壓粉磁芯用鐵粉的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可得到鐵損低且密度高的壓粉磁芯的壓粉磁芯用鐵粉。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于電動(dòng)機(jī)、變壓器等中使用的磁芯，要求磁通密度高、鐵損低這樣的特性。以往， 對(duì)于這樣的磁芯，一直使用將電磁鋼板層疊而成的磁芯，但近年來(lái)，作為電動(dòng)機(jī)用磁芯材 料，壓粉磁芯受到關(guān)注。
[0003] 壓粉磁芯的最大特征是能夠形成三維的磁路這一點(diǎn)。電磁鋼板通過(guò)層疊而形成磁 芯，因此形狀的自由度有限。但是，如果是壓粉磁芯，則通過(guò)對(duì)絕緣包覆后的軟磁性粒子進(jìn) 行加壓而成形，因此，只要有模具，就能夠得到超過(guò)電磁鋼板的形狀的自由度。
[0004] 另外，與鋼板的層疊相比，加壓成形的工序短且成本低廉，因此，再加上作為基質(zhì) 的粉末的低廉，可發(fā)揮優(yōu)良的性?xún)r(jià)比。此外，電磁鋼板是將鋼板表面被絕緣后的鋼板層疊， 因此，磁特性在鋼板表面方向和表面垂直方向上不同，具有表面垂直方向的磁特性差這樣 的缺點(diǎn)，但對(duì)于壓粉磁芯而言，粒子一個(gè)一個(gè)被絕緣包覆層包覆，因此，磁特性在所有方向 上是均勻的，適合用于三維的磁路。
[0005] 可見(jiàn)，壓粉磁芯在設(shè)計(jì)三維磁路方面是不可欠缺的原材料，并且性?xún)r(jià)比優(yōu)良，因 此，近年來(lái)，從電動(dòng)機(jī)的小型化、無(wú)稀土化、低成本化等觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，正積極地利用壓粉磁芯來(lái) 進(jìn)行具有三維磁路的電動(dòng)機(jī)的研宄開(kāi)發(fā)。
[0006] 另外，在通過(guò)這種粉末冶金技術(shù)來(lái)制造高性能的磁性部件的情況下，要求高密度 和成形后的優(yōu)良鐵損特性。這是因?yàn)?，通過(guò)進(jìn)行高密度化，鐵芯的磁通密度和導(dǎo)磁率提高， 能夠以少的電流產(chǎn)生高扭矩。另外，通過(guò)進(jìn)行低鐵損化，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)效率的改善。
[0007] 基于上述背景，開(kāi)發(fā)了各種各樣的高壓縮性鐵粉，例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1及專(zhuān)利文 獻(xiàn)2中，公開(kāi)了一種涉及高壓縮性鐵粉的技術(shù)，所述高壓縮性鐵粉是以質(zhì)量％計(jì)含有C : 0. 005% 以下、Si :超過(guò) 0. 01 %且 0. 03% 以下、Mn :0. 03% 以上且 0. 07% 以下、P :0. 01 % 以 下、S :0. 01 %以下、O :0. 10%以下及N :0. 001 %以下作為雜質(zhì)的鐵粉，該鐵粉的粒子具有平 均為4個(gè)以下的晶粒數(shù)和以顯微維氏硬度HV計(jì)平均為80以下的硬度。
[0008] 另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了一種壓縮性和磁特性?xún)?yōu)良的粉末冶金用純鐵粉，其 中，雜質(zhì)含量為 C 彡 0· 005%、Si 彡 0· 010%、Mn 彡 0· 050%、P 彡 0· 010%、S 彡 0· 010%、 O < 0. 10 %及NS 0.0020%，且余量實(shí)質(zhì)上由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，其粒度構(gòu)成為以 使用JIS Z 8801中規(guī)定的篩的篩分重量比（％ )計(jì)-60/+83目為5%以下、-83/+100目為 4%以上且10%以下、-100/+140目為10%以上且25%以下、330目通過(guò)量為10%以上且 30%以下、-60/+200目的平均結(jié)晶粒徑在JIS G 0052中規(guī)定的鐵素體結(jié)晶粒徑測(cè)定法中 為6. 0以下的粗大晶粒，在配合0. 75%的硬脂酸鋅作為粉末冶金用潤(rùn)滑劑在5t/cm2的成形 壓力下進(jìn)行模具成形時(shí)，可以得到7. 05g/cm3以上的壓粉體密度。
[0009] 此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中公開(kāi)了一種高壓縮性鐵粉1，其中，關(guān)于鐵粉的粒度分布，以 使用JIS Z 8801中規(guī)定的篩進(jìn)行篩分后的質(zhì)量％計(jì)，通過(guò)標(biāo)稱(chēng)尺寸為1mm的篩且不通過(guò)標(biāo) 稱(chēng)尺寸為250 μ m的篩的粒度的鐵粉超過(guò)O %且為45%以下、通過(guò)標(biāo)稱(chēng)尺寸為250 μ m的篩 且不通過(guò)標(biāo)稱(chēng)尺寸為180 μ m的篩的粒度的鐵粉為30%以上且65%以下、通過(guò)標(biāo)稱(chēng)尺寸為 180 μ m的篩且不通過(guò)標(biāo)稱(chēng)尺寸為150 μ m的篩的粒度的鐵粉為4%以上且20%以下、通過(guò)標(biāo) 稱(chēng)尺寸為150 μ m的篩的粒度的鐵粉為0%以上且10%以下，并且不通過(guò)標(biāo)稱(chēng)尺寸為150 μ m 的篩的粒度的鐵粉的顯微維氏硬度的上限值為110以下，并且，上述鐵粉的雜質(zhì)含量以質(zhì) 量％計(jì)為 C 彡 0· 005%、Si 彡 0· 01%、Mn 彡 0· 05%、P 彡 0· 01%、S 彡 0· 01%、0 彡 0· 10%及 N< 0. 003%。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中還一并公開(kāi)了涉及高壓縮性鐵粉2的技術(shù)，所述高壓縮 性鐵粉2中，關(guān)于鐵粉的粒度構(gòu)成，以使用JIS Z 8801中規(guī)定的篩進(jìn)行篩分后的質(zhì)量％計(jì)， 通過(guò)標(biāo)稱(chēng)尺寸為1mm的篩且不通過(guò)標(biāo)稱(chēng)尺寸為180 μ m的篩的粒度的鐵粉超過(guò)0%且為2% 以下、通過(guò)標(biāo)稱(chēng)尺寸為180 μπι的篩且不通過(guò)標(biāo)稱(chēng)尺寸為150 μπι的篩的粒度的鐵粉為30% 以上且70%以下、通過(guò)標(biāo)稱(chēng)尺寸為150 μ m的篩的粒度的鐵粉為20%以上且60%以下，并且 不通過(guò)標(biāo)稱(chēng)尺寸為150 μ m的篩的粒度的鐵粉的顯微維氏硬度的上限值為110以下，并且， 上述鐵粉的雜質(zhì)含量以質(zhì)量％計(jì)為C彡0· 005%、Si彡0· 01%、Mn彡0· 05%、P彡0· 01%、 S 彡 0· 01%、0 彡 0· 10%及 N 彡 0· 003%。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0012] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2007-92162號(hào)公報(bào)
[0013] 專(zhuān)利文獻(xiàn) 2 :WO 2008-093430 號(hào)
[0014] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)平6-2007號(hào)公報(bào)
[0015] 專(zhuān)利文獻(xiàn)4 :日本專(zhuān)利第4078512號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0017] 但是，專(zhuān)利文獻(xiàn)1及專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)中，雖然可以得到高密度的成形體， 但并沒(méi)有提及鐵損，關(guān)于低鐵損化的研宄并不充分。
[0018] 另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，與專(zhuān)利文獻(xiàn)1及2同樣，主要記載了關(guān)于高密度化等的研 宄，關(guān)于低鐵損化的記載仍不充分。
[0019] 此外，如專(zhuān)利文獻(xiàn)1~專(zhuān)利文獻(xiàn)3中記載的技術(shù)那樣，專(zhuān)利文獻(xiàn)4的高壓縮性鐵粉 1和2均專(zhuān)攻于高磁通密度化，并沒(méi)有考慮低鐵損化。
[0020] 本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而開(kāi)發(fā)的，其目的在于提供壓縮性?xún)?yōu)良并且成形后的鐵損 低的壓粉磁芯用鐵粉。
[0021] 用于解決問(wèn)題的方法
[0022] 發(fā)明人對(duì)于成形后達(dá)到高密度且低鐵損的壓粉磁芯用鐵粉反復(fù)進(jìn)行了深入研宄， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)于通過(guò)水霧化法得到的純鐵粉而言，
[0023] (1)在鋼水中含有某種程度以上的Si時(shí)，鐵粉的壓縮性劣化，鐵損增加；
[0024] (2)表觀(guān)密度低時(shí)，鐵損增加；
[0025] (3)鐵粉的粒度分布存在適當(dāng)?shù)姆秶?，無(wú)論粗粉過(guò)多還是微粉過(guò)多，鐵損都增加； 以及
[0026] (4)鐵粉斷面的硬度高時(shí)，壓縮性降低。
[0027] 本發(fā)明是基于上述見(jiàn)解而得到的。
[0028] SP，本發(fā)明的主旨構(gòu)成如下所述。
[0029] 1. 一種壓粉磁芯用鐵粉，其包含通過(guò)水霧化法得到的純鐵粉，其中，
[0030] 上述純鐵粉中，Si的含量為0. 01質(zhì)量％以下，表觀(guān)密度為3. 8g/cm3以上，粒徑為 45 μ m以下的鐵粉的比例為10質(zhì)量％以下，粒徑大于180 μ m且在250 μ m以下的鐵粉的比 例低于30質(zhì)量％，粒徑大于250 μ m的鐵粉的比例為10質(zhì)量％以下，粉末斷面的維氏硬度 (試驗(yàn)力：〇· 24δΝ)為8〇Hv以下。
[0031] 發(fā)明效果
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，能夠得到可得到鐵損低且密度高的壓粉磁芯的壓粉磁芯用鐵粉。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 以下，對(duì)本發(fā)明具體地進(jìn)行說(shuō)明。
[0034] 首先，對(duì)本發(fā)明的數(shù)值的限定理由進(jìn)行說(shuō)明。
[0035] [Si 量]
[0036] 在鋼水中含有Si時(shí)，通過(guò)水霧化法得到的純鐵粉（以下，也簡(jiǎn)稱(chēng)為粉末或鐵粉） 在水霧化時(shí)發(fā)生氧化，在其粒子內(nèi)生成氧化物系夾雜物，因此磁滯損耗增加。另外，水霧化 時(shí)生成的微細(xì)的Si氧化物以及霧化時(shí)沒(méi)有發(fā)生氧化而固溶的Si會(huì)使粉末硬化，因此壓縮 性降低。出于以上理由，必須盡可能地降低Si，在本發(fā)明中，使Si為0.01質(zhì)量％以下。也 可以為0質(zhì)量％。
[0037] [表觀(guān)密度]
[0038] 鐵粉通過(guò)加壓成形發(fā)生塑性變形而形成高密度的成形體。該成形時(shí)的塑性變形量 越小，去應(yīng)力退火后的晶粒變得越粗大，但如后所述，粒徑為45 μm以下的微細(xì)的鐵粉使磁 滯損耗大幅增加，因此需要盡可能地降低。
[0039] 在此，為了降低成形時(shí)的粉末的塑性變形量，需要