JP6179245B2 - 軟磁性体組成物およびその製造方法、磁芯、並びに、コイル型電子部品 - Google Patents
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複数の軟磁性合金粒子と、前記軟磁性合金粒子間に存在する粒界と、を有する軟磁性体組成物であって、
前記軟磁性合金粒子が、Fe−Si−M系軟磁性合金またはFe−Ni−Si−M系軟磁性合金で構成され、
前記Mは、Cr,Al,Ti,CoおよびNiから選ばれる少なくとも1つであり、
前記粒界には、Liが存在することを特徴とする。
コイル型電子部品としては、特に限定されないが、インダクタ部品、EMC用コイル部品、トランス部品等の電子部品が例示される。特に、携帯電話等のDC−DCコンバーター等に好適に用いることができる。
前記軟磁性合金粒子が、Fe−Si−M系軟磁性合金またはFe−Ni−Si−M系軟磁性合金で構成され(但し、Mは、Cr,Al,Ti,CoおよびNiから選ばれる少なくとも1つである)、
前記粒界には、Liが存在することを特徴とする。
ここで、上記Mは、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、コバルト(Co)およびニッケル(Ni)から選ばれる少なくとも1つである。
なお、Cは、軟磁性体組成物の製造過程で用いられる有機化合物成分に由来すると考えられる。また、Znは、軟磁性体組成物を圧粉成形により得る際に、装置の抜き圧を低減させるために金型に添加するステアリン酸亜鉛に由来すると考えられる。
なお、Siを含有する相は、必ずしも軟磁性合金粒子の表面の全体を覆うように形成されている必要はなく、軟磁性合金粒子の表面の一部に形成されていてもよい。また、Siを含有する相の厚みは均一でなくてもよく、該組成も均質でなくてもよい。
本実施形態の磁心は、軟磁性体合金粉末と、結合材(バインダ樹脂)とを含む成形体を熱処理することにより、作製することができる。以下、本実施形態の磁心の好ましい製造方法につき、詳述する。
軟磁性体合金粉末と、リチウム添加材と、結合材とを混合し、混合物を得る工程と、
混合物を乾燥させて塊状の乾燥体を得た後、この乾燥体を粉砕することにより、造粒粉を形成する工程と、
混合物または造粒粉を、作製すべき圧粉磁心の形状に成形し、成形体を得る工程と、
得られた成形体を加熱することにより、結合材を硬化させ、圧粉磁心を得る工程と、を有する。
有機溶媒としては、結合材を溶解し得るものであれば特に限定されないが、例えば、トルエン、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、クロロホルム、酢酸エチル等の各種溶媒が挙げられる。
混合に際しては、例えば、加圧ニーダ、アタライタ、振動ミル、ボールミル、Vミキサー等の混合機や、流動造粒機、転動造粒機等の造粒機を用いることができる。
また、混合処理の温度および時間としては、好ましくは室温で1〜30分間程度である。
乾燥処理の温度および時間としては、好ましくは室温〜200℃程度で、5〜60分間である。
試料1について
[軟磁性合金粉末の調製]
まず、Fe単体、Cr単体及びSi単体のインゴット、チャンク(塊)、又はショット(粒子)を準備した。次にそれらをFe89.5質量%、Si6.5質量%およびCr4.0質量%の組成となるように混合して、水アトマイズ装置内に配置されたルツボに収容した。次いで、不活性雰囲気中、ルツボ外部に設けたワークコイルを用いて、ルツボを高周波誘導により1600℃以上まで加熱し、ルツボ中のインゴット、チャンク又はショットを溶融、混合して融液を得た。
得られた軟磁性合金粉末100重量部に対し、シリコーン樹脂(東レダウコーニングシリコン(株)製:SR2414LV)6重量部を添加し、これらを加圧ニーダにより室温で30分間混合した。次いで、混合物を空気中において150℃で20分間乾燥した。乾燥後の磁性粉末に、それらの軟磁性合金粉末100重量部に対し、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛(日東化成製:ジンクステアレート)0.5重量部を添加し、Vミキサーにより10分間混合した。
<粒界の観察>
まず、圧粉磁芯を切断した。この切断面について、走査透過型電子顕微鏡(STEM)により観察し、軟磁性体合金粒子と粒界との判別を行った。また、LiについてはLA−ICP−MSによるイメージング分析で、SiについてはEDS解析で、それぞれ粒界における存在を確認した。
圧粉磁芯サンプルに、銅線ワイヤを10ターン巻きつけ、LCRメーター(ヒューレットパッカード 4284A)を使用して、初期透磁率μiを測定した。測定条件としては、測定周波数1MHz、測定温度23℃、測定レベル0.4A/mとした。
試料2〜試料8は、圧粉磁芯の作製において、軟磁性合金粉末100重量部に対し、さらに、Li 2 O換算で表1に示す値となるように炭酸リチウムを添加した以外は、試料1と同様の方法で圧粉磁芯サンプルを作製し、同様の評価を行った。表1に結果を示す。
試料9および試料10は、バインダ樹脂として、非シリコーン系樹脂(ナガセケムテックス(株)製造:DENATITE XNR 4338)を用いた以外は、試料1および試料5とそれぞれ同様の方法で圧粉磁芯サンプルを作成し、同様の評価を行った。結果を表1に示す。
試料21および試料22について
試料21および試料22は、軟磁性合金粉末として、Fe84.7質量%、Si9.7質量%およびAl5.6質量%の組成で構成された軟磁性合金粉末を用いた以外は、実施例1の試料1および試料5と同様の方法で圧粉磁芯サンプルを作成し、同様の評価を行った。表2に結果を示す。
試料23および試料24は、軟磁性合金粉末として、Fe49.2質量%、Ni44.0質量%、Si2.3質量%およびCo4.5質量%の組成で構成された軟磁性合金粉末を用いた以外は、それぞれ実施例1の試料1および試料5と同様の方法で圧粉磁芯サンプルを作成し、同様の評価を行った。表2に結果を示す。
30、31… 粒界
40… Li領域
Claims (5)
- 複数の軟磁性合金粒子と、前記軟磁性合金粒子間に存在する粒界と、を有する軟磁性体組成物であって、
前記軟磁性合金粒子が、Fe−Si−M系軟磁性合金またはFe−Ni−Si−M系軟磁性合金で構成され、
前記Mは、Cr,Al,Ti,CoおよびNiから選ばれる少なくとも1つであり、
前記粒界には、前記軟磁性合金粒子を構成する成分の一部を含む酸化物相が形成されており、前記酸化物相はLiを含有することを特徴とする軟磁性体組成物。 - 前記Liの含有量が、軟磁性合金100質量%に対し、Li2 O換算で、0.35〜10000ppmであることを特徴とする請求項1に記載の軟磁性体組成物。
- 前記粒界には、さらにSiが存在することを特徴とする請求項1または2に記載の軟磁性体組成物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の軟磁性体組成物から構成されることを特徴とする磁芯。
- 請求項4に記載の磁芯を有することを特徴とするコイル型電子部品。
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