压粉磁芯的制造方法

摘要

一种压粉磁芯的制造方法，可兼顾包覆金属粒子的粉末的流动性与粉末向金属模的填充容易性。包括混合加热工序与成型工序。在混合加热工序中，将软磁性金属粒子、玻璃粒子以及润滑剂混合，以比润滑剂的熔点高且低于低熔点玻璃粒子的软化点的温度进行加热，获得在润滑剂的层散布有玻璃粒子的包覆金属粒子的粉末。在成型工序中，将粉末填充于金属模进行加压成型，并对获得的成型体进行退火获得压粉磁芯。玻璃粒子以相对于软磁性金属粒子为0.1wt％～5.0wt％之间的比例添加。润滑剂以相对于软磁性金属粒子为0.1wt％～1.0wt％之间的比例添加。玻璃粒子的添加量相对于润滑剂的添加量的质量比为0.5～20之间。

权利要求

1.一种压粉磁芯的制造方法，其中，包括：

混合加热工序，其中，将软磁性金属粒子、低熔点玻璃粒子以及润滑剂混合，并以比所述润滑剂的熔点高且低于所述低熔点玻璃粒子的软化点的温度进行加热，获得所述软磁性金属粒子的表面被所述润滑剂包覆并且在所述润滑剂的层散布有所述低熔点玻璃粒子的包覆金属粒子的粉末；和成型工序，其中，将所述粉末填充至金属模进行加压成型，并对获得的成型体进行退火获得压粉磁芯，所述低熔点玻璃粒子相对于所述软磁性金属粒子以0.1wt％～5.0wt％之间的比例添加，所述润滑剂相对于所述软磁性金属粒子以0.1wt％～1.0wt％之间的比例添加，所述低熔点玻璃粒子的添加量相对于所述润滑剂的添加量的质量比为0.5～20之间。

2.根据权利要求1所述的压粉磁芯的制造方法，其中，所述低熔点玻璃粒子的添加量相对于所述润滑剂的添加量的质量比为0.5～3.0之间。

3.根据权利要求1或2所述的压粉磁芯的制造方法，其中，将填充了所述粉末的所述金属模以60℃～120℃之间的温度进行加压成型。

说明书

压粉磁芯的制造方法

技术领域

[0001] 本说明书所公开的技术涉及在电抗器的芯部等使用的压粉磁芯的制造方法。

背景技术

[0002] 压粉磁芯的制造方法的一个例子在日本特开2017-45926号公报中公开。该制造方法如下所述。将磁性金属粒子、玻璃粒子以及润滑剂混合，形成磁性金属粒子被玻璃粒子与润滑剂覆盖了的包覆金属粒子的粉末。将该粉末放入所希望的压粉磁芯的形状的金属模进行加压成型，然后进行退火。形成包覆金属粒子的粉末时的温度比润滑剂的熔点高且低于玻璃粒子的软化点。此外，用于提高粒子彼此的润滑性的润滑剂有时称为内部润滑剂。

发明内容

[0003] 从金属模取出成型体时对成型体施加压力。取出成型体时的压力越小越好。为了减小取出成型体时的压力，润滑剂的量越多越好。相反，若增加润滑剂的量则包覆金属粒子的粉末的流动性下降，难以填充至金属模。本说明书涉及压粉磁芯的制造方法，提供一项能够实现兼顾包覆金属粒子的粉末的流动性与粉末向金属模的填充容易性的技术。

[0004] 本说明书所公开的压粉磁芯的制造方法包括混合加热工序和成型工序。在混合加热工序中，将软磁性金属粒子、低熔点玻璃粒子以及润滑剂混合，以比润滑剂的熔点高且低于低熔点玻璃粒子的软化点的温度进行加热。通过该加热工序获得软磁性金属粒子的表面被润滑剂包覆并且在润滑剂的层散布有低熔点玻璃粒子的包覆金属粒子的粉末。在成型工序中，将包覆金属粒子的粉末填充至金属模进行加压成型，并对获得的成型体进行退火获得压粉磁芯。在本说明书所公开的制造方法中，低熔点玻璃粒子的添加量相对于软磁性金属粒子的量为0.1[wt％]～5.0[wt％]之间。而且，润滑剂的添加量相对于软磁性金属粒子的量为0.1[wt％]～1.0[wt％]之间。并且，低熔点玻璃粒子的添加量相对于润滑剂的添加量的质量比为0.5～20之间。润滑剂与低熔点玻璃粒子的添加量为上述范围，从而能够提高包覆金属粒子的粉末的流动性并且能够减小使成型体从金属模脱出时施加的压力。

[0005] 低熔点玻璃粒子的添加量相对于润滑剂的添加量的质量比更优选为0.5～3之间。另外，在本说明书所公开的制造方法中，可以构成为以60℃～120℃之间的温度对填充了包覆金属粒子的粉末的金属模进行加压成型。在这样的温度范围内进行加压成型，从而能够缩小使成型体从金属模脱出时施加的压力。

[0006] 本说明书所公开的技术的详细及进一步的改进在以下的“具体实施方式”中说明。

附图说明

[0007] 图1是实施例的制造方法的流程图。

[0008] 图2是表示混合加热工序中的温度与加热时间的坐标图。

[0009] 图3是被玻璃粒子散布于其中的润滑剂包覆后的金属粒子的示意图(实施例的情况)。

[0010] 图4是被玻璃粒子散布于其中的润滑剂包覆后的金属粒子的示意图(玻璃粒子过多的情况)。

[0011] 图5是被玻璃粒子散布于其中的润滑剂包覆后的金属粒子的示意图(玻璃粒子过少的情况)。

[0012] 图6是表示粉末流动性与磁芯(试样)的密度的关系的坐标图。

[0013] 图7是表示玻璃粒子添加量与试样的强度的关系的坐标图。

[0014] 图8是表示玻璃粒子添加量与试样的密度的关系的坐标图。

[0015] 图9是表示润滑剂添加量与脱模的压力的关系的坐标图。

[0016] 图10是表示润滑剂添加量与磁芯的密度的关系的坐标图。

[0017] 图11是表示玻璃粒子添加量相对于润坐标滑剂添加量的比例与粉末流动性的关系的坐标图(润滑剂添加量＝1.0wt％的情况)。

[0018] 图12是表示玻璃粒子添加量相对于润滑剂添加量的比例与粉末流动性的关系的坐标图(润滑剂添加量＝0.1wt％的情况)。

具体实施方式

[0019] 图1中示出实施例的制造方法的流程图。实施例的制造方法是制作电抗器的磁芯(芯部)的方法。该制造方法包括混合加热工序(步骤S2)与成型工序(步骤S3)。

[0020] (混合加热工序)

[0021] 在混合加热工序中，在软磁性金属粒子添加低熔点玻璃粒子与润滑剂，制作被低熔点玻璃粒子与润滑剂包覆的软磁性金属粒子的粉末。软磁性金属粒子使用Fe-Si-Al系的金属粒子。Fe-Si-Al系的金属粒子的表面被氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)等绝缘材料涂覆。

[0022] 低熔点玻璃粒子使用硼硅酸盐系玻璃粒子、磷酸盐系玻璃粒子、铋硅酸盐系玻璃粒子等。此外，低熔点玻璃粒子是指在600℃以下的温度下软化、变形、流动的玻璃粒子。所使用的低熔点玻璃粒子只要软化点比后述的混合时的加热温度高且比后述的退火温度低即可。所使用的低熔点玻璃粒子的平均粒径为1[μm]～10[μm]之间。低熔点玻璃粒子相对于软磁性金属粒子的量以0.1[wt％]～5.0[wt％]之间的比例添加。以下，将低熔点玻璃粒子简称为玻璃粒子。

[0023] 润滑剂使用熔点不同的两种以上的润滑剂。润滑剂例如使用脂肪酸酰胺、高级醇等。或者，作为润滑剂，也可以仅使用脂肪酸酰胺。润滑剂相对于软磁性金属粒子的量以0.1[wt％]～1.0[wt％]之间的比例添加。此外，以使玻璃粒子的添加量相对于润滑剂的添加量以质量比计为0.5～20之间的方式调整各添加物的比例。软磁性金属粒子、玻璃粒子以及润滑剂的种类可参照日本特开2017-45926号公报。

[0024] 如图2所示，将软磁性金属粒子、玻璃粒子以及润滑剂混合后的物质以温度Ta加热了约5分钟。温度Ta是比玻璃粒子的软化点T1低且比润滑剂的熔点T2高的温度。

[0025] 若将软磁性金属粒子、玻璃粒子以及润滑剂混合/加热，则获得软磁性金属粒子的表面被润滑剂包覆并且在润滑剂的包覆膜层之中散布有玻璃粒子的包覆金属粒子的粉末。玻璃粒子以压粉磁芯的强度提高为目的而添加。另一方面，润滑剂以在后述的成型工序中容易使成型品从金属模脱出的目的而添加。

[0026] 图3～图5中示意性地示出通过实施例的方法生成的包覆金属粒子的粉末与比较例的包覆金属粒子的粉末的不同。图3是通过实施例的方法生成的包覆金属粒子2的示意图。图4是玻璃粒子的添加量较多的情况下的包覆金属粒子2a的示意图。图5是玻璃粒子的添加量较少的情况下的包覆金属粒子2b的示意图。各图中软磁性金属粒子3的表面均被润滑剂覆盖(润滑剂层4)，在该润滑剂层4散布有玻璃粒子5。

[0027] 若玻璃粒子的添加量过多，则未被润滑剂层4捕捉的玻璃粒子5a残留得较多(图4)。若自由的玻璃粒子残留得较多，则粉末的流动性降低。若玻璃粒子的添加量过少，则散布于润滑剂层4的玻璃粒子5较少(图5)。在该情况下，在邻接的包覆金属粒子2b接触后，表面张力较大的润滑剂层4的接触面增加，因而粉末的流动性降低。

[0028] (成型工序)

[0029] 在成型工序中，将在混合加热工序制作好的包覆金属粒子的粉末填充至具有磁芯的形状的内部空间的金属模，并加热该金属模。在成型工序中，边对金属模内的包覆金属粒子的粉末施加压力边进行加热。对填充至金属模的包覆金属粒子的粉末施加800～1600[MPa]的压力。另外，在施加压力期间，将金属模保持在60～120[℃]。该工序亦称为热成型法。

[0030] 接下来，对从金属模取出的成型体进行退火。在该工序中，将成型体(磁芯)放置于600～900[℃]的氮气氛围中10～60分钟。这样，压粉磁芯完成。

[0031] 对玻璃粒子的添加量与润滑剂的添加量进行种种变更来制作压粉磁芯的试样，调查出能够获得良好的试样的添加量的比例。以下对其结果进行说明。

[0032] 图6是取通过混合加热工序获得的粉末的粉末流动性为横轴、取试样的密度为纵轴的坐标图。坐标图中的圆圈表示良好的试样，X标记表示不良的试样。不良的试样是强度低而容易破裂的试样。粉末流动性按照JIS(Japan Industrial Standard：日本工业标准)Z2502所规定的方法测定。具体而言，粉末流动性的测定方法如下所述。在室温下，将粉末50[g]从体积密度测量仪粉末状地排出。体积密度测量仪的排出口直径为2.63[mm]。将排出结束为止所需时间作为粉末流动性的数值。数值越小，表示流动性越高。

[0033] 根据图6的结果判明：粉末流动性优选为30[sec/50g]以下，密度优选为6.35[g/cm3]以上。在图6中，比直线L1更靠左侧表示粉末流动性为30[sec/50g]以下的范围，比直线L2更靠上侧表示密度为6.35[g/cm3]以上的范围。

[0034] 图7是横轴取玻璃粒子添加量、纵轴取试样的强度的坐标图。横轴的单位是玻璃粒子添加量相对于软磁性金属粒子的量的质量比例[wt％]。纵轴的数值表示进行对试样施加压力的试验、试样破坏时的压力。该强度测定方法依据JIS-Z2507所规定的方法。优选电抗器的芯部具有20[MPa]以上的强度。在该点上判明：优选玻璃粒子添加量相对于软磁性金属粒子的量为0.1[wt％]以上。图7的比粗线L3更靠上侧是20[MPa]以上的范围。

[0035] 图8是横轴取玻璃粒子添加量、纵轴取试样的密度的坐标图。横轴的单位与图7的情况相同。如先前所述，优选试样的密度为6.35[g/cm3]以上。图8的比粗线L4更靠上侧是密度为6.35[g/cm3]以上的范围。密度为6.35[g/cm3]以上的是玻璃的添加量相对于软磁性金属粒子的量为5.0[wt％]以下的范围。

[0036] 根据图7与图8的结果，优选低熔点玻璃粒子的添加量相对于软磁性金属粒子的量为0.1[wt％]～5.0[wt％]之间的范围。此外，图7、图8的情况下的润滑剂添加量相对于软磁性金属粒子的量为0.6[wt％]。

[0037] 图9是横轴取润滑剂添加量、纵轴取压力的坐标图。横轴的单位是润滑剂的添加量相对于软磁性金属粒子的量的质量比例[wt％]。纵轴的压力是使试样从金属模脱出时施加于试样的压力。压力越小，意味着越良好。若润滑剂的添加量低于0.1[wt％]，则压力变大。例如，在润滑剂添加量为0.03[wt％]下，若不施加超过40[MPa]的压力则试样无法从金属模脱出(图9的X标记)。优选用于将试样从金属模脱出的压力为20[MPa]以下。图9的比粗线L5更靠下是压力为20[MPa]以下的范围。根据图9的结果，优选润滑剂的添加量相对于软磁性金属粒子的量为0.1[wt％]以上。

[0038] 图10是横轴取润滑剂添加量、纵轴取试样的密度的坐标图。横轴的单位与图9的情况相同。如前文所述，优选试样的密度为6.35[g/cm3]以上。图10的比粗线L6更靠上侧是密度为6.35[g/cm3]以上的范围。根据图10的结果，密度为6.35[g/cm3]以上的是润滑剂的添加量相对于软磁性金属粒子的量为1.0[wt％]以下的范围。根据图9与图10的结果，优选润滑剂的添加量相对于软磁性金属粒子的量为0.1[wt％]～1.0[wt％]之间的范围。此外，图9、图10的情况下的低熔点玻璃粒子的添加量相对于软磁性金属粒子的量为1.5[wt％]。

[0039] 图11是横轴取玻璃粒子添加量相对于润滑剂添加量的比例、纵轴取粉末流动性的坐标图。图11是润滑剂添加量为1.0[wt％]时的结果。如前文所述，优选粉末流动性为30[sec/50g]以下。图11的比粗线L7更靠下是粉末流动性为30[sec/50g]以下的范围。根据图11可知：若玻璃粒子添加量相对于润滑剂的添加量的比例低于0.5则粉末流动性急剧恶化。
粉末流性为30[sec/50g]以下的是玻璃粒子添加量相对于润滑剂的添加量的比例为0.5以上的情况。

[0040] 图12是横轴取玻璃粒子添加量相对于润滑剂添加量的比例、纵轴取粉末流动性的坐标图。图12是润滑剂添加量为0.1[wt％]时的结果。图12的比粗线L8更靠下是粉末流动性为30[sec/50g]以下的范围。根据图12可知：若玻璃粒子添加量相对于润滑剂的添加量的比例超过20则粉末流动性急剧恶化。粉末流动性为30[sec/50g]以下的是玻璃粒子添加量相对于润滑剂的添加量的比例为20以下的情况。根据图11与图12的结果，优选玻璃粒子添加量相对于润滑剂添加量的比例为0.5～20的范围。

[0041] 在压粉磁芯的制造方法中，在实现兼顾包覆金属粒子的粉末的流动性与粉末向金属模的填充容易性方面，重要的是润滑剂添加量的比例最多的情况与最少的情况的玻璃粒子添加量的比例。

[0042] 根据以上结果，优选玻璃粒子与润滑剂的添加量为如下数值范围。优选玻璃粒子相对于软磁性金属粒子的量以0.1wt％～5.0wt％之间的比例添加。优选润滑剂相对于软磁性金属粒子的量以0.1wt％～1.0wt％之间的比例添加。优选玻璃粒子的添加量相对于润滑剂的添加量的质量比为0.5～20之间。进一步优选玻璃粒子的添加量相对于润滑剂的添加量的质量比为0.5～3.0之间。

[0043] 以上，详细地对本发明的具体例进行了说明，但它们只不过是例示，并不限定权利要求书。权利要求书所记载的技术包括对以上例示的具体例各种进行变形、变更后的技术。本说明书或附图中说明过的技术要素单独或通过各种组合来发挥技术有用性，并不限定于申请时权利要求记载的组合。另外，本说明书或附图中例示的技术能够同时实现多个目的，因实现其中一个目的本身而具有技术有用性。