CN103219120A

CN103219120A - 压粉磁芯的制造方法以及由该制造方法而得的压粉磁芯

Info

Publication number: CN103219120A
Application number: CN2012105670299A
Authority: CN
Inventors: 武田实佳子; 漆原亘; 细川护; 巽明彦; 北条启文; 上条友纲
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2032-12-24
Also published as: KR101420562B1; JP2013168648A; KR20130085007A; CN103219120B; JP6159531B2; MY156645A

Abstract

本发明提供一种不大幅降低密度并且可使强度提高的压粉磁芯的制造方法以及压粉磁芯。本发明所述压粉磁芯的制造方法的要旨在于，包括：将混合有在铁基软磁性粉末表面具有磷酸系化成皮膜的压粉成形体用铁基软磁性粉末和润滑剂的混合物，压缩成形而得到压粉成形体的成形工序；将所述压粉成形体在300℃以上且500℃以下的温度进行加热的热处理工序1；接着，在氧化性气氛中、在超过500℃且700℃以下的温度进行加热的热处理工序2；再于300℃以上且450℃以下的温度加热30分钟以上且120分钟以下的热处理工序3。

Description

压粉磁芯的制造方法以及由该制造方法而得的压粉磁芯

技术领域

本发明涉及压粉磁芯的制造方法以及由该制造方法而得的压粉磁芯。

背景技术

对于电磁部件用压粉磁芯而言，重要的是在制造工序中的操作性良好并且具有为制成线圈而卷线时不破损这样的充分机械强度。从这些方面考虑，在压粉磁芯领域已知有用电绝缘物覆盖铁粉粒子的技术。通过用电绝缘物覆盖铁粉粒子而使铁粉粒子间经由电绝缘物被接合，因此，使用其而得的压粉磁芯的机械强度得到提高。

目前为止，公开了利用由耐热性高的硅酮树脂、磷酸等所得的玻璃状化合物作为上述电绝缘物的形成材料的技术(专利文献1)。

另外，本申请人通过在铁基软磁性粉末表面依次形成含有特定元素的磷酸系化成皮膜和硅酮树脂皮膜，从而成功地提供了高磁通密度、低铁损、高机械强度的压粉磁芯，并已经被授予专利权(专利文献2)。

然而，对压粉磁芯的高性能化的要求已经比专利文献2申请时更为提高，并且比以往更加需要高机械强度的压粉磁芯。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第2710152号公报

专利文献2：日本专利第4044591号公报

发明内容

本发明着眼于上述情况而完成，其目的在于提供不使密度大幅下降并且可使强度提高的压粉磁芯的制造方法及压粉磁芯。

可以解决上述课题的本发明的压粉磁芯的制造方法具有以下要旨，即包括：将混合有在铁基软磁性粉末表面具有磷酸系化成皮膜的压粉成形体用铁基软磁性粉末和润滑剂的混合物压缩成形而得到压粉成形体的成形工序；将上述压粉成形体在300℃以上且500℃以下的温度进行加热的热处理工序1；接着，在氧化性气氛中、在超过500℃且700℃以下的温度进行加热的热处理工序2；再于300℃以上且450℃以下的温度加热30分钟以上且120分钟以下的热处理工序3。

本发明中，上述混合物还含有选自糖醇、金属氢氧化物、金属过氧化物、过碳酸盐和氧化剂中的至少1种氧源释放化合物也为优选实施方式。

另外，上述压粉成形体用铁基软磁性粉末在上述磷酸系化成皮膜上具有硅酮树脂皮膜也为优选实施方式。

再者，上述润滑剂为多羟基羧酸酰胺(polyhydroxy carboxylic acid)也为优选实施方式。

本发明中还包括通过上述制造方法而得的压粉磁芯。

另外，本发明也包括将铁基软磁性粉末压缩成形而得的压粉磁芯，优选的是，对于压粉磁芯而言，在用X射线衍射法测定断裂面时，磁铁矿(magnetite)为5.0～15体积％、方铁矿(wustite)为3.0体积％以下(包括0体积％)。

根据本发明的制造方法，可以提供密度不大幅下降且机械强度高的压粉磁芯。

具体实施方式

虽然已知如上所述通过对用电绝缘物覆盖铁粉而得的混合物进行热处理而使压粉磁芯的机械强度提高的制造方法，但是为了进一步提高压粉磁芯的机械强度，本发明人反复进行了深入的研究。结果明确了在通过热处理而生成的铁氧化物中磁铁矿有助于高强度化而方铁矿成为使强度降低的主要因素。于是发现了通过适当控制热处理条件从而可以将方铁矿转变成磁铁矿并且可以进一步提高机械强度，从而完成了本发明。

以下，对本发明的压粉磁芯的制造方法以及通过该制造方法而得的压粉磁芯进行了说明。

[成形工序]

本发明的压粉磁芯通过对压粉成形体进行适当加热处理而制得。压粉成形体可以通过将混合有在铁基软磁性粉末表面具有磷酸系化成皮膜的压粉成形体用铁基软磁性粉末和润滑剂的混合物压缩成形而得。

[铁基软磁性粉末]

铁基软磁性粉末为强磁性体的铁基粉末，具体而言，可列举纯铁粉、铁基合金粉末(Fe-Al合金、Fe-Si合金、铁硅铝磁合金(sendust)、坡莫合金(permalloy)等)、铁基非晶粉末等。这些铁基软磁性粉末例如可以通过以下方式制得，即，利用雾化法使熔融铁(或熔融铁合金)形成微粒后进行还原，之后再进行粉碎等。该制法可以得到以利用筛分法进行评价的粒度分布计累积粒度分布为50％时的粒径(中值粒径)为20μm～250μm左右的铁基软磁性粉末，但本发明中所用的铁基软磁性粉末优选粒径(中值粒径)为50μm～150μm左右。

[磷酸系化成皮膜]

压粉成形体用铁基软磁性粉末(以下，有时称为“压粉成形体用铁粉”)在铁基软磁性粉末的表面具有磷酸系化成皮膜。由此可以赋予压粉成形体用铁粉以电绝缘性。

磷酸系化成皮膜是指使用含P的化合物而形成的玻璃状的皮膜。对其组成没有特别限定，优选使用除含P以外还含有Co、Na、S的化合物、或者除含P以外还含有Cs和/或Al的化合物而形成的玻璃状的皮膜。这是由于这些元素在后述的热处理工序2时抑制因氧与Fe形成半导体而导致的比电阻下降。

上述元素中，P借助氧与铁基软磁性粉末表面形成化学键。如果P含量少，则铁基软磁性粉末表面与磷酸系化成皮膜的化学键合量不充分，有可能不会形成牢固的皮膜。另一方面，如果P含量过多，则不参与化学键的P以未反应的状态残留，反而有可能使键合强度降低。

Co、Na、S、Cs、Al阻碍在进行热处理工序2时Fe与氧形成半导体，具有抑制比电阻下降的作用。通过复合添加Co、Na和S，从而可以使其效果最大化。另外，可以添加Cs和Al中的任一种。如果过量添加Co、Na、S、Cs、Al，则不仅不能维持在复合添加时的相对平衡，而且有时会阻碍P借助氧与铁基软磁性粉末表面形成的化学键的生成。

磷酸系化成皮膜为使用除含P以外还含有上述Co等的化合物而形成的玻璃状的皮膜时，这些元素的含有率优选的是，在压粉成形体用铁粉(磷酸系化成皮膜与铁基软磁性粉末的总和)100质量％中，P为0.005质量％～1质量％、Co为0.005质量％～0.1质量％、Na为0.002质量％～0.6质量％、S为0.001质量％～0.2质量％。另外，优选的是Cs为0.002质量％～0.6质量％、Al为0.001质量％～0.1质量％。在并用Cs与Al时，也优选使这些元素分别在上述范围内。

磷酸系化成皮膜也可以进一步含有Mg、B。这些元素的含有率优选为在压粉成形体用铁粉100质量％中Mg、B均为0.001质量％～0.5质量％。

磷酸系化成皮膜的膜厚没有特别限定，如果膜厚过薄，则绝缘效果有时不会显现。另外，如果膜厚过厚，则绝缘效果饱和，而且压粉成形体高密度化，从这些方面考虑并不优选。优选的膜厚为1nm以上、更优选为10nm以上，并且优选为250nm以下、更优选为50nm以下。

[磷酸系化成皮膜的形成方法]

对在铁基软磁性粉末表面形成磷酸系化成皮膜的方法没有特别限定。例如可以通过以下方式得到，即，在由水和/或有机溶剂构成的溶剂中，混合使含P化合物溶解而得的溶液和铁基软磁性粉末，之后根据需要使上述溶剂蒸发。

作为上述溶剂，可列举水、醇、酮等亲水性有机溶剂以及它们的混合物。溶剂中也可以添加公知的表面活性剂。

作为上述含P化合物，可列举正磷酸(H₃PO₄)。另外，作为使磷酸系化成皮膜成为上述组成的化合物，可以使用例如Co₃(PO₄)₂(Co和P源)、Co₃(PO₄)₂·8H₂O(Co和P源)、Na₂HPO₄(P和Na源)、NaH₂PO₄(P和Na源)、NaH₂PO₄·nH₂O(P和Na源)、Al(H₂PO₄)₃(P和Al源)、Cs₂SO₄(Cs和S源)、H₂SO₄(S源)、MgO(Mg源)、H₃BO₃(B源)等。其中，如果使用磷酸二氢钠盐(NaH₂PO₄)作为P源、Na源，则可以得到密度、强度、比电阻平衡的压粉磁芯。

含P化合物相对于铁基软磁性粉末的添加量只要调整为使所形成的磷酸系化成皮膜的组成在上述范围即可。例如，相对于铁基软磁性粉末100质量份，添加1～10质量份左右的用于将固体成分含量调整为0.01质量％～10质量％左右的含P化合物、含有根据需要包含在皮膜中的元素的化合物的溶液。而且，利用公知的搅拌器、球磨机、捏和机、V型混合机、造粒机等混合机进行混合，从而可以使所形成的磷酸系化成皮膜的组成在上述范围内。

另外，也可以根据需要在上述混合工序之后，于大气中、减压下、或真空下，在150℃～250℃进行干燥。也可以在干燥之后使之通过网眼为200μm～500μm左右的筛来调整粒度分布。经过上述工序，从而可以得到在铁基软磁性粉末表面形成有磷酸系化成皮膜的压粉成形体用铁粉。

[硅酮树脂皮膜]

本发明的压粉成形体用铁粉也可以在上述磷酸系化成皮膜上进一步具有硅酮树脂皮膜。由此，在硅酮树脂的交联、固化反应结束时(压缩时)粉末彼此牢固结合。另外，形成耐热性优异的Si-O键，可以提高绝缘皮膜的热稳定性。

作为硅酮树脂，只要能得到上述效果就没有特别限定，如果硅酮树脂的固化迟缓，则由于粉末所残存的粘合性而使皮膜形成后的操作性变差。因此，优选具有比二官能性的D单元(R₂SiX₂：X为水解性基团)更多的三官能性的T单元(RSiX₃：X与上述相同)。另外，如果含有大量四官能性的Q单元(SiX₄：X与上述相同)，则在预固化时粉末彼此牢固粘结，无法进行后续的成形工序，因此不优选。因此，理想的是，硅酮树脂优选含有60摩尔％以上的T单元，更优选含有80摩尔％以上的T单元，进一步优选含有100摩尔％的T单元。

作为硅酮树脂，通常是上述R为甲基或苯基的甲基苯基硅酮树脂，具有较多苯基者耐热性高。然而，在本发明要采用的高温的热处理条件下，苯基的存在却没有这样有效。其理由推测是由于苯基的大体积打乱了致密的玻璃状网纹结构，反而会降低热稳定性、降低与铁形成化合物的阻碍效果。因此，在本发明中，优选使用甲基为50摩尔％以上的甲基苯基硅酮树脂(例如，信越化学工业公司制的KR255、KR311等)，更优选70摩尔％以上(例如，信越化学工业公司制的KR300等)，最优选使用完全不含苯基的甲基硅酮树脂(例如，信越化学工业公司制的KR251、KR400、KR220L、KR242A、KR240、KR500、KC89等，东丽道康宁公司制的SR2400等)。另外，对于硅酮树脂(皮膜)的甲基与苯基的比率、官能性可以通过FT-IR等来分析。

将在磷酸系化成皮膜上形成有硅酮树脂皮膜的压粉成形体用铁粉(即，铁基软磁性粉末、磷酸系化成皮膜和硅酮树脂皮膜的总和)设为100质量％时，优选将硅酮树脂皮膜的附着量调整为0.05质量％～0.3质量％。如果硅酮树脂皮膜少于0.05质量％，则压粉成形体用铁粉的绝缘性差，电阻降低。另外，在硅酮树脂皮膜多于0.3质量％时，难以达成所得压粉成形体的高密度化。

硅酮树脂皮膜的厚度没有特别限定，从得到上述效果的观点出发，优选为1nm以上、更优选为20nm以上，并且优选为200nm以下、更优选为150nm以下。另外，磷酸系化成皮膜与硅酮树脂皮膜的总厚度只要在上述各膜厚的范围内适当确定即可，如果膜厚过厚，则有时磁通密度的下降过大，因此总厚度优选为250nm以下。

[硅酮树脂皮膜的形成方法]

对在磷酸系化成皮膜上形成硅酮树脂皮膜的方法没有特别限定。例如，将使硅酮树脂溶解到醇类、或者甲苯、二甲苯等石油系有机溶剂等而得的硅酮树脂溶液与具有磷酸系化成皮膜的铁基软磁性粉末(以下，有时称为“磷酸系皮膜形成铁粉”)混合。接着，根据需要使上述有机溶剂蒸发，从而可以形成硅酮树脂皮膜。

硅酮树脂相对于磷酸系皮膜形成铁粉的添加量只要使所形成的硅酮树脂皮膜的附着量在上述范围内即可。例如，相对于上述磷酸系化成皮膜形成铁粉100质量份，添加以使固体成分为大致2质量％～10质量％的方式制备的硅酮树脂溶液0.5～10质量份左右，并加以混合、干燥即可。如果硅酮树脂溶液的添加量少于0.5质量份，则可能会使混合耗费时间或者皮膜变得不均匀。另一方面，如果硅酮树脂溶液的添加量超过10质量份，则可能会使干燥耗费时间或者干燥变得不充分。硅酮树脂溶液也可以预先进行适当加热。混合机可以使用与上述相同的混合机。

理想的是，在上述添加、混合后设置干燥工序，所述干燥工序在使所用有机溶剂挥发且不到硅酮树脂的固化温度的温度下加热，使有机溶剂充分挥发。作为具体的干燥温度，在上述醇类、石油系有机溶剂的情况下为60℃～80℃左右。干燥后，为了除去凝聚团块，优选使其事先通过网眼300μm～500μm左右的筛。

另外，推荐的是，对在磷酸系化成皮膜上形成有硅酮树脂皮膜的压粉成形体用铁粉(以下，有时称为“硅酮树脂皮膜形成铁粉”)进行加热，使硅酮树脂皮膜预固化。所谓预固化是指使硅酮树脂皮膜在固化时的软化过程以粉末状态结束的处理。通过该预固化处理，可以在温热成形时(100～250℃左右)确保硅酮树脂皮膜形成铁粉的流动性。作为具体的方法，简便的有将硅酮树脂皮膜形成铁粉在该硅酮树脂的固化温度附近短时间加热的方法，也可以利用使用试剂(固化剂)的方法。预固化与固化(并非预备固化而是完全固化)处理之间的差异在于，预固化处理中，粉末彼此不会完全粘接固化，可容易地进行分解破碎，与此相对，在粉末的成形后进行的高温加热固化处理中，树脂固化，粉末彼此粘接固化。通过完全固化处理，成形体强度增强。

如上所述，使硅酮树脂预固化后将其分解破碎，由此可以得到流动性优异的粉末，在压缩成形时可以像散砂那样投入到成形模中。如果没有使之预固化，则有时出现例如在温热成形时粉末彼此附着，难以在短时间内投入到成形模中。在实际操作中，操作性的提高是非常有意义的。另外，发现通过使之预固化而使所得压粉磁芯的比电阻显著提高。其理由尚不明确，但认为或许是由于固化时压粉成形体用铁粉彼此的密接性提高的缘故。

利用短时间加热法进行预固化时，在100～200℃下进行5～100分钟的加热处理即可。更优选在130～170℃进行10～30分钟。优选在预固化之后也如上述那样进行过筛。

[润滑剂]

本发明中，将磷酸系皮膜形成铁粉(或硅酮树脂皮膜形成铁粉)和润滑剂混合而形成混合物。通过该润滑剂的作用，可以降低在将混合物压缩成形时的铁粉间、或者铁粉与成形模内壁间的摩擦阻力，并且可以防止成形体粘住模、防止成形时发热。为了有效发挥该效果，优选在磷酸系皮膜形成铁粉(或硅酮树脂皮膜形成铁粉)和润滑剂(含有氧源释放化合物时进行加算)的混合物总量中含有0.2质量％以上的润滑剂。但是，如果润滑剂的量过多，则不利于压粉成形体的高密度化，因此优选限于0.8质量％以下。另外，在压缩成形时，在成形模内壁面涂布润滑剂后，填充混合物进行成形(模润滑成形)，在这种情况下，即使润滑剂的量小于0.2质量％，也可以得到上述效果。

作为润滑剂，可以使用以往公知的润滑剂。具体而言，可列举硬脂酸锌、硬脂酸锂、硬脂酸钙等硬脂酸的金属盐粉末，多羟基羧酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺、(N-十八烯基)十六烷酸酰胺等脂肪酸酰胺，石蜡、蜡、天然或合成树脂衍生物等。其中，优选多羟基羧酸酰胺、脂肪酸酰胺。这些润滑剂可以单独使用，也可以将两种以上组合使用。

作为多羟基羧酸酰胺，可列举例如WO2005/068588号公报中记载的C_mH_m+1(OH)_m-CONH-C_nH_2n+1(m为2或5、n为6～24的整数)。

更具体而言，可列举下述的多羟基羧酸酰胺。

(1)n-C₂H₃(OH)₂-CONH-n-C₆H₁₃

(N-己基)甘油酸酰胺

(2)n-C₂H₃(OH)₂-CONH-n-C₈H₁₇

(N-辛基)甘油酸酰胺

(3)n-C₂H₃(OH)₂-CONH-n-C₁₈H₃₇

(N-十八烷基)甘油酸酰胺

(4)n-C₂H₃(OH)₂-CONH-n-C₁₈H₃₅

(N-十八烯基)甘油酸酰胺

(5)n-C₂H₃(OH)₂-CONH-n-C₂₂H₄₅

(N-二十二烷基)甘油酸酰胺

(6)n-C₂H₃(OH)₂-CONH-n-C₂₄H₄₉

(N-二十四烷基)甘油酸酰胺

(7)n-C₅H₆(OH)₅-CONH-n-C₆H₁₃

(N-己基)葡糖酸酰胺

(8)n-C₅H₆(OH)₅-CONH-n-C₈H₁₇

(N-辛基)葡糖酸酰胺

(9)n-C₅H₆(OH)₅-CONH-n-C₁₈H₃₇

(N-十八烷基)葡糖酸酰胺

(10)n-C₅H₆(OH)₅-CONH-n-C₁₈H₃₅

(N-十八烯基)葡糖酸酰胺

(11)n-C₅H₆(OH)₅-CONH-n-C₂₂H₄₅

(N-二十二烷基)葡糖酸酰胺

(12)n-C₅H₆(OH)₅-CONH-n-C₂₄H₄₉

(N-二十四烷基)葡糖酸酰胺

[氧源释放化合物]

上述混合物优选还含有氧源释放化合物。加热压粉成形体时，从氧源释放化合物释放出氧、水、过氧化氢等氧源，进一步促进压粉成形体用铁粉表面的氧化。特别是，通过以使该氧源释放化合物也配置在压粉成形体的内部的方式进行混合，从而在热处理工序时在压粉成形体内部也进行压粉成形体用铁粉表面的氧化。

结果，对于本发明的压粉磁芯而言，压粉成形体用铁粉表面与绝缘皮膜(例如磷酸系化成皮膜)的结合变得牢固，同时绝缘皮膜彼此的结合也变得牢固，因此机械强度提高。另外，压粉磁芯的比电阻(绝缘性)也有所提高。

为了有效发挥这样的效果，在压粉成形体用铁粉(铁基软磁性粉末、磷酸系化成皮膜、硅酮树脂皮膜)、润滑剂及氧源释放化合物的混合物总量中，氧源释放化合物的含量优选为0.01质量％以上，更优选为0.05质量％以上。然而，如果氧源释放化合物变多，则不利于压粉成形体的高密度化，因此优选为0.8质量％以下，更优选为0.6质量％以下。

作为氧源释放化合物，只要是通过加热释放氧、水、过氧化氢等氧源的化合物就没有特别的限定，可列举例如赤藓糖醇、甘油、异麦芽酮糖醇(isomalt)、乳糖醇、麦芽糖醇、甘露醇、山梨糖醇、木糖醇等通过加热释放出水的糖醇；氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙、氢氧化锰、氢氧化铁、氢氧化钴、氢氧化镍、氢氧化铜等通过加热释放出水的金属氢氧化物；过氧化锂、过氧化钠、过氧化锌等通过加热释放出氧的金属过氧化物；过碳酸钠等通过加热释放出将分解成水和氧的过氧化氢的过碳酸盐；硝酸阴离子、亚硝酸阴离子、盐酸阴离子等氧化剂。作为氧化剂的阴离子的抗衡离子(阳离子)，可例示出锂离子、钠离子、钾离子、铵离子、钙离子、锶离子、钡离子等。这些氧源释放化合物可以单独使用，也可以组合使用两种以上。

[压缩成形]

压粉成形体通过将上述混合物压缩成形而得。压缩成形法没有特别的限定，可以采用以往公知的方法。

有关压缩成形的适宜条件，以面压方面计，优选为490MPa以上、更优选700MPa以上、进一步优选790MPa以上、更进一步优选980MPa以上，并且优选1960MPa以下、更优选1180MPa以下。特别是，如果在980MPa以上的条件进行压缩成形，则容易得到最终密度为7.40g/cm³以上的压粉磁芯，并且可以得到高强度、磁特性(磁通密度)良好的压粉磁芯，因此优选。对于成形温度而言，可以为室温成形、温热成形(100～250℃)的任一种。优选的是，对上述模润滑成形进行温热成形，通过这样的成形，可以得到更高强度的压粉磁芯。作为压粉磁芯强度的目标，利用在后述实施例中的测定方法测得的抗折强度优选为70MPa以上、更优选为80MPa以上。

本发明中，通过以下热处理工序1～3对压缩成形而得的压粉成形体进行加热处理，从而可以制造高强度的压粉磁芯。

[热处理工序1]

本发明的制造方法中，首先在300℃以上且500℃以下的温度对压缩成形后的压粉成形体进行加热。通过该工序，可以防止绝缘皮膜(磷酸系化成皮膜和/或硅酮树脂皮膜)破损，并同时将润滑剂热分解而除去。

另外，在添加氧源释放化合物的情况下，通过该加热而使氧、水、过氧化氢等氧源从氧源释放化合物缓慢释放出来，因此可以长时间抑制压粉成形体内部的铁粉间的氧源通路的封闭，并同时促进润滑剂的蒸发、飞散。

热处理工序1，具体而言，可列举如下的方法：向耐压容器内投入压粉成形体之后，向容器内封入后述气体使容器内饱和之后，在上述温度范围内对容器内进行加热。

热处理工序1的气氛没有特别限定，可以是大气、氧气、臭氧、水蒸气等氧化性气氛，或者氮气、氦气、氩气等稀有气体，真空等不活泼气氛中的任一种。

另外，各气氛中，在不妨碍热处理工序1的目的的范围内，也可以含有其他气体。

另外，将热处理工序1的温度设定为低于300℃的温度时，润滑剂的分解除去效果变得不充分。因此，热处理工序1的温度为300℃以上、优选为330℃以上。另一方面，如果温度过高，则在充分进行润滑剂的分解、除去之前进行压粉成形体的氧化，引起体积膨胀，润滑剂的挥发通路被堵塞，润滑剂不能充分除去。因此，供给到成形体内部的氧不充分，成形体内部的氧化受到抑制。如果发生上述情况，则成形体的机械强度(折损强度)劣化。因此，热处理工序1的温度为500℃以下、优选为480℃以下、更优选为450℃以下。

热处理工序1中的加热时间只要可以达成上述热处理目的即可，没有特别限定。在加热时间短时，有时不能充分享有由热处理工序1带来的上述效果。因此，加热时间优选10分钟以上、更优选20分钟以上，并且优选250分钟以下、更优选200分钟以下、进一步优选150分钟以下。

[热处理工序2]

本发明的制造方法中，包括在上述热处理工序1之后于氧化性气氛中在超过500℃且700℃以下的温度进行加热的工序(热处理工序2)。通过该工序，压粉成形体的内部的压粉成形用铁粉的氧化得到促进，同时，铁粉表面与磷酸系化成皮膜之间的结合变得牢固。进而，邻接的绝缘皮膜彼此的结合也变得牢固，所得压粉磁芯的机械强度得到提高。

另外，在添加氧源释放化合物时，通过该加热，从而利用从氧源释放化合物释放出的氧源可以进一步促进压粉成形体内部的氧化。

另外，本发明中，各热处理工序可以连续进行，也可以暂时冷却后再加热到规定的温度。在变换容器内的气氛时，也可以例如在热处理工序1结束之后暂时冷却压粉成形体，接着用氧化性气体对耐压容器内进行置换，用氧化性气体使容器内饱和之后，将容器内加热到规定温度进行热处理工序2。另外，在不变换气氛时，理想的是例如连续进行热处理工序1和热处理工序2。即，也可以在热处理工序1结束后不进行暂时冷却而直接升温至规定温度进行热处理工序2。

对于热处理工序2中的气氛而言，为了促进铁粉的氧化而需要在氧化性气氛下进行，如果在氮气等非活泼气氛中进行，则氧化变得不充分，难以得到高机械强度。热处理工序2在上述氧化性气氛中实施即可，从制造成本方面考虑，也可以是大气气氛。

在热处理工序2中的热处理温度过低时，有时铁粉的氧化不充分、或者氧化进行至压粉成形体的内部需要很长时间。另外，在热处理温度过高时，有时铁粉与磷酸系化成皮膜之间的界面强度下降，压粉磁芯的机械强度下降。另外，如果绝缘皮膜暴露于高温，则有时因薄壁化而使绝缘性下降。热处理工序2的加热温度优选为530℃以上、更优选为550℃以上，并且优选为680℃以下、更优选650℃以下。

热处理工序2中的加热时间只要达成上述热处理目的即可，没有特别的限定。可是，在加热时间过短时，有时不能充分享有由热处理工序2带来的上述效果。因此，加热时间优选为10分钟以上、更优选为15分钟以上。另外，从解除应力的观点考虑，加热时间长者是优选的，但是，如果长时间进行高温热处理，则有时会如上述那样由于绝缘皮膜的薄壁化而使绝缘性下降。因此，加热时间优选为60分钟以下、更优选为50分钟以下、进一步优选为40分钟以下。

[热处理工序3]

本发明的制造方法中，还包括在上述热处理工序2之后于300℃以上且450℃以下的温度加热30分钟以上且120分钟以下的工序(热处理工序3)。通过该工序，将方铁矿转变成磁铁矿，实现了减少导致强度低的方铁矿，同时增加有助于高强度化的磁铁矿，因此，使所得压粉磁芯的机械强度进一步提高。具体而言，如后述那样可以得到磁铁矿的体积率为5.0～15％、方铁矿的体积率为3.0％以下(包括0％)的压粉磁芯。

通过在规定的温度范围内进行热处理工序3，可以防止已生成的磁铁矿被破环，并同时将方铁矿转变成磁铁矿。在低于300℃的温度下进行热处理工序3时，不能将方铁矿转变成磁铁矿，无法实现高强度化。另外，在高于450℃的温度下进行热处理工序3时，有时会新生长出方铁矿。热处理工序3的加热温度优选为320℃以上、更优选为340℃以上，并且优选为430℃以下、更优选为410℃以下。

另外，在上述热处理温度范围内，加热时间为30分钟以上且120分钟以下。在加热时间短时，有时不能将方铁矿充分地转变成磁铁矿，从而不能提高机械强度。因此，加热时间优选为40分钟以上、更优选为50分钟以上。从促进方铁矿生成磁铁矿的观点考虑，加热时间长者是优选的，如果长时间进行高温热处理，则有时会新生长出方铁矿。因此，加热时间优选为110分钟以下、更优选为90分钟以下。

[压粉磁芯]

对压粉成形体进行热处理之后，只要进行冷却使之返回至常温，即可得到本发明的压粉磁芯。

综上所述，在本发明的制造方法中，如果在上述条件下进行热处理工序1～热处理工序3，则可以制造具有比以往高的机械强度的压粉磁芯。

具体而言，可以得到磁铁矿为5.0～15体积％、方铁矿为3.0体积％以下(包括0体积％)的压粉磁芯。

如果磁铁矿的体积率过低，则不能获得充分的强度，另外，如果体积率过高，强度反而降低。因此，磁铁矿优选为5.0体积％以上、更优选为5.2体积％以上、进一步优选为5.5体积％以上，并且优选为15体积％以下、更优选为13体积％以下、进一步优选为11体积％以下。

另外，如果方铁矿的体积率变高，则强度变低，因此方铁矿的体积率优选为3.0体积％以下，更优选为1.0体积％以下，进一步优选完全不含(0体积％)方铁矿。

磁铁矿和方铁矿的体积比例(平均值)可以通过利用X射线衍射法测定压粉磁芯的断裂面(任意的多个位置)而得。

另外，磁铁矿与方铁矿以外的剩余部分组织为赤铁矿、铁等，从确保机械强度的观点出发，适当控制磁铁矿与方铁矿的体积率即可，对于其他剩余部分组织的结构没有特别限定。

实施例

以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明并不受下述实施例的限制，可以在能够符合上下文所述主旨的范围内进行适当变更后实施，其也均包括在本发明的技术范围内。

(成形工序)

作为铁基软磁性粉末，准备纯铁粉(神戸制钢所制“Atomel(アトメル)(注册商标)ML35N”、平均粒径100～150μm)，在该粉末表面形成磷酸铁化成皮膜而得到压粉成形体用铁基软磁性粉末。具体而言，相对于通过了网眼为300μm的筛的上述纯铁粉1kg，添加并混合磷酸铁化成皮膜用处理液50mL，然后，在大气中于200℃干燥30分钟，通过网眼300μm的筛，得到压粉成形体用铁基软磁性粉末(膜厚20nm)。

作为磷酸铁化成皮膜用处理液，使用如下而得的处理液，即，将水：50份、NaH₂PO₄：30份、H₃PO₄：10份、(NH₂OH)₂·H₂8O₄：10份、Co₃(PO₄)₂：10份混合，再用水稀释10倍而得的处理液(磷酸浓度1.5质量％)。

接着，使硅酮树脂(东丽道康宁公司制“SR2400”)溶解到甲苯中，制备4.8％的固体成分浓度的树脂溶液。以硅酮树脂皮膜的附着量相对于形成有磷酸系化成皮膜和硅酮树脂皮膜的压粉成形体用铁粉为0.05质量％的方式，添加并混合该树脂溶液。接着，在烤炉中，于大气中在75℃加热30分钟进行干燥之后，通过网眼300μm的筛。之后，在150℃进行预固化30分钟，得到具有硅酮树脂皮膜的压粉成形体用铁基软磁性粉末(硅酮树脂膜厚：100nm)。

接着，以相对于压粉成形体用铁粉、润滑剂及氧源释放化合物的混合物总量为0.2质量％的方式，添加并混合作为润滑剂的多羟基羧酸酰胺润滑剂，从而得到混合物。

另外，对于一部分实施例，还以相对于形成有硅酮树脂皮膜的压粉成形体用铁粉、润滑剂及氧源释放化合物的混合物总量为0.1质量％的方式，添加并混合表1所述的氧源释放剂(氧源释放化合物)，从而得到混合物。

将该混合物填充到模具中，在面压784MPa、室温(25℃)下进行压缩成形，得到压粉成形体(纵31.75mm×横12.7mm×高约5mm)。

(热处理工序)

接着，在表1记载的条件下对压粉成形体实施热处理工序1～3(在No.11～14中，不进行热处理工序3)。热处理工序3结束后，在容器内直接冷却(炉冷)到室温制造压粉磁芯。升温到热处理工序1和热处理工序2的规定温度的平均升温速度被控制在大约10℃/分钟。另外，从热处理温度2降温到热处理温度3的规定温度的平均冷却速度被控制在大约10℃/分钟。另外，各热处理工序连续进行(例如，No.1中，在300℃进行热处理工序1后，接着升温至550℃进行热处理工序2)。

(评价)

将对制得的各压粉磁芯的密度、抗折强度及磁铁矿(Fe₃O₄)和方铁矿(FeO)的体积比例进行测定的结果示于表2。

(密度)

从压粉磁芯的质量及大小的实测值计算出密度。本发明中，将密度为7.40g/cm³以上的情况评价为合格。

(抗折强度)

对压粉磁芯的抗折强度进行3点弯曲试验(以日本粉末冶金工业会的JPMA M 09-1992为基准)来评价机械强度。测定使用拉伸试验机(岛津制作所制“AUTOGRAPH AG-5000E”)，支点间距离设定为25mm。将抗折强度为70MPa以上的情况评价为合格，将小于70MPa的情况评价为不合格。

(体积比例)

压粉磁芯中含有的磁铁矿与方铁矿的体积比例使用上述抗折试验后的试验片来测定。具体而言，对因抗折试验而断裂露出的面照射X射线，实施X射线衍射测定，求出磁铁矿与方铁矿的体积比例。测定装置使用理学株式会社制X射线衍射装置RAD-RU300。使用由Co靶和单色器产生的Kα射线，以15～110°的测定角度(2θ)进行测定。测定面中的X射线的照射面积为约横10mm×纵15mm，以断裂面的中央部、两端共计3个位置作为评价对象。对来自Fe₃O₄的峰、来自FeO的峰和来自Fe的峰进行峰值拟合，求出磁铁矿(Fe₃O₄)、方铁矿(FeO)的体积比例。

【表1】

【表2】

在满足本发明的制造条件(热处理工序1～3)的No.1～10中，氧化进行到压粉磁芯的内部，得到机械强度高的压粉磁芯。特别是在添加了氧源释放剂(氧源释放化合物)的No.6～10中，与没有添加氧源释放剂的No.1～5相比，氧化得到促进，因此可以得到具有更高机械强度的压粉磁芯。

另一方面，在不满足本发明的制造条件的No.11～24中，不能提高压粉磁芯的机械强度。

具体而言，在没有进行热处理工序3的No.11～14中，不能减少方铁矿，压粉磁芯的机械强度降低。

在热处理工序1中的加热温度低的No.15、16中，不能充分分解润滑剂，在之后的热处理工序中氧化没有充分进行，因此磁铁矿减少，压粉磁芯的机械强度降低。

另一方面，在热处理工序1中的加热温度高的No.17、18中，由于在润滑剂被充分除去之前进行了成形体的氧化，因此成形体的氧化被抑制，不能确保充足的磁铁矿，机械强度降低。

在热处理工序2中的加热温度低的No.19中，氧化没有充分进行，因此不能确保充足的磁铁矿，机械强度低。

另一方面，在热处理工序2中的加热温度高的No.20、21中，氧化过度进行，机械强度降低。

在热处理工序2的气氛为氮气的No.22、23中，氧化没有充分进行，不能确保充足的磁铁矿，机械强度降低。

在热处理工序3的加热时间短的No.24中，不能降低FeO，机械强度降低。

Claims

1.一种压粉磁芯的制造方法，其包括：

将混合有在铁基软磁性粉末表面具有磷酸系化成皮膜的压粉成形体用铁基软磁性粉末和润滑剂的混合物压缩成形而得到压粉成形体的成形工序；

将所述压粉成形体在300℃以上且500℃以下的温度进行加热的热处理工序1；

接着，在氧化性气氛中、在超过500℃且700℃以下的温度进行加热的热处理工序2；

再于300℃以上且450℃以下的温度加热30分钟以上且120分钟以下的热处理工序3。

2.根据权利要求1所述的压粉磁芯的制造方法，其中，所述混合物还含有选自糖醇、金属氢氧化物、金属过氧化物、过碳酸盐以及氧化剂中的至少1种氧源释放化合物。

3.根据权利要求1所述的压粉磁芯的制造方法，其中，所述压粉成形体用铁基软磁性粉末在所述磷酸系化成皮膜上具有硅酮树脂皮膜。

4.根据权利要求1所述的压粉磁芯的制造方法，其中，所述润滑剂为多羟基羧酸酰胺。

5.一种压粉磁芯，其通过权利要求1所述的制造方法而得。

6.一种压粉磁芯，其特征在于，其是将铁基软磁性粉末压缩成形而得的压粉磁芯，在利用X射线衍射法测定所述压粉磁芯的断裂面时，磁铁矿为5.0～15体积％、方铁矿为3.0体积％以下且包括0体积％。