压粉磁芯用铁粉的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可得到铁损低且密度高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宄开发。
[0006] 另外，在通过这种粉末冶金技术来制造高性能的磁性部件的情况下，要求高密度 和成形后的优良铁损特性。这是因为，通过进行高密度化，铁芯的磁通密度和导磁率提高， 能够以少的电流产生高扭矩。另外，通过进行低铁损化，可以实现电动机效率的改善。
[0007] 基于上述背景，开发了各种各样的高压缩性铁粉，例如，在专利文献1及专利文 献2中，公开了一种涉及高压缩性铁粉的技术，所述高压缩性铁粉是以质量％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、P :0. 01 % 以 下、S :0. 01 %以下、O :0. 10%以下及N :0. 001 %以下作为杂质的铁粉，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。
[0008] 另外，在专利文献3中公开了一种压缩性和磁特性优良的粉末冶金用纯铁粉，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%、 O < 0. 10 %及NS 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JIS Z 8801中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JIS G 0052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，在配合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中公开了一种高压缩性铁粉1，其中，关于铁粉的粒度分布，以 使用JIS Z 8801中规定的筛进行筛分后的质量％计，通过标称尺寸为1mm的筛且不通过标 称尺寸为250 μ m的筛的粒度的铁粉超过O %且为45%以下、通过标称尺寸为250 μ m的筛 且不通过标称尺寸为180 μ m的筛的粒度的铁粉为30%以上且65%以下、通过标称尺寸为 180 μ m的筛且不通过标称尺寸为150 μ m的筛的粒度的铁粉为4%以上且20%以下、通过标 称尺寸为150 μ m的筛的粒度的铁粉为0%以上且10%以下，并且不通过标称尺寸为150 μ m 的筛的粒度的铁粉的显微维氏硬度的上限值为110以下，并且，上述铁粉的杂质含量以质 量％计为 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，在专利文献4中还一并公开了涉及高压缩性铁粉2的技术，所述高压缩 性铁粉2中，关于铁粉的粒度构成，以使用JIS Z 8801中规定的筛进行筛分后的质量％计， 通过标称尺寸为1mm的筛且不通过标称尺寸为180 μ m的筛的粒度的铁粉超过0%且为2% 以下、通过标称尺寸为180 μπι的筛且不通过标称尺寸为150 μπι的筛的粒度的铁粉为30% 以上且70%以下、通过标称尺寸为150 μ m的筛的粒度的铁粉为20%以上且60%以下，并且 不通过标称尺寸为150 μ m的筛的粒度的铁粉的显微维氏硬度的上限值为110以下，并且， 上述铁粉的杂质含量以质量％计为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] 现有技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1 :日本特开2007-92162号公报
[0013] 专利文献 2 :WO 2008-093430 号
[0014] 专利文献3 :日本特开平6-2007号公报
[0015] 专利文献4 :日本专利第4078512号公报
【发明内容】
[0016] 发明所要解决的问题
[0017] 但是，专利文献1及专利文献2中记载的技术中，虽然可以得到高密度的成形体， 但并没有提及铁损，关于低铁损化的研宄并不充分。
[0018] 另外，在专利文献3中，与专利文献1及2同样，主要记载了关于高密度化等的研 宄，关于低铁损化的记载仍不充分。
[0019] 此外，如专利文献1~专利文献3中记载的技术那样，专利文献4的高压缩性铁粉 1和2均专攻于高磁通密度化，并没有考虑低铁损化。
[0020] 本发明是鉴于上述现状而开发的，其目的在于提供压缩性优良并且成形后的铁损 低的压粉磁芯用铁粉。
[0021] 用于解决问题的方法
[0022] 发明人对于成形后达到高密度且低铁损的压粉磁芯用铁粉反复进行了深入研宄， 结果发现，对于通过水雾化法得到的纯铁粉而言，
[0023] (1)在钢水中含有某种程度以上的Si时，铁粉的压缩性劣化，铁损增加；
[0024] (2)表观密度低时，铁损增加；
[0025] (3)铁粉的粒度分布存在适当的范围，无论粗粉过多还是微粉过多，铁损都增加； 以及
[0026] (4)铁粉断面的硬度高时，压缩性降低。
[0027] 本发明是基于上述见解而得到的。
[0028] SP，本发明的主旨构成如下所述。
[0029] 1. 一种压粉磁芯用铁粉，其包含通过水雾化法得到的纯铁粉，其中，
[0030] 上述纯铁粉中，Si的含量为0. 01质量％以下，表观密度为3. 8g/cm3以上，粒径为 45 μ m以下的铁粉的比例为10质量％以下，粒径大于180 μ m且在250 μ m以下的铁粉的比 例低于30质量％，粒径大于250 μ m的铁粉的比例为10质量％以下，粉末断面的维氏硬度 (试验力：〇· 24δΝ)为8〇Hv以下。
[0031] 发明效果
[0032] 根据本发明，能够得到可得到铁损低且密度高的压粉磁芯的压粉磁芯用铁粉。
【具体实施方式】
[0033] 以下，对本发明具体地进行说明。
[0034] 首先，对本发明的数值的限定理由进行说明。
[0035] [Si 量]
[0036] 在钢水中含有Si时，通过水雾化法得到的纯铁粉（以下，也简称为粉末或铁粉） 在水雾化时发生氧化，在其粒子内生成氧化物系夹杂物，因此磁滞损耗增加。另外，水雾化 时生成的微细的Si氧化物以及雾化时没有发生氧化而固溶的Si会使粉末硬化，因此压缩 性降低。出于以上理由，必须尽可能地降低Si，在本发明中，使Si为0.01质量％以下。也 可以为0质量％。
[0037] [表观密度]
[0038] 铁粉通过加压成形发生塑性变形而形成高密度的成形体。该成形时的塑性变形量 越小，去应力退火后的晶粒变得越粗大，但如后所述，粒径为45 μm以下的微细的铁粉使磁 滞损耗大幅增加，因此需要尽可能地降低。
[0039] 在此，为了降低成形时的粉末的塑性变形量，需要