JP5232717B2 - 圧粉磁心及びその製造方法 - Google Patents
圧粉磁心及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5232717B2 JP5232717B2 JP2009108490A JP2009108490A JP5232717B2 JP 5232717 B2 JP5232717 B2 JP 5232717B2 JP 2009108490 A JP2009108490 A JP 2009108490A JP 2009108490 A JP2009108490 A JP 2009108490A JP 5232717 B2 JP5232717 B2 JP 5232717B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- soft magnetic
- inorganic insulating
- magnetic powder
- dust core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
[数1]
Pc=Ph+Pe 、Ph=Kh×f、Pe=Ke×f2 … 式1
Kh:ヒステリシス損係数、Ke:渦電流損係数、f:周波数
[数2]
Ke=k1Bm2t2/ρ … 式2
k1:係数、Bm:磁束密度、t:粒子径(板材の場合厚さ)、ρ:比抵抗
本実施形態の圧粉磁心の製造方法は、次のような各工程を有する。
(1)軟磁性粉末と無機絶縁粉末を混合し、軟磁性粉末の表面を無機絶縁粉末で均一に覆う第1の混合工程(ステップ1)。
(2)無機絶縁粉末で表面を覆った軟磁性粉末に対して、平坦化処理を行う平坦化工程(ステップ2)。
(3)平坦化処理を行った粉末の表面に無機絶縁被膜を形成する第1の絶縁工程(ステップ3)。
(4)第1の絶縁工程で絶縁処理を施した粉末に対して熱処理を施す熱処理工程(ステップ4)。
(5)熱処理工程を経た粉末を結着性絶縁樹脂で被覆する第2の絶縁工程(ステップ5)。
(6)第2の絶縁工程で絶縁処理を施した粉末に対して、潤滑剤を混合する第2の混合工程(ステップ6)。
(7)混合工程を経た混合物を、加圧成形処理して成形体を作製する成形工程(ステップ7)。
(8)成形工程を経た成形体を焼鈍処理する焼鈍工程(ステップ8)。
以下、各工程を具体的に説明する。
第1の混合工程では、軟磁性粉末と無機絶縁粉末(比表面積が100〜300m2/gが好ましい)とを混合し、軟磁性粉末の表面を無機絶縁粉末で均一に覆う。軟磁性粉末としては、平均粒径が10〜106μmの純鉄を主成分とする純鉄をアトマイズ粉を使用することができる。混合は、ポットミル等を使用して行い、この時、粉末に内部歪が入らないように混合する。
平坦化工程では、表面を無機絶縁粉末で覆った純鉄のアトマイズ粉の表面に対して、平坦化処理を行う。この処理により、粉末の表面を球状にすることができ、絶縁性の改善をすることができる。さらに、直流重畳特性は、軟磁性粉末の形状に依存しているために、軟磁性粉末の形状を球状とすることで、直流重畳特性を優れたものとする。
第1の絶縁工程では、無機絶縁粉末で覆い平坦化処理を施した軟磁性粉末の表面を、無機絶縁被膜で覆うことにより第1の絶縁層を形成する。無機絶縁被膜は、アルコキシド溶液を用いたゾル−ゲル法などにより作製することができる。この作製法では、無機絶縁粉末で覆われた軟磁性粉末の表面に、金属のアルコキシド溶液を均一に塗布し、その後、空気中の水分と反応(加水分解)させ、それを乾燥させることにより無機絶縁被膜を形成することができる。無機絶縁被膜は、前記軟磁性粉末の0.08〜0.40wt%が好ましい。0.08wt%未満であると、効果が十分に発揮できず、渦電流損失が増加する。また、添加量が0.40wt%を超えても、絶縁性能は発揮され成形密度は低下することはないが、添加量を増やしても絶縁性能の向上は見られない。無機絶縁被膜としては、融点が1500℃超であるMgO(融点2800℃)、Al2O3(融点2046℃)、TiO2(融点1640℃)、CaO(融点2572℃)の少なくとも1種以上であることが望ましい。
熱処理工程では、前記絶縁工程を経た粉末を1000℃以上且つ軟磁性粉末が焼結を開始する温度以下の還元雰囲気中で熱処理を行う。
前記熱処理工程で熱処理を施した粉末の表面に、第2の絶縁層を形成する第2の絶縁工程では、2種類の結着性絶縁樹脂を2度に分けて被覆することにより2層構造の第2の絶縁層を形成する。まず、2層構造の1層目の絶縁層として、前記熱処理工程を経た粉末とシランカップリング剤とを混合し、加熱乾燥を行うことにより絶縁層を形成する。その外側に2層目の絶縁層として、1層目の絶縁層を形成した粉末とシリコーンレジンを混合し、加熱乾燥を行うことにより絶縁層を形成する。これを乾燥後、目開き300μmの篩いで解砕をおこない造粒粉を作成する。
前記第2の絶縁工程を経た造粒粉に潤滑剤を混合し、成形粉を作成する第2の混合工程では、第2の絶縁層を形成した粉末と、前記軟磁性粉末に対して0.2〜0.8wt%の潤滑剤とを混合する。ここで潤滑剤としては、ステアリン酸、ステアリン酸塩、ステアリン酸石鹸、エチレンビスステアラマイドなどのワックスが使用できる。これらを混合することにより、粉末同士の滑りを良くすることができるので、混合時の密度を向上することができ成形密度を高くすることができる。さらに、成形時の上パンチの抜き圧低減、金型と粉末の接触によるコア壁面の縦筋の発生を防止することが可能である。
成形工程では、前記混合工程で作成した成形粉を、金型に投入しダイ・フローティング法による1軸成形を行うことにより成形体を形成する。この時、結着性絶縁樹脂は、成形時のバインダーとして作用する。成形時の圧力は、本発明において1500MPa前後が好ましい。
焼鈍工程では、前記成形体に対して、N2ガスやN2+H2ガスなどの非酸化性雰囲気中にて、600℃以上且つ軟磁性粉末に被覆した絶縁膜が破壊される温度以下で、焼鈍処理を行うことで圧粉磁心が作製される。600℃以上で焼鈍処理を行うのは、成形時に軟磁性粉末の粒子内に発生する歪みを除去するためである。鉄を主成分とする軟磁性粉末では、この歪みを除去するには、高い焼鈍温度が必要であり、600℃で焼鈍することにより、効果的に歪みを除去することができる。また、絶縁膜が破壊される温度以下で焼鈍処理を行うのは、成形工程での歪みを開放すると共に、焼鈍処理時の熱により軟磁性粉末の表面に被覆した絶縁膜が破れることを防止するためである。すなわち、焼鈍温度を上げ過ぎると、この軟磁性粉末に被覆した絶縁膜が破れ、絶縁性能の劣化から渦電流損失(Pe)が大きく増加してしまう。それにより、磁気特性が低下するという問題が発生する。
測定項目として、透磁率と最大磁束密度と直流重畳特性を次のような手法により測定する。透磁率は、作製された圧粉磁心に1次巻線(20ターン)を施し、インピーダンスアナライザー(アジレントテクノロジー:4294A)を使用することで、20kHz、0.5Vにおけるインダクタンスから算出した。
本実施例における軟磁性粉末に対する平坦化処理としては、粉末に対してメカノケミカル効果を発現する装置が用いることにより粉末の表面を改質する。このような装置としては、圧縮力やせん断力の機械的エネルギーを粒子に与えるタイプや、衝撃力主体となる機械的エネルギーを粒子に与えるタイプなどが知られている。
無機絶縁粉末を混合した粒径106μmの純鉄の水アトマイズ粉に対して、圧縮せん断型の装置で複合化処理(条件1)を行ったSEM写真を示した図である。図4からは、平坦化処理を施すことにより、表面の凹凸が無くなり形状が球に近づいていることが判る。それだけではなく、無機絶縁粉末が水アトマイズ粉の表面に押圧されることにより、均一に分布していることも判る。
本実施形態の圧粉磁心の製造方法に使用する無機絶縁粉末は比表面積が100〜300m2/gのものを使用する。この比表面積とは、粉末の形状を示す指標であり、比表面積(S)と粒子形状(D)の関係は、粒子を球状と仮定した場合に、式[3]で表すことができる。図5は、本発明に使用する無機絶縁粉末の比表面積(S)と粒子形状(D)の関係をグラフを示したものである。
[式3]
S=6/(Dρ) … [式3]
ρ:密度
第1の特性比較では、熱処理工程における熱処理において、添加する無機絶縁粉末の添加量と軟磁性粉末の凝固の具合を評価した。本特性比較で使用する試料は、軟磁性粉末として粒径75μm以下の純鉄の水アトマイズ粉を使用し、下記の処理を行うことにより作製した。この処理の中の平坦化処理及び複合化処理では、表2の条件2の条件で行った。
第2の特性比較では、純鉄の水アトマイズ粉に添加する無機絶縁被膜の有無の比較を行った。本特性比較で使用する試料は、軟磁性粉末として粒径75μm以下の純鉄の水アトマイズ粉を使用し、下記の処理を行うことにより作製した。この処理の中の平坦化処理及び複合化処理では、表2の条件2の条件で行った。
第3の特性比較では、純鉄の水アトマイズ粉に添加する熱処理温度の比較を行った。本特性比較で使用する試料は、軟磁性粉末として粒径75μm以下の純鉄の水アトマイズ粉を使用し、下記の処理を行うことにより作製した。この処理の中の平坦化処理及び複合化処理では、表2の条件2の条件で行った。
第4の特性比較では、純鉄の水アトマイズ粉に添加する熱処理温度の比較を行った。本特性比較で使用する試料は、軟磁性粉末として粒径63μm以下の純鉄の水アトマイズ粉を使用し、下記の処理を行うことにより作製した。この処理の中の平坦化処理及び複合化処理では、表2の条件2の条件で行った。
項目Dでは実施例8〜16として、純鉄の水アトマイズ粉に無機絶縁粉末としてAl2O3粉末を、水アトマイズ粉に対して0.5wt%添加して複合化処理を行った。その後、MgO被膜を0.24wt%形成した。1100℃の水素25%(残り75%は、窒素)の還元雰囲気で熱処理を行った。
第5の特性比較では、水アトマイズ粉に対する平面処理の条件の比較を行った。本特性比較で使用する試料は、軟磁性粉末として粒径75μm以下の純鉄の水アトマイズ粉を使用し、下記の処理を行うことにより作製した。この処理の中の複合化処理では、表2,3の条件1〜4の条件で行った。
項目Fでは実施例17として、純鉄の水アトマイズ粉に無機絶縁粉末としてAl2O3粉末を、水アトマイズ粉に対して0.25wt%添加して複合化処理(条件1)を行い、円形度0.79,凹凸度0.95に処理した。実施例18として、純鉄の水アトマイズ粉に無機絶縁粉末としてAl2O3粉末を、水アトマイズ粉に対して0.25wt%添加して複合化処理(条件2)を行い、円形度0.83,凹凸度0.96に処理した。
項目Gでは実施例19として、純鉄の水アトマイズ粉に無機絶縁粉末としてAl2O3粉末を、水アトマイズ粉に対して0.5wt%添加して複合化処理(条件4)を行い、円形度0.76,凹凸度0.94に処理した。
Claims (16)
- 鉄を主成分とする軟磁性粉末と無機絶縁粉末とを混合し、前記軟磁性粉末の表面を前記無機絶縁粉末で覆い、前記無機絶縁粉末に覆われた前記軟磁性粉末に対して平坦化処理した後に、前記平坦化された表面を無機絶縁被膜で覆ったものを熱処理し、
熱処理を施した粉末に対して、結着性絶縁樹脂を被覆することで造粒粉を作成し、
結着性絶縁樹脂を被覆した造粒粉と潤滑性樹脂とを混合することで成形粉を作成し、
前記成形粉を加圧成形して成形体を作成し、前記成形体を焼鈍してなる圧粉磁心において、
前記無機絶縁粉末の融点が1500℃以上であり、
前記熱処理の温度が、1000℃以上且つ軟磁性粉末の融点以下の温度の還元雰囲気中であり、
前記成形体が、600℃以上且つ軟磁性粉末の表面の絶縁層が破壊しない温度以下の非酸化性雰囲気中で焼鈍されたものであることを特徴とする圧粉磁心。 - 前記軟磁性粉末の平均粒経が10〜106μmであることを特徴とする請求項1に記載の圧粉磁心。
- 前記軟磁性粉末の平坦化処理後の円形度が0.70より高く、若しくは凹凸度が0.93より高いことを特徴とする請求項1また請求項2に記載の圧粉磁心。
- 前記軟磁性粉末の珪素成分が0.0〜7.0wt%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧粉磁心。
- 前記無機絶縁粉末の平均粒経が7〜50nmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧粉磁心。
- 前記無機絶縁被膜を形成する金属酸化物の融点が1500℃以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の圧粉磁心。
- 前記無機絶縁被膜が、アルコキシドから作成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の圧粉磁心。
- 前記結着性絶縁樹脂が、軟磁性粉末に対して0.1〜0.5wt%の添加量のシランカップリング剤と、軟磁性粉末に対して0.3〜0.5wt%の添加量のシリコーンレジンから形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の圧粉磁心。
- 軟磁性粉末と無機絶縁粉末を混合し、軟磁性粉末の表面を無機絶縁粉末で均一に覆う第1の混合工程と、
無機絶縁粉末で表面を覆った軟磁性粉末に対して、平坦化処理を行う平坦化処理工程と、
平坦化処理を行った粉末の表面に無機絶縁被膜を形成する第1の絶縁工程と、
第1の絶縁工程を経た粉末に対して熱処理を施す熱処理工程と、
熱処理工程を経た粉末を結着性絶縁樹脂で被覆し造粒粉を作成する第2の絶縁工程と、
結着性絶縁樹脂で被覆した造粒粉に対して、潤滑剤を混合し成形粉を作成する第2混合工程と、
第2混合工程を経た成形粉を、加圧成形処理して成形体を作製する成形工程と、
成形工程を経た成形体を焼鈍処理する焼鈍工程とを有する圧粉磁心の製造方法において、
前記無機絶縁粉末の融点が1500℃以上であり、
熱処理工程において、1000℃以上且つ軟磁性粉末の融点以下の温度の還元雰囲気中で熱処理が行われ、
前記焼鈍工程において、600℃以上且つ前記軟磁性粉末が焼結を開始する温度以下の非酸化性雰囲気中で焼鈍されることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。 - 前記軟磁性粉末の平均粒経が10〜106μmであることを特徴とする請求項9に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記軟磁性粉末の平坦化処理後の円形度が0.70より高く、若しくは凹凸度が0.93より高いことを特徴とする請求項9また請求項10に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記軟磁性粉末の珪素成分が0.0〜7.0wt%であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記無機絶縁粉末の平均粒経が7〜50nmであることを特徴とする請求項9〜12のいずれか1項に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記無機絶縁被膜を形成する金属酸化物の融点が1500℃以上であることを特徴とする請求項9〜13のいずれか1項に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記無機絶縁被膜が、アルコキシドから作成されることを特徴とする請求項9〜14のいずれか1項に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記結着性絶縁樹脂が、軟磁性粉末に対して0.1〜0.5wt%の添加量のシランカップリング剤と、軟磁性粉末に対して0.3〜0.5wt%の添加量のシリコーンレジンから形成されていることを特徴とする請求項9〜15のいずれか1項に記載の圧粉磁心の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009108490A JP5232717B2 (ja) | 2009-04-27 | 2009-04-27 | 圧粉磁心及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009108490A JP5232717B2 (ja) | 2009-04-27 | 2009-04-27 | 圧粉磁心及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010258309A JP2010258309A (ja) | 2010-11-11 |
| JP5232717B2 true JP5232717B2 (ja) | 2013-07-10 |
Family
ID=43318860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009108490A Active JP5232717B2 (ja) | 2009-04-27 | 2009-04-27 | 圧粉磁心及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5232717B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7194098B2 (ja) * | 2019-12-06 | 2022-12-21 | 株式会社タムラ製作所 | 圧粉磁心の製造方法 |
| JP7396009B2 (ja) * | 2019-12-10 | 2023-12-12 | 三菱マテリアル株式会社 | シリコン微粒子及びその製造方法 |
| CN114566732B (zh) * | 2021-02-19 | 2025-08-01 | 长城汽车股份有限公司 | 一种电池冷却系统及方法 |
| CN113823501B (zh) * | 2021-10-14 | 2023-07-25 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种软磁合金粉末及其制备方法与应用 |
| CN117476351B (zh) * | 2023-11-07 | 2024-12-20 | 华萃微感电子(江苏)有限公司 | 羰基铁粉复合材料及其制备方法 |
| CN117894582B (zh) * | 2024-02-22 | 2024-09-17 | 深圳镝普材料科技有限公司 | 一体成型的电感器及其制备方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002057020A (ja) * | 2000-08-11 | 2002-02-22 | Daido Steel Co Ltd | 圧粉磁心用粉末の製造方法、およびその方法で製造された圧粉磁心用粉末 |
| JP2003332116A (ja) * | 2002-05-15 | 2003-11-21 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 圧粉磁心およびその製造方法 |
| JP4609339B2 (ja) * | 2006-02-09 | 2011-01-12 | トヨタ自動車株式会社 | 圧粉磁心用粉末および圧粉磁心の製造方法 |
| JP5263653B2 (ja) * | 2007-04-04 | 2013-08-14 | 日立金属株式会社 | 圧粉磁心およびその製造方法 |
| JP5305126B2 (ja) * | 2007-04-25 | 2013-10-02 | 日立金属株式会社 | 軟磁性粉末、圧粉磁心の製造方法、圧粉磁心、及び磁性部品 |
| JP2008305823A (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Tamura Seisakusho Co Ltd | 圧粉磁心とその製造方法 |
| JP4838768B2 (ja) * | 2007-06-21 | 2011-12-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 圧粉磁心用磁性粉の製造方法 |
| JP5050745B2 (ja) * | 2007-09-11 | 2012-10-17 | 住友電気工業株式会社 | リアクトル用コアとその製造方法およびリアクトル |
-
2009
- 2009-04-27 JP JP2009108490A patent/JP5232717B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2010258309A (ja) | 2010-11-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5501970B2 (ja) | 圧粉磁心及びその製造方法 | |
| JP4908546B2 (ja) | 圧粉磁心及びその製造方法 | |
| JP5739348B2 (ja) | リアクトル及びその製造方法 | |
| JP4613622B2 (ja) | 軟磁性材料および圧粉磁心 | |
| CN1914697B (zh) | 压粉铁心及其制造方法 | |
| CN101300646B (zh) | 软磁性材料和由其制造的压粉铁心 | |
| JP5232708B2 (ja) | 圧粉磁心及びその製造方法 | |
| JP2009302165A (ja) | 圧粉磁心及びその製造方法 | |
| JP5232717B2 (ja) | 圧粉磁心及びその製造方法 | |
| JP4847553B2 (ja) | 圧粉磁心及びその製造方法 | |
| CN109215920B (zh) | 压粉磁芯 | |
| JP4400728B2 (ja) | 軟磁性材料及びその製造法、該軟磁性材料を含む圧粉磁心 | |
| JP4995222B2 (ja) | 圧粉磁心及びその製造方法 | |
| JP2004288983A (ja) | 圧粉磁心およびその製造方法 | |
| JP2015103719A (ja) | 圧粉磁心、コイル部品、及び圧粉磁心の製造方法 | |
| JP2010114222A (ja) | 圧粉磁心及びその製造方法 | |
| JP2010219161A (ja) | 圧粉磁心及びその製造方法 | |
| JP7644336B2 (ja) | 磁心用粉末とその製造方法および圧粉磁心 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110127 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120308 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120417 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120618 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130305 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130325 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160329 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5232717 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |