JP2009176974A - Injection molding soft-magnetic material, and soft-magnetic kneading material - Google Patents
Injection molding soft-magnetic material, and soft-magnetic kneading material Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009176974A JP2009176974A JP2008014403A JP2008014403A JP2009176974A JP 2009176974 A JP2009176974 A JP 2009176974A JP 2008014403 A JP2008014403 A JP 2008014403A JP 2008014403 A JP2008014403 A JP 2008014403A JP 2009176974 A JP2009176974 A JP 2009176974A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- soft magnetic
- powder
- soft
- magnetic
- injection
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Description
本発明は、射出成形軟磁性体および軟磁性混練物に関し、さらに詳しくは、軟磁性磁心などとして好適な射出成形軟磁性体、射出成形軟磁性体の製造等に好適に用いることができる軟磁性混練物に関するものである。 The present invention relates to an injection-molded soft magnetic material and a soft magnetic kneaded material. More specifically, the present invention relates to an injection-molded soft magnetic material suitable as a soft magnetic core, a soft magnetic material that can be suitably used for manufacturing an injection-molded soft magnetic material, and the like. It relates to a kneaded product.
軟磁性材料は、小さな外部磁界から大きい磁化を得て、高い磁束密度の磁束を得る目的を有する材料である。このような軟磁性材料は、例えば、モータ、発電機、変圧器を初めとする磁心などに広く使用されている。 The soft magnetic material is a material having a purpose of obtaining a high magnetic flux density by obtaining a large magnetization from a small external magnetic field. Such soft magnetic materials are widely used, for example, in magnetic cores such as motors, generators, and transformers.
軟磁性磁心としては、例えば、軟磁性合金の粉末と、絶縁バインダ(水ガラスやシリコーン樹脂等)とを混合し、これをプレス成形した後、得られたプレス成形体を熱処理し、プレス成形時に蓄積された歪みを除去して得られる圧粉磁心が知られている(特許文献1)。 As the soft magnetic core, for example, a soft magnetic alloy powder and an insulating binder (water glass, silicone resin, etc.) are mixed and press molded. A dust core obtained by removing accumulated distortion is known (Patent Document 1).
また、射出成形法を適用し、軟磁性磁心を製造する点も公知である(特許文献2)。具体的には、特許文献2には、軟磁性合金の粉末と成形用樹脂とを混練して樹脂を溶融状態にし、その溶融混練物を金型に射出した後、冷却し、軟磁性磁心を製造する点が記載されている。 In addition, it is also known that a soft magnetic core is manufactured by applying an injection molding method (Patent Document 2). Specifically, in Patent Document 2, a soft magnetic alloy powder and a molding resin are kneaded to bring the resin into a molten state, the molten kneaded product is injected into a mold, cooled, and a soft magnetic core is attached. The point to manufacture is described.
しかしながら、射出成形による軟磁性体は、以下の点で問題があった。 However, the soft magnetic material produced by injection molding has the following problems.
すなわち、射出成形法による軟磁性体は、コアロスが大きいといった欠点があった。この欠点を克服するため、圧粉磁心と同様に、射出成形後に熱処理を施すことも考えられる。 That is, the soft magnetic material produced by the injection molding method has a drawback that the core loss is large. In order to overcome this drawback, it is conceivable to perform a heat treatment after injection molding as in the case of the dust core.
しかしながら、射出成形法による軟磁性体は、樹脂などの有機高分子を用いて形成されている。そのため、高温にて熱処理すれば、樹脂等が溶けて形状が崩れてしまうなどの問題が発生する。そのため、射出成形後に熱処理を施すことは難しい。 However, the soft magnetic material by the injection molding method is formed using an organic polymer such as a resin. For this reason, if the heat treatment is performed at a high temperature, problems such as melting of the resin or the like and collapse of the shape occur. Therefore, it is difficult to perform heat treatment after injection molding.
したがって、樹脂等と混合する前に、予め軟磁性粉末を熱処理し、歪みを低減したり、結晶粒を粗大化させたりしてコアロスの低減を図る試みがなされている。 Therefore, attempts have been made to reduce the core loss by heat-treating the soft magnetic powder in advance before mixing with resin or the like to reduce distortion or coarsen the crystal grains.
ところが、このような手法を用いても、射出成形法による軟磁性体のコアロス低減には、限界があった。 However, even if such a method is used, there is a limit in reducing the core loss of the soft magnetic material by the injection molding method.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、コアロスが低減された射出成形軟磁性体を提供することにある。また、コアロスが低減された軟磁性混練物を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an injection-molded soft magnetic material with reduced core loss. Another object of the present invention is to provide a soft magnetic kneaded material with reduced core loss.
上記課題を解決するため、本発明者らは、鋭意検討した結果、軟磁性粉末を含む材料の混練時や射出時に作用する応力によって、軟磁性粉末に歪みが蓄積され、これがコアロス増加の原因になっているのではないかと考えるに至った。そこで、種々の実験を重ねた結果、射出成形法を適用した場合でも、特定成分を有する軟磁性合金の粉末を用いれば、コアロスを低減することができるとの知見を得るに至った。 In order to solve the above problems, the present inventors have intensively studied, and as a result, strain is accumulated in the soft magnetic powder due to the stress acting at the time of kneading or injection of the material containing the soft magnetic powder, which causes an increase in core loss. It came to think that it might have become. Therefore, as a result of various experiments, it has been found that even when the injection molding method is applied, the core loss can be reduced by using a soft magnetic alloy powder having a specific component.
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、本発明に係る射出成形軟磁性体は、軟磁性粉末と有機高分子とを含有する射出成形軟磁性体であって、上記軟磁性粉末が、質量%でSi:7%〜9%を含むFe基軟磁性合金の粉末であることを要旨とする。 The present invention has been made based on the above knowledge, and an injection-molded soft magnetic body according to the present invention is an injection-molded soft magnetic body containing a soft magnetic powder and an organic polymer, and the soft magnetic powder is The main point is that the Fe-based soft magnetic alloy powder contains Si: 7% to 9% by mass.
ここで、上記Fe基軟磁性合金は、さらに、質量%でCr:5%以下を含んでいることが好ましい。 Here, the Fe-based soft magnetic alloy preferably further contains Cr: 5% or less by mass.
また、本発明に係る軟磁性混練物は、軟磁性粉末と有機高分子とを含有する軟磁性混練物であって、上記軟磁性粉末が、質量%でSi:7%〜9%を含むFe基軟磁性合金の粉末であることを要旨とする。 The soft magnetic kneaded material according to the present invention is a soft magnetic kneaded material containing a soft magnetic powder and an organic polymer, and the soft magnetic powder contains Fe: Si: 7% to 9% by mass. The gist is that it is a powder of a base soft magnetic alloy.
ここで、上記Fe基軟磁性合金は、さらに、質量%でCr:5%以下を含んでいることが好ましい。 Here, the Fe-based soft magnetic alloy preferably further contains Cr: 5% or less by mass.
これまでの射出成形軟磁性体は、予め熱処理された比較的歪みの小さな軟磁性粉末を用いた場合であっても、混練時や射出時に作用する応力により、軟磁性粉末に歪みが蓄積され、これが保磁力の上昇を招き、その結果、ヒステリシス損失が大きくなり、結果としてヒステリシス損失と渦電流損失との和であるコアロスが大きくなっていたものと推測される。 The conventional injection-molded soft magnetic material has strain accumulated in the soft magnetic powder due to the stress acting during kneading and injection even when using a soft magnetic powder that has been heat-treated in advance and has a relatively small strain. This leads to an increase in coercive force, resulting in an increase in hysteresis loss. As a result, it is presumed that a core loss, which is the sum of hysteresis loss and eddy current loss, has increased.
これに対して、本発明に係る射出成形軟磁性体は、これを構成する軟磁性粉末として、特定成分のFe基軟磁性合金の粉末を用いている。そのため、射出成形を行っても、当該粉末の保磁力(Hc)の増加が抑制され、コアロスを低減することができる。 On the other hand, the injection-molded soft magnetic body according to the present invention uses a Fe-based soft magnetic alloy powder of a specific component as the soft magnetic powder constituting the same. Therefore, even if injection molding is performed, an increase in the coercive force (Hc) of the powder is suppressed, and core loss can be reduced.
この際、上記Fe基軟磁性合金が、さらに、質量%でCr:5%以下を含有している場合には、コアロスをより低減することができる。 At this time, when the Fe-based soft magnetic alloy further contains Cr: 5% or less by mass%, the core loss can be further reduced.
また、本発明に係る軟磁性混練物は、これを構成する軟磁性粉末として、特定成分のFe基軟磁性合金の粉末を用いている。そのため、混練による当該粉末の保磁力(Hc)の増加が抑制され、コアロスを低減することができる。 The soft magnetic kneaded material according to the present invention uses Fe-based soft magnetic alloy powder as a specific component as the soft magnetic powder constituting the same. Therefore, an increase in coercive force (Hc) of the powder due to kneading is suppressed, and core loss can be reduced.
そのため、これを例えば、射出成形、押出成形、プレス成形などに適用することで、コアロスが低減された軟磁性体を得ることができる。 Therefore, by applying this to, for example, injection molding, extrusion molding, press molding, etc., a soft magnetic material with reduced core loss can be obtained.
この際、上記Fe基軟磁性合金が、さらに、質量%でCr:5%以下を含有している場合には、コアロスをより低減することができる。 At this time, when the Fe-based soft magnetic alloy further contains Cr: 5% or less by mass%, the core loss can be further reduced.
以下、本発明の一実施形態に係る射出成形軟磁性体(以下、「本磁性体」ということがある。)、軟磁性混練物(以下、「本混練物」ということがある。)、射出成形軟磁性体の製造方法(以下、「本製造方法」ということがある。)について詳細に説明する。 Hereinafter, an injection-molded soft magnetic body (hereinafter sometimes referred to as “the present magnetic body”), a soft magnetic kneaded material (hereinafter sometimes referred to as “the present kneaded material”), and injection according to an embodiment of the present invention. A method for producing a molded soft magnetic material (hereinafter sometimes referred to as “the present production method”) will be described in detail.
1.本磁性体
本磁性体は、射出成形により成形されたものである。本磁性体の用途としては、例えば、磁心、ヨークなどを例示することができる。
1. This magnetic body This magnetic body is formed by injection molding. Examples of the use of the magnetic material include a magnetic core and a yoke.
本磁性体の形状は、用途等に応じて決定することができる。例えば、本磁性体を磁心などの用途に適用する場合には、トロイダル形状、EI型、ポット型などの形状を例示することができる。 The shape of the magnetic body can be determined according to the application. For example, when this magnetic body is applied to uses such as a magnetic core, shapes such as a toroidal shape, an EI type, and a pot type can be exemplified.
本磁性体は、軟磁性粉末と有機高分子とを主に含有している。ここで、本磁性体では、軟磁性粉末として、質量%でSi:7%〜9%を含むFe基軟磁性合金の粉末を用いている。 This magnetic body mainly contains soft magnetic powder and organic polymer. Here, in the present magnetic body, as the soft magnetic powder, Fe-based soft magnetic alloy powder containing Si: 7% to 9% by mass% is used.
Si含有量が7%を下回ると、混練や射出による保磁力の増加が大きくなり、コアロスを低減し難くなる。 When the Si content is less than 7%, the increase in coercive force due to kneading or injection becomes large, and it becomes difficult to reduce the core loss.
一方、Si含有量が9%を上回ると、同様に混練や射出による保磁力の増加が大きくなり、コアロスを低減し難くなる。 On the other hand, if the Si content exceeds 9%, the increase in coercive force due to kneading and injection is increased, and it is difficult to reduce the core loss.
さらに、上記Fe基軟磁性合金は、質量%でCr:5%以下を含んでいると良い。この場合には、コアロスをより低減できるからである。Cr含有量は、コアロスをより低減しやすくなるなどの観点から、好ましくは、4.5%以下、より好ましくは、4%以下、さらに好ましくは、3.5%以下であると良い。 Further, the Fe-based soft magnetic alloy preferably contains Cr: 5% or less by mass%. In this case, the core loss can be further reduced. The Cr content is preferably 4.5% or less, more preferably 4% or less, and even more preferably 3.5% or less from the viewpoint of facilitating the reduction of core loss.
なお、Cr含有量の下限は、特に限定されるものではないが、その効果を十分に得るなどの観点から、好ましくは、0.5%以上、より好ましくは、1.0%以上であると良い。 The lower limit of the Cr content is not particularly limited, but is preferably 0.5% or more, more preferably 1.0% or more, from the viewpoint of sufficiently obtaining the effect. good.
上記Fe基軟磁性合金は、上述した通り、Feをベースとして、Siを必須元素、Crを任意元素として含有している。他に含まれうる元素としては、Mn、Niなどが挙げられるが、これら元素は、低い保磁力を維持しやすくなるなどの観点から、全体として質量%で1%以下とされていることが好ましい。 As described above, the Fe-based soft magnetic alloy contains Fe as a base, Si as an essential element, and Cr as an optional element. Examples of other elements that can be included include Mn and Ni. From the viewpoint of easily maintaining a low coercive force, these elements are preferably 1% or less by mass as a whole. .
上記Fe基軟磁性合金は、より好ましくは、Siを上記所定量含有し、残部がFeおよび不可避不純物よりなる合金、または、Si、Crを上記所定量含有し、残部がFeおよび不可避不純物よりなる合金であると良い。 More preferably, the Fe-based soft magnetic alloy contains a predetermined amount of Si and the balance is Fe and an inevitable impurity, or contains the predetermined amounts of Si and Cr, and the balance is Fe and an inevitable impurity. It should be an alloy.
なお、本磁性体は、化学組成が同じ軟磁性粉末だけを含有していても良いし、化学組成が異なる軟磁性粉末を2以上含有していても良い。 In addition, this magnetic body may contain only the soft magnetic powder with the same chemical composition, and may contain two or more soft magnetic powders with different chemical compositions.
上記軟磁性粉末は、水噴霧、ガス噴霧、遠心噴霧、これらの組み合わせ(例えば、ガス・水噴霧)、ガス噴霧直後に速やかに冷却する等によるアトマイズ法や、ジェットミル、スタンプミル、ボールミル等による機械粉砕法や、化学還元法などによる粉末を好適に用いることができる。 The soft magnetic powder can be obtained by atomizing by water spray, gas spray, centrifugal spray, combinations thereof (for example, gas / water spray), cooling immediately after gas spray, jet mill, stamp mill, ball mill, etc. Powders obtained by mechanical pulverization or chemical reduction can be preferably used.
比較的歪みが小さい、球状になりやすく分散性に優れる、粉砕に機械的エネルギーが不要であるなどの観点から、上記軟磁性粉末は、アトマイズ法による粉末であると良い。より好ましくは、歪みが小さく、酸化も少ないなどの観点から、ガスアトマイズ法による粉末であると良い。 The soft magnetic powder is preferably an atomized powder from the viewpoint of relatively small distortion, easily spherical and excellent in dispersibility, and no mechanical energy is required for pulverization. More preferably, it is a powder by a gas atomizing method from the viewpoint of small distortion and little oxidation.
上記軟磁性粉末の粒径は、例えば、アトマイズ時の粉末の歩留まり、混練時の混練トルクや焼き付き性、射出成形時の流動性、磁心で使用される周波数などの観点から、1〜500μmの範囲内、好ましくは、5〜250μmの範囲内、より好ましくは、10〜150μmの範囲内にあると良い。 The particle size of the soft magnetic powder is, for example, in the range of 1 to 500 μm from the viewpoint of powder yield during atomization, kneading torque and seizure during kneading, fluidity during injection molding, frequency used in the magnetic core, and the like. Of these, preferably in the range of 5 to 250 μm, more preferably in the range of 10 to 150 μm.
すなわち、小さな粒径の粉末になるほど、渦電流損失の低減には効果が大きいものの、逆にヒステリシス損失は大きくなる傾向がある。したがって、粉末の歩留まり(すなわちコスト)と得られる効果(すなわちコアロス)とのバランス、使用される周波数などから、粉末の粒径の上下限や粒径の分布などを決めれば良い。 That is, as the powder has a smaller particle size, the effect of reducing the eddy current loss is greater, but the hysteresis loss tends to increase. Therefore, the upper and lower limits of the particle size of the powder, the distribution of the particle size, and the like may be determined from the balance between the yield (ie, cost) of the powder and the effect (ie, core loss), the frequency used, and the like.
上記軟磁性粉末は、歪みの除去や結晶粒の粗大化を図るため、熱処理されていても良い。熱処理条件としては、水素、アルゴンの何れか一方または双方等の雰囲気下、温度700℃〜1000℃、時間30分〜10時間などを例示することができる。 The soft magnetic powder may be heat-treated in order to remove strain and increase the size of crystal grains. Examples of the heat treatment conditions include a temperature of 700 ° C. to 1000 ° C., a time of 30 minutes to 10 hours, and the like in an atmosphere of one or both of hydrogen and argon.
上記軟磁性粉末は、有機高分子との濡れ性を改善するなどの目的で、粉末表面が表面処理されていても良い。具体的な表面処理としては、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、脂肪酸、脂肪酸金属塩などの各種カップリング剤によるカップリング処理などを例示することができる。 The soft magnetic powder may have its surface treated for the purpose of improving wettability with an organic polymer. Specific examples of the surface treatment include coupling treatment with various coupling agents such as silane coupling agents, titanate coupling agents, fatty acids, and fatty acid metal salts.
なお、カップリング処理は、例えば、軟磁性粉末と、軟磁性粉末に対して0.3〜0.8質量%程度のカップリング剤と、水、アルコールとを混合し、この混合物を、適当な温度(例えば100〜140℃)、適当な時間(例えば、30分〜5時間)にて乾燥させるなどすれば良い。 In the coupling treatment, for example, soft magnetic powder, a coupling agent of about 0.3 to 0.8% by mass with respect to the soft magnetic powder, water, and alcohol are mixed, and this mixture is mixed with an appropriate amount. What is necessary is just to dry at temperature (for example, 100-140 degreeC) and suitable time (for example, 30 minutes-5 hours).
本磁性体に含有される有機高分子は、軟磁性粉末を保持し、成形体の形状を形作るものである。 The organic polymer contained in the magnetic body holds the soft magnetic powder and forms the shape of the molded body.
上記有機高分子としては、各種の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の樹脂、ゴム、エラストマーなどを例示することができる。これらは1種または2種以上含まれていても良い。好ましくは、耐熱性、機械的強度などの観点から、樹脂を好適に用いる。 Examples of the organic polymer include resins such as various thermoplastic resins and thermosetting resins, rubbers, elastomers, and the like. These may be contained alone or in combination of two or more. Preferably, a resin is suitably used from the viewpoints of heat resistance, mechanical strength, and the like.
上記樹脂としては、具体的には、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂(ナイロン樹脂等)、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エポキシ樹脂などを例示することができる。このうち、好ましくは、耐熱性、難燃性、絶縁性、成形性、機械的強度などの観点から、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂(ナイロン樹脂等)などである。 Specific examples of the resin include polyphenylene sulfide resin, polyamide resin (nylon resin, etc.), polyester resin, polyethylene resin, polypropylene resin, epoxy resin, and the like. Of these, polyphenylene sulfide resins, polyamide resins (such as nylon resins), and the like are preferable from the viewpoints of heat resistance, flame retardancy, insulating properties, moldability, mechanical strength, and the like.
本磁性体中における軟磁性粉末の割合は、磁束密度を高めたり、透磁率を高めたりするなどの観点から、30体積%以上、より好ましくは、50体積%以上であると良い。 The ratio of the soft magnetic powder in the present magnetic body is preferably 30% by volume or more, more preferably 50% by volume or more, from the viewpoint of increasing the magnetic flux density or increasing the magnetic permeability.
本磁性体は、上記軟磁性粉末、上記有機高分子以外にも、必要に応じて、酸化防止剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、充填剤、安定剤、強化剤、着色剤などの各種添加剤を1種または2種以上含有していても良い。 In addition to the soft magnetic powder and the organic polymer, the magnetic material may be added with various additives such as an antioxidant, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a filler, a stabilizer, a reinforcing agent, and a colorant as necessary. One or more agents may be contained.
2.本混練物
本混練物は、軟磁性粉末と有機高分子とを主に含有しており、これらが練り合わされたものである。なお、軟磁性粉末、有機高分子の内容、軟磁性粉末の割合や添加物等については、「1.本磁性体」で上述した内容に準じるため、説明は省略する。
2. This kneaded material This kneaded material mainly contains soft magnetic powder and an organic polymer, and these are kneaded. The contents of the soft magnetic powder and the organic polymer, the ratio of the soft magnetic powder, the additives, and the like are the same as those described above in “1.
本混練物の用途としては、例えば、射出成形、押出成形、プレス成形等の各種成形用原料などを例示することができる。本混練物の用途としては、好ましくは、コアロスが低い上、予め混練されているため軟磁性粉末の分散性が良好で成形に有利であるなどの観点から、成形用原料であると良い。 Examples of the use of the kneaded product include various raw materials for molding such as injection molding, extrusion molding, and press molding. The use of the kneaded material is preferably a molding raw material from the viewpoints of low core loss and pre-kneading, so that the soft magnetic powder has good dispersibility and is advantageous for molding.
本混練物の形状は、用途等に応じて決定することができる。例えば、成形用原料の用途に適用する場合には、ペレット状、球状、楕円球状などの形状を例示することができる。 The shape of this kneaded material can be determined according to a use etc. For example, when applied to the use of a forming raw material, shapes such as pellets, spheres, and ellipsoids can be exemplified.
本混練物は、例えば、軟磁性粉末と、粉末状等の有機高分子と、必要に応じて添加される各種の添加物とを適当な割合となるように配合し、これを二軸混練機等の混練機を用いて、有機高分子を溶融状態として、各種配合物を練り合わせるなどの工程を経ることにより製造することができる。 This kneaded product is prepared, for example, by blending soft magnetic powder, a powdery organic polymer, and various additives added as necessary at an appropriate ratio, and mixing this with a biaxial kneader. It can manufacture by passing through processes, such as kneading | mixing various compounds by making an organic polymer into a molten state using kneading machines.
3.本製造方法
本製造方法は、軟磁性粉末と有機高分子とを含有する軟磁性混練物を射出する工程を少なくとも備えている。本製造方法は、上述した射出成形軟磁性体を製造しうる方法である。したがって、射出する軟磁性混練物に含まれる軟磁性粉末、有機高分子の内容、軟磁性粉末の割合や添加物等については、「1.本磁性体」で上述した内容に準じるため、説明は省略する。
3. This Manufacturing Method This manufacturing method includes at least a step of injecting a soft magnetic kneaded material containing soft magnetic powder and an organic polymer. This production method is a method capable of producing the above-described injection-molded soft magnetic material. Therefore, the soft magnetic powder, the content of the organic polymer, the ratio of the soft magnetic powder and the additives contained in the soft magnetic kneaded material to be injected conform to the contents described above in “1. Omitted.
ここで、本製造方法では、射出成形装置に、軟磁性混練物として、予め軟磁性粉末と有機高分子とが混練された混練物、例えば、上述した本混練物等を供給し、これを可塑化して(溶融状態にして)、金型内に射出することができる。また、他にも、射出成形装置に、軟磁性粉末と粉末状等の有機高分子とをそれぞれ単独または混合状態で供給し、装置中にて有機高分子を溶融状態にし、軟磁性粉末と有機高分子とを混練することにより軟磁性混練物を生成させ、これを金型内に射出することもできる。 Here, in this production method, a kneaded material in which soft magnetic powder and an organic polymer are kneaded in advance, for example, the kneaded material described above, is supplied as a soft magnetic kneaded material to an injection molding apparatus, and this is plasticized. (Molded) and injected into the mold. In addition, the soft magnetic powder and the powdery organic polymer are supplied individually or in a mixed state to the injection molding device, and the organic polymer is melted in the device so that the soft magnetic powder and the organic polymer are in a molten state. It is also possible to produce a soft magnetic kneaded material by kneading the polymer and inject it into a mold.
軟磁性混練物を金型内に射出した後、適当な時間冷却するなどすれば、金型のキャビティ形状に応じた所定形状を有する射出成形軟磁性体を得ることができる。なお、得られた射出成形軟磁性体は、必要に応じて、機械加工等などの加工が施されても良い。 If the soft magnetic kneaded material is injected into the mold and then cooled for an appropriate time, an injection-molded soft magnetic body having a predetermined shape corresponding to the cavity shape of the mold can be obtained. The obtained injection-molded soft magnetic material may be subjected to processing such as machining as required.
以下、本発明を実施例を用いてより具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
1.軟磁性粉末と樹脂との混合物の準備
先ず、以下の手順により、軟磁性粉末と樹脂との混合物を準備した。
1. Preparation of a mixture of soft magnetic powder and resin First, a mixture of soft magnetic powder and resin was prepared by the following procedure.
すなわち、アトマイズ法により、表1〜表3に示した合金組成を有する各種の軟磁性粉末を作製した。この際、表1に示したものについては、高圧のアルゴンガスにて噴霧し、溶融状態の微小な液滴を噴霧直後に速やかに水冷することにより粉末を作製した。表2に示したものについては、高圧のアルゴンガスにて噴霧することにより粉末を作製した。表3に示したものについては、高圧水にて噴霧することにより粉末を作製した。なお、得られた各軟磁性粉末は、150μm以下に分級して使用した。 That is, various soft magnetic powders having the alloy compositions shown in Tables 1 to 3 were prepared by an atomizing method. At this time, the powders shown in Table 1 were sprayed with high-pressure argon gas, and fine powder droplets in a molten state were quickly cooled with water immediately after spraying to prepare powder. About what was shown in Table 2, the powder was produced by spraying with high-pressure argon gas. About what was shown in Table 3, the powder was produced by spraying with high pressure water. In addition, each obtained soft-magnetic powder was classified and used for 150 micrometers or less.
次いで、上記分級された各軟磁性粉末を、表1のものについては、水素雰囲気中にて950℃で3時間、表2のものについては、アルゴン雰囲気中にて750℃で3時間、表3のものについては、水素雰囲気中にて950℃で3時間熱処理した。 Next, each of the classified soft magnetic powders in Table 1 is 3 hours at 950 ° C. in a hydrogen atmosphere for those in Table 1, and 3 hours at 750 ° C. in argon atmosphere for those in Table 2. The sample was heat-treated at 950 ° C. for 3 hours in a hydrogen atmosphere.
次いで、熱処理後の軟磁性粉末に、シラン系カップリング剤を軟磁性粉末に対して0.5質量%、純水、アルコールを添加し、120℃で3時間乾燥させることにより、軟磁性粉末の表面をカップリング処理した。 Next, 0.5 mass% of the silane coupling agent with respect to the soft magnetic powder, pure water, and alcohol are added to the soft magnetic powder after the heat treatment, and the soft magnetic powder is dried at 120 ° C. for 3 hours. The surface was coupled.
次いで、万能混合機((株)小平製作所製、「ACM−5LVT」)を用いて、上記カップリング処理された軟磁性粉末と、ポリフェニレンサルファイド樹脂粉末(平均粒径:20μm)とを混合した。これにより、軟磁性粉末とポリフェニレンサルファイド樹脂粉末との混合物を作製した。なお、当該混合物中における軟磁性粉末の混合割合は、55体積%とした。 Next, the above-mentioned soft magnetic powder subjected to the coupling treatment and polyphenylene sulfide resin powder (average particle size: 20 μm) were mixed using a universal mixer (manufactured by Kodaira Seisakusho, “ACM-5LVT”). Thereby, a mixture of soft magnetic powder and polyphenylene sulfide resin powder was produced. The mixing ratio of the soft magnetic powder in the mixture was 55% by volume.
2.軟磁性混練物
次に、以下の手順により、軟磁性混練物を作製した。
2. Next, a soft magnetic kneaded material was prepared according to the following procedure.
すなわち、連続式二軸混練機(東芝機械(株)製、「TEM37BS」)を用いて、上記にて得られた混合物中の樹脂を、約300℃の加熱下で溶融状態としながら軟磁性粉末と樹脂とを混練し、その後、これを混練機のノズルから押し出して、切断手段により数mm程度の大きさに切断することにより、ペレット状の軟磁性混練物を作製した。 That is, using a continuous twin-screw kneader (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd., “TEM37BS”), the resin in the mixture obtained above was heated to about 300 ° C. while being melted and soft magnetic powder. And a resin were kneaded, and then extruded from the nozzle of a kneader and cut into a size of about several millimeters by a cutting means to prepare a pellet-like soft magnetic kneaded product.
なお、本実施例では、均一分散性などの観点から、軟磁性粉末と樹脂との混合物を予め作製し、これを混練することにより、軟磁性混練物を作製したが、軟磁性混練物の作製方法は、これに限定されるものではない。例えば、軟磁性粉末と樹脂とを直接混練し、軟磁性混練物を作製することも可能である。また、装置に関しても、例えば、バッチ式に加熱ニーダで混練し、ペレタイザでペレット状の軟磁性混練物を作製しても良い。 In this example, from the viewpoint of uniform dispersibility and the like, a mixture of soft magnetic powder and resin was prepared in advance and kneaded to prepare a soft magnetic kneaded product. The method is not limited to this. For example, soft magnetic powder and resin can be directly kneaded to produce a soft magnetic kneaded product. As for the apparatus, for example, it may be kneaded batchwise with a heating kneader, and a pelletized soft magnetic kneaded material may be produced with a pelletizer.
3.射出成形軟磁性体の作製
次に、以下の手順により、射出成形軟磁性体を作製した。
3. Production of Injection Molded Soft Magnetic Material Next, an injection molded soft magnetic material was produced by the following procedure.
すなわち、縦型インラインスクリュー式射出成形機を用いて、上記にて得られたペレット状の軟磁性混練物を約300℃で加熱して溶融状態とし、これを金型内に射出した後、冷却することにより、円板状の射出成形軟磁性体を作製した。 That is, using a vertical in-line screw type injection molding machine, the pellet-like soft magnetic kneaded material obtained above is heated at about 300 ° C. to be in a molten state, which is injected into a mold and then cooled. As a result, a disk-shaped injection-molded soft magnetic material was produced.
4.評価
4.1 保磁力の測定
軟磁性粉末、カップリング処理後の軟磁性粉末、軟磁性混練物、射出成形軟磁性体につき、Hcメーター(東北特殊鋼(株)製、「K−HC1000」)を用いて、保磁力の測定を行った。
4). Evaluation 4.1 Measurement of coercivity Hc meter (Tohoku Special Steel Co., Ltd., “K-HC1000”) for soft magnetic powder, soft magnetic powder after coupling treatment, soft magnetic kneaded material, and injection-molded soft magnetic material Was used to measure the coercive force.
保磁力の測定は、軟磁性粉末については、各粉末100mgをプラスチック容器に入れ、パラフィンで固化したサンプルを用いて測定した。また、軟磁性混練物については、当該混練物300mgをそのまま測定した。また、射出成形軟磁性体については、外径φ17mm×厚み7mmの形状に射出成形したものをそのまま測定した。 The coercive force was measured using a sample obtained by placing 100 mg of each powder in a plastic container and solidifying with paraffin for the soft magnetic powder. Moreover, about the soft magnetic kneaded material, 300 mg of the kneaded material was measured as it was. Moreover, about the injection-molded soft magnetic body, what was injection-molded into the shape of outer diameter φ17 mm × thickness 7 mm was measured as it was.
4.2 コアロスの測定
外径φ30mm×厚み22mmの円板状の射出成形軟磁性体を、図1に示すように、外径φ28mm×内径φ20mm×厚み5mmのリング状に機械加工し、このリングRに、1次巻線M1としてφ0.65mmのエナメル線(150ターン)、2次巻線M2としてφ0.26mmのエナメル線(20ターン)を巻回し、コアロス測定サンプルEを作製した。なお、図1中、Lは磁路長さ(L=75.4mm)、Sは断面積(S=20mm2)である。
4.2 Measurement of Core Loss As shown in FIG. 1, a disk-shaped injection-molded soft magnetic body having an outer diameter of φ30 mm × thickness of 22 mm is machined into a ring shape having an outer diameter of φ28 mm × inner diameter of φ20 mm × thickness of 5 mm. A core loss measurement sample E was prepared by winding an enameled wire (150 turns) of φ0.65 mm as the primary winding M1 and an enameled wire (20 turns) of φ0.26 mm as the secondary winding M2. In FIG. 1, L is the magnetic path length (L = 75.4 mm), and S is the cross-sectional area (S = 20 mm 2 ).
そして、交流BHアナライザ (岩崎通信機(株)製、「SY−8232」)を用いて、コアロス測定サンプルSについてコアロスを測定した。この際、測定条件は、励磁磁束密度0.1テスラ、周波数10kHzの条件と、励磁磁束密度0.1テスラ、周波数100kHzの条件の2通りとした。コアロスPcにおける、ヒステリシス損失Phと渦電流損失Peの分離の方法は以下の通りとした。 And the core loss was measured about the core loss measurement sample S using AC BH analyzer (Iwasaki Tsushinki Co., Ltd. make, "SY-8232"). At this time, there were two measurement conditions: an excitation magnetic flux density of 0.1 Tesla and a frequency of 10 kHz, and an excitation magnetic flux density of 0.1 Tesla and a frequency of 100 kHz. The method of separating the hysteresis loss Ph and the eddy current loss Pe in the core loss Pc was as follows.
式(1)、式(2)に示すように、各周波数で得られたコアロスPcを周波数f[単位:kHz]で除し、Pc/fの周波数依存性を得た。このPc/fを0Hz(直流)にまで外挿した値を1周期当たりのヒステリシス損失係数(Kh=Ph/f)とし、ここから各周波数でのヒステリシス損失Phを計算した。渦電流損失Peは、PcからPhを差し引いた残りとして算出した。なお、式中のKe(Pe=Ke・fn)は、渦電流損失係数を示している。
Pc=Ph+Pe=Kh・f+Ke・fn : 式(1)
Pc/f=Kh+Ke・fn−1 : 式(2)
As shown in Equation (1) and Equation (2), the core loss Pc obtained at each frequency was divided by the frequency f [unit: kHz] to obtain the frequency dependency of Pc / f. A value obtained by extrapolating this Pc / f to 0 Hz (direct current) was defined as a hysteresis loss coefficient per cycle (Kh = Ph / f), and hysteresis loss Ph at each frequency was calculated therefrom. The eddy current loss Pe was calculated as the remainder obtained by subtracting Ph from Pc. In the equation, Ke (Pe = Ke · f n ) represents an eddy current loss coefficient.
Pc = Ph + Pe = Kh · f + Ke · f n : Formula (1)
Pc / f = Kh + Ke · f n−1 : Formula (2)
各種の測定結果を、合金組成とともに表1〜表3に示す。 Various measurement results are shown in Tables 1 to 3 together with the alloy composition.
5.結果
実施例および比較例を相対比較すると以下のことが分かる。すなわち、先ず、実施例および比較例の全てに共通して言えるのは、噴霧分級後の軟磁性粉末は熱処理により保磁力が低下し、カップリング処理までは保磁力の値がそれほど変化していないのに、混練、射出を経ることによって保磁力の値が再度大きくなっているということである。この保磁力が再度大きくなる現象は特に比較例にて顕著である。
5. Results The following can be seen by comparing the Examples and Comparative Examples relative to each other. That is, first of all, it can be said in common to all of the examples and comparative examples that the soft magnetic powder after spray classification has its coercive force lowered by heat treatment, and the value of the coercive force does not change so much until the coupling treatment. However, the value of the coercive force is increased again through kneading and injection. This phenomenon in which the coercive force increases again is particularly remarkable in the comparative example.
これは、混練や射出時に作用する応力により、軟磁性粉末に歪みが蓄積されていることが原因であると考えられる。 This is considered to be caused by the accumulation of strain in the soft magnetic powder due to the stress acting during kneading and injection.
つまり、このことから、予め熱処理を施して歪みの小さな軟磁性粉末を用いても、その後の混練や射出による外力が作用することによって、保磁力が上昇し、その結果、コアロスが大きくなる傾向があることが分かる。各射出成形軟磁性体について測定したコアロスの値からも、このことが裏付けられている。 That is, from this, even if heat-treated soft magnetic powder with a small distortion is used, the coercive force rises due to the external force due to subsequent kneading and injection, and as a result, the core loss tends to increase. I understand that there is. This is supported by the core loss values measured for each injection-molded soft magnetic material.
従来、圧粉磁芯のように、比較的高い圧力(成形圧力1200〜1800MPa)が加わる場合には、大きな歪みが蓄積されるため、成形後に熱処理(磁気焼鈍)を行わない場合はコアロスが大きくなることは公知であったが、混練や射出程度の外力によっても、コアロスが上昇してしまうことが、今回の発明によって明らかになった。 Conventionally, when a relatively high pressure (molding pressure of 1200 to 1800 MPa) is applied as in the case of a dust core, large distortion is accumulated. Therefore, when heat treatment (magnetic annealing) is not performed after molding, the core loss is large. Although it has been publicly known, it has been clarified by the present invention that the core loss is increased by an external force such as kneading or injection.
軟磁性混練物や射出成形軟磁性体では、樹脂を用いていることから、その後に熱処理を行い、歪みを除去し、コアロスの低減を図ることは困難である。この点、本実施例では、軟磁性粉末の合金組成を調整することで、この問題が解決されている。 Since the soft magnetic kneaded material and the injection-molded soft magnetic material use a resin, it is difficult to perform heat treatment after that to remove distortion and reduce core loss. In this regard, in this embodiment, this problem is solved by adjusting the alloy composition of the soft magnetic powder.
すなわち、実施例では、本願に規定される特定範囲内の合金組成を有する軟磁性合金の粉末を用いているので、上記特定範囲外の合金組成を有する軟磁性合金の粉末を用いている比較例に比べ、混練や射出による保磁力の増加が抑制されており、コアロスを低減できていることが分かる。 That is, in the examples, since soft magnetic alloy powder having an alloy composition within a specific range specified in the present application is used, a comparative example using soft magnetic alloy powder having an alloy composition outside the above specific range. As compared with the above, it can be seen that the increase in coercive force due to kneading and injection is suppressed, and the core loss can be reduced.
また、実施例2、3から分かるように、軟磁性合金がCr分を含んでいる場合には、コアロスの低減効果がより大きくなっている。 Further, as can be seen from Examples 2 and 3, when the soft magnetic alloy contains Cr, the effect of reducing the core loss is greater.
また、ガス噴霧後速やかに水冷却した粉末を用いた表1の実施例1〜4は、磁気特性が最も良好であり、コアロス低減効果が大きいことが分かる。 Moreover, it turns out that Examples 1-4 of Table 1 using the powder water-cooled rapidly after gas spraying have the most favorable magnetic characteristics, and a core loss reduction effect is large.
なお、水噴霧粉末を用いた表3の実施例9〜12は、ガス噴霧後速やかに水冷却した粉末を用いた表1の実施例1〜4、ガス噴霧粉末を用いた表2の実施例5〜6に比べて、コアロスがやや大きいが、これにより製品として劣っているという訳ではない。すなわち、水噴霧粉末はコストが安いなどの利点があるため、要求される性能や価格次第では十分製品としての価値を有しうるものである。 In addition, Examples 9 to 12 in Table 3 using water spray powder are Examples 1 to 4 in Table 1 using powder that is water-cooled immediately after gas spraying, and Examples 2 in Table 2 using gas spray powder. Compared with 5-6, the core loss is slightly larger, but this does not mean that the product is inferior. That is, the water spray powder has an advantage such as low cost, and can have a sufficient value as a product depending on required performance and price.
以上、本発明に係る射出成形軟磁性体および軟磁性混練物について説明したが、本発明は、上記実施形態、実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。 As described above, the injection-molded soft magnetic material and the soft magnetic kneaded material according to the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and does not depart from the gist of the present invention. Various modifications are possible.
Claims (4)
前記軟磁性粉末が、
質量%でSi:7%〜9%を含むFe基軟磁性合金の粉末であることを特徴とする射出成形軟磁性体。 An injection-molded soft magnetic material containing a soft magnetic powder and an organic polymer,
The soft magnetic powder is
An injection-molded soft magnetic material, characterized by being a powder of an Fe-based soft magnetic alloy containing Si: 7% to 9% by mass.
前記軟磁性粉末が、
質量%でSi:7%〜9%を含むFe基軟磁性合金の粉末であることを特徴とする軟磁性混練物。 A soft magnetic kneaded material containing a soft magnetic powder and an organic polymer,
The soft magnetic powder is
A soft magnetic kneaded product, which is a powder of an Fe-based soft magnetic alloy containing Si: 7% to 9% by mass%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008014403A JP2009176974A (en) | 2008-01-25 | 2008-01-25 | Injection molding soft-magnetic material, and soft-magnetic kneading material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008014403A JP2009176974A (en) | 2008-01-25 | 2008-01-25 | Injection molding soft-magnetic material, and soft-magnetic kneading material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009176974A true JP2009176974A (en) | 2009-08-06 |
Family
ID=41031757
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008014403A Pending JP2009176974A (en) | 2008-01-25 | 2008-01-25 | Injection molding soft-magnetic material, and soft-magnetic kneading material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009176974A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9196413B2 (en) | 2011-09-20 | 2015-11-24 | Daido Steel Co., Ltd. | Reactor and compound used in same |
US9202618B2 (en) | 2011-09-20 | 2015-12-01 | Daido Steel Co., Ltd. | Injection-molded reactor and compound used in same |
US10410774B2 (en) | 2015-02-04 | 2019-09-10 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Composite material, magnetic core for magnetic component, reactor, converter, and power conversion device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004052095A (en) * | 2002-07-24 | 2004-02-19 | Mitsubishi Materials Corp | Iron-base alloy granular powder and iron-base alloy flake, and magnetic-core member for rfid antenna |
JP2004128455A (en) * | 2002-08-02 | 2004-04-22 | Mitsubishi Materials Corp | Magnetic material, its manufacturing method, magnetic sensor using magnetic material, and magnetic circuit component incorporated in magnetic sensor |
WO2005093111A1 (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-06 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Sintered soft magnetic member and method for manufacture thereof |
JP2006183121A (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Jfe Steel Kk | Iron based powder for powder magnetic core and powder magnetic core using the same |
-
2008
- 2008-01-25 JP JP2008014403A patent/JP2009176974A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004052095A (en) * | 2002-07-24 | 2004-02-19 | Mitsubishi Materials Corp | Iron-base alloy granular powder and iron-base alloy flake, and magnetic-core member for rfid antenna |
JP2004128455A (en) * | 2002-08-02 | 2004-04-22 | Mitsubishi Materials Corp | Magnetic material, its manufacturing method, magnetic sensor using magnetic material, and magnetic circuit component incorporated in magnetic sensor |
WO2005093111A1 (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-06 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Sintered soft magnetic member and method for manufacture thereof |
JP2006183121A (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Jfe Steel Kk | Iron based powder for powder magnetic core and powder magnetic core using the same |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9196413B2 (en) | 2011-09-20 | 2015-11-24 | Daido Steel Co., Ltd. | Reactor and compound used in same |
US9202618B2 (en) | 2011-09-20 | 2015-12-01 | Daido Steel Co., Ltd. | Injection-molded reactor and compound used in same |
US10410774B2 (en) | 2015-02-04 | 2019-09-10 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Composite material, magnetic core for magnetic component, reactor, converter, and power conversion device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6459154B2 (en) | Magnetic powder and manufacturing method thereof, magnetic core and manufacturing method thereof, and coil component | |
US11817245B2 (en) | Soft magnetic powder | |
JP6403093B2 (en) | COMPOSITE MATERIAL, MAGNETIC CORE FOR MAGNETIC COMPONENT, REACTOR, CONVERTER, AND POWER CONVERTER | |
WO2013042691A1 (en) | Reactor and compound used in same | |
WO2016152364A1 (en) | Magnetic core powder, dust core, and method for producing magnetic core powder | |
JP6488488B2 (en) | Method for producing magnetic powder and method for producing magnetic core | |
US10767249B2 (en) | Magnetic powder and production method thereof, magnetic core and production method thereof, coil component and motor | |
CN112566741B (en) | Powder for magnetic core, magnetic core and coil component using the same, and method for producing powder for magnetic core | |
KR20100057884A (en) | Soft magnetic amorphous alloy | |
JP2008135674A (en) | Soft magnetic alloy powder, compact, and inductance element | |
EP1395998B1 (en) | Bonded magnets made with atomized permanent magnetic powders | |
WO1993023858A1 (en) | Rare earth bond magnet, composition therefor, and method of manufacturing the same | |
JP2009176974A (en) | Injection molding soft-magnetic material, and soft-magnetic kneading material | |
JP2021182591A (en) | Powder magnetic core and manufacturing method thereof | |
KR101758531B1 (en) | Copper-ferrous alloy powder and method for manufacturing the same | |
JP6191855B2 (en) | Soft magnetic metal powder and high frequency powder magnetic core | |
CN105121069A (en) | Iron powder for dust core and insulation-coated iron powder for dust core | |
WO2023120184A1 (en) | Resin composition for bonded magnets and bonded magnets using same | |
CN1196143C (en) | Magnetic powder and bound magnet | |
CN113421731B (en) | Preparation method of magnetic powder core | |
JP7104905B2 (en) | MAGNETIC CORE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND COIL COMPONENTS | |
JP7435456B2 (en) | FeSiCrC alloy powder and magnetic core | |
JPH1012472A (en) | Manufacture of rare-earth bond magnet | |
JPH0371601A (en) | Manufacture of rare-earth magnet | |
JP2003147437A (en) | Method for hardening blade edge |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101126 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110920 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111004 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120214 |