JP5682725B1 - Soft magnetic metal powder and soft magnetic metal powder core - Google Patents

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Abstract

【課題】軟磁性金属粉末の保磁力を改善し、ならびにそれを用いた軟磁性金属圧粉コアの損失を改善する。【解決手段】Alを含む、FeとNiを主成分とする軟磁性金属粉末4であって、軟磁性金属粉末4において、Ni含有量のFe含有量に対する比が0.65〜4.5であり、軟磁性金属粉末4の金属粒子内のAl2の含有量が0.1〜1質量%であり、軟磁性金属粉末4の粒子表面に窒化アルミニウム皮膜5を有する。この軟磁性金属粉末を用いて軟磁性金属圧粉コアを製造する。【選択図】図2An object of the present invention is to improve the coercive force of a soft magnetic metal powder and to improve the loss of a soft magnetic metal powder core using the same. A soft magnetic metal powder 4 containing Al and Fe and Ni as main components, wherein the ratio of the Ni content to the Fe content in the soft magnetic metal powder 4 is 0.65 to 4.5. In addition, the content of Al 2 in the metal particles of the soft magnetic metal powder 4 is 0.1 to 1% by mass, and the aluminum nitride film 5 is provided on the particle surface of the soft magnetic metal powder 4. A soft magnetic metal powder core is produced using this soft magnetic metal powder. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、圧粉コア等に用いられる軟磁性金属粉末、軟磁性金属圧粉コアに関するものである。 The present invention relates to a soft magnetic metal powder used for a dust core and the like, and a soft magnetic metal dust core.

大電流を印加する用途で使用されるリアクトルやインダクタ用の磁心材料として、フェライトコア、積層電磁鋼板、軟磁性金属圧粉コア(金型成形、射出成形、シート成形などで作られたコア)などが用いられる。積層電磁鋼板は飽和磁束密度が高いものの、電源回路の駆動周波数が数十kHzを超えると鉄損が大きくなり、効率の低下を招くという問題があった。一方、フェライトコアは高周波損失の小さい磁心材料であるが、飽和磁束密度が低いことから、形状が大型化するという問題があった。 As core materials for reactors and inductors used in applications where large currents are applied, ferrite cores, laminated electrical steel sheets, soft magnetic metal dust cores (cores made by mold molding, injection molding, sheet molding, etc.), etc. Is used. Although the laminated magnetic steel sheet has a high saturation magnetic flux density, there is a problem that when the driving frequency of the power supply circuit exceeds several tens of kHz, the iron loss increases and the efficiency decreases. On the other hand, the ferrite core is a magnetic core material with a small high-frequency loss, but there is a problem that the shape is increased because the saturation magnetic flux density is low.

軟磁性金属圧粉コアは高周波の鉄損が積層電磁鋼板よりも小さく、飽和磁束密度がフェライトコアよりも大きいことから、広く用いられるようになっている。しかしその損失は積層電磁鋼板よりも優れるものの、フェライトほど低損失であるとはいえず、損失の低減が望まれている。 Soft magnetic metal dust cores are widely used because the high-frequency iron loss is smaller than that of laminated electrical steel sheets and the saturation magnetic flux density is larger than that of ferrite cores. However, although the loss is superior to that of laminated electrical steel sheets, it cannot be said that the loss is as low as that of ferrite, and reduction of the loss is desired.

軟磁性金属圧粉コアの損失を低減するために、コアを構成する軟磁性金属粉末の保磁力を低減することが知られている。コアの損失はヒステリシス損失と渦電流損失に分けられ、ヒステリシス損失は保磁力に依存するため、保磁力を低減すればコアの損失を低減できる。 In order to reduce the loss of the soft magnetic metal dust core, it is known to reduce the coercive force of the soft magnetic metal powder constituting the core. The core loss is divided into hysteresis loss and eddy current loss. Since the hysteresis loss depends on the coercive force, the core loss can be reduced by reducing the coercive force.

軟磁性金属粉末の保磁力を低減するために、結晶粒径が大きくなるような高い温度で軟磁性金属粉末を熱処理することが試みられている。例えば特許文献1では、鉄粉に対して、焼結防止のための無機物粉末を混合して高温で熱処理する技術が開示されている。特許文献2では、軟磁性合金粉末に対して、無機絶縁物を混合して粉末の固着を抑えながら高温で熱処理する技術が開示されている。 In order to reduce the coercive force of the soft magnetic metal powder, it has been attempted to heat-treat the soft magnetic metal powder at a high temperature at which the crystal grain size becomes large. For example, Patent Document 1 discloses a technique in which inorganic powder for preventing sintering is mixed with iron powder and heat-treated at a high temperature. Patent Document 2 discloses a technique in which a soft magnetic alloy powder is heat-treated at a high temperature while mixing an inorganic insulator and suppressing the adhesion of the powder.

特開平9−260126号公報JP-A-9-260126 特開2002−57020号公報JP 2002-57020 A

特許文献1や特許文献2の技術では、軟磁性金属粉末に焼結防止のために多量の無機物粉末を混合して高温で熱処理するが、軟磁性金属粒子の表面に均一に隙間なく無機物粉末で覆うことは不可能であるため、1000℃以上で熱処理を行うと、粉末が固着することは不可避である。固着してしまった粉末に対しては解砕処理が必要となり、歪が入ってしまうため、結局得られる粉末の保磁力は十分に小さいものではない。固着させずに熱処理するには950℃が限界であり、この熱処理温度では結晶粒の成長が不十分である。すなわち、従来の技術では、結晶粒径の増大に対する効果が不十分であり、したがって、得られる軟磁性金属粉末の保磁力は十分に低減されているとはいえず、それを用いて作製される軟磁性金属圧粉コアの損失も大きくなってしまうという問題があった。 In the techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2, a large amount of inorganic powder is mixed with the soft magnetic metal powder to prevent sintering, and heat treatment is performed at a high temperature. Since covering is impossible, it is inevitable that the powder adheres when heat treatment is performed at 1000 ° C. or higher. Since the powder that has been fixed needs to be crushed and distorted, the coercive force of the resulting powder is not sufficiently small. 950 ° C. is the limit for heat treatment without fixing, and crystal grain growth is insufficient at this heat treatment temperature. That is, in the conventional technique, the effect on the increase of the crystal grain size is insufficient, and therefore, the coercive force of the obtained soft magnetic metal powder cannot be said to be sufficiently reduced, and is produced using it. There was a problem that the loss of the soft magnetic metal dust core also increased.

本発明では、上記の問題を解決するために案出されたものであって、軟磁性金属粉末の保磁力を改善すること、ならびにそれを用いた軟磁性金属圧粉コアの損失を改善することを課題とする。 The present invention has been devised to solve the above-described problems, and it improves the coercive force of the soft magnetic metal powder and improves the loss of the soft magnetic metal dust core using the same. Is an issue.

前記課題を解決するために、本発明の軟磁性金属粉末は、Alを含む、FeとNiを主成分とする軟磁性金属粉末であって、前記軟磁性金属粉末において、Ni含有量のFe含有量に対する比が0.65〜4.5であり、前記軟磁性金属粉末の金属粒子内のAlの含有量が0.1〜1質量%であり、前記軟磁性金属粉末の金属粒子表面に窒化アルミニウム皮膜を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the soft magnetic metal powder of the present invention is a soft magnetic metal powder containing Al and containing Fe and Ni as main components, wherein the soft magnetic metal powder contains Fe with Ni content. The ratio to the amount is 0.65 to 4.5, the content of Al in the metal particles of the soft magnetic metal powder is 0.1 to 1% by mass, and the surface of the metal particles of the soft magnetic metal powder is nitrided It has an aluminum film.

上記の構成の軟磁性金属粉末とすることにより、保磁力を低減することができる。 By using the soft magnetic metal powder having the above configuration, the coercive force can be reduced.

本発明の軟磁性金属粉末は、さらに好ましくは、前記軟磁性金属粉末を構成する金属粒子のうち、90%以上の金属粒子の断面の円形度が0.80以上であることを特徴とする。 More preferably, the soft magnetic metal powder of the present invention is characterized in that the circularity of the cross section of 90% or more of the metal particles constituting the soft magnetic metal powder is 0.80 or more.

上記の構成の軟磁性金属粉末とすることにより、より保磁力を低減することができる。 By using the soft magnetic metal powder having the above configuration, the coercive force can be further reduced.

本発明の軟磁性金属粉末は、さらに好ましくは前記軟磁性金属粉末を構成する金属粒子の90%以上が一個の結晶粒からなることを特徴とする。 The soft magnetic metal powder of the present invention is more preferably characterized in that 90% or more of the metal particles constituting the soft magnetic metal powder are composed of one crystal grain.

上記の構成の軟磁性金属粉末とすることにより、より保磁力を低減することができる。 By using the soft magnetic metal powder having the above configuration, the coercive force can be further reduced.

本発明の軟磁性金属粉末は、さらに好ましくは、金属粒子内に含まれる酸素量が500ppm以下であることを特徴とする。 The soft magnetic metal powder of the present invention is more preferably characterized in that the amount of oxygen contained in the metal particles is 500 ppm or less.

上記の構成の軟磁性金属粉末とすることにより、より保磁力を低減することができる。 By using the soft magnetic metal powder having the above configuration, the coercive force can be further reduced.

本発明の軟磁性金属粉末は、さらに好ましくは、前記軟磁性金属粉末中の金属粒子表面に酸化アルミニウム粒子および水酸化アルミニウム粒子の少なくとも一方を有することを特徴とすることを特徴とする。 The soft magnetic metal powder of the present invention is more preferably characterized by having at least one of aluminum oxide particles and aluminum hydroxide particles on the surface of the metal particles in the soft magnetic metal powder.

上記の構成の軟磁性金属粉末とすることにより、保磁力を低く保ちながら、軟磁性金属圧粉コアを安定に作製することができる。 By using the soft magnetic metal powder having the above-described configuration, the soft magnetic metal powder core can be stably produced while keeping the coercive force low.

本発明の軟磁性金属圧粉コアは、本発明の軟磁性金属粉末を用いて作製された軟磁性金属圧粉コアである。 The soft magnetic metal dust core of the present invention is a soft magnetic metal dust core produced using the soft magnetic metal powder of the present invention.

本発明の軟磁性金属圧粉コアは、コアの損失が極めて小さいものとなる。 The soft magnetic metal dust core of the present invention has a very small core loss.

本発明によれば、低い保磁力を有する軟磁性金属粉末を得ることができ、この軟磁性金属粉末を用いることで軟磁性金属圧粉コアの損失を改善することができる。 According to the present invention, a soft magnetic metal powder having a low coercive force can be obtained, and the loss of the soft magnetic metal dust core can be improved by using this soft magnetic metal powder.

まず、本発明の軟磁性金属粉末が低保磁力になるメカニズムについて説明する。 First, the mechanism by which the soft magnetic metal powder of the present invention has a low coercive force will be described.

従来の技術では、高温熱処理時の焼結防止のために混合する酸化物、窒化物の微粒子が、金属粒子の表面を覆いきれずに不均一に分布する、あるいは高温で不安定であるため、1000℃以上の高温の熱処理では粒子同士が固着して、粉末が得られないという問題があった。そこで、これを改善するために、高融点であり高温でも金属との反応性が極めて低い窒化アルミニウムの皮膜を軟磁性金属粉末粒子の表面全体に被覆させる技術を検討し、本発明にいたった。 In the conventional technology, the oxide and nitride fine particles mixed to prevent sintering during high-temperature heat treatment are unevenly distributed without covering the surface of the metal particles, or unstable at high temperatures. In the heat treatment at a high temperature of 1000 ° C. or more, there is a problem that the particles adhere to each other and a powder cannot be obtained. In order to improve this, a technique for coating the entire surface of the soft magnetic metal powder particles with an aluminum nitride film having a high melting point and extremely low reactivity with a metal even at a high temperature was studied, and the present invention was reached.

従来の技術の根本的な問題点は、軟磁性金属粉末に対してその外に焼結防止用の部材(粉末や皮膜)を構成するものであって、この方法では表面に焼結防止材の分布が不均一になってしまうのは不可避である。よって、粒子内部に含有させる成分を表面に拡散、析出させて雰囲気と反応させることで、均一かつ安定な焼結防止層を形成できると考えた。そこで、本発明では、FeとNiを主成分とし、Alを含む原料粉末を準備し、この原料粉末に対して、窒素を含む非酸化雰囲気中で高温熱処理を行う。この高温熱処理により、前記原料粉末粒子中のAlが粒子表面まで拡散し、粒子表面部で窒素と反応し、窒化アルミニウムを形成する。高温熱処理後、粒子表面部に窒化アルミニウム析出物を有し、粒子内部の金属部分に0.1〜1質量%のAlを含有する構造の、軟磁性金属粉末となる。 The fundamental problem of the prior art is that the soft magnetic metal powder is composed of a member for preventing sintering (powder and film) on the outside, and in this method, the surface of the anti-sintering material is formed on the surface. It is inevitable that the distribution becomes non-uniform. Therefore, it was considered that a uniform and stable sintering prevention layer can be formed by allowing the components contained in the particles to diffuse and precipitate on the surface and react with the atmosphere. Therefore, in the present invention, a raw material powder containing Fe and Ni as main components and containing Al is prepared, and the raw material powder is subjected to high-temperature heat treatment in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen. By this high-temperature heat treatment, Al in the raw material powder particles diffuses to the particle surface and reacts with nitrogen at the particle surface portion to form aluminum nitride. After the high-temperature heat treatment, a soft magnetic metal powder having an aluminum nitride precipitate on the particle surface and a structure containing 0.1 to 1% by mass of Al in the metal portion inside the particle is obtained.

原料粉末粒子の断面の形態を図1に、軟磁性金属粉末粒子の断面の形態を図2に例示した。図1の原料粉末粒子は、微細な結晶粒から成る多結晶体であり、Alは金属母相中に固溶している。図2の軟磁性金属粉末粒子の表面には、粒子表面全体を均一に覆うように、窒化アルミニウムの皮膜が形成されている。結晶粒の大きさが大きくなるとともに、粒子内部のAlは減少し、金属母相中には0.1〜1質量%のAlが固溶している。 The cross-sectional form of the raw material powder particles is illustrated in FIG. 1, and the cross-sectional form of the soft magnetic metal powder particles is illustrated in FIG. The raw material powder particles in FIG. 1 are polycrystals composed of fine crystal grains, and Al is dissolved in the metal matrix. A film of aluminum nitride is formed on the surface of the soft magnetic metal powder particle in FIG. 2 so as to uniformly cover the entire particle surface. As the size of the crystal grains increases, Al in the particles decreases, and 0.1 to 1% by mass of Al is dissolved in the metal matrix.

原料粉末粒子中に十分な量のAlを含有させて、そのAlを窒化して、窒化アルミニウムを粒子表面に析出させることで、均一で隙間が無い皮膜を形成することができる。SiO2やAl2O3、B2O3などの酸化物粉末や窒化ホウ素などの窒化物粉末を原料粉末中に混合するだけでは、大量の酸化物粉末や窒化物粉末を混合したとしても、原料粉末粒子の表面同士の接触は避けがたいが、均一で隙間が無い皮膜とすることで、原料粉末粒子の表面同士の接触を防ぐことができる。また、窒化アルミニウムは窒素雰囲気中において安定であり、さらに窒化アルミニウム自体が難焼結性の物質である。そのため、高温熱処理を行う場合に、酸化物皮膜では、金属粒子同士が酸化物を介して固着してしまうが、窒化アルミニウム皮膜では固着することはない。窒化アルミニウムは、金属である原料粉末よりも密度が低いため、原料粉末粒子の表面部に窒化アルミニウムが形成されれば、隣接する原料粉末の金属部の表面どうしの距離を押し広げる効果がある。この作用も、原料粉末粒子同士の焼結を防ぐのに効果がある。以上の効果により、従来では不可能であった1000℃以上の高温での熱処理を行うことが可能になり、保磁力を低減することができる。 By containing a sufficient amount of Al in the raw powder particles, nitriding the Al, and precipitating aluminum nitride on the particle surface, a uniform and gap-free film can be formed. Even if oxide powder such as SiO2, Al2O3, B2O3, or nitride powder such as boron nitride is mixed in the raw material powder, even if a large amount of oxide powder or nitride powder is mixed, the surface of the raw material powder particles Although contact is unavoidable, contact between the surfaces of the raw material powder particles can be prevented by forming a film that is uniform and has no gaps. Aluminum nitride is stable in a nitrogen atmosphere, and aluminum nitride itself is a hardly sinterable substance. Therefore, when performing high-temperature heat treatment, metal particles adhere to each other through the oxide in the oxide film, but do not adhere to the aluminum nitride film. Since aluminum nitride has a lower density than the raw material powder that is a metal, if aluminum nitride is formed on the surface portion of the raw material powder particles, there is an effect of increasing the distance between the surfaces of the metal portions of the adjacent raw material powder. This action is also effective in preventing sintering of the raw material powder particles. Due to the above effects, it becomes possible to perform heat treatment at a high temperature of 1000 ° C. or higher, which was impossible in the past, and the coercive force can be reduced.

原料粉末粒子内にAlを含有させることによる保磁力に対する効果はもうひとつ考えられる。それは、原料粉末粒子内部のAlの、原料粉末粒子表面方向への拡散が、結晶粒界の原料粉末粒子表面方向への移動を容易にし、結晶粒成長を促進させる効果である。原料粉末粒子内にAlを含有させることで、高温に耐える良好な焼結防止皮膜を形成する効果と、結晶粒成長を促進する効果と、二重の効果が得られ、極めて低保磁力な軟磁性金属粉末を得ることが可能となる。 Another effect on the coercive force due to the inclusion of Al in the raw material powder particles is considered. That is, the diffusion of Al inside the raw material powder particles toward the surface of the raw material powder particles facilitates the movement of the crystal grain boundary toward the surface of the raw material powder particles, and promotes the growth of crystal grains. By including Al in the raw material powder particles, the effect of forming a good anti-sintering film that can withstand high temperatures, the effect of promoting crystal grain growth, and the dual effect are obtained, and the softness with extremely low coercivity is obtained. Magnetic metal powder can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.

(本発明の軟磁性金属粉末の特徴について)
本発明の軟磁性金属粉末は、Alを含む、FeとNiを主成分とする軟磁性金属粉末であって、前記軟磁性金属粉末において、Ni含有量のFe含有量に対する比が0.65〜4.5であり、前記軟磁性金属粉末の金属粒子内のAlの含有量が0.1〜1質量%であり、軟磁性金属粒子表面に窒化アルミニウムの皮膜を有する。軟磁性金属粉末粒子のAlの含有量を0.1〜1質量%とすることによって、保磁力が十分に小さくなる。窒素を含む非酸化性雰囲気で高温熱処理を行うと、原料粉末粒子内のAlが粒子表面で窒化して窒化アルミニウムとなるので、原料粉末中のAl含有量と粒子表面に析出した窒化アルミニウムの量とのバランスによって金属粒子内のAl含有量が変化する。Alは金属粒子の母相(fcc)への固溶限が広いため、金属粒子内には一定量のAlが残留する。金属粒子内のAl含有量が0.1質量%未満となるような場合には、Al含有量が不足しているため、金属粒子表面での窒化アルミニウムの析出量が不十分となり、熱処理において粉末が焼結してしまう。一方、1質量%以上のAlが金属粒子中に存在すると、保磁力悪化の原因となる。
(About the characteristics of the soft magnetic metal powder of the present invention)
The soft magnetic metal powder of the present invention is a soft magnetic metal powder containing Al and Fe and Ni as main components, wherein the ratio of Ni content to Fe content in the soft magnetic metal powder is 0.65 to 0.65. 4.5, the content of Al in the metal particles of the soft magnetic metal powder is 0.1 to 1% by mass, and the surface of the soft magnetic metal particles has an aluminum nitride film. By setting the content of Al in the soft magnetic metal powder particles to 0.1 to 1% by mass, the coercive force is sufficiently reduced. When high-temperature heat treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen, Al in the raw material powder particles is nitrided on the particle surface to become aluminum nitride, so the Al content in the raw material powder and the amount of aluminum nitride deposited on the particle surface The Al content in the metal particles varies depending on the balance. Since Al has a wide solid solubility limit in the parent phase (fcc) of the metal particles, a certain amount of Al remains in the metal particles. When the Al content in the metal particles is less than 0.1% by mass, the Al content is insufficient, so the amount of aluminum nitride deposited on the surface of the metal particles becomes insufficient, and the powder in the heat treatment Will sinter. On the other hand, if 1% by mass or more of Al is present in the metal particles, the coercive force deteriorates.

軟磁性金属粉末のNi含有量のFe含有量に対する比は0.65〜4.5となるように調整する。Ni含有量とFe含有量の比がこの範囲を外れると、結晶磁気異方性や磁歪定数が大きくなり、良好な軟磁気特性を得ることができない。特にNi含有量のFe含有量に対する比が0.65〜1.2の場合には飽和磁化が高く、保磁力が低い軟磁性金属粉末が得られることから、より好ましい。 The ratio of the Ni content of the soft magnetic metal powder to the Fe content is adjusted to be 0.65 to 4.5. If the ratio between the Ni content and the Fe content is outside this range, the magnetocrystalline anisotropy and magnetostriction constant increase, and good soft magnetic properties cannot be obtained. In particular, when the ratio of Ni content to Fe content is 0.65 to 1.2, a soft magnetic metal powder with high saturation magnetization and low coercive force is obtained, which is more preferable.

本発明の軟磁性金属粉末粒子内のAl含有量は、たとえば、電子線マイクロアナライザ(EPMA)を用いて定量することができる。軟磁性金属粉末を冷間埋め込み樹脂にて固定し、切り出したものを研磨し、粒子断面を露出させ、電子線マイクロアナライザにてAl含有量を定量することができる。 The Al content in the soft magnetic metal powder particles of the present invention can be quantified using, for example, an electron beam microanalyzer (EPMA). The soft magnetic metal powder is fixed with cold embedding resin, the cut out is polished, the cross section of the particle is exposed, and the Al content can be quantified with an electron beam microanalyzer.

本発明の軟磁性金属粉末は、前記軟磁性金属粉末を構成する金属粒子のうち、90%以上の金属粒子の断面の円形度が0.80以上とすることで、さらに保磁力が小さい軟磁性金属粉末を得ることができる。得られた軟磁性金属粉末を冷間埋め込み樹脂で固定し、断面を切り出し、鏡面研磨することで、粒子の断面形状を観察することができる。このように準備された金属粒子の断面を少なくともランダムに20個、好ましくは100個以上観察し、各粒子の円形度を求める。円形度の一例としてはWadellの円形度を用いることができ、粒子断面に外接する円の直径に対する粒子断面の投影面積に等しい円の直径の比で定義される。真円の場合にはWadellの円形度は1となり、1に近いほど真円度が高く、0.80以上であれば外観状ほぼ真球とみなすことができる。観察には光学顕微鏡やSEMを用い、円形度の算出には画像解析を用いることができる。 The soft magnetic metal powder of the present invention is a soft magnetic material having a smaller coercive force when the circularity of the cross section of 90% or more of the metal particles constituting the soft magnetic metal powder is 0.80 or more. Metal powder can be obtained. The obtained soft magnetic metal powder is fixed with a cold embedding resin, the cross section is cut out and mirror-polished, whereby the cross-sectional shape of the particles can be observed. At least 20 (preferably 100 or more) cross sections of the metal particles thus prepared are observed at random, and the circularity of each particle is obtained. As an example of circularity, Wadell's circularity can be used, which is defined by the ratio of the diameter of a circle equal to the projected area of the particle cross section to the diameter of the circle circumscribing the particle cross section. In the case of a perfect circle, Wadell's circularity is 1, and the closer to 1, the higher the roundness, and if it is 0.80 or more, it can be regarded as a substantially spherical appearance. An optical microscope or SEM can be used for observation, and image analysis can be used for calculation of circularity.

本発明の軟磁性金属粉末は、前記軟磁性金属粉末を構成する金属粒子の90%以上が一個の結晶粒からなる軟磁性金属粉末とすることで、さらに保磁力が小さい軟磁性金属粉末を得ることができる。例えば1200℃を超える高温熱処理を行う事で、軟磁性金属粉末を構成する金属粒子の90%以上が一個の結晶粒からなる軟磁性金属粉末とすることができる。得られた軟磁性金属粉末を冷間埋め込み樹脂で固定し、断面を切り出し、鏡面研磨した後、ナイタール(エタノール+1%硝酸)でエッチングすることで、結晶粒界を観察することができる。このように準備された粒子の断面を少なくともランダムに20個、好ましくは100個以上観察し、結晶粒界が観察されない粒子の数を1個の結晶粒からなる粒子としてカウントする。一部に結晶粒成長が不完全な粒子も存在することから、全ての粒子が1個の結晶粒からなることはない。観察には光学顕微鏡やSEM(走査型電子顕微鏡)を用いることができる。 The soft magnetic metal powder of the present invention is a soft magnetic metal powder in which 90% or more of the metal particles constituting the soft magnetic metal powder are composed of one crystal grain, thereby obtaining a soft magnetic metal powder having a smaller coercive force. be able to. For example, by performing a high temperature heat treatment exceeding 1200 ° C., 90% or more of the metal particles constituting the soft magnetic metal powder can be made into a soft magnetic metal powder composed of one crystal grain. The obtained soft magnetic metal powder is fixed with a cold embedding resin, a cross section is cut out, mirror-polished, and then etched with nital (ethanol + 1% nitric acid), whereby crystal grain boundaries can be observed. The cross section of the particles prepared in this way is observed at random at least 20, preferably 100 or more, and the number of particles in which no crystal grain boundary is observed is counted as particles consisting of one crystal grain. Since some grains have incomplete crystal grain growth, all grains do not consist of one crystal grain. An optical microscope or SEM (scanning electron microscope) can be used for observation.

本発明の軟磁性金属粉末は、金属粒子内に含まれる酸素量が500ppm以下とすることで、さらに保磁力が小さい軟磁性金属粉末を得ることができる。例えば還元雰囲気中で熱処理を行うことで金属粒子内に含まれる酸素量を500ppm以下とすることができる。 The soft magnetic metal powder of the present invention can provide a soft magnetic metal powder having a smaller coercive force when the amount of oxygen contained in the metal particles is 500 ppm or less. For example, the amount of oxygen contained in the metal particles can be reduced to 500 ppm or less by performing heat treatment in a reducing atmosphere.

本発明の軟磁性金属粉末の平均粒径は、1〜200μmである。平均粒径が1μm未満であると、軟磁性金属圧粉コアの透磁率が低下する。一方、平均粒径が200μmを超えると、軟磁性金属圧粉コアの粒内渦電流損失が増大してしまう。 The average particle size of the soft magnetic metal powder of the present invention is 1 to 200 μm. When the average particle size is less than 1 μm, the magnetic permeability of the soft magnetic metal dust core decreases. On the other hand, if the average particle size exceeds 200 μm, the intra-grain eddy current loss of the soft magnetic metal dust core increases.

(原料粉末について)
軟磁性金属粉末の原料粉の作製方法はとくに制限されないが、例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、鋳造粉砕法などの方法を用いることができる。ガスアトマイズ法で製造された原料粉末を用いれば、軟磁性金属粉末を構成する金属粒子の90%以上の金属粒子の断面の円形度が0.80以上である軟磁性金属粉末を得ることが容易なため、好ましい。
(About raw material powder)
The method for producing the raw material powder of the soft magnetic metal powder is not particularly limited, and for example, a water atomizing method, a gas atomizing method, a casting pulverization method, or the like can be used. If the raw material powder produced by the gas atomization method is used, it is easy to obtain a soft magnetic metal powder in which the circularity of the cross section of 90% or more of the metal particles constituting the soft magnetic metal powder is 0.80 or more. Therefore, it is preferable.

原料粉末は、FeとNiを主成分とする金属粉末であって、Alを含む。原料粉末のNi含有量のFe含有量に対する比が0.65〜4.5となるように調整する。原料粉末のAlの含有量は、1.0質量%以上3.0質量%以下である。1.0質量%未満であると、Alの含有量が少なすぎて、窒化アルミニウムの析出量が不十分となり、均一な皮膜が形成できないため、高温熱処理を行ったときに粒子同士が焼結してしまう。原料粉末のAlの含有量が多い程、軟磁性金属粉末粒子内に残留するAlが増加し保磁力が大きくなることから、3.0質量%以下とする。 The raw material powder is a metal powder containing Fe and Ni as main components and contains Al. It adjusts so that ratio with respect to Fe content of Ni content of raw material powder may be 0.65-4.5. The content of Al in the raw material powder is 1.0% by mass or more and 3.0% by mass or less. If the amount is less than 1.0% by mass, the content of Al is too small, the amount of aluminum nitride deposited becomes insufficient, and a uniform film cannot be formed. End up. As the content of Al in the raw material powder increases, the amount of Al remaining in the soft magnetic metal powder particles increases and the coercive force increases.

(熱処理について)
Alを含有した原料粉末に対して窒素を含む非酸化雰囲気中で高温熱処理を行う。この熱処理により歪が開放され、結晶粒径が増大する。十分に保磁力を低減するために、熱処理は、窒素を含む非酸化雰囲気中、昇温速度は5℃/min以下、温度は1000〜1300℃で、保持時間は30〜600minとする。この熱処理を行うことで、雰囲気中の窒素と、原料粉末中のAlが反応して、窒化アルミニウムの皮膜を粒子表面に形成するとともに、原料粉末粒子の結晶粒を結晶粒成長させ、保磁力を低減させる。特に熱処理温度を1200℃以上にすることで、得られた軟磁性金属粉末は、軟磁性金属粉末を構成する粒子の90%以上が一個の結晶粒からなる、つまり、低保磁力化には理想的である単結晶粒子の状態になる。熱処理温度が1000℃に満たない場合には、原料粉末の結晶粒成長が不十分となる。熱処理温度が1300℃を超えると、窒化が速やかに進行して反応が完了するとともに、結晶粒成長も速やかに進行して単結晶化するので、温度をそれ以上上げても効果がない。高温熱処理は、窒素を含む非酸化性雰囲気で行う。非酸化性雰囲気で熱処理を行うのは、軟磁性金属粉末の酸化を防ぐためである。昇温速度が速すぎると、十分な量の窒化アルミニウムが生成される前に原料粉末粒子が焼結する温度に到達し、原料粉末が焼結してしまうため、昇温速度は5℃/min以下とする。
(About heat treatment)
The raw material powder containing Al is subjected to high temperature heat treatment in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen. This heat treatment releases the strain and increases the crystal grain size. In order to sufficiently reduce the coercive force, the heat treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen at a heating rate of 5 ° C./min or less, a temperature of 1000 to 1300 ° C., and a holding time of 30 to 600 min. By performing this heat treatment, nitrogen in the atmosphere reacts with Al in the raw material powder to form an aluminum nitride film on the particle surface, and the crystal grains of the raw material powder particles are grown to increase the coercive force. Reduce. In particular, by setting the heat treatment temperature to 1200 ° C. or higher, the obtained soft magnetic metal powder has 90% or more of the particles constituting the soft magnetic metal powder made of one crystal grain, that is, ideal for low coercive force. It becomes the state of a single crystal particle that is the target. When the heat treatment temperature is less than 1000 ° C., the crystal grain growth of the raw material powder becomes insufficient. When the heat treatment temperature exceeds 1300 ° C., the nitridation proceeds promptly to complete the reaction, and the crystal grain growth also proceeds rapidly to form a single crystal. Therefore, even if the temperature is raised further, there is no effect. The high temperature heat treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen. The heat treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere to prevent the soft magnetic metal powder from being oxidized. If the heating rate is too high, the temperature reaches the temperature at which the raw material powder particles sinter before a sufficient amount of aluminum nitride is produced, and the raw material powder is sintered. The following.

原料粉末は、るつぼや匣鉢といった容器に装填される。容器の材質は1300℃の高温で変形しないことが求められ、また金属と反応しないことが必要であり、一例としてアルミナを使用することができる。熱処理炉はプッシャー炉やローラーハース炉などの連続炉や箱型炉や管状炉、真空炉などのバッチ炉を用いることができる。 The raw material powder is loaded into a container such as a crucible or a mortar. The material of the container is required not to be deformed at a high temperature of 1300 ° C., and it is necessary that the material does not react with a metal. As an example, alumina can be used. The heat treatment furnace may be a continuous furnace such as a pusher furnace or a roller hearth furnace, or a batch furnace such as a box furnace, a tubular furnace, or a vacuum furnace.

(窒化アルミニウムの分解について)
本発明の軟磁性金属粉末は、粒子表面に形成された窒化アルミニウムの一部が水酸化アルミニウムあるいは酸化アルミニウムに変性してもその効果には影響しない。窒化アルミニウムは空気中の水分と容易に反応して水酸化アルミニウムを生成するが、粉の保磁力に対してなんら影響を与えることはない。また、本発明の軟磁性金属粉末を用いて作製した圧粉磁心を熱処理する際には、水酸化アルミニウムが分解して酸化アルミニウムとなる場合があるが、粉の保磁力に対してなんら影響を与えることはない。窒化アルミニウムは水分に対して不安定であるため、一部の窒化アルミニウムを水酸化アルミニウムあるいは酸化アルミニウムの形態とすることにより、軟磁性金属圧粉コアの特性を安定化させることができる。
(Decomposition of aluminum nitride)
In the soft magnetic metal powder of the present invention, even if a part of aluminum nitride formed on the particle surface is modified to aluminum hydroxide or aluminum oxide, the effect is not affected. Aluminum nitride easily reacts with moisture in the air to produce aluminum hydroxide, but has no effect on the coercivity of the powder. In addition, when a powder magnetic core produced using the soft magnetic metal powder of the present invention is heat-treated, aluminum hydroxide may be decomposed into aluminum oxide, but this has no effect on the coercive force of the powder. Never give. Since aluminum nitride is unstable with respect to moisture, the characteristics of the soft magnetic metal dust core can be stabilized by making some aluminum nitride into the form of aluminum hydroxide or aluminum oxide.

(軟磁性金属圧粉コアについて)
本発明で得られた軟磁性金属粉末は低い保磁力を示すことから、これを軟磁性金属圧粉コアに用いた場合には、損失が小さくなる。軟磁性金属圧粉コアの作製方法は、軟磁性金属粉末として本発明で得られた軟磁性金属粉末を使用すること以外は、一般的な製造方法で作製することができるが、一例を示す。
(About soft magnetic metal dust core)
Since the soft magnetic metal powder obtained in the present invention exhibits a low coercive force, the loss is reduced when it is used for a soft magnetic metal dust core. The method for producing the soft magnetic metal dust core can be produced by a general production method except that the soft magnetic metal powder obtained in the present invention is used as the soft magnetic metal powder, but an example is shown.

本発明の軟磁性金属粉末に対し、樹脂を混合して顆粒を作製する。樹脂にはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂を用いることができ、成形時の保形性と電気的な絶縁性を有するもので、軟磁性金属粉末表面に均一に塗布できるものが好ましい。得られた顆粒を所望の形状の金型に充填し、加圧成形して成形体を得る。成形圧力は軟磁性金属粉末の組成や所望の成形密度により適宜選択することができるが、概ね600〜1600MPaの範囲である。必要に応じて潤滑剤を用いてもよい。得られた成形体は、熱硬化させて圧粉コアとする。あるいは成形時の歪を除去するために熱処理を行って、軟磁性金属圧粉コアとする。熱処理の温度は500〜800℃で、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気などの非酸化性雰囲気中で行うことが望ましい。 The soft magnetic metal powder of the present invention is mixed with a resin to produce granules. As the resin, an epoxy resin or a silicone resin can be used, and those having shape retention and electrical insulation during molding and preferably capable of being uniformly applied to the surface of the soft magnetic metal powder are preferable. The obtained granule is filled into a mold having a desired shape, and pressure-molded to obtain a molded body. The molding pressure can be appropriately selected depending on the composition of the soft magnetic metal powder and the desired molding density, but is generally in the range of 600 to 1600 MPa. A lubricant may be used as necessary. The obtained molded body is heat-cured to form a powder core. Or heat processing is performed in order to remove distortion at the time of fabrication, and it is set as a soft magnetic metal dust core. The heat treatment is preferably performed at a temperature of 500 to 800 ° C. in a non-oxidizing atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

<実施例1>原料粉末のAl量について <Example 1> Al content of raw material powder

主組成がFe−45%Ni−2%Alの組成の原料粉末を水アトマイズ法にて作製した。Ni含有量のFe含有量に対する比は0.85である。原料粉末は篩い分けによって粒度を調整し、平均粒径を70μmとした。この粉末をアルミナ製のるつぼに装填し、管状炉に入れ、窒素雰囲気下1100℃で高温熱処理を行い、軟磁性金属粉末を得た。熱処理時の1200℃の保持時間を表1に示す時間として、軟磁性金属粉末の金属粒子中のAl含有量を調整した。(実施例1−1、1−2、参考例1−3、比較例1−4〜1−5) A raw material powder having a composition of a main composition of Fe-45% Ni-2% Al was produced by a water atomization method. The ratio of Ni content to Fe content is 0.85. The particle size of the raw material powder was adjusted by sieving so that the average particle size was 70 μm. This powder was loaded into an alumina crucible, placed in a tubular furnace, and subjected to high-temperature heat treatment at 1100 ° C. in a nitrogen atmosphere to obtain a soft magnetic metal powder. The holding time of 1200 ° C. during the heat treatment was set as the time shown in Table 1, and the Al content in the metal particles of the soft magnetic metal powder was adjusted. (Examples 1-1 , 1-2, Reference Example 1-3, Comparative Examples 1-4 to 1-5)

Fe−45%Ni組成に対して表1に示す量のAlを添加した原料粉末を水アトマイズ法にて作製した。原料粉末は篩い分けによって粒度を調整し、平均粒径を70μmとした。この粉末をアルミナ製のるつぼに装填し、管状炉に入れ、窒素雰囲気下1100℃で300minの高温熱処理を行い、軟磁性金属粉末を得た。(実施例1−7〜1−9、参考例1−10、比較例1−6、1−11) The raw material powder which added the quantity of Al shown in Table 1 with respect to Fe-45% Ni composition was produced by the water atomization method. The particle size of the raw material powder was adjusted by sieving so that the average particle size was 70 μm. This powder was loaded into an alumina crucible, placed in a tubular furnace, and subjected to high temperature heat treatment at 1100 ° C. for 300 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a soft magnetic metal powder. ( Examples 1-7 to 1-9, Reference Example 1-10, Comparative Examples 1-6, 1-11)

主組成がFe−45%Niとなるよう水アトマイズ法にて原料粉末を作製した。粉末は篩い分けによって粒度を調整し、平均粒径を70μmとした。この粉末をアルミナ製のるつぼに装填し、管状炉に入れ、窒素雰囲気下で300minの高温熱処理を行い、軟磁性金属粉末を得た。熱処理温度は、粉末が焼結しない、なるべく高い温度を検討し、その結果、700℃とした。(比較例1−12) Raw material powder was prepared by a water atomization method so that the main composition was Fe-45% Ni. The particle size of the powder was adjusted by sieving so that the average particle size was 70 μm. This powder was loaded into an alumina crucible, placed in a tubular furnace, and subjected to high temperature heat treatment for 300 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a soft magnetic metal powder. The heat treatment temperature was set to 700 ° C. as a result of examining the highest possible temperature at which the powder was not sintered. (Comparative Example 1-12)

主組成がFe−45%Niとなるよう水アトマイズ法にて原料粉末を作製した。粉末は篩い分けによって粒度を調整し、平均粒径を70μmとした。この粉末をアルミナ製のるつぼに装填し、管状炉に入れ、窒素雰囲気下1100℃で5minの高温熱処理を行い、軟磁性金属粉末を得た。(比較例1−13) Raw material powder was prepared by a water atomization method so that the main composition was Fe-45% Ni. The particle size of the powder was adjusted by sieving so that the average particle size was 70 μm. This powder was loaded into an alumina crucible, placed in a tubular furnace, and subjected to high-temperature heat treatment at 1100 ° C. for 5 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a soft magnetic metal powder. (Comparative Example 1-13)

実施例1−1、1−2、参考例1−3、実施例1−7〜1−9、参考例1−10、および比較例1−4〜1−6、1−11〜1−13について、軟磁性金属粉末の金属粒子内のAl含有量を定量した。熱処理を行った後の軟磁性金属粉末を冷間埋め込み樹脂にて固定したものを切断し、切断面を鏡面研磨した。次に、電子線マイクロアナライザを用いて、金属粒子の断面が現れている部分において、粒子内部のAl含有量を定量した。 Examples 1-1 , 1-2, Reference Example 1-3, Examples 1-7 to 1-9, Reference Example 1-10, and Comparative Examples 1-4 to 1-6, 1-11 to 1-13 For, the Al content in the metal particles of the soft magnetic metal powder was quantified. After the heat treatment, the soft magnetic metal powder fixed with the cold embedding resin was cut, and the cut surface was mirror-polished. Next, using the electron beam microanalyzer, the Al content inside the particle was quantified at the portion where the cross section of the metal particle appeared.

実施例1−1、1−2、参考例1−3、実施例1−7〜1−9、参考例1−10および比較例1−4〜1−5、1−11〜1−12について軟磁性金属粉末を冷間埋め込み樹脂で固定し、断面を切り出し、鏡面研磨を行った。鏡面研磨した粒子断面をナイタール(エタノール+1%硝酸)でエッチングし、ランダムに選んだ100個の粒子の結晶粒界を観察し、一個の結晶粒からなる粒子の割合を算出し、結果を表1に示した。

Figure 0005682725
About Examples 1-1, 1-2, Reference Example 1-3, Examples 1-7 to 1-9, Reference Example 1-10 and Comparative Examples 1-4 to 1-5, 11-11 to 1-12 The soft magnetic metal powder was fixed with cold embedding resin, the cross section was cut out, and mirror polishing was performed. The mirror-polished particle cross section is etched with nital (ethanol + 1% nitric acid), the crystal grain boundaries of 100 randomly selected particles are observed, the ratio of particles consisting of one crystal grain is calculated, and the results are shown in Table 1. It was shown to.
Figure 0005682725

実施例1−1、1−2、参考例1−3、実施例1−7〜1−9、参考例1−10および比較例1−4〜1−6、1−11では、粉末粒子表面に窒化アルミニウムが形成されていた。比較例1−13では、Alを全く含有していないため、焼結防止の役割を果たす皮膜が粒子表面に形成されず、粉末全体が焼結してしまった。比較例1−6では原料粉末にAlが含有されるものの、Al含有量が少ないため、粉末が一部焼結してしまい、粉末が得られなかった。金属粒子中のAlが0.1質量%未満に低下してしまうほどAl含有量が少ない場合には、粒子表面に形成される窒化アルミニウムの量が不足するためと考えられる。 In Examples 1-1 and 1-2, Reference Example 1-3, Examples 1-7 to 1-9, Reference Example 1-10, and Comparative Examples 1-4 to 1-6 and 1-11, the powder particle surface Aluminum nitride was formed on the surface. In Comparative Example 1-13, since Al was not contained at all, the film that prevented sintering was not formed on the particle surface, and the entire powder was sintered. In Comparative Example 1-6, although Al was contained in the raw material powder, since the Al content was small, the powder was partially sintered and no powder was obtained. This is probably because the amount of aluminum nitride formed on the particle surface is insufficient when the Al content is so low that Al in the metal particles is reduced to less than 0.1% by mass.

粉末として得られた、実施例1−1、1−2、参考例1−3、実施例1−7〜1−9、参考例1−10および比較例1−4〜1−5、1−11、1−12について、粉末の保磁力を測定した。粉末の保磁力は、φ6mmx5mmのプラスチックケースに20mgの粉末を入れ、パラフィンを融解、凝固させて固定したものを保磁力計(東北特殊鋼社製、K−HC1000型)にて測定した。測定磁界は150kA/mである。測定結果を表1に示した。 Examples 1-1 and 1-2, Reference Example 1-3, Examples 1-7 to 1-9, Reference Example 1-10 and Comparative Examples 1-4 to 1-5, 1-, obtained as powders 11 and 1-12, the coercive force of the powder was measured. The coercive force of the powder was measured with a coercive force meter (K-HC1000 type, manufactured by Tohoku Special Steel Co., Ltd.) in which 20 mg of powder was put in a plastic case of φ6 mm × 5 mm, and paraffin was melted and solidified. The measurement magnetic field is 150 kA / m. The measurement results are shown in Table 1.

実施例1−1、1−2、参考例1−3、実施例1−7〜1−9、参考例1−10では、金属粒子内のAl含有量を0.1〜1質量%とすることで150A/m未満の低い保磁力が得られている。金属粒子中のAl含有量が少ないほど一個の結晶粒から成る金属粒子の割合が増加しており、金属粒子内のAlが窒化して表面に移動するとともに結晶粒成長が進むことがわかる。一方、比較例1−4〜1−5および比較例1−11では金属粒子内のAl含有量が1質量%を超えるため、150A/m以上の大きな保磁力しか得られない。
In Examples 1-1 and 1-2, Reference Example 1-3, Examples 1-7 to 1-9, and Reference Example 1-10, the Al content in the metal particles is 0.1 to 1% by mass. Thus, a low coercive force of less than 150 A / m is obtained. It can be seen that the smaller the Al content in the metal particles, the higher the proportion of the metal particles composed of one crystal grain, and the Al in the metal particles is nitrided and moves to the surface, and the crystal grain growth proceeds. On the other hand, in Comparative Examples 1-4 to 1-5 and Comparative Example 1-11, since the Al content in the metal particles exceeds 1% by mass, only a large coercive force of 150 A / m or more can be obtained.

なお、比較例1−12では、Al無添加で熱処理を試みた場合であるが、粉末で回収できる熱処理温度が700℃と低いため、保磁力は420A/mと大きなものしか得られない。 In Comparative Example 1-12, the heat treatment was attempted without addition of Al. However, since the heat treatment temperature recoverable as powder is as low as 700 ° C., only a large coercive force of 420 A / m can be obtained.

これらの結果から、軟磁性金属粉末の金属粒子内のAl量を0.1〜1質量%に制御することで保磁力の低い軟磁性金属粉末を得ることができることがわかる。 From these results, it can be seen that a soft magnetic metal powder having a low coercive force can be obtained by controlling the amount of Al in the metal particles of the soft magnetic metal powder to 0.1 to 1% by mass.

<実施例2>軟磁性金属粉末のNi量 <Example 2> Ni content of soft magnetic metal powder

Ni量が表2に示す量で、Al添加量が1.5質量%の組成の原料粉末を水アトマイズ法にてそれぞれ作製した。原料粉末は篩い分けによって粒度を調整し、平均粒径を70μmとした。この粉末をアルミナ製のるつぼに装填し、管状炉に入れ、窒素雰囲気下1300℃で60minの高温熱処理を行い、軟磁性金属粉末を得た。(実施例2−2〜2−7、比較例2−1、2−8)得られた軟磁性金属粉末の金属粒子中のAl含有量は、実施例1と同様の手順で定量した。 Raw material powders having a composition in which the amount of Ni was the amount shown in Table 2 and the amount of Al added was 1.5% by mass were prepared by the water atomization method. The particle size of the raw material powder was adjusted by sieving so that the average particle size was 70 μm. This powder was loaded into an alumina crucible, placed in a tubular furnace, and subjected to a high temperature heat treatment at 1300 ° C. for 60 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a soft magnetic metal powder. (Examples 2-2 to 2-7, Comparative Examples 2-1 and 2-8) The Al content in the metal particles of the obtained soft magnetic metal powder was quantified in the same procedure as in Example 1.

実施例2−2〜2−7および比較例2−1、2−8について、粉末の保磁力を測定した。粉末の保磁力は、φ6mmx5mmのプラスチックケースに20mgの粉末を入れ、パラフィンを融解、凝固させて固定したものを保磁力計(東北特殊鋼社製、K−HC1000型)にて測定した。測定磁界は150kA/mである。測定結果を表2に示した。

Figure 0005682725
For Examples 2-2 to 2-7 and Comparative Examples 2-1 and 2-8, the coercive force of the powder was measured. The coercive force of the powder was measured with a coercive force meter (K-HC1000 type, manufactured by Tohoku Special Steel Co., Ltd.) in which 20 mg of powder was put in a plastic case of φ6 mm × 5 mm, and paraffin was melted and solidified. The measurement magnetic field is 150 kA / m. The measurement results are shown in Table 2.
Figure 0005682725

実施例2−2〜2−7は、150A/m未満の低い保磁力が得られているが、比較例2−1ではNi含有量のFe含有量に対する比が0.65未満のため、比較例2−8ではNi含有量のFe含有量に対する比が4.5を超えるため保磁力が300A/m以上に増大している。したがって、Ni含有量のFe含有量に対する比を0.65〜4.5とすることで低い保磁力を得ることができる。 In Examples 2-2 to 2-7, a low coercive force of less than 150 A / m was obtained, but in Comparative Example 2-1, since the ratio of Ni content to Fe content was less than 0.65, comparison was made. In Example 2-8, since the ratio of Ni content to Fe content exceeds 4.5, the coercive force is increased to 300 A / m or more. Therefore, a low coercive force can be obtained by setting the ratio of Ni content to Fe content to 0.65 to 4.5.

<実施例3>円形度、結晶粒径、酸素量の効果と圧粉コアの評価 <Example 3> Effect of circularity, crystal grain size, oxygen content and evaluation of dust core

主組成がFe−45%Si−1.5%Alの組成の原料粉末を水アトマイズ法とガスアトマイズ法にてそれぞれ作製した。原料粉末は篩い分けによって粒度を調整し、平均粒径を70μmとした。この粉末をアルミナ製のるつぼに装填し、管状炉に入れ、窒素雰囲気下で高温熱処理を行い、軟磁性金属粉末を得た。熱処理温度と熱処理時間は表3に示した。(実施例3−1〜3−4) Raw material powders having a main composition of Fe-45% Si-1.5% Al were prepared by a water atomization method and a gas atomization method, respectively. The particle size of the raw material powder was adjusted by sieving so that the average particle size was 70 μm. This powder was loaded into an alumina crucible, placed in a tubular furnace, and subjected to high temperature heat treatment in a nitrogen atmosphere to obtain a soft magnetic metal powder. The heat treatment temperature and heat treatment time are shown in Table 3. (Examples 3-1 to 3-4)

さらに、得られた軟磁性金属粉末を水素雰囲気中、600℃で60minの還元処理を行い、酸素量を低減させた軟磁性金属粉末を得た。(実施例3−5〜3−8) Further, the obtained soft magnetic metal powder was subjected to a reduction treatment at 600 ° C. for 60 minutes in a hydrogen atmosphere to obtain a soft magnetic metal powder having a reduced amount of oxygen. (Examples 3-5 to 3-8)

Fe−45%Ni組成の原料粉末を水アトマイズ法とガスアトマイズ法によって作製した。原料粉末は篩い分けによって粒度を調整し、平均粒径を70μmとした。この粉末をアルミナ製のるつぼに装填し、管状炉に入れ、窒素雰囲気下700℃で300minの熱処理を行い、軟磁性金属粉末を得た。(比較例3−9〜3−10) A raw material powder having an Fe-45% Ni composition was produced by a water atomizing method and a gas atomizing method. The particle size of the raw material powder was adjusted by sieving so that the average particle size was 70 μm. This powder was loaded into an alumina crucible, placed in a tubular furnace, and subjected to heat treatment at 700 ° C. for 300 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a soft magnetic metal powder. (Comparative Examples 3-9 to 3-10)

実施例3−1〜3−8および比較例3−9〜3−10について、金属粒子中のAl含有量を、実施例1と同様の手順で定量した。また、軟磁性金属粉末の酸素含有量を酸素分析装置(LECO社製TC600)にて定量した。結果を表3に示した。

Figure 0005682725
For Examples 3-1 to 3-8 and Comparative Examples 3-9 to 3-10, the Al content in the metal particles was quantified in the same procedure as in Example 1. The oxygen content of the soft magnetic metal powder was quantified with an oxygen analyzer (TC600 manufactured by LECO). The results are shown in Table 3.
Figure 0005682725

実施例3−1〜3−8および比較例3−9〜3−10について、粉末の保磁力を測定した。粉末の保磁力は、φ6mmx5mmのプラスチックケースに20mgの粉末を入れ、パラフィンを融解、凝固させて固定したものを保磁力計(東北特殊鋼社製、K−HC1000型)にて測定した。測定磁界は150kA/mである。測定結果を表3に示した。 For Examples 3-1 to 3-8 and Comparative Examples 3-9 to 3-10, the coercive force of the powder was measured. The coercive force of the powder was measured with a coercive force meter (K-HC1000 type, manufactured by Tohoku Special Steel Co., Ltd.) in which 20 mg of powder was put in a plastic case of φ6 mm × 5 mm, and paraffin was melted and solidified. The measurement magnetic field is 150 kA / m. The measurement results are shown in Table 3.

実施例3−1〜3−8および比較例3−9〜3−10の粉末を冷間埋め込み樹脂で固定し、断面を切り出し、鏡面研磨を行った。粒子の断面をランダムに100個観察し、各粒子のWadellの円形度を測定し、円形度が0.80以上である粒子の割合を算出した。結果を表3に示した。 The powders of Examples 3-1 to 3-8 and Comparative Examples 3-9 to 3-10 were fixed with cold embedding resin, the cross section was cut out, and mirror polishing was performed. 100 cross sections of the particles were observed at random, the Wadell circularity of each particle was measured, and the proportion of particles having a circularity of 0.80 or more was calculated. The results are shown in Table 3.

実施例3−1〜3−8および比較例3−9〜3−10の粉末を冷間埋め込み樹脂で固定し、断面を切り出し、鏡面研磨を行った。鏡面研磨した粒子断面をナイタール(エタノール+1%硝酸)でエッチングした。ランダムに選んだ100個の粒子の結晶粒界を観察し、一個の結晶粒からなる粒子の割合を算出した。結果を表3に示した。 The powders of Examples 3-1 to 3-8 and Comparative Examples 3-9 to 3-10 were fixed with cold embedding resin, the cross section was cut out, and mirror polishing was performed. The mirror-polished particle cross section was etched with nital (ethanol + 1% nitric acid). The grain boundaries of 100 randomly selected grains were observed, and the ratio of grains consisting of one crystal grain was calculated. The results are shown in Table 3.

実施例3−1〜3−8ではいずれも150A/m未満の低い保磁力が得られている。実施例3−1と3−3、実施例3−2と3−4を比較すると、粒子の断面の円形度が0.80以上である粒子の割合を90%以上とすることにより、保磁力をより小さくできることがわかる。また、実施例3−1と3−2、実施例3−3と3−4を比較すると、軟磁性金属粉末を構成する粒子の90%以上を一個の結晶粒とすることにより、保磁力をより小さくできることがわかる。また、実施例3−1〜3−4と実施例3−5〜3−8を比較すると、軟磁性金属粉末に含まれる酸素量を500ppm以下とすることにより、保磁力がより小さくできることがわかる。 In Examples 3-1 to 3-8, a low coercive force of less than 150 A / m was obtained. When Examples 3-1 and 3-3 and Examples 3-2 and 3-4 are compared, the ratio of the particles having a circularity of the cross section of the particles of 0.80 or more is 90% or more. It can be seen that can be made smaller. Further, when Examples 3-1 and 3-2 and Examples 3-3 and 3-4 are compared, 90% or more of the particles constituting the soft magnetic metal powder are formed as one crystal grain, thereby reducing the coercive force. It can be seen that it can be made smaller. Further, when Examples 3-1 to 3-4 and Examples 3-5 to 3-8 are compared, it can be seen that the coercive force can be further reduced by setting the amount of oxygen contained in the soft magnetic metal powder to 500 ppm or less. .

実施例3−1〜3−8および比較例3−9〜3−10を用いて圧粉コアを作製した。金属粉末100質量%に対し、シリコーン樹脂を2.4質量%加え、ニーダーで混練したものを、355μmのメッシュで整粒して顆粒を作製した。これを外径17.5mm、内径11.0mmのトロイダル形状の金型に充填し、成形圧780MPaで加圧し成形体を得た。コア重量は5gとした。得られた成形体をベルト炉にて750℃で30min、窒素雰囲気中で熱処理して圧粉コアとした。なお、実施例3−1〜3−8の混練時にはアンモニア臭があり、少なくとも一部の窒化アルミニウムが空気中の水分と反応して水酸化アルミニウムとアンモニアに分解したものと考えられ、これを加熱することによって酸化アルミニウムが生成していると考えられる。 A dust core was produced using Examples 3-1 to 3-8 and Comparative Examples 3-9 to 3-10. What added 2.4 mass% of silicone resin with respect to 100 mass% of metal powder, knead | mixed with the kneader was sized with a 355-micrometer mesh, and the granule was produced. This was filled in a toroidal mold having an outer diameter of 17.5 mm and an inner diameter of 11.0 mm, and pressed with a molding pressure of 780 MPa to obtain a molded body. The core weight was 5 g. The obtained compact was heat-treated in a belt furnace at 750 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a powder core. In addition, there was an ammonia odor during kneading of Examples 3-1 to 3-8, and it was considered that at least a part of aluminum nitride reacted with moisture in the air and decomposed into aluminum hydroxide and ammonia. By doing so, it is considered that aluminum oxide is generated.

得られた圧粉コアについてコアロスを評価した。コアロスはBHアナライザ(岩通計測社製SY−8258)を用いて周波数20kHz,測定磁束密度50mTの条件で測定した。結果を表3に示した。 The core loss was evaluated about the obtained powder core. The core loss was measured using a BH analyzer (SY-8258 manufactured by Iwadori Measurement Co., Ltd.) under conditions of a frequency of 20 kHz and a measurement magnetic flux density of 50 mT. The results are shown in Table 3.

実施例3−1〜3−8と比較例3−9〜3−10を用いた圧粉コアのコアロスを比較すると、本発明の軟磁性金属粉末を用いた軟磁性金属圧粉コアは、コアの損失を30%以上低減できることがわかる。 When comparing the core loss of the dust core using Examples 3-1 to 3-8 and Comparative Examples 3-9 to 3-10, the soft magnetic metal dust core using the soft magnetic metal powder of the present invention is It can be seen that the loss can be reduced by 30% or more.

以上説明した通り、本発明の軟磁性金属粉末は保磁力が低く、この軟磁性金属粉末を用いて軟磁性金属圧粉コアを作製することで低い損失のコアを得ることができる。この軟磁性金属粉末あるいは軟磁性金属圧粉コアは損失が低いことから、高効率化を実現できるので、電源回路などの電気・磁気デバイス等に広く且つ有効に利用可能である。
As described above, the soft magnetic metal powder of the present invention has a low coercive force, and a low loss core can be obtained by producing a soft magnetic metal dust core using the soft magnetic metal powder. Since this soft magnetic metal powder or soft magnetic metal powder core has low loss, high efficiency can be realized, and it can be widely and effectively used for electric and magnetic devices such as power supply circuits.

図1は、本発明の原料粉末粒子の断面の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a cross-section of raw material powder particles of the present invention. 図2は、本発明の軟磁性金属粉末の断面の模式図である。FIG. 2 is a schematic view of a cross section of the soft magnetic metal powder of the present invention.

1…原料粉末粒子
2…母相中のAl
3…結晶粒界
4…軟磁性金属粉末粒子
5…窒化アルミニウムの皮膜
1 ... Raw material powder particles 2 ... Al in the matrix
3 ... Grain boundary 4 ... Soft magnetic metal powder particles 5 ... Aluminum nitride film

Claims (6)

Alを含む、FeとNiを主成分とする軟磁性金属粉末であって、前記軟磁性金属粉末において、Ni含有量のFe含有量に対する比が0.65〜4.5であり、前記軟磁性金属粉末の金属粒子内のAlの含有量が0.1〜0.5質量%であり、前記軟磁性金属粉末の金属粒子表面に窒化アルミニウム皮膜を有することを特徴とする軟磁性金属粉末。 A soft magnetic metal powder containing Al and Fe and Ni as main components, wherein the soft magnetic metal powder has a ratio of Ni content to Fe content of 0.65 to 4.5; A soft magnetic metal powder characterized in that the content of Al in the metal particles of the metal powder is 0.1 to 0.5 % by mass and has an aluminum nitride film on the surface of the metal particles of the soft magnetic metal powder. 請求項1に記載された軟磁性金属粉末であって、前記軟磁性金属粉末を構成する金属粒子のうち、90%以上の金属粒子の断面の円形度が0.80以上であることを特徴とする軟磁性金属粉末。 2. The soft magnetic metal powder according to claim 1, wherein a circularity of a cross section of 90% or more of the metal particles constituting the soft magnetic metal powder is 0.80 or more. Soft magnetic metal powder. 請求項1〜2のいずれかに記載された軟磁性金属粉末であって、前記軟磁性金属粉末を構成する金属粒子の90%以上が一個の結晶粒からなることを特徴とする軟磁性金属粉末。 3. The soft magnetic metal powder according to claim 1, wherein 90% or more of the metal particles constituting the soft magnetic metal powder are composed of one crystal grain. 4. . 請求項1〜3のいずれかに記載された軟磁性金属粉末であって、前記金属粒子内に含まれる酸素量が500ppm以下であることを特徴とする軟磁性金属粉末。 The soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of oxygen contained in the metal particles is 500 ppm or less. 請求項1〜4のいずれかに記載された軟磁性金属粉末であって、前記軟磁性金属粉末中の金属粒子表面に酸化アルミニウム粒子および水酸化アルミニウム粒子の少なくとも一方を有することを特徴とする軟磁性金属粉末。 5. The soft magnetic metal powder according to claim 1, wherein the soft magnetic metal powder has at least one of aluminum oxide particles and aluminum hydroxide particles on the surface of the metal particles in the soft magnetic metal powder. Magnetic metal powder. 請求項1〜5のいずれかに記載された軟磁性金属粉末を用いて作製された軟磁性金属圧粉コア。 A soft magnetic metal dust core produced by using the soft magnetic metal powder according to claim 1.
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