JPH08236333A - 圧粉磁芯とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い充填率で、高い透磁率を示し、かつ高い
機械的強度を有するＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末を主要
な構成要素とする圧粉磁芯とその製造方法を提供する。 【構成】 Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末に対して、Ｎｉ
−Ｆｅ−Ｍｏを主成分とする合金粉末を１０〜４０ｗｔ
％混合し、シリコーン樹脂を混合した後圧縮成形し、そ
の圧縮成形体を酸化性雰囲気中、５００〜８００℃で熱
処理した圧粉磁芯である。

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
いられる高性能化した金属系の圧粉磁芯とその製造方法
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、金属系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が小
さいという欠点を有している。これに対して、Ｆｅ−Ｓ
ｉ−Ａｌ合金系金属粉末（以下、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合
金粉末）を圧縮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飽和磁束密度を有し、
且つ素材コストが安価であるという長所を有している。

【０００３】こうしたＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末を圧
縮成形して作製される圧粉磁芯の透磁率（以下、μとい
う）は、金属粉末の充填率と相関関係があり、μを得る
ためには、金属粉末の充填率を充分に高くする必要があ
る。

【０００４】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なるに従い、
渦電流損失の増大によってμは減少していく傾向を示
す。一般に渦電流損失は、金属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、
金属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。

【０００５】また、金属粉末を圧縮成形した場合には、
圧縮歪による軟磁性の劣化が生じる。このような圧縮歪
による軟磁性の劣化に対しては、圧縮成形体を非酸化雰
囲気中で、熱処理することにより、歪を開放し、軟磁性
を回復させる方法が効果的であることが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、金属粉末の歪
開放温度領域では、圧粉体の結着材として、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、塩ビ樹脂の、ほとんどの有機系樹
脂の使用が不可能であり、無機系バインダーを使用する
必要がある。無機系バインダーとしては、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、無機ガラス材
は、７００℃程度以上に加熱した場合、金属粉末粒子と
の結着が低下し、金属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は劣化しやすい等の
欠点を有していた。また、非酸化性雰囲気中で加熱処理
を行った場合では、μの向上は、顕著であるものの酸化
被膜の形成がないために、高絶縁性は得られないなどの
問題があった。

【０００７】従って、本発明の課題は、高い充填率で、
高μを示し、かつ高い機械的強度を有するＦｅ−Ｓｉ−
Ａｌ系合金粉末を主要な構成とする圧粉磁芯とその製造
方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
すべく検討したところ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金粉末
は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末と比べ塑性変形しやす
く、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末に、シリコーン樹脂と
共にＮｉ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金粉末を混合すれば、圧縮成
形によって高充填率の圧粉磁芯を得ることができること
を確かめた。他方、合金粉末間の絶縁を十分に確保する
ために、所定の温度で酸化性雰囲気中熱処理を行ったと
ころ、他の特性を劣化させることなく、μの周波数特性
を改善できることを見い出した。

【０００９】即ち、本考案は、磁性を持つ合金粉末を
圧縮成形した圧粉磁芯において、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌを主
成分とする合金粉末に対して、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｏを主成
分とする合金粉末を１０ｗｔ％から４０ｗｔ％の範囲で
混合した混合合金粉末に、シリコーン樹脂を混合し、圧
縮成形したことを特徴とする圧粉磁芯であり、又、前
記記載の圧粉磁芯の製造方法において、Ｆｅ−Ｓｉ−
Ａｌを主成分とする合金粉末に対して、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍ
ｏを主成分とする合金粉末を１０ｗｔ％から４０ｗｔ％
の範囲で混合した混合合金粉末に、シリコーン樹脂を混
合し、これを圧縮成形した圧粉成形体を酸化性雰囲気中
で、５００℃から８００℃の範囲で熱処理することを特
徴とする圧粉磁芯の製造方法である。

【００１０】

【作用】Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末に軟らかいＮｉ−
Ｆｅ−Ｍｏ系合金粉末を混合し、シリコーン樹脂を結着
材として混合し、この混合合金粉末を圧縮成形すること
により、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金粉末の塑性変形が生じ
て充填率が高い圧粉体が形成される。さらに適当な、温
度範囲の大気などの酸化性雰囲気中で熱処理を行うこと
により、シリコーン樹脂分解に伴う体積収縮によるＦｅ
−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末の実質の充填率の向上に加え、
圧縮歪の開放、合金相の安定化、酸化被膜の形成等によ
り、高磁束密度を有し且つ充分な絶縁性を有する圧粉磁
芯を得ることができると考えられる。又Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍ
ｏ系合金粉末の塑性変形によって粉末粒子間の定着を高
めることとなり、圧粉体の機械的強度をあげることが可
能となった。

【００１１】又熱処理の際、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ー
ン化合物は残存する。この残存物は、シリカ（Ｓｉ
Ｏ₂）を主体とした化合物として形成されているため、
絶縁性の確保にはシリコーン樹脂の使用は好適であると
考えられる。

【００１２】本発明において、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金
粉末に対するＮｉ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金粉末の混合割合を
１０〜４０ｗｔ％としたのは、１０ｗｔ％未満では、粉
末充填率の顕著な向上がみられず、４０ｗｔ％を超えた
範囲では、１００ｋＨｚにおけるμがＮｉ−Ｆｅ−Ｍｏ
系合金粉末を混合していないものと同等またはそれより
も低い値となるためである。

【００１３】また、圧粉磁芯の熱処理条件を、５００℃
〜８００℃の範囲としたのは、５００℃未満では、圧粉
磁芯のμの周波数特性が、熱処理を施さないものにくら
べて著しい向上が認められないからであり、８００℃を
超えると、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。

【００１４】

【実施例】以下に本発明を実施例によって説明する。こ
の圧粉磁芯は、数１０〜数１００ｋＨｚの周波数領域で
主に使用されるので、圧粉磁芯のμの値の評価は、測定
周波数１００ｋＨｚにおいて行う。

【００１５】（実施例１）図１は、本発明の一実施例に
よって得た圧粉磁芯のμおよび充填率を示す図である。
図１（ａ）は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末に対する、
Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金粉末の各混合割合を有し、後述
する所定の過程を経て得たリング状圧粉磁芯のμを示す
図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のリング状圧粉磁
芯におけるＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末の充填率を示す
図である。

【００１６】真空溶解炉で、１０ｗｔ％Ｓｉ−５ｗｔ％
Ａｌ−ｂａｌＦｅ合金インゴットを作製し、ジョークラ
ッシャー、ディスクミルを使用して粉砕し、これを、１
００μｍ以下に分級し、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末を
得た。同様にして、１００μｍ以下に分級した、組成比
が８１ｗｔ％Ｎｉ−１７ｗｔ％Ｆｅ−２ｗｔ％ＭｏのＮ
ｉ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金粉末を作製した。次にこれらの合
金粉末をＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末の重量に対してＮ
ｉ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金粉末の重量割合が０、５、１０、
１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０ｗｔ
％となるように調製し、Ｖ型混合機を用いて約３０分間
それぞれを混合した。さらに、シリコーン樹脂をバイン
ダーとして２.０ｗｔ％混合した後、成形圧５ｔｏｎ／
ｃｍ²で外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍで、高さ５ｍｍの
リング状圧粉磁芯を得た。

【００１７】このようにして得た、これらの圧粉磁芯を
酸化性雰囲気である大気中で、７００℃、２時間熱処理
を行った後、充填率を測定した。リング状試料に対して
巻線をしＹＨＰ製インピーダンスアナライザー４１４９
Ａを用いて、周波数１００ｋＨｚでの圧粉磁芯のμを測
定した。これらの結果を各々図１（ｂ）および図１
（ａ）に示す。図１（ａ）および図１（ｂ）より、Ｎｉ
−Ｆｅ−Ｍｏ系合金粉末の混合割合が１０ｗｔ％〜４０
ｗｔ％の範囲では、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末のみの
圧粉体にくらべて、μの値および充填率ともに向上して
いることが判る。しかし、この範囲外ではμおよび充填
率のうち少なくとも一方の値が低く、必ずしも有効とは
ならない。

【００１８】（実施例２）図２は、本発明の他の実施例
によって得た圧粉磁芯のμに及ぼす熱処理温度の影響を
示す図である。実施例１で作製したＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系
合金粉末に、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金粉末を重量割合２
０ｗｔ％混合し、実施例１と同様な方法により圧縮成形
した圧粉磁芯を作製し、大気中、３００℃、４００℃、
５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃、
１０００℃の各温度で熱処理を行った。次にこれら熱処
理済圧粉磁芯に巻線を施しＹＨＰ製インピーダンスアナ
ライザー４１４９Ａを用いて、圧粉磁芯の周波数１００
ｋＨｚにおけるμを測定し、その結果を図２に示す。図
２からわかるように、熱処理温度が５００℃〜８００℃
の温度範囲で高いμを示しているが、この温度範囲外で
は、周波数特性の劣化によりμは殆ど増加しない。

【００１９】（実施例３）図３は、本発明によって得た
圧粉磁芯の圧環強度を示す図である。前記実施例１で作
製したＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末及びＮｉ−Ｆｅ−Ｍ
ｏ系合金粉末を実施例１と同じ混合割合で調製し、これ
らを実施例１と同様な方法により圧縮成形し、熱処理を
した圧粉磁芯を得、ＪＩＳＺ２５０７規格に従って、圧
粉成形体の圧環強度を測定した。図３は、Ｎｉ−Ｆｅ−
Ｍｏ系合金粉末の混合割合に対して圧環強度は単調に増
加し、混合割合が１０ｗｔ％、４０ｗｔ％では、それぞ
れ約１０％、３０％増加することを示している。

【００２０】尚、本実施例は、シリコーン樹脂の添加量
が２ｗｔ％の混合合金粉末で説明したが、混合、成形に
支障のない様増減しても本発明の効果は失われない。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によって、
Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末に対してＮｉ−Ｆｅ−Ｍｏ
系合金粉末を１０〜４０ｗｔ％混合し、シリコーン樹脂
を混合して圧縮成形した後、大気中で５００〜８００℃
で熱処理することにより、従来の圧粉磁芯よりも高い充
填率で、高μを示し、かつ高い機械的強度を有する圧粉
磁芯とその製造方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によって得た圧粉磁芯のμお
よび充填率を示す図。図１（ａ）は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ
系合金粉末に対するＮｉ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金粉末の各混
合割合を有し、所定の過程を経て得たリング状圧粉磁芯
のμを示す図。図１（ｂ）はリング状圧粉磁芯における
Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末の充填率を示す図。

【図２】本発明の実施例によって得た圧粉磁芯のμに及
ぼす熱処理温度の影響を示す図。

【図３】本発明によって得た圧粉磁芯の圧環強度を示す
図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性を持つ合金粉末を圧縮成形した圧粉
   磁芯において、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌを主成分とする合金粉
   末に対して、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｏを主成分とする合金粉末
   を１０ｗｔ％から４０ｗｔ％の範囲で混合した混合合金
   粉末に、シリコーン樹脂を混合し、圧縮成形したことを
   特徴とする圧粉磁芯。
2. 【請求項２】 請求項１記載の圧粉磁芯の製造方法にお
   いて、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌを主成分とする合金粉末に対し
   て、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｏを主成分とする合金粉末を１０ｗ
   ｔ％から４０ｗｔ％の範囲で混合した混合合金粉末に、
   シリコーン樹脂を混合し、これを圧縮成形した圧粉成形
   体を酸化性雰囲気中で、５００℃から８００℃の範囲で
   熱処理することを特徴とする圧粉磁芯の製造方法。