JP2008288525A - 焼結軟磁性粉末成形体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Feと44〜50質量%のNiと2〜6質量%のSiとを含有する組成、又はFeと2〜6質量%のSiとを含有する組成からなり、粒子間にSiが偏在した状態になっている。
【選択図】図1
Description
また、交流磁化したときに失われる電力損失、主として交流磁気特性(鉄損)も不十分であり、更なる向上が求められている。
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
本発明の第1の態様の焼結軟磁性粉末成形体は、鉄(Fe)、44〜50質量%のニッケル(Ni)、及び2〜6質量%のケイ素(Si)を含有し、粒子間にSiを偏在させて構成したものである。この組成には、上記以外に不可避の不純物が含まれてもよい。
本発明において、平均粒子径D50は、粉末粒子の体積について、小径側から累積分布を描き、累積が50%であるときの体積平均粒子径である。
本態様において、粒子間にSiが偏在するとは、前記第1の態様と同様、各金属粒子間もしくは合金粒子間、すなわち粒子間に存在するSiの濃度が、該金属粒子内もしくは該合金粒子内に存在するSiの濃度よりも高い(すなわち粒子間でSiリッチな)場合をいう。
また、第2の態様における金属粉末の平均粒子径(D50)としては、1〜300μmが好ましく、10〜200μmがより好ましい。平均粒子径は、300μm以下であると渦電流損を抑えることができ、1μm以上であるとヒステリシス損を小さくできる。
平均粒子径については、既述の通りである。
中でも、製造コストの点で、水アトマイズ粉が好ましい。
焼結条件としては、焼結温度は、1000〜1400℃が好ましく、焼結時間は、30〜180分が好ましい。
平均粒子径D50が150μmのパーマロイPB系の原料粉末(Fe−50Ni−2Si)に、3質量%SiとなるようにSi微粉末Aを加えて混合した。この混合粉末に室温下で潤滑剤としてステアリン酸亜鉛0.5質量%を更に加えて混合した。得られた混合粉末を室温において金型に入れ、15t/cm2の面圧でプレスし、リング形状のプレス品を得た。このプレス品を1300℃で60分間焼結し、成形体である焼結品を得た。
メトロン技研(株)製の直流磁化特性試験装置SK−130型を用いて、磁化力2000A/m時の磁束密度B2000、及び最大比透磁率μmを計測し、直流磁気特性を評価する指標とした。
岩通計測(株)製のB−HアナライザーSY8258型を用いて、磁束密度1T(テスラ、以下同様)、50Hz時の損失、0.05T、5kHz時の損失、及び0.05T、10kHz時の損失を計測し、鉄損W[W/kg]を評価する指標とした。
三菱化学(株)製の四端子四探針法高精度低抵抗率計MCP−T600型を用いて、比抵抗ρ[μΩ・cm]を計測した。
実施例1において、Si微粉末AをSi微粉末Bに代えたこと以外は、実施例1と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
実施例1において、Si微粉末AをSi微粉末Cに代えたこと以外は、実施例1と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
実施例1において、Si微粉末AをSi微粉末Dに代えたこと以外は、実施例1と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
平均粒子径D50が150μmの鉄−シリコン系の原料粉末(Fe−2Si)に、3質量%SiとなるようにSi微粉末Aを加えて混合した。この混合粉末に室温下で潤滑剤としてステアリン酸亜鉛0.5質量%を更に加えて混合した。得られた混合粉末を室温において金型に入れ、15t/cm2の面圧でプレスし、リング形状のプレス品を得た。このプレス品を1300℃で60分間焼結し、成形体である焼結品を得た。
得られた焼結品について、実施例1と同様の評価を行なった。測定、評価の結果は下記表1に示す。
実施例5において、Si微粉末AをSi微粉末Bに代えたこと以外は、実施例5と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
実施例5において、Si微粉末AをSi微粉末Cに代えたこと以外は、実施例5と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
実施例5において、Si微粉末AをSi微粉末Dに代えたこと以外は、実施例5と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
実施例1において、Siの量を3質量%から4質量%に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
実施例2において、Siの量を3質量%から4質量%に変更したこと以外は、実施例2と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
実施例5において、Siの量を3質量%から4質量%に変更したこと以外は、実施例5と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
実施例6において、Siの量を3質量%から4質量%に変更したこと以外は、実施例6と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
実施例1において、Siの量を3質量%から6質量%に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
実施例2において、Siの量を3質量%から6質量%に変更したこと以外は、実施例2と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
実施例5において、Siの量を3質量%から6質量%に変更したこと以外は、実施例5と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
実施例6において、Siの量を3質量%から6質量%に変更したこと以外は、実施例6と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
平均粒子径D50が180μmのパーマロイPB系の原料粉末(Fe−51Ni)に、2質量%SiとなるようにSi微粉末Aを加えて混合し、焼結温度を1300℃から1350℃に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、プレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
平均粒子径D50が130μmの鉄−シリコン系の原料粉末(Fe−1Si)に、2質量%SiとなるようにSi微粉末Aを加えて混合したこと以外は、実施例5と同様にして、プレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
平均粒子径D50が150μmの鉄−シリコン−燐系の原料粉末(Fe−1Si−0.05P)に、3質量%SiとなるようにSi微粉末Dを加えて混合し、焼結温度を1300℃から1250℃に変更したこと以外は、実施例5と同様にして、プレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
平均粒子径D50が150μmの鉄−シリコン−燐系の原料粉末(Fe−2Si−0.05P)に、4質量%SiとなるようにSi微粉末Dを加えて混合し、焼結温度を1300℃から1250℃に変更したこと以外は、実施例5と同様にして、プレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
従来から使用されている溶製電磁ステンレス材(Fe−13Cr−2Al−2Si−0.3Pb)を準備した。結果を下記表1に示す。
従来から使用されている焼結電磁ステンレス材として、Fe、Cr及びSiをFe−9.5Cr−4Siの組成の金属粉末を用いて成形、焼成した焼結電磁ステンレス材を準備した。結果を下記表1に示す。
Fe粉末とFe−18Si粉末を混合してFe−1Siの混合粉末を作製し、実施例1と同様にしてプレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
平均粒子径D50が150μmのパーマロイPB系の原料粉末(Fe−40.8Ni)に、2質量%SiとなるようにSi微粉末Aを加えて混合したこと以外は、実施例1と同様にして、プレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
平均粒子径D50が150μmのパーマロイPB系の原料粉末(Fe−52.5Ni−1Si)に、2質量%SiとなるようにSi微粉末Aを加えて混合したこと以外は、実施例1と同様にして、プレス、焼結し、焼結品を得た。また、実施例1と同様の測定、評価を行ない、結果を下記表1に示す。
A:Si粉,平均粒子径D50:12μm
B:Si粉,平均粒子径D50:1.6μm
C:Si粉,平均粒子径D50:8.2μm
D:Si粉,平均粒子径D50:6.8μm
(1)実施例1〜20では、従来材である比較例1,2に比べ、比抵抗がおよそ2倍以上となり、鉄損も大幅に低下した。
また、溶製材でSi(3〜6.5質量%)を均一に分散させた従来から使用されている電磁鋼板の比抵抗60〜80μΩ・cmに比較しても2倍以上となっており、粒子間でのSiリッチによる比抵抗増加の効果が示されている。
(2)実施例1〜4、5〜8、9〜10、11〜12から明らかなように、平均粒子径が原料粉末の1/10〜1/100程度のSi微粉末を混合すると、Si微粉末の平均粒子径によらず、同程度の特性が得られた。
(3)Si量の範囲については次のことがいえる。
比較例3から、Siが1質量%では比抵抗が従来材(比較例1,2)と同程度の110μΩ・cmであり、効果が得られない。Siが6質量%である実施例13〜16では、他の実施例に比べ、成形性が悪化して密度や飽和磁束密度も低下する傾向があり、程度としては限界であった。したがって、Siは2〜6質量%が適当である。
(4)図1に示すように、実施例では、Si成分が金属粉の粒子間近傍に集中して存在していることが判る。
Claims (10)
- Feと44〜50質量%のNiと2〜6質量%のSiとを含有する組成からなり、粒子間にSiが偏在する焼結軟磁性粉末成形体。
- 少なくともFe及びNiを含む金属粉末と、平均粒子径が前記金属粉末の平均粒子径の1/10〜1/100であるSi粉末とを混合し、得られた混合物を用いて成形、焼結して作製されたことを特徴とする請求項1に記載の焼結軟磁性粉末成形体。
- 前記金属粉末が、Fe、44〜53.2質量%のNi、及び6質量%未満のSiを含有する金属粉末であることを特徴とする請求項2に記載の焼結軟磁性粉末成形体。
- Fe及び2〜6質量%のSiを含有する組成からなり、粒子間にSiが偏在する焼結軟磁性粉末成形体。
- 0.001〜0.1質量%のPを更に含有することを特徴とする請求項4に記載の焼結軟磁性粉末成形体。
- 少なくともFeを含む金属粉末と、平均粒子径が前記金属粉末の平均粒子径の1/10〜1/100であるSi粉末とを混合し、得られた混合物を用いて成形、焼結して作製されたことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の焼結軟磁性粉末成形体。
- 前記金属粉末が、94〜100質量%のFe及び6質量%未満のSiを含有する金属粉末であることを特徴とする請求項6に記載の焼結軟磁性粉末成形体。
- 前記金属粉末が、0.001〜0.1質量%のPを更に含有することを特徴とする請求項7に記載の焼結軟磁性粉末成形体。
- 前記粒子間におけるSi濃度が、粒子間以外におけるSi濃度よりも高いことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の焼結軟磁性粉末成形体。
- 前記金属粉末が、アトマイズ粉末であることを特徴とする請求項2、請求項3、並びに、請求項6〜請求項9のいずれか1項に記載の焼結軟磁性粉末成形体。
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