JP2005243895A

JP2005243895A - 圧粉コア用粉末およびそれを用いた圧粉コア

Info

Publication number: JP2005243895A
Application number: JP2004051111A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Aikawa; 芳和相川; Shunichiro Nishikawa; 俊一郎西川; Masaru Asada; 賢浅田
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd; Neomax Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd; Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】材料の固有抵抗を向上させ、かつ保持力を小さくした圧粉コア用粉末およびその粉末を用いた圧粉コアを提供する。
【解決手段】質量％で、Ａｌ：４〜９％、Ｓｉ：７〜１２％、Ｍｎ：０．０３〜３％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる圧粉コア用粉末。また、質量％で、Ａｌ：５〜７％、Ｓｉ：８〜１０％、Ｍｎ：０．１〜１％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる圧粉コア用粉末。さらに、上記に記載の圧粉コア用粉末の製造するに当たり、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、鋳造粉砕法を用いた圧粉コア用粉末。並びに、上記に記載の圧粉コア用粉末を用いてなる圧粉コア。
【選択図】なし

Description

本発明は、インダクター等に用いられるコイル部品に使用される圧粉コア用粉末およびそれを用いた圧粉コアに関するものである。

近年、ＯＡ、コンピュータ関連分野、さらには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。

特に、センダスト系（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系）は他の金属系材料と比べて保磁力が小さいため、コアとした場合の損失（部品の発熱の原因）が小さくできる。しかし、センダストを用いた場合でもフェライトと比較すると損失は大きい。損失を低くするために、分級により微粉末を使用する場合もあるが生産性が悪いという問題がある。そこで、一般にコア損失ロスを下げる対策としては、（１）上記したように、粉末の粒径を小さくする。すなわち、渦電流の発生する面積を小さくして損失を抑える。そのために粉末の粒径を小さくするためには分級等で粗粉を除去する必要がある。しかし、用いる粒子を細かくするほど生産性が悪くなるという問題がある。また、（２）材料の固有抵抗を大きくする。すなわち、渦電流を流れにくくする。固有抵抗を大きくするためには、Ｃ、Ｂ等の添加元素を入れることによって、ある程度達成される。しかし、一般的に保磁力が増大するためトータルとして損失は大きくなる。さらには、（３）材料の保磁力を低くする。しかし、材料の保磁力は現行のセンダスト成分領域が最も低くなるように設定されたものであるため、これ以上の低下は困難である。

そこで、これらのコア損失を低下させるものとして、例えば特開平１１−２６０６１８号公報（特許文献１）が開示されている。この特許文献１では、磁歪定数のλの符号が、室温で正のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末、または重量で４．５％≦Ａｌ≦８．５％、７．５％≦Ｓｉ≦９．５％、残Ｆｅを主成分とするＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系軟磁性合金粉末からなる複合磁性体が提案されている。
特開平１１−２６０６１８号公報

上述したような特許文献１は、確かに低コア損失で発熱が少なく、かつ高い透磁率を有する複合磁性体ではあるが、しかしながら、材料の固有抵抗が不足し、保磁力が十分でないという問題がある。上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、保磁力を上げずに固有抵抗を向上させる材料としてＭｎを見出し、これにより渦電流損失を下げることを可能とし、ＡｌとＳｉをある範囲内に規制することで最も保磁力を小さくした圧粉コア用粉末およびその粉末を用いた圧粉コアを提供するものである。

その発明の要旨とするところは、
（１）質量％で、Ａｌ：４〜９％、Ｓｉ：７〜１２％、Ｍｎ：０．０３〜３％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする圧粉コア用粉末。
（２）質量％で、Ａｌ：５〜７％、Ｓｉ：８〜１０％、Ｍｎ：０．１〜１％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする圧粉コア用粉末。（３）請求項１または２に記載の圧粉コア用粉末の製造するに当たり、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、鋳造粉砕法を用いたことを特徴とする圧粉コア用粉末。
（４）請求項１〜３に記載の圧粉コア用粉末を用いてなることを特徴とする圧粉コアにある。

本発明によれば、極めて良好な磁気特性を有する圧粉コア粉末の作製が可能となり、この優れた磁気特性を持つ圧粉コア粉末を用いて圧粉コアを得ることが出来る優れた効果を奏するものである。

以下、本発明についての成分組成の限定理由を説明する。
Ａｌ：４〜９％
Ａｌは、添加する程固有抵抗が上がり、保磁力は下がる。しかし、４％未満では充分な特性が出ない。また、９％を超えると保磁力が増大する。従って、その範囲を４〜９％とした。好ましくは、５〜７％とする。

Ｓｉ：７〜１２％
Ｓｉは、保磁力およびコアの特性を向上させるための元素である。しかし、７％未満では保磁力が大きくなり、コアの特性が低下していく。また、１２％を超えると７％未満と同様に、保磁力が大きくなり、コアの特性が劣化することから、その範囲を７〜１２％とした。好ましくは、８〜１０％とする。

Ｍｎ：０．０３〜３％
Ｍｎは、本発明の最大の特徴であり、保磁力を増大させずに材料の固有抵抗を増加させる元素である。すなわち、Ｃ，Ｂ元素等も固有抵抗を増大させるが、しかし、固溶元素であるため、材料の保磁力も増加させてしまう。一方、Ｍｎは置換型元素であるため保磁力には影響を及ぼさないが格子定数の変化により固有抵抗を著しく向上させるものである。これにより渦電流が発生しにくくなり、損失が低減される。しかし、０．０３％未満では固有抵抗が大きく変化しないために効果が現れない。３％を超えると材料の保磁力が増大し過ぎてトータルとして損失が増大する。より好ましくは０．１〜１％とする。
上述した粉末の製造方法としては、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、鋳造粉砕法等があるが、いずれの方法によっても製造可能である。

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に示す各種Ｆｅ基合金を真空誘導溶解炉にて溶解し、ノズル径４ｍｍ、ガス圧１〜５ＭＰａのＡｒとＮ₂ガスによるガスアトマイズ法で作製した粉末を１０６μｍ以下の篩により分級して粉末を作製した。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で外径１５ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ５ｍｍに成形後、７００℃−１ｈｒで熱処理して成形品を得た。その結果を表１に示す。

表１に示す粉末特性評価としての粉末の保磁力（Ｈｃ）はＨｃメーターを使用した。また、固有抵抗は、同等組成の鋳造材を作製し、直径２０ｍｍ、長さ１００ｍｍに加工し、４端子法により測定した。さらに、コア特性については、成形後の損失をＢＨアナライザーにて周波数１００ｋＨｚ、最大磁場０．１１で測定した。

表１に示すように、Ｎｏ．１〜１５は本発明例であり、Ｎｏ．１６〜２４は比較例である。比較例Ｎｏ．１６はＳｉ量が高いために、保磁力が大きく、コア特性が劣る。比較例Ｎｏ．１７はＳｉ量が低いために、Ｎｏ．１６と同様に保磁力が大きく、コア特性が劣る。比較例Ｎｏ．１８はＡｌ量が低いために、保磁力が大きく、コア特性が劣る。比較例Ｎｏ．１９はＡｌ量が高いためにＮｏ．１８と同様に、保磁力が大きく、コア特性が劣る。比較例Ｎｏ．２０はＭｎ量が低いために、固有抵抗が小さい。また、比較例Ｎｏ．２１はＭｎ量が高いために、保磁力が大きく、コア特性が劣る。比較例Ｎｏ．２２はＭｎ量が低いために、固有抵抗が小さい。比較例Ｎｏ．２３および比較例Ｎｏ．２３はＭｎ量が低いために、固有抵抗が小さく、コア特性が劣る。これに対し、本発明例Ｎｏ．１〜１５は、いずれも保磁力が小さく、固有抵抗およびコア特性に優れていることが分かる。

特許出願人山陽特殊製鋼株式会社他１名
代理人弁理士椎名彊

Claims

質量％で、
Ａｌ：４〜９％、
Ｓｉ：７〜１２％、
Ｍｎ：０．０３〜３％、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする圧粉コア用粉末。
質量％で、
Ａｌ：５〜７％、
Ｓｉ：８〜１０％、
Ｍｎ：０．１〜１％、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする圧粉コア用粉末。
請求項１または２に記載の圧粉コア用粉末の製造するに当たり、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、鋳造粉砕法を用いたことを特徴とする圧粉コア用粉末。
請求項１〜３に記載の圧粉コア用粉末を用いてなることを特徴とする圧粉コア。