JP7413786B2 - 圧粉磁心の製造方法および圧粉磁心 - Google Patents
圧粉磁心の製造方法および圧粉磁心 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7413786B2 JP7413786B2 JP2020004231A JP2020004231A JP7413786B2 JP 7413786 B2 JP7413786 B2 JP 7413786B2 JP 2020004231 A JP2020004231 A JP 2020004231A JP 2020004231 A JP2020004231 A JP 2020004231A JP 7413786 B2 JP7413786 B2 JP 7413786B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- soft magnetic
- magnetic core
- manufacturing
- magnetic powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims description 65
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 34
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 claims description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 64
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 41
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 claims description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 17
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 4
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- -1 phosphoric acid compound Chemical class 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910008423 Si—B Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017082 Fe-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017133 Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000011549 displacement method Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 2
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017061 Fe Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- JPUHCPXFQIXLMW-UHFFFAOYSA-N aluminium triethoxide Chemical compound CCO[Al](OCC)OCC JPUHCPXFQIXLMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007514 bases Chemical class 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N dimethoxy(dimethyl)silane Chemical compound CO[Si](C)(C)OC JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YYLGKUPAFFKGRQ-UHFFFAOYSA-N dimethyldiethoxysilane Chemical compound CCO[Si](C)(C)OCC YYLGKUPAFFKGRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- XGZNHFPFJRZBBT-UHFFFAOYSA-N ethanol;titanium Chemical compound [Ti].CCO.CCO.CCO.CCO XGZNHFPFJRZBBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFIMXCBKRLYJQO-UHFFFAOYSA-N ethanolate;hafnium(4+) Chemical compound [Hf+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] BFIMXCBKRLYJQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000009689 gas atomisation Methods 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- ZEIWWVGGEOHESL-UHFFFAOYSA-N methanol;titanium Chemical compound [Ti].OC.OC.OC.OC ZEIWWVGGEOHESL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 1
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001935 peptisation Methods 0.000 description 1
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Substances OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000734 polysilsesquioxane polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009700 powder processing Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910000702 sendust Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- UAEJRRZPRZCUBE-UHFFFAOYSA-N trimethoxyalumane Chemical compound [Al+3].[O-]C.[O-]C.[O-]C UAEJRRZPRZCUBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000009692 water atomization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
- H01F41/0246—Manufacturing of magnetic circuits by moulding or by pressing powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/08—Metallic powder characterised by particles having an amorphous microstructure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
- B22F1/102—Metallic powder coated with organic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/14—Treatment of metallic powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
- H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
- H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
- H01F1/24—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated
- H01F1/26—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated by macromolecular organic substances
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
- H01F3/08—Cores, Yokes, or armatures made from powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
- B22F2201/03—Oxygen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2202/00—Treatment under specific physical conditions
- B22F2202/01—Use of vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2202/00—Treatment under specific physical conditions
- B22F2202/11—Use of irradiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2202/00—Treatment under specific physical conditions
- B22F2202/13—Use of plasma
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C2202/00—Physical properties
- C22C2202/02—Magnetic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
本発明は、圧粉磁心の製造方法および圧粉磁心に関する。
従来、軟磁性粉末が圧粉されて成る圧粉磁心が知られていた。このような圧粉磁心は、インダクターやトロイダルコイルなどの磁心に採用される。例えば、特許文献１には、リン酸化合物によって表面が被覆された鉄粉と樹脂粉末とが含まれる混合粉末を、７００ＭＰａから２０００ＭＰａの圧縮応力で成形する圧粉磁心の製造方法が開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載の圧粉磁心の製造方法では、圧粉時の圧縮応力が高いため、圧粉磁心に加工歪が生じてヒステリシス損が増大し易いという課題があった。すなわち、加工歪の発生を抑制してヒステリシス損を低減する圧粉磁心の製造方法が求められていた。
圧粉磁心の製造方法は、絶縁体で被覆された軟磁性粉末の表面に、エネルギーを付与して、前記絶縁体を構成する分子構造中に側鎖や置換基として有する有機基を脱離させて該有機基を分解する工程と、大気圧下露点－３０℃以上１５℃以下の雰囲気に前記軟磁性粉末を暴露する工程と、前記軟磁性粉末を２０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下の押圧で成形体を形成して、隣接する前記軟磁性粉末の間で、水酸基同士が水素結合を形成し、未結合手同士が共有結合を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
１．第１実施形態
１．１．圧粉磁心
第１実施形態に係る圧粉磁心は、後述する圧粉磁心の製造方法にて製造される。本実施形態の圧粉磁心は、インダクターなどの磁心に適用される。以下、圧粉磁心に含まれる、軟磁性粉末および絶縁体などについて説明する。
１．１．圧粉磁心
第１実施形態に係る圧粉磁心は、後述する圧粉磁心の製造方法にて製造される。本実施形態の圧粉磁心は、インダクターなどの磁心に適用される。以下、圧粉磁心に含まれる、軟磁性粉末および絶縁体などについて説明する。
１．１．１．軟磁性粉末
軟磁性粉末は、軟磁性材料を含む粒子である。軟磁性材料としては、例えば、純鉄、ケイ素鋼のようなＦｅ－Ｓｉ系合金、パーマロイのようなＦｅ－Ｎｉ系合金、パーメンジュールのようなＦｅ－Ｃｏ系合金、センダストのようなＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系合金、Ｆｅ－Ｃｒ－Ｓｉ系合金、およびＦｅ－Ｃｒ－Ａｌ系合金などの各種Ｆｅ系合金、各種Ｎｉ系合金、各種Ｃｏ系合金などが挙げられる。これらのうち、透磁率、磁束密度などの磁気特性、およびコストなどの生産性の観点から、各種Ｆｅ系合金を用いることが好ましい。
軟磁性粉末は、軟磁性材料を含む粒子である。軟磁性材料としては、例えば、純鉄、ケイ素鋼のようなＦｅ－Ｓｉ系合金、パーマロイのようなＦｅ－Ｎｉ系合金、パーメンジュールのようなＦｅ－Ｃｏ系合金、センダストのようなＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系合金、Ｆｅ－Ｃｒ－Ｓｉ系合金、およびＦｅ－Ｃｒ－Ａｌ系合金などの各種Ｆｅ系合金、各種Ｎｉ系合金、各種Ｃｏ系合金などが挙げられる。これらのうち、透磁率、磁束密度などの磁気特性、およびコストなどの生産性の観点から、各種Ｆｅ系合金を用いることが好ましい。
軟磁性材料の結晶性としては、結晶質および非晶質（アモルファス）が挙げられる。これらの結晶性のうち、軟磁性材料は、保磁力低減の観点から、非晶質のようなアモルファス相を含むことが好ましい。
軟磁性材料におけるアモルファス相の割合は、特に限定されないが、例えば１０体積％以上であることが好ましく、４０体積％以上であることがより好ましい。これによれば、ヒステリシス損が低減されて、透磁率および磁束密度が向上すると共に、圧粉した際に鉄損が低減される。
非晶質または微結晶質を形成可能な軟磁性材料としては、例えば、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｒ－Ｃ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系、Ｆｅ－Ｂ系、Ｆｅ－Ｐ－Ｃ系、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｓｉ－Ｂ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｎｂ系、Ｆｅ－Ｚｒ－Ｂ系のようなＦｅ系合金、Ｎｉ－Ｓｉ－Ｂ系、Ｎｉ－Ｐ－Ｂ系のようなＮｉ系合金、Ｃｏ－Ｓｉ－Ｂ系のようなＣｏ系合金などが挙げられる。なお、軟磁性粉末には、異なる結晶性を有する軟磁性材料を複数種類用いてもよい。
軟磁性材料は、軟磁性粉末の充填体積に対して、５０体積％以上含まれることが好ましく、より好ましくは８０体積％以上であり、さらにより好ましくは９０体積％以上である。これにより、軟磁性粉末の軟磁性が向上する。なお、充填体積とは、軟磁性粉末が圧粉されて成る圧粉体において軟磁性粉末が占める実体積のことを指し、液体置換法や気体置換法などにより測定することが可能である。
軟磁性粉末には、軟磁性材料の他に不純物や添加物が含まれていてもよい。該添加物としては、例えば、各種金属材料、各種非金属材料、各種金属酸化物材料などが挙げられる。
軟磁性粉末の平均粒子径は、特に限定されないが、例えば０．２５μｍ以上２５０．００μｍ以下である。ここで、本明細書における平均粒子径とは、体積基準粒度分布（５０％）を指していう。平均粒子径は、ＪＩＳ Ｚ８８２５に記載の動的光散乱法やレーザー回折光法で測定される。具体的には、例えば動的光散乱法を測定原理とする粒度分布計が採用可能である。
軟磁性粉末の製造方法としては、特に限定されないが、例えば水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法などの各種アトマイズ法、還元法、カルボニル法、粉砕法などの公知の製造方法が挙げられる。これらのうち、微小な粒子を粒子径のばらつきを抑えて効率よく製造するという観点から、アトマイズ法を採用することが好ましい。
１．１．２．絶縁体
絶縁体は、軟磁性粉末の表面の少なくとも一部を、例えば島状に被覆する。軟磁性粉末に対する絶縁体被膜が島状であっても、後述する軟磁性粉末間の結合の効果は発現する。但し、絶縁体による絶縁機能や上記効果を増大させる観点から、絶縁体は軟磁性粉末表面の全てを被覆することが好ましい。
絶縁体は、軟磁性粉末の表面の少なくとも一部を、例えば島状に被覆する。軟磁性粉末に対する絶縁体被膜が島状であっても、後述する軟磁性粉末間の結合の効果は発現する。但し、絶縁体による絶縁機能や上記効果を増大させる観点から、絶縁体は軟磁性粉末表面の全てを被覆することが好ましい。
絶縁体の膜厚は、絶縁機能の観点から、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３ｎｍ以上５ｎｍ以下である。絶縁体の膜厚は、絶縁体を被覆した軟磁性粉末の断面を透過型電子顕微鏡などで観察して、５箇所以上で測定した膜厚の平均値から知ることが可能である。
絶縁体の体積抵抗率は、１×１０14Ω・ｃｍ以上１×１０17Ω・ｃｍ以下である。これにより、絶縁体にて被覆された軟磁性粉末における、直流絶縁耐圧と透磁率とが向上する。絶縁体の体積抵抗率は、公知の数値または公知の測定方法が採用可能である。
絶縁体の形成材料としては、後述するエネルギーの付与および水分との反応によって水酸基が形成されれば特に限定されない。具体的には、例えば、シロキサン結合を主骨格に有し、アルキル基、エポキシ基、アクリル基、およびポリエステル基などを側鎖に有するポリオルガノシロキサン化合物などの有機ケイ素化合物、およびチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ハフニウム（Ｈｆ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）などの有機金属化合物が挙げられる。絶縁体には、これらの形成材料を１種類単独あるいは複数種類用いる。本実施形態では、上記ポリオルガノシロキサン化合物を用いる。このようなポリオルガノシロキサン化合物を被膜に用いると、該被膜が比較的に柔軟であるため軟磁性粉末に馴染み易くなる。
１．１．３．その他の成分
圧粉磁心は、その他の成分として、必要に応じて結着材を含んでもよい。結着材としては、樹脂バインダーや無機バインダーなどの公知のバインダーが挙げられる。ここで、本発明の圧粉磁心は、軟磁性粉末間で水酸基や未結合手が結合を形成するため、バインダーを使用しないか、あるいは従来よりもバインダーの使用量を低減することが可能となる。圧粉磁心は、結着材の他に公知の添加剤などを含んでもよい。なお、水酸基および未結合手の形成と作用とについては後述する。
圧粉磁心は、その他の成分として、必要に応じて結着材を含んでもよい。結着材としては、樹脂バインダーや無機バインダーなどの公知のバインダーが挙げられる。ここで、本発明の圧粉磁心は、軟磁性粉末間で水酸基や未結合手が結合を形成するため、バインダーを使用しないか、あるいは従来よりもバインダーの使用量を低減することが可能となる。圧粉磁心は、結着材の他に公知の添加剤などを含んでもよい。なお、水酸基および未結合手の形成と作用とについては後述する。
本実施形態の圧粉磁心には、樹脂バインダーを使用しない。樹脂バインダーを使用しないことによって、圧粉時に樹脂バインダーの流動化や、圧粉した成形体の焼成時に樹脂バインダーの焼散のための加熱が不要となる、そのため、樹脂バインダーを使用する場合と比べて焼成温度を低くすることができる。また、圧粉磁心に樹脂バインダー由来の有機物が残存しないため、圧粉磁心の熱による経年劣化を避けることができる。さらに、圧粉磁心の軟磁性粉末がアモルファス相を含む場合に、熱による結晶化を抑制することができる。
圧粉磁心は、結着材の他に公知の添加剤や非磁性粉末などを含んでもよい。
１．２．圧粉磁心の製造方法
第１実施形態に係る圧粉磁心の製造方法について図１を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る圧粉磁心の製造方法は、工程Ｓ１から工程Ｓ６を含む。なお、図１に示す工程フローは一例であって、これに限定されるものではない。
第１実施形態に係る圧粉磁心の製造方法について図１を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る圧粉磁心の製造方法は、工程Ｓ１から工程Ｓ６を含む。なお、図１に示す工程フローは一例であって、これに限定されるものではない。
工程Ｓ１では、まず、軟磁性粉末の表面に対して前処理を施して、有機物などの付着物の除去や濡れ性の改善を行ってもよい。該前処理としては、オゾン処理およびプラズマ処理などが挙げられる。
具体的には、オゾン処理では、軟磁性粉末をオゾン濃度が５０００ｐｐｍの雰囲気に１０分以上暴露する。プラズマ処理では、大気圧プラズマまたは真空プラズマにて、Ｈｅ（ヘリウム）、Ａｒ（アルゴン）、Ｎ2（窒素）、Ｈ2Ｏ（水）、Ｏ2（酸素）、Ｎｅ（ネオン）などのガスを用いる。
軟磁性粉末における表面の濡れ性の指標には、水の接触角を用いる。軟磁性粉末の表面における、上記前処理後の水の接触角は１５°以下とする。これにより、軟磁性粉末に対する絶縁体の密着性が向上する。なお、水の接触角は、ルーカス―ウォッシュバーンの式に基づいた浸透速度法などにより測定することができる。
次に、軟磁性粉末の表面を絶縁体によって被覆する。軟磁性粉末に対する絶縁体被膜の形成方法としては、ゾル－ゲル法、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、および塗布法などが挙げられる。
ゾル－ゲル法にて上述したポリオルガノシロキサン化合物を絶縁体被膜として形成するには、例えば、以下の方法が採用可能である。ジメトキシジメチルシランおよびジエトキシジメチルシランなどの、２個または３個のアルコキシ基を有し、その他の水素原子がアルキル基で置換された有機シランをアルコール中に分散させる。さらに、上記有機シランが有するアルコキシ基を水酸基に置換するために、水およびアンモニアなどの塩基性化合物を加えて撹拌する。そして、そこに軟磁性粉末を添加して撹拌することによって、軟磁性粉末の表面がポリオルガノシロキサン化合物で被覆される。なお、形成された絶縁体被膜に加熱処理を施してもよい。この加熱処理は後述する工程Ｓ６の焼成温度を超えない温度で実施する。
絶縁体被膜として上述した有機金属化合物を形成するには、例えば、以下の方法が採用可能である。テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、テトラメトキシハフニウム、テトラエトキシハフニウムなどの上記金属の金属アルコキシドを用いて、湿式法にて金属酸化物の被膜を形成する。具体的には、上述したポリオルガノシロキサン化合物の絶縁体被膜と同様にして行う。
プラズマＣＶＤ法にて上述したポリオルガノシロキサン化合物を絶縁体被膜として形成するには、例えば、以下の方法が採用可能である。液状のオルガノシランおよびＡｒ（アルゴン）またはＨｅ（ヘリウム）などの希ガスの混合物と、軟磁性粉末とを、電極および撹拌機を備えたチャンバー内に導入する。次いで、軟磁性粉末を撹拌しながら、電極に０．２５Ｗ／ｃｍ2以上のパワーを印可して、軟磁性粉末の表面にポリオルガノシロキサン化合物を堆積させる。
塗布法にて上述したポリオルガノシロキサン化合物を絶縁体被膜として形成するには、例えば、以下の方法が採用可能である。撹拌機を備えた容器に軟磁性粉末を入れて撹拌しながら、熱硬化性のポリシルセスキオキサンを該容器に投入して軟磁性粉末の表面に塗布する。次いで、加熱処理を行って絶縁体被膜とする。そして工程Ｓ２へ進む。
工程Ｓ２では、絶縁体で被覆された軟磁性粉末に振動を付与する。この振動の付与によって、凝集している軟磁性粉末を解膠すると共に、各々の軟磁性粉末粒子を自転せしめる。この自転は、工程Ｓ２と、後述する、軟磁性粉末にエネルギーを付与する工程Ｓ３とを同時に行う場合に、各々の粉末粒子がエネルギー源に対する向きを変えることを可能とする。これにより、各々の粉末粒子表面に偏りを抑えてエネルギーが付与されて、後述する、絶縁体における未結合手の生成を促進させることができる。
振動の付与方法としては、凝集した軟磁性粉末が解膠され、自転を生じせしめれば特に限定されない。具体的には、音波または超音波、回転体、および気流などを利用する方法が挙げられる。
例えば、音波を利用する方法ではウーファーなどを用い、超音波を利用する方法では超音波振動子などを用いる。回転体を利用する方法では偏心モーターや撹拌羽根などを用いてもよく、軟磁性粉末を収納した容器を回転運動させてもよい。気流を利用する方法ではドラフトチューブ付き噴流層を備えた装置などを用いる。これら振動の付与には公知の粉体処理装置などを適用してもよい。またこれらの方法のうち１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。併用例としては、例えば、軟磁性粉末に対してモーターにて横方向の振動を付与すると共に、ウーファーからの音波にて縦方向の振動を付与する方法などが挙げられる。なお、工程Ｓ２と同様にして、絶縁体の被膜を形成する前の軟磁性粉末へ振動を付与してもよい。
本実施形態では、工程Ｓ２は後段の工程Ｓ３のエネルギーを付与する工程の前に行う。また、工程２は工程３と同時に行っても良い。さらに、工程Ｓ２と同様にして、絶縁体の被膜を形成する前の軟磁性粉末へ振動を付与してもよい。そして工程Ｓ３へ進む。
工程Ｓ３では、絶縁体で被覆された軟磁性粉末の表面にエネルギーを付与する。エネルギーの付与方法としては、絶縁体を構成する分子鎖の一部が分断されて未結合手が生成されれば特に限定されない。具体的には、プラズマ処理、オゾン処理、および紫外線照射処理などが挙げられる。
絶縁体が上記の有機化合物である場合には、エネルギーの付与によって、分子構造中に側鎖や置換基として有する有機基が脱離されて該有機基が分解されることが好ましい。これによれば、絶縁体において、有機基の少なくとも一部が排除されて有機物が低減される。そのため、後段の工程Ｓ６における成形体の焼成時に有機物の焼散が容易になり、焼成温度を低くすることができる。また、圧粉磁心中に有機物が残存し難くなるため、圧粉磁心の熱による経年劣化を抑えることができる。
本実施形態において絶縁体に用いるポリオルガノシロキサン化合物は、エネルギーの付与によって側鎖などの有機基が分断されて未結合手が生じる。具体的には、ポリオルガノシロキサン化合物の分子構造に含まれる共有結合のうち、Ｓｉ－Ｏ結合（シロキサン結合）と比べて結合エネルギーが小さい、Ｓｉ－Ｈ結合、Ｓｉ－Ｃ結合およびＣ－Ｏ結合などが分断され易い。そのため、Ｏ原子側に未結合手が生じたＳｉ－Ｏ構造や、Ｓｉ原子に未結合手が生じた構造などが形成される。すなわち、軟磁性粉末に付与されるエネルギーは、絶縁体が有するＳｉ－Ｏ結合を分断せず、Ｓｉ－Ｏ結合以外の少なくとも一部の結合を分断する量とする。分断された有機基は、エネルギーの付与によって分解されてもよく、二酸化炭素、水およびメチルアルコールなどとなって系から排出されてもよい。
本実施形態では、エネルギーの付与として、軟磁性粉末を電離気体またはオゾンガスに曝す方法を用いる。電離気体に曝すプラズマ処理、およびオゾンガスに曝すオゾン処理によって、上述した未結合手が生成される。
プラズマ処理では、処理ガスとして、例えば、Ａｒ（アルゴン）、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）などの希ガス、Ｎ2（窒素）、Ｏ2（酸素）、空気およびこれらの気体に水を添加したもの、および水単独などが挙げられる。プラズマ処理は大気圧プラズマまたは真空プラズマとし、処理圧は大気圧から１Ｐａまでとすることが好ましい。これより高真空であってもプラズマ処理は可能であるが、処理に供される元素の量が少ないため処理効率が低くなる。なお、大気圧プラズマを用いる場合または処理ガスに水分が含まれる場合には、絶縁体における未結合手の生成に加えて、水分と未結合手とから水酸基が形成されてもよい。
プラズマ処理は、直流放電としてもよく、周波数が２．４５ＧＨｚ以下の交流放電としてもよい。高周波を印可する場合には、軟磁性粉末が誘導加熱されるため、処理チャンバーの外部にプラズマ源を備えるリモートプラズマ方式を採用する。また、処理周波数が１０ｋＨｚ以下の場合には、軟磁性粉末における誘導加熱が軽微であるため、処理チャンバー内での直接放電としてもよい。
オゾン処理では、軟磁性粉末をオゾン濃度が５０００ｐｐｍ以上の雰囲気に１０分以上暴露する。そして工程Ｓ４へ進む。
工程Ｓ４では、エネルギーが付与された軟磁性粉末を、大気圧下露点－３０℃以上１５℃以下の雰囲気に暴露する。暴露する大気圧下露点は、好ましくは－２０℃以上０℃以下である。これにより、軟磁性粉末に生成された未結合手に雰囲気中の水分が作用して、未結合手と水分とから水酸基が形成される。水酸基の形成は、絶縁体の内部よりも表面で顕著に進行する。大気圧下露点が上記の範囲であることによって、水酸基の形成が促進されると共に結露を防止することができる。なお、絶縁体に生成された未結合手の全てが水酸基となる必要はない。そして工程Ｓ５へ進む。
工程Ｓ５では、上記雰囲気下へ暴露された軟磁性粉末から成形体を形成する。工程Ｓ５は所謂圧粉と呼ばれる工程である。軟磁性粉末が成形される際に、隣接する軟磁性粉末の間で、水酸基同士が水素結合を形成し、未結合手同士が共有結合を形成する。成形体の形状は、圧粉磁心の用途に合わせてリング状、棒状および立方体などの所望の形状とする。また、成形体中にコイル状の導線などを包埋してもよい。
圧粉磁心の形状に応じた型を用い、２０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下の押圧で軟磁性粉末から成形体を形成する。好ましい押圧は、３５０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下である。このように、圧粉時の圧縮応力である押圧を従来と比べて低くしても、隣接する軟磁性粉末の間で水素結合や共有結合が形成されて成形体の形状が維持される。これにより、圧粉時の加工歪の発生が抑制される。
本実施形態では、絶縁体の形成材料にポリオルガノシロキサン化合物を用いることから、絶縁体のシラノール基同士から水素結合が形成される。また、Ｓｉ原子に未結合手が生じた構造とＯ原子側に未結合手が生じたＳｉ－Ｏ構造とから、シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ構造）が形成される。そして工程Ｓ６へ進む。
工程Ｓ６では、成形体を１００℃以上４００℃以下の温度で焼成する。成形体の焼成温度は、好ましくは１２０℃以上２５０℃以下である。焼成の時間は、特に限定されないが、例えば０．５時間以上５．０時間以下とする。これによれば、絶縁体のシラノール基同士の脱水縮合反応によってシロキサン結合が形成されて、隣接する軟磁性粉末同士が強固に結び付く。また、焼成によって成形体中の不要な有機物などが排除される。さらに、焼成温度が比較的に低いことから、軟磁性粉末がアモルファス相を含む場合に、アモルファス相の結晶化が抑えられる。
本実施形態の圧粉磁心は、以上の工程を経て製造される。本実施形態の圧粉磁心は、トロイダルコイル、インダクター、リアクトル、トランス、モーター、ジェネレーターなどの磁心、およびアンテナ、電磁波吸収体などの磁心以外の磁性素子に好適に用いられる。
本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
圧粉磁心における加工歪の発生を抑制して、ヒステリシス損を低減することができる。詳しくは、エネルギーの付与によって、絶縁体を構成する分子鎖の一部が分断されて未結合手が生じる。そして、所定の湿気を含む雰囲気に暴露されることにより、未結合手と水分とから水酸基が形成される。水酸基の形成は、軟磁性粉末を被覆する絶縁体の内部よりも表面で顕著に起こる。水酸基同士では水素結合が形成されるため、隣接する軟磁性粉末同士が水素結合によって結び付く。また、水酸基同士の脱水縮合反応による共有結合や、未結合手同士の共有結合によっても、隣接する軟磁性粉末同士が結び付く。これらの結合が形成されるため、従来よりも低い圧縮応力で押圧しても、軟磁性粉末同士が結び付いて成形体の形状が維持され易くなる。そのため、圧粉時の圧縮応力が低く抑えられる。すなわち、加工歪の発生を抑制して、ヒステリシス損を低減する圧粉磁心の製造方法を提供することができる。
焼成によって、軟磁性粉末の水酸基同士の間で脱水縮合反応が促進される。本実施形態では、シラノール基同士の間の脱水縮合反応によってシロキサン結合が形成される。そのため、隣接する軟磁性粉末同士が強固に結び付いて、成形体の強度を向上させることができる。
振動の付与によって凝集している軟磁性粉末が解膠されるため、軟磁性粉末の各々の表面に偏りを抑えてエネルギーが付与される。これにより、絶縁体における分子鎖の分断を促進させることができる。
電離気体またはオゾンガスによって絶縁体表面の分子鎖を分断することができる。また、気体によってエネルギーが付与されるため、集められた軟磁性粉末の内部まで該気体を回り込ませることが可能となる。これにより、軟磁性粉末の表面の四方からエネルギーが付与され、軟磁性粉末の表面における位置的な偏りを抑えて分子鎖を分断することができる。
軟磁性粉末がアモルファス粉末またはヘテロアモルファス粉末である場合や、ナノ結晶粉末である場合のように、軟磁性粉末がアモルファス相を含むことによって、軟磁性粉末の保磁力が小さくなりヒステリシス損が低減される。また、従来の圧粉磁心の製造方法では、軟磁性粉末にアモルファス相が含まれると、加熱によってアモルファス相に結晶化が起こってヒステリシス損が増大し易かった。特に、圧粉時に用いるバインダーの流動化や焼散のための加熱処理において、上記結晶化が助長される傾向があった。これに対して、本実施形態では、加工歪の発生が抑制されると共に、バインダーを用いない。そのため、上記加熱処理が不要となってアモルファス相の結晶化が抑えられ、ヒステリシス損の増大を抑えることができる。
２．第２実施形態
第２実施形態に係る圧粉磁心の製造方法について説明する。本実施形態の圧粉磁心の製造方法は、第１実施形態の圧粉磁心の製造方法に対して、エネルギーの付与と所定雰囲気下への暴露とを同時に行うものである。この点以外は第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と同一の構成については重複する説明は省略する。なお、以下の説明では便宜上、図１を参照することとする。
第２実施形態に係る圧粉磁心の製造方法について説明する。本実施形態の圧粉磁心の製造方法は、第１実施形態の圧粉磁心の製造方法に対して、エネルギーの付与と所定雰囲気下への暴露とを同時に行うものである。この点以外は第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と同一の構成については重複する説明は省略する。なお、以下の説明では便宜上、図１を参照することとする。
本実施形態の圧粉磁心の製造方法では、エネルギーを付与する工程と、軟磁性粉末を所定雰囲気下に暴露する工程とが同時に行われる。すなわち、図１に示した工程フローにおいて、工程Ｓ３と工程Ｓ４とを並行して実施する。具体的には、軟磁性粉末に対して、第１実施形態で例示したプラズマ処理、オゾン処理、および紫外線照射処理などを、大気圧下露点－３０℃以上１５℃以下の雰囲気中で実施する。本実施形態では、エネルギーの付与方法として第１実施形態と同様な方法を採用すると共に、上記雰囲気中にて行う。
上述した以外の工程は、第１実施形態の圧粉磁心の製造方法と同様に実施して、本実施形態の圧粉磁心が製造される。本実施形態によれば、第１実施形態における効果に加えて以下の効果を得ることができる。
絶縁体における分子鎖の分断と水酸基の形成とが並行して進むため、水酸基の形成を促進することができる。また、圧粉磁心の製造に要する時間を短縮することができる。
３．第３実施形態
第３実施形態に係る圧粉磁心の製造方法について説明する。本実施形態の圧粉磁心の製造方法は、第１実施形態の圧粉磁心の製造方法に対して、振動の付与とエネルギーの付与とを同時に行うと共に、エネルギーの付与方法を異ならせたものである。これらの点以外は第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と同一の構成については重複する説明は省略する。なお、以下の説明では便宜上、図１を参照することとする。
第３実施形態に係る圧粉磁心の製造方法について説明する。本実施形態の圧粉磁心の製造方法は、第１実施形態の圧粉磁心の製造方法に対して、振動の付与とエネルギーの付与とを同時に行うと共に、エネルギーの付与方法を異ならせたものである。これらの点以外は第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と同一の構成については重複する説明は省略する。なお、以下の説明では便宜上、図１を参照することとする。
本実施形態の圧粉磁心の製造方法では、エネルギーを付与する工程において、軟磁性粉末にエネルギーと同時に振動を付与する。すなわち、図１に示した工程フローにおいて、工程Ｓ２と工程Ｓ３とを並行して実施する。振動の付与方法としては、上述した方法を用いる。
具体的には、工程Ｓ２として、上述した方法にて振動を付与すると同時に、工程Ｓ３のエネルギーの付与として、紫外線を軟磁性粉末に照射する。具体的には、紫外線ランプ、紫外線発光ダイオード、およびエキシマランプなどを用いて、軟磁性粉末に対して紫外線を照射する。軟磁性粉末に紫外線を照射する雰囲気は、例えば、空気、酸素、または窒素とする。照射する紫外線の波長は、絶縁体における未結合手の生成が可能であれば特に限定されないが、例えば１００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下である。紫外線を照射する時間は、絶縁体の形成材料の種類、および照射する紫外線の波長などに応じて適宜調節する。なお、振動と同時に付与されるエネルギーは紫外線に限定されない。
上述した以外の工程は、第１実施形態の圧粉磁心の製造方法と同様に実施して、本実施形態の圧粉磁心が製造される。本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
振動とエネルギーとを同時に付与することによって、軟磁性粉末の解膠および自転と未結合手の生成とが並行して進行する。すなわち、軟磁性粉末の各々の表面に偏りを抑えてエネルギーが付与される。これにより、絶縁体における分子鎖の分断を促進させることができる。また、紫外線照射処理は、プラズマ処理やオゾン処理と比べて装置が簡便であるため、振動の付与と同時に行うことが容易となる。
Claims (8)
- 絶縁体で被覆された軟磁性粉末の表面に、エネルギーを付与して、前記絶縁体を構成する分子構造中に側鎖や置換基として有する有機基を脱離させて該有機基を分解する工程と、
大気圧下露点－３０℃以上１５℃以下の雰囲気に前記軟磁性粉末を暴露する工程と、
前記軟磁性粉末を２０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下の押圧で成形体を形成して、隣接する前記軟磁性粉末の間で、水酸基同士が水素結合を形成し、未結合手同士が共有結合を形成する工程と、
を含むことを特徴とする圧粉磁心の製造方法。 - 前記エネルギーを付与する工程と、前記軟磁性粉末を暴露する工程とが同時に行われることを特徴とする、請求項１に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記成形体を１００℃以上４００℃以下の温度で焼成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記エネルギーを付与する工程の前に、前記軟磁性粉末に振動を付与する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記エネルギーを付与する工程において、前記軟磁性粉末に前記エネルギーと同時に振動を付与することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記エネルギーの付与として、紫外線を照射することを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記エネルギーの付与として、前記軟磁性粉末を電離気体またはオゾンガスに曝すこと を特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記軟磁性粉末はアモルファス相を含むことを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の圧粉磁心の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020004231A JP7413786B2 (ja) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | 圧粉磁心の製造方法および圧粉磁心 |
| US17/248,203 US20210213524A1 (en) | 2020-01-15 | 2021-01-14 | Method for producing powder magnetic core and powder magnetic core |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020004231A JP7413786B2 (ja) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | 圧粉磁心の製造方法および圧粉磁心 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021111737A JP2021111737A (ja) | 2021-08-02 |
| JP7413786B2 true JP7413786B2 (ja) | 2024-01-16 |
Family
ID=76760936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020004231A Active JP7413786B2 (ja) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | 圧粉磁心の製造方法および圧粉磁心 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210213524A1 (ja) |
| JP (1) | JP7413786B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7447640B2 (ja) * | 2020-04-02 | 2024-03-12 | セイコーエプソン株式会社 | 圧粉磁心の製造方法および圧粉磁心 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001524603A (ja) | 1997-11-26 | 2001-12-04 | ミネソタ マイニング アンド マニュファクチャリング カンパニー | ダイヤモンド状カーボンを粒子にコーティングする方法と装置 |
| JP2006344805A (ja) | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Fujifilm Holdings Corp | 電磁波吸収体 |
| JP2009117484A (ja) | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Tamura Seisakusho Co Ltd | 圧粉磁心の製造方法及び圧粉磁心 |
| JP2011003582A (ja) | 2009-06-16 | 2011-01-06 | Asahi Kasei E-Materials Corp | 複合シート |
| JP2012131147A (ja) | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Seiko Epson Corp | プラズマ装置、重合膜生成および表面改質の方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド、インクジェットプリンター |
| JP2018152559A (ja) | 2017-03-09 | 2018-09-27 | Tdk株式会社 | 圧粉磁心 |
| JP2019218516A (ja) | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 住友ベークライト株式会社 | 溶融成形用の樹脂組成物、磁性部材、磁性部材を備えるコイル、磁性部材の製造方法 |
| US20220379373A1 (en) | 2020-01-10 | 2022-12-01 | Basf Se | Soft-magnetic powder comprising coated particles |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06263548A (ja) * | 1993-03-09 | 1994-09-20 | Citizen Watch Co Ltd | 粉末射出成形品の製造方法 |
| JP2005079509A (ja) * | 2003-09-03 | 2005-03-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 軟磁性材料およびその製造方法 |
| JP4483624B2 (ja) * | 2005-02-25 | 2010-06-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 圧粉磁心用の軟磁性金属粉末および圧粉磁心 |
| JP2006351946A (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 軟磁性成形体の製造方法 |
| JP4560077B2 (ja) * | 2007-11-12 | 2010-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | 磁心用粉末および磁心用粉末の製造方法 |
| CN101728049A (zh) * | 2009-12-19 | 2010-06-09 | 中国矿业大学 | 碳包覆金属纳米颗粒为磁载子的磁性液体合成方法及设备 |
| JP5261406B2 (ja) * | 2010-01-15 | 2013-08-14 | トヨタ自動車株式会社 | 圧粉磁心用粉末、圧粉磁心用粉末を圧粉成形した圧粉磁心、及び、圧粉磁心用粉末の製造方法 |
| JP2013522441A (ja) * | 2010-03-23 | 2013-06-13 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | 磁気若しくは磁化成形品を製造するための組成物、及びその組成物の製造方法 |
| JP5389080B2 (ja) * | 2010-08-27 | 2014-01-15 | 株式会社東芝 | 金属含有粒子集合体 |
| JP6064539B2 (ja) * | 2012-11-20 | 2017-01-25 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 圧粉磁芯用粉末の製造方法および圧粉磁芯用粉末 |
| KR102023112B1 (ko) * | 2013-04-19 | 2019-09-19 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 압분 자심용 철분 및 압분 자심용 절연 피복 철분 |
| JP6930722B2 (ja) * | 2017-06-26 | 2021-09-01 | 太陽誘電株式会社 | 磁性材料、電子部品及び磁性材料の製造方法 |
| CN110610803B (zh) * | 2018-06-15 | 2021-09-14 | 山东精创磁电产业技术研究院有限公司 | 一种软磁复合材料的成型方法 |
| US20210035720A1 (en) * | 2019-07-31 | 2021-02-04 | Tdk Corporation | Soft magnetic metal powder and electronic component |
-
2020
- 2020-01-15 JP JP2020004231A patent/JP7413786B2/ja active Active
-
2021
- 2021-01-14 US US17/248,203 patent/US20210213524A1/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001524603A (ja) | 1997-11-26 | 2001-12-04 | ミネソタ マイニング アンド マニュファクチャリング カンパニー | ダイヤモンド状カーボンを粒子にコーティングする方法と装置 |
| JP2006344805A (ja) | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Fujifilm Holdings Corp | 電磁波吸収体 |
| JP2009117484A (ja) | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Tamura Seisakusho Co Ltd | 圧粉磁心の製造方法及び圧粉磁心 |
| JP2011003582A (ja) | 2009-06-16 | 2011-01-06 | Asahi Kasei E-Materials Corp | 複合シート |
| JP2012131147A (ja) | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Seiko Epson Corp | プラズマ装置、重合膜生成および表面改質の方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド、インクジェットプリンター |
| JP2018152559A (ja) | 2017-03-09 | 2018-09-27 | Tdk株式会社 | 圧粉磁心 |
| JP2019218516A (ja) | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 住友ベークライト株式会社 | 溶融成形用の樹脂組成物、磁性部材、磁性部材を備えるコイル、磁性部材の製造方法 |
| US20220379373A1 (en) | 2020-01-10 | 2022-12-01 | Basf Se | Soft-magnetic powder comprising coated particles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021111737A (ja) | 2021-08-02 |
| US20210213524A1 (en) | 2021-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2012132783A1 (ja) | 複合軟磁性粉末及びその製造方法、並びにそれを用いた圧粉磁心 | |
| JP5022999B2 (ja) | 圧粉磁心及びその製造方法 | |
| JP5050745B2 (ja) | リアクトル用コアとその製造方法およびリアクトル | |
| JP5067544B2 (ja) | リアクトル用コアとその製造方法およびリアクトル | |
| CN1914697A (zh) | 压粉铁心及其制造方法 | |
| JP6719607B2 (ja) | シリコン酸化物被覆軟磁性粉末およびその製造方法 | |
| JP7268520B2 (ja) | 磁性粉末、磁性粉末の製造方法、圧粉磁心およびコイル部品 | |
| JP2006351946A (ja) | 軟磁性成形体の製造方法 | |
| JP7388150B2 (ja) | 粒子被覆方法 | |
| JP7413786B2 (ja) | 圧粉磁心の製造方法および圧粉磁心 | |
| Neamţu et al. | Properties of soft magnetic composites based on Fe fibres coated with SiO2 by hydrothermal method | |
| JP5445801B2 (ja) | リアクトル、及び昇圧回路 | |
| WO2018105697A1 (ja) | リアクトルの製造方法、コアの製造方法、コア、リアクトル、軟磁性複合材料、軟磁性複合材料を使用した磁性コア、及び軟磁性複合材料を使用したリアクトル | |
| JP2022008547A (ja) | ＳｉＯ２含有被膜を備えたＳｉ含有Ｆｅ基合金粉及びその製造方法 | |
| JP2015088529A (ja) | 圧粉磁心、磁心用粉末およびそれらの製造方法 | |
| JP7447640B2 (ja) | 圧粉磁心の製造方法および圧粉磁心 | |
| JP2021025127A (ja) | 圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法 | |
| JP4650450B2 (ja) | 圧粉磁心，圧粉磁心の製造方法、及びこれを用いたモータ | |
| JP2014120699A (ja) | Ｆｅ基軟磁性粉末、前記Ｆｅ基軟磁性粉末を用いた複合磁性粉末及び前記複合磁性粉末を用いた圧粉磁心 | |
| JP2006100292A (ja) | 粉末磁性体コアの製造方法及びそれを用いてなる粉末磁性体コア | |
| JP2013004657A (ja) | 磁気部品の製造方法 | |
| JP2023062497A (ja) | 軟磁性合金、圧粉磁心、および磁性部品 | |
| JP4257846B2 (ja) | 軟磁性圧密体の製造方法 | |
| JP2016072553A (ja) | 圧粉磁心及び圧粉磁心の製造方法 | |
| JP2016529727A (ja) | モノリシック電磁コンポーネントを製造する方法及び関連するモノリシック磁気コンポーネント |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427 Effective date: 20200821 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20210916 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20211101 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221102 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230616 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230704 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230828 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231128 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231211 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7413786 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |