JP2020053536A - Manufacturing method of dust core - Google Patents

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Masafumi Suzuki
雅文 鈴木
正明 西山
Masaaki Nishiyama
正明 西山
真二郎 三枝
Shinjiro Saegusa
真二郎 三枝
直樹 岩田
Naoki Iwata
直樹 岩田
ジョンハン ファン
Jonhan Fan
ジョンハン ファン
将士 大坪
Masashi Otsubo
将士 大坪
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Takeshi Hattori
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Abstract

To provide a manufacturing method of dust core capable of producing a dust core having excellent strength.SOLUTION: A manufacturing method of a dust core includes a step of forming an aluminum oxide film on an Fe-Si-Al-based soft magnetic powder, a step of preparing a powder for a magnetic core by mixing an Fe-Si-Al-based soft magnetic powder having an aluminum oxide film formed thereon, a low-melting glass, and a lubricant, a step of compacting the powder for the magnetic core to form a compact, a step of annealing the compact, and a step of performing heat treatment at a temperature of 200°C or less for 500 hours or more after the annealing.SELECTED DRAWING: None

Description

本開示は、圧粉磁心の製造方法に関する。   The present disclosure relates to a method for manufacturing a dust core.

磁心用粉末を圧粉成形することにより、圧粉磁心が製造されている。該圧粉磁心は、磁心用粉末を構成する軟磁性粉末同士の絶縁性を確保しつつ、用途に合わせた磁気特性を確保することが重要であり、多くの研究・開発が成されている。   Dust cores have been manufactured by compacting powder for magnetic cores. It is important for the dust core to ensure magnetic properties suitable for the application while securing the insulating property between the soft magnetic powders constituting the powder for the magnetic core, and many researches and developments have been made.

圧粉磁心は、交番磁界中において高磁気特性を発揮するのみならず、交番磁界中で使用する際に鉄損が少ないことが求められる。鉄損として、渦電流損失、ヒステリシス損失及び残留損失等が挙げられるが、特に交番磁界の周波数と共に高くなる渦電流損失の低減が強く求められている。   A dust core is required to not only exhibit high magnetic properties in an alternating magnetic field but also to have a small iron loss when used in an alternating magnetic field. Iron loss includes eddy current loss, hysteresis loss, residual loss, and the like. Particularly, reduction of eddy current loss that increases with the frequency of the alternating magnetic field is strongly demanded.

そこで、酸化被膜からなる絶縁層で被覆された軟磁性粉末を加圧成形した圧粉磁心の開発が行われている。このような圧粉磁心は、絶縁層の存在により高比抵抗で低鉄損を得ることができる。例えば、特許文献1は、このような絶縁層で被覆された軟磁性粉末からなる磁心用粉末を開示しており、軟磁性粉末と、該軟磁性粉末の表面を被覆する酸化アルミニウムからなる第1被覆層と、該軟磁性粉末の焼鈍温度よりも低い軟化点を有する低融点ガラスからなり該第1被覆層の少なくとも一部の表面を被覆する第2被覆層と、を有することを特徴とする圧粉磁心を開示している。   In view of this, a powder magnetic core obtained by press-molding a soft magnetic powder covered with an insulating layer made of an oxide film has been developed. In such a dust core, a high specific resistance and a low iron loss can be obtained due to the presence of the insulating layer. For example, Patent Document 1 discloses a powder for a magnetic core made of a soft magnetic powder coated with such an insulating layer. The first powder made of a soft magnetic powder and an aluminum oxide coating the surface of the soft magnetic powder is disclosed. A coating layer, and a second coating layer made of a low-melting glass having a softening point lower than the annealing temperature of the soft magnetic powder and covering at least a part of the surface of the first coating layer. A dust core is disclosed.

特開2015−103770号公報JP-A-2015-103770

特許文献1の技術によれば、優れた比抵抗を発現することができるが、強度(特に圧環強度)の観点から、改善の余地があった。   According to the technique of Patent Document 1, excellent specific resistance can be exhibited, but there is room for improvement from the viewpoint of strength (particularly radial crushing strength).

本開示の目的は、強度に優れた圧粉磁心を製造可能な圧粉磁心の製造方法を提供することである。   An object of the present disclosure is to provide a method for manufacturing a dust core that can manufacture a dust core having excellent strength.

本実施形態は、以下の通りである。   This embodiment is as follows.

Fe−Si−Al系軟磁性粉末に酸化アルミニウム被膜を形成する工程と、
前記酸化アルミニウム被膜が形成されたFe−Si−Al系軟磁性粉末と、低融点ガラスと、潤滑剤とを混合して、磁心用粉末を調製する工程と、
磁心用粉末を圧粉成形して、圧粉成形体を形成する工程と、
圧粉成形体を焼鈍する工程と、
焼鈍の後に、500時間以上、200℃以下の温度で熱処理を行う工程と、
を含む、圧粉磁心の製造方法。
Forming an aluminum oxide film on the Fe-Si-Al soft magnetic powder;
Mixing the Fe-Si-Al-based soft magnetic powder having the aluminum oxide film formed thereon, a low-melting glass, and a lubricant to prepare a magnetic core powder;
A step of compacting the powder for a magnetic core to form a compact;
Annealing the green compact;
After annealing, performing a heat treatment at a temperature of 200 ° C. or less for 500 hours or more,
A method for producing a dust core.

本実施形態によれば、強度に優れた圧粉磁心を製造可能な圧粉磁心の製造方法を提供することができる。   According to the present embodiment, it is possible to provide a method of manufacturing a dust core that can manufacture a dust core having excellent strength.

実施例及び比較例で製造した圧粉磁心について測定した圧環強度向上率を示すグラフである。It is a graph which shows the radial crushing strength improvement rate measured about the dust core manufactured by the Example and the comparative example.

本実施形態は、Fe−Si−Al系軟磁性粉末に酸化アルミニウム被膜を形成する工程と、前記酸化アルミニウム被膜が形成されたFe−Si−Al系軟磁性粉末と、低融点ガラスと、潤滑剤とを混合して、磁心用粉末を調製する工程と、磁心用粉末を圧粉成形して、圧粉成形体を形成する工程と、圧粉成形体を焼鈍する工程と、焼鈍の後に、500時間以上、200℃以下の温度で熱処理を行う工程と、を含む、圧粉磁心の製造方法に関する。   The present embodiment includes a step of forming an aluminum oxide film on an Fe-Si-Al-based soft magnetic powder, an Fe-Si-Al-based soft magnetic powder having the aluminum oxide film formed thereon, a low-melting glass, and a lubricant. , A step of preparing a powder for a magnetic core, a step of compacting the powder for a magnetic core to form a compact, a step of annealing the compact, and a step of annealing. Performing a heat treatment at a temperature of 200 ° C. or less for at least a time.

磁心用粉末を調製する際、高比抵抗で高強度な圧粉磁心を得るため、低融点ガラスが添加される。その際、潤滑剤も添加することにより、圧粉成形時における粒子の摩耗や塑性歪を低減できるため、圧粉磁心の保磁力の低下及びヒステリシス損失の低減を図ることができる。しかしながら、この潤滑剤は、焼鈍処理で揮発又は燃焼するが、焼鈍処理は、一般的に極低酸素雰囲気下で行われるため、潤滑剤が十分に燃焼し難い。そのため、潤滑剤が二酸化炭素まで分解せずに、その一部がカーボン等の介在物として圧粉磁心中に残存してしまう。カーボン等の介在物が圧粉磁心中に存在すると、ガラスの粒子間接着を阻害し、強度低下の要因となる。そこで、本実施形態では、焼鈍工程後に、500時間以上、200℃以下の温度で熱処理を行う。この熱処理により、圧粉磁心中に残存したカーボン等の介在物を二酸化炭素に酸化させて圧粉磁心から十分に放出することができる。その結果、粒子間の接着強度を向上することができ、強度に優れた圧粉磁心を得ることができる。   When preparing a powder for a magnetic core, a low-melting glass is added to obtain a dust core having a high specific resistance and a high strength. At this time, by adding a lubricant, it is possible to reduce abrasion and plastic strain of particles at the time of compacting, so that the coercive force of the dust core and the hysteresis loss can be reduced. However, this lubricant volatilizes or burns during the annealing process. However, since the annealing process is generally performed in an extremely low oxygen atmosphere, it is difficult for the lubricant to sufficiently burn. Therefore, the lubricant does not decompose to carbon dioxide, and a part of the lubricant remains in the dust core as an inclusion such as carbon. When inclusions such as carbon are present in the dust core, the inter-particle adhesion of glass is hindered, which causes a reduction in strength. Therefore, in this embodiment, after the annealing step, heat treatment is performed at a temperature of 500 ° C. or more and 200 ° C. or less. By this heat treatment, inclusions such as carbon remaining in the dust core can be oxidized to carbon dioxide and sufficiently released from the dust core. As a result, the adhesive strength between the particles can be improved, and a dust core having excellent strength can be obtained.

以下、本実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, the present embodiment will be described in detail.

<絶縁層形成工程>
本実施形態は、Fe−Si−Al系軟磁性粉末に絶縁層としての酸化アルミニウム被膜を形成する工程を含む。
<Insulating layer forming step>
This embodiment includes a step of forming an aluminum oxide film as an insulating layer on the Fe—Si—Al-based soft magnetic powder.

本実施形態において、軟磁性粉末としては、Fe−Si−Al系軟磁性粉末を用いる。Fe−Si−Al系軟磁性粉末は、Al及びSiを含む鉄合金である。鉄合金中にAlと共にSiが含まれていると、酸化アルミニウムからなる絶縁層(酸化アルミニウム被膜)が形成され易くなる。その主成分であるFeの一部は、強磁性元素であるCo又はNi等で置換されていてもよい。Alの存在により、軟磁性粉末の表面近傍に酸化アルミニウムを含む酸化被膜を形成することができる。Siは、軟磁性粉末の電気抵抗率の向上、圧粉磁心の比抵抗の向上(渦電流損失の低減)又は強度向上等に寄与し得る。   In this embodiment, an Fe—Si—Al-based soft magnetic powder is used as the soft magnetic powder. The Fe-Si-Al soft magnetic powder is an iron alloy containing Al and Si. When Si is contained together with Al in the iron alloy, an insulating layer (aluminum oxide film) made of aluminum oxide is easily formed. A part of Fe as the main component may be replaced by a ferromagnetic element such as Co or Ni. Due to the presence of Al, an oxide film containing aluminum oxide can be formed near the surface of the soft magnetic powder. Si can contribute to improvement of the electric resistivity of the soft magnetic powder, improvement of the specific resistance of the dust core (reduction of eddy current loss), improvement of the strength, and the like.

Fe−Si−Al系軟磁性粉末の組成は、特に制限されるものではないが、圧粉磁心の磁気特性、磁心用粉末の成形性、酸化アルミニウムを含む酸化被膜の形成性等を考慮して、適宜調整することができる。軟磁性粉末全体を100質量%とした場合、Alの含有量は、好ましくは、0.5〜5.0質量%、1.0〜4.5質量%又は1.5〜4.0質量%である。軟磁性粉末全体を100質量%とした場合、Siの含有量は、好ましくは、0.5〜9.0質量%、1.0〜7.0質量%又は1.5〜6.5質量%である。軟磁性粉末全体を100質量%とした場合、Feの含有量は、好ましくは、70.0質量%以上、75.0質量%以上、80.0質量%以上、86.0質量%以上、90.0質量%以上である。また、軟磁性粉末全体を100質量%とした場合、Alの含有量が、0.5〜5.0質量%、1.0〜4.5質量%又は1.5〜4.0質量%であり、Siの含有量が、0.5〜9.0質量%、1.0〜7.0質量%又は1.5〜6.5質量%であり、残部が主にFeからなることが好ましい。列挙したいずれの下限値もいずれの上限値と組み合わせることができる。   Although the composition of the Fe-Si-Al soft magnetic powder is not particularly limited, it is taken into consideration in consideration of the magnetic properties of the dust core, the moldability of the powder for the core, the formability of the oxide film containing aluminum oxide, and the like. Can be adjusted appropriately. When the total soft magnetic powder is 100% by mass, the content of Al is preferably 0.5 to 5.0% by mass, 1.0 to 4.5% by mass, or 1.5 to 4.0% by mass. It is. When the total soft magnetic powder is 100% by mass, the content of Si is preferably 0.5 to 9.0% by mass, 1.0 to 7.0% by mass, or 1.5 to 6.5% by mass. It is. When the total soft magnetic powder is 100% by mass, the content of Fe is preferably 70.0% by mass or more, 75.0% by mass or more, 80.0% by mass or more, 86.0% by mass or more, 90% by mass or more. 0.0% by mass or more. Further, when the entire soft magnetic powder is 100% by mass, the content of Al is 0.5 to 5.0% by mass, 1.0 to 4.5% by mass, or 1.5 to 4.0% by mass. It is preferable that the content of Si is 0.5 to 9.0% by mass, 1.0 to 7.0% by mass, or 1.5 to 6.5% by mass, and the balance is mainly composed of Fe. . Any of the lower limits listed can be combined with any upper limit.

なお、この軟磁性粉末には、Fe以外の残部として、不可避不純物が当然含まれ得る。また、軟磁性粉末は、圧粉磁心の磁気特性や比抵抗、磁心用粉末の成形性、酸化被膜の形成性等を改善し得る改質元素を1種以上含有し得る。このような改質元素として、例えばMn、Cr、Mo、Ti、Ni等が考えられる。通常、改質元素量は微量であり、その合計量は、好ましくは3.0質量%以下、又は1.0質量%以下である。   In addition, the soft magnetic powder may naturally contain unavoidable impurities as a residue other than Fe. Further, the soft magnetic powder may contain one or more kinds of modifying elements capable of improving the magnetic properties and specific resistance of the dust core, the moldability of the powder for the magnetic core, the formability of the oxide film, and the like. As such a modifying element, for example, Mn, Cr, Mo, Ti, Ni and the like can be considered. Usually, the amount of the modifying element is very small, and the total amount is preferably 3.0% by mass or less, or 1.0% by mass or less.

軟磁性粉末の製法は、特に制限されるものではない。軟磁性粉末は、例えば、アトマイズ粉であっても、粉砕粉であってもよい。アトマイズ粉は、水アトマイズ粉、ガスアトマイズ粉、ガス水アトマイズ粉のいずれでもよい。略球状をした粒子からなるアトマイズ粉を用いると、粒子相互間の攻撃性が低くなり、絶縁層の破壊等による比抵抗値の低下等を抑制し得る。粉砕粉は、例えば、合金インゴットをボールミル等で粉砕して得ることができる。   The method for producing the soft magnetic powder is not particularly limited. The soft magnetic powder may be, for example, an atomized powder or a pulverized powder. The atomized powder may be any of water atomized powder, gas atomized powder, and gas water atomized powder. When atomized powder composed of substantially spherical particles is used, the aggressiveness between the particles is reduced, and a decrease in the specific resistance value due to breakage of the insulating layer or the like can be suppressed. The pulverized powder can be obtained, for example, by pulverizing an alloy ingot with a ball mill or the like.

軟磁性粉末の粒径(メディアン径D50)は、特に限定されるものではないが、30〜250μmであることが好ましい。粒径が30μm以上である場合、圧粉磁心のヒステリシス損失の増加を抑制し易くなる。さらに、粒径が250μm以下である場合、圧粉磁心の渦電流損失の増加や圧粉磁心の強度低下を抑制し易くなる。 The particle diameter (median diameter D 50 ) of the soft magnetic powder is not particularly limited, but is preferably 30 to 250 μm. When the particle size is 30 μm or more, it is easy to suppress an increase in hysteresis loss of the dust core. Further, when the particle size is 250 μm or less, it is easy to suppress an increase in eddy current loss of the dust core and a decrease in strength of the dust core.

理由は定かではないが、軟磁性粒子の表面に酸化アルミニウム被膜が存在する場合、圧粉成形体の焼鈍時に、低融点ガラスと軟磁性粒子の間における構成元素の拡散が生じ難い。つまり、軟磁性粒子と低融点ガラス(以下、第2被覆層とも称す)の間に介在する酸化アルミニウム被膜(以下、第1被覆層とも称す)が、軟磁性粒子と低融点ガラスの間の構成元素の拡散を抑止するバリヤー層として機能する。このため、本実施形態では、焼鈍処理がなされても、低融点ガラスからなる第2被覆層及び酸化アルミニウム被膜からなる第1被覆層の変質や欠陥を生じ難い。   Although the reason is not clear, when an aluminum oxide film is present on the surface of the soft magnetic particles, the diffusion of the constituent elements between the low-melting glass and the soft magnetic particles hardly occurs during annealing of the green compact. That is, the aluminum oxide coating (hereinafter, also referred to as the first coating layer) interposed between the soft magnetic particles and the low melting point glass (hereinafter, also referred to as the second coating layer) forms a structure between the soft magnetic particles and the low melting point glass. Functions as a barrier layer for suppressing the diffusion of elements. For this reason, in the present embodiment, even if the annealing treatment is performed, the second coating layer made of the low-melting glass and the first coating layer made of the aluminum oxide coating are less likely to deteriorate or have defects.

さらに、酸化アルミニウム被膜からなる第1被覆層に対して、低融点ガラスの濡れ性は良好である。このため、焼鈍時に軟化又は溶融した低融点ガラスは、その第1被覆層上を均一に濡れ広がり、さらには、軟磁性粒子間の微細な隙間にも流入して、破壊起点となるような空隙を低減させ得る。そして、焼鈍後の低融点ガラスは、そのような状態が維持されたまま固化する。   Furthermore, the low-melting glass has good wettability with respect to the first coating layer made of the aluminum oxide coating. For this reason, the low-melting glass softened or melted during the annealing uniformly wets and spreads on the first coating layer, and further flows into minute gaps between the soft magnetic particles, and serves as a fracture starting point. Can be reduced. Then, the low-melting glass after annealing solidifies while maintaining such a state.

酸化アルミニウム被膜に含まれる酸化アルミニウムは、その具体的な組成を問わず、また、単種からなる酸化アルミニウムでもよく、複数種の酸化アルミニウムが混在したものでもよい。例えば、Alで表される酸化アルミニウム(III)の他、AlOで表される酸化アルミニウム(I)、AlOで表される酸化アルミニウム(II)が挙げられる。また、酸化アルミニウム(III)は、結晶構造の異なるスピネル型酸化アルミニウム(γ−Al)又はコランダム型酸化アルミニウム(α−Al)のいずれでもよい。通常、酸化アルミニウムの主成分はα−Alになると考えられる。 The aluminum oxide contained in the aluminum oxide film is not limited to a specific composition, and may be a single type of aluminum oxide or a mixture of a plurality of types of aluminum oxide. For example, in addition to aluminum oxide (III) represented by Al 2 O 3 , aluminum oxide (I) represented by Al 2 O and aluminum oxide (II) represented by AlO can be given. Further, aluminum oxide (III) may be either spinel-type aluminum oxide (γ-Al 2 O 3 ) or corundum-type aluminum oxide (α-Al 2 O 3 ) having a different crystal structure. Usually, the main component of aluminum oxide is considered to be α-Al 2 O 3 .

酸化アルミニウム被膜には、主成分である酸化アルミニウム以外の酸化物(酸化ケイ素、酸化鉄等)が微量に混在していてもよい。また、酸化アルミニウムは、完全な結晶構造からなる場合の他、結晶構造の一部に酸素欠損が生じた不完全な結晶構造からなる場合でも、さらには、それらが混在している場合でもよく、その具体的な結晶構造を問わない。要するに、酸化アルミニウム被膜は、軟磁性粒子と低融点ガラスの間における構成元素の拡散を抑止する拡散バリヤー性と絶縁性が確保されるものであれば、その具体的な組成や構造を問わない。なお、第1被覆層(酸化アルミニウム被膜)又は第2被覆層(低融点ガラス)は、全軟磁性粒子の外表面に均一又は均質に存在していると好ましいが、一部に被覆されていない部分や不均一又は不均質な部分が存在してもよい。   The aluminum oxide film may contain a trace amount of an oxide (silicon oxide, iron oxide, or the like) other than aluminum oxide as a main component. In addition, in addition to the case where the aluminum oxide has a perfect crystal structure, the case where the aluminum oxide has an incomplete crystal structure in which oxygen deficiency has occurred in a part of the crystal structure, or a case where they are mixed, The specific crystal structure does not matter. In short, the specific composition and structure of the aluminum oxide film are not limited as long as the aluminum oxide film has a diffusion barrier property for suppressing the diffusion of constituent elements between the soft magnetic particles and the low melting point glass and an insulating property. The first coating layer (aluminum oxide coating) or the second coating layer (low-melting glass) is preferably present uniformly or uniformly on the outer surface of all the soft magnetic particles, but is not partially coated. There may be parts or non-uniform or non-uniform parts.

Fe−Si−Al系軟磁性粉末に酸化アルミニウム被膜を形成する方法としては、特に制限されるものではなく、種々の方法が考えられる。酸化アルミニウム被膜の形成方法の例としては、Fe−Si−Al系軟磁性粉末を酸化雰囲気で加熱する方法が挙げられる。また、他にも、酸化アルミニウム被膜の形成方法の例として、粒子の表面近傍に酸化鉄を有するFe−Si−Al系軟磁性粉末を非酸化雰囲気で加熱する方法も挙げられる。以下、この方法について説明する。   The method for forming the aluminum oxide film on the Fe-Si-Al-based soft magnetic powder is not particularly limited, and various methods can be considered. As an example of the method of forming the aluminum oxide film, a method of heating an Fe—Si—Al-based soft magnetic powder in an oxidizing atmosphere is given. In addition, as another example of the method of forming the aluminum oxide film, a method of heating an Fe—Si—Al-based soft magnetic powder having iron oxide in the vicinity of the surface of the particles in a non-oxidizing atmosphere can be used. Hereinafter, this method will be described.

Fe−Si−Al系軟磁性粉末に存在する酸化鉄は、その具体的な組成を問わず、また、単種からなる酸化物でも複数種の酸化物が混在したものでもよい。例えば、FeOで表される酸化鉄(II)、Feで表される酸化鉄(II、III)、Fe(α型、β型等を含む)で表される酸化鉄(III)等の他、FeOOH(α型、β型等を含む)等のオキシ水酸化物、Fe(OH)、Fe(OH)等の水酸化鉄等の一種以上であればよい。もっとも通常は、FeO、Fe又はFeのいずれか一種以上である。 The iron oxide present in the Fe-Si-Al-based soft magnetic powder is not limited to a specific composition, and may be a single oxide or a mixture of a plurality of oxides. For example, iron oxide (II) represented by FeO, iron oxide (II, III) represented by Fe 3 O 4 , iron oxide represented by Fe 2 O 3 (including α-type, β-type, etc.) In addition to III), any one or more of oxyhydroxides such as FeOOH (including α-type and β-type) and iron hydroxides such as Fe (OH) 2 and Fe (OH) 3 may be used. However, usually, it is any one or more of FeO, Fe 3 O 4 and Fe 2 O 3 .

また、非酸化雰囲気は、酸素が実質的に存在しない雰囲気であればよく、不活性ガス雰囲気でも真空雰囲気でもよい。不活性ガスとしては、例えば、N、He、Ar、又はそれらの混合物等が挙げられる。非酸化雰囲気の露点は、好ましくは、−40℃以下、又は−50℃以下である。加熱温度は、好ましくは、650〜1000℃、又は700〜950℃である。加熱時間は、効率性の観点から、好ましくは、0.3〜2時間、又は0.5〜1.5時間である。 The non-oxidizing atmosphere may be an atmosphere in which oxygen is substantially not present, and may be an inert gas atmosphere or a vacuum atmosphere. Examples of the inert gas include N 2 , He, Ar, and a mixture thereof. The dew point of the non-oxidizing atmosphere is preferably -40C or lower, or -50C or lower. The heating temperature is preferably 650 to 1000C or 700 to 950C. The heating time is preferably 0.3 to 2 hours or 0.5 to 1.5 hours from the viewpoint of efficiency.

酸化粒子に非酸化処理工程を行うことにより酸化アルミニウム被膜(酸化アルミニウムを含む絶縁層)が形成される理由は、必ずしも定かではないが、次のように推測される。先ず、相応に酸素(O)が存在する酸化雰囲気中におかれた軟磁性粒子の表面には、Oが付着又は吸着し、自然に又は加熱されることにより、その粒子表面には軟磁性粒子の主成分であるFeと反応した酸化鉄(Fe、Fe、FeO等)が多く生成され得る。この際、酸化鉄以外にAlやSiの酸化物も軟磁性粒子の表面近傍に部分的に生成されてもよい。次に、このような酸化鉄を表面に有する軟磁性粒子が、実質的にOが存在しない非酸化雰囲気中に置かれ、Oが欠乏した状態で加熱されると、Feよりも酸化物生成エネルギーが低いAlが、軟磁性粒子の表面近傍に存在していた酸化鉄からOを奪い、酸化鉄よりも安定な酸化アルミニウムを生成する。こうして生成された酸化アルミニウム被膜は、高耐熱性で高比抵抗を発揮する。軟磁性粒子の表面近傍で生じる酸化鉄から酸化アルミニウムへの変化は、基粒子である軟磁性粒子がSiを含有する鉄合金(Fe−Al−Si系合金)である場合に生じ易く、その軟磁性粒子がSiを含有していない鉄合金である場合には生じ難いこともわかっている。したがって、軟磁性粒子中のSiは、酸化鉄から酸化アルミニウムへの変化を促進する触媒のように作用していると考えられる。 The reason why the aluminum oxide film (insulating layer containing aluminum oxide) is formed by performing the non-oxidation treatment step on the oxidized particles is not necessarily clear, but is presumed as follows. First, O 2 adheres or adsorbs to the surface of soft magnetic particles placed in an oxidizing atmosphere where oxygen (O 2 ) is present, and the surface of the soft magnetic particles is softened or spontaneously heated. A large amount of iron oxide (Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO, etc.) reacted with Fe, which is the main component of the magnetic particles, can be generated. At this time, in addition to iron oxide, oxides of Al and Si may be partially generated near the surface of the soft magnetic particles. Next, when such soft magnetic particles having iron oxide on the surface are placed in a non-oxidizing atmosphere substantially free of O 2 and heated in a state where O is deficient, oxides are formed more than Fe does. Al with low energy deprives iron oxide existing in the vicinity of the surface of the soft magnetic particles of O, and generates aluminum oxide which is more stable than iron oxide. The aluminum oxide film thus formed exhibits high heat resistance and high specific resistance. The change from iron oxide to aluminum oxide, which occurs near the surface of the soft magnetic particles, is likely to occur when the soft magnetic particles as the base particles are an iron alloy containing Si (Fe-Al-Si alloy). It has also been found that it does not easily occur when the magnetic particles are an iron alloy containing no Si. Therefore, it is considered that Si in the soft magnetic particles acts as a catalyst that promotes the change from iron oxide to aluminum oxide.

粒子表面に酸化鉄が存在する酸化粒子(酸化粉末)は、その生成過程又は生成方法を問わないが、例えば、軟磁性粒子を酸化雰囲気中で加熱する酸化処理により得られる。これにより軟磁性粒子の表面に酸化アルミニウムに変化する十分な酸化鉄が安定的に生成される。酸化雰囲気は、適度な酸素(O)を含む環境であればよく、混合ガス雰囲気でも大気雰囲気でもよい。例えば、Oと不活性ガス(N、Ar等)の混合ガス(気流)を用いる場合、O量は、好ましくは、0.1〜30体積%、又は0.5〜25体積%である。さらに、酸化処理は大気中で行うことも可能であり、そのときの酸化雰囲気の露点は、好ましくは、−40℃以下、又は−50℃以下である。軟磁性粉末の加熱温度は、酸化雰囲気中のガス組成(特に酸素濃度)にも依るが、好ましくは、800〜1100℃、又は850〜1050℃である。加熱時間は、酸化雰囲気中の酸素濃度や加熱温度にも依るが、好ましくは、0.5〜10時間、又は1〜3時間である。 The oxidized particles (oxidized powder) in which iron oxide is present on the surface of the particles may be obtained by, for example, an oxidation treatment in which the soft magnetic particles are heated in an oxidizing atmosphere, regardless of the generation process or method. As a result, a sufficient amount of iron oxide that changes to aluminum oxide is stably generated on the surface of the soft magnetic particles. The oxidizing atmosphere may be an environment containing an appropriate amount of oxygen (O 2 ), and may be a mixed gas atmosphere or an air atmosphere. For example, when using a mixed gas (air flow) of O 2 and an inert gas (N 2 , Ar, etc.), the O 2 amount is preferably 0.1 to 30% by volume or 0.5 to 25% by volume. is there. Furthermore, the oxidation treatment can be performed in the air, and the dew point of the oxidizing atmosphere at that time is preferably −40 ° C. or lower, or −50 ° C. or lower. The heating temperature of the soft magnetic powder depends on the gas composition (especially the oxygen concentration) in the oxidizing atmosphere, but is preferably 800 to 1100 ° C or 850 to 1050 ° C. The heating time depends on the oxygen concentration in the oxidizing atmosphere and the heating temperature, but is preferably 0.5 to 10 hours, or 1 to 3 hours.

なお、軟磁性粒子中のAlが過多になると、酸化アルミニウムが当初から軟磁性粒子の表面に生成され易くなり、非酸化処理工程を行っても酸化鉄から酸化アルミニウムへの変化が生じ難い場合がある。   In addition, when Al in the soft magnetic particles becomes excessive, aluminum oxide is easily generated on the surface of the soft magnetic particles from the beginning, and even when the non-oxidizing treatment step is performed, the change from iron oxide to aluminum oxide hardly occurs. is there.

また、上記の処理によって凝集が発生した場合、適当な方法により粉末を解砕することができる。   When agglomeration occurs due to the above treatment, the powder can be crushed by an appropriate method.

<磁心用粉末調製工程>
本実施形態は、前記酸化アルミニウム被膜が形成されたFe−Si−Al系軟磁性粉末と、低融点ガラスと、潤滑剤とを混合して、磁心用粉末を調製する工程を含む。
<Process for preparing powder for magnetic core>
This embodiment includes a step of mixing the Fe-Si-Al-based soft magnetic powder on which the aluminum oxide film is formed, a low-melting glass, and a lubricant to prepare a powder for a magnetic core.

低融点ガラスは、圧粉磁心を焼鈍する際の軟磁性粉末の焼鈍温度よりも低い軟化点温度を有する。低融点ガラスとしては、例えば、珪酸塩系ガラス、硼酸塩系ガラス、ビスマス珪酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラス、酸化バナジウム系ガラス、又はリン酸系ガラス等を挙げることができる。   The low melting point glass has a softening point lower than the annealing temperature of the soft magnetic powder when the dust core is annealed. Examples of the low-melting glass include silicate glass, borate glass, bismuth silicate glass, borosilicate glass, vanadium oxide glass, and phosphate glass.

珪酸塩系ガラスには、例えば、SiO−ZnO、SiO−LiO、SiO−NaO、SiO−CaO、SiO−MgO、SiO−Al等を主成分とするものがある。ビスマス珪酸塩系ガラスには、例えば、SiO−Bi−ZnO、SiO−Bi−LiO、SiO−Bi−NaO、SiO−Bi−CaO等を主成分とするものがある。硼酸塩系ガラスには、例えば、B−ZnO、B−LiO、B−NaO、B−CaO、B−MgO、B−Al等を主成分とするものがある。硼珪酸塩系ガラスには、例えば、SiO−B−ZnO、SiO−B−LiO、SiO−B−NaO、SiO−B−CaO等を主成分とするものがある。酸化バナジウム系ガラスには、例えば、V−B、V−B−SiO、V−P、V−B−P等を主成分とするものがある。リン酸系ガラスには、例えば、P−LiO、P−NaO、P−CaO、P−MgO、P−Al等を主成分とするものがある。これら低融点ガラスは、上述した成分以外に、SiO、ZnO、NaO、B、LiO、SnO、BaO、CaO、Al等の1種以上を適宜含有し得る。 The silicate-based glass, for example, a main component SiO 2 -ZnO, SiO 2 -Li 2 O, SiO 2 -Na 2 O, SiO 2 -CaO, SiO 2 -MgO, a SiO 2 -Al 2 O 3, etc. There is something to do. Bismuth silicate glass includes, for example, SiO 2 —Bi 2 O 3 —ZnO, SiO 2 —Bi 2 O 3 —Li 2 O, SiO 2 —Bi 2 O 3 —Na 2 O, SiO 2 —Bi 2 O Some include 3- CaO or the like as a main component. The borate-based glass, for example, B 2 O 3 -ZnO, B 2 O 3 -Li 2 O, B 2 O 3 -Na 2 O, B 2 O 3 -CaO, B 2 O 3 -MgO, B 2 Some include O 3 —Al 2 O 3 or the like as a main component. The borosilicate based glass, for example, SiO 2 -B 2 O 3 -ZnO , SiO 2 -B 2 O 3 -Li 2 O, SiO 2 -B 2 O 3 -Na 2 O, SiO 2 -B 2 O Some include 3- CaO or the like as a main component. The vanadium oxide-based glass, for example, V 2 O 5 -B 2 O 3, V 2 O 5 -B 2 O 3 -SiO 2, V 2 O 5 -P 2 O 5, V 2 O 5 -B 2 O there is mainly composed of 3 -P 2 O 5 or the like. The phosphoric acid-based glass, for example, P 2 O 5 -Li 2 O , P 2 O 5 -Na 2 O, P 2 O 5 -CaO, P 2 O 5 -MgO, P 2 O 5 -Al 2 O 3 And the like as a main component. These low-melting glass, in addition to the aforementioned components may contain SiO 2, ZnO, Na 2 O , B 2 O 3, Li 2 O, SnO, BaO, CaO, at least one of Al 2 O 3 or the like as appropriate .

低融点ガラスの含有量は、磁心用粉末を100質量%としたときに、0.05〜5.0質量%であることが好ましい。低融点ガラスの含有量が0.05質量%以上である場合、十分な低融点ガラス被膜を形成し易くなり、高比抵抗で高強度な圧粉磁心を得易くなる。低融点ガラスの含有量が5.0質量%以下である場合、圧粉磁心の磁気特性の低下を効果的に抑制することができる。   The content of the low-melting glass is preferably 0.05 to 5.0% by mass when the magnetic core powder is 100% by mass. When the content of the low-melting glass is 0.05% by mass or more, it becomes easy to form a sufficient low-melting glass coating, and it is easy to obtain a dust core having high specific resistance and high strength. When the content of the low-melting glass is 5.0% by mass or less, it is possible to effectively suppress a decrease in the magnetic properties of the dust core.

低融点ガラス被膜は、軟磁性粉末よりも粒径の小さい微粒子として軟磁性粉末の表面に付着した層であってもよく、軟磁性粉末の表面に連続的に付着した層であってもよい。例えば、低融点ガラス被膜を形成する際には、低融点ガラスからなる微粒子の粉末と軟磁性粉末とを分散媒中で混合してこれを乾燥してもよく、加熱により軟化した低融点ガラスを軟磁性粉末に付着させてもよい。また、低融点ガラスからなる微粒子の粉末と軟磁性粉末とを、PVA又はPVB等の結合剤(バインダー)により結合してもよい。低融点ガラス被膜が、軟磁性粉末よりも粒径の小さい微粒子として軟磁性粉末の表面に付着した層からなる場合、後工程の圧粉成形及び焼鈍を経て、連続的な被膜となり得る。   The low melting point glass coating may be a layer adhered to the surface of the soft magnetic powder as fine particles having a smaller particle diameter than the soft magnetic powder, or may be a layer continuously adhered to the surface of the soft magnetic powder. For example, when forming a low-melting glass coating, a powder of fine particles made of low-melting glass and a soft magnetic powder may be mixed in a dispersion medium and dried, and the low-melting glass softened by heating may be dried. You may make it adhere to soft magnetic powder. Further, the powder of the fine particles made of the low melting point glass and the soft magnetic powder may be bound by a binder (binder) such as PVA or PVB. When the low-melting-point glass coating is composed of a layer adhered to the surface of the soft magnetic powder as fine particles having a smaller particle size than the soft magnetic powder, a continuous coating can be obtained through compacting and annealing in a later step.

低融点ガラスは、圧粉磁心中で、軟磁性粒子の第1被覆層を包囲する第2被覆層となるが、磁心用粉末の段階では軟磁性粒子の絶縁層を完全に包囲している必要はない。つまり、低融点ガラスは、軟磁性粒子よりも粒径の小さな微粒子となって軟磁性粒子の絶縁層の表面に点在している状態でもよい。このような低融点ガラス(ガラス微粒子)の粒径は、軟磁性粉末の粒径にも依るが、好ましくは、0.1〜100μm、又は0.5〜50μmである。ガラス微粒子は、粒径が過小になるとその製造や取扱性が困難となり、粒径が過大になると均一な第2被覆層の形成が困難となる。ちなみにガラス微粒子の粒径の特定方法には、湿式法、乾式法、照射したレーザ光の散乱パターンから求める方法、沈降速度の相違から求める方法、画像解析により求める方法等がある。   The low melting point glass becomes a second coating layer surrounding the first coating layer of the soft magnetic particles in the dust core, but it is necessary to completely surround the insulating layer of the soft magnetic particles at the stage of the powder for the magnetic core. There is no. That is, the low-melting glass may be in a state where the low-melting glass becomes fine particles having a smaller particle diameter than the soft magnetic particles and is scattered on the surface of the insulating layer of the soft magnetic particles. The particle size of such low melting point glass (glass fine particles) depends on the particle size of the soft magnetic powder, but is preferably 0.1 to 100 μm or 0.5 to 50 μm. If the particle size of the glass particles is too small, it becomes difficult to manufacture and handle the glass particles. If the particle size is too large, it becomes difficult to form a uniform second coating layer. Incidentally, the method for specifying the particle size of the glass fine particles includes a wet method, a dry method, a method obtained from a scattering pattern of irradiated laser light, a method obtained from a difference in sedimentation velocity, a method obtained by image analysis, and the like.

磁心用粉末調製工程(以下、ガラス付着工程も称す)は、軟磁性粉末の表面に形成された絶縁層(酸化アルミニウム被膜)上に低融点ガラスを付着させる工程であり、低融点ガラスは、潤滑剤とともに、Fe−Si−Al系軟磁性粉末と混合される。例えば、低融点ガラスからなる微粒子(ガラス微粒子)を付着させる場合、ガラス付着工程は湿式で行っても乾式で行ってもよい。例えば、湿式法を用いる場合、ガラス付着工程は、ガラス微粒子と軟磁性粉末とを分散媒中で混合した後、それを乾燥させる湿式付着工程とすることができる。また、乾式法を用いる場合、ガラス付着工程は、ガラス微粒子と軟磁性粉末とを分散媒を介さずに混合する乾式付着工程とすることができる。湿式法は、ガラス微粒子を軟磁性粉末の絶縁層表面に均一に付着させ易い。乾式法は、乾燥工程を省略できるため効率的である。   The powder preparation step for a magnetic core (hereinafter, also referred to as a glass deposition step) is a step of depositing a low-melting glass on an insulating layer (aluminum oxide film) formed on the surface of a soft magnetic powder. Along with the agent, it is mixed with the Fe-Si-Al-based soft magnetic powder. For example, in the case of attaching fine particles (glass fine particles) made of low-melting glass, the glass attaching step may be performed by a wet method or a dry method. For example, when a wet method is used, the glass attaching step can be a wet attaching step in which glass fine particles and soft magnetic powder are mixed in a dispersion medium and then dried. When a dry method is used, the glass attaching step can be a dry attaching step of mixing glass fine particles and soft magnetic powder without using a dispersion medium. The wet method makes it easy to uniformly adhere the glass particles to the surface of the insulating layer of the soft magnetic powder. The dry method is efficient because the drying step can be omitted.

潤滑剤(内部潤滑剤とも称す)により、圧粉成形時における粒子間の摩擦による摩耗等を低減し易くなる。また、潤滑剤を軟磁性粉末に添加することで、粒子間のすべりが向上し、粒子の塑性歪が抑制される。そのため、潤滑剤を軟磁性粉末に適量含有させて圧粉磁心を製造することで、圧粉磁心の保磁力の低下及びヒステリシス損失の低減を図ることができる。潤滑剤としては、特に制限されるものではないが、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸アミド、ベヘニルアルコール、エルカ酸モノアミド、オレイン酸モノアミド、又はエチレンビス−ステアリン酸アミド等が挙げられる。   The use of a lubricant (also referred to as an internal lubricant) makes it easier to reduce wear due to friction between particles during compacting. Further, by adding a lubricant to the soft magnetic powder, slip between particles is improved, and plastic strain of the particles is suppressed. Therefore, by manufacturing a dust core by adding an appropriate amount of lubricant to the soft magnetic powder, it is possible to reduce the coercive force and the hysteresis loss of the dust core. Examples of the lubricant include, but are not particularly limited to, zinc stearate, calcium stearate, lithium stearate, stearic acid amide, behenyl alcohol, erucic acid monoamide, oleic acid monoamide, and ethylenebis-stearic acid amide. No.

潤滑剤の含有量は、磁心用粉末を100質量%とした場合、0.05〜3.0質量%であることが好ましく、0.1〜2.0質量%であることが好ましく、0.2〜1.0質量%であることが好ましい。列挙したいずれの下限値も列挙したいずれの上限値と組み合わせることができる。   The content of the lubricant is preferably 0.05 to 3.0% by mass, more preferably 0.1 to 2.0% by mass, assuming that the magnetic core powder is 100% by mass. It is preferably from 2 to 1.0% by mass. Any of the lower limits listed can be combined with any of the upper limits listed.

<圧粉成形工程>
本実施形態は、磁心用粉末を圧粉成形して、圧粉成形体を形成する工程を含む。
<Compacting process>
The present embodiment includes a step of compacting the magnetic core powder to form a compact.

磁心用粉末から圧粉成形体への圧粉成形において、高圧成形するほど高密度で高磁束密度の圧粉磁心が得られる。このような高圧成形方法として、例えば、金型潤滑温間高圧成形法が挙げられる。金型潤滑温間高圧成形法は、高級脂肪酸系潤滑剤を内面に塗布した金型へ磁心用粉末を充填する充填工程と、磁心用粉末と金型の内面との間に高級脂肪酸系潤滑剤とは別の金属石鹸被膜が生成される成形温度と成形圧力で加圧成形する温間高圧成形工程とからなる。   In the powder compaction from the powder for the magnetic core to the powder compact, the higher the pressure, the higher the density of the powder core and the higher the magnetic flux density. As such a high-pressure molding method, for example, a mold lubrication warm high-pressure molding method may be mentioned. The mold lubrication warm high-pressure molding method comprises a filling step of filling the core powder into a mold having a higher fatty acid-based lubricant applied to the inner surface thereof, and a higher fatty acid-based lubricant interposed between the core powder and the inner surface of the mold. And a warm high-pressure forming step of press-forming at a forming temperature and a forming pressure at which a metallic soap film is formed.

ここで「温間」とは、表面被膜(又は絶縁被膜)への影響や高級脂肪酸系潤滑剤の変質等を考慮して、例えば、成形温度を70℃〜200℃さらには100〜180℃とすることをいう。この金型潤滑温間高圧成形法の詳細については、特許第3309970号公報、特許第4024705号公報等の公報に詳細が記載されている。この金型潤滑温間高圧成形法によれば、金型寿命を延しつつも超高圧成形が可能となり、高密度な圧粉磁心を容易に得ることが可能となる。   Here, the term “warm” refers to, for example, a molding temperature of 70 ° C. to 200 ° C. and further 100 to 180 ° C. in consideration of the influence on the surface film (or the insulating film) and the deterioration of the higher fatty acid-based lubricant. To do. Details of this mold lubrication warm high pressure molding method are described in publications such as Japanese Patent No. 3309970 and Japanese Patent No. 4024705. According to this mold lubrication warm high-pressure molding method, ultra-high pressure molding can be performed while extending the life of the mold, and a high-density dust core can be easily obtained.

<焼鈍工程>
本実施形態は、圧粉成形体を焼鈍する工程を含む。
<Annealing process>
This embodiment includes a step of annealing the green compact.

圧粉成形体は、例えば500℃以上の温度で焼鈍される。これにより、圧粉磁心中の軟磁性粒に導入された残留ひずみ及び残留応力を除去し、圧粉磁心の保磁力及びヒステリシス損失を低減することができる。さらに本実施形態では、この焼鈍時に、低融点ガラスが軟化するため、軟磁性粒間に、低融点ガラス層を介在させることができる。   The green compact is annealed, for example, at a temperature of 500 ° C. or higher. Thereby, residual strain and residual stress introduced into the soft magnetic particles in the dust core can be removed, and the coercive force and hysteresis loss of the dust core can be reduced. Further, in the present embodiment, the low melting point glass is softened during the annealing, so that a low melting point glass layer can be interposed between the soft magnetic particles.

焼鈍温度は、軟磁性粒子や低融点ガラスの種類に応じて適宜選択され得るが、好ましくは、550℃以上、650℃以上、700℃以上、又は750℃以上である。なお、酸化アルミニウム被膜は耐熱性に優れるため、高温で焼鈍しても絶縁層の高絶縁性と高バリヤー性は維持される。また、効率化の観点から、焼鈍温度は、好ましくは、1000℃以下、950℃以下、又は920℃以下である。加熱時間は、例えば、0.1〜5時間、0.5〜2時間である。加熱雰囲気は、不活性雰囲気であることが好ましい。   The annealing temperature can be appropriately selected according to the type of the soft magnetic particles and the low-melting glass, but is preferably 550 ° C or higher, 650 ° C or higher, 700 ° C or higher, or 750 ° C or higher. Since the aluminum oxide film has excellent heat resistance, the insulating layer maintains high insulating properties and high barrier properties even when annealed at a high temperature. From the viewpoint of efficiency, the annealing temperature is preferably 1000 ° C. or lower, 950 ° C. or lower, or 920 ° C. or lower. The heating time is, for example, 0.1 to 5 hours and 0.5 to 2 hours. The heating atmosphere is preferably an inert atmosphere.

<熱処理工程>
本実施形態は、焼鈍の後に、500時間以上、200℃以下の温度で熱処理を行う工程(強度向上熱処理工程とも称す)を含む。
<Heat treatment process>
The present embodiment includes a step of performing a heat treatment at a temperature of not less than 500 hours and not more than 200 ° C. after annealing (also referred to as a strength improving heat treatment step).

焼鈍処理では、低融点ガラスとともに添加される潤滑剤の揮発や燃焼が生じるが、焼鈍処理は、一般的に極低酸素雰囲気下で行われるため、潤滑剤が十分に燃焼し難い。そのため、潤滑剤が二酸化炭素まで分解せずに、その一部がカーボン等の介在物として圧粉磁心中に残存してしまう。カーボン等の介在物が圧粉磁心中に存在すると、ガラスの粒子間接着を阻害し、強度低下の要因となる。そこで、本実施形態では、焼鈍工程後に、500時間以上、200℃以下の温度で熱処理を行う。この熱処理により、圧粉磁心中に残存したカーボン等の介在物を二酸化炭素に酸化させて圧粉磁心から十分に放出することができる。その結果、粒子間の接着強度を向上することができる。   In the annealing treatment, the lubricant added together with the low-melting glass is volatilized and burned. However, since the annealing treatment is generally performed in an extremely low oxygen atmosphere, it is difficult for the lubricant to burn sufficiently. Therefore, the lubricant does not decompose to carbon dioxide, and a part of the lubricant remains in the dust core as an inclusion such as carbon. When inclusions such as carbon are present in the dust core, the inter-particle adhesion of glass is hindered, which causes a reduction in strength. Therefore, in this embodiment, after the annealing step, heat treatment is performed at a temperature of 500 ° C. or more and 200 ° C. or less. By this heat treatment, inclusions such as carbon remaining in the dust core can be oxidized to carbon dioxide and sufficiently released from the dust core. As a result, the adhesive strength between the particles can be improved.

該熱処理の温度は、好ましくは、70℃以上、80℃以上、100℃以上、125℃以上、又は150℃以上である。また、該熱処理は、酸化雰囲気下で行うことが好ましい。酸化雰囲気は、適度な酸素(特にO)を含む環境であればよく、大気雰囲気であることが好ましい。また、酸化雰囲気は、高湿度条件であってもよい。高湿度条件は、好ましくは、相対湿度が50%以上、より好ましくは80%以上である。酸化雰囲気の露点は、好ましくは、−40℃以下、−50℃以下である。 The temperature of the heat treatment is preferably 70 ° C or higher, 80 ° C or higher, 100 ° C or higher, 125 ° C or higher, or 150 ° C or higher. Further, the heat treatment is preferably performed in an oxidizing atmosphere. The oxidizing atmosphere may be an environment containing appropriate oxygen (particularly O 2 ), and is preferably an air atmosphere. Further, the oxidizing atmosphere may be under a high humidity condition. In the high humidity condition, the relative humidity is preferably 50% or more, more preferably 80% or more. The dew point of the oxidizing atmosphere is preferably −40 ° C. or lower, and −50 ° C. or lower.

<圧粉磁心>
得られる圧粉磁心は、軟磁性粒子と、該軟磁性粒子の表面を被覆する酸化アルミニウム被膜と、酸化アルミニウム被膜の表面の少なくとも一部を被覆する低融点ガラス層と、を有する。
<Powder core>
The obtained dust core has soft magnetic particles, an aluminum oxide coating covering the surface of the soft magnetic particles, and a low-melting glass layer covering at least a part of the surface of the aluminum oxide coating.

圧粉磁心は、その形態を問わず、各種の電磁機器、例えば、モータ、アクチュエータ、トランス、誘導加熱器(IH)、スピーカ、リアクトル等に利用され得る。具体的には、好ましくは、電動機又は発電機の界磁又は電機子を構成する鉄心に用いられる。中でも、低損失で高出力(高磁束密度)が要求される駆動用モータ用の鉄心に好適に用いられる。   Regardless of its form, the dust core can be used for various electromagnetic devices, for example, motors, actuators, transformers, induction heaters (IH), speakers, reactors, and the like. Specifically, it is preferably used for a magnetic field of an electric motor or a generator or an iron core constituting an armature. Above all, it is suitably used for an iron core for a driving motor which requires low loss and high output (high magnetic flux density).

以下、実施例を挙げて本実施形態を具体的に説明する。なお、本実施形態は、以下の実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present embodiment will be specifically described with reference to examples. This embodiment is not limited by the following examples.

(実施例1)
実施例1では、先ず、表面に絶縁層としての酸化アルミニウム被膜を有するFe−Si−Al系軟磁性粉末を調製した(絶縁層形成工程)。次に、その酸化アルミニウム被膜が形成された軟磁性粉末に、低融点ガラス及び潤滑剤を添加して混合し、磁心用粉末を調製した(磁心用粉末調製工程)。次に、この磁心用粉末を加圧成形した(圧粉成形工程)。次に、得られた圧粉成形体を焼鈍した(焼鈍工程)。次に、焼鈍処理した圧粉成形体に上述の熱処理を施し、圧粉磁心を得た(強度向上熱処理工程)。以下、各工程について、詳細に説明する。
(Example 1)
In Example 1, first, an Fe—Si—Al-based soft magnetic powder having an aluminum oxide film as an insulating layer on its surface was prepared (insulating layer forming step). Next, a low-melting glass and a lubricant were added to and mixed with the soft magnetic powder on which the aluminum oxide film was formed to prepare a powder for a magnetic core (a powder preparing step for a magnetic core). Next, the powder for a magnetic core was pressed (a powder compacting step). Next, the obtained green compact was annealed (annealing step). Next, the above-described heat treatment was performed on the annealed dust compact to obtain a dust core (strength improving heat treatment step). Hereinafter, each step will be described in detail.

<絶縁層形成工程>
軟磁性粉末として、Fe−Si−Al系軟磁性粉末(アトマイズ粉)を用意した。
<Insulating layer forming step>
As the soft magnetic powder, an Fe—Si—Al-based soft magnetic powder (atomized powder) was prepared.

・酸化処理工程
軟磁性粉末を回転炉に入れ、大気雰囲気ガスが0.5L/minの割合で流れる酸化雰囲気中で、900℃で2時間加熱した。なお、大気雰囲気の露点は−60℃であった。これにより、粒子表面に酸化アルミニウム被膜が形成された軟磁性粉末を得た。
Oxidation treatment step The soft magnetic powder was placed in a rotary furnace and heated at 900 ° C for 2 hours in an oxidizing atmosphere in which an atmospheric gas flowed at a rate of 0.5 L / min. The dew point in the air atmosphere was -60C. As a result, a soft magnetic powder having an aluminum oxide film formed on the particle surface was obtained.

<磁心用粉末調製工程>
得られた軟磁性粉末98質量部と、SiO−B−ZnO系の低融点ガラス粉末1.5質量部と、ベヘニルアルコール、エルカ酸モノアミド及びステアリン酸モノアミドをそれぞれ1:1:3の質量比で混合した混合物0.5質量部(潤滑剤)と、を回転ボールミルで混合し、磁心用粉末を調製した。
<Process for preparing powder for magnetic core>
And the soft magnetic powder 98 parts by mass of the resultant and SiO 2 -B 2 O 3 -ZnO glass frit having a low melting point 1.5 parts by weight of the system, behenyl alcohol, erucic acid monoamide and stearic acid monoamide of 1: 1: 3 0.5 parts by mass (lubricant) of the mixture mixed at a mass ratio were mixed with a rotary ball mill to prepare a magnetic core powder.

<圧粉成形工程>
得られた磁心用粉末を用いて、金型潤滑温間高圧成形法により、リング状(内径30mm、外径39mm、厚さ5mm)の圧粉成形体を得た。
<Compacting process>
Using the obtained powder for a magnetic core, a ring-shaped (30 mm inner diameter, 39 mm outer diameter, 5 mm thick) green compact was obtained by mold lubrication warm high pressure molding.

<焼鈍工程>
得られた圧粉成形体を加熱炉に入れ、窒素ガスが0.5L/minの割合で流れる非酸化雰囲気中で、750℃の温度で30分間加熱した。
<Annealing process>
The obtained green compact was placed in a heating furnace and heated at 750 ° C. for 30 minutes in a non-oxidizing atmosphere in which nitrogen gas flows at a rate of 0.5 L / min.

<強度向上熱処理工程>
焼鈍処理が施された圧粉成形体を、加熱器に入れ、大気雰囲気下、170℃の温度で、500時間加熱した。以上の工程により、圧粉磁心を製造した。
<Strength improving heat treatment process>
The annealed green compact was placed in a heater and heated at 170 ° C. for 500 hours in an air atmosphere. Through the above steps, a dust core was manufactured.

<圧粉磁心の評価>
得られた各圧粉磁心について、圧環強度を測定した。具体的には、オートグラフを用いて最大荷重を測定し、圧環強度を算出した。圧環強度試験は、JIS Z 2507に準拠した方法を用いて行った。得られた圧環強度から圧環強度向上率を算出した。結果を表1に示す。
<Evaluation of dust core>
The radial crushing strength of each of the obtained dust cores was measured. Specifically, the maximum load was measured using an autograph, and the radial crushing strength was calculated. The radial crushing strength test was performed using a method based on JIS Z2507. From the obtained radial crushing strength, the radial crushing strength improvement rate was calculated. Table 1 shows the results.

(実施例2)
加熱時間を1000時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、圧粉磁心を製造した。結果を表1に示す。
(Example 2)
A dust core was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the heating time was changed to 1000 hours. Table 1 shows the results.

(実施例3)
加熱温度を200℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、圧粉磁心を製造した。結果を表1に示す。
(Example 3)
A dust core was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature was set to 200 ° C. Table 1 shows the results.

(実施例4)
加熱温度を200℃とし、かつ加熱時間1000時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、圧粉磁心を製造した。結果を表1に示す。
(Example 4)
A dust core was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature was 200 ° C. and the heating time was 1000 hours. Table 1 shows the results.

(実施例5)
加熱温度を85℃とし、かつ高湿度条件下(85%RH)としたこと以外は、実施例1と同様にして、圧粉磁心を製造した。結果を表1に示す。「85℃、85%RH」とは、85℃における飽和水蒸気量の0.85倍の水蒸気を含む雰囲気のことを指す。
(Example 5)
A dust core was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature was set to 85 ° C. and the conditions of high humidity (85% RH) were used. Table 1 shows the results. “85 ° C., 85% RH” refers to an atmosphere containing 0.85 times the amount of saturated steam at 85 ° C.

(実施例6)
加熱温度を85℃とし、加熱時間1000時間とし、かつ高湿度条件下(85%RH)としたこと以外は、実施例1と同様にして、圧粉磁心を製造した。結果を表1に示す。
(Example 6)
A dust core was produced in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature was 85 ° C., the heating time was 1000 hours, and the conditions were high humidity (85% RH). Table 1 shows the results.

(比較例1)
加熱時間を1時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、圧粉磁心を製造した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
A dust core was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the heating time was set to 1 hour. Table 1 shows the results.

(比較例2)
加熱時間を100時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、圧粉磁心を製造した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
A dust core was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the heating time was changed to 100 hours. Table 1 shows the results.

図1に、表1の結果をグラフ化したものを示す。図1から、500時間以上であれば、強度向上効果の飽和(最大)値が得られることが確認される。   FIG. 1 shows a graph of the results of Table 1. From FIG. 1, it is confirmed that a saturation (maximum) value of the strength improvement effect can be obtained if the time is 500 hours or more.

Claims (1)

Fe−Si−Al系軟磁性粉末に酸化アルミニウム被膜を形成する工程と、
酸化アルミニウム被膜が形成されたFe−Si−Al系軟磁性粉末と、低融点ガラスと、潤滑剤とを混合して、磁心用粉末を調製する工程と、
磁心用粉末を圧粉成形して、圧粉成形体を形成する工程と、
圧粉成形体を焼鈍する工程と、
焼鈍の後に、500時間以上、200℃以下の温度で熱処理を行う工程と、
を含む、圧粉磁心の製造方法。
Forming an aluminum oxide film on the Fe-Si-Al soft magnetic powder;
Mixing the Fe-Si-Al-based soft magnetic powder with the aluminum oxide film formed thereon, the low-melting glass, and a lubricant to prepare a magnetic core powder;
A step of compacting the powder for a magnetic core to form a compact;
Annealing the green compact;
After annealing, performing a heat treatment at a temperature of 200 ° C. or less for 500 hours or more,
A method for producing a dust core.
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