JP2004137536A

JP2004137536A - 圧粉コア用金属粉末

Info

Publication number: JP2004137536A
Application number: JP2002302236A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Aikawa; 相川　芳和
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】インダクター等のコイル部品に使用される圧粉コア用金属粉末を提供する。
【解決手段】Ｓｉ量が４〜７ｍａｓｓ％、残部Ｆｅからなるガスアトマイズ金属粉末の総不純物量が１．０ｍａｓｓ％以下であり、かつ該金属粉末の平均結晶粒径（ｄ／μｍ）とＸ線解折パターンにおける半値幅（ｗ／ｄｅｇ）が、１０．３×ｗ−０．０６７×ｄ≦１．５の数式を満足することを特徴とする圧粉コア用金属粉末。
【選択図】　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インダクター等のコイル部品に使用される圧粉コア用金属粉末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＯＡ、コンピュータ関連分野、さらに機械産業分野のメカトロニクス化および自動車のハイブリッド化に伴うコイル部品の大電流化の要求並びに電子機器の小型化に伴う小型高性能な圧粉コアが要求されている。しかして、金属軟磁性粉末を樹脂と混合して圧縮成形したコイル磁心材である圧粉コアは、従来のフェライト焼結材と比較して飽和磁束密度（Ｂｓ）が大きいため、部品の小型化に有利な材料である。この材料である圧粉コア用粉末として選ばれる材料は、良好な軟磁気特性（低保磁力、高飽和磁束密度）を持つ材料で、一般的な材料としては、Ｆｅ−Ｎｉ系、センダスト、Ｆｅ−Ｓｉ系等が中心である。その一例として、特許文献１等が知られている。
【０００３】
【引用文献】
（１）特許文献１（特開平８−３７１０７号公報）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術は、大電流下での透磁率が重視されるコアの場合に用いる粉末では、より高飽和磁束密度であることが必要であって、これに対応するコア用粉末としては十分でない。ただ、上記Ｆｅ−Ｓｉ系粉末は、保磁力が低く飽和磁束密度が大きい組成として適用されている。しかし、このＦｅ−Ｓｉ系の同一組成であっても粉末の内質（結晶粒、内部歪）の差によってコア特性が変化するもので、このコア特性の変化について定量的に検討された例は現在においては見当たらないのが実状である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述したように、同一組成でも粉末の内質（結晶粒、内部歪）の差によってコア特性の変化することから、本発明では、同一組成でも、結晶粒と内部歪の大きさによってコア特性が変化し、ある数式を満たすことにより著しく良好なコア特性が得られることを見出し、その数式を満たすための工程条件として不純物量とアニール処理について最適化を図ったものである。
その発明の要旨とするところは、
（１）Ｓｉ量が４〜７ｍａｓｓ％、残部Ｆｅからなるガスアトマイズ金属粉末の総不純物量が１．０ｍａｓｓ％以下であり、かつ該金属粉末の平均結晶粒径（ｄ／μｍ）とＸ線解折パターンにおける半値幅（ｗ／ｄｅｇ）が、１０．３×ｗ−０．０６７×ｄ≦１．５の数式を満足することを特徴とする圧粉コア用金属粉末。
【０００６】
（２）Ｓｉ量が４〜７ｍａｓｓ％、残部Ｆｅからなるガスアトマイズ金属粉末の総不純物量が１．０ｍａｓｓ％超〜２．０ｍａｓｓ％であり、かつ成形前に７７３〜１１７３Ｋにてアニール処理することにより、該金属粉末の平均結晶粒径（ｄ／μｍ）とＸ線解折パターンにおける半値幅（ｗ／ｄｅｇ）が、１０．３×ｗ−０．０６７×ｄ≦１．５の数式を満足することを特徴とする圧粉コア用金属粉末にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
Ｓｉ：４〜７ｍａｓｓ％
Ｓｉ量が４ｍａｓｓ％未満では、保磁力が大きくなり、コア特性が低下していく。また、７ｍａｓｓ％を超えても、４ｍａｓｓ％未満と同様に、保磁力が大きくなり、コア特性が劣化することから、その範囲を４〜７ｍａｓｓ％とした。
また、同一組成でも、結晶粒と内部歪（Ｘ線半値幅）の大きさによってコア特性が変化し、金属粉末の平均結晶粒径（ｄ／μｍ）とＸ線解折パターンにおける半値幅（ｗ／ｄｅｇ）が、１０．３×ｗ−０．０６７×ｄ≦１．５の数式を満足することにより著しく良好なコア特性が得られるものである。結晶粒が微細化もしくは内部歪（凝固時の冷却歪、粉砕時の加工歪等）が増大して、上記数式を満たさない場合は粉末の保磁力が増大することに起因して十分なコア特性が得られない。
【０００８】
上記した結晶粒径と半値幅を制御し条件式を満足するための工程条件としては不純物量とアニール処理について最適化を図った。不純物はピンニング効果等により結晶粒の粗大化を抑制するためできるだけ少ないことが好ましい。不純物としては、Ａｌ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｒ等が考えられ、これら不純物の総量が１．０ｍａｓｓ％以下にすることにより、特にアニール処理を施さなくても条件式を満足し、良好なコア特性が得られることを見出した。さらに、好ましくは０．５ｍａｓｓ％以下とする。しかし、１．０ｍａｓｓ％を超えると結晶粒の微細化が顕著になり粉末製造のままでは良好なコア特性が得られない。
【０００９】
ただし、２ｍａｓｓ％以下であれば、アニール処理による結晶粒の粗大化と内部歪の除去の効果により条件式を満足させることが可能となる。そのアニール処理条件として、７７３Ｋ未満では内部歪が十分除去すれず、結晶粒も微細なままなので条件式を満足しない。また、１１７３Ｋを超えると粉末が著しく凝集し量産的にコアを作製することが困難となる。従って、アニール処理として７７３〜１１７３Ｋとする。好ましくは、８７３〜１０７３Ｋとする。しかし、総不純物量が２ｍａｓｓ％を超える場合は、アニール処理を施しても結晶粒の粗大化はそれほど大きくなく、素材そのものの保磁力も劣化してしまうことから十分なコア特性が得られない。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１に示すＳｉを含有するＦｅ基合金を真空誘導溶解炉にて溶解し、ノズル径２〜４ｍｍ、ガス圧１〜５ＭＰａのＡｒとＮ_２ガスによるガスアトマイズ法で作製した粉末を−４５μｍに分級した粉末の総不純物量が１．０ｍａｓｓ％超〜２．０ｍａｓｓ％の場合には、成形前アニール処理として６７３〜１１７３Ｋの範囲で保持時間５ｈｒ、Ａｒ雰囲気中で行なった。その後Ｓｉ系樹脂（東レシリコン社製：ＳＲ２４１４）を金属粉末に対して１．５ｍａｓｓ％混合した後、成形圧力１ＧＰａでφ１５ｍｍ／φ１０ｍｍ×５ｔに成形後、７００℃−１ｈｒで熱処理して巻線を施してその透磁率と損失をＬＣＲメーター、ＢＨアナライザーで測定した。なお、ガスアトマイズの条件を変えることにより結晶粒径を意図的に変化させた。その結果を表１に示す。
【００１１】
粉末特性評価としては、粉末の保磁力（Ｈｃ）はＨｃメーターを使用した。また、結晶粒径は光学顕微鏡により４０μｍ粒径の粉末について、研磨しナイタールで腐食して１００個分の結晶粒の大きさを測定し平均化した。さらに、Ｘ線回折はＸ線源をＣｕとし回折パターンのうちメインピークについて半値幅を測定（コア特性）した。成形後の透磁率はＬＣＲメーター、周波数１００ｋＨｚ、印加磁場１４４ｋＡ／ｍで測定した。その評価として、○：６０以上、×：６０未満とした。成形後の損失はＢＨアナライザー、周波数１００ｋＨｚ、最大磁場０．１Ｔで行なった。その評価として、○：１８００ｋＷ／ｍ^３未満、×：１８００ｋＷ／ｍ^３以上とした。
【００１２】
【表１】

【００１３】
表１に示すように、Ｎｏ．１〜７は本発明例であり、Ｎｏ．８〜１３は比較例である。比較例Ｎｏ．８および９は、Ｓｉ量が少ないために、コア特性であるＨｃ／Ａ／ｍの値が高く、透磁率および損失が劣る。また、比較例Ｎｏ．１０は、総不純物量が高く、その上アニール処理がされず、かつ、１０．３×ｗ−０．０６７×ｄの値が大きいために、コア特性であるＨｃ／Ａ／ｍの値が高く、透磁率および損失が劣る。また、比較例Ｎｏ．１１は、総不純物量が高く、アニール処理温度も低く、かつ、１０．３×ｗ−０．０６７×ｄの値が大きいために、コア特性であるＨｃ／Ａ／ｍの値が高く、透磁率および損失が劣る。
【００１４】
比較例Ｎｏ．１２は、総不純物量が高く、かつ、アニール処理が高いために粉末が凝集しコア特性の測定が不能であった。さらに、比較例Ｎｏ．１３は、総不純物量が高いために、コア特性であるＨｃ／Ａ／ｍの値が高く、透磁率および損失が劣る。これに対し、本発明例Ｎｏ．１〜７のいずれも、コア特性であるＨｃ／Ａ／ｍの値が低く、透磁率および損失に優れていることが判る。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により極めて良好なコア特性を有するコアの製作が可能となる工業的に有利なものである。

Claims

Ｓｉ量が４〜７ｍａｓｓ％、残部Ｆｅからなるガスアトマイズ金属粉末の総不純物量が１．０ｍａｓｓ％以下であり、かつ該金属粉末の平均結晶粒径（ｄ／μｍ）とＸ線解折パターンにおける半値幅（ｗ／ｄｅｇ）が、１０．３×ｗ−０．０６７×ｄ≦１．５の数式を満足することを特徴とする圧粉コア用金属粉末。
Ｓｉ量が４〜７ｍａｓｓ％、残部Ｆｅからなるガスアトマイズ金属粉末の総不純物量が１．０ｍａｓｓ％超〜２．０ｍａｓｓ％であり、かつ成形前に７７３〜１１７３Ｋにてアニール処理することにより、該金属粉末の平均結晶粒径（ｄ／μｍ）とＸ線解折パターンにおける半値幅（ｗ／ｄｅｇ）が、１０．３×ｗ−０．０６７×ｄ≦１．５の数式を満足することを特徴とする圧粉コア用金属粉末。