KR20050085871A - Soft magnetic powder composition comprising insulated particles and a lubricant selected from organo-silanes, -titanates, -aluminates and zirconates and a process for their preparation - Google Patents

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Abstract

The present invention concerns a new ferromagnetic powder composition comprising soft magnetic iron-based core particles wherein the surface of the core particles are surrounded by an insulating coating, and a lubricating amount of a compound selected from the group consisting of silanes, titanates, aluminates, zirconates, or mixtures thereof. The invention also concerns a process for the preparation of soft magnetic composite materials using the new powder composition.

Description

절연 입자를 포함하는 연자성 분말 조성물과 유기-실란, 유기-티타네이트, 유기-알루미네이트 및 유기-지르코네이트로부터 선택된 윤활제, 및 이의 제조 공정 {SOFT MAGNETIC POWDER COMPOSITION COMPRISING INSULATED PARTICLES AND A LUBRICANT SELECTED FROM ORGANO-SILANES, -TITANATES, -ALUMINATES AND ZIRCONATES AND A PROCESS FOR THEIR PREPARATION}SOFT MAGNETIC POWDER COMPOSITION COMPRISING COMPOSING INSULATED PARTICLES AND A LUBRICANT SELECTED FROM ORGANO-SILANES, -TITANATES, -ALUMINATES AND ZIRCONATES AND A PROCESS FOR THEIR PREPARATION}

본 발명은 신규한 금속 분말 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 고 주파수 및 저 주파수 모두에서 이용될 때 향상된 특성을 갖는 연자성 물질을 제조하는데 있어서 유용한 신규한 철계(iron-based) 분말에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 신규한 철계 분말로부터 제조된 연자성 복합 물질의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel metal powder composition. More specifically, the present invention relates to novel iron-based powders useful for producing soft magnetic materials having improved properties when used at both high and low frequencies. The present invention also relates to a process for producing soft magnetic composite materials made from novel iron-based powders.

연자성 물질은 인덕터 내의 코어 물질, 전기장치의 고정자 및 회전자, 액츄에이터, 센서 및 변압기 코어와 같은 용도에 이용된다. 통상적으로, 전기장치 내의 회전자 및 고정자와 같은 연자성 코어는 적층된 강박판(steel laminates)으로 제조된다. 연자성 복합(SMC) 물질은 일반적으로 철계의 연자성 입자들을 기초로 하며 각 입자들은 전기 절연 코팅된다. SMC 부품은, 통상적인 분말 야금학적 공정을 이용하여, 선택적인 윤할제 및/또는 결합제와 함께 절연된 입자들을 압축함으로써 제조된다. 그러한 분말 야금학적 기술을 이용함으로써, 압축 공정에 의해 3 차원적인 형상이 얻어질 수 있고 또한 SMC 물질이 3 차원적인 자속(magnetic flux)을 지원할 수 있게 됨에 따라, 강박판을 이용하는 경우 보다 SMC 부품을 디자인할 때 높은 자유도를 갖는 물질을 제조하는 것이 가능하다.Soft magnetic materials are used in applications such as core materials in inductors, stators and rotors of electrical devices, actuators, sensors and transformer cores. Typically, soft magnetic cores, such as rotors and stators in electrical devices, are made of laminated steel laminates. Soft magnetic composite (SMC) materials are generally based on iron-based soft magnetic particles, each of which is electrically insulating coated. SMC parts are manufactured by compressing insulated particles with optional lubricants and / or binders using conventional powder metallurgical processes. By using such powder metallurgical techniques, the three-dimensional shape can be obtained by the compression process and the SMC material can support three-dimensional magnetic flux, so that SMC parts can be prepared more than with steel sheets. It is possible to produce materials with high degrees of freedom in design.

철 코어 부품의 두가지 주요 특징은 상기 코어 부품의 투자율 및 철심손(core less) 특징이다. 물질의 투자율은 자속을 지원할 수 있는 능력 또는 자화되는 능력의 척도이다. 투자율은 자기력 또는 자기장 세기에 대한 유도 자속의 비율로 정의된다. 자성 물질이 변화하는 자기장에 노출되는 경우에, 자기이력 손실과 와류(eddy currents) 손실 때문에 에너지 손실이 발생한다. 자기 이력 손실은 철 코어 부품 내부의 잔류 자기력을 극복하는데 필요한 에너지의 소비에 의해서 발생된다. 와류 손실은 교류(AC) 상태에 의해 야기되는 전화(changing)자속 때문에 전류가 철 코어 부품 내에 생성되는 것에 의해서 발생된다. 부품의 높은 전기 저항은 멤돌이 전류를 최소화 하기에 바람직하다.Two main features of iron core parts are the permeability and core less characteristics of the core part. The permeability of a substance is a measure of its ability to support flux or to be magnetized. Permeability is defined as the ratio of induced magnetic flux to magnetic force or magnetic field strength. When a magnetic material is exposed to a changing magnetic field, energy losses occur because of the loss of magnetic history and eddy currents. The hysteresis loss is caused by the consumption of energy required to overcome residual magnetic forces inside the iron core part. Vortex losses are caused by current being generated in the iron core part because of the changing flux caused by the alternating current (AC) state. The high electrical resistance of the component is desirable to minimize eddy currents.

코팅된 철계 분말을 이용하는 자성 코어 부품의 분말 야금학적 제조에서의 연구는 최종 부품의 다른 특성들에 유해한 영향을 미치지 않고 특정 물리적 특성 및 자성 특성을 향상시키는 철 분말 조성물의 개발 방향으로 전개되어 왔다. 바람직한 부품 특성은 예를들면, 확장된 주파수 범위에 걸친 높은 투자율 , 낮은 철심손, 높은 포화 유도, 및 높은 강도를 포함한다. 일반적으로 부품의 증가된 밀도는 충분한 전기 저항성이 유지될 수 있다는 조건하에서 이러한 모든 특성들을 향상시킨다. 바람직한 분말 특성은 압축 몰딩 기술의 적합성을 포함하는데, 이는 즉, 분말이 고밀도 부품으로 쉽게 몰딩될 수 있음을 의미하며, 또한 부품 표면 상의 손상 없이 몰딩 장치로부터 쉽게 배출될 수 있음을 의미한다.Research in powder metallurgical manufacture of magnetic core parts using coated iron-based powders has been developed towards the development of iron powder compositions that enhance certain physical and magnetic properties without adversely affecting other properties of the final part. Preferred part properties include, for example, high permeability, low iron core loss, high saturation induction, and high strength over an extended frequency range. In general, the increased density of the component improves all these properties under the condition that sufficient electrical resistance can be maintained. Preferred powder properties include the suitability of compression molding techniques, which means that the powder can be easily molded into high density parts, and also can be easily discharged from the molding apparatus without damage on the part surface.

본 발명은 고밀도 복합 부품으로의 압축에 적합한 신규한 강자성 분말 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 연자성 철 또는 철계 코어 입자를 포함하는 분말 조성물에 관한 것이며, 여기서 상기 입자의 표면은 전기 절연 무기질 코팅에 의해 둘러싸여 있으며, 그리고 상기 조성물은 실란, 티타네이트, 알루미네이트, 또는 지르코네이트로부터 선택되는 윤활제를 포함한다.The present invention relates to a novel ferromagnetic powder composition suitable for compression into high density composite parts. More specifically, the invention relates to powder compositions comprising soft magnetic iron or iron-based core particles, wherein the surface of the particles is surrounded by an electrically insulating inorganic coating, and the composition is silane, titanate, aluminate, or Lubricants selected from zirconates.

본 발명은 상기 조성물로부터 고밀도의 선택적으로 열처리될 수 있는 성형체(compacts)의 제조 방법을 포함한다. 이러한 방법은 조성물을 제공하는 단계, 선택적으로 흐름-향상제(flow enhancing agent) 뿐만 아니라 결합제 및 통상적인 윤활제(즉, 특정 윤활제)와 같은 첨가제와 상기 조성물을 선택적으로 혼합하는 단계 및 이후에 열처리될 수 있는 상기 성형체를 고압하의 다이 내에서 일축방향으로 압축하고 배출하는 단계를 포함한다.The present invention includes a method of making compacts that can be selectively heat treated at high density from the composition. Such a method can be heat treated after providing the composition, optionally mixing the composition with additives such as binders and conventional lubricants (ie, certain lubricants) as well as flow enhancing agents. Compressing and ejecting the molded body in a uniaxial direction in a die under high pressure.

본 발명에서 이용된 강자성 분말은 철 또는 철 함유 합금으로 제조되며, 선택적으로 알루미늄, 실리콘, 크롬, 니오븀, 몰리브덴, 니켈 및 코발트로 구성된 그룹으로부터 선택된 20 중량 % 까지 하나 이상의 원소들을 합금 원소로서 함유한다. 바람직하게, 본 발명의 신규한 분말은 본질적으로 순수 철로 구성된 기본 분말을 기초로 한다. 상기 분말은 해면(sponge) 철 분말과 같은 예를들면 상업적으로 이용 가능한 물-분무(water-atomised) 또는 가스-분무 철 분말 또는 환원된 철 분말일 수 있다. 상기 분말 입자의 형태는 둥근 형태, 불규칙한 형태 또는 납작한 형태일 수 있다.The ferromagnetic powders used in the present invention are made of iron or an iron containing alloy and optionally contain up to 20% by weight of one or more elements selected from the group consisting of aluminum, silicon, chromium, niobium, molybdenum, nickel and cobalt as alloying elements. . Preferably, the novel powders of the present invention are based on a base powder consisting essentially of pure iron. The powder may be, for example, a commercially available water-atomised or gas-sprayed iron powder or reduced iron powder, such as sponge iron powder. The powder particles may be round, irregular, or flat.

본 발명에 따라서 이용될 수 있는 바람직한 전기 절연 코팅은 본원에 참조된 미국 특허 제 6,348,265 호에 기재된 형태의 얇은 인 함유 코팅이다. 또한 다른 코팅, 바람직하게는 무기 코팅이 이용될 수 있으며, 예를들면 Cr, Mg, Mo, Zn, Ni, 또는 Co 를 기초로한 코팅이다.Preferred electrically insulating coatings that can be used according to the invention are thin phosphorus containing coatings of the type described in US Pat. No. 6,348,265, herein incorporated by reference. Other coatings, preferably inorganic coatings, can also be used, for example coatings based on Cr, Mg, Mo, Zn, Ni, or Co.

본 발명에 따라서 이용되는 윤활제는 유기-실란, 유기-티타네이트, 유기-알루미네이트 또는 유기-지르코네이트의 형태이다. 이러한 종류의 물질은 연결된 그룹의 화학적 기능성에 따라서 표면 변형제, 커플링제(coupling agent), 또는 가교제(cross-linking agent)로서 종종 언급된다. 유기- 금속의 화합물로서 언급될 수 있으며 본 발명에 따라서 이용되는 특수한 형태의 유기-실란, 유기-티타네이트, 유기-알루미네이트 또는 유기 지르코네이트는 하나 이상의 가수분해성 그룹 및 하나 이상의 윤활성 유기 부분의 존재 여부에 의해 구분된다. 이러한 형태의 화합물은 다음의 일반적인 식:Lubricants used according to the invention are in the form of organo-silanes, organo-titanates, organo-aluminates or organo-zirconates. Materials of this kind are often referred to as surface modifiers, coupling agents, or cross-linking agents, depending on the chemical functionality of the linked groups. Particular forms of organo-silanes, organo-titanates, organo-aluminates or organo zirconates which may be referred to as compounds of organo-metals and which are used according to the invention are those of at least one hydrolyzable group and at least one lubricious organic moiety. It is distinguished by its existence. Compounds of this type have the following general formula:

M(R1)n(R2)m M (R 1 ) n (R 2 ) m

으로 정의될 수 있으며, 여기서 M 은 Si, Ti, Al, 및 Zr 로부터 선택되는 중심 원자이며; R1 은 가수분해성 그룹이며; R2 는 윤활성 유기 부분으로 구성된 그룹이며; 상기 m+n 의 합은 중심 원자의 배위수와 동일해야만 하며 상기 n 은 1 보다 크거나 같은 정수이며 m 은 1 보다 크거나 같은 정수 이어야만 한다.Wherein M is a central atom selected from Si, Ti, Al, and Zr; R 1 is a hydrolyzable group; R 2 is a group consisting of lubricious organic moieties; The sum of m + n must be equal to the coordination number of the central atoms, where n is an integer greater than or equal to 1 and m must be an integer greater than or equal to 1.

특히 R1 은 12 개 미만의 탄소 원자를 갖는 알콕시 그룹이다. 6 개 미만의 탄소 원자를 갖는 알콕시 그룹이 바람직하며, 1 내지 3 개의 탄소 원자를 갖는 알콕시기 그룹이 가장 바람직하다. R1 은 하이드록시아세틱 산 (-OC(O))-CH2O-) 의 잔여물 또는 에틸렌 글리콜 (-OCH2CH2O-) 의 잔여물과 같은 킬레이트 그룹일 수도 있다.In particular R 1 is an alkoxy group having less than 12 carbon atoms. Preferred are alkoxy groups having less than 6 carbon atoms, most preferred are alkoxy group groups having 1 to 3 carbon atoms. R 1 may be a chelate group such as a residue of hydroxyacetic acid (—OC (O)) — CH 2 O— or a residue of ethylene glycol (—OCH 2 CH 2 O—).

R2 는 6 내지 30 개의 탄소 원자, 바람직하게는 10 내지 24 개의 탄소 원자를 포함하며, 선택적으로 N, O, S 및 P 로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 유기 그룹이다. R2 는 유기 부분으로 구성된 그룹이며, 이는 쉽게 가수분해되지 않으며 종종 친유성이며 알킬, 에테르, 에스테르, 포스포-알킬(phospho-alkyl), 포스포-알킬, 포스포-리피드(phospho-lipid), 또는 포스포- 아민의 사슬일 수 있다. 상기 포스포로우스(phosphorous)는 포스파토(phosphato), 피로포스파토(pyrophosphato) 또는 포스피토(phosphito) 그룹으로서 존재할 수 있다. 게다가 R2 는 선형, 가지형, 고리형, 또는 방향족일 수도 있다.R 2 is an organic group containing 6 to 30 carbon atoms, preferably 10 to 24 carbon atoms, and optionally including one or more hetero atoms selected from the group consisting of N, O, S and P. R 2 is a group consisting of organic moieties, which are not readily hydrolyzed and are often lipophilic and are alkyl, ether, ester, phospho-alkyl, phospho-alkyl, phospho-lipid Or chains of phospho-amines. The phosphorus may be present as a phosphato, pyrophosphato or phosphito group. Furthermore R 2 may be linear, branched, cyclic, or aromatic.

본 발명에 따르는 바람직한 윤활제 실란 그룹은 알킬-알콕시 실란 및 폴리에테르-알콕시 실란이다. 게다가 약속된 결과는 헥사데실-트리메톡시 실란, 이소프로필-트리이소스테아릴 티타네이트, 이소프로필-트리(디옥틸)포스파토 티타네이트, 네오펜틸(디알릴)옥시-트리(디옥틸)포스파토 지르코네이트, 네오펜틸(디알릴)옥시-트리네오데카노일 지르코네이트, 및 디이소부틸-아세토아세틸 알루미네이트에 의해 획득되어 왔다.Preferred lubricant silane groups according to the invention are alkyl-alkoxy silanes and polyether-alkoxy silanes. Moreover, the promised results are hexadecyl-trimethoxy silane, isopropyl-triisostearyl titanate, isopropyl-tri (dioctyl) phosphato titanate, neopentyl (diallyl) oxy-tri (dioctyl) force Patho zirconate, neopentyl (diallyl) oxy-trineodecanoyl zirconate, and diisobutyl-acetoacetyl aluminate have been obtained.

상기 화합물의 양은 바람직하게, 상기 조성물의 0.05 내지 0.5 중량 %, 바람직하게는 0.07 내지 0.45 중량 %, 그리고 보다 바람직하게는 0.08 내지 0.4 중량 % 와 같은 0.05 중량 % 이상의 상당한양으로 바람직하게 존재한다. 너무 적은 양의 윤활제는 고밀도를 초래할 수 있지만 열악한 배출성을 초래할 수 있으며, 따라서 공구 및/또는 SMC 부품의 열악한 표면 상태를 초래할 수도 있다. 그러나 너무 많은 양의 윤활제는 양호한 배출성을 초래할 수도 있지만 부품의 저밀도를 초래할 수 있다. 또한 상기 화합물은 절연 입자들 상에서 윤활층으로서 존재하는 것이 바람직하다. 그러나, 재료 뿐만 아니라 부품의 형상 및 공구의 질은 배출 후의 SMC 부품 표면 상태에 커다란 영향을 준다는 점을 주목해야 한다.The amount of the compound is preferably present in a substantial amount of at least 0.05% by weight, such as 0.05 to 0.5% by weight, preferably 0.07 to 0.45% by weight, and more preferably 0.08 to 0.4% by weight of the composition. Too little lubricant can result in high densities but can result in poor drainage and, therefore, can result in poor surface conditions of the tool and / or SMC parts. However, too much lubricant may result in good drainage, but may result in low density of parts. It is also preferred that the compound be present as a lubricating layer on the insulating particles. However, it should be noted that not only the material but also the shape of the part and the quality of the tool have a great influence on the surface condition of the SMC part after ejection.

화합물 유기-실란, 유기-티타네이트, 또는 유기-알루미네이트의 용도는 미국 특허 제 4,820,338 및 6,537,389 호에 공지 되어있다. 미국 특허 제 4,820,338 호에 따라서 실란, 티타네이트 또는 알루미네이트는 자성 분말 입자와 전기 절연 유기 결합 폴리머 사이의 결합을 촉진시키도록 이용된다. 상기 분말 입자들은 무기 코팅을 구비하지 않는다.The use of compound organo-silanes, organo-titanates, or organo-aluminates is known from US Pat. Nos. 4,820,338 and 6,537,389. U.S. Patent No. 4820338 silanes, titanates or aluminates according to the call carbonate is used to facilitate the coupling between the magnetic powder particles and the electrically insulating organic binder polymer claim. The powder particles do not have an inorganic coating.

미국 특허 제 6,537,389 호에는 연자성 분말 상에 전기 절연 세라믹을 제조하기 위한 분자 전구체로서의 광범위한 실리콘 함유, 알루미늄 함유, 또는 붕소 함유 화합물이 기재되어있다. 전구체 화합물은 열처리에 의해 세라믹, 금속, 금속간 최종 생성물로 변환되어서 온도에 대한 저항 및 내용제성(solvent resistance)을 향상시킨다. 미국 특허 제 6,537,389 호는 즉, 유기-금속 화합물이 고밀도 부품의 제조를 손쉽게 하는 주요 성분으로서가 아니라, 화학적 및 열적 저항성 코팅을 제조하기 위한 전구체로서 이용된다는 점에서 본 발명과 구분된다. 게다가 미국 특허 제 6,537,389 호의 실시예에 기재된 전구체 화합물은 윤활성 부분을 포함하지 않는다.US Pat. No. 6,537,389 describes a wide range of silicon-containing, aluminum-containing, or boron-containing compounds as molecular precursors for producing electrically insulating ceramics on soft magnetic powders. The precursor compound is converted into a ceramic, metal, and intermetallic end product by heat treatment to improve temperature resistance and solvent resistance. US Pat. No. 6,537,389 differs from the present invention in that the organo-metal compound is used as a precursor for making chemical and thermally resistant coatings, not as a major component that facilitates the manufacture of high density parts. Furthermore, the precursor compounds described in the examples of US Pat. No. 6,537,389 do not include a lubricious moiety.

본 발명에 따라서 이용된 윤활성 화합물은 적합한 용매, 예를들면 아세톤 또는 에탄올과 같은 유기 용매에 용해되거나 분산되는 그러한 방법으로 이용될 수 있다. 상기 얻어진 용액 또는 분산물이 혼합 및 선택적인 열처리 중 철계 분말에 계속해서 첨가된다. 상기 용매는 선택적으로 진공하에서 최종적으로 증발한다.The lubricious compounds used according to the invention can be used in such a way that they are dissolved or dispersed in a suitable solvent, for example an organic solvent such as acetone or ethanol. The obtained solution or dispersion is subsequently added to the iron-based powder during mixing and optional heat treatment. The solvent is finally evaporated, optionally under vacuum.

본 발명의 일 실시예에 따라서 이용된 분말은 거친 입자를 가진다. 즉, 다시말해 상기 분말은 본질적으로 미세한 입자를 갖지 않는다. "본질적으로 미세한 입자를 갖지 않는" 이라는 용어는 SS-EN 24 497 에 기재된 방법에 의해 측정된 대로 약 5 % 미만의 철 분말 또는 철계 분말 입자가 45 ㎛ 이하의 크기를 갖는 것을 의미한다. 지금까지 가장 흥미로운 결과는 약 106 ㎛ 이상, 특히 약 212 ㎛ 이상의 입자들로 본질적으로 구성된 분말에 의해 달성되었다. "본질적으로 구성된" 이라는 용어는 약 40 % 이상, 바람직하게는 약 60 % 이상의 입자들이 각각, 106 및 212 ㎛ 이상의 입자 크기를 갖는 것을 의미한다. 지금까지 최상의 결과는 평균 입자 크기가 약 250 ㎛ 이고 단지 3 % 미만의 입자가 106 ㎛ 이하의 입자 크기를 갖는 분말에 의해 달성되었다. 최대 입자 크기는 약 5 ㎜ 일 수도 있다. 피엠 메뉴팩처링(PM manufacturing)에서 이용되는 철계 분말에 있어서 입자 크기의 분포는 범위의 평균 입자 직경이 30 내지 100 ㎛ 이고 10 내지 30 % 가 45 ㎛ 미만인 가우시안 분포로 일반적으로 분포된다. 본질적으로 미세한 입자가 없는 철계 분말은 바람직한 입자 크기 분포를 갖는 분말을 제조하거나 보다 미세한 분율의 분말을 제거함으로써 얻어질 수도 있는 미세한 입자들이 없다.The powder used according to one embodiment of the invention has coarse particles. In other words, the powder is essentially free of fine particles. The term “essentially free of fine particles” means that less than about 5% of iron powder or iron-based powder particles have a size of 45 μm or less, as measured by the method described in SS-EN 24 497. The most interesting results so far have been achieved by powders consisting essentially of particles of at least about 106 μm, in particular at least about 212 μm. The term “consisting essentially of” means that at least about 40% and preferably at least about 60% of the particles have a particle size of at least 106 and 212 μm, respectively. So far the best results have been achieved with powders having an average particle size of about 250 μm and only less than 3% of the particles having a particle size of 106 μm or less. The maximum particle size may be about 5 mm. For iron-based powders used in PM manufacturing, the particle size distribution is generally distributed in a Gaussian distribution with an average particle diameter in the range of 30 to 100 μm and 10 to 30% of less than 45 μm. Iron based powders that are essentially free of fine particles are free of fine particles that may be obtained by preparing a powder with the desired particle size distribution or by removing a finer fraction of powder.

분말 야금학에서 일반적인 관행과는 반대로, 통상적인 PM 윤활제가 철 분말 혼합물에 사용되거나 윤활제가 결합제 및/또는 표면 처리제와 조합되어 사용되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 철분말 또는 철계 분말은 다이로 옮겨지기 전에 별도의(특정) 윤활제와 혼합되어서는 안된다. 압축이 수행 되기 전에 다이의 벽에 윤할제가 제공되는 외부 윤활(다이 벽 윤활)을 이용할 필요가 전혀 없다. 그러나, 본 발명은 통상적인 내부 윤할(0.5 중량 % 까지의 양으로), 외부 윤활 또는 이들의 조합을 이용하는 가능성도 배제하지 않는다. 압축될 분말은 결합제, 윤활제, 및 흐름-향상제로 구성된 그룹으로부터 선택된 첨가제를 또한 포함할 수도 있다. 유기 PM 윤활제로도 이용될 수도 있는 무기 윤활제의 실시예에는 헥사고날 보론 니트라이드, 및 MoS2 가 있다.Contrary to the common practice in powder metallurgy, according to a preferred embodiment of the present invention in which conventional PM lubricants are used in the iron powder mixture or in combination with a binder and / or surface treatment agent, the iron powder or iron-based powder It should not be mixed with a separate (specific) lubricant before being transferred. There is no need to use external lubrication (die wall lubrication) where lubricant is provided to the walls of the die before compression is performed. However, the present invention also does not exclude the possibility of using conventional internal lubrication (in amounts up to 0.5% by weight), external lubrication, or a combination thereof. The powder to be compacted may also comprise an additive selected from the group consisting of binders, lubricants, and flow-enhancing agents. Examples of inorganic lubricants that may also be used as organic PM lubricants are hexagonal boron nitride, and MoS 2 .

본 발명에 따라서 약 7.45 g/㎤ 이상의 밀도를 갖는 연자성 복합 재료는 신규한 분말 조성물을 높은 압축 압력하의 다이 내에서 다이 벽 윤활 없이 일방향으로 압축함으로써 제조될 수 있다. 성형체가 압축 공구로부터 배출되었을 때 성형체는 약 700 ℃ 의 온도까지에서 열처리될 수 있다.In accordance with the present invention a soft magnetic composite material having a density of about 7.45 g / cm 3 or greater can be prepared by compressing the novel powder composition in one direction without die wall lubrication in the die under high compression pressure. When the molded body is ejected from the compression tool, the molded body may be heat treated at a temperature of about 700 ° C.

"높은 압축 압력" 이라는 용어는 약 800 MPa 이상의 압력을 의미한다. 보다 흥미로운 결과는 900 MPa 이상의 압력, 보다 바람직하게는 1000 MPa 이상의 압력, 그리고 가장 바람직하게는 1100 MPa 과 같은 높은 압력에서 달성된다. 통상적으로 보다 미세한 입자를 포함하는 입자에 대한, 높은 압력 즉, 약 800 MPa 이상의 압력에서의 통상적인 압축은 다이로 부터 성형체를 배출하기 위해서 요구되는 강한 힘, 그에 따른 다이의 높은 마모성, 및 부품의 표면이 덜 윤이 나거나 변질되는 경향이 있다는 사실 때문에 적합하지 않은 것으로 여겨진다. 고밀도를 성취하기 위해 고 압축력을 사용할지라도 높은 전기 저항성이 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 분말을 이용함으로써 배출력이 약 1000 MPa 의 높은 압력에서 감소된다는 것과 수용할 수 있거나 심지어 완벽한 표면을 갖는 부품이 제조될 수 있다는 것이 예상외로 발견되었다.The term "high compression pressure" means a pressure of about 800 MPa or more. More interesting results are achieved at pressures above 900 MPa, more preferably above 1000 MPa, and most preferably at high pressures such as 1100 MPa. Conventional compression at high pressures, ie pressures above about 800 MPa, typically for particles containing finer particles, results in the high force required to discharge the molded body from the die, thus high wear properties of the die, and It is considered unsuitable because of the fact that the surface tends to be less shiny or deteriorated. High electrical resistance can be achieved even if high compressive forces are used to achieve high density. It has been unexpectedly found that by using the powders according to the invention the ejection force is reduced at high pressures of about 1000 MPa and that parts which can be accommodated or even have a perfect surface can be produced.

상기 압축은 값 비싼 투자비 없이 신규한 방법을 수행할 수 있음을 의미하는 표준 장비로 수행될 수 있다. 압축은 일축으로 수행되며 바람직하게는 주위 온도 또는 주위보다 높은 온도에서 단일 단계로 수행된다. 대안적으로, 상기 압축은 특허 공보 WO 02/38315 에 기재된 바와 같이 진동 기계(percussion machine) [하이드로 펄서(Hydropulsor로부터의 모델 HYP 35-4)]의 도움으로 수행될 수도 있다.The compression can be performed with standard equipment, which means that the new method can be carried out without costly investment. Compression is performed uniaxially and preferably in a single step at ambient temperature or above ambient temperature. Alternatively, the compression may be carried out with the aid of a percussion machine (model HYP 35-4 from Hydropulsor) as described in patent publication WO 02/38315.

열처리는 여러가지 형태의 대기 또는 감소된 압력 및 선택적으로 증기가 있는 상태에서 일반적으로 이용되는 온도 예를들면 약 700 ℃ 까지의 온도에서 수행된다. 열처리 이전에 압축된 부품은 선택적으로 그린(green) 가공 및/또는 그린 세정될 수도 있다.The heat treatment is carried out at temperatures commonly used in various forms of air or reduced pressure and optionally in the presence of steam, for example up to about 700 ° C. Compressed parts prior to heat treatment may optionally be green processed and / or green cleaned.

본 발명의 주요 목적은 고밀도 제품을 성취하는 것이며 이를 위해서, 전술된 바와 같이 거친 분말을 이용하는 것이 바람직하다. 그러나 이러한 윤활 효과는 보다 많은 양의 미세 입자를 포함하는 예를들면 통상적으로 오늘날 PM 산업에서 이용되는 형태의 분말의 조합으로도 제조될 수도 있는 것이 발견되었다. 이후의 실시예 3 및 5 는 통상적인 분말 및 거친 분말에 대한 본 발명에 따른 유기-금속의 화합물의 윤활 효과를 설명한다. 관찰될 수 있는 것처럼 고밀도는 보다 많은 양의 미세 입자를 포함하는 통상적인 분말을 가지고 얻어질 수 있다. 본 발명에 따른 윤활제 및 일반적으로 오늘날 이용되는 입자 크기 분포를 갖는 철 분말 또는 철계 분말을 포함하는 조성물은 특정 용도에 특히 적합하며 따라서 이도 본 발명의 범위 내에 있다.The main object of the present invention is to achieve a high density product, for which it is preferred to use coarse powder as described above. However, it has been found that this lubricating effect may also be produced with a combination of powders containing a larger amount of fine particles, for example, in the form typically used in the PM industry today. Examples 3 and 5 below illustrate the lubricating effect of the compounds of organo-metals according to the invention on conventional powders and coarse powders. As can be observed, high density can be obtained with conventional powders containing larger amounts of fine particles. Lubricants according to the invention and compositions comprising iron powders or iron-based powders having a particle size distribution generally used today are particularly suitable for certain applications and are therefore also within the scope of this invention.

"고밀도" 라는 용어는 약 7.45 g/㎤ 이상의 밀도를 갖는 성형체를 의미한다. "고밀도" 는 절대적인 값이 아니다. 단일 열 처리되고 단일 압축된 부품에 있어서 종래 분야에 따른 전형적으로 성취될 수 있는 밀도는 약 7.2 g/㎤ 이다. 온간 압축(warm compaction)을 이용함으로써 0.2 g/㎤ 의 증가된 밀도에 도달될 수도 있다. 본 명세서에 있어서 "고밀도" 라는 용어는 이용되는 첨가제의 양과 형태 및 이용되는 철계 분말의 형태에 따라서 약 7.45 내지 7.65 g/㎤ 의 밀도를 갖는 성형체를 의미한다. 보다 낮은 밀도를 갖는 부품이 또한 제조될 수도 있지만 장점이 적다고 믿어진다.The term "high density" means a shaped body having a density of at least about 7.45 g / cm 3. "High density" is not an absolute value. For a single heat treated and single compressed part, the density that can typically be achieved according to the prior art is about 7.2 g / cm 3. An increased density of 0.2 g / cm 3 may be reached by using warm compaction. As used herein, the term "high density" means a shaped body having a density of about 7.45 to 7.65 g / cm 3, depending on the amount and form of the additive used and the form of the iron-based powder used. Parts with lower densities may also be produced but are believed to have less advantage.

간단히 말해서, 본 발명에 따른 방법 및 분말을 이용함으로써 얻어지는 이점은 고밀도 SMC 부품이 비용면에서 효율적으로 제조될 수 있다는 것이다. 낮은 철손과 함께 현저하게 높은 자성 유도 수준을 갖는 SMC 부품이 얻어질 수 있다. 다른 이점은 열처리 후에 기계적인 강도가 증가된다는 점이며, 높은 밀도에도 불구하고, 다이 벽의 마감특성(finish) 및/또는 SMC 부품의 표면 상에 부정적인 영향이 없이 높은 전기 저항성을 갖는 압축된 부품이 다이로부터 성공적으로 배출될 수 있다는 것이다. 따라서 우수한 표면 마감특성을 갖는 부품을 얻는 것이 가능하다. 이러한 결과는 단일 압축 단계로 얻어질 수 있다. 신규한 분말 성형체에 특히 이점이 있는 제품의 예는 인덕터, 기계용 고정자 및 회전자, 액츄에이터, 센서, 및 변압기 코어가 있다.In short, the advantage obtained by using the process and powder according to the invention is that high density SMC parts can be manufactured cost-effectively. SMC parts with significantly higher levels of magnetic induction with lower iron losses can be obtained. Another advantage is that the mechanical strength is increased after the heat treatment, and despite the high density, compressed parts with high electrical resistance without the negative impact on the finish of the die wall and / or on the surface of the SMC part are Can be successfully discharged from the die. Thus, it is possible to obtain a component having excellent surface finish. This result can be obtained in a single compression step. Examples of products which are particularly advantageous for the novel powder compacts are inductors, stators and rotors for machines, actuators, sensors, and transformer cores.

본 발명은 다음의 실시예에 의해 더욱 더 설명된다. 그러나, 본 발명은 그러한 다음의 실시예에 제한되지 않는다고 이해해야한다.The invention is further illustrated by the following examples. However, it should be understood that the present invention is not limited to such subsequent examples.

예 1Example 1

철계 물 분무 분말(스웨덴의 회가내스 아베사로부터 이용가능하게 제조된, 소마로이(Somaloy) 550™)이 원료 물질(starting material)로서 이용되었다. 상기 분말은 212 ㎛ 내지 425 ㎛ 의 평균 입자 크기를 가지며 입자들의 5 % 미만이 45 ㎛ 이하의 입자 크기를 갖는다. 분말의 입자들이 얇은 인 함유 얇은 배리어에 의해 전기 절연된 순수 철 분말인, 상기 분말은 윤활제로서 0.2 중량 % 의 헥사데실-트리메톡시 실란으로 처리된다. 윤활제의 첨가는 다음과 같이 수행되었다: 헥사데실-트리메톡시 실란은 20 중량 % 의 에탄올 용액 내에서 희석되며 상기 용액은 60분 동안 교반되였다. 0.2 중량 % 에 상응하는 양의 상기 용액은 이전에 75 ℃로 열처리 된 철분말을 혼합기 내에서 혼합하는 중에 첨가되었다. 집중(intensive) 혼합은 용매를 증발시키기 위한 진공화 동안, 그리고 30 분 동안 저속으로 혼합하는 단계 이후의 3분 동안에 동일한 혼합기 내에서 수행되었다. 통상적인 윤활제와 혼합된 상응하는 분말이 비교대상으로서 이용되었다. 상기 분말이 압축 전에 케놀루브™(Kenuolube™)와 혼합되었다. 이용되는 윤활제의 양은 상기 조성물의 0.5 % 였으며, 일반적으로 이는 높은 압력에서 압축된 부품에 있어서 적은 양의 윤활제로 여겨진다.Iron-based water spray powder (Somaloy 550 ™, made available from Hoganagas Avesa, Sweden) was used as the starting material. The powder has an average particle size of 212 μm to 425 μm and less than 5% of the particles have a particle size of 45 μm or less. The powder is a pure iron powder electrically insulated by a thin phosphorus-containing thin barrier, which powder is treated with 0.2% by weight of hexadecyl-trimethoxy silane as a lubricant. The addition of lubricant was carried out as follows: Hexadecyl-trimethoxy silane was diluted in 20% by weight ethanol solution and the solution was stirred for 60 minutes. The solution in an amount corresponding to 0.2% by weight was added during mixing in a mixer of iron powder previously heat treated at 75 ° C. Intensive mixing was performed in the same mixer during the vacuum to evaporate the solvent and for 3 minutes after the slow mixing for 30 minutes. Corresponding powders mixed with conventional lubricants were used as comparisons. The powder was mixed with Kenuolube ™ before compaction. The amount of lubricant used is 0.5% of the composition This is generally considered to be a small amount of lubricant for parts compressed at high pressures.

47 ㎜ 의 내경, 55 ㎜ 의 외경 및 4 ㎜ 의 높이를 갖는 링이 상이한 압축 압력인 800, 1000 및 1200 MPa에서 단일 단계로 하나의 축 방향으로 압축되었다. 적은 양의 유기-금속 윤활제 및 높은 압축 압력에도 불구하고, 부품의 표면은 어떠한 열화의 흔적도 보이지 않았다.Rings with an inner diameter of 47 mm, an outer diameter of 55 mm and a height of 4 mm were compressed in one axial direction in a single step at different compression pressures 800, 1000 and 1200 MPa. Despite the small amount of organo-metallic lubricant and high compression pressure, the surface of the part showed no signs of deterioration.

압축 후에 부품은 대기 중에서 30 분 동안 500 ℃ 에서 열처리되었다. 상기 열처리된 링은 25 번의 탐지(25 sense)와 112 번의 구동 회전(112 drive turn)을 하였다. 자기 성질은 LDJ 3500 Hysteresigraph 에 판정되었다. 표 1은 DC 상태하에서 측정된 각각 1500 A/m 및 6900 A/m 에서의 최대 상대 투자율 및 자기 유도를 요약한 것이다. 철손/사이클은 1 T 및 50 Hz 와 1 T 및 400 Hz 각각에서 또한 측정되어왔다.After compression the parts were heat treated at 500 ° C. for 30 minutes in air. The heat-treated ring is subjected to 25 senses and 112 drive turns. It was. Magnetic properties were determined on LDJ 3500 Hysteresigraph. Table 1 summarizes the maximum relative permeability and magnetic induction at 1500 A / m and 6900 A / m, respectively, measured under DC conditions. Iron loss / cycle has also been measured at 1 T and 50 Hz and 1 T and 400 Hz respectively.

다음의 표 1은 얻어진 결과를 나타낸다:Table 1 below shows the results obtained:

샘플Sample 압축 압력MPaCompression Pressure MPa 밀도g/㎤Density g / cm 3 μmax μ max B1500(T)B 1500 (T) B6900(T)B 6900 (T) 철심손/사이클 1T 및 50 Hz(J/Kg)Iron core loss / cycle 1T and 50 Hz (J / Kg) 철심손/사이클 1T 및 400 Hz(J/Kg)Iron core loss / cycle 1T and 400 Hz (J / Kg) 본 발명의샘플Sample of the present invention 800800 7.457.45 720720 1.081.08 1.531.53 0.1340.134 0.1780.178 10001000 7.597.59 790790 1.151.15 1.591.59 0.1260.126 0.1630.163 12001200 7.647.64 820820 1.181.18 1.621.62 0.1240.124 0.1650.165 비교 실시예의샘플Sample of Comparative Example 800800 7.397.39 620620 0.950.95 1.461.46 0.1420.142 0.2000.200 10001000 7.477.47 590590 0.950.95 1.491.49 0.1400.140 0.1980.198 12001200 7.497.49 550550 0.920.92 1.481.48 0.1400.140 0.1930.193

표 1로부터 알수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 분말에 있어서 그린 밀도는 상당히 높으며, 자기 성질도 비교 실시예에서 이용된 물질에 비해 향상되었다. 압축 압력을 1000 MPa 및 1200 MPa 로 증가시킴으로써 자기성질이 약간 또는 거의 향상되지 않음을 비교 실시예로부터 알 수 있다.As can be seen from Table 1, the green density in the powder according to the invention is considerably high and the magnetic properties are also improved compared to the materials used in the comparative examples. It can be seen from the comparative examples that the magnetic pressure is slightly or hardly improved by increasing the compression pressure to 1000 MPa and 1200 MPa.

얻어진 고밀도 샘플에도 불구하고, 철손은 전기 절연층이 유지됨을 나타내는, 낮은 레벨, 심지어 400 Hz에서도 유지되었다.Despite the high density samples obtained, iron loss was maintained at low levels, even at 400 Hz, indicating that the electrical insulation layer was maintained.

실시예 1 에 따라서 제조된 샘플은 대기중 500 ℃ 에서 30분 동안 열처리된 후에 항절력(transverse rupture strength)(TRS)에 대해서 테스트되었다. 상기 항절력은 ISO 3995 에 따라서 테스트되었다. 도 1 은 상이한 밀도 레벨에서 항절력을 나타낸다. 본 발명에 따른 재료에 있어서, 동일하게 압축된 밀도에서 조차도 강도가 예상밖으로 높다는 것을 주목해야 한다.Samples prepared according to Example 1 were tested for transverse rupture strength (TRS) after heat treatment at 500 ° C. for 30 minutes in air. The pull strength was tested according to ISO 3995. 1 shows the drag force at different density levels. In the material according to the invention, it should be noted that the strength is unexpectedly high even at the same compacted density.

예 2Example 2

초 고순도 물 분무 철계 분말, 이 분말의 입자는 얇은 절연 코팅을 갖추고 있으며 이는 평균 입자 크기가 212 ㎛ 이상이며 실시예 1 의 절차에 따라서 각각 0.1 % 및 0.2 % 의 헥사데실-트리메톡시실란으로 처리되었다. 윤활제 없이 동일한 철계 분말이 참조로 이용되었다.Ultra high purity water spray iron-based powder, the particles of which have a thin insulating coating, which has an average particle size of at least 212 μm and treated with 0.1% and 0.2% hexadecyl-trimethoxysilane, respectively, according to the procedure of Example 1. It became. The same iron-based powder was used as reference without lubricant.

25 ㎜ 의 직경 및 4 ㎜ 의 높이를 갖는 원통형의 샘플은 1000 MPa 의 압축 압력에서 일축 프레스 이동으로 압축되었다.Cylindrical samples having a diameter of 25 mm and a height of 4 mm were compressed by uniaxial press movement at a compression pressure of 1000 MPa.

표 2는 부품을 배출하는데 필요한 배출 에너지 및 얻어진 그린 밀도를 나타낸다. 배출 에너지는 윤활제가 없는 샘플에 있어서 배출 에너지의 퍼센트로서 표현된다.Table 2 shows the emission energy and green density obtained to discharge the part. Emission energy is expressed as a percentage of the emission energy for the sample without lubricant.

실란의 양Amount of silane 그린 밀도(g/㎤)Green density (g / cm 3) 비교 배출 에너지 % Comparative emission energy% 표면 마감 특성Surface finish characteristics 0 %0 % 7.667.66 100100 고착fixation 0.1 %0.1% 7.677.67 5858 양호Good 0.2 %0.2% 7.667.66 4848 양호Good

표 2로부터, 본 발명에 따라서 표면 마감특성은 적은양의 유기-금속의 윤할제 첨가에 의해 향상되며 배출하는데 필요한 에너지는 상당히 감소됨이 보여질 수 있다. 0.1 중량 % 에서 0.2 중량 % 까지의 윤활제의 증가는 배출 에너지에 긍정적인 영향을 준다는 점이 또한 관찰될 수 있다.From Table 2, it can be seen that according to the present invention the surface finish is improved by the addition of a small amount of organic-metal lubricating agent and the energy required to discharge is significantly reduced. It can also be observed that an increase in lubricant from 0.1% by weight to 0.2% by weight has a positive effect on the emission energy.

예 3Example 3

이러한 실시예는 높은 압력으로 압축된 후에 배출될 때 윤활 특성 상에서 유기-금속의 화합물 가수분해성 그룹 또는 그룹 R2 의 사슬 길이의 효과를 나타낸다. 본 실시예에서 다양한 형태 및 양의 알킬-알콕시 실란(중심 원자 Si)은 윤활제로서 이용된다. 두 종류의 고 순도 물 분무 철계 분말은 얇은 절연 코팅을 갖추고 있으며 두가지의 다른 입자 크기 분포는 입자 크기의 영향을 보여주기 위해서 이용되었다. S-분말은 입자의 약 14 % 가 45 ㎛ 미만이며 약 100 ㎛ 의 중량 평균 입자 크기를 갖는다. C-분말은 약 250 ㎛ 의 중량 평균 크기를 가지며 3 % 미만이 106 ㎛ 이하의 크기를 갖는 상당히 거친 입자 크기 분포를 갖는다.This example shows the effect of the chain length of the compound hydrolyzable group or group R 2 of the organo-metal on lubricating properties when discharged after being compressed to high pressure. Various forms and amounts of alkyl-alkoxy silanes (center atom Si) in this example are used as lubricants. Two kinds of high purity water spray iron based powders have a thin insulating coating and two different particle size distributions were used to show the effect of particle size. The S-powder has about 14% of the particles less than 45 μm and a weight average particle size of about 100 μm. The C-powder has a weight average size of about 250 μm and a fairly coarse particle size distribution with less than 3% having a size of 106 μm or less.

다섯 종류의 유기-실란이(A-E) 이용되었다:Five kinds of organo-silanes (A-E) were used:

A 메틸-트리메톡시 실란A methyl-trimethoxy silane

B 프로필-트리메톡시 실란B propyl-trimethoxy silane

C 옥틸-트리메톡시 실란C octyl-trimethoxy silane

D 헥사데실-트리메톡시 실란D hexadecyl-trimethoxy silane

E 10 개의 에틸렌 에테르 그룹을 갖는 폴리에틸렌-트리메톡시 실란E Polyethylene-trimethoxy silane with 10 ethylene ether groups

0.05 중량 % 내지 3.0 중량 % 범위 내에서 다섯 종류의 알킬-알콕시 실란이 절연 철계 분말에 첨가되었으며 얻어진 혼합물은 25 ㎜ 의 직경 및 12 ㎜ 의 높이를 갖춘 슬러그 내부로 일축 프레스 이동으로 1100 MPa 로 압축되었다. 표 3 에 아래에서 보여지는 바와 같이 배출 중에 단위 슬라이드 면적당 동적 배출력이 측정되었으며 배출 후에 그린 표면 마감특성이 평가되었으며 밀도가 측정되었다.Five alkyl-alkoxy silanes were added to the insulated iron powder in the range of 0.05% to 3.0% by weight and the resulting mixture was compressed to 1100 MPa by uniaxial press movement into slugs with a diameter of 25 mm and a height of 12 mm. . As shown below in Table 3, the dynamic ejection force per unit slide area during ejection was measured, the painted surface finish characteristics were evaluated and the density was measured after ejection.

분말CPowder C 분말CPowder C 분말CPowder C 분말SPowder S 분말CPowder C 분말SPowder S 분말CPowder C 분말CPowder C 실란Silane 0.05 %0.05% 0.1 %0.1% 0.2 %0.2% 0.2 %0.2% 0.4 %0.4% 0.4 %0.4% 1.0 %1.0% 3.0 %3.0% AA 고착fixation BB 고착fixation CC 고착fixation 58 N/㎟열악7.60g/㎤58 N / mm2 poor7.60g / cm3 DD 89 N/㎟열악7.70g/㎤89 N / mm2 poor7.70g / cm3 69 N/㎟OK7.70g/㎤69 N / mm2 OK7.70g / cm3 38 N/㎟OK7.68g/㎤38 N / mm 2 OK7.68g / cm 3 63N/㎟열악7.65g/㎤63N / mm2 poor7.65g / cm3 47N/㎟OK7.57g/㎤47N / ㎡OK7.57g / cm3 54N/㎟OK7.54g/㎤54N / mm2 OK7.54g / cm3 EE 80N/㎟열악7.70g/㎤80N / ㎡ Poor 7.70g / cm3 35 N/㎟OK7.69g/㎤35 N / ㎡ OK 7.69 g / cm 3 75N/㎟열악7.64g/㎤75N / mm2 poor7.64g / cm3 32N/㎟OK7.59g/㎤32N / mm2 OK7.59g / cm3 49 N/㎟OK7.60g/㎤49 N / mm 2 OK7.60 g / cm 3

표 3 에서 보여줄 수 있는 바와 같이 첨가제의 양이 많았음에도 불구하고 알킬 사슬에 8 개 이하의 탄소 원자의 사슬 길이는 만족스럽지 못한 결과를 주었다. 그러므로, 약 8 개 이상의 원자는 윤활 (알킬, 또는 폴리에틸렌에테르) 사슬 그룹 또는 그룹에서 부품을 성공적으로 배출하기 위해서 필요하다. 그린 부품의 밀도는 부정적인 영향을 미치게 될 것이기 때문에 0.5 % 이상의 첨가된 양은 덜 이득이 될 것이라고 믿어진다. 상기 표는 유기-실란 함량이 0.05 % 미만일때 부품 및 다이의 표면 손상이 없는 배출이, 윤활 알킬 그룹에 16 개의 원자를 포함하는 실란 "D" 의 경우에 불가능하다는 것을 나타낸다. 그러나 장치의 품질 뿐만 아니라 부품의 조합(geometry)은 배출 후 부품의 표면 상태에 큰 영향을 미친다. 따라서 통상적으로 이용되는 즉 다시말해 특정 윤활제와 선택적으로 혼합된, 0.05 % 보다 적은 양의 윤활제는 몇몇 용도에 있어서 이득이 될 수 있다.As can be seen from Table 3, the chain length of up to 8 carbon atoms in the alkyl chain was unsatisfactory despite the large amount of additives. Therefore, about eight or more atoms are needed to successfully eject a part from a lubricated (alkyl, or polyethyleneether) chain group or group. Since the density of the green part will have a negative effect, it is believed that more than 0.5% added amount will be less beneficial. The table shows that when the organo-silane content is less than 0.05%, the emission without surface damage of parts and dies is impossible in the case of silane "D" comprising 16 atoms in the lubricating alkyl group. However, not only the quality of the device but also the geometry of the part has a great influence on the surface condition of the part after ejection. Thus amounts of lubricants less than 0.05% conventionally used, ie, optionally mixed with a particular lubricant, may be beneficial in some applications.

표 3 으로부터 극도로 높은 밀도가 얻어질 수 있다고 또한 결론 내릴 수 있다. 거친 입자는 표준 분말에 비해 우수한 배출성을 보여준다. 표준 입자 크기 분포를 갖는 분말 조차도 (약 7.60 g/㎤ 이상의)높은 밀도에서 압축될 수 있다. 전술된 바와 같이, 배출성은 부품 조합 및 장치 재료 및 품질에 따라서도 크게 좌우된다. 따라서, 표준 입자 분포를 갖는 분말은 몇몇의 용도에서 이득이 될 수 있다.It can also be concluded from Table 3 that extremely high densities can be obtained. Coarse particles show better emissions than standard powders. Even powders having a standard particle size distribution can be compressed at high densities (at least about 7.60 g / cm 3). As mentioned above, ejectability is also highly dependent on component combination and device material and quality. Thus, powders with standard particle distributions can be beneficial in some applications.

예 4Example 4

본 실시예는 다른 중심 원자를 갖는 유기-금속의 화합물의 윤활 효과를 설명한다. 본 실시예에서 네 가지의 다른 윤활제의 윤활 효과는 각각, 중심 원자로서 Si, Ti, Zr 및 Al 을 갖는 즉 다시말해 실란, 티타네이트, 지르코네이트 및 알루미네이트가 시험되었다. 다양한 중심 원자는 상이한 배위수 및 화학적 특성을 갖는다. 그러나 헥사데실-트리메톡시 실란 (D)을 갖고 얻어진 것들과 비교될 수 있는 비교 특성을 보여줄 윤활성 그룹 또는 그룹 R2 의 사슬 길이 때문에 유기-금속의 화합물의 화학적 구조가 선택되었다.This example illustrates the lubricating effect of compounds of organo-metals having different central atoms. The lubricating effects of four different lubricants in this example were each tested with Si, Ti, Zr and Al as central atoms, ie silane, titanate, zirconate and aluminate. Various central atoms have different coordination numbers and chemical properties. However, the chemical structure of the compound of organo-metal was chosen because of the chain length of the lubricity group or group R 2 , which would show comparable properties with those obtained with hexadecyl-trimethoxy silane (D).

얇은 절연 코팅을 갖춘 고순도 물 분무 철계 분말은 윤활제로서 각각의 0.2 중량 % 의 유기-금속의 화합물로 처리되었다. 상기 얻어진 혼합물은 25 ㎜ 의 직경 및 12 ㎜ 의 높이를 갖는 슬러그 내부로 일축 프레스 이동으로 1100 MPa 로 압축되었다. 아래의 표 4 에서 보여주는 바와 같이 배출 중에, 단위 슬라이딩 면적당 동적 배출력이 측정되었으며 배출 후 그린 표면 마감이 평가되었으며 밀도가 측정되었다.High purity water spray iron based powders with a thin insulating coating were treated with 0.2% by weight of each organo-metal compound as a lubricant. The resulting mixture was compressed to 1100 MPa by uniaxial press movement into a slug having a diameter of 25 mm and a height of 12 mm. As shown in Table 4 below, during discharge, the dynamic discharge force per unit sliding area was measured, the green surface finish after discharge was evaluated, and the density was measured.

네 가지 다른 형태의 유기-금속의 제가 시험되었다 (A-D):Four different types of organo-metals were tested (A-D):

A 이소프로필-트리이소스테아로일 티타네이트A isopropyl-triisostearoyl titanate

B 네오펜틸(디알릴)옥시-트리네오데카노일-지르코네이트B neopentyl (diallyl) oxy-trineodecanoyl-zirconate

C 디이소부틸(오레일)-아세토-아세틸 알루미네이트C diisobutyl (oleyl) -aceto-acetyl aluminate

D 헥사데실-트리메톡시 실란D hexadecyl-trimethoxy silane

유기-금속의화합물Organo-metallic compounds AA BB CC DD 배출력[N/㎟]Discharge force [N / ㎡] 3535 4444 5050 3939 밀도 [g/㎤]Density [g / cm 3] 7.687.68 7.687.68 7.687.68 7.687.68 배출 및 부품 질Exhaust and part quality OKOK OKOK OKOK OKOK

표 4 에서 보여줄 수 있는 바와 같이 모든 화합물의 윤활성은 만족스럽다. 그러므로 중심 원자의 형태는 윤활성에 단지 작은 영향을 보여준다. 본 발명에 따라서 사슬 길이 및 화학적 구조의 몇몇의 범위에서 가수분해성 그룹 또는 그룹의 사슬길이는 윤활성을 제공하는것을 보여준다.As can be seen in Table 4 the lubricity of all compounds is satisfactory. Therefore, the shape of the central atom shows only a small effect on lubricity. According to the present invention the chain length of the hydrolyzable group or group in several ranges of chain length and chemical structure has been shown to provide lubricity.

예 5Example 5

평균 입자 크기 및 입자 크기 분포의 영향 또한 조사되었다. 표 5 에 따라서 다른 입자 크기 분포를 갖는 세 개의 다른 고순도 철계 분말인, 얇은 인산염계 전기 절연으로 절연된 이들 모두가 제조되었다. 표 1 에 기재된 절차에 따라서 모든 샘플은 본 발명에 따라 0.2 중량 % 의 헥사데실-트리메톡시 실란으로 처리되었다.The influence of average particle size and particle size distribution was also investigated. All three insulated with thin phosphate based electrical insulation, three different high purity iron-based powders with different particle size distributions, were prepared according to Table 5. All samples were treated with 0.2% by weight of hexadecyl-trimethoxy silane according to the procedure described in Table 1.

25 ㎜ 의 직경 및 50 g 의 중량을 갖는 원통형의 샘플은 1000 MPa 의 압축 압력에서 일축 프레스 이동으로 압축되었으며 모든 샘플에 있어서 7.6 g/㎤ 이상의 그린 밀도가 얻어졌다.Cylindrical samples having a diameter of 25 mm and a weight of 50 g were compressed by uniaxial press movement at a compression pressure of 1000 MPa and a green density of 7.6 g / cm 3 or more was obtained for all samples.

입자 크기분포Particle size distribution 샘플A(%)Sample A (%) 샘플B(%)Sample B (%) 샘플C(%)Sample C (%) -45 ㎛-45 μm 8.48.4 0.00.0 0.10.1 45-106 ㎛45-106 μm 52.752.7 15.515.5 1.01.0 106-212 ㎛106-212 μm 30.030.0 84.384.3 37.437.4 212-315 ㎛212-315 μm 0.10.1 0.20.2 51.051.0 +315 ㎛+315 μm 0.10.1 0.00.0 10.510.5 밀도 [g/㎤]Density [g / cm 3] 7.617.61 7.637.63 7.627.62 표면 마감특성Surface finish 열악*Poor * OKOK 양호Good

* 보다 많은 양의 윤활제는 표면 마감특성을 향상 시킨다.Higher lubricants improve surface finish.

샘플 C 의 표면 마감특성이 각각의 샘플 A 및 B 의 표면 마감특성 보다 우수한다는 것이 관찰될 수 있었다.It can be observed that the surface finish of sample C is superior to the surface finish of each of samples A and B.

예 6Example 6

본 실시예는 무기 절연의 중요성을 설명한다.This embodiment illustrates the importance of inorganic insulation.

고순도 철분말, 얇은 인-함유 배리어에 의해 전기 절연되는 상기 분말의 입자들은 인계 무기 절연성이 없는 동일한 분말과 비교되었다. 두 형태의 분말은 이후에 본 발명에 따라서 윤활제로서 2 중량 % 의 헥사데실-트리메톡시 실란으로 처리되었다.The particles of the powder, which are electrically insulated by high purity iron powder, a thin phosphorus-containing barrier, were compared with the same powder without phosphorus-based inorganic insulation. Both forms of powder were then treated with 2% by weight of hexadecyl-trimethoxy silane as lubricant according to the invention.

45 ㎜ 의 내경 및 55 ㎜ 의 외경 및 5 ㎜ 의 높이를 가진 링은 1100 MPa 의 압축 압력에서 단일 단계로 일축 압축되었다, 부품의 압축 후에 대기중에서 30 분 동안 500 ℃ 에서 열처리되었다. 전기 저항성은 4-포인트 방법에 의해서 측정되었다.Rings with an inner diameter of 45 mm and an outer diameter of 55 mm and a height of 5 mm were uniaxially compressed in a single step at a compression pressure of 1100 MPa, after heat compression at 500 ° C. for 30 minutes in air after compression of the parts. Electrical resistance was measured by the four-point method.

다음의 표 6 은 절연된 입자가 없는 그리고 절연된 입자가 있는 분말의 제조된 복합 부품의 전기 저항성 및 밀도를 나타낸다.Table 6 below shows the electrical resistivity and density of the composite parts produced from powder without insulated particles and with insulated particles.

전기 저항성[μOhm*m]Electrical resistivity [μOhm * m] 밀도 [g/㎤]Density [g / cm 3] 본 발명에따라서According to the present invention 150150 7.687.68 비교실시예Comparative Example 0.50.5 7.687.68

Claims (23)

강자성 분말 조성물로서,As a ferromagnetic powder composition, 표면이 절연성 무기 코팅에 의해 둘러싸여 있는 연자성 철계 코어 입자, 및 Soft magnetic iron core particles whose surface is surrounded by an insulating inorganic coating, and 실란, 티타네이트, 알루미네이트, 지르코네이트, 또는 이들의 혼합물로부터 구성된 그룹으로부터 선택된 화합물인 윤활제를 포함하는,A lubricant comprising a compound selected from the group consisting of silanes, titanates, aluminates, zirconates, or mixtures thereof, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 화합물이 하나 이상의 가수분해성 그룹 및 하나 이상의 윤활성 유기 부분을 갖는,Wherein said compound has at least one hydrolyzable group and at least one lubricious organic moiety, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 화합물이 절연된 입자 상에서 윤활 층으로서 존재하는,Wherein the compound is present as a lubricating layer on the insulated particles, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 화합물은 다음의 일반적인 식:The compound is of the general formula: M(R1)n(R2)m 을 가지며,M (R 1 ) n (R 2 ) m , 상기 M 은 Si, Ti, Al, 또는 Zr 로부터 선택되는 중심 원자이며,M is a central atom selected from Si, Ti, Al, or Zr, R1 은 가수분해성 그룹이며,R 1 is a hydrolyzable group, R2 는 윤활성 유기 부분으로 구성된 그룹이며,R 2 is a group consisting of lubricious organic moieties, 상기 m+n 의 합은 중심 원자의 배위수이며;The sum of m + n is the coordination number of the central atoms; n 은 1 보다 크거나 같은 정수이며, 그리고 n is an integer greater than or equal to 1, and m 은 1 보다 크거나 같은 정수인, m is an integer greater than or equal to 1, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 R1 은 12 개 미만, 바람직하게는 6 개 미만, 가장 바람직하게는 3 개 미만의 탄소 원자를 갖는 알콕시 그룹인,R 1 is an alkoxy group having less than 12, preferably less than 6, most preferably less than 3 carbon atoms, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 R1 이 킬레이트 그룹인,R 1 is a chelate group, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 킬레이트 그룹이 하이드록시아세틱 산 (-O(O=C)-CH2O-) 의 잔기 또는 에틸렌 글리콜 (-OCH2CH2O-) 의 잔기인,Wherein the chelate group is a residue of hydroxyacetic acid (-O (O = C) -CH 2 O-) or a residue of ethylene glycol (-OCH 2 CH 2 O-) 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 4 to 7, 상기 R2 가 6 내지 30 개, 바람직하게는 10 내지 24 개의 탄소 원자를 포함하며, 그리고 N, O, S 및 P 로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 헤테로 원자를 선택적으로 포함하는 유기 그룹인,R 2 is an organic group comprising 6 to 30, preferably 10 to 24 carbon atoms, and optionally including one or more hetero atoms selected from the group consisting of N, O, S and P, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 R2 가 선형, 가지형, 고리형, 또는 방향족인,R 2 is linear, branched, cyclic, or aromatic, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 8 항 내지 제 9 항에 있어서,The method according to claim 8, wherein 상기 R2 가 알킬, 에테르, 에스테르, 포스포-알킬, 포스포-리피드, 또는 포스포- 아민으로 구성된 그룹으로부터 선택된 사슬인,R 2 is a chain selected from the group consisting of alkyl, ether, ester, phospho-alkyl, phospho- lipid, or phospho-amine, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 R2 가 포스파토, 피로포스파토 또는 포스피토로 구성된 그룹으로부터 선택되는,R 2 is selected from the group consisting of phosphato, pyrophosphato or phosphito, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 10, 상기 화합물이 알킬-알콕시 실란 및 폴리에테르-알콕시 실란으로 구성된 그룹으로부터 선택되는,Wherein said compound is selected from the group consisting of alkyl-alkoxy silanes and polyether-alkoxy silanes, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 12, 상기 화합물이 옥틸-트리메톡시 실란, 헥사데실-트리메톡시 실란, 폴리에틸렌에테르-트리메톡시 실란, 이소프로필-트리이소스테아릴 티타네이트, 이소프로필-트리(디옥틸)포스파토 티타네이트, 네오펜틸(디알릴)옥시-트리네오데카노일 지르코네이트, 네오펜틸(디알릴)옥시-트리(디옥틸)포스파토 지르코네이트, 및 디이소부틸-아세토아세틸 알루미네이트로 구성된 그룹으로부터 선택되는,The compound is octyl-trimethoxy silane, hexadecyl-trimethoxy silane, polyethyleneether-trimethoxy silane, isopropyl-triisostearyl titanate, isopropyl-tri (dioctyl) phosphato titanate, neo Selected from the group consisting of pentyl (diallyl) oxy-trineodecanoyl zirconate, neopentyl (diallyl) oxy-tri (dioctyl) phosphato zirconate, and diisobutyl-acetoacetyl aluminate 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 13, 상기 철계 입자의 절연 무기 코팅이 인계인,Insulating inorganic coating of the iron-based particles is phosphorus-based, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 14, 상기 철계 코어 입자가 본질적으로 순수 철로 구성되는,Wherein the iron-based core particles consist essentially of pure iron, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 15, 5 % 미만의 상기 철계 코어 입자가 45 ㎛ 이하의 크기를 갖는,Less than 5% of the iron-based core particles have a size of 45 μm or less, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 16, 40 % 이상의, 바람직하게는 60 % 이상의 상기 철계 코어 입자가 약 106 ㎛ 이상의 입자 크기를 갖는 입자로 구성되는,At least 40%, preferably at least 60% of the iron-based core particles consist of particles having a particle size of at least about 106 μm, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 17, 20 % 이상의, 바람직하게는 40 % 이상의, 그리고 가장 바람직하게는 60 % 이상의 상기 철계 분말 입자가 약 212 ㎛ 이상의 입자 크기를 갖는 입자로 구성되는,At least 20%, preferably at least 40%, and most preferably at least 60% of said iron-based powder particles consist of particles having a particle size of at least about 212 μm, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 18, 상기 화합물의 양이 0.05 내지 0.5 중량 %, 바람직하게는 0.07 내지 0.45 중량 %, 그리고 보다 바람직하게는 0.08 내지 0.4 중량 % 의 양으로 존재하는,The amount of the compound is present in an amount of 0.05 to 0.5% by weight, preferably 0.07 to 0.45% by weight, and more preferably 0.08 to 0.4% by weight, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 19, 상기 분말이 특정 윤활제, 결합제 또는 흐름-향상제와 같은 첨가제와 선택적으로 혼합되는,The powder is optionally mixed with additives such as certain lubricants, binders or flow-enhancing agents, 강자성 분말 조성물.Ferromagnetic powder composition. 7.45 g/㎤ 이상의 밀도를 갖는 연자성 복합 재료의 제조 방법으로서,A method of producing a soft magnetic composite material having a density of at least 7.45 g / cm 3, 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 철 또는 철계 분말 조성물을 제공하는 단계;Providing an iron or iron-based powder composition according to any one of claims 1 to 20; 약 800 MPa 이상의 압축 압력으로 상기 연자성 분말 조성물을 다이 내에서 한 방향으로 압축하는 단계;Compressing the soft magnetic powder composition in one direction in a die at a compression pressure of at least about 800 MPa; 상기 압축 공구로부터 압축 성형체를 배출하는 단계; 및Ejecting a compression molded body from the compression tool; And 상기 성형체를 선택적으로 열처리하는 단계를 포함하는,Selectively heat treating the molded body, 연자성 복합 재료의 제조 방법.Method for producing soft magnetic composite material. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 압축이 약 900 MPa 이상의, 보다 바람직하게는 1100 MPa 이상의, 그리고 가장 바람직하게는 1100 MPa 이상의 압력에서 수행되는,The compression is carried out at a pressure of at least about 900 MPa, more preferably at least 1100 MPa, and most preferably at least 1100 MPa, 연자성 복합 재료의 제조 방법.Method for producing soft magnetic composite material. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,The method of claim 21 or 22, 상기 철계 분말의 입자 크기가 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따라 정의되는,The particle size of the iron-based powder is defined according to any one of claims 16 to 18, 연자성 복합 재료의 제조 방법.Method for producing soft magnetic composite material.
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