JP3742554B2 - 鉄粉系圧粉磁心の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄粉系磁心として電子機器に使用される回路においての、ノイズフィルター回路素子及び各種チョークコイルの電子部品用の圧粉磁心及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の圧粉磁心は、鉄粉に有機系及び無機系の絶縁材を混合（混連法、浸漬法）する方法であり、特性を上げるための鉄粉表面状態及び絶縁層形成方法に特別な考慮がなされていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、ますます高周波領域まで用途が拡大しつつあるノイズフィルター回路素子、各種チョークコイルの電子部品用圧粉磁心において、ＫＨｚでの使用帯域からＭＨｚ帯までの使用帯域での圧粉磁心の持つ特性、高飽和磁化、高損失、且つ直流重畳特性の安定性等の特徴を持つ電子部品用圧粉磁心及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するべく、本発明による圧粉磁心は、鉄粉系圧粉磁心において、鉄粉個々の粒子に対してカーボンを含む処理液を塗布することによりカーボンを粒内より粒界に多く、その比は１：４以下としたことで、高い透磁率で高周波特性を得ることができる。
【０００５】
本発明による圧粉磁心は、鉄粉系圧粉磁心において、鉄粉の粒径を220μｍ以下にすることで、高い透磁率で高周波特性を得ることができる。
【０００６】
本発明による圧粉磁心の製造方法は、鉄粉の表面に薄く均一な絶縁層を形成させるのに、鉄粉を中性、非酸化性温風中で浮遊撹拌させ、前記浮遊撹拌されている鉄粉に絶縁材料溶液を吹き付けて塗布し、その後、鉄粉を浮遊撹拌させながら水分を速乾させることで高い透磁率で高周波特性を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の鉄粉系圧粉磁心は、以下の如くして製造される。
温風で浮遊攪拌させた状態の粒径220μｍ以下の鉄粉に、無機系絶縁層形成処理液と防錆処理液とを混合した表面コーティング液を吹き付け、浮遊攪拌させながら水分を速乾させ、この工程で得られた粉末を絶縁層形成のために適正な温度で熱処理し、鉄粉表面の絶縁層が薄く均一に形成され、しかも粒内よりも粒界にカーボンが多く存在している。
【０００８】
例えば、燐酸、硼酸、酸化マグネシウム水溶液からなる絶縁層形成処理液、と酸化防止剤からなる防錆処理液を混合した表面コーティング液を3〜20ｇ/分で20分〜30分鉄粉に吹き付け表面コーティングする。
この時、コーティング量がこの範囲以下であれば絶縁層が不完全で、高周波での透磁率の低下が激しく、これ以上では絶縁層が厚くなり、透磁率が低下する。
【０００９】
鉄粉を浮遊撹拌させる槽の入り口の温風は60〜80℃、出口の温度が25〜40℃の範囲で良好なコーティングが施され、コーティング液吹き付け後5〜8分で水分を完全になくすことができ、従来の混合法（混連法、浸漬法等）では5〜10％の凝集があるのに対して鉄粉間の凝集が無く、しかも絶縁層形成のための熱処理後も鉄粉間の凝集がないために、薄く均一に形成された絶縁層が破壊することなく鉄粉表面に存在すると同時に、カーボンを含む処理液が塗布されることによりカーボンが粒子表面に均一に付着し、この表面処理された鉄粉を圧縮成型した場合、粒界にカーボンが均一に拡散する。
したがって、従来の圧粉磁心に比して高い透磁率で高周波特性が得られる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例について、詳細を説明する。
粒径220μｍ以下の鉄粉を3ｋｇに、絶縁層形成処理液30ｇ（燐酸3.4ｇ、硼酸0.6ｇ、酸化マグネシウム0.6ｇ、水25.4ｇ）、防錆処理液188ｇ（1、2、3−ベンゾトリアゾール3.3ｇ、水184.7ｇ）を混合した表面コーティング液を、70℃の温風で浮遊撹拌されている鉄粉に9.5ｇ/分の量でふきつけ、その後6分間鉄粉を浮遊撹拌させながら完全に水分を除去した後、155℃1時間熱処理を施し絶縁層を形成させた粉末を7ｔｏｎ/ｃｍ²で、外形18ｍｍ、内径9ｍｍ、高さ6ｍｍのトロイダル状に圧縮成型した圧粉磁心を製作した。
【００１１】
このようにして製作された圧粉磁心の透磁率の結果を図１〜図４に示した。
なお透磁率は、測定を行う圧粉磁心に巻線を施し、インダクタンスを測定後計算で求めた。
【００１２】
図１は実施例で製作された表面コーティング前後での鉄粉表面のカーボンをＥＰＭＡによって分析した状態を示す。
図１より本発明の圧粉磁心は表面コーティング前のカーボン量比率が粒内：粒界＝50％：50％であるのに対して表面コーティング後は粒内：粒界＝20%：80%と粒界にカーボンが多く存在している。
【００１３】
図２は実施例で製作されたカーボン量が粒内：粒界＝20%：80%の圧粉磁心と、実施例と同工程で製作されたカーボン量が粒内：粒界＝40%：60%、粒内：粒界＝50%：50%の圧粉磁心の透磁率の周波数特性を示す。
図２により、透磁率が20%低下する周波数を比較すると表１の結果が得られ、粒界にカーボンを多く存在させることにより高い透磁率が600ＫＨｚまで延びる高周波特性が得られた。
【００１４】
【表１】

【００１５】
図３は実施例で製作された圧粉磁心と、従来法で製作された圧粉磁心の透磁率の周波数特性を示す。
図３より透磁率が20%低下する周波数を比較すると表２の結果が得られ、従来法では150ＫＨｚまでの透磁率が600ＫＨｚまで延びる高周波特性が得られた。
【００１６】
【表２】

【００１７】
図４は実施例で製作された、粒径の違いによる圧粉磁心の透磁率の周波数特性を示す。
図４より透磁率が20%低下する周波数を比較すると表３の結果が得られ、250μｍ以下で平均粒径が140μｍでは200ＫＨｚであるのに対して、220μｍ以下で平均粒径が89μｍでは600ＫＨｚ、75μｍ以下で平均粒径が32μｍでは4ＭＨｚまで延びる高周波特性が得られた
【００１８】
【表３】

【００１９】
図５は実施例での表面コーティングの状態図である。
矢印（ａ）の回転円盤のところに鉄粉を入れ、矢印（ｂ）より中性、非酸化性の温風を吹き付け、回転円盤を回転させることにより鉄粉が矢印（ｃ）（ｄ）の方向に浮遊され、この浮遊した鉄粉にノズル（ｅ）から絶縁処理溶液を吹き付けて鉄粉粒子個々の表面に塗布することにより、薄く均一な表面絶縁層が形成される。
【００２０】
以上の実施例に基づいて説明した通り、鉄粉粒内より鉄粉粒界にカーボン量を多く存在させることによって、鉄粉の持つ磁気特性を飛躍的に向上出来た。
又、補助的手段として鉄粉粒子に均一な絶縁層を形成させる製造法の改善によって、本発明の作用効果が一層発揮させることが出来た。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、鉄粉個々の粒内より粒界にカーボン量を多く、且つ均一な鉄粉絶縁層を形成させ、圧縮成型及び後処理された磁心が、従来品に対しＫＨｚ〜ＭＨｚ帯で高い透磁率と鉄粉の持つ飽和磁束密度をそこなうことのない特徴を維持することにより、圧粉磁心として、部品用途の拡大に大きく寄与することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面コーティング前後のＥＰＭＡ法によるカーボン分布図である。
【図２】粒内と粒界のカーボン量による透磁率の周波数特性図である。
【図３】浮遊法による圧粉磁心と従来圧粉磁心の透磁率の周波数特性図である。
【図４】粒径の違いによる透磁率の周波数特性図である。
【図５】表面コーティング状態図である。

Claims (1)

1. 鉄粉系圧粉磁心の製造方法において、粒径２２０μｍ以下である鉄粉表面に薄く均一な絶縁層を形成させるのに、鉄粉を中性、非酸化性温風中で浮遊撹拌させ、前記浮遊撹拌されている鉄粉に絶縁材料溶液を吹き付けて塗付し、その後、１５５℃１時間熱処理を施し絶縁層を形成させてから、圧縮成型したことを特徴とする鉄粉系圧粉磁心の製造方法。

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