JP2019160945A - Soft magnetic metal powder, powder magnetic core and magnetic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は軟磁性金属粉末、圧粉磁心および磁性部品に関する。 The present invention relates to a soft magnetic metal powder, a dust core, and a magnetic component.
各種電子機器の電源回路に用いられる磁性部品として、トランス、チョークコイル、インダクタ等が知られている。 As magnetic parts used in power supply circuits of various electronic devices, transformers, choke coils, inductors, and the like are known.
このような磁性部品は、所定の磁気特性を発揮する磁心（コア）の周囲あるいは内部に、電気伝導体であるコイル（巻線）が配置されている構成を有している。 Such a magnetic component has a configuration in which a coil (winding) that is an electric conductor is disposed around or inside a magnetic core (core) that exhibits predetermined magnetic characteristics.
インダクタ等の磁性部品が備える磁心に用いられる磁性材料としては、鉄（Ｆｅ）を含む軟磁性金属材料が例示される。磁心は、たとえば、軟磁性金属から構成される粒子を含む軟磁性金属粉末を圧縮成形することにより、圧粉磁心として得ることができる。 As a magnetic material used for a magnetic core provided in a magnetic component such as an inductor, a soft magnetic metal material containing iron (Fe) is exemplified. The magnetic core can be obtained as a dust core by, for example, compression-molding a soft magnetic metal powder containing particles composed of a soft magnetic metal.
このような圧粉磁心においては、磁気特性を向上させるために、磁性成分の割合（充填率）が高められている。しかしながら、軟磁性金属は絶縁性が低いため、軟磁性金属粒子同士が接触していると、磁性部品への電圧印加時に、接触している粒子間を流れる電流（粒子間渦電流）に起因する損失が大きい。その結果、圧粉磁心のコアロスが大きくなってしまうという問題があった。 In such a dust core, the ratio (filling rate) of the magnetic component is increased in order to improve the magnetic characteristics. However, since soft magnetic metal has low insulating properties, when soft magnetic metal particles are in contact with each other, when a voltage is applied to the magnetic component, it is caused by current flowing between the contacting particles (interparticle eddy current). The loss is great. As a result, there is a problem that the core loss of the dust core becomes large.
そこで、渦電流を抑制するために、軟磁性金属粒子の表面には絶縁被膜が形成されている。絶縁被膜を構成する材料としては、絶縁性が高いことから酸化物が好適に用いられる。たとえば、特許文献１では、Ｆｅを含む金属磁性粒子の表面に形成する絶縁被膜の材料としてリン酸化合物等が用いられている。
Therefore, an insulating coating is formed on the surface of the soft magnetic metal particles in order to suppress eddy currents. As a material constituting the insulating coating, an oxide is preferably used because of its high insulating property. For example, in
特許文献１において、絶縁被膜が形成されたＦｅを含む金属磁性粒子は樹脂等の有機物と混合され圧粉磁心とされる。本発明者らによれば、特許文献１に記載の圧粉磁心を熱処理した場合、圧粉磁心の抵抗率が急激に低下することが判明した。すなわち、特許文献１に記載の圧粉磁心は耐熱性が低いという問題があった。
In
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、耐熱性が良好な圧粉磁心、これを備える磁性部品および当該圧粉磁心に好適な軟磁性金属粉末を提供することである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a dust core having good heat resistance, a magnetic component including the same, and a soft magnetic metal powder suitable for the dust core.
本発明者らは、金属磁性粒子に含まれるＦｅは、絶縁被膜に含まれるＰと反応しやすいことに着目した。特に、熱処理等で温度が高くなると、金属磁性粒子と絶縁被膜との界面近傍に存在するＦｅが絶縁被膜に拡散した場合、容易にリン酸鉄を形成してしまう。リン酸鉄が形成されると、絶縁被膜の組成が形成時から変化することになり、絶縁被膜が形成時の状態を維持できず、すなわち、絶縁被膜の絶縁性が低下し、圧粉磁心の耐熱性が悪化するという知見を得た。この知見に基づき、本発明者らは、Ｆｅを含む軟磁性金属粒子と、絶縁性を担いＰを含む被覆層との間に、Ｐとの反応性に乏しい物質を含む層を形成することにより、圧粉磁心の耐熱性が向上することを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors paid attention to the fact that Fe contained in the metal magnetic particles easily reacts with P contained in the insulating coating. In particular, when the temperature rises due to heat treatment or the like, iron phosphate is easily formed when Fe existing in the vicinity of the interface between the metal magnetic particles and the insulating coating diffuses into the insulating coating. When iron phosphate is formed, the composition of the insulating film changes from the time of formation, and the state of the insulating film cannot be maintained, that is, the insulating property of the insulating film decreases, and the dust core The knowledge that heat resistance deteriorates was acquired. Based on this finding, the present inventors have formed a layer containing a substance having poor reactivity with P between the soft magnetic metal particles containing Fe and the coating layer containing P and having insulation. The inventors have found that the heat resistance of the powder magnetic core is improved and have completed the present invention.
すなわち、本発明の態様は、
［１］Ｆｅを含む軟磁性金属粒子を複数含む軟磁性金属粉末であって、
軟磁性金属粒子の表面は被覆部により覆われており、
被覆部は、軟磁性金属粒子の表面から外側に向かって、第１の被覆部と、第２の被覆部と、をこの順に有し、
第１の被覆部は、Ｃｕ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒからなる群から選ばれる１つ以上の元素を含み、
第２の被覆部は、Ｐを含むことを特徴とする軟磁性金属粉末である。
That is, the aspect of the present invention is
[1] A soft magnetic metal powder containing a plurality of soft magnetic metal particles containing Fe,
The surface of the soft magnetic metal particles is covered with a coating part,
The covering portion has a first covering portion and a second covering portion in this order from the surface of the soft magnetic metal particle toward the outside.
The first covering portion includes one or more elements selected from the group consisting of Cu, W, Mo and Cr,
The second covering portion is a soft magnetic metal powder containing P.
［２］第１の被覆部は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、ＡｌおよびＮｉからなる群から選ばれる１つ以上の元素の化合物を含むことを特徴とする［１］に記載の軟磁性金属粉末である。 [2] The soft magnetic metal powder according to [1], wherein the first covering portion includes a compound of one or more elements selected from the group consisting of Fe, Si, B, Al, and Ni. is there.
［３］第２の被覆部は、Ｐ、Ｓｉ、ＢｉおよびＺｎからなる群から選ばれる１つ以上の元素の化合物を主成分として含むことを特徴とする[１]または[２]に記載の軟磁性金属粉末である。 [3] As described in [1] or [2], the second covering portion includes a compound of one or more elements selected from the group consisting of P, Si, Bi, and Zn as a main component. Soft magnetic metal powder.
［４］第１の被覆部は、軟磁性金属粒子の表面を覆っており、
第１の被覆部が軟磁性金属粒子の表面を被覆する割合を示す被覆度が５０％以上であることを特徴とする［１］から[３]のいずれかに記載の軟磁性金属粉末である。
[4] The first covering portion covers the surface of the soft magnetic metal particles,
The soft magnetic metal powder according to any one of [1] to [3], wherein the first covering portion has a coverage of 50% or more indicating a ratio of covering the surface of the soft magnetic metal particles. .
［５］第１の被覆部の厚みが１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする[１]から[４]のいずれかに記載の軟磁性金属粉末である。 [5] The soft magnetic metal powder according to any one of [1] to [4], wherein the thickness of the first covering portion is 1 nm or more and 100 nm or less.
［６］軟磁性金属粒子が結晶質を含み、平均結晶子径が１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする[１]から[５]のいずれかに記載の軟磁性金属粉末である。 [6] The soft magnetic metal powder according to any one of [1] to [5], wherein the soft magnetic metal particles include a crystalline material and have an average crystallite diameter of 1 nm to 50 nm.
［７］軟磁性金属粒子が非晶質であることを特徴とする［１］から［５］のいずれかに記載の軟磁性金属粉末である。 [7] The soft magnetic metal powder according to any one of [1] to [5], wherein the soft magnetic metal particles are amorphous.
［８］［１］から［７］のいずれかに記載の軟磁性金属粉末から構成される圧粉磁心である。 [8] A dust core composed of the soft magnetic metal powder according to any one of [1] to [7].
［９］［８］に記載の圧粉磁心を備える磁性部品である。 [9] A magnetic component comprising the dust core according to [8].
本発明によれば、耐熱性が良好な圧粉磁心を備える磁性部品および当該圧粉磁心に好適な軟磁性金属粉末を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the soft magnetic metal powder suitable for a magnetic component provided with the powder magnetic core with favorable heat resistance and the said powder magnetic core can be provided.
以下、本発明を、図面に示す具体的な実施形態に基づき、以下の順序で詳細に説明する。
１．軟磁性金属粉末
１．１．軟磁性金属粒子
１．２．被覆部
１．２．１．第１の被覆部
１．２．２．第２の被覆部
２．圧粉磁心
３．磁性部品
４．圧粉磁心の製造方法
４．１．軟磁性金属粉末の製造方法
４．２．圧粉磁心の製造方法
Hereinafter, the present invention will be described in detail in the following order based on specific embodiments shown in the drawings.
1. Soft magnetic metal powder 1.1. Soft magnetic metal particles 1.2. Covering part 1.2.1. First covering part 1.2.2. Second covering
（１．軟磁性金属粉末）
本実施形態に係る軟磁性金属粉末は、図１に示すように、軟磁性金属粒子２の表面に被覆部１０が形成された被覆粒子１を複数含む。軟磁性金属粉末に含まれる粒子の個数割合を１００％とした場合、被覆粒子の個数割合が９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることが好ましい。なお、軟磁性金属粒子２の形状は特に制限されないが、通常、球形である。
(1. Soft magnetic metal powder)
As shown in FIG. 1, the soft magnetic metal powder according to the present embodiment includes a plurality of coated
また、本実施形態に係る軟磁性金属粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、用途および材質に応じて選択すればよい。本実施形態では、平均粒子径（Ｄ５０）は、０．３〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。軟磁性金属粉末の平均粒子径を上記の範囲内とすることにより、十分な成形性あるいは所定の磁気特性を維持することが容易となる。平均粒子径の測定方法としては、特に制限されないが、レーザー回折散乱法を用いることが好ましい。 Moreover, what is necessary is just to select the average particle diameter (D50) of the soft-magnetic metal powder which concerns on this embodiment according to a use and material. In this embodiment, it is preferable that an average particle diameter (D50) exists in the range of 0.3-100 micrometers. By setting the average particle diameter of the soft magnetic metal powder within the above range, it becomes easy to maintain sufficient formability or predetermined magnetic characteristics. The method for measuring the average particle diameter is not particularly limited, but it is preferable to use a laser diffraction scattering method.
（１．１．軟磁性金属粒子）
本実施形態では、軟磁性金属粒子の材質は、Ｆｅを含み軟磁性を示す材料であれば特に制限されない。本実施形態に係る軟磁性金属粉末が奏する効果は、主として、後述する被覆部に起因するものであり、軟磁性金属粒子の材質の寄与は小さいからである。
(1.1. Soft magnetic metal particles)
In the present embodiment, the material of the soft magnetic metal particles is not particularly limited as long as the material includes Fe and exhibits soft magnetism. This is because the effect exerted by the soft magnetic metal powder according to the present embodiment is mainly due to the coating portion described later, and the contribution of the material of the soft magnetic metal particles is small.
Ｆｅを含み軟磁性を示す材料としては、純鉄、Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ系アモルファス合金、Ｆｅ系ナノ結晶合金等が例示される。 Examples of materials that include Fe and exhibit soft magnetism include pure iron, Fe alloys, Fe-Si alloys, Fe-Al alloys, Fe-Ni alloys, Fe-Si-Al alloys, Fe-Si-Cr alloys. Examples include alloys, Fe—Ni—Si—Co alloys, Fe amorphous alloys, and Fe nanocrystal alloys.
Ｆｅ系アモルファス合金は、合金を構成する原子の配列がランダムであり、合金全体として結晶性を有していない非晶質合金である。Ｆｅ系アモルファス合金としては、たとえば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ−Ｃ系等が例示される。 The Fe-based amorphous alloy is an amorphous alloy in which the arrangement of atoms constituting the alloy is random and the entire alloy does not have crystallinity. Examples of the Fe-based amorphous alloy include an Fe-Si-B system and an Fe-Si-B-Cr-C system.
Ｆｅ系ナノ結晶合金は、Ｆｅ系アモルファス合金、または、初期微結晶が非晶質中に存在するナノヘテロ構造を有するＦｅ系合金を熱処理することにより、非晶質中にナノメートルオーダーの微結晶が析出した合金である。 An Fe-based nanocrystalline alloy is obtained by heat-treating an Fe-based amorphous alloy or an Fe-based alloy having a nano-heterostructure in which initial microcrystals are present in an amorphous state, whereby nanometer order microcrystals are formed in the amorphous state. It is a deposited alloy.
本実施形態では、Ｆｅ系ナノ結晶合金から構成される軟磁性金属粒子における平均結晶子径が１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることがより好ましい。平均結晶子径が上記の範囲内であることにより、軟磁性金属粒子に被覆部を形成する際に、当該粒子に応力が掛かっても、保磁力の増加を抑制することができる。 In the present embodiment, the average crystallite diameter in the soft magnetic metal particles composed of the Fe-based nanocrystalline alloy is preferably 1 nm or more and 50 nm or less, and more preferably 5 nm or more and 30 nm or less. When the average crystallite diameter is within the above range, an increase in coercive force can be suppressed even when stress is applied to the particles when forming the coating on the soft magnetic metal particles.
Ｆｅ系ナノ結晶合金としては、たとえば、Ｆｅ−Ｎｂ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｎｂ−Ｂ−Ｃｕ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｐ−Ｂ−Ｃｕ系等が例示される。 Examples of the Fe-based nanocrystalline alloy include Fe-Nb-B, Fe-Si-Nb-B-Cu, and Fe-Si-P-B-Cu.
また、本実施形態では、軟磁性金属粉末は、材質が同じ軟磁性金属粒子のみを含んでいてもよいし、材質が異なる軟磁性金属粒子が混在していてもよい。たとえば、軟磁性金属粉末は、複数のＦｅ系合金粒子と、複数のＦｅ−Ｓｉ系合金粒子との混合物であってもよい。 In the present embodiment, the soft magnetic metal powder may contain only soft magnetic metal particles made of the same material, or may contain soft magnetic metal particles made of different materials. For example, the soft magnetic metal powder may be a mixture of a plurality of Fe-based alloy particles and a plurality of Fe—Si-based alloy particles.
なお、異なる材質とは、金属または合金を構成する元素が異なる場合、構成する元素が同じであってもその組成が異なる場合、結晶系が異なる場合等が例示される。 Examples of different materials include a case where elements constituting a metal or an alloy are different, a case where the constituent elements are the same, a composition thereof being different, a case where a crystal system is different, and the like.
（１．２．被覆部）
被覆部１０は絶縁性であり、第１の被覆部１１と、第２の被覆部１２と、から構成される。被覆部１０は、軟磁性金属粒子の表面から外側に向かって、第１の被覆部１１、第２の被覆部１２の順で構成されていれば、第１の被覆部１１、第２の被覆部１２以外の被覆部を有していてもよい。
(1.2. Covering part)
The covering
第１の被覆部１１、第２の被覆部１２以外の被覆部は、軟磁性金属粒子の表面と第１の被覆部１１との間に配置されていてもよいし、第１の被覆部１１と第２の被覆部１２との間に配置されていてもよいし、第２の被覆部１２上に配置されていてもよい。
The covering parts other than the
本実施形態では、第１の被覆部１０は、軟磁性金属粒子２の表面を覆うように形成されており、第２の被覆部１２は、第１の被覆部１１の表面を覆うように形成されている。
In the present embodiment, the
本実施形態では、表面が物質により被覆されているとは、当該物質が表面に接触して接触した部分を覆うように固定されている形態をいう。 In the present embodiment, that the surface is covered with a substance means a form in which the substance is fixed so as to cover the part in contact with the surface.
（１．２．１．第１の被覆部）
図１に示すように、第１の被覆部１１は、軟磁性金属粒子２の表面を覆っている。また、第１の被覆部１１は、Ｃｕ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒからなる群から選ばれる１つ以上の元素を含んでいる。本実施形態では、当該元素は、Ｃｕ、Ｃｒであることが好ましく、Ｃｕであることがより好ましい。
(1.2.1. First covering portion)
As shown in FIG. 1, the
すなわち、本実施形態では、第１の被覆部１１において、Ｃｕ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒは金属単体もしくは金属酸化物として存在している。これらの元素は、リン、特にリン酸と反応しにくい。
That is, in the present embodiment, Cu, W, Mo, and Cr exist as a single metal or a metal oxide in the
したがって、リン酸と反応しにくい元素を含む第１の被覆部１１が、Ｆｅを含む軟磁性金属粒子２と、リンを含む第２の被覆部と、の間に配置されていることにより、軟磁性金属粒子２を含む軟磁性金属粉末またはこれを含む圧粉磁心を熱処理した場合、Ｆｅが第２の被覆部１２に向かって移動しようとしても第１の被覆部１１に阻まれ、第２の被覆部１２まで到達することが困難となる。その結果、リン酸鉄の形成が抑制され、第２の被覆部は形成時の高い絶縁性を維持できる。
Therefore, the
これにより、圧粉磁心の耐熱性が向上する。したがって、熱処理時の圧粉磁心の抵抗率の低下を抑制することができるため、熱処理後の圧粉磁心のコアロスを低く維持することができる。 Thereby, the heat resistance of the dust core is improved. Therefore, since the fall of the resistivity of the dust core at the time of heat treatment can be suppressed, the core loss of the dust core after the heat treatment can be kept low.
第１の被覆部１１に含まれる元素としては、たとえば、リン酸中に存在する金属の酸化還元電位の大小により選択することができる。
As an element contained in the 1st coating |
本実施形態では、第１の被覆部１１に含まれる元素のうち、酸素を除く元素の合計量を１００質量％とした場合に、Ｃｕ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒからなる群から選ばれる１つ以上の元素の合計量が５０質量％以上であることが好ましく、８０質量％以上であることがより好ましい。
In the present embodiment, one or more selected from the group consisting of Cu, W, Mo, and Cr when the total amount of elements excluding oxygen among the elements included in the
また、第１の被覆部は、Ｃｕ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒから選ばれる１つ以上の元素以外の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、ＡｌおよびＮｉからなる群から選ばれる１つ以上の元素の酸化物が例示される。これらの酸化物は、第１の被覆部において、Ｃｕ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒからなる群から選ばれる１つ以上の元素が金属単体もしくは金属酸化物として存在する領域と、軟磁性金属粒子と、の間に存在している。好ましくは、これらの酸化物は、Ｃｕ等が存在する領域と軟磁性金属粒子との間に層状の領域として存在している。 Moreover, the 1st coating | coated part may contain components other than one or more elements chosen from Cu, W, Mo, and Cr. Examples of such components include oxides of one or more elements selected from the group consisting of Fe, Si, B, Al, and Ni. These oxides include, in the first covering portion, a region where one or more elements selected from the group consisting of Cu, W, Mo, and Cr are present as a single metal or a metal oxide, soft magnetic metal particles, Exist between. Preferably, these oxides exist as a layered region between the region where Cu or the like is present and the soft magnetic metal particles.
また、これらの酸化物は、軟磁性金属粒子に形成された酸化物であってもよいし、軟磁性金属粒子を構成する軟磁性金属に含まれる合金元素由来の酸化物であってもよい。第１の被覆部に、これらの元素の酸化物が含まれることにより、被覆部の絶縁性を補強することができる。 These oxides may be oxides formed on soft magnetic metal particles, or may be oxides derived from alloy elements contained in the soft magnetic metal constituting the soft magnetic metal particles. By including oxides of these elements in the first covering portion, the insulating properties of the covering portion can be reinforced.
第１の被覆部１１に含まれる元素のうち、酸素を除く元素の合計量を１００質量％とした場合に、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、ＡｌおよびＮｉからなる群から選ばれる１つ以上の元素の合計量が１０質量％以上４０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上３０質量％以下であることがより好ましい。
Of the elements contained in the
第１の被覆部に含まれる成分は、走査型透過電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscope：STEM）等の透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope）を用いたエネルギー分散型Ｘ線分光法（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy：EDS）による元素分析、電子エネルギー損失分光法（Electron Energy Loss Spectroscopy：EELS）による元素分析、ＴＥＭ画像の高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：FFT）解析等により得られる格子定数等の情報から同定することができる。たとえば、第１の被覆部に含まれる成分が、金属単体であるか金属元素の酸化物であるか否かは、ＥＥＬＳによる元素分析により判断することができる。 The component contained in the first covering portion is energy dispersive X-ray spectroscopy (Energy Dispersive X-ray) using a transmission electron microscope such as a scanning transmission electron microscope (STEM). From elemental analysis by ray spectroscopy (EDS), elemental analysis by electron energy loss spectroscopy (EELS), fast Fourier transform (FFT) analysis of TEM images, etc. Can be identified. For example, whether or not the component contained in the first covering portion is a simple metal or an oxide of a metal element can be determined by elemental analysis by EELS.
本実施形態では、第１の被覆部が軟磁性金属粒子２の表面を被覆する割合（被覆度）が５０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、表面の全部を覆っている（１００％）ことが好ましい。図１では、被覆度は１００％である。さらに、第１の被覆部１１は軟磁性金属粒子２の表面を連続的に覆っていてもよいし、断続的に覆っていてもよい。
In the present embodiment, the ratio (coverage) that the first covering portion covers the surface of the soft
被覆度は、被覆粒子の断面をＴＥＭ等で観察して得られる所定の視野において、軟磁性金属粒子２の表面の周方向長さに対する第１の被覆部１１の長さとして表すことができる。具体的には、１０個程度の被覆粒子を１０００００倍で観察した視野において、被覆粒子の周りのコーティング状態を確認し、軟磁性金属粒子２の表面が被覆部により覆われているか否かを判断して、被覆度を算出する。
The covering degree can be expressed as the length of the
第１の被覆部１１の厚みは、上記の効果が得られる限りにおいて特に制限されない。本実施形態では、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。また、５ｎｍ以上であることがより好ましく、１０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。一方、８０ｎｍ以下であることがより好ましく、５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
The thickness of the 1st coating |
（１．２．２．第２の被覆部）
図１に示すように、第２の被覆部１２は、第１の被覆部１１の表面を覆っている。第２の被覆部１２はＰを含んでいる。本実施形態では、第２の被覆部の絶縁性を高める観点から、第２の被覆部１２は、Ｐの酸化物を含むことが好ましく、Ｐを含む酸化物ガラスであることがより好ましい。
(1.2.2. Second covering portion)
As shown in FIG. 1, the
第２の被覆部１２は、Ｐ、Ｓｉ、ＢｉおよびＺｎからなる群から選ばれる１つ以上の元素の化合物を主成分として含んでいることが好ましい。当該化合物は酸化物であることがより好ましい。「Ｐ、Ｓｉ、ＢｉおよびＺｎからなる群から選ばれる１つ以上の元素の酸化物を主成分として含む」とは、第２の被覆部１２に含まれる元素のうち、酸素を除く元素の合計量を１００質量％とした場合に、Ｐ、Ｓｉ、ＢｉおよびＺｎからなる群から選ばれる１つ以上の元素の合計量が、他の元素の含有量よりも多いことをいう。本実施形態では、これらの元素の合計量が、５０質量％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることがより好ましい。
It is preferable that the 2nd coating |
Ｐを含む酸化物ガラスとしては特に限定されず、たとえば、リン酸塩（Ｐ２Ｏ５）系ガラス、ビスマス酸塩（Ｂｉ２Ｏ３）系ガラス、ホウケイ酸塩（Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２）系ガラス等が例示される。
Is not particularly limited as oxide glass containing P, for example,
Ｐ２Ｏ５系ガラスとしては、Ｐ２Ｏ５が５０重量％以上含まれるガラスが好ましく、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ−Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３系ガラス等が例示される。なお、「Ｒ」はアルカリ金属を示す。
The P 2 O 5 based glass, glass is preferably
Ｂｉ２Ｏ３系ガラスとしては、Ｂｉ２Ｏ３が５０重量％以上含まれるガラスが好ましく、Ｂｉ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラス等が例示される。
The Bi 2 O 3 based glass, glass is preferable that Bi 2 O 3 is contained more than 50 wt%, Bi 2 O 3 -ZnO- B 2 O 3 -
Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラスとしては、Ｂ２Ｏ３が１０重量％以上含まれ、ＳｉＯ２が１０重量％以上含まれるガラスが好ましく、ＢａＯ−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系ガラス等が例示される。 As the B 2 O 3 —SiO 2 glass, a glass containing 10% by weight or more of B 2 O 3 and 10% by weight or more of SiO 2 is preferable. BaO—ZnO—B 2 O 3 —SiO 2 —Al Examples thereof include 2 O 3 glass.
被覆部が第２の被覆部を有していることにより、被覆粒子は高い絶縁性を示すので、被覆粒子を含む軟磁性金属粉末から構成される圧粉磁心の抵抗率が向上する。さらに、圧粉磁心を熱処理しても、上述したように、軟磁性金属粒子と第２の被覆部との間には第１の被覆部が配置されているので、Ｆｅの第２の被覆部への移動が阻害される。その結果、圧粉磁心の抵抗率の低下を抑制することができる。 Since the covering portion has the second covering portion, the covering particles exhibit high insulation, so that the resistivity of the dust core made of the soft magnetic metal powder including the covering particles is improved. Further, even if the dust core is heat-treated, as described above, since the first coating portion is disposed between the soft magnetic metal particles and the second coating portion, the second coating portion of Fe Movement to is inhibited. As a result, a decrease in resistivity of the dust core can be suppressed.
第２の被覆部に含まれる成分は、第１の被覆部に含まれる成分と同様に、ＴＥＭを用いたＥＤＳによる元素分析、ＥＥＬＳによる元素分析、ＴＥＭ画像のＦＦＴ解析等により得られる格子定数等の情報から同定することができる。 The components included in the second covering portion are the same as the components included in the first covering portion, such as elemental analysis by EDS using TEM, elemental analysis by EELS, lattice constant obtained by FFT analysis of TEM image, etc. Can be identified from the information.
第２の被覆部１２の厚みは、上記の効果が得られる限りにおいて特に制限されない。本実施形態では、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。７ｎｍ以上であることがより好ましく、１０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。一方、１００ｎｍ以下であることがより好ましく、３０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
The thickness of the 2nd coating |
（２．圧粉磁心）
本実施形態に係る圧粉磁心は、上述した軟磁性金属粉末から構成され、所定の形状を有するように形成されていれば特に制限されない。本実施形態では、軟磁性金属粉末と結合剤としての樹脂とを含み、当該軟磁性金属粉末を構成する軟磁性金属粒子同士が樹脂を介して結合することにより所定の形状に固定されている。また、当該圧粉磁心は、上述した軟磁性金属粉末と他の磁性粉末との混合粉末から構成され、所定の形状に形成されていてもよい。
(2. Powder magnetic core)
The dust core according to the present embodiment is not particularly limited as long as it is made of the above-described soft magnetic metal powder and has a predetermined shape. In the present embodiment, the soft magnetic metal powder and a resin as a binder are included, and the soft magnetic metal particles constituting the soft magnetic metal powder are bonded to each other through the resin to be fixed in a predetermined shape. Moreover, the said powder magnetic core is comprised from the mixed powder of the soft-magnetic metal powder mentioned above and other magnetic powder, and may be formed in the predetermined | prescribed shape.
（３．磁性部品）
本実施形態に係る磁性部品は、上記の圧粉磁心を備えるものであれば特に制限されない。たとえば、所定形状の圧粉磁心内部に、ワイヤが巻回された空芯コイルが埋設された磁性部品であってもよいし、所定形状の圧粉磁心の表面にワイヤが所定の巻き数だけ巻回されてなる磁性部品であってもよい。本実施形態に係る磁性部品は、電源回路に用いられるパワーインダクタに好適である。
(3. Magnetic parts)
The magnetic component according to the present embodiment is not particularly limited as long as it includes the above-described dust core. For example, it may be a magnetic component in which an air-core coil around which a wire is wound is embedded in a dust core of a predetermined shape, or a wire is wound on a surface of a dust core of a predetermined shape by a predetermined number of turns. It may be a rotated magnetic component. The magnetic component according to this embodiment is suitable for a power inductor used in a power supply circuit.
（４．圧粉磁心の製造方法）
続いて、上記の磁性部品が備える圧粉磁心を製造する方法について説明する。まず、圧粉磁心を構成する軟磁性金属粉末を製造する方法について説明する。
(4. Manufacturing method of powder magnetic core)
Then, the method to manufacture the powder magnetic core with which said magnetic component is provided is demonstrated. First, a method for producing a soft magnetic metal powder constituting the dust core will be described.
（４．１．軟磁性金属粉末の製造方法）
本実施形態では、被覆部が形成される前の軟磁性金属粉末は、公知の軟磁性金属粉末の製造方法と同様の方法を用いて得ることができる。具体的には、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、回転ディスク法等を用いて製造することができる。また、単ロール法により得られる薄帯を機械的に粉砕して製造してもよい。これらの中では、所望の磁気特性を有する軟磁性金属粉末が得られやすいという観点から、ガスアトマイズ法を用いることが好ましい。
(4.1. Method for producing soft magnetic metal powder)
In the present embodiment, the soft magnetic metal powder before the coating portion is formed can be obtained using a method similar to a known method for producing a soft magnetic metal powder. Specifically, it can be manufactured using a gas atomizing method, a water atomizing method, a rotating disk method, or the like. Further, a ribbon obtained by a single roll method may be mechanically pulverized for production. Among these, it is preferable to use a gas atomization method from the viewpoint that a soft magnetic metal powder having desired magnetic properties can be easily obtained.
ガスアトマイズ法では、まず、軟磁性金属粉末を構成する軟磁性金属の原料が溶解した溶湯を得る。軟磁性金属に含まれる各金属元素の原料（純金属等）を準備し、最終的に得られる軟磁性金属の組成となるように秤量し、当該原料を溶解する。なお、金属元素の原料を溶解する方法は特に制限されないが、たとえば、アトマイズ装置のチャンバー内で真空引きした後に高周波加熱にて溶解させる方法が例示される。溶解時の温度は、各金属元素の融点を考慮して決定すればよいが、たとえば１２００〜１５００℃とすることができる。 In the gas atomization method, first, a molten metal in which a soft magnetic metal raw material constituting the soft magnetic metal powder is dissolved is obtained. A raw material (pure metal or the like) of each metal element contained in the soft magnetic metal is prepared, weighed so as to obtain a composition of the finally obtained soft magnetic metal, and the raw material is dissolved. The method for melting the raw material of the metal element is not particularly limited, but for example, a method of melting by high-frequency heating after evacuation in the chamber of the atomizer is exemplified. Although the temperature at the time of melt | dissolution should just be determined in consideration of melting | fusing point of each metal element, it can be set as 1200-1500 degreeC, for example.
得られた溶湯をルツボ底部に設けられたノズルを通じて線状の連続的な流体としてチャンバー内に供給し、供給された溶湯に高圧のガスを吹き付けて、溶湯を液滴化するとともに、急冷して微細な粉末を得る。ガス噴射温度、チャンバー内の圧力等は、軟磁性金属の組成に応じて決定すればよい。また、軟磁性金属粉末の粒子径については、篩分級、気流分級等により粒度調整が可能である。 The obtained molten metal is supplied into the chamber as a linear continuous fluid through a nozzle provided at the bottom of the crucible, and a high-pressure gas is sprayed on the supplied molten metal to form droplets and rapidly cool the molten metal. A fine powder is obtained. What is necessary is just to determine gas injection temperature, the pressure in a chamber, etc. according to a composition of a soft magnetic metal. The particle size of the soft magnetic metal powder can be adjusted by sieve classification, airflow classification, or the like.
続いて、得られる軟磁性金属粒子に対して被覆部を形成する。被覆部を形成する方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。軟磁性金属粒子に対して湿式処理を行って被覆部を形成してもよいし、乾式処理を行って被覆部を形成してもよい。 Subsequently, a covering portion is formed on the obtained soft magnetic metal particles. The method for forming the covering portion is not particularly limited, and a known method can be adopted. The coating part may be formed by performing a wet process on the soft magnetic metal particles, or by performing a dry process.
第１の被覆部は、粉末スパッタ法、ゾルゲル法、メカノケミカルを利用したコーティング方法等により形成することができる。粉末スパッタ法では、軟磁性金属粒子をバレル容器内に投入し、バレル容器内を排気して真空状態としてから、バレル容器を回転させながらバレル容器内に設置された第１の被覆部を構成する元素（Ｃｕ等）のターゲットをスパッタリングして、軟磁性金属粒子の表面に堆積させることにより、第１の被覆部を形成することができる。第１被覆部の厚みは、スパッタリング時間等により調整することができる。 The first covering portion can be formed by a powder sputtering method, a sol-gel method, a coating method using mechanochemical, or the like. In the powder sputtering method, soft magnetic metal particles are put into a barrel container, the inside of the barrel container is evacuated to a vacuum state, and then the first covering portion installed in the barrel container is configured while rotating the barrel container. By sputtering a target of an element (Cu or the like) and depositing it on the surface of the soft magnetic metal particle, the first covering portion can be formed. The thickness of the first covering portion can be adjusted by the sputtering time or the like.
なお、第１の被覆部において、Ｃｕ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒからなる群から選ばれる１つ以上の元素が金属単体もしくは金属酸化物として存在する領域と、軟磁性金属粒子の表面と、の間に、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、ＡｌおよびＮｉからなる群から選ばれる１つ以上の元素の酸化物から構成される領域を形成する場合には、上記の粉末スパッタ法等によりＣｕ等から構成される領域を形成する前に、軟磁性金属粒子を酸化雰囲気中で熱処理することにより形成することができる。また、粉末スパッタ法等により形成してもよい。 In the first covering portion, between the region where one or more elements selected from the group consisting of Cu, W, Mo and Cr exist as a single metal or a metal oxide, and the surface of the soft magnetic metal particles In addition, when forming a region composed of an oxide of one or more elements selected from the group consisting of Fe, Si, B, Al and Ni, it is composed of Cu or the like by the above-described powder sputtering method or the like. Before forming the region, the soft magnetic metal particles can be formed by heat treatment in an oxidizing atmosphere. Further, it may be formed by a powder sputtering method or the like.
酸化雰囲気中で軟磁性金属粒子を所定の温度で熱処理することにより、軟磁性金属粒子を構成するＦｅが当該粒子の表面で雰囲気中の酸素と結合して、緻密なＦｅの酸化物が形成される。また、軟磁性金属粒子を構成するＦｅ以外の金属元素が拡散しやすい元素である場合には、当該金属元素の酸化物も形成される。酸化物を構成する金属元素の種類、当該酸化物の厚み等は、熱処理温度および時間等により調整することができる。 By heat-treating the soft magnetic metal particles at a predetermined temperature in an oxidizing atmosphere, Fe constituting the soft magnetic metal particles is combined with oxygen in the atmosphere on the surface of the particles to form a dense Fe oxide. The In addition, when a metal element other than Fe constituting the soft magnetic metal particle is an easily diffusing element, an oxide of the metal element is also formed. The type of metal element constituting the oxide, the thickness of the oxide, and the like can be adjusted by the heat treatment temperature, time, and the like.
また、第２の被覆部は、メカノケミカルを利用したコーティング方法、リン酸塩処理法、ゾルゲル法等により形成することができる。メカノケミカルを利用したコーティング方法では、たとえば、図２に示す粉末被覆装置１００を用いる。第１の被覆部が形成された軟磁性金属粉末と、第２の被覆部を構成する材質（少なくともＰを含むガラス材料等）の粉末状コーティング材とを、粉末被覆装置１００の容器１０１内に投入する。投入後、容器１０１を回転させることにより、軟磁性金属粉末と粉末状コーティング材との混合物５０が、グラインダー１０２と容器１０１の内壁との間で圧縮され摩擦が生じて熱が発生する。この発生した摩擦熱により、粉末状コーティング材が軟化するとともに、圧縮作用により軟磁性金属粒子の表面に固着され、第２の被覆部を形成することができる。
The second covering portion can be formed by a coating method using mechanochemical, a phosphate treatment method, a sol-gel method, or the like. In the coating method using mechanochemical, for example, a
メカノケミカルを利用したコーティング方法では、容器の回転速度、グラインダーと容器の内壁との間の距離等を調整することにより、発生する摩擦熱を制御して、軟磁性金属粉末と粉末状コーティング材との混合物の温度を制御することができる。本実施形態では、当該温度は、５０℃以上１５０℃以下であることが好ましい。このような温度範囲とすることにより、第２の被覆部が第１の被覆部を覆うように形成することが容易となる。 In the coating method using mechanochemical, the frictional heat generated is controlled by adjusting the rotational speed of the container, the distance between the grinder and the inner wall of the container, etc., and the soft magnetic metal powder and the powder coating material The temperature of the mixture can be controlled. In the present embodiment, the temperature is preferably 50 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. By setting it as such a temperature range, it becomes easy to form so that a 2nd coating | coated part may cover a 1st coating | coated part.
（４．２．圧粉磁心の製造方法）
圧粉磁心は、上記の軟磁性金属粉末を用いて製造する。具体的な製造方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。まず、被覆部を形成した軟磁性金属粒子を含む軟磁性金属粉末と、結合剤としての公知の樹脂とを混合し、混合物を得る。また、必要に応じて、得られた混合物を造粒粉としてもよい。そして、混合物または造粒粉を金型内に充填して圧縮成形し、作製すべき圧粉磁心の形状を有する成形体を得る。得られた成形体に対して、たとえば５０〜２００℃で熱処理を行うことにより、樹脂が硬化し軟磁性金属粒子が樹脂を介して固定された所定形状の圧粉磁心が得られる。得られた圧粉磁心に、ワイヤを所定回数だけ巻回することにより、インダクタ等の磁性部品が得られる。
(4.2. Manufacturing method of dust core)
The dust core is manufactured using the soft magnetic metal powder. A specific production method is not particularly limited, and a known method can be employed. First, a soft magnetic metal powder containing soft magnetic metal particles having a coating portion and a known resin as a binder are mixed to obtain a mixture. Moreover, it is good also as granulated powder for the obtained mixture as needed. Then, the mixture or granulated powder is filled in a mold and compression molded to obtain a molded body having the shape of a dust core to be produced. By subjecting the obtained molded body to a heat treatment at, for example, 50 to 200 ° C., a powder magnetic core having a predetermined shape in which the resin is cured and the soft magnetic metal particles are fixed via the resin is obtained. A magnetic component such as an inductor can be obtained by winding a wire around the obtained dust core a predetermined number of times.
また、上記の混合物または造粒粉と、ワイヤを所定回数だけ巻回して形成された空心コイルとを、金型内に充填して圧縮成形しコイルが内部に埋設された成形体を得てもよい。得られた成形体に対して、熱処理を行うことにより、コイルが埋設された所定形状の圧粉磁心が得られる。このような圧粉磁心は、その内部にコイルが埋設されているので、インダクタ等の磁性部品として機能する。 Alternatively, the mixture or granulated powder and an air core coil formed by winding a wire a predetermined number of times may be filled into a mold and compression molded to obtain a molded body in which the coil is embedded. Good. By performing heat treatment on the obtained molded body, a powder magnetic core having a predetermined shape in which a coil is embedded is obtained. Since such a dust core has a coil embedded therein, it functions as a magnetic component such as an inductor.
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の態様で改変しても良い。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment at all, You may modify | change in various aspects within the scope of the present invention.
以下、実施例を用いて、発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited to these Examples.
（実験例１〜６９）
まず、表１および２に示す組成を有する軟磁性金属から構成され、平均粒子径Ｄ５０が表１および２に示す値である軟磁性金属粒子からなる粉末を準備した。まず、準備した粉末に対して、表１および２に示す第１の被覆部を構成する元素のターゲットを用いて粉末スパッタを行い、軟磁性金属粒子の表面を被覆し表１および２に示す元素から構成される第１の被覆部を形成した。本実施例では、第１の被覆部の厚みは１〜５ｎｍの範囲内であった。なお、実験例１〜６、３１、３２、３５〜３９、５０、５１、６０および６１の試料には、第１の被覆部を形成しなかった。
(Experimental Examples 1 to 69)
First, a powder composed of soft magnetic metal having a composition shown in Tables 1 and 2 and having an average particle diameter D50 having a value shown in Tables 1 and 2 was prepared. First, the prepared powder was subjected to powder sputtering using an element target constituting the first covering portion shown in Tables 1 and 2 to cover the surface of the soft magnetic metal particles, and the elements shown in Tables 1 and 2 The 1st coating part comprised from this was formed. In the present Example, the thickness of the 1st coating | coated part was in the range of 1-5 nm. In addition, the 1st coating | coated part was not formed in the sample of Experimental example 1-6, 31, 32, 35-39, 50, 51, 60, and 61. FIG.
続いて、第１被覆部が形成された粒子を含む粉末を、Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ−Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３系粉末ガラス（コーティング材）とともに、粉体被覆装置の容器内に投入し、粉末ガラスを第１被覆部が形成された粒子の表面にコーティングして、第２の被覆部を形成することにより、軟磁性金属粉末が得られた。本実施例では、第１の被覆部の厚みは１〜１５０ｎｍの範囲内であった。粉末ガラスの添加量は、第１被覆部が形成された粒子を含む粉末１００質量％に対して、当該粉末の平均粒子径（Ｄ５０）が３．０μｍ以下である場合には３．０重量％、１０μｍ以上２０μｍ未満である場合には１．０重量％、２０μｍ以上である場合には０．５重量％に設定した。所定の厚みを形成するために必要な粉末ガラス量は、第２被覆部が形成される軟磁性金属粉末の粒子径により異なるからである。 Subsequently, the powder containing the particles on which the first covering portion is formed is put together with the P 2 O 5 —ZnO—R 2 O—Al 2 O 3 powder glass (coating material) into the container of the powder coating apparatus. Then, a soft magnetic metal powder was obtained by coating the surface of the particles on which the first coating portion was formed with powder glass to form the second coating portion. In this example, the thickness of the first covering portion was in the range of 1 to 150 nm. The addition amount of the powder glass is 3.0% by weight when the average particle diameter (D50) of the powder is 3.0 μm or less with respect to 100% by mass of the powder including the particles on which the first covering portion is formed. When it is 10 μm or more and less than 20 μm, it is set to 1.0 wt%, and when it is 20 μm or more, it is set to 0.5 wt%. This is because the amount of powdered glass required to form the predetermined thickness varies depending on the particle diameter of the soft magnetic metal powder on which the second covering portion is formed.
Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ−Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３系粉末ガラスにおいて、Ｐ２Ｏ５は５０重量％、ＺｎＯは１２重量％、Ｒ２Ｏは２０重量％、Ａｌ２Ｏ３は６重量％であり、残部は副成分であった。なお、本発明者らは、上記の粉末ガラスとは異なる組成を有するガラスについても同様の実験を行ったが、後述する結果と同様の結果が得られることを確認している。 In the P 2 O 5 —ZnO—R 2 O—Al 2 O 3 powder glass, P 2 O 5 is 50 wt%, ZnO is 12 wt%, R 2 O is 20 wt%, and Al 2 O 3 is 6 wt%. %, And the balance was a minor component. In addition, although the present inventors performed the same experiment also about the glass which has a composition different from said powder glass, it has confirmed that the result similar to the result mentioned later is obtained.
次に、得られた軟磁性金属粉末を固化して粉末の抵抗率を評価した。粉末の抵抗率は、粉末抵抗測定装置を用いて、０．６ｔ／ｃｍ２の圧力を印加した状態での抵抗率を測定した。本実施例では、軟磁性金属粉末の平均粒子径（Ｄ５０）が同じ試料のうち、比較例となる試料の抵抗率よりも高い抵抗率を示す試料を良好とした。結果を表１および２に示す。 Next, the obtained soft magnetic metal powder was solidified and the resistivity of the powder was evaluated. The resistivity of the powder was measured using a powder resistance measuring device in a state where a pressure of 0.6 t / cm 2 was applied. In this example, among the samples having the same average particle diameter (D50) of the soft magnetic metal powder, a sample having a higher resistivity than that of the sample serving as a comparative example was considered good. The results are shown in Tables 1 and 2.
続いて、圧粉磁心の評価を行った。熱硬化樹脂であるエポキシ樹脂および硬化剤であるイミド樹脂の総量が、得られた軟磁性金属粉末１００質量％に対して表１に示す値となるように秤量し、アセトンに加えて溶液化し、その溶液と軟磁性金属粉末とを混合した。混合後、アセトンを揮発させて得られた顆粒を、３５５μｍのメッシュで整粒した。これを外径１１ｍｍ、内径６．５ｍｍのトロイダル形状の金型に充填し、成形圧３．０ｔ／ｃｍ２で加圧し圧粉磁心の成形体を得た。得られた成形体を、１８０℃、１時間の条件で熱処理を行い樹脂を硬化させて圧粉磁心を得た。得られた圧粉磁心の両端にＩｎ−Ｇａ電極を形成して、超高抵抗計により成形体の抵抗率を測定した。本実施例では、１０７Ωｃｍ以上である試料を「○」とし、１０６Ωｃｍ以上である試料を「△」とし、１０６Ωｃｍ未満である試料を「×」とした。結果を表１および２に示す。なお、樹脂量は、軟磁性金属粉末の平均粒子径に応じて調整した。 Subsequently, the dust core was evaluated. The total amount of the epoxy resin that is a thermosetting resin and the imide resin that is a curing agent is weighed so as to have the value shown in Table 1 with respect to 100% by mass of the obtained soft magnetic metal powder. The solution and soft magnetic metal powder were mixed. After mixing, the granules obtained by volatilizing acetone were sized with a 355 μm mesh. This was filled in a toroidal mold having an outer diameter of 11 mm and an inner diameter of 6.5 mm, and pressurized with a molding pressure of 3.0 t / cm 2 to obtain a molded body of a dust core. The obtained molded body was heat-treated at 180 ° C. for 1 hour to cure the resin to obtain a dust core. In-Ga electrodes were formed on both ends of the obtained dust core, and the resistivity of the compact was measured with an ultrahigh resistance meter. In this example, a sample having 10 7 Ωcm or more was designated as “◯”, a sample having 10 6 Ωcm or more was designated as “Δ”, and a sample having less than 10 6 Ωcm was designated as “X”. The results are shown in Tables 1 and 2. The resin amount was adjusted according to the average particle diameter of the soft magnetic metal powder.
続いて、作製した圧粉磁心を１８０℃、１時間、大気中の条件で耐熱試験を行った。耐熱試験後の試料に対して、上記と同様にして、抵抗率を測定した。本実施例では、耐熱試験前の試料の抵抗率に対して、抵抗率が４桁以上低下した試料を「×」とし、抵抗率の低下が３桁以下であった試料を「△」とし、抵抗率の低下が２桁以下であった試料を「○」とした。結果を表１および２に示す。 Subsequently, the produced dust core was subjected to a heat resistance test at 180 ° C. for 1 hour under atmospheric conditions. The resistivity of the sample after the heat test was measured in the same manner as described above. In this example, with respect to the resistivity of the sample before the heat resistance test, the sample with the resistivity decreased by 4 digits or more is “x”, the sample with the resistivity decrease of 3 digits or less is “Δ”, A sample having a decrease in resistivity of 2 digits or less was designated as “◯”. The results are shown in Tables 1 and 2.
表１および２より、結晶質の軟磁性金属粉末、アモルファス系の軟磁性金属粉末、ナノ結晶系の軟磁性金属粉末のいずれの場合であっても、軟磁性金属粒子の表面に、Ｐとの反応性に乏しい元素を含む第１の被覆部を形成することにより、耐熱試験後であっても十分な絶縁性を有していることが確認できた。 From Tables 1 and 2, it can be seen that the surface of the soft magnetic metal particle has P in any case of crystalline soft magnetic metal powder, amorphous soft magnetic metal powder, and nanocrystalline soft magnetic metal powder. By forming the first covering portion containing an element with poor reactivity, it was confirmed that it had sufficient insulation even after the heat resistance test.
これに対し、第１の被覆部が形成されていない場合には、耐熱試験後の絶縁性が急激に低下することが確認できた。 On the other hand, when the 1st coating | coated part was not formed, it has confirmed that the insulation after a heat test fell rapidly.
作製した軟磁性金属粉末のうち、実験例５３の試料に対して、ＳＴＥＭにより観察し、被覆粒子の被覆部近傍の明視野像を得た。さらに、その明視野像においてＥＤＳにより元素マッピングを行った。明視野像および元素マッピングの結果を図３に示す。図３より、被覆部が第１の被覆部および第２の被覆部から構成されており、第１の被覆部はＣｕを含み、第２の被覆部はＰを含んでいることが確認できた。 Among the produced soft magnetic metal powders, the sample of Experimental Example 53 was observed by STEM to obtain a bright field image in the vicinity of the coating portion of the coated particles. Furthermore, element mapping was performed by EDS in the bright field image. The results of the bright field image and element mapping are shown in FIG. From FIG. 3, it was confirmed that the covering portion is composed of the first covering portion and the second covering portion, the first covering portion contains Cu, and the second covering portion contains P. .
（実験例７０〜７８）
実験番号５３に係る試料に用いた軟磁性金属粉末に対して粉末スパッタを行う前に、当該軟磁性金属粉末を酸化雰囲気中で熱処理した以外は、実験例５３と同様にして、第１の被覆部および第２の被覆部が形成された軟磁性金属粉末を得た。なお、熱処理条件を変更することにより、軟磁性金属粒子とＣｕとの間に形成される酸化物の種類を制御した。
(Experimental examples 70-78)
The first coating was performed in the same manner as in Experimental Example 53, except that the soft magnetic metal powder used for the sample of Experiment No. 53 was subjected to heat treatment in an oxidizing atmosphere before powder sputtering. Part and the 2nd coating | coated part were obtained. Note that the type of oxide formed between the soft magnetic metal particles and Cu was controlled by changing the heat treatment conditions.
得られた軟磁性金属粉末に対して、実験例５３と同様の特性評価を行い、さらに、得られた軟磁性金属粉末を用いて、実験例５３と同じ方法により、圧粉磁心を作製し、特性評価を行った。結果を表３に示す。 For the obtained soft magnetic metal powder, the same characteristic evaluation as in Experimental Example 53 was performed, and further, using the obtained soft magnetic metal powder, a dust core was prepared by the same method as in Experimental Example 53, Characterization was performed. The results are shown in Table 3.
表３より、第１の被覆部にＣｕ等の元素だけでなく、Ｆｅの酸化物等が含まれることにより、耐熱試験後の抵抗率がより向上することが確認できた。 From Table 3, it was confirmed that the resistivity after the heat resistance test was further improved by including not only elements such as Cu but also oxides of Fe and the like in the first covering portion.
（実験例７９および８０）
第２の被覆部を形成するための粉末ガラスの組成を表４に示す組成とした以外は、実験例５３と同様にして、軟磁性金属粉末を得た。得られた軟磁性金属粉末に対して、実験例５３と同様の特性評価を行い、さらに、得られた軟磁性金属粉末を用いて、実験例５３と同じ方法により、圧粉磁心を作製し、特性評価を行った。結果を表４に示す。
(Experimental Examples 79 and 80)
A soft magnetic metal powder was obtained in the same manner as in Experimental Example 53 except that the composition of the powder glass for forming the second covering portion was changed to the composition shown in Table 4. For the obtained soft magnetic metal powder, the same characteristic evaluation as in Experimental Example 53 was performed, and further, using the obtained soft magnetic metal powder, a dust core was prepared by the same method as in Experimental Example 53, Characterization was performed. The results are shown in Table 4.
表４より、コーティング材としての粉末ガラスの組成を変更した場合であっても、耐熱試験後に十分な絶縁性を有していることが確認できた。 From Table 4, even if it was a case where the composition of the powder glass as a coating material was changed, it has confirmed that it had sufficient insulation after a heat test.
（実験例８１〜８４）
粉末スパッタ条件を変更して、第１の被覆部の被覆度を表５に示す範囲内に制御した以外は、実験例５３と同様にして、軟磁性金属粉末を得た。得られた軟磁性金属粉末に対して、実験例５３と同様の特性評価を行い、さらに、得られた軟磁性金属粉末を用いて、実験例５３と同じ方法により、圧粉磁心を作製し、特性評価を行った。結果を表５に示す。
(Experimental Examples 81-84)
A soft magnetic metal powder was obtained in the same manner as in Experimental Example 53, except that the powder sputtering conditions were changed and the coverage of the first coating portion was controlled within the range shown in Table 5. For the obtained soft magnetic metal powder, the same characteristic evaluation as in Experimental Example 53 was performed, and further, using the obtained soft magnetic metal powder, a dust core was prepared by the same method as in Experimental Example 53, Characterization was performed. The results are shown in Table 5.
なお、被覆度は、１０個の被覆粒子の断面をＴＥＭにより１０００００倍で観察した視野において、被覆粒子の周りのコーティング状態を確認し、軟磁性金属粒子の表面が被覆部により覆われているか否かを判断して、視野内における軟磁性金属粒子の表面の周方向長さに対する第１の被覆部の長さとして算出した。 Note that the degree of coverage was determined by confirming the coating state around the coated particles in a field of view where the cross section of 10 coated particles was observed with a TEM at 100000 times, and whether the surface of the soft magnetic metal particles was covered with the coated portion. Thus, the length of the first covering portion relative to the circumferential length of the surface of the soft magnetic metal particle in the visual field was calculated.
表５より、第１の被覆部の被覆度が上記の範囲内である場合に、粉末の抵抗率が向上し、耐熱試験後に十分な絶縁性を有していることが確認できた。 From Table 5, when the coverage of the 1st coating part was in said range, it has confirmed that the resistivity of powder improved and it had sufficient insulation after a heat test.
（実験例８５〜８９）
粉末スパッタ条件を変更して、第１の被覆部の厚みを表６に示す範囲内に制御した以外は、実験例５３と同様にして、軟磁性金属粉末を得た。得られた軟磁性金属粉末に対して、実験例５３と同様の特性評価を行い、さらに、得られた軟磁性金属粉末を用いて、実験例５３と同じ方法により、圧粉磁心を作製し、特性評価を行った。結果を表６に示す。
(Experimental examples 85-89)
A soft magnetic metal powder was obtained in the same manner as in Experimental Example 53, except that the powder sputtering conditions were changed and the thickness of the first covering portion was controlled within the range shown in Table 6. For the obtained soft magnetic metal powder, the same characteristic evaluation as in Experimental Example 53 was performed, and further, using the obtained soft magnetic metal powder, a dust core was prepared by the same method as in Experimental Example 53, Characterization was performed. The results are shown in Table 6.
表６より、第１の被覆部の厚みが上記の範囲内である場合に、粉末の抵抗率が向上し、耐熱試験後に十分な絶縁性を有していることが確認できた。 From Table 6, when the thickness of the 1st coating part was in said range, it has confirmed that the resistivity of powder improved and it has sufficient insulation after a heat test.
（実験例１１、４２および５３）
これらの試料の粉末について、第２の被覆部を形成する前後に保磁力を測定した。保磁力は、φ６ｍｍ×５ｍｍのプラスチックケースに２０ｍｇの粉末を入れ、パラフィンを融解、凝固させて固定したものを、東北特殊鋼製保磁力計（K-HC1000型）を用いて測定した。測定磁界は１５０ｋＡ／ｍとした。また、第２の被覆部が形成される前後の保磁力の比を算出した。結果を表７に示す。
(Experimental examples 11, 42 and 53)
The coercive force of these sample powders was measured before and after forming the second covering portion. The coercive force was measured using a Tohoku special steel coercive force meter (K-HC1000 type), in which 20 mg of powder was put into a plastic case of φ6 mm × 5 mm, and paraffin was melted and solidified. The measurement magnetic field was 150 kA / m. Moreover, the ratio of the coercive force before and after the second covering portion was formed was calculated. The results are shown in Table 7.
表７より、軟磁性金属粒子が非晶質、特に、ナノ結晶合金である場合には、第２の被覆部の形成前後で保磁力はそれほど増加しないことが確認できた。 From Table 7, it was confirmed that when the soft magnetic metal particles are amorphous, particularly a nanocrystalline alloy, the coercive force does not increase so much before and after the formation of the second covering portion.
（実験例９０〜９５）
実験番号５３の軟磁性金属粒子において、非晶質中にナノ結晶を析出させるために行った熱処理条件を表８に示す条件とした以外は、実験例５３と同様にして、第１の被覆部および第２の被覆部が形成された軟磁性金属粉末を得た。得られた軟磁性金属粉末に対して、実験例５３と同様の特性評価を行い、さらに、得られた軟磁性金属粉末を用いて、実験例５３と同じ方法により、圧粉磁心を作製し、特性評価を行った。結果を表８に示す。
(Experimental examples 90-95)
In the soft magnetic metal particle having the experiment number 53, the first covering portion was formed in the same manner as in the experiment example 53 except that the heat treatment conditions performed for precipitating the nanocrystals in the amorphous were the conditions shown in Table 8. And the soft-magnetic metal powder in which the 2nd coating part was formed was obtained. For the obtained soft magnetic metal powder, the same characteristic evaluation as in Experimental Example 53 was performed, and further, using the obtained soft magnetic metal powder, a dust core was prepared by the same method as in Experimental Example 53, Characterization was performed. The results are shown in Table 8.
また、本実施例では、第２の被覆部を形成する前の粉末と、第２の被覆部を形成した後の粉末と、に対して、保磁力を測定した。保磁力は、φ６ｍｍ×５ｍｍのプラスチックケースに２０ｍｇの粉末を入れ、パラフィンを融解、凝固させて固定したものを、東北特殊鋼製保磁力計（K-HC1000型）を用いて測定した。測定磁界は１５０ｋＡ／ｍとした。また、第２の被覆部が形成される前後の保磁力の比を算出した。結果を表８に示す。 In this example, the coercive force was measured for the powder before forming the second covering portion and the powder after forming the second covering portion. The coercive force was measured using a Tohoku special steel coercive force meter (K-HC1000 type), in which 20 mg of powder was put into a plastic case of φ6 mm × 5 mm, and paraffin was melted and solidified. The measurement magnetic field was 150 kA / m. Moreover, the ratio of the coercive force before and after the second covering portion was formed was calculated. The results are shown in Table 8.
また、第２の被覆部を形成する前の粉末に対して、Ｘ線回折を行い、結晶子径を算出した。結果を表８に示す。 Further, X-ray diffraction was performed on the powder before forming the second covering portion, and the crystallite diameter was calculated. The results are shown in Table 8.
表８より、ナノ結晶系の軟磁性金属粒子において、結晶子径を上記の範囲内とすることにより、第２の被覆部の形成前後で保磁力がそれほど増加しないことが確認できた。 From Table 8, it was confirmed that the coercive force does not increase so much before and after the formation of the second covering portion in the nanocrystalline soft magnetic metal particles by setting the crystallite diameter within the above range.
１…被覆粒子
２…軟磁性金属粒子
１０…被覆部
１１…第１の被覆部
１２…第２の被覆部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記軟磁性金属粒子の表面は被覆部により覆われており、
前記被覆部は、前記軟磁性金属粒子の表面から外側に向かって、第１の被覆部と、第２の被覆部と、をこの順に有し、
前記第１の被覆部は、Ｃｕ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒからなる群から選ばれる１つ以上の元素を含み、
前記第２の被覆部は、Ｐを含むことを特徴とする軟磁性金属粉末。 A soft magnetic metal powder containing a plurality of soft magnetic metal particles containing Fe,
The surface of the soft magnetic metal particles is covered with a coating portion,
The covering portion has a first covering portion and a second covering portion in this order from the surface of the soft magnetic metal particle toward the outside,
The first covering portion includes one or more elements selected from the group consisting of Cu, W, Mo, and Cr,
The soft magnetic metal powder, wherein the second covering portion contains P.
前記第１の被覆部が前記軟磁性金属粒子の表面を被覆する割合を示す被覆度が５０％以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の軟磁性金属粉末。 The first covering portion covers the surface of the soft magnetic metal particles,
The soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 3, wherein a covering degree indicating a ratio of the first covering portion covering the surface of the soft magnetic metal particles is 50% or more.
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