000배 이상으로, 10시야 이상 관찰하여 측정하고, 평균값을 구하면 된다.

상기 오목부가, 피트나 홈과 같이 인산계 화성 피막의 막 두께가 급격히 변화되어 형성되는 형상인 경우에는, 인산계 화성 피막 형성 철분을 수지에 매립하여 연마하거나, 혹은 CP 가공에 의해 단면을 노출시키고, 전자 현미경(예를 들어, 주사형 전자 현미경 또는 투과형 전자 현미경)으로 관찰 배율 10000배 이상으로 10시야 이상 관찰하여 상기 오목부의 형상을 측정하면 된다.

상기 오목부가, 인산계 화성 피막의 막 두께가 완만하게 변화되어 형성되는 형상인 경우에는, 인산계 화성 피막의 깊이 방향으로 연마와 관찰을 반복하여 삼차원적인 해석을 행하여 상기 오목부의 형상을 측정하면 된다.

상기 오목부가 상기 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있는 개구부의 합계 면적은 상기 인산계 화성 피막의 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰 배율 10000배 이상으로 10개소 이상 관찰했을 때에, 관찰 시야의 합계 면적에 대해 0.5 내지 50면적％인 것이 중요하다. 상기 개구부의 합계 면적이, 상기 관찰 시야의 합계 면적에 대해 0.5면적％를 하회하면, 오목부가 지나치게 적으므로, 실리콘 수지의 부착성이 떨어져, 압분 자심의 절연성과 기계적 강도를 향상시킬 수 없다. 따라서, 상기 개구부의 합계 면적은 상기 관찰 시야의 합계 면적에 대해 0.5면적％ 이상, 바람직하게는 1면적％ 이상, 보다 바람직하게는 3면적％ 이상으로 한다. 그러나, 상기 개구부의 합계 면적이, 상기 관찰 시야의 합계 면적에 대해 50면적％를 초과하면, 인산계 화성 피막의 막 두께가, 상기 최대 두께에 대해 얇아지는 부분이 지나치게 많아지므로, 인산계 화성 피막에 의한 절연 효과가 발현되지 않는다. 또한, 인산계 화성 피막의 막 두께가, 상기 최대 두께에 대해 얇은 부분이 지나치게 많아지면, 실리콘 수지의 부착성이 저하되어, 압분 자심의 절연성을 개선할 수 없다. 또한, 인산계 화성 피막의 막 두께가, 상기 최대 두께에 대해 얇은 부분이 지나치게 많아지면, 특히, 철기 연자성 분말이 노출되는 부분이 지나치게 많아지면, 인산계 화성 피막이 열처리 시에 생성하는 산화철에 도입되어, 파단의 기점이 되므로, 압분 자심의 기계적 강도가 저하된다. 따라서 상기 개구부의 합계 면적은 상기 관찰 시야의 합계 면적에 대해 50면적％ 이하, 바람직하게는 30면적％ 이하, 보다 바람직하게는 10면적％ 이하로 한다.

상기 관찰 시야의 합계 면적에 대한 상기 개구부의 합계 면적의 비율은 철기 연자성 분말을 수지에 매립하여, 연마 등의 방법에 의해 평면을 노출시키고, 이 노출면에 인산 처리를 실시하여, 전자 현미경(예를 들어, 주사형 전자 현미경이나 투과형 전자 현미경 등)으로, 오목부의 사이즈에 맞춘 배율로, 오목부와 오목부 이외의 부분에 콘트라스트를 부여하여 사진을 찍고, 화상 해석하여, 오목부의 면적률을 측정하면 된다.

상기 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있는 상기 개구부의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 피트 형상, 홈 형상, 선 형상 등이면 되고, 보다 바람직하게는 피트 형상이다. 개구부의 형상이 피트 형상인 오목부는 인산계 화성 피막의 표면 전체에 걸쳐서 분산되기 쉬우므로, 실리콘 수지의 부착성을 향상시킬 수 있다.

상기 개구부의 형상은, 구체적으로는 원 형상이어도 된다. 원 형상이라 함은, 원형을 포함하는 의미이고, 다소 편평하게 되어 있어도 된다.

상기 원 형상의 개구부는 평균 원 상당 직경이 50 내지 1000㎚인 것이 바람직하다. 평균 원 상당 직경을 50㎚ 이상으로 함으로써 실리콘 수지의 부착성이 향상되어, 압분 자심의 절연성과 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 상기 개구부의 평균 원 상당 직경은 80㎚ 이상인 것이 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100㎚ 이상이다. 그러나 상기 개구부의 평균 원 상당 직경이 지나치게 커지면, 실리콘 수지의 부착성이 저하되므로, 압분 자심의 절연성을 개선할 수 없는 경우가 있다. 따라서 상기 개구부의 평균 원 상당 직경은 1000㎚ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 500㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 250㎚ 이하로 한다.

상기 개구부의 평균 원 상당 직경은 인산계 화성 피막의 표면을 10시야 이상 관찰하여, 관찰 시야 내에 인정되는 개개의 개구부의 원 상당 직경을 측정하고, 평균하여 산출하면 된다.

상기 원 형상의 개구부의 개수는 상기 인산계 화성 피막의 표면에 있어서의 5㎛×5㎛의 영역을 10개소 이상 관찰했을 때에, 평균 10개 이상인 것이 바람직하다. 상기 원 형상의 개구부의 개수를 평균 10개 이상으로 함으로써, 인산계 화성 피막 상에 제2 산화물층이 형성되기 쉬워져, 압분 자심의 기계적 강도가 향상된다. 또한, 실리콘 수지의 부착성이 향상되어, 압분 자심의 절연성과 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 상기 원 형상의 개구부의 개수는, 보다 바람직하게는 평균 50개 이상, 더욱 바람직하게는 평균 100개 이상이다. 상기 원 형상의 개구부의 개수의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 250개 이하이면 된다.

상기 원 형상의 개구부의 개수는 인산계 화성 피막을 형성한 압분 자심용 분말을 수지에 매립하여, 단면을 관찰함으로써도 측정할 수 있다. 상기 원 형상의 개구부의 개수는 철기 연자성 분말의 표면 길이 5㎛에 대해 평균 1개 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 평균 5개 이상, 더욱 바람직하게는 평균 10개 이상이다. 상기 원 형상의 개구부의 개수의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 평균 25개 이하이면 된다.

또한, 상기 원 형상의 개구부의 개수는 표면 분석에 의해 측정해도 되고, 단면 분석에 의해 측정해도 되고, 표면 분석을 행하여 측정한 개수가 많은 쪽이, 단면 분석을 행하여 측정한 개수가 많아지는 경향이 있다.

상기 인산계 화성 피막은 Ni을 함유하는 것이 바람직하다. Ni을 함유하는 처리액을 사용하여 인산 처리를 행하면, 인산계 화성 피막이 균일하게 형성되기 쉽고, 또한 처리 조건을 제어하면 미세한 피트 형성이 가능하다. 즉, 처리액의 농도와 처리 시간을 조정하여 인산 처리를 행하면, 인산계 화성 피막의 표면에 피트를 형성할 수 있는 것을 알 수 있었다. Ni을 함유시킨 인산계 화성 피막을, 처리 조건을 제어하여 설치함으로써, 본 발명의 구조를 실현할 수 있다. 또한 피트 이외의 부분은 대략 동일한 균일한 피막이 되므로, 피트를 형성함으로써 상술한 압분 자심의 절연성 및 기계적 강도의 향상이라는 효과를 부여하면서, 인산 피막으로서의 절연성도 유지된다.

Ni을 함유시키는 것에 의한 작용 효과는 명확하지 않지만, Ni은 인산계 화성 피막 중에 분산하여 존재하는 것이 인정되어 있고, Ni의 존재에 의해, Fe이 용출되어 철분 근방에서 인산 처리 반응이 발생하는 것을 촉진하여, 피막화되기 쉬워진다고 생각하고 있다. 그때, Ni 존재부는 Ni 비존재부보다도 얇아져 피트를 형성한다고 생각하고 있다.

한편, 예를 들어 일본 특허 제4044591호 공보에 개시되어 있는 Co를 함유시킨 인산 처리에서도, 인산계 화성 피막을 형성할 수 있지만, 이 인산계 화성 피막은 막 두께가 균일하게 형성되어 버려, 처리 조건을 제어해도, 본 발명의 구조는 실현하기 어렵다. 인산계 화성 피막에 피트를 형성하기 위해서는, 피막의 막 두께를, 예를 들어 10㎚ 정도 이하까지 얇게 할 필요가 있다. 그 상태에서는 실리콘 수지 피막의 보자력이 약하고, 또한 인산계 화성 피막이 절연 피막으로서 효과를 나타내지 않으므로, 압분 자심의 절연성은 열화된다.

또한, Ni을 함유하지 않는 처리액을 사용하여 인산 처리를 행하면, 반응 생성물이 적거나, 혹은 반응 생성물이 피막화되는 양이 적어, 인산계 화성 피막이 섬 형상으로 형성되는 등, 막 두께가 극단적으로 얇은 개소가 전체에 대해 50면적％ 이상 존재하는 피막으로 되기 쉽다.

상기 인산계 화성 피막은 또 다른 원소로서, P을 포함하는 화합물이 용해된 처리액의 pH를 제어하거나, 반응을 촉진하기 위해, 처리액에 필요에 따라서 첨가되는 첨가제에 유래하는, Na, K, N, S, Cl 등의 성분이 포함되어도 된다. 이들 원소 중, 특히 K을 함유하면, 인산계 화성 피막의 내열성을 향상시키므로 바람직하다.

상기 인산계 화성 피막은, Al 및 Mg의 함유율은 낮게 억제되어 있는 것이 바람직하고, 인산계 화성 피막이 Al 및 Mg을 포함하지 않는 것이 보다 바람직하다. 인산계 화성 피막을 형성할 때에, P을 포함하는 화합물과 Ni을 포함하는 화합물을 용해시킨 처리액을 사용한 경우에, 당해 처리액에 Al 및 Mg도 포함되어 있으면, 처리액 중에서의 Ni의 용해도가 떨어져, 원하는 Ni 함유율을 갖는 처리액을 제조할 수 없는 경우가 있기 때문이다.

<인산계 화성 피막의 형성 방법>

본 발명의 압분 자심용 분말은 어떤 형태로 제조되어도 된다. 예를 들어, 수성 용매에, P을 포함하는 화합물을 용해시키고 있던 용액(처리액)을 철기 연자성 분말과 혼합하고, 건조함으로써 형성할 수 있다.

상기 수성 용매로서는, 물, 알코올이나 케톤 등의 친수성 유기 용매, 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 용매 중에는 공지의 계면 활성제를 첨가해도 된다.

상기 P을 포함하는 화합물로서는, 오르토인산(H₃PO₄:P원), (NH₂OH)₂ㆍH₂PO₄(P원) 등을 들 수 있다.

상기 처리액에는 pH 제어나 반응 촉진을 위해, Na이나 K 등의 알칼리염, 암모니아 및 암모늄염, 황산염, 질산염, 인산염 등의 첨가제가 포함되어도 된다. 상기 황산염으로서는, 예를 들어(NH₂OH)₂ㆍH₂SO₄ 등을 들 수 있다. 상기 인산염으로서는, 예를 들어 KH₂PO₄, NaH₂PO₄, (NH₂OH)₂ㆍH₂PO₄ 등을 들 수 있다. 이들 중, KH₂PO₄ 및 NaH₂PO₄는 처리액의 pH 제어에 기여하고, (NH₂OH)₂ㆍH₂SO₄ 및 (NH₂OH)₂ㆍH₂PO₄는 처리액의 반응 촉진에 기여한다. 그리고, pH 제어제에 유래하는 Na이나 K 등의 알칼리 금속이나, 반응 촉진제에 유래하는 P이나 S 등의 원소가, 상기 인산계 화성 피막 중에 포함되게 된다. 특히, 인산계 화성 피막 중에 K을 함유시키면, 반도체 형성의 억제 효과도 발휘된다. 또한, 처리액에는 Al을 포함하는 화합물은 포함되지 않는 것이 바람직하다.

상기 철기 연자성 분말에 대한 각 화합물의 첨가량은 형성되는 인산계 화성 피막의 조성이 상기의 범위가 되는 것이면 된다. 예를 들어, 고형분 0.1 내지 10질량％ 정도의 처리액을 제조하고, 철분 100질량부에 대해, 1 내지 10질량부 정도 첨가하고, 공지의 믹서, 볼 밀, 니이더, V형 혼합기, 조립기 등으로 혼합하고, 대기 중, 감압 하 또는 진공 하에서, 150 내지 250℃에서 건조함으로써, 인산계 화성 피막이 형성된 연자성 분말이 얻어진다. 건조 후에는 눈금 200 내지 500㎛ 정도의 체를 통과시켜도 된다.

상기 인산계 화성 피막에 오목부를 형성하는 방법도 특별히 한정되지 않지만, 이하에 나타내는 (1) 내지 (3)의 방법이 권장된다. 또한, 본 발명은 이들 (1) 내지 (3)의 방법으로 한정되는 것은 아니다.

(1) Ni을 함유하는 처리액을 사용하여, 피막 두께와 피트 형성을 겸비하는 인산 처리를 철기 연자성 분말의 표면에 실시한다. Ni을 함유하는 처리액에는, 예를 들어 피로인산니켈(Ni₂P₂O₇), 질산니켈[Ni(NO₃)₂], 황산니켈, 염화니켈 등을 Ni원의 화합물로서 사용할 수 있다.

상기 처리액의 인산 농도를 1.0 내지 3.5질량％, Ni 이온 농도를 0.03 내지 0.15mol/L로 하면, 인산계 화성 피막의 형성량이 많고, 또한 최대 막 두께가 200㎛ 이하로 되는 처리 시간으로, 인산계 화성 피막의 표면에 오목부(특히, 개구부의 형상이 피트 형상인 오목부)를 형성시키는 것이 가능하다. 처리액의 인산 농도가 작을수록, 처리 시간이 짧을수록, 피트 사이즈, 피트수가 커지는 경향이 있다.

(2) 철기 연자성 분말과 처리액을 혼합할 때에 기계적으로 교반을 행하고, 인산 처리(인산계 화성 피막의 형성)와 인산계 화성 피막 표면에 오목부를 형성하는 공정을 겸하거나, 혹은 철기 연자성 분말에 인산 처리를 실시한 후, 기계적으로 교반을 30분 이상 행함으로써 인산계 화성 피막 표면에 오목부를 형성해도 된다. 철기 연자성 분말끼리의 마찰에 의해, 인산계 화성 피막의 표면에 오목부가 선 형상(홈 형상) 또는 피트 형상으로 형성된다.

기계적 교반은 기존의 방법으로 행하면 된다.

철기 연자성 분말보다도 미세하고, 요철이 큰 경질 입자를 함께 혼합하면, 보다 다수의 오목부를 형성할 수 있다. 상기 경질 입자로서는, 산화물 입자가 바람직하고, Fe₂O₃이 보다 바람직하고, 분별하는 일 없이 그대로 성형시키는 것이 가능하다. 또한, 요철이 큰 이형(異形) 형상의 철분을 사용하는 쪽이, 보다 다수의 오목부를 형성 가능하다.

(3) 요철이 큰 이형 형상의 철기 연자성 분말을 사용하여, 상기 철기 연자성 분말에 인산 처리액을 혼합한 후에, 곧 가스 유동 하에 노출시켜 서서히 건조시킴으로써, 철기 연자성 분말의 볼록부와 오목부에서 건조 속도에 차가 발생하거나, 혹은 철기 연자성 분말끼리가 접촉하지 않고 가스가 유동하는 개소와, 철기 연자성 분말끼리가 접촉하여 가스가 유동하지 않는 개소에서, 건조 속도에 차가 발생하므로, 형성되는 인산계 화성 피막의 두께로 분포를 부여할 수 있다. 예를 들어, 인산 처리액이 표면 전체에 부착된 철기 연자성 분말을 용기에 넣고, 용기의 아래로부터, 예를 들어 70℃ 드라이 가스를 가압하여 유동시킴으로써, 인산계 화성 피막의 막 두께로 분포를 형성할 수 있다.

[실리콘 수지 피막]

본 발명의 압분 자심용 분말은 상기 인산계 화성 피막 상에 실리콘 수지 피막이 더 형성되어 있어도 된다. 이에 의해, 실리콘 수지의 가교ㆍ경화 반응 종료 시(압축 시)에는 분말끼리가 견고하게 결합한다. 또한, 내열성이 우수한 Si-O 결합을 형성하여, 절연 피막의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.

상기 실리콘 수지로서는, 경화가 느린 것에서는 분말이 끈적거려 피막 형성 후의 핸들링성이 나쁘므로, 2관능성의 D단위(R₂SiX₂:X는 가수분해성 기)보다는 3관능성의 T단위(RSiX₃:X는 상기와 동일)를 많이 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 4관능성의 Q단위(SiX₄:X는 상기와 동일)가 많이 포함되어 있으면, 예비 경화 시에 분말끼리가 견고하게 결착해 버려, 이후의 성형 공정을 행할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 실리콘 수지의 T단위는 60몰％ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80몰％ 이상, 특히 바람직하게는 100몰％이다.

또한, 상기 실리콘 수지로서는, 상기 R이 메틸기 또는 페닐기로 되어 있는 메틸페닐실리콘 수지가 일반적이고, 페닐기를 많이 갖는 쪽이 내열성은 높게 되어 있다. 그러나, 본 발명에서 채용하는 고온의 열처리 조건에서는, 페닐기의 존재는 그만큼 유효하다고는 할 수 없었다. 페닐기의 큰 부피가, 치밀한 유리상 메쉬 구조를 흐트러뜨려, 열적 안정성이나 철과의 화합물 형성 저해 효과를 반대로 저감시키는 것이 아닐까 생각된다. 따라서, 본 발명에서는 메틸기가 50몰％ 이상인 메틸페닐실리콘 수지(예를 들어, 신에츠 카가쿠 고교사제의 KR255, KR311 등)를 사용하는 것이 바람직하고, 70몰％ 이상(예를 들어, 신에츠 카가쿠 고교사제의 KR300 등)이 보다 바람직하고, 페닐기를 전혀 갖지 않는 메틸 실리콘 수지(예를 들어, 신에츠 카가쿠 고교사제의 KR251, KR400, KR220L, KR242A, KR240, KR500, KC89 등이나, 도레이ㆍ다우코닝사제의 SR2400 등)가 가장 바람직하다. 또한, 실리콘 수지(피막)의 메틸기와 페닐기의 비율이나 관능성에 대해서는, FT-IR 등으로 분석 가능하다.

상기 실리콘 수지 피막의 부착량은 인산계 화성 피막과 실리콘 수지 피막이 이 순서로 형성된 압분 자심용 분말을 100질량％로 했을 때, 0.05 내지 0.3질량％가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 실리콘 수지 피막의 부착량이 0.05질량％보다 적으면, 압분 자심용 분말은 절연성이 떨어져, 전기 저항이 낮아진다. 또한, 실리콘 수지 피막의 부착량이 0.3질량％보다 많은 경우에는 얻어지는 압분체의 고밀도화를 달성하기 어렵다.

상기 실리콘 수지 피막의 두께로서는 1 내지 200㎚가 바람직하다. 보다 바람직한 두께는 20 내지 150㎚이다.

또한, 상기 인산계 화성 피막과 상기 실리콘 수지 피막의 합계 두께는 250㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 합계 두께가 250㎚를 초과하면, 자속 밀도의 저하가 커지는 경우가 있다. 또한, 압축 성형한 후에 열처리를 행함으로써, 실리콘 수지 피막 중 3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸인 부분에서는 깨져서 피막을 이루지 않는 경우도 있다.

<실리콘 수지 피막의 형성 방법>

실리콘 수지 피막의 형성은, 예를 들어 실리콘 수지를 알코올류나, 톨루엔, 크실렌 등의 석유계 유기 용매 등에 용해시킨 실리콘 수지 용액과, 인산계 화성 피막을 갖는 철기 연자성 분말(인산계 화성 피막 형성 철분)을 혼합하고, 계속해서 상기 유기 용매를 증발시킴으로써 행할 수 있다.

인산계 화성 피막 형성 철분에 대한 실리콘 수지의 첨가량은 형성되는 실리콘 수지 피막의 부착량이 상기의 범위로 되는 것이면 된다. 예를 들어, 고형분이 대략 2 내지 10질량％로 되도록 제조한 수지 용액을, 상기한 인산계 화성 피막 형성 철분 100질량부에 대해, 0.5 내지 10질량부 정도 첨가하여 혼합하고, 건조하면 된다. 수지 용액의 첨가량이 0.5질량부보다 적으면 혼합에 시간이 걸리거나, 피막이 불균일해질 우려가 있다. 한편, 수지 용액의 첨가량이 10질량부를 초과하면 건조에 시간이 걸리거나, 건조가 불충분해질 우려가 있다. 수지 용액은 적절히 가열해 두어도 상관없다. 혼합기는 상기한 것과 동일한 것이 사용 가능하다.

건조는 사용한 유기 용매가 휘발하는 온도이고, 또한 실리콘 수지의 경화 온도 미만으로 가열하여, 유기 용매를 충분히 증발 휘산시키는 것이 바람직하다. 구체적인 건조 온도로서는, 상기한 알코올류나 석유계 유기 용매의 경우에는 60 내지 80℃ 정도가 적합하다. 건조 후에는, 응집 덩어리를 제거하기 위해, 눈금 300 내지 500㎛ 정도의 체를 통과시켜 두는 것이 바람직하다.

<예비 경화>

건조 후에는, 실리콘 수지 피막이 형성된 인산계 화성 피막 형성 철분(이하, 간단히 「실리콘 수지 피막 형성 철분」이라고 칭하는 경우가 있음)을 가열하여, 실리콘 수지 피막을 예비 경화시키는 것이 권장된다. 예비 경화라 함은, 실리콘 수지 피막의 경화 시에 있어서의 연화 과정을 분말 상태로 종료시키는 처리이다. 이 예비 경화 처리에 의해, 온간 성형 시(100 내지 250℃ 정도)에 실리콘 수지 피막 형성 철분의 흐름성을 확보할 수 있다. 구체적인 방법으로서는, 실리콘 수지 피막 형성 철분을, 이 실리콘 수지의 경화 온도 근방에서 단시간 가열하는 방법이 간편하지만, 약제(경화제)를 사용하는 방법도 이용 가능하다. 예비 경화와, 경화(예비가 아닌 완전 경화) 처리의 차이는, 예비 경화 처리에서는 분말끼리가 완전히 접착 고화되지 않고, 용이하게 해쇄가 가능한 것에 비해, 분말의 성형 후에 행하는 고온 가열 경화 처리에서는 수지가 경화되어 분말끼리가 접착 고화되는 점이다.

완전 경화 처리에 의해 성형체 강도가 향상된다.

상기한 바와 같이, 실리콘 수지를 예비 경화시킨 후, 해쇄함으로써, 유동성이 우수한 분말이 얻어지고, 압축 성형 시에 성형형으로, 모래와 같이 투입할 수 있게 된다. 예비 경화시키지 않으면, 예를 들어 온간 성형 시에 분말끼리가 부착되어, 성형형으로의 단시간의 투입이 곤란해지는 경우가 있다. 실조업상, 핸들링성의 향상은 매우 의미가 있다. 또한, 예비 경화시킴으로써, 얻어지는 압분 자심의 비저항이 매우 향상되는 것이 발견되어 있다. 이 이유는 명확하지 않지만, 경화 시에 철분끼리의 밀착성이 올라가기 때문이라고 생각된다.

단시간 가열법에 의해 예비 경화를 행하는 경우, 100 내지 200℃에서 5 내지 100분의 가열 처리를 행하면 된다. 130 내지 170℃에서 10 내지 30분이 보다 바람직하다. 예비 경화 후에도, 상기한 바와 같이, 체를 통과시켜 두는 것이 바람직하다.

[윤활제]

본 발명의 압분 자심용 분말에는 윤활제가 더 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 이 윤활제의 작용에 의해, 압분 자심용 분말을 압축 성형할 때의 철분 사이, 혹은 철분과 성형형 내벽 사이의 마찰 저항을 저감할 수 있어, 성형체의 형 손상이나 성형 시의 발열을 방지할 수 있다. 이와 같은 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 압분 자심용 분말과 윤활제의 혼합물 전체량 중, 윤활제가 0.2질량％ 이상 함유되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 윤활제량이 많아지면, 압분체의 고밀도화에 반하므로, 0.8질량％ 이하에 그치는 것이 바람직하다. 또한, 압축 성형할 때에, 성형형 내벽면에 윤활제를 도포한 후, 성형하는 경우(형 윤활 성형)에는 0.2질량％보다 적은 윤활제량이어도 상관없다.

상기 윤활제로서는, 종래부터 공지의 것을 사용하면 되고, 구체적으로는, 스테아린산아연, 스테아린산리튬, 스테아린산칼슘 등의 스테아린산의 금속염 분말, 폴리히드록시카르복실산아미드, 에틸렌비스스테아릴아미드나 (N-옥타데세닐)헥사데칸산아미드 등의 지방산 아미드, 파라핀, 왁스, 천연 또는 합성 수지 유도체 등을 들 수 있다. 이들 윤활제는 단독으로 사용해도, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

[압축 성형]

본 발명의 압분 자심용 분말은 압분 자심의 제조를 위해 사용된다. 압분 자심을 제조하기 위해서는, 우선, 상기 분말을 압축 성형한다. 압축 성형법은 특별히 한정되지 않고 종래 공지의 방법이 채용 가능하다.

압축 성형의 적합 조건은, 면압으로, 490 내지 1960㎫, 보다 바람직하게는 790 내지 1180㎫이다. 특히, 980㎫ 이상의 조건으로 압축 성형을 행하면, 밀도가 7.50g/㎤ 이상인 압분 자심을 얻기 쉽고, 고강도이고 자기 특성(자속 밀도)이 양호한 압분 자심이 얻어지므로 바람직하다. 성형 온도는 실온 성형, 온간 성형(100 내지 250℃) 모두 가능하다. 형 윤활 성형에서 온간 성형을 행하는 쪽이, 고강도의 압분 자심이 얻어지므로, 바람직하다.

[열처리]

본 발명에서는 절연 피막이 내열성이 우수하므로, 압축 성형 후의 압분체를 고온에서 어닐링 할 수 있다. 이에 의해, 압분 자심의 히스테리시스손을 저감할 수 있다. 이때의 어닐링 온도는 500℃ 이상이 바람직하고, 550℃ 이상이 보다 바람직하다. 당해 공정은 압분 자심의 비저항의 열화가 없으면, 보다 고온에서 행하는 것이 바람직하다. 어닐링 온도의 상한은 700℃가 바람직하고, 650℃가 보다 바람직하다. 어닐링 온도가 700℃를 초과하면, 절연 피막이 파괴되는 경우가 있다.

어닐링 시의 분위기는 대기 등의 산화 분위기 하가 바람직하다.

열처리 시간은 비저항의 열화가 없으면 특별히 한정되지 않지만, 압분 자심의 히스테리시스손 저감을 위해, 20분 이상이 바람직하고, 30분 이상이 보다 바람직하다. 단, 500℃ 이상의 온도에서 장시간 어닐링하면, 특히 성형체 표면 부근에서 철분의 산화가 격렬하고, 인산 피막에 오목부가 존재해도, 구조적으로 바람직하지 않은 인산 피막-철분 사이의 산화철 형성이 촉진되는 경우가 있고, 기계적 강도가 저하되는 것이 염려된다. 따라서 어닐링 시간은 2시간 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1시간 이하이다.

[압분 자심]

본 발명의 압분 자심은 상기 열처리 공정 후, 상온까지 냉각함으로써 얻을 수 있다.

본 발명의 압분 자심은 고온에서 열처리하여 얻어지므로, 철손(특히, 히스테리시스손)을 저감할 수 있다. 구체적으로는, 비저항이 65μΩㆍｍ 이상(바람직하게는 100μΩㆍｍ 이상)의 압분 자심을 얻을 수 있다.

본 발명의 압분 자심의 파단면을 관찰하면, 인산계 화성 피막에 직접 부여되는 응력은 작고, 3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸인 부위에서는 철기 연자성 분말의 표면 길이의 합계에 대해, 인산계 화성 피막이 부착되어 있는 부분의 길이의 합계가 50길이％ 이상이고, 인산계 화성 피막에는 철기 연자성 분말의 표면 길이 5㎛에 대해, 상기 개구부의 폭이 50 내지 1000㎚인 오목부가 평균 1개 이상 존재하고, 인산계 화성 피막이 부착되어 있는 부분에서는 철기 연자성 분말의 표면에, 제1 산화물층(내측 산화물층), 인산계 화성 피막 및 제2 산화물층(외측 산화물층)이 이 순서로 적층된 구조로 되어 있다. 또한, 실리콘 수지는 피막을 이루고 있지 않고, 제2 산화물층 중에 도입되어 존재한다.

본 발명에 관한 압분 자심의 파단면 중, 일례로서 3개의 철기 연자성 분말 a 내지 c로 둘러싸인 부위를 도시한 모식도를 도 1에 도시한다. 도 1에 도시한 철기 연자성 분말 a 내지 c에는 인산계 화성 피막 a1 내지 c1이 각각 형성되어 있다. 철기 연자성 분말 a의 표면에 형성되어 있는 인산계 화성 피막 a1에는 오목부가 형성되어 있고, 철기 연자성 분말 b와 인산계 화성 피막 b1 사이에는 제1 산화물층이 형성되어 있다. 철기 연자성 분말 a 내지 c로 둘러싸인 부위에는 제2 산화물층이 형성되어 있다. La 내지 Lc는 3개의 철기 연자성 분말로 둘러싸인 부위에 있어서의 철기 연자성 분말 a 내지 c의 표면 길이를 나타내고 있고, L0은 인산계 화성 피막이 부착되어 있지 않은 부분의 길이를 나타내고 있다.

본 발명에서는, 상기 제1 산화물층의 두께는 200㎚ 이하(0㎚를 포함함)인 것이 중요하다. 제1 산화물층이 200㎚보다 두껍게 형성되어 있는 경우는, 이 제1 산화물층이 파괴의 기점이 되고, 압분 자심의 기계적 강도가 낮아진다. 제1 산화물층이 파괴의 기점이 되는 것은 파단면을 관찰함으로써 평가할 수 있고, 파단면을 관찰하면, 양면 모두 철기 연자성 분말과 산화철이 큰 면적으로 인정되므로, 철기 연자성 분말과 산화철 사이를 기점으로 하여 깨짐이 발생하고, 깨짐이 진전한 것을 확인할 수 있다. 이에 대해, 철기 연자성 분말과 인산계 화성 피막 사이에 형성되는 제1 산화물층의 두께가, 200㎚ 이하이면 압분 자심의 기계적 강도가 높아지고, 파단면은 산화철, 인산계 화성 피막, 철기 연자성 분말이 미세하게 분산된 상태에서 관찰되므로, 파단의 기점이 되기 쉬운 특이한 장소가 없고, 압분 자심은 잡아당겨진 것처럼 파단되어 있는 것을 확인할 수 있다. 상기 제1 산화물층의 두께는 150㎚ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎚ 이하, 특히 바람직하게는 15㎚ 이하, 한층 바람직하게는 10㎛ 이하, 가장 바람직하게는 0㎚이다.

상기 제1 산화물층의 두께는 파단면을 전자 현미경(예를 들어, 주사형 전자 현미경 또는 투과형 전자 현미경)으로 관찰 배율 10000배 이상으로 3시야 이상 관찰하여, 최대 두께를 측정하면 된다.

본 발명의 압분 자심은 3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸인 부위에 있어서의 상기 철기 연자성 분말의 표면 길이의 합계에 대해, 인산계 화성 피막이 부착되어 있는 부분의 길이의 합계가 50길이％ 이상이다. 3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸인 부위에 있어서의 상기 철기 연자성 분말의 표면 길이의 합계라 함은, 도 1에서는 La＋Lb＋Lc로 나타나고, 인산계 화성 피막이 부착되어 있지 않은 부분의 길이는, 도 1에서는 L0으로 나타나므로, 3개의 철기 연자성 분말로 둘러싸인 부위에 있어서의 철기 연자성 분말의 표면 길이의 합계(La＋Lb＋Lc)에 대한 인산계 화성 피막이 부착되어 있는 부분의 길이(La＋Lb＋Lc－L0)의 합계의 비율은 (La＋Lb＋Lc－L0)/(La＋Lb＋Lc)×100으로 나타난다.

철기 연자성 분말의 표면적의 50％ 이상을 인산계 화성 피막으로 피복함으로써, 고온에서 열처리해도 양호한 절연성을 유지할 수 있다. 따라서 상기 인산계 화성 피막이 부착되어 있는 부분의 길이의 합계는 60길이％ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70길이％ 이상이다. 상기 인산계 화성 피막이 부착되어 있는 부분의 길이의 합계는, 그 상한은 특별히 한정되지 않지만, 100길이％여도 된다.

또한, 상기 인산계 화성 피막에는 철기 연자성 분말의 표면 길이 5㎛에 대해 상기 개구부의 폭이 50 내지 1000㎚인 오목부가 평균 1개 이상 존재하고 있을 필요가 있다. 오목부의 수가, 평균 1개 미만에서는 오목부의 수가 지나치게 적으므로, 열처리했을 때에, 3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸이는 부위에 제2 산화물층이 충분히 형성되지 않으므로, 압분 자심의 기계적 강도를 높일 수 없다. 따라서 상기 개구부의 폭이 50 내지 1000㎚인 오목부의 수는 평균 1개 이상으로 하고, 바람직하게는 평균 3개 이상, 보다 바람직하게는 평균 8개 이상이다. 상기 개구부의 폭이 50 내지 1000㎚인 오목부의 수는, 그 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 평균 20개 이하이면 된다.

상기 철기 연자성 분말의 표면 길이 5㎛에 대해 상기 개구부의 폭이 50 내지 1000㎚인 오목부의 개수는 압분 자심의 파단면에 인산 처리를 실시하고, 전자 현미경(예를 들어, 주사형 전자 현미경이나 투과형 전자 현미경 등)으로 관찰하여 측정해도 되고, 상기 개구부의 폭이 1㎛ 이상인 경우에는, 인산계 화성 피막이 형성된 철기 연자성 분말의 상태로, 디지털 현미경 등으로, 1000배로 측정해도 된다. 또한, 관찰 시야의 수는 10시야로 하면 된다.

또한, 본 발명에서는 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있는 오목부가, 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있는 개구부의 면적률을 측정하는 대신에, 압분 자심의 파단면을 관찰하여, 철기 연자성 분말의 표면 길이에 대한 오목부의 길이(길이율)를 측정해도 된다. 면적률과 길이율은, 엄밀하게는 동등하지 않으므로, 차이가 있다(오목부의 사이즈 혹은 분포 상태에 따라서 대소는 다르다). 길이율을 구하는 경우에는, 오목부의 길이율은 1 내지 50길이％인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게 3 내지 10길이％이다. 길이율은 압분 자심의 파단면 중, 3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸인 부분을 전자 현미경(예를 들어, 주사형 전자 현미경이나 투과형 전자 현미경 등)으로 관찰하여 측정하면 된다.

본 발명의 압분 자심은, 특히, 전자기 부품용 자심으로서 적절하게 사용된다.

실시예

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 상세하게 서술한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 제한하는 것은 아니고, 전술ㆍ후술하는 취지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 실시를 하는 것은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 또한, 특별히 언급하지 않는 한, 「부」는 「질량부」를, 「％」는 「질량％」를 각각 의미한다.

철기 연자성 분말의 표면에 인산계 화성 피막 및 실리콘 수지 피막을 이 순서로 형성한 압분 자심용 분말을 제조하고, 압축 성형하여 공시체를 제조하였다.

(인산계 화성 피막의 형성)

하기 (a)에서는 공시체를 제조하기 위한 압분 자심용 분말을 제작하고, 하기 (b)에서는 철기 연자성 분말의 표면에 형성한 인산계 화성 피막의 성상을 평가하기 위한 시험편을 제작하였다.

(a) 철기 연자성 분말의 표면에, 인산 수용액을 사용하여 인산계 화성 피막을 형성하였다.

상기 철기 연자성 분말로서는, 순철분[고베 세이코쇼제;아트멜(등록 상표)ML35N;평균 입경 140㎛;알루미늄 원소 및 마그네슘 원소의 함유율은 0질량％]을, 눈금 300㎛의 체를 사용하여 체 분리를 행하고, 체를 통과한 것을 사용하였다.

상기 인산 수용액으로서는, 물:50부, KH₂PO₄:35부, H₃PO₄:10부, (NH₂OH)₂ㆍH₂PO₄:10부를 혼합한 약제 A:100ml를, 물로 희석하여 인산 농도를 조정한 것을 사용하였다. 구체적으로는, 하기 표 1에 나타낸 No.1에서는 상기 약제 A를 물로 10배로 희석하고 인산량을 3.0질량％로 조정한 인산 수용액(처리액 1)을 사용하였다. 또한, 하기 표 1에 나타낸 No.2 내지 18에 대해서는, 상기 약제 A를 물로 적절히 희석함과 함께, 피로인산니켈 및/또는 질산니켈을 혼합하여 제조한 인산 수용액(처리액 2 내지 18)을 사용하였다. 하기 표 1에 사용한 인산 수용액(처리액 2 내지 18)에 포함되는 인산량(질량％)과, 인산 수용액 중의 Ni 농도(mol/L)를 나타낸다.

상기 체를 통과한 순철분 1㎏에, 상기 처리액 1 내지 18을 50ml 첨가하고, V형 혼합기를 사용하여 혼합한 후, 대기 중에서, 200℃에서 30분간 건조하여 인산계 화성 피막 형성 철분을 제조하였다. V형 혼합기로 혼합한 시간(분)을 하기 표 1에 나타낸다.

얻어진 인산계 화성 피막 형성 철분을 수지에 매립하고, 크로스 섹션 폴리셔 가공(CP 가공)에 의해 단면을 노출시키고, 투과형 전자 현미경(TEM)으로, 관찰 배율 10000배 이상으로, 10시야 이상 관찰하여 인산계 화성 피막의 최대 두께(㎚)를 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

(b) 또한, 상기 체를 통과한 순철분 1㎏ 대신에, 상기 체를 통과한 순철분을 10개 이상 수지에 매립하고, 연마하여 순철분의 평면을 노출시킨 표면 분석용 매립 재를 사용하고, 상기 처리액 1 내지 18을 50ml 첨가하고, V형 혼합기를 사용하여 혼합한 후, 빠르게 건조시켜 인산계 화성 피막으로 피복된 표면 분석용 시험편을 제조하였다. V형 혼합기로 혼합할 때의 시간은 상기 (a)에서 행한 시간과 동일하다.

얻어진 표면 분석용 시험편에 대해 주사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰 배율 10000배 이상으로 10개소 이상 관찰한 결과, 인산계 화성 피막의 표면에는 주위의 막 두께보다도 막 두께가 급격히 감소하고 있고, 주위의 막 두께에 대해 막 두께가 50％ 이하로 되어 있는 오목부가 복수 확인되었다.

오목부와 오목부 이외의 부분에 콘트라스트가 부여되도록 사진을 촬영하여, 화상 해석을 행하고, 관찰 시야의 합계 면적에 대해 오목부가 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있는 개구부의 합계 면적을 산출하였다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 또한, 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있는 오목부는 피막 두께가 주위보다도 급격히 감소함으로써 형성되어 있었으므로, 3차원적인 해석은 행하지 않고, 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있던 오목부의 면적을 그대로 개구부의 면적으로 하였다.

또한, 오목부의 형상을 하기 표 1에 나타낸다. 하기 표 1에 있어서, 「광범위」라 함은, 개구부의 원 상당 직경이 5㎛ 이상인 오목부, 「피트」라 함은, 개구부의 형상이 대략 원 형상인 오목부를 의미하고 있다.

상기 오목부가 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있는 개구부의 형상은 대략 원 형상이었다. 인산계 화성 피막의 표면에 형성된 개구부를 10개소 임의로 선택하고, 개구부의 원 상당 직경을 측정하여 평균값(평균 원 상당 직경)을 구하였다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 또한, 인산계 화성 피막 중 알루미늄 원소량을 측정한바, 어떤 인산계 화성 피막 중에도 알루미늄 원소는 검출되지 않았다.

인산계 화성 피막의 표면에 형성된 오목부의 형상이 피트 형상인 경우에는, 피트의 수를 측정하고, 관찰 시야 5㎛×5㎛당으로 환산하여 개구부의 개수의 평균값을 산출하였다. 산출 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

또한, 인산계 화성 피막의 적층 단면을 10개소 이상 관찰하고, 철기 연자성 분말의 표면 길이 5㎛당의 대략 원 형상의 개구부의 개수를 측정하여, 평균값을 구하였다. 산출 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

다음에, 상기 인산계 화성 피막 형성 철분의 표면에, 실리콘 수지 피막을 형성한 후, 압축 성형하고, 열처리하여 압분 자심을 제조하였다.

(실리콘 수지 피막의 형성과 예비 경화)

실리콘 수지 용액으로서, 실리콘 수지 「SR2400」(도레이ㆍ다우코닝제)을 톨루엔에 용해시켜 제조한 수지 고형분 농도가 4.8％인 수지 용액을 사용하였다. 이 수지 용액을, 상기 인산계 화성 피막 형성 철분에 대해 수지 고형분이 0.1％로 되도록 첨가하여 혼합하고, 오븐로에서, 대기 중, 75℃, 30분간 가열하여 건조한 후, 눈금 300㎛의 체를 통과시켰다. 그 후, 150℃에서 30분간, 예비 경화를 행하여 실리콘 수지 피막 형성 철분을 제조하였다.

(압축 성형)

계속해서, 윤활제로서, 폴리히드록시카르복실산아민을 0.2％ 첨가하여 혼합한 것을 금형에 넣고, 면압 784㎫로, 실온에서 압축 성형을 행하여, 31.75㎜×12.7㎜, 높이 약 5㎜의 압분체를 제조하였다.

(열처리)

계속해서, 얻어진 압분체를, 대기 분위기 하, 400℃에서, 120분간 열처리한 후, 550℃에서 30분간의 어닐링을 실시하여 압분 자심을 제작하였다. 400℃로부터 550℃로 가열할 때의 승온 속도는 약 10℃/분으로 하였다.

열처리하여 얻어진 압분 자심에 대해, 인산계 화성 피막의 적층 단면을 관찰하고, 상기 3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸인 부위에 대해, 철기 연자성 분말의 표면 길이의 합계에 대해, 인산계 화성 피막이 부착되어 있는 부분의 길이의 합계의 비율을 산출하였다. 그 결과, 모두 50길이％ 이상인 것을 확인하였다.

또한, 열처리하여 얻어진 압분 자심에 대해, 인산계 화성 피막의 적층 단면을 관찰하고, 철기 연자성 분말의 표면 길이 5㎛에 대한 개구부의 폭이 50 내지 1000㎚인 오목부의 개수를 측정하여, 평균값을 구하였다. 산출 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

또한, 열처리하여 얻어진 압분 자심에 대해, 철기 연자성 분말과 인산계 화성 피막 사이에, 제1 산화물층이 형성되어 있는지 여부를 조사하여, 형성되어 있는 경우는 그 두께(㎚)를 측정하였다. 구체적으로는, 압분 자심의 단면 경면을 CP 가공에 의해 노출시키고, SEM으로 10000배 이상으로 3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸인 부분을 10개소 이상 관찰하고, 철기 연자성 분말과 인산계 화성 피막 사이에 관찰되는 제1 산화물층의 최대 두께(㎚)를 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

또한, 열처리하여 얻어진 압분 자심에 대해, 인산계 화성 피막 상 또는 실리콘 수지 피막 상에, 제2 산화물층이 형성되어 있는지 여부를 조사하였다. 그 결과, 하기 표 1에 나타내는 No.3 내지 16에 대해서는, 모두 제2 산화물층이 형성되어 있었다.

다음에, 열처리하여 얻어진 압분 자심에 대해, 하기의 수순으로 비저항 및 항절 강도를 측정하고, 측정 결과를 하기 표 1에 나타냈다.

[비저항]

압분 자심의 비저항의 측정은 프로브에 리카 덴시샤제 「RM-14L」을, 측정기에 이와사키 츠신샤제 디지털 멀티미터 「VOAC-7510」을 사용하여, 4단자 저항 측정 모드(4단자법)로 행하였다. 측정은 단자간 거리를 7㎜, 프로브의 스트로크 길이를 5.9㎜, 스프링 하중을 10-S 타입으로 하고, 프로브를 측정 시료에 눌러 실시하였다. 본 발명에서는 비저항이 65μΩㆍm 이상인 경우를 합격으로 평가한다.

[항절 강도]

압분 자심의 기계적 강도는 항절 강도를 측정하여 평가하였다. 항절 강도는 판 형상 압분 자심을 사용하여 항절 강도 시험을 행하여 측정하였다. 시험은 JPMA M 09-1992(일본 분말 야금 공업회;소결 금속 재료의 항절력 시험 방법)에 준거한 3점 굽힘 시험을 행하였다. 항절 강도의 측정에는 인장 시험기(시마츠 세이사쿠쇼제 「AUTOGRAPH AG-5000E」)를 사용하여, 지점간 거리를 25㎜로 하여 측정을 행하였다. 본 발명에서는 항절 강도가 80㎫ 이상인 경우를 합격으로 평가한다.

하기 표 1로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다. No.18은 철기 연자성 분말의 표면에 형성한 인산계 화성 피막의 최대 두께가 지나치게 큰 예이고, 항절 강도가 저하되었다. 또한, 압분 자심에는 철기 연자성 분말과 인산계 화성 피막 사이에, 산화물층이 형성되어 있고, 그 두께가 지나치게 크기 때문에, 항절 강도가 저하되었다.

No.4는 철기 연자성 분말의 표면에 형성한 인산계 화성 피막의 최대 두께가 지나치게 작은 예이고, 비저항이 저하되었다. No.1과 No.2는 인산계 화성 피막의 표면에 형성한 오목부의 면적률이 지나치게 큰 예이고, 비저항이 작고, 항절 강도도 저하되었다. No.17은 인산계 화성 피막의 표면에 형성한 오목부의 면적률이 지나치게 작은 예이고, 비저항이 작고, 항절 강도도 저하되었다.

한편, No.3, 5 내지 16은 철기 연자성 분말의 표면에 형성한 인산계 화성 피막의 최대 두께 및 인산계 화성 피막의 표면에 형성한 오목부의 면적률을 적절하게 제어하고 있으므로, 고비저항과 고항절 강도의 양쪽을 실현할 수 있다. 특히, No.6 내지 14는 오목부의 형상이 피트 형상으로 되어 있고, 피트의 개수 밀도 및 피트의 원 상당 직경도 제어되어 있으므로, 비저항과 항절 강도의 양쪽이 특히 높게 되어 있다.

다음에, 도 2에, 하기 표 1에 나타낸 No.10에 대해, 인산계 화성 피막의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 20000배로 촬영한 도면 대용 사진을 도시한다. 또한, 도 3에, 하기 표 1에 나타낸 No.10에 대해, 인산계 화성 피막의 적층 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 50000배로 촬영한 도면 대용 사진을 도시한다. 또한, 도 3을 촬영한 위치는 상기 도 1에 있어서 점선으로 둘러싼 부위에 상당하고, 제1 산화물층을 포함하는 단면을 촬영하고 있다.

도 2, 도 3으로부터, 인산계 화성 피막에 Ni을 함유시킨 경우는, 인산계 화성 피막의 표면에 형성되는 오목부의 형상은 피트 형상으로 되는 것을 알 수 있다.

본 발명을 상세하고 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 다양한 변형이나 수정을 추가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.

본 출원은 2012년 7월 20일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2012-162110)에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

본 발명의 압분 자심용 분말은 표면에 내열성의 절연 피막을 형성하였으므로, 고온에서 열처리해도 양호한 절연성을 갖는다. 그로 인해, 압분 자심을 제조할 때에 고온에서 압축 성형할 수 있어, 절연성이 우수하고, 고강도의 압분 자심이 얻어진다.

Claims (6)

1. 철기 연자성 분말의 표면에 인산계 화성 피막을 갖고 있는 압분 자심용 분말이며,
   상기 인산계 화성 피막의 표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰 배율 10000배 이상으로 10개소 이상 관찰했을 때에,
   상기 인산계 화성 피막은 최대 두께가 20 내지 200㎚이고, 또한
   상기 인산계 화성 피막의 표면에는 오목부가 형성되어 있음과 함께,
   관찰 시야의 합계 면적에 대해 상기 오목부가 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있는 개구부의 합계 면적이 0.5 내지 50면적％인 것을 특징으로 하는, 압분 자심용 분말.
2. 제1항에 있어서, 상기 인산계 화성 피막의 표면에 형성되어 있는 상기 개구부는 원 형상이고,
   상기 원 형상의 개구부는 평균 원 상당 직경이 50 내지 1000㎚이고, 또한
   상기 인산계 화성 피막의 표면에 있어서의 5㎛×5㎛의 영역을 10개소 이상 관찰했을 때에, 상기 원 형상의 개구부의 개수가, 평균 10개 이상이거나,
   상기 인산계 화성 피막의 단면을 10개소 이상 관찰했을 때에, 상기 원 형상의 개구부의 개수가, 상기 철기 연자성 분말의 표면 길이 5㎛당 평균 1개 이상인, 압분 자심용 분말.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인산계 화성 피막 상에 실리콘 수지 피막을 갖고 있는, 압분 자심용 분말.
4. 제1항 또는 제2항에 기재된 압분 자심용 분말을 압축 성형하여 얻어진, 압분 자심.
5. 철기 연자성 분말의 표면에 인산계 화성 피막을 갖고 있는 압분 자심용 분말을 압축 성형하여 얻어진 압분 자심이며,
   상기 압분 자심의 파단면을 관찰했을 때에, 3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸이는 부위에 있어서,
   상기 인산계 화성 피막은 최대 두께가 20 내지 200㎚이고, 또한
   상기 인산계 화성 피막의 표면에는 오목부가 형성되어 있음과 함께,
   상기 오목부는 상기 인산계 화성 피막의 표면에 개구부를 형성하고 있고,
   상기 철기 연자성 분말의 표면 길이의 합계에 대해, 상기 인산계 화성 피막이 부착되어 있는 부분의 길이의 합계가 50길이％ 이상이고,
   3개 이상의 철기 연자성 분말로 둘러싸이는 부위에 있어서,
   상기 인산계 화성 피막에는 상기 철기 연자성 분말의 표면 길이 5㎛에 대해 상기 개구부의 폭이 50 내지 1000㎚인 오목부가 평균 1개 이상 존재하고,
   상기 인산계 화성 피막이 부착되어 있는 부분에서는 상기 철기 연자성 분말의 표면에, 제1 산화물층, 인산계 화성 피막 및 제2 산화물층이 이 순서로 적층되어 있고,
   상기 제1 산화물층의 두께가 200㎚ 이하(0㎚를 포함함)인 것을 특징으로 하는, 압분 자심.
6. 제5항에 있어서, 상기 인산계 화성 피막 상에 실리콘 수지 피막을 갖고 있는 압분 자심용 분말을 압축 성형하여 얻어진 것인, 압분 자심.

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