JP4682584B2 - Soft magnetic metal powder for dust core and dust core - Google Patents

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Description

本発明は、圧粉磁心用の軟磁性金属粉末およびこの軟磁性金属粉末を用いて作製した磁束密度が高くかつ鉄損が低い圧粉磁心に関するものである。   The present invention relates to a soft magnetic metal powder for a dust core and a dust core having a high magnetic flux density and a low iron loss produced using the soft magnetic metal powder.

1997年の京都会議における CO2排出量削減の目標設定を受けて、近年、そのための化石燃料消費量抑制のための技術開発やそれを受けた商品開発が広く行われている。例えば、日本国内では CO2排出量の相当割合を発電による化石燃料消費が占めているため、これを削減すべく、太陽電池や燃料電池などの分散型電力源の開発が、ベースロードの原子力発電化推進と並行して精力的に進められている。
また、同様に CO2排出量の相当割合を占めている自動車についても、ハイブリッド化などを通じた化石燃料の削減技術の開発が進められている。
In response to the goal of reducing CO 2 emissions at the Kyoto Conference in 1997, in recent years, technology development for reducing fossil fuel consumption and product development in response to it have been widely conducted. For example, in Japan, fossil fuel consumption by power generation accounts for a significant proportion of CO 2 emissions. To reduce this, the development of distributed power sources such as solar cells and fuel cells has been It is being pursued energetically in parallel with the promotion of computerization.
Similarly, for automobiles that account for a significant proportion of CO 2 emissions, fossil fuel reduction technologies are being developed through hybridization.

ところで、これらの技術においては、動力や太陽光によって得られたエネルギーを一旦電力に変換し、再度目的の形態のエネルギーに変換するという手法が広く採用されている。この理由は、電力が比較的制御し易いエネルギーというだけでなく、別形態のエネルギーへの変換が容易なためである。
従って、電力変換効率を改善することは、新技術でのエネルギー効率の改善に極めて重要な意味をもっている。
By the way, in these techniques, the technique of once converting the energy obtained by motive power or sunlight into electric power and converting it again into the target form of energy is widely adopted. This is because the power is not only easily controlled energy but also easily converted into another form of energy.
Therefore, improving power conversion efficiency is extremely important for improving energy efficiency with new technologies.

電力変換回路には種々の素子があり、それぞれの特性および制御方法が効率に強く影響する。その中でも取り分け効率に強く影響するものの一つとして、トランスやリアクトルなどに代表されるコイルと鉄心から構成される磁気素子が挙げられる。これらの素子は、変換回路において常に動作する素子であるため、僅かな効率改善であっても変換回路全体の効率改善に多大な影響を与えることが多い。そのため、常に効率改善が求められる素子である。   There are various elements in the power conversion circuit, and their characteristics and control methods strongly influence the efficiency. Among them, one that has a strong influence on the efficiency is a magnetic element composed of a coil and an iron core typified by a transformer and a reactor. Since these elements are elements that always operate in the conversion circuit, even a slight improvement in efficiency often greatly affects the improvement in the efficiency of the entire conversion circuit. Therefore, this element is always required to improve efficiency.

また、かような磁気素子は、鉄心に巻き線をするという構造を持つため、半導体素子などに比べて大型でかつ大重量であることが多い。巻き線部分が多いことは重量や形状だけでなく製造コストの増大にも直結するため小型化に対する要求も効率改善と並んで大きい。   In addition, since such a magnetic element has a structure in which an iron core is wound, it is often larger and heavier than a semiconductor element or the like. The large number of winding portions directly leads to an increase in manufacturing cost as well as weight and shape. Therefore, the demand for downsizing is great as well as efficiency improvement.

上記した二つの問題の改善を図るため、種々の開発が広く行われている。
開発内容を具体的に記述すると、巻き線数の削減や鉄心の小型化が可能になる透磁率や磁束密度の向上、効率改善に直結する鉄損低減が挙げられる。これらは磁気素子中でも鉄心に強く依存する性質である。そのため、鉄心素材の改良は磁気素子の特性改善のために避けては通れない非常に重要な課題である。特に電力変換回路では、一旦電流を周波数1kHz〜50kHz 程度の交流に変換し、さらにそれを目的とする出力に変換することが多いので、かような周波数域における特性改善が極めて重要である。
In order to improve the above two problems, various developments have been widely performed.
To describe the details of the development, it is possible to increase the magnetic permeability and magnetic flux density, which can reduce the number of windings and reduce the size of the iron core, and to reduce the iron loss that directly leads to improved efficiency. These are properties that strongly depend on the iron core even in the magnetic element. Therefore, improvement of the iron core material is a very important issue that cannot be avoided for improving the characteristics of the magnetic element. In particular, in a power conversion circuit, the current is often converted into an alternating current having a frequency of about 1 kHz to 50 kHz and then converted into a target output. Therefore, it is extremely important to improve the characteristics in such a frequency range.

一般に磁気素子の鉄心としては、ソフトフェライトコアや電磁鋼板、電磁鉄板などを積層して作製される積層鉄心が広く利用されている。
このうち、積層鉄心は、透磁率が高く、高い磁束密度が容易に得られるだけでなく、比較的安価であるという特長を持つ。しかしながら、一方で、使用する交流電流の周波数が高くなると、電流によって誘起される交番磁界に起因して発生する鋼板内部での渦電流が急激に増大し、それに伴って鉄心の発熱や磁心損失、いわゆる鉄損が急激に増大するという問題がある。
In general, laminated iron cores produced by laminating soft ferrite cores, electromagnetic steel plates, electromagnetic iron plates and the like are widely used as iron cores of magnetic elements.
Among these, the laminated iron core has a feature that it has a high magnetic permeability, a high magnetic flux density can be easily obtained, and is relatively inexpensive. However, on the other hand, when the frequency of the alternating current to be used is increased, the eddy current inside the steel plate generated due to the alternating magnetic field induced by the current increases rapidly, and accordingly the heat generation and core loss of the iron core, There is a problem that so-called iron loss increases rapidly.

一方、ソフトフェライトコアは、鉄損は小さいが、飽和磁束密度が低いという問題があった。飽和磁束密度が低い鉄心を用いた磁気素子は、大電流が流れると鉄心が磁気飽和を起こしてしまうことがある。磁気飽和が起きた場合、磁気素子としての機能を果たさなくなるだけでなく、最悪の場合には変換回路の暴走を引き起こしてしまう危険性がある。
変換回路の大出力化が進むにつれ、磁気素子に流れる電流も増大するようになってきた昨今、ソフトフェライトコアの飽和磁束密度の低さは大きな問題であった。
上記のような背景から、変換回路の一層の効率改善のために、積層鉄心やソフトフェライトコアに代わる、新しい鉄心材料の開発が強く求められていた。
On the other hand, the soft ferrite core has a problem that the iron loss is small but the saturation magnetic flux density is low. In a magnetic element using an iron core having a low saturation magnetic flux density, the iron core may cause magnetic saturation when a large current flows. When magnetic saturation occurs, not only does the function as a magnetic element fail, but in the worst case, there is a risk of causing the converter circuit to run away.
As the output of the conversion circuit has increased, the current flowing through the magnetic element has also increased. Recently, the low saturation magnetic flux density of the soft ferrite core has been a big problem.
In view of the above background, there has been a strong demand for the development of a new core material to replace the laminated core and the soft ferrite core in order to further improve the efficiency of the conversion circuit.

このような背景を受けて、軟磁性金属粉末に適宜樹脂などのバインダーを添加した混合粉末を、加圧成形することで作製される圧粉磁心が注目を浴び始めている。これは圧粉磁心が次の2つのメリットを持つからである。すなわち、一つは、粉末を原料とし、さらに樹脂など絶縁性の優れる材料をバインダーとして使用するため、渦電流の発生を抑制することができ、その結果積層鉄心に比べて鉄損を低減することが可能であるということである。さらにもう一つは、原料に軟磁性金属を利用するので、ソフトフェライトに比べて飽和磁束密度が高く、磁気飽和を起こし難い鉄心が得られるということである。   In view of such a background, a powder magnetic core produced by pressing a mixed powder obtained by appropriately adding a binder such as a resin to a soft magnetic metal powder has begun to attract attention. This is because the dust core has the following two merits. That is, one is that powder is used as a raw material, and furthermore, a material having excellent insulation properties such as resin is used as a binder, so that generation of eddy current can be suppressed, and as a result, iron loss can be reduced as compared with a laminated core. Is possible. Furthermore, since a soft magnetic metal is used as a raw material, an iron core having a higher saturation magnetic flux density than that of soft ferrite and hardly causing magnetic saturation can be obtained.

これらの特長を受けて、圧粉磁心は電磁鋼板やソフトフェライトにかわる鉄心材料として強い注目を集めている。
しかしながら、変換回路で用いられる周波数域では圧粉磁心の鉄損は依然として大きく、また透磁率や磁束密度も十分ではないという問題がある。圧粉磁心を電磁鋼板やソフトフェライトに変わる新たな鉄心材料とするためには、圧粉磁心の磁束密度の向上および鉄損の低減が不可欠である。
In view of these features, dust cores are attracting a great deal of attention as an iron core material that replaces magnetic steel sheets and soft ferrite.
However, there is a problem that the iron loss of the dust core is still large in the frequency range used in the conversion circuit, and the permeability and magnetic flux density are not sufficient. In order to use a dust core as a new iron core material that can be replaced with a magnetic steel sheet or soft ferrite, it is essential to improve the magnetic flux density of the dust core and reduce the iron loss.

上述した圧粉磁心の課題、すなわち鉄損の低減と磁束密度の向上という目標を達成するために、従来からいくつかの技術が提案されている。
例えば、圧粉磁心の磁束密度は、成形体密度の上昇に伴い向上することが広く知られているが、この知見に基づき圧粉磁心の成形体密度を向上するための技術開発が広く行われている。
In order to achieve the above-mentioned problem of the dust core, that is, the goal of reducing iron loss and improving magnetic flux density, several techniques have been proposed.
For example, it is widely known that the magnetic flux density of a dust core increases with an increase in the density of the compact, but based on this finding, technological development for improving the density of the compact core is widely conducted. ing.

一方、圧粉磁心の鉄損は、大きくヒステリシス損失と渦電流損失に分けられるが、このうち渦電流損失を低減するためにいくつかの技術が提案されている。
例えば、軟磁性金属粉末の粒径を制御方法(例えば特許文献1)や、軟磁性金属粉末と樹脂などの絶縁性物質を混合する方法(例えば特許文献2)などが挙げられる。
一方、ヒステリシス損失の低減を図るためにも種々の検討が行なわれている。そもそも圧粉磁心においてヒステリシス損失が顕著となるのは、軟磁性金属粉末を加圧成形して圧粉磁心とする際、軟磁性金属粉末に巨大な加工歪みが加えられることに起因する。従って、ヒステリシス損失の低減には、加圧成形後、成形体を焼鈍することにより、軟磁性金属粉末中に加えられた歪みを解放することが有効であると指摘されている(例えば非特許文献1)。特に、600℃ 以上での焼鈍が有効であるといわれている。しかしながら、渦電流損失の低減を図るために使用される樹脂は一般に耐熱性に劣るため、ヒステリシス損失を低減するための焼鈍を行うと、絶縁物質が分解してしまい、絶縁性が著しく劣化してしまう。その結果、渦電流損失の低減とヒステリシス損失の低減を両立させることは非常に困難であるという問題があった。
On the other hand, the iron loss of the dust core is largely divided into hysteresis loss and eddy current loss. Among these, several techniques have been proposed to reduce eddy current loss.
For example, a method for controlling the particle size of the soft magnetic metal powder (for example, Patent Document 1), a method for mixing the soft magnetic metal powder and an insulating substance such as resin (for example, Patent Document 2), and the like can be mentioned.
On the other hand, various studies have been made to reduce hysteresis loss. In the first place, the hysteresis loss becomes prominent in the dust core due to the fact that enormous processing strain is applied to the soft magnetic metal powder when the soft magnetic metal powder is pressed and formed into a dust core. Therefore, it has been pointed out that it is effective to reduce the strain applied to the soft magnetic metal powder by annealing the molded body after pressure molding to reduce the hysteresis loss (for example, non-patent document). 1). In particular, annealing at 600 ° C. or higher is said to be effective. However, since the resin used to reduce eddy current loss is generally inferior in heat resistance, when annealing is performed to reduce hysteresis loss, the insulating material is decomposed, resulting in a significant deterioration in insulation. End up. As a result, there is a problem that it is very difficult to achieve both reduction in eddy current loss and reduction in hysteresis loss.

そこで、かかる問題を解決するために、従来からいくつかの技術が提案されている。
例えば、軟磁性金属粉末表面をリン酸やクロム酸などを含む材料で処理して、耐熱性に優れた絶縁被膜を形成する技術がいくつか提案されている(例えば特許文献3)。
しかしながら、この技術について発明者らが調査したところ、これらの材料は550℃以上で焼鈍すると変質し、絶縁性が失われてしまうことが判明した。そのため、ヒステリシス損失と渦電流損失の双方を低減させることは困難であることが確認された。
類似した技術としては、樹脂の中でも比較的耐熱性に優れたシリコーン樹脂を用いる方法もいくつか提案されている(例えば特許文献4)。
しかしながら、シリコーン樹脂も500℃以上では熱分解してしまうため、500℃以上で焼鈍した場合、絶縁性が失われてしまうことが判明した。従って、この技術によってもヒステリシス損失と渦電流損失双方の低減は困難であった。
In order to solve such problems, several techniques have been proposed in the past.
For example, several techniques have been proposed in which the surface of a soft magnetic metal powder is treated with a material containing phosphoric acid or chromic acid to form an insulating film having excellent heat resistance (for example, Patent Document 3).
However, when the inventors investigated this technique, it was found that these materials deteriorated when annealed at 550 ° C. or higher, resulting in loss of insulation. Therefore, it was confirmed that it is difficult to reduce both hysteresis loss and eddy current loss.
As a similar technique, several methods using a silicone resin having relatively excellent heat resistance among resins have been proposed (for example, Patent Document 4).
However, since the silicone resin is also thermally decomposed at 500 ° C. or higher, it has been found that the insulation is lost when annealed at 500 ° C. or higher. Therefore, it is difficult to reduce both hysteresis loss and eddy current loss by this technique.

そこで、より耐熱性の優れた材料、例えばSiO2やAl2O3などの高融点酸化物などで金属粉末の表面を被覆することによって、歪み取り焼鈍後も絶縁性を維持することを企図した技術がいくつか提案されている。例えば、特許文献5においては、酸化物などの微粉末と樹脂を軟磁性金属粉末と混合した後、加圧成形して、焼鈍後も絶縁性が高い試料が得られるとする技術が開示されている。
しかしながら、発明者らが試験したところ、単に微粉末を混合しただけでは微粉末が不均一に分散した状態になるため、十分に絶縁が取れない個所が発生し、その結果、焼鈍前から十分な絶縁性は得られず、焼鈍するとさらに絶縁性は低下し、鉄損低減は実現困難であることが判明した。
Therefore, we intended to maintain insulation even after strain relief annealing by coating the surface of the metal powder with a material with higher heat resistance, for example, a high melting point oxide such as SiO 2 or Al 2 O 3 . Several technologies have been proposed. For example, Patent Document 5 discloses a technique in which a finely divided powder such as an oxide and a resin are mixed with a soft magnetic metal powder and then pressure-molded to obtain a sample having high insulation even after annealing. Yes.
However, as a result of testing by the inventors, simply mixing the fine powder causes the fine powder to be in a non-uniformly dispersed state, resulting in a location where sufficient insulation cannot be obtained, and as a result, sufficient before annealing. Insulation could not be obtained, and it was found that when annealed, the insulation was further reduced, and it was difficult to reduce iron loss.

また、特許文献6においては、高純度鉄粉にシリカゾルを被覆したものから圧粉磁心を作製する絶縁被膜を持つ高純度鉄粉を得る技術が紹介されている。
そこで、発明者らは、この技術についても試験を行った。その結果、シリカゾル被膜は高純度鉄粉との密着性が悪く、加圧成形によって被膜が剥離してしまうため、この方法によって得られた圧粉磁心も、上述した酸化物粉末を用いた場合と同様に十分な絶縁性が得られないことが判明した。
Further, Patent Document 6 introduces a technique for obtaining high-purity iron powder having an insulating film for producing a dust core from a high-purity iron powder coated with silica sol.
Therefore, the inventors also tested this technique. As a result, the silica sol film has poor adhesion to high-purity iron powder, and the film peels off by pressure molding, so the dust core obtained by this method is also the case where the above-described oxide powder is used. Similarly, it has been found that sufficient insulation cannot be obtained.

また、軟磁性金属粉末を意図的に酸化させることで表面に耐熱性の優れた絶縁層を形成し、歪み取り焼鈍後も絶縁性を維持することを企図した技術もいくつか提案されている(例えば特許文献7)。
しかしながら、発明者らが試験したところ、このようにして形成した絶縁被膜は、焼鈍時、熱平衡反応によって酸化層が軟磁性金属と酸素に分解してしまうため、焼鈍中に絶縁性が失われてしまい鉄損低減は実現困難であることが判明した。
In addition, several technologies have been proposed that intentionally oxidize soft magnetic metal powder to form an insulating layer with excellent heat resistance on the surface and maintain insulation even after strain relief annealing ( For example, Patent Document 7).
However, the inventors have tested that the insulating film formed in this way loses insulation during annealing because the oxide layer decomposes into soft magnetic metal and oxygen due to thermal equilibrium reaction during annealing. It turned out that iron loss reduction was difficult to achieve.

酸化物粉末などを用いた場合、密着性が不十分になるという課題を回避するための技術もいくつか提案されている。例えば、特許文献8においては、メカノフュージョンなど強力なせん断力を付与する手法を用いることで、軟磁性金属粉末表面へ酸化物粒子を機械的に埋設することによって付着させて耐熱性に優れた絶縁被膜を形成し、さらにその上にリン酸系の材料で絶縁被覆を施すことで、耐熱性に優れた絶縁被覆を持つ軟磁性金属粉末を得る方法が示されている。
しかしながら、発明者らが試験したところ、この手法では、金属粉の表面に均一に酸化物粒子を埋設することは極めて難しく、やはり十分満足いくほどの絶縁性は得られないことが判明した。
Several techniques have been proposed to avoid the problem of insufficient adhesion when using oxide powder or the like. For example, in Patent Document 8, by using a technique that imparts a strong shearing force such as mechanofusion, an oxide particle is mechanically embedded on the surface of the soft magnetic metal powder to be attached and insulated with excellent heat resistance. There is shown a method of obtaining a soft magnetic metal powder having an insulating coating excellent in heat resistance by forming a coating and further applying an insulating coating thereon with a phosphoric acid-based material.
However, as a result of testing by the inventors, it has been found that it is extremely difficult to embed oxide particles uniformly on the surface of the metal powder, and it is not possible to obtain sufficiently satisfactory insulation.

また、特許文献9においては、軟磁性金属粉末とケイ素を含む粉末を混合した上で熱処理して、ケイ素を軟磁性金属粉末に拡散する技術が紹介されているが、この手法では表面に絶縁層が形成されないので、耐熱性に優れた絶縁被膜を得ることはできなかった。   Patent Document 9 introduces a technique of mixing a soft magnetic metal powder and a silicon-containing powder and then heat-treating the silicon to diffuse the soft magnetic metal powder. In this technique, an insulating layer is formed on the surface. As a result, an insulating coating excellent in heat resistance could not be obtained.

さらに、合金成分としてシリコンを予合金として添加した軟磁性金属粉末を作製する技術がいくつか公開されている(例えば特許文献10、特許文献11)。これらは、シリコンが表面に濃化し易いという特徴を利用した技術である。すなわち、アトマイズおよびその後の熱処理においてシリコンを表面に濃化させ、さらに酸化させることにより、軟磁性金属粉末表面に耐熱性に優れた絶縁被膜を形成し、さらに、その上にシリコーン樹脂などによる絶縁被覆処理を行うことにより、耐熱性に優れた絶縁被膜を持つ軟磁性金属粉末を得ようというものである。金属粉末表面に濃化したシリコンは酸化物として存在すると推定され、このシリコン酸化物層が下地として存在することにより、絶縁被覆処理後の絶縁性が向上していることが、これらの公報において指摘されている。
そこで、発明者らは、これらの手法に従って試験を行った。その結果、この技術によって得られた軟磁性金属粉末は、他の従来技術に比べると、ある程度絶縁性が改善されることが確認された。しかしながら、絶縁性は依然として不十分であり、その上シリコン添加による軟磁性金属粉末の硬度上昇が原因となって圧粉体密度の低下が生じ、結果として十分な磁束密度が得られないという問題があることが判明した。
Furthermore, several techniques for producing soft magnetic metal powders in which silicon is added as a prealloy as an alloy component have been disclosed (for example, Patent Document 10 and Patent Document 11). These are techniques using the feature that silicon is easily concentrated on the surface. In other words, silicon is concentrated on the surface during atomization and subsequent heat treatment, and further oxidized to form an insulating film with excellent heat resistance on the surface of the soft magnetic metal powder. By carrying out the treatment, an attempt is made to obtain a soft magnetic metal powder having an insulating film excellent in heat resistance. These publications point out that silicon concentrated on the surface of metal powder is presumed to exist as an oxide, and that this silicon oxide layer is present as a base, which improves the insulation after the insulation coating process. Has been.
Therefore, the inventors conducted tests according to these methods. As a result, it was confirmed that the insulating properties of the soft magnetic metal powder obtained by this technique were improved to some extent as compared with other conventional techniques. However, the insulation is still insufficient, and furthermore, the density of the green compact is reduced due to the increase in hardness of the soft magnetic metal powder due to the addition of silicon. As a result, a sufficient magnetic flux density cannot be obtained. It turned out to be.

さらに、特許文献12には、軟磁性金属粉末の表面を高抵抗物質で被覆し、さらにその高抵抗物質の表面をリン酸系化成処理液で処理して二層の絶縁層をもった粉末を用いることで、比抵抗が高く高密度な軟磁性成形体を得る方法が提案されている。
しかしながら、この技術は、リン酸系化成膜が高温で変質してしまうため600℃以上の温度では熱処理できないという問題があった。
また,発明者らが試験したところ、400℃以上で焼鈍すると比抵抗が大幅に低下してしまい所期の狙いを実現することは困難であることが判明した。
Furthermore, Patent Document 12 discloses a powder having a two-layer insulating layer obtained by coating the surface of a soft magnetic metal powder with a high-resistance substance, and further treating the surface of the high-resistance substance with a phosphoric acid-based chemical conversion treatment liquid. A method of obtaining a soft magnetic compact having a high specific resistance and a high density has been proposed.
However, this technique has a problem that heat treatment cannot be performed at a temperature of 600 ° C. or higher because the phosphoric acid-based film is deteriorated at a high temperature.
In addition, when the inventors tested, it was found that when annealing at 400 ° C. or higher, the specific resistance was significantly reduced, and it was difficult to achieve the intended aim.

ところで、発明者らは、先に、上記の問題を解決するものとして、シリコーン樹脂と耐熱性に優れた絶縁粉末から構成される材料で表面を被覆した軟磁性金属粉末を開発し、特許文献13において開示した。
しかしながら、この技術をもってしても、十分に満足のいく絶縁性は得難かった。
By the way, the inventors have previously developed a soft magnetic metal powder whose surface is covered with a material composed of a silicone resin and an insulating powder having excellent heat resistance as a solution to the above-mentioned problem, and Patent Document 13 Disclosed in.
However, even with this technique, it was difficult to obtain a sufficiently satisfactory insulation.

特開昭58−147106号公報JP 58-147106 A 特開昭62−71202号公報JP-A-62-71202 特開平6−260319号公報JP-A-6-260319 特開2004−103778号公報JP 2004-103778 A 特開平11−238613号公報JP-A-11-238613 特開平9−180924号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-180924 特表2001−510286号公報Special Table 2001-510286 特開2003−332116号公報JP 2003-332116 A 特開平2−97603号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-97603 特開2003−297624号公報JP 2003-297624 A 特開2003−142310号公報JP 2003-142310 A 特開2001−85211号公報JP 2001-85211 A 特開2003−303711号公報JP 2003-303711 A 堀江ら:日本応用磁気学会誌, Vol.22, No.2, P.45 (1998)Horie et al .: Journal of Japan Society of Applied Magnetics, Vol.22, No.2, P.45 (1998)

本発明は、上述した課題を有利に解決するもので、低鉄損でかつ高磁束密度を有する圧粉磁心用の軟磁性金属粉末を提供することであり、具体的には圧縮性の高い金属粉末を原料として、その上に耐熱性の高い絶縁被膜を被覆した軟磁性金属粉末を提供することを第1の目的とする。
また、本発明は、上記の軟磁性金属粉末を素材として製造した磁束密度が高くかつ鉄損が低い圧粉磁心を提供することを第2の目的とする。
The present invention advantageously solves the above-described problems, and provides a soft magnetic metal powder for a powder magnetic core having a low iron loss and a high magnetic flux density. Specifically, a highly compressible metal is provided. A first object is to provide a soft magnetic metal powder having a powder as a raw material and coated with a heat-resistant insulating coating thereon.
A second object of the present invention is to provide a dust core produced from the soft magnetic metal powder as described above, having a high magnetic flux density and low iron loss.

さて、発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、素材である軟磁性金属粉末に直接シリコーン樹脂を被覆するのではなく、まず素材粉末表面に酸化物を存在させ、次にその上に酸化物などの耐熱性に優れた絶縁物質を存在させ、さらに加熱等により結合強化処理を行うことで、2つの部分を互いに強固に固着することにより、かかる粉末を加圧成形して圧粉磁心を作製した場合に、その絶縁性が飛躍的に向上することの知見を得た。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
Now, as a result of earnest research to solve the above problems, the inventors do not directly coat the soft magnetic metal powder, which is a raw material, with a silicone resin, but first cause an oxide to exist on the surface of the raw material powder, Next, an insulating material having excellent heat resistance such as an oxide is present thereon, and further a bond strengthening treatment is performed by heating or the like, so that the two parts are firmly fixed to each other, thereby pressing the powder. As a result, when the powder magnetic core was produced, the insulative property was greatly improved.
The present invention is based on the above findings.

すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
(1)表面の全面または一部に、アトマイズ法で製造する過程で酸化させて形成させた合金成分の酸化物をそなえるアトマイズ合金粉末の該表面に、酸化物、炭酸塩および硫酸塩のうちから選んだ少なくとも一種の絶縁層を被覆し、さらにその上にシリコーン樹脂層を被覆した構造になる合金粉末であって、上記アトマイズ合金粉末の表面と上記絶縁層とを、非酸化性雰囲気中、500〜1200℃、20〜240分の範囲の加熱処理からなる結合強化処理により固着したことを特徴とする圧粉磁心用の軟磁性金属粉末。
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
(1) On the entire surface or part of the surface, the surface of the atomized alloy powder having an oxide of an alloy component formed by oxidation in the process of manufacturing by the atomizing method is formed on the surface of the atomized alloy powder from among oxides, carbonates and sulfates. An alloy powder having a structure in which at least one selected insulating layer is coated and a silicone resin layer is further coated thereon, and the surface of the atomized alloy powder and the insulating layer are bonded to each other in a non-oxidizing atmosphere. A soft magnetic metal powder for a dust core, which is fixed by a bond strengthening process comprising a heat treatment in a range of ˜1200 ° C. for 20 to 240 minutes .

)上記(1)において、合金粉末が、Fe−Si系合金粉末、Fe−Al系合金粉末およびFe−Ni系合金粉末のうちから選んだいずれかであることを特徴とする、圧粉磁心用の軟磁性金属粉末。 (2) Oite above (1), the alloy powder, characterized in that Fe-Si alloy powder, selected from among the Fe-Al alloy powder and Fe-Ni alloy powder is either, Soft magnetic metal powder for dust cores.

)上記(1)または(2)において、絶縁層が、Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zr, Co, Ni, Al, Siの金属元素の酸化物、炭酸塩および硫酸塩のうちから選んだ一種または二種以上であることを特徴とする、圧粉磁心用の軟磁性金属粉末。 (3) Oite above (1) or (2), an insulating layer, Mg, Ca, Sr, Ba , Ti, Zr, Co, Ni, Al, oxides of metal elements Si, carbonates and sulphates A soft magnetic metal powder for a dust core, wherein the soft magnetic metal powder is one or more selected from the above.

)上記(1)〜()のいずれかに記載の軟磁性金属粉末を、金型に充填し、加圧成形後、焼鈍処理を施して得たことを特徴とする、磁束密度が高くかつ鉄損が低い圧粉磁心。 ( 4 ) A magnetic flux density characterized by being obtained by filling the mold with the soft magnetic metal powder according to any one of (1) to ( 3 ) above and performing an annealing treatment after pressure molding. High dust core with low iron loss.

)上記()において、焼鈍処理が、非酸化性雰囲気中、600℃以上、30分以上の処理であることを特徴とする、磁束密度が高くかつ鉄損が低い圧粉磁心。 ( 5 ) A dust core having high magnetic flux density and low iron loss, characterized in that in ( 4 ) above, the annealing treatment is a treatment at 600 ° C. or higher for 30 minutes or longer in a non-oxidizing atmosphere.

本発明によれば、圧縮性に優れかつ高い絶縁性を有する軟磁性金属粉末を得ることができる。
従って、上記の軟磁性金属粉末を素材とすることにより、磁束密度が高くかつ鉄損が低い圧粉磁心を得ることができる。
According to the present invention, a soft magnetic metal powder having excellent compressibility and high insulation can be obtained.
Therefore, by using the soft magnetic metal powder as a raw material, a dust core having a high magnetic flux density and a low iron loss can be obtained.

以下、本発明を具体的に説明する。
図1に、本発明に従う軟磁性金属粉末の代表的な被覆構造を示す。図中番号1は素材であるアトマイズ合金粉末、2はその表面に形成させた酸化物であり、かかる酸化物は、アトマイズ法で作製する時の製造条件により、図1(a)に示したように、アトマイズ合金粉末1の表面全面に形成される場合もあれば、同図(b)に示したように、アトマイズ合金粉末1の表面の一部に島状に形成される場合もある。番号3は、上記したような表面の全面または一部に合金成分の酸化物2をそなえるアトマイズ合金粉末1の表面に形成された、該酸化物2と同種または異種の絶縁層、そして4がその上にさらに被覆されたシリコーン樹脂層である。
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
FIG. 1 shows a typical coating structure of soft magnetic metal powder according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 is an atomized alloy powder, which is a raw material, and 2 is an oxide formed on the surface thereof. Such an oxide, as shown in FIG. In addition, it may be formed on the entire surface of the atomized alloy powder 1 or may be formed in an island shape on a part of the surface of the atomized alloy powder 1 as shown in FIG. No. 3 is an insulating layer of the same kind or different kind from the oxide 2 formed on the surface of the atomized alloy powder 1 having the alloy component oxide 2 on the entire surface or part of the surface as described above, and 4 A silicone resin layer further coated thereon.

そして、本発明では、表面の全面または一部に合金成分の酸化物2をそなえるアトマイズ合金粉末1の表面に、例えば絶縁層3を被覆したのち、これらの接合強度を高めるための接合強化処理が施されているところに特徴を有している。   In the present invention, after the surface of the atomized alloy powder 1 having the alloy component oxide 2 on the entire surface or a part of the surface is coated with, for example, the insulating layer 3, the bonding strengthening treatment for increasing the bonding strength is performed. It is characterized by where it is applied.

従来、酸化物2を介在させずに、アトマイズ合金粉末1の表面に直接、絶縁被膜層3を被覆していたので、合金粉末1と絶縁層3の結合力は極めて小さかった。そのため、加圧成形時に絶縁被膜が剥がれ、結果として歪取り焼鈍後の絶縁性低下を余儀なくされた。
これに対し、本発明の軟磁性金属粉末では、アトマイズ合金粉末中の成分が濃化して形成される酸化物2に絶縁層3が結合強化処理により強く固着される。酸化物2は、合金中の成分が濃化して形成されたものであり、合金粉末1と酸化物2の界面は連続的となるため、酸化物2と合金粉末1の結合力は極めて高くなる。さらに、この酸化物2と絶縁層3とは、接合強化処理を経て結合されているので、最終的に絶縁層3は酸化物2を介して合金粉末1と強く結合する。
Conventionally, since the insulating coating layer 3 was directly coated on the surface of the atomized alloy powder 1 without interposing the oxide 2, the bonding force between the alloy powder 1 and the insulating layer 3 was extremely small. For this reason, the insulating coating is peeled off during the pressure molding, and as a result, the insulating property after the strain relief annealing is forced to be lowered.
On the other hand, in the soft magnetic metal powder of the present invention, the insulating layer 3 is strongly fixed to the oxide 2 formed by concentrating the components in the atomized alloy powder by the bond strengthening treatment. The oxide 2 is formed by concentrating the components in the alloy, and the interface between the alloy powder 1 and the oxide 2 becomes continuous, so that the bonding force between the oxide 2 and the alloy powder 1 becomes extremely high. . Further, since the oxide 2 and the insulating layer 3 are bonded through a bonding strengthening process, the insulating layer 3 is finally strongly bonded to the alloy powder 1 through the oxide 2.

かような構造を採ることにより、加圧成形時に粉末表面に作用する応力によっても絶縁被膜が剥がれることなくなり、作製された圧粉磁心は 600℃以上の温度にて歪み取り焼鈍を行った後も、依然として高い絶縁性を示す。そのため、従来困難であったヒステリシス損失と渦電流損失の双方を低減させることが可能になるので、非常に鉄損が低い圧粉磁心が得られる。   By adopting such a structure, the insulation coating will not be peeled off even by stress acting on the powder surface during pressure molding, and the produced powder magnetic core will be subjected to strain relief annealing at a temperature of 600 ° C or higher. It still shows high insulation. Therefore, it is possible to reduce both hysteresis loss and eddy current loss, which has been difficult in the past, and thus a dust core with very low iron loss can be obtained.

また、従来のシリコーン樹脂だけを被覆した技術の場合には、600℃以上の温度でシリコーン樹脂の分解による絶縁性の低下が生じていた。しかしながら、本発明では、シリコーン樹脂の下に合金粉末と強く結合し、さらに高い耐熱性と絶縁性を示す2層の絶縁被膜が形成されているので、600℃以上の温度での加熱によりシリコーン樹脂の分解が若干進行しても、下層の絶縁被膜によって合金粉末間の絶縁性が維持されるため、十分満足のいく絶縁性が確保される。   Moreover, in the case of the technique which coat | covered only the conventional silicone resin, the insulation fall by decomposition | disassembly of the silicone resin had arisen at the temperature of 600 degreeC or more. However, in the present invention, a two-layer insulating film that is strongly bonded to the alloy powder under the silicone resin and exhibits higher heat resistance and insulation is formed, so that the silicone resin is heated by heating at a temperature of 600 ° C. or higher. Even if the decomposition of the material proceeds slightly, the insulation between the alloy powders is maintained by the lower insulating film, so that a sufficiently satisfactory insulation is ensured.

なお、従来のFe−Si合金粉を用いた技術では、表面の絶縁層として、上記したような酸化物2と絶縁層3の役割を担わせる必要があった。そのため、軟磁性金属粉末中にシリコンを比較的多量に含有させる必要があり、それが圧縮性の低下を招き、結果として磁束密度の低下を余儀なくされていた。
しかしながら、本発明においては、軟磁性金属粉末原料に由来する、酸化物2の上に、別途絶縁層3を被覆し、さらに結合強化処理を施すことによって、金属粉末中にシリコンを多量に含有させることなく、Fe−Si合金粉を用いた従来技術と同等の絶縁性を得ることが可能となった。その結果、多量のシリコンを含ませていないので圧縮性の低下が防止され、ひいては高い磁束密度を得ることができるのである。
In the technique using the conventional Fe-Si alloy powder, as an insulating layer on the surface, it is necessary to play a role of oxide 2 and the insulating layer 3 as described above. Therefore, it is necessary to contain a relatively large amount of silicon in the soft magnetic metal powder, which causes a decrease in compressibility, and as a result, a magnetic flux density is inevitably reduced.
However, in the present invention, a large amount of silicon is contained in the metal powder by coating the insulating layer 3 on the oxide 2 derived from the soft magnetic metal powder raw material and further performing a bond strengthening treatment. Therefore, it became possible to obtain the insulation equivalent to the prior art using Fe-Si alloy powder. As a result, since a large amount of silicon is not included, a decrease in compressibility is prevented, and thus a high magnetic flux density can be obtained.

以下、各構成要件について詳細に説明する。
(合金粉末)
本発明において用いられる合金粉末としては、強磁性で、アトマイズ法による作製時に表面に酸化物絶縁層が形成されるものであればいずれでもよい。代表的な合金粉末としては、Siを0.005〜1.0mass%含有するFe−Si系合金粉末、Alを3〜20mass%含有するFe−Al系合金粉末、Niを20〜80mass%含有するFe−Ni系合金粉末などが挙げられる。なお、これらの合金粉末には、上記した基本成分の他に、圧縮性や圧粉磁心の磁気特性などに悪影響を及ぼさない範囲で、他の元素を適宜含有させることができるのは言うまでもない。また、本発明における合金粉末としては、上記のものだけに限るものではなく、上述したとおり、強磁性で、アトマイズ法による作製時に表面に酸化物絶縁層が形成されるものであればいずれもが適合する。
Hereinafter, each component will be described in detail.
(Alloy powder)
As the alloy powder used in the present invention, any alloy powder may be used as long as it is ferromagnetic and an oxide insulating layer is formed on the surface at the time of production by an atomizing method. Typical alloy powders include Fe-Si based alloy powder containing 0.005 to 1.0 mass% Si, Fe-Al based alloy powder containing 3 to 20 mass% Al, Fe-Ni containing 20 to 80 mass% Ni. Based alloy powder and the like. Needless to say, in addition to the basic components described above, these alloy powders may contain other elements as long as they do not adversely affect the compressibility and magnetic properties of the dust core. In addition, the alloy powder in the present invention is not limited to the above, but as described above, any alloy powder that is ferromagnetic and has an oxide insulating layer formed on the surface at the time of fabrication by an atomizing method can be used. Fits.

なお、上記した合金粉末のうち、特に合金成分としてシリコンを添加した場合は、純鉄粉に比べて磁気異方性が低下するので、透磁率や磁束密度などが高くなるという性質がある。その上、シリコンは粉末表面に拡散し易いので表面に濃化し易いという性質がある。表面で濃化したシリコンは空気中の酸素などで容易に酸化され、絶縁性に優れたシリカへと容易に変化する。そのためシリコンを添加した粉末は、磁気特性に優れ、その上絶縁性が高いという特徴がある。従って、本発明において合金粉末としてはFe−Si系合金粉が特に好適である。なお、この場合、Si量が0.005mass%に満たないと十分な絶縁性が得られず、一方1.0mass%を超えると圧縮性が低下して透磁率や磁束密度が低下するという問題が生じる。より好ましくは0.01mass%以上、0.5mass%以下の範囲である。
また、合金粉末の粒度については特に制限はなく、圧粉磁心の用途や要求特性に応じて、適宜決定すればよい。
Among the above-described alloy powders, particularly when silicon is added as an alloy component, the magnetic anisotropy is reduced as compared with pure iron powder, so that the magnetic permeability and magnetic flux density are increased. In addition, since silicon easily diffuses to the powder surface, it has the property of being easily concentrated on the surface. The silicon concentrated on the surface is easily oxidized by oxygen in the air, etc., and easily changes to silica having excellent insulating properties. Therefore, the powder to which silicon is added is characterized by excellent magnetic properties and high insulation properties. Therefore, as the alloy powder in the present invention, Fe—Si based alloy powder is particularly suitable. In this case, if the Si amount is less than 0.005 mass%, sufficient insulation cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 1.0 mass%, there arises a problem that compressibility is lowered and magnetic permeability and magnetic flux density are lowered. More preferably, it is the range of 0.01 mass% or more and 0.5 mass% or less.
Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the particle size of alloy powder, What is necessary is just to determine suitably according to the use and required characteristic of a powder magnetic core.

(合金粉末の表面の酸化物)
この酸化物は、合金粉末をアトマイズ法で製造する過程で積極的に形成させる。従来、アトマイズ粉の製造に際しては、かような酸化物の形成は極力回避するのが常であったが、本発明ではこれとは逆に積極的に表面を酸化させて、合金粉末の表面全面または一部に酸化物を形成するのである。合金粉末がFe−Si系合金の場合には表面にSiO2が、Fe−Al系合金の場合には表面にAl2O3が、Fe−Ni系合金の場合には表面にNiOがそれぞれ形成される。
また、かかる酸化物の量は、アトマイズ法における製造条件(例えばアトマイズ時粉末化に用いられる媒質[例えば水を用いる方法など]、アトマイズを行う雰囲気中の酸素濃度の調整、アトマイズ後の加熱あるいは媒質の乾燥条件[温度、時間、雰囲気]等)を制御することによって、適宜調整することができる。
ここに、酸化物の好適量は、粉末中に含有される合金成分の量によって幾分変化するが、例えば膜状の場合には、膜厚で概ね0.5〜1000nm程度が好適である。
(Oxide on the surface of the alloy powder)
This oxide is actively formed in the process of manufacturing the alloy powder by the atomizing method. Conventionally, in the production of atomized powder, it was usual to avoid the formation of such oxides as much as possible, but in the present invention, the surface of the alloy powder is oxidized by actively oxidizing the surface, contrary to this. Alternatively, an oxide is partially formed. When the alloy powder is Fe-Si alloy, SiO 2 is formed on the surface, when it is Fe-Al alloy, Al 2 O 3 is formed on the surface, and when it is Fe-Ni alloy, NiO is formed on the surface. Is done.
In addition, the amount of the oxide is determined by the manufacturing conditions in the atomizing method (for example, a medium used for pulverization during atomization [for example, a method using water], adjustment of oxygen concentration in the atmosphere in which atomization is performed, heating after atomization, or medium The drying conditions [temperature, time, atmosphere], etc.) can be controlled as appropriate.
Here, the preferred amount of oxide varies somewhat depending on the amount of the alloy component contained in the powder. For example, in the case of a film shape, the thickness is preferably about 0.5 to 1000 nm.

このようにして形成された酸化物は、原料粉末と酸化物の界面部における成分濃度変化が連続的なものとなるため、例えば接着した場合のように成分濃度が非連続的に変化する場合に比べると、原料粉末との密着性は極めて優れている。   In the oxide formed in this way, the component concentration change at the interface between the raw material powder and the oxide becomes continuous, so when the component concentration changes discontinuously as in the case of adhesion, for example. In comparison, the adhesion with the raw material powder is extremely excellent.

(絶縁層)
本発明において、絶縁層の材質は、好ましくは上記した酸化物よりも絶縁性が高く、かつ酸化物との間で結合強化処理が可能であるならば、どのようなものでも構わない。その中でも、絶縁性に優れ、なおかつ耐熱性に優れた材質は、本発明の最終的な目的である耐熱性に優れた絶縁被膜を形成するという目的を達成するためにとりわけ好適である。
(Insulating layer)
In the present invention, the insulating layer may be made of any material as long as it has higher insulating properties than the above-described oxide and can be subjected to bond strengthening treatment with the oxide. Among them, a material having excellent insulating properties and excellent heat resistance is particularly suitable for achieving the purpose of forming an insulating film having excellent heat resistance, which is the final object of the present invention.

このような絶縁物質としては、例えば絶縁性の高い Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zr, Co, Ni,Al, Siなどの金属元素の酸化物、炭酸塩や硫酸塩などに代表される塩などが挙げられる。本発明においては、これらを単体で用いても構わないし、併用しても構わない。
また、これらの材料の原料や前駆体となるものを用いても構わない。このようなものとしては、例えば、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾルのように酸化物を水和した溶液、あるいは上記した金属の錯体溶液やアルコキシド溶液などの前駆体を分散・溶解した溶液などが挙げられる。また、溶液に粉末を分散した形態のものなど、複数の形態が混在した状態のものを用いても構わない。勿論、ここに挙げたもの以外の形態であっても、最終的に絶縁層が形成されるのであれば、それを用いても構わない。
Examples of such insulating materials include oxides, carbonates and sulfates of metal elements such as Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zr, Co, Ni, Al, and Si, which have high insulating properties. Examples include salt. In the present invention, these may be used alone or in combination.
Moreover, you may use what becomes the raw material and precursor of these materials. Examples of such a solution include a solution in which an oxide is hydrated, such as alumina sol, silica sol, and titania sol, or a solution in which a precursor such as the above metal complex solution or alkoxide solution is dispersed and dissolved. Moreover, you may use the thing of the state in which several forms were mixed, such as the form which disperse | distributed the powder to the solution. Of course, other forms than those listed here may be used as long as an insulating layer is finally formed.

かような絶縁層を形成する方法としては、例えば、上記した酸化物をそなえる合金粉末に、絶縁物質を添加した上で混合して材料を被覆する方法、CVD、PVDなどの気相蒸着法で被覆する方法、あるいはこれらの方法を複数組み合わせた方法などが挙げられる。勿論、ここに記載した方法以外の方法を用いても構わない。   As a method of forming such an insulating layer, for example, a method of coating the material by adding an insulating material to the above-described alloy powder having an oxide, and a vapor deposition method such as CVD or PVD. Examples thereof include a method of coating, or a method of combining a plurality of these methods. Of course, methods other than those described here may be used.

上記の方法の中でも、原料粉末に絶縁物質を混合して被覆する方法は、被覆成分、被覆成分の付着量、被覆層厚み等の調整が容易であるため、確実に所望の絶縁被膜が得られるので好ましい。
かような混合手段としては、アトライター、ヘンシェルミキサー、ボールミルなどの混合装置を用いた混合処理が挙げられる。
Among the above methods, the method of coating the raw material powder with an insulating material is easy to adjust the coating component, the coating amount of the coating component, the thickness of the coating layer, etc., so that a desired insulating film can be obtained reliably. Therefore, it is preferable.
Examples of such mixing means include a mixing process using a mixing device such as an attritor, a Henschel mixer, or a ball mill.

また、絶縁層の材料として、前記したアルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾルのように酸化物を水和した溶液、あるいは前記した金属の錯体溶液やアルコキシド溶液などの前駆体を分散・溶解した溶液などを用いると、粉末を原料とする場合に比べ、緻密かつ均一な状態で絶縁層を形成することが可能である。このような絶縁層を形成することにより、得られた粉末は最終的に高い絶縁性を示すようになり、本発明においては特に好適である。さらに、酸化物を水和した溶液の場合、加熱によって分子中の水分を飛散させれば、加熱しても重量減少や体積減少が起き難い耐熱性に優れた絶縁被膜を形成するので、本発明においてはさらに好ましい。   Further, as the material of the insulating layer, a solution in which an oxide is hydrated, such as the above-mentioned alumina sol, silica sol, or titania sol, or a solution in which a precursor such as a metal complex solution or alkoxide solution is dispersed or dissolved is used. Compared with the case where powder is used as a raw material, the insulating layer can be formed in a dense and uniform state. By forming such an insulating layer, the obtained powder finally shows a high insulating property, which is particularly suitable in the present invention. Furthermore, in the case of a solution in which the oxide is hydrated, if the moisture in the molecule is scattered by heating, an insulating film excellent in heat resistance that does not easily reduce weight or volume even when heated is formed. Is more preferable.

本発明では、合金粉末に対する絶縁層形成物質の添加量は0.01〜5.0 mass%程度とすることが好ましい。というのは、添加量が0.01mass%を下回ると、添加量が少なすぎるために被覆が不均一となって、十分な絶縁性が得難く、さらに強度も低下する。一方 5.0mass%を超えると、圧粉磁心中の原料粉末の割合が低下するので、その分磁束密度の低下を招き好ましくない。   In the present invention, the amount of the insulating layer forming substance added to the alloy powder is preferably about 0.01 to 5.0 mass%. This is because when the amount added is less than 0.01 mass%, the amount added is too small, so that the coating becomes non-uniform, it is difficult to obtain sufficient insulation, and the strength is further reduced. On the other hand, if it exceeds 5.0 mass%, the ratio of the raw material powder in the powder magnetic core is decreased, and accordingly, the magnetic flux density is decreased accordingly.

さて、本発明においては、上記した酸化物と絶縁層の密着性を向上させるために、結合強化処理を施す。この処理を行うことにより、耐熱性に優れた酸化物と絶縁層を強固に固着させると同時に、最終的に得られる軟磁性金属粉末において3つの部分で構成される絶縁被覆が確実に得られるようになる。従って、本発明においては、この処理は極めて重要である。
なお、この処理に、熱処理を用いる方法は、既知の知見を利用することによる柔軟な物質設計が可能であることに加え、機械的手法や化学反応を利用する方法に比べて局所的な反応が起き難いため、処理粉末全体で均一な状態を得ることが容易であり、工業的な生産も容易であり、さらには装置全体が簡便であるという特徴をもち、本発明の軟磁性金属粉末を作製するための結合強化処理方法として、極めて有効である。
この点、メカノフュージョン等の強力なせん断力を付与する手法を結合強化処理として利用した場合、処理度合いにムラが生じ易いため、前述したような金属粉末の表面に均一に絶縁層を形成することが極めて難しいため、十分満足いくほどの絶縁性は得られない。また、加工歪に起因して圧縮性の低下も招き、さらに加工により粉末が球形化してしまうため、この粉末を成形した試料は著しく脆いものになり、実用上取り扱いが難しい。
Now, in this invention, in order to improve the adhesiveness of an above-mentioned oxide and an insulating layer, a joint reinforcement | strengthening process is performed. By performing this treatment, an oxide having excellent heat resistance and an insulating layer are firmly fixed, and at the same time, an insulating coating composed of three parts can be reliably obtained in the finally obtained soft magnetic metal powder. become. Therefore, this process is extremely important in the present invention.
In addition to the fact that the method using heat treatment for this treatment allows flexible material design by utilizing known knowledge, the local reaction is less than the method using mechanical method or chemical reaction. Since it is difficult to occur, it is easy to obtain a uniform state in the entire treated powder, industrial production is easy, and the entire device is simple, and the soft magnetic metal powder of the present invention is produced. It is extremely effective as a bond strengthening treatment method for achieving this.
In this regard, when a method of applying a strong shearing force such as mechanofusion is used as a bond strengthening treatment, unevenness is likely to occur in the degree of treatment, so an insulating layer should be uniformly formed on the surface of the metal powder as described above. Is extremely difficult to achieve sufficiently satisfactory insulation. In addition, the compressibility is lowered due to processing strain, and the powder is spheroidized by processing. Therefore, the sample formed from this powder becomes extremely brittle and is difficult to handle practically.

かような熱処理の際における、処理温度、時間、雰囲気などの条件は、用いる材料の組み合わせによって変化するが、原料粉末や絶縁物質の融点、それぞれの物質相互間及び材料内での物質の拡散係数、酸素などに代表される各成分量、それぞれ材料の粒径、絶縁物質の添加量などを考慮して決定すればよい。例えば、合金粉末がFe−Si系合金粉で、被覆材料がAl2O3やSiO2などの高融点材料の場合には、500℃以上、1200℃以下程度とするのが好ましい。というのは、処理温度が500℃未満では物質拡散が不十分になるので密着性向上の効果が小さく、一方1200℃超では、原料粉末相互での拡散が著しくなり粉末同士が焼結してしまうからである。一旦焼結した材料を再度粉末化するには、巨大な力を加えて粉砕する必要がある。このような巨大な力が作用すると、一旦原料粉末と接合した絶縁層質が脱落がおきてしまい絶縁性改善の効果が不十分になる。その上、巨大な力によって粉末に加工歪みが入るため加工硬化が起きる。このような粉末を成形して得られる試料の圧粉体密度は極めて低いものになるため、磁束密度の低下が避けられない。
また、時間についても、用途に応じて適宜決定すればよい。好適には20〜240分である。
The conditions such as processing temperature, time, and atmosphere during such heat treatment vary depending on the combination of materials used, but the melting point of the raw material powder and the insulating material, the diffusion coefficient of the materials between and within each material. The amount of each component typified by oxygen, the particle size of the material, the amount of insulating material added, etc. may be taken into consideration. For example, when the alloy powder is Fe—Si alloy powder and the coating material is a high melting point material such as Al 2 O 3 or SiO 2 , the temperature is preferably about 500 ° C. or more and 1200 ° C. or less. This is because if the treatment temperature is less than 500 ° C, the material diffusion becomes insufficient, so the effect of improving the adhesion is small. On the other hand, if it exceeds 1200 ° C, the diffusion between the raw material powders becomes remarkable and the powders sinter. Because. In order to pulverize the material once sintered, it is necessary to apply a huge force to pulverize the material. When such a huge force acts, the insulating layer quality once bonded to the raw material powder falls off, and the effect of improving the insulation becomes insufficient. In addition, work hardening takes place because the processing force is added to the powder by a huge force. Since the green compact density of a sample obtained by molding such powder is extremely low, a decrease in magnetic flux density is inevitable.
Moreover, what is necessary is just to determine suitably also according to a use also about time. It is preferably 20 to 240 minutes.

さらに、かかる熱処理における雰囲気は、用途に応じて大気や酸素雰囲気のような酸化性雰囲気、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性雰囲気、水素ガス、アンモニアガス、RXガスなどの還元性雰囲気あるいは真空下などから適宜選べばよい。また、熱処理中に雰囲気を切り替えても構わない。なお、雰囲気が酸化性の場合には、結合強化処理時に金属が酸化して磁気特性や圧縮性の低下を招く場合がある。従って、本発明においては、不活性あるいは還元性雰囲気あるいは真空下などの非酸化性雰囲気中で行うことがより好ましい。必要に応じて水蒸気露点を調整しても良い。   Furthermore, the atmosphere in such heat treatment may be an oxidizing atmosphere such as air or oxygen atmosphere, an inert atmosphere such as nitrogen gas or argon gas, a reducing atmosphere such as hydrogen gas, ammonia gas or RX gas, or a vacuum depending on the application. You may choose from the appropriate. Further, the atmosphere may be switched during the heat treatment. In the case where the atmosphere is oxidizing, the metal may be oxidized during the bond strengthening treatment, resulting in a decrease in magnetic properties and compressibility. Therefore, in the present invention, it is more preferable to carry out in an inert or reducing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere such as under vacuum. The water vapor dew point may be adjusted as necessary.

なお、ここでの熱処理温度は、後述する成形体の焼鈍温度よりも高いことが好ましい。温度が低いと強化処理が十分でなくなるだけでなく、結合強化処理時に未反応だった部分が成形体焼鈍時に反応し、その際ガスが発生して成形体破壊を引き起こしたりするので好ましくない。従って、結合強化のための熱処理温度は、成形体の焼鈍温度に対して+10〜+150℃程度とすることが好ましい。特に好ましくは+50〜+150℃の範囲である。   In addition, it is preferable that the heat processing temperature here is higher than the annealing temperature of the molded object mentioned later. If the temperature is low, not only does the strengthening treatment become insufficient, but the unreacted part during the bond strengthening treatment reacts when the molded body is annealed, and at this time, gas is generated and the molded body is destroyed, which is not preferable. Therefore, the heat treatment temperature for strengthening the bond is preferably about +10 to + 150 ° C. with respect to the annealing temperature of the molded body. Especially preferably, it is the range of + 50- + 150 degreeC.

上記したような加熱結合強化処理を行う場合、図1に示した酸化物2、絶縁層3が酸化物や金属塩の場合には、金属と酸化物を結合する場合に比べると、強い結合が得られる。これは、熱エネルギーによって酸化物中に含まれる酸素の拡散が金属原子の拡散よりも容易に進行するため、まず酸素の交換が最初に生じ、ついでその酸素の拡散によって金属成分の拡散が、単なる金属−酸化物の場合よりも加速された状態になり、結果として成分全体の拡散が加速されるためである。特に酸化物同士の場合にはこの現象が顕著に生じるのでとりわけ有利である。   When the heat bond strengthening treatment as described above is performed, the oxide 2 and the insulating layer 3 shown in FIG. 1 are formed of an oxide or a metal salt, the bond is stronger than when the metal and the oxide are bonded. can get. This is because the diffusion of oxygen contained in the oxide by thermal energy proceeds more easily than the diffusion of metal atoms, so that the exchange of oxygen occurs first, and then the diffusion of the metal component is simply caused by the diffusion of oxygen. This is because the state is accelerated as compared with the case of the metal-oxide, and as a result, the diffusion of the entire component is accelerated. Particularly in the case of oxides, this phenomenon is remarkable, which is particularly advantageous.

なお、本発明に従う3つの部分から構成される絶縁被膜のうち、酸化物と絶縁層は特に耐熱性を持つことが好ましい。この部分の耐熱性が低いと、シリコーン樹脂層の耐熱性が十分に高くても所望の耐熱性が得られなくなる場合がある。なお、ここでいう耐熱性を持つとは、軟磁性金属粉末を圧粉磁心にして、さらにその圧粉磁心を焼鈍した後にも絶縁性が維持されていることを意味する。従って、この条件を満たす物質なら、どのような物質を用いてもかまわないし、評価に利用する指標にも特に制限はない。
その中でも重量減少率Δmは、簡便に測定できる上、圧粉磁心に成形し、焼鈍した後の絶縁性を評価した場合との対応がよく取れるので、特に酸化物と絶縁層の耐熱性を評価する指標として好適である。
In addition, it is preferable that an oxide and an insulating layer have especially heat resistance among the insulating films comprised from three parts according to this invention. If the heat resistance of this portion is low, the desired heat resistance may not be obtained even if the heat resistance of the silicone resin layer is sufficiently high. Here, having heat resistance means that insulation is maintained even after soft magnetic metal powder is used as a powder magnetic core and the powder magnetic core is annealed. Therefore, any substance that satisfies this condition may be used, and the index used for evaluation is not particularly limited.
Among them, the weight loss rate Δm can be easily measured, and it can be well matched with the case of evaluating the insulation after molding into a powder magnetic core and annealing, so the heat resistance of oxide and insulating layer is especially evaluated It is suitable as an index to perform.

酸化物と絶縁層の重量減少率Δmを評価する方法としては、被覆部分の物質単体を取り出して測定する方法、酸化物と絶縁層をそなえる軟磁性金属粉末全体で測定する方法が挙げられる。勿論、これら以外の方法で測定してもかまわない。
単体で取り出す場合は、軟磁性金属粉末の金属部分を酸、アルカリあるいはその他の溶解性物質で溶解させ、その残渣を取り出す方法、軟磁性金属粉末に機械的エネルギーを与えた濃化部分だけを分離する方法、濃化部分の破壊が起きない程度の低圧力で加圧成形したものを電極として、電気的に金属部分だけを溶解する方法などが挙げられる。
重量減少率Δm は、加熱前質量をMb、不活性ガス雰囲気中で加熱したときの質量をMaとするとき、Δm=Ma/Mbなる関係から算出される。
本発明においては、N2ガス中で800℃まで加熱した後の重量をMa 、加熱前の重量をMbとしたとき、好ましいΔmは 0.3以上、1.0以下である。特に好ましくは 0.5以上、1.0以下であり、さらに好ましくは 0.7以上、1.0以下である。
As a method for evaluating the weight reduction rate Δm of the oxide and the insulating layer, there are a method of taking out and measuring the substance alone of the covering portion, and a method of measuring the whole soft magnetic metal powder having the oxide and the insulating layer. Of course, you may measure by methods other than these.
When taking it out as a single unit, the metal part of the soft magnetic metal powder is dissolved with acid, alkali or other soluble substance, and the residue is taken out. Only the concentrated part where mechanical energy is given to the soft magnetic metal powder is separated. And a method in which only a metal part is electrically dissolved using an electrode formed by pressure molding at a low pressure that does not cause destruction of the concentrated part.
The weight reduction rate Δm is calculated from the relationship Δm = Ma / Mb, where Mb is the mass before heating and Ma is the mass when heated in an inert gas atmosphere.
In the present invention, when the weight after heating to 800 ° C. in N 2 gas is Ma and the weight before heating is Mb, a preferable Δm is 0.3 or more and 1.0 or less. Especially preferably, it is 0.5 or more and 1.0 or less, More preferably, it is 0.7 or more and 1.0 or less.

本発明では、上記の手順によって得た軟磁性金属粉末において、表面の酸化物と絶縁層の元素濃度合計をCs(at%)、際外表面から深さ10μmでの主要元素濃度合計をCb(at%)としたとき、Cs/Cbが 1.5以上であることが好ましい。Cs/Cbが 1.5未満の場合には、表面での濃化が不十分なため圧粉磁心にしたとき十分な絶縁性が得られない。
CsおよびCbの測定は、オージェ電子分光法を用いた表面分析装置(AES)によって行えばよい。測定対象部分の面積は、使用する原料粉末の粒径により適宜決定すればよいが、例えば粒径が30〜100μm 程度の粉末を対象とする場合は、一辺が5μmから30μm 程度の正方形の部分で評価すればよい。また測定値の精度を向上させるために、Cs/Cbは複数の粒子について測定することが好ましい。好ましい測定数は、5以上、15以下である。
In the present invention, in the soft magnetic metal powder obtained by the above procedure, the total element concentration of the surface oxide and the insulating layer is Cs (at%), and the total concentration of main elements at a depth of 10 μm from the outer surface is Cb ( at%), Cs / Cb is preferably 1.5 or more. When Cs / Cb is less than 1.5, sufficient insulation cannot be obtained when a dust core is formed because of insufficient concentration on the surface.
Measurement of Cs and Cb may be performed by a surface analyzer (AES) using Auger electron spectroscopy. The area of the part to be measured may be appropriately determined according to the particle size of the raw material powder to be used. For example, in the case of a powder having a particle size of about 30 to 100 μm, a square part with a side of about 5 to 30 μm is used. You should evaluate. In order to improve the accuracy of the measurement value, Cs / Cb is preferably measured for a plurality of particles. A preferable measurement number is 5 or more and 15 or less.

また、本発明において、酸化物と絶縁層は、合金粉末の表面全体に均一に存在していることが好ましく、その形態は図1に示したような状態であることが好ましい。酸化物2と絶縁層3の分布が不均一になると、本発明である軟磁性金属粉末を加圧成形して得られる圧粉磁心の絶縁性が焼鈍前から低下し、焼鈍後はさらに低下してしまう場合があるので、好ましくない。
かような酸化物と絶縁層は、AESにて絶縁被膜成分をマッピングしたとき、総測定面積中をSa、絶縁被膜成分の元素が存在する面積をStとした場合、St/Sa が 0.1以上、1.0以下とすることが好ましい。この値が 0.1を下回る場合、絶縁被膜が存在する部分が少なすぎて、本発明である軟磁性金属粉末から作製される圧粉磁心は十分な絶縁性が得られない。好適なSt/Saの範囲は 0.3以上、1.0以下であり、さらに 好ましくは0.5以上、1.0以下である。
測定対象部分の面積は、使用する原料粉末の粒径により適宜決定すればよいが、例えば粒径が30〜100μm 程度の粉末を対象とする場合には、一辺が5μmから30μm 程度の正方形の部分で評価すればよい。なお、本測定値 も精度向上のため、St/Saは複数の粒子について測定されることが好ましい。好ましい測定数は、Cs/Cb の場合と同様、5以上、 15以下である。St/Saについては、Csを評価する際に、併せて評価すると効率的な評価ができるので好ましい。
Further, in the present invention, the oxide and the insulating layer are preferably present uniformly over the entire surface of the alloy powder, and the form is preferably as shown in FIG. If the distribution of the oxide 2 and the insulating layer 3 becomes non-uniform, the insulation of the powder magnetic core obtained by press-molding the soft magnetic metal powder according to the present invention is lowered before annealing, and further lowered after annealing. This is not preferable.
Such an oxide and an insulating layer, when mapping the insulating film component by AES, when the total measurement area is Sa, and the area where the element of the insulating film component exists is St, St / Sa is 0.1 or more, It is preferable to set it to 1.0 or less. When this value is less than 0.1, there are too few portions where the insulating coating exists, and the dust core produced from the soft magnetic metal powder of the present invention cannot obtain sufficient insulation. A preferable range of St / Sa is 0.3 or more and 1.0 or less, and more preferably 0.5 or more and 1.0 or less.
The area of the measurement target portion may be appropriately determined depending on the particle size of the raw material powder to be used. For example, when a powder having a particle size of about 30 to 100 μm is targeted, a square portion having a side of about 5 μm to 30 μm. You can evaluate with. In order to improve the accuracy of this measurement value, St / Sa is preferably measured for a plurality of particles. The preferred number of measurements is 5 or more and 15 or less as in the case of Cs / Cb. As for St / Sa, when evaluating Cs, it is preferable to evaluate it together because efficient evaluation can be performed.

さらに、酸化物と絶縁層の合計厚みは0.5nm〜4000nm程度とすることが好ましい。特に好ましくは1〜1000nmの範囲である。なお、酸化物と絶縁層の合計厚みは、軟磁性金属粉末の断面を切り出し、原料金属部分の最外表面と、絶縁層の最外表面の距離によって定義される。距離は、金属部分の最外表面での垂線と金属の最外表面の交点1と、交点1を通るように引いた垂線と、絶縁層の最外表面部での交点2の間の長さによって定義される。この測定点は1粒子の外周を均等に分割するように複数配置することが好ましい。分割数は100以上とすることが好ましい。これを複数の粒子に対して繰り返し行い、それぞれの点で測定した結果の平均値を酸化物と絶縁層の合計厚みS、その分散値を酸化物と絶縁層の合計厚みの変動Vとする。   Furthermore, the total thickness of the oxide and the insulating layer is preferably about 0.5 nm to 4000 nm. Especially preferably, it is the range of 1-1000 nm. The total thickness of the oxide and the insulating layer is defined by the distance between the outermost surface of the raw metal portion and the outermost surface of the insulating layer by cutting a cross section of the soft magnetic metal powder. The distance is the length between the perpendicular line on the outermost surface of the metal part and the intersection point 1 of the outermost surface of the metal, the perpendicular line drawn through the intersection point 1, and the intersection point 2 on the outermost surface part of the insulating layer. Defined by It is preferable to arrange a plurality of measurement points so that the outer periphery of one particle is evenly divided. The number of divisions is preferably 100 or more. This is repeated for a plurality of particles, and the average value of the results measured at each point is defined as the total thickness S of the oxide and the insulating layer, and the dispersion value is defined as the variation V of the total thickness of the oxide and the insulating layer.

酸化物と絶縁層の合計厚みSと酸化物と絶縁層の合計厚みの変動Vの比V/Sは、0.0以上、0.90以下であることが好ましい。特に好ましくは0.0 以上、 0.50以下であり、さらに好ましくは0.0 以上、0.40以下である。V/Sが0.90を上回る場合、加圧成形後、被膜がごく薄くなり、成形体内部での軟磁性金属粉末粒子間の距離が十分に離れないところが発生するので、圧粉磁心は十分な絶縁性が得られないので好ましくない。また、酸化物と絶縁層の内部は稠密であることが好ましい。酸化物と絶縁層を断面から観察したとき、その酸化物と絶縁層全体の面積をCa、酸化物と絶縁層の被膜部分内部に存在する空孔部分の面積をCpとそれぞれ定義するとき、Cp/Caは0.0以上、0.3未満であることが好ましい。特に好ましくは0.0以上、0.1未満である。Cp/Caが大きいと、酸化物と絶縁層の被膜部分の強度が弱くなるため加圧成形時、被膜部分が破壊されてしまう。その結果、絶縁被膜の厚み変動が増大し、軟磁性金属粉末を加圧成形して作製される圧粉磁心の絶縁性が低下してしまう。なお、軟磁性金属粉末の断面側から見た粉末表面近傍での酸化物と絶縁層の大きさおよび内部の充填状態は、軟磁性金属粉末を樹脂に埋め込み研磨して断面を観察できるようにした試料の走査型電子顕微鏡(SEM)による観察結果を用いて評価すればよい。   The ratio V / S between the total thickness S of the oxide and the insulating layer and the variation V of the total thickness of the oxide and the insulating layer is preferably 0.0 or more and 0.90 or less. Particularly preferably, it is 0.0 or more and 0.50 or less, and more preferably 0.0 or more and 0.40 or less. When V / S exceeds 0.90, the film becomes very thin after pressure molding, and there is a place where the distance between the soft magnetic metal powder particles is not sufficiently separated inside the compact, so that the dust core is sufficiently insulated. It is not preferable because the property cannot be obtained. In addition, the inside of the oxide and the insulating layer is preferably dense. When the oxide and insulating layer are observed from the cross section, the area of the oxide and the entire insulating layer is defined as Ca, and the area of the void portion existing inside the coating portion of the oxide and the insulating layer is defined as Cp. / Ca is preferably 0.0 or more and less than 0.3. Particularly preferably, it is 0.0 or more and less than 0.1. When Cp / Ca is large, the strength of the coating portion of the oxide and the insulating layer becomes weak, so that the coating portion is destroyed during pressure molding. As a result, the thickness variation of the insulating coating increases, and the insulating property of the dust core produced by press-molding the soft magnetic metal powder decreases. In addition, the size of the oxide and insulating layer near the powder surface viewed from the cross-sectional side of the soft magnetic metal powder and the filling state inside the soft magnetic metal powder can be observed by embedding and polishing the soft magnetic metal powder in a resin. What is necessary is just to evaluate using the observation result by the scanning electron microscope (SEM) of a sample.

このようにして得た軟磁性金属粉末に、さらに耐熱性に優れたシリコーン樹脂を被覆して最外層を形成する。これにより、圧粉磁心の絶縁性がさらに向上し、その上成形体強度まで向上する。このシリコーン樹脂は、他の被覆可能な樹脂と比べて密着性に優れ、その上耐熱性、絶縁性にも優れている。   The soft magnetic metal powder thus obtained is further coated with a silicone resin having excellent heat resistance to form the outermost layer. Thereby, the insulation of a powder magnetic core improves further and also improves to a molded object strength. This silicone resin is excellent in adhesiveness as compared with other resins that can be coated, and is also excellent in heat resistance and insulation.

本発明におけるシリコーン樹脂とは、分子内に3官能性(T単位)、あるいは4官能性(Q単位)シロキサン単位を含有するポリオルガノシロキサンを指す。かかるシリコーン樹脂は、シリコーンオイルやシリコーンゴムなどに比べ架橋密度が高く、硬化物は硬いという特徴があり、本発明に好適である。ところで、シリコーン樹脂は、成分がシリコーンのみから構成されるストレートシリコン樹脂と、シリコーン成分と有機樹脂の共重合体であるシリコーン変成有機樹脂に大別されるが、本発明においては、そのいずれを使用しても構わない。ストレートシリコーン樹脂は、MQレジンとDTレジンに大別されるが、本発明においては、そのいずれを用いても構わない。シリコーン変成有機樹脂としては、アルキド変成型、エポキシ変成型、ポリエステル変成型、アクリル変成型、フェノール変成型などが挙げられるが、本発明においては、そのいずれを用いても構わない。また、シリコーン樹脂には、加熱すると硬化するタイプのものと、室温においても硬化が進行するタイプのものがあるが、本発明においてはその何れを用いても構わない。シリコーン樹脂の硬化反応には、いくつかのタイプがあり、例えば加熱硬化型シリコーン樹脂の硬化の機構は大きく分けて、脱水縮合反応、付加反応、過酸化物反応によるものに、室温硬化型シリコーン樹脂の硬化の機構は、脱オキシム反応、脱アルコール反応によるものに区別することができる。本発明において用いられるシリコーン樹脂は、上記にある何れかの硬化反応によって硬化するものであれば良い。   The silicone resin in the present invention refers to a polyorganosiloxane containing a trifunctional (T unit) or tetrafunctional (Q unit) siloxane unit in the molecule. Such a silicone resin is characterized in that it has a higher crosslink density and a cured product is harder than silicone oil or silicone rubber, and is suitable for the present invention. By the way, silicone resins are roughly classified into straight silicone resins whose components are composed only of silicone, and silicone-modified organic resins that are copolymers of silicone components and organic resins. In the present invention, any of them is used. It doesn't matter. Straight silicone resins are roughly classified into MQ resins and DT resins, and any of them may be used in the present invention. Examples of the silicone-modified organic resin include alkyd modification, epoxy modification, polyester modification, acrylic modification, and phenol modification, and any of them may be used in the present invention. Silicone resins include a type that cures when heated and a type that cures even at room temperature. Any of these types may be used in the present invention. There are several types of curing reactions for silicone resins. For example, the mechanism of curing thermosetting silicone resins can be broadly divided into those based on dehydration condensation reactions, addition reactions, and peroxide reactions. The curing mechanism can be distinguished by deoxime reaction and dealcoholization reaction. The silicone resin used in the present invention only needs to be cured by any of the above curing reactions.

本発明で使用されるシリコーン樹脂としては、たとえば東レダウコーニングシリコーン社の製造する、SH805 , SH805, SH806A ,SH840, SH997, SR620, SR2306, SR2309, SR2310, SR2316, DC12577, SR2400, SR2402, SR2404, SR2405, SR2406, SR2410, SR2411, SR2416, SR2420, SR2107, SR2115, SR2145, SH6018, DC6-2230, DC3037, DC3074, QP8-5314や、信越化学の製造する KR251, KR255, KR114A, KR112, KR2610B, KR2621-1, KR230B, KR220, KR220L, KR285, K295, KR300,KR2019, KR2706, KR165, KR166, KR169, KR2038, KR221, KR155, KR240, KR101-10, KR120, KR105, KR271, KR282, KR311, KR211, KR212, KR216, KR213, KR217, KR9218, SA-4, KR206, KR5206, ES1001N, ES1002T, ES1004, KR9706, KR5203, KR5221,X-52-1435などが挙げられる。勿論、ここに挙げた以外のシリコーン樹脂を使用しても構わない。また、これらの物質、あるいはこれらの原料物質を変成したシリコーン樹脂を使用しても構わない。さらに、種類、分子量、官能基が異なる2種以上のシリコーン樹脂を、適当な割合で混合したシリコーン樹脂 を使用しても構わない。   Examples of the silicone resin used in the present invention include SH805, SH805, SH806A, SH840, SH997, SR620, SR2306, SR2309, SR2310, SR2316, DC12577, SR2400, SR2402, SR2404, SR2405 manufactured by Toray Dow Corning Silicone. , SR2406, SR2410, SR2411, SR2416, SR2420, SR2107, SR2115, SR2145, SH6018, DC6-2230, DC3037, DC3074, QP8-5314, manufactured by Shin-Etsu Chemical, KR251, KR255, KR114A, KR112, KR2610B, KR2621-1 , KR230B, KR220, KR220L, KR285, K295, KR300, KR2019, KR2706, KR165, KR166, KR169, KR2038, KR221, KR155, KR240, KR101-10, KR120, KR105, KR271, KR282, KR311, KR211, KR212, KR211, KR212 , KR213, KR217, KR9218, SA-4, KR206, KR5206, ES1001N, ES1002T, ES1004, KR9706, KR5203, KR5221, X-52-1435, and the like. Of course, silicone resins other than those listed here may be used. Moreover, you may use the silicone resin which modified these substances or these raw material substances. Furthermore, you may use the silicone resin which mixed the 2 or more types of silicone resin from which a kind, molecular weight, and a functional group differ in a suitable ratio.

最外層を構成するシリコーン樹脂を軟磁性金属粉末に添加あるいは被覆する際は、粉末状のものを混合してもよいし、あるいはシリコーン樹脂を溶剤に溶かし、その溶液と軟磁性金属粉末を接触させることで混合あるいは被覆してもかまわない。溶液にする場合、溶剤にはシリコーン樹脂が溶解するものであれば、いずれを用いてもよい。このような材料としては、例えばエタノールやメタノールに代表されるアルコール系溶剤、アセトンやメチルエチルケトンに代表されるケトン系溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレン、フェノール、安息香酸などに代表される芳香族系溶剤、リグロイン、ケロシンなどの石油系溶剤が挙げられる。シリコーン樹脂を溶解し易い芳香族系溶媒が、特に好ましい。また、シリコーン樹脂が可溶なら、水を用いても構わない。その溶液の濃度は、施工のし易さや乾燥時間などを勘案して決めれば良い。さらに、シリコーン樹脂溶液の粘度・チキソトロピー性・レベリング性、また塗布後の乾燥時間、樹脂が硬化するまでの時間、樹脂の硬化温度や硬化時の架橋密度などを制御するために、上記塗料に若干の添加物を加えてもよい。このような添加物としては、シリコーン樹脂の硬化を制御するステアリン酸金属塩などの金属石鹸、パーフルオロアルキルなどの界面活性剤などがあげられる。なお、溶剤にして添加するとシリコーン樹脂の偏析が防止できるため、添加量が同一であっても粉末を用いた場合に比べ圧粉磁心の絶縁性が改善されるので、本発明においては溶液状にして添加することが好ましい。   When the silicone resin constituting the outermost layer is added to or coated on the soft magnetic metal powder, the powdered material may be mixed, or the silicone resin is dissolved in a solvent and the solution is brought into contact with the soft magnetic metal powder. It may be mixed or coated. In the case of preparing a solution, any solvent may be used as long as it can dissolve the silicone resin. Examples of such materials include alcohol solvents such as ethanol and methanol, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, aromatic solvents such as benzene, toluene, xylene, phenol, and benzoic acid. Examples include petroleum solvents such as ligroin and kerosene. An aromatic solvent that easily dissolves the silicone resin is particularly preferred. If the silicone resin is soluble, water may be used. The concentration of the solution may be determined in consideration of ease of construction and drying time. Furthermore, in order to control the viscosity, thixotropy and leveling properties of the silicone resin solution, the drying time after application, the time until the resin is cured, the curing temperature of the resin and the crosslink density during curing, etc. Additives may be added. Examples of such additives include metal soaps such as metal stearates that control the curing of the silicone resin, and surfactants such as perfluoroalkyl. When added as a solvent, segregation of the silicone resin can be prevented. Therefore, even if the amount added is the same, the insulation of the powder magnetic core is improved compared to the case where powder is used. Is preferably added.

なお、最外層を構成するシリコーン樹脂の添加は、最初に全量添加しても良いし、撹拌の途中で分割して添加しても良い。また、撹拌時にスプレーノズルを通して噴霧してもよい。本発明で用いられるシリコーン樹脂溶液をスプレーノズルを通して噴霧・添加すると、本発明で用いられるシリコーン樹脂溶液が軟磁性金属粉末に対して均一に添加され、皮膜も均一になるので好適である。撹拌混合には、アトライタ、ヘンシェルミキサー、ボールミル、流動造粒機、転動造粒機などを利用するのが一般的である。流動造粒機や転動造粒機のように、流動槽による撹拌を行なうと、粉体同士の凝集が抑制されるので好適である。また、流動槽に対してスプレーを通して本発明で用いられるシリコーン樹脂溶液を噴霧すると、スプレー噴霧による効果と、流動槽を利用した効果が複合し、一層均一な被覆が得られるので、特に好ましい。溶媒の乾燥を促進やシリコーン樹脂の硬化などを目的として、混合中あるいは混合後に加熱処理を行なっても良い。   In addition, the addition of the silicone resin constituting the outermost layer may be added first in total, or may be added in the middle of stirring. Moreover, you may spray through a spray nozzle at the time of stirring. When the silicone resin solution used in the present invention is sprayed and added through a spray nozzle, the silicone resin solution used in the present invention is added uniformly to the soft magnetic metal powder, and the film is also uniform. For stirring and mixing, an attritor, a Henschel mixer, a ball mill, a fluidized granulator, a rolling granulator or the like is generally used. Agitation using a fluidized tank as in a fluidized granulator or a rolling granulator is preferable because aggregation of powders is suppressed. Further, it is particularly preferable to spray the silicone resin solution used in the present invention on the fluidized tank through spraying, since the effect of the spray spraying and the effect using the fluidized tank are combined and a more uniform coating can be obtained. Heat treatment may be performed during or after mixing for the purpose of accelerating the drying of the solvent or curing the silicone resin.

本発明において、最外層を構成するシリコーン樹脂の添加量は、軟磁性金属粉末に対してシリコーン樹脂の固形分量(固形分量=添加した溶液量−溶液中の溶剤量)で軟磁性金属粉末に対して0.01〜5mass%程度とすることが好ましい。添加量が0.01mass%を下回ると、シリコーン樹脂が少なすぎるために原料粉末の被覆が不均一となり絶縁性改善の効果が不十分となり、一方5mass%を超えた場合には、圧粉磁心中の原料粉末の割合が著しく低下するので、磁束密度の低下を招き好ましくない。   In the present invention, the addition amount of the silicone resin constituting the outermost layer is the solid content of the silicone resin with respect to the soft magnetic metal powder (solid content = the amount of added solution−the amount of solvent in the solution) with respect to the soft magnetic metal powder. It is preferable to set it as about 0.01-5 mass%. If the added amount is less than 0.01 mass%, the amount of the silicone resin is too small, so that the coating of the raw material powder becomes non-uniform, and the effect of improving the insulation becomes insufficient. On the other hand, if it exceeds 5 mass%, Since the ratio of the raw material powder is remarkably reduced, the magnetic flux density is lowered, which is not preferable.

以上の方法によって作製された、絶縁被覆付き軟磁性金属粉末は、必要に応じて潤滑剤などが添加された後、金型などを用いて加圧成形される。潤滑剤としては、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、あるいは脂肪酸アミドなどのワックスが挙げられる。軟磁性金属粉末に対して潤滑剤を添加せず、金型表面に潤滑剤を塗布する金型潤滑を用いてもよい。
成形圧は、用途に応じて適宜決定すれば良いが490〜1960MPa程度とするのが好ましい。成形圧が490MPaを下回ると、成形体密度が低くなるため磁束密度が低くなるという問題が生じ、一方1960MPaを超えると成形時の金型磨耗が顕著となり実用的でない。
The soft magnetic metal powder with an insulation coating produced by the above method is pressure-molded using a mold or the like after a lubricant or the like is added as necessary. Examples of the lubricant include metal soaps such as lithium stearate, zinc stearate, and calcium stearate, and waxes such as fatty acid amides. Mold lubrication in which a lubricant is applied to the mold surface without adding a lubricant to the soft magnetic metal powder may be used.
The molding pressure may be appropriately determined according to the application, but is preferably about 490 to 1960 MPa. When the molding pressure is less than 490 MPa, the density of the molded body is lowered, resulting in a problem that the magnetic flux density is lowered. On the other hand, when the molding pressure is more than 1960 MPa, the mold wear during molding becomes remarkable, which is not practical.

上記の成形後、加圧時に鉄基粉末に加えられた歪を解放してヒステリシス損失を低減させるために、成形体を 600℃以上の温度で保持しながら、焼鈍することが特に好ましい。特に好ましい焼鈍温度は800℃以上である。また前述した理由より、かかる焼鈍温度は、結合強化処理時の温度より−10℃〜−150℃程度とすることが好ましい。特に好ましくは−50℃〜−150℃である。また、焼鈍時間は30分以上とすることが好ましい。焼鈍雰囲気は、ArやN2などの不活性雰囲気、水素などの還元性雰囲気、あるいは真空などの非酸化性雰囲気とすることが好ましい。水蒸気の露点は用途等に応じて適宜決定すれば良い。焼鈍の際の昇温速度、降温速度は、熱膨張率の違いにより絶縁被覆の破壊、急冷による軟磁性金属粉末の金属組織内での熱歪みの発生などを防止するため、20℃/分以下程度とすることが好ましい。また、昇温時あるいは降温時に、一定の温度で保持する段階を設けてもよい。 In order to release the strain applied to the iron-based powder during pressurization and reduce the hysteresis loss after the above molding, it is particularly preferable to anneal the molded body while maintaining it at a temperature of 600 ° C. or higher. A particularly preferable annealing temperature is 800 ° C. or higher. For the reasons described above, the annealing temperature is preferably about −10 ° C. to −150 ° C. from the temperature during the bond strengthening treatment. Particularly preferred is -50 ° C to -150 ° C. The annealing time is preferably 30 minutes or longer. Annealing atmosphere is an inert atmosphere such as Ar or N 2, be a non-oxidizing atmosphere such as a reducing atmosphere or vacuum, such as hydrogen preferable. What is necessary is just to determine suitably the dew point of water vapor | steam according to a use etc. The temperature rise rate and temperature drop rate during annealing are 20 ° C / min or less in order to prevent the insulation coating from being destroyed due to the difference in thermal expansion coefficient and the occurrence of thermal distortion in the metal structure of the soft magnetic metal powder due to rapid cooling. It is preferable to set the degree. Further, a step of holding at a constant temperature may be provided when the temperature is raised or lowered.

実施例1
原料粉末としては、アトマイズ法により製造した表1に示す7種類の合金粉末を用いた。各合金粉末の成分、粒度分布および粉体特性(見かけ密度)を表1に示す。
また、AESにより表面分析を行い、表面の成分を測定した。AESの測定条件は、PHISICAL ELECTONICS社製 PHI MODEL 660 にて加速電圧:10kV、試料電流量:0.2μA、測定領域:20μm平方の正方形、試料傾斜角:30°とした。そこで検出された元素および元素濃度(at%)も表1に併せて示す。シリコン(Si)や酸素(O)など、鉄(Fe)以外の元素を含んでおり、合金粉末の表面に酸化物が形成されていることが確認できた。
なお、本発明は、あらゆる強磁性を示す金属粉末に対して有効である。従って、実施例に無い強磁性を示す金属粉末に対しても、勿論ながら本発明は有効である。
Example 1
As the raw material powder, seven types of alloy powders shown in Table 1 manufactured by the atomizing method were used. Table 1 shows the components, particle size distribution, and powder characteristics (apparent density) of each alloy powder.
In addition, surface analysis was performed by AES to measure surface components. The measurement conditions of AES were PHISICAL ELECTONICS PHI MODEL 660, acceleration voltage: 10 kV, sample current amount: 0.2 μA, measurement area: 20 μm square, sample tilt angle: 30 °. The detected elements and element concentrations (at%) are also shown in Table 1. It was confirmed that oxides were formed on the surface of the alloy powder containing elements other than iron (Fe) such as silicon (Si) and oxygen (O).
In addition, this invention is effective with respect to the metal powder which shows all ferromagnetism. Therefore, of course, the present invention is effective even for metal powder exhibiting ferromagnetism that is not in the examples.

Figure 0004682584
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次に、絶縁層の形成を行った。ここでは表2に示す材料を使用した。溶液状のはものは濃度:10mass%の溶液を準備した後、転動流動層によって被覆処理を施した。粉末状のものは原料粉末に耐熱性に優れた絶縁材料を添加した後、ヘンシェルミキサーで10分間混合した。さらに、表2に併せて示した熱処理による結合強化処理を行った。結合強化処理後、目開き180μmのふるいで分級して本発明の軟磁性金属粉末を得た。その粉末を別途熱天秤にて不活性雰囲気中での重量変化を調査し、その結果からΔmを算出した。
その結果も表2に併記する。
Next, an insulating layer was formed. Here, the materials shown in Table 2 were used. After preparing a solution having a concentration of 10 mass%, the solution was coated with a rolling fluidized bed. In the powder form, an insulating material having excellent heat resistance was added to the raw material powder, and then mixed for 10 minutes with a Henschel mixer. Furthermore, the bond reinforcement | strengthening process by the heat processing shown collectively in Table 2 was performed. After the bond strengthening treatment, classification was performed with a sieve having an opening of 180 μm to obtain the soft magnetic metal powder of the present invention. The powder was separately examined for changes in weight in an inert atmosphere with a thermobalance, and Δm was calculated from the results.
The results are also shown in Table 2.

上記のようにして得た粉末について、AESを用いてCs/Cb、St/Sa を求めた。なお AESの測定条件は、PHISICAL ELECTONICS社製 PHI MODEL 660 にて加速電圧:10kV、試料電流量:0.2μA、測定領域:20μm平方の正方形、試料傾斜角:30°とした。Cbは、表面測定後、イオン銃で上記の測定面積分を10μm深さ方向でスパッタリングしてから、同一条件で測定した。表2に、Cs/CbおよびSt/Saの評価に際して用いた元素、測定点数、測定したそれぞれの平均値と分散を示す。なお、Stを確認した際、併せて酸素原子の分布についても調査した。いずれの結果においても、酸素の濃度分布はSt/Saの評価に用いた元素の分布と一致していた。これより、表面で観察される原子は、SiO2やAl2O3、TiO2、ZrO2など耐熱性に優れた絶縁酸化物の形で存在していることが判明した。 For the powder obtained as described above, Cs / Cb and St / Sa were determined using AES. The measurement conditions of AES were PHI MODEL 660 manufactured by PHISICAL ELECTONICS, with acceleration voltage: 10 kV, sample current amount: 0.2 μA, measurement area: square of 20 μm square, sample tilt angle: 30 °. After measuring the surface, Cb was measured under the same conditions after sputtering the above measurement area with an ion gun in the depth direction of 10 μm. Table 2 shows the elements used in the evaluation of Cs / Cb and St / Sa, the number of measurement points, and the measured average values and variances. When St was confirmed, the distribution of oxygen atoms was also investigated. In any result, the oxygen concentration distribution was consistent with the element distribution used for the St / Sa evaluation. Thus, it was found that the atoms observed on the surface exist in the form of insulating oxides having excellent heat resistance such as SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , and ZrO 2 .

また、軟磁性金属粉末:5gを樹脂に埋め込んだ後、樹脂ごと研磨して粉末断面を観察できるようにした研磨試料を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、1mm平方の観察視野内で確認されるすべての粉末を対象として、表面濃化部分の耐熱性及び絶縁性に優れた物質部分の濃化部分の分布状態および大きさの平均値と分散、および濃化内部の充填率Cp/Caを求めた。なお、これらの値は、粒子の外周部分を、倍率:100,000倍で連続的に観察した結果を用いて算出している。視野内での粉末個数およびそれらの測定結果も併せて表2に示す。   Moreover, after embedding 5 g of soft magnetic metal powder in the resin, the polished sample which was polished with the resin so that the cross section of the powder could be observed was observed with a scanning electron microscope (SEM) and confirmed within an observation field of 1 mm square. For all the powders, the distribution and average value of the distribution and size of the concentrated portion of the material portion with excellent heat resistance and insulation at the surface concentrated portion and the filling rate Cp / Ca inside the concentrated portion Asked. These values are calculated using the results of continuously observing the outer peripheral portion of the particles at a magnification of 100,000. Table 2 also shows the number of powders in the field of view and their measurement results.

上記のようにして絶縁層を形成した軟磁性金属粉末に、シリコーン樹脂による最外層を形成した。シリコーン樹脂としては、東レダウコーニング社のSR2400を用いた。被覆に当たっては、樹脂をキシレンにて濃度:5mass%とした溶液を用いた。軟磁性金属粉末に対するシリコーン樹脂の被覆は、転動流動槽型被覆装置により実施した。シリコーン樹脂溶液の添加は、原料粉末を装置容器内で流動化させた上で、スプレーを用いてその流動状態にある粉末に対し、被覆材を固形分量が表2に示す量になるように噴霧することにより行った。噴霧終了後、乾燥のために20分間流動状態を保持して、原料粉末の上に被覆材を被覆した軟磁性金属粉末を得、さらに大気雰囲気中にて、250℃で60分間加熱することでシリコーン樹脂を加熱硬化して、軟磁性金属粉末試料を得た。   The outermost layer made of silicone resin was formed on the soft magnetic metal powder having the insulating layer formed as described above. SR2400 from Toray Dow Corning was used as the silicone resin. For coating, a solution in which the resin was made of xylene with a concentration of 5 mass% was used. The coating of the silicone resin on the soft magnetic metal powder was performed by a rolling fluidized tank type coating apparatus. Addition of the silicone resin solution is performed by spraying the coating material so that the solid content is the amount shown in Table 2 with respect to the powder in the fluid state using a spray after the raw material powder is fluidized in the apparatus container. It was done by doing. After completion of spraying, keep the fluid state for 20 minutes for drying to obtain a soft magnetic metal powder coated with a coating material on the raw material powder, and further heating in air at 250 ° C for 60 minutes The silicone resin was cured by heating to obtain a soft magnetic metal powder sample.

かくして得られた軟磁性金属粉末を、金型に充填し、加圧成形して測定用のリング試料(外径:38mm,内径:25mm,高さ:6.2mm)を得た。成形圧は 980MPaとした。加圧の際の潤滑は、水にステアリン酸亜鉛を分散させた潤滑剤溶液を金型面に塗布する金型潤滑とした。さらに、一部の試料については、表2に示した温度にてN2ガス雰囲気下で60分の焼鈍を行った。表2に使用した軟磁性金属粉末とシリコーン樹脂、シリコーン樹脂の固形分添加量、成形時の潤滑剤添加量、成形圧、成形体試料の焼鈍温度を示す。 The soft magnetic metal powder thus obtained was filled into a mold and pressure-molded to obtain a ring sample for measurement (outer diameter: 38 mm, inner diameter: 25 mm, height: 6.2 mm). The molding pressure was 980 MPa. The lubrication at the time of pressurization was mold lubrication in which a lubricant solution in which zinc stearate was dispersed in water was applied to the mold surface. Further, some samples were annealed at the temperatures shown in Table 2 for 60 minutes in an N 2 gas atmosphere. Table 2 shows the soft magnetic metal powder and silicone resin used, the solid content addition amount of the silicone resin, the lubricant addition amount during molding, the molding pressure, and the annealing temperature of the molded body sample.

上記のようにして得られた試料を用いて、圧粉体密度、比抵抗、磁束密度、鉄損を測定した。圧粉体密度は、試料の寸法と重量を測定し、その値を用いて算出した。比抵抗は四端子法にて測定した。通電電流は1Aとした。圧環強度はJIS Z 2507において「焼結含油軸受けの圧環強さ試験方法」として規定されている方法に準拠して測定した。磁束密度は、リング試料にφ0.6mm のホルマル被覆導線を 1次側:100巻、2次側:20巻したコイルを用い、磁界H=10 kA/mでの磁束密度B10kで評価した。鉄損は、リング試料にφ0.6mm のホルマル被覆導線を1次側:40巻、2次側:40巻したコイルを用いて、周波数:200Hz〜10kHz、磁束密度Bm=0.2Tの条件で評価した。鉄損については、周波数:5kHz,磁束密度:0.2T(W2/5k)の値を、その他の値については各測定値を表2に示す。 Using the sample obtained as described above, the green density, specific resistance, magnetic flux density, and iron loss were measured. The green density was calculated by measuring the dimensions and weight of the sample and using the values. The specific resistance was measured by the four probe method. The energizing current was 1A. The crushing strength was measured in accordance with the method defined in “JIS Z 2507 as“ crushing strength test method for sintered oil-impregnated bearing ””. The magnetic flux density was evaluated by a magnetic flux density B 10k at a magnetic field H = 10 kA / m using a coil in which a formal coated conductor of φ0.6 mm was used as a ring sample on the primary side: 100 turns and the secondary side: 20 turns. Iron loss was evaluated under the conditions of frequency: 200 Hz to 10 kHz and magnetic flux density Bm = 0.2 T using a coil with a Φ0.6 mm formal coated conductor on the primary side: 40 turns and secondary side: 40 turns. did. For iron loss, the frequency: 5 kHz, magnetic flux density: 0.2 T (W 2 / 5k ), and for other values, the measured values are shown in Table 2.

Figure 0004682584
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表2に実施例と比較例を比較して示したとおり、酸化物と絶縁層を形成後、結合強化処理を行い、さらにシリコーン樹脂による最外層を形成した本発明に従う金属粉末は、かような3層構造をとっていないか、あるいは結合強化処理を施していない比較例によりも、比抵抗が高く、鉄損が低くなっていることが分かる(実施例1-1〜1-9と比較例1-1〜1-5)。また特に、ゾルのような溶液を用いた場合には、粉末を用いた場合に比べて、酸化物と絶縁層の均一さを表す指標であるSt/Saが向上し、酸化物と絶縁層の厚さを表すSも向上し、その上Sの分散VやV/Sの値も小さくなり、結果として比抵抗が高く鉄損が低減していることが、実施例1-4,1-5と実施例1-18,1-19の比較から分かる。   As shown in Table 2 in comparison with the examples and comparative examples, the metal powder according to the present invention, in which the oxide and the insulating layer were formed, the bond strengthening treatment was performed, and the outermost layer was formed with the silicone resin, It can be seen that the specific resistance is high and the iron loss is low as compared with the comparative example which does not have a three-layer structure or is not subjected to the bond strengthening treatment (Examples 1-1 to 1-9 and Comparative Examples). 1-1 to 1-5). In particular, when a solution such as a sol is used, St / Sa, which is an index representing the uniformity of the oxide and the insulating layer, is improved as compared with the case where powder is used. Examples 1-4 and 1-5 show that the thickness S is improved and the dispersion V and V / S values of S are also reduced, resulting in high specific resistance and reduced iron loss. And a comparison between Examples 1-18 and 1-19.

実施例1-1〜1-2と実施例1-3〜1-8を比較すると、シリカゾルの添加量は同一であっても酸素量が多く、表面に鉄と酸素から構成される酸化物が形成されていた粉末2を用いた実施例1-3〜1-8の方が、St/Saの値が高くなり、均一に酸化物および絶縁層が形成されていることが分かる。また、前者に比べ後者の方が比抵抗が高く鉄損が小さい。これにより、酸素量が多い粉末を用いると、より特性が改善できることが分かる。また、結合強化処理温度が成形体焼鈍温度より低い場合は、比抵抗が低下して、鉄損が高くなる傾向があり、結合強化処理温度が成形体焼鈍温度より高いほうが好ましいことが分かる。なお、実施例1-10と同様の組成を準備した上で、結合強化処理として大気中での熱処理を行った。その結果、圧粉体密度が5.80Mg/m3、比抵抗は10μΩm、磁束密度は0.45T、鉄損は220W/kgとなり、実施例1-10よりも磁束密度が低く鉄損が大きくなってしまった。これより、結合強化処理として熱処理を行う時は非酸化性雰囲気で行うことが好ましいことが分かる。 Comparing Examples 1-1 to 1-2 and Examples 1-3 to 1-8, even if the amount of silica sol added is the same, the amount of oxygen is large, and an oxide composed of iron and oxygen is formed on the surface. It can be seen that in Examples 1-3 to 1-8 using the formed powder 2, the value of St / Sa is higher, and the oxide and the insulating layer are uniformly formed. In addition, the latter has higher specific resistance and lower iron loss than the former. Thus, it is understood that the characteristics can be further improved by using a powder having a large amount of oxygen. Further, when the bond strengthening treatment temperature is lower than the compact annealing temperature, the specific resistance tends to decrease and the iron loss tends to increase, and it is understood that the bond strengthening treatment temperature is preferably higher than the compact annealing temperature. In addition, after preparing the composition similar to Example 1-10, the heat processing in air | atmosphere was performed as a joint reinforcement | strengthening process. As a result, the green density is 5.80 Mg / m 3 , the specific resistance is 10 μΩm, the magnetic flux density is 0.45 T, and the iron loss is 220 W / kg. The magnetic flux density is lower than that of Example 1-10 and the iron loss is larger. Oops. This shows that when heat treatment is performed as the bond strengthening treatment, it is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere.

また、シリコンを含むため表面にシリコンと酸素を中心とする酸化物が形成されていた粉末5を用いた場合、Cs/Ctの値が高く、耐熱性に優れた絶縁物質を後から被覆させなくても表面には酸化物が形成されていたが、絶縁層あるいは最外層のいずれかを欠落させた比較例1-6,1-7では比抵抗は低く鉄損は高かった。さらに、圧粉体密度は、絶縁層の形成あるいは最外層の形成条件が類似した他の実施例の場合よりも低下し、磁束密度も低下した。これより、本発明に従い3つの部分で構成される絶縁被覆をそなえる本発明は、高い磁束密度と低い鉄損を得るために有効であることが分かる。   In addition, when using powder 5 in which an oxide centered on silicon and oxygen is formed on the surface because it contains silicon, the value of Cs / Ct is high, and an insulating material with excellent heat resistance is not covered later. Even though oxides were formed on the surface, Comparative Examples 1-6 and 1-7, in which either the insulating layer or the outermost layer was omitted, had low specific resistance and high iron loss. Further, the green density was lower than that of the other examples in which the formation conditions of the insulating layer or the outermost layer were similar, and the magnetic flux density was also reduced. From this, it can be seen that the present invention having an insulating coating composed of three parts according to the present invention is effective for obtaining high magnetic flux density and low iron loss.

実施例1-38,1-39はそれぞれ、パーマロイ45(45%Ni)とアルパーム(16%Al)にSiを 0.2mass%添加し,表面に酸化物を形成するようにした粉末を用いた場合の結果である。他の実施例と同様に、本発明はNiやAl合金粉末に対しても有効であることが分かる。   In Examples 1-38 and 1-39, 0.2 mass% of Si was added to Permalloy 45 (45% Ni) and Alpalm (16% Al), respectively, and the powder was used to form an oxide on the surface. Is the result of As in the other examples, the present invention is found to be effective for Ni and Al alloy powders.

実施例2
シリコーン樹脂として、東レダウコーニング社のSR2400, SR2410, SH805、信越化学の KR220L, KR300, X-52-1435,ES1004を準備した。次に、これらをキシレン(X-52-1435を用いた場合のみ水)にて濃度:5mass%とした溶液とした。この溶液を用いて、実施例1-6,実施例1-11の各条件でシリカを濃化させた粉末にシリコーン樹脂を被覆した上で、圧粉磁心を作製した。用いたシリコーン樹脂の種類、被覆量、成形圧、焼鈍温度および実施例1と同様の手順で測定した特性を表3に示す。
Example 2
SR2400, SR2410, SH805 from Toray Dow Corning Co., Ltd. and KR220L, KR300, X-52-1435, ES1004 from Shin-Etsu Chemical were prepared as silicone resins. Next, these were made into a solution having a concentration of 5 mass% with xylene (water only when X-52-1435 was used). Using this solution, a silica core was coated on a powder in which silica was concentrated under the conditions of Example 1-6 and Example 1-11, and a dust core was prepared. Table 3 shows the types of silicone resin used, the coating amount, the molding pressure, the annealing temperature, and the properties measured by the same procedure as in Example 1.

Figure 0004682584
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表3に示したとおり、何れのシリコーン樹脂を用いても良好な特性を示していることが分かる。また潤滑方法や添加量を変化させても良好な特性を示していることも分かる。   As shown in Table 3, it can be seen that even if any silicone resin is used, good characteristics are exhibited. It can also be seen that good characteristics are exhibited even when the lubrication method and the amount added are changed.

実施例3
実施例1-11で得た粉末を成形圧:490〜1960MPaで加圧成形した。また、いくつかの試料については焼鈍温度を変化させた。それらの特性について評価した結果を表4に示す。
Example 3
The powder obtained in Example 1-11 was pressure molded at a molding pressure of 490 to 1960 MPa. Moreover, the annealing temperature was changed about some samples. Table 4 shows the results of evaluation of these characteristics.

Figure 0004682584
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表4に示したとおり、何れにおいても本発明は有効であることが分かる。   As shown in Table 4, it can be seen that the present invention is effective in any case.

実施例4
実施例4は、表5に示す粉末およびシリカを,同じく表5に示した量だけ添加した後、予備混合し、その後ホソカワミクロン製メカノフュージョンシステムを用いてメカノケミカル処理を実施して結合強化処理を行った。一回当たりの処理量は 1.0kg/ch 、処理時間は10分、回転数は 2,600rpm とした。この時、回転動力は 1.2 kW±0.05 kWであった。
処理後、他の実施例と同様にシリコーン樹脂からなる最外層の形成及び成形体試料の作製と熱処理行い,その特性を評価した。
得られた結果を表5に併記する。
Example 4
In Example 4, the powder and silica shown in Table 5 were added in the same amount as shown in Table 5 and then premixed, followed by mechanochemical treatment using a Hosokawa Micron mechanofusion system to perform bond strengthening treatment. went. The processing amount per time was 1.0 kg / ch, the processing time was 10 minutes, and the rotation speed was 2,600 rpm. At this time, the rotational power was 1.2 kW ± 0.05 kW.
After the treatment, the formation of the outermost layer made of silicone resin and the production of a molded body sample and heat treatment were performed in the same manner as in the other examples, and the characteristics were evaluated.
The obtained results are also shown in Table 5.

Figure 0004682584
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表5に示したとおり、メカノフュージョン処理時、鉄粉に加えられた加工歪みのため圧縮性が低下した。その結果、同様の組成を用い熱処理による接合強化処理を施した実施例1-20に比べると圧粉体密度や磁束密度が低下したが、何れの比較例に比しても高抵抗で低鉄損が実現していることが分かる。   As shown in Table 5, during the mechanofusion treatment, the compressibility decreased due to processing strain added to the iron powder. As a result, the green compact density and magnetic flux density decreased compared to Examples 1-20, which had the same composition and were subjected to heat-strengthening bonding treatment. It can be seen that the loss has been realized.

本発明により、圧縮性に優れかつ高い絶縁性を有する軟磁性金属粉末および軟磁性金属粉末を使用して磁束密度が高くかつ鉄損が低い圧粉磁心を得ることができ、その結果、積層鉄心やソフトフェライトコアの代替となる圧粉磁心を得ることができる。   According to the present invention, a soft magnetic metal powder having excellent compressibility and high insulation and a soft magnetic metal powder having a high magnetic flux density and a low iron loss can be obtained. As a result, a laminated core is obtained. As a result, a dust core can be obtained as an alternative to the soft ferrite core.

本発明に従う3つの部分で構成される絶縁被覆をそなえる合金粉末の断面図であり、(a)はアトマイズ合金粉末の表面全面に酸化物を形成した場合、(b)はアトマイズ合金粉末の表面の一部に酸化物を島状に形成した場合である。It is sectional drawing of the alloy powder which provides the insulation coating comprised by three parts according to this invention, (a) is the case where an oxide is formed in the whole surface of the atomized alloy powder, (b) is the surface of the atomized alloy powder. This is a case where an oxide is partially formed in an island shape.

符号の説明Explanation of symbols

1 アトマイズ合金粉末
2 酸化物
3 絶縁層
4 シリコーン樹脂層
1 Atomized alloy powder 2 Oxide 3 Insulating layer 4 Silicone resin layer

Claims (5)

表面の全面または一部に、アトマイズ法で製造する過程で酸化させて形成させた合金成分の酸化物をそなえるアトマイズ合金粉末の該表面に、酸化物、炭酸塩および硫酸塩のうちから選んだ少なくとも一種の絶縁層を被覆し、さらにその上にシリコーン樹脂層を被覆した構造になる合金粉末であって、上記アトマイズ合金粉末の表面と上記絶縁層とを、非酸化性雰囲気中、500〜1200℃、20〜240分の範囲の加熱処理からなる結合強化処理により固着したことを特徴とする圧粉磁心用の軟磁性金属粉末。 At least selected from oxides, carbonates and sulfates on the surface of the atomized alloy powder having an oxide of an alloy component formed by oxidation in the process of manufacturing by an atomizing method on the entire surface or a part of the surface An alloy powder having a structure in which a kind of insulating layer is further coated and a silicone resin layer is further coated thereon, and the surface of the atomized alloy powder and the insulating layer are heated to 500 to 1200 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. A soft magnetic metal powder for a dust core, which is fixed by a bond strengthening process comprising a heat treatment in a range of 20 to 240 minutes . 請求項1において、合金粉末が、Fe−Si系合金粉末、Fe−Al系合金粉末およびFe−Ni系合金粉末のうちから選んだいずれかであることを特徴とする、圧粉磁心用の軟磁性金属粉末。 Oite to claim 1, the alloy powder, characterized in that Fe-Si alloy powder, selected from among the Fe-Al alloy powder and Fe-Ni alloy powder is any one, for dust core Soft magnetic metal powder. 請求項1または2において、絶縁層が、Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zr, Co, Ni, Al, Siの金属元素の酸化物、炭酸塩および硫酸塩のうちから選んだ一種または二種以上であることを特徴とする、圧粉磁心用の軟磁性金属粉末。 Oite to claim 1 or 2, one of insulating layers, picked Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zr, Co, Ni, Al, oxides of metal elements Si, from among the carbonates and sulphates Alternatively, a soft magnetic metal powder for a dust core, characterized by comprising two or more kinds. 請求項1〜のいずれかに記載の軟磁性金属粉末を、金型に充填し、加圧成形後、焼鈍処理を施して得たことを特徴とする、磁束密度が高くかつ鉄損が低い圧粉磁心。 A soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 3 is filled in a mold, subjected to pressure forming, and then subjected to an annealing treatment, characterized by high magnetic flux density and low iron loss. Powder magnetic core. 請求項において、焼鈍処理が、非酸化性雰囲気中、600℃以上、30分以上の処理であることを特徴とする、磁束密度が高くかつ鉄損が低い圧粉磁心。 5. The dust core according to claim 4, wherein the annealing treatment is a treatment at 600 ° C. or higher for 30 minutes or longer in a non-oxidizing atmosphere, and the magnetic flux density is high and the iron loss is low.
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