压粉磁芯用铁粉的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于制造即使进行成形并进行去应力退火后、结晶粒径也粗大且磁滞 损耗也低的压粉磁芯的压粉磁芯用铁粉。
【背景技术】
[0002] 对于电动机、变压器等中使用的磁芯，要求磁通密度高、铁损低这样的特性。以往， 对于这样的磁芯，一直使用将电磁钢板层叠而成的磁芯，但近年来，作为电动机用磁芯材 料，压粉磁芯受到关注。
[0003] 压粉磁芯的最大特征是能够形成三维的磁路这一点。电磁钢板通过层叠而形成磁 芯，因此形状的自由度有限。但是，如果是压粉磁芯，则通过对绝缘包覆后的软磁性粒子进 行加压而成形，因此，只要有模具，就能够得到超过电磁钢板的形状的自由度。
[0004] 另外，与钢板的层叠相比，加压成形的工序短且成本低廉，因此，再加上作为基质 的粉末的低廉，可发挥优良的性价比。此外，电磁钢板是将钢板表面被绝缘后的钢板层叠， 因此，磁特性在钢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这样 的缺点，但对于压粉磁芯而言，粒子一个一个被绝缘包覆层包覆，因此，磁特性在所有方向 上是均匀的，适合用于三维的磁路。
[0005] 可见，压粉磁芯在设计三维磁路方面是不可欠缺的原材料，并且性价比优良，因 此，近年来，从电动机的小型化、无稀土化、低成本化等观点出发，正积极地利用压粉磁芯来 进行具有三维磁路的电动机的研究开发。
[0006] 在通过这样的粉末冶金技术来制造高性能的磁性部件的情况下，要求成形后的优 良的铁损特性（低磁滞损耗和低涡流损耗）。
[0007] 对于上述要求，在专利文献1和专利文献2中公开了如下技术：使用网眼为 425ym的筛进行筛分时，没有通过该筛的铁基粉末为10质量％以下，使用网眼为75ym的 筛进行筛分时，没有通过该筛的铁基粉末为80质量％以上，并且对至少50个铁基粉末断面 进行观察，对各铁基粉末测定结晶粒径并求出至少包含最大结晶粒径的结晶粒径分布时， 使所测定的晶粒中结晶粒径为50ym以上的晶粒为70%以上，由此改善磁特性。
[0008] 另外，在专利文献3中公开了一种涉及压缩性和磁特性优良的粉末冶金用纯铁 粉的技术，其中，杂质含量为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%，且余量实质上由Fe和不可避免的杂质构成， 其粒度构成为以使用JISZ8801号规定的筛的筛分重量比（％ )计-60/+83目为5%以 下、-83/+100目为4%以上且10%以下、-100/+140目为10%以上且25%以下、330目通过 量为10%以上且30%以下、-60/+200目的平均结晶粒径在JISG0052号中规定的铁素体 结晶粒径测定法中为6. 0以下的粗大晶粒（数字越小，结晶粒径越大），配合0. 75%的硬脂 酸锌作为粉末冶金用润滑剂在5t/cm2的成形压力下进行模具成形时，可以得到7. 05g/cm3 以上的压粉体密度。
[0009] 此外，在专利文献4中公开了一种涉及压粉磁芯用绝缘包覆铁粉的技术，其特征 在于，在铁粉粒子的硬度以显微维氏硬度Hv计为75以下的铁粉粒子的表面形成有绝缘 层；另外，在专利文献5中公开了一种涉及高压缩性铁粉的技术，其为以质量％计含有C: 0. 005% 以下、Si:超过 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%以下作为杂质的铁粉，其中，该铁粉的粒子具有平均为4个以 下的晶粒数和以显微维氏硬度Hv计平均为80以下的硬度。
[0010] 现有技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1:日本专利第4630251号公报
[0013] 专利文献2:国际公开第08/032707号
[0014] 专利文献3 :日本特公平8-921号公报
[0015] 专利文献4:日本特开2005-187918号公报
[0016] 专利文献5:日本特开2007-092162号公报
【发明内容】
[0017] 发明所要解决的问题
[0018] 但是，关于专利文献1和专利文献2中记载的技术，虽然对铁损的降低进行了研 究，但其值以1. 5T、200Hz下的铁损计止于40W/kg以下这样的高值。
[0019]另外，专利文献3~专利文献5中记载的技术中，关于铁损的降低的研究均不充 分，仍然残留有关于铁损的降低的问题。
[0020] 本发明是鉴于上述现状而开发的，其目的在于提供用于制造即使将铁粉进行成形 并进行去应力退火后、磁滞损耗也低的压粉磁芯的压粉磁芯用铁粉。
[0021] 用于解决问题的方法
[0022] 在像电动机铁芯那样在较低频率（~3kHz)下使用的磁芯的情况下，尽管磁滞损 耗占铁损的大部分，但压粉磁芯的磁滞损耗与层叠钢板相比极高。即，为了降低压粉磁芯的 铁损，极其重要的是降低磁滞损耗。
[0023] 因此，本发明人对压粉磁芯的磁滞损耗反复进行了深入研究，结果发现，压粉磁芯 的磁滞损耗特别是与成形体的结晶粒径的倒数具有强的相关性，在结晶粒径的倒数小、即 晶粒粗大的情况下，可以得到低磁滞损耗。
[0024] 进一步发现，为了得到晶粒粗大的压粉磁芯，重要的是：
[0025](I)原来的粉末的粒径、结晶粒径粗大；
[0026] (II)粉末内没有引入多余的应力；
[0027] (III)成形时不易蓄积应力；
[0028] (IV)粉末内不存在去应力退火时妨碍晶粒生长的物质。
[0029] 本发明是基于上述见解而完成的。
[0030]SP，本发明的主旨构成如下所述。
[0031] 1.-种压粉磁芯用铁粉，其是以铁作为主要成分的粉末，其特征在于，表观密度为 3. 8g/cm3以上，且平均粒径（D50)为80ym以上，粉末粒径为100ym以上的粉末中的60% 以上是粉末内部的平均结晶粒径为80ym以上的粉末，夹杂物在粉末的母相的面积中所占 的面积百分率为0.4%以下，粉末断面的显微维氏硬度（试验力：0.245N)为90Hv以下。
[0032] 2.如上述1所述的压粉磁芯用铁粉，其特征在于，上述粉末粒径为100ym以上的 粉末中的70%以上是粉末内部的平均结晶粒径为80ym以上的粉末。
[0033] 发明效果
[0034] 根据本发明，可以得到用于制造即使将铁粉进行成形并进行去应力退火后、结晶 粒径也粗大且磁滞损耗也低的压粉磁芯的压粉磁芯用铁粉。
【具体实施方式】
[0035] 以下，对本发明具体地进行说明。
[0036] 对本发明品的各数值的限定理由进行说明。需要说明的是，本发明中，使用以铁作 为主要成分的粉末，但在本发明中，以铁作为主要成分的粉末意味着含有50质量％以上的 铁。另外，其他成分可以为以往公知的压粉磁芯用铁粉中使用的成分组成及比率。
[0037][表观密度]
[0038] 粉末通过加压成形发生塑性变形而形成高密度的成形体，但本发明人发现，该塑 性变形量越小，去应力退火后的晶粒变得越粗大。
[0039]即发现，为了降低成形时的粉末的塑性变形量，需要提高粉末在模具中的填充率， 为此，需要使粉末的表观密度为3.8g/cm3以上、优选为4.Og/cm3以上。
[0040] 这是因为，表观密度低于3. 8g/cm3时，成形时在粉末中引入大量应力，成形、去应 力退