壓粉磁芯用鐵粉的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于制造即使進(jìn)行成形并進(jìn)行去應(yīng)力退火后、結(jié)晶粒徑也粗大且磁滯 損耗也低的壓粉磁芯的壓粉磁芯用鐵粉。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于電動(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，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，則通過對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)良的性價(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，壓粉磁芯在設(shè)計(jì)三維磁路方面是不可欠缺的原材料，并且性價(jià)比優(yōu)良，因 此，近年來，從電動(dòng)機(jī)的小型化、無稀土化、低成本化等觀點(diǎn)出發(fā)，正積極地利用壓粉磁芯來 進(jìn)行具有三維磁路的電動(dòng)機(jī)的研究開發(fā)。
[0006] 在通過這樣的粉末冶金技術(shù)來制造高性能的磁性部件的情況下，要求成形后的優(yōu) 良的鐵損特性（低磁滯損耗和低渦流損耗）。
[0007] 對于上述要求，在專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中公開了如下技術(shù)：使用網(wǎng)眼為 425ym的篩進(jìn)行篩分時(shí)，沒有通過該篩的鐵基粉末為10質(zhì)量％以下，使用網(wǎng)眼為75ym的 篩進(jìn)行篩分時(shí)，沒有通過該篩的鐵基粉末為80質(zhì)量％以上，并且對至少50個(gè)鐵基粉末斷面 進(jìn)行觀察，對各鐵基粉末測定結(jié)晶粒徑并求出至少包含最大結(jié)晶粒徑的結(jié)晶粒徑分布時(shí)， 使所測定的晶粒中結(jié)晶粒徑為50ym以上的晶粒為70%以上，由此改善磁特性。
[0008] 另外，在專利文獻(xiàn)3中公開了一種涉及壓縮性和磁特性優(yōu)良的粉末冶金用純鐵 粉的技術(shù)，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%、0彡0. 10%及N彡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JISZ8801號規(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 量為10%以上且30%以下、-60/+200目的平均結(jié)晶粒徑在JISG0052號中規(guī)定的鐵素體 結(jié)晶粒徑測定法中為6. 0以下的粗大晶粒（數(shù)字越小，結(jié)晶粒徑越大），配合0. 75%的硬脂 酸鋅作為粉末冶金用潤滑劑在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，在專利文獻(xiàn)4中公開了一種涉及壓粉磁芯用絕緣包覆鐵粉的技術(shù)，其特征 在于，在鐵粉粒子的硬度以顯微維氏硬度Hv計(jì)為75以下的鐵粉粒子的表面形成有絕緣 層；另外，在專利文獻(xiàn)5中公開了一種涉及高壓縮性鐵粉的技術(shù)，其為以質(zhì)量％計(jì)含有C: 0. 005% 以下、Si:超過 0. 01 %且 0. 03% 以下、Mn:0. 03% 以上且 0. 07% 以下、S:0. 01 % 以 下、0:0. 10%以下、N:0. 001%以下作為雜質(zhì)的鐵粉，其中，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。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)1:日本專利第4630251號公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)2:國際公開第08/032707號
[0014] 專利文獻(xiàn)3 :日本特公平8-921號公報(bào)
[0015] 專利文獻(xiàn)4:日本特開2005-187918號公報(bào)
[0016] 專利文獻(xiàn)5:日本特開2007-092162號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 發(fā)明所要解決的問題
[0018] 但是，關(guān)于專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)，雖然對鐵損的降低進(jìn)行了研 究，但其值以1. 5T、200Hz下的鐵損計(jì)止于40W/kg以下這樣的高值。
[0019]另外，專利文獻(xiàn)3~專利文獻(xiàn)5中記載的技術(shù)中，關(guān)于鐵損的降低的研究均不充 分，仍然殘留有關(guān)于鐵損的降低的問題。
[0020] 本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而開發(fā)的，其目的在于提供用于制造即使將鐵粉進(jìn)行成形 并進(jìn)行去應(yīng)力退火后、磁滯損耗也低的壓粉磁芯的壓粉磁芯用鐵粉。
[0021] 用于解決問題的方法
[0022] 在像電動(dòng)機(jī)鐵芯那樣在較低頻率（~3kHz)下使用的磁芯的情況下，盡管磁滯損 耗占鐵損的大部分，但壓粉磁芯的磁滯損耗與層疊鋼板相比極高。即，為了降低壓粉磁芯的 鐵損，極其重要的是降低磁滯損耗。
[0023] 因此，本發(fā)明人對壓粉磁芯的磁滯損耗反復(fù)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，壓粉磁芯 的磁滯損耗特別是與成形體的結(jié)晶粒徑的倒數(shù)具有強(qiáng)的相關(guān)性，在結(jié)晶粒徑的倒數(shù)小、即 晶粒粗大的情況下，可以得到低磁滯損耗。
[0024] 進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，為了得到晶粒粗大的壓粉磁芯，重要的是：
[0025](I)原來的粉末的粒徑、結(jié)晶粒徑粗大；
[0026] (II)粉末內(nèi)沒有引入多余的應(yīng)力；
[0027] (III)成形時(shí)不易蓄積應(yīng)力；
[0028] (IV)粉末內(nèi)不存在去應(yīng)力退火時(shí)妨礙晶粒生長的物質(zhì)。
[0029] 本發(fā)明是基于上述見解而完成的。
[0030]SP，本發(fā)明的主旨構(gòu)成如下所述。
[0031] 1.-種壓粉磁芯用鐵粉，其是以鐵作為主要成分的粉末，其特征在于，表觀密度為 3. 8g/cm3以上，且平均粒徑（D50)為80ym以上，粉末粒徑為100ym以上的粉末中的60% 以上是粉末內(nèi)部的平均結(jié)晶粒徑為80ym以上的粉末，夾雜物在粉末的母相的面積中所占 的面積百分率為0.4%以下，粉末斷面的顯微維氏硬度（試驗(yàn)力：0.245N)為90Hv以下。
[0032] 2.如上述1所述的壓粉磁芯用鐵粉，其特征在于，上述粉末粒徑為100ym以上的 粉末中的70%以上是粉末內(nèi)部的平均結(jié)晶粒徑為80ym以上的粉末。
[0033] 發(fā)明效果
[0034] 根據(jù)本發(fā)明，可以得到用于制造即使將鐵粉進(jìn)行成形并進(jìn)行去應(yīng)力退火后、結(jié)晶 粒徑也粗大且磁滯損耗也低的壓粉磁芯的壓粉磁芯用鐵粉。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 以下，對本發(fā)明具體地進(jìn)行說明。
[0036] 對本發(fā)明品的各數(shù)值的限定理由進(jìn)行說明。需要說明的是，本發(fā)明中，使用以鐵作 為主要成分的粉末，但在本發(fā)明中，以鐵作為主要成分的粉末意味著含有50質(zhì)量％以上的 鐵。另外，其他成分可以為以往公知的壓粉磁芯用鐵粉中使用的成分組成及比率。
[0037][表觀密度]
[0038] 粉末通過加壓成形發(fā)生塑性變形而形成高密度的成形體，但本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該塑 性變形量越小，去應(yīng)力退火后的晶粒變得越粗大。
[0039]即發(fā)現(xiàn)，為了降低成形時(shí)的粉末的塑性變形量，需要提高粉末在模具中的填充率， 為此，需要使粉末的表觀密度為3.8g/cm3以上、優(yōu)選為4.Og/cm3以上。
[0040] 這是因?yàn)?，表觀密度低于3. 8g/cm3時(shí)，成形時(shí)在粉末中引入大量應(yīng)力，成形、去應(yīng) 力退