JP6384752B2 - Magnetic core and coil component using the same - Google Patents

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本発明は、Fe基軟磁性合金粉を用いて構成された磁心および磁心にコイルを巻装して構成されたコイル部品に関する。   The present invention relates to a magnetic core configured using Fe-based soft magnetic alloy powder and a coil component configured by winding a coil around the magnetic core.

従来から、家電機器、産業機器、車両など多種多様な用途において、インダクタ、トランス、チョーク等のコイル部品が用いられている。コイル部品は、磁心と、その磁心の周囲に巻装されたコイルで構成される。近年、電子機器等の電源装置の小型化が進んだ結果、小型・低背で、かつ大電流に対しても使用可能なコイル部品の要求が強くなり、飽和磁束密度が高い金属系磁性粉末を使用した圧粉磁心の採用が進んでいる。金属系磁性粉末としては、例えばFe−Si系などの軟磁性合金粉末が用いられている。コイル部品には、加圧成形して得られた圧粉磁心の周囲にコイルを巻回した一般的な構造の他、小型・低背の要求を満たすために、コイルと軟磁性合金粉末が一体的に成形された構造(コイル封入構造)も採用されている。   Conventionally, coil parts such as inductors, transformers and chokes have been used in a wide variety of applications such as home appliances, industrial equipment, and vehicles. The coil component includes a magnetic core and a coil wound around the magnetic core. In recent years, as power supply devices such as electronic devices have been downsized, the demand for coil parts that are small and low in profile and can be used for large currents has increased, and metallic magnetic powder with high saturation magnetic flux density has been developed. Adoption of the used powder magnetic core is progressing. As the metal magnetic powder, for example, soft magnetic alloy powder such as Fe-Si is used. In addition to the general structure in which a coil is wound around a powder magnetic core obtained by pressure molding, the coil and soft magnetic alloy powder are integrated into the coil component in order to meet the requirements for small size and low profile. A molded structure (coil enclosing structure) is also employed.

Fe−Si系などの軟磁性合金粉末を圧密化して得られる圧粉磁心は、フェライト磁心に比べて飽和磁束密度が高い反面、合金粉末であるため電気抵抗率が低い。そのため、軟磁性合金粉末表面に絶縁性被覆を形成した後に成形するなど、軟磁性合金粉末間の絶縁性を高める方法が適用されている。例えば、特許文献1には、絶縁性被覆となる高電気抵抗物質の自己生成が可能な磁性粉末としてFe−Cr−Al系の軟磁性合金粉末を用いた例が開示されている。特許文献1では、磁性粉末を酸化処理することで、高電気抵抗の酸化皮膜を軟磁性合金粉末の表面に生成し、かかる軟磁性合金粉末を放電プラズマ焼結によって固化成形することで圧粉磁心を得ている。   A powder magnetic core obtained by compacting a soft magnetic alloy powder such as Fe-Si is higher in saturation magnetic flux density than a ferrite magnetic core, but has a low electrical resistivity because it is an alloy powder. Therefore, a method of increasing the insulation between the soft magnetic alloy powders, such as forming after forming an insulating coating on the surface of the soft magnetic alloy powder, is applied. For example, Patent Document 1 discloses an example in which an Fe—Cr—Al based soft magnetic alloy powder is used as a magnetic powder capable of self-generation of a high electrical resistance material serving as an insulating coating. In Patent Document 1, a magnetic powder is oxidized to produce an oxide film with high electrical resistance on the surface of the soft magnetic alloy powder, and the soft magnetic alloy powder is solidified and formed by discharge plasma sintering to form a dust core. Have gained.

一方、特許文献2には、Fe及びSiと、Feよりも酸化しやすい金属元素であるCr又はAlを含有する軟磁性合金の粒子群で構成された成形体を400℃から900℃で熱処理する方法と、前記熱処理によって形成された酸化層を介して粒子同士を結合させた磁心が開示されている。成形時に高い圧力を必要とすることなく、高透磁率・高飽和磁束密度の磁心を得ることがその目的である。   On the other hand, in Patent Document 2, a compact formed of Fe and Si, and a soft magnetic alloy particle group containing Cr or Al, which is a metal element that is easier to oxidize than Fe, is heat-treated at 400 ° C. to 900 ° C. A method and a magnetic core in which particles are bonded through an oxide layer formed by the heat treatment are disclosed. The object is to obtain a magnetic core with high permeability and high saturation magnetic flux density without requiring high pressure during molding.

特開2005−220438号公報JP 2005-220438 A 特開2011−249836号公報JP 2011-249836 A

特許文献1に記載の構成は、成形時に高圧は必要としないものの、複雑な設備と多くの時間を必要とする製法である。しかも軟磁性合金粉末の酸化処理後に凝集した粉末を粉砕するための工程が必要になるため、工程が煩雑なものとなってしまう。また、酸化皮膜によって電気抵抗が2.5倍程度向上することが示されているが、抵抗値そのものは、酸化皮膜の有無にかかわらず数mΩ程度にすぎず、高周波用途で使用する場合や、磁心の表面に電極を直接形成する場合には満足できるものではない。   The configuration described in Patent Document 1 is a manufacturing method that requires complicated equipment and a lot of time, although high pressure is not required at the time of molding. In addition, since a process for pulverizing the powder aggregated after the oxidation treatment of the soft magnetic alloy powder is required, the process becomes complicated. In addition, although it has been shown that the electrical resistance is improved by about 2.5 times by the oxide film, the resistance value itself is only about several mΩ regardless of the presence or absence of the oxide film, It is not satisfactory when the electrodes are directly formed on the surface of the magnetic core.

また、特許文献2に記載の磁心は、実施例に記載された熱処理条件によれば、1×10Ω・mを超える比抵抗が得られるものの、破断応力は100MPaにも至らず、フェライト磁心と同程度の強度であった。熱処理温度を上げて1000℃とすることで、破断応力は20kgf/mm(196MPa)と向上するが、比抵抗は2×10Ω・cm(2Ω・m)と著しく低下している。すなわち、高比抵抗と高強度を両立するには至っていない。 In addition, the magnetic core described in Patent Document 2 has a specific resistance exceeding 1 × 10 3 Ω · m according to the heat treatment conditions described in the examples, but the breaking stress does not reach 100 MPa, and the ferrite core The strength was comparable. By raising the heat treatment temperature to 1000 ° C., the breaking stress is improved to 20 kgf / mm 2 (196 MPa), but the specific resistance is significantly reduced to 2 × 10 2 Ω · cm (2 Ω · m). That is, it has not yet achieved both high specific resistance and high strength.

また、特許文献1および2に開示された圧粉磁心は、金属系の磁粉を用いるため、絶縁性のみならず、耐食性を確保することが重要である。しかしながら、特許文献1および2は、磁心での耐食性が考慮されておらず、耐食性を改善する技術が必要となった。   Further, since the dust cores disclosed in Patent Documents 1 and 2 use metal-based magnetic powder, it is important to ensure not only insulation but also corrosion resistance. However, Patent Documents 1 and 2 do not consider the corrosion resistance at the magnetic core, and a technique for improving the corrosion resistance is required.

そこで、上記問題点に鑑み、本発明は、高強度、高比抵抗および高耐食性を兼ね備え、簡易な方法で製造が可能な磁心およびそれを用いたコイル部品を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a magnetic core that has high strength, high specific resistance, and high corrosion resistance and can be manufactured by a simple method, and a coil component using the magnetic core.

本発明の磁心は、Fe基軟磁性合金粒が分散した組織を有する磁心であって、前記Fe基軟磁性合金粒がAl及びCrを含み、前記Fe基軟磁性合金粒同士が、該粒の表面に形成された酸化物層を介して結合されており、表面の色彩色差測定において、L 表色系のa(D65)が−3.0〜1.0であること、b(D65)が−7.0〜1.0であること、の少なくとも一方を満たすことを特徴とする。また、前記磁心の比抵抗が1.0×10Ω・m以上であることが好ましい。 The magnetic core of the present invention is a magnetic core having a structure in which Fe-based soft magnetic alloy grains are dispersed, wherein the Fe-based soft magnetic alloy grains include Al and Cr, and the Fe-based soft magnetic alloy grains are formed of the grains. It is bonded via an oxide layer formed on the surface, and a * (D65) of the L * a * b * color system is −3.0 to 1.0 in the color difference measurement of the surface. , B * (D65) satisfies -7.0 to 1.0. The specific resistance of the magnetic core is preferably 1.0 × 10 3 Ω · m or more.

また、前記磁心は、一方向の両端の表面に、互いに平行な二つの平面を有し、
前記二つの平面の前記a(D65)の差の絶対値が0.5以下であることが好ましい。
Further, the magnetic core has two planes parallel to each other on the surfaces at both ends in one direction,
The absolute value of the difference between the two planes a * (D65) is preferably 0.5 or less.

本発明のコイル部品は、前記磁心と、前記磁心に巻装されたコイルとを有することを特徴とする。   The coil component according to the present invention includes the magnetic core and a coil wound around the magnetic core.

本発明によれば、簡易な方法でも製造が可能であるとともに、高強度、高比抵抗および高耐食性を兼ね備えた磁心とそれを用いたコイル部品を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a magnetic core having high strength, high specific resistance, and high corrosion resistance and a coil component using the same, which can be manufactured by a simple method.

本発明に係る磁心の実施形態を示す外観斜視図である。1 is an external perspective view showing an embodiment of a magnetic core according to the present invention. 本発明に係る磁心が有する組織の一例を示すSEM写真である。It is a SEM photograph which shows an example of the structure | tissue which the magnetic core which concerns on this invention has. 磁心の組織の拡大模式図である。It is an expansion schematic diagram of the structure | tissue of a magnetic core. 本発明に係る磁心の他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment of the magnetic core which concerns on this invention. 本発明に係る磁心の製造方法の実施形態を説明するための工程フロー図である。It is a process flow figure for explaining an embodiment of a manufacturing method of a magnetic core concerning the present invention. 磁心の断面の元素分布を図である。It is a figure of element distribution of the section of a magnetic core. 磁心の断面の粒界付近のTEM写真である。It is a TEM photograph near the grain boundary of the cross section of a magnetic core. 磁心の塩水噴霧試験結果と、a(D65)およびb(D65)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the salt spray test result of a magnetic core, and a * (D65) and b * (D65).

以下、本発明に係る磁心の実施形態を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図1は本発明に係る磁心の一実施形態を示す外観図である。図2は、その磁心の断面組織を示すSEM写真、図3はFe基軟磁性合金粒同士の粒界の部分を拡大した模式図である。本発明に係る磁心1は、Fe基軟磁性合金粒2が分散した組織を有する。Fe基軟磁性合金粒が分散した組織は、Fe基軟磁性合金粒の集合体がなす組織である。Fe基軟磁性合金粒2はAl及びCrを含み、Fe基軟磁性合金粒2同士が、該粒の表面に形成された酸化物層3を介して結合されている。より具体的には、かかる酸化物層3は、質量比で内部の合金相よりもFe、AlおよびCrの和に対するAlの比率が高い酸化物層である。該酸化物層3は、Fe基軟磁性合金粉の成形体を熱処理し、Fe基軟磁性合金粉を酸化させることで形成される。また、本発明に係る磁心は、表面の色彩色差測定において、L 表色系のa(D65)が−3.0〜1.0であること、b(D65)が−7.0〜1.0であること、の少なくとも一方を満たす。
これらの構成によって、以下に説明する効果を得ることができる。
Hereinafter, although the embodiment of the magnetic core concerning the present invention is described concretely, the present invention is not limited to this. FIG. 1 is an external view showing an embodiment of a magnetic core according to the present invention. FIG. 2 is an SEM photograph showing the cross-sectional structure of the magnetic core, and FIG. 3 is an enlarged schematic view of the grain boundary portion between Fe-based soft magnetic alloy grains. The magnetic core 1 according to the present invention has a structure in which Fe-based soft magnetic alloy grains 2 are dispersed. The structure in which Fe-based soft magnetic alloy grains are dispersed is a structure formed by an aggregate of Fe-based soft magnetic alloy grains. The Fe-based soft magnetic alloy particles 2 contain Al and Cr, and the Fe-based soft magnetic alloy particles 2 are bonded to each other through an oxide layer 3 formed on the surface of the particles. More specifically, the oxide layer 3 is an oxide layer in which the ratio of Al to the sum of Fe, Al, and Cr is higher than the inner alloy phase in terms of mass ratio. The oxide layer 3 is formed by heat-treating a compact of Fe-based soft magnetic alloy powder and oxidizing the Fe-based soft magnetic alloy powder. Further, the magnetic core according to the present invention has an L * a * b * colorimetric system in which a * (D65) is −3.0 to 1.0, and b * (D65) is It satisfies at least one of −7.0 to 1.0.
With these configurations, the effects described below can be obtained.

磁心を作製する際に用いるFe基軟磁性合金粉(磁心におけるFe基軟磁性合金粒)は、Al及びCrを含むFe−Al−Cr系軟磁性合金粉である。かかるFe−Al−Cr系軟磁性合金粉は、Fe−Si系の合金粉に比べて耐食性に優れる。さらにFe−Al−Cr系の合金粉は、Fe−Si系やFe−Si−Cr系の合金粉に比べて塑性変形しやすい。したがって、Fe−Al−Cr系軟磁性合金粉によれば、低い成形圧力でも高い占積率と強度を備えた磁心を得ることができる。そのため、成形機の大型化・複雑化も回避することができる。また、低圧で成形できるため、金型の破損も抑制され、生産性が向上する。
磁心の形状は図1に示すトロイダル形状に限らず、U型、E型、ドラム型等、各種形状を適用することができる。高強度の特徴を活かす観点からは、本発明に係る構成は、図4に示すような、導線を巻回するための柱状部4、該柱状部の一端側または両端側に鍔部5を有するドラム型磁心に適用することが好ましい。ドラム型磁心の構成はこれを特に限定するものではない。例えば、鍔部の形状は円板状のものに限らず、角板状、多角形状、異形状のものを用いることができる。
The Fe-based soft magnetic alloy powder (Fe-based soft magnetic alloy particles in the magnetic core) used when producing the magnetic core is an Fe—Al—Cr soft magnetic alloy powder containing Al and Cr. Such Fe—Al—Cr-based soft magnetic alloy powder is superior in corrosion resistance compared to Fe—Si-based alloy powder. Furthermore, Fe—Al—Cr alloy powder is more easily plastically deformed than Fe—Si or Fe—Si—Cr alloy powder. Therefore, according to the Fe—Al—Cr soft magnetic alloy powder, a magnetic core having a high space factor and strength can be obtained even at a low molding pressure. Therefore, the enlargement and complexity of the molding machine can be avoided. In addition, since molding can be performed at a low pressure, damage to the mold is suppressed and productivity is improved.
The shape of the magnetic core is not limited to the toroidal shape shown in FIG. 1, and various shapes such as a U shape, an E shape, and a drum shape can be applied. From the viewpoint of utilizing the characteristics of high strength, the configuration according to the present invention has a columnar part 4 for winding a conducting wire as shown in FIG. 4, and a flange part 5 on one end side or both end sides of the columnar part. It is preferable to apply to a drum type magnetic core. The configuration of the drum type magnetic core is not particularly limited. For example, the shape of the collar portion is not limited to a disc shape, and a square plate shape, a polygonal shape, or an irregular shape can be used.

Fe基軟磁性合金粒2の表面に形成された酸化物層3は、該合金粒を結合するだけでなく、Fe基軟磁性合金粒間の絶縁層としての機能や耐食性向上の効果も発揮しうる。さらに、表面のD65光源による色彩色差測定において、L 表色系のa(D65)が−3.0〜1.0であること、b(D65)が−7.0〜1.0であることの少なくとも一方を備えることによって、特に耐食性に優れた磁心が提供される。a(D65)およびb(D65)は磁心の表面状態を反映する。かかるa(D65)またはb(D65)を上記範囲に限定することで耐食性に優れた磁心が得られる点が本発明の重要な特徴の一つである。 The oxide layer 3 formed on the surface of the Fe-based soft magnetic alloy grains 2 not only bonds the alloy grains, but also exhibits the function as an insulating layer between the Fe-based soft magnetic alloy grains and the effect of improving the corrosion resistance. sell. Furthermore, in the color difference measurement with the D65 light source on the surface, a * (D65) of the L * a * b * color system is −3.0 to 1.0, and b * (D65) is −7.0. By providing at least one of ˜1.0, a magnetic core particularly excellent in corrosion resistance is provided. a * (D65) and b * (D65) reflect the surface state of the magnetic core. One of the important features of the present invention is that a magnetic core having excellent corrosion resistance can be obtained by limiting the a * (D65) or b * (D65) to the above range.

(D65)およびb(D65)は、磁心の表面を構成する複数の面のうち、色彩色差測定が可能な、最も面積が大きい平面で測定すればよい。例えば、直方体形状であれば最も面積が大きい平面、U型・E型であればU型・E型の平面、トロイダル形状であれば円環状の平面、ドラム型であれば鍔部の外側の平面(図4の5a、5b)等である。柱状部の一端側だけに鍔部を有する形状等を除き、かかる平面は、一方向の両端の磁心表面において、互いに平行な二つの平面として、対をなすのが通常である。なお、鍔部の外側の面にコイルの端子を収容するための凹部や段差がある場合も、該面全体としては平面とみなす。 What is necessary is just to measure a * (D65) and b * (D65) in the plane with the largest area in which a color difference measurement is possible among several surfaces which comprise the surface of a magnetic core. For example, a plane having the largest area in the case of a rectangular parallelepiped shape, a U-type / E-type plane in the case of U-type / E-type, an annular plane in the case of a toroidal shape, and a plane outside the collar portion in the case of drum-type (5a, 5b in FIG. 4). Except for the shape having a flange on only one end side of the columnar part, such planes are usually paired as two parallel planes on the magnetic core surfaces at both ends in one direction. In addition, even when there is a recess or a step for accommodating the coil terminal on the outer surface of the flange, the entire surface is regarded as a flat surface.

(D65)およびb(D65)は、Fe基軟磁性合金粉の成形体を熱処理するときの温度、保持時間、雰囲気、配置等に依存する。特に、熱処理温度が高く、熱処理の作用が過度に進んだ状態でa(D65)およびb(D65)が高くなる傾向にある。熱処理の作用が進み過ぎて、a(D65)またはb(D65)が高くなった状態では、耐食性が低下するとともに、磁心の抵抗率も低下する傾向を示す。そのため、磁心の特性として、a(D65)が−3.0〜1.0であること、b(D65)が−7.0〜1.0であることの少なくとも一方を備えることが重要である。なお、Fe基軟磁性合金粉の固有の性状からかけ離れたa(D65)およびb(D65)は取りえないため、a(D65)およびb(D65)の下限はそれぞれ−3.0、−7.0とした。 a * (D65) and b * (D65) depend on the temperature, holding time, atmosphere, arrangement, and the like when the compact of the Fe-based soft magnetic alloy powder is heat-treated. In particular, a * (D65) and b * (D65) tend to be high when the heat treatment temperature is high and the heat treatment is excessively advanced. When the a * (D65) or b * (D65) is increased due to excessive progress of the heat treatment, the corrosion resistance decreases and the resistivity of the magnetic core tends to decrease. Therefore, it is important to have at least one of a * (D65) being −3.0 to 1.0 and b * (D65) being −7.0 to 1.0 as the characteristics of the magnetic core. It is. In addition, since a * (D65) and b * (D65) far from the inherent properties of the Fe-based soft magnetic alloy powder cannot be taken, the lower limit of a * (D65) and b * (D65) is −3. 0 and −7.0.

一方、耐食性や比抵抗のばらつきを抑えるためには、磁心の熱処理において磁心表面全体が均一に処理されることが好ましいが、磁心の形状、熱処理時の磁心の配置等によって、磁心表面全体が均一に処理されずに、a(D65)が不均一になる場合がある。それは、例えば、熱処理時の成形体の載置面とそれに対置する自由面との熱処理状態の違いによるものである。磁心表面のa(D65)およびb(D65)は、熱処理治具への載置面よりも自由面の方が小さくなる傾向がある。
かかる二つの平面のa(D65)の差の絶対値が0.5以下であることが好ましい。前記二つの平面は、互いに離間しているうえ、磁心の製造工程において、一方の平面が載置面、他方の面が自由面となる場合が多く、a(D65)等の差、すなわちばらつきが生じやすい。したがって、かかる二つの平面同士のa(D65)の差を上記範囲内にすることで、磁心表面の耐食性のばらつき抑制が担保される。より好ましくは、前記二つの平面のb(D65)の差の絶対値も0.5以下である。
On the other hand, in order to suppress variations in corrosion resistance and specific resistance, it is preferable that the entire core surface is uniformly processed in the heat treatment of the magnetic core. However, the entire core surface is uniform depending on the shape of the magnetic core, the arrangement of the magnetic core during the heat treatment, etc. In some cases, a * (D65) is not uniform. This is due to, for example, the difference in the heat treatment state between the mounting surface of the molded body during heat treatment and the free surface facing it. As for a * (D65) and b * (D65) on the surface of the magnetic core, the free surface tends to be smaller than the mounting surface on the heat treatment jig.
The absolute value of the difference between the two planes a * (D65) is preferably 0.5 or less. The two planes are separated from each other, and in the manufacturing process of the magnetic core, one plane is often the placement surface and the other plane is the free surface, and the difference such as a * (D65), that is, variation. Is likely to occur. Therefore, by setting the difference of a * (D65) between the two planes within the above range, it is ensured that the variation in the corrosion resistance of the magnetic core surface is suppressed. More preferably, the absolute value of the difference between b * (D65) of the two planes is also 0.5 or less.

次に、色彩色差測定に係る構成以外の磁心の構成について、好ましい形態を以下に説明する。
本発明に係る磁心は、高比抵抗と高強度を両立する上で好適な構成である。したがって、かかる磁心の構成を適用して1.0×10Ω・m以上の比抵抗を得ることが好ましい。1.0×10Ω・m以上の比抵抗を得ることもできる。圧環強度も120MPa以上にすることが好ましく、150MPa以上の圧環強度を得ることもできる。
また、磁心を構成する合金粒が細かいことで、強度に加えて高周波特性が改善される。かかる観点から、磁心の断面観察像において、最大径が40μmを超える合金粒の個数比率が1.0%未満であることが好ましい。最大径が40μmを超える合金粒の個数比率は、少なくとも0.04mm以上の視野範囲で評価する。
Next, a preferable form is demonstrated below about the structure of magnetic cores other than the structure which concerns on a color difference measurement.
The magnetic core according to the present invention is suitable for achieving both high specific resistance and high strength. Therefore, it is preferable to obtain a specific resistance of 1.0 × 10 3 Ω · m or more by applying the configuration of the magnetic core. A specific resistance of 1.0 × 10 4 Ω · m or more can also be obtained. The crushing strength is preferably 120 MPa or more, and a crushing strength of 150 MPa or more can also be obtained.
In addition to the strength, the high-frequency characteristics are improved because the alloy grains constituting the magnetic core are fine. From this viewpoint, it is preferable that the number ratio of alloy grains having a maximum diameter exceeding 40 μm in the cross-sectional observation image of the magnetic core is less than 1.0%. The number ratio of alloy grains having a maximum diameter exceeding 40 μm is evaluated in a visual field range of at least 0.04 mm 2 or more.

熱処理後における酸化物層の平均厚みは、150nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましい。この酸化物層の平均厚みは、透過型電子顕微鏡(TEM)にて、例えば60万倍で磁心の断面を観察し、観察視野内の隣接するFe基軟磁性合金粒の略平行な輪郭が確認される部分で、Fe基軟磁性合金粒間が最も近接する部分の厚み(最小厚み)と最も離間する部分の厚み(最大厚み)とを計測し、その算術平均として算出される厚みを指す。具体的には、粒界の三重点間の中間部付近で測定を行うことが好ましい。酸化物層の厚みが大きいと、Fe基軟磁性合金粒間の間隔が広くなり、透磁率の低下やヒステリシス損失の増加を招来し、また非磁性酸化物を含む酸化物層が占める割合が増加して、飽和磁束密度が低下する場合がある。一方、酸化物層の厚みが小さいと、酸化物層を流れるトンネル電流によって渦電流損失が増加する場合があるため、酸化物層の平均厚みは10nm以上であることが好ましい。より好ましい酸化物層の平均厚みは30〜80nmである。   The average thickness of the oxide layer after the heat treatment is preferably 150 nm or less, and more preferably 100 nm or less. The average thickness of this oxide layer is observed with a transmission electron microscope (TEM), for example, by observing a cross section of the magnetic core at a magnification of 600,000, and a substantially parallel outline of adjacent Fe-based soft magnetic alloy grains in the observation field is confirmed. The thickness of the portion where the Fe-based soft magnetic alloy grains are closest to each other (minimum thickness) and the thickness of the portion which is farthest apart (maximum thickness) are measured, and the thickness is calculated as the arithmetic average. Specifically, it is preferable to perform the measurement in the vicinity of the middle part between the triple points of the grain boundaries. If the thickness of the oxide layer is large, the spacing between Fe-based soft magnetic alloy grains becomes wide, leading to a decrease in permeability and an increase in hysteresis loss, and an increase in the proportion of oxide layers containing nonmagnetic oxides. As a result, the saturation magnetic flux density may decrease. On the other hand, if the thickness of the oxide layer is small, the eddy current loss may increase due to the tunnel current flowing through the oxide layer. Therefore, the average thickness of the oxide layer is preferably 10 nm or more. A more preferable average thickness of the oxide layer is 30 to 80 nm.

磁心を構成するために必要な透磁率は用途に応じて決めることができる。インダクタ用途であれば、例えば100kHzの初透磁率で20以上であることが好ましい。より好ましくは30以上、さらに好ましくは38以上である。   The magnetic permeability required to configure the magnetic core can be determined according to the application. For inductor applications, for example, the initial permeability at 100 kHz is preferably 20 or more. More preferably, it is 30 or more, More preferably, it is 38 or more.

以下、磁心の製造方法と、それに関連した磁心の特徴を具体的に説明する。図5は、本発明に係る磁心の製造方法の一実施形態を説明するための工程のフローである。この製造方法は、Fe基軟磁性合金粉が分散した組織を有する磁心の製造方法であって、Fe基軟磁性合金粉とバインダを混合する第1の工程と、前記第1の工程を経て得られた混合物を成形する第2の工程と、前記第2の工程を経て得られた成形体を熱処理する第3の工程とを有する。
Fe基軟磁性合金粉としてFe−Al−Cr系の合金粉を用いる場合、第3の工程の熱処理によってFe基軟磁性合金粉の表面に絶縁性の酸化物層を形成することができる。したがって、成形前に絶縁性酸化物を形成する工程を省略することが可能であるうえ、絶縁性被覆の形成方法も簡易になるため、かかる点においても生産性が向上する。また、上記酸化物層の形成に伴い、Fe基軟磁性合金粉同士が該酸化物層を介して結合され、高強度の磁心が得られる。
Hereinafter, the manufacturing method of the magnetic core and the characteristics of the magnetic core related thereto will be specifically described. FIG. 5 is a process flow for explaining an embodiment of a method of manufacturing a magnetic core according to the present invention. This manufacturing method is a manufacturing method of a magnetic core having a structure in which Fe-based soft magnetic alloy powder is dispersed, and is obtained through a first step of mixing Fe-based soft magnetic alloy powder and a binder, and the first step. A second step of molding the obtained mixture, and a third step of heat-treating the molded body obtained through the second step.
When using Fe-Al-Cr-based alloy powder as the Fe-based soft magnetic alloy powder, an insulating oxide layer can be formed on the surface of the Fe-based soft magnetic alloy powder by the heat treatment in the third step. Therefore, it is possible to omit the step of forming the insulating oxide before molding, and the method for forming the insulating coating is simplified, so that productivity is improved in this respect. Further, with the formation of the oxide layer, Fe-based soft magnetic alloy powders are bonded together via the oxide layer, and a high-strength magnetic core is obtained.

磁心の製造方法の実施形態のうち、まず、第1の工程に供するFe基軟磁性合金粉ついて説明する。なお、以下、特に断りのない限り、含有量や百分率は質量比によるものである。Fe基軟磁性合金は、軟磁性合金を構成する各成分の中でFeを最も含有率の高い主成分とし、副成分としてAl、Crを含む。すなわち、Fe、Al、Crが、含有比率の高い三つの主要元素である。磁心を構成できるのであれば、Fe、Al、Crの含有量は、これを特に限定するものではないが、以下好ましい構成について説明する。   Of the embodiments of the method for manufacturing the magnetic core, first, the Fe-based soft magnetic alloy powder used in the first step will be described. Hereinafter, unless otherwise specified, the content and percentage are based on mass ratio. The Fe-based soft magnetic alloy contains Fe as a main component having the highest content among the components constituting the soft magnetic alloy, and contains Al and Cr as subcomponents. That is, Fe, Al, and Cr are three main elements having a high content ratio. As long as the magnetic core can be configured, the contents of Fe, Al, and Cr are not particularly limited, but a preferable configuration will be described below.

Feは、Fe基軟磁性合金粉を構成する主要な磁性元素である。磁心が構成できるのであれば、その含有量を特に限定するものではないが、高飽和磁束密度を確保する観点からはFeの含有量は80質量%以上であることが好ましい。
CrおよびAlは耐食性等を高める元素である。CrおよびAlの含有量も磁心が構成できるのであれば、特に限定されるものではない。耐食性向上等の観点からは、Crの含有量は、好ましくは1.0質量%以上、より好ましくは2.5質量%以上である。一方、非磁性のCrが多くなると飽和磁束密度が低下する傾向を示すため、Crの含有量は、好ましくは9.0質量%以下、より好ましくは7.0質量%以下、さらに好ましくは4.5質量%以下である。
また、上述のようにAlも耐食性を高める元素であり、特にFe基軟磁性合金粉の表面酸化物の形成に寄与する。かかる観点から、Alの含有量は、好ましくは2.0質量%以上、より好ましくは3.0質量%以上、さらに好ましくは5.0質量%以上である。一方、非磁性のAlが多くなると飽和磁束密度が低下する傾向を示すため、Alの含有量は、好ましくは10.0質量%以下、より好ましくは8.0質量%以下、さらに好ましくは6.0質量%以下である。また、Alは占積率の向上にも寄与するため、CrよりもAlの含有量が高いFe基軟磁性合金粉を用いることがより好ましい。
Fe is a main magnetic element constituting the Fe-based soft magnetic alloy powder. As long as the magnetic core can be formed, the content is not particularly limited. However, from the viewpoint of securing a high saturation magnetic flux density, the Fe content is preferably 80% by mass or more.
Cr and Al are elements that improve corrosion resistance and the like. The Cr and Al contents are not particularly limited as long as the magnetic core can be formed. From the viewpoint of improving corrosion resistance, the Cr content is preferably 1.0% by mass or more, and more preferably 2.5% by mass or more. On the other hand, since the saturation magnetic flux density tends to decrease as the amount of nonmagnetic Cr increases, the Cr content is preferably 9.0% by mass or less, more preferably 7.0% by mass or less, and further preferably 4.%. 5% by mass or less.
Further, as described above, Al is also an element that improves corrosion resistance, and contributes particularly to the formation of the surface oxide of Fe-based soft magnetic alloy powder. From this viewpoint, the content of Al is preferably 2.0% by mass or more, more preferably 3.0% by mass or more, and further preferably 5.0% by mass or more. On the other hand, since the saturation magnetic flux density tends to decrease as the amount of nonmagnetic Al increases, the Al content is preferably 10.0% by mass or less, more preferably 8.0% by mass or less, and even more preferably 6. 0% by mass or less. Moreover, since Al contributes to the improvement of the space factor, it is more preferable to use Fe-based soft magnetic alloy powder having a higher Al content than Cr.

Fe基軟磁性合金粉は、Co、Ni等の磁性元素やAl、Cr以外の非磁性元素を含むことができる。例えば、Fe基軟磁性合金粉は、比抵抗向上の観点からZrを含んでもよい。Zrの含有量は、少なすぎるとその効果が十分ではなく、多すぎると透磁率等が低下する場合があるので、好ましくは0.01〜1.0質量%である。
また、Fe基軟磁性合金粉は、不可避不純物として、Si、Mn、C、P、S、O、N等を含み得る。即ち、Fe基軟磁性合金粉は、Al及びCrを含み、残部がFe及び不可避不純物よりなるものでもよい。かかる不可避不純物の含有量は、それぞれ、Si≦1.0質量%、Mn≦1.0質量%、C≦0.05質量%、O≦0.3質量%、N≦0.1質量%、P≦0.02質量%、S≦0.02質量%であることが好ましい。このうち、Siは比抵抗等に影響を与える場合があるので、Si<0.5質量%に規制することがより好ましい。Si量はさらに好ましくは0.4質量%以下である。
The Fe-based soft magnetic alloy powder can contain magnetic elements such as Co and Ni, and nonmagnetic elements other than Al and Cr. For example, the Fe-based soft magnetic alloy powder may contain Zr from the viewpoint of improving the specific resistance. If the content of Zr is too small, the effect is not sufficient, and if it is too large, the magnetic permeability and the like may be lowered. Therefore, the content is preferably 0.01 to 1.0% by mass.
The Fe-based soft magnetic alloy powder may contain Si, Mn, C, P, S, O, N, etc. as inevitable impurities. That is, the Fe-based soft magnetic alloy powder may contain Al and Cr, with the balance being Fe and inevitable impurities. The contents of such inevitable impurities are Si ≦ 1.0% by mass, Mn ≦ 1.0% by mass, C ≦ 0.05% by mass, O ≦ 0.3% by mass, N ≦ 0.1% by mass, P ≦ 0.02 mass% and S ≦ 0.02 mass% are preferable. Among these, since Si may affect the specific resistance and the like, it is more preferable to regulate to Si <0.5% by mass. The Si amount is more preferably 0.4% by mass or less.

Fe基軟磁性合金粉の平均粒径(ここでは、体積累積粒度分布におけるメジアン径d50を用いる)は特に限定されるものではないが、例えば、1μm以上、100μm以下の平均粒径を有するFe基軟磁性合金粉を用いることができる。平均粒径を小さくすることで、コアロス、高周波特性が改善されるので、メジアン径d50はより好ましくは30μm以下、さらに好ましくは15μm以下である。一方、平均粒径が小さい場合は透磁率が低くなる傾向があるため、メジアン径d50はより好ましくは5μm以上である。また、篩等を用いてFe基軟磁性合金粉から粗い粒子を除くことがより好ましい。この場合、少なくとも32μmアンダーの(すなわち、目開き32μmの篩を通過した)Fe基軟磁性合金粉を用いることが好ましい。   The average particle diameter of the Fe-based soft magnetic alloy powder (here, the median diameter d50 in the volume cumulative particle size distribution is used) is not particularly limited. For example, an Fe group having an average particle diameter of 1 μm or more and 100 μm or less. Soft magnetic alloy powder can be used. By reducing the average particle size, the core loss and the high frequency characteristics are improved, so the median diameter d50 is more preferably 30 μm or less, and even more preferably 15 μm or less. On the other hand, when the average particle size is small, the magnetic permeability tends to be low, so the median diameter d50 is more preferably 5 μm or more. It is more preferable to remove coarse particles from the Fe-based soft magnetic alloy powder using a sieve or the like. In this case, it is preferable to use Fe-based soft magnetic alloy powder that is at least under 32 μm (that is, has passed through a sieve having an opening of 32 μm).

Fe基軟磁性合金粉の形態は、特に限定されるものではないが、流動性等の観点からアトマイズ粉に代表される粒状粉を用いることが好ましい。展性や延性が高く、粉砕しにくい合金の粉末作製には、ガスアトマイズ、水アトマイズ等のアトマイズ法が好適である。また、アトマイズ法は略球状のFe基軟磁性合金粉を得る上でも好適である。   The form of the Fe-based soft magnetic alloy powder is not particularly limited, but it is preferable to use granular powder represented by atomized powder from the viewpoint of fluidity and the like. Atomizing methods such as gas atomization and water atomization are suitable for producing powders of alloys that are highly malleable and ductile and difficult to grind. The atomization method is also suitable for obtaining a substantially spherical Fe-based soft magnetic alloy powder.

次に、第1の工程において用いるバインダについて説明する。バインダは、成形する際、粉体同士を結着させ、成形後のハンドリングに耐える強度を成形体に付与する。バインダの種類は、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂等の各種有機バインダを用いることができる。有機バインダは成形後の熱処理により、熱分解する。そのため、熱処理後においても固化、残存して粉末同士を結着する、シリコーン樹脂などの無機系バインダを併用してもよい。但し、本発明に係る磁心の製造方法においては、第3の工程で形成される酸化物層がFe基軟磁性合金粉同士を結着する作用を奏するため、上記の無機系バインダの使用を省略して、工程を簡略化することが好ましい。   Next, the binder used in the first step will be described. The binder binds the powders during molding and gives the molded body the strength to withstand handling after molding. Although the kind of binder is not specifically limited, For example, various organic binders, such as polyethylene, polyvinyl alcohol, an acrylic resin, can be used. The organic binder is thermally decomposed by heat treatment after molding. Therefore, an inorganic binder such as a silicone resin that solidifies and remains after the heat treatment and binds the powders may be used in combination. However, in the method of manufacturing a magnetic core according to the present invention, the oxide layer formed in the third step functions to bind Fe-based soft magnetic alloy powders, and thus the use of the above inorganic binder is omitted. Thus, it is preferable to simplify the process.

バインダの添加量は、Fe基軟磁性合金粉間に行きわたり、十分な成形体強度を確保できる量にすればよい。一方、これが多すぎると密度や強度が低下するようになる。かかる観点から、バインダの添加量は、例えば、Fe基軟磁性合金粉100重量部に対して、0.25〜3.0重量部にすることが好ましい。   The amount of the binder added may be an amount that can reach between the Fe-based soft magnetic alloy powders and ensure a sufficient compact strength. On the other hand, if the amount is too large, the density and strength are lowered. From this viewpoint, the amount of the binder added is preferably 0.25 to 3.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the Fe-based soft magnetic alloy powder, for example.

第1の工程における、Fe基軟磁性合金粉とバインダとの混合方法は、特に限定されるものではなく、従来から知られている混合方法、混合機を用いることができる。バインダが混合された状態では、その結着作用により、混合粉は広い粒度分布をもった凝集粉となっている。かかる混合粉を、例えば振動篩等を用いて篩に通すことによって、成形に適した所望の二次粒子径の造粒粉を得ることができる。造粒方法としては、噴霧乾燥造粒等の湿式造粒方法を採用することもできる。中でもスプレードライヤを用いた噴霧乾燥造粒が好ましく、これによれば、略球形の顆粒を得ることができ、また加熱空気に曝される時間が短く、大量の顆粒を得ることができる。また、加圧成形の場合の粉末と金型との摩擦を低減させるために、ステアリン酸、ステアリン酸塩等の潤滑材を添加することが好ましい。潤滑材の添加量は、軟磁性材料粉100重量部に対して0.1〜2.0重量部とすることが好ましい。潤滑剤は、金型に塗布することも可能である。   The mixing method of the Fe-based soft magnetic alloy powder and the binder in the first step is not particularly limited, and conventionally known mixing methods and mixers can be used. In a state where the binder is mixed, the mixed powder is an agglomerated powder having a wide particle size distribution due to its binding action. By passing the mixed powder through a sieve using, for example, a vibration sieve or the like, a granulated powder having a desired secondary particle size suitable for molding can be obtained. As the granulation method, a wet granulation method such as spray-drying granulation can be employed. Of these, spray-drying granulation using a spray dryer is preferred. According to this, substantially spherical granules can be obtained, and the time of exposure to heated air is short, and a large amount of granules can be obtained. Further, it is preferable to add a lubricant such as stearic acid or stearate in order to reduce friction between the powder and the mold in the case of pressure molding. The addition amount of the lubricant is preferably 0.1 to 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the soft magnetic material powder. The lubricant can be applied to the mold.

次に、第1の工程を経て得られた混合物を成形する第2の工程について説明する。第1の工程で得られた混合物は、好適には上述のように造粒されて、第2の工程に供される。造粒された混合物は、例えば、成形金型を用いて、トロイダル形状、直方体形状等の所定形状に加圧成形される。Fe基軟磁性合金粉としてFe−Al−Cr系軟磁性合金粉を用いると、低い圧力で圧粉磁心の占積率(相対密度)を高めることができ、圧粉磁心の強度も向上する。かかる作用を利用して、熱処理を経た圧粉磁心における軟磁性材料粉の占積率を80〜90%の範囲内にすることが好ましい。かかる範囲が好ましい理由は、占積率を高めることで磁気特性が向上する一方、過度に占積率を高めようとすると、設備的、コスト的な負荷が大きくなるからである。より好ましくは、占積率は82〜90%であり、さらに好ましくは83〜88%である。   Next, the 2nd process of shape | molding the mixture obtained through the 1st process is demonstrated. The mixture obtained in the first step is preferably granulated as described above and subjected to the second step. The granulated mixture is pressure-molded into a predetermined shape such as a toroidal shape or a rectangular parallelepiped shape using, for example, a molding die. When Fe-Al-Cr soft magnetic alloy powder is used as the Fe-based soft magnetic alloy powder, the space factor (relative density) of the dust core can be increased at a low pressure, and the strength of the dust core is also improved. It is preferable to make the space factor of the soft magnetic material powder in the dust core subjected to the heat treatment within the range of 80 to 90% by utilizing such action. The reason why such a range is preferable is that the magnetic characteristics are improved by increasing the space factor, but if the space factor is excessively increased, the equipment and cost are increased. More preferably, the space factor is 82 to 90%, and more preferably 83 to 88%.

第2の工程における成形は、室温成形でもよいし、バインダが消失しない程度に加熱して行う温間成形でもよい。また、混合物の調整方法および成形方法も上記のものに限定されるものではない。例えば、金型を用いた加圧成形の代わりに、シート成形を行い、得られたシートを積層、圧着して積層型磁心用の成形体を得ることもできる。この場合には、混合物はスラリ状態に調整され、ドクターブレード等のシート成形機に供される。   The molding in the second step may be room temperature molding or warm molding performed by heating to such an extent that the binder does not disappear. Further, the preparation method and the molding method of the mixture are not limited to those described above. For example, instead of pressure molding using a mold, sheet molding can be performed, and the obtained sheet can be laminated and pressure-bonded to obtain a molded body for a laminated magnetic core. In this case, the mixture is adjusted to a slurry state and supplied to a sheet forming machine such as a doctor blade.

次に、前記第2の工程を経て得られた成形体を熱処理する第3の工程について説明する。成形等で導入された応力歪を緩和して良好な磁気特性を得るために、第2の工程を経た成形体に対して熱処理が施される。かかる熱処理によって、さらに、Fe基軟磁性合金粉の表面に、質量比で内部の合金相よりもFe、AlおよびCrの和に対するAlの比率が高い酸化物層を形成する。この酸化物層は、熱処理によりFe基軟磁性合金粉と酸素とを反応させ成長させたものであり、Fe基軟磁性合金粉の自然酸化を超える酸化反応により形成される。かかる熱処理は、大気中、酸素と不活性ガスの混合気体中など、酸素が存在する雰囲気中で行うことができる。また、水蒸気と不活性ガスの混合気体中など、水蒸気が存在する雰囲気中で熱処理を行うこともできる。これらのうち大気中の熱処理が簡便であり好ましい。   Next, the 3rd process of heat-processing the molded object obtained through the said 2nd process is demonstrated. In order to relieve stress strain introduced by molding or the like and obtain good magnetic properties, the molded body that has undergone the second step is subjected to heat treatment. By this heat treatment, an oxide layer having a higher ratio of Al to the sum of Fe, Al, and Cr than the inner alloy phase is formed on the surface of the Fe-based soft magnetic alloy powder. This oxide layer is grown by reacting Fe-based soft magnetic alloy powder and oxygen by heat treatment, and is formed by an oxidation reaction exceeding the natural oxidation of Fe-based soft magnetic alloy powder. Such heat treatment can be performed in an atmosphere in which oxygen exists, such as in the air or in a mixed gas of oxygen and an inert gas. Further, the heat treatment can be performed in an atmosphere in which water vapor exists, such as in a mixed gas of water vapor and inert gas. Of these, heat treatment in the air is simple and preferable.

上記の熱処理によってFe基軟磁性合金粉が酸化されて、その表面に酸化物層が形成される。このとき、Fe基軟磁性合金粉中のAlが表層に濃化し、前記酸化物層は内部の合金相よりもFe、AlおよびCrの和に対するAlの比率が高くなる。典型的には、内部の合金相に比べて、構成金属元素のうち特にAlの比率が高く、Feの比率が低い。さらに、より微視的には、Fe基軟磁性合金粉間の粒界の酸化物層において、合金相近傍よりもFeの比率が高い領域が層中央側に形成される。かかる酸化物層が形成されることによって、Fe基軟磁性合金粉の絶縁性および耐食性が向上する。また、かかる酸化物層は、成形体を構成した後に形成されるため、該酸化物層を介したFe基軟磁性合金粉同士の結合にも寄与する。Fe基軟磁性合金粉同士が前記酸化物層を介して結合されることで、高強度の磁心が得られる。   The Fe-based soft magnetic alloy powder is oxidized by the heat treatment, and an oxide layer is formed on the surface. At this time, Al in the Fe-based soft magnetic alloy powder is concentrated in the surface layer, and the oxide layer has a higher ratio of Al to the sum of Fe, Al, and Cr than the internal alloy phase. Typically, compared to the internal alloy phase, the ratio of Al among constituent metal elements is particularly high, and the ratio of Fe is low. Furthermore, microscopically, in the oxide layer at the grain boundary between the Fe-based soft magnetic alloy powders, a region having a higher Fe ratio than the vicinity of the alloy phase is formed on the center side of the layer. By forming such an oxide layer, the insulation and corrosion resistance of the Fe-based soft magnetic alloy powder are improved. Moreover, since this oxide layer is formed after forming a molded object, it contributes also to the coupling | bonding of Fe group soft magnetic alloy powder through this oxide layer. A high-strength magnetic core can be obtained by combining Fe-based soft magnetic alloy powders through the oxide layer.

第3の工程の熱処理は、上記酸化物層が形成される温度で行えばよい。かかる熱処理によって強度に優れた磁心が得られる。さらに、第3の工程の熱処理は、Fe基軟磁性合金粉が著しく焼結しない温度で行うことが好ましい。Fe基軟磁性合金粉が著しく焼結すると、Alの比率が高い酸化物層の一部が合金相に取り囲まれてアイランド状に孤立化するようになる。そのため、Fe基軟磁性合金粉の母体の合金相同士を隔てる酸化物層としての機能が低下し、コアロスも増加するようになる。具体的な熱処理温度は、酸化物層形成の観点からは600〜900℃の範囲が好ましい。但し、L 表色系のa(D65)が−3.0〜1.0、b(D65)が−7.0〜1.0である耐食性に優れた磁心を得るためには800℃未満の範囲が好ましい。より好ましくは、700〜750℃の範囲である。上記温度範囲での保持時間は、磁心の大きさ、処理量、特性ばらつきの許容範囲などによって適宜設定されるが、例えば0.5〜4時間が好ましい。 The heat treatment in the third step may be performed at a temperature at which the oxide layer is formed. A magnetic core having excellent strength can be obtained by such heat treatment. Furthermore, the heat treatment in the third step is preferably performed at a temperature at which the Fe-based soft magnetic alloy powder is not significantly sintered. When the Fe-based soft magnetic alloy powder is significantly sintered, a part of the oxide layer having a high Al ratio is surrounded by the alloy phase and is isolated in an island shape. Therefore, the function as an oxide layer separating the base alloy phases of the Fe-based soft magnetic alloy powder is lowered, and the core loss is also increased. The specific heat treatment temperature is preferably in the range of 600 to 900 ° C. from the viewpoint of forming the oxide layer. However, an L * a * b * color system a * (D65) is −3.0 to 1.0, and b * (D65) is −7.0 to 1.0 to obtain a magnetic core having excellent corrosion resistance. Therefore, a range of less than 800 ° C. is preferable. More preferably, it is the range of 700-750 degreeC. The holding time in the above temperature range is appropriately set depending on the size of the magnetic core, the processing amount, the allowable range of variation in characteristics, and the like, and is preferably 0.5 to 4 hours, for example.

第3の工程の熱処理の条件によって、磁心の表面の色彩色差測定における、L 表色系のa(D65)およびb(D65)が変化する。上述のように熱処理温度によってa(D65)等が変化する他、成形体の形状、配置等によって、一個体中でも部位によるa(D65)およびb(D65)の違いが生じうる。第3の工程におけるa(D65)およびb(D65)のばらつきを抑えるために、成形体を面ではなく、点または線で支えて熱処理を行うこともできる。例えば、メッシュ状の治具に成形体を配置する方法、円板状の鍔部を有するドラム型磁心やトロイダル状磁心を外周面(曲面)を下にして平板状の治具に配置する方法を採用することができる。
なお、かかる配置を採用した第三の工程における熱処理方法は、Fe基軟磁性合金粉としてFe−Al−Cr系軟磁性合金粉を用いる場合に限らず、Fe−Cr−Si系軟磁性合金粉等を用いた場合のように、Fe基軟磁性合金粒同士が、該粒の表面に形成された酸化物層を介して結合された磁心に広く適用できるものである。すなわち、Fe基軟磁性合金粒が分散した組織を有する磁心の製造方法として、Fe基軟磁性合金粉と、バインダとを混合する第1の工程と、前記第1の工程を経て得られた混合物を成形する第2の工程と、前記第2の工程を経て得られた成形体を点または線で支持して熱処理する第3の工程とを有し、前記熱処理によって前記Fe基軟磁性合金粉の表面に酸化物層を形成し、該酸化物層を介してFe基軟磁性合金粉同士を結合させる製造方法の適用が可能である。この場合も磁心表面のa(D65)およびb(D65)のばらつき低減が期待できる。
Depending on the heat treatment conditions in the third step, a * (D65) and b * (D65) of the L * a * b * color system in the color difference measurement on the surface of the magnetic core change. As described above, a * (D65) or the like varies depending on the heat treatment temperature, and the difference between a * (D65) and b * (D65) may vary depending on the region even in one individual depending on the shape and arrangement of the molded body. In order to suppress variation in a * (D65) and b * (D65) in the third step, the molded body can be heat-treated by being supported by points or lines instead of surfaces. For example, a method of placing a molded body on a mesh-like jig, a method of placing a drum-type magnetic core having a disk-shaped flange or a toroidal magnetic core on a flat jig with the outer peripheral surface (curved surface) down Can be adopted.
The heat treatment method in the third step adopting this arrangement is not limited to the case of using Fe—Al—Cr soft magnetic alloy powder as the Fe-based soft magnetic alloy powder, but Fe—Cr—Si soft magnetic alloy powder. As in the case of using, etc., Fe-based soft magnetic alloy grains can be widely applied to magnetic cores bonded through an oxide layer formed on the surface of the grains. That is, as a method for producing a magnetic core having a structure in which Fe-based soft magnetic alloy grains are dispersed, a first step of mixing Fe-based soft magnetic alloy powder and a binder, and a mixture obtained through the first step And a third step of supporting the molded body obtained through the second step with a point or a line and heat-treating the Fe-based soft magnetic alloy powder by the heat treatment. It is possible to apply a manufacturing method in which an oxide layer is formed on the surface of the metal and Fe-based soft magnetic alloy powders are bonded to each other through the oxide layer. Also in this case, it is expected that variation in a * (D65) and b * (D65) on the surface of the magnetic core is reduced.

第1〜第3の各工程の前後に他の工程を追加することも可能である。例えば、第1の工程の前に、熱処理やゾルゲル法等によって軟磁性材料粉に絶縁被膜を形成する予備工程を付加してもよい。但し、本発明に係る磁心の製造方法においては、第3の工程によってFe基軟磁性合金粉の表面に酸化物層を形成することができるため、上記のような予備工程を省略して製造工程を簡略化することがより好ましい。また、酸化物層自体は塑性変形しにくい。そのため、成形後に上述のAlに富む酸化物層を形成するプロセスを採用することで、第2の工程の成形において、Fe基軟磁性合金粉(Fe−Al−Cr系軟磁性合金粉)が持つ高い成形性を有効に利用することができる。
また、第3の工程の後に、表面の色彩色差測定を行い、L 表色系のa(D65)が−3.0〜1.0であること、b(D65)が−7.0〜1.0であること、の少なくとも一方を満たすことを確認する工程を設けることで、耐食性に優れる磁心を選別することができる。
It is possible to add other steps before and after the first to third steps. For example, a preliminary step of forming an insulating film on the soft magnetic material powder by heat treatment or sol-gel method may be added before the first step. However, in the method for manufacturing a magnetic core according to the present invention, the oxide layer can be formed on the surface of the Fe-based soft magnetic alloy powder by the third step. It is more preferable to simplify. In addition, the oxide layer itself is not easily plastically deformed. Therefore, by adopting the above-described process of forming an oxide layer rich in Al after molding, Fe-based soft magnetic alloy powder (Fe-Al-Cr soft magnetic alloy powder) has in the molding of the second step. High moldability can be used effectively.
Further, after the third step, the color difference measurement of the surface is performed, and a * (D65) of the L * a * b * color system is −3.0 to 1.0, b * (D65) By providing the step of confirming that at least one of the values of -7.0 to 1.0 is satisfied, a magnetic core having excellent corrosion resistance can be selected.

上記の磁心と、該磁心に巻装されたコイルとを用いてコイル部品が提供される。コイルは、導線を磁心に巻回して構成してもよいし、ボビンに巻回して構成してもよい。このような磁心とコイルとを有するコイル部品は、例えばチョーク、インダクタ、リアクトル、トランス等として用いられる。磁心およびコイル部品が使用される周波数帯域は特に限定されるものではないが、例えば1kHz以上であり、100kHz以上の周波数帯域での使用も好ましい。また、磁心およびコイル部品は静止誘導器に限らず、モータ、発電機等の回転機に適用することもできる。   A coil component is provided using the magnetic core and a coil wound around the magnetic core. The coil may be configured by winding a conductive wire around a magnetic core, or may be configured by winding it around a bobbin. A coil component having such a magnetic core and a coil is used as, for example, a choke, an inductor, a reactor, or a transformer. The frequency band in which the magnetic core and the coil component are used is not particularly limited. For example, the frequency band is 1 kHz or higher, and use in a frequency band of 100 kHz or higher is also preferable. Further, the magnetic core and the coil component are not limited to the static inductor but can be applied to a rotating machine such as a motor or a generator.

磁心は、上述のようにバインダ等を混合したFe基軟磁性合金粉末だけを加圧成形した圧粉磁心単体の形態で製造してもよいし、内部にコイルが配置された形態で製造してもよい。例えばFe基軟磁性合金粉末とコイルとを一体で加圧成形してコイル封入構造の圧粉磁心を製造することができる。また、積層型の磁心の場合であれば、コイルは磁心内部に巻装される。
また、電極を形成するための平面を有する磁心の表面に、コイルの端部を接続するための電極を、メッキや焼き付け等の手法によって形成し、コイルの巻端を前記電極に接続してコイル部品を構成することもできる。
As described above, the magnetic core may be manufactured in the form of a powder magnetic core formed by pressing only the Fe-based soft magnetic alloy powder mixed with a binder or the like as described above, or manufactured in a form in which a coil is arranged inside. Also good. For example, a powder magnetic core having a coil encapsulating structure can be manufactured by integrally pressing an Fe-based soft magnetic alloy powder and a coil. In the case of a laminated magnetic core, the coil is wound inside the magnetic core.
Further, an electrode for connecting the end of the coil is formed on the surface of the magnetic core having a plane for forming the electrode by a technique such as plating or baking, and the coil winding end is connected to the electrode to form a coil. Parts can also be configured.

(材料優位性の評価)
まず、Fe−Al−Cr系軟磁性合金粉を用いた磁心の磁気特性、強度上の優位性を確認するための検討を行った。
Fe基軟磁性合金粉として、Fe−Al−Cr系軟磁性合金粉を用い、以下のようにして圧粉磁心を作製した。かかる合金粉は粒状のアトマイズ粉であり、その組成は質量百分率でFe−4.9%Al−3.9%Crであり、主な不純物元素としてSiを0.2質量%含有し、その他の不純物元素はそれ未満であった。アトマイズ粉は、440メッシュ(目開き32μm)の篩で分級し、篩を通過したFe基軟磁性合金粉を混合に供した。篩を通過したFe基軟磁性合金粉の平均粒径(メジアン径d50)をレーザー回折散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所製LA−920)で測定した。該平均粒径は9.8μmであった。
(Evaluation of material superiority)
First, a study was conducted to confirm the superiority in magnetic properties and strength of the magnetic core using the Fe—Al—Cr soft magnetic alloy powder.
As the Fe-based soft magnetic alloy powder, a Fe-Al-Cr soft magnetic alloy powder was used, and a dust core was produced as follows. Such an alloy powder is a granular atomized powder, the composition of which is Fe-4.9% Al-3.9% Cr in mass percentage, containing 0.2% by mass of Si as a main impurity element, Impurity elements were less than that. The atomized powder was classified with a 440 mesh (aperture 32 μm) sieve, and the Fe-based soft magnetic alloy powder that passed through the sieve was used for mixing. The average particle diameter (median diameter d50) of the Fe-based soft magnetic alloy powder that passed through the sieve was measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.). The average particle size was 9.8 μm.

前記Fe基軟磁性合金粉100重量部に対して、バインダとしてPVA(株式会社クラレ製ポバールPVA−205;固形分10%)を2.5重量部(固形分として0.25重量部)の割合で添加し、混合を行った。この混合粉を120℃で10時間乾燥し、乾燥後の混合粉を篩に通して造粒粉を得た。この造粒粉に、Fe基軟磁性合金粉100重量部に対して0.4重量部の割合でステアリン酸亜鉛を添加、混合して成形用の混合物を得た。   A ratio of 2.5 parts by weight of PVA (Poval PVA-205 manufactured by Kuraray Co., Ltd .; solid content: 10%) as a binder (0.25 parts by weight as solid content) with respect to 100 parts by weight of the Fe-based soft magnetic alloy powder. And mixed. This mixed powder was dried at 120 ° C. for 10 hours, and the dried mixed powder was passed through a sieve to obtain granulated powder. To this granulated powder, zinc stearate was added and mixed at a ratio of 0.4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the Fe-based soft magnetic alloy powder to obtain a mixture for molding.

得られた混合粉は、プレス機を使用して、0.74GPaの成形圧で室温にて加圧成形した。得られた成形体は、内径φ7.8mm、外径φ13.5mm、高さ4.3mmのトロイダル形状である。得られた成形体を、大気中、温度750℃、保持時間1.0時間の条件で熱処理し、圧粉磁心を得た(No1)。   The obtained mixed powder was pressure-molded at room temperature with a molding pressure of 0.74 GPa using a press. The obtained molded body has a toroidal shape having an inner diameter of 7.8 mm, an outer diameter of 13.5 mm, and a height of 4.3 mm. The obtained molded body was heat-treated in air at a temperature of 750 ° C. and a holding time of 1.0 hour to obtain a dust core (No. 1).

また、比較のためにFe−Cr−Si系軟磁性合金粉(質量百分率でFe−4.0Cr−3.5%Si)を用いて、混合、加圧成形を行い、トロイダル形状の成形体を得た(No2)。
なお、No2の圧粉磁心の作製の際、バインダはエマルジョンのアクリル樹脂系のバインダ(昭和高分子株式会社製ポリゾールAP−604 固形分40%)を用い、軟磁性合金粉100重量部に対して2.0重量部の割合で混合した。また、成形は0.91GPaの成形圧で行い、熱処理は800℃で行った。
For comparison, Fe-Cr-Si based soft magnetic alloy powder (Fe-4.0Cr-3.5% Si in mass percentage) was mixed and pressure-molded to obtain a toroidal shaped compact. Obtained (No 2).
When producing the No. 2 powder magnetic core, an acrylic resin binder (Polysol AP-604 solid content 40% by Showa Polymer Co., Ltd.) was used as the binder, and 100 parts by weight of the soft magnetic alloy powder. It mixed in the ratio of 2.0 weight part. Molding was performed at a molding pressure of 0.91 GPa, and heat treatment was performed at 800 ° C.

以上の工程により作製した圧粉磁心の密度をその寸法および質量から算出し、圧粉磁心の密度をFe基軟磁性合金の真密度で除して占積率(相対密度)を算出した。合金の真密度は、溶解によって作製された同組成の合金インゴットの密度測定値を用いる。また、トロイダル形状の圧粉磁心の径方向に荷重をかけ、破壊時の最大加重P(N)を測定し、次式から圧環強度σr(MPa)を求めた。
σr=P(D−d)/(Id
(ここで、D:磁心の外径(mm)、d:磁心の径方向の肉厚(mm)、I:磁心の高さ(mm)である。)
さらに、一次側と二次側のそれぞれに巻線を15ターン巻回し、岩通計測株式会社製B−HアナライザーSY−8232により、最大磁束密度30mT、周波数300kHzの条件でコアロスPcvを測定した。また、初透磁率μiは、前記トロイダル形状の圧粉磁心に導線を30ターン巻回し、ヒューレット・パッカード社製4284Aにより、周波数100kHzで測定した。
また、磁心試料の対向する二平面に導電性接着剤を塗り、乾燥・固化の後、以下のようにして比抵抗(電気抵抗率)の評価を行った。電気抵抗測定装置(株式会社エーディーシー製8340A)を用いて、50Vの直流電圧を印加し、抵抗値R(Ω)を測定した。磁心試料の平面の面積A(m)と厚みt(m)とを測定し、次式により比抵抗ρ(Ω・m)を算出した。
比抵抗ρ(Ω・m)=R×(A/t)
The density of the dust core produced by the above steps was calculated from its dimensions and mass, and the space factor (relative density) was calculated by dividing the density of the dust core by the true density of the Fe-based soft magnetic alloy. As the true density of the alloy, a measured density value of an alloy ingot having the same composition prepared by melting is used. Further, a load was applied in the radial direction of the toroidal powder magnetic core, the maximum load P (N) at the time of fracture was measured, and the crushing strength σr (MPa) was obtained from the following equation.
σr = P (D−d) / (Id 2 )
(Where D is the outer diameter (mm) of the magnetic core, d is the radial thickness (mm) of the magnetic core, and I is the height (mm) of the magnetic core.)
Furthermore, 15 turns of the winding were wound on each of the primary side and the secondary side, and the core loss Pcv was measured under the conditions of a maximum magnetic flux density of 30 mT and a frequency of 300 kHz with a BH analyzer SY-8232 manufactured by Iwatatsu Measurement Co., Ltd. The initial permeability μi was measured at a frequency of 100 kHz by winding a conducting wire 30 turns around the toroidal powder magnetic core and using 4284A manufactured by Hewlett-Packard Company.
In addition, a conductive adhesive was applied to two opposing planes of the magnetic core sample, and after drying and solidification, the specific resistance (electric resistivity) was evaluated as follows. A resistance value R (Ω) was measured by applying a DC voltage of 50 V using an electrical resistance measuring device (8340A manufactured by ADC Corporation). The planar area A (m 2 ) and thickness t (m) of the magnetic core sample were measured, and the specific resistance ρ (Ω · m) was calculated by the following equation.
Specific resistance ρ (Ω · m) = R × (A / t)

表1に示すようにFe−Al−Cr系軟磁性合金粉を用いて作製したNo1の圧粉磁心は、Fe−Cr−Si系軟磁性合金粉を用いたNo2の圧粉磁心に比べて、占積率および透磁率が大幅に高くなった。また、No1の圧粉磁心の圧環強度は200MPa以上であり、高い成形圧で作製されたNo2の圧粉磁心に比べても2倍以上の値を示した。すなわち、Fe−Al−Cr系Fe基軟磁性合金粉を用いた構成が、簡易な加圧成形を適用する場合において、優れた圧環強度および磁気特性を得るうえできわめて有利であることが分かった。
また、Fe−Al−Cr系軟磁性合金粉を用いて作製したNo1の圧粉磁心では、Fe−Cr−Si系軟磁性合金粉を用いて作製したNo2の圧粉磁心に比べて、比抵抗も高く、Fe−Al−Cr系軟磁性合金粉を用いた圧粉磁心が高強度と高比抵抗を両立する上で特に優れていることが分かった。
As shown in Table 1, the No. 1 dust core produced using the Fe—Al—Cr soft magnetic alloy powder was compared with the No. 2 dust core using the Fe—Cr—Si soft magnetic alloy powder. The space factor and permeability increased significantly. In addition, the crushing strength of the No. 1 dust core was 200 MPa or more, which was more than twice the value of the No. 2 dust core produced at a high molding pressure. That is, it was found that the configuration using the Fe-Al-Cr Fe-based soft magnetic alloy powder is extremely advantageous in obtaining excellent crushing strength and magnetic properties when applying simple pressure forming. .
Further, the No. 1 powder magnetic core produced using the Fe—Al—Cr soft magnetic alloy powder has a specific resistance compared to the No. 2 powder magnetic core produced using the Fe—Cr—Si soft magnetic alloy powder. It was also found that a dust core using Fe-Al-Cr soft magnetic alloy powder is particularly excellent in achieving both high strength and high specific resistance.

No1の圧粉磁心について、走査電子顕微鏡(SEM/EDX)を用いて圧粉磁心の断面観察を行い、同時に各構成元素の分布を調べた。結果を図6に示す。図6(a)はSEM像である。明るいグレーの色調を有するFe基軟磁性合金粒2の表面に黒の色調を有する相が形成されていることがわかる。磁心におけるFe基軟磁性合金粒は、混合に供したFe基軟磁性合金粉に対応する。SEMによる磁心の1000倍の断面観察像において、最大径が40μm以上の合金粒数の存在比率を求めたところ、0%であった。図6(b)〜(d)はそれぞれ、Fe(鉄)、Al(アルミニウム)、O(酸素)の分布を示すマッピングである。明るい色調ほど対象元素が多いことを示す。Crについては明確な濃度分布が確認できなかったため、Crについての図示は省略した。   For the No. 1 powder magnetic core, a cross-sectional observation of the powder magnetic core was performed using a scanning electron microscope (SEM / EDX), and the distribution of each constituent element was simultaneously examined. The results are shown in FIG. FIG. 6A is an SEM image. It can be seen that a phase having a black color tone is formed on the surface of the Fe-based soft magnetic alloy grains 2 having a light gray color tone. The Fe-based soft magnetic alloy particles in the magnetic core correspond to the Fe-based soft magnetic alloy powder subjected to mixing. When the ratio of the number of alloy grains having a maximum diameter of 40 μm or more was determined in a cross-sectional observation image 1000 times larger than the magnetic core by SEM, it was 0%. FIGS. 6B to 6D are mappings showing the distribution of Fe (iron), Al (aluminum), and O (oxygen), respectively. The brighter the color, the greater the number of target elements. Since a clear concentration distribution could not be confirmed for Cr, illustration of Cr was omitted.

図6から、Fe基軟磁性合金粒の表面(粒界)には酸素が多く、酸化物が形成されていること、および各軟磁性合金粒同士がこの酸化物を介して結合している様子がわかる。また、Fe基軟磁性合金粒の表面では内部に比べてFeの濃度が低く、Crは明確な濃度分布を示していない。一方、AlはFe基軟磁性合金粒の表面での濃度が顕著に高くなっている。これらのことから、Fe基軟磁性合金粒の表面に、内部の合金相よりもFe、AlおよびCrの和に対するAlの比率が高い酸化物層が形成されていることが確認された。熱処理前には図6に示すような各構成元素の濃度分布は観察されず、上記酸化物層が熱処理によって形成されたこともわかった。また、酸化物は粒界に層状に形成されるだけでなく、三重点の形状にならった塊状にも形成される   From FIG. 6, the surface (grain boundary) of the Fe-based soft magnetic alloy grains is rich in oxygen, and oxides are formed, and the soft magnetic alloy grains are bonded to each other through the oxides. I understand. Further, the Fe-based soft magnetic alloy grain surface has a lower Fe concentration than the inside, and Cr does not show a clear concentration distribution. On the other hand, the concentration of Al on the surface of Fe-based soft magnetic alloy grains is remarkably high. From these facts, it was confirmed that an oxide layer having a higher ratio of Al to the sum of Fe, Al, and Cr than the inner alloy phase was formed on the surface of the Fe-based soft magnetic alloy grains. Before the heat treatment, the concentration distribution of each constituent element as shown in FIG. 6 was not observed, and it was also found that the oxide layer was formed by the heat treatment. In addition, oxides are not only formed in layers at grain boundaries, but are also formed in the shape of triplets.

図7は、No1の磁心の断面をより高倍率(60万倍)で観察したTEM(透過電子顕微鏡)写真である。TEM写真において、上下方向に横断する帯状部が粒界の酸化物層3であり、粒界を介して隣り合うように位置し、その粒界よりも明度が低い部分がFe基軟磁性合金粒2である。観察視野で粒界の平均厚みを評価したところ、60nmであった。   FIG. 7 is a TEM (transmission electron microscope) photograph in which the cross section of the magnetic core of No. 1 was observed at a higher magnification (600,000 times). In the TEM photograph, the belt-like portion that crosses in the vertical direction is the oxide layer 3 at the grain boundary, and is located so as to be adjacent to each other through the grain boundary. 2. It was 60 nm when the average thickness of the grain boundary was evaluated in the observation visual field.

粒界の中央部(酸化物層の中央部)と、Fe基軟磁性合金粒の近傍とで色調が異なる部分が確認される。そのFe基軟磁性合金粒の近傍であって、断面の輪郭として現れる合金粒の表面からおよそ5nm離れた位置(第1ポイント)と、粒界の中央部位(第2ポイント)とに対し、直径1nmの領域で組成分析を行った。表2に、TEM/EDXによる粒界の酸化物層の組成分析の結果を示す。   The part from which a color tone differs by the center part (center part of an oxide layer) of a grain boundary and the vicinity of Fe group soft magnetic alloy grain is confirmed. In the vicinity of the Fe-based soft magnetic alloy grain, the diameter is approximately 5 nm away from the surface of the alloy grain appearing as the contour of the cross section (first point) and the central part (second point) of the grain boundary. Composition analysis was performed in a 1 nm region. Table 2 shows the results of the composition analysis of the oxide layer at the grain boundary by TEM / EDX.

粒界には、Fe、Al、Cr、Si及びOが確認された。第1ポイントにおいてFe、Al及びCrの和に対するAlの比率がFe及びCrの各々の比率よりも高く、第2ポイントにおいてFe、Al及びCrの和に対するFeの比率がAl及びCrの各々の比率よりも高かった。すなわち、図3の模式図で示したように、酸化物層3は、FeやCrよりもAlが濃化した第1領域3aと、前記非鉄金属よりもFeが濃化した第2領域3bとを有し、しかも、第1領域3aはFe基軟磁性合金粒2側にあることが判明した。
SEM観察およびTEM観察で確認された上述の酸化物層に係る構成が、高電気抵抗率、低コアロス、高強度に寄与していると考えられる。すなわち、Alの酸化物は絶縁性が高いため、かかるAlの酸化物が軟磁性合金粒の粒界に形成されることで、絶縁性確保やコアロスの低減に寄与していると推察される。また、図6および7に示すように粒界の酸化物層を介して軟磁性合金粒が結合しており、かかる構成が強度向上にも寄与していると考えられる。
Fe, Al, Cr, Si and O were confirmed at the grain boundaries. At the first point, the ratio of Al to the sum of Fe, Al, and Cr is higher than the ratio of each of Fe and Cr, and at the second point, the ratio of Fe to the sum of Fe, Al, and Cr is the ratio of each of Al and Cr. Higher than. That is, as shown in the schematic diagram of FIG. 3, the oxide layer 3 includes a first region 3a in which Al is concentrated more than Fe and Cr, and a second region 3b in which Fe is concentrated more than the nonferrous metal. And the first region 3a was found to be on the Fe-based soft magnetic alloy grain 2 side.
It is considered that the configuration related to the above-described oxide layer confirmed by SEM observation and TEM observation contributes to high electrical resistivity, low core loss, and high strength. That is, since the Al oxide has high insulation, it is presumed that the Al oxide is formed at the grain boundaries of the soft magnetic alloy grains, thereby contributing to ensuring insulation and reducing core loss. Further, as shown in FIGS. 6 and 7, soft magnetic alloy grains are bonded through an oxide layer at the grain boundary, and it is considered that such a configuration contributes to an improvement in strength.

(実施例1)
次に、Fe−Al−Cr系軟磁性合金のアトマイズ粉を用い、上述の750℃の熱処理温度を含む温度範囲で熱処理条件を変えて圧粉磁心を作製し、その表面の色彩色差測定を行った。使用したFe−Al−Cr系軟磁性合金粉の組成は、質量百分率でFe−5.0%Al−4.0%Cr(組成A)とFe−5.0%Al−4.0%Cr−0.4%Zr(組成B)の二種類であり、No1の磁心に用いたFe−Al−Cr系軟磁性合金粉と同様の不可避不純物も含有していた。平均粒径(メジアン径d50)はそれぞれ、10.6μm、9.8μmであった。なお、造粒は、上記PVAの添加量を固形分で1.0重量部の割合とし、スプレードライヤ(熱風乾燥造粒機)による噴霧乾燥によって行った。造粒粉の平均粒径は、約65μmであった。
Example 1
Next, using an atomized powder of Fe—Al—Cr soft magnetic alloy, a heat treatment condition is changed in the temperature range including the heat treatment temperature of 750 ° C., a dust core is produced, and the color difference of the surface is measured. It was. The composition of the Fe-Al-Cr soft magnetic alloy powder used is Fe-5.0% Al-4.0% Cr (composition A) and Fe-5.0% Al-4.0% Cr in mass percentage. -0.4% Zr (composition B), and contained the same inevitable impurities as the Fe-Al-Cr soft magnetic alloy powder used in the No. 1 magnetic core. The average particle diameter (median diameter d50) was 10.6 μm and 9.8 μm, respectively. The granulation was performed by spray drying with a spray dryer (hot air drying granulator) with the addition amount of the PVA set to a ratio of 1.0 part by weight in terms of solid content. The average particle size of the granulated powder was about 65 μm.

成形はNo1と同様に0.74GPaの成形圧で行った。色彩色差測定および耐食性評価用として、組成Aについては外径Φ6mm、高さ5mm、柱状部の径φ3mm、鍔部の厚さ1mmのドラム型磁心を作製し、組成Bについては外径Φ14mm、高さ3.5mmの円柱状の磁心を作製した。また、組成AおよびBとも、磁気特性等の評価用として上述のNo1の評価と同様の磁心も作製した。熱処理は、700〜800℃の保持温度、1〜4時間の保持時間で行った。その他の作製条件は上記No1の磁心の場合と同様とした。
磁心表面の色彩色差測定は、コニカミノルタ社製の分光測色計 CM−3500dを用い、観察光源:D65光源、光学系:d/8、測定方法:反射測定(SCE)、観察視野:2°視野、測定径をΦ8mm(またはΦ3mm)の条件で、L 表色系のL(D65)、a(D65)、b(D65)を評価した。また、JIS Z2371(2000)に基づいて、5%NaCl水溶液を使用し、35℃、24時間の条件で磁心を晒して塩水噴霧試験を行った。かかる塩水噴霧試験後の錆の発生の有無で耐食性を評価した。これらの評価結果を、トロイダル形状の磁心で行った磁気特性等の評価結果とともに表3に示す。また、a(D65)およびb(D65)と、塩水噴霧試験結果(錆びの発生の有無)との関係を図8に示す。なお、ドラム型磁心であるNo3〜5のa等については、ランダムに配置して熱処理した5つの磁心の各一対の鍔部(計10面)に対して色彩色差測定を行い、その平均を算出した。
Molding was performed at a molding pressure of 0.74 GPa as in No1. For color difference measurement and corrosion resistance evaluation, a drum-type magnetic core having an outer diameter of Φ6 mm, a height of 5 mm, a columnar portion of φ3 mm, and a collar portion of 1 mm is prepared for composition A, and an outer diameter of Φ14 mm is high for composition B. A cylindrical magnetic core having a thickness of 3.5 mm was produced. For both compositions A and B, a magnetic core similar to the evaluation of No. 1 described above was also prepared for evaluation of magnetic properties and the like. The heat treatment was performed at a holding temperature of 700 to 800 ° C. and a holding time of 1 to 4 hours. The other production conditions were the same as in the case of the No. 1 magnetic core.
The color difference of the magnetic core surface is measured using a spectrophotometer CM-3500d manufactured by Konica Minolta Co., Ltd., observation light source: D65 light source, optical system: d / 8, measurement method: reflection measurement (SCE), observation field of view: 2 ° L * (D65), a * (D65), and b * (D65) of the L * a * b * color system were evaluated under the conditions of a visual field and a measurement diameter of Φ8 mm (or Φ3 mm). Further, based on JIS Z2371 (2000), a salt spray test was conducted by using a 5% NaCl aqueous solution and exposing the magnetic core at 35 ° C. for 24 hours. Corrosion resistance was evaluated by the presence or absence of rust generation after the salt spray test. These evaluation results are shown in Table 3 together with the evaluation results of magnetic characteristics and the like performed with the toroidal magnetic core. FIG. 8 shows the relationship between a * (D65) and b * (D65) and the salt spray test result (whether rust is generated). In addition, about a * etc. of Nos. 3-5 which are drum type magnetic cores, a color difference measurement is performed with respect to each pair of buttocks (a total of 10 surfaces) of five magnetic cores that are randomly arranged and heat-treated, and the average is obtained. Calculated.

表3に示すように、熱処理条件、中でも特に熱処理温度が変化すると、a(D65)およびb(D65)が変化した。700〜800℃の保持温度、1〜4時間の保持時間の条件で熱処理して作製した圧粉磁心は、いずれも圧環強度、初透磁率、コアロスが良好であった。一方、No3〜13の磁心は1.0×10Ω・m以上の比抵抗が確保されていたが、800℃での保持時間が長いNo14の磁心では、導通してしまい、1.0×10Ω・m以上の比抵抗は確保されなかった。
また、熱処理温度が800℃以上に高くなると、圧環強度等は良好であるものの、塩水噴霧試験において錆が発生した。No3〜No14の磁心は、いずれも通常の使用条件・放置環境では十分な耐食性を示すが、No3〜No11のようにa(D65)が−3.0〜1.0であること、b(D65)が−7.0〜1.0であること、のうち少なくとも一方を満たされることで、特に耐食性に優れる磁心が得られることがわかった。このうち特にa(D65)がマイナス(0.0未満)で、b(D65)が−7.0〜6.0の範囲であるNo5、8〜11の磁心は、170MPa以上の、いっそう良好な圧環強度を示した。
なお、表3に示すNo3〜5の圧粉磁心のa(D65)およびb(D65)は、上述のように10面で測定した平均値であるが、No3〜5の全ての測定面でb(D65):−7.0〜1.0を満足し、No4および5の全ての測定面でa(D65):−3.0〜1.0を満たしていた。
As shown in Table 3, a * (D65) and b * (D65) changed when the heat treatment conditions, particularly the heat treatment temperature changed. The dust cores produced by heat treatment under the conditions of a holding temperature of 700 to 800 ° C. and a holding time of 1 to 4 hours all had good crumbling strength, initial permeability, and core loss. On the other hand, the magnetic cores of Nos. 3 to 13 had a specific resistance of 1.0 × 10 3 Ω · m or more. However, the magnetic cores of No. 14 having a long holding time at 800 ° C. were conducted and 1.0 × A specific resistance of 10 3 Ω · m or more was not ensured.
Further, when the heat treatment temperature was increased to 800 ° C. or higher, the crushing strength and the like were good, but rust was generated in the salt spray test. The magnetic cores No. 3 to No. 14 exhibit sufficient corrosion resistance under normal use conditions and neglected environments, but a * (D65) is −3.0 to 1.0 as in No. 3 to No. 11, b * It was found that a magnetic core having particularly excellent corrosion resistance can be obtained by satisfying at least one of (D65) being -7.0 to 1.0. Of these, the cores of Nos. 5 and 8 to 11 in which a * (D65) is minus (less than 0.0) and b * (D65) is in the range of −7.0 to 6.0 are more than 170 MPa. Good crushing strength was exhibited.
In addition, although a * (D65) and b * (D65) of the powder magnetic cores of Nos. 3 to 5 shown in Table 3 are average values measured on 10 surfaces as described above, all measurement surfaces of Nos. 3 to 5 are used. And b * (D65): − 7.0 to 1.0 were satisfied, and a * (D65): − 3.0 to 1.0 was satisfied on all measurement surfaces of Nos. 4 and 5.

(実施例2)
次に、熱処理時の配置方法以外は、上述の実施例1のNo3の磁心と同様の条件でドラム型磁心を作製した。熱処理は、一方の平面(第1の平面)を平板状治具への載置面とする配置(No15)と、円板状の鍔部の外周面(曲面)を下にした配置、すなわち外周面が平板状の治具に線接触する配置(No16)とで行った。前記第1の平面と、他方の鍔部の外側の平面(第2の平面)に対して上述の実施例1と同様にして色彩色差測定を行った。結果を表4に示す。なお、No16の磁心は、ドラム形状の軸を平板治具の平面と平行になるように配置され、第1の平面と第2の平面は処理条件上区別はないため、その表記は便宜的なものである。
(Example 2)
Next, a drum-type magnetic core was produced under the same conditions as the No. 3 magnetic core of Example 1 described above, except for the arrangement method during heat treatment. In the heat treatment, one plane (first plane) is placed as a mounting surface on a flat jig (No15), and the outer circumference (curved surface) of the disc-shaped flange is placed down, that is, the outer circumference. The arrangement was made such that the surface was in line contact with a flat jig (No. 16). The color difference measurement was performed on the first plane and the plane outside the other collar (second plane) in the same manner as in Example 1 described above. The results are shown in Table 4. The magnetic core of No. 16 is arranged so that the drum-shaped axis is parallel to the plane of the plate jig, and the first plane and the second plane are not distinguished in terms of processing conditions. Is.

実施例1と同様の塩水噴霧試験においても錆の発生は確認されなかった。表4に示すように、鍔部の平面を載置面として熱処理したNo15の磁心では、該載置面(第1の平面)と自由面(第2の平面)とで、a(D65)の差と、b(D65)の差がともにやや大きくなった。これに対して、No16の磁心では、a(D65)の差の絶対値と、b(D65)の差の絶対値は、ともに0.5以下であり、ばらつきが非常に小さくなった。すなわち、成形体を線で支持して熱処理することが、磁心の表面状態のばらつき低減に特に効果があることが明らかとなった。 In the same salt spray test as in Example 1, the occurrence of rust was not confirmed. As shown in Table 4, in the magnetic core of No. 15 heat-treated using the flat surface of the collar as a mounting surface, the mounting surface (first plane) and the free surface (second plane) have a * (D65) And b * (D65) both increased slightly. On the other hand, in the No. 16 magnetic core, the absolute value of the difference of a * (D65) and the absolute value of the difference of b * (D65) were both 0.5 or less, and the variation was very small. That is, it has been clarified that supporting the molded body with a wire and heat-treating is particularly effective in reducing variations in the surface state of the magnetic core.

1:磁心 2:Fe基軟磁性合金粒 3:酸化物層 4:柱状部 5:鍔部

1: Magnetic core 2: Fe-based soft magnetic alloy grains 3: Oxide layer 4: Columnar portion 5: Gutter

Claims (4)

Fe基軟磁性合金粒が分散した組織を有する磁心であって、
前記Fe基軟磁性合金粒がAl及びCrを含み、
前記Fe基軟磁性合金粒同士が、該粒の表面に形成された酸化物層を介して結合されており、
表面の色彩色差測定において、L 表色系のa(D65)が−3.0〜1.0であること、b(D65)が−7.0〜1.0であること、の少なくとも一方を満たすことを特徴とする磁心。
A magnetic core having a structure in which Fe-based soft magnetic alloy grains are dispersed,
The Fe-based soft magnetic alloy grains include Al and Cr;
The Fe-based soft magnetic alloy grains are bonded together through an oxide layer formed on the surface of the grains,
In measuring the color difference of the surface, a * (D65) of the L * a * b * color system is −3.0 to 1.0, and b * (D65) is −7.0 to 1.0. A magnetic core characterized by satisfying at least one of being.
前記磁心の比抵抗が1.0×10Ω・m以上であることを特徴とする請求項1に記載の磁心。 The magnetic core according to claim 1, wherein a specific resistance of the magnetic core is 1.0 × 10 3 Ω · m or more. 前記磁心は、一方向の両端の表面に、互いに平行な二つの平面を有し、
前記二つの平面の前記a(D65)の差の絶対値が0.5以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の磁心。
The magnetic core has two planes parallel to each other on the surfaces at both ends in one direction,
3. The magnetic core according to claim 1, wherein an absolute value of a difference between the a * (D65) of the two planes is 0.5 or less.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁心と、前記磁心に巻装されたコイルとを有することを特徴とするコイル部品。   A coil component comprising the magnetic core according to claim 1 and a coil wound around the magnetic core.
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