(57)【要約】【課題】密度を大きく低下させることなく、強度を向上させることのできる圧粉磁心の製造方法、及び圧粉磁心を提供すること。【解決手段】本発明に係る圧粉磁心の製造方法は、鉄基軟磁性粉末表面にりん酸系化成皮膜を有する圧粉成形体用鉄基軟磁性粉末と潤滑剤とを混合した混合物を、圧縮成形して、圧粉成形体を得る成形工程と、前記圧粉成形体を、３００℃以上５００℃以下で加熱する熱処理工程１と、次いで、酸化性雰囲気中、５００℃超７００℃以下で加熱する熱処理工程２と、次いで、３００℃以上４５０℃以下で、３０分以上１２０分以下加熱する熱処理工程３と、を含むことに要旨を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄基軟磁性粉末表面にりん酸系化成皮膜を有する圧粉成形体用鉄基軟磁性粉末と潤滑剤とを混合した混合物を、圧縮成形して、圧粉成形体を得る成形工程と、
前記圧粉成形体を、３００℃以上５００℃以下で加熱する熱処理工程１と、
次いで、酸化性雰囲気中、５００℃超７００℃以下で加熱する熱処理工程２と、
次いで、３００℃以上４５０℃以下で、３０分以上１２０分以下加熱する熱処理工程３と、
を含むことを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項２】
前記混合物が、さらに、糖アルコール、金属水酸化物、金属過酸化物、過炭酸塩、および酸化剤よりなる群から選択される少なくとも１種の酸素源放出化合物を含むものである請求項１に記載の圧粉磁心の製造方法。
【請求項３】
前記圧粉成形体用鉄基軟磁性粉末が、前記りん酸系化成皮膜の上にシリコーン樹脂皮膜を有するものである請求項１または２に記載の圧粉磁心の製造方法。
【請求項４】
前記潤滑剤がポリヒドロキシカルボン酸アミドである請求項１〜３のいずれかに記載の圧粉磁心の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法により得られることを特徴とする圧粉磁心。
【請求項６】
鉄基軟磁性粉末を圧縮成形して得られる圧粉磁心であって、マグネタイトが５．０〜１５体積％、ウスタイトが３．０体積％以下（０体積％含む）であることを特徴とする圧粉磁心。
【請求項７】
前記圧粉磁心は、さらにヘマタイトを含み、マグネタイトに対するヘマタイトの体積割合が、０．０５〜０．２５である請求項６に記載の圧粉磁心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧粉磁心の製造方法、および該製造方法を用いて得られる圧粉磁心に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁気部品用圧粉磁心は、製造工程においてハンドリング性が良好なことや、コイルにするための巻き線の際に破損しない十分な機械的強度を有することが重要である。これらの点を考慮して、圧粉磁心分野では、鉄粉粒子を電気絶縁物で被覆する技術が知られている。電気絶縁物で鉄粉粒子を被覆することで鉄粉粒子間が電気絶縁物を介して接着されるため、これを用いて得られる圧粉磁心は機械的強度が向上する。
【０００３】
これまで、かかる電気絶縁物の形成材料として、耐熱性の高いシリコーン樹脂や、りん酸等から得られるガラス状化合物を利用する技術が開示されている（特許文献１）。
【０００４】
また、本出願人は、鉄基軟磁性粉末表面に、特定の元素を含むりん酸系化成皮膜と、シリコーン樹脂皮膜とをこの順で形成することで、高磁束密度、低鉄損、高機械的強度の圧粉磁心を提供することに成功し、既に特許を受けている（特許文献２）。
【０００５】
しかし、圧粉磁心の高性能化の要求は特許文献２の出願時に比べてさらに高まっており、従来にも増して、高機械的強度の圧粉磁心が求められるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７１０１５２号公報
【特許文献２】特許第４０４４５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、密度を大きく低下させることなく、強度を向上させることのできる圧粉磁心の製造方法、及び圧粉磁心を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し得た本発明に係る圧粉磁心の製造方法は、鉄基軟磁性粉末表面にりん酸系化成皮膜を有する圧粉成形体用鉄基軟磁性粉末と潤滑剤とを混合した混合物を、圧縮成形して、圧粉成形体を得る成形工程と、前記圧粉成形体を、３００℃以上５００℃以下で加熱する熱処理工程１と、次いで、酸化性雰囲気中、５００℃超７００℃以下で加熱する熱処理工程２と、次いで、３００℃以上４５０℃以下で、３０分以上１２０分以下加熱する熱処理工程３と、を含むことに要旨を有する。
【０００９】
本発明において、前記混合物が、さらに糖アルコール、金属水酸化物、金属過酸化物、過炭酸塩、および酸化剤よりなる群から選択される少なくとも１種の酸素源放出化合物を含むことも好ましい実施態様である。
【００１０】
また前記圧粉成形体用鉄基軟磁性粉末が、前記りん酸系化成皮膜の上にシリコーン樹脂皮膜を有することも好ましい実施態様である。
【００１１】
更に前記潤滑剤がポリヒドロキシカルボン酸アミドであることも好ましい実施態様である。
本発明には、上記製造方法により得られる圧粉磁心も含まれる。
【００１２】
また本発明には鉄基軟磁性粉末を圧縮成形して得られる圧粉磁心も含まれ、圧粉磁心は、マグネタイトが５．０〜１５体積％、ウスタイトが３．０体積％以下（０体積％含む）である。また該圧粉磁心は、さらにヘマタイトを含み、マグネタイトに対するヘマタイトの体積割合が、０．０５〜０．２５であることも好ましい実施態様である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の製造方法によれば、密度を大きく低下させることなく、機械的強度が高い圧粉磁心を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上記したように鉄粉を電気絶縁物で被覆した混合物を、熱処理することによって圧粉磁心の機械的強度を向上させる製造方法が知られているが、本発明者らは、更に圧粉磁心の機械的強度を向上させるために鋭意研究を重ねた。その結果、熱処理によって生成する鉄酸化物のうち、マグネタイトやヘマタイトは高強度化に寄与するものの、ウスタイトは強度を低減させる要因となっていることが分かった。そして熱処理条件を適切に制御することによって、ウスタイトをマグネタイトに変換させることができ、より一層機械的強度を向上できることを見出し、本発明に至った。
【００１５】
以下、本発明に係る圧粉磁心の製造方法、および該製造方法によって得られた圧粉磁心について説明する。
【００１６】
［成形工程］
本発明の圧粉磁心は、圧粉成形体を適切に加熱処理することによって製造される。圧粉成形体は、鉄基軟磁性粉末表面にりん酸系化成皮膜を有する圧粉成形体用鉄基軟磁性粉末と、潤滑剤とを混合した混合物を圧縮成形することによって得ることができる。
［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（Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、センダスト、パーマロイなど）、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。このような製法では、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％になる粒径（メジアン径）が２０μｍ〜２５０μｍ程度の鉄基軟磁性粉末が得られるが、本発明で用いる鉄基軟磁性粉末は、粒径（メジアン径）が５０μｍ〜１５０μｍ程度であることが好ましい。
【００１７】
［りん酸系化成皮膜］
圧粉成形体用鉄基軟磁性粉末（以下、「圧粉成形体用鉄粉」という場合がある。）は、鉄基軟磁性粉末の表面に、りん酸系化成皮膜を有している。これにより、圧粉成形体用鉄粉に電気絶縁性を付与することができる。
【００１８】
りん酸系化成皮膜とは、Ｐを含む化合物を用いて形成されるガラス状の皮膜である。その組成は特に限定されるものではないが、Ｐ以外に、さらにＣｏ、Ｎａ、Ｓを含む化合物や、Ｃｓおよび／またはＡｌを含む化合物を用いて形成されるガラス状の皮膜であることが好ましい。これらの元素は、後記する熱処理工程２の際に、酸素がＦｅと半導体を形成して、比抵抗を低下させるのを抑制するからである。
【００１９】
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。Ｐ含有量が少ないと鉄基軟磁性粉末表面とりん酸系化成皮膜との化学結合量が不十分となり、強固な皮膜を形成しないおそれがある。一方、Ｐ含有量が多すぎると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。
【００２０】
Ｃｏ、Ｎａ、Ｓ、Ｃｓ、Ａｌは、熱処理工程２を行う際にＦｅと酸素が半導体を形成するのを阻害して、比抵抗が低下するのを抑制する作用を有する。Ｃｏ、ＮａおよびＳは、複合添加することによってその効果を最大化させる。また、ＣｓとＡｌはいずれか一方でもよい。Ｃｏ、Ｎａ、Ｓ、Ｃｓ、Ａｌは、過剰に添加すると複合添加時に相対的なバランスを維持できなくなるだけでなく、酸素を介したＰと鉄基軟磁性粉末表面との化学結合の生成を阻害することがある。りん酸系化成皮膜には、更にＭｇやＢが含まれていてもよい。
【００２１】
［りん酸系化成皮膜の形成方法］
鉄基軟磁性粉末表面にりん酸系化成皮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て得ることができる。
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。溶媒中には公知の界面活性剤を添加してもよい。
【００２２】
上記Ｐを含む化合物としては、例えばオルトりん酸（Ｈ3ＰＯ4）が挙げられる。また、りん酸系化成皮膜を上記の組成とするための化合物としては、例えば、Ｃｏ3（ＰＯ4）2（ＣｏおよびＰ源）、Ｃｏ3（ＰＯ4）2・８Ｈ2Ｏ（ＣｏおよびＰ源）、Ｎａ2ＨＰＯ4（ＰおよびＮａ源）、ＮａＨ2ＰＯ4（ＰおよびＮａ源）、ＮａＨ2ＰＯ4・ｎＨ2Ｏ（ＰおよびＮａ源）、Ａｌ（Ｈ2ＰＯ4）3（ＰおよびＡｌ源）、Ｃｓ2ＳＯ4（ＣｓおよびＳ源）、Ｈ2ＳＯ4（Ｓ源）、ＭｇＯ（Ｍｇ源）、Ｈ3ＢＯ3（Ｂ源）等が使用可能である。
【００２３】
［シリコーン樹脂皮膜］
本発明の圧粉成形体用鉄粉は、前記りん酸系化成皮膜の上にさらにシリコーン樹脂皮膜を有していてもよい。これにより、シリコーン樹脂の架橋・硬化反応終了時（圧縮時）には、粉末同士が強固に結合する。また、耐熱性に優れたＳｉ−Ｏ結合を形成して、絶縁皮膜の熱的安定性を向上できる。シリコーン樹脂としては、上記効果が得られるものであれば、特に限定されない。
【００２４】
［シリコーン樹脂皮膜の形成方法］
りん酸系化成皮膜の上にシリコーン樹脂皮膜を形成する方法は特に限定されない。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、りん酸系化成皮膜を有する鉄基軟磁性粉末（以下、「りん酸系皮膜形成鉄粉」という場合がある。）とを混合する。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シリコーン樹脂皮膜を形成できる。
【００２５】
［潤滑剤］
本発明では、鉄基軟磁性粉末表面にりん酸系化成皮膜（或いはりん酸系化成皮膜の上にシリコーン樹脂皮膜）を有する圧粉成形体用鉄基軟磁性粉末（圧粉成形体用鉄粉）と、潤滑剤とを混合して混合物を形成する。この潤滑剤の作用により、混合物を圧縮成形する際の鉄粉間、あるいは鉄粉と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。潤滑剤としてはこのような作用を有するものであれば特に限定されず、従来から公知の潤滑剤を単独、或いは組み合わせて使用できる。
【００２６】
潤滑剤としては、従来から公知のものを使用することができる。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等のステアリン酸の金属塩粉末、ポリヒドロキシカルボン酸アミド、エチレンビスステアリルアミドや（Ｎ−オクタデセニル）ヘキサデカン酸アミド等の脂肪酸アミド、パラフィン、ワックス、天然または合成樹脂誘導体等が挙げられる。なかでも、ポリヒドロキシカルボン酸アミドや脂肪酸アミドが好ましい。これらの潤滑剤は単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
ポリヒドロキシカルボン酸アミドとしては、例えばＷＯ２００５／０６８５８８号公報に記載のＣmＨm+1（ＯＨ）m−ＣＯＮＨ−ＣnＨ2n+1（ｍは２または５、ｎは６から２４の整数）が挙げられる。
【００２８】
より具体的には、下記のポリヒドロキシカルボン酸アミドが挙げられる。
（１）ｎ−Ｃ2Ｈ3（ＯＨ）2−ＣＯＮＨ−ｎ−Ｃ6Ｈ13
（Ｎ−ヘキシル）グリセリン酸アミド
（２）ｎ−Ｃ2Ｈ3（ＯＨ）2−ＣＯＮＨ−ｎ−Ｃ8Ｈ17
（Ｎ−オクチル）グリセリン酸アミド
（３）ｎ−Ｃ2Ｈ3（ＯＨ）2−ＣＯＮＨ−ｎ−Ｃ18Ｈ37
（Ｎ−オクタデシル）グリセリン酸アミド
（４）ｎ−Ｃ2Ｈ3（ＯＨ）2−ＣＯＮＨ−ｎ−Ｃ8Ｈ35
（Ｎ−オクタデセニル）グリセリン酸アミド
（５）ｎ−Ｃ2Ｈ3（ＯＨ）2−ＣＯＮＨ−ｎ−Ｃ22Ｈ45
（Ｎ−ドコシル）グリセリン酸アミド
（６）ｎ−Ｃ2Ｈ3（ＯＨ）2−ＣＯＮＨ−ｎ−Ｃ24Ｈ49
（Ｎ−テトラコシル）グリセリン酸アミド
（７）ｎ−Ｃ5Ｈ6（ＯＨ）5−ＣＯＮＨ−ｎ−Ｃ6Ｈ13
（Ｎ−ヘキシル）グルコン酸アミド
（８）ｎ−Ｃ5Ｈ6（ＯＨ）5−ＣＯＮＨ−ｎ−Ｃ8Ｈ17
（Ｎ−オクチル）グルコン酸アミド
（９）ｎ−Ｃ5Ｈ6（ＯＨ）5−ＣＯＮＨ−ｎ−Ｃ18Ｈ37
（Ｎ−オクタデシル）グルコン酸アミド
（１０）ｎ−Ｃ5Ｈ6（ＯＨ）5−ＣＯＮＨ−ｎ−Ｃ18Ｈ35
（Ｎ−オクタデセニル）グルコン酸アミド
（１１）ｎ−Ｃ5Ｈ6（ＯＨ）5−ＣＯＮＨ−ｎ−Ｃ22Ｈ45
（Ｎ−ドコシル）グルコン酸アミド
（１２）ｎ−Ｃ5Ｈ6（ＯＨ）5−ＣＯＮＨ−ｎ−Ｃ24Ｈ49
（Ｎ−テトラコシル）グルコン酸アミド
【００２９】
［酸素源放出化合物］
上記混合物は、更に、酸素源放出化合物を含むことも好ましい。圧粉成形体を加熱した際に、酸素源放出化合物から酸素、水、過酸化水素などの酸素源が放出されて、圧粉成形体用鉄粉表面の酸化がより一層促進される。特に、当該酸素源放出化合物は圧粉成形体の内部にも配されるように混合することによって、熱処理工程の際、圧粉成形体内部においても圧粉成形体用鉄粉表面の酸化が進行する。
【００３０】
その結果、本発明の圧粉磁心は、圧粉成形体用鉄粉表面と絶縁皮膜（例えば、りん酸系化成皮膜）との結合が強固になるとともに、絶縁皮膜同士の結合も強固になるため、機械的強度が向上する。また、圧粉磁心の比抵抗（絶縁性）も向上する。
【００３１】
このような効果を有効に発揮させるためには、圧粉成形体用鉄粉（鉄基軟磁性粉末、りん酸系化成皮膜、シリコーン樹脂皮膜）、潤滑剤、及び酸素源放出化合物の混合物全量中、酸素源放出化合物が好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０５質量％以上含有されていることが好ましい。しかし、酸素源放出化合物が多くなると、圧粉成形体の高密度化に反するため、好ましくは０．８質量％以下、より好ましくは０．６質量％以下である。
【００３２】
酸素源放出化合物としては、加熱により酸素、水、過酸化水素などの酸素源を放出するものであれば特に限定されないが、例えば、エリトリトール、グリセリン、イソマルト、ラクチトール、マルチトール、マンニトール、ソルビトール、キシリトール等の加熱によって水を放出する糖アルコール；水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マンガン、水酸化鉄、水酸化コバルト、水酸化ニッケル、水酸化銅などの加熱によって水を放出する金属水酸化物；過酸化リチウム、過酸化ナトリウム、過酸化亜鉛等の加熱によって酸素を放出する金属過酸化物；過炭酸ナトリウムなどの加熱によって水と酸素に分解する過酸化水素を放出する過炭酸塩；硝酸アニオン、亜硝酸アニオン、塩素酸アニオン等の酸化剤が挙げられる。酸化剤のアニオンの対イオン(カチオン)としてはリチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン等を例示できる。これらの酸素源放出化合物は単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３３】
［圧縮成形］
圧粉成形体は、上記混合物を圧縮成形することにより得られる。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。圧縮成形条件は特に限定されず、所望の密度の圧粉磁心が得られるように面圧を調整すればよい（例えば面圧４９０ＭＰａ〜１９６０ＭＰａ程度）。
【００３４】
本発明では、圧縮成形して得られる圧粉成形体を、以下の熱処理工程１〜３で加熱処理することによって、高強度の圧粉磁心を製造することができる。
【００３５】
［熱処理工程１］
本発明の製造方法では、圧縮成形後の圧粉成形体を、まず、３００℃以上、５００℃以下で加熱する。当該工程により、絶縁皮膜（りん酸系化成皮膜および／またはシリコーン樹脂皮膜）が破壊されることを防ぎつつ、潤滑剤を熱分解して除去することができる。
【００３６】
また酸素源放出化合物を添加している場合には、当該加熱により、酸素源放出化合物から酸素、水、過酸化水素などの酸素源が緩やかに放出されるため、長時間に亘って圧粉成形体内部の鉄粉間の酸素源の経路の封鎖を抑制しつつ、潤滑剤の蒸発・飛散を促進できる。
【００３７】
熱処理工程１は、具体的には、例えば、耐圧容器内に圧粉成形体を投入した後、容器内に後記ガスを封入して、容器内を飽和させた後に、容器内を上記温度範囲内に加熱して行う方法が挙げられる。
【００３８】
熱処理工程１の雰囲気は特に限定されず、大気、酸素、オゾン、水蒸気などの酸化性雰囲気、あるいは窒素、ヘリウム、アルゴン等の希ガス、真空などの不活性雰囲気のいずれでもよい。なお、各雰囲気中には、熱処理工程１の目的を阻害しない範囲において、他のガスが含まれていても良い。
【００３９】
また、熱処理工程１の温度を３００℃より低温に設定した場合には、潤滑剤の分解除去効果が不十分となる。したがって熱処理工程１の温度は、３００℃以上、好ましくは３３０℃以上とする。一方、温度が高くなりすぎると、潤滑剤の分解・除去が十分に行われる前に圧粉成形体の酸化が進行して体積膨張が起こり、潤滑剤の揮発経路が塞がれて潤滑剤が十分に除去されない。そのため、成形体内部に供給される酸素が不十分となり、成形体内部の酸化が阻害されてしまう。このようなことが起こると、成形体の機械的強度（折損強度）が悪化する。したがって熱処理工程１の温度は、５００℃以下、好ましくは４８０℃以下、より好ましくは４５０℃以下とする。
【００４０】
熱処理工程１での加熱時間は、上記熱処理目的が達成できればよく、特に限定されない。加熱時間が短い場合には、熱処理工程１による上記効果を十分に享受できない場合がある。したがって加熱時間は、好ましくは１０分以上、より好ましくは２０分以上であって、好ましくは２５０分以下、より好ましくは２００分以下、さらに好ましくは１５０分以下である。
【００４１】
［熱処理工程２］
本発明の製造方法では、上記熱処理工程１に続いて、酸化性雰囲気中で、５００℃超７００℃以下で加熱する工程（熱処理工程２）を含む。当該工程により、圧粉成形体の内部の圧粉成形用鉄粉の酸化が促進され、マグネタイトおよびヘマタイトが生成すると共に、鉄粉表面とりん酸系化成皮膜との結合が強固になる。更に隣接する絶縁皮膜同士の結合も強固になり、得られる圧粉磁心の機械的強度が向上する。
【００４２】
また酸素源放出化合物を添加している場合には、当該加熱により、酸素源放出化合物から放出される酸素源によって圧粉成形体内部の酸化を一層促進できる。
【００４３】
なお、本発明では各熱処理工程は連続して、あるいは一旦冷却してから所定の温度にしてもよい。容器内の雰囲気を変える場合は、例えば熱処理工程１の終了後に圧粉成形体を一旦冷却し、次いで耐圧容器内を酸化性ガスで置換して、容器内を酸化性ガスで飽和させた後に、容器内を所定温度に加熱して熱処理工程２を行えばよい。また雰囲気を変えない場合は、例えば熱処理工程１と熱処理工程２を連続的に行うことが望ましい。即ち、熱処理工程１終了後、一旦冷却することなく、そのまま所定の温度まで昇温させて熱処理工程２を行えばよい。
【００４４】
熱処理工程２における雰囲気は、鉄粉の酸化を促進するために酸化性雰囲気で行うことが必要であり、窒素等の不活性雰囲気で行うと、酸化が不十分になり、高い機械的強度を得ることが困難となる。熱処理工程２は上記した酸化性雰囲気で実施すればよく、製造コストの観点からは、大気雰囲気でもよい。
【００４５】
熱処理工程２における熱処理温度が低すぎる場合には、鉄粉の酸化が不十分であったり、また圧粉成形体の内部まで酸化を進行させるのに長時間を要する場合がある。また、熱処理温度が高すぎる場合には、鉄粉とりん酸系化成皮膜との界面強度が低下して、圧粉磁心の機械的強度が低下する場合がある。また絶縁皮膜が高温に曝されると薄肉化して絶縁性が低下する場合がある。熱処理工程２の加熱温度は、５００℃超、好ましくは５２０℃以上、より好ましくは５５０℃以上であって、７００℃以下、好ましくは６８０℃以下、より好ましくは６５０℃以下、さらに好ましくは６２５℃以下である。
【００４６】
熱処理工程２における加熱時間は、上記熱処理目的が達成できればよく、特に限定されない。もっとも加熱時間が短すぎる場合には、熱処理工程２による上記効果を十分に享受できない場合がある。したがって加熱時間は、好ましくは１０分以上、より好ましくは１５分以上である。また加熱時間は歪み取りの観点から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うと上記したように絶縁皮膜の薄肉化によって絶縁性が低下する場合がある。したがって加熱時間は、好ましくは６０分以下、より好ましくは５０分以下、さらに好ましくは４０分以下である。
【００４７】
また、熱処理工程２の加熱温度、および加熱時間を適切に制御すると、高強度化に寄与するヘマタイトを含む圧粉磁心を得ることができる。具体的には熱処理工程２における加熱温度を５２０℃以上、６２５℃以下とし、３５分以上の加熱時間で熱処理を行うことで、ヘマタイトを生成することができ、具体的にはマグネタイトに対するヘマタイトの体積割合が、０．０５〜０．２５である圧粉磁心を得ることができる。
【００４８】
［熱処理工程３］
本発明の製造方法では、上記熱処理工程２に続いて、更に、３００℃以上４５０℃以下で、３０分以上、１２０分以下加熱する工程（熱処理工程３）を含む。当該工程により、ウスタイトをマグネタイトに変換して低強度の原因となるウスタイトの低減を図ると共に、高強度化に寄与するマグネタイトを増加できるため、得られる圧粉磁心の機械的強度が一層向上する。具体的には、後記するようにマグネタイトの体積率が５．０〜１５％、ウスタイトの体積率が３．０％以下（０％を含む）の圧粉磁心を得ることができる。
【００４９】
熱処理工程３を所定の温度範囲内で行うことにより、既に生成しているマグネタイトやヘマタイトが破壊されるのを防ぎつつ、ウスタイトをマグネタイトに変換することができる。熱処理工程３を３００℃より低温で行った場合には、ウスタイトをマグネタイトに変換することができず、高強度化を図ることができない。また熱処理工程３を４５０℃より高温で行った場合には、ウスタイトが新たに成長する場合がある。熱処理工程３の加熱温度は、好ましくは３２０℃以上、より好ましくは３４０℃以上であって、好ましくは４３０℃以下、より好ましくは４１０℃以下である。
【００５０】
また、加熱時間は上記熱処理温度域で３０分以上、１２０分以下とする。加熱時間が短い場合には、ウスタイトをマグネタイトに十分に変換できず、機械的強度を高めることができない場合がある。したがって加熱時間は、好ましくは４０分以上、より好ましくは５０分以上である。ウスタイトからマグネタイトの生成を促進する観点からは加熱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うとウスタイトが新たに成長する場合がある。好ましくは１１０分以下、より好ましくは９０分以下である。
【００５１】
熱処理工程３の雰囲気は特に限定されず、大気、酸素、オゾン、水蒸気などの酸化性雰囲気、あるいは窒素、ヘリウム、アルゴン等の希ガス、真空などの不活性雰囲気のいずれでもよい。なお、各雰囲気中には、熱処理工程３の目的を阻害しない範囲において、他のガスが含まれていても良い。
【００５２】
［圧粉磁心］
圧粉成形体を熱処理した後は、冷却して常温に戻せば本発明の圧粉磁心が得られる。
【００５３】
以上、本発明の製造方法では、上記した条件で熱処理工程１〜熱処理工程３を行うと、従来よりも高い機械的強度を有する圧粉磁心を製造することができる。
【００５４】
具体的には、マグネタイトが５．０〜１５体積％、ウスタイトが３．０体積％以下（０体積％を含む）の圧粉磁心を得ることができる。
【００５５】
マグネタイトの体積率が低すぎると、十分な強度を得ることができず、また体積率が高すぎても、かえって強度が低下する。したがってマグネタイトは、５．０体積％以上、好ましくは５．２体積％以上、より好ましくは５．５体積％以上であって、１５体積％以下、好ましくは１３体積％以下、より好ましくは１１体積％以下である。
【００５６】
またウスタイトの体積率が高くなると強度が低下するため、３．０体積％以下、好ましくは１．０体積％以下、より好ましくは全く含まないこと（０体積％）である。
【００５７】
さらに、ヘマタイトは高強度化に寄与するため、圧粉磁心に含まれていることが好ましい。この際、マグネタイトに対するヘマタイトの体積割合が低すぎると、十分な強度向上効果を奏することができず、一方、ヘマタイトの体積割合が高すぎるとかえって強度が低下することがある。したがって、マグネタイトに対するヘマタイトの体積割合は、０．０５〜０．２５であることが好ましい。
【００５８】
マグネタイト、ヘマタイト、およびウスタイトの体積割合（平均値）は、圧粉磁心の破断面（任意の複数位置）をＸ線回折法により測定することによって、得ることができる。
【００５９】
なお、マグネタイト、ヘマタイト、およびウスタイト以外の残部組織は、鉄などであるが、機械的強度確保の観点からはマグネタイト、ヘマタイト、およびウスタイトの体積率を適切に制御すればよく、その他の残部組織の構成については特に限定されない。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００６１】
（成形工程）
圧粉成形体用鉄粉として、純鉄粉（鉄基軟磁性粉末）の表面にりん酸系化成皮膜、および該りん酸系化成皮膜の上にシリコーン樹脂皮膜を有する圧粉成形体用鉄基軟磁性粉末（神戸製鋼所製「ＭＬ３５Ｄ」を用いた。
【００６２】
潤滑剤としてポリヒドロキシカルボン酸アミド潤滑剤を、圧粉成形体用鉄粉、潤滑剤、及び酸素源放出化合物との混合物全量に対して０．２質量％となるように添加・混合して混合物を得た。
【００６３】
なお、一部の実施例については、更に表１記載の酸素源放出剤（酸素源放出化合物）をシリコーン樹脂皮膜が形成された圧粉成形体用鉄粉、潤滑剤、及び酸素源放出化合物の混合物全量に対して０．１質量％添加・混合した混合物を得た。
【００６４】
この混合物を金型に充填し、面圧７８４ＭＰａで室温（２５℃）での圧縮成形を行い、圧粉成形体（縦３１．７５ｍｍ×横１２．７ｍｍ×高さ約５ｍｍ）を得た。
【００６５】
（熱処理工程）
続いて圧粉成形体を表１に記載の条件で熱処理工程１〜３を実施した（Ｎｏ．１１〜１４では熱処理工程３を行っていない）。熱処理工程３終了後、容器内でそのまま室温まで冷却（炉冷）して圧粉磁心を製造した。熱処理工程１と熱処理工程２における所定温度までの平均昇温速度は、おおむね１０℃／分となるように制御した。また熱処理温度２から熱処理温度３の所定温度までの平均冷却速度は、おおむね１０℃／分となるように制御した。なお、各熱処理工程は連続して行った（例えばＮｏ．１では熱処理工程１を３００℃で行った後、続けて５５０℃に昇温して熱処理工程２を行った）。
【００６６】
（評価）
製造した各圧粉磁心の密度、抗折強度、及びマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）とヘマタイト（Ｆｅ2Ｏ3）、ウスタイト（ＦｅＯ）の体積割合を測定した結果を表２に示す。
【００６７】
（密度）
圧粉磁心の質量及び大きさの実測値から密度を算出した。本発明では密度が７．４０ｇ／ｃｍ3以上である場合を合格と評価した。
【００６８】
（抗折強度）
圧粉磁心の抗折強度を３点曲げ試験（日本粉末冶金工業会のＪＰＭＡ Ｍ ０９-１９９２に準拠）を行って機械的強度を評価した。測定には引張試験機（島津製作所製「ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ  ＡＧ−５０００Ｅ」）を使用し、支点間距離を２５ｍｍとした。抗折強度は７０ＭＰａ以上の場合を合格、７０ＭＰａ未満の場合を不合格と評価した。
【００６９】
（体積割合）
圧粉磁心に含まれるマグネタイト、ヘマタイト、およびウスタイトの体積割合は、上記抗折試験後の試験片を用いて測定した。具体的には、抗折試験によって破断して露出した面にＸ線を照射してＸ線回折測定を実施し、マグネタイト、ヘマタイト、およびウスタイトの体積割合を求めた。測定装置にはリガク社製Ｘ線回折装置ＲＡＤ−ＲＵ３００を用いた。ＣｏターゲットおよびモノクロメータによりＫα線を使用し、測定角度（２θ）１５〜１１０°で測定した。測定面におけるＸ線の照射面積は、約横１０ｍｍ×縦１５ｍｍであり、破断面の中央部、両端の計３箇所を評価対象とした。Ｆｅ3Ｏ4由来のピーク、Ｆｅ２Ｏ３由来のピーク、ＦｅＯ由来のピークとＦｅ由来のピークにピークフィッティングを施し、マグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）、ヘマタイト（Ｆｅ2Ｏ3）、およびウスタイト（ＦｅＯ）の体積割合を求めた。
【００７０】
【表１】
2013168648.tif 000002
【００７１】
【表２】
2013168648.tif 000003
【００７２】
本発明の製造条件（熱処理工程１〜３）を満足するＮｏ．１〜１０では、圧粉磁心の内部まで酸化が進行しており、機械的強度の高い圧粉磁心が得られた。特に酸素源放出剤（酸素源放出化合物）を添加したＮｏ．６〜１０では、酸素源放出剤を添加していないＮｏ．１〜５と比べて酸化が促進されているため、より高い機械的強度を有する圧粉磁心が得られた。
【００７３】
また、Ｎｏ．１１〜１６は、熱処理工程２をヘマタイト生成に好適な加熱温度、および加熱時間で熱処理しているため、マグネタイト、およびヘマタイトが生成し、高い機械的強度を有する圧粉磁心が得られた。具体的にはＮｏ．１１〜１６は夫々Ｎｏ．１、６〜１０と比べて抗折強度が向上した。
【００７４】
一方、本発明の製造条件を満足しないＮｏ．１７〜３０では圧粉磁心の機械的強度を高めることができなかった。
【００７５】
具体的には、熱処理工程３を行わなかったＮｏ．１７〜２０では、ウスタイトを低減できず、圧粉磁心の機械的強度が低かった。
【００７６】
熱処理工程１での加熱温度が低かったＮｏ．２１、２２では、潤滑剤を十分に分解できておらず、その後の熱処理工程で酸化が十分に進行しなかったため、マグネタイトが少なく、圧粉磁心の機械的強度が低かった。
【００７７】
一方、熱処理工程１での加熱温度が高かったＮｏ．２３、２４では、潤滑剤が十分に除去される前に成形体の酸化が進行したことにより、成形体の酸化が阻害され、十分なマグネタイトを確保できず、機械的強度が低かった。
【００７８】
熱処理工程２での加熱温度が低かったＮｏ．２５では、酸化が十分に行われなかったため、十分なマグネタイトを確保できず、機械的強度が低かった。
【００７９】
一方、熱処理工程２での加熱温度が高かったＮｏ．２６、２７では、酸化が過度に進行して、マグネタイトが過剰となり、機械的強度が低かった。
【００８０】
熱処理工程２の雰囲気を窒素としたＮｏ．２８、２９では、酸化が十分に行われなかったため、十分なマグネタイトを確保できず、機械的強度が低かった。
【００８１】
熱処理工程３の加熱時間が短かったＮｏ．３０では、ウスタイトを低減することができず、機械的強度が低かった。