JPH06342715A - 圧粉磁芯およびその製造方法 - Google Patents

圧粉磁芯およびその製造方法

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JPH06342715A
JPH06342715A JP5154160A JP15416093A JPH06342715A JP H06342715 A JPH06342715 A JP H06342715A JP 5154160 A JP5154160 A JP 5154160A JP 15416093 A JP15416093 A JP 15416093A JP H06342715 A JPH06342715 A JP H06342715A
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dust core
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Yoichi Mamiya
洋一 間宮
Satoshi Kuroda
聡 黒田
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Tokin Corp
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    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い磁性密度とμの周波数特性に優れた圧粉
磁芯およびその製造方法を提供すること。 【構成】 磁性合金粉末に結着剤としてシリコーン樹脂
を混合して圧縮成形体とし、該圧縮成形体を500〜1
100℃の温度で熱処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チョークコイル等に用
いられる金属系圧粉磁芯およびその製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】高周波で用いられるチョークコイルとし
て、フェライト磁芯や圧粉磁芯が使用されている。これ
らのうち、フェライト磁芯は飽和磁束密度(Bs)が小
さいという欠点を有している。これに対して、純Fe粉
末を成形して作製される圧粉磁芯は、軟磁性フェライト
に比べて著しく大きいBsを有し、且つ素材コストが安
価であるため、電子部品として広く活用されている。
【0003】しかし、近年、電子装置の大電流化にとも
ない、圧粉磁芯に対して、更に高磁束密度化の要求が高
まっている。
【0004】Fe−Co−V系合金は、合金系材料とし
ては、最大のBsを持ち、ヨーク材料等に広く使用され
ている。圧粉磁芯に、このFe−Co−V系合金材料を
使用することにより、高Bsの圧粉磁芯材料の提供が可
能となると考えられる。
【0005】しかし一般に、合金粉末を圧縮成形して作
製される圧粉磁芯のBs、及び透磁率(μ)は、合金粉
末の充填率と相関関係にあり、充分なBs、及び、高い
μを得るためには、合金粉末の充填率を充分に高くする
必要がある。
【0006】その一方で、金属系圧粉磁芯の周波数とμ
の関係は、一般に周波数領域が高周波側に行くに従い、
渦電流損失の増大によりμが減少して行く傾向にある。
一般に渦電流損失は、合金粉末間の絶縁性に大きく依存
するため、充填率を高くした圧粉磁芯においては、合金
粉末間の密着性が高まり、絶縁が充分に確保されないた
め、μの周波数特性が顕著に劣化する傾向にある。
【0007】また、Fe−Co−V系合金は、一般に、
磁気特性向上を目的として、熱処理が施されるが、圧粉
磁芯材料として該合金材料を使用する場合、熱処理を施
すためには、従来結着材として使用されている有機樹脂
系バインダーの使用が困難となる。
【0008】一般に、圧粉磁芯に熱処理が必要な場合に
は、主に水ガラス等の無機ガラス材が結着材として使用
されることが多い。しかし、こうした無機ガラス材は、
接着強度が弱く、圧粉体の強度を充分に確保することが
難しいことに加え、700℃以上程度に加熱した場合、
合金粉末粒子との結着が低下し、合金粉末粒子間の絶縁
が劣化する傾向にあるため、圧粉磁芯の周波数特性を劣
化させやすい等の欠点を有している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】充分なBsを得るため
に、圧粉磁芯の合金粉末の充填率を上げても合金粉末間
の絶縁性を劣化することなく、したがって渦電流損失の
増大を抑止して良好なμの周波数特性を得ようとするの
が本発明の技術的課題である。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、合金粉末に、
シリコーン樹脂を、粉末重量に対して1.0〜5.0w
t%混合して圧縮成形した後、該圧縮成形体(以下、圧
粉体と称する)を、500℃〜1000℃で熱処理する
ことにより、高Bsを有する圧粉磁芯を提供するもので
ある。
【0011】一般に、金属系圧粉磁芯は、数10〜数1
00KHzの周波数領域での使用が主であるので、本発
明では、測定周波数100KHzにおける圧粉磁芯のμ
の値が、熱処理を行うことにより、熱処理前よりも向上
することを条件として設定した。
【0012】
【作用】Fe−Co−V合金は、高い飽和磁束密度を利
用して、ヨーク材料として広く利用されているが、精密
鋳造体や焼結体が主であり、こうした形態では、材料の
比抵抗率が低く、本発明が対象とする利用分野である高
周波領域での使用は困難である。そこで、本発明では、
合金粉末粒子間の絶縁を確保したまま、合金粉末の充填
率を充分に高くすることが重要な課題となっている。
【0013】本発明によれば、Fe−Co−V系合金粉
末に、シリコーン樹脂を結着材として混合し、この混合
粉末を圧縮成形した後、適正な温度範囲で熱処理を行う
ことにより、圧縮歪の開放、合金相の安定化に加え、シ
リコーン樹脂分解にともなう体積収縮により、合金粉末
の充填率が向上し、高飽和磁束密度を有する圧粉磁芯を
得ることが可能となる。この時、シリコーン樹脂は、加
熱分解反応を起こすが、樹脂中主鎖の主成分であるシリ
コン化合物が残存する。この残存物は、シリカ(SiO
2)を主体とした化合物として形成されているため、著
しく高い絶縁性を有し、加えて、合金粉末粒子表面を強
固に覆うため、合金粉末粒子間の絶縁を充分に確保し、
渦電流損失を増加させることなく、合金粉末の充填率を
向上させることが可能となっている。また、上記の加熱
後の残存物は、基本的に強い結合力を有するため、熱処
理後に適当な残存量を有するシリコーン樹脂を使用する
ことで、圧粉体の充分な強度を確保することが可能とな
る。
【0014】本発明者らは、種々検討した結果、加熱分
解後のシリコン化合物残存量が重量比で50%以上であ
れば、充分な圧粉体強度が得られることを見出した。
【0015】
【実施例】以下実施例について述べる。
【0016】(実施例1)水アトマイズ法にて、49w
t%Co−2wt%V−bal.Feなる組成で、平均
粒径が50μmの合金粉末を作製し、圧粉体作製用原料
粉末とした。
【0017】次に、この合金粉末に対し、加熱分解後の
残存量が約80%であるシリコーン樹脂を、合金粉末重
量に対し、0.1、0.3、0.5、1.0、2.0、
3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、
9.0、10.0各重量%となるように混合した後、成
形圧力10ton/cm2で、外径20mm、内径10
mmで、高さ5mmのリング形状に圧縮成形して圧粉体
を得た。次に、これら圧粉体を、アルゴン雰囲気中80
0℃で2時間熱処理を施した。
【0018】次に、JISZ2507規格に基づき、こ
れら熱処理済圧粉体の圧環強度を測定し、シリコーン樹
脂の混合量と、圧粉体の圧環強度の関係を求めた。その
結果を、図1にしめす。
【0019】図1より、合金粉末重量に対する、シリコ
ーン樹脂の混合量が、1.0%未満の範囲では、圧粉成
形体の圧環強度が著しく低下していることがわかる。し
たがって、充分な強度を有する圧粉体を、工業的に安定
して製造するためには、合金粉末重量に対して、少なく
とも1.0%以上のシリコーン樹脂を混合することが望
ましいと判断できる。
【0020】(実施例2)実施例1で作製した圧粉体の
うち、シリコーン樹脂を、合金粉末重量に対し、1.
0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.
0、8.0、9.0、10.0各重量%となるように混
合した後、成形圧力10ton/cm2で、外径20m
m、内径10mmで、高さ5mmのリング形状に圧縮成
形して圧粉体を得た。
【0021】次に、これら圧粉体をアルゴン雰囲気中8
00℃で2時間熱処理した圧粉磁芯とした後、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100KHzにおけるμを測定し、圧粉磁芯のμ
と、シリコーン樹脂の混合量との関係について求めた。
その結果を、図2にしめす。
【0022】図2より、シリコーン樹脂の混合量が、合
金粉末重量に対して5.0%を越えると、μが、混合量
1.0%の試量の1/2以下となることがわかる。
【0023】(実施例3)実施例1と同様に、シリコー
ン樹脂の混合量が、合金粉末重量に対して1.0、3.
0、5.0各重量%である各圧粉体を作製し、これら圧
粉体に、アルゴン雰囲気中、300℃、400℃、50
0℃、600℃、700℃、800℃、900℃、10
00℃、1100℃の各温度で2時間熱処理を行い圧粉
磁芯とした。
【0024】次に、これら熱処理済圧粉磁芯に巻線を
し、YHP製インピーダンスアナライザーを用いて、圧
粉磁芯の周波数100KHzにおけるμを測定し、圧粉
磁芯のμと、熱処理温度との関係について求めた。その
結果を図3にしめす。
【0025】図3より、熱処理温度が500℃未満で
は、圧粉磁芯のμが、熱処理を施さないものと顕著な差
が認められないことがわかる。また、熱処理温度が90
0℃を越えると、圧粉磁芯のμが著しく低下し始める
が、1000℃では、熱処理前よりも高μをしめしてい
る。さらに、熱処理温度が1000℃を越えると、明ら
かに熱処理前よりも低μとなることがわかる。
【0026】次に、作製した圧粉磁芯のうち、シリコー
ン樹脂の混合量が、合金粉末重量に対して1.0%、及
び、5.0%で、アルゴン雰囲気中、600℃、700
℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃の各
温度で2時間熱処理を行った圧粉磁芯について、YHP
製インピーダンスアナライザーを用いて、圧粉磁芯の周
波数とμの関係について測定した。その結果を、図4に
しめす。
【0027】図4より、熱処理温度が900℃を越える
圧粉磁芯では、μの周波数特性が著しく劣化しているこ
とがわかる。
【0028】また、図3において、熱処理温度が900
℃を越えると、μが著しく低下していく傾向をしめして
いるが、これは、図4の結果にしめされているように、
μの周波数特性が劣化し、周波数100KHzに到る前
に、μの減衰が始まっているためであることがわかる。
これは、900℃を越える温度範囲では、合金粉末の焼
結が開始し、粉末粒子間の絶縁が破壊され、圧粉磁芯の
渦電流損失が増加したためと理解される。
【0029】(実施例4)実施例1と同一の合金粉末を
使用し、バインダーとして、水ガラスを合金粉末重量に
対して1.0重量%混合し、実施例1と同一の条件で圧
縮成形した後、アルゴン雰囲気中800℃で2時間熱処
理を行い、比較用圧粉磁芯を作製した。
【0030】次に、実施例4において作製した圧粉磁芯
のうち、シリコーン樹脂の混合量が、合金粉末重量に対
して1.0重量%で、アルゴン中800℃熱処理を行っ
た圧粉磁芯と上記比較用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、圧粉磁芯の周波
数とμの関係について測定した。その結果を、図5にし
めす。
【0031】図5は、シリコーン樹脂をバインダーとし
て使用することにより、従来の水ガラスを使用した圧粉
磁芯よりも、μの周波数が優れた圧粉磁芯を作製するこ
とが可能であることを示している。
【0032】以上、纏めると、本発明において、合金粉
末に対するシリコーン樹脂の最適混合量を、合金粉末重
量に対して1.0〜5.0%としたのは、1.0%未満
では、充分な強度を持つ圧粉磁芯を、安定的に製造する
ことが困難となるからであり、5.0%を越えると、圧
粉磁芯のμが、シリコーン樹脂を1.0%混合した圧粉
磁芯の1/2以下となり、工業的に有益なものでないと
判断されるからである。
【0033】また、圧粉磁芯の熱処理条件において、最
適温度範囲を500℃〜1000℃としたのは、500
℃未満では、圧粉磁芯のμが、熱処理を施さないものと
著しい差が認められないからであり、1000℃を越え
ると、合金粉末の焼結が開始され、圧粉磁芯のμの周波
数特性が著しく劣化し、100KHzにおけるμが、熱
処理前よりも低い値となるためである。
【0034】尚、本発明の実施例においては、合金粉末
として、49wt%Co−2wt%V−bal.Fe合
金粉末、及び、加熱分解後残存量約80wt%のシリコ
ーン樹脂を使用した圧粉磁芯の結果について述べている
が、本発明は、これのみに限定されるものではなく、同
様の主成分系合金や、それに他元素を添加した合金組成
系の金属粉末、及び、加熱分解後残存量が50wt%以
上のシリコーン樹脂を使用しても、同様の結果が得られ
ることは、当業者であれば容易に理解できる。
【0035】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、F
e,Co,Vを主成分とする合金粉末に結着剤としてシ
リコーン樹脂を、合金粉末に対して、1.0%〜5.0
重量%加えて圧縮成形体となし、更に、この圧縮成形体
を不活性雰囲気中、500〜1000℃の温度範囲で熱
処理することにより、チョークコイル等に用いるのに最
適な高い飽和磁束密度を有し、μの周波数特性に優れた
圧粉磁芯が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における、シリコーン樹脂の合金粉末
重量に対する混合比率と、圧縮成形体の圧環強度の関係
をしめす特性図。
【図2】実施例2における、シリコーン樹脂の合金粉末
重量に対する混合比率と、圧粉磁芯の周波数100KH
zにおけるμの関係をしめす特性図。
【図3】実施例3における、熱処理温度と、圧粉磁芯の
周波数100KHzにおけるμの関係をしめす特性図。
【図4】実施例3における、シリコーン樹脂の合金粉末
重量に対する混合比率が、1.0%、5.0%である圧
粉磁芯の、周波数とμの関係をしめす特性図。
【図5】実施例4における、各圧粉磁芯の周波数とμの
関係をしめす特性図。
【符号の説明】
1 シリコーン樹脂混合量 1%の圧粉磁芯 2 シリコーン樹脂混合量 3%の圧粉磁芯 3 シリコーン樹脂混合量 5%の圧粉磁芯 4 熱処理温度 600℃の圧粉磁芯 5 熱処理温度 700℃の圧粉磁芯 6 熱処理温度 800℃の圧粉磁芯 7 熱処理温度 900℃の圧粉磁芯 8 熱処理温度 1000℃の圧粉磁芯 9 熱処理温度 1100℃の圧粉磁芯 10 シリコーン樹脂混合圧粉磁芯 11 水ガラス混合圧粉磁芯(比較用圧粉磁芯)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01F 41/02 G 8019−5E

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄(Fe),コバルト(Co)およびバ
    ナジウム(V)を主成分とする合金粉末とこれらを結着
    する有機バインダとを含む圧粉磁芯において、前記有機
    バインダはシリコーン樹脂であって、該シリコーン樹脂
    と該磁性合金粉末との混合物より成る圧縮成形体が不活
    性雰囲気中500〜1000℃の温度で熱処理されてい
    ることを特徴とする圧粉磁芯。
  2. 【請求項2】 鉄(Fe)、コバルト(Co)、バナジ
    ウム(V)を主成分とする合金粉末に、シリコーン樹脂
    を、該合金粉末重量に対して1.0〜5.0重量%混合
    して圧縮成形した後、該圧縮成形体を、不活性雰囲気中
    500〜1000℃の温度で熱処理することを特徴とす
    る圧粉磁芯の製造方法。
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