压粉磁芯用复合物、成形体、及压粉磁芯的制作方法

1.本发明涉及一种压粉磁芯用复合物、成形体及压粉磁芯。


背景技术：

2.压粉磁芯通过包含软磁性粉末及树脂组合物的复合物的压缩成形(compacting)而获得。(参考下述专利文献1。)压粉磁芯的形状自由度高，压粉磁芯的形状的设计范围宽。并且，制造工序中的压粉磁芯的成品率高，能够降低压粉磁芯的材料成本。由于这些优点，压粉磁芯适用于多种多样的软磁零件。例如，压粉磁芯使用于电感器、变压器、电抗器、晶闸管阀、噪声滤波器(emi滤波器)、扼流圈、马达用铁芯、一般家用电器及工业设备用马达的转子及磁轭、以及组装到柴油引擎及汽油引擎的电控式燃料喷射装置的电磁阀用螺线管芯(固定铁芯)等。
3.以往技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2013-138159号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的技术课题
7.在传感器等中所使用的压粉磁芯通常通过模具润滑法来制造。在模具润滑法中，润滑剂不与原料(复合物)混合，通过对使用预先涂布了润滑剂的模具的复合物进行压缩成形来获得压粉磁芯。因此，在模具润滑法的情况下，润滑剂不容易包含在压粉磁芯的内部，从而保证了压粉磁芯的机械强度。然而，根据压粉磁芯的形状，无法适用模具润滑法。在无法适用模具润滑法的情况下，适用内部润滑法。在内部润滑法中，通过对预先添加了润滑剂的复合物进行压缩成形及热处理来制造压粉磁芯。然而，在硬脂酸锌等一般的润滑剂被添加到复合物的情况下，与通过模具润滑法而获得的压粉磁芯相比，通过内部润滑法而获得的压粉磁芯的抗压强度大幅降低。
8.本发明的一方面的目的在于提供一种提高压粉磁芯的机械强度(例如，压环强度(radial crushing strength))的压粉磁芯用复合物、包含压粉磁芯用复合物的成形体及由压粉磁芯用复合物形成的压粉磁芯。
9.用于解决技术课题的手段
10.本发明的一方面所涉及的压粉磁芯用复合物含有包含铁的金属粉末、树脂组合物及金属盐，金属盐由r2m表示，r是碳原子数为6以上且12以下的饱和脂肪酸基，m是ca及ba中的至少一种金属元素。
11.树脂组合物可以包含选自由环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂及聚苯硫醚树脂组成的组中的至少一种树脂。
12.r可以是碳原子数为6以上且10以下的饱和脂肪酸基。
13.压粉磁芯用复合物可以含有包含金属粉末及树脂组合物的第1粉末及包含金属盐
crushing strength))。即，饱和脂肪酸基r的碳原子数为6以上且12以下，并且m是ca及ba中的至少一种金属元素的情况下，压粉磁芯能够具有高机械强度。因此，即使在作为压粉磁芯或其前体的成形体具有复杂或薄壁的形状的情况下，也能够通过内部润滑法来制造具有高机械强度的压粉磁芯。例如，即使在压粉磁芯为环状或筒状的情况下，压粉磁芯也能够具有高压环强度。
29.在r的碳原子数小于6的情况下，复合物难以具有充分的流动性及脱模性，难以将复合物压缩成形，压粉磁芯难以具有所希望的形状及尺寸，压粉磁芯难以具有高机械强度。即使在r的碳原子数大于12的情况下，压粉磁芯也难以具有高机械强度。在本实施方式中，压粉磁芯的机械强度的降低得到抑制的机构尚未明确。本发明人等认为如下：通过以下机理，压粉磁芯的机械强度的降低得到抑制。
30.在复合物包含硬脂酸锌等长链饱和脂肪酸的锌盐而代替上述金属盐r2m作为润滑剂的情况下，润滑剂容易分散于由复合物形成的压粉磁芯中所包含的树脂组合物(粘合剂树脂)中。相反，压粉磁芯是由包含上述金属盐r2m的复合物形成作为主要润滑剂的情况下，大量的金属盐r2m容易存在于压粉磁芯的表面附近，存在于压粉磁芯的内部(远离压粉磁芯的表面的部分)的金属盐r2m较少。其结果，抑制了在压粉磁芯的内部所包含的树脂组合物的机械强度的降低，也抑制了压粉磁芯的机械强度的降低也得到抑制。压粉磁芯中的上述金属盐r2m的存在状态与压粉磁芯中的长链饱和脂肪酸盐(硬脂酸锌等)的存在状态不同的原因在于，与由ca及ba中的至少任一个构成的上述金属盐r2m的树脂组合物的相溶性和由zn构成的长链饱和脂肪酸盐的树脂组合物的相溶性不同。由于ba盐及ca盐容易形成水合水，因此ba盐及ca盐还可能有助于上述相溶性或压粉磁芯的机械强度。认为如下：与长链饱和脂肪酸基(硬脂酸基等)相比，能够维持由较短的烷基链(r)构成的金属盐r2m的润滑性能的理由也起因于上述机构。但是，本发明的技术范围不受上述机理的限定。
31.复合物可以是含有包含铁的金属粉末、树脂组合物、上述金属盐r2m的混合物。除了上述树脂以外，树脂组合物可以进一步包含固化剂、偶联剂及添加剂。添加剂例如可以是固化促进剂及阻燃剂等。树脂组合物可以包含上述金属盐r2m作为添加剂。树脂组合物可以包含与上述金属盐r2m不同的蜡作为添加剂。以下，为了进行说明，包含树脂、固化剂、偶联剂及添加剂的成分记载为“树脂组合物”。即，树脂组合物是能够包含树脂、固化剂、偶联及添加剂的成分，也可以是从复合物中去除了有机溶剂和金属粉末而得的剩余成分(非挥发性成分)。
32.如上所述，树脂组合物作为将构成金属粉末的各个金属粒子彼此粘结的粘合剂而发挥功能，并且对由复合物形成的成形体赋予机械强度。例如，使用模具而在高压下成形复合物时，树脂组合物被填充在金属粒子之间，将金属粒子彼此粘结。树脂组合物包含热固性树脂的情况下，通过热处理而使成形体中的树脂组合物固化，树脂组合物的固化物进一步牢固地粘结金属粒子彼此，可获得具有高机械强度的压粉磁芯。
33.复合物可以为粉末。例如、复合物可以含有包含金属粉末及树脂组合物的第1粉末、包含金属盐的第2粉末。第1粉末可以包含金属粉末及粉末状的树脂组合物。构成第1粉末中所包含的金属粉末的各金属粒子的表面可以被绝缘膜覆盖。例如，绝缘膜可以为构成金属粉末的金属的氧化物(氧化铁等)。绝缘膜可以为玻璃。第1粉末可以包含金属粉末、覆盖构成金属粉末的各金属粒子的树脂组合物。即，构成第1粉末的各个粒子可以具有金属粒
子、覆盖金属粒子的表面的树脂组合物。覆盖金属粒子的表面的树脂组合物可以作为绝缘膜而发挥功能。构成第1粉末的各个粒子可以具有金属粒子、覆盖金属粒子的表面的绝缘膜及覆盖绝缘膜的表面的树脂组合物。构成第1粉末的各个粒子可以仅由金属粒子及树脂组合物组成。构成第2粉末的各个粒子可以包含上述金属盐r2m。构成第2粉末的各个粒子可以仅由上述金属盐r2m组成。例如，在上述金属盐r2m作为蜡而发挥功能的情况下，构成第2粉末的各个粒子可以仅由上述金属盐r2m组成。构成第2粉末的各个粒子可以包含上述金属盐r2m、与该金属盐不同的蜡这两者。构成第2粉末的各个粒子可以仅由上述金属盐r2m及蜡组成。复合物可以为第1粉末及第2粉末的混合物。复合物中的第1粉末及第2粉末可以被均匀地混合。复合物可以仅由第1粉末及第2粉末组成。复合物可以仅由将金属粉末、树脂组合物及上述金属盐r2m一体化的一种粉末组成。复合物可以仅由将与金属粉末、树脂组合物、上述金属盐r2m及r2m不同的蜡一体化的一种粉末组成。
34.复合物通过具有仅由上述金属盐r2m组成的第2粉末或包含金属盐r2m及其他蜡的第2粉末而复合物整体能够具有源自上述金属盐或蜡的优异的流动性。优异的流动性可以换句话说是复合物容易流动的性质。不包含第2粉末的现有的复合物粉末的流动性比包含第1粉末及第2粉末的复合物差。例如，仅由将金属粒子、树脂组合物及上述金属盐r2m一体化的一种粉末组成的复合物粉末具有比包含第1粉末及第2粉末的复合物的流动性差的倾向。
35.本实施方式所涉及的成形体包含上述压粉磁芯用复合物。通过填充于模具内的复合物的压缩成形，可获得成形体。在本实施方式中，在常温下能够进行复合物的压缩成形。还能够在加热复合物粉末的同时，进行复合物的压缩成形。
36.本实施方式所涉及的压粉磁芯由上述压粉磁芯用复合物形成。压粉磁芯可以包含上述压粉磁芯用复合物的固化物。例如，通过从模具中取出的成形体的热处理而成形体中的树脂组合物固化，成形体中的金属粒子通过树脂组合物的固化物而彼此粘结。其结果，可获得压粉磁芯。
37.(金属盐r2m的详细内容)
38.如上所述，构成金属盐r2m的r是碳原子数为6以上且12以下(6以上且10以下，或12)的饱和脂肪酸基。构成金属盐r2m的m是ca及ba中的至少一种金属元素。碳原子数为6以上且12以下的饱和脂肪酸基r可以是选自由碳原子数为6的己酸基(ch3(ch2)4coo-)、碳原子数为7的庚酸基(ch3(ch2)5coo-)、碳原子数为8的辛酸基(ch3(ch2)6coo-)、碳原子数为9的壬酸基(ch3(ch2)7coo-)、碳原子数为10的辛酸基(ch3(ch2)8coo-)及碳原子数为12的月桂酸基(ch3(ch2)
10
coo-)组成的组中的至少一种饱和脂肪酸基。即，由r2m表示的金属盐可以包含选自由己酸钙((ch3(ch2)4coo)2ca)、己酸钡((ch3(ch2)4coo)2ba)、庚酸钙((ch3(ch2)5coo)2ca)、庚酸钡((ch3(ch2)5coo)2ba)、辛酸钙((ch3(ch2)6coo)2ca)、辛酸钡((ch3(ch2)6coo)2ba)、壬酸钙((ch3(ch2)7coo)2ca)、壬酸钡((ch3(ch2)7coo)2ba)、癸酸钙((ch3(ch2)8coo)2ca)、癸酸钡((ch3(ch2)8coo)2ba)、月桂酸钙((ch3(ch2)
10
coo)2ca)及月桂酸钡((ch3(ch2)
10
coo)2ba)组成的组中的至少一种金属盐。复合物可以包含上述金属盐中的多种金属盐。复合物可以包含含有上述金属盐的部分皂化饱和脂肪酸酯。
39.r可以是碳原子数为6以上且10以下的饱和脂肪酸基。即，由r2m表示的金属盐可以包含选自由己酸钙、己酸钡、庚酸钙、庚酸钡、辛酸钙、辛酸钡、壬酸钙、壬酸钡、癸酸钙、及癸
酸钡组成的组中的至少一种金属盐。在r是碳原子数为6以上且10以下的饱和脂肪酸基的情况下，由复合物形成的成形体(热处理前的成形体)中的金属粉末的生锈容易得到抑制，由复合物形成的压粉磁芯(热处理后的成形体)中的金属粉末的生锈也容易得到抑制。例如，在水的存在下容易抑制成形体中及压粉磁芯中的金属粉末的生锈。
40.本发明人等推测如下：通过以下机理，在水的存在下抑制成形体中及压粉磁芯中的金属粉末的生锈。
41.在由复合物形成的成形体中，构成金属粉末的一部分或全部的金属粒子的表面的至少一部分被树脂组合物覆盖，金属盐分散于成形体中。金属盐可以存在于成形体中所包含的树脂组合物中。并且，在由复合物形成的压粉磁芯(热处理后的成形体)中，构成金属粉末的一部分或全部的金属粒子的表面的至少一部分被树脂组合物(未固化的树脂组合物或树脂组合物的固化物)覆盖，金属盐分散于压粉磁芯中。金属盐可以存在于压粉磁芯中所包含的树脂组合物中。在金属粒子的表面未被树脂组合物覆盖而露出的情况下，露出金属粒子的表面具有与水直接接触的可能性。其结果，露出金属粒子的表面通过水被氧化，从而使其容易生锈。然而，在r是碳原子数为6以上且10以下的饱和脂肪酸基的情况下，通过金属盐(r2m)在水中的解离而容易生成饱和脂肪酸离子(r-)，构成饱和脂肪酸离子的羧酸酯基(-coo-)的氧(o-)容易与位于金属粒子露出的表面的金属元素(例如铁)键合。其结果，未被树脂组合物覆盖的金属粒子的表面被饱和脂肪酸基覆盖，饱和脂肪酸基抑制金属粒子的表面的氧化。即，源自金属盐的饱和脂肪酸基抑制金属粒子的表面与水的直接接触，抑制成形体中及压粉磁芯中的金属粉末的生锈。r的碳原子数大于10的情况下，由于金属盐(r2m)在水中难以解离，并且难以生成饱和脂肪酸离子(r-)，因此难以抑制成形体中及压粉磁芯中的金属粉末的生锈。即，包含r的碳原子数大于10的金属盐的成形体中的金属粉末与包含r的碳原子数为6以上且10以下的金属盐的成形体中的金属粉末相比，在水的存在下容易在短时间内生锈。与成形体的情况相同地，包含r的碳原子数大于10的金属盐的压粉磁芯中的金属粉末与包含r的碳原子数为6以上且10以下的金属盐的压粉磁芯中的金属粉末相比，在水的存在下容易在短时间内生锈。
42.由于容易进一步抑制成形体中及压粉磁芯中的金属粉末的生锈，因此r可以是碳原子数6以上且8以下的饱和脂肪酸基。
43.由r2m表示的上述金属盐可以作为蜡而发挥功能。蜡表示润滑剂及脱剂中的任一者或两者。由r2m表示的上述金属盐作为蜡而发挥功能的情况下，由于复合物能够具有源自金属盐的优异的流动性，因此容易形成所希望的形状。并且，金属盐作为蜡而发挥功能的情况下，容易从模具中分离由复合物形成的成形体，而不会使其破坏。
44.压粉磁芯用复合物可以包含由rmr’表示的金属盐，r及r’其各自可以是碳原子数为6以上且12以下的饱和脂肪酸基，r及r’其各自的碳原子数可以彼此不同，m可以是ca及ba中的至少一种金属元素。压粉磁芯用复合物可以包含饱和脂肪酸的镁盐及饱和脂肪酸的锶盐中的至少一种金属盐。例如、压粉磁芯用复合物可以包含选自由r2mg、rmgr’、r2sr及rsrr’组成的组中的至少一种金属盐，r及r’其各自可以是碳原子数为6以上且12以下的饱和脂肪酸基。
45.金属盐r2m的总质量相对于100质量份的金属粉末为0.01质量份以上且0.70质量份以下，可以优选为0.05质量份以上且0.50质量份以下。例如，由金属盐r2m组成的上述第2
粉末的质量相对于100质量份的金属粉末，可以在上述范围内。金属盐r2m的总质量在上述范围内的情况下，容易兼顾压粉磁芯的优异的脱模性及高机械强度。金属盐r2m的质量过小的情况下，难以从模具中拔出通过复合物的压缩成形而获得的压粉磁芯。在金属盐r2m的质量过大的情况下，具有降低压粉磁芯的机械强度的倾向。但是，即使金属盐r2m的总质量在上述范围外，也能够获得本发明效果。
46.(树脂的详细内容)
47.如上所述，构成复合物的树脂组合物可以包含选自由环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂及聚苯硫醚树脂组成的组中的至少一种树脂。
48.《环氧树脂》
49.环氧树脂可以为热固性树脂。环氧树脂优选为粉末。环氧树脂例如可以为选自由联苯型环氧树脂、芪型环氧树脂、二苯基甲烷型环氧树脂、含硫原子型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、水杨醛型环氧树脂、萘酚类和酚类的共聚型环氧树脂、芳烷基型酚醛树脂的环氧化物、双酚型环氧树脂、醇类的缩水甘油醚型环氧树脂、对二甲苯改性酚醛树脂和/或间二甲苯改性酚醛树脂的缩水甘油醚型环氧树脂、萜烯改性酚醛树脂的缩水甘油醚型环氧树脂、环戊二烯型环氧树脂、多环芳香环改性酚醛树脂的缩水甘油醚型环氧树脂、含萘环酚醛树脂的缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油酯型或甲基缩水甘油酯型环氧树脂、脂环型环氧树脂、卤化苯酚酚醛清漆型环氧树脂、邻甲酚酚醛清漆型环氧树脂、对苯二酚型环氧树脂、硫醚型环氧树脂、三羟甲基丙烷型环氧树脂及通过用过乙酸等过酸氧化烯烃键而获得的线状脂肪族环氧树脂组成的组中的至少一种树脂。
50.《双马来酰亚胺树脂》
51.双马来酰亚胺树脂可以为热固性树脂。双马来酰亚胺树脂优选为粉末。双马来酰亚胺树脂可以包含聚马来酰亚胺类(a)与氨基酚类(b)的加成反应产物及环氧化合物(c)。可以通过聚马来酰亚胺类(a)及氨基酚类(b)的反应而获得加成反应产物，通过向加成反应产物中添加环氧化合物(c)而获得双马来酰亚胺树脂。
52.构成双马来酰亚胺树脂的上述聚马来酰亚胺类(a)由下述化学式a表示。
[0053][0054]
化学式a中的r1为n价的有机基团。x1及x2其各自为选自氢或卤素的1价的原子或1价的有机基团。x1及x2可以相同，x1及x2可以彼此不同。化学式a中的n为2以上的整数。
[0055]
聚马来酰亚胺类(a)例如可以是选自由亚乙基双马来酰亚胺、六亚甲基双马来酰亚胺、间亚苯基双马来酰亚胺、对亚苯基双马来酰亚胺、4，4
’‑
二苯基甲烷双马来酰亚胺、4，4
’‑
二苯基醚双马来酰亚胺、4，4
’‑
二苯砜双马来酰亚胺、4，4
’‑
二环己基甲烷双马来酰亚胺、间二甲苯双马来酰亚胺、对二甲苯双马来酰亚胺及4，4
’‑
亚苯基双马来酰亚胺组成的组中的至少一种化合物。根据需要，上述聚马来酰亚胺类(a)和单马来酰亚胺类可以包含于双马来酰亚胺树脂中。单马来酰亚胺类例如可以是n-3-氯苯基马来酰亚胺或n-4-硝基苯基马来酰亚胺。
[0056]
构成双马来酰亚胺树脂的上述氨基酚类(b)由下述化学式b表示。
[0057][0058]
化学式b中的r2表示从氢或卤素中选择的1价的原子或1价的有机基团。化学式b中的m为1～5的整数。
[0059]
氨基酚类(b)可以为选自由邻氨基苯酚、间氨基苯酚、对氨基苯酚、邻氨基甲酚、间氨基甲酚、对氨基甲酚、氨基二甲酚、氨基氯苯酚、氨基溴苯酚、氨基邻苯二酚、氨基间苯二酚、氨基双(羟基苯酚)丙烷及氨基氧基苯甲酸组成的组中的至少一种化合物。
[0060]
构成双马来酰亚胺树脂的上述环氧化合物(c)在分子内具有2个以上的环氧基。环氧化合物(c)例如可以是选自由双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、聚羧酸的缩水甘油酯树脂、多元醇的聚缩水甘油醚、氨基甲酸酯改性环氧树脂、将不饱和化合物环氧化的脂肪酸型聚环氧化物、将不饱和化合物环氧化的脂环型聚环氧化物、具有杂环的环氧树脂、具有杂环的环氧树脂及将胺缩水甘油化而得的环氧树脂组成的组中的至少一种化合物。
[0061]
通过上述聚马来酰亚胺类(a)及氨基酚类(b)的反应而获得加成反应产物。氨基酚类(b)的质量的比例相对于100质量份的聚马来酰亚胺类(a)为5～40质量份，可以优选为10～30质量份。在氨基酚类(b)的质量的比例小于5质量份的情况下，加成反应产物与上述环氧化合物(c)的相溶性不充分。在氨基酚类(b)的质量的比例大于40质量份的情况下，双马来酰亚胺树脂包换过量的氨基，双马来酰亚胺树脂的耐热性降低。聚马来酰亚胺类(a)及氨基酚类(b)的反应温度例如为50～200℃，可以优选为80～180℃。聚马来酰亚胺类(a)及氨基酚类(b)的反应时间可以在几分钟至几十小时的范围内适当地进行调整。
[0062]
双马来酰亚胺树脂中的上述加成反应产物的含量可以为30～80质量％。加成反应产物的含量小于30质量％的情况下，双马来酰亚胺树脂的耐热性降低。在加成反应产物的含量大于80质量％的情况下，双马来酰亚胺树脂的机械强度降低。但是，双马来酰亚胺树脂中的上述加成反应产物的含量在上述范围外的情况下，也能够获得本发明的效果。
[0063]
双马来酰亚胺树脂例如可以是选自kir-30、kir-50及kir-100中的至少一种树脂(以上，kyoceracorporation制造的商品名称)。
[0064]
《聚酰亚胺树脂》
[0065]
聚酰亚胺树脂可以为热塑性树脂。聚酰亚胺树脂优选为粉末。聚酰亚胺树脂例如可以为四羧酸酐与4，4
’‑
双(3-氨基苯氧基)联苯的脱水缩聚物。聚酰亚胺树脂可以为选自aurum pl450c、aurum pl500a、aurum pl6200、aurum pd450l(以上，mitsui chemicals，inc.制造的商品)、solverpi-5600(solver公司制造的商品)及serprim(mitsubishi gas chemical company，inc.制造的商品)中的至少一种树脂。
[0066]
《聚苯硫醚树脂》
[0067]
聚苯硫醚树脂可以为热塑性树脂。聚苯硫醚树脂优选为粉末。聚苯硫醚树脂例如可以由下述化学式1表示。下述化学式1中的n为2以上的任意整数。聚苯硫醚树脂可以为选
自torelina a900(toray industries，inc.制造的商品)、fortron kps(kureha corporation制造的商品)、b-06p(tosoh corporation)、aspex-pps(aspect inc.制造的商品)、dsp-b100、primef 4010、primef 7002及primef 7010(以上，dic corporation制造的商品)中的至少一种树脂。
[0068][0069]
树脂组合物中所包含的一种以上的树脂的总质量相对于100质量份的金属粉末为0.01质量份以上且1.00质量份以下，可以优选为0.03质量份以上且0.50质量份以下。例如，选自由环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂及聚苯硫醚树脂组成的组中的至少一种树脂的总质量相对于100质量份的金属粉末为0.01质量份以上且1.00质量份以下，优选为0.03质量份以上且0.50质量份以下。复合物中的树脂的总质量在上述范围内的情况下，容易兼顾压粉磁芯的优异的软磁特性和高机械强度。
[0070]
(蜡)
[0071]
除了上述金属盐r2m以外，复合物还可以包含蜡。通过复合物包含蜡，复合物的流动性及成形性提高，复合物的脱模性提高。其结果，压粉磁芯的形状及尺寸的精确度得到提高，容易抑制压粉磁芯的结构缺陷。但是，上述金属盐r2m作为蜡而充分发挥功能的情况下，复合物优选在上述金属盐r2m和其他的蜡中仅包含上述金属盐r2m。复合物通过不包含除了上述金属盐r2m以外的蜡，容易提高压粉磁芯的机械强度。出于相同的原因，在复合物包含上述金属盐r2m和其他蜡这两者的情况下，复合物中的上述金属盐r2m的含量(单位：质量％)优选比复合物中的其他蜡的含量多。蜡例如可以为饱和脂肪酸、饱和脂肪酸盐、及饱和脂肪酸酯中的至少任一种。蜡例如可以为选自由月桂酸、肉豆蔻酸、十五烷基酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、花生酸、二十二烷酸、山嵛酸、二十四烷酸、蜡酸、褐煤酸、蜂花酸、肉豆蔻酸钙、十五烷基酸钙、棕榈酸钙、十七酸钙、硬脂酸钙、花生酸钙、二十二烷酸钙、山嵛酸钙、二十四烷酸钙、蜡酸钙、褐煤酸钙、蜂花酸钙、肉豆蔻酸钡、十五烷基酸钡、棕榈酸钡、十七酸钡、硬脂酸钡、花生酸钡、二十二烷酸钡、山嵛酸钡、二十四烷酸钡、蜡酸钡、褐煤酸钡、蜂花酸钡、月桂酸酯、肉豆蔻酸酯、十五烷基酸酯、棕榈酸酯、十七酸酯、硬脂酸酯、花生酸酯、二十二烷酸酯、山嵛酸酯、二十四烷酸酯、蜡酸酯、褐煤酸酯及蜂花酸酯组成的组中的至少一种。复合物可以包含除了上述以外的蜡。例如，蜡可以为选自由上述饱和脂肪酸的镁盐、上述饱和脂肪酸的铝盐、12-羟基硬脂酸、蓖麻油酸钙、硬脂酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、山嵛酸酰胺、棕榈酸酰胺、月桂酸酰胺、羟基硬脂酸酰胺、亚甲基双硬脂酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺、亚乙基双月桂酸酰胺、双硬脂基己二酸酰胺、亚乙基双油酸酰胺、二油基己二酸酰胺、n-硬脂基硬脂酰胺、n-油基硬脂酸酰胺、n-硬脂基芥酸酰胺、羟甲基硬脂酸酰胺、羟甲基山嵛酸酰胺、乙二醇、硬脂醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃、硅油、硅脂、氟系油、氟系润滑脂、含氟树脂粉末、固体石蜡、聚乙烯蜡、酰胺蜡、聚丙烯蜡、酯蜡、巴西棕榈蜡及微晶石蜡等组成的组中的至少一种。复合物可以包含上述中的一种蜡。复合物可以包含上述中的多种蜡。
[0072]
(有机溶剂)
[0073]
在复合物的制造过程中，用树脂组合物溶解的有机溶剂包覆构成金属粉末的各个
金属粒子的表面，由此能够获得均匀的复合物。有机溶剂只要是能够溶解树脂组合物的溶剂，则并无限定。有机溶剂例如为选自由丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、苯、甲苯及二甲苯等组成的组中的至少一种溶剂。在考虑到操作性的情况下，有机溶剂优选在常温下为液体，有机溶剂的沸点优选为60℃以上且150℃以下。作为这种溶剂，例如，优选为丙酮或甲乙酮。
[0074]
(金属粉末)
[0075]
包含铁的金属粉末(软磁性粉末)例如可以含有选自由铁的单体及包含铁的合金组成的组中的至少一种。金属粉末可以仅由选自由铁的单体及包含铁的合金组成的组中的至少一种组成。金属粉末通过包含fe的单体及包含fe的合金中的至少任一种而由复合物制作的成形体容易具有高的占空系数和优异的软磁特性。包含fe的合金可以包含选自由固溶体、共晶及金属间化合物组成的组中的至少一种。合金例如可以为不锈钢(fe-cr系合金、fe-ni-cr系合金等)。金属粉末可以为非晶形。金属粉末可以包含多种金属元素。例如，金属粉末除了铁以外，可以包含选自由贱金属元素、贵金属元素、过渡金属元素及稀土类元素组成的组中的至少一种元素。复合物可以包含一种金属粉末，也可以包含多种金属粉末。
[0076]
金属粉末中所包含的除了铁以外的金属元素例如可以为选自由铜(cu)、钛(ti)、锰(mn)、钴(co)、镍(ni)、锌(zn)、铝(al)、锡(sn)、铬(cr)、钡(ba)、锶(sr)、铅(pb)及银(ag)组成的组中的至少一种。金属粉末可以包含除了金属元素以外的元素。例如，金属粉末可以包含氧(o)、铍(be)、磷(p)、硼(b)或硅(si)。金属粉末例如可以为选自由fe-si系合金、fe-si-al系合金(铝硅铁粉)、fe-ni系合金(铁镍合金)、fe-cu-ni系合金(铁镍合金)、fe-co系合金(波门杜尔铁钴合金)、fe-cr-si系合金(电磁不锈钢)及因瓦合金(invar)组成的组中的至少一种金属粉末。
[0077]
金属粉末可以为非晶形系铁粉及羰基铁粉中的至少一种。金属粉末可以为fe非晶形合金。作为fe非晶形合金粉的市售品，例如，可以使用选自由aw2-08、kuamet-6b2(以上，epson atmix corporation制造的商品名称)、dap ms3、dap ms7、dap msa10、dap pb、dap pc、dap mkv49、dap410l、dap430l、dap hyb系列(以上，daido steel co.，ltd.制造的商品名称)、mh45d、mh28d、mh25d、及mh20d(以上，kobe steel，ltd.制造的商品名称)组成的组中的至少一种。
[0078]
构成金属粉末的各个金属粒子的形状并无特别限定。各个金属粒子可以为扁平状。各个金属粒子例如可以为球状或针状。金属粉末的粒径例如可以为60μm以上且150μm以下。金属粉末的粒度可以基于通过筛分的金属粒子的质量测定来计算。金属粉末的粒度可以通过激光衍射式粒度分布测定装置来测定。复合物可以包含平均粒径或中值粒径(d50)不同的多种金属粉末。
[0079]
(无机填料)
[0080]
复合物可以包含无机填料。无机填料可以由一种粒子构成。无机填料可以为2种以上的粒子的组合。无机填料的平均粒径为1μm以上且100μm以下，优选为1μm以上且50μm以下，进一步优选为1μm以上且20μm以下，尤其优选为1.5μm以上且10μm以下。无机填料优选为平均粒径不同的多种填料的混合物。由此，能够提高压粉磁芯的空间填充率及绝缘性。
[0081]
优选的无机填料为二氧化硅(sio2)粒子。二氧化硅粒子例如可以为通过溶胶-凝胶法获得的球形二氧化硅、通过粉碎而被微细化的细碎二氧化硅、干式二氧化硅或湿式二氧化硅。二氧化硅粒子的表面优选通过偶联剂(例如，硅烷偶联剂)来处理。通过将偶联剂附
着于二氧化硅粒子的表面，复合物中的二氧化硅粒子的沉淀得到抑制，能够获得二氧化硅粒子稳定地分散的压粉磁芯。
[0082]
(压粉磁芯的用途)
[0083]
压粉磁芯例如可以使用于电感器、变压器、电抗器、晶闸管阀、噪声滤波器(emi滤波器)、扼流圈、马达用铁芯、一般家用电器及工业设备用马达的转子及磁轭、以及组装到柴油引擎及汽油引擎的电控式燃料喷射装置的电磁阀用螺线管芯(固定铁芯)等。如上所述，本实施方式所涉及的包含复合物的成形体可以为环状或筒状，本实施方式所涉及的由复合物形成的压粉磁芯可以为环状或筒状。根据本实施方式，环状或筒状的压粉磁芯能够具有高的压环强度。环状或筒状的压粉磁芯例如可以使用于位置传感器或磁致伸缩式传感器等。
[0084]
[压粉磁芯用复合物、成形体及压粉磁芯的制造方法]
[0085]
通过将树脂组合物的原料溶解于有机溶剂而获得树脂组合物的溶液。将金属粉末添加至树脂组合物的溶液中，将金属粉末分散于树脂组合物的溶液之后，通过减压蒸馏及干燥而从包含金属粉末及树脂组合物的溶液中去除有机溶剂。其结果，可获得构成金属粉末的各个金属粒子的表面被树脂组合物包覆，由金属粉末及树脂组合物组成的第1粉末。在制造包含无机填料的复合物的情况下，无机填料可以与金属粉末一起添加到树脂组合物的溶液中。如上所述，可以预先实施基于硅烷偶联剂的无机填料的表面处理。
[0086]
在从包含金属粉末及树脂组合物的溶液中去除有机溶剂的工序中，优选使用蒸发器，一边搅拌溶液，一边在常温下进行有机溶剂的减压蒸馏。利用减压干燥机等进一步干燥通过减压蒸馏获得的固体物质之后，可以适当地粉碎固体物质来获得第1粉末。可以一边用捏合机等搅拌上述溶液，一边进行常压蒸馏来代替减压蒸馏。作为通过蒸馏而获得的固体物质的干燥方法，不优选进行加热。但是，可以通过在80℃以下，优选为60℃以下的固体物质的加热来干燥固体物质。
[0087]
可以将通过上述方法获得的第1粉末及包含上述金属盐r2m的第2粉末进行混合而获得压粉磁芯用复合物。通过一并混合金属粉末、树脂组合物及上述金属盐r2m而获得复合物。上述复合物的制作方法中虽然使用了溶剂，但也可以不使用溶剂来制作复合物。即，可以通过不使用溶剂的干式混合来制作复合物。例如，在干式混合的情况下，可以通过在密闭容器内在常温及常压下混合由被绝缘膜覆盖的金属粒子构成的金属粉末、粉末状的树脂组合物及粉末状的金属盐r2m来获得复合物。
[0088]
通过填充于模具内的上述复合物的压缩成形来获得成形体。成形压力越高，则压粉磁芯的软磁特性(磁导率等)及机械强度提高。成形压力例如可以为500mpa以上且2500mpa以下。在还考虑到批量生产率及模具的寿命的情况下，成形压力可以为700mpa以上且2000mpa以下。成形体的密度相对于金属粉末的真密度优选为75％以上且90％以下，更优选为80％以上且90％以下。成形体的密度相对于金属粉末的真密度在上述范围内的情况下，能够制造软磁特性及机械强度优异的压粉磁芯。
[0089]
可以通过成形体的热处理来固化成形体中的树脂组合物。利用树脂组合物的固化物将成形体中的金属粒子彼此进行粘结而容易获得具有高的机械强度的压粉磁芯。成形体的热处理温度只要为树脂组合物充分固化的温度即可。成形体的热处理温度例如可以为150℃以上且450℃以下，优选为200℃以上且350℃以下。热处理的环境气体可以为空气(优
选为干燥的空气)或非活性环境气体(例如氮)。为了抑制成形体中的金属粉末的氧化，优选在非活性环境气体下进行成形体的热处理。在热处理温度过高的情况下，金属粉末容易被在制造过程中不可避免地包含在成形体中的微量的氧而氧化，树脂组合物容易变差。并且，为了抑制金属粉末的氧化及树脂组合物变差，保持上述热处理温度的时间为几分钟以上且4小时以下，可以优选为15分钟以上且3小时以下。
[0090]
本发明并不限定于上述实施方式。在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行本发明的各种变更，该等变更例也包含于本发明中。
[0091]
实施例
[0092]
通过以下实施例及比较例，可详细地对本发明进行说明。本发明并不限定于以下实施例。
[0093]
(实施例1)
[0094]
通过用v型混合机将具有金属粉末、树脂及饱和脂肪酸基的金属盐混合30分钟而获得了压粉磁芯用复合物粉末。金属粉末、双马来酰亚胺树脂及金属盐各种的质量如下述表1所示。
[0095]
作为金属粉末，使用了纯铁粉。作为纯铁粉，使用了ab公司制造的商品(somaloy500h)。纯铁粉的平均粒径为75μm。
[0096]
作为树脂，使用了双马来酰亚胺树脂。作为双马来酰亚胺树脂，使用了kyocera corporation制造的商品(kir-30)。
[0097]
作为具有饱和脂肪酸基的金属盐，使用了辛酸钙。
[0098]
通过使用了液压机的上述复合物粉末的压缩成形而获得了环状(筒状)的成形体。压缩成形的压力为1200mpa。环状的成形体的外径为30mm，环状的成形体的内径为20mm，环状的成形体的高度为5mm。通过在干燥的空气中的成形体的热处理而获得了环状(筒状)的压粉磁芯。热处理温度为300℃，热处理时间为60分钟。
[0099]
《压环强度的测定》
[0100]
在与环状的压粉磁芯的中心轴线垂直的方向上，压缩压力施加到压粉磁芯的侧面。通过增加压缩压力而测定了压粉磁芯被破坏时的压缩压力。压粉磁芯被破坏时的压缩压力表示压环强度(单位：mpa)。压环强度的测定是在室温(25℃)的空气中进行的。实施例1的压环强度如下述表1所示。
[0101]
《压粉磁芯的防锈性的评价》
[0102]
为了测定压粉磁芯的防锈性，通过上述方法制作了压粉磁芯(经过热处理的成形体)。整个压粉磁芯被浸渍于容纳在容器中的纯水中。密封容器之后，浸渍于纯水中的压粉磁芯静置于室温的空气中。测量了从压粉磁芯被浸渍于纯水之日起，压粉磁芯中渗出褐色锈为止的所需时间(单位：天)。实施例1的压粉磁芯的防锈性由下述表1所示。
[0103]
《成形体的防锈性的评价》
[0104]
为了测定成形体的防锈性，通过上述方法制作了未固化的成形体(未经过热处理的成形体)。成形体的整体被浸渍于容纳在容器中的纯水中。密封容器之后，浸渍于纯水中的成形体静置于室温的空气中。测量了从成形体被浸渍于纯水之日起，成形体中渗出褐色锈为止的所需时间(单位：天)。实施例1的成形体的防锈性如下述表1所示。
[0105]
(实施例2～7及比较例1～4)
[0106]
实施例2～7及比较例1～4各自的复合物粉末的制作中所使用的树脂及金属盐如下述表1所示。实施例2～7及比较例1～4各自中所使用之纯铁粉、树脂及金属盐各自的质量如下述表1所示。
[0107]
作为下述表1中的聚苯硫醚树脂，使用了dic corporation制造的商品(dsp-b100)。
[0108]
作为下述表1中的聚酰亚胺树脂，使用了mitsui chemicals，inc.制造的商品(aurum pd450l)。
[0109]
除了上述项目以外，以与实施例1相同的方法制作了实施例2～7及比较例1～4各自的复合物粉末、成形体及压粉磁芯。以与实施例1相同的方法测定了实施例2～7及比较例1～4各自的压粉磁芯的压环强度。实施例2～7及比较例1～4各自的压环强度如下述表1所示。以与实施例1相同的方法评价了实施例2～7及比较例1～4各自的压粉磁芯的防锈性。实施例2～7及比较例1～4各自的压粉磁芯的防锈性如下述表1所示。以与实施例1相同的方法评价了实施例2～7及比较例1～4各自的成形体的防锈性。实施例2～7及比较例1～4各自的成形体的防锈性如下述表1所示。
[0110]
实施例1～3、比较例1及2中，在双马来酰亚胺树脂中共通。实施例1～3、比较例1及2中示出，随着构成金属盐的饱和脂肪酸基的碳原子数的减少，压粉磁芯的压环强度增加。
[0111]
实施例4、5及比较例3中，在聚苯硫醚树脂中共通。实施例4、5及比较例3中也示出，随着构成金属盐的饱和脂肪酸基的碳原子数的减少，压粉磁芯的压环强度增加。
[0112]
实施例6、7及比较例4中，在聚酰亚胺树脂中共通。实施例6、7及比较例4中也示出，随着构成金属盐的饱和脂肪酸基的碳原子数的减少，压粉磁芯的压环强度增加。
[0113]
在饱和脂肪酸基r(辛酸基或己酸基)的碳原子数在6～10的范围内的实施例1、2、4及6的情况下，压粉磁芯被浸渍于纯水中起，经过6个月的时间点，未目视观察到压粉磁芯中渗出锈。
[0114]
在饱和脂肪酸基r(辛酸基或己酸基)的碳原子数在6～10的范围内的实施例1、2、4及6的情况下，成形体被浸渍于纯水中起，经过6个月的时间点，目测未观察到成形体中渗出的锈。
[0115]
即，在实施例1、2、4及6的情况下，压粉磁芯及成形体各自中所包含的磁性粉末的锈被抑制了6个月。
[0116]
另一方面，在实施例3、5、7及比较例1～4的情况下，在压粉磁芯被浸渍于纯水起，经过1天的时间点，目测观察到了压粉磁芯中渗出的锈。
[0117]
在实施例3、5及7的情况下，在成形体被浸渍于纯水起，经过1天的时间点，目测观察到了成形体中渗出的锈。
[0118]
在比较例1～4的情况下，在成形体被浸渍于纯水起，经过12天的时间点，目测观察了成形体中渗出的锈。
[0119][0120]
产业上的可利用性
[0121]
通过使用本发明的一方面所涉及的压粉磁芯用复合物，能够制造机械强度优异的
压粉磁芯。

技术特征：
1.一种压粉磁芯用复合物，其具备包含铁的金属粉末、树脂组合物及金属盐，所述金属盐由r2m表示，所述r是碳原子数为6以上且12以下的饱和脂肪酸基，所述m是ca及ba中的至少一种金属元素。2.根据权利要求1所述的压粉磁芯用复合物，其中，所述树脂组合物包含选自由环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂及聚苯硫醚树脂组成的组中的至少一种树脂。3.根据权利要求1或2所述的压粉磁芯用复合物，其中，所述r是碳原子数为6以上且10以下的饱和脂肪酸基。4.根据权利要求1至3中任一项所述的压粉磁芯用复合物，其具备：第1粉末，包含所述金属粉末及所述树脂组合物；及第2粉末，包含所述金属盐。5.一种成形体，其具备权利要求1至4中任一项所述的压粉磁芯用复合物。6.根据权利要求5所述的成形体，其中，所述r是碳原子数为6以上且10以下的饱和脂肪酸基，构成所述金属粉末的一部分或全部的金属粒子的表面中的至少一部分被所述树脂组合物覆盖，所述金属盐分散于所述成形体中。7.根据权利要求5或6所述的成形体，其为环状或筒状。8.一种压粉磁芯，其由权利要求1至4中任一项所述的压粉磁芯用复合物形成。9.根据权利要求8所述的压粉磁芯，其中，所述r是碳原子数为6以上且10以下的饱和脂肪酸基，构成所述金属粉末的一部分或全部的金属粒子的表面中的至少一部分被所述树脂组合物覆盖，所述金属盐分散于所述压粉磁芯中。10.根据权利要求8或9所述的压粉磁芯，其为环状或筒状。

技术总结
一种压粉磁芯用复合物，其具备包含铁的金属粉末、树脂组合物及金属盐，金属盐由R2M表示，R是碳原子数为6以上且12以下的饱和脂肪酸基，M是Ca及Ba中的至少一种金属元素。M是Ca及Ba中的至少一种金属元素。


技术研发人员：平良有纱 石原千生 伊藤辉雄 浦岛航介 竹内一雅
受保护的技术使用者：株式会社力森诺科
技术研发日：2021.07.08
技术公布日：2023/10/6