JP2021025083A - 軟磁性粉末、この軟磁性粉末によって構成された圧粉磁心、軟磁性粉末の製造方法及び圧粉磁心の製造方法。 - Google Patents
軟磁性粉末、この軟磁性粉末によって構成された圧粉磁心、軟磁性粉末の製造方法及び圧粉磁心の製造方法。 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本実施形態の圧粉磁心は、所定の温度で熱処理をした軟磁性粉末を加圧成形することで所定の形状のコアとして形成される。圧粉磁心は、リアクトルの磁性体として使用される。この圧粉磁心の製造方法について図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態の圧粉磁心の製造工程を示すフローチャートである。図1に示すように、本実施形態の圧粉磁心の製造方法は、(1)粉末熱処理工程、(2)絶縁処理工程、(3)潤滑剤混合工程、(4)成形工程、(5)焼鈍工程を有する。
粉末熱処理工程は、軟磁性粉末を熱処理する工程である。軟磁性粉末は、FeSiAl合金から成る。このFeSiAl合金粉末を熱処理することで、FeSiAl合金粉末の結晶構造を変化させる。
絶縁処理工程は、FeSiAl合金粉末の表面に絶縁被膜を形成する工程である。絶縁被膜としては、シランカップリング剤、シリコーンオリゴマー、シリコーンレジンなどを用いることができる。本実施形態の絶縁処理工程では、(a)シランカップリング剤混合工程、(b)シリコーンレジン混合工程の2つの工程を有する。
シランカップリング剤混合工程では、シランカップリング剤を混合して、熱処理を行ったFeSiAl合金粉末の表面を被覆する工程である。シランカップリング剤の種類としては、アミノシラン系、エポキシシラン系、イソシアヌレート系のシランカップリング剤を使用することができ、特に、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、トリス−(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートが良い。
シリコーンレジン混合工程では、シランカップリング剤によって被覆されたFeSiAl合金粉末に対して、シリコーンレジンを所定量添加し、大気雰囲気中、所定の温度で乾燥させる工程である。シリコーンレジン混合工程により、シランカップリング剤による被膜の外側にシリコーンレジン層が形成される。
潤滑剤混合工程は、絶縁処理されたFeSiAl合金粉末に対して、潤滑剤を添加し、混合する工程である。本工程を経ることで、シリコーンレジン層の表面に潤滑剤が被覆される。潤滑剤としては、ステアリン酸及びその金属塩並びにエチレンビスステアルアミド、エチレンビスステアラマイド、エチレンビスステアレートアミドなどのワックスが使用できる。潤滑剤を混合することにより、粉末同士の滑りをよくすることができるので、成形密度を高くすることができる。さらに、成形時の上パンチの抜き圧低減、金型と粉末の接触によるコア壁面の縦筋の発生を防止することが可能である。潤滑剤の添加量は、軟磁性粉末に対して、0.1wt%〜0.6wt%程度であることが好ましい。
成形工程では、表面に絶縁被膜が形成された軟磁性粉末を加圧成形することにより、成形体を形成する。成形時の圧力は10〜20ton/cm2であり、平均で15ton/cm2程度が好ましい。
焼鈍工程では、成形工程を経た成形体に対して、N2ガス中又はN2+H2ガス非酸化性雰囲気中、大気中にて、600℃以上且つ軟磁性粉末に被覆した絶縁被膜が破壊される温度(例えば、800℃とする)以下で、熱処理を行う。この焼鈍工程を経ることで圧粉磁心が作製される。
本発明の実施例を表1及び図2〜図5を参照しつつ説明する。実施例1−5及び比較例1−4は、下記(1)の粉末熱処理温度のみを変えて、その他は同一の条件で作製した。
(1)平均粒子径19.8μm(メジアン径(D50))のFeSiAl合金粉末を用いた。このFeSiAl合金粉末を熱処理なし及び400℃〜1000℃の異なる熱処理温度で熱処理を行った。熱処理の条件としては、窒素雰囲気中で2時間熱処理を行った。
(2)熱処理したFeSiAl合金粉末に対して、シランカップリング剤を1.0wt%添加し、200℃で2時間乾燥した。その後、塊を解砕するため目開き250μmで篩通しを行った。
(3)シランカップリング剤を添加したFeSiAl合金粉末に対して、シリコーンレジン(メチルフェニル系)を1.5wt%添加し、150℃で2時間乾燥した。その後、塊を解砕するため目開き250μmで篩通しを行った。
(4)上記のように作製されたFeSiAl合金粉末に、潤滑剤としてエチレンビスステアルアミド(Acrawax(登録商標))を0.5wt%添加した。そして、これらを外径16.5mm、内径11.0mm、高さ5.0mmのトロイダル形状の容器に充填し、成形圧力15ton/cm2で成形体を作製した。
(5)最後に、上記のように作製した成形体を750℃の温度で2時間、大気雰囲気で焼鈍処理を行い、圧粉磁心を作製した。
以上のように作製した実施例1−5及び比較例1−4について、結晶構造に占めるDO3構造、B2構造及び不規則構造の割合、格子定数、保磁力Hc及び鉄損Pcv(ヒステリシス損失Ph及び渦電流損失Pe)を測定した。結晶構造に占めるDO3構造、B2構造及び不規則構造の各割合、格子定数、保磁力は、上記(1)の各温度で粉末熱処理を経たFeSiAl合金粉末を測定して算出した。
Ph =Kh×f・・(2)
Pe =Ke×f2・・(3)
Pcv:鉄損
Kh :ヒステリシス損失係数
Ke :渦電流損失係数
f :周波数
Ph :ヒステリシス損失
Pe :渦電流損失
表1及び図2に示すように、400℃で粉末熱処理を行った比較例2の粉末の結晶構造に占める不規則構造の割合は、40.13wt%で最大となり、ここから熱処理温度を高温にするにつれて、不規則構造の割合は減少している。そして、1000℃で粉末熱処理を行うと、比較例4に示すように、不規則構造の割合は、2.03wt%となり、粉末に占める不規則構造はほとんどなくなることが分かる。
表1及び図5に示すように、粉末の熱処理温度を上げると、保磁力Hcは低減する。従来は、粉末内の不規則構造の割合を減らし、保磁力Hcを減少させることで、ヒステリシス損失Phは低減すると考えられてきた。
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
Claims (6)
- FeSiAl合金粉末から成る軟磁性粉末であって、
前記FeSiAl合金粉末の結晶構造には、前記結晶構造が不規則な構造となる不規則構造が含まれ、
前記結晶構造に占める前記不規則構造の割合は、5.70wt%以上31.74wt%以下であること、
を特徴とする軟磁性粉末。 - 前記FeSiAl合金粉末がガスアトマイズ粉末であること、
を特徴とする請求項1に記載の軟磁性粉末。 - 保磁力が、0.43A/cm以上1.81A/cm以下であること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の軟磁性粉末。 - 前記1乃至3の何れかに記載された軟磁性粉末によって構成された圧粉磁心。
- FeSiAl合金粉末から成る軟磁性粉末を500℃以上700℃以下で熱処理する粉末熱処理工程を有し、
前記粉末熱処理工程を経たFeSiAl合金粉末の結晶構造において、前記結晶構造が不規則な構造となる不規則構造が含まれ、
前記結晶構造に占める前記不規則構造の割合は、5.70wt%以上31.74wt%以下であること、
を特徴とする軟磁性粉末の製造方法。 - 前記請求項5記載の前記軟磁性粉末によって構成された圧粉磁心の製造方法であって、
前記粉末熱処理工程を経た前記軟磁性粉末を加圧成形して成形体を作製する成形工程と、
前記成形体を600℃以上800℃以下で焼鈍する焼鈍工程と、
を有すること、
を特徴とする圧粉磁心の製造方法。
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