(57)【要約】      （修正有）【課題】使用する樹脂量を低減しつつ、該樹脂硬化前の圧縮成形体から圧粉磁心とした場合の密度変化を抑制して、良好な特性を有する高密度の圧粉磁心を得ることができる金属粉末と、該金属粉末の製造方法、および該金属粉末を用いた圧粉磁心の製造方法を提供する。【解決手段】金属粉末の表面が、分子内にメチロール基を有するフェノール樹脂で被覆されてなり、且つ該フェノール樹脂の含有量が０．０５〜０．４質量％であることを特徴とする圧粉磁心用金属粉末である。上記圧粉磁心用金属粉末の圧縮成形体中の上記フェノール樹脂を硬化させることで、圧粉磁心を製造できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末の表面が、分子内にメチロール基を有するフェノール樹脂で被覆されてなり、且つ該フェノール樹脂の含有量が０．０５〜０．４質量％であることを特徴とする圧粉磁心用金属粉末。
【請求項２】
上記フェノール樹脂は、該フェノール樹脂１ｇを１００ｍｌの煮沸メタノールに溶解させた場合の未溶解部分が、該フェノール樹脂総量に対し、５質量％以下である請求項１に記載の圧粉磁心用金属粉末。
【請求項３】
上記金属粉末は、軟磁性粉末である請求項１または２に記載の圧粉磁心用金属粉末。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の圧粉磁心用金属粉末を製造する方法であって、
有機溶媒を用いて上記フェノール樹脂を上記金属粉末表面に被覆させることを特徴とする圧粉磁心用金属粉末の製造方法。
【請求項５】
上記有機溶媒は、アルコールである請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
上記フェノール樹脂の粉末と上記金属粉末との混合粉末に上記アルコールを添加、混合し、その後該アルコールを蒸発除去する請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
上記アルコールの添加量は、原料金属粉末１００質量部に対し、１〜１０質量部である請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載の圧粉磁心用金属粉末の圧縮成形体中に存在するフェノール樹脂を、熱硬化させることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄粉や鉄基合金粉末などの金属粉末とフェノール樹脂から構成される圧粉磁心用材料、および該材料から得られる圧粉磁心に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
交流磁場内で使用される磁心では、鉄損、特に渦電流損が小さいことや磁束密度が高いことが必要であると共に、製造工程におけるハンドリングおよびコイルにするための巻き線の際に破損のないことが必要である。また、例えば、自動車用のモーターなどに適用される磁心では、遠心力がかかるため、これに耐え得る強度、特にエンジンルームで使用される場合を想定して、高温での機械的強度に優れていることが要求される。
【０００３】
所謂圧粉磁心の場合は、金属粉粒子間に絶縁性を有する樹脂を介在させることで渦電流損を抑制できると共に、該樹脂が金属粉粒子間で接着剤の役割を果たすため、良好な機械的強度を確保して破損を防止することが可能である。
【０００４】
しかし、絶縁性や機械的強度の向上の面では樹脂の使用量を多くすればよいものの、かかる場合には圧粉磁心の密度は低下し、その結果、磁気的特性（透磁率や飽和磁束密度など）の低下が引き起こされる。よって、上記の如き自動車用のモーターなどの分野では、小型化の要請から、圧粉磁心に使用する樹脂量を低減して圧粉磁心を高密度化することにより高い磁気的特性を確保しつつ、良好な電気抵抗と強度をも保持し得る技術が求められている。
【０００５】
圧粉磁心に使用する樹脂量を低減する技術としては、例えば、特許文献１〜３に、鉄粉などの金属粉末の最表面を樹脂で被覆する手法が提案されている。これらの技術のように、金属粉末表面に樹脂が存在する場合には、該樹脂が効率的に接着剤としての役割を果たすことができるため、樹脂量を低減しつつ、圧粉磁心を得ることができる。
【０００６】
他方、本発明者等も、特定のフェノール樹脂を用いて、極めて良好な機械的強度（特に高温強度）と、優れた電気抵抗を有する圧粉磁心と、該圧粉磁心を得るための粉末を開発し、特許出願をしている（特許文献４）。しかし、この特許文献４に開示の圧粉磁心用粉末は、金属粉末（軟磁性粉末）とフェノール樹脂微粉末とを混合したものであり、例えば上記の自動車用モーターなどの分野における小型化の要請に対応し得るような高密度で高い磁気的特性を有する圧粉磁心を製造しようとすると、機械的強度や電気抵抗の確保の点から、フェノール樹脂量の低減には限界があるため、かかる点において未だ改善の余地がある。
【０００７】
【特許文献１】
特表平１０−５０３８０７号公報（第８頁例１）
【特許文献２】
特開２００２−２１７０１５号公報
【特許文献３】
特開２００２−２４６２１９号公報
【特許文献４】
特開２００２−２８０２０９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、上記特許文献４に開示の圧粉磁心用粉末および圧粉磁心について、さらなる改良を施し、使用する樹脂量を低減してより高密度の圧粉磁心を得るべく、上記特許文献１〜３に開示の技術のように、金属粉末表面を特定のフェノール樹脂で被覆する方法を試みた。
【０００９】
上記フェノール樹脂の如き熱硬化性樹脂を用いて高密度の圧粉磁心を製造するに当たっては、通常、該樹脂を含有する圧粉磁心用粉末を一旦圧縮成形して高密度の圧縮成形体とし、該圧縮成形体中の樹脂を熱硬化させる方法が採用される。ところが、上記の如き被覆法による圧粉磁心用粉末から得られる圧粉磁心では、最終的に得られる圧粉磁心の密度が、樹脂硬化前の圧縮成形体の密度よりも小さくなる場合があり、このように圧縮成形体よりも密度が減少した圧粉磁心では、次のような問題が生じることが判明した。
【００１０】
（ｉ）圧粉磁心の形状・寸法精度の問題
圧粉磁心の形状・寸法は、樹脂硬化前の圧縮成形体を製造するための成形型によって決定される。ところが、圧粉磁心の密度が圧縮成形体よりも小さくなるということは、すなわち圧粉磁心の寸法が圧縮成形体よりも大きくなっていることを意味しており、この場合、厳格に設計された成形型を用いるなどして圧縮成形体を製造したとしても、圧粉磁心とした場合には寸法変化が生じることになるため、設計通りの寸法・形状の圧粉磁心を製造することが実質的に不可能となる。特にモーター用途などの場合、圧粉磁心の寸法・形状の精度が厳格に要求されるため、上記の如き密度変化が生じる圧粉磁心では、かかる用途への適用が極めて困難となる。
【００１１】
（ｉｉ）圧粉磁心の機械的強度の問題
詳しくは後述するが、例えば使用するフェノール樹脂量を同じにして圧粉磁心の密度を高めていくと、それに従って圧粉磁心の機械的強度も増大することが一般的であるが、上記の如き密度変化が生じた圧粉磁心では、その機械的強度（特に高温強度）が低下するといった、機械的強度面での信頼性が損なわれる問題がある。
【００１２】
本発明は上記事情の下でなされたものであり、その目的は、使用する樹脂量を低減しつつ、該樹脂硬化前の圧縮成形体から圧粉磁心とした場合の密度変化を抑制して、良好な特性を有する高密度の圧粉磁心を得ることができる金属粉末と、該金属粉末の製造方法、および該金属粉末を用いた圧粉磁心の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成し得た本発明の圧粉磁心用金属粉末は、金属粉末の表面が、分子内にメチロール基を有するフェノール樹脂で被覆されてなり、且つ該フェノール樹脂の含有量が０．０５〜０．４質量％であるところに要旨を有するものである。上記フェノール樹脂は、具体的には、該フェノール樹脂１ｇを１００ｍｌの煮沸メタノールに溶解させた場合の未溶解部分が、該フェノール樹脂総量に対し、５質量％以下のものである。また、上記金属粉末の具体例としては、軟磁性粉末が挙げられる。
【００１４】
また、本発明の圧粉磁心用金属粉末の製造方法は、上記の圧粉磁心用金属粉末を製造するに当たり、有機溶媒を用いて上記フェノール樹脂を上記金属粉末表面に被覆させるところに要旨が存在する。
【００１５】
上記有機溶媒としては、アルコールが好適であり、この場合、上記フェノール樹脂の粉末と上記金属粉末との混合粉末に上記アルコールを添加、混合し、その後該アルコールを蒸発除去することが、好ましい実施態様である。さらにこの場合、上記アルコールの添加量は、原料金属粉末１００質量部に対し、１〜１０質量部であることが推奨される。
【００１６】
また、上記の圧粉磁心用金属粉末の圧縮成形体中に存在するフェノール樹脂を熱硬化する圧粉磁心の製造方法も、本発明に包含される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、上記特許文献４に開示の技術をベースに、使用するフェノール樹脂量を低減してより高密度の圧粉磁心を得るべく、金属粉末（以下、圧粉磁心用金属粉末と区別する目的で、「原料金属粉末」と称する場合がある）にフェノール樹脂を被覆してなる圧粉磁心用金属粉末の開発を進めた。そしてその過程で、上述の通り、上記圧粉磁心用金属粉末から得られる圧粉磁心では、樹脂硬化前の圧縮成形体よりも密度が減少するといった現象（以下、単に「密度変化」と称する場合がある）が起こる場合があり、この場合に、上記の如き問題が生じることを見出すと共に、かかる現象を回避可能な圧粉磁心用金属粉末の構成を見出し、本発明の完成に至ったのである。
【００１８】
なお、本発明でいう「圧粉磁心」とは、金属粉末に、電気的絶縁と機械的強度付与のためのバインダー樹脂、および場合によっては圧縮成形時の摩擦を低減するための潤滑剤を混合し、圧縮成形して所定の形状とした後、バインダー樹脂を熱硬化したものであり、主に交流磁場内で使用される磁心（コア）と呼ばれる電磁気部品である。以下、本発明を詳細に説明する。
【００１９】
本発明で使用される金属粉末としては、例えば、軟磁性粉末が挙げられる。軟磁性粉末とは、強磁性体の金属粉末であり、例えば、純鉄粉、鉄基合金粉末（Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、センダスト、パーマロイなど）およびアモルファス粉末、表面にりん酸系化成皮膜や酸化皮膜などの電気絶縁皮膜を有する鉄粉などが例示できる。
【００２０】
こうした軟磁性粉末は、例えば、アトマイズ法によって微粒子とした後還元し、その後粉砕することなどによって製造できる。このような製法により、ふるい分け法で評価される粒度分布で、累積粒度分布が５０％になる平均粒径が２０〜２５０μｍ程度の軟磁性粉末が得られるが、本発明においては、中でも５０〜１５０μｍ程度のものが好ましく用いられる。
【００２１】
本発明の圧粉磁心用金属粉末は、上記軟磁性粉末の如き金属粉末とフェノール樹脂を必須構成要素とするものであり、該フェノール樹脂がバインダー樹脂としての役割を果たす。フェノール樹脂は熱硬化性樹脂であり、圧縮成形後、熱処理して架橋反応を進行させること、すなわち熱硬化させることで、良好な機械的強度を有する圧粉磁心が得られる。
【００２２】
上記圧粉磁心用金属粉末で使用するフェノール樹脂は分子内にメチロール基を有するものであり、自己架橋型のものである。フェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂とレゾール型フェノール樹脂が知られているが、通常のレゾール型フェノール樹脂は自己架橋能を有するものの、液状であり、原料金属粉末表面に被覆した場合に、べたつきが生じるなど、取り扱い性に問題が生じる。他方、ノボラック型フェノール樹脂は、自己架橋能を有しておらず、硬化剤（ヘキサメチレンテトラミンなど）を併用する必要があるが、こうした硬化剤は毒性を有するものが一般的である。
【００２３】
これに対し、本発明で使用する上記フェノール樹脂は、常温で固体であり、且つ分子内に存在するメチロール基の作用によって自己架橋し得るため、有害な硬化剤を併用する必要もなく、安全性が高いものである。また、本発明で使用するフェノール樹脂は、微粉末とすることが可能なものであり、その平均粒径を、例えば３０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下とすることができる。ここでいう「平均粒径」は、走査型電子顕微鏡を用いて撮影したフェノール樹脂微粉末の写真（倍率：４００倍）から無作為に選択したフェノール樹脂単粒子（複数の粒子が凝集したものではなく、単独で存在する粒子）１００個について、該写真から直接測定した粒径を平均して得られる値である。
【００２４】
なお、本発明に係る上記フェノール樹脂では、有機溶媒（アルコールなど）に溶解させて金属粉末（軟磁性粉末など）表面を被覆させるため、架橋が進行しておらず、有機溶媒に良好に溶解することが好ましい。フェノール樹脂は、熱硬化して架橋構造が発達すると、機械的強度が大きくなると共に、軟化が生じなくなり、さらにガラス転移の影響も小さくなることから、高温における機械的強度の低下が見られなくなる。圧粉磁心の機械的強度は、バインダー樹脂の機械的強度に依存するため、架橋構造が比較的発達していないフェノール樹脂を用いた圧縮成形体を熱硬化させることで、フェノール樹脂の架橋を進行させ、常温および高温での機械的強度の向上を図ることができる。
【００２５】
このように、良好に有機溶媒に溶解するフェノール樹脂としては、該フェノール樹脂１ｇを１００ｍｌの煮沸メタノールに溶解させた場合の未溶解部分が、フェノール樹脂総量に対し、５質量％以下であるものが推奨される。フェノール樹脂の煮沸メタノールに対する溶解性は、該フェノール樹脂分子に存在するメチロール基の量に依存し、その数が多いほど溶解し易いと考えられるが、架橋反応の進行に伴い、メチロール基が消費されてその数が減少するため、煮沸メタノールに溶解しない部分（未溶解部分）が生じるようになると推測される。以下、「未溶解部分」の量は、上記フェノール樹脂における未溶解部分の、フェノール樹脂総量に対する量を意味することとする。
【００２６】
すなわち、未溶解部分が上記上限値を超えるフェノール樹脂は、架橋が進行しているため、これを使用した圧粉磁心では、十分な電気抵抗を確保できない場合がある。
【００２７】
フェノール樹脂の上記未溶解部分の量は、以下の方法によって求められる。精秤した質量Ｗ１のフェノール樹脂を、フェノール樹脂１ｇに対して１００ｍｌの割合のメタノール中に投入し、８０℃で２０時間ソックスレー抽出し、７μｍ以上のフェノール樹脂粒子が保留されるガラスフィルターで濾過する。この濾液を乾燥固化させ、残留乾固物の質量Ｗ２を測定し、下式（１）を用いて未溶解部分量Ｘを算出する。
Ｘ  ＝  １００  ×｛１−（Ｗ２／Ｗ１）｝      ・・・（１）。
【００２８】
なお、本発明の圧粉磁心用金属粉末中のフェノール樹脂における上記未溶解部分量は、該フェノール樹脂を溶媒に溶解させて溶液とし、該溶液を金属粉末から濾過などによって分離した後、該溶媒を除去し、例えば後述する潤滑剤が含有されている場合には、該潤滑剤のみ溶解する溶媒を用いてさらに濾過分離を行い、フェノール樹脂のみを取り出した上で、上記の方法によって求めることができる。
【００２９】
ちなみに、圧粉磁心用樹脂として公知のエポキシ樹脂では、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などが代表的であるが、これらの樹脂はエピクロルヒドリンを原料とすることが一般的であり、該エピクロルヒドリン中に含有される塩素が樹脂中に残留するため、安全性の面で劣る。また、圧粉磁心用樹脂としてエンジニアリングプラスチック（ポリアミドなど）や特殊エンジニアリングプラスチック（ポリフェニレンスルフィドなど）を使用する例もあるが、これらの樹脂（特に特殊エンジニアリングプラスチック）は高価であり、また熱可塑性樹脂であるため、圧粉磁心とした場合に高温強度が不十分となる場合が多い。これに対し、本発明で使用する上記フェノール樹脂は安全性が高く、また、熱硬化性樹脂であることから圧粉磁心の高温強度も優れたものとなる。
【００３０】
上記圧粉磁心用金属粉末では、該粉末全量中、上記フェノール樹脂の含有量が０．０５質量％以上０．４質量％以下である。上記フェノール樹脂の含有量がかかる範囲内であれば、圧粉磁心において、上述の密度変化を抑制し得るため、高密度の圧粉磁心（例えば、７．２ｇ／ｃｍ３以上）であっても、寸法精度よく製造できると共に、強度（特に高温強度）面での信頼性を高めることができる。
【００３１】
上記フェノール樹脂の含有量と圧粉磁心の強度との関係を、図４に示すグラフで説明する。図４のグラフは、圧粉磁心の密度（横軸）と２００℃の抗折強度（縦軸）との関係を表したものである（圧粉磁心の製造方法・条件、密度および２００℃の抗折強度の測定方法の詳細は、後述の実施例参照）。ここで、「０．１％被覆」、「０．２％被覆」、「０．３％被覆」、「０．５％被覆」が、原料金属粉末表面を上記フェノール樹脂で被覆した圧粉磁心用金属粉末から得られた圧粉磁心のデータであり、これらの名称の数値は、上記フェノール樹脂の含有量を意味している。
【００３２】
このグラフを見ると、上記フェノール樹脂含有量が０．１％および０．２％の場合には、圧粉磁心の抗折強度は密度の増加に従って増大している。しかしながら、上記フェノール樹脂含有量が０．５％の圧粉磁心では、密度が増加すると、却って抗折強度が低下するという現象が顕著に現れている。
【００３３】
詳細は後述の実施例において説明するが、フェノール樹脂含有量が０．５％の圧粉磁心において、上記の抗折強度低下現象が生じているものでは、上述の密度変化（圧縮成形体よりも圧粉磁心の密度が減少する現象）が生じており、この密度変化現象が抗折強度低下現象を引き起こしているものと考えられる。
【００３４】
すなわち、圧粉磁心用金属粉末を高密度に圧縮成形し、これを熱硬化させた場合には、熱硬化反応が生じる直前に上記フェノール樹脂が溶融して体積膨張するが、含有するフェノール樹脂量が多いと、圧縮成形体自体が高密度であることから、溶融し体積膨張した樹脂の逃げ場が無いため、圧縮成形体の体積が増大する。そして、このまま樹脂が硬化されて圧粉磁心となり、その後冷却されるが、その際、圧粉磁心自体の体積は収縮しようとするものの、樹脂は架橋の形成によって動きが拘束されているため、圧粉磁心の体積は殆ど変化せず、樹脂の一部に破壊が生じるものと考えられる。よって、最終的な圧粉磁心の密度は、樹脂硬化前の圧縮成形体の密度よりも小さくなり、且つこのような密度変化が生じた圧粉磁心では、クラックなどの欠陥が形成されていると考えられ、これが圧粉磁心の強度低下の原因となっていると推測される。
【００３５】
よって、こうした密度変化現象を抑制するために、圧粉磁心用金属粉末中の上記フェノール樹脂含有量を、特定範囲とする必要があるのである。すなわち、上記フェノール樹脂の含有量が０．４質量％を下回る場合には、圧粉磁心の密度をかなり高めても、上記の密度変化現象を抑制し得るため、強度（特に高温強度）面での信頼性を損なうことなく、高密度の圧粉磁心を得ることができる。また、圧粉磁心製造時の寸法精度も良好となる。より好ましくは０．３質量％以下、さらに好ましくは０．２質量％以下である。
【００３６】
他方、上記フェノール樹脂含有量が０．０５質量％以上であれば、圧粉磁心の密度を高度に高めつつ、用途によっては十分な強度や電気抵抗を確保できる。より好ましくは０．０７質量％以上、さらに好ましくは０．１質量％以上である。
【００３７】
上記圧粉磁心用金属粉末では、さらに潤滑剤を構成要素に含むことも好ましい。この潤滑剤の作用により、圧粉磁心用金属粉末を圧縮成形する際の金属粉末間、あるいは金属粉末−成形型内壁間の摩擦抵抗を低減でき、成形体の型かじりや成形時の発熱を防止することができる。このような効果を有効に発揮させるためには、潤滑剤が圧粉磁心用金属粉末全量中、少なくとも０．２質量％、好ましくは０．５質量％以上含有されていることが推奨される。他方、潤滑剤を多量に添加してもその効果は飽和し、むしろ金属粉末を被覆するフェノール樹脂間の結合を阻害して成形体（圧粉磁心）の機械的強度を低下させたり、該成形体中の原料金属粉末の体積率が減少して磁気的特性の低下を引き起こす傾向があるため、その上限を粉末全量中１質量％とすることが好ましい。より好ましくは０．８質量％以下である。
【００３８】
上記の潤滑剤としては、従来から圧粉磁心の成形に用いられているものを使用すればよく、具体的には、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウムなどのステアリン酸の金属塩粉末、およびパラフィン、ワックス、天然または合成樹脂誘導体などが挙げられる。
【００３９】
また、本発明では、上記圧粉磁心用金属粉末を圧縮成形する際に、内壁面に潤滑剤を塗布した成形型を用いることも好ましく、これにより金属粉末−成形型内壁間の摩擦抵抗の低減を図ることで、圧粉磁心用原料粉末中の潤滑剤量をさらに少なくすることができる。この場合、潤滑剤量は、粉末全量中０．２質量％以下、好ましくは０．１質量％以下とすることが推奨され、これによって、より優れた機械的強度と磁気的特性を有する圧粉磁心の製造が可能となる。なお、上記の成形型を使用する場合は、圧粉磁心用金属粉末が潤滑剤を含有していなくても、型かじりのない成形体を得ることが可能である。
【００４０】
次に、本発明の圧粉磁心用金属粉末を製造する方法について説明する。圧粉磁心用金属粉末を製造するに当たっては、上記金属粉末の表面に上記フェノール樹脂を被覆させればよく、その手法については特に限定されない。例えば、（Ｉ）上記フェノール樹脂を有機溶媒に分散・溶解させて分散液・溶液（以下、まとめて「溶液」という場合がある）とし、該溶液と金属粉末とを混合したり該溶液を金属粉末に噴霧した後、該溶媒を乾燥などにより除去する方法が挙げられる。また、（ＩＩ）金属粉末と上記フェノール樹脂とを混合し、ここに有機溶媒をさらに添加、混合した後、該溶媒を乾燥などにより除去する方法、を採用することも可能である。
【００４１】
上記有機溶媒としては、上記フェノール樹脂が分散または溶解可能なものであれば特に限定されないが、例えばアルコールが安全性やコストの面で好適であり、特に安全性の面を重視すればエタノールやイソプロパノール（ＩＰＡ）が推奨される。
【００４２】
本発明の圧粉磁心用金属粉末を上記（ＩＩ）の方法で製造する場合であって、有機溶媒にアルコールを使用するときには、該アルコール量を原料金属粉末１００質量部に対し、１質量部以上であって、１０質量部以下、より好ましくは５質量部以下とすることが望ましい。アルコール量が上記範囲を下回ると、上記フェノール樹脂の被覆が良好に達成できない場合がある。他方、アルコール量が上記範囲を超えると、除去すべきアルコール量が多くなるため、非効率であり、コストアップの原因にもなる。
【００４３】
圧粉磁心用金属粉末の製造に用いる混合機は特に限定されず、公知の混合機を使用すればよい。混合の際の条件（回転数や時間など）も特に制限はなく、原料金属粉末表面をフェノール樹脂で良好に被覆できる条件を選択すればよい。被覆に使用する有機溶媒の除去方法も特に限定されず、例えば真空容器による揮発除去や、乾燥機による揮発除去など、公知の除去方法（乾燥方法）が採用可能である。有機溶媒除去の際の温度は、常温でもよいが、該有機溶媒の沸点以上、上記フェノール樹脂の硬化温度以下とすることも、除去に要する時間を短縮化できる点で好ましい。また、上記混合機と真空容器などが一体化した装置を採用することもできる。
【００４４】
上述の潤滑剤を含有する圧粉磁心用金属粉末とする場合には、例えば、原料金属粉末をフェノール樹脂で被覆した後、潤滑剤と混合すればよい。
【００４５】
次に、本発明の圧粉磁心用金属粉末を用いて圧粉磁心を製造する方法について説明する。その製造方法は、上記圧粉磁心用金属粉末の圧縮成形体中に存在するフェノール樹脂を熱硬化する、というものである。すなわち、上記圧粉磁心の製造に当たっては、［１］本発明の圧粉磁心用金属粉末を圧縮成形して圧縮成形体を得る工程と、［２］該圧縮成形体中のフェノール樹脂を熱硬化する工程、を設ける。
【００４６】
上記工程［１］において、圧縮成形法は特に限定されず、従来公知の方法が採用可能であるが、上述の通り、内壁面に潤滑剤を塗布した成形型を用いる場合は、圧粉磁心用金属粉末中の潤滑剤量を低減できる点で好ましい。
【００４７】
成形型内壁面に塗布される潤滑剤としては、特に限定されるものではないが、代表的なものとしては、ステアリン酸の金属塩（例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウムなど）が挙げられ、これを粉末状のままで塗布したり、有機溶媒に溶解させて塗布してもよい。また、上記以外の潤滑剤としては、グラファイトや二硫化モリブデンなど、潤滑性を有するものであれば適用できる。
【００４８】
圧縮成形時の好ましい条件としては、圧力２９０ＭＰａ以上１２００ＭＰａ以下、より好ましくは３９０ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下、最大荷重での加圧時間０．０５秒以上５秒以下、より好ましくは０．１秒以上３秒以下である。なお、成形温度が高過ぎると、成形体形状が形成される前にフェノール樹脂が熱硬化してしまう恐れがあるため、圧縮成形は、常温〜１５０℃未満で行わなければならない。ちなみに、本発明の圧粉磁心用金属粉末は、高密度圧粉磁心の製造に好適であるが、かかる圧粉磁心の密度は、この圧縮成形時の成形圧を調節することで制御可能であり、通常は、成形圧を上げると圧粉磁心の密度が増大する。
【００４９】
上記工程［２］において、圧縮成形体中のフェノール樹脂を熱硬化する。熱硬化の方法は特に限定されず、従来公知の方法が採用可能である。熱硬化は、フェノール樹脂の架橋反応が進行し得る１５０℃以上、好ましくは１８０℃以上であって、フェノール樹脂の熱劣化防止の点で３８０℃以下、好ましくは３５０℃以下で行うことが推奨される。また、熱硬化時間は、採用する硬化温度によって多少変化するが、１分以上２時間以下、好ましくは３分以上１時間以下とすることが推奨される。このような熱硬化条件を採用することで、フェノール樹脂の架橋を十分に進行させることができると共に、フェノール樹脂の劣化も防止できる。
【００５０】
このようにして本発明の圧粉磁心用金属粉末から得られる圧粉磁心は、常温、さらには高温における機械的強度および電気抵抗に優れると共に、高密度とすることができ、磁気的特性も高めることができる。
【００５１】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記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。なお、本実施例において、「部」および「％」は質量基準である。
【００５２】
実験１
金属粉末として純鉄粉（株式会社神戸製鋼所製「アトメル３００ＮＨ」）を用い、この表面にフェノール樹脂（分子内にメチロール基を有し、且つ未溶解部分が５％のもの）を用いて圧粉磁心用金属粉末を製造した。純鉄粉とフェノール樹脂とを、純鉄粉とフェノール樹脂の合計量１００部に対して上記フェノール樹脂量が０．１部となる組成で、ハイスピードミキサを用いて１０分間混合し、さらに純鉄粉１００部に対して２部のＩＰＡを投入し混合した。その後、得られた混合物を真空容器に入れてＩＰＡを揮発させ、純鉄粉にフェノール樹脂が被覆されてなる圧粉磁心用金属粉末（被覆型圧粉磁心用金属粉末）を得た。
【００５３】
得られた圧粉磁心用金属粉末を金型に充填し、温度２０℃、圧力４９０．５ＭＰａ、最大荷重での加圧時間２秒で圧縮成形した。その後圧縮成形体中のフェノール樹脂を、空気中２３０℃×１０分の条件で熱硬化させて、長さ３１．４ｍｍ×幅１２．７ｍｍ×厚さ５ｍｍの直方体形状の圧粉磁心を得た。なお、圧縮成形は、潤滑剤（ステアリン酸亜鉛）をエタノール中に分散させ、これを内壁面に刷毛で塗布した金型を用いて行った。
【００５４】
フェノール樹脂硬化前の圧縮成形体、およびフェノール樹脂硬化後の圧粉磁心について、下記の測定を行った。結果を表１および２に示す。
【００５５】
［密度］
圧縮成形体および圧粉磁心について、寸法をマイクロメータで測定して体積を算出し、別途測定した圧縮成形体および圧粉磁心の質量を該体積で除して算出した。
【００５６】
［抗折強度］
抗折強度試験は、ＩＳＯ３３２５（焼結金属材料抗折力）に規定の試験方法に従い、常温（室温）および２００℃の温度で実施した。試験装置には島津製作所製「ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ  ＡＧ−５０００Ｅ」を使用し、支点間距離を２５ｍｍとした。なお、２００℃での測定では、オーブン炉を使用して空気中２００℃の環境下で測定試料を３０分保持した後、該オーブン炉から取り出して３分以内に試験を完了する方法で行った。
【００５７】
［電気抵抗］
４端子法で測定した。プローブには理化電子社製「ＲＭ−１４Ｌ」を用い、測定器には岩崎通信社製デジタルマルチメータ「ＶＯＡＣ−７５１０」を使用し、４端子抵抗測定モードで測定を行った。測定は、端子間距離を７ｍｍとし、プローブを、ストロークが５．９ｍｍ、スプリング荷重が１０−Ｓのタイプで測定試料に押し当てて実施した。なお、１０−Ｓの仕様は、フルストローク５．９ｍｍで、２／３ストロークの際の荷重が１５５ｇである。
【００５８】
実験２〜２４
表１に示す条件に変更した他は、実験１と同様にして被覆型圧粉磁心用金属粉末、圧縮成形体および圧粉磁心を製造し、実験１と同じ測定を実施した。結果を表１および２に示す。
【００５９】
実験２５〜２８
実験１で用いたものと同じ純鉄粉およびフェノール樹脂を、純鉄粉とフェノール樹脂の合計量１００部に対してフェノール樹脂量が０．３部となる組成で、ハイスピードミキサを用いて３０分以上混合して、これらが均一に混合した圧粉磁心用金属粉末（混合型圧粉磁心用金属粉末）を得た。得られた圧粉磁心用金属粉末について、成形圧を表１に示す値とした他は、実験１と同様にして圧縮成形体および圧粉磁心を製造し、実験１と同じ測定を実施した。結果を表１および２に示す。
【００６０】
実験２９〜３２
実験１で用いたものと同じ純鉄粉およびフェノール樹脂を、純鉄粉とフェノール樹脂の合計量１００部に対してフェノール樹脂量が０．５部となる組成で、ハイスピードミキサを用いて３０分以上混合して、これらが均一に混合した混合型圧粉磁心用金属粉末を得た。得られた圧粉磁心用金属粉末について、成形圧を表１に示す値とした他は、実験１と同様にして圧縮成形体および圧粉磁心を製造し、実験１と同じ測定を実施した。結果を表１および２に示す。
【００６１】
実験３３〜３６
金属粉末として、実験１と同じ純鉄粉を用い、これに添加剤を混合することなく、そのまま金型に充填し、温度温度２０℃、圧力４９０．５ＭＰａ、最大荷重での加圧時間２秒で圧縮成形した。その後、空気中２３０℃×１０分の条件で熱処理して、長さ３１．４ｍｍ×幅１２．７ｍｍ×厚さ５ｍｍの直方体形状の圧粉磁心を得た。なお、圧縮成形は、潤滑剤（ステアリン酸亜鉛）をエタノール中に分散させ、これを内壁面に刷毛で塗布した金型を用いて行った。
【００６２】
【表１】
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【００６３】
【表２】
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【００６４】
表１および２において、「フェノール樹脂含有量」は、純鉄粉とフェノール樹脂の合計量（すなわち、圧粉磁心用金属粉末総量）を１００部としたときの量であり、「ＩＰＡ使用量」は、純鉄粉１００部に対する量である。また、「成形圧」は、圧縮成形体を作製した際の成形圧を意味している。
【００６５】
また、図１には、樹脂硬化前の圧縮成形体の密度（縦軸）と成形圧（横軸）との関係を表したグラフを、図２には、樹脂硬化後の圧粉磁心の密度（縦軸）と圧縮成形体の成形圧（横軸）との関係を表したグラフを、夫々示す。さらに、図３には、圧粉磁心の室温での抗折強度（縦軸）と密度（横軸）との関係を表したグラフを、図４には、２００℃での抗折強度（縦軸）と密度（横軸）との関係を表したグラフを、夫々示す。この他、図５には、圧粉磁心の電気抵抗（縦軸）と密度（横軸）との関係を表したグラフを示す。なお、図１〜５のグラフにおいて、「０．１％被覆」は実験Ｎｏ．１〜４の圧縮成形体および圧粉磁心を、「０．２％被覆」は実験Ｎｏ．５〜８の圧縮成形体および圧粉磁心を、「０．３％被覆」は実験Ｎｏ．９〜１２の圧縮成形体および圧粉磁心を、「０．５％被覆」は実験Ｎｏ．１７〜２０の圧縮成形体および圧粉磁心を、「０．３％混合」は実験Ｎｏ．２５〜２８の圧縮成形体および圧粉磁心を、「０．５％混合」は実験Ｎｏ．２９〜３２の圧縮成形体および圧粉磁心を、「純鉄粉」は実験Ｎｏ．３３〜３６の圧縮成形体および圧粉磁心を、夫々意味している。
【００６６】
表１、２および図１〜５から、以下のことが分かる。フェノール樹脂含有量が０．１％および０．２％の被覆型圧粉磁心用金属粉末から得られる圧粉磁心（実験Ｎｏ．１〜８）では、圧粉磁心の密度を高めても上記密度変化現象は起こっておらず、抗折強度低下現象も生じない（図３、４）。また、電気抵抗についても、純鉄粉のみの圧粉磁心（実験Ｎｏ．３３〜３６）や、フェノール樹脂量が０．３％の混合型圧粉磁心用金属粉末から得られた圧粉磁心（実験Ｎｏ．２５〜２８）に比べて格段に優れており、フェノール樹脂量が０．５％の混合型圧粉磁心用金属粉末から得られた圧粉磁心（実験Ｎｏ．２９〜３２）とほぼ同等で、フェノール樹脂量が非常に少ないにも関わらず、非常に良好である（図５）。なお、これら実験Ｎｏ．１〜８の圧粉磁心では、室温、２００℃とも、抗折強度の絶対値は他の圧粉磁心に比べて高くはないが、用途によっては十分な強度を有しているといえる。
【００６７】
また、フェノール樹脂量が０．３％の被覆型圧粉磁心用金属粉末から得られる圧粉磁心（実験Ｎｏ．９〜１６）では、かなり高密度にしても高温での抗折強度低下現象は見られず、非常に優れた強度と電気抵抗を有している（表２、図３〜５）。なお、圧粉磁心用金属粉末製造時に使用するＩＰＡ量を２部から４部に変更しても、圧粉磁心の特性への影響は殆ど見られない（表１、２）。
【００６８】
これに対し、フェノール樹脂量が０．５％の被覆型圧粉磁心用金属粉末から得られる圧粉磁心（実験Ｎｏ．１７〜２４）では、比較的低密度側から上述の密度変化現象が生じ（表１、図１、２）、室温、２００℃のいずれの抗折強度においても、上述の低下現象が起こっており（図３、４）、信頼性の高い高密度圧粉磁心を得ることができない。
【００６９】
また、上述したように、フェノール樹脂量が０．３％の混合型圧粉磁心用金属粉末から得られる圧粉磁心（実験Ｎｏ．２５〜２８）では、電気抵抗が劣っている。さらに、フェノール樹脂量が０．５％の混合型圧粉磁心用金属粉末から得られる圧粉磁心（実験Ｎｏ．２９〜３２）では、比較的低密度側から上述の密度変化現象が生じており（表１、図１、２）、２００℃の抗折強度において、上述の低下現象が見られ（図４）、信頼性の高い高密度圧粉磁心を得ることができない。
【００７０】
この他、表１、図１および２から、圧粉磁心の密度は、圧縮成形体製造時の成形圧を調節することで制御できることが分かる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、圧縮成形体から圧粉磁心とした場合の密度変化を抑制して、高密度圧粉磁心を寸法精度よく製造し得る圧粉磁心用金属粉末を提供できた。本発明の圧粉磁心用金属粉末では、原料金属粉末表面がバインダーであるフェノール樹脂で被覆されている態様であるため、例えば圧縮成形を行う前に長期間保存しても、金属粉末とフェノール樹脂との偏析が生じるおそれがない。また、本発明の圧粉磁心用金属粉末の製造方法によれば、安全且つ効率的に本発明の圧粉磁心用金属粉末を得ることができる。
【００７２】
さらに、本発明の圧粉磁心用金属粉末を用いて得られる圧粉磁心は、高密度で優れた磁気的特性を有し、且つ良好な強度（特に高温強度）および電気抵抗をも備えており、例えば、自動車用モーターの磁心に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で作製した圧粉磁心用金属粉末の圧縮成形体の密度と、成形圧との関係を示すグラフである。
【図２】実施例で作製した圧粉磁心の密度と、該圧粉磁心を得るための圧縮成形体の成形体との関係を示すグラフである。
【図３】実施例で作製した圧粉磁心の室温での抗折強度と、密度との関係を示すグラフである。
【図４】実施例で作製した圧粉磁心の２００℃での抗折強度と、密度との関係を示すグラフである。
【図５】実施例で作製した圧粉磁心の電気抵抗と、密度との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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