JP2022001659A - Iron-based powder for dust core and dust core using the same - Google Patents

Iron-based powder for dust core and dust core using the same Download PDF

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Naoki Yamamoto
拓也 高下
Takuya Takashita
誠 中世古
Makoto Nakaseko
繁 宇波
Shigeru Unami
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Abstract

To provide iron-based powder for a dust core capable of bring out a dust core having low iron loss and high insulation properties.SOLUTION: In iron-based powder for a dust core, the central value of the particle diameters calculated by volume frequency on accumulation of particles composing the iron-based powder for a dust core is 150 μm or lower, the volume frequency on accumulation in the circularity of 0.70 or lower in the particles is 30% or lower, and also, the central value of the circularity calculated by the volume frequency on accumulation is 0.80 or higher.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は圧粉磁芯用鉄基粉末およびそれを用いた圧粉磁芯に関する。 The present invention relates to an iron-based powder for a dust core and a powder core using the iron-based powder.

粉末冶金法は、溶製法に比べ、複雑な形状の部品の製造においても寸法精度が高く、また、原料の無駄が少ないため、各種部品の製造に適用されている。粉末冶金法によって製造される製品としては、例えば、圧粉磁芯が挙げられる。圧粉磁芯は、粉末を加圧成形して製造される磁芯であり、リアクトル等の鉄芯などに用いられる。近年、特にハイブリッド自動車や電気自動車において小型かつ航続距離向上のため磁気特性に優れたリアクトル等が必要とされており、使用する圧粉磁芯にもより優れた磁気特性を有することが要求されている。そのため、高磁束密度かつ低鉄損である強磁性金属粉末を絶縁被膜で被覆し、加圧成形した圧粉磁芯が実用化されている。 Compared to the melting method, the powder metallurgy method is applied to the production of various parts because it has high dimensional accuracy even in the production of parts having complicated shapes and the waste of raw materials is small. Examples of the product manufactured by the powder metallurgy method include a dust core. The dust core is a magnetic core manufactured by pressure-molding powder, and is used for an iron core such as a reactor. In recent years, particularly in hybrid vehicles and electric vehicles, reactors and the like that are small in size and have excellent magnetic characteristics are required to improve the cruising range, and the dust cores used are also required to have better magnetic characteristics. There is. Therefore, a compact magnetic core in which a ferromagnetic metal powder having a high magnetic flux density and a low iron loss is coated with an insulating film and pressure-molded has been put into practical use.

特に圧粉磁芯を低鉄損とするためには、鉄損を構成するヒステリシス損と渦電流損の低減が必要である。そのための手段として、金属粉末粒子の円形度に着目した技術が提案されている。
例えば、特許文献1には、0.75以上の円形度の粒子の個数分率が50%以上、かつ0.65以下の円形度の粒子の個数分率が15%以下であるとともに、円相当径の平均値が50μm以上である鉄基粉末を使用することで、保磁力を低減し、さらにはヒステリシス損を低減することが開示されている。
特許文献2には、粒子の円形度の最大値が0.5以上かつ平均値が0.2以上である粉末を使用することで、粉末を金型へ充填する際の流動性を向上させ、軟磁気特性を向上することが開示されている。
In particular, in order to reduce the iron loss of the dust core, it is necessary to reduce the hysteresis loss and the eddy current loss that constitute the iron loss. As a means for that, a technique focusing on the circularity of the metal powder particles has been proposed.
For example, in Patent Document 1, the number fraction of particles having a circularity of 0.75 or more is 50% or more, and the fractional proportion of particles having a circularity of 0.65 or less is 15% or less, and is equivalent to a circle. It is disclosed that the coercive force is reduced and the hysteresis loss is reduced by using the iron-based powder having an average diameter of 50 μm or more.
In Patent Document 2, by using a powder having a maximum value of the circularity of particles of 0.5 or more and an average value of 0.2 or more, the fluidity when the powder is filled in a mold is improved. It is disclosed to improve soft magnetic properties.

特開2009−200325号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-200325 特開2019−21906号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-21906

しかしながら、特許文献1の技術のように一定値以下の円形度の粒子の個数分率が一定値以下としただけでは、極端に円形度の低い粒子が多い場合などが含まれ、目的とする保磁力が得られなくなるといった問題が発生し得る。
特許文献2の技術でのように粒子の円形度の最大値0.5以上と平均値0.2以上とを指定しただけでは、圧粉磁芯の空隙率と相関のある粉末の流動性へ影響を及ぼす円形度の低い粒子が十分に考慮されておらず、流動性改善には不十分である。
However, if the number fraction of the particles having a circularity of a certain value or less is set to a certain value or less as in the technique of Patent Document 1, there are cases where there are many particles having an extremely low circularity, and the target maintenance is performed. Problems such as the inability to obtain magnetic force may occur.
Just by specifying the maximum value of 0.5 or more and the average value of 0.2 or more for the circularity of the particles as in the technique of Patent Document 2, the fluidity of the powder correlates with the void ratio of the dust core. The low circularity particles that affect it are not fully considered and are insufficient for improving fluidity.

本発明は、上記の問題を解決し、低い鉄損および高い絶縁性を有する圧粉磁芯をもたらすことができる圧粉磁芯用鉄基粉末を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an iron-based powder for a dust core that can solve the above problems and provide a powder core having low iron loss and high insulating properties.

本発明者らは、粉末の特性値として、粉末粒子全体の体積頻度の円形度分布と円形度の中央値に着目し、所定の円形度を有する粒子の累積の体積頻度と粒子全体の円形度の中央値との2つを指標とし、これらの指標に関する条件範囲を設定することで、低い鉄損および高い絶縁性を有する圧粉磁芯の作製が可能であることを見出した。本発明は、前記知見に基づくものであり、その要旨構成は次のとおりである。 The present inventors pay attention to the circularity distribution of the volume frequency of the entire powder particles and the median value of the circularity as the characteristic values of the powder, and the cumulative volume frequency of the particles having a predetermined circularity and the circularity of the entire particles. It was found that it is possible to produce a dust core having low iron loss and high insulating property by setting the condition range for these indexes using the two as the median value of. The present invention is based on the above findings, and its gist structure is as follows.

[1]圧粉磁芯用鉄基粉末であって、前記圧粉磁芯用鉄基粉末を構成する粒子の累積の体積頻度で算出した粒径の中央値が150μm以下であり、前記粒子の円形度0.70以下の累積の体積頻度が30%以下であり、かつ累積の体積頻度で算出した円形度の中央値が0.80以上である、圧粉磁芯用鉄基粉末。
[2]前記粒子の最大粒径が500μm以下である、[1]の圧粉磁芯用鉄基粉末。
[3]不可避的不純物を除く成分組成が、組成式;FeaSibcdCuef
(式中、
79at%≦a≦84.5at%、
0at%≦b<6at%、
0at%<c≦10at%、
4at%<d≦11at%、
0.2at%≦e≦1.5at%、
0at%≦f≦4at%、かつ
a+b+c+d+e+f=100at%であり、
Mは、Nb、Mo、Ni、Sn、Zr、Ta、W、Hf、Ti、V、Cr、Mn、C、Al、S、OおよびNからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である)
で示される軟磁性粉末からなる、[1]または[2]の圧粉磁芯用鉄基粉末。
[4]前記粒子の表面に絶縁被覆を有する、[1]〜[3]のいずれかの圧粉磁芯用鉄基粉末。
[5][1]〜[4]のいずれかの圧粉磁芯用鉄基粉末を用いてなる圧粉磁芯。
[1] The median particle size of the iron-based powder for the dust core, which is calculated by the cumulative volume frequency of the particles constituting the iron-based powder for the powder magnetic core, is 150 μm or less, and the particles have the same particle size. An iron-based powder for a dust core having a cumulative volume frequency of 0.70 or less and a median circularity of 0.80 or more calculated by the cumulative volume frequency of 30% or less.
[2] The iron-based powder for a compact magnetic core according to [1], wherein the maximum particle size of the particles is 500 μm or less.
[3] The composition of the components excluding unavoidable impurities is the composition formula; Fe a Si b B c P d Cu e M f.
(During the ceremony,
79 at% ≤ a ≤ 84.5 at%,
0 at% ≤ b <6 at%,
0 at% <c ≤ 10 at%,
4at% <d≤11at%,
0.2 at% ≤ e ≤ 1.5 at%,
0 at% ≤ f ≤ 4 at%, and a + b + c + d + e + f = 100 at%.
M is at least one element selected from the group consisting of Nb, Mo, Ni, Sn, Zr, Ta, W, Hf, Ti, V, Cr, Mn, C, Al, S, O and N).
The iron-based powder for a compact magnetic core according to [1] or [2], which comprises the soft magnetic powder indicated by.
[4] The iron-based powder for a dust core according to any one of [1] to [3], which has an insulating coating on the surface of the particles.
[5] A dust core made of the iron-based powder for the powder core according to any one of [1] to [4].

本発明の圧粉磁芯用鉄基粉末によって、低い鉄損および高い絶縁性を有する圧粉磁芯の作製が可能な理由としては、以下が推測される。
本発明の圧粉磁芯用鉄基粉末においては、円形度が極端に低い粒子の割合が少なく、かつ粉末粒子全体の円形度の中央値が大きいため、1粒子内における磁壁のピンニングサイトとなり得る粉末粒子表面の凹凸が減少しており、磁壁移動が容易である。これにより保磁力が低減するためヒステリシス損が減少する。
また、粉末粒子が球形状に近いため、圧粉体における粉末粒子の絶縁被覆の破壊が低減し、粉末粒子間の導通も減少するため、渦電流損が減少する。さらに、球形状に近い粉末粒子は流動性が高く、圧粉磁芯を作製する際の金型への充填性を向上させ、加圧成形による圧粉成形時にも粉体内での粒子の再配列を促進する一方、金型と粒子間の摩擦を低減させる。そのため、金型壁面における粉体の移動も容易となって圧密しやすく、密度の高い圧粉磁芯が作製可能である。圧粉密度の増加により鉄損の低減が達成できる。
The following can be presumed as the reason why the iron-based powder for a dust core of the present invention can produce a powder core having low iron loss and high insulation.
In the iron-based powder for a dust core of the present invention, since the proportion of particles having extremely low circularity is small and the median circularity of the entire powder particles is large, it can be a pinning site of a magnetic wall in one particle. The unevenness on the surface of the powder particles is reduced, and the domain wall can be easily moved. As a result, the coercive force is reduced, so that the hysteresis loss is reduced.
Further, since the powder particles are close to a spherical shape, the destruction of the insulating coating of the powder particles in the green compact is reduced, and the conduction between the powder particles is also reduced, so that the eddy current loss is reduced. Furthermore, the powder particles that are close to a spherical shape have high fluidity, improve the filling property into the mold when producing the dust core, and rearrange the particles in the powder even during powder molding by pressure molding. While promoting, the friction between the mold and the particles is reduced. Therefore, the powder can be easily moved on the wall surface of the mold and can be easily consolidated, and a high-density powder magnetic core can be produced. Reduction of iron loss can be achieved by increasing the powder density.

本発明の圧粉磁芯用鉄基粉末によれば、低い鉄損および高い絶縁性を有する圧粉磁芯が提供される。 According to the iron-based powder for a dust core of the present invention, a powder core having low iron loss and high insulating property is provided.

以下、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は、本発明の好適な一実施態様を示すものであり、本発明を何ら限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The following description shows a preferred embodiment of the present invention and does not limit the present invention in any way.

<圧粉磁芯用鉄基粉末>
本発明の一実施形態である圧粉磁芯用鉄基粉末(以下、「鉄基粉末」ともいう。)は、構成する粒子の累積の体積頻度で算出した粒径の中央値が150μm以下であり、前記粒子の円形度0.70以下の累積の体積頻度が30%以下であり、かつ累積の体積頻度で算出した円形度の中央値が0.80以上である。ここで、「鉄基粉末」とは、50質量%以上のFeを含む金属粉末を指すものとする。
<Iron-based powder for compaction core>
The iron-based powder for a compact magnetic core (hereinafter, also referred to as “iron-based powder”) according to an embodiment of the present invention has a median particle size of 150 μm or less calculated by the cumulative volume frequency of the constituent particles. The cumulative volume frequency of the particles having a circularity of 0.70 or less is 30% or less, and the median circularity calculated by the cumulative volume frequency is 0.80 or more. Here, the "iron-based powder" refers to a metal powder containing 50% by mass or more of Fe.

[粒径の中央値]
本発明の鉄基粉末は、構成する粒子の累積の体積頻度で算出した粒径の中央値D50が150μm以下である。粒径の中央値D50が上記上限値以下の細粒とした方が粉体の流動性が高くなり、金型への充填密度の向上し、ひいては圧粉磁芯の密度が向上し、鉄損を十分に低減することができる。また、細粒は、渦電流損は小さくすることができ、この点からも鉄損の低減化に有利である。粒径の中央値D50は、好ましくは100μm以下である。一方、粒径の中央値D50は、粉末に均一な樹脂被覆を行う点から、3μm以上とすることができ、好ましくは5μm以上である。
[Median particle size]
In the iron-based powder of the present invention, the median value D 50 of the particle size calculated by the cumulative volume frequency of the constituent particles is 150 μm or less. When the median particle size D 50 is smaller than the above upper limit, the fluidity of the powder is higher, the filling density in the mold is improved, and the density of the dust core is improved, and iron is used. The loss can be sufficiently reduced. Further, the fine particles can reduce the eddy current loss, which is also advantageous for reducing the iron loss. The median particle size D 50 is preferably 100 μm or less. On the other hand, the median particle size D 50 can be 3 μm or more, preferably 5 μm or more, from the viewpoint of uniformly coating the powder with a resin.

粒径の測定と累積の体積頻度からの粒径の中央値D50の算出方法は次の通りとする。
粒径の測定は対象となる粉末を、溶媒(例えば、エタノール)中に投入し、30秒以上の超音波振動により分散させて、レーザー回折・散乱法を用いたレーザー回折式粒度分布測定機により粒子の体積基準の粒度分布を測定する。得られた粒度分布から累積粒度分布を算出し、全粒子の体積の総和の50%に相当する粒子の粒径を中央値D50として、該当粉末の粒径の代表値として用いる。
The method for calculating the median particle size D 50 from the particle size measurement and the cumulative volume frequency is as follows.
To measure the particle size, the target powder is put into a solvent (for example, ethanol), dispersed by ultrasonic vibration for 30 seconds or longer, and then measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring machine using a laser diffraction / scattering method. Measure the particle size distribution based on the volume of the particles. The cumulative particle size distribution is calculated from the obtained particle size distribution, and the particle size of the particles corresponding to 50% of the total volume of all particles is set as the median D 50 and used as a representative value of the particle size of the corresponding powder.

[円形度]
本発明における円形度(C)は、下記(1)式で定義される値とする。

Figure 2022001659
(ここで、
Cは、円形度であり、
Aは、1粒子の投影面積であって、単位はm2であり、
Pは、1粒子の粒子周囲長さであって、単位はmである。) [Circularity]
The circularity (C) in the present invention is a value defined by the following equation (1).
Figure 2022001659
(here,
C is circularity
A is the projected area of one particle, and the unit is m 2 .
P is the peripheral length of one particle, and the unit is m. )

円形度の測定は次の通りとする。
測定対象とする粉末を、例えば圧縮空気で、平坦な表面(例えば、ガラス板の表面)上に分散させて、各粒子の画像を顕微鏡で撮影する。測定対象の粉末における全粒子数は1000個以上とする。
撮影画像をコンピュータで解析し、各粒子の投影面積と粒子周囲長さを測定する。測定結果を上記(1)式に代入して、各粒子の円形度を算出する。
各粒子の投影面積と同じ面積を持つ円の直径(円相当径)を算出し、その直径と同じ直径を有する球の体積を算出する。これにより、各粒子の円形度と体積が得られ、各円形度における体積頻度を算出することができ、円形度0.70以下の粒子の累積の体積頻度(体積割合)を求めることができる。
The measurement of circularity shall be as follows.
The powder to be measured is dispersed on a flat surface (for example, the surface of a glass plate) with compressed air, for example, and an image of each particle is taken with a microscope. The total number of particles in the powder to be measured shall be 1000 or more.
The captured image is analyzed by a computer, and the projected area and perimeter of each particle are measured. Substituting the measurement result into the above equation (1), the circularity of each particle is calculated.
The diameter of a circle having the same area as the projected area of each particle (circle equivalent diameter) is calculated, and the volume of a sphere having the same diameter as the diameter is calculated. As a result, the circularity and volume of each particle can be obtained, the volume frequency at each circularity can be calculated, and the cumulative volume frequency (volume ratio) of particles having a circularity of 0.70 or less can be obtained.

測定対象の粉末における全粒子の円形度について昇順で並べ、全粒子の体積の総和の50%に相当する粒子の円形度の中央値をC50とする。円形度の上限は、その定義より1であるため、円形度の中央値は1以下である。円形度の平均値は、円形度が大きい粒子の値の影響を大きく受けるため、粉末全体の円形度を示す指標として、本発明では円形度の中央値C50を用いることとする。 The circularity of all particles in the powder to be measured is arranged in ascending order, and the median circularity of particles corresponding to 50% of the total volume of all particles is defined as C 50 . Since the upper limit of the circularity is 1 according to the definition, the median circularity is 1 or less. Since the average value of circularity is greatly affected by the value of particles having a large circularity, the median value C 50 of circularity is used in the present invention as an index indicating the circularity of the entire powder.

本発明の鉄基粉末は、粉末を構成する粒子の円形度0.70以下の累積の体積頻度(体積割合)が30%以下であり、かつ累積の体積頻度で算出した円形度の中央値C50が0.80以上である。これらの条件の一方または両方を満たさない場合、球状から乖離して不定形な形状を有する粒子の体積頻度が高くなることによって、粒子の保磁力が大きくなり、また、粒子の絶縁被覆の破壊も増加して圧粉磁芯のヒステリシス損や粒子間の渦電流損の増加を招き、最終的に鉄損も大きくなる。好ましくは円形度0.70以下の累積の体積頻度が20%以下であり、かつ累積の体積頻度で算出した円形度の中央値C50が0.85以上である。円形度が0.70以下の累積の体積頻度は0%であってもよい。また、累積の体積頻度で算出した円形度の中央値C50の上限は1であり、1であってもよい。 In the iron-based powder of the present invention, the cumulative volume frequency (volume ratio) of the particles constituting the powder having a circularity of 0.70 or less is 30% or less, and the median circularity calculated by the cumulative volume frequency C 50 is 0.80 or more. When one or both of these conditions are not satisfied, the coercive force of the particles increases due to the high volume frequency of the particles that deviate from the spherical shape and have an irregular shape, and the insulating coating of the particles is also destroyed. The increase causes a hysteresis loss of the dust core and an increase in eddy current loss between particles, and finally the iron loss also increases. Preferably, the cumulative volume frequency with a circularity of 0.70 or less is 20% or less, and the median circularity C 50 calculated from the cumulative volume frequency is 0.85 or more. The cumulative volume frequency with a circularity of 0.70 or less may be 0%. Further, the upper limit of the median value C 50 of the circularity calculated by the cumulative volume frequency is 1, and may be 1.

[最大粒径]
本発明の鉄基粉末は、最大粒径が500μm以下であることが好ましい。最大粒径を500μm以下とすることで、粉末粒子全体の粒径がある程度均一化するほど、粒径の近い粒子同士が近くに集まるといった粒子の偏析の防止や粗大粒子表面に付着する微細粒子の数が減少し、粗大粒子が作る粒子間の隙間に細粒が入り込むようになるため圧粉磁芯の高密度化や高強度化ができ、低鉄損化につながる。一方、粉末に均一な樹脂被覆を行う点から、最大粒径は10μm以上とすることができる。最大粒径は、レーザー回折式粒度分布測定機により測定した際の粒度分布の最大値であり、測定条件は、上記のD50の測定と同様である。粒子の均一化の点から、最大粒径はD50の2倍以下であることが好ましく、1.5倍以下であることがさらに好ましい。
[Maximum particle size]
The iron-based powder of the present invention preferably has a maximum particle size of 500 μm or less. By setting the maximum particle size to 500 μm or less, the more the particle size of the entire powder particles becomes uniform to some extent, the more particles with similar particle sizes gather closer together to prevent segregation of the particles and the fine particles adhering to the surface of the coarse particles. As the number decreases and fine particles enter into the gaps between the particles created by the coarse particles, the powder magnetic core can be made denser and stronger, leading to lower iron loss. On the other hand, the maximum particle size can be 10 μm or more from the viewpoint of uniformly coating the powder with a resin. Maximum particle size is the maximum value of the particle size distribution when measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer, the measurement conditions are the same as the above measurement of D 50. From the viewpoint of particle homogenization, the maximum particle size is preferably 2 times or less, more preferably 1.5 times or less of D 50.

[成分組成]
本発明の鉄基粉末は、不可避的不純物を除く成分組成が、
組成式:FeaSibcdCuef
(式中、
79at%≦a≦84.5at%、
0at%≦b<6at%、
0at%<c≦10at%、
4at%<d≦11at%、
0.2at%≦e≦1.5at%、
0at%≦f≦4at%、
a+b+c+d+e+f=100at%であり、
Mは、Nb、Mo、Ni、Sn、Zr、Ta、W、Hf、Ti、V、Cr、Mn、C、Al、S、O、Nからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である)
で示される軟磁性粉末からなることが好ましい。このような組成とすることにより、粉末の結晶化度を10%以下に抑えることができ、熱処理後によって、bccFeのナノ結晶を析出させて磁性特性を一層改善することができる。
軟磁性粉末は、製造工程等から不可避的に混入される不可避的不純物が含まれ得るが、上記組成式は、不可避的不純物を除いたものである。
[Ingredient composition]
The iron-based powder of the present invention has a component composition excluding unavoidable impurities.
Composition formula: Fe a Si b B c P d Cu e M f
(During the ceremony,
79 at% ≤ a ≤ 84.5 at%,
0 at% ≤ b <6 at%,
0 at% <c ≤ 10 at%,
4at% <d≤11at%,
0.2 at% ≤ e ≤ 1.5 at%,
0 at% ≤ f ≤ 4 at%,
a + b + c + d + e + f = 100 at%,
M is at least one element selected from the group consisting of Nb, Mo, Ni, Sn, Zr, Ta, W, Hf, Ti, V, Cr, Mn, C, Al, S, O and N).
It is preferably composed of the soft magnetic powder represented by. With such a composition, the crystallinity of the powder can be suppressed to 10% or less, and nanocrystals of bccFe can be precipitated after the heat treatment to further improve the magnetic properties.
The soft magnetic powder may contain unavoidable impurities that are inevitably mixed in from the manufacturing process or the like, but the above composition formula excludes unavoidable impurities.

Feは、磁性を担う必須元素であり、Feの割合は79at%以上かつ84.5at%以下であることができ、好ましくは80at%以上であり、また、83.5at%以下である。 Fe is an essential element responsible for magnetism, and the proportion of Fe can be 79 at% or more and 84.5 at% or less, preferably 80 at% or more, and 83.5 at% or less.

Siは、非晶質相形成を担う元素であり、Siの割合は6at%未満(ゼロを含む)とすることができ、好ましくは2at%以上であり、また、より好ましくは5.5at%以下である。 Si is an element responsible for forming an amorphous phase, and the proportion of Si can be less than 6 at% (including zero), preferably 2 at% or more, and more preferably 5.5 at% or less. Is.

Bは、非晶質相形成を担う元素であり、Bの割合は4at%以上かつ10at%以下とすることができ、好ましくは5at%以上であり、また、好ましくは9at%以下である。 B is an element responsible for forming an amorphous phase, and the proportion of B can be 4 at% or more and 10 at% or less, preferably 5 at% or more, and preferably 9 at% or less.

Pは。非晶質相形成を担う元素であり、Pの割合は4at%超かつ11at%以下とすることができ、好ましくは5at%超であり、また、好ましくは10at%以下である。 P is. It is an element responsible for forming an amorphous phase, and the proportion of P can be more than 4 at% and 11 at% or less, preferably more than 5 at%, and preferably 10 at% or less.

Cuは、ナノ結晶化に寄与する元素であり、Cuの割合は、0.2at%以上かつ1.5at%未満とすることができ、好ましくは0.3at%以上であり、また、好ましくは1.0at%以下である。 Cu is an element that contributes to nanocrystallization, and the proportion of Cu can be 0.2 at% or more and less than 1.5 at%, preferably 0.3 at% or more, and preferably 1 It is 0.0 at% or less.

上記元素以外に、Nb、Mo、Ni、Sn、Zr、Ta、W、Hf、Ti、V、Cr、Mn、C、Al、S、O、Nからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含んでもよい。これらの元素の割合は、4at%以下(ゼロを含む)とすることができる。 In addition to the above elements, at least one element selected from the group consisting of Nb, Mo, Ni, Sn, Zr, Ta, W, Hf, Ti, V, Cr, Mn, C, Al, S, O and N can be used. It may be included. The proportion of these elements can be 4 at% or less (including zero).

[粉末の製造]
本発明の鉄基粉末は、金属溶湯に水やガスを吹き付け、噴霧状にして冷却凝固させる水アトマイズ法やガスアトマイズ法を用いて製造することができる。あるいは、粉砕法や酸化物還元法で得られた粉末を加工することによって得ることもできる。
水アトマイズ法やガスアトマイズ法を用いる場合、水やガスを吹き付けるガスを低圧に調整することにより、円形度を所定の範囲とすることができる。あるいは、円形度の調整は、粒子表面の平滑化や、篩での分級で円形度の低い粒子を除去することで行うこともできる。例えば、粉砕法や酸化物還元法、または通常の高圧での水アトマイズ法やガスアトマイズ法で得られた粉末の粒子表面を平滑化するか、および/または篩での分級により円形度の低い粒子を除去して、本発明の鉄基粉末を得ることもできる。
[Manufacturing of powder]
The iron-based powder of the present invention can be produced by using a water atomizing method or a gas atomizing method in which water or gas is sprayed onto a molten metal to form a spray and cooled and solidified. Alternatively, it can also be obtained by processing the powder obtained by the pulverization method or the oxide reduction method.
When the water atomizing method or the gas atomizing method is used, the circularity can be set within a predetermined range by adjusting the water or the gas to which the gas is blown to a low pressure. Alternatively, the circularity can be adjusted by smoothing the surface of the particles or by classifying the particles with a sieve to remove particles having a low circularity. For example, smoothing the particle surface of the powder obtained by the pulverization method, the oxide reduction method, the normal high-pressure water atomization method or the gas atomization method, and / or classifying with a sieve to obtain particles having a low circularity. It can also be removed to obtain the iron-based powder of the present invention.

本発明の鉄基粉末が所定の組成式の軟磁性粉末からなる粉末の場合、所定の組成になるように原料を調整して製造することができる。例えば、水アトマイズ法やガスアトマイズ法を用いる場合、原料を所定の組成になるように秤量し、溶解して合金溶湯を作製し、合金溶湯をノズルから排出し、水やガスを吹き付け、噴霧状にして冷却凝固させて、場合により加工をして所望の粉末を得ることができる。 When the iron-based powder of the present invention is a powder composed of a soft magnetic powder having a predetermined composition formula, it can be produced by adjusting the raw materials so as to have a predetermined composition. For example, when the water atomizing method or the gas atomizing method is used, the raw materials are weighed so as to have a predetermined composition and melted to prepare a molten alloy, and the molten alloy is discharged from a nozzle and sprayed with water or gas to form a spray. Can be cooled and solidified, and optionally processed to obtain the desired powder.

[絶縁被覆]
本発明の圧粉磁芯用鉄基粉末は、該圧粉磁芯用鉄基粉末を構成する粒子の表面に絶縁被覆を備えることができる。
[Insulation coating]
The iron-based powder for a dust core of the present invention can be provided with an insulating coating on the surface of the particles constituting the iron-based powder for a dust core.

絶縁被覆は、特に限定されず、無機絶縁被覆であっても、有機絶縁被覆であってもよい。これらの一方を用いても、両方を用いてもよい。
無機絶縁被覆としては、アルミニウム化合物を含有する被膜が好ましく、リン酸アルミニウムを含有する被膜がより好ましい。無機絶縁被覆は、化成皮膜であってもよい。
有機絶縁被覆としては、有機樹脂被膜が好ましい。有機樹脂被膜としては、例えば、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。これらを単独で含んでいても、2種以上を任意の比率で含んでいてもよい。中でも、シリコーン樹脂を含有する被膜がより好ましい。
絶縁被覆は、1層の被膜であっても、2層以上からなる多層被膜であってもよい。多層被膜は、同種の被膜からなる多層被膜であっても、異なる種類の被膜からなる多層被膜であってもよい。
The insulating coating is not particularly limited, and may be an inorganic insulating coating or an organic insulating coating. Either one of these may be used or both may be used.
As the inorganic insulating coating, a coating film containing an aluminum compound is preferable, and a coating film containing aluminum phosphate is more preferable. The inorganic insulating coating may be a chemical conversion film.
As the organic insulating coating, an organic resin coating is preferable. Examples of the organic resin film include silicone resin, phenol resin, epoxy resin, polyamide resin, and polyimide resin. These may be contained alone, or two or more kinds may be contained in an arbitrary ratio. Above all, a film containing a silicone resin is more preferable.
The insulating coating may be a single-layer coating or a multilayer coating consisting of two or more layers. The multilayer coating may be a multilayer coating composed of the same type of coating or a multilayer coating composed of different types of coatings.

シリコーン樹脂としては、例えば、東レ・ダウコーニング株式会社製の、SH805、SH806A、SH840、SH997、SR620、SR2306、SR2309、SR2310、SR2316、DC12577、SR2400、SR2402、SR2404、SR2405、SR2406、SR2410、SR2411、SR2416、SR2420、SR2107、SR2115、SR2145、SH6018、DC−2230、DC3037、QP8−5314や、信越化学工業株式会社製の、KR−251、KR−255、KR−114A、KR−112、KR−2610B、KR−2621−1、KR−230B、KR−220、KR−285、K295、KR−2019、KR−2706、KR−165、KR−166、KR−169、KR−2038、KR−221、KR−155、KR−240、KR−101−10、KR−120、KR−105、KR−271、KR−282、KR−311、KR−211、KR−212、KR−216、KR−213、KR−217、KR−9218、SA−4、KR−206、ES−1001N、ES−1002T、ES1004、KR−9706、KR−5203、KR−5221などの銘柄が挙げられるが、これらに限定されない。これらは単独で用いても、2種以上を任意の比率で用いてもよい。 Examples of the silicone resin include SH805, SH806A, SH840, SH997, SR620, SR2306, SR2309, SR2310, SR2316, DC12577, SR2400, SR2402, SR2404, SR2405, SR2406, SR2410, SR2411, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. SR2416, SR2420, SR2107, SR2115, SR2145, SH6018, DC-2230, DC3037, QP8-5314, and KR-251, KR-255, KR-114A, KR-112, KR-2610B manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. , KR-2621-1, KR-230B, KR-220, KR-285, K295, KR-2019, KR-2706, KR-165, KR-166, KR-169, KR-2038, KR-221, KR -155, KR-240, KR-101-10, KR-120, KR-105, KR-271, KR-282, KR-311, KR-221, KR-212, KR-216, KR-213, KR 217, KR-9218, SA-4, KR-206, ES-1001N, ES-1002T, ES1004, KR-9706, KR-5203, KR-5221 and the like, but are not limited thereto. These may be used alone or in any ratio of two or more.

アルミニウム化合物としては、アルミニウムを含む任意の化合物を使用でき、例えば、アルミニウムのリン酸塩、硝酸塩、酢酸塩、水酸化物などが挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を任意の比率で用いてもよい。
アルミニウム化合物を含有する被覆は、アルミニウム化合物を主体とする被膜であってよく、アルミニウム化合物からなる被膜であってもよい。被膜は、さらにアルミニウム以外の金属を含む金属化合物を含有してもよい。アルミニウム以外の金属としては、例えば、Mg、Mn、Zn、Co、Ti、Sn、Ni、Fe、Zr、Sr、Y、Cu、Ca、V、Baなどが挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を任意の比率で用いてもよい。アルミニウム以外の金属を含む金属化合物としては、例えば、リン酸塩、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、水酸化物などが挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を任意の比率で用いてもよい。金属化合物は、水などの溶媒に可溶であることが好ましく、水溶性金属塩であることがより好ましい。
As the aluminum compound, any compound including aluminum can be used, and examples thereof include aluminum phosphates, nitrates, acetates, and hydroxides. These may be used alone or in any ratio of two or more.
The coating containing the aluminum compound may be a coating mainly composed of the aluminum compound, or may be a coating made of the aluminum compound. The coating may further contain a metal compound containing a metal other than aluminum. Examples of metals other than aluminum include Mg, Mn, Zn, Co, Ti, Sn, Ni, Fe, Zr, Sr, Y, Cu, Ca, V, Ba and the like. These may be used alone or in any ratio of two or more. Examples of the metal compound containing a metal other than aluminum include phosphates, carbonates, nitrates, acetates, hydroxides and the like. These may be used alone or in any ratio of two or more. The metal compound is preferably soluble in a solvent such as water, and more preferably a water-soluble metal salt.

アルミニウムを含有するリン酸塩またはリン酸化合物を含有する被覆におけるリン含有量をP(mol)、被覆中の全金属元素の合計含有量をM(mol)としたとき、Mに対するPの比(P/M)が1以上10未満であることが好ましい。P/Mが1以上であれば、被覆形成時における鉄基粉末表面での化学反応が十分に進行し、被覆の密着性が向上することを通じて、圧粉磁芯の強度や絶縁性を一層向上させることができる。一方、P/Mが10未満であれば、被覆形成後に遊離リン酸が残存せず、鉄基粉末の腐食を十分防止できる。P/Mは、より好ましくは1〜5であり、比抵抗のばらつきや不安定化を効果的に防止する点から、P/Mは、さらに好ましくは2〜3である。 When the phosphorus content in the coating containing an aluminum-containing phosphate or phosphoric acid compound is P (mol) and the total content of all metal elements in the coating is M (mol), the ratio of P to M ( It is preferable that P / M) is 1 or more and less than 10. When the P / M is 1 or more, the chemical reaction on the surface of the iron-based powder at the time of coating formation proceeds sufficiently, and the adhesion of the coating is improved, thereby further improving the strength and insulating property of the dust core. Can be made to. On the other hand, when the P / M is less than 10, free phosphoric acid does not remain after the coating is formed, and the corrosion of the iron-based powder can be sufficiently prevented. The P / M is more preferably 1 to 5, and the P / M is further preferably 2 to 3 from the viewpoint of effectively preventing the variation and instability of the specific resistance.

アルミニウムを含有するリン酸塩またはリン酸化合物を含有する被覆においては、アルミニウムの含有量をA(mol)としたときに、被覆中の全金属元素の合計含有量であるM(mol)に対するAの比(A/M)が0.3超1以下であることが好ましい。この範囲であれば、リン酸との反応性が高いアルミニウムが十分に存在し、未反応の遊離リン酸の残存を抑制することができる。A/Mは、より好ましくは0.4〜1.0であり、さらに好ましくは0.8〜1.0である。 In a coating containing an aluminum-containing phosphate or phosphoric acid compound, when the aluminum content is A (mol), A with respect to M (mol), which is the total content of all metal elements in the coating. The ratio (A / M) of is preferably more than 0.3 and 1 or less. Within this range, aluminum having high reactivity with phosphoric acid is sufficiently present, and the residual unreacted free phosphoric acid can be suppressed. The A / M is more preferably 0.4 to 1.0, still more preferably 0.8 to 1.0.

絶縁被覆の被覆量は、特に限定されないが、0.01〜10質量%とすることが好ましい。被覆量が上記の範囲であれば、均一な被覆を形成することができ、十分な絶縁性を確保することができ、また、圧粉磁芯中の鉄基粉末の占める割合を確保して、十分な成形体強度や磁束密度を得ることができる。
ここで、被覆量は、以下の式で定義される値を指すものとする。
被覆量(質量%)=(絶縁被覆の質量)/(圧粉磁芯用鉄基粉末のうち、絶縁被覆を除く部分の質量)×100
The amount of the insulating coating is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 10% by mass. When the coating amount is within the above range, a uniform coating can be formed, sufficient insulating properties can be ensured, and the proportion of the iron-based powder in the dust core can be secured. Sufficient molded body strength and magnetic flux density can be obtained.
Here, the covering amount refers to a value defined by the following equation.
Coverage (mass%) = (mass of insulation coating) / (mass of iron-based powder for dust core excluding insulation coating) x 100

本発明の圧粉磁芯用鉄基粉末は、絶縁被覆中、絶縁被覆の下および絶縁被覆の上の少なくとも1つに、上記絶縁被覆とは異なる物質を含有していてもよい。このような物質としては、濡れ性を改善するための界面活性剤、粒子間結着のための結合剤、pH調整のための添加剤などが挙げられる。絶縁被覆全体に対する物質の総量は、10質量%以下とすることが好ましい。 The iron-based powder for a compact magnetic core of the present invention may contain a substance different from the above-mentioned insulating coating in at least one of the insulating coating under the insulating coating and above the insulating coating. Examples of such a substance include a surfactant for improving wettability, a binder for binding between particles, an additive for adjusting pH, and the like. The total amount of the substance with respect to the entire insulation coating is preferably 10% by mass or less.

絶縁被覆の形成方法は、特に限定されないが、湿式処理により形成することが好ましい。湿式処理としては、例えば、絶縁被覆形成用処理液と鉄基粉末とを混合する方法が挙げられる。
混合方法は、特に限定されないが、アトライターまたはヘンシェルミキサーなどの槽内で鉄基粉末と処理溶液とを撹拌混合する方法、転動流動型被覆装置等により鉄基粉末を流動状態として処理溶液を供給して混合する方法などが好ましい。
鉄基粉末への溶液の供給は、混合開始前または開始直後に全量を供給してもよく、混合中に数回に分けて供給してもよい。あるいは、液滴供給装置、スプレーなどを用いて、混合中に継続して処理液を供給してもよい。
処理液の供給は、特に限定されないが、スプレーを用いて行うことが好ましい。スプレーを用いることにより、処理溶液を鉄基粉末全体に均一に散布でき、また、噴霧条件を調整して、噴霧液滴の直径を10μm程度以下まで小さくすることができ、その結果、被覆が過剰に厚くなることを防止でき、均一かつ薄い絶縁被覆を鉄基粉末に容易に形成できるからである。一方、流動造粒機、転動造粒機などの流動槽、またはヘンシェルミキサーのような撹拌型混合機によって撹拌混合を行うこともでき、これらは粉体同士の凝集が抑制されるという利点を有する。鉄基粉末へのより均一な絶縁被覆の形成の点からは、流動槽や撹拌型混合機と、スプレーによる処理溶液の供給とを組み合わせることが好ましい。混合器中または混合後に加熱処理を施すことが、溶媒の乾燥促進や、反応の促進の点から有利である。
The method for forming the insulating coating is not particularly limited, but it is preferably formed by wet treatment. Examples of the wet treatment include a method of mixing a treatment liquid for forming an insulating coating and an iron-based powder.
The mixing method is not particularly limited, but a method of stirring and mixing the iron-based powder and the treatment solution in a tank such as an attritor or a Henschel mixer, a rolling flow type coating device, or the like, the iron-based powder is made into a fluid state, and the treatment solution is prepared. A method of supplying and mixing is preferable.
The whole amount of the solution to the iron-based powder may be supplied before or immediately after the start of mixing, or may be supplied in several batches during mixing. Alternatively, the treatment liquid may be continuously supplied during mixing by using a droplet supply device, a spray, or the like.
The supply of the treatment liquid is not particularly limited, but it is preferably performed by using a spray. By using a spray, the treatment solution can be evenly sprayed over the entire iron-based powder, and the spray conditions can be adjusted to reduce the diameter of the spray droplets to about 10 μm or less, resulting in excess coating. This is because it can be prevented from becoming thick and a uniform and thin insulating coating can be easily formed on the iron-based powder. On the other hand, stirring and mixing can also be performed by a flow tank such as a flow granulator or a rolling granulator, or a stirring type mixer such as a Henshell mixer, and these have the advantage of suppressing aggregation of powders. Have. From the viewpoint of forming a more uniform insulating coating on the iron-based powder, it is preferable to combine a flow tank or a stirring type mixer with the supply of the treatment solution by spraying. It is advantageous to perform heat treatment in the mixer or after mixing from the viewpoint of accelerating the drying of the solvent and accelerating the reaction.

<圧粉磁芯>
本発明の他の実施形態である圧粉磁芯は、上記圧粉磁芯用鉄基粉末を用いてなる圧粉磁芯である。
圧粉磁芯の製造方法は、特に限定されず、任意の方法を用いることができる。例えば、本発明の鉄基粉末を金型に装入し、所望の寸法および形状となるように加圧成形することによって圧粉磁芯を得ることができる。鉄基粉末は絶縁被膜を備えたものであることが好ましい。
<Powder core>
The dust core according to another embodiment of the present invention is a powder core made by using the iron-based powder for the powder core.
The method for producing the dust core is not particularly limited, and any method can be used. For example, a dust core can be obtained by charging the iron-based powder of the present invention into a mold and pressure-molding the iron-based powder so as to have a desired size and shape. The iron-based powder preferably has an insulating coating.

加圧成形は、特に限定されず、任意の方法を用いることができ、例えば、常温成形法、金型潤滑成形法などが挙げられる。
成形圧力は、用途に応じて適宜決定することができるが、成形圧力を増加すれば、圧粉密度が高くなり、磁気特性が向上する点から、490MPa以上が好ましく、より好ましくは686MPa以上である。
The pressure molding is not particularly limited, and any method can be used, and examples thereof include a room temperature molding method and a mold lubrication molding method.
The molding pressure can be appropriately determined according to the intended use, but is preferably 490 MPa or more, more preferably 686 MPa or more, from the viewpoint that if the molding pressure is increased, the powder density increases and the magnetic properties are improved. ..

加圧成形に際しては、潤滑剤を用いることができる。潤滑剤は、金型壁面に塗布しても、鉄基粉末に添加してもよい。潤滑剤を使用することにより、加圧成形時に金型と粉末との間の摩擦を低減することができ、成形体密度の低下の一層の抑制が可能であるとともに、金型から抜き出す際の摩擦も低減することができ、取り出し時の成形体(圧粉磁芯)の割れを防止できる。
潤滑剤は、特に限定されず、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの金属石鹸、脂肪酸アミド等のワックスが挙げられる。
A lubricant can be used for pressure molding. The lubricant may be applied to the wall surface of the mold or added to the iron-based powder. By using a lubricant, it is possible to reduce the friction between the mold and the powder during pressure molding, further suppressing the decrease in the density of the molded body, and the friction when extracting from the mold. Can also be reduced, and cracking of the molded body (compact magnetic core) at the time of taking out can be prevented.
The lubricant is not particularly limited, and examples thereof include metal soaps such as lithium stearate, zinc stearate and calcium stearate, and waxes such as fatty acid amides.

得られた圧粉磁芯に対して熱処理を施してもよい。熱処理を行うことにより、歪取りによるヒステリシス損失の低減や成形体強度の増加といった効果を見込むことができる。熱処理条件は、適宜決定することができるが、温度は200〜700℃、時間は5〜300分が好ましい。熱処理は、大気中、不活性雰囲気中、還元雰囲気中、真空中など、任意の雰囲気で行うことができる。熱処理中の昇温または降温時に一定の温度で保持する段階を設けることもできる。 The obtained dust core may be heat-treated. By performing the heat treatment, effects such as reduction of hysteresis loss due to strain removal and increase of molded body strength can be expected. The heat treatment conditions can be appropriately determined, but the temperature is preferably 200 to 700 ° C. and the time is preferably 5 to 300 minutes. The heat treatment can be performed in any atmosphere such as the atmosphere, the inert atmosphere, the reducing atmosphere, and the vacuum. It is also possible to provide a step of maintaining a constant temperature when the temperature is raised or lowered during the heat treatment.

以下、実施例により、さらに本発明を詳細に説明するが、本発明は実施例により制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to Examples.

鉄基粉末は以下の手順で作成した。
組成がFe81Si396Cu1である軟磁性合金アモルファス粉末と組成がFe81.3Si279Cu0.5Sn0.2である軟磁性合金アモルファス粉末を水アトマイズ法による急冷凝固より製造した。製造した粉末から真空乾燥により乾燥粉末を得た。
乾燥粉末を分級して粒径と円形度の調整を実施した。分級には気流分級機(株式会社セイシン企業製、ラボクラッシールN−01)を使用し、分散板を1000〜1650rpmの速度で回転させて分級した。また、比較用の粉末(比較例1および比較例8)として、気流分級機による分級を実施せずに水アトマイズ法のみで作製した粉末を準備した。
The iron-based powder was prepared by the following procedure.
Amorphous soft magnetic alloy powder with composition Fe 81 Si 3 B 9 P 6 Cu 1 and soft magnetic alloy amorphous powder with composition Fe 81.3 Si 2 B 7 P 9 Cu 0.5 Sn 0.2 are manufactured by quenching solidification by water atomization method. did. A dry powder was obtained from the produced powder by vacuum drying.
The dry powder was classified and the particle size and circularity were adjusted. An air flow classifier (Laboclassile N-01 manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.) was used for classifying, and the dispersion plate was rotated at a speed of 1000 to 1650 rpm for classifying. Further, as comparative powders (Comparative Example 1 and Comparative Example 8), powders prepared only by the water atomization method without performing classification by an air flow classifier were prepared.

鉄基粉末の評価は以下の通りとした。
乾燥粉末をガラス面の上に分散させて、顕微鏡(スペクトリス株式会社製 モフォロギG3)により1試料あたり5000個の粒子を観察および撮影した。顕微鏡には倍率10倍のレンズを用いた。算出した円形度と体積頻度から円形度0.70以下の粒子の累積の体積頻度(体積割合)と粉末粒子全体の円形度の代表値である中央値C50を算出した。また、乾燥粉末の粒径と体積頻度をレーザー回折式粒度分布測定機(株式会社堀場製作所製 LA−950V2)を用いて、溶媒のエタノール中に軟磁性合金アモルファス粉末を投入して1分間の超音波振動による分散後に測定した。粒径と体積頻度から粉末粒子全体の粒径の代表値である中央値D50を算出した。最大粒径は、レーザー回折式粒度分布測定機により測定した際の粒度分布の最大値である。
The evaluation of the iron-based powder was as follows.
The dry powder was dispersed on a glass surface, and 5000 particles per sample were observed and photographed with a microscope (Moforogi G3 manufactured by Spectris Co., Ltd.). A lens with a magnification of 10 times was used for the microscope. From the calculated circularity and volume frequency, the cumulative volume frequency (volume ratio) of particles having a circularity of 0.70 or less and the median value C 50 , which is a representative value of the circularity of the entire powder particles, were calculated. In addition, the particle size and volume frequency of the dry powder were measured by using a laser diffraction type particle size distribution measuring machine (LA-950V2 manufactured by HORIBA, Ltd.) to put the soft magnetic alloy amorphous powder into the solvent ethanol for 1 minute. It was measured after dispersion by sonic vibration. From the particle size and volume frequency, the median value D 50 , which is a representative value of the particle size of the entire powder particles, was calculated. The maximum particle size is the maximum value of the particle size distribution when measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring machine.

圧粉磁芯は以下の手順で作成した。
軟磁性合金アモルファス粉末に絶縁被覆用溶液の添加および混合により絶縁被覆を施し、被覆粉末とした。使用した溶液はシリコーンレジン(樹脂分60質量%)をキシレンの添加により希釈した溶液であり、軟磁性合金アモルファス粉末に対する樹脂が3質量%となる量を用いた。混合後、乾燥のため10時間大気雰囲気下で静置した。乾燥後、樹脂硬化のため150℃で60分間の熱処理を行った。
次に、これら被覆軟磁性合金アモルファス粉末を、ステアリン酸リチウムを塗布した金型に充填し、加圧成形して圧粉磁芯(外径38mmφ×内径25mmφ×高さ6mm)とした。成形圧力は1470MPaとし、1回で成形した。成形体の強度向上のためN2雰囲気下の炉で室温から3℃/分で昇温後に400℃で20分間熱処理した。熱処理後はN2雰囲気下で炉から取り出してから室温まで空冷し、得られた試料を圧粉磁芯とした。
The dust core was created by the following procedure.
The soft magnetic alloy amorphous powder was coated with insulation by adding and mixing a solution for insulating coating to obtain a coating powder. The solution used was a solution obtained by diluting silicone resin (resin content 60% by mass) by adding xylene, and the amount of resin to be 3% by mass with respect to the soft magnetic alloy amorphous powder was used. After mixing, it was allowed to stand in an air atmosphere for 10 hours for drying. After drying, heat treatment was performed at 150 ° C. for 60 minutes to cure the resin.
Next, these coated soft magnetic alloy amorphous powders were filled in a mold coated with lithium stearate and pressure-molded to obtain a powder magnetic core (outer diameter 38 mmφ x inner diameter 25 mmφ x height 6 mm). The molding pressure was 1470 MPa, and molding was performed once. Was heat treated for 20 minutes at 400 ° C. After heating at 3 ° C. / min from room temperature in a furnace under a N 2 atmosphere for strength improvement of the shaped body. After the heat treatment , the sample was taken out from the furnace in an N 2 atmosphere and then air-cooled to room temperature, and the obtained sample was used as a dust core.

圧粉磁芯の評価は以下の通りとした。
得られた圧粉磁芯それぞれの圧粉密度を求めた。前記圧粉密度は、圧粉磁芯の質量を測定し、該質量を、圧粉磁芯の寸法から算出した体積で割ることにより算出した。
作製した圧粉磁芯に一次側:100ターン、二次側:20ターンで巻線を行い測定用試料とした。直流磁化特性試験装置(メトロン技研株式会社製、SK−110型)を用いて最大磁束密度0.1T、50Hzでヒステリシスループを書き、面積をヒステリシス損とした。測定したヒステリシス損を400倍して、磁束密度0.1T、周波数20kHzにおけるヒステリシス損を算出した。また、高周波鉄損測定装置(メトロン技研株式会社製)を用いて、0.1T、20kHzでの鉄損を測定した。測定した鉄損と上記のヒステリシス損の差を渦電流損として算出した。
磁気特性評価は以下のとおりである。
鉄損が250kW/m3以下・・・◎
鉄損が300kW/m3以下250kW/m3超・・・〇
鉄損が300kW/m3超・・・×
The evaluation of the dust core was as follows.
The dust density of each of the obtained dust cores was determined. The dust density was calculated by measuring the mass of the dust core and dividing the mass by the volume calculated from the dimensions of the powder core.
The prepared powder magnetic core was wound in 100 turns on the primary side and 20 turns on the secondary side to prepare a sample for measurement. A hysteresis loop was drawn at a maximum magnetic flux density of 0.1 T and 50 Hz using a DC magnetization characteristic test device (SK-110 type manufactured by Metron Giken Co., Ltd.), and the area was defined as a hysteresis loss. The measured hysteresis loss was multiplied by 400 to calculate the hysteresis loss at a magnetic flux density of 0.1 T and a frequency of 20 kHz. In addition, iron loss at 0.1 T and 20 kHz was measured using a high-frequency iron loss measuring device (manufactured by Metron Giken Co., Ltd.). The difference between the measured iron loss and the above-mentioned hysteresis loss was calculated as an eddy current loss.
The magnetic characterization is as follows.
Iron loss is 250kW / m 3 or less ... ◎
Iron loss is 300 kW / m 3 or less 250 kW / m over 3 ... 〇 Iron loss is over 300 kW / m 3 ... ×

表1に、組成がFe81Si396Cu1である軟磁性合金アモルファス粉末を使用した比較例と実施例について、分級条件、粉末の評価および圧粉磁芯の評価を示す。 Table 1 shows the classification conditions, the evaluation of the powder, and the evaluation of the dust core for the comparative examples and the examples using the soft magnetic alloy amorphous powder having the composition of Fe 81 Si 3 B 9 P 6 Cu 1.

Figure 2022001659
Figure 2022001659

表1に示されるように、D50が150μm以下であり、円形度0.70以下の累積の体積頻度(体積割合)が30%以下であり、かつ円形度の中央値C50が0.80以上である実施例の粉末を使用した場合、圧粉磁芯の鉄損が300kW/m3以下であり、使用した粉末は圧粉磁芯用鉄基粉末として優れていることがわかる。
鉄損に関し、ヒステリシス損と渦電流損に着目すると、実施例は比較例と比較していずれも低く優れていた。これは実施例の粉末の方が円形度0.70以下の低円形度の粒子が少なく、かつ粉末全体の円形度を示すC50も高く、球状に近い粒子が多いことにより、粒子の保磁力が低くなったためヒステリシス損が低下し、また、圧粉磁芯とした際の粒子表面の絶縁被覆の破壊も少なくなったため、粒子間の渦電流損が低下したことによるものといえる。
中でも、円形度0.70以下の累積の体積頻度(体積割合)が20%以下、C50が0.85以上、D50が100μm以下の粉末を使用した実施例3および4では、圧粉磁芯の鉄損が250kW/m3以下であり、使用した粉末は、圧粉磁芯用鉄基粉末として、一層優れていることがわかる。
As shown in Table 1, D 50 is 150 μm or less, the cumulative volume frequency (volume ratio) with a circularity of 0.70 or less is 30% or less, and the median circularity C 50 is 0.80. When the powder of the above-mentioned examples is used, the iron loss of the dust core is 300 kW / m 3 or less, and it can be seen that the used powder is excellent as the iron-based powder for the powder core.
Focusing on the hysteresis loss and the eddy current loss with respect to the iron loss, the examples were both low and excellent as compared with the comparative examples. This is because the powder of the example has fewer low circularity particles with a circularity of 0.70 or less, C 50 indicating the circularity of the entire powder is also high, and many particles are close to spherical, so that the coercive force of the particles is large. It can be said that this is because the hysteresis loss is reduced because the value is low, and the vortex current loss between the particles is reduced because the insulation coating on the particle surface is less damaged when the dust core is used.
Among them, in Examples 3 and 4 in which a powder having a cumulative volume frequency (volume ratio) of 0.70 or less of circularity of 20% or less, C 50 of 0.85 or more, and D 50 of 100 μm or less was used, the dust core was used. It can be seen that the iron loss of the core is 250 kW / m 3 or less, and the powder used is more excellent as the iron-based powder for the compact magnetic core.

表2に組成がFe81.3Si279Cu0.5Sn0.2である軟磁性合金アモルファス粉末を使用した比較例と実施例について、分級条件、粉末の評価および圧粉磁芯の評価を示す。 Table 2 shows the classification conditions, the evaluation of the powder, and the evaluation of the dust core for comparative examples and examples using the soft magnetic alloy amorphous powder having a composition of Fe 81.3 Si 2 B 7 P 9 Cu 0.5 Sn 0.2.

Figure 2022001659
Figure 2022001659

表2に示されるように、D50が150μm以下であり、円形度0.70以下の累積の体積頻度(体積割合)が30%以下であり、かつC50が0.80以上である実施例の粉末を使用した場合、圧粉磁芯の鉄損が300kW/m3以下であり、圧粉磁芯用鉄基粉末として優れていることがわかる。
鉄損においてヒステリシス損と渦電流損に着目すると、実施例は比較例と比較していずれも低く優れていた。これは実施例の粉末の方が円形度0.70以下の低円形度の粒子が少なく、かつ粉末全体の円形度を示すC50も高く、球状に近い粒子が多いことにより、粒子の保磁力が低くなったためヒステリシス損が低下し、また圧粉磁芯とした際の粒子表面の絶縁被覆の破壊も少なくなり粒子間の渦電流損が低下したことによるものといえる。
中でも、円形度0.70以下の体積割合が20%以下、C50が0.85以上、D50が100μm以下である実施例7および8の粉末を使用した場合、圧粉磁芯の鉄損が250kW/m3以下であり、圧粉磁芯用鉄基粉末としてより一層優れていることがわかる。
As shown in Table 2, Examples in which D 50 is 150 μm or less, the cumulative volume frequency (volume ratio) of circularity 0.70 or less is 30% or less, and C 50 is 0.80 or more. When the powder of the above is used, the iron loss of the powder magnetic core is 300 kW / m 3 or less, and it can be seen that it is excellent as the iron-based powder for the powder magnetic core.
Focusing on the hysteresis loss and the eddy current loss in the iron loss, the examples were both low and excellent as compared with the comparative examples. This is because the powder of the example has fewer low circularity particles with a circularity of 0.70 or less, C 50 indicating the circularity of the entire powder is also high, and many particles are close to spherical, so that the coercive force of the particles is large. It can be said that this is due to the fact that the hysteresis loss is reduced because the value is low, and the destruction of the insulating coating on the particle surface when the dust core is used is also reduced, and the eddy current loss between the particles is reduced.
Above all, when the powders of Examples 7 and 8 having a circularity of 0.70 or less, a volume ratio of 20% or less, a C 50 of 0.85 or more, and a D 50 of 100 μm or less are used, the iron loss of the dust core Is 250 kW / m 3 or less, and it can be seen that it is even more excellent as an iron-based powder for a compact magnetic core.

本発明の圧粉磁芯用鉄基粉末を用いた圧粉磁芯は、低い鉄損および高い絶縁性を有するものであり、有用性が高い。 The powder magnetic core using the iron-based powder for the powder magnetic core of the present invention has low iron loss and high insulating properties, and is highly useful.

Claims (5)

圧粉磁芯用鉄基粉末であって、前記圧粉磁芯用鉄基粉末を構成する粒子の累積の体積頻度で算出した粒径の中央値が150μm以下であり、前記粒子の円形度0.70以下の累積の体積頻度が30%以下であり、かつ累積の体積頻度で算出した円形度の中央値が0.80以上である、圧粉磁芯用鉄基粉末。 The median particle size of the iron-based powder for the dust core, which is calculated by the cumulative volume frequency of the particles constituting the iron-based powder for the dust core, is 150 μm or less, and the circularity of the particles is 0. An iron-based powder for a dust core having a cumulative volume frequency of .70 or less of 30% or less and a median circularity of 0.80 or more calculated by the cumulative volume frequency. 前記粒子の最大粒径が500μm以下である、請求項1に記載の圧粉磁芯用鉄基粉末。 The iron-based powder for a dust core according to claim 1, wherein the maximum particle size of the particles is 500 μm or less. 不可避的不純物を除く成分組成が、組成式;FeaSibcdCuef
(式中、
79at%≦a≦84.5at%、
0at%≦b<6at%、
0at%<c≦10at%、
4at%<d≦11at%、
0.2at%≦e≦1.5at%、
0at%≦f≦4at%、かつ
a+b+c+d+e+f=100at%であり、
Mは、Nb、Mo、Ni、Sn、Zr、Ta、W、Hf、Ti、V、Cr、Mn、C、Al、S、OおよびNからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である)
で示される軟磁性粉末からなる、請求項1または2に記載の圧粉磁芯用鉄基粉末。
The composition of the components excluding unavoidable impurities is the composition formula; Fe a Si b B c P d Cu e M f.
(During the ceremony,
79 at% ≤ a ≤ 84.5 at%,
0 at% ≤ b <6 at%,
0 at% <c ≤ 10 at%,
4at% <d≤11at%,
0.2 at% ≤ e ≤ 1.5 at%,
0 at% ≤ f ≤ 4 at%, and a + b + c + d + e + f = 100 at%.
M is at least one element selected from the group consisting of Nb, Mo, Ni, Sn, Zr, Ta, W, Hf, Ti, V, Cr, Mn, C, Al, S, O and N).
The iron-based powder for a compact magnetic core according to claim 1 or 2, which comprises the soft magnetic powder represented by.
前記粒子の表面に絶縁被覆を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の圧粉磁芯用鉄基粉末。 The iron-based powder for a dust core according to any one of claims 1 to 3, which has an insulating coating on the surface of the particles. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧粉磁芯用鉄基粉末を用いてなる圧粉磁芯。 A dust core made of the iron-based powder for the powder core according to any one of claims 1 to 4.
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