JPH01294804A

JPH01294804A - 圧粉コア用強磁性粉末および圧粉コア

Info

Publication number: JPH01294804A
Application number: JP63250535A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Hirai; 平井　一法; Tsutomu Cho; 勤長; Masao Shigeta; 重田　政雄
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-02-25
Filing date: 1988-10-04
Publication date: 1989-11-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、チョークコイル等に用いられる圧粉コア用の
強磁性粉末およびそれを用いた圧粉コアに関する。

〈従来の技術〉スイッチング電源の出力平滑用、ノイズフィルター用ノ
ーマルモードチョーク等にチョークコイルが利用されて
いる。　チョークコイルは、一般に、直流電流に重畳し
て交流電流が流れるように構成され、その磁気特性とし
ては、Ｂ−Ｈ特性図においてＢ−Ｈ特性の不飽和領域が
広いことが要求される。　このため、従来、チョークコ
イルのコアにケイ素鋼板やアモルファス合金薄帯等の巻
回体を用い、このコアの磁路にギャップを設けて不飽和
領域を広くすることが行なわれている。

しかし、コアにギャップを設けた場合、ギャップ近傍で
磁気漏洩を生じ、また、損失が増大する他、磁歪振動に
よる唸りを生じるなど問題がある。　また、巻回体にギ
ャップを形成するので、生産性も悪い。

このような問題を解決するために、強磁性粉末を温間あ
るいは冷間ブレスにより圧粉した圧粉コアが製造されて
いる。　圧粉コアによれば、上記の問題が解決されるば
かりでなく、コアの形状を自在に設計することができる
。

圧粉コアの原料粉末の材質としては、センダスト、Ｍｏ
−パーマロイ、ケイ素鉄合金等の強磁性粉末が用いられ
ているが、特に高い透磁率および飽和磁束密度と低損失
が得られるアモルファス合金粉末を用いた圧粉コアも提
案されている（特開昭５３−１００９０５号公報、特開
昭５５−１３３５０７号公報、特開昭５７−３９１０３
号公報、特開昭５９−１６３０６号公報、特開昭６０−
２４３４６号公報）。

これらの圧粉コアに用いる場合、アモルファス合金粉末
等の強磁性粉末を、通常、ケイ酸塩、水ガラス等の絶縁
層で被覆して渦電流を防ぎ、透磁率の周波数特性の悪化
を防止している。

〈発明が解決しようとする課題〉しかし、強磁性粉末としてアモルファス合金粉末を用い
る場合、アモルファス合金粉末は一般に高速急冷法によ
り得られる薄帯を粉砕して製造するため、粉砕時に粉末
表面に鋭い凹凸を生じる。　例えば、特開昭５５−１２
８５０６号公報、特開昭６０−４３４０１号公報では、
このような粉砕を行っているため、粉砕により不規則な
鋭い凹凸を粒子表面に生じるため、絶縁層を被覆後圧粉
して圧粉コアを得る場合、他の粉末表面の凹凸により絶
縁層が破壊され、圧粉コアの透磁率の周波数特性が悪化
し、損失が増大する。

また、圧粉時には、粉末表面に存在する凹凸のため粉末
間に摩擦が生じ、圧粉が困難となる。

なお、このような事情は、高速急冷法により得られる薄
帯を粉砕して得られるセンダスト粉末においても同様で
ある。　センダスト粉末は、通常、厚さ２５−程度のセ
ンダスト薄帯を単ロール法等により製造したのち、１／
４インチ以下のスチールボールな用いた振動ミルで粉砕
して得られるが、このようにして得られるセンダスト粉
末は、脆（、エツジが鋭い粉となってしまう。

また、このような事情は、ケイ素含有量の多いケイ素鉄
合金粉末についても同様である。

本発明は、圧粉が容易で、表面の絶縁層が破壊されにく
い圧粉コア用強磁性粉末およびこの粉末を用いた透磁率
の周波数特性が良好で損失の少ない圧粉コアを提供する
ことを目的とする。

く課題を解決するための手段〉このような目的は、下記の本発明によって達成される。

すなわち、本発明は、下記（１）〜（６）である。

（１）厚さがｔである圧粉コア用強磁性粉末において、
表面に存在する凸部の曲率半径をｒとしたとき、ｒ≦０
．５μｍかつｔ　／　ｒ　＞　２５である凸部を実質的
に有しないことを特徴とする圧粉コア用強磁性粉末。

（２）ｒ≦０．５戸である凸部を実質的に有しない上記
（１）に記載の圧粉コア用強磁性粉末。

（３）ｔ／ｒ＞２５である凸部を実質的に有しない上記
（１）に記載の圧粉コア用強磁性粉末。

（４）アモルファス合金、センダストまたはケイ素鉄合
金から構成される上記（１）ないしく３）のいずれかに
記載の圧粉コア用強磁性粉末。

（５）上記（１）ないしく４）のいずれかに記載の圧粉
コア用強磁性粉末の表面に、絶縁層を有することを特徴
とする圧粉コア用強磁性粉末。

（６）上記（１）ないしく５）のいずれかに記載の圧粉
コア用強磁性粉末を含有することを特徴とする圧粉コア
。

以下、本発明の具体的構成を、詳細に説明する。

本発明の圧粉コア用強磁性粉末は、鱗片状であることが
好ましく、光回折法を利用した粒度分布測定によって定
義される平均粒径は４０〜３０００１ＪＪｌ、好ましく
は５０〜３０００戸、より好ましくは５０〜８００−程
度、その平均厚さは１０〜５０戸、好ましくは１５〜４
５μｓ、より好ましくは１５〜２５−程度である。　ま
た、平均径を平均厚さで除した値であるアスペクト比は
３〜２００、好ましくは１２〜４７程度である。　なお
、平均厚さおよび平均径は、走査型電子顕微鏡により測
定すればよい。

本発明では、このような強磁性粉末において、その平均
厚さをｔとし、粉末表面に存在する凸部の曲率半径なｒ
としたとき、ｒ≦０．５戸かつｔ　／　ｒ　＞　２５で
ある凸部を実質的に有しないものである。

すなわち、本発明の強磁性粉末の表面には、ｒｈｏ、５
μまたはｔ　／　ｒ≦２５の少な（とも一方を満足する
ｒを有する凸部しか存在しないものとされる。

さらに詳述すると、本発明の強磁性粉末は、表面にｒ≦
０．５μｍである凸部を実質的に有しない強磁性粉末を
包含し、また、表面にｔ　／　ｒ〉２５である凸部を実
質的に有しない強磁性粉末も包含するものである。

なお、好ましくは、強磁性粉末は表面にｒ≦１μｍかつ
ｔ　／　ｒ　＞　２５である凸部を実質的に有しないも
のとされる。

すなわち、本発明では、強磁性粉末は、その主面および
側面に上記のような凸部を実質的に有しないものであり
、そして、特に、主面と側面との境界、すなわちエツジ
の曲率半径が上記のものであることが好ましい。

この場合、実質的に凸部を有しないとは、粉末１００個
につき上記のような凸部が、好ましくは２０個以下、よ
り好ましくは１０個以下、さらに好ましくは５個以下し
か存在しないことを意味する。

なお、本発明の圧粉コア用強磁性粉末は、通常、後述す
るような絶縁層を被覆して用いられる。　　　・本発明の強磁性粉末は、このような構成により後述する
圧粉時に互いに他の粉末の絶縁層を破壊することがな（
、透磁率の周波数特性が良好に保たれる。

このような本発明の強磁性粉末および圧粉コアの製造方
法を、アモルファス合金粉末を例に挙げて説明する。

まず、所定の組成の母合金を製造し、これを溶融して公
知の液体急冷法等の高速急冷法により薄帯化する。

母合金の組成としては、ＦｅあるいはＣｏを主成分とし
、高速急冷により非晶質化する公知の種々のものであれ
ばよく、鉄族元素としてＦｅあるいはＣＯの他に鉄族遷
移金属元素を含んでいてもよ（、鉄族元素中のＦｅの含
有量が４０ａｔ％以上、より好ましくは６０〜１００ａ
ｔ％であり、Ｓｔ％Ｂ、Ｐ％Ｃ，Ａ４２等の１種以上を
ガラス化元素として含むものであることが好ましい。

薄帯の厚さは１０〜３０−程度とする。

得られた薄帯を、好ましくは脆化のための熱処理を行な
った後、粉砕する。

脆化のための熱処理は、温度３００〜５００℃程度にて
０．５〜５時間程度加熱することにより行なうことが好
ましい。

粉砕には、スタンプミル、ボールミル、振動ボールミル
等を用いることが好ましい。

この粉砕により、上記の寸法程度の鱗片状のアモルファ
ス合金粉末とする。

次に、得られた鱗片状のアモルファス合金粉末の主面、
側面および主面と側面との境界のエツジに存在する上記
のような凸部を除去する。

凸部の除去は、どのような方法によってもよく、上記の
ような凸部が除去できれば本発明の効果は実現する。

凸部の除去方法の具体例としては、スペックミル（振動
ボールミル）の研磨作用によるものが挙げられる。　ス
ペックミルは、通常、粉砕に用いられるが、スペックミ
ルのボール径を小さくすることにより衝撃力が減少し、
上記のような凸部の研削作用を発揮する。　本発明の強
磁性粉末を得るために好適なボール径、作業時間等は、
粉末の組成、粉末の充填量等に依存するため、実験的に
求めることが好ましい。

ボール径は１〜５０ｍｍ程度が好ましく、より好ましく
は０．８〜３ｍｍ程度である。

また、凸部の除去は、アモルファス合金粉末を塩酸等の
鉱酸処理することによっても行なうことができる。　具
体的には、０．１〜ＩＮ程度のＨＣＩ溶液にアモルファ
ス合金粉末を浸漬し、好ましくは撹拌しながら１秒〜１
時間程度処理する。　次いで、水洗、アルコール洗浄を
行ない乾燥する。　なお、塩酸処理の他、硝駿、硫酸等
を用いることによっても凸部の除去を行なうことが可能
である。

凸部の除去後、アモルファス合金粉末に絶縁層を被覆す
る。

絶縁層としては、絶縁機能を有する材質であれば特に制
限はな（、水ガラス、シリカコロイド、シランカップリ
ング剤、リン酸亜鉛等を用いることができるが、後述す
る圧粉工程で温間ブレスを用いる場合、耐熱性、絶縁性
、絶縁層の厚さの点から、水ガラス、シリカコロイド等
が好ましく、これらのうち経済性の点で特に水ガラスを
用いることが好ましい。

水ガラスとは、アルカリ−ケイ酸系ガラスの濃厚水溶液
である。

絶縁層の厚さとしては、用いる材質にもよるが、０．１
〜２戸程度であることが、充分な絶縁効果が得られ、し
かも圧粉コア中のアモルファス合金粉末の充填率を高め
、透磁率を向上させることができるので好ましい。

絶縁層被覆後、圧粉を行なう。　圧粉には冷間ブレス、
温間ブレスのいずれも用いることができるが、上記のよ
うに薄帯を機械的に粉砕して得られる粉末は常温での塑
性変形が困難であるので、温間ブレスにより圧粉しトロ
イダル等の所望のコア形状に成形することが好ましい。

温間ブレスの温度は、用いるアモルファス合金組成のガ
ラス転移点より高（結晶化温度より低いものとする。　
また、１間プレスの圧力保持時間は、１〜６０秒間程度
、圧力は１〜２゜ｔ　／　ｃ　ｍ　”程度であることが
好ましい。

なお、粉末を金型に充填する際には、潤滑剤を使用する
ことが好ましい。　用いる潤滑剤としては、冷間ブレス
により圧粉する場合はステアリン酸亜鉛等の通常用いら
れる潤滑剤を使用することができるが、温間ブレスによ
り圧粉する場合、耐熱性が要求されるため、二硫化モリ
ブデン等の耐熱性を有する固体潤滑剤を用いることが好
ましい。　二硫化モリブデンを用いる場合、使用量はア
モルファス合金粉末に対し０．１〜５ｗｔ％程度である
ことが、アモルファス合金粉末の充填率を低下させずに
必要な潤滑効果を得るために好ましい。

圧粉後のアモルファス合金粉末には、歪取りのために熱
処理を施すことが好ましい。　熱処理温度は、用いるア
モルファス合金組成のキュリー点より高（結晶化温度よ
り低い温度であることが好ましい。　熱処理時間は、１
０分〜２時間とすることが好ましい。　また、熱処理時
の雰囲気は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気であること
が好ましい。

この後、通常、エポキシ樹脂等により塗装し、チョーク
コイル等用のコアとして用いる。

以上ではアモルファス合金粉末について説明したが、本
発明は、センダスト粉末およびケイ素鉄合金粉末にも好
適に適用することができる。

本発明をセンダスト粉末に適用する場合、センダスト粉
末はアモルファス合金粉末に比べ著しく脆いため、凸部
の除去に上記したようなスペックミルを使用する場合、
スチールボールではなくアルミナ、ジルコニア等のボー
ルを用いることが好ましい。　なお、さらに好ましくは
、センダスト粉末の凸部の除去は、前記のような鉱酸処
理により行なうことが好ましい。

また、本発明をケイ素鉄合金粉末に適用する場合の処理
は、アモルファス合金粉末の場合と同様に行なうことが
できる。

なお、センダスト粉末およびケイ素鉄合金粉末の圧粉は
、冷間ブレスにより行なうことができる。

〈実施例〉以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をさらに詳
細に説明する。

［実施例１］ＦｅｔａＳｉ＊Ｂ＋ｓ（数字は原子比を表わす）の組成
の合金を溶湯とし、液体急冷法により厚さ２１−のアモ
ルファス合金薄帯を作製した。

この薄帯に４００℃、１時間の脆化処理を施し次いで振
動ミルにより粉砕した。

得られたアモルファス合金粉末は鱗片状であり、光回折
を用いた粒度分布測定器による測定の結果、平均粒径９
８μであり、走査型電子顕微鏡による測定の結果、平均
厚さ２１戸、アスペクト比は２１であった。　このアモ
ルファス合金粉末をサンプルＮｏ、１とした。　このサ
ンプルの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による粉末主面と
粉末側面の境界付近の写真を第１図に示す。

第１図に示されるように粉砕後の粉末の主面と側面との
境界のエツジは鋭いものであった。

このエツジの曲率半径は、０．５戸以下であり、粉末の
厚さをエツジの曲率半径で除した値は４２以上であった
。

次に、サンプルＮｏ、１の粉末をスペックミルに投入し
、粉末表面、特に主面と側面境界のエツジを研削処理す
ることにより凸部の除去を行なった。　スペックミルの
ボール径は１．５６＋＋＋ｍ、作業時間は０，５時間と
した。

研削処理後の粉末をサンプルＮｏ、２とした。

このサンプルの主面と、側面との境界付近の写真を第２
図に示す。

第２図から明らかなように、粉砕後に存在した粉末表面
の鋭い凸部は消失し、粉末表面には曲率半径２−以下の
凸部は実質的に存在しない。　すなわち、粉末の厚さを
凸部の曲率半径で除した値は１０．５未満であった。

また、粉砕後の粉末を０．５ＮＨＣβ溶液に浸漬し、撹
拌しながら１０分間表面溶解処理することにより凸部の
除去を行なった。　その後、水洗、アルコール洗浄を行
ない乾燥した。

得られた粉末を、サンプルＮ０１３とした。

このサンプルにおいても、粉砕後に存在した粉末表面の
鋭い凸部は消失し、粉末表面には曲率半径３−以下の凸
部は実質的に存在せず、粉末の厚さを凸部の曲率半径で
除した値は７未満であった。

［実施例２］サンプルＮｏ、１の粉末を水ガラス１ｗｔ％水溶液に浸
漬し、その後、１２０℃にて３０分間乾燥した。　乾燥
後、凝集した粉末を解砕、整粒した。　これにより約１
．２μ厚の絶縁層が形成された。

次に、この粉末を、粉末に対し３ｗｔ％の二硫化モリブ
デンと混合し、金型に充填して温間ブレスにより圧粉し
、外径１４ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ５ｍｍのトロイダ
ル状の圧粉コアを作製した。　温間ブレスの温度は４７
０℃、保持圧力は１０ｔ／ｃｍ”、圧力保持時間は３０
分間とした。　このコアをサンプルＮｏ、１１とした。

サンプルＮｏ、２および３を用い、サンプルＮｏ、１と
同様にして圧粉コアを得、それぞれサンプルＮｏ、２１
および３１とした。

これらのサンプルについて、下記の磁気特性を測定した
。

（磁気特性） ■実効透磁率（μｍ。）横河ヒューレットパッカード社ＩＬＦインピーダンスアナライザー４１９２Ａを使用して測定
した。

測定磁界Ｈｍ＝１０ｍＯｅとした。

■コアロスノルマ社製Ｕファンクションメータを使用して測定した
。

測定周波数１００ＫＨｚ、測定レベルＢｍ＝５００Ｇとした。

結果を表１に示す。

表　　　　　　　１表１に示されるように、本発明のサンプルＮ０８２１お
よび３１では実効透磁率μｍ。の周波数特性が良く、か
つ、コアロスがＮｏ、１１に比較して約半分以下という
優れた値であり、これより絶縁層の破壊が生じていない
ことがわかる。

これに対し、サンプルＮｏ、１．１では、ＩＭＨｚにお
ける実効透磁率が低（、また、コアロスも高い。　これ
は、温間ブレス時に粉末表面の鋭い凸部が他の粉末の絶
縁層を破壊したためと考えられる。

［実施例３］実施例１に準じて種々のアモルファス合金粉末を作製し
、これらの粉末表面の凸部の除去処理を行なった。　次
いで、実施例２に準じてこれらの強磁性粉末に絶縁層を
被覆し、種々の圧粉コアサンプルを作製した。

得られた圧粉コアサンプルに対し、実施例２と同様な磁
気特性の測定を行なった。

強磁性粉末の組成、平均粒径、平均厚さ（ｌおよびアス
ペクト比を、表２に示す。

また、凸部除去処理後の粉末表面に存在した凸部の曲率
半径の実質的な最小値ｒおよびｔ／ｒを、表２に示す。

　さらに、凸部除去方法も表２に示す。

磁気特性の測定結果を、表２に示す。

［実施例４］急冷法により作製したセンダスト薄帯を振動ミルにより
粉砕し、センダスト粉末を得た。

また、ケイ素鋼板を振動ミルにより粉砕し、ケイ素鉄合
金粉末を得た。

これらの強磁性粉末を上記実施例に準じて１規定の塩酸
で処理し、粉末表面の凸部の除去を行なった。

次いで、実施例２に準じてこれらの強磁性粉末に絶縁層
を被覆し、種々の圧粉コアサンプルを作製した。　なお
、圧粉は冷間ブレスにより行なった。

結果を表３に示す。

上記実施例の結果から、本発明の効果が明らかである。

〈発明の作用効果〉本発明の圧粉コア用強磁性粉末は、その厚さをｔ、その
表面に存在する凸部の曲率半径ｒとしたとき、ｒ≦０．
５４かツｔ　／　ｒ　＞　２５である凸部を実質的に有
しないため、絶縁層被覆後圧粉される際に、互いに他の
粉末の絶縁層を破壊することがなく、透磁率の周波数特
性が良好である。

また、粉末には鋭い凹凸がないので、粉末間の摩擦が低
くなり、圧粉が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、粒子構造を示す図面代用写真で
あって、アモルファス合金粉末の走査型電子顕微鏡写真
である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）厚さがｔである圧粉コア用強磁性粉末において、
表面に存在する凸部の曲率半径をｒとしたとき、ｒ≦０
．５μｍかつｔ／ｒ＞２５である凸部を実質的に有しな
いことを特徴とする圧粉コア用強磁性粉末。
（２）ｒ≦０．５μｍである凸部を実質的に有しない請
求項１に記載の圧粉コア用強磁性粉末。
（３）ｔ／ｒ＞２５である凸部を実質的に有しない請求
項１に記載の圧粉コア用強磁性粉末。
（４）アモルファス合金、センダストまたはケイ素鉄合
金から構成される請求項１ないし３のいずれかに記載の
圧粉コア用強磁性粉末。
（５）請求項１ないし４のいずれかに記載の圧粉コア用
強磁性粉末の表面に、絶縁層を有することを特徴とする
圧粉コア用強磁性粉末。
（６）請求項１ないし５のいずれかに記載の圧粉コア用
強磁性粉末を含有することを特徴とする圧粉コア。