KR20020083504A

KR20020083504A - 페라이트 성형용 과립 제조용 조성물, 성형용 과립의 제조방법 및 그 성형용 과립, 성형체 및 소결체

Info

Publication number: KR20020083504A
Application number: KR1020020023134A
Authority: KR
Inventors: 하라다히로시
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2002-11-02
Also published as: TW579531B; US20020190236A1; CN1232992C; US6852245B2; KR100473295B1; CN1384511A; US20050098760A1

Abstract

페라이트 성형용 과립 제조용 조성물, 성형용 과립의 제조 방법 및 그 성형용 과립, 성형체 및 소결체를 제공한다.

적어도 페라이트 원료 분말과, 에틸렌 변성량이 4∼10몰%, 평균 중합도가 500∼1700, 평균 비누화도가 90.0∼99.5몰%인 에틸렌 변성 폴리비닐알코올과, 물이 혼합된 페라이트슬러리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

페라이트 성형용 과립 제조용 조성물, 성형용 과립의 제조 방법 및 그 성형용 과립, 성형체 및 소결체{Process for producing granules for being molded into ferrite, granules for being molded into ferrite, green body and sintered body}

본 발명은, 성형성이 뛰어난 페라이트 성형체가 얻어지는 페라이트 성형용 과립의 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 얻어지는 페라이트 성형용 과립, 페라이트 성형체, 및 페라이트 소결체에 관한 것이다.

페라이트는, 전자 부품을 비롯하여 다양한 분야에 있어서 폭넓게 이용되고 있다. 이 페라이트는, 페라이트 원료가 되는 분말을 바인더와 함께 조립하여 페라이트 과립으로 하고, 이 페라이트 과립을 성형하여, 페라이트 성형체로 하고, 이 페라이트 성형체를 소성함으로써 얻어진다.

종래, 페라이트 성형체를 제조하는 방법으로는, 다양한 방법이 채용되고 있는데, 그 중에서도 건식의 가압 성형법이 일반적으로 널리 행해지고 있다.

예컨데 페라이트 원료 분말, 바인더 및 물로부터 페라이트 슬러리를 조정하고, 이를 스프레이 드라이어(분무조립기)로 분무 건조하여 제작한 페라이트 성형용과립을 가압 성형함으로써 페라이트 성형체가 제조되고 있다.

또는 페라이트 원료 분말과 바인더 용액을 교반 혼합하고, 건조와 오실레이팅 압출을 반복하여 페라이트 성형용 과립을 조립(造粒)한다. 또한, 오실레이팅 압출이란, 예컨데 수 mm 정도의 입경으로 조립된 입자를 망 상에서 으깨어 잘게 한 입자를 낙하시키는 작업을, 그물 코를 순차적으로 가늘게 한 몇 단계의 공정으로 행함으로써 소정 입경 이하의 입자를 얻는 방법이다.

이러한 페라이트 성형용 과립(이하, 「페라이트 과립」이라고도 함)은, 페라이트 성형체를 제조하기 위해 아래와 같은 성질이 요구되고 있다.

(1) 유동성이 적당한 범위 내에 있고, 소정 분량의 페라이트 과립을 균일하게 금형으로 흘려 넣을 때의 충전성이 양호하다.

(2) 금형 성형시, 저압(대표적으로는 29∼147MPa)에서 균일하게 부서질 것(이하 「저압 부서짐성」이라 함)

(3) 금형 등에 페라이트 과립 중의 미립자 등의 성분이 부착되지 않을 것(이하, 「내스티킹성」이라 함).

(4) 저장시나 운반시 혹은 금형에의 충전시 전동이나 상호 충돌에 의해 페라이트 과립이 붕괴되지 않을 것(이하, 「내붕괴성」이라 한다).

(5) 적당한 부피 밀도를 가지고 있고, 금형으로의 충전시나 성형시에 금형 외에 페라이트 과립이 유출되지 않을 것(이하, 「금형으로의 충전성」이라 함).

이들 요구를 만족시키기 위해 다양한 페라이트 과립의 조립 방법이 제안되어 있다. 예컨데 일본국 특개평 4-137704호 공보에는, 조립 온도를 270∼290℃의 범위에서 아토마이저(atomizer)에 의해 페라이트 과립을 조립하고, 함유 수분량을 0.5∼0.7%로 조정하는 방법. 또한 특개평 10-38460호 공보에는, 분무조립기 내에서 조립분에 바인더를 분무하는 방법이 개시되어 있다.

또한 일본국 특허 공개 2000-272970호 공보에는, 탄소수 4 이하의 α-올레핀 또는 비닐 에테르를 함유하는 비닐 알코올계 중합체를 바인더 성분으로서 사용하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이들 기술에서는, 페라이트 성형체의 강도는 향상되지만, 페라이트 과립 자체가 딱딱하고, 저압 부서짐성이 떨어지며, 페라이트 성형체 내에 다수의 입계 결함을 남긴다. 따라서 페라이트 소결체의 강도 및 전자기 특성에 있어서 만족할 수 있는 효과가 얻어지지 않는다.

그러나, 이러한 기술은, 이하와 같은 결점을 가지고 있다.

(a) 이들 기술은 페라이트 슬러리의 개선에 관계되는 것이고, 대상이 되는 조립 방법은 스프레이 드라이어(분무조립기)를 사용한 분무 건조에 의한 조립에 제한되어 있고, 범용성이 낮다.

(b) 페라이트 과립의 유동성 및 저압 부서짐성은 어느 정도 개선되지만 충분하지 않고, 또한 이들 페라이트 과립을 이용하여 성형된 페라이트 성형체는 치수 정밀도도 충분치 않으며, 또한 비교적 복잡한 형상의 성형에는 적용할 수 없다.

(c) 저장시나 수송시에 혹은 금형으로의 충전시에 페라이트 과립이 붕괴되어 버리는 경우도 있다.

(d) 금형 성형시 금형으로의 페라이트 미립자가 부착되어 스티킹을 일으켜연속적으로 페라이트 성형체를 성형할 수 없는 경우도 있다.

(e) 페라이트 성형체의 기계적 강도가 낮고, 부스러기나 구부러짐 등의 파손이 발생하기 쉽다.

(f) 페라이트 소결체의 전자기 특성, 특히 자심 손실에 대하여 만족할만한 효과가 얻어지지 않는다.

(g) 금형으로부터의 이형성이 떨어지고, 스프링 백에 의해 페라이트 성형체내부에 균열이 발생하기 쉽다.

여기서 「스프링 백(성형체 팽창)」이란, 금형으로부터 페라이트 성형체를 뽑아 낼 때에, 페라이트 성형체가 체적 팽창하여, 금형 치수보다 커지는 현상을 말한다.

따라서, 본 발명의 제1의 과제는, 유동성, 금형으로의 충전성 및 내스티킹성이 양호하고, 또한 저압 부서짐성이 우수한 페라이트 과립을 제공함에 있다.

본 발명의 제2의 과제는, 높은 성형체 강도를 갖는 고밀도 페라이트 성형체와 그것을 소성하여 이루어진 페라이트 소결체를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 과제는, 특히 흡수율이 작고, 자심 손실이 저감된 페라이트 소결체와 그 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명자는, 이러한 실정을 감안하여 예의 검토한 결과, 특정의 바인더 성분을 이용하여 특정 분무 건조 조립 조건에서 페라이트 성형용 과립을 조립함으로써 상기 과제를 해결할 수 있음을 알아내어 본 발명을 창작하기에 이르렀다.

본 발명의 또 다른 과제는, 금형으로부터의 이형성이 뛰어나고, 스프링 백에 의한 균열 등의 성형 불량이 없고, 또한 균질적이고 고밀도이며 높은 성형체 강도를 갖는 페라이트 성형체, 이를 소성하여 이루어진 페라이트 소결체 및 이 페라이트 소결체의 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명자는, 이러한 실정을 감안하여 예의 검토한 결과, 친수성/소수성비(이하「HLB」라 함) 14 이하의 고급 지방산의 헥시탄에스테르를 이용하고, 상기 페라이트 성형용 과립의 표면의 적어도 일부를 피복한 페라이트 성형용 과립을 이용함으로써 상기 과제가 해결가능함을 알아 내어 본 발명을 창작함에 이르렀다.

도 1은 페라이트 성형체 밀도와 성형 압력과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 2는 원주상 페라이트 소결체의 측면부에서의 주사형 전자현미경 사진이다.

도 3은 분무조립기의 모식도이다.

도 4는 페라이트 성형체의 성형체 밀도와 성형 압력과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5는 페라이트 성형체의 성형체 밀도와 성형 압력과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 6은 원주상 페라이트 소결체의 측면부에서의 주사형 전자현미경 사진이다.

도 7은 원주상 페라이트 소결체의 측면부에서의 주사형 전자현미경 사진이다.

도 8은 흡수 비율과 자심 손실 Pcv와의 관계를 나타내는 산포도이다.

도 9는 흡수 비율과 자심 손실 Pcv와의 관계를 나타내는 산포도이다.

도 10은 성형 압력과 성형체 밀도와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 11은 인출 압력과 성형체 밀도와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 12는 성형체의 밀도와 성형체 팽창율과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 13은 원주상 페라이트 소결체의 측면부에서의 주사형 전자현미경 사진이다.

본 발명에 따른 페라이트 성형용 과립 제조용 조성물은, 적어도 페라이트 원료 분말과, 에틸렌 변성량이 4∼10몰%, 평균 중합도가 500∼1700, 평균 비누화도가 90.0∼99.5몰%, 바람직하게는 92∼97몰%인 에틸렌 변성 폴리비닐알코올과, 물이 혼합된 페라이트슬러리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 에틸렌 변성 폴리비닐알코올의 첨가량은, 상기 페라이트 원료 분말 100질량부에 대하여 0.4∼5 질량부인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 조성물은, 분자량 1000∼6000의 폴리에틸렌 글리콜을 상기 페라이트 원료 분말 100 질량부에 대하여 0.1∼0.5 질량부를 더 포함한다.

또한 본 발명에 따른 조성물은, 평균 입자경 1μm 이하의 수분산성 왁스를 상기 페라이트 원료 분말 100 질량부에 대하여 0.1∼1 질량부 더 포함한다.

본 발명은 또한, 페라이트 성형용 과립 제조용의 조성물을 조립하는 페라이트 성형용 과립의 제조 방법으로서, 페라이트 성형용 과립 제조용의 조성물로 상기 본 발명의 조성물을 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제조 공정에 있어서, 상기 페라이트 성형용 과립 제조용의 조성물을 교반 조립기를 이용하여 교반 조립하거나, 분무조립기로 조립하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 일태양에 있어서, 상기 조성물은 상기 분무조립기의 입구 온도 범위 170∼230℃, 또한 출구 온도 범위 65∼125℃의 조립 조건하에서 조립된다.

본 발명은 또한 본 발명의 제조 방법에 의해 페라이트 성형용 과립을 조립한다.

또한, 본 발명의 페라이트 성형용 과립은, 표면의 적어도 일부가 친수성/소수성비 14 이하의 고급 지방산인 헥시탄에스테르에 의해 피복된다.

또한, 본 발명의 페라이트 성형체는 소성에 의해 얻어진다.

또한, 본 발명의 소결체는 흡수율 0.2 질량% 이하를 갖는 것을 특징으로 한다.

여기서, 페라이트 소결체는 편향 요크에서 이용되는 Mn-Zn 페라이트 또는 Mn-Mg-Zn 페라이트를 포함하거나, 변압기에서 이용되는 Mn-Zn 페라이트를 포함한다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 설명하기로 한다.

(제1의 태양)

본 발명의 페라이트 성형용 과립의 제조 방법에 의해 얻어지는 페라이트 과립은, 페라이트 원료 분말 및 바인더 성분으로 주로 구성되는데, 본 발명에서의 페라이트 원료 분말은, 최종적으로 소성되는 페라이트 소결체의 용도에 따라 적절히 선택되고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, Fe₂O₃, NiO, MnO, MgO, CuO, ZnO를 주성분으로 하고, 필요에 따라, 부성분 또는 불가피한 불순물로서, Co, W, Bi, Si, B, Zr 등의 금속 산화물이 더 포함되어도 무방하다.

또한 이러한 페라이트 원료 분말의 입경에 대해서도, 최종 제품인 페라이트 소결체의 원료로서 종래 사용되어 온 범위일 수 있으며, 일반적으로는 0.5∼5μm,바람직하게는 0.7∼3μm의 범위로 할 수 있다. 페라이트 원료 분말의 평균 입경을 이와 같은 바람직한 범위로 하기 위해서는, 종래 주지의 방법, 예컨데 볼밀, 교반밀, 아토라이터(atoliter) 등에 의해 페라이트 원료를 분쇄함으로써 달성할 수 있고, 또한 이 때 습식 분쇄 방식, 건식 분쇄 방식 중 어떤 분쇄 방식으로 분쇄해도 된다.

본 발명의 페라이트 과립의 제조 방법은, 분무조립기의 입구 온도 170∼230℃, 출구 온도 65∼125℃의 범위에 있어서 아토마이저로 조립하는 것을 특징으로 한다. 이 조립 온도 조건이, 페라이트 과립의 저압 부서짐성 및 성형체 강도, 소결체의 전자기 특성에 영향을 미친다.

도 3을 이용하여 분무조립기의 입구 온도와 출구 온도의 설명을 행한다. 도 3은, 분무조립기의 모식도이다. 분무조립기는 챔버(1) 상부에 페라이트 슬러리(3)를 챔버(1) 내로 분무하기 위한 디스크식 아토마이저(2)를 가지고 있다. 챔버(1)내에 분무된 페라이트 슬러리(3)는, 공중에서 용매 등이 증발하여 페라이트 과립이 되고, 출구(5) 부근에 퇴적되어, 적절히 밸브(4)를 해방시킴으로써 챔버(1) 내로부터 취출할 수 있다.

여기서, 입구 온도란, 페라이트 슬러리(3)가 챔버(1) 내에 분무될 때의 온도를 나타내고 있다. 즉 도 3의 디스크식 아토마이저(2) 부근 분위기의 온도이다. 또한 출구 온도란, 출구(5) 부근 분위기의 온도를 나타내고 있다.

즉, 종래 기술(특개평 4-137704호 공보)에 도시되어 있는 280℃의 고온에서의 분무 조립에서는, 급격한 건조에 의해, 용매인 물의 증발에 따라, 바인더 성분도 액적의 표면으로 이동하기 때문에, 페라이트 과립 표면에 바인더 성분이 진한 부분이 발생하고, 페라이트 과립 내부에 바인더 성분이 없거나 적은 부분이 발생되어 바인더 성분의 분포가 불균일한 페라이트 과립이 얻어진다. 이 종래의 기술에 의해 얻어진 바인더 성분이 표면층에 많은 페라이트 과립은 딱딱하고, 저압 부서짐성이 나쁘기 때문에, 이 페라이트 과립을 성형한 경우, 과립 입계 즉 내부 결함을 많이 남기는 페라이트 성형체가 된다.

여기서, 과립 입계(granule boundary)란 페라이트 성형체 내부에 있어서 페라이트 과립간의 접촉면에 발생하는 간극을 말한다. 페라이트 성형체 내부에서 페라이트 과립간 충분하게 밀착되어 있으면, 과립 입계는 작아지고, 페라이트 과립간의 밀착성이 떨어지면 과립 입계는 커진다.

그러나, 본 발명의 조립 온도 조건에 있어서는, 바인더 성분의 페라이트 과립 표면으로의 이동·편석을 억제할 수 있고, 바인더 성분의 과립 내에서의 분포가비교적 균일한 페라이트 과립이 얻어진다. 이 페라이트 과립은 적당히 부드럽고, 저압 부서짐성이 뛰어나기 때문에, 본 발명의 페라이트 과립을 성형한 경우, 과립 입계가 거의 없는 페라이트 성형체가 얻어진다.

즉, 본 발명에서의 조립 온도 조건은, 분무조립기의 입구 온도 170∼230℃(바람직하게는 170∼210℃), 또한 출구 온도 65∼125℃(바람직하게는 70∼110℃)인 것이 바람직하다. 입구 온도가 230℃, 출구 온도가 125℃ 이하인 경우, 바인더 성분의 페라이트 과립 표면으로의 이동을 억제할 수 있게 되며, 부드럽고, 저압 부서짐성이 양호한 과립이 된다.

또한 입구 온도가 170℃, 출구 온도가 65℃ 이상인 경우, 건조가 충분히 진행되고, 페라이트 과립의 응집을 억제함과 동시에 함유 수분이 적고 부착성이 작은 과립이 된다.

본 발명의 페라이트 과립의 조립에 이용되는 아토마이저는, 종래의 분무조립기에 사용되는 아토마이저인 경우 특별히 한정되지 않고, 예컨데 이류체(two-fluid) 노즐, 디스크 방식의 아토마이저를 채용할 수 있다. 본 발명에 있어서 특히 바람직한 것은 디스크식의 아토마이저이다. 디스크식의 아토마이저를 사용하면, 디스크의 직경, 아토마이저의 회전 속도에 의해 입경을 제어하기 쉽고, 또한 얻어진 페라이트 과립의 입도 분포를 좁게할 수 있기 때문이다.

본 발명에 있어서는, 페라이트 과립의 입경을, 평균 입경 30∼400μm, 바람직하게는 50∼200μm, 보다 바람직하게는 70∼150μm의 구형으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 형상과 입경을 갖는 페라이트 과립을 얻기 위해서는, 아토마이저의 디스크의 직경을 80∼125mm로 하고, 아토마이저의 회전 속도를 3000∼20000rpm으로 하는 것이 바람직하다.

페라이트 과립의 평균 입경이 30μm 이상이면, 유동성 및 금형으로의 충전성이 뛰어나고, 페라이트 성형체의 치수 및 질량의 불균일을 작게 억제할 수 있다. 또한 금형으로의 미분 부착(스티킹)을 억제할 수 있게 된다. 또한 평균 입경이 400μm 이하이면, 이 페라이트 과립으로부터 페라이트 성형체를 성형하였을 때 과립 입계가 적고, 성형 불량의 발생율을 낮게 억제할 수 있다. 또한, 페라이트 성형체의 치수 및 질량의 불균일을 작게 할 수 있다.

페라이트 과립의 입경을 50∼200μm, 바람직하게는 70∼150μm로 함으로써, 상기 효과가 한층 높아진다.

또한 본 발명의 페라이트 과립의 제조 방법에서는, 바인더 성분으로서 특정의 폴리비닐 알코올의 비누화물을 첨가하는데, 일반적으로 바인더 성분은, 1차 입자의 결합제, 즉 페라이트 원료 분말간의 결합제로서 기능하고, 페라이트 과립의 저압 부서짐성, 내붕괴성 및 성형체 강도에 영향을 미친다.

즉, 본 발명에서의 폴리비닐알코올은 에틸렌 변성 폴리비닐알코올이고, 평균 중합도가 500∼1700, 평균 비누화도가 90.0∼99.5몰%인 것이 바람직하다. 평균 중합도가 500 이상인 경우, 페라이트 과립의 저압 부서짐성을 양호하게 유지하면서,내붕괴성 및 내스티킹성을 실용상 충분한 정도로 유지할 수 있다. 평균 중합도가 1700 이하이면, 페라이트 과립의 내붕괴성을 양호하게 유지하면서, 페라이트 과립을 부드럽게 할 수 있으므로 실용상 충분한 저압 부서짐성을 얻을 수 있다.

또한 평균 비누화도의 보다 바람직한 범위는 92∼97몰%이고, 평균 비누화도가 높을수록, 내붕괴성은 양호하지만, 조립한 페라이트 과립이 딱딱해지는 경향을 볼 수 있다. 또한 평균 비누화도가 90.0몰% 이상인 에틸렌 변성 폴리비닐알코올은 실용상 충분한 수용성을 가지고 있다. 또한 평균 비누화도가 99.5몰% 이하이면 얻어지는 페라이트 과립의 부드러움은 실용상 허용 가능한 정도가 된다.

또한 평균 비누화도가 92∼97몰%이면, 페라이트 과립으로서의 부드러움과 페라이트 성형체가 되었을 때의 강도와의 밸런스가 뛰어난 페라이트 과립이 얻어진다.

또한 에틸렌 변성 폴리비닐알코올의 에틸렌 변성량은 20몰% 이하이면 실용상 허용 가능한 정도의 수용성을 갖지만, 바람직하게는 4∼10몰%이다. 에틸렌 변성량이 4∼10몰%이면, 이 에틸렌 변성 폴리비닐알코올을 포함하는 바인더 용액의 안정성이 뛰어나고, 이 바인더 용액이 페라이트 원료 분말을 피복하는 피막이 되었을 때 강도가 뛰어나다.

본 발명에 있어서 바인더 성분으로서 이용하는 에틸렌 변성 폴리비닐알코올의 첨가량은, 페라이트 원료 분말 100 질량부에 대하여 0.4∼5 질량부가 바람직하고, 특히 0.6∼2질량부의 범위가 바람직하다. 이 에틸렌 변성 폴리비닐알코올의 첨가량이 0.4 질량부 이상인 경우, 페라이트 입자를 확실히 조립할 수 있다. 또한 5질량부 이하인 경우, 페라이트 과립이 과도하게 딱딱해지는 일이 없고, 양호한 저압 부서짐성을 유지할 수 있으므로, 페라이트 성형체를 성형하였을 때, 과립 입계가 적고, 성형 불량의 발생을 막을 수 있다. 또한 마찬가지로 용량 결손을 저감할 수 있다.

또한 첨가량이 0.6 질량부 이상이면, 페라이트 과립 표면에 있어서 미세한 구멍, 간극의 발생을 억제하고, 밀도가 높은 페라이트 과립을 조립할 수 있게 된다. 또한 첨가량이 2 질량부 이하이면, 페라이트 과립의 부드러움과 기계적 강도와의 밸런스가 뛰어난 페라이트 과립을 조립할 수 있게 된다.

본 발명에 있어서 페라이트 슬러리에 첨가하는 폴리에틸렌 글리콜은, 페라이트 성형용 과립에 있어서, 가소제로서 기능하고, 저압 부서짐성과 압력 전달성을 개선하며, 과립 입계를 저감하는 것이다.

폴리에틸렌 글리콜의 분자량은 1000∼6000이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2000∼4000이다. 분자량이 1000 이상이면, 실용상 충분한 저압 부서짐성을 유지한 채로, 흡습성을 억제할 수 있으므로, 과립의 유동성이 양호하고 금형으로의 균일한 충전이 가능하다. 또한 분자량이 6000 이하이면, 첨가에 의해 저압 부서짐성이 개선되고, 또한 페라이트 성형체 강도가 저하됨으로써 크랙의 발생을 억제할 수 있다.

폴리에틸렌 글리콜의 분자량이 2000∼4000이면, 낮은 흡습성과 저압 부서짐성을 보다 높은 레벨에서 양립할 수 있다.

본 발명에 있어서 페라이트 슬러리에 첨가되는 수분산성 왁스는, 페라이트 성형용 과립에 있어서, 활제로서 기능하고, 페라이트 성형용 과립 및 성형용 금형과의 마찰을 저감하고, 저압 부서짐성 및 스프링 백(성형체 팽창)에 영향을 미치는것이다. 수분산성 왁스의 바람직한 평균 입경은 1μm 이하이고, 바람직한 첨가량은 페라이트 원료 분말 100 질량부에 대하여 0.1∼1 질량부이다.

수분산성 왁스의 첨가량이 0.1 질량부 이상이면, 실용상 허용 가능한 정도의 마찰 저감 효과가 얻어진다. 또한 첨가량이 1 질량부 이하이면, 페라이트 소결체를 소성할 때, 수분산성 왁스의 증발에 의한 미세한 공극의 발생을 억제할 수 있다.

또한 수분산성 왁스의 평균 입자경이 1μm 이하이면, 수분산성 왁스의 입자와 페라이트 원료 분말과의 크기가 거의 같은 정도이므로, 수분산성 왁스 입자와 페라이트 원료 분말을 균일하게 혼합할 수 있게 된다. 또한, 수분산성 왁스의 평균 입자경이 1μm 이하이면, 페라이트 성형체를 소성할 때, 수분산성 왁스의 증발 흔적이 공극으로서 페라이트 소결체 내에 잔류하는 것을 억제할 수 있다.

수분산성 왁스로서는, 마이크로 크리스탈린 왁스, 파라핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 산화 폴리에틸렌 왁스, 글리콜 변성 산화 폴리에틸렌 등을 사용할 수 있는데, 특히 마이크로 크리스탈린 왁스가 바람직하다. 이 마이크로 크리스탈린 왁스란, 탄소수 30∼60의 이소파라핀이나 사이클로 파라핀을 주체로 한 분자량 500∼800 정도의 미세 결정 파라핀을 말한다.

상기 수분산성 왁스는 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상의 혼합물로서 사용해도 된다.

여기서 「스프링 백(spring back)」이란, 금형으로부터 페라이트 성형체를 뽑아 낼 때, 페라이트 성형체가 체적 팽창되고, 금형 치수보다 커지는 현상을 말한다.

본 발명에 있어서, 페라이트 과립을 조립할 때, 희망에 따라 본 발명의 목적·효과가 손상되지 않는 범위에서 종래로부터 주지의 각종 첨가제를 첨가할 수 있다. 이러한 첨가제의 예로서, 폴리카르본산염, 축합 나프탈렌술폰산 등의 분산 제, 글리세린, 글리콜류, 트리올류 등의 가소제, 스테아린산(염) 등의 활제, 폴리 에테르계, 우레탄 변성 폴리 에테르계, 폴리아크릴산계, 변성 아크릴산계 유기 고분자 등의 유기계 고분자 응집제, 황산 알루미늄, 염화 알루미늄, 질산 알루미늄 등의 무기계 응집제 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 페라이트 성형용 과립은 「페라이트 성형체용의 금형으로 충전함으로써 충분한 유동성을 유지하는 범위」, 즉, 페라이트 과립을 금형에 충전할 때 페라이트 과립이 충전 수단에 부착 또는 응집되지 않아 균일하게 금형에 충전 가능한 범위의 유동성을 가지고 있다.

또한 페라이트 과립의 유동성은, 페라이트 과립의 조립 방법, 따라서 페라이트 과립의 형상에 따라 달라지고 일률적으로는 특정할 수 없지만, 유동성의 기준이 되는 척도로서, 본 발명에 있어서는 JIS Z2502에 규정되어 있는 깔때기로부터 페라이트 과립 50g을 흘려 내보내는 시간(초/50g)을 이용하여 나타낸다. 본 발명에서의 양호한 유동성이란, 18∼24초/50g의 범위이고, 본 발명의 페라이트 과립은 이 범위의 유동성을 가지고 있다.

(제2의 태양)

이하, 본 발명의 제2의 형태를 설명하기로 한다. 이 형태에 있어서, 상기 제1의 형태와 동일한 부분은 생략한다.

본 발명의 페라이트 소결체의 제조 방법에서의 특징은, 얻어지는 페라이트 소결체의 흡수율(water absorbency)을 0.2 질량% 이하로 하는 것이다.

본 발명자의 연구에 의하면, 페라이트 소결체의 흡수율이, 페라이트 소결체의 자심 손실(magnetic loss) 크기의 지표가 됨이 명백하다.

흡수율과 자심 손실과의 관계는, 페라이트 소결체 내부의 과립 입계를 개재하여 생각하면 이해하기 쉽다. 과립 입계란, 페라이트 소결체 내부에 있어서 페라이트 과립간의 접촉면에 발생하는 간극을 말한다. 페라이트 소결체 내부에 페라이트 과립들이 충분히 밀착되어 있으면, 과립 입계는 작아지고, 페라이트 과립간의 밀착성이 나쁘면 과립 입계는 커진다. 과립 입계가 크면, 거기에 수분이 침투되기 때문에, 흡수율이 커진다. 이는 페라이트 소결체 내에 공극에 의한 결함이 많은 것을 나타내고, 따라서 자심 손실이 커진다. 반대로, 과립 입계가 작으면, 수분이 과립 입계에 침투되기 어려워지므로 흡수율은 작아진다. 이는 페라이트 소결체 내에 공극에 의한 결함이 적음을 나타내고, 따라서 자심 손실이 저하된다.

여기서, 자심 손실이란 자심에 시간적으로 변화하는 자계를 인가하였을 때,자심에 흡수되어 열이 되는 전력을 나타내는 양이고, 본 명세서에 있어서는 특별히 거부되지 않는 한 단위 체적당 자심 손실 Pcv(core loss volume density)를 이용한다.

본 발명의 페라이트 소결체의 제조 방법에서는, 페라이트 소결체의 흡수율을 0.2 질량% 이하로 함으로써 자심 손실이 작은 양호한 특성을 갖는 페라이트 소결체를 얻을 수 있다. 자심 손실을 저감한다고 하는 면에서 본 경우, 페라이트 소결체의 흡수율은 작으면 작을 수록 바람직하고, 흡수비율이 0.1 질량% 이하인 경우가 보다 바람직하다.

본 발명의 페라이트 성형용 과립은, 페라이트 원료 분말 및 바인더 성분으로 주로 구성된다. 본 발명에서의 페라이트 원료 분말로서는, 최종적으로 소성되는 페라이트 소결체의 용도에 따라 적당히 선택되고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 편향 요크용 페라이트 소결체는, Fe₂O₃, MnO, MgO, ZnO를 주성분으로 한다. 또한 트랜스용 페라이트 소결체에서는, Fe₂O₃, MnO, ZnO를 주성분으로 한다. 또한 필요에 따라, 부성분 또는 불가피한 불순물로서 Ni, Cu, Co, W, Bi, Si, B, Zr 등의 금속 산화물이 포함되어 있어도 된다.

또한 이들 페라이트 원료 분말의 입경에 대해서도, 최종 제품인 페라이트 소결체의 원료로서 종래에 사용된 범위일 수 있고, 일반적으로는 0.5∼5마이크론, 바람직하게는 0.7∼3마이크론의 범위이다. 페라이트 원료 분말의 평균 입경을 이와 같은 바람직한 범위로 하기 위해서는, 종래의 주지된 방법, 예컨데 볼밀, 교반밀, 아토라이터 등에 의해 페라이트 원료를 분쇄함으로써 달성할 수 있고, 또한 이 때 습식 분쇄 방식, 건식 분쇄 방식 중 어떠한 분쇄법으로 분쇄해도 된다.

또한 본 발명의 제2의 형태의 페라이트 과립은, 바인더 성분으로서 특정의 폴리비닐알코올의 비누화물을 포함하는데, 일반적으로 바인더 성분은, 1차 입자의 결합제, 즉 페라이트 원료 분말간의 결합제로서 기능하고, 페라이트 과립의 저압 부서짐성, 내붕괴성 및 페라이트 성형체의 기계적 강도에 영향을 미친다.

즉, 본 발명에서의 폴리비닐알코올은 에틸렌 변성 폴리비닐알코올이고, 평균 중합도가 500∼1700, 평균 비누화도가 92∼97몰%인 것이 바람직하다. 평균 중합도가 500 이상인 경우, 페라이트 과립의 저압 부서짐성을 양호하게 유지하면서, 내붕괴성 및 내스티킹성을 실용상 충분한 정도로 유지할 수 있다. 평균 중합도가 1700이하이면, 페라이트 과립의 내붕괴성을 양호하게 유지하면서, 페라이트 과립을 부드럽게 할 수 있으므로 실용상 충분한 저압 부서짐성을 얻을 수 있다.

또한 평균 비누화도의 더욱 바람직한 범위는 93∼96몰%이고, 평균 비누화도가 높을수록, 내붕괴성은 양호하지만, 조립한 페라이트 과립이 딱딱해지는 경향을 나타낸다. 또한 평균 비누화도가 92몰% 이상인 에틸렌 변성 폴리비닐알코올은 실용상 충분한 수용성을 가지고 있다. 또한 평균 비누화도가 97몰% 이하이면 얻어지는 페라이트 과립의 부드러움은 실용상 허용 가능한 정도가 된다.

또한 평균 비누화도가 93∼96몰%이면, 페라이트 과립으로서의 부드러움과 페라이트 성형체가 되었을 때의 강도의 밸런스가 더욱 뛰어난 페라이트 과립이 얻어진다.

또한 에틸렌 변성 폴리비닐알코올의 에틸렌 변성량은 20몰% 이하이면 실용상 허용 가능한 정도의 수용성을 갖지만, 더욱 바람직하게는 4∼10몰%이다. 에틸렌 변성량이 4∼10몰%이면, 에틸렌 변성 폴리비닐알코올을 포함하는 바인더 용액의 안정성이 뛰어나고, 이 바인더 용액이 페라이트 원료 분말을 피복하는 피막이 되었을 때 강도가 뛰어나다.

이 태양에 있어서 바인더 성분으로서 사용하는 에틸렌 변성 폴리비닐알코올의 첨가량은, 페라이트 원료 분말 100 질량부에 대하여 0.4∼2 질량부가 바람직하고, 특히 0.6∼1.5 질량부의 범위가 바람직하다. 에틸렌 변성 폴리비닐알코올의 첨가량이 0.4 질량부 이상이면, 페라이트 입자를 확실히 조립할 수 있다. 또한 2 질량부 이하이면, 페라이트 과립이 과도하게 딱딱해지는 일이 없으며, 양호한 저압 부서짐성을 유지할 수 있으므로, 페라이트 성형체를 성형하였을 때, 과립 입계가 적고 성형 불량의 발생을 막을 수 있다. 또한 마찬가지로 용량 결함을 저감할 수 있다.

또한 첨가량이 0.6 질량부 이상이면, 페라이트 과립 표면에 있어서 작은 구멍, 간극의 발생을 억제하고, 밀도가 높은 페라이트 과립을 조립할 수 있게 된다. 또한 첨가량이 1.5 질량부 이하이면, 페라이트 과립의 부드러움과 기계적 강도의 밸런스가 뛰어난 페라이트 과립을 조립할 수 있게 된다.

여기서, 과립 입계란 페라이트 성형체 내부에 있어서 페라이트 과립간의 접촉면에 발생하는 간극을 말한다. 페라이트 성형체 내부에서 페라이트 과립끼리 충분히 밀착되어 있으면 과립 입계는 작아지고, 페라이트 과립간의 밀착성이 나쁘면 과립 입계는 커진다.

이 태양에 있어서 가소제로서 이용하는 폴리에틸렌 글리콜은, 페라이트 성형용 과립에 있어서, 저압 부서짐성과 압력 전달성을 개선하고, 과립 입계를 저감하는 것이다. 폴리에틸렌 글리콜의 분자량은 1000∼6000이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2000∼4000이다. 분자량이 1000 이상이면, 실용상 충분한 저압 부서짐성을 유지한 채, 흡습성을 억제할 수 있으므로, 페라이트 과립의 유동성이 양호하여 금형으로의 충전성이 뛰어나고, 균일한 충전이 가능하다. 또한 분자량이 6000 이하인 경우, 첨가에 의해 저압 부서짐성이 개선되고, 또한 페라이트 성형체의 기계적 강도가 저하됨으로써 크랙의 발생을 억제할 수 있다.

폴리에틸렌 글리콜의 분자량이 2000∼4000이면, 낮은 흡습성과 저압 부서짐성을 보다 높은 레벨에서 양립시킬 수 있다.

이 태양에 있어서 활제로서 이용하는 수분산성 왁스는, 페라이트 성형용 과립에 있어서, 페라이트 성형용 과립 및 성형용 금형과의 마찰을 저감하고, 저압 부서짐성 및 스프링백(성형체 팽창)에 영향을 미치는 것이다. 수분산성 왁스의 바람직한 평균 입경은 1μm 이하이고, 바람직한 첨가량은 페라이트 원료 분말 100 질량부에 대하여 0.1∼1.0 질량부이다.

수분산성 왁스의 첨가량이 0.1 질량부 이상이면, 실용상 허용 가능한 정도의 마찰 저감 효과가 얻어진다. 또한 첨가량이 1 질량부 이하이면, 페라이트 소결체의 소성시, 수분산성 왁스의 증발에 의한 미세한 공극의 발생을 억제할 수 있다.

또한 수분산성 왁스의 평균 입자경이 1μm 이하이면, 수분산성 왁스의 입자와 페라이트 원료 분말과의 크기가 거의 같은 정도이므로, 수분산성 왁스 입자와 페라이트 원료 분말을 균일하게 혼합할 수 있게 된다. 또한, 수분산성 왁스의 평균 입자경이 1μm 이하이면, 페라이트 성형체의 소성시, 수분산성 왁스의 증발 흔적이 공극으로서 페라이트 소결체 내에 잔류하는 것을 억제할 수 있다.

수분산성 왁스로는, 마이크로 크리스탈린 왁스, 파라핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 산화 폴리에틸렌 왁스, 글리콜 변성 산화 폴리에틸렌 등을 사용할 수 있는데,특히 마이크로 크리스탈린 왁스가 바람직하다. 이 마이크로 크리스탈린 왁스란, 탄소수 30∼60의 이소파라핀이나 사이클로파라핀을 주체로 한 분자량 500∼800 정도의 미세 결정 파라핀을 의미한다.

상기 수분산성 왁스는 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상의 혼합물로 사용해도 된다.

여기서 「스프링백(성형체 팽창)」이란, 금형으로부터 페라이트 성형체를 뽑아 낼 때, 페라이트 성형체가 체적 팽창하여 금형 치수보다도 커지는 현상을 말한다.

본 발명에 있어서, 페라이트 과립의 입경을, 평균 입경 30∼400μm, 바람직하게는 50∼200μm, 보다 바람직하게는 70∼150μm의 구형으로 하는 것이 바람직하다.

페라이트 과립의 평균 입경이 30μm 이상이면, 유동성 및 금형으로의 충전성이 뛰어나고, 성형체의 치수 및 질량의 불균일을 작게 억제할 수 있다. 또한 금형으로의 미분 부착(스티킹)을 억제할 수 있다. 또한 평균 입경이 400μm 이하이면, 이 페라이트 과립으로부터 페라이트 성형체를 성형하였을 때 과립 입계가 적고, 성형 불량의 발생율을 낮게 억제할 수 있다. 또한, 페라이트 성형체의 치수 및 질량의 불균일을 작게 할 수 있다.

페라이트 과립의 입경을 50∼200μm, 보다 바람직하게는 70∼150μm로 함으로써, 상기 효과가 한층 높아진다.

제1의 형태와 마찬가지로, 페라이트 과립의 조립시, 희망하는 바에 따라 본발명의 목적·효과가 손상되지 않는 범위에서 주지의 각종 첨가제를 첨가할 수 있다. 이러한 첨가제의 예로서, 폴리카르본산염, 축합나프탈렌설폰산 등의 분산제, 글리세린, 글리콜류, 트리올류 등의 가소제, 스테아린산(염) 등의 활제, 폴리에테르계, 우레탄 변성 폴리에테르계, 폴리아크릴산계, 변성 아크릴산계 유기고분자 등의 유기계 고분자 응집제, 황산알루미늄, 염화알루미늄, 초산알루미늄 등의 무기계 응집제 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 페라이트 성형용 과립은 「페라이트 성형체용의 금형에 충전하는데 충분한 유동성을 유지하는 범위」, 즉 페라이트 과립을 금형에 충전할 때 페라이트 과립이 충전 수단에 부착되거나 응집되지 않고 균일하게 금형으로 충전 가능한 범위의 유동성을 가지고 있다.

또한 페라이트 과립의 유동성은, 페라이트 과립의 조립 방법, 따라서 페라이트 과립의 형상에 따라 달라지고, 일률적으로 특정할 수는 없지만, 유동성의 기준이 되는 척도로서, 본 발명에 있어서 JIS Z2502에 규정되어 있는 깔때기로부터 페라이트 과립 50g을 낙하시키는 시간(초/50g)을 이용하여 나타낸다. 본 발명에서의 양호한 유동성이란, 페라이트 과립을 분무 건조에 의해 조립한 경우에는 18∼24초/50g의 범위이고, 또한 오실레이팅 압출로 조립한 경우에는 20∼34초/50g의 범위이다. 본 발명에 의한 페라이트 성형용 과립은, 이러한 범위를 만족하는 양호한 유동성을 갖는다.

본 발명의 페라이트 소결체의 제조 방법은, 상기 본 발명의 페라이트 과립을 성형한 후 소성하여 페라이트 소결체를 제조한다.

(제3 형태)

본 발명의 제3의 형태의 페라이트 과립, 페라이트 성형체 및 페라이트 소결체는, 헥시탄 고급 지방산 에스테르의 첨가 이외에, 제1 및 제2 형태와 실질적으로 같기 때문에, 헥시탄 고급 지방산 에스테르에 대하여 상세히 설명하고, 다른 설명은 생략한다.

본 발명에 있어서 사용하는 고급 지방산의 헥시탄에스테르의 첨가량은 페라이트 성형용 과립 100질량부에 대하여 0.1∼3.0 질량부인 것이 바람직하다. 또한 고급 지방산인 헥시탄에스테르는, 탄소수 12∼18의 고급 지방산의 에스테르인 것이 바람직하고, 특히 고급 지방산이, 올레인산, 스테아린산 또는 팔미틴산인 것이 바람직하다. 또한, 헥시탄은 솔비탄 및 맨니탄인 것이 바람직하다.

고급 지방산인 헥시탄에스테르의 첨가량이 페라이트 성형용 과립 100 질량부에 대하여 0.1 질량부 이상이면, 형의 성형에 있어서 저압 부서짐성이 뛰어나고, 미끄러짐성, 유동성, 압력 전달성이 향상되며, 금형으로의 충전이 양호하게 된다. 또한 성형체 강도의 저감이 적기 때문에, 크래킹, 부스러기 등의 성형 불량의 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, 낮은 압력으로 불균일이 적은 페라이트 성형체를 부여할 수 있는 페라이트 성형용 과립이 얻어진다.

또한 3.0 질량부를 넘으면 그 양을 증가시켜도 효과의 향상이 인정되지 않고 오히려 페라이트 성형체의 강도가 대폭 저하되는 문제가 발생하고, 또한 경제적으로도 불리해진다. 효과 및 경제성을 고려하면, 이 고급 지방산인 헥시탄에스테르의 첨가량은 0.2∼2.0 질량부의 범위가 바람직하고, 특히 0.3∼1.5 질량부의 범위가더 바람직하다.

고급 지방산인 헥시탄에스테르의 첨가량을 이들 범위에 한정함으로써 미끄러짐성과 페라이트 성형체의 기계적 강도와의 밸런스가 뛰어난 페라이트 성형용 과립이 얻어진다.

이 헥시탄이란, 헥시톨, 즉 헥소스의 당(糖)알코올로부터 1분자 탈수하여 얻어지는 분자 내 에테르이고, 그 고급 지방산의 에스테르란, 헥시탄 중의 4개의 수산기의 일부 또는 전부가 고급 지방산 에스테르를 성형한 것이다.

본 발명자가 여러 고급 지방산의 헥시탄에스테르에 대하여 평가를 행한 바, 고급 지방산으로는, 탄소수 12∼18의 지방산이 바람직하고, 포화, 불포화 중 어느 것이라도 무방하고, 직쇄상, 분기상 중 어느 것이라도 무방함은 명백해졌다. 이러한 고급 지방산으로는, 라우릴산, 밀리스틴산, 팔미틴산, 스테아린산, 올레인산 등을 본 발명에 이용할 수 있는데, 특히, 팔미틴산, 스테아린산 및 올레인산이 가장 바람직함이 명백해졌다.

또한 헥시탄으로는, 솔비탄, 맨니탄, 두루시탄 등을 사용할 수 있는데, 이들 중에서 솔비탄 및 맨니탄이 바람직하고, 특히 솔비탄이 바람직한 것이 명백해졌다.

또한 본 발명에 있어서는, 이 고급 지방산의 헥시탄에스테르는 부분 에스테르 및 완전 에스테르 중 어느 것을 사용해도 되고, 이들 에스테르를 단독 또는 2 종 이상 조합하여 사용해도 본 발명의 효과를 얻을 수 있음은 명백하다.

또한, 본 발명에 있어서 이용하는 고급 지방산의 헥시탄에스테르는, HLB가 14 이하인 것이 바람직하다. HLB가 14 이하이면, 금형으로부터의 이형성 및 저압에서의 부서짐성을 양호하게 유지한 채, 실용상 충분한 페라이트 성형체 강도를 얻을 수 있다.

이어서, 고급 지방산의 헥시탄에스테르에 의해 표면의 적어도 일부가 피복된 페라이트 성형용 과립을 제조하기 위해서는, 페라이트 원료 분말로부터 페라이트 과립을 조립한 후, HLB 14 이하의 고급 지방산의 헥시탄에스테르를 접촉시키는 것이 바람직하다.

조립 전의 페라이트 원료 분말에 고급 지방산의 헥시탄에스테르를 배합하면,페라이트 성형체의 금형으로부터의 이형성이 충분히 개선되지 않아 스프링백에 의한 성형 불량이 발생함과 동시에, 고밀도의 페라이트 성형체를 얻기 어렵다.

페라이트 성형용 과립을 고급 지방산의 헥시탄에스테르로 피복하기 위해서는, 예컨데 고급 지방산의 헥시탄에스테르를 필요에 따라 용제, 예컨데 에틸알코올에 1.5∼3배로 희석하고, 이를 페라이트 성형용 과립에 첨가하여 드럼믹서와 같은 혼합 장치를 이용하여 혼합하거나, 혹은 전동유동층을 이용하여 페라이트 성형용 과립을 전동시키면서, 고급 지방산의 헥시탄에스테르와 접촉시킨 후, 용매를 제거함으로써 행해진다. 기타, 고급 지방산의 헥시탄에스테르 용액을 분무식으로 첨가하는 방법, 또한 고급 지방산의 헥시탄에스테르를 고체상 또는 용융 상태로 페라이트 성형용 과립에 첨가하고, 기계적으로 혼합하는 방법 등도 사용할 수 있다.

이어서, 본 발명의 바람직한 실시 태양의 일예를 설명하기로 한다.

우선, 페라이트 원료 분말과 바인더 성분으로서 첨가되고, 에틸렌 변성량이 4∼10몰%, 평균 중합도가 500∼1700 및 평균 비누화도가 90.0∼99.5몰%인 에틸렌변성 폴리비닐알코올을 적어도 혼합하고, 예컨대 스프레이 드라이어(분무조립기)를 사용하여 분무 건조 또는 오실레이팅 압출에 의해 조립하여 평균 입자경 30∼300μm의 페라이트 성형용 과립을 제작한다.

이어서, 이 페라이트 성형용 과립에 HLB 14 이하의 고급 지방산의 솔비탄에스테르를 소정의 비율로 첨가하여, 상기 방법에 의해 충분히 접촉시킴으로써, 페라이트 성형용 과립 표면의 적어도 일부를 이에 따라 피복한다. 이 때, 페라이트 성형용 과립의 표면 전체가 균질하게 피복되는 것이 바람직한데, 일부, 예컨데 페라이트 성형용 과립의 표면적의 10% 이상이 덮혀 있으면 실용상 충분하다. 또한 이 때, 고급 지방산의 솔비탄에스테르의 일부가 페라이트 성형용 과립의 표면부에 침투하는 경우가 있는데, 특별히 지장은 없다.

이와 같이 하여, 페라이트 원료 분말과 에틸렌 변성량이 4∼10몰%, 평균 중합도가 500∼1700, 평균 비누화도가 90.0∼99.5몰%인 에틸렌 변성 폴리비닐알코올을 혼합, 조립하여 얻은 페라이트 성형용 과립의 적어도 일부를 HLB 14 이하의 고급 지방산의 솔비탄에스테르에 의해 피복함으로써, 형 성형에서의 저압 부서짐성이 뛰어나고, 미끄러짐성, 유동성, 압력 전달성이 향상됨과 동시에 금형으로의 충전성이 양호한 페라이트 성형용 과립을 얻을 수 있다.

이어서, 이와 같이 하여 얻은 표면의 적어도 일부가 HLB 14 이하의 고급 지방산의 솔비탄에스테르로 피복된 에틸렌 변성 폴리비닐알코올 함유 페라이트 성형용 과립을 성형하여 페라이트 성형체를 성형하기 위해서는, 상기와 같이 하여 피복된 페라이트 성형용 과립을 통상의 형 성형법에 의해 원하는 형상으로 형 성형한다. 이 형 성형은, 특히 페라이트 성형용 과립을 금형에 의해 건식 가압 성형을 행하는 것이 바람직하다. 이 때의 성형 압력은, 통상 40∼500MPa, 바람직하게는 80∼400MPa의 범위에서 선택된다.

이와 같이 하여 얻어진 페라이트 성형체에서는, 성형체 강도의 저하가 억제되고, 크래킹, 부스러기 등의 성형 불량의 발생이 억제된다.그 결과, 종래보다 낮은 압력에서 페라이트 성형체를 성형 가능함과 동시에, 페라이트 성형체의 불균일이 적다.

또한 이 때 사용되는 페라이트 성형용 과립은, 양호한 이형성을 가지므로, 금형으로부터의 페라이트 성형체 배출시의 인출압이 낮고, 금형의 마모나 손상을 억제할 수 있는 이점이 있다. 또한, 이러한 효과에 의해, 금형으로부터의 페라이트 성형체의 인출시의 스프링백을 저감할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 기초해 상세로 설명한다.

〔실시예 1∼8, 비교예 1∼8〕

〔조립〕

페라이트 원료 분말로서 Ni-Cu-Zn계 페라이트 분말 67 질량부, 물 33 질량부, 표 1에 나타내는 에틸렌 변성 폴리비닐알코올의 농도가 12 질량%인 에틸렌 변성 폴리비닐알코올 수용액을 6 질량부, 분산제로서 폴리카르본산 암모늄염 0.25 질량부, 가소제로서 표 1에 나타낸 분자량과 첨가량의 폴리에틸렌 글리콜 및 활제로서 표 1에 나타낸 첨가량의 수분산성 왁스를 습식 혼합하여 페라이트 슬러리를 조정하였다.

이 페라이트 슬러리를 스프레이 드라이어(분무조립기)에서 표 1에 나타내는 조립 온도 조건으로 분무 조립하고, 평균 입경 90μm의 구형의 페라이트 과립을 얻었다. 이 때, 직경 100mm의 디스크식 아토마이저를 이용하고, 아토마이저의 회전 속도는 7000rpm으로 조립을 행하였다.

〔유동도의 측정〕

얻어진 페라이트 과립의 유동도를 JIS Z2502에 규정되어 있는 깔때기로부터, 페라이트 과립 50g을 통과시키는 시간(초/50g)을 측정함으로써 평가하였다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다.

실시예 1∼8로부터 얻어진 페라이트 과립은, 상술한 양호한 유동성(18∼24 초/50g)을 가지고 있다. 이에 대하여, 비교예 2, 6, 8의 페라이트 과립은 유동성이 떨어져 있었다. 이는, 이들 비교예에 있어서는 조립시의 입구 온도 및 출구 온도가 낮기 때문에 페라이트 과립으로부터 충분히 수분이 증발되지 못하였기 때문이라고 생각된다. 그 때문에, 페라이트 과립간의 응집성이 높아지고, 유동성이 떨어진 것으로 추측된다.

〔페라이트 과립의 성형〕

이어서, 실시예 및 비교예로부터 얻어진 페라이트 과립을 각각 98MPa의 압력으로 건식 가압 성형하고, 길이 55mm, 폭 12mm, 크기 5mm의 직방체상의 블록상 페라이트 성형체를 얻었다. 이 블록상 페라이트 성형체의 항절(抗折) 강도를 가중 시험기(아이코 엔지니어링사 제품)를 이용하여 JIS R1601에 규정되어 있는 방법에 따라 측정하였다. 측정 결과를 표 2에 항절 강도1로서 나타낸다.

항절 강도1은, 페라이트 성형체의 기계적 강도의 척도이고, 이 값이 높을수록, 페라이트 성형체의 기계적 강도가 높음을 나타내고 있다.

실시예 1∼8에서 얻어진 블록상 페라이트 성형체의 항절 강도는 양호한 값을 나타내었다. 이에 대하여, 비교예에서는, 비교예 3을 제외하고 블록상 페라이트 성형체의 항절 강도가 명백히 떨어져 있었다. 항절 강도는, 페라이트 성형체 내부의 과립 입계의 양과 관계되어 있고, 과립 입계가 충분히 해소되지 않는 경우, 항절 강도는 낮아진다. 이로부터, 대부분의 비교예에 있어서는, 페라이트 성형체의 성형시 과립 입계가 충분하게는 해소되지 않았음을 시사한다.

〔성형체의 소성〕

또한, 실시예 및 비교예로부터 얻어진 페라이트 과립을 각각 98MPa의 압력으로 건식 가압 성형하고, 길이 55mm, 폭 12mm, 크기 5mm의 직방체상의 블록상 페라이트 성형체를 얻었다. 이 블록상 페라이트 성형체를 1050℃의 온도에서 2시간 소성하여 블록상 페라이트 소결체를 얻었다. 이 블록상 페라이트 소결체의 항절 강도를 마찬가지로 가중 시험기(아이고 엔지니어링사 제품)를 이용하여 JIS R1601에 규정되어 있는 방법에 따라 측정하였다. 측정 결과를 표 2에 항절 강도2로서 나타낸다.

항절 강도2는 페라이트 소결체의 기계적 강도의 척도가 된다. 이 값이 높을수록, 페라이트 소결체의 기계적 강도가 높음을 나타낸다.

실시예 1∼8에서 얻어진 블록상 페라이트 소결체는, 평균적으로 양호한 항절강도를 나타내었다. 반면에, 비교예 1∼8에서 얻어진 블록상 페라이트 소결체는, 실시예 1∼8 정도의 양호한 항절 강도를 갖는 것도 있지만, 대부분은 항절 강도가 떨어졌다.

〔성형 압력과 성형체 밀도와의 관계〕

이어서, 실시예 및 비교예에서 얻어진 페라이트 과립 1.5g을 직경 6mm의 금형으로 충전하고, 성형 압력 49∼294MPa 사이에서 변화시켜, 건식 가압 성형함으로써 직경 6mm, 길이 16∼19mm의 원주상 페라이트 성형체를 작성하고, 이 샘플에 대하여, 성형 압력과 성형체 밀도와의 관계를 구하였다. 성형 압력 98MPa에서의 성형체 밀도의 결과를 표 2에 도시한다. 또한, 실시예 1, 실시예 4, 비교예 1, 비교예 4의 성형 압력과 성형체 밀도와의 관계를 도 1에 나타낸다.

표 2에 의하면, 실시예 1∼8에서 얻어진 원주 모양 페라이트 성형체는, 평균적으로 높은 성형체 밀도를 나타내었다. 이에 대하여, 비교예 1∼8에서 얻어진 원주상 페라이트 성형체는, 실시예 1∼8 정도의 성형체 밀도를 갖는 것도 있지만, 대부분은 성형체 밀도가 작다.

도 1에 의하면, 실시예, 비교예의 구별 없이, 성형 압력이 100MPa 부근까지는, 성형 압력의 증가와 함께 비교적 가파르게 페라이트 성형체 밀도가 증가한다. 성형 압력이 100MPa를 넘으면, 성형 압력의 증가에 대한 페라이트 성형체 밀도의 증가는 완만해진다. 또한 4개의 그래프는 거의 평행하므로, 페라이트 성형체 밀도는 성형 압력을 증가시켰다 하더라도 역전되는 일은 없을 것으로 추측된다.

〔측면의 사진〕

또한 실시예 1, 비교예 4에서 얻어진 페라이트 과립 1.5g을 직경 6mm의 금형에 충전하고, 성형 압력 147MPa에서 성형하고, 직경 6mm, 길이 16∼19mm의 원주상 페라이트 성형체를 작성하였다. 이어서, 성형한 페라이트 성형체 측면의 페라이트 과립의 부서짐 상태를 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과를 도 2에 나타낸다. 도 2 (a), (b), (c)는 실시예 1의 조건으로 조립한 페라이트 과립을 성형한 페라이트 성형체의 상부, 중간부, 하부의 각 측면을 나타낸다. 또한 도 2 (d), (e), (f)는, 비교예 4의 조건으로 조립한 페라이트 과립을 성형한 페라이트 성형체의 상부, 중간부, 하부의 각 측면을 나타낸다.

여기서, 「상부」, 「중간부」, 「하부」란, 금형의 압압수단으로부터의 상대적인 거리를 나타내고 있고, 「상부」란, 원주상 페라이트 성형체의 압압 수단 근방의 측면을 나타내며, 「하부」란, 압압 수단으로부터 가장 떨어진 원주상 페라이트 성형체의 저면 근방의 측면을 나타내고, 「중간부」란 상부와 하부의 중간 부근의 측면을 나타낸다.

도 2 (a), (b), (c)로부터, 실시예 1에 있어서는, 어떠한 관찰 위치에서도 페라이트 과립의 과립 입계를 판별하기 어려울 정도로 매우 작은 것을 확인할 수 있다. 이에 반하여 비교예 4(도 2 (d), (e), (f))에 있어서는, 페라이트 과립의 과립 입계가 크고, 관찰 위치에 따라 그 크기가 다른 것을 알 수 있다. 이는, 비교예 4에서는, 페라이트 과립의 부서짐성이 실시예 1보다 떨어짐을 나타냄과 동시에, 페라이트 과립의 압력 전달성이 나쁘고, 금형의 압압 수단에 의해 가해진 성형 압력이, 하부에까지 균일하게 전달되지 않은 것을 나타내고 있다.

표 2, 도 1, 도 2의 결과로부터, 상술한 성질을 갖는 에틸렌 변성 폴리비닐알코올을 이용하고, 또한 본 발명의 조립 온도 조건으로 조립을 행한 실시예 1∼8에서 얻어진 페라이트 과립으로부터 작성한 페라이트 성형체는, 성형시의 저압 부서짐성이 개선되고, 페라이트 성형체의 과립 입계가 저감되며, 그 페라이트 소결체의 내부 결함의 저감에 의해, 강도가 대폭 개선되어 만족할만한 결과였다.

이에 대하여, 본 발명의 조립 온도 조건보다 고온으로 조립을 행한 비교예 1, 4, 5, 7에서 얻어진 페라이트 과립으로부터 작성한 페라이트 성형체는, 페라이트 성형체의 저압 부서짐성이 나쁘고, 페라이트 성형체 내에 과립 입계를 많이 남겨, 그 성형체 강도는 낮은 값을 나타내었다. 또한 그 많은 내부 결함에 의해,페 라이트 소결체의 강도는 현저하게 떨어져 있음을 알 수 있다. 또한 반대로 본 발명의 조립 온도 조건보다 저온으로 조립을 행한 비교예 2, 6, 8에서 얻어진 페라이트 과립은, 건조가 충분하지 않고, 함유 수분량이 많으며, 유동성이 떨어지는 과립이었다. 또한 그 페라이트 성형체의 강도는 매우 낮은 것이었다.

〔연속 성형성 평가〕

이어서, 실시예 및 비교예에서 얻어진 페라이트 과립을 이용하여 연속 성형을 행하였다. 성형한 페라이트 성형체의 치수는 직경 1.5mm, 길이 1.8mm의 원주 코어 형상으로, 성형 갯수는 10000개이다. 또한, 이와 같이 하여 얻어진 페라이트 성형체를 1050℃의 온도에서 2시간 소성하여, 페라이트 소결체를 얻었다. 표 3에 그 평가 결과를 나타낸다.

또한, 표 4에 크래킹, 스티킹, 부스러기의 평가 기준을 나타낸다.

표 3의 결과로부터, 본 발명의 에틸렌 변성 폴리비닐알코올을 이용하고, 또한 본 발명의 조립 온도 조건으로 조립을 행한 실시예 1∼8로부터 얻어진 페라이트 과립으로부터 작성한 페라이트 성형체는, 스티킹이 발생하지 않고, 크래킹의 발생정도도 적으며, 만족할만한 결과가 얻어졌다. 또한 실시예 1∼8의 페라이트 성형체를 소성한 페라이트 소결체는, 크래킹, 결함이 적고, 양호한 결과였다.

이에 대하여, 본 발명의 조립 온도 조건보다 고온으로 조립을 행한 비교예 1, 4, 5, 7에서 얻어진 페라이트 과립으로부터 작성한 페라이트 성형체는, 과립 입계가 많기 때문에, 크래킹의 발생 정도가 현저히 떨어져 있음을 알 수 있다. 또한 비교예 1, 4, 5, 7의 페라이트 성형체를 소성한 페라이트 소결체에서는 많은 크래킹, 부스러기가 발생하였다.

또한, 본 발명의 조립 온도 조건보다 저온으로 조립을 행한 비교예 2, 6, 8에서 얻어진 페라이트 과립은, 스티킹의 발생이 현저하고, 연속 성형이 불가능하였다. 비교예 2, 6, 8에서 얻어진 페라이트 소결체에서도 많은 크래킹, 부스러기가 발생하였다.

또한 조립 온도 조건은 본 발명의 조건을 충족시키고 있는데, 바인더 성분으로서 에틸렌 미변성의 폴리비닐알코올을 사용한 비교예 3은, 연속 성형시 스티킹은발생하지 않지만, 페라이트 성형체에 다수의 크래킹이 관찰되었다.

[실시예 9∼24 및 비교예 9∼18]

〔조립 재료의 조정〕

표 5에 실시예 및 비교예에서 페라이트 소결체를 제조하기 위해 사용한 페라이트 원료 분말의 첨가량, 물의 첨가량, 바인더 성분의 첨가량 및 기타 제원, 가소제의 첨가량 및 기타 제원 및 활제의 첨가량을 나타내었다.

주) 또한, 표 5에 있어서 첨가량의 단위는 모두 질량부이다.

〔조립 1(실시예 9∼14, 비교예 9∼11)〕

실시예 9∼14에 대해서는, 표 5에 도시한 원료 번호 1∼6의 원료를 사용하고, 비교예 9∼11에 대해서는, 원료 번호 9∼11의 원료를 사용하였다.

또한, 표 5에 도시하지 않았지만, 실시예 9∼14, 비교예 9∼11에 사용한 페라이트 원료 분말은, Mn-Mg-Zn계의 페라이트이다.

또한 이러한 실시예 및 비교예에 대해서는, 표 5에 도시한 페라이트 원료 분말, 물, 바인더 성분, 가소제 및 활제 이외에, 분산제로서 폴리카르본산 암모늄염을 0.25 질량부 첨가하고 있다.

이들 페라이트 원료 분말, 물, 바인더 성분, 가소제, 활제 및 분산제를 습식혼합하여 페라이트 슬러리를 조정하였다. 이 페라이트 슬러리를 스프레이 드라이어(분무조립기)에서 분무 건조하고, 평균 입경 125마이크론, 함유 수분 0.2질량%의 구형의 페라이트 과립을 얻었다. 이 때, 직경 100mm의 디스크식 아토마이저를 사용하고, 아토마이저의 회전 속도는 6000rpm에서 조립을 행하였다.

〔조립 2(실시예 15∼16, 비교예 12∼13)〕

실시예 15∼16에 대해서는, 표 5에 나타낸 원료 번호 7∼8의 원료를 사용하고, 비교예 12∼13에 대해서는, 원료 번호 12∼13의 원료를 사용하였다.

또한, 표 5에 나타내지 않았지만, 이들 실시예 및 비교예에 이용한 페라이트 원료 분말은, Mn-Mg-Zn계의 페라이트이다.

이들 페라이트 원료 분말, 바인더 성분, 가소제 및 활제를 혼합하여 교반 조립기 TM 믹서(미츠이 광산사 제품)에 혼합 교반하여 조립을 행하고, 조립분을 조정하였다.

이 조립분을 벨트식 건조기에서 건조 처리하고, 오실레이팅 조립해쇄기(일본 정밀기계사 제품)로 압출 조립을 행하고, 시프터에서 정립하고, 평균 입경 200마이크론, 수분 1.0질량%의 페라이트 과립을 얻었다.

〔조립 3(실시예 17∼22, 비교예 14∼16)〕

실시예 17∼22에 대해서는, 표 5에 나타낸 원료 번호 1∼6의 원료를 사용하고, 비교예 14∼16에 대해서는, 원료 번호 9∼11의 원료를 사용하였다.

또한, 표 5에 나타내지 않았지만, 이들 실시예 및 비교예에 사용한 페라이트 원료 분말은, Mn- Zn계의 페라이트이다.

또한 이들 실시예 및 비교예에 대해서는, 표 5에 나타낸 페라이트 원료 분말, 물, 바인더 성분, 가소제 및 활제 이외에, 분산제로서 폴리카르본산 암모늄염을 0.25 질량부 첨가하고 있다.

이들 페라이트 원료 분말, 물, 바인더 성분, 가소제, 활제 및 분산제를 습식혼합하여 페라이트 슬러리를 조정하였다. 이 페라이트 슬러리를 스프레이 드라이어(분무조립기)에서 분무 건조하고, 평균 입경 100마이크론, 함유 수분 0.2질량%의 구형의 페라이트 과립을 얻었다. 이 때, 직경 100mm의 디스크식 아토마이저를 사용하고, 아토마이저의 회전 속도는 6500rpm에서 조립을 행하였다.

〔조립 4(실시예 23∼24, 비교예 17∼18)〕

실시예 23∼24에 대해서는, 표 5에 나타낸 원료 번호 7∼8의 원료를 사용하고, 비교예 17∼18에 대해서는, 원료 번호 12∼13의 원료를 사용하였다.

또한, 표 5에 나타내지는 않았지만, 이들 실시예 및 비교예에 이용한 페라이트 원료 분말은, Mn-Zn계의 페라이트이다.

이 조립분을 벨트식 건조기에서 건조 처리하고, 오실레이팅 조립 해쇄기(일본 정밀기계사 제품)로 압출하여 조립을 행하고, 시프터에서 정립하여, 평균 입경200마이크론, 함유 수분 1.0질량%의 페라이트 과립을 얻었다.

〔유동도의 측정〕

얻어진 페라이트 과립의 유동도를 JIS Z2502에 규정되어 있는 깔때기로부터, 페라이트 과립 50g을 통과시키는 시간(초/50g)을 측정함으로써 평가하였다. 실시예 9∼16, 비교예 9∼13의 측정 결과를 표 6에 나타낸다. 마찬가지로 실시예 17∼24, 비교예 14∼18의 측정 결과를 표 7에 나타낸다.

페라이트 과립의 유동도는, 전 실시예 및 비교예 16을 제외한 전 비교예에 있어서, 상기 양호한 범위(분무 건조:18∼24초/50g, 오실레이팅 압출:20∼34초/50g)를 충족하고 있었다.

〔페라이트 과립의 성형〕

이어서, 얻어진 페라이트 과립을 각각 98MPa의 압력으로 건식 가압 성형하고, 길이 55mm, 폭 12mm, 크기 5mm의 직방체상의 블록상 페라이트 성형체를 얻었다. 이 블록상 페라이트 성형체의 항절 강도를 가중 시험기(아이코 엔지니어링사 제품)를 이용하여 JIS R1601에 규정되어 있는 방법에 따라 측정하였다. 실시예 9∼16, 비교예 9∼13의 측정 결과를 표 6에 나타낸다. 마찬가지로 실시예 17∼24, 비교예 14∼18의 결과를 표 7에 나타낸다.

항절 강도는, 페라이트 성형체의 기계적 강도의 척도이고, 이 값이 높을수록, 페라이트 성형체의 기계적 강도가 높음을 나타내고 있다.

실시예 9∼16에서 얻어진 페라이트 성형체의 항절 강도는 1.5∼1.9MPa의 범위에서 분포하고 있고, 비교예 9∼18보다 분명히 양호하였다.

〔성형 압력과 성형체 밀도와의 관계〕

이어서, 얻어진 페라이트 과립 1.5g을 직경 6mm의 금형에 충전하고, 성형 압력 49MPa∼294MPa 사이에서 변화시키고, 건식 가압 성형함으로써 직경 6mm, 길이 16∼19mm의 원주 모양의 페라이트 성형체를 제작하고, 이 샘플에 대하여, 성형 압력과 성형체 밀도와의 관계를 요구하였다. 성형 압력 98MPa에서의 성형체 밀도의 결과를 표 6 및 표 7에 나타낸다.

표 6, 3으로부터, 실시예 9∼24에서 얻어진 페라이트 성형체는 비교예 9∼18에서 얻어진 페라이트 성형체보다 명백히 성형체 밀도가 높다. 이는, 실시예에서 얻어진 페라이트 성형체는, 페라이트 과립간의 밀착성이 높고, 과립 입계가 작기 때문에 성형체 밀도가 높아져 있다고 생각된다.

또한 실시예 9, 실시예 15, 비교예 9, 비교예12의 성형 압력과 성형체 밀도와의 관계를 도 4에, 실시예 17, 실시예 23, 비교예 14, 비교예17의 성형 압력과 성형체 밀도와의 관계를 도 5에 나타낸다.

도 4에 의하면, 실시예 9, 실시예 15는 전 구간에서, 비교예 9, 비교예 12보다 높은 성형체 밀도를 나타내었다. 또한 실시예, 비교예의 구별없이, 성형 압력이 100MPa부근까지는, 성형 압력의 증가와 함께 비교적 가파르게 페라이트 성형체 밀도가 증가한다. 성형 압력이 100MPa를 넘으면, 성형 압력의 증가에 대한 페라이트 성형체 밀도의 증가는 완만해진다. 또한 4개의 그래프는 거의 평행하므로, 페라이트 성형체 밀도가 성형 압력을 증가시켰다 하더라도 역전되는 경우는 없을 것으로 추측된다.

도 5에 의하면, 실시예 17, 실시예 23은 전 구간에서, 비교예 14, 비교예 17보다 높은 성형체 밀도를 나타내었다.

〔측면의 사진〕

또한 실시예 9, 비교예 9에서 얻어진 페라이트 과립 1.5g을 직경 6mm의 금형에 충전하고, 성형 압력 147MPa에서 성형하고, 직경 6mm 길이 16∼19mm의 원주상 페라이트 성형체를 제작하였다. 이어서, 성형한 페라이트 성형체 측면의 페라이트 과립의 부서짐 상태를 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과를 도 6에 나타낸다. 도 6 (a), (b), (c)는 실시예 9의 조건으로 조립한 페라이트 과립을 성형한 페라이트 성형체의 상부, 중간부, 하부의 각 측면을 가리킨다. 또한 도 6 (d), (e), (f)는, 비교예 9의 조건으로 조립한 페라이트 과립을 성형한 페라이트 성형체의 상부, 중간부, 하부의 각 측면을 가리킨다.

마찬가지로, 실시예 17, 비교예 14의 성형 압력 147MPa에 조립한 페라이트 성형체의 페라이트 과립의 부서짐 상태를 SEM으로 관찰한 결과를 도 7에 나타낸다.도 7 (g), (h), (i)는 실시예 17의 조건으로 조립한 페라이트 과립을 성형한 페라이트 성형체의 상부, 중간부, 하부의 각 측면을 나타낸다. 또한 도 7 (j), (k), (l)는, 비교예 14의 조건으로 조립한 페라이트 과립을 성형한 페라이트 성형체의상부, 중간부, 하부의 각 측면을 나타낸다.

여기서, 「상부」, 「중간부」, 「하부」란, 금형의 압압 수단으로부터의 상대적인 거리를 나타내고 있고, 「상부」란, 원주상 페라이트 성형체의 압압 수단 근방의 측면을 나타내고, 「하부」란, 압압 수단으로부터 가장 떨어진 원주상 페라이트 성형체의 저면 근방의 측면을 나타내며, 「중간부」란, 상부와 하부의 중간 부근의 측면을 나타낸다.

도 6 (a), (b), (c) 및 도 7 (g), (h), (i)로부터, 실시예 9 및 실시예 17에 있어서는, 어떠한 관찰 위치에서도 페라이트 과립의 과립 입계가 작은 것을 확인할 수 있다. 이에 대하여, 비교예 9 및 비교예 14에서는 도 6 (d), (e), (f) 및 도 7 (j), (k), (l)로부터 알 수 있는 바와 같이, 페라이트 과립의 과립 입계가 크고, 관찰 위치에 의해 그 크기가 다르다. 이는, 비교예 9 및 비교예 14에서는, 페라이트 과립의 저압 부서짐성이 실시예 9 및 실시예 17보다 떨어짐을 나타냄과 동시에,페라이트 과립의 압력 전달성이 떨어지고, 금형의 압압 수단에 의해 가해진 성형 압력이, 하부에까지 균일하게 전달되지 않았음을 나타내고 있다.

〔성형체의 소결1〕

또한, 실시예 9∼16, 비교예 9∼13에서 얻어진 페라이트 과립을 각각 98MPa 근방의 압력으로 조정하면서 건식 가압 성형하고, 외형 21mm, 내계 12mm, 두께 7mm의 링형 페라이트 성형체를 성형하였다. 이어서 이들을 1300℃의 온도에서 2시간 소성하여 링형 코어를 제작하였다.

〔자심 손실 측정1〕

이어서 이들 링형 코어의 자심 손실 Pcv를, 64kHz, 50mT, 100℃의 조건하에서, B-H 애널라이저(이와자키 통신사 제품 SY- 8216)에 의해 측정하였다. 얻어진 자심 손실 Pcv를 표 6에 나타낸다.

〔성형체의 소결2〕

또한, 실시예 17∼24, 비교예 14∼18에서 얻어진 페라이트 과립을 각각 98MPa 근방의 압력으로 조정하면서 건식 가압 성형하고, 외형 31mm, 내계 19mm, 두께 8mm의 링형 페라이트 성형체를 성형하였다. 이들을 산소 분압을 제어한 분위기하에서 1300℃로 5시간 소성하여 링형 코어를 제작하였다.

〔자심 손실 측정2〕

이어서, 이들 링형 코어의 자심 손실 Pcv를, 100kHz, 200mT, 75℃의 조건하에서, B-H 애널라이저(이와자키 통신사 제품 SY- 8216)에 의해 측정하였다. 얻어진 자심 손실 Pcv를 표 7에 나타낸다.

〔흡수율의 측정〕

또한 이들 링형 코어의 흡수율을, JIS C2141에 준한 방법으로 측정하였다. 즉, 시험편이 되는 링형 코어를 105∼120℃에서 건조한 후, 데디케이터 중에서 실온으로 되돌려 건조 질량W1을 측정하고, 그 후, 링형 코어를 수중에 침지하고 끓여 냉각한 후, 표면의 수분을 가제로 닦아내어 포수시험편을 얻고 그 질량W2를 측정하고, 흡수율(%)를 다음 식으로 구하였다.

흡수율= 100×(W2- W1)/W1

얻어진 흡수율을 표 6 및 표 7로 나타낸다.

〔흡수율과 자심 손실 Pcv와의 관계에 대하여〕

도 8에 표 6(실시예 9∼16, 비교예 9∼13)의 흡수율과 자심 손실 Pcv과의 관계를 산포도로서 나타낸다. 흡수율이 0.2% 이하이면, 이 예의 조성의 페라이트(Mn-Mg-Zn계 페라이트)에 있어서, 80kW/m³이하의 낮은 자심 손실 Pcv의 코어가 얻어짐을 알 수 있다. 또한 70kW/m³이하의 보다 낮은 자심 손실 Pcv의 코어를 얻기 위해서는, 흡수율이 0.1질량% 이하로 하면 됨을 알 수 있다.

마찬가지로 도 9에 표 7(실시예 17∼24, 비교예 14∼18)의 흡수율과 자심 손실 Pcv과의 관계를 산포도로서 나타낸다. 흡수율이 0.2질량% 이하이면, 이 예의 조성의 페라이트(Mn-Zn계 페라이트)에 있어서, 310kW/m³이하의 낮은 자심 손실 Pcv의 코어가 얻어짐을 알 수 있다. 또한, 290kW/m³이하의 보다 낮은 자심 손실 Pcv의 코어를 얻기 위해서는, 흡수율이 0.1질량% 이하인 것이 바람직하다.

〔정리〕

표 6∼7, 도 4∼9의 결과로부터, 바인더 성분으로서 에틸렌 변성 폴리비닐알코올을 첨가하여 페라이트 과립을 얻고, 그 페라이트 과립에 의해 페라이트 성형체를 성형함으로써 과립 입계가 적은 고밀도이며, 또한 기계적 강도가 높은 페라이트 성형체가 얻어진다. 따라서, 성형시에 발생하기 쉬운 부스러기, 크랙 등의 성형 불량을 대폭 저감할 수 있다. 또한 이 페라이트 성형체를 소성함으로써 치밀하고 공극이 적은, 즉 흡수율이 적은 페라이트 소결체가 얻어진다. 그 때문에, 페라이트 소 결체 내의 결함의 감소에 의해, 자심 손실 Pcv가 대폭 개선된 페라이트 소결체가 얻어졌다.

이어서, 본 발명의 제3의 태양의 실시예 및 비교예를 기재한다.

〔조립 재료의 조정〕

표 8에 실시예 및 비교예에서 페라이트 소결체를 제조하기 위해 사용한 페라이트 원료 분말의 첨가량, 물의 첨가량, 바인더 성분의 첨가량 및 기타 제원 및 분산제의 첨가량을 나타내었다.

〔조립 1(실시예 25∼29, 비교예 19∼22)〕

실시예 25∼29에 대해서는 표 8에 나타낸 원료 번호 1∼4의 원료를 사용하고, 비교예 19∼22에 대해서는, 원료 번호 7, 8의 원료를 이용하였다(상세한 것은 표 9 참조).

또한, 표 8에 나타내지는 않았지만, 실시예 25∼29, 비교예 19∼22에 사용한페라이트 원료 분말은, Ni-Cu-Zn계의 페라이트이다.

이들 페라이트 원료 분말, 물, 바인더 성분 및 분산제를 습식혼합하여 페라이트 슬러리를 조정하였다. 이 페라이트 슬러리를 스프레이 드라이어(분무조립기)에서 분무 건조하고, 평균 입경 100μm, 함유 수분 0.2질량%의 구형 조립물을 얻었다. 이 때, 직경 100mm의 디스크식 아토마이저를 이용하고, 아토마이저의 회전 속도는 6000rpm에서 조립을 행하였다.

〔조립 2(실시예 30∼31, 비교예 23∼24)〕

실시예 30, 31에 대해서는, 표 8에 도시한 원료 번호 5, 6의 원료를 사용하고, 비교예 23, 24에 대해서는, 원료 번호 9, 10의 원료를 사용하였다.

또한, 표 8에 나타내지는 않았지만, 실시예 30, 31, 비교예 23, 24에 사용한 페라이트 원료 분말은, Ni-Cu-Zn계의 페라이트이다.

이들 페라이트 원료 분말과 바인더 성분을 혼합하여 교반 조립기 TM 믹서(미쯔이 광산사 제품)에 혼합 교반 조립을 행하고, 조립분을 조정하였다.

이 조립분을 벨트식 건조기로 건조 처리하고, 오실레이팅 조립 해쇄기(일본 정밀기계사 제품)로 압출하여 조립을 행하고, 시프터에서 정립하여 평균 입경 200μm, 함유 수분 1.2질량%의 페라이트 과립을 얻었다.

〔고급 지방산의 헥시탄에스테르의 첨가〕

표 9에 나타내는 조건의 고급 지방산의 헥시탄에스테르를, 상기 페라이트 과립에 대하여 첨가하고, 드럼 믹서로 회전 혼합하고, 응집분이 없는 페라이트 성형용 과립을 제작하였다.

〔유동도의 측정〕

얻어진 페라이트 성형용 과립의 유동도를 JIS Z2502에 규정되어 있는 깔때기로부터, 페라이트 과립 50g을 통과시키는 시간(초/50g)을 측정함으로써 평가하였다. 측정 결과를 표 10에 나타낸다.

〔페라이트 과립의 성형1〕

이어서, 얻어진 페라이트 과립을 각각 98MPa의 압력으로 건식 가압 성형하고, 길이 55mm, 폭 12mm, 크기 5mm의 직방체상의 블록상 페라이트 성형체를 얻었다. 이 블록상 페라이트 성형체의 항절 강도를 가중 시험기(아이코 엔지니어링사 제품)를 이용하여 JIS R1601에 규정되어 있는 방법에 따라 측정하였다. 측정 결과를 표 10에 항절 강도1로서 나타낸다.

항절 강도 1은, 페라이트 성형체의 기계적 강도의 척도이고, 이 값이 높을수록 페라이트 성형체의 기계적 강도가 높음을 나타내고 있다.

실시예 25∼31에 얻어진 블록상 페라이트 성형체의 항절 강도는 양호한 값을 나타내었다. 이에 대하여, 비교예에서는, 블록상 페라이트 성형체의 항절 강도가 명백히 떨어져 있었다. 항절 강도는, 페라이트 성형체 내부의 과립 입계의 분량과 관계되어 있고, 과립 입계가 충분히 해소되지 않는 경우, 항절 강도는 낮아진다. 이로부터, 비교예에 있어서는, 페라이트 성형체의 성형시 과립 입계가 충분하게는 해소되지 않았음이 시사된다.

〔성형체의 소결1〕

또한, 얻어진 페라이트 과립을 각각 98MPa의 압력으로 건식 가압 성형하고, 길이 55mm, 폭 12mm, 크기 5mm의 직방체상의 블록상 페라이트 성형체를 얻었다. 이 블록상 페라이트 성형체를 1050℃의 온도에서 2시간 소성하여 블록상 페라이트 소결체를 얻었다. 이 블록상 페라이트 소결체의 항절 강도를 마찬가지로 가중 시험기(아이코 엔지니어링사 제품)를 이용하여 JIS R1601에 규정되어 있는 방법에 따라 측정하였다. 측정 결과를 표 10에 항절 강도2로서 나타낸다.

항절 강도2는, 페라이트 소결체의 기계적 강도의 척도가 된다. 이 값이 높을수록, 페라이트 소결체의 기계적 강도가 높음을 나타내고 있다.

실시예 25∼31에서 얻어진 블록상 페라이트 소결체는, 평균적으로 양호한 항절 강도를 나타내었다. 이에 대하여, 비교예에서 얻어진 블록상 페라이트 소결체는 항절 강도가 떨어져 있었다.

〔페라이트 과립의 성형2〕

이어서, 얻어진 페라이트 과립 1.5g을 직경 6mm의 금형으로 충전하고, 성형 압력 49∼294MPa 사이에서 변화시키고, 건식 가압 성형함으로써 직경 6mm, 길이 16∼19mm의 원주상 페라이트 성형체를 제작하고, 이 샘플에 대하여, 성형 압력과 성형체 밀도와의 관계를 구하였다. 성형 압력 98MPa에서의 페라이트 성형체 밀도의 결과를 표 10에 나타낸다.

표 10에 의하면, 실시예 25∼31에서 얻어진 원주상 페라이트 성형체는, 평균적으로 높은 성형체 밀도를 나타내었다. 이에 대하여, 비교예 19∼24에서 얻어진 원주상 페라이트 성형체는 성형체 밀도가 작다.

또한 실시예 25, 실시예 30, 비교예 19, 비교예 20, 비교예 23의 성형 압력과 성형체 밀도와의 관계를 도 10에 나타내었다.

도 10에 의하면, 실시예, 비교예의 구별없이, 성형 압력이 100MPa 부근까지는, 성형 압력의 증가와 함께 비교적 가파르게 페라이트 성형체 밀도가 증가한다. 성형 압력이 100MPa를 넘으면, 성형 압력의 증가에 대한 페라이트 성형체 밀도의 증가는 완만해진다. 또한 5개의 그래프는 거의 평행하므로, 페라이트 성형체 밀도는 성형 압력을 증가시켰다 하더라도 역전되는 일은 없을 것으로 추측된다.

또한 성형체 밀도와 금형으로부터의 인출 압력의 관계를 도 11에 나타내었다.

금형부터의 인출 압력은 작으면 작을수록, 금형으로부터 페라이트 성형체가 취출되기 쉬움을 나타낸다.

도 11에 의하면, 고급 지방산의 헥시탄에스테르를 첨가하지 않은 비교예 20에서는, 금형으로부터의 인출 압력이 매우 높고, 비교예 20에서 얻어진 페라이트성 형체는 금형으로부터의 이형성이 나쁜 것을 알 수 있다.

또한, 페라이트 성형체의 밀도와 성형체 팽창율과의 관계(스프링백의 변화)를 도 12에 나타낸다.

도 12에 의하면, 같은 성형체 밀도에서 비교한 경우, 실시예 25, 실시예 30에 비해 비교예에서는, 성형체 팽창율이 큰 것을 알 수 있다. 특히, 고급 지방산의헥시탄에스테르를 첨가하지 않은 비교예 20에서는, 성형체 팽창율이 매우 높다. 또한 고급 지방산의 헥시탄에스테르를 첨가하고는 있지만, 바인더 성분으로서 미변성의 폴리비닐알코올을 사용하고 있는 비교예 19와 비교예 23은, 실시예 25, 실시예 30에 비해, 성형체 팽창율이 큰 것을 알 수 있다.

〔측면의 사진〕

또한 실시예 25, 비교예 19에서 얻어진 페라이트 과립 1.5g을 직경 6mm의 금형에 충전하고, 성형 압력 147MPa로 직경 6mm 길이 16∼19mm의 원주상 페라이트 성형체를 제작하였다. 이어서, 성형한 페라이트 성형체 측면의 페라이트 과립의 부서짐 상태를 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과를 도 13에 나타낸다. 도 13 (a), (b), (c)는 실시예 25의 조건으로 제작한 페라이트 과립을 성형한 페라이트 성형체의 상부, 중간부, 하부의 각 측면을 나타낸다. 또한 도 13 (d), (e), (f)는, 비교예 19의 조건으로 제작한 페라이트 과립을 성형한 페라이트 성형체의 상부, 중간부, 하부의 각 측면을 나타낸다.

여기서, 「상부」, 「중간부」, 「하부」란, 금형의 압압 수단으로부터의 상대적인 거리를 나타내고 있고, 「상부」란, 원주 모양 페라이트 성형체의 압압 수단 근방의 측면을 가리키고, 「하부」란 압압 수단으로부터 가장 떨어진 원주상 페라이트 성형체의 저면 근방의 측면을 나타내며, 「중간부」란 상부와 하부의 중간 부근의 측면을 나타낸다.

도 13 (a), (b), (c)으로부터, 실시예 25에 있어서는, 어떤 관찰 위치에 있어서도 페라이트 과립의 과립 입계를 판별하기 어려울 정도로 매우 작은 것을 확인할 수 있다. 이에 대하여, 비교예 19(도 13 (d), (e), (f))에 있어서는, 페라이트 과립의 과립 입계가 크고, 관찰 위치에 따라 그 크기가 다른 것을 알 수 있다. 이는, 비교예 19에서는 페라이트 과립의 저압 부서짐성이 실시예 25보다 떨어짐을 나타냄과 동시에, 페라이트 과립의 압력 전달성이 떨어지고, 금형의 압압 수단에 의해 가해진 성형 압력이, 하부에까지 균일하게 전달되지 않았음을 나타낸다.

표 10, 도 10∼13의 결과로부터, 본 발명의 범위 내의 에틸렌 변성 폴리비닐알코올을 이용하여 페라이트 과립을 제작하고, 그 페라이트 과립의 표면의 일부를 고급 지방산의 헥시탄에스테르로 피복함으로써 미끄러짐성, 유동성이 향상되고, 성형시의 저압 부서짐성이 개선되며, 페라이트 성형체의 과립 입계가 저감되고, 그 페라이트 소결체의 내부 결함의 저감에 의해, 강도가 대폭적으로 개선되어 만족할만한 결과를 나타내었다.

이에 대하여, 본 발명의 범위 외의 조건으로 제작한 페라이트 과립은, 금형으로부터의 인출압 및 성형체 팽창율이 크고, 성형시의 저압 부서짐성이 나쁘고, 페라이트 성형체 내에 과립 입계를 많이 남기며, 그 페라이트 성형체의 강도는 낮은 값을 나타내었다. 또한 그 많은 내부 결함에 의해, 페라이트 소결체의 강도는 현저하게 떨어져 있음을 알 수 있다.

〔연속 성형성 평가〕

실시예 25, 실시예 30 및 비교예 19, 비교예 20, 비교예 24에서 얻은 페라이트 과립을 직경 1.8mm, 길이 2.0mm의 원주 코어 형상으로 연속적으로 성형하고, 10000개의 페라이트 성형체를 제조하였다. 이와 같이 하여 얻은 페라이트 성형체를 다이아몬드 휠에 의해 심경 0.8mm로 절삭 가공하여 코일용 드럼형 코어를 제작하고, 또한 1060℃에서 소결을 행하여 페라이트 소결체를 얻었다. 표11에 페라이트 성형체 및 페라이트 소결체의 평가 결과를 나타낸다.

또한, 표 12에 스티킹, 부스러기, 크래킹, 구부러짐의 평가 기준을 나타낸다.

표 11의 결과로부터, 본 발명의 에틸렌 변성 폴리비닐알코올을 이용하여 조립하고, 그 표면의 일부를 고급 지방산의 헥시탄에스테르로 피복한 페라이트 과립으로부터 제조된 페라이트 성형체 및 페라이트 소결체는, 스티킹, 부스러기, 크래킹, 구부러짐의 발생이 매우 적은 만족할만한 결과가 얻어졌다.

따라서, 본 발명에 의하면, 유동성, 금형으로의 충전성 및 내스티킹성이 양호하고, 또한 저압 부서짐성이 뛰어난 페라이트 과립을 얻고, 높은 성형체 강도를 갖는 고밀도 페라이트 성형체와 그것을 소성하여 이루어진 페라이트 소결체를 얻을 수 있으며, 특히, 흡수율이 작고, 자심 손실이 저감된 페라이트 소결체와 그 제조 방법을 얻을 수 있다. 또한, 금형으로부터의 이형성이 뛰어나고, 스프링 백에 의한 균열 등의 성형 불량이 없으며, 또한 균질적이고 고밀도이며 높은 성형체 강도를 갖는 페라이트 성형체와, 이를 소성하여 이루어진 페라이트 소결체 및 이 페라이트 소결체의 제조 방법을 얻을 수 있다.

Claims

적어도 페라이트 원료 분말과,

에틸렌 변성량이 4∼10몰%, 평균 중합도가 500∼1700, 평균 비누화도가 90.0∼99.5몰%인 에틸렌 변성 폴리비닐알코올과,

물이 혼합된 페라이트슬러리를 포함하는 것을 특징으로 하는 페라이트 성형용 과립 제조용 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌 변성 폴리비닐알코올의 평균 비누화도가 92∼97몰%인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌 변성 폴리비닐알코올의 첨가량이, 상기 페라이트 원료 분말 100질량부에 대하여 0.4∼5 질량부인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1 항에 있어서, 분자량 1000∼6000의 폴리에틸렌 글리콜을 상기 페라이트 원료 분말100 질량부에 대하여 0.1∼0.5 질량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1 항에 있어서, 평균 입자경이 1μm 이하의 수분산성 왁스를 상기 페라이트 원료 분말 100 질량부에 대하여 0.1∼1 질량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는조성물.
페라이트 성형용 과립 제조용의 조성물을 조립하는 페라이트 성형용 과립의 제조 방법으로서, 페라이트 성형용 과립 제조용의 조성물로 청구항 1∼5 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 사용하는 것을 특징으로 하는 페라이트 성형용 과립의 제조 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 페라이트 성형용 과립 제조용의 조성물을 교반 조립기를 이용하여 교반 조립하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 페라이트 성형용 과립 제조용의 조성물을 분무조립기로 조립하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 분무조립기의 입구 온도 범위 170∼230℃, 또한 출구 온도 범위 65∼125℃의 조립 조건으로 조립하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 기재된 방법에 의해 제조된 페라이트 성형용 과립.
제 7 항에 기재된 방법에 의해 제조된 페라이트 성형용 과립.
제 8 항에 기재된 방법에 의해 제조된 페라이트 성형용 과립.
제 9 항에 기재된 방법에 의해 제조된 페라이트 성형용 과립.
제 10 항에 있어서, 표면의 적어도 일부가 친수성/소수성비 14 이하의 고급 지방산인 헥시탄에스테르에 의해 피복된 페라이트 성형용 과립.
제 11 항에 있어서, 표면의 적어도 일부가 친수성/소수성비 14 이하의 고급 지방산인 헥시탄에스테르에 의해 피복된 페라이트 성형용 과립.
제 12 항에 있어서, 표면의 적어도 일부가 친수성/소수성비 14 이하의 고급 지방산인 헥시탄에스테르에 의해 피복된 페라이트 성형용 과립.
제 13 항에 있어서, 표면의 적어도 일부가 친수성/소수성비 14 이하의 고급 지방산인 헥시탄에스테르에 의해 피복된 페라이트 성형용 과립.
제 10 항에 기재된 페라이트 성형용 과립을 성형하여 얻어진 페라이트 성형체.
제 11 항에 기재된 페라이트 성형용 과립을 성형하여 얻어진 페라이트 성형체.
제 12 항에 기재된 페라이트 성형용 과립을 성형하여 얻어진 페라이트 성형체.
제 13 항에 기재된 페라이트 성형용 과립을 성형하여 얻어진 페라이트 성형체.
제 14 항에 기재된 페라이트 성형용 과립을 성형하여 얻어진 페라이트 성형체.
제 15 항에 기재된 페라이트 성형용 과립을 성형하여 얻어진 페라이트 성형체.
제 16 항에 기재된 페라이트 성형용 과립을 성형하여 얻어진 페라이트 성형체.
제 17 항에 기재된 페라이트 성형용 과립을 성형하여 얻어진 페라이트 성형체.
제 18 항에 기재된 페라이트 성형체를 소성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 페라이트 소결체.
제 19 항에 기재된 페라이트 성형체를 소성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 페라이트 소결체.
제 20 항에 기재된 페라이트 성형체를 소성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 페라이트 소결체.
제 21 항에 기재된 페라이트 성형체를 소성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 페라이트 소결체.
제 22 항에 기재된 페라이트 성형체를 소성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 페라이트 소결체.
제 23 항에 기재된 페라이트 성형체를 소성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 페라이트 소결체.
제 24 항에 기재된 페라이트 성형체를 소성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 페라이트 소결체.
제 25 항에 기재된 페라이트 성형체를 소성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 페라이트 소결체.
페라이트 성형용 과립 제조용의 조성물을 조립하는 페라이트 성형용 과립의 제조 방법으로서, 페라이트 성형용 과립 제조용의 조성물로서 제 2 항에 기재된 조성물을 사용하는 것을 특징으로 하는 페라이트 성형용 과립의 제조 방법.
제 34 항에 있어서, 상기 페라이트 성형용 과립 제조용의 조성물을 교반 조립기를 이용하여 교반 조립하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 34 항에 있어서, 상기 페라이트 성형용 과립 제조용의 조성물을 분무조립기로 조립하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 36 항에 있어서, 상기 분무조립기의 입구 온도 범위 170∼230℃, 또한 출구 온도 범위 65∼125℃의 조립 조건으로 조립하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 34 내지 37 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 페라이트 성형용 과립.
제 38 항에 있어서, 표면의 적어도 일부가 친수성/소수성비 14 이하의 고급 지방산인 헥시탄에스테르에 의해 피복된 페라이트 성형용 과립.
제 38 항에 기재된 페라이트 성형용 과립을 성형하여 얻어진 페라이트 성형체.
제 40 항에 기재된 페라이트 성형체를 소결하여 얻어진 페라이트 소결체.
제 41 항에 있어서, 흡수율 0.2 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 페라이트 소결체.