JPH0536513A - 軟磁性金属合金粉末及びそれを用いた圧粉磁芯 - Google Patents

軟磁性金属合金粉末及びそれを用いた圧粉磁芯

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JPH0536513A
JPH0536513A JP3214553A JP21455391A JPH0536513A JP H0536513 A JPH0536513 A JP H0536513A JP 3214553 A JP3214553 A JP 3214553A JP 21455391 A JP21455391 A JP 21455391A JP H0536513 A JPH0536513 A JP H0536513A
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JP
Japan
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alloy powder
dust core
metal alloy
powder
soft magnetic
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JP3214553A
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Yoichi Mamiya
洋一 間宮
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ニッケル(Ni)及び鉄(Fe)との合金粉
末を加圧成形して作る圧粉磁芯において、表面電気絶縁
特性に優れた軟磁性金属合金粉末、及び高周波領域にお
ける比透磁率特性の劣化の少ない、しかも電極を磁芯表
面に一体に形成可能な圧粉磁芯とする。 【構成】 軟磁性金属合金粉末を高電圧パルス放電処理
した雰囲気中で、50℃ないし500℃の温度で加熱処
理して表面に緻密な酸化膜を形成した軟磁性金属合金粉
末を成形して、硬化性樹脂バインダ、又は無機質バイン
ダを添加し圧粉磁芯に加圧成形することにより、高周波
特性に優れた圧粉磁芯とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、比抵抗の高い表面層を
形成した軟磁性金属合金粉末、及び該軟磁性金属合金粉
末を使用し成形したチョークコイル等に用いる圧粉磁芯
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高周波で用いるチョークコイルの磁芯と
して、軟磁性フェライト磁芯や圧粉磁芯が使用されいて
る。これらのうち、フェライト磁芯は飽和磁束密度が小
さいため電流容量の大きいチョークコイルでは大形にな
るという欠点を有している。これに対して、78パーマ
ロイ等に代表される、Fe−Ni系合金粉末を成形して
作られた圧粉磁芯は、軟磁性フェライト磁芯に比べてほ
ぼ2倍の大きさの飽和磁束密度を有し、また高温度によ
る焼結工程が不用であるため、部品としてトータルコス
トが安価になるという長所を有している。こうした金属
合金粉末を成形して作られる圧粉磁芯の周波数と比透磁
率との関係は、磁芯の使用周波数領域が高周波側になる
に従い、渦電流損失の増大ににより実効的な比透磁率の
値が減少する。
【0003】こうした、渦電流損失による比透磁率の低
下を防止する方法としては、磁芯を構成する金属合金粉
末粒子表面を、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の高分
子有機化合物や、水ガラス等の無機質のバインダ材で被
覆したり、金属合金粉末を大気中で加熱することによ
り、粉末粒子表面に緻密な酸化物薄膜層を形成させて、
粉末粒子間の電気的絶縁特性を向上させ、高周波におけ
る比透磁率の低下を防止する方法が一般的に適用されて
いる。
【0004】しかし、これらの方法には、前者の場合、
バインダの混合量の増加に伴い、金属合金粉末の占積率
が減少し、比透磁率が減少していくという問題点があ
る。また、後者の場合には、本発明におけるパーマロイ
のように、アルミニウム(Al)やシリコン(Si)等
が低温においても優先的に酸化され、また緻密な酸化物
薄膜層を形成する成分を合金中に含まない場合には、充
分な電気絶縁特性を確保できる酸化物被膜層を形成する
ために高温での加熱が必要であり、形成される酸化物層
も著しく厚いものとなる。このため、圧粉磁芯中の金属
合金粉末の占積率が低下する結果となり、これに加え
て、熱歪や、内部酸化等の原因により、金属合金粉末そ
のものの軟磁性が劣化し、全体として圧粉磁芯に成形し
た時の特性が著しく劣化するといった問題点が存在す
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
を改善して、軟磁気特性を劣化させることなく、表面比
抵抗の高いFe−Ni系軟磁性金属合金粉末、及び該軟
磁性金属合金粉末を使用することにより、圧粉磁芯の高
周波域における比透磁率の劣化の小さい適用し得る周波
数領域が高周波側にのびた圧粉磁芯を実現することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、Fe及びNi
を主成分とし、これにモリブデン(Mo)、銅(Cu)
等の第3元素を添加含有するFe−Ni系軟磁性金属合
金粉末(以下、単に粉末)を、強酸化性雰囲気が形成さ
れる放電大気雰囲気中で比較的低温で加熱処理を行い、
粉末粒子表面層に緻密な酸化物薄膜層を形成させること
により、軟磁気特性を劣化させることなく、表面比抵抗
の高い軟磁性金属合金粉末を提供するものであり、更に
この酸化処理粉末を圧粉磁芯として形成するこにより、
高周波域における比透磁率の劣化を小さくして適用周波
数領域の高周波化した軟磁性金属合金粉末及びそれを用
いた圧粉磁芯を実現するものである。
【0007】即ち本発明は、1.鉄(Fe)、及びニッ
ケル(Ni)を主成分とし他の元素を含有する軟磁性金
属合金粉末を、高電圧パルス放電処理を施した活性酸素
を含む雰囲気中で、50℃ないし500℃の温度で加熱
処理して表面に緻密な酸化膜を形成したことを特徴とす
る軟磁性金属合金粉末である。2.鉄(Fe)、及びニ
ッケル(Ni)を主成分とし他の元素を含有する軟磁性
金属合金粉末を高電圧パルス放電処理を施した活性酸素
を含む雰囲気中で、50℃ないし500℃の温度で加熱
処理した軟磁性金属合金粉末に、硬化性樹脂バインダ又
は無機質バンイダを添加し、成形してなることを特徴と
する圧粉磁芯である。
【0008】
【作用】一般に、78パーマロイのようなFe、及びN
iを主成分とし、Fe−Ni合金に他のMo,Cu,C
r等の元素を添加したFe−Ni系合金を大気中で加熱
処理した場合、合金表面にNiOやNiFe24等の酸
化物被膜層が形成されるが、合金表面を充分に被覆し尽
くすためには、600℃ないし700℃以上での加熱処
理が必要とされる。しかし、強固で安定なAl23やS
iO2の不動態膜を形成するAlやSi等の元素が含ま
れていない場合には、600℃以上で加熱処理を行うと
酸素イオンの金属合金内部への拡散が活発となるため酸
化物被膜の成長が著しい。このため、合金表面を充分に
覆い尽す酸化物層を形成させた場合、その被膜厚さは著
しく厚いものとなり、圧粉磁芯中の合金粉末の占積率を
低下させる結果となり、比透磁率の低下がさけられない
状態となる。一方、一般に大気中で放電を行うと、大気
中の酸素分子が酸素原子に解離し(厳密には酸素原子、
オゾン、酸素分子の共存した状態)、著しく酸化力の強
い雰囲気が生成することが知られている。
【0009】本発明は、この強酸化性雰囲気を利用し熱
処理をすることにより、Fe−Ni系合金粉末に対し
て、比較的低温でも充分に緻密な酸化物被膜層を薄く形
成することができ、比抵抗の高い粉末を得ることが容易
となる。従って、この処理粉末を圧粉磁芯に成形した場
合、粉末粒子表面の酸化物薄膜層により粉末粒子間の電
気絶縁が確保され、しかも薄膜であるため、合金粉末の
占積率を著しく低下させることがなく、それ故磁芯に成
形した時、比透磁率の低下を招くことを防止できるもの
である。
【0010】本発明において、粉末の加熱処理温度を5
0℃ないし500℃としたのは、加熱処理温度が50℃
未満では、放電処理した強酸化性雰囲気中でも、粉末粒
子表面に充分な酸化物被覆層が形成されず、圧粉磁芯の
比抵抗が顕著に向上しないからであり、また加熱処理温
度が500℃を越えると、圧粉磁芯の比透磁率の低下が
著しく、未処理粉末を使用した圧粉磁芯の比透磁率と比
較して、その値が1/2を下回る結果となるからであ
る。
【0011】
【実施例】以下本発明の実施例について述べる。
【0012】
【実施例1】アトマイズ法により、78重量%Ni残鉄
の金属合金粉末を作成し、250ミクロンないし10ミ
クロンに分級し、Fe−Ni圧粉磁芯成形用粉末を得
た。次に、ほぼ間隔が50mmの平行電極間に100K
V,10MHzのパルス電圧を印加させて放電を発生さ
せ、この放電処理後の大気を連続的に熱処理炉中に供給
しながら、30℃ないし700℃で各温度で各々2時
間、前記粉末を加熱処理した。同様に、単に大気中30
℃ないし700℃で、各々の温度で2時間加熱処理した
同粉末、及び未処理粉末も準備した。しかる後、これら
の各粉末に対し、エポキシ樹脂を1.0重量%混合した
後、成形圧力15ton/cm2で、外径20mm、内
径10mmで、高さ5mmのリング状圧粉磁芯を得た。
これらの圧粉磁芯における処理粉末の占積率は、全て約
90体積%であった。次に、これらの圧粉磁芯の上下端
面を銅板電極で挟み、10Vの直流電圧を加えて圧粉磁
芯の比抵抗を測定し、またこれら圧粉磁芯に巻線をし、
YHP製インピーダンスアナライザーを用いて、周波数
500KHzでの圧粉磁芯の比透磁率を測定した。その
結果を図1に示す。図1において、○印は高電圧パルス
放電雰囲気中で加熱処理を施したものの特性を示し、□
印は大気中加熱処理を施したものの特性を示す。放電処
理を行わない通常の大気中で加熱処理を行った粉末を使
用した圧粉磁芯では、加熱温度が500℃を越えるまで
比抵抗の著しい増加はみられない。また、この時比抵抗
の増加にともない比透磁率の減少が著しい。これに対
し、放電大気雰囲気中で加熱処理を行った粉末を使用し
た圧粉磁芯においては、加熱温度50℃×2時間でも比
抵抗の明らかな増加が認められる。この時、加熱温度範
囲が50℃ないし500℃で各温度に2時間保持した範
囲であれば、圧粉磁芯の比透磁率は未処理粉末を使用し
た圧粉磁芯の値の1/2以下になっていない。
【0013】
【実施例2】実施例1で作成した圧粉磁芯のうち、高電
圧パルス放電大気雰囲気中で200℃×2時間熱処理し
た粉末からなる圧粉磁芯と、未処理粉末の圧粉磁芯につ
いて、実施例1と同一のYHP製インピーダンスアナラ
イザーを用いて、比透磁率と周波数の関係について測定
した。その結果を図2に示す。図2において、実線は未
処理の粉末、破線は高電圧パルス放電雰囲気中200℃
×2時間処理した粉末、1点鎖線は200℃×2時間の
大気中処理の粉末、2点鎖線は600℃×2時間大気中
熱処理の粉末の場合を示す。高電圧パルス放電大気雰囲
気中で粉末の熱処理を行うことにより、未処理粉末の圧
粉磁芯に比較して、比透磁率が低下することなく高周波
側でも高い比透磁率を維持している。
【0014】実施例1、実施例2における結果より、以
下の結論が導き出される。実施例1において、本発明に
よる高電圧パルス電圧で処理した金属合金粉末を使用し
た圧粉磁芯は、比透磁率の著しい低下なしに磁芯にした
時の比抵抗値が顕著に向上した。これは、粉末粒子表面
に緻密でしかも薄い酸化物被覆層が形成されたことに起
因すると考えられる。従って、本発明により軟磁気特性
を著しく劣化させることなく、比抵抗値の高い軟磁性金
属合金粉末の製造が可能となった。更に、本発明による
処理粉末を使用した圧粉磁芯は、この緻密で薄い電気絶
縁特性の高い酸化物被覆層により、圧粉磁芯内の粉末粒
子間の電気絶縁特性が確保され、渦電流損失が低減され
る。これにより、実施例2で示したように、比透磁率の
著しい低下を招くことなく、圧粉磁芯の周波数特性が向
上したものと考えられる。即ち、粉末粒子の個々に酸化
物被覆層が存在し、本発明による圧粉磁芯の耐電圧性が
向上している。このため、表面実装形のインダクタを形
成する圧粉磁芯として使用する場合、電極と一体成形す
る圧粉磁芯は電気絶縁特性と耐電圧性が同時に要求され
るが、本発明による軟磁性金属合金粉末を用いることに
より、圧粉磁芯と電極とを一体成形した圧粉磁芯の適用
が可能となる。従って、本発明により適用周波数が高周
波化され、しかも耐電圧性に優れた表面実装電極が一体
で形成される圧粉磁芯の提供が可能となった。
【0015】なお、本発明の実施例においては、合金粉
末として78重量%Ni残鉄の金属合金粉末の結果につ
いて述べているが、本発明はFe−Ni合金のみに限定
されるものではなく、他の鉄系、Fe−Si系、Fe−
Si−Al系、非晶質合金系粉末にも同様に適用実施し
得ることは当然である。
【0016】
【発明の効果】Fe及びNiを主成分として含有し、ま
た他の副元素を添加含有するFe−Ni系軟磁性金属合
金粉末を高電圧放電雰囲気中で生成した強酸化性雰囲気
中の大気雰囲気中で加熱処理を行うことにより、粉末粒
子表面に緻密な酸化物薄膜層を形成し、作られた軟磁性
金属合金粉末を用いた圧粉磁芯は、高周波域における比
透磁率の特性に優れ、又電極を磁芯と一体に形成でき、
表面実装可能なインダクタに使える圧粉磁芯とすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における各圧粉磁芯の熱処理温度と比
透磁率、見かけの抵抗との関係を示す特性図。
【図2】実施例2における各々の条件で作られた圧粉磁
芯の周波数と比透磁率との関係を示す特性図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄(Fe)、及びニッケル(Ni)を主
    成分とし他の元素を含有する軟磁性金属合金粉末を、高
    電圧パルス放電処理を施した活性酸素を含む雰囲気中
    で、50℃ないし500℃の温度で加熱処理して表面に
    緻密な酸化膜を形成したことを特徴とする軟磁性金属合
    金粉末。
  2. 【請求項2】 鉄(Fe)、及びニッケル(Ni)を主
    成分とし他の元素を含有する軟磁性金属合金粉末を高電
    圧パルス放電処理を施した活性酸素を含む雰囲気中で、
    50℃ないし500℃の温度で加熱処理した軟磁性金属
    合金粉末に、硬化性樹脂バインダ又は無機質バンイダを
    添加し、成形してなることを特徴とする圧粉磁芯。
JP3214553A 1991-07-30 1991-07-30 軟磁性金属合金粉末及びそれを用いた圧粉磁芯 Pending JPH0536513A (ja)

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