JPH0734183A - 複合圧粉磁心材料及びその製造方法 - Google Patents
複合圧粉磁心材料及びその製造方法Info
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- JPH0734183A JPH0734183A JP18144493A JP18144493A JPH0734183A JP H0734183 A JPH0734183 A JP H0734183A JP 18144493 A JP18144493 A JP 18144493A JP 18144493 A JP18144493 A JP 18144493A JP H0734183 A JPH0734183 A JP H0734183A
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- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 複数種の磁性原料粉末を、混合・圧縮・熱処
理により成形固化して得た複合圧粉磁心材料であって、
実質的に30〜60wt％の非晶質合金磁粉と70〜40wt％の鉄
粉とからなる構成とする。 【効果】 高周波数帯域において高い透磁率を有し、か
つ成形体強度も高い複合圧粉磁心材料を、安価に、しか
も高生産性の下で得ることができる。
理により成形固化して得た複合圧粉磁心材料であって、
実質的に30〜60wt％の非晶質合金磁粉と70〜40wt％の鉄
粉とからなる構成とする。 【効果】 高周波数帯域において高い透磁率を有し、か
つ成形体強度も高い複合圧粉磁心材料を、安価に、しか
も高生産性の下で得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、非晶質合金磁性粉と
純鉄粉との組合せになる、透磁率の高周波数特性に優れ
た複合圧粉磁心材料及びその製造方法に関するものであ
る。
純鉄粉との組合せになる、透磁率の高周波数特性に優れ
た複合圧粉磁心材料及びその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ノイズフィルターやスイッチ
ング電源のチョークコイル用の磁心材料として、圧粉磁
心材料が広く利用されている。かかる圧粉磁心材料のな
かで最も安価なものは鉄粉磁心であり、この鉄粉磁心
は、一般に、純鉄粉に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛
と結合剤として固形エポキシ樹脂等の有機系樹脂とを添
加し、 150℃程度の温度でキュア処理を施して固化成形
することによって製造されている。
ング電源のチョークコイル用の磁心材料として、圧粉磁
心材料が広く利用されている。かかる圧粉磁心材料のな
かで最も安価なものは鉄粉磁心であり、この鉄粉磁心
は、一般に、純鉄粉に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛
と結合剤として固形エポキシ樹脂等の有機系樹脂とを添
加し、 150℃程度の温度でキュア処理を施して固化成形
することによって製造されている。
【０００３】ところで近年、スイッチング電源の小型化
や大容量化に伴い、従来にも増して高周波数帯域での透
磁率に優れる圧粉磁心に対する要望が強くなってきた。
この点、上述した鉄粉磁心は、周波数が数10 kHz以上に
なると透磁率が急激に低下するため、上記の要望に応え
ることができない。そこで、上記の要請に応え、高周波
数帯域でも良好な磁気特性を維持できるものとして、い
わゆるセンダスト磁粉に、純鉄粉末やFe−Si合金粉末な
どの展延性金属粉末を添加した複合圧粉磁心材料が提案
された（特開昭63−176446号公報、特開昭63−271905号
公報）。また、この種磁心材料では、加圧成形工程にお
いて、成形圧力を低減できる利点についても述べられて
いる。
や大容量化に伴い、従来にも増して高周波数帯域での透
磁率に優れる圧粉磁心に対する要望が強くなってきた。
この点、上述した鉄粉磁心は、周波数が数10 kHz以上に
なると透磁率が急激に低下するため、上記の要望に応え
ることができない。そこで、上記の要請に応え、高周波
数帯域でも良好な磁気特性を維持できるものとして、い
わゆるセンダスト磁粉に、純鉄粉末やFe−Si合金粉末な
どの展延性金属粉末を添加した複合圧粉磁心材料が提案
された（特開昭63−176446号公報、特開昭63−271905号
公報）。また、この種磁心材料では、加圧成形工程にお
いて、成形圧力を低減できる利点についても述べられて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た複合圧粉磁心材料は、高価なセンダストを主成分とす
るものであるため、製品コストが高いという問題があっ
た。また、展延性金属粉末の添加により成形圧力の低減
が可能になったとはいえ、該粉末の含有量は最大でも30
wt％（以下単に％で示す）に止まり、大部分は極めて固
いセンダスト磁粉であるため、成形圧力を低減できたと
しても依然として15〜22ton/cm2 程度の高い成形圧力を
必要とするところにも問題を残していた。さらに、たと
え上記のような高圧成形を施したとしても、成形体の強
度が弱く、量産性の面からはハンドリング性が悪い等の
問題も残されている。
た複合圧粉磁心材料は、高価なセンダストを主成分とす
るものであるため、製品コストが高いという問題があっ
た。また、展延性金属粉末の添加により成形圧力の低減
が可能になったとはいえ、該粉末の含有量は最大でも30
wt％（以下単に％で示す）に止まり、大部分は極めて固
いセンダスト磁粉であるため、成形圧力を低減できたと
しても依然として15〜22ton/cm2 程度の高い成形圧力を
必要とするところにも問題を残していた。さらに、たと
え上記のような高圧成形を施したとしても、成形体の強
度が弱く、量産性の面からはハンドリング性が悪い等の
問題も残されている。
【０００５】この発明は、上記の問題を有利に解決する
もので、低コストで、かつ透磁率の高周波数特性及び成
形体強度に優れた複合圧粉磁心材料を、その有利な製造
方法と共に提案することを目的とする。
もので、低コストで、かつ透磁率の高周波数特性及び成
形体強度に優れた複合圧粉磁心材料を、その有利な製造
方法と共に提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、上記
の目的を達成すべく、種々の磁性粉末の複合化について
鋭意検討を重ねたところ、一見ミスマッチと考えられた
非晶質合金粉末と純鉄粉の組合せにおいて、予想だにし
得なかった優れた効果が得られたのである。
の目的を達成すべく、種々の磁性粉末の複合化について
鋭意検討を重ねたところ、一見ミスマッチと考えられた
非晶質合金粉末と純鉄粉の組合せにおいて、予想だにし
得なかった優れた効果が得られたのである。
【０００７】すなわち、純鉄粉磁心は、成形圧力：５〜
10 ton/cm2程度の低圧力で磁心を製造できるという特長
があるが、前述したとおり、数10 kHz以上の周波数帯域
では透磁率が低下するという問題があった。一方、非晶
質合金磁粉の磁心は、周波数特性は安定しているとはい
え、全体的な透磁率がセンダストに比べると格段に低い
という難点があった。また、ほとんど塑性変化しないの
で、20 ton/cm2以上の高い圧力でも成形が難しく、磁心
強度が非常に低いという欠点があった。この点について
は、結合剤としての有機系樹脂の添加量を増加すれば、
強度の向上を望み得るけれども、反面で占積率が低下し
透磁率の低下を招く。
10 ton/cm2程度の低圧力で磁心を製造できるという特長
があるが、前述したとおり、数10 kHz以上の周波数帯域
では透磁率が低下するという問題があった。一方、非晶
質合金磁粉の磁心は、周波数特性は安定しているとはい
え、全体的な透磁率がセンダストに比べると格段に低い
という難点があった。また、ほとんど塑性変化しないの
で、20 ton/cm2以上の高い圧力でも成形が難しく、磁心
強度が非常に低いという欠点があった。この点について
は、結合剤としての有機系樹脂の添加量を増加すれば、
強度の向上を望み得るけれども、反面で占積率が低下し
透磁率の低下を招く。
【０００８】従って、両者を組み合わせたとしても、こ
の発明で目指す目的が達成されるとは到底期待できなか
ったのであるが、純鉄粉の配合量を従来に比べて格段に
増大したところ、所期した目的の達成に関し、望外の成
果が得られたのである。この発明は、上記の知見に立脚
するものである。
の発明で目指す目的が達成されるとは到底期待できなか
ったのであるが、純鉄粉の配合量を従来に比べて格段に
増大したところ、所期した目的の達成に関し、望外の成
果が得られたのである。この発明は、上記の知見に立脚
するものである。
【０００９】すなわち、この発明は、複数種の磁性原料
粉末を、混合・圧縮・熱処理により成形固化した複合圧
粉磁心材料であって、実質的に30〜60％の非晶質合金磁
粉と70〜40％の鉄粉とからなることを特徴とする複合圧
粉磁心材料である。
粉末を、混合・圧縮・熱処理により成形固化した複合圧
粉磁心材料であって、実質的に30〜60％の非晶質合金磁
粉と70〜40％の鉄粉とからなることを特徴とする複合圧
粉磁心材料である。
【００１０】また、この発明は、30〜60％の非晶質合金
磁粉と70〜40％の純鉄粉を、混合したのち、加圧成形
し、ついで非晶質合金磁粉の再結晶温度以下の温度で熱
処理を施して固化することを特徴とする複合圧粉磁心材
料の製造方法である。
磁粉と70〜40％の純鉄粉を、混合したのち、加圧成形
し、ついで非晶質合金磁粉の再結晶温度以下の温度で熱
処理を施して固化することを特徴とする複合圧粉磁心材
料の製造方法である。
【００１１】
【作用】この発明に従い、非晶質合金磁粉に大量の純鉄
粉を添加配合することにより、高周波数帯域における透
磁率が、両原料粉のいずれよりも大幅に向上し、安価な
非晶質合金磁粉を原料として、高価なセンダスト系複合
圧粉磁心材料なみの優れた透磁率を得ることができる。
また、この発明に従う複合圧粉磁心材料は、大量の純鉄
粉を含有しているので、センダスト系複合圧粉磁心材料
に比べ一段と低い５ ton/cm2程度の低圧力で成形が可能
であり、また成形体強度も向上する。さらに、作業性及
び設備費の面でも有利である。
粉を添加配合することにより、高周波数帯域における透
磁率が、両原料粉のいずれよりも大幅に向上し、安価な
非晶質合金磁粉を原料として、高価なセンダスト系複合
圧粉磁心材料なみの優れた透磁率を得ることができる。
また、この発明に従う複合圧粉磁心材料は、大量の純鉄
粉を含有しているので、センダスト系複合圧粉磁心材料
に比べ一段と低い５ ton/cm2程度の低圧力で成形が可能
であり、また成形体強度も向上する。さらに、作業性及
び設備費の面でも有利である。
【００１２】以下、この発明について具体的に説明す
る。この発明の非晶質合金磁粉としては、軟磁性粉であ
れば従来公知のものいずれもが使用でき、その組成が特
に限定されることはないが、より安価な素材であるFe−
Ｂ−Si系合金やFe−Co−Ｂ−Si系合金等がとりわけ有利
に適合する。かかる非晶質合金磁粉の製造法についても
特に限定されることはないが、好適には、急冷非晶質合
金の薄帯又は薄片を脆化熱処理し、粉砕整粒することに
よって得ることができる。ここに、上記の脆化処理は、
大気中又は中性雰囲気下において、 350〜475 ℃の温度
で行い、その後磁粉粒径：53〜250 μm 程度に粉砕整粒
することが好ましい。というのは、非晶質合金磁粉の粒
径が53μm より小さくなると透磁率の低下をきたし、一
方 250μm を超えて大きくなると成形性が劣化し、成形
後の強度が低下するからである。
る。この発明の非晶質合金磁粉としては、軟磁性粉であ
れば従来公知のものいずれもが使用でき、その組成が特
に限定されることはないが、より安価な素材であるFe−
Ｂ−Si系合金やFe−Co−Ｂ−Si系合金等がとりわけ有利
に適合する。かかる非晶質合金磁粉の製造法についても
特に限定されることはないが、好適には、急冷非晶質合
金の薄帯又は薄片を脆化熱処理し、粉砕整粒することに
よって得ることができる。ここに、上記の脆化処理は、
大気中又は中性雰囲気下において、 350〜475 ℃の温度
で行い、その後磁粉粒径：53〜250 μm 程度に粉砕整粒
することが好ましい。というのは、非晶質合金磁粉の粒
径が53μm より小さくなると透磁率の低下をきたし、一
方 250μm を超えて大きくなると成形性が劣化し、成形
後の強度が低下するからである。
【００１３】また純鉄粉については、純度：98.5％以上
のものを使用することが好ましい。またかかる純鉄粉の
粒径は 106μm 以下とするのが好ましい。というのは、
純鉄粉の粒径が 106μm より大きくなるとやはり透磁率
の低下を招くからである。図１に、粒径：53〜106 μm
の非晶質合金磁粉：50％と種々の平均粒径になる純鉄
粉：50％からなる原料粉末：100 重量部に対し、ステア
リン酸亜鉛を１重量部加えて混合し、８ ton/cm2で成形
したのち、 475℃で固化成形して得た複合圧粉磁心材料
について、比透磁率の周波数特性に及ぼす鉄粉粒度の影
響について調べた結果を、整理して示す。同図より明ら
かなように、純鉄粉の粒径が 106μm より大きくなると
高周波数帯域における比透磁率の周波数特性が低下して
いる。
のものを使用することが好ましい。またかかる純鉄粉の
粒径は 106μm 以下とするのが好ましい。というのは、
純鉄粉の粒径が 106μm より大きくなるとやはり透磁率
の低下を招くからである。図１に、粒径：53〜106 μm
の非晶質合金磁粉：50％と種々の平均粒径になる純鉄
粉：50％からなる原料粉末：100 重量部に対し、ステア
リン酸亜鉛を１重量部加えて混合し、８ ton/cm2で成形
したのち、 475℃で固化成形して得た複合圧粉磁心材料
について、比透磁率の周波数特性に及ぼす鉄粉粒度の影
響について調べた結果を、整理して示す。同図より明ら
かなように、純鉄粉の粒径が 106μm より大きくなると
高周波数帯域における比透磁率の周波数特性が低下して
いる。
【００１４】さて、実際の磁心製造に際しては、まず上
記した非晶質合金磁粉と純鉄粉とを、30〜60％：70〜40
％の割合で混合する。ここに両磁性原料粉末の割合を上
記の範囲に限定した理由は、非晶質合金磁粉が30％未満
（純鉄粉が70％超）では透磁率は高くなるものの、透磁
率の高周波数特性が劣化し、一方非晶質合金磁粉が60％
を超える（純鉄粉が40％未満）と透磁率が全体的に低下
するからである。
記した非晶質合金磁粉と純鉄粉とを、30〜60％：70〜40
％の割合で混合する。ここに両磁性原料粉末の割合を上
記の範囲に限定した理由は、非晶質合金磁粉が30％未満
（純鉄粉が70％超）では透磁率は高くなるものの、透磁
率の高周波数特性が劣化し、一方非晶質合金磁粉が60％
を超える（純鉄粉が40％未満）と透磁率が全体的に低下
するからである。
【００１５】上記の原料粉末の混合に際して、潤滑剤の
添加は必ずしも必要ではないが、金型保護の面からは、
原料粉末：100 重量部に対して、２重量部以下（好まし
くは0.5 〜1.5 重量部）の範囲で添加することは有利で
ある。ここに、潤滑剤としては、後工程の熱処理時に揮
発して、製品中に残存しないものが好ましく、上記した
ステアリン酸亜鉛の他、ステアリン酸、ステアリンアミ
ド、メループ及びアクロワックス等が有利に適合する。
また、通常の添加量範囲において、結合剤を添加して
も、この発明の効果が損なわれることはない。
添加は必ずしも必要ではないが、金型保護の面からは、
原料粉末：100 重量部に対して、２重量部以下（好まし
くは0.5 〜1.5 重量部）の範囲で添加することは有利で
ある。ここに、潤滑剤としては、後工程の熱処理時に揮
発して、製品中に残存しないものが好ましく、上記した
ステアリン酸亜鉛の他、ステアリン酸、ステアリンアミ
ド、メループ及びアクロワックス等が有利に適合する。
また、通常の添加量範囲において、結合剤を添加して
も、この発明の効果が損なわれることはない。
【００１６】ついで、所望の形状に加圧成形する。この
ときの成形圧力は５〜10 ton/cm2程度で十分であり、か
かる低圧力で十分満足のいく加圧成形性及び磁心強度を
得ることができる。
ときの成形圧力は５〜10 ton/cm2程度で十分であり、か
かる低圧力で十分満足のいく加圧成形性及び磁心強度を
得ることができる。
【００１７】その後、好ましくは中性雰囲気下で熱処理
を施して固化成形するが、このときの処理温度は非晶質
合金材料の結晶化温度以下とする必要がある。というの
は熱処理温度が結晶化温度を超えると透磁率の急激な低
下を招くからである。図２に、粒径：53〜106 μm の非
晶質合金磁粉：60％と粒径：53〜106 μm の純鉄粉：40
％からなる原料粉末：100 重量部に対し、ステアリン酸
亜鉛：1.5 重量部を加えて混合し、８ ton/cm2で成形し
たのち、種々の温度で熱処理を施して得た複合圧粉磁心
材料について、比透磁率の周波数特性に及ぼす熱処理温
度の影響について調べた結果を、整理して示す。なお、
使用した非晶質合金磁粉の再結晶温度は約 550℃であ
る。同図より明らかなように、熱処理温度が再結晶温度
を超えた場合には、高周波数帯域における比透磁率の周
波数特性が著しく劣化している。
を施して固化成形するが、このときの処理温度は非晶質
合金材料の結晶化温度以下とする必要がある。というの
は熱処理温度が結晶化温度を超えると透磁率の急激な低
下を招くからである。図２に、粒径：53〜106 μm の非
晶質合金磁粉：60％と粒径：53〜106 μm の純鉄粉：40
％からなる原料粉末：100 重量部に対し、ステアリン酸
亜鉛：1.5 重量部を加えて混合し、８ ton/cm2で成形し
たのち、種々の温度で熱処理を施して得た複合圧粉磁心
材料について、比透磁率の周波数特性に及ぼす熱処理温
度の影響について調べた結果を、整理して示す。なお、
使用した非晶質合金磁粉の再結晶温度は約 550℃であ
る。同図より明らかなように、熱処理温度が再結晶温度
を超えた場合には、高周波数帯域における比透磁率の周
波数特性が著しく劣化している。
【００１８】
【実施例】非晶質合金（Fe78B13Si9）の薄片（結晶化温
度：550 ℃）を、大気中にて 400℃で30分間焼鈍してか
ら、53μm 以上、250 μm 以下の粒度範囲に粉砕・整粒
した。他方、純鉄粉については、純度：99.0％、粒径：
106 μm 以下のものを用意した。これらの磁性粉末を種
々の割合で配合した原料粉末：100 重量部に対し、潤滑
剤としてステアリン酸亜鉛を 0.5重量部加えて混合し、
ついで油圧成形機により８ ton/cm2の成形圧力で外径：
23mm、内径：13mm、高さ：８mmの磁心に成形した後、窒
素気流中において 475℃, 30分間の熱処理を施し、固化
成形した。かくして得られた複合圧粉磁心の比透磁率の
周波数特性について測定した結果を、図３に示す。なお
図３には、比較のため、鉄粉配合量が 100％の鉄粉磁心
（従来磁心）及び非晶質合金薄片そのものについて調査
した結果も併せて示す。
度：550 ℃）を、大気中にて 400℃で30分間焼鈍してか
ら、53μm 以上、250 μm 以下の粒度範囲に粉砕・整粒
した。他方、純鉄粉については、純度：99.0％、粒径：
106 μm 以下のものを用意した。これらの磁性粉末を種
々の割合で配合した原料粉末：100 重量部に対し、潤滑
剤としてステアリン酸亜鉛を 0.5重量部加えて混合し、
ついで油圧成形機により８ ton/cm2の成形圧力で外径：
23mm、内径：13mm、高さ：８mmの磁心に成形した後、窒
素気流中において 475℃, 30分間の熱処理を施し、固化
成形した。かくして得られた複合圧粉磁心の比透磁率の
周波数特性について測定した結果を、図３に示す。なお
図３には、比較のため、鉄粉配合量が 100％の鉄粉磁心
（従来磁心）及び非晶質合金薄片そのものについて調査
した結果も併せて示す。
【００１９】同図より明らかなように、鉄粉と非晶質合
金磁粉の配合比率に応じて比透磁率の周波数特性は変化
する。すなわち、鉄粉の配合率が高い磁心では、低周波
数帯域での比透磁率は高いけれども、10kz以上では比透
磁率が急激に低下している。この点、この発明に従い、
鉄粉の配合率を40〜60％の範囲に制御した場合は、複合
圧粉磁心の比透磁率は、１MHz の高周波数帯域まで一定
で安定している。
金磁粉の配合比率に応じて比透磁率の周波数特性は変化
する。すなわち、鉄粉の配合率が高い磁心では、低周波
数帯域での比透磁率は高いけれども、10kz以上では比透
磁率が急激に低下している。この点、この発明に従い、
鉄粉の配合率を40〜60％の範囲に制御した場合は、複合
圧粉磁心の比透磁率は、１MHz の高周波数帯域まで一定
で安定している。
【００２０】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、高周波数帯
域において高い透磁率を有し、かつ成形体強度も高い複
合圧粉磁心材料を、安価に、しかも高生産性の下で得る
ことができる。
域において高い透磁率を有し、かつ成形体強度も高い複
合圧粉磁心材料を、安価に、しかも高生産性の下で得る
ことができる。
【図１】鉄粉粒度が比透磁率の周波数特性に及ぼす影響
を示したグラフである。
を示したグラフである。
【図２】熱処理温度が比透磁率の周波数特性に及ぼす影
響を示したグラフである。
響を示したグラフである。
【図３】鉄粉と非晶質合金磁粉の配合比率が比透磁率の
周波数特性に及ぼす影響を示したグラフである。
周波数特性に及ぼす影響を示したグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】 複数種の磁性原料粉末を、混合・圧縮・
熱処理により成形固化した複合圧粉磁心材料であって、
実質的に30〜60wt％の非晶質合金磁粉と70〜40wt％の鉄
粉とからなることを特徴とする複合圧粉磁心材料。 - 【請求項２】 30〜60wt％の非晶質合金磁粉と70〜40wt
％の純鉄粉を、混合したのち、加圧成形し、ついで非晶
質合金磁粉の再結晶温度以下の温度で熱処理を施して固
化することを特徴とする複合圧粉磁心材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18144493A JPH0734183A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 複合圧粉磁心材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18144493A JPH0734183A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 複合圧粉磁心材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0734183A true JPH0734183A (ja) | 1995-02-03 |
Family
ID=16100881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18144493A Pending JPH0734183A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 複合圧粉磁心材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0734183A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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