JP2011040473A - 圧粉磁心及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
混合工程では、平均粒径が30〜100μmが第1の非晶質軟磁性合金粉末と、平均粒径が1〜15μmの第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛と、軟化点が前記非晶質軟磁性合金粉末の結晶化温度以下の低融点ガラスを混合する。被覆工程では、混合工程を経た混合物を0.75wt%〜2.0wt%のメチルフェニルシリコーンで被覆する。成形工程では、混合工程を経た混合物を25℃〜200℃の金型で加圧成形して成形体を作製する。焼鈍工程では、成形工程を経た成形体を焼鈍して圧粉磁心を作製する。結着性絶縁樹脂として、メチルフェニルシリコーンを混合することで、非晶質軟磁性合金粉末の表面にシリカ層が形成され、シリカ層がバインダーとして粉末同士を結着させる。
【選択図】図1
Description
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)第1の非晶質軟磁性合金粉末と、第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂と、低融点ガラスを混合する混合工程。
(2)第1の混合工程を経た混合物に対して、結着性絶縁樹脂で被覆する被覆工程。
(3)被覆工程を経て表面を被覆した混合物を、加圧成形処理して成形体を作製する成形工程。
(4)成形工程を経た成形体を焼鈍処理する焼鈍工程。
以下、各工程を具体的に説明する。
混合工程では、非晶質軟磁性合金粉末のうち70〜85wt%を平均粒径が30〜100μmの第1の粉末とし、残りの15〜30wt%を粒径が異なる平均粒径1〜15μmの第2の粉末とする。さらに、添加量が非晶質軟磁性合金粉末に対して0.5wt%のリン酸系の低融点ガラス及び添加量が非晶質軟磁性合金粉末に対して0.5wt%の潤滑性樹脂を混合機(V型混合機)を使用して2時間混合する。非晶質軟磁性合金粉末として、Si成分が6.7%、B成分が2.5%、Cr成分が2.5%、C成分が0.75%、残り成分がFeであるFe基非晶質軟磁性合金粉末を使用する。ここで、第1の粉末にそれより平均粒径の小さい第2の粉末を加えることにより、成形時に第1の粉末の隙間が第2の粉末で埋められ、成形密度が高くなる。
前記混合工程を経た混合物を結着性絶縁樹脂で被覆する被覆工程では、第1の混合工程を経た混合物と結着性絶縁樹脂であるメチルフェニルシリコーンとを混合する。ここで添加されたメチルフェニルシリコーンの添加量は、非晶質軟磁性合金粉末に対して0.75〜2.0wt%が適量である。これよりも少なければ成形体の強度が不足して、割れが発生する。これより多いと、密度低下による最大磁束密度の低下、ヒステリシス損失の増加による磁気特性が低下する問題が発生する。このメチルフェニルシリコーンは、200℃前後で加熱乾燥することで、成形時のバインダー(結着剤)として作用する。さらに350℃程度でSi基に直結しているメチル基が熱分解する。その後、シリカ(SiO2)層として、非晶質軟磁性合金粉末の表面に残り、これが強固なバインダー及び絶縁膜となる。また、シランカップリング剤を加えることもできる。シランカップリング剤を使用した場合は、シリコーンレジンの分量を少なくすることができる。相性の良いシランカップリング剤の種類としては、アミノ系のシランカップリング剤で特に、γ-アミノプロピルトリエトキシシランが良い。
前記被覆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では、結着性絶縁樹脂で被覆した混合物を加圧成形する。前記被覆工程を経た混合物に対して、金型温度が25℃〜150℃にて加圧成形することにより、成形体を形成する。この時、加圧乾燥された結着性絶縁樹脂は、成形時のバインダーとして作用する。
焼鈍工程では、前記成形体に対して、大気中で450℃を2時間保持する焼鈍処理を行うことで圧粉磁心が作製される。450℃の温度を保持することは、非晶質である軟磁性合金粉末の結晶化温度以下で、ある程度の圧環強度を維持するためである。一方、焼鈍温度を上げ過ぎると絶縁性能の劣化から磁気特性が劣化するため、特に渦電流損失が大きく増加してしまうことにより、鉄損が増加するのを抑制するためである。
[1.測定項目]
測定項目として、圧環強度と透磁率とコアロスを次のような手法により測定する。圧環強度は、JIS 2507に基づき測定した。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、100kHz、0.5Vにおけるインダクタンスから算出した。
第1の特性比較では、非晶質軟磁性合金粉末と混合する粘着性樹脂の種類の比較を行った。本特性比較で使用する試料は、平均粒径が45μmの第1の非晶質軟磁性合金粉末85wt%と、平均粒径が4.3μmの第2の非晶質軟磁性合金粉末15wt%とに対して、下記の処理を行うことにより作製した。
項目Bでは、比較例3として、第1及び第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%と、平均粒子径が5.0μmのPE(ポリエチレン)粉末とを2.0wt%をV型混合機で2時間混合した。
項目Cでは、比較例4として、第1及び第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、PVA(ポリビニル)水溶液(12%水溶液)を2.0wt%混合し、100℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
項目Dでは、比較例5として、第1及び第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、EAA(アクリル酸共重合樹脂)エマルジョン溶液を2.0wt%混合し、100℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
第2の特性比較では、第1の非晶質軟磁性合金粉末と混合する第2の非晶質軟磁性合金粉末の添加量の比較を行った。本特性比較で使用する試料は、平均粒径が45μmの第1の非晶質軟磁性合金粉末70〜100wt%と、平均粒径が6.0μmの第2の非晶質軟磁性合金粉末0〜30wt%とに対して、下記の処理を行うことにより作製した。
項目Fでは、比較例7及び実施例5〜8として、第1の非晶質軟磁性合金粉末を70〜95wt%と、第2の非晶質軟磁性合金粉末を5〜30wt%と、潤滑性樹脂を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、メチルフェニル系シリコーン粘着剤を1.0wt%混合し、150℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
第3の特性比較では、第1の非晶質軟磁性合金粉末と混合する第2の非晶質軟磁性合金粉末の粒子径の比較を行った。本特性比較で使用する試料は、平均粒径が45μmの第1の非晶質軟磁性合金粉末85wt%と、平均粒径が4.3μm〜11.7μmの第2の非晶質軟磁性合金粉末15wt%とに対して、下記の処理を行うことにより作製した。
第4の特性比較では、成形体を成形する金型の温度の比較を行った。本特性比較で使用する試料は、平均粒径が45μmの第1の非晶質軟磁性合金粉末70〜85wt%と、平均粒径が4.3μmの第2の非晶質軟磁性合金粉末15〜30wt%とに対して、下記の処理を行うことにより作製した。
項目Iでは、実施例18〜25として、第1の非晶質軟磁性合金粉末を70wt%と、第2の非晶質軟磁性合金粉末を30wt%と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、メチルフェニル系シリコーン粘着剤を1.0wt%混合し、150℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
項目Jでは、比較例8〜15として、第1の非晶質軟磁性合金粉末を70wt%と、第2の非晶質軟磁性合金粉末を30wt%と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、EAA(アクリル酸共重合樹脂)エマルジョン溶液を2.0wt%混合し、100℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
第5の特性比較では、成形体に対して焼鈍処理を行う雰囲気の種類の比較を行った。本特性比較で使用する試料は、平均粒径が45μmの第1の非晶質軟磁性合金粉末85wt%と、平均粒径が4.3μmの第2の非晶質軟磁性合金粉末15wt%とに対して、下記の処理を行うことにより作製した。
項目Lでは、比較例16,17として、第1及び第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%と、平均粒子径が5.0μmのPE(ポリエチレン)粉末とを2.0wt%をV型混合機で2時間混合した。
項目Mでは、比較例18,19として、第1及び第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、PVA(ポリビニル)水溶液を2.0wt%混合し、100℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
項目Nでは、比較例20,21として、第1及び第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、EAA(アクリル酸共重合樹脂)エマルジョン溶液を2.0wt%混合し、100℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
本発明は、前記の実施例に限定されるものではない。以下のような他の実施形態も包含する。
(b)非晶質である軟磁性合金粉末の非晶質軟磁性合金粉末のうち第2の非晶質軟磁性合金粉末として水アトマイズ法で作製した非晶質軟磁性合金粉末を使用することもできる。平均粒径が15μm以下の水アトマイズ法は、金属粉末の製造方法の一種であり、表面が平坦で比較的球に近い粉末を得ることができるので、安価で低損失な圧粉磁心を作製することが可能である。
(d)本発明は、上記のような実施例において作製された圧粉磁心に限定されるものではなく、この圧粉磁心にコイルを巻回することによりチョークコイルを作製する実施形態も含有する。
Claims (6)
- 第1の非晶質軟磁性合金粉末と、前記第1の非晶質軟磁性合金粉末より粒子径が小さい第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂と、軟化点が前記非晶質軟磁性合金粉末の結晶化温度以下の低融点ガラスとを混合し、
その混合物を結着性絶縁樹脂で被覆し、その表面を被覆した混合物を加圧成形処理して成形体を作製し、その成形体を焼鈍してなる圧粉磁心において、
前記結着性絶縁樹脂が、前記非晶質軟磁性合金粉末に対して0.75wt%〜2.0wt%のメチルフェニル系シリコーン粘着剤であることを特徴とする圧粉磁心。 - 前記第1の非晶質軟磁性合金粉末の平均粒径が30〜100μmであり、
前記第2の非晶質軟磁性合金粉末の平均粒径が1〜15μmであり、
第1の非晶質軟磁性合金粉末70〜95wt%と、第2の非晶質軟磁性合金粉末5〜30wt%とを混合することを特徴とする請求項1に記載の圧粉磁心。 - 前記成形体が、25℃〜200℃の温度の金型で成形された成形体であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の圧粉磁心。
- 第1の非晶質軟磁性合金粉末と、前記第1の非晶質軟磁性合金粉末より粒子径が小さい第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂と、軟化点が前記非晶質軟磁性合金粉末の結晶化温度以下の低融点ガラスを混合する混合工程と、
第1の混合工程を経た混合物を結着性絶縁樹脂で被覆する被覆工程と、
被覆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、
前記結着性絶縁樹脂が、前記非晶質軟磁性合金粉末に対して0.75wt%〜2.0wt%のメチルフェニル系シリコーン粘着剤であることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。 - 前記第1の非晶質軟磁性合金粉末の平均粒径が30〜100μmであり、
前記第2の非晶質軟磁性合金粉末の平均粒径が1〜15μmであり、
第1の非晶質軟磁性合金粉末70〜95wt%と、第2の非晶質軟磁性合金粉末5〜30wt%とを混合することを特徴とする請求項4に記載の圧粉磁心の製造方法。 - 前記成形工程において、前記成形体を25℃〜200℃の温度の金型で加圧成形処理することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の圧粉磁心の製造方法。
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