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JP7783008B2 - Iron-based sintered body and method for producing the same - Google Patents
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JP7783008B2 - Iron-based sintered body and method for producing the same - Google Patents

Iron-based sintered body and method for producing the same

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JP7783008B2 JP2021169181A JP2021169181A JP7783008B2 JP 7783008 B2 JP7783008 B2 JP 7783008B2 JP 2021169181 A JP2021169181 A JP 2021169181A JP 2021169181 A JP2021169181 A JP 2021169181A JP 7783008 B2 JP7783008 B2 JP 7783008B2
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Description

本発明は、鉄基焼結体製造用の混合物、鉄基焼結体および鉄基焼結体の製造方法に関する。 The present invention relates to a mixture for producing an iron-based sintered body, an iron-based sintered body, and a method for producing an iron-based sintered body.

特許文献1および特許文献2には、モーターのロータやステータのコア等の電磁気部品に用いられる圧粉磁心が記載されている。特許文献1および特許文献2に記載された圧紛磁心は、磁気特性に優れ、機械的強度が高い。 Patent Documents 1 and 2 describe powder magnetic cores used in electromagnetic components such as motor rotors and stator cores. The powder magnetic cores described in Patent Documents 1 and 2 have excellent magnetic properties and high mechanical strength.

特開2017-4992号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-4992 特許第4801734号Patent No. 4801734

近年、従来に増して、電磁気部品に用いられる材料の高性能化が要求されている。 In recent years, there has been an ever-increasing demand for higher performance materials used in electromagnetic components.

本発明の目的は、従来の圧粉磁心に比べ、磁気特性および機械特性が高い鉄基焼結体を製造可能な混合物を提供することである。また、本発明の他の目的は、従来の圧粉磁心に比べ、磁気特性および機械特性が高い鉄基焼結体およびその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a mixture that can be used to produce an iron-based sintered body having superior magnetic and mechanical properties compared to conventional powder magnetic cores. Another object of the present invention is to provide an iron-based sintered body having superior magnetic and mechanical properties compared to conventional powder magnetic cores, and a method for producing the same.

本明細書に記載の鉄基焼結体製造用の混合物は、表面がリン酸系被膜に被覆され、前記リン酸系被膜の表面がシリコーン樹脂被膜に被覆された鉄基軟磁性粉末と、ステアリン酸アミドと、無機固体潤滑剤とを含む。 The mixture for producing an iron-based sintered body described in this specification contains an iron-based soft magnetic powder whose surface is coated with a phosphoric acid-based coating, and the surface of the phosphoric acid-based coating is coated with a silicone resin coating, stearic acid amide, and an inorganic solid lubricant.

本明細書に記載の鉄基焼結体は、上述した鉄基焼結体製造用の混合物の成形体を水蒸気中で熱処理することによって得られた鉄基焼結体であり、表面にリン酸系被膜が形成され、前記リン酸系被膜の表面にシリコーン樹脂被膜が形成された鉄基軟磁性粉末と、前記鉄基軟磁性粉末間の粒界に存在する酸化鉄とを有する。前記酸化鉄は、前記粒界の58%以上に存在する。 The iron-based sintered body described in this specification is an iron-based sintered body obtained by heat-treating in water vapor a compact of the mixture for producing the iron-based sintered body described above, and comprises iron-based soft magnetic powder having a phosphate-based coating formed on its surface and a silicone resin coating formed on the surface of the phosphate-based coating, and iron oxide present at the grain boundaries between the iron-based soft magnetic powder. The iron oxide is present in 58% or more of the grain boundaries.

本明細書に記載の鉄基焼結体の製造方法は、表面がリン酸系被膜に被覆され、前記リン酸系被膜の表面がシリコーン樹脂被膜に被覆された鉄基軟磁性粉末と、ステアリン酸アミドと、無機固体潤滑剤とを含む混合物を成形する成形工程と、前記成形工程で得られた成形体を水蒸気中で熱処理する熱処理工程とを含む。 The method for producing an iron-based sintered body described in this specification includes a molding step of molding a mixture containing an iron-based soft magnetic powder whose surface is coated with a phosphoric acid-based coating, the surface of which is coated with a silicone resin coating, stearic acid amide, and an inorganic solid lubricant, and a heat treatment step of heat-treating the compact obtained in the molding step in water vapor.

上述した鉄基焼結体製造用の混合物を用いることによって、従来の圧紛磁心より磁気特性および機械特性が高い鉄基焼結体を製造することができる。また、従来の圧紛磁心より磁気特性および機械特性が高い鉄基焼結体を提供することができる。上述した鉄基焼結体の製造方法によると、従来の圧紛磁心より磁気特性および機械特性が高い鉄基焼結体を製造することができる。 By using the mixture for producing an iron-based sintered body described above, it is possible to produce an iron-based sintered body with higher magnetic properties and mechanical properties than conventional powder cores. It is also possible to provide an iron-based sintered body with higher magnetic properties and mechanical properties than conventional powder cores. According to the method for producing an iron-based sintered body described above, it is possible to produce an iron-based sintered body with higher magnetic properties and mechanical properties than conventional powder cores.

本発明に係る鉄基焼結体の断面の走査電子顕微鏡画像の一例である。1 is an example of a scanning electron microscope image of a cross section of an iron-based sintered body according to the present invention. 本発明に係る鉄基焼結体の断面の走査電子顕微鏡画像の一例である。1 is an example of a scanning electron microscope image of a cross section of an iron-based sintered body according to the present invention. 熱処理時間と抗折強度の関係を示す図である。FIG. 1 is a graph showing the relationship between heat treatment time and bending strength. 鉄基焼結体の断面の走査電子顕微鏡画像である。1 is a scanning electron microscope image of a cross section of an iron-based sintered body. 鉄基焼結体の断面の走査電子顕微鏡画像である。1 is a scanning electron microscope image of a cross section of an iron-based sintered body. 鉄基焼結体の断面の走査電子顕微鏡画像である。1 is a scanning electron microscope image of a cross section of an iron-based sintered body. 熱処理温度と抗折強度の関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between heat treatment temperature and bending strength. ΔLと電気抵抗と鉄損の関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between ΔL, electrical resistance, and iron loss. 熱処理温度とΔLと鉄損の関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between heat treatment temperature, ΔL, and iron loss. 鉄基焼結体の断面の走査電子顕微鏡画像である。1 is a scanning electron microscope image of a cross section of an iron-based sintered body. 鉄基焼結体の断面の走査電子顕微鏡画像であり、粒界を着色した画像である。1 is a scanning electron microscope image of a cross section of an iron-based sintered body, in which grain boundaries are colored. 鉄基焼結体の断面の走査電子顕微鏡画像であり、粒界の空隙を着色した画像である。1 is a scanning electron microscope image of a cross section of an iron-based sintered body, in which voids at grain boundaries are colored. 鉄基焼結体(高強度材)の断面の走査電子顕微鏡画像である。1 is a scanning electron microscope image of a cross section of an iron-based sintered body (high strength material). 鉄基焼結体(低強度材)の断面の走査電子顕微鏡画像である。1 is a scanning electron microscope image of a cross section of an iron-based sintered body (low strength material). 図8Bに示す鉄基焼結体の一部のエリアのTEM-EDXマッピング像である。8C is a TEM-EDX mapping image of a partial area of the iron-based sintered body shown in FIG. 8B. 抗折強度と粒界の空隙率の関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between bending strength and grain boundary porosity.

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。 The following describes a preferred embodiment of the present invention.

〔鉄基焼結体製造用の混合物〕
本発明に係る鉄基焼結体製造用の混合物は、表面がリン酸系被膜(以下では「リン酸被膜」と称することがある)に被覆され、前記リン酸系被膜の表面がシリコーン樹脂被膜に被覆された鉄基軟磁性粉末と、ステアリン酸アミドと、無機固体潤滑剤とを含む。
[Mixture for producing iron-based sintered body]
The mixture for producing an iron-based sintered body according to the present invention includes an iron-based soft magnetic powder whose surface is coated with a phosphoric acid-based coating (hereinafter, may be referred to as a "phosphate coating"), and the surface of the phosphoric acid-based coating is coated with a silicone resin coating, stearic acid amide, and an inorganic solid lubricant.

[鉄基軟磁性粉末]
鉄基軟磁性粉末は、強磁性体の鉄基粉末であり、具体的には、純鉄粉、鉄基合金粉末(例えば、Fe-Al合金、Fe-Si合金、センダスト、パーマロイなど)、および鉄基アモルファス粉末等が挙げられる。これらの鉄基軟磁性粉末は、例えば、アトマイズ法によって溶融鉄(または溶融鉄合金)を微粒子とした後に還元し、次いで粉砕する等によって製造できる。鉄基軟磁性粉末は、原理的に通常の粉末冶金に用いられる粒度であれば、粒度分布に依存しない。例えば、粒度の大きな鉄基軟磁性粉末(例えば、250μm以上600μm以下)を通常より多く含んでもよい。この場合、所定の鉄損に抑えながら、成形体に成形する際の圧縮性を向上させることができる。
[Iron-based soft magnetic powder]
The iron-based soft magnetic powder is a ferromagnetic iron-based powder, and specific examples thereof include pure iron powder, iron-based alloy powder (e.g., Fe—Al alloy, Fe—Si alloy, Sendust, Permalloy, etc.), and iron-based amorphous powder. These iron-based soft magnetic powders can be produced, for example, by atomizing molten iron (or molten iron alloy) into fine particles, reducing the particles, and then pulverizing them. In principle, the iron-based soft magnetic powder does not depend on the particle size distribution as long as it has a particle size used in conventional powder metallurgy. For example, the iron-based soft magnetic powder may contain a larger amount of iron-based soft magnetic powder with a larger particle size (e.g., 250 μm to 600 μm) than usual. In this case, the compressibility during compaction can be improved while maintaining a predetermined core loss.

[リン酸系被膜]
鉄基軟磁性粉末の表面に、リン酸系被膜が形成されている。リン酸系被膜により鉄基軟磁性粉末に電気絶縁性を付与することができる。これにより渦電流が抑制される。また、リン酸系被膜は鉄基軟磁性粉末に対する濡れ性が良いため、リン酸系被膜を鉄基軟磁性粉末の表面に形成することにより、鉄基軟磁性粉末の表面を、絶縁性を有するリン酸系被膜で均一に被覆することができる。
[Phosphoric acid coating]
A phosphate-based coating is formed on the surface of the iron-based soft magnetic powder. The phosphate-based coating can impart electrical insulation to the iron-based soft magnetic powder, thereby suppressing eddy currents. Furthermore, since the phosphate-based coating has good wettability with the iron-based soft magnetic powder, by forming the phosphate-based coating on the surface of the iron-based soft magnetic powder, the surface of the iron-based soft magnetic powder can be uniformly coated with the insulating phosphate-based coating.

リン酸系被膜は、P(リン)を含む化合物を用いて形成されるガラス状の被膜であり、その組成は特に限定されるものではない。例えば、上記P以外に、更にNa(ナトリウム)およびS(硫黄)の少なくとも1種を含む化合物を用いて形成されるガラス状の被膜であることが好ましい。これらの元素は、熱処理時(後述する焼鈍時や水蒸気熱処理時)に酸素がFeと半導体を形成し、比抵抗を低下させるのを抑制するからである。上記化合物は、より好ましくはNaおよびSを含む化合物である。 A phosphate-based coating is a glassy coating formed using a compound containing P (phosphorus), and its composition is not particularly limited. For example, a glassy coating formed using a compound containing at least one of Na (sodium) and S (sulfur) in addition to the P mentioned above is preferred. This is because these elements prevent oxygen from forming a semiconductor with Fe during heat treatment (during annealing or steam heat treatment, as described below), which would reduce the resistivity. The above compound is more preferably a compound containing Na and S.

上記元素の含有率は、リン酸系被膜とその上にシリコーン樹脂被膜が形成された鉄基軟磁性粉末100質量%中の量として、Pは0.005~1質量%、Naは0.002~0.6質量%、Sは0.001~0.2質量%であることが好ましい。リン酸系被膜にP以外に含まれる元素が、NaおよびSのうちNaである場合も、Sである場合も、NaおよびSである場合も、それぞれをこの範囲内とすることが好ましい。 The content of the above elements, expressed as the amount per 100 mass% of the iron-based soft magnetic powder having a phosphate coating and a silicone resin coating formed thereon, is preferably 0.005 to 1 mass% for P, 0.002 to 0.6 mass% for Na, and 0.001 to 0.2 mass% for S. When the element contained in the phosphate coating other than P is Na or S, or when it is S , or when it is both Na and S, it is preferable that each of them be within this range.

上記元素のうち、Pは酸素を介して鉄基軟磁性粉末表面と化学結合を形成する。従って、P量が0.005質量%未満の場合には、鉄基軟磁性粉末表面とリン酸系被膜との化学結合量が不十分となり、強固な被膜を形成しないおそれがあるため、好ましくない傾向がある。一方、P量が1質量%を超える場合には、化学結合に関与しないPが未反応のまま残留し、かえって結合強度を低下させるおそれがあるため、好ましくない傾向がある。 Of the above elements, P forms a chemical bond with the surface of the iron-based soft magnetic powder via oxygen. Therefore, if the P content is less than 0.005% by mass, the amount of chemical bonding between the iron-based soft magnetic powder surface and the phosphate coating will be insufficient, which is undesirable as it may not form a strong coating. On the other hand, if the P content exceeds 1% by mass, the P that is not involved in the chemical bonding will remain unreacted, which may actually reduce the bond strength, which is undesirable.

上記元素のうちNaおよびSは、熱処理時(後述する焼鈍時や水蒸気熱処理時)にFe(鉄)と酸素が半導体を形成するのを阻害し、比抵抗が低下するのを抑制する作用を有する元素である。NaおよびSを複合添加することによってその効果が最大限に発揮される。 Of the above elements, Na and S inhibit the formation of semiconductors between Fe (iron) and oxygen during heat treatment (annealing and steam heat treatment, as described below), thereby preventing a decrease in resistivity. Adding Na and S in combination maximizes this effect.

上記リン酸系被膜には、更に、Mg(マグネシウム)および/またはB(ホウ素)が含まれていてもよい。これらの元素の含有率は、リン酸系被膜とその上にシリコーン樹脂被膜が形成された鉄基軟磁性粉末100質量%中の量として、Mgは0.001~0.5質量%であることが好適であり、Bは0.001~0.5質量%であることが好適である。上記リン酸系被膜には、更に、Co(コバルト)、Cs(セシウム)、およびAl(アルミニウム)よりなる群から選ばれる少なくとも1種が含まれていてもよい。 The phosphate coating may further contain Mg (magnesium) and/or B (boron). The content of these elements, expressed as the amount per 100% by mass of the iron-based soft magnetic powder having a phosphate coating and a silicone resin coating formed thereon, is preferably 0.001 to 0.5% by mass for Mg and 0.001 to 0.5% by mass for B. The phosphate coating may further contain at least one element selected from the group consisting of Co (cobalt), Cs (cesium), and Al (aluminum).

上記リン酸系被膜の膜厚は、1~250nm程度が好ましい。膜厚が1nmより薄い場合、絶縁効果が発現しないことがある。一方、膜厚が250nmを超える場合、絶縁効果が飽和する上、成形体の高密度化の点からも望ましくない。より好ましい膜厚は50~100nmである。 The thickness of the above-mentioned phosphate coating is preferably approximately 1 to 250 nm. If the thickness is thinner than 1 nm, the insulating effect may not be achieved. On the other hand, if the thickness exceeds 250 nm, the insulating effect will saturate and it is also undesirable from the standpoint of increasing the density of the molded body. A more preferable thickness is 50 to 100 nm.

[リン酸系被膜の形成方法]
鉄基軟磁性粉末の表面にリン酸系被膜を形成する方法は特に限定されない。例えば、水および/または有機溶剤からなる溶媒にPを含む化合物を溶解させた溶液と、鉄基軟磁性粉末とを混合した後、必要に応じて前記溶媒を蒸発させることにより、鉄基軟磁性粉末の表面にリン酸系被膜を形成することができる。
[Method for forming phosphoric acid-based coating]
There is no particular limitation on the method for forming the phosphate coating on the surface of the iron-based soft magnetic powder. For example, the phosphate coating can be formed on the surface of the iron-based soft magnetic powder by mixing a solution in which a P-containing compound is dissolved in a solvent made of water and/or an organic solvent with the iron-based soft magnetic powder, and then evaporating the solvent as necessary.

上記溶媒としては、水や、アルコールやケトン等の親水性有機溶剤、及びこれらの混合物が挙げられる。また、上記溶媒には公知の界面活性剤を添加してもよい。 Examples of the solvent include water, hydrophilic organic solvents such as alcohols and ketones, and mixtures of these. Known surfactants may also be added to the solvent.

上記Pを含む化合物としては、例えば、オルトリン酸(HPO)が挙げられる。また、上記リン酸系被膜にCo等の元素を含有させるためには、例えば、Co(PO(CoおよびP源)、Co(PO・8HO(CoおよびP源)、NaHPO(PおよびNa源)、NaHPO(PおよびNa源)、NaHPO・nHO(PおよびNa源)、Al(HPO(PおよびAl源)、CsSO(CsおよびS源)、HSO4(S源)、MgO(Mg源)、HBO(B源)等の化合物が使用可能である。これらのなかでも、NaHPO(りん酸二水素ナトリウム塩)をP源やNa源として用いると、得られる成形体の密度、強度および比抵抗がバランス良く優れるものとなる。 An example of the P-containing compound is orthophosphoric acid ( H3PO4 ). To incorporate elements such as Co into the phosphate coating, compounds such as Co3 (PO4) 2 (Co and P source), Co3 ( PO4 ) 2.8H2O (Co and P source ), Na2HPO4 (P and Na source), NaH2PO4 (P and Na source ), NaH2PO4.nH2O (P and Na source), Al ( H2PO4 ) 3 ( P and Al source ), Cs2SO4 (Cs and S source), H2SO4 (S source), MgO ( Mg source), and H3BO3 ( B source) can be used. Among these, when NaH 2 PO 4 (sodium dihydrogen phosphate) is used as the P source or the Na source, the resulting molded body has a good balance of excellent density, strength and resistivity.

鉄基軟磁性粉末に対するPを含む化合物の添加量は、形成されるリン酸系被膜の組成が上記の範囲になるように調整すればよい。例えば、固形分が0.01~10質量%程度となるように調製したPを含む化合物や必要に応じて被膜に含ませようとする元素を含む化合物の溶液を、鉄基軟磁性粉末100質量部に対して1~10質量部程度添加して、公知のミキサー、ボールミル、ニーダー、V型混合機、造粒機等の混合機で混合することによって、形成されるリン酸系被膜の組成を上記の範囲内にすることができる。 The amount of P-containing compound added to the iron-based soft magnetic powder can be adjusted so that the composition of the phosphate coating formed falls within the above range. For example, a solution of a P-containing compound prepared to have a solids content of approximately 0.01 to 10% by mass, or a compound containing an element to be included in the coating as needed, can be added in an amount of approximately 1 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of iron-based soft magnetic powder, and mixed in a known mixer, ball mill, kneader, V-type mixer, granulator, or other mixer, to achieve a composition within the above range for the phosphate coating formed.

また必要に応じて、上記混合工程の後、大気中、減圧下、または真空下で、150~250℃で乾燥してもよい。乾燥後には、目開き200~500μm程度の篩を通過させてもよい。上記工程を経ることで、リン酸系被膜が形成された鉄基軟磁性紛末が得られる。 If necessary, after the above mixing process, the mixture may be dried at 150 to 250°C in air, under reduced pressure, or in vacuum. After drying, the mixture may be passed through a sieve with a mesh size of approximately 200 to 500 μm. By going through the above process, iron-based soft magnetic powder coated with a phosphate-based coating is obtained.

[シリコーン樹脂被膜]
本発明の鉄基軟磁性粉末には、上述したリン酸系被膜の上に、シリコーン樹脂被膜が形成されている。シリコーン樹脂被膜は、耐熱性に優れたSi-O結合を有し、熱的安定性に優れた絶縁膜である。また、後述する混合物の成形時に、シリコーン樹脂被膜に含まれるシリコーン樹脂が架橋・硬化反応を起こすことにより、鉄基軟磁性粉末同士が強固に結合する。これにより、高強度な成形体が得られる。リン酸系被膜の上に、一層のシリコーン樹脂被膜が形成されていてもよく、二層以上のシリコーン樹脂被膜が形成されていてもよい。
[Silicone resin coating]
The iron-based soft magnetic powder of the present invention has a silicone resin coating formed on the above-mentioned phosphate coating. The silicone resin coating has Si—O bonds with excellent heat resistance, and is an insulating film with excellent thermal stability. Furthermore, during molding of the mixture described below, the silicone resin contained in the silicone resin coating undergoes a crosslinking/curing reaction, thereby firmly bonding the iron-based soft magnetic powder together. This results in a high-strength molded product. A single layer of silicone resin coating may be formed on the phosphate coating, or two or more layers of silicone resin coating may be formed.

鉄基軟磁性粉末の表面に形成されたリン酸系被膜は高い絶縁性を有するが、脆く割れやすいため、熱処理時(後述する焼鈍時や水蒸気熱処理時)に鉄基軟磁性粉末の膨張および収縮による影響を受けて割れやすい。一方、シリコーン樹脂被膜は、リン酸系被膜と比較して、伸縮性を有するため、熱処理時(後述する焼鈍時や水蒸気熱処理時)に割れにくい。リン酸系被膜の上にシリコーン樹脂被膜が形成されていることにより、熱処理(後述する焼鈍や水蒸気熱処理)を行っても、鉄基軟磁性粉末が絶縁膜で覆われている。そのため、高い絶縁性を有する焼結体が得られる。また、熱処理を行っても絶縁膜が残るため、高温の熱処理が可能となる。高温で熱処理することにより、鉄基軟磁性粉末内の欠陥を除く事ができ、鉄損が低下するため、優れた磁気特性が得られる。また、高温で熱処理することにより、高い機械特性が得られる。さらに、リン酸系被膜がシリコーン被膜に被覆されていることで、リン酸系被膜が後述する無機固体潤滑剤に直接接触しない。そのため、無機固体潤滑剤がリン酸系被膜の絶縁性に影響を及ぼすことがない。 The phosphate-based coating formed on the surface of iron-based soft magnetic powder has high insulating properties, but is brittle and prone to cracking due to the expansion and contraction of the iron-based soft magnetic powder during heat treatment (annealing and steam heat treatment, described below). On the other hand, the silicone resin coating is more flexible than the phosphate-based coating and therefore less likely to crack during heat treatment (annealing and steam heat treatment, described below). The silicone resin coating formed on the phosphate-based coating ensures that the iron-based soft magnetic powder is covered with an insulating film even during heat treatment (annealing and steam heat treatment, described below). This results in a sintered compact with high insulating properties. Furthermore, the insulating film remains even after heat treatment, allowing for high-temperature heat treatment. High-temperature heat treatment removes defects within the iron-based soft magnetic powder, reducing iron loss and resulting in excellent magnetic properties. High-temperature heat treatment also results in excellent mechanical properties. Furthermore, because the phosphate-based coating is covered by the silicone coating, it does not come into direct contact with the inorganic solid lubricant, described below. As a result, the inorganic solid lubricant does not affect the insulating properties of the phosphate coating.

本発明で用いられる上記シリコーン樹脂は、従来から公知のシリコーン樹脂を用いることができ、例えば市販品として、信越化学工業社製のKR261、KR271、KR272、KR275、KR280、KR282、KR285、KR251、KR155、KR220、KR201、KR204、KR205、KR206、KR225、KR311、KR700、SA-4、ES-1001、ES1001N、ES1002T、KR3093や東レ・ダウコーニング社製のSR2100、SR2101、SR2107、SR2110、SR2108、SR2109、SR2115、SR2400、SR2410、SR2411、SH805、SH806A、SH840などが挙げられる。 The silicone resin used in the present invention may be any of the conventionally known silicone resins, such as commercially available products such as KR261, KR271, KR272, KR275, KR280, KR282, KR285, KR251, KR155, KR220, KR201, KR204, KR205, KR206, KR225, and KR261 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 311, KR700, SA-4, ES-1001, ES1001N, ES1002T, KR3093, and SR2100, SR2101, SR2107, SR2110, SR2108, SR2109, SR2115, SR2400, SR2410, SR2411, SH805, SH806A, SH840 manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.

また、本発明で用いられる上記シリコーン樹脂としては、硬化が遅いものでは粉末がべとついて被膜形成後のハンドリング性が悪いので、二官能性のD単位(RSiX2:Xは加水分解性基)よりは、三官能性のT単位(RSiX:Xは前記と同じ)を多く持つものが好ましい。しかし、四官能性のQ単位(SiX:Xは前記と同じ)が多く含まれていると、予備硬化の際に粉末同士が強固に結着してしまい、後の成形工程を行いにくくなる。よって、シリコーン樹脂のT単位は60モル%以上が好ましく、80モル%以上がより好ましく、全てT単位であることが最も好ましい。 Furthermore, the silicone resin used in the present invention preferably contains more trifunctional T units ( RSiX3 : X is the same as above) than difunctional D units ( R2SiX2 : X is a hydrolyzable group), since slow-curing silicone resins tend to make the powder sticky and difficult to handle after film formation. However, if the silicone resin contains a large amount of tetrafunctional Q units ( SiX4 : X is the same as above), the powders will adhere tightly to each other during pre-curing, making the subsequent molding process difficult. Therefore, the silicone resin preferably contains 60 mol% or more of T units, more preferably 80 mol% or more, and most preferably contains all T units.

ところで、上記シリコーン樹脂としては、上記Rがメチル基またはフェニル基となっているメチルフェニルシリコーン樹脂が一般的であり、フェニル基を多く持つ方が耐熱性は高いとされている。しかし、後述する高温の水蒸気熱処理条件では、フェニル基の存在はそれほど有効とは言えなかった。フェニル基の嵩高さが、緻密なガラス状網目構造を乱して、熱的安定性や鉄との化合物形成阻害効果を逆に低減させるのではないかと考えられる。よって、本発明では、メチル基が50モル%以上のメチルフェニルシリコーン樹脂(例えば、信越化学工業社製のKR255、KR311等)を用いることが好ましく、メチル基が70モル%以上のメチルフェニルシリコーン樹脂(例えば、信越化学工業社製のKR300等)がより好ましく、フェニル基を全く持たないメチルシリコーン樹脂(例えば、信越化学工業社製のKR251、KR400、KR220L、KR242A、KR240、KR500、KC89等や、東レ・ダウコーニング社製のSR2400等)がさらに好ましい。中でもKR220L、SR2400が特に好ましい。なお、シリコーン樹脂(被膜)のメチル基とフェニル基の比率や官能性については、FT-IR等で分析可能である。 The silicone resin most commonly used is a methylphenyl silicone resin, where R is a methyl or phenyl group, and it is believed that the more phenyl groups there are, the higher the heat resistance. However, under the high-temperature steam heat treatment conditions described below, the presence of phenyl groups was not found to be particularly effective. It is thought that the bulkiness of the phenyl groups disrupts the dense glassy network structure, thereby reducing thermal stability and inhibiting the formation of compounds with iron. Therefore, in the present invention, it is preferable to use a methylphenyl silicone resin containing 50 mol% or more of methyl groups (e.g., KR255, KR311, etc., manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), more preferably a methylphenyl silicone resin containing 70 mol% or more of methyl groups (e.g., KR300, etc., manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and even more preferably a methylsilicone resin containing no phenyl groups at all (e.g., KR251, KR400, KR220L, KR242A, KR240, KR500, KC89, etc., manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., or SR2400, etc., manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.). Of these, KR220L and SR2400 are particularly preferred. The ratio of methyl groups to phenyl groups and functionality of the silicone resin (coating) can be analyzed using FT-IR, etc.

上記シリコーン樹脂被膜の付着量は、リン酸系被膜とその上にシリコーン樹脂被膜が形成された鉄基軟磁性粉末を100質量%としたとき、0.05~0.3質量%となるように調整することが好ましい。シリコーン樹脂被膜の付着量が0.05質量%より少ない場合、絶縁性に劣り、電気抵抗が低くなりやすい。シリコーン樹脂被膜の付着量が0.3質量%より多い場合、得られる成形体の高密度化を達成しにくい。 The amount of silicone resin coating applied is preferably adjusted to 0.05 to 0.3% by mass, assuming that the iron-based soft magnetic powder with the phosphate coating and the silicone resin coating thereon is 100% by mass. If the amount of silicone resin coating applied is less than 0.05% by mass, the insulation properties will be poor and the electrical resistance will likely be low. If the amount of silicone resin coating applied is more than 0.3% by mass, it will be difficult to achieve a high density in the resulting molded product.

上記シリコーン樹脂被膜の厚みとしては、1~200nmが好ましい。より好ましい厚みは50~150nmであり、さらに好ましい厚みは50~100nmである。 The thickness of the silicone resin coating is preferably 1 to 200 nm. A more preferred thickness is 50 to 150 nm, and an even more preferred thickness is 50 to 100 nm.

また、上記リン酸系被膜と上記シリコーン樹脂被膜の合計厚みは250nm以下とすることが好ましい。合計厚みが250nmを超えると、磁束密度の低下が大きくなることがある。 Furthermore, it is preferable that the total thickness of the phosphate coating and the silicone resin coating be 250 nm or less. If the total thickness exceeds 250 nm, the magnetic flux density may decrease significantly.

[シリコーン樹脂被膜の形成方法]
上記シリコーン樹脂被膜の形成は、例えば、シリコーン樹脂をアルコール類や、トルエン、キシレン等の石油系有機溶剤等に溶解させたシリコーン樹脂溶液と、リン酸系被膜が形成された鉄基軟磁性粉末(以下、便宜上、単に「リン酸系被膜形成鉄粉」と称する場合がある。)とを混合し、次いで必要に応じて前記有機溶剤を蒸発させることによって行うことができる。
[Method for forming silicone resin coating]
The silicone resin coating can be formed, for example, by mixing a silicone resin solution prepared by dissolving a silicone resin in an alcohol or a petroleum-based organic solvent such as toluene or xylene with an iron-based soft magnetic powder on which a phosphate-based coating has been formed (hereinafter, for convenience, this may be simply referred to as "phosphate-based coated iron powder"), and then evaporating the organic solvent as necessary.

上記リン酸系被膜形成鉄粉に対するシリコーン樹脂の添加量は、形成されるシリコーン樹脂被膜の付着量が上記の範囲になるように調整すればよい。例えば、前記したリン酸系被膜形成鉄粉100質量部に対し、固形分が大体2~10質量%になるように調製した樹脂溶液を0.5~10質量部程度添加して混合し、これを乾燥すればよい。樹脂溶液が0.5質量部より少ないと混合に時間がかかったり、被膜が不均一になったりするおそれがある。一方、樹脂溶液が10質量部を超えると乾燥に時間がかかったり、乾燥が不十分になったりするおそれがある。樹脂溶液は適宜加熱しておいても構わない。混合機は前記したものと同様のものが使用可能である。 The amount of silicone resin added to the phosphate-coated iron powder can be adjusted so that the amount of silicone resin coating formed falls within the above range. For example, approximately 0.5 to 10 parts by mass of resin solution prepared to have a solids content of approximately 2 to 10% by mass can be added to 100 parts by mass of the phosphate-coated iron powder described above, mixed, and then dried. If the resin solution is less than 0.5 parts by mass, mixing may take a long time or the coating may become uneven. On the other hand, if the resin solution is more than 10 parts by mass, drying may take a long time or the drying may be insufficient. The resin solution may be heated as needed. The same mixer as described above can be used.

乾燥工程では、用いた有機溶剤が揮発する温度で、かつ、シリコーン樹脂の硬化温度未満に加熱して、有機溶剤を充分に蒸発揮散させることが望ましい。具体的な乾燥温度としては、上記したアルコール類や石油系有機溶剤の場合は、60~80℃程度が好適である。乾燥後には、凝集ダマを除くために、目開き300~500μm程度の篩を通過させておくことが好ましい。 During the drying process, it is desirable to heat the mixture to a temperature at which the organic solvent used volatilizes, but below the curing temperature of the silicone resin, to fully evaporate the organic solvent. Specifically, a drying temperature of approximately 60 to 80°C is suitable for the alcohols and petroleum-based organic solvents mentioned above. After drying, it is preferable to pass the mixture through a sieve with a mesh size of approximately 300 to 500 μm to remove any aggregates.

乾燥後には、シリコーン樹脂被膜が形成された鉄基軟磁性粉末(以下、便宜上、単に「シリコーン樹脂被膜形成鉄粉」と称する場合がある。)を加熱して、シリコーン樹脂被膜を予備硬化させることが推奨される。予備硬化とは、シリコーン樹脂被膜の硬化時における軟化過程を粉末状態で終了させる処理である。この予備硬化処理によって、成形時(例えば100~250℃程度)にシリコーン樹脂被膜形成鉄粉の流れ性を確保することができる。具体的な手法としては、シリコーン樹脂被膜形成鉄粉を、このシリコーン樹脂の硬化温度近傍で短時間加熱する方法が簡便であるが、薬剤(硬化剤)を用いる手法も利用可能である。予備硬化と、硬化(予備ではない完全硬化)処理との違いは、予備硬化処理では、粉末同士が完全に接着固化することなく、容易に解砕が可能であるのに対し、例えば、粉末の成形後に行う高温加熱硬化処理では、樹脂が硬化して粉末同士が接着固化する点である。完全硬化処理によって成形体の強度が向上する。 After drying, it is recommended to heat the silicone resin-coated iron-based soft magnetic powder (hereinafter, for convenience, sometimes simply referred to as "silicone resin-coated iron powder") to pre-cure the silicone resin coating. Pre-cure is a process that completes the softening process that occurs when the silicone resin coating hardens while the powder is still in its powder state. This pre-cure process ensures the flowability of the silicone resin-coated iron powder during molding (e.g., approximately 100-250°C). A simple method is to briefly heat the silicone resin-coated iron powder near the curing temperature of the silicone resin, but a method using a chemical (curing agent) can also be used. The difference between pre-cure and curing (fully cured, not pre-cured) is that pre-cure allows for easy crushing without completely solidifying the powder particles, whereas high-temperature heat curing performed after powder molding, for example, hardens the resin and solidifies the powder particles. Full curing improves the strength of the molded product.

上記したように、シリコーン樹脂を予備硬化させた後、解砕することで、流動性に優れた粉末が得られ、成形の際、成形用型へ、粉末を砂のようにさらさらと投入することができるようになる。予備硬化させないと、例えば成形の際に粉末同士が付着して、成形用型への短時間での投入が困難となることがある。実操業上、ハンドリング性の向上は非常に有意義である。また、予備硬化させることによって、得られる圧粉磁心の比抵抗が非常に向上することが見出されている。この理由は明確ではないが、硬化の際の鉄粉との密着性が上がるためではないかと考えられる。 As mentioned above, pre-curing the silicone resin and then crushing it produces a powder with excellent fluidity, which allows the powder to be poured into the mold as easily as sand during molding. If the resin is not pre-cured, the powder may adhere to itself during molding, making it difficult to pour into the mold in a short time. In practical operations, improving handleability is extremely useful. It has also been found that pre-curing significantly improves the resistivity of the resulting powder core. The reason for this is not clear, but it is thought to be due to increased adhesion to the iron powder during curing.

上記予備硬化を短時間加熱法によって行う場合、100~200℃で5~100分の加熱処理を行うとよい。130~170℃で10~30分がより好ましい。予備硬化後も、前記したように、篩を通過させておくことが好ましい。 When the above pre-curing is performed using a short-time heating method, it is recommended to heat the material at 100 to 200°C for 5 to 100 minutes. It is more preferable to heat the material at 130 to 170°C for 10 to 30 minutes. After pre-curing, it is also preferable to pass the material through a sieve, as described above.

[ステアリン酸アミド]
本発明の鉄基焼結体製造用の混合物は、上述したリン酸系被膜とその上にシリコーン樹脂被膜が形成された鉄基軟磁性粉末に加え、潤滑剤を含む。潤滑剤は、上記混合物を目的の形状に成形する際、混合物を成形用型に充填しやすくする。本発明の鉄基焼結体製造用の混合物は、潤滑剤として、有機潤滑剤であるステアリン酸アミドを含む。
[Stearic acid amide]
The mixture for producing an iron-based sintered body of the present invention contains a lubricant in addition to the iron-based soft magnetic powder having the above-mentioned phosphoric acid-based coating and the silicone resin coating formed thereon. The lubricant makes it easier to fill the mixture into a molding die when molding the mixture into a desired shape. The mixture for producing an iron-based sintered body of the present invention contains stearic acid amide, which is an organic lubricant, as the lubricant.

上記混合物を成形後、熱処理(後述する焼鈍や水蒸気熱処理)した際、有機潤滑剤は除去されるが、除去されなかった有機潤滑剤の残渣は鉄基軟磁性粉末中の鉄と反応し、熱処理によって得られる焼結体を黒変化させる。これは鉄損を増加させる原因となる。しかし、本願発明者らの研究から、有機潤滑剤としてステアリン酸アミドを使用することにより、上記混合物を成形後、熱処理(後述する焼鈍や水蒸気熱処理)した際、焼結体の色が変化しないことがわかった。このことから、有機潤滑剤としてステアリン酸アミドを使用することにより、有機潤滑剤の残渣が残らず、鉄損の増加を抑えられることがわかった。 When the above mixture is molded and then heat-treated (by annealing or steam heat treatment, as described below), the organic lubricant is removed, but the remaining organic lubricant residue reacts with the iron in the iron-based soft magnetic powder, turning the sintered body black after heat treatment. This causes an increase in iron loss. However, research by the present inventors has shown that by using stearic acid amide as the organic lubricant, the color of the sintered body does not change when the above mixture is molded and then heat-treated (by annealing or steam heat treatment, as described below). This shows that using stearic acid amide as the organic lubricant prevents organic lubricant residue from remaining, thereby suppressing an increase in iron loss.

鉄基焼結体製造用の混合物は、鉄基焼結体製造用の混合物100質量%に対して、ステアリン酸アミドを0.1質量%以上0.8質量%以下含有することが好ましい。ステアリン酸アミドの含有量が0.1質量%未満である場合、成形時に型との焼き付きが発生することがある。一方、ステアリン酸アミドの含有量が0.8質量%を超える場合、成形体密度が低くなるため、磁気特性に優れた焼結体が得られにくい。ステアリン酸アミドの含有量は0.2質量%以上がより好ましく、0.25質量%以上がさらに好ましい。また、ステアリン酸アミドの含有量は0.45質量%以下がより好ましく、0.4質量%以下がさらに好ましい。 The mixture for producing an iron-based sintered body preferably contains 0.1% by mass or more and 0.8% by mass or less of stearic acid amide relative to 100% by mass of the mixture for producing an iron-based sintered body. If the stearic acid amide content is less than 0.1% by mass, seizure with the mold may occur during molding. On the other hand, if the stearic acid amide content exceeds 0.8% by mass, the density of the molded body will be low, making it difficult to obtain a sintered body with excellent magnetic properties. The stearic acid amide content is more preferably 0.2% by mass or more, and even more preferably 0.25% by mass or more. Furthermore, the stearic acid amide content is more preferably 0.45% by mass or less, and even more preferably 0.4% by mass or less.

本発明の鉄基焼結体製造用の混合物は、ステアリン酸アミドに加え、他の有機潤滑剤を含んでいてもよい。他の有機潤滑剤として、例えば、炭化水素系、脂肪酸系、高級アルコール系、脂肪族アミド系、エステル系などの有機系潤滑剤が挙げられる。 The mixture for producing the iron-based sintered body of the present invention may contain other organic lubricants in addition to stearic acid amide. Examples of other organic lubricants include hydrocarbon-based, fatty acid-based, higher alcohol-based, aliphatic amide-based, and ester-based organic lubricants.

炭化水素系の潤滑剤として、流動パラフィン、パラフィンワックス、合成ポリエチレンワックスなどが挙げられる。脂肪酸系、高級アルコール系の潤滑剤として、比較的安価且つ低毒の、ステアリン酸やステアリルアルコールなどが挙げられる。 Hydrocarbon-based lubricants include liquid paraffin, paraffin wax, and synthetic polyethylene wax. Fatty acid- and higher alcohol-based lubricants include stearic acid and stearyl alcohol, which are relatively inexpensive and low-toxicity.

脂肪族アミド系の潤滑剤として、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミドの脂肪酸アミドや、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミドのアルキレン脂肪酸アミドなどが挙げられる。 Aliphatic amide lubricants include fatty acid amides such as stearic acid amide, oleic acid amide, and erucic acid amide, as well as alkylene fatty acid amides such as methylene bisstearic acid amide and ethylene bisstearic acid amide.

エステル系の潤滑剤として、アルコールの脂肪酸エステルの、ステアリン酸モノリセリドなどが挙げられる。 Examples of ester-based lubricants include stearic acid monoglyceride, a fatty acid ester of alcohol.

[無機固体潤滑剤]
本発明の鉄基焼結体製造用の混合物は、潤滑剤として、有機潤滑剤であるステアリン酸アミドに加え、無機固体潤滑剤を含む。無機固体潤滑剤とは、無機化合物であり且つ固体の潤滑剤である。無機固体潤滑剤として、酸化亜鉛(ZnO)、二硫化モリブデン(MoS)などが挙げられる。本発明の鉄基焼結体製造用の混合物は、1種類の無機固体潤滑剤を含んでいてもよく、2種類以上の無機固体潤滑剤を含んでいてもよい。低温では、主に、有機潤滑剤が粉末の粒動を促進する一方で、高温域や高圧域では、無機固体潤滑剤が粉末の流動性に寄与する。無機固体潤滑剤は、有機潤滑剤より密度が高い。潤滑剤として、有機潤滑剤と無機固体潤滑剤とを併用することにより、潤滑剤の量を低減しつつ良好な成形性を維持できる。潤滑剤の量を低減することにより、成形体の密度を高くすることができるため、透磁率の高い成形体を得ることが可能になる。無機固体潤滑剤のなかでも酸化亜鉛は、粉体の流動性を改善する効果が高い。
[Inorganic solid lubricant]
The mixture for producing an iron-based sintered body of the present invention contains an inorganic solid lubricant in addition to the organic lubricant stearic acid amide. An inorganic solid lubricant is an inorganic compound and a solid lubricant. Examples of inorganic solid lubricants include zinc oxide (ZnO) and molybdenum disulfide (MoS 2 ). The mixture for producing an iron-based sintered body of the present invention may contain one type of inorganic solid lubricant or two or more types of inorganic solid lubricants. At low temperatures, the organic lubricant mainly promotes powder particle movement, while at high temperatures and high pressures, the inorganic solid lubricant contributes to powder fluidity. Inorganic solid lubricants have a higher density than organic lubricants. By using both an organic lubricant and an inorganic solid lubricant as lubricants, good moldability can be maintained while reducing the amount of lubricant. Reducing the amount of lubricant increases the density of the compact, thereby enabling the production of a compact with high magnetic permeability. Among inorganic solid lubricants, zinc oxide is highly effective in improving powder fluidity.

無機固体潤滑剤の密度は、有機潤滑剤であるステアリン酸アミドの密度の2倍以上の密度であることが好ましい。これにより、潤滑剤の合計量の低減を有効に図ることができる。有機潤滑剤の密度は2.0g/cm以下であることが多いため、無機固体潤滑剤の密度は4.0g/cm以上であることが好ましい。 The density of the inorganic solid lubricant is preferably at least twice the density of the organic lubricant, stearic acid amide. This allows for effective reduction of the total amount of lubricant. Since the density of organic lubricants is often 2.0 g/cm or less, the density of the inorganic solid lubricant is preferably 4.0 g/cm or more.

無機固体潤滑剤の粒子径は、20nm以上20μm以下であることが好ましい。無機固体潤滑剤の粒子径が20nm未満である場合、無機固体潤滑剤が鉄基軟磁性粉末の表面の凹凸や鉄基軟磁性粉末間の隙間に入り込むため、潤滑機能が発揮されにくい。無機固体潤滑剤の粒子径が20μmを超える場合、無機固体潤滑剤の粒子の数が少なくなり、粉末間の摩擦低減や、粉末と金型との摩擦低減に寄与しにくい。 The particle size of the inorganic solid lubricant is preferably 20 nm or more and 20 μm or less. If the particle size of the inorganic solid lubricant is less than 20 nm, the inorganic solid lubricant will penetrate into the irregularities on the surface of the iron-based soft magnetic powder and the gaps between the iron-based soft magnetic powder particles, making it difficult to exert its lubricating function. If the particle size of the inorganic solid lubricant exceeds 20 μm, the number of inorganic solid lubricant particles will be reduced, making it difficult to contribute to reducing friction between powder particles or between the powder and the mold.

鉄基焼結体製造用の混合物は、混合物100質量%に対して、無機固体潤滑剤を0.01質量%以上0.2質量%以下含有することが好ましい。無機固体潤滑剤の含有量が0.01質量%未満である場合、有機潤滑剤であるステアリン酸アミドの無機固体潤滑剤への置換が不十分となる、言い換えると、密度が高い無機固体潤滑剤が少なく、密度が低い有機潤滑剤の割合が多くなるため、成形体の密度が高くなりにくい。そのため、直流磁気特性の向上が図りにくくなる。一方、無機固体潤滑剤の含有量が0.2質量%を超えると、型からの抜き出し性を維持するために添加する潤滑剤総量が多くなる。この場合、成形体の密度が低下するため、飽和磁束密度が低下しやすい。無機固体潤滑剤の含有量は0.02質量%以上がより好ましく、0.025質量%以上がさらに好ましい。また、無機固体潤滑剤の含有量は0.2質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下がさらに好ましい。 The mixture for producing an iron-based sintered body preferably contains 0.01% by mass or more and 0.2% by mass or less of inorganic solid lubricant per 100% by mass of the mixture. If the inorganic solid lubricant content is less than 0.01% by mass, the organic lubricant stearic acid amide will not be sufficiently replaced by the inorganic solid lubricant. In other words, the proportion of high-density inorganic solid lubricant will be low and the proportion of low-density organic lubricant will be high, making it difficult to increase the density of the compact. This makes it difficult to improve the DC magnetic properties. On the other hand, if the inorganic solid lubricant content exceeds 0.2% by mass, a large amount of lubricant will be added to maintain mold removability. In this case, the density of the compact will decrease, and the saturation magnetic flux density will likely decrease. The inorganic solid lubricant content is more preferably 0.02% by mass or more, and even more preferably 0.025% by mass or more. Furthermore, the inorganic solid lubricant content is more preferably 0.2% by mass or less, and even more preferably 0.1% by mass or less.

有機潤滑剤であるステアリン酸アミドと無機固体潤滑剤の合計100質量%に対して、無機固体潤滑剤が15質量%以上25質量%未満であることが好ましい。 It is preferable that the inorganic solid lubricant account for 15% by mass or more but less than 25% by mass, based on a total of 100% by mass of the organic lubricant (stearic acid amide) and the inorganic solid lubricant.

鉄基焼結体製造用の混合物は、混合物100質量%に対して、ステアリン酸アミドと無機固体潤滑剤の合計含有量が0.1質量%以上0.8質量%以下であることが好ましい。合計含有量が少なすぎる場合、成形時に金型との焼き付きが発生しやすい。一方、合計含有量が多すぎる場合、成形体の密度が低くなり、磁気特性に優れた圧粉磁心を得られにくい。合計含有量は0.2質量%以上がより好ましく、0.25質量%に好ましい。また、合計含有量は0.45質量%以下がより好ましく、0.4質量%以下がさらに好ましい。 In the mixture for producing an iron-based sintered body, the total content of stearic acid amide and inorganic solid lubricant is preferably 0.1% by mass or more and 0.8% by mass or less, based on 100% by mass of the mixture. If the total content is too low, seizure with the mold is likely to occur during molding. On the other hand, if the total content is too high, the density of the molded body will be low, making it difficult to obtain a powder magnetic core with excellent magnetic properties. The total content is more preferably 0.2% by mass or more, and preferably 0.25% by mass. The total content is more preferably 0.45% by mass or less, and even more preferably 0.4% by mass or less.

[鉄基焼結体の製造方法]
本発明に係る鉄基焼結体の製造方法は、上述した鉄基焼結体製造用の混合物を成形する成形工程と、成形工程で得られた成形体を水蒸気中で熱処理する熱処理工程とを含む。上述した鉄基焼結体製造用の混合物を成形し、得られた成形体を水蒸気中で熱処理することにより、従来の圧紛磁心より磁気特性および機械特性が高い鉄基焼結体が得られる。なお、成形工程の後、熱処理工程の前に、成形体を焼鈍する焼鈍工程を行ってもよい。
[Method of manufacturing an iron-based sintered body]
The method for producing an iron-based sintered body according to the present invention includes a molding step of molding the mixture for producing the iron-based sintered body described above, and a heat treatment step of heat treating the molded body obtained in the molding step in water vapor. By molding the mixture for producing the iron-based sintered body described above and heat treating the molded body obtained in water vapor, an iron-based sintered body having higher magnetic properties and mechanical properties than conventional powder magnetic cores can be obtained. Note that, after the molding step and before the heat treatment step, an annealing step of annealing the molded body may be performed.

[成形工程]
混合物を成形する方法は特に限定されず、公知の方法が採用可能である。成形条件は、所望の密度度の成形体が得られれば、特に限定されない。例えば、成形圧を、面圧で、390MPa以上が好ましく、490~1960MPaとすることがさらに好ましく、より好ましくは790~1180MPaである。例えば、成形圧を、面圧で、390MPa以上1180MPa以下としてもよい。成形工程によって得られる成形体の密度は、7.20g/cm以上であることが好ましく、7.50g/cmであることがより好ましい。このような密度の成形体により、磁気特性が高い鉄基焼結体が得られる。例えば、800MPa以上の条件で圧縮成形を行う場合、7.20g/cm以上である成形体が得られやい。また、980MPa以上の条件で圧縮成形を行う場合、7.50g/cm以上である成形体が得られやい。成形温度は、室温でも可能であり、温間(例えば、80℃以上、より好ましくは100~250℃)でも可能である。
[Molding process]
The method for molding the mixture is not particularly limited, and known methods can be employed. The molding conditions are not particularly limited as long as a molded body with the desired density is obtained. For example, the molding pressure is preferably 390 MPa or more, more preferably 490 to 1960 MPa, and even more preferably 790 to 1180 MPa in terms of surface pressure. For example, the molding pressure may be 390 MPa or more and 1180 MPa or less in terms of surface pressure. The density of the molded body obtained by the molding step is preferably 7.20 g/cm 3 or more, and more preferably 7.50 g/cm 3. A molded body with such a density can provide an iron-based sintered body with high magnetic properties. For example, when compression molding is performed under conditions of 800 MPa or more, a molded body with a density of 7.20 g/cm 3 or more is likely to be obtained. Furthermore, when compression molding is performed under conditions of 980 MPa or more, a molded body with a density of 7.50 g/cm 3 or more is likely to be obtained. The molding temperature can be room temperature or warm (for example, 80° C. or higher, more preferably 100 to 250° C.).

[焼鈍工程]
成形工程の後、後述する熱処理工程の前に、成形体を焼鈍する焼鈍工程を行ってもよい。成形体を焼鈍することにより、有機潤滑剤であるステアリン酸アミドを除去することできる。これにより脱脂した成形体が得られる。脱脂により鉄損を低減できるため、磁気特性が良好な焼結体が得られる。焼鈍温度は、ステアリン酸アミドの分解温度以上(約200℃以上)で行うことが好ましい。また、焼鈍工程を高温で行うことにより、歪み取りが可能である。これにより、渦電流損(保磁力に相当する)を増大させることなく、高い電気絶縁性、すなわち、高い比抵抗を有する焼結体を製造することができる。
[Annealing process]
After the molding step, an annealing step may be performed to anneal the compact before the heat treatment step described below. By annealing the compact, the organic lubricant stearic acid amide can be removed. This results in a degreased compact. Since degreasing reduces iron loss, a sintered body with good magnetic properties can be obtained. The annealing temperature is preferably above the decomposition temperature of stearic acid amide (approximately 200°C or higher). In addition, by performing the annealing step at a high temperature, distortion can be removed. This makes it possible to produce a sintered body with high electrical insulation, i.e., high resistivity, without increasing eddy current loss (corresponding to coercive force).

上記焼鈍工程は、有機潤滑剤の成分の分解温度以上(約200℃以上)で行うことが好ましい。成形体を脱脂する焼鈍温度の上限は特に限定されないが、焼鈍温度が高すぎる場合、鉄基軟磁性粉末表面のリン酸系被膜が加熱に伴って薄肉化する傾向がある。リン酸系被膜の薄膜化を抑制するため、650℃以下とすることが好ましく、600℃以下がより好ましい。 The annealing process is preferably carried out at a temperature above the decomposition temperature of the organic lubricant components (approximately 200°C or higher). There is no particular upper limit to the annealing temperature for degreasing the compact, but if the annealing temperature is too high, the phosphate coating on the surface of the iron-based soft magnetic powder tends to thin as it is heated. To prevent the phosphate coating from thinning, the temperature is preferably 650°C or lower, and more preferably 600°C or lower.

焼鈍時間は、20分以上とすることが好ましい。焼鈍時間は25分以上がより好ましく、27分以上がさらに好ましい。脱脂や歪み取りの点からは焼鈍時間は長い方が好ましいが、長時間に亘って高温の熱処理を行った場合、リン酸系被膜が薄肉化することにより、絶縁性が低下する。したがって、焼鈍時間は、例えば、180分以下が好ましく、60分以下がより好ましく、35分以下が特に好ましい。 The annealing time is preferably 20 minutes or more. 25 minutes or more is more preferable, and 27 minutes or more is even more preferable. A longer annealing time is preferable from the standpoint of degreasing and removing distortion, but if high-temperature heat treatment is performed for a long period of time, the phosphate coating will thin, resulting in a decrease in insulation properties. Therefore, the annealing time is preferably 180 minutes or less, more preferably 60 minutes or less, and particularly preferably 35 minutes or less.

なお、焼鈍の際の雰囲気は特に限定されないが、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。 The atmosphere during annealing is not particularly limited, but it is preferable to perform the annealing in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas.

なお、成形工程と熱処理工程の間に焼鈍工程を行わなくてもよい。熱処理工程で成形体を加熱した際、成形体の脱脂や歪み取りが可能である。 It is not necessary to perform an annealing process between the forming process and the heat treatment process. When the formed body is heated in the heat treatment process, it is possible to degrease and remove distortion from the formed body.

[熱処理工程]
本発明の鉄基焼結体の製造方法は、上述した磁気特性の高い鉄基軟磁性粉末の混合物を成形することによって得られた成形体を、水蒸気中で熱処理することを主な特徴とする。水蒸気中で熱処理した際、鉄基軟磁性粉末中の鉄イオンが、酸素を駆動力として、絶縁膜であるリン酸系被膜およびシリコーン樹脂被膜を通って、絶縁膜上に移動し、酸素と反応することにより、絶縁膜直上に酸化鉄が形成される。鉄基軟磁性紛末間の粒界(本発明では、鉄基軟磁性紛末間の領域を「粒界」と称する。)では、紛末側から粒界中央にむけて、酸化鉄が徐々に形成されていく。紛末同士が酸化鉄により結合することで、成形体の機械特性が高まると考えられる。
[Heat treatment process]
The method for producing an iron-based sintered body of the present invention is mainly characterized by heat-treating in water vapor a compact obtained by compacting a mixture of the iron-based soft magnetic powder with high magnetic properties described above. During heat-treatment in water vapor, iron ions in the iron-based soft magnetic powder, driven by oxygen, pass through the insulating phosphate coating and silicone resin coating, and onto the insulating film, where they react with oxygen to form iron oxide directly on the insulating film. At the grain boundaries between the iron-based soft magnetic powder particles (in the present invention, the regions between the iron-based soft magnetic powder particles are referred to as "grain boundaries"), iron oxide is gradually formed from the powder side toward the center of the grain boundary. It is believed that the bonding of the powder particles by iron oxide improves the mechanical properties of the compact.

成形体を水蒸気中で熱処理する方法は、特に限定されるものではない。例えば、相対湿度が100%の環境下で成形体を加熱する。一定の速度で水蒸気を供給しながら熱処理を行ってもよい。水蒸気濃度が低い雰囲気で成形体を熱処理した場合、成形体の表面が酸化されることで、成形体の内部への酸素侵入が阻害され、成形体の表面のみにしか酸化鉄が形成されない。そのため、十分な機械特性が得られない。相対湿度が100%の環境下で熱処理することにより、酸化速度の制御が可能となり、成形体がゆっくりと酸化されることにより、成形体の内部へ酸素が侵入し、成形体内部の粉末の絶縁膜上に酸化鉄が形成される。これにより鉄基軟磁性紛末同士が結合することで、機械特性が高くなる。 The method for heat-treating the compact in water vapor is not particularly limited. For example, the compact can be heated in an environment with a relative humidity of 100%. Heat treatment can also be performed while supplying water vapor at a constant rate. If the compact is heat-treated in an atmosphere with a low water vapor concentration, the surface of the compact will oxidize, preventing oxygen from penetrating into the interior of the compact, and iron oxide will only form on the surface of the compact. As a result, sufficient mechanical properties will not be obtained. Heat treatment in an environment with a relative humidity of 100% makes it possible to control the oxidation rate, and the compact will oxidize slowly, allowing oxygen to penetrate into the interior of the compact and forming iron oxide on the insulating film of the powder inside the compact. This bonds the iron-based soft magnetic powder together, improving mechanical properties.

熱処理温度は、460℃以上とすることが好ましく、475℃以上とすることが好ましく、480℃以上がさらに好ましい。また、熱処理温度は、600℃未満とすることが好ましく、590℃以上とすることが好ましく、530℃以上がさらに好ましい。このような温度で熱処理することにより、磁気特性および機械特性が高い焼結体が得られる。熱処理温度が460℃未満である場合、酸化鉄の形成速度が遅いため、鉄基磁性粉末同士が十分に結合しない。そのため、高い機械強度が得られない。熱処理温度が600℃以上である場合、絶縁膜であるリン酸系被膜およびシリコーン樹脂被膜が分解することにより、ガスが発生し、粒界に空隙ができる。また、酸化物として複数種類の酸化鉄が生成し、これらの密度差から歪みが生じることで、粒界の酸化物内にクラックが生じる。そのため、高い機械強度が得られない。また、熱処理温度が高すぎる場合、絶縁膜が分解することにより、絶縁性が低下し、磁気特性が低下する。上記より、より好ましい熱処理温度は、460℃~590℃が好ましく、460℃~580℃がより好ましく、480℃~530℃がさらに好ましい。 The heat treatment temperature is preferably 460°C or higher, more preferably 475°C or higher, and even more preferably 480°C or higher. Furthermore, the heat treatment temperature is preferably less than 600°C, more preferably 590°C or higher, and even more preferably 530°C or higher. Heat treatment at these temperatures results in a sintered body with high magnetic and mechanical properties. If the heat treatment temperature is below 460°C, the rate of iron oxide formation is slow, and the iron-based magnetic powder particles do not bond sufficiently. As a result, high mechanical strength is not achieved. If the heat treatment temperature is 600°C or higher, the insulating phosphate coating and silicone resin coating decompose, generating gas and creating voids at the grain boundaries. Furthermore, multiple types of iron oxide are generated as oxides, and the density difference between them causes distortion, resulting in cracks within the oxides at the grain boundaries. As a result, high mechanical strength is not achieved. Furthermore, if the heat treatment temperature is too high, the insulating film decomposes, resulting in a decrease in insulation and magnetic properties. Based on the above, the preferred heat treatment temperature is 460°C to 590°C, more preferably 460°C to 580°C, and even more preferably 480°C to 530°C.

なお、熱処理工程前に焼鈍工程を行わなくても、上述した温度で熱処理することにより、有機潤滑剤であるステアリン酸アミドが除去されるため、脱脂が可能である。また、成形体の歪みを取ることも可能である。そのため、渦電流損(保磁力に相当する)を増大させることなく、電気絶縁性が高い焼結体が得られる。したがって、成形工程後、焼鈍工程を行うことなく、上記熱処理工程を行ってもよい。 Even if an annealing step is not performed before the heat treatment step, heat treatment at the above-mentioned temperatures removes the organic lubricant stearic acid amide, making degreasing possible. It also makes it possible to remove distortion from the compact. This results in a sintered body with high electrical insulation without increasing eddy current loss (equivalent to coercive force). Therefore, the above heat treatment step may be performed after the compacting step without performing an annealing step.

熱処理時間を、30分以上とすることが好ましく、60分以上とすることがより好ましい。熱処理時間の上限は特にないが、300分未満とすることが好ましく、200分未満とすることがより好ましい。具体的には、熱処理時間を30分~300分とすることが好ましく、60分~200分とすることがさらに好ましい。 The heat treatment time is preferably 30 minutes or more, and more preferably 60 minutes or more. There is no particular upper limit to the heat treatment time, but it is preferably less than 300 minutes, and more preferably less than 200 minutes. Specifically, the heat treatment time is preferably 30 to 300 minutes, and even more preferably 60 to 200 minutes.

上記熱処理工程によって得られた焼結体を乾燥させてもよい。乾燥条件は、その目的を達成することができれば特に限定されるものではない。例えば、上記酸化工程の後、150~200℃程度に冷却してから水蒸気を排出し、容器内の温度を100~300℃に維持しつつ、容器内に不活性ガスを30分~2時間流通させることによって行う方法が挙げられる。 The sintered body obtained by the heat treatment process may be dried. There are no particular limitations on the drying conditions as long as the intended purpose is achieved. For example, after the oxidation process, the body is cooled to approximately 150-200°C, the water vapor is removed, and an inert gas is circulated through the container for 30 minutes to 2 hours while maintaining the temperature inside the container at 100-300°C.

[鉄基焼結体]
上述した方法によって得られた鉄基焼結体は、リン酸系被膜とその上にシリコーン樹脂被膜が形成された鉄基軟磁性粉末と、鉄基軟磁性粉末間の粒界に存在する酸化鉄とを有する。リン酸系被膜は、鉄基焼結体に含まれる鉄基軟磁性粉末の全表面に形成されていてもよく、鉄基軟磁性粉末の表面の一部に形成されていてもよい。シリコーン樹脂被膜は、リン酸系被膜の全表面に形成されていてもよく、リン酸系被膜の表面の一部に形成されていてもよい。上述した熱処理工程で、鉄基軟磁性粉末中の鉄イオンが絶縁膜であるリン酸系被膜およびシリコーン樹脂被膜を通って、絶縁膜の上に移動する。このとき、絶縁膜であるリン酸系被膜およびシリコーン樹脂被膜が破れることがある。そのため、鉄基軟磁性粉末の表面が部分的に絶縁膜に被覆されないことがある。
[Iron-based sintered body]
The iron-based sintered body obtained by the above-mentioned method includes an iron-based soft magnetic powder having a phosphate-based coating and a silicone resin coating formed thereon, and iron oxide present at the grain boundaries between the iron-based soft magnetic powder. The phosphate-based coating may be formed on the entire surface of the iron-based soft magnetic powder contained in the iron-based sintered body, or may be formed only on a portion of the surface of the iron-based soft magnetic powder. The silicone resin coating may be formed on the entire surface of the phosphate-based coating, or may be formed only on a portion of the surface of the phosphate-based coating. In the above-mentioned heat treatment process, iron ions in the iron-based soft magnetic powder pass through the phosphate-based coating and silicone resin coating, which are insulating films, and migrate onto the insulating film. At this time, the phosphate-based coating and silicone resin coating, which are insulating films, may be broken. As a result, the surface of the iron-based soft magnetic powder may not be partially covered by the insulating film.

本発明の鉄基焼結体には、粒界の58%以上に酸化鉄が存在する。ここで、粒界とは、リン酸系被膜とその上にシリコーン樹脂被膜が形成された鉄基軟磁性粉末間の領域である。本発明者らの研究から、酸化鉄が粒界の58%以上に存在する場合、日本工業規格の「JIS Z 2511」(2006年度版)に準拠して測定された焼結体の抗折強度が100MPa以上であると考えられる。この抗折強度を有する鉄基焼結体は、従来の圧紛磁心より機械特性が高い焼結体である。粒界に酸化鉄が存在する割合が49%以下である場合、日本工業規格の「JIS Z 2511」(2006年度版)の規定に準拠して測定された焼結体の抗折強度が100MPa未満であると考えられる。この強度では、従来の圧紛磁心の機械特性と大きな差がない。 In the iron-based sintered body of the present invention, iron oxide is present in 58% or more of the grain boundaries. Here, the grain boundaries refer to the regions between iron-based soft magnetic powder particles that have a phosphate-based coating and a silicone resin coating formed thereon. Research by the inventors has shown that when iron oxide is present in 58% or more of the grain boundaries, the flexural strength of the sintered body measured in accordance with the Japanese Industrial Standard "JIS Z 2511" (2006 edition) is considered to be 100 MPa or greater. An iron-based sintered body with this flexural strength is a sintered body with better mechanical properties than conventional powder magnetic cores. When the proportion of iron oxide present in the grain boundaries is 49% or less, the flexural strength of the sintered body measured in accordance with the Japanese Industrial Standard "JIS Z 2511" (2006 edition) is considered to be less than 100 MPa. This strength is not significantly different from the mechanical properties of conventional powder magnetic cores.

酸化鉄が粒界に存在することを確認する方法は、特に限定されるものではない。例えば、鉄基焼結体の断面の電子顕微鏡画像から確認することができる。電子顕微鏡画像の電子像の種類、加速電圧などの条件は、特に限定されない。但し、酸化物充填量の平均情報を評価するには、電子顕微鏡画像には、2つ以上の鉄基軟磁性粉末が映っていることが必要であり、さらに平均粒径の50%以上の長さの粒界範囲について評価して、酸化鉄の存在量を評価する。 There are no particular limitations on the method for confirming the presence of iron oxide at grain boundaries. For example, it can be confirmed from an electron microscope image of the cross section of the iron-based sintered body. There are no particular limitations on the conditions, such as the type of electron image or acceleration voltage, of the electron microscope image. However, to evaluate the average information on the oxide loading amount, the electron microscope image must show two or more iron-based soft magnetic powder particles, and the amount of iron oxide present is evaluated by evaluating a grain boundary range with a length of 50% or more of the average particle size.

なお、上記熱処理工程で、鉄基軟磁性粉末の絶縁膜上に酸化鉄が形成される速度や、酸化鉄が成長する速度は、成形体(焼結体)全体で大きな差はないと考えられる。したがって、熱処理工程で得られた焼結体のどの位置でも、粒界に酸化鉄が存在する割合はほぼ同じであると推測される。よって、焼結体のある断面の電子顕微鏡画像から粒界の58%以上に酸化鉄が存在すること確認できた場合、他の断面の電子顕微鏡画像でも粒界の58%以上に酸化鉄が存在すると推測される。つまり、焼結体のある断面の電子顕微鏡画像から粒界の58%以上に酸化鉄が存在すること確認できた場合、その焼結体には、酸化鉄が粒界の58%以上に存在すると推測される。 It is believed that during the heat treatment process, the rate at which iron oxide forms on the insulating film of the iron-based soft magnetic powder and the rate at which the iron oxide grows do not vary significantly throughout the entire compact (sintered body). Therefore, it is presumed that the proportion of iron oxide present at grain boundaries is roughly the same at any position in the sintered body obtained through the heat treatment process. Therefore, if an electron microscope image of a cross-section of a sintered body confirms that iron oxide is present at 58% or more of the grain boundaries, it is presumed that iron oxide is present at 58% or more of the grain boundaries in electron microscope images of other cross-sections as well. In other words, if an electron microscope image of a cross-section of a sintered body confirms that iron oxide is present at 58% or more of the grain boundaries, it is presumed that iron oxide is present at 58% or more of the grain boundaries in that sintered body.

電子顕微鏡画像の拡大倍率は特に限定されないが、例えば、1000倍以上、2000倍以下の拡大倍率で撮影された電子顕微鏡画像としてもよい。この電子顕微鏡画像から、鉄基軟磁性粉末と酸化鉄と粒界とを目視で確認できる。 The magnification of the electron microscope image is not particularly limited, but may be, for example, an electron microscope image taken at a magnification of 1000x or more and 2000x or less. From this electron microscope image, the iron-based soft magnetic powder, iron oxide, and grain boundaries can be visually confirmed.

鉄基焼結体の密度は、7.50g/cm以上であることが好ましく、7.51g/cmであることがより好ましい。このような密度の焼結体は、磁気特性が高い焼結体である。 The density of the iron-based sintered body is preferably 7.50 g/cm 3 or more, and more preferably 7.51 g/cm 3. A sintered body with such a density has high magnetic properties.

図1Aおよび図1Bに、本発明の鉄基焼結体の断面の走査電子顕微鏡画像(SEM像)の一例を示している。図1Bに示すSEM像は、図1Aに示す部分の一部を示すSEM像(拡大倍率が2,000倍で、縦43μm×横84μm(=2752μm)の領域)である。図1Aおよび図1Bでは、リン酸系被膜とその上にシリコーン樹脂被膜が形成された鉄基軟磁性粉末を、単に「鉄基軟磁性粉末」と示している。図1Bに示すように、粒界に緻密に酸化鉄が存在している。 Figures 1A and 1B show examples of scanning electron microscope images (SEM images) of a cross section of the iron-based sintered body of the present invention. The SEM image shown in Figure 1B is an SEM image (magnification 2,000 times, area 43 μm long × 84 μm wide (= 2752 μm 2 )) showing a part of the part shown in Figure 1A. In Figures 1A and 1B, the iron-based soft magnetic powder having a phosphate-based coating and a silicone resin coating formed thereon is simply referred to as "iron-based soft magnetic powder." As shown in Figure 1B, iron oxide is densely present at the grain boundaries.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。但し、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本明細書の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施をすることは全て本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention will be described in detail below based on examples. However, the following examples do not limit the present invention, and all modifications and variations that do not deviate from the spirit of this specification are included within the technical scope of the present invention.

(実験1)
実施形態で説明した方法により表1および表2に示す条件で鉄基焼結体を作製し、機械特性および磁気特性を評価した。表1および表2に示す潤滑剤の量[%]は、鉄基焼結体製造用の混合物100質量%に対する量[質量%]を示す。表1のNo.1~4と表2のNo.1~4は、同じ焼結体である。
(Experiment 1)
Iron-based sintered bodies were produced under the conditions shown in Tables 1 and 2 by the methods described in the embodiments, and their mechanical properties and magnetic properties were evaluated. The amount [%] of lubricant shown in Tables 1 and 2 indicates the amount [% by mass] relative to 100% by mass of the mixture for producing the iron-based sintered body. Nos. 1 to 4 in Table 1 and Nos. 1 to 4 in Table 2 are the same sintered bodies.

表1と表2のNo.1~3の焼結体は、絶縁膜がリン酸系被膜またはシリコーン樹脂被膜だけの単層の鉄基軟磁性粉末を使用した焼結体である。
No.4の焼結体は、絶縁膜がリン酸系被膜とシリコーン樹脂被膜の二層構造の鉄基軟磁性粉末を使用した焼結体である。
No.1では、潤滑剤として、有機潤滑剤であるステアリン酸アミドだけを使用した。
No.2~4では、潤滑剤として、有機潤滑剤であるステアリン酸アミドと無機固体潤滑剤である酸化亜鉛(ZnO)を併用した。
The sintered bodies Nos. 1 to 3 in Tables 1 and 2 are sintered bodies using iron-based soft magnetic powder, in which the insulating film is a single layer of either a phosphoric acid-based coating or a silicone resin coating.
The sintered body No. 4 is a sintered body using an iron-based soft magnetic powder and has a two-layer insulating film consisting of a phosphoric acid-based coating and a silicone resin coating.
In No. 1, only stearic acid amide, an organic lubricant, was used as the lubricant.
In Nos. 2 to 4, the organic lubricant stearic acid amide and the inorganic solid lubricant zinc oxide (ZnO) were used in combination as lubricants.

表1に、No.1~4の鉄基焼結体の抗折強度と電気抵抗を示している。抗折強度は、日本工業規格の「JIS Z 2511」(2006年度版)の規定に準拠して行った抗折試験で測定したものである。抗折試験で使用した抗折試験片は、12.7mm×31.75mmの金型に鉄基軟磁性粉末と潤滑剤とを含む混合物を充填し、成形圧力392~1179MPa(4ton/cm~12ton/cm)をかけて上下から圧縮成形することにより得られた成形体を用いて製造した焼結体である。なお、後述する実験(実験3、実験4)でも、抗折強度を測定するとき、上記成形方法で作製した成形体を用いて焼結体を製造した。また、本実験と同様な抗折試験条件で抗折強度を測定した。 Table 1 shows the flexural strength and electrical resistance of the iron-based sintered bodies No. 1 to 4. The flexural strength was measured by a flexural test conducted in accordance with the provisions of the Japanese Industrial Standard "JIS Z 2511" (2006 edition). The flexural test specimens used in the flexural test were sintered bodies manufactured using a compact obtained by filling a mixture containing an iron-based soft magnetic powder and a lubricant into a 12.7 mm x 31.75 mm mold and compressing it from above and below under a compacting pressure of 392 to 1179 MPa ( 4 to 12 ton/cm 2 ). It should be noted that in the experiments (Experiments 3 and 4) described below, when measuring the flexural strength, sintered bodies were manufactured using the compacts manufactured by the above-mentioned molding method. The flexural strength was also measured under the same flexural test conditions as in this experiment.

表2に、No.1~4の鉄基焼結体の鉄損および磁束密度を示している。表2に示す鉄損は、磁束密度が1T、周波数が400Hzのときの鉄損である。ここでは、外径がφ45mmであり、内径がφ337mmのである金型に、鉄基軟磁性粉末と潤滑剤とを含む混合物を充填し、上下から圧縮成形することにより得られた成形体を用いて製造した焼結体を使用した。なお、後述する実験(実験3、実験4)でも、鉄損および磁束密度を測定するとき、上記成形方法で作製した成形体を用いて製造した焼結体を使用した。 Table 2 shows the iron loss and magnetic flux density of iron-based sintered bodies No. 1 to 4. The iron loss shown in Table 2 is the iron loss when the magnetic flux density is 1 T and the frequency is 400 Hz. Here, the sintered bodies used were manufactured using a compact obtained by filling a mold with an outer diameter of φ45 mm and an inner diameter of φ337 mm with a mixture containing iron-based soft magnetic powder and lubricant, and compressing it from above and below. Note that in the experiments described below (Experiments 3 and 4), when measuring iron loss and magnetic flux density, sintered bodies manufactured using compacts made using the above molding method were used.

焼結体の抗折強度が100MPa以上である場合、従来の圧延磁心より機械特性が高いといえる。焼結体の電気抵抗が60μΩ・m以上である場合、絶縁性が良好であるといえる。また、鉄損が40W/kg以下である場合、従来の圧延磁心より磁気特性が高いといえる。 When the flexural strength of a sintered body is 100 MPa or higher, it can be said that the mechanical properties are higher than those of conventional rolled magnetic cores. When the electrical resistance of a sintered body is 60 μΩ·m or higher, it can be said that the insulation properties are good. Furthermore, when the iron loss is 40 W/kg or less, it can be said that the magnetic properties are higher than those of conventional rolled magnetic cores.

表1に示すように、No.1~3では、抗折強度が100MPa程度であるが、電気抵抗が低いため、絶縁性が低い。これは、絶縁膜がリン酸系被膜またはシリコーン樹脂被膜の単層の鉄基軟磁性粉末を使用したため加熱処理で絶縁被膜が破壊され、隣接する鉄粉同士が導通したためと考えられる。また、No.1~3では、表2に示すように、鉄損が40W/kg以上である。このことから、絶縁膜が単層の鉄基軟磁性粉末を使用したNo.1~3の焼結体は、従来の圧紛磁心より磁気特性が高いものでないことがわかった。 As shown in Table 1, Nos. 1 to 3 have a flexural strength of around 100 MPa, but low electrical resistance and therefore poor insulation. This is thought to be because the iron-based soft magnetic powder used had a single layer of insulating film, either a phosphate-based or silicone resin coating, which destroyed the insulating film during heat treatment, causing adjacent iron powder particles to become conductive. Furthermore, as shown in Table 2, Nos. 1 to 3 had iron loss of 40 W/kg or more. This shows that the sintered compacts Nos. 1 to 3, which use iron-based soft magnetic powder with a single layer of insulating film, do not have better magnetic properties than conventional powder cores.

一方、No.4では、表1に示すように、抗折強度が100MPaを超え、電気抵抗が60μΩ・m以上である。また、No.4では、表2に示すように、鉄損が40W/kg以下である。No.4の焼結体は、絶縁膜が二層構造の鉄基軟磁性粉末を使用した焼結体であり、従来の圧紛磁心より機械特性および磁気特性が高いものである。 On the other hand, as shown in Table 1, No. 4 has a flexural strength of over 100 MPa and an electrical resistance of 60 μΩ·m or more. Furthermore, as shown in Table 2, No. 4 has an iron loss of 40 W/kg or less. The No. 4 sintered body uses an iron-based soft magnetic powder with a two-layer insulating film, and has better mechanical and magnetic properties than conventional powder cores.

上記より、絶縁膜がリン酸系被膜とシリコーン樹脂被膜の二層構造の鉄基軟磁性粉末を使用することにより、従来の圧紛磁心より機械特性と磁気特性の両方が高い焼結体が得られることがわかった。 From the above, it was found that by using an iron-based soft magnetic powder with a two-layer insulating film consisting of a phosphate-based coating and a silicone resin coating, it is possible to obtain a sintered body with both higher mechanical and magnetic properties than conventional powder cores.

(実験2)
実施形態で説明した方法により、表3に示す条件で潤滑剤の種類を変えて鉄基焼結体を作製した。表3に示す潤滑剤の添加量[%]は、鉄基焼結体製造用の混合物100質量%に対する量[単位:%(質量%)]を示す。No.1~12の焼結体の密度を測定した。また、No.1~6とNo.12において熱処理工程前後の色の変化を調べた。表3に、No.1~12の鉄基焼結体の密度とNo.1~6とNo.10の色の変化を示している。
(Experiment 2)
Iron-based sintered bodies were produced by the method described in the embodiment, while varying the type of lubricant under the conditions shown in Table 3. The amount of lubricant added [%] shown in Table 3 indicates the amount [unit: % (mass %)] relative to 100 mass % of the mixture for producing the iron-based sintered body. The densities of sintered bodies No. 1 to 12 were measured. In addition, the color changes before and after the heat treatment process were investigated for No. 1 to 6 and No. 12. Table 3 shows the densities of iron-based sintered bodies No. 1 to 12 and the color changes for No. 1 to 6 and No. 10.

表3のNo.1~6では、一般的な潤滑剤として知られている有機潤滑剤の金属石鹸を使用した。
No.7~9では、潤滑剤として、有機潤滑剤であるステアリン酸アミドを使用した。
No.10~12では、潤滑剤として、有機潤滑剤であるステアリン酸アミドと無機固体潤滑剤である酸化亜鉛(ZnO)を併用した。
In Nos. 1 to 6 in Table 3, metal soap, an organic lubricant known as a common lubricant, was used.
In Nos. 7 to 9, stearic acid amide, an organic lubricant, was used as the lubricant.
In Nos. 10 to 12, stearic acid amide, an organic lubricant, and zinc oxide (ZnO), an inorganic solid lubricant, were used in combination as lubricants.

潤滑剤を添加することにより成形性を高めることができるが、潤滑剤の添加量が多くなるにつれて、焼結体の密度が低くなり、磁気特性が低下する傾向がある。また、潤滑剤の添加量が多くなるにつれて、水蒸気中での熱処理を行っても、潤滑剤が残りやすいため、熱処理後に焼結体が黒変しやすい傾向がある。 Adding a lubricant can improve moldability, but as the amount of lubricant added increases, the density of the sintered body decreases and its magnetic properties tend to deteriorate. Furthermore, as the amount of lubricant added increases, the lubricant tends to remain even when heat-treated in water vapor, making the sintered body more likely to turn black after heat-treatment.

表3のNo.7~12などから、潤滑剤の添加量が多いほど、焼結体の密度が小さい傾向があることがわかる。しかし、潤滑剤の総添加量が同じNo.1~6(金属石鹸だけを使用)とNo.10(ステアリン酸アミドとZnOを併用)を比較すると、同じ総添加量でも、ステアリン酸アミドとZnOを併用した場合、金属石鹸だけを使用した場合に比べ、密度が高い焼結体が得られる傾向がある。 From Nos. 7 to 12 in Table 3, it can be seen that the density of the sintered body tends to decrease as the amount of lubricant added increases. However, when comparing Nos. 1 to 6 (using metal soap only) with No. 10 (using stearic acid amide and ZnO in combination), which have the same total amount of lubricant added, it is clear that even with the same total amount added, when stearic acid amide and ZnO are used in combination, sintered bodies with higher densities tend to be obtained than when metal soap alone is used.

No.7~8は比較例として絶縁膜としてリン酸被膜からのみなり、有機潤滑材としてステアリン酸アミドのみを用いた場合の焼結体密度を示している。潤滑剤添加量を0.4質量%から1.0質量%に増やしても焼結体密度は低下する。これは、潤滑剤を添加して改善する粉末の充填しやすさ(成形性)よりも、潤滑剤の脱ガスによって生じる空隙や潤滑剤の焼成残渣が有機潤滑剤の添加によって増加するためと考える。
No.9とNo.10は同量の有機潤滑剤(ステアリン酸アミド)を加えた場合のデータであり、Nо.10にはさらにZnOを0.05%加えている。No.9とNo.10から、ZnOを添加する事で焼結体密度が増加していることがわかる。
Nos. 7 and 8 are comparative examples showing the sintered body density when the insulating film is made of only a phosphoric acid coating and only stearic acid amide is used as the organic lubricant. Even when the amount of lubricant added is increased from 0.4% by mass to 1.0% by mass, the sintered body density decreases. This is thought to be due to the increase in voids caused by degassing of the lubricant and the sintered lubricant residue, rather than the improvement in powder packing (moldability) that is achieved by adding the lubricant.
No. 9 and No. 10 show data for samples with the same amount of organic lubricant (stearic acid amide), with No. 10 also containing 0.05% ZnO. From No. 9 and No. 10, it can be seen that the addition of ZnO increases the sintered body density.

上記より、潤滑剤として有機潤滑剤であるステアリン酸アミドと無機固体潤滑剤を併用した場合、有機潤滑剤である金属石鹸またはステアリン酸アミドだけを使用した場合より、密度が高い焼結体が得られる傾向あることがわかった。このことから、潤滑剤として有機潤滑剤であるステアリン酸アミドと無機固体潤滑剤を併用することにより、潤滑剤による良好な成形性が得られつつ、磁気特性を高めることができると考えられる。 From the above, it was found that when the organic lubricant stearic acid amide is used in combination with an inorganic solid lubricant, a sintered body with a higher density tends to be obtained than when only the organic lubricants metal soap or stearic acid amide are used. This suggests that by using the organic lubricant stearic acid amide in combination with an inorganic solid lubricant as a lubricant, it is possible to obtain good moldability due to the lubricant while also improving magnetic properties.

熱処理工程前後の色の変化について、No.1~6(金属石鹸だけを使用)の焼結体は黒色に変化したが、No.10(ステアリン酸アミドとZnOを併用)の焼結体の色は変化していなかった。このことから、ステアリン酸アミドは、水蒸気熱処理によって除去されやすく、熱処理工程後に残りにくいと考えられる。 Regarding the change in color before and after the heat treatment process, sintered bodies No. 1 to 6 (which used only metal soap) turned black, but the color of sintered body No. 10 (which used both stearic acid amide and ZnO) remained unchanged. This suggests that stearic acid amide is easily removed by steam heat treatment and is unlikely to remain after the heat treatment process.

上記より、潤滑剤として、有機潤滑剤としてステアリン酸アミドを使用し、ステアリン酸と無機固体潤滑剤を併用することにより、水蒸気熱処理後に、磁気特性が高く、黒変化しない焼結体が得られることがわかった。 From the above, it was found that by using stearic acid amide as an organic lubricant and combining it with stearic acid and an inorganic solid lubricant, a sintered body with high magnetic properties and no blackening after steam heat treatment can be obtained.

(実験3)
水蒸気中での熱処理工程の条件を変えたときの機械特性と磁気特性を調べた。
(Experiment 3)
The mechanical and magnetic properties were investigated when the conditions of the heat treatment process in water vapor were changed.

実施形態で説明した方法により、表4Aに示す条件で水蒸気熱処理条件を変えて鉄基焼結体を作製し、機械特性と磁気特性を評価した。表4Aに示す潤滑剤の添加量[%]は、鉄基焼結体製造用の混合物100質量%に対する量[質量%]を示す。表4Aには、焼結体の抗折強度を示している。 Using the method described in the embodiment, iron-based sintered bodies were produced by varying the steam heat treatment conditions shown in Table 4A, and their mechanical and magnetic properties were evaluated. The amount of lubricant added [%] shown in Table 4A indicates the amount [% by mass] relative to 100% by mass of the mixture used to produce the iron-based sintered body. Table 4A also shows the flexural strength of the sintered bodies.

<熱処理時間と機械特性>
表4AのNo.5~7、12の焼結体は、熱処理温度を550℃とし、熱処理時間を10分から120分までの間で変えて得られたものである。図2に、表4のNo.5~7、12の熱処理時間と抗折強度の関係を示している。上述したように、抗折強度が100MPa以上である鉄基焼結体は、従来の圧紛磁心より機械特性が高い焼結体である。
<Heat treatment time and mechanical properties>
The sintered bodies Nos. 5 to 7 and 12 in Table 4A were obtained by setting the heat treatment temperature to 550°C and varying the heat treatment time between 10 and 120 minutes. Figure 2 shows the relationship between the heat treatment time and the flexural strength for Nos. 5 to 7 and 12 in Table 4. As mentioned above, iron-based sintered bodies with a flexural strength of 100 MPa or more are sintered bodies with higher mechanical properties than conventional powder magnetic cores.

図2から、熱処理時間が長くなるにつれて抗折強度が増加し、熱処理時間が60分付近で抗折強度の増加がとまり、60分付近以上でほぼ同じ抗折強度であることがわかる。また、図2から、熱処理時間が20分付近で抗折強度が100MPaとなり、熱処理時間が30分で抗折強度が100MPaを超えている。図2から、熱処理時間が20分以上で抗折強度が100MPa以上になると推測される。 Figure 2 shows that the flexural strength increases as the heat treatment time increases, and that the increase in flexural strength stops at around 60 minutes of heat treatment, with the flexural strength remaining roughly the same for heat treatments of 60 minutes or longer. Figure 2 also shows that the flexural strength reaches 100 MPa at around 20 minutes of heat treatment, and exceeds 100 MPa at 30 minutes of heat treatment. It can be inferred from Figure 2 that the flexural strength will exceed 100 MPa for heat treatments of 20 minutes or longer.

上記より、従来の圧紛磁心より機械特性を高めるためには、熱処理時間を20分以上とすることが好ましく、30分以上とすることがさらに好ましい。熱所時間の上限は特に制限されないが、例えば300分以下であることが好ましい。 Based on the above, in order to improve the mechanical properties compared to conventional powder magnetic cores, it is preferable to set the heat treatment time to 20 minutes or more, and even more preferable to set it to 30 minutes or more. There is no particular upper limit on the heat treatment time, but it is preferable that it be 300 minutes or less, for example.

<焼結体の断面>
図3Aに、焼結体の広域の断面の走査電子顕微鏡画像(SEM像)(拡大倍率が100倍)の例を示している。図3Aに示すように、焼結体は、複数の鉄基軟磁性粉末を有する。図3Bおよび図3Cに、焼結体の狭域の断面の走査電子顕微鏡画像(SEM像)の例を示している。図3Bに示す画像の拡大倍率は20,000倍であり、図3Cに示す画像の拡大倍率は5,000倍であり、図3Cは縦17μm×横25μm(=425μm)の領域を撮影)を示している。図3Bおよび図3Cに示すように、鉄基軟磁性粉末間に粒界が存在する。図3Bに示す画像には、粒界の殆どの部分に酸化鉄が存在する。図3Cに示す画像には、粒界に存在する酸化鉄が少ない。図3Bおよび図3Cから、粒界には、鉄基軟磁性粉末の表面側から粒界中央に向かって、酸化鉄が埋まっていく様子がわかる。
<Cross section of sintered body>
FIG. 3A shows an example of a scanning electron microscope (SEM) image (magnification: 100x) of a wide cross section of a sintered body. As shown in FIG. 3A, the sintered body contains a plurality of iron-based soft magnetic powders. FIGS. 3B and 3C show example scanning electron microscope (SEM) images of a narrow cross section of the sintered body. The image shown in FIG. 3B is magnified at 20,000x, and the image shown in FIG. 3C is magnified at 5,000x, and FIG. 3C shows an image of an area measuring 17 μm long x 25 μm wide (= 425 μm 2 ). As shown in FIGS. 3B and 3C, grain boundaries exist between the iron-based soft magnetic powders. In the image shown in FIG. 3B, iron oxide is present in most of the grain boundaries. In the image shown in FIG. 3C, there is little iron oxide present at the grain boundaries. From FIGS. 3B and 3C, it can be seen that iron oxide fills the grain boundaries from the surface side of the iron-based soft magnetic powder toward the center of the grain boundaries.

<熱処理温度と機械特性>
表4AのNo.1~4は絶縁膜が有機系シリコーン被膜からなる、もしくは無機系リン酸被膜からなる単層絶縁層の鉄粉材料を用いた比較例を示す。図4には、絶縁膜がシリコーン被膜単層の鉄基軟磁性粉末を使用して得られた焼結体の熱処理温度と抗折強度の関係性を白△(△)で示している。また、リン酸系被膜単層の鉄基軟磁性粉末を使用して得られた焼結体(表4のNo.2~4)の熱処理温度と抗折強度の関係を白◇(◇)で示し、No.2~.4の熱処理温度と抗折強度の相関線を破線で示している。
<Heat treatment temperature and mechanical properties>
Nos. 1 to 4 in Table 4A represent comparative examples using iron powder materials with a single insulating layer consisting of either an organic silicone coating or an inorganic phosphate coating. Figure 4 shows, with white triangles (△), the relationship between the heat treatment temperature and flexural strength of sintered bodies obtained using iron-based soft magnetic powder with a single silicone-coated insulating layer. Furthermore, the relationship between the heat treatment temperature and flexural strength of sintered bodies obtained using iron-based soft magnetic powder with a single phosphate-coated layer (Nos. 2 to 4 in Table 4) is shown with white diamonds (◇), and the correlation line between the heat treatment temperature and flexural strength for Nos. 2 to 4 is shown with a dashed line.

表4AのNo.8~19の焼結体は、絶縁膜が無機系リン酸被膜とその上の有機系シリコーン被膜の二層構造の鉄紛材料を用いたものであり、熱処理時間を120分とし、熱処理時間を450℃から650℃までの間で変えて得られた焼結体である。図4に、表4のNo.8~19の熱処理温度と抗折強度の関係を黒丸(●)で示している。また、図4に、表4のNo.8~19の熱処理温度と抗折強度の相関線を実線で示している。 Sintered compacts No. 8 to 19 in Table 4A are made from iron powder material with a two-layer insulating film consisting of an inorganic phosphate coating and an organic silicone coating on top of it. They were obtained by heat treating for 120 minutes at temperatures ranging from 450°C to 650°C. Figure 4 shows the relationship between heat treatment temperature and flexural strength for No. 8 to 19 in Table 4 with black circles (●). Figure 4 also shows the correlation line between heat treatment temperature and flexural strength for No. 8 to 19 in Table 4 with a solid line.

図4から以下のことがわかった。
絶縁膜が二層構造である場合、No.8~19(●)とその相関線から、熱処理温度が上がるにつれて抗折強度が増加し、熱処理温度が460℃付近から抗折強度が100MPa以上となり、熱処理温度が480℃~530℃付近で抗折強度が110MPa以上と非常に高いことがわかる。熱処理温度が540℃付近を超えると、抗折強度が減少していくが、熱処理温度が600℃付近までは抗折強度が100MPa以上である。
The following was found from FIG.
When the insulating film has a two-layer structure, it can be seen from Nos. 8 to 19 (●) and their correlation lines that the flexural strength increases as the heat treatment temperature increases, reaching 100 MPa or more at a heat treatment temperature of around 460°C, and reaching a very high flexural strength of 110 MPa or more at a heat treatment temperature of around 480°C to 530°C. When the heat treatment temperature exceeds around 540°C, the flexural strength decreases, but remains 100 MPa or more up to a heat treatment temperature of around 600°C.

なお、熱処理温度が460℃未満では、酸化鉄が十分に成長しておらず、例えば、図3Cに示す画像のように、熱処理時間が短い場合と同様に、粒界が酸化鉄で殆ど埋まっていないと推測される。そのため、熱処理温度が460℃未満では、高い抗折強度でなかったと考えられる。 It is believed that when the heat treatment temperature is below 460°C, the iron oxide does not grow sufficiently, and the grain boundaries are barely filled with iron oxide, as in the case of a short heat treatment time, as shown in the image in Figure 3C. Therefore, it is believed that when the heat treatment temperature is below 460°C, the flexural strength is not high.

上記より、従来の圧紛磁心より抗折強度を高めるためには、熱処理温度を460℃以上600℃未満とすることが好ましいことがわかった。例えば、熱処理温度を460℃以上590℃としてもよい。また、熱処理温度を480℃以上530℃以下とすることにより、抗折強度が110MPa以上である高強度の焼結体が得られるため、より好ましいことがわかった。 From the above, it was found that in order to increase the flexural strength compared to conventional powder magnetic cores, it is preferable to set the heat treatment temperature to 460°C or higher but lower than 600°C. For example, the heat treatment temperature may be 460°C or higher but 590°C. It was also found that setting the heat treatment temperature to 480°C or higher but 530°C or lower is more preferable, as it results in a high-strength sintered body with a flexural strength of 110 MPa or higher.

一方で、絶縁層単層(リン酸系被膜単層)の場合、熱処理温度が475℃以上で、熱処理温度が高くなるにつれて抗折強度が急激に低下していることがわかた。リン酸系被膜単層と有機系シリコーン被膜単層の場合のいずれも、絶縁膜が二層構造である場合より、高強度の焼結体が得られる温度範囲が狭いと考えられる。これは、絶縁層単層の場合、加熱により絶縁被膜が分解し、それに伴う剥離や脱ガスによる粒界空隙量の増加により、抗折強度が低下するためと推測される。 On the other hand, in the case of a single insulating layer (single layer of phosphate-based coating), it was found that the flexural strength rapidly decreased as the heat treatment temperature increased above 475°C. It is believed that the temperature range in which a high-strength sintered body can be obtained is narrower for both the single layer of phosphate-based coating and the single layer of organic silicone coating than for a two-layer insulating film. This is presumably because, in the case of a single insulating layer, the insulating coating decomposes upon heating, resulting in an increase in grain boundary voids due to peeling and degassing, which reduces the flexural strength.

<熱処理温度と磁気特性>
磁気特性の評価は、リング状の試験片を作成し巻線を行う方法が一般的であるが、この方法は複数の試験片を必要とする。下記に説明するように、周波数が異なるインダクタンスの変化の割合(以降「ΔL」と称する)から鉄損に相関する情報が簡易に得られることから、ここではΔLを用いて磁気特性を評価することとした。以下では、熱処理温度と磁気特性の関係を説明する前に、ΔLについて説明する。
<Heat treatment temperature and magnetic properties>
A common method for evaluating magnetic properties is to prepare a ring-shaped test piece and wind a wire around it, but this method requires multiple test pieces. As explained below, information correlating with iron loss can be easily obtained from the rate of change in inductance at different frequencies (hereinafter referred to as "ΔL"), so we decided to evaluate magnetic properties using ΔL here. Below, we will explain ΔL before explaining the relationship between heat treatment temperature and magnetic properties.

インダクタンスであるLは下記式で示される。
インダクタンスLは、透磁率μの関数である。コイルの巻数をN、コイルの断面積をSとしたとき、NにSの絶対値を乗じた値と巻線の長さlが等しい場合、上記数式1から、インダクタンスLは透磁率μを測定する事に等しい。透磁率μと磁場(励起磁場)Hと磁束密度Bの間には下記式の関係がある。
励起磁場Hと磁束密度Bは、以下の式で示される。
上記数式3、数式4および数式5から、交流の透磁率(複素透磁率)は下記式で示される。
ここで、δは、磁束密度の遅れを示し、つまりは損失を示している。よって、低周波(100Hz)のインダクタンスLと高周波(100kHz)のインダクタンスLを測定し、その変化(ΔL)を求めることにより、間接的に鉄損の大きさを測定することができる。
The inductance L is expressed by the following formula:
Inductance L is a function of magnetic permeability μ. When the number of turns of a coil is N and the cross-sectional area of the coil is S, if the value obtained by multiplying N2 by the absolute value of S is equal to the length of the winding l, then from the above formula 1, inductance L is equal to measuring magnetic permeability μ. The following formula shows the relationship between magnetic permeability μ, magnetic field (excitation magnetic field) H, and magnetic flux density B.
The excitation magnetic field H and magnetic flux density B are expressed by the following equations.
From the above formulas 3, 4 and 5, the AC permeability (complex permeability) is expressed by the following formula:
Here, δ represents the delay of the magnetic flux density, which means the loss. Therefore, by measuring the inductance L at low frequency (100 Hz) and the inductance L at high frequency (100 kHz) and calculating the change (ΔL), the magnitude of iron loss can be measured indirectly.

ΔLから磁気特性を評価するため、ΔLと鉄損の関係、および、電気抵抗と鉄損の関係を調べた。図5に、ΔLと鉄損と電気抵抗の相関を示している。ΔLが大きいほど、電気抵抗は低い。電気抵抗は低いことは、絶縁性が不良であることを意味し、そのため鉄損が高い結果となっている。従来の圧延磁心より磁気特性を高めるためには、鉄損を40W/kg以下にすることが望ましく、鉄損を40W/kg以下にするためには、図5からΔLを5%以下にするとよいと判断できる。 To evaluate magnetic properties from ΔL, we investigated the relationship between ΔL and iron loss, as well as the relationship between electrical resistance and iron loss. Figure 5 shows the correlation between ΔL, iron loss, and electrical resistance. The larger ΔL, the lower the electrical resistance. Low electrical resistance means poor insulation, which results in high iron loss. To improve magnetic properties compared to conventional rolled cores, it is desirable to keep iron loss below 40 W/kg, and from Figure 5, we can determine that in order to keep iron loss below 40 W/kg, ΔL should be kept below 5%.

表4Bに、表4AのNo.1~19の鉄基焼結体のΔLおよび電気抵抗を示している。また、表4Bに、No.1~4、8~9、11~14の鉄損および磁束密度を示している。表4BのNo.1~19のΔLと電気抵抗は表4Aと同じ焼結体を用いて測定した。また、鉄損と磁束密度は、表4AのNo.1~19の焼結体と同じ鉄基軟磁性粉末を用いており、鉄損は、磁束密度が1T、周波数が400Hzのときの鉄損である。 Table 4B shows the ΔL and electrical resistance of iron-based sintered bodies No. 1 to 19 in Table 4A. Table 4B also shows the iron loss and magnetic flux density of No. 1 to 4, 8 to 9, and 11 to 14. The ΔL and electrical resistance of No. 1 to 19 in Table 4B were measured using the same sintered bodies as in Table 4A. The iron loss and magnetic flux density were measured using the same iron-based soft magnetic powder as the sintered bodies No. 1 to 19 in Table 4A, and the iron loss was measured when the magnetic flux density was 1 T and the frequency was 400 Hz.

図6に、表4のNo.8~16の熱処理温度とΔL値の関係を黒丸(●)で示し、No.8、No.9、No.11~14の熱処理温度と鉄損の関係を黒三角(▲)で示している。さらに、図6には、参考に、表4のNo.2~4の絶縁膜がリン酸系被膜単層の鉄基軟磁性粉末を使用して得られた焼結体の熱処理温度とΔL値の関係を白丸(○)で示し、同じく表4のNo.2~4の絶縁膜がリン酸系被膜単層の鉄基軟磁性粉末を使用して得られた焼結体の熱処理温度と鉄損の関係を白三角(△)で示している。 Figure 6 shows the relationship between heat treatment temperature and ΔL value for Nos. 8 to 16 in Table 4 with black circles (●), and the relationship between heat treatment temperature and iron loss for Nos. 8, 9, and 11 to 14 with black triangles (▲). Furthermore, for reference, Figure 6 also shows the relationship between heat treatment temperature and ΔL value for sintered bodies obtained using iron-based soft magnetic powder with a single-layer phosphate-based insulating film for Nos. 2 to 4 in Table 4 with white circles (○), and the relationship between heat treatment temperature and iron loss for sintered bodies obtained using iron-based soft magnetic powder with a single-layer phosphate-based insulating film for Nos. 2 to 4 in Table 4 with white triangles (△).

図6から以下のことがわかった。
絶縁膜がリン酸系被膜単層の鉄基軟磁性粉末を使用した焼結体では、熱処理温度とΔL値の関係(○)から、熱処理温度が約450℃以上では、熱処理温度が高くなるにつれて、ΔLが増加していることがわかる。図5から、ΔLが大きいほど、電気抵抗は低い。電気抵抗は低いことは、絶縁性が不良であることを意味する。絶縁膜がリン酸系被膜単層の鉄基軟磁性粉末を使用した焼結体では、熱処理温度が約450℃以上で、熱履歴により絶縁膜が破壊したことにより、絶縁性が低下したと考えられ、鉄損が高いと考えられる。図6では、熱処理温度が470℃で、ΔLが5%を超え、鉄損が約50W/kgと大きい。熱処理温度が470℃を超えると、ΔLがさらに大きくなっているので、鉄損も大きくなると考えられる。
The following was found from FIG.
For sintered bodies using iron-based soft magnetic powder with a single-layer phosphate-based insulating film, the relationship between heat treatment temperature and ΔL value (◯) shows that ΔL increases with increasing heat treatment temperature above approximately 450°C. Figure 5 shows that the larger ΔL, the lower the electrical resistance. Low electrical resistance indicates poor insulation. For sintered bodies using iron-based soft magnetic powder with a single-layer phosphate-based insulating film, the insulation film is likely to have been destroyed by thermal history at heat treatment temperatures above approximately 450°C, resulting in a decrease in insulation and high iron loss. Figure 6 shows that at a heat treatment temperature of 470°C, ΔL exceeds 5%, and iron loss is high at approximately 50 W/kg. At heat treatment temperatures above 470°C, ΔL increases even further, which is likely to lead to increased iron loss.

ここで、図4から、絶縁層が二層構造である鉄基軟磁性粉末を使用した場合、従来の圧紛磁心より抗折強度を高めるためには、熱処理温度を460℃以上600℃未満とすることが好ましいことがわかったが、絶縁膜がリン酸系被膜単層の鉄基軟磁性粉末を使用した場合、熱処理温度を460℃以上としたとき、上記から、ΔLが5%を超え、鉄損が約50W/kgと大きく、熱処理温度が上がるにつれて、鉄損も大きくなると考えられる。したがって、絶縁膜がリン酸系被膜単層の鉄基軟磁性粉末を使用した場合、水蒸気熱処理の熱処理温度を460℃以上600℃未満としたとき、磁気特性が低い焼結体が得られると考えられる。 Figure 4 shows that when using iron-based soft magnetic powder with a double-layer insulating layer, a heat treatment temperature of 460°C or higher but less than 600°C is preferable to increase flexural strength compared to conventional powder cores. However, when using iron-based soft magnetic powder with a single-layer phosphate-based insulating film, when the heat treatment temperature is 460°C or higher, ΔL exceeds 5% and the iron loss is large, at approximately 50 W/kg, as shown above. It is believed that the iron loss also increases as the heat treatment temperature increases. Therefore, when using iron-based soft magnetic powder with a single-layer phosphate-based insulating film, a sintered body with poor magnetic properties is likely to be obtained when the heat treatment temperature for the water vapor heat treatment is 460°C or higher but less than 600°C.

一方、二層構造の絶縁膜が形成された鉄基軟磁性粉末を使用した本発明の焼結体では、図6から、以下のことが考察される。
熱処理温度とΔLの関係(●)から、熱処理温度が高くなるにつれて、ΔLが増加するものの、熱処理温度600℃未満(例えば、590℃)では、ΔLの増加量が小さいことがわかる。また、熱処理温度が600℃未満では、ΔLが5%以下である。このことから、絶縁膜が二層構造である場合、熱処理温度を600℃未満としたとき、絶縁膜の破壊は少なく、絶縁性の低下が少ないと考えられる。なお、熱処理温度が600℃未満では、絶縁性の低下が少ないものの、絶縁性は徐々に低下しているため、鉄損が増加すると考えられるが、図6の熱処理温度と鉄損の関係(▲)から、熱処理温度が高くなるにつれて鉄損が減少していることがわかる。熱処理により鉄基軟磁性粉末中の欠陥が除去されると考えられるが、本発明では、熱処理温度を高くなるにつれて鉄基軟磁性粉末中の欠陥の除去量が増加し、且つ、絶縁性の低下が少ないことも加わったことが影響したことで、熱処理温度が高くなるにつれて鉄損が減少していると考えられる。このことから、二層構造の絶縁膜が形成された鉄基軟磁性粉末を使用した場合、水蒸気熱処理の熱処理温度を600℃未満(例えば、590℃未満)としたとき、磁気特性が高い鉄基焼結体が得られることがわかった。
On the other hand, in the case of the sintered body of the present invention using the iron-based soft magnetic powder on which the insulating film of the two-layer structure is formed, the following can be considered from FIG.
The relationship between heat treatment temperature and ΔL (●) shows that ΔL increases as the heat treatment temperature increases, but the increase in ΔL is small at heat treatment temperatures below 600°C (e.g., 590°C). Furthermore, at heat treatment temperatures below 600°C, ΔL is 5% or less. From this, it is believed that when the insulating film has a two-layer structure, when the heat treatment temperature is below 600°C, there is little breakdown of the insulating film and little deterioration in insulation. Note that at heat treatment temperatures below 600°C, there is little deterioration in insulation, but the insulation gradually deteriorates, which is thought to increase iron loss. However, the relationship between heat treatment temperature and iron loss (▲) in Figure 6 shows that iron loss decreases as the heat treatment temperature increases. It is believed that heat treatment removes defects in the iron-based soft magnetic powder. In the present invention, the amount of defects removed in the iron-based soft magnetic powder increases as the heat treatment temperature increases, and the insulation deterioration is also small. This is thought to be the combined effect of these factors, resulting in a decrease in iron loss as the heat treatment temperature increases. From this, it was found that when an iron-based soft magnetic powder having a two-layer insulating film is used, an iron-based sintered body having high magnetic properties can be obtained when the heat treatment temperature of the water vapor heat treatment is set to less than 600°C (for example, less than 590°C).

図4から、絶縁膜が二層構造の鉄基軟磁性粉末を使用した場合、従来の圧紛磁心より抗折強度を高めるためには、熱処理温度を460℃以上600℃未満とすることが好ましいことがわかっている。絶縁膜が二層構造の鉄基軟磁性粉末を使用した場合、上記から、熱処理温度を600℃未満としたとき、ΔLが5%以下であり、熱処理温度が上がるにつれて、鉄損が小さくなることがわかった。したがって、絶縁膜が二層構造の鉄基軟磁性粉末を使用した場合、水蒸気熱処理の熱処理温度を460℃以上600℃未満(例えば、460℃以上590℃以下)とすることにより、機械特性および磁気特性が高い焼結体が得られることがわかった。 Figure 4 shows that when using iron-based soft magnetic powder with a double-layer insulating film, a heat treatment temperature of 460°C or higher but lower than 600°C is preferable to increase flexural strength compared to conventional powder cores. From the above, it was found that when using iron-based soft magnetic powder with a double-layer insulating film, ΔL is 5% or lower when the heat treatment temperature is lower than 600°C, and that iron loss decreases as the heat treatment temperature increases. Therefore, when using iron-based soft magnetic powder with a double-layer insulating film, a sintered body with excellent mechanical and magnetic properties can be obtained by setting the heat treatment temperature for the water vapor heat treatment to 460°C or higher but lower than 600°C (for example, 460°C or higher but lower than 590°C).

<リン酸系被膜厚み>
表4BのNo.10とNo.17~19の焼結体は、熱処理温度を500℃とし、リン酸系被膜厚み(表4Bでは「リン酸被膜」と示している)を60nmから25nmまでの間で変えて得られた焼結体である。No.10とNo.17~19のリン酸系被膜厚み(リン酸被膜厚み)とΔLから、リン酸系被膜厚み(リン酸被膜厚み)が40nm以下のとき、ΔLが5%を超えている。このことから、リン酸系被膜厚み(リン酸被膜厚み)が40nm以下の場合、絶縁が不十分であり、磁気特性が低いと考えられる。そのため、リン酸系被膜厚みは50nm以上であることが好ましい。
<Phosphate coating thickness>
The sintered compacts No. 10 and No. 17 to No. 19 in Table 4B were obtained by heat treating at a temperature of 500°C and varying the thickness of the phosphate coating (shown as "phosphate coating" in Table 4B) between 60 nm and 25 nm. The phosphate coating thicknesses (phosphate coating thickness) and ΔL for No. 10 and No. 17 to No. 19 indicate that when the phosphate coating thickness (phosphate coating thickness) is 40 nm or less, ΔL exceeds 5%. This suggests that when the phosphate coating thickness (phosphate coating thickness) is 40 nm or less, the insulation is insufficient and the magnetic properties are poor. Therefore, it is preferable that the phosphate coating thickness be 50 nm or more.

(実験4)
表5に示す条件で、絶縁膜が二層構造の鉄基軟磁性粉末を使用し、抗折強度が100MPa以上の鉄基焼結体(高強度材)と、抗折強度が100MPa未満の鉄基焼結体(低強度材)を作製し、粒界の状態について調べた。ここでは、リン酸被膜(厚み60nm)とその上にシリコーン樹脂被膜(厚み100nm)が形成された鉄基軟磁性粉末を用い、潤滑剤としてステアリン酸アミド(0.25質量%)と酸化亜鉛(0.05質量%)を使用した。また、絶縁膜がリン酸系被膜単層構造の鉄基軟磁性粉末を使用し、鉄基焼結体を作製した。ここでは、リン酸被膜(厚み60nm)が形成された鉄基軟磁性粉末を用い、潤滑剤としてステアリン酸アミド(0.4質量%)を使用した。表5に、鉄基焼結体の作製条件と粒界の状態について示している。
(Experiment 4)
Under the conditions shown in Table 5, iron-based soft magnetic powder with a two-layer insulating film was used to prepare iron-based sintered bodies (high-strength materials) with a flexural strength of 100 MPa or more and iron-based sintered bodies (low-strength materials) with a flexural strength of less than 100 MPa, and the state of the grain boundaries was examined. Here, iron-based soft magnetic powder with a phosphate coating (60 nm thick) and a silicone resin coating (100 nm thick) formed thereon was used, and stearic acid amide (0.25 mass%) and zinc oxide (0.05 mass%) were used as lubricants. Furthermore, iron-based sintered bodies were prepared using iron-based soft magnetic powder with a single-layer insulating film structure. Here, iron-based soft magnetic powder with a phosphate coating (60 nm thick) was used, and stearic acid amide (0.4 mass%) was used as the lubricant. Table 5 shows the preparation conditions and the state of the grain boundaries of the iron-based sintered bodies.

表5の「粒界に形成された酸化物の種類と量」は、X線回折法(XRD)によって測定したものである。
表5の「粒界の空隙率」は、鉄粉粒子が2個以上近接する粒界断面を撮影できるよう、倍率2,000倍(測定範囲:縦43μm×横64μmの領域)で撮影した、焼結体の断面のSEM画像から、以下の手順で求めた。
図7Aに、焼結体の断面のSEM画像(元画像)の一例を示している。図7Bに、粒界全体を着色した図を示している。例えば、図7Aに示す焼結体の断面のSEM画像(元画像)から「粒界の空隙率」を算出する場合、画像解析により、図7Bから、粒界(着色した部分)の面積(粒界面積)を求める。図7Cには、粒界の空隙(酸化鉄が存在しない部分)を着色している。画像解析により、図7Cから、粒界の空隙(着色した部分)の面積(空隙面積)を求める。表5の「粒界の空隙率」は、(空隙面積/粒界面積)×100 [単位:%]から算出した。表5の「粒界の酸化鉄の存在率」は、100-粒界の空隙率 [単位:%]から算出した。
The "type and amount of oxides formed at grain boundaries" in Table 5 was measured by X-ray diffraction (XRD).
The "porosity of grain boundaries" in Table 5 was determined from SEM images of the cross sections of the sintered bodies taken at a magnification of 2,000 times (measurement range: region of 43 μm length × 64 μm width) so that a cross section of a grain boundary where two or more iron powder particles are adjacent to each other could be photographed, using the following procedure.
FIG. 7A shows an example of an SEM image (original image) of a cross section of a sintered body. FIG. 7B shows a diagram in which the entire grain boundary is colored. For example, when calculating the "grain boundary porosity" from the SEM image (original image) of the cross section of the sintered body shown in FIG. 7A, the area (grain boundary area) of the grain boundary (colored portion) is determined from FIG. 7B by image analysis. FIG. 7C shows the grain boundary voids (portions where iron oxide is not present) colored. The area (void area) of the grain boundary voids (colored portion) is determined from FIG. 7C by image analysis. The "grain boundary porosity" in Table 5 was calculated by (void area/grain boundary area) × 100 [unit: %]. The "abundance of iron oxide at the grain boundary" in Table 5 was calculated by 100 - grain boundary porosity [unit: %].

表5に示すように、絶縁膜が二層構造の鉄基軟磁性粉末を使用した高強度材(以下、単に「高強度材」と称することがある)では、「粒界の酸化鉄の存在率」は58%であった。絶縁膜が二層構造の鉄基軟磁性粉末を使用した低強度材(以下、単に「低強度材」と称することがある)では、「粒界の酸化鉄の存在率」は49%であった。高強度材と低強度材とで「粒界の酸化鉄の存在率」が異なる原因は、水蒸気中の熱処理で生成した酸化鉄の種類と絶縁膜の分解であると考えられる。
なお、絶縁膜が単層構造の鉄基軟磁性粉末を使用した鉄基焼結体では、「粒界の酸化鉄の存在率」は39%であった。
As shown in Table 5, in a high-strength material (hereinafter sometimes simply referred to as "high-strength material") using an iron-based soft magnetic powder with a two-layer insulating film, the "abundance of iron oxide at grain boundaries" was 58%. In a low-strength material (hereinafter sometimes simply referred to as "low-strength material") using an iron-based soft magnetic powder with a two-layer insulating film, the "abundance of iron oxide at grain boundaries" was 49%. The difference in the "abundance of iron oxide at grain boundaries" between the high-strength material and the low-strength material is thought to be due to the type of iron oxide produced by heat treatment in water vapor and the decomposition of the insulating film.
In addition, in the iron-based sintered body using the iron-based soft magnetic powder with a single-layer insulating film, the "abundance rate of iron oxide at grain boundaries" was 39%.

図8Aに、高強度材の粒界の断面SEM画像を示している。図8Bに、低強度材の粒界の断面SEM画像を示している。図8Aおよび図8Bでは、粒界の酸化物を比較するため、酸化物を拡大した画像を示している。高強度材からは粒界に1種類の酸化物(Fe)だけが検出された、図8Aの画像から、粒界に酸化物(Fe)が緻密に形成されていることが確認できる。また、鉄基軟磁性粉末の界面部分に絶縁膜が一様に形成されていることが確認できる。 Figure 8A shows a cross-sectional SEM image of the grain boundary of the high-strength material. Figure 8B shows a cross-sectional SEM image of the grain boundary of the low-strength material. Figures 8A and 8B show enlarged images of oxides to compare the oxides at the grain boundaries. Only one type of oxide ( Fe3O4 ) was detected at the grain boundaries in the high-strength material. From the image in Figure 8A , it can be seen that the oxide ( Fe3O4 ) is densely formed at the grain boundaries. It can also be seen that an insulating film is uniformly formed at the interface of the iron-based soft magnetic powder.

一方、低強度材からは粒界に2種類の酸化物(FeとFeO)が検出された。図8Bの画像から、酸化物にクラックが多く生じていることが確認できる。これは、2種類の酸化物の密度が異なるため歪が生じたことで、粒界の酸化物内にクラックが生じたと考えられる。これが強度低下につながったと推測される。クラックが多い酸化物は、鉄基軟磁性粉末同士の結合に寄与していないことがわかる。 On the other hand, two types of oxides ( Fe3O4 and FeO ) were detected at the grain boundaries in the low-strength material. The image in Figure 8B confirms that many cracks have occurred in the oxides. This is thought to be due to distortion caused by the difference in density between the two types of oxides, which in turn caused cracks to occur in the oxides at the grain boundaries. This is presumably what led to the decrease in strength. It can be seen that oxides with many cracks do not contribute to the bonding of the iron-based soft magnetic powder together.

図9に、図8Bに示す部分の一部のエリアのTEM-EDXマッピング像を示している(TEM:透過型電子顕微鏡、EDX:エネルギー分散型X線分光法)。図9から、鉄基軟磁性粉末の界面部分に、絶縁膜の剥離が生じていることがわかる。また、TEM-EDXマッピングによる元素分析から、鉄基磁性粉末を被覆していた一層目のリン酸系被膜由来のリン(P)が、粉末界面付近で、部分的に検出された。さらに、二層目のシリコーン樹脂被膜由来のシリコン(Si)が、粒界酸化物の全域から検出された。このことから、鉄基磁性粉末を被覆していたリン酸系被膜は、水蒸気熱処理により分解し破壊したと考えられる。また、二層目のシリコーン樹脂被膜は、水蒸気熱処理により、全て分解したと考えられる。これら二層の絶縁膜が分解した際、CO、CO、HO等のガスが発生したと推測され、それにより鉄基軟磁性粉末の界面の大部分で絶縁膜が剥離し、強度低下につながったと推測される。 FIG. 9 shows a TEM-EDX mapping image of a portion of the area shown in FIG. 8B (TEM: transmission electron microscope, EDX: energy dispersive X-ray spectroscopy). FIG. 9 reveals that peeling of the insulating film has occurred at the interface of the iron-based soft magnetic powder. Furthermore, elemental analysis using TEM-EDX mapping revealed that phosphorus (P) derived from the first phosphate coating layer covering the iron-based magnetic powder was partially detected near the powder interface. Furthermore, silicon (Si) derived from the second silicone resin coating layer was detected throughout the grain boundary oxide. From this, it is believed that the phosphate coating layer covering the iron-based magnetic powder was decomposed and destroyed by the steam heat treatment. It is also believed that the second silicone resin coating layer was completely decomposed by the steam heat treatment. It is believed that gases such as CO 2 , CO 2 , and H 2 O were generated when these two insulating layers decomposed, which caused the insulating film to peel off at most of the interface of the iron-based soft magnetic powder, resulting in a decrease in strength.

図10に、表5に示す焼結体の抗折強度と粒界の空隙率との関係を示している。また、図10に、抗折強度と粒界の空隙率の相関線を示している。図10から、粒界の空隙率が42%以下のとき、抗折強度が100MPa以上になると考えられる。粒界の空隙率が42%以下のとき、粒界の酸化鉄の存在率は58%以上である。
上記より、鉄基焼結体における粒界の酸化鉄の存在率が58%以上であるとき、鉄基焼結体は、抗折強度が100MPa以上である高強度の焼結体であると考えられる
Fig. 10 shows the relationship between the flexural strength and the grain boundary porosity of the sintered body shown in Table 5. Fig. 10 also shows the correlation line between the flexural strength and the grain boundary porosity. From Fig. 10, it is believed that when the grain boundary porosity is 42% or less, the flexural strength is 100 MPa or more. When the grain boundary porosity is 42% or less, the proportion of iron oxide in the grain boundaries is 58% or more.
From the above, when the proportion of iron oxide present at grain boundaries in an iron-based sintered body is 58% or more, the iron-based sintered body is considered to be a high-strength sintered body having a bending strength of 100 MPa or more .

以上より、水蒸気熱処理の際、熱処理温度を600℃未満とすることにより、粒界の酸化鉄の存在率が58%以上であり、抗折強度が100MPaである機械特性の高い鉄基焼結体が得られることがわかった。 From the above, it was found that by setting the heat treatment temperature during steam heat treatment to less than 600°C, an iron-based sintered body with excellent mechanical properties, including a grain boundary iron oxide content of 58% or more and a flexural strength of 100 MPa, can be obtained.

以上、本発明の実施形態について実施例に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The above describes embodiments of the present invention based on examples, but the specific configurations should not be considered limited to these embodiments. The scope of the present invention is indicated by the claims, not the above description, and includes all modifications that are equivalent in meaning to and within the scope of the claims.

Claims (3)

表面にリン酸系被膜が形成され、前記リン酸系被膜の表面にシリコーン樹脂被膜が形成された鉄基軟磁性粉末と、前記鉄基軟磁性粉末間の粒界に存在する酸化鉄とを有し、
前記酸化鉄は、1種類の酸化物からなり、前記粒界の58%以上に存在することを特徴とする鉄基焼結体。
The iron-based soft magnetic powder has a phosphate-based coating formed on its surface and a silicone resin coating formed on the surface of the phosphate-based coating, and iron oxide present at grain boundaries between the iron-based soft magnetic powder,
The iron-based sintered body is characterized in that the iron oxide consists of one type of oxide and is present in 58% or more of the grain boundaries.
抗折強度が100MPa以上であることを特徴とする請求項1に記載の鉄基焼結体。 The iron-based sintered body according to claim 1, characterized in that it has a flexural strength of 100 MPa or more. 表面がリン酸系被膜に被覆され、前記リン酸系被膜の表面がシリコーン樹脂被膜に被覆された鉄基軟磁性粉末と、ステアリン酸アミドと、無機固体潤滑剤とを含む混合物を成形する成形工程と、
前記成形工程で得られた成形体を水蒸気中で熱処理する熱処理工程とを含み、
前記熱処理工程において、前記成形体を水蒸気中で、460℃以上600℃未満で、かつ、30分以上300分以下熱処理し、
前記熱処理工程によって得られた鉄基焼結体には、前記鉄基軟磁性粉末間の粒界に酸化鉄が存在し、
前記酸化鉄は、1種類の酸化物からなり、前記粒界の58%以上に存在することを特徴とする鉄基焼結体の製造方法。
a molding step of molding a mixture containing an iron-based soft magnetic powder whose surface is coated with a phosphoric acid-based coating, the surface of which is coated with a silicone resin coating, stearic acid amide, and an inorganic solid lubricant;
a heat treatment step of heat treating the compact obtained in the molding step in water vapor,
In the heat treatment step, the compact is heat-treated in water vapor at 460°C or higher and lower than 600°C for 30 minutes or longer and 300 minutes or shorter,
In the iron-based sintered body obtained by the heat treatment step, iron oxide exists at the grain boundaries between the iron-based soft magnetic powders,
The method for producing an iron-based sintered body is characterized in that the iron oxide comprises one type of oxide and is present in 58% or more of the grain boundaries.
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