JP6478141B2 - 磁心の製造方法、磁心およびそれを用いたコイル部品 - Google Patents
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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、表面の酸化物層にはCrに比べてAlが顕著に濃化するため、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。
なお、No3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。
σr=P(D−d)/(Id2)
(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、別途円板状の磁心試料を用意し、そ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(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(m2)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)
磁心試料の代表寸法は、外径φ13.5mm、厚み4mmである。
また、Fe−Al−Cr系軟磁性合金の組成をベースにしつつ、さらにMnを含むFe−Al−Cr―Mn系軟磁性合金粉を用いて構成されたNo1の圧粉磁心では、Fe−Al−Cr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、特に比抵抗が高く、コアロスも改善された。No1の圧粉磁心の比抵抗は2×104Ω・m以上の非常に高い値であった。Mnを含有するNo1の圧粉磁心は、No2の圧粉磁心と同様に十分高い圧環強度の水準を維持しており、Fe−Al−Cr−Mn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。
図2(b)〜(g)はそれぞれ、Fe、Al、O(酸素)、Cr、Mn、Si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。図2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Fe基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基軟磁合金粒の表面では内部に比べてFeの濃度が低く、Cr、Mn、Siは大きな濃度差を示していない。一方、AlはFe基軟磁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基軟磁合金粒の表面に、内部の合金相よりもFe、CrおよびAl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2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、Alの比率が高い酸化物層が各粒を覆う構成が、ロス、比抵抗等の特性改善にも寄与していると考えられる。
Claims (4)
- 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、酸素が存在する雰囲気中、または水蒸気が存在する雰囲気中にて、600℃〜900℃の温度範囲内で熱処理する第3の工程とを有し、
前記Fe基軟磁性合金粉がAl、CrおよびMnを含み、
前記Mnは質量比でFe、AlおよびCrに次いで含有量が高く、
前記熱処理によって、前記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、Cr、AlおよびMnの和に対するAlの比率が高い酸化物層を形成することを特徴とする磁心の製造方法。 - 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、CrおよびMnを含み、
前記Mnは質量比でFe、AlおよびCrに次いで含有量が高く、
Alの含有量は、2.0質量%以上10.0質量%以下であり、
Crの含有量は、1.0質量%以上7.0質量%以下であり、
Mnの含有量は、0.4質量%以上1.0質量%以下であり、
残部がFeおよび不可避不純物よりなり、
前記Fe基軟磁性合金粒同士が、質量比で内部の合金相よりもFe、Cr、AlおよびMnの和に対するAlの比率が高い酸化物層によって結合されていることを特徴とする磁心。 - 前記Fe基軟磁性合金粒のMnの含有量が0.6質量%以上であることを特徴とする請求項2に記載の磁心。
- 請求項2または3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。
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