(57)【要約】【課題】簡易な方法で製造することができ、かつ軟磁性粉末以外の成分を従来より低減しながらも、低い渦電流損が確保されるとともに高い絶縁性および磁束密度を得ることができる圧粉磁心および圧粉磁心用粉末の製造方法を提供する。【解決手段】軟磁性金属粉末に金属アルコキシドを混合し、次いで、該金属アルコキシドを加水分解させて該軟磁性金属粉末の表面に金属酸化物被膜を形成し、次いで、該金属酸化物被膜を表面に形成した該軟磁性金属粉末を水で溶解したプロピオン酸金属塩に混合して乾燥させ、圧粉磁心用粉末を得る。そしてこの圧粉磁心用粉末をプレス成形し、熱処理して圧粉磁心を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性金属粉末に金属アルコキシドを混合する工程と、
該金属アルコキシドを加水分解させて該軟磁性金属粉末の表面に金属酸化物被膜を形成する工程と、
該金属酸化物被膜を形成した該軟磁性金属粉末を、水で溶解したプロピオン酸金属塩に混合して乾燥させる工程と、
を有することを特徴とする圧粉磁心用粉末の製造方法。
【請求項２】
前記プロピオン酸金属塩は、プロピオン酸カルシウム、プロピオン酸亜鉛、プロピオン酸バリウム、プロピオン酸マグネシウムのうちのいずれか１種、または２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の圧粉磁心用粉末の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の製造方法で得られた圧粉磁心用粉末をプレス成形し、熱処理してなることを特徴とする圧粉磁心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧粉磁心および圧粉磁心用粉末の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄などの軟磁性金属粉末を圧縮成形して得られる圧粉磁心は、電磁鋼板などによる積層コアと比較して、製造時の材料歩留まりが良く材料コストが低減できるととともに、形状自由度が高いといった特長がある。この種の圧粉磁心にあっては、樹脂や無機粉末などの絶縁物と金属粉末を混合するか、あるいは金属粉末の表面に絶縁被膜を被覆して金属粉末間の絶縁性を上昇させることにより、コアの渦電流損を低減させることができる（特許文献１等参照）。金属材料の表面に絶縁被膜を形成する方法としては、金属アルコキシドを用いる方法が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０５７５８６号公報
【特許文献２】特開２００９−０８８５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の絶縁被膜の形成方法では、十分な電気抵抗を得るために絶縁被膜の体積を大きくする必要があるため、高い磁束密度が得られにくいといった難点があった。また、絶縁被膜をより簡易に形成することができる方法も要望されていた。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な方法で製造することができ、かつ軟磁性粉末以外の成分を従来より低減しながらも、高い絶縁性および磁束密度を得ることができる圧粉磁心および圧粉磁心用粉末の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の圧粉磁心用粉末の製造方法は、軟磁性金属粉末に金属アルコキシドを混合する工程と、該金属アルコキシドを加水分解させて該軟磁性金属粉末の表面に金属酸化物被膜を形成する工程と、該金属酸化物被膜を形成した該軟磁性金属粉末を、水で溶解したプロピオン酸金属塩に混合して乾燥させる工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項２に記載の圧粉磁心用粉末の製造方法は、請求項１のプロピオン酸金属塩が、プロピオン酸カルシウム、プロピオン酸亜鉛、プロピオン酸バリウム、プロピオン酸マグネシウムのうちのいずれか１種、または２種以上の混合物であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項３に記載の圧粉磁心は、請求項１または２に記載の製造方法で得られた圧粉磁心用粉末をプレス成形し、熱処理してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧粉磁心用粉末の製造方法によれば、圧粉磁心に製造されると、高い絶縁性および磁束密度を発揮する圧粉磁心用粉末を簡易な方法で製造することができるといった効果を奏する。
【００１０】
本発明の圧粉磁心によれば、高い絶縁性および磁束密度を発揮し、また、簡易な方法で製造することができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧粉磁心用粉末および圧粉磁心の製造方法の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図１により説明する。
図１は、一実施形態に係る圧粉磁心用粉末および圧粉磁心の製造方法を工程順に示している。本実施形態では、まず、鉄粉等の軟磁性金属粉末に金属アルコキシドを混合する（ステップＳ１）。鉄粉の場合、アトマイズ法、還元法等の製法で得られたものであって、Ｆｅ純度が例えば９９．８％以上のものが用いられる。金属アルコキシドは、具体的にはテトラエトキシチタン等のチタンアルコキシド化合物が用いられ、混合量は軟磁性金属粉末に対し例えば０．２質量％とされる。
【００１３】
次に、金属アルコキシドを混合した軟磁性金属粉末を空気中で放置させて加水分解の反応を起こさせる（ステップＳ２）。これにより、軟磁性金属粉末の表面には金属酸化物被膜が形成される。軟磁性金属粉末に混合した金属アルコキシドがチタンアルコキシド化合物であった場合には、軟磁性金属粉末の表面には酸化チタンの被膜が形成される。
【００１４】
次に、金属酸化物被膜が表面に形成された軟磁性金属粉末を、水で溶解したプロピオン酸金属塩に混合する（ステップＳ３）。プロピオン酸金属塩としては、プロピオン酸カルシウム等が用いられ、軟磁性金属粉末に対し例えば０．３質量％の割合で混合される。なお、プロピオン酸金属塩は、プロピオン酸カルシウムに限られず、例えば、プロピオン酸亜鉛、プロピオン酸バリウム、プロピオン酸マグネシウムであってもよい。また、プロピオン酸金属塩は、これらうちのいずれか１種に限られず、２種以上の混合物であってもよい。
【００１５】
次に、金属酸化物被膜が表面に形成された軟磁性金属粉末およびプロピオン酸金属塩が混合された水溶液を乾燥させる（ステップＳ４）。この乾燥工程にあっては、軟磁性金属粉末の酸化を抑制する効果を高めるため、不活性ガス雰囲気中で乾燥することがより好ましい。乾燥によって水分が除去された粉末を、本実施形態の圧粉磁心用粉末として得、次いでこの圧粉磁心用粉末を金型を用いて所定形状にプレス成形する（ステップＳ５）。
【００１６】
次に、ステップＳ５で得たプレス成形品を加熱する熱処理を行い（ステップＳ６）、本実施形態の圧粉磁心を得る。熱処理は主にプレス成形で生じた歪みを除去するために行われ、熱処理温度は例えば５００℃程度とされる。
【００１７】
上記一実施形態によれば、ステップＳ３において、軟磁性金属粉末の表面に形成された金属酸化物被膜の表面に、プロピオン酸金属塩が均一に分散される。プロピオン酸金属塩は、熱処理されると金属酸化物と炭化水素鎖に分解し、分解した金属酸化物は絶縁性を高める効果がある。そのため、炭化水素鎖が短いプロピオン酸金属塩を用いることで、より少ない添加量で絶縁性を高めることができ、結果として高い磁束密度を得ることができる。
【００１８】
プロピオン酸金属塩の熱処理温度は、プロピオン酸金属塩が金属酸化物と炭化水素に分解する温度以上であればよいことから、本実施形態では、ステップＳ６のプレス成形で生じた歪みを除去するための熱処理工程で、プロピオン酸金属塩の熱処理を同時に行うことで、プロピオン酸金属塩を金属酸化物と炭化水素鎖に分解し、分解した金属酸化物によりステップＳ２で形成された金属酸化物被膜の絶縁性を高めている。なお、プロピオン酸金属塩の熱処理は、ステップ６で同時に熱処理することに限定されず、例えばステップ４の乾燥工程で同時に行ってもよく、別に熱処理工程を設けて行ってもよい。
【００１９】
また、本実施形態の圧粉磁心用粉末の製造方法では、ステップＳ２での金属酸化物被膜の形成は空気中で放置させることによりなされ、また、ステップＳ３では金属酸化物被膜を形成した軟磁性金属粉末を水で溶解したプロピオン酸金属塩に混合するため、これら工程を容易に行うことができる。また、他の工程も特別な設備を要することなく行うことができる。したがって圧粉磁心用粉末を簡易に製造することができる。
【実施例】
【００２０】
［実施例１］
Ｆｅが９９．８％以上の鉄粉に対して０．２質量％のテトラエトキシチタン（酸化チタン、絶縁材料１）を混合し、空気中で放置して加水分解させ、鉄粉の表面に酸化チタン被膜を形成した。次に、鉄粉に対して０．３質量％のプロピオン酸カルシウム（絶縁材料２）を水に溶解し、その水溶液と酸化チタン被膜を形成した鉄粉を混合した。次に、この混合水溶液を窒素雰囲気中で乾燥して圧粉磁心用粉末を得た。
【００２１】
続いて、この圧粉磁心用粉末を金型内に供給して面圧１１７６ＭＰａでプレス成形した。そして、得られたプレス成形品を窒素雰囲気中においてトップ温度５００℃で熱処理し、実施例１の圧粉磁心を得た。
【００２２】
［実施例２〜４］
絶縁材料２として、プロピオン酸カルシウムに代えてプロピオン酸亜鉛（実施例２）、プロピオン酸バリウム（実施例３）、プロピオン酸マグネシウム（実施例４）を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例２〜４の圧粉磁心を得た。
【００２３】
［比較例１〜４］
絶縁材料２のプロピオン酸カルシウムを用いない以外は実施例１と同様にして、比較例１の圧粉磁心を得た。また、実施例１の絶縁材料２であるプロピオン酸カルシウムに代えて、ステアリン酸カルシウム（溶媒なし、比較例２）、エポキシ樹脂（溶媒としてメチルエチルケトン使用、比較例３）、シリコーン樹脂（溶媒としてメチルエチルケトン使用、比較例４）を用いて製造した圧粉磁心を、比較例２〜４とした。
実施例１〜４、比較例１〜４の製造条件を、表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
１．鉄損（Ｐｃ）の測定
実施例１〜４、比較例１〜４の圧粉磁心に一次コイル（２５ターン）と二次コイル（２５ターン）を巻き、交流磁気特性（１Ｔ、４００Ｈｚにおける鉄損）を測定した。
【００２６】
２．磁束密度（Ｂ）の測定
実施例１〜４、比較例１〜４の圧粉磁心に一次コイル（３２０ターン）と二次コイル（３５ターン）を巻き、直流磁気特性（１０Ａ／ｍにおける磁束密度）を測定した。
【００２７】
鉄損と磁束密度の測定結果を、表２に示す。この測定結果によれば、実施例１〜４は、低い鉄損と高い磁束密度という良好な値をバランスよく示しており、一方、比較例１〜４では、鉄損が高いか磁束密度が低いかのいずれかの値を示し、双方の特性がともに良好であるものはなかった。したがって本発明の効果が実証されたものとなっている。
【００２８】
【表２】
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【図１】
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