JP6506854B2 - 圧粉コアの製造方法 - Google Patents
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Description
79.5原子%≦a≦80.5原子%、
1.8原子%≦b≦6×α原子%、
0.5原子%≦c≦13.5×α原子%、
4.5原子%≦d≦14×α原子%、
0原子%≦e≦(1−α)×(b+c+d)、かつ
0.8≦α≦1.0
前記軟磁性粉末とバインダーとを含む混合粉末体を熱プレス成形する成形工程、および前記成形工程により得られた成形製造物をアニール処理するアニール工程を備え、前記成形工程では、加圧力が400MPa以上、雰囲気が不活性雰囲気、かつ加圧時の温度が465℃以上520℃以下であり、前記アニール工程では、雰囲気が不活性雰囲気、かつアニール温度が390℃以上430℃以下であることを特徴とする圧粉コアの製造方法である。
80.5原子%≦a≦81.5原子%、
1原子%≦b≦4.8×α原子%、
4.3原子%≦c≦12×α原子%、
6.5原子%≦d≦11×α原子%、
0原子%≦e≦(1−α)×(b+c+d)、かつ
0.8≦α≦1.0
前記軟磁性粉末とバインダーとを含む混合粉末体を熱プレス成形する成形工程、および前記成形工程により得られた成形製造物をアニール処理するアニール工程を備え、前記成形工程では、加圧力が400MPa以上、雰囲気が不活性雰囲気、かつ加圧時の温度が440℃以上490℃以下であり、前記アニール工程では、雰囲気が不活性雰囲気、かつアニール温度が370℃以上420℃以下であることを特徴とする圧粉コアの製造方法である。
80.5原子%≦a≦81.5原子%、
1原子%≦b≦2.8×α原子%、
2.8原子%≦c≦8×α原子%、
11原子%≦d≦14.5×α原子%、
0原子%≦e≦(1−α)×(b+c+d)、かつ
0.8≦α≦1.0
前記軟磁性粉末とバインダーとを含む混合粉末体を熱プレス成形する成形工程、および前記成形工程により得られた成形製造物をアニール処理するアニール工程を備え、前記成形工程では、加圧力が400MPa以上、雰囲気が不活性雰囲気、かつ加圧時の温度が440℃以上490℃以下であり、前記アニール工程では、雰囲気が不活性雰囲気、かつアニール温度が370℃以上420℃以下であることを特徴とする圧粉コアの製造方法である。
本発明の第1の実施形態に係る圧粉コアの製造方法における原料の一つであるFe基合金組成物の組成は、組成式がFeaSibBcPdXe(ただし、a+b+c+d+e=100原子%)で表され、下記式を満たす。Xは任意添加元素であって、Co,Ni,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,Re,白金族元素,Au,Ag,Cu,Zn,In,Sn,As,Sb,Bi,S,Y,N,O,Cおよび希土類元素からなる群から選ばれる1種または2種以上からなる。
79.5原子%≦a≦80.5原子%、
1.8原子%≦b≦6×α原子%、
0.5原子%≦c≦13.5×α原子%、
4.5原子%≦d≦14×α原子%、
0原子%≦e≦(1−α)×(b+c+d)、かつ
0.8≦α≦1.0
(1)Si:1.8原子%以上6原子%以下
Siは、Fe基合金組成物の熱的安定性を高め、優れたアモルファス形成能を有する。しかしながら、Fe基合金組成物内にSiを過度に添加すると、逆に軟磁性材料中にアモルファス相が形成されることを困難とし、軟磁性材料の磁気特性を低下させる傾向を示すこともある。したがって、Fe基合金組成物におけるSiの添加量は、1.8原子%以上6原子%以下とされる。磁気特性に与える影響を抑えつつアモルファス形成能を高めることをより安定的に実現させる観点から、Fe基合金組成物におけるSiの添加量を、2.5原子%以上5.5原子%以下とすることが好ましく、3原子%以上5原子%以下とすることがより好ましい。
Bは優れたアモルファス形成能を有する。しかしながら、Fe基合金組成物内にBを過度に添加させると、Fe基合金組成物から形成された軟磁性材料の第1結晶化温度Tx1(単位:℃)と第2結晶化温度中Tx2(単位:℃、Tx1<Tx2)の温度差ΔT(=Tx2−Tx1、単位:℃)が小さくなる傾向がみられる場合があり、この場合には、軟磁性材料の熱処理条件範囲が狭くなったり、熱処理後の軟磁性材料の組織の均一性が低下しやすくなったりする。したがって、Fe基合金組成物におけるBの添加量は、0.5原子%以上13.5原子%以下とされる。ΔTを適切な大きさに確保しつつアモルファス形成能を適切に発揮させる観点から、Fe基合金組成物におけるBの添加量を、2原子%以上12原子%以下とすることが好ましく、3原子%以上11.4原子%以下とすることがより好ましい。
Pはアモルファス形成元素であり、Fe基合金組成物の主相をアモルファス相とすることに寄与する。また、Fe基合金組成物の融点Tm(単位:℃)を低下させることにも寄与する。Fe基合金組成物の融点Tmが低いことは、Fe基合金組成物の溶湯から軟磁性材料を製造する際の溶湯の粘度を低下させることが可能であることを意味する。したがって、ガスアトマイズ法のようなアトマイズプロセスを含む製造方法で粉末状の軟磁性材料を製造する際に、球状の粉末が得られやすくなる。しかしながら、Fe基合金組成物内にPを過度に添加すると、軟磁性材料の飽和磁束密度Bsが低下して、その磁気特性を低下させる傾向を示すこともある。さらに、一方、Fe基合金組成物内におけるP添加量が過大であると、軟磁性材料の脆性が促進される、キュリー温度Tc(単位:℃)が低下する、熱的安定性が低下する、アモルファス形成能が低下するといった現象がみられる可能性もある。したがって、Fe基合金組成物におけるPの添加量は、4.5原子%以上14原子%以下とされる。Fe基合金組成物にPを添加したことに基づく利益を享受することをより安定的に実現させる観点から、Fe基合金組成物におけるPの添加量を、5原子%以上13原子%以下とすることが好ましく、5.7原子%以上12原子%以下とすることがより好ましい。
本実施形態に係るFe基合金組成物は、上記の3添加元素(Si,B,P)に加えて、Co,Ni,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,Re,白金族元素,Au,Ag,Cu,Zn,In,Sn,As,Sb,Bi,S,Y,N,O,Cおよび希土類元素からなる群から選ばれる1種または2種以上からなる任意添加元素Xを添加してもよい。任意添加元素Xは、上記の3添加元素(Si,B,P)の添加量の総和の一部を置き換えることにより添加すればよい。すなわち、下記式のように、Fe基合金組成物のFeの含有量を80.0±0.5原子%に固定して、主要な残部である3添加元素(Si,B,P)の添加量の総和の一部を置き換えて、上記の任意添加元素Xを添加すればよい。
e≦(1−α)×(b+c+d)、かつ
0.8≦α≦1.0
前述のように、本実施形態に係るFe基合金組成物の組成式は、FeaSibBcPdXe(ただし、a+b+c+d+e=100原子%)で表される。
本発明の第2の実施形態に係る圧粉コアの製造方法における原料の一つであるFe基合金組成物の組成は、組成式がFeaSibBcPdXe(ただし、a+b+c+d+e=100原子%)で表され、下記式を満たす。Xは任意添加元素であって、Co,Ni,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,Re,白金族元素,Au,Ag,Cu,Zn,In,Sn,As,Sb,Bi,S,Y,N,O,Cおよび希土類元素からなる群から選ばれる1種または2種以上からなる。
80.5原子%≦a≦81.5原子%、
1原子%≦b≦4.8×α原子%、
4.3原子%≦c≦12×α原子%、
6.5原子%≦d≦11×α原子%、
0原子%≦e≦(1−α)×(b+c+d)、かつ
0.8≦α≦1.0
Siは、Fe基合金組成物の熱的安定性を高め、優れたアモルファス形成能を有する。しかしながら、Fe基合金組成物内にSiを過度に添加すると、逆に軟磁性・BR>゛料中にアモルファス相が形成されることを困難とし、軟磁性材料の磁気特性を低下させる傾向を示すこともある。したがって、Fe基合金組成物におけるSiの添加量は、1原子%以上4.8原子%以下とされる。磁気特性に与える影響を抑えつつアモルファス形成能を高めることをより安定的に実現させる観点から、Fe基合金組成物におけるSiの添加量を、1.5原子%以上4原子%以下とすることが好ましく、1.5原子%以上3原子%以下とすることがより好ましい。
Bは優れたアモルファス形成能を有する。しかしながら、Fe基合金組成物内にBを過度に添加させると、Fe基合金組成物から形成された軟磁性材料の第1結晶化温度Tx1(単位:℃)と第2結晶化温度中Tx2(単位:℃、Tx1<Tx2)の温度差ΔT(=Tx2−Tx1、単位:℃)が小さくなる傾向がみられる場合があり、この場合には、軟磁性材料の熱処理条件範囲が狭くなったり、熱処理後の軟磁性材料の組織の均一性が低下しやすくなったりする。したがって、Fe基合金組成物におけるBの添加量は、4.3原子%以上12原子%以下とされる。ΔTを適切な大きさに確保しつつアモルファス形成能を適切に発揮させる観点から、Fe基合金組成物におけるBの添加量を、5原子%以上10原子%以下とすることが好ましく、6原子%以上8原子%以下とすることがより好ましい。
Pはアモルファス形成元素であり、Fe基合金組成物の主相をアモルファス相とすることに寄与する。また、Fe基合金組成物の融点Tm(単位:℃)を低下させることにも寄与する。Fe基合金組成物の融点Tmが低いことは、Fe基合金組成物の溶湯から軟磁性材料を製造する際の溶湯の粘度を低下させることが可能であることを意味する。したがって、ガスアトマイズ法のようなアトマイズプロセスを含む製造方法で粉末状の軟磁性材料を製造する際に、球状の粉末が得られやすくなる。しかしながら、Fe基合金組成物内にPを過度に添加すると、軟磁性材料の飽和磁束密度Bsが低下して、その磁気特性を低下させる傾向を示すこともある。さらに、一方、Fe基合金組成物内におけるP添加量が過大であると、軟磁性材料の脆性が促進される、キュリー温度Tc(単位:℃)が低下する、熱的安定性が低下する、アモルファス形成能が低下するといった現象がみられる可能性もある。したがって、Fe基合金組成物におけるPの添加量は、6.5原子%以上11原子%以下とされる。Fe基合金組成物にPを添加したことに基づく利益を享受することをより安定的に実現させる観点から、Fe基合金組成物におけるPの添加量を、7原子%以上11原子%以下とすることが好ましく、8原子%以上11原子%以下とすることがより好ましい。
本実施形態に係るFe基合金組成物は、上記の3添加元素(Si,B,P)に加えて、Co,Ni,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,Re,白金族元素,Au,Ag,Cu,Zn,In,Sn,As,Sb,Bi,S,Y,N,O,Cおよび希土類元素からなる群から選ばれる1種または2種以上からなる任意添加元素Xを添加してもよい。任意添加元素Xは、上記の3添加元素(Si,B,P)の添加量の総和の一部を置き換えることにより添加すればよい。すなわち、下記式のように、Fe基合金組成物のFeの含有量を81.0±0.5原子%に固定して、主要な残部である3添加元素(Si,B,P)の添加量の総和の一部を置き換えて、上記の任意添加元素Xを添加すればよい。
e≦(1−α)×(b+c+d)、かつ
0.8≦α≦1.0
前述のように、本実施形態に係るFe基合金組成物の組成式は、FeaSibBcPdXe(ただし、a+b+c+d+e=100原子%)で表される。
本発明の第3の実施形態に係る圧粉コアの製造方法における原料の一つであるFe基合金組成物の組成は、組成式がFeaSibBcPdXe(ただし、a+b+c+d+e=100原子%)で表され、下記式を満たす。Xは任意添加元素であって、Co,Ni,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,Re,白金族元素,Au,Ag,Cu,Zn,In,Sn,As,Sb,Bi,S,Y,N,O,Cおよび希土類元素からなる群から選ばれる1種または2種以上からなる。
80.5原子%≦a≦81.5原子%、
1原子%≦b≦2.8×α原子%、
2.8原子%≦c≦8×α原子%、
11原子%≦d≦14.5×α原子%、
0原子%≦e≦(1−α)×(b+c+d)、かつ
0.8≦α≦1.0
Siは、Fe基合金組成物の熱的安定性を高め、優れたアモルファス形成能を有する。しかしながら、Fe基合金組成物内にSiを過度に添加すると、逆に軟磁性材料中にアモルファス相が形成されることを困難とし、軟磁性材料の磁気特性を低下させる傾向を示すこともある。したがって、Fe基合金組成物におけるSiの添加量は、1原子%以上2.8原子%以下とされる。磁気特性に与える影響を抑えつつアモルファス形成能を高めることをより安定的に実現させる観点から、Fe基合金組成物におけるSiの添加量を、1.2原子%以上2.5原子%以下とすることが好ましく、1.5原子%以上2原子%以下とすることがより好ましい。
Bは優れたアモルファス形成能を有する。しかしながら、Fe基合金組成物内にBを過度に添加させると、Fe基合金組成物から形成された軟磁性材料の第1結晶化温度Tx1(単位:℃)と第2結晶化温度中Tx2(単位:℃、Tx1<Tx2)の温度差ΔT(=Tx2−Tx1、単位:℃)が小さくなる傾向がみられる場合があり、この場合には、軟磁性材料の熱処理条件範囲が狭くなったり、熱処理後の軟磁性材料の組織の均一性が低下しやすくなったりする。したがって、Fe基合金組成物におけるBの添加量は、2.8原子%以上8原子%以下とされる。ΔTを適切な大きさに確保しつつアモルファス形成能を適切に発揮させる観点から、Fe基合金組成物におけるBの添加量を、3.5原子%以上7原子%以下とすることが好ましく、5原子%以上6.6原子%以下とすることがより好ましい。
Pはアモルファス形成元素であり、Fe基合金組成物の主相をアモルファス相とすることに寄与する。また、Fe基合金組成物の融点Tm(単位:℃)を低下させることにも寄与する。Fe基合金組成物の融点Tmが低いことは、Fe基合金組成物の溶湯から軟磁性材料を製造する際の溶湯の粘度を低下させることが可能であることを意味する。したがって、ガスアトマイズ法のようなアトマイズプロセスを含む製造方法で粉末状の軟磁性材料を製造する際に、球状の粉末が得られやすくなる。しかしながら、Fe基合金組成物内にPを過度に添加すると、軟磁性材料の飽和磁束密度Bsが低下して、その磁気特性を低下させる傾向を示すこともある。さらに、一方、Fe基合金組成物内におけるP添加量が過大であると、軟磁性材料の脆性が促進される、キュリー温度Tc(単位:℃)が低下する、熱的安定性が低下する、アモルファス形成能が低下するといった現象がみられる可能性もある。したがって、Fe基合金組成物におけるPの添加量は、11原子%以上14.5原子%以下とされる。Fe基合金組成物にPを添加したことに基づく利益を享受することをより安定的に実現させる観点から、Fe基合金組成物におけるPの添加量を、11原子%以上13.5原子%以下とすることが好ましく、11原子%以上12.5原子%以下とすることがより好ましい。
本実施形態に係るFe基合金組成物は、上記の3添加元素(Si,B,P)に加えて、Co,Ni,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,Re,白金族元素,Au,Ag,Cu,Zn,In,Sn,As,Sb,Bi,S,Y,N,O,Cおよび希土類元素からなる群から選ばれる1種または2種以上からなる任意添加元素Xを添加してもよい。任意添加元素Xは、上記の3添加元素(Si,B,P)の添加量の総和の一部を置き換えることにより添加すればよい。すなわち、下記式のように、Fe基合金組成物のFeの含有量を81.0±0.5原子%に固定して、主要な残部である3添加元素(Si,B,P)の添加量の総和の一部を置き換えて、上記の任意添加元素Xを添加すればよい。
e≦(1−α)×(b+c+d)、かつ
0.8≦α≦1.0
前述のように、本実施形態に係るFe基合金組成物の組成式は、FeaSibBcPdXe(ただし、a+b+c+d+e=100原子%)で表される。
次の組成のFe基合金組成物を溶製し、ガスアトマイズ法により粉体からなる軟磁性材料(軟磁性粉末)を得た。
Fe:80原子%
Si:4原子%
B:7原子%
P:9原子%
その他不可避的不純物
保持の設定温度および保持時間:420℃、30分間
降温速度:5℃/分
位:kW/m3)を測定した。測定結果を表1および図6に示す。
次の組成のFe基合金組成物を溶製し、ガスアトマイズ法により粉体からなる軟磁性材料(軟磁性粉末)を得た。
Si:1.9原子%
B:5.7原子%
P:11.4原子%
その他不可避的不純物
保持の設定温度および保持時間:420℃、30分間
降温速度:5℃/分
101…高圧ガス噴霧装置
102…溶湯るつぼ
102a…コイル
103…ガス噴霧器
104…チャンバー
105…合金溶湯
106…溶湯ノズル
107…導入流路
108…ガス噴射ノズル
g…ガス流
p…噴霧点
10…トロイダルコイル
2…被覆導電線
2a…コイル
2b,2c…被覆導電線2の端部
2d,2e…コイル2aの端部
20…インダクタンス素子
3…圧粉コア
3a…圧粉コア3の実装面
3b,3c…圧粉コア3の側面
4…端子部
5…空芯コイル
5a…空芯コイル5の巻回部
5b…空芯コイル5の引出端部
30…収納凹部
40…接続端部
42a…第1曲折部
42b…第2曲折部
100…実装基板
110…ランド部
120…半田層
Claims (8)
- 組成式がFeaSibBcPdXe(ただし、a+b+c+d+e=100原子%)で表され、
Xは任意添加元素であって、Co,Ni,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,Re,白金族元素,Au,Ag,Cu,Zn,In,Sn,As,Sb,Bi,S,Y,N,O,Cおよび希土類元素からなる群から選ばれる1種または2種以上からなり、
下記の組成条件を満たすFe基合金組成物からなる軟磁性粉末を含む圧粉コアの製造方法であって、
79.5原子%≦a≦80.5原子%、
1.8原子%≦b≦6×α原子%、
0.5原子%≦c≦13.5×α原子%、
4.5原子%≦d≦14×α原子%、
0原子%≦e≦(1−α)×(b+c+d)、かつ
0.8≦α≦1.0
前記軟磁性粉末と熱硬化性樹脂を含有するバインダーとを含む混合粉末体を熱プレス成形する成形工程、および
前記成形工程により得られた成形製造物をアニール処理するアニール工程を備え、
前記成形工程では、
加圧力が400MPa以上、
雰囲気が不活性雰囲気、かつ
加圧時の温度が465℃以上520℃以下であり、
前記アニール工程では、
雰囲気が不活性雰囲気、かつ
アニール温度が390℃以上430℃以下であること
を特徴とする圧粉コアの製造方法。 - 組成式がFeaSibBcPdXe(ただし、a+b+c+d+e=100原子%)で表され、
Xは任意添加元素であって、Co,Ni,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,Re,白金族元素,Au,Ag,Cu,Zn,In,Sn,As,Sb,Bi,S,Y,N,O,Cおよび希土類元素からなる群から選ばれる1種または2種以上からなり、
下記の組成を満たすFe基合金組成物からなる軟磁性粉末を含む圧粉コアの製造方法であって、
80.5原子%≦a≦81.5原子%、
1原子%≦b≦4.8×α原子%、
4.3原子%≦c≦12×α原子%、
6.5原子%≦d≦11×α原子%、
0原子%≦e≦(1−α)×(b+c+d)、かつ
0.8≦α≦1.0
前記軟磁性粉末と熱硬化性樹脂を含有するバインダーとを含む混合粉末体を熱プレス成形する成形工程、および
前記成形工程により得られた成形製造物をアニール処理するアニール工程を備え、
前記成形工程では、
加圧力が400MPa以上、
雰囲気が不活性雰囲気、かつ
加圧時の温度が440℃以上490℃以下であり、
前記アニール工程では、
雰囲気が不活性雰囲気、かつ
アニール温度が370℃以上420℃以下であること
を特徴とする圧粉コアの製造方法。 - 組成式がFeaSibBcPdXe(ただし、a+b+c+d+e=100原子%)で表され、
Xは任意添加元素であって、Co,Ni,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,Re,白金族元素,Au,Ag,Cu,Zn,In,Sn,As,Sb,Bi,S,Y,N,O,Cおよび希土類元素からなる群から選ばれる1種または2種以上からなり、
下記の組成を満たすFe基合金組成物からなる軟磁性粉末を含む圧粉コアの製造方法であって、
80.5原子%≦a≦81.5原子%、
1原子%≦b≦2.8×α原子%、
2.8原子%≦c≦8×α原子%、
11原子%≦d≦14.5×α原子%、
0原子%≦e≦(1−α)×(b+c+d)、かつ
0.8≦α≦1.0
前記軟磁性粉末と熱硬化性樹脂を含有するバインダーとを含む混合粉末体を熱プレス成形する成形工程、および
前記成形工程により得られた成形製造物をアニール処理するアニール工程を備え、
前記成形工程では、
加圧力が400MPa以上、
雰囲気が不活性雰囲気、かつ
加圧時の温度が440℃以上490℃以下であり、
前記アニール工程では、
雰囲気が不活性雰囲気、かつ
アニール温度が370℃以上420℃以下であること
を特徴とする圧粉コアの製造方法。 - 前記Fe基合金組成物の溶湯からアトマイズ法により前記軟磁性粉末を得るアトマイズ工程をさらに備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の圧粉コアの製造方法。
- 前記アトマイズ工程で得られた前記軟磁性粉末を分級する分級工程をさらに備える、請求項4に記載の圧粉コアの製造方法。
- 前記分級工程により直径75μm以下の軟磁性粉末を得る、請求項5に記載の圧粉コアの製造方法。
- 前記軟磁性粉末に表面絶縁処理を行う絶縁工程を前記成形工程の前に備え、前記成形工程において熱プレス成形される前記混合粉末体は前記絶縁工程を経た軟磁性粉末を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の圧粉コアの製造方法。
- 前記成形工程における前記加圧時の温度に到達するまでの昇温速度が100℃/分以上である、請求項1から7のいずれか一項に記載の圧粉コアの製造方法。
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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