KR101626659B1 - Soft magnetic material composition and manufacturing method thereof, magnetic core, and, coil type electronic component - Google Patents
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Abstract
뛰어난 자기 특성을 가지는 연자성체 조성물 및 그 제조 방법, 자심, 및, 코일형 전자 부품을 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로서, 본 발명에 관련된 연자성체 조성물은, 복수의 연자성 합금 입자와, 상기 연자성 합금 입자간에 존재하는 입계를 가지는 연자성체 조성물이다. 연자성 합금 입자가, Fe-Si-M계 연자성 합금 또는 Fe-Ni-Si-M계 연자성 합금으로 구성되고, 상기 M은, Cr, Al, Ti, Co 및 Ni에서 선택되는 적어도 1개이며, 상기 입계에는, Li가 존재하는 것을 특징으로 한다. The present invention provides a soft magnetic body composition having excellent magnetic properties, a method for producing the soft magnetic body composition, a magnetic core, and a coil type electronic component. The soft magnetic body composition according to the present invention comprises a plurality of soft magnetic alloy particles, Is a soft magnetic material composition having a grain boundary existing between alloy particles. Wherein the soft magnetic alloy particles are composed of an Fe-Si-M based soft magnetic alloy or an Fe-Ni-Si-M based soft magnetic alloy and the M is at least one selected from Cr, Al, Ti, , And Li is present in the grain boundaries.
Description
본 발명은, 연자성체 조성물 및 그 제조 방법, 자심, 및, 코일형 전자 부품에 관한 것이다. The present invention relates to a soft magnetic body composition, a manufacturing method thereof, a magnetic core, and a coil type electronic component.
금속 자성체는, 페라이트에 비교하여, 높은 포화 자속 밀도를 얻을 수 있는 등의 이점이 있다. 이러한 금속 자성체 재료로는, 연자성 합금 등을 이용한 자성 재료가 알려져 있다. The metal magnetic body has an advantage such that a high saturation magnetic flux density can be obtained as compared with ferrite. As such a metal magnetic material, a magnetic material using a soft magnetic alloy or the like is known.
이러한 연자성 합금은, 자성 재료로서의 응용 범위를 넓히기 위해서, 성형체로 한 경우의 기계적 강도의 향상이 요망되고 있다. 여기서, 특허문헌 1에서는, Fe-Si-M계 연자성체 합금(단, M은, 철보다 산화하기 쉬운 금속 원소)을 이용한, 강도가 높은 자성 재료가 제안되어 있다. Such a soft magnetic alloy is required to have improved mechanical strength in the case of a molded body in order to broaden the range of application as a magnetic material. Here, in Patent Document 1, a magnetic material having high strength using an Fe-Si-M type soft magnetic alloy (note that M is a metal element that is more easily oxidized than iron) is proposed.
그러나, 이러한 자성 재료에서는, Fe-Si-M계 연자성체 합금에 있어서의 Si의 함유량이 증가할수록, 고저항·고투자율이 향상되는 한편, 성형성이 악화하는 문제가 있었다. 또한, M이 크롬(Cr)인 경우에는, Fe-Si-M계 연자성체 합금에 있어서의 Cr의 함유량이 증가할수록, 열처리에 의해 투자율의 향상 효과가 늘어하는 한편으로, 열처리 후의 비저항이 낮아지는 문제가 있었다. 이들 문제로부터, 고투자율을 달성하는데는 한계가 있었다. However, in such a magnetic material, as the content of Si in the Fe-Si-M based soft magnetic alloy increases, there is a problem that the high resistance and high permeability are improved and the formability is deteriorated. In the case where M is chromium (Cr), as the content of Cr in the Fe-Si-M soft magnetic alloy is increased, the effect of improving the magnetic permeability is increased by the heat treatment while the specific resistance after the heat treatment There was a problem. From these problems, there is a limit to achieving high permeability.
본 발명은, 이러한 실정을 감안하여 이루어져, 뛰어난 자기 특성을 가지는 비자성체 조성물 및 그 제조 방법, 자심, 및, 코일형 전자 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a non-magnetic body composition having excellent magnetic properties, a manufacturing method thereof, a magnetic core, and a coil type electronic component.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관련된 연자성체 조성물은, 복수의 연자성 합금 입자와, 상기 연자성 합금 입자간에 존재하는 입계를 가지는 연자성체 조성물로서, 상기 연자성 합금 입자가, Fe-Si-M계 연자성 합금 또는 Fe-Ni-Si-M계 연자성 합금으로 구성되고, 상기 M은, Cr, Al, Ti, Co 및 Ni에서 선택되는 적어도 1개이며, 상기 입계에는, Li가 존재하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 Li의 함유량이, 연자성 합금 100질량%에 대하여, Li2O 환산으로, 0.35∼10000ppm이다.
바람직하게는, 상기 입계에는 또한 Si가 존재한다.
또한, 본 발명에 관련된 자심은, 상기 중 어느 하나에 기재된 연자성체 조성물로 구성된다.
또한, 본 발명에 관련된 코일형 전자 부품은 상기 자심을 가진다.
코일형 전자 부품으로는, 특별히 한정되지 않지만, 인덕터 부품, EMC용 코일 부품, 트랜스 부품 등의 전자 부품이 예시된다. 특히, 휴대전화 등의 DC-DC 컨버터 등에 적합하게 이용할 수 있다. In order to achieve the above object, a soft magnetic body composition according to the present invention is a soft magnetic body composition having a plurality of soft magnetic alloy particles and a grain boundary existing between the soft magnetic alloy particles, wherein the soft magnetic alloy particles are Fe-Si -M based soft magnetic alloy or Fe-Ni-Si-M based soft magnetic alloy, wherein M is at least one selected from Cr, Al, Ti, Co and Ni, and Li is present in the grain boundaries .
Preferably, the content of the Li, with respect to 100% by weight of soft magnetic alloy, a Li 2 O equivalent, a 0.35~10000ppm.
Preferably, Si is also present in the grain boundary.
Further, the magnetic core according to the present invention is composed of the soft magnetic material composition described in any one of the above.
Further, the coil-type electronic component according to the present invention has the magnetic core.
Examples of the coil-type electronic component include, but are not limited to, an inductor component, an EMC coil component, and a transformer component. In particular, it can be suitably used for a DC-DC converter such as a cellular phone.
본 발명에 관련된 연자성체 조성물에서는, 연자성 합금 입자의 입계에, Li가 존재함으로써, 뛰어난 자기 특성을 발휘한다. In the soft magnetic body composition according to the present invention, excellent magnetic properties are exhibited by the presence of Li in the grain boundaries of the soft magnetic alloy particles.
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도 1은 본 발명의 일실시 형태에 관련된 자심이다.
도 2는 도 1에 도시하는 자심의 주요부 확대 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 자심의 주요부 확대 단면도이며, Li의 존재를 나타내는 모식도이다. Fig. 1 is a magnetic core according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged cross-sectional view of a main portion of the magnetic core shown in Fig.
Fig. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main portion of the magnetic core shown in Fig. 1 and is a schematic diagram showing the presence of Li. Fig.
이하, 본 발명을, 도면에 나타내는 실시 형태에 의거하여 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
본 실시 형태에 관련된 코일형 전자 부품용 자심은, 압분 성형에 의해 성형되는 압분 자심이다. 압분 성형은, 프레스 기계의 금형 내에, 연자성 합금 분말을 포함하는 재료를 충전하고, 소정의 압력으로 가압하여 압축 성형을 실시함으로써 성형체를 얻는 방법이다. The magnetic core for a coil-type electronic part according to the present embodiment is a compacted magnetic core that is molded by the powder compacting. The powder compacting is a method of obtaining a molded body by filling a mold material of a press machine with a material containing a soft magnetic alloy powder and pressing at a predetermined pressure to perform compression molding.
본 실시 형태에 관련된 자심의 형상으로는, 도 1에 도시한 트로이달형 외, FT형, ET형, EI형, UU형, EE형, EER형, UI형, 드럼형, 포트형, 컵형 등을 예시할 수 있다. 이 자심의 주위에 권선을 소정 권회수만큼 권회함으로써 원하는 코일형 전자 부품을 얻을 수 있다. As the shape of the magnetic core according to the present embodiment, it is possible to use the torsional type, FT type, ET type, EI type, UU type, EE type, EER type, UI type, drum type, For example. A desired coil-shaped electronic component can be obtained by winding the winding around the magnetic core by a predetermined number of turns.
본 실시 형태에 관련된 코일형 전자 부품용 자심은, 본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물로 구성되어 있다. The magnetic core for the coil-shaped electronic component according to the present embodiment is composed of the soft magnetic body composition according to the present embodiment.
본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물은, 복수의 연자성 합금 입자와, 상기 연자성 합금 입자간에 존재하는 입계를 가지는 연자성체 조성물로서, 상기 연자성 합금 입자가, Fe-Si-M계 연자성 합금 또는 Fe-Ni-Si-M계 연자성 합금으로 구성되고(단, M은, Cr, Al, Ti, Co 및 Ni에서 선택되는 적어도 1개), 상기 입계에는, Li가 존재하는 것을 특징으로 한다. The soft magnetic body composition according to the present embodiment is a soft magnetic body composition having a plurality of soft magnetic alloy particles and a grain boundary existing between the soft magnetic alloy particles, wherein the soft magnetic alloy particles are Fe-Si-M based soft magnetic alloy (Where M is at least one selected from Cr, Al, Ti, Co, and Ni), and Li is present in the grain boundaries of the Fe-Ni-Si-M based soft magnetic alloy .
본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물에 의하면, 상기 구성을 만족함으로써, 성형성 혹은 비저항을 양호하게 유지하면서, 자기 특성(초기 투자율 μi 등)을 향상시킬 수 있다. According to the soft magnetic body composition according to the present embodiment, by satisfying the above-described constitution, it is possible to improve magnetic properties (initial permeability, etc.) while maintaining good moldability or resistivity.
본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 복수의 연자성 합금 입자(21)와, 연자성 합금 입자간에 존재하는 입계(30)를 가진다. The soft magnetic material composition according to the present embodiment has a plurality of soft
본 실시 형태에 있어서, 리튬(Li) 영역(40)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 2개의 입자간에 형성되는 입계(30) 또는 3개 이상의 입자 사이에 존재하는 입계(31)(3중점 등)에 존재하고 있다. 이러한 Li의 존재에 의해, 본 실시 형태에 관련된 자심은, 뛰어난 자기 특성을 발휘한다. In the present embodiment, the lithium (Li)
특히, 입계에 Li가 존재하는 본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물의 경우에는, 입계에 Li가 존재하지 않는 연자성체 조성물의 경우에 비하여, 특히 초기 투자율 μi의 향상율이, 바람직하게는 1% 이상, 보다 바람직하게는 3% 이상, 더욱 바람직하게는 6% 이상이 된다. Particularly, in the case of the soft magnetic material composition according to the present embodiment in which Li is present in the grain boundary, the improvement rate of the initial magnetic permeability 占 is particularly preferably 1% or more as compared with the case of the soft magnetic composition having no Li in the grain boundaries , More preferably not less than 3%, and still more preferably not less than 6%.
또한, 본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물에 있어서, 바람직하게는, 입계에 있어서의 Li의 농도는, 연자성 합금 입자 내부보다도 높고, 더욱 바람직하게는, Li는 연자성 합금 입자 내부에는 실질적으로 포함되지 않는다. In the soft magnetic material composition according to the present embodiment, preferably, the concentration of Li in the grain boundary is higher than the inside of the soft magnetic alloy particle, and more preferably, Li is substantially contained in the soft magnetic alloy particle It does not.
또한, Li는, 반드시 연자성 합금 입자의 표면 전체를 덮도록 형성되어 있을 필요는 없고, 연자성 합금 입자의 표면 일부에 형성되어 있어도 된다. Li is not necessarily required to be formed so as to cover the entire surface of the soft magnetic alloy particles but may be formed on a part of the surface of the soft magnetic alloy particles.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 입계에 존재하는 리튬(Li)의 형태는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, Li 금속, Li 산화물, 혹은 연자성체 합금을 구성하는 성분이나 그 외의 성분(결합제나 첨가제 등)과 Li의 복합 산화물 등으로서 존재하고 있어도 된다. In the present embodiment, the form of lithium (Li) existing in the grain boundary is not particularly limited, and for example, a constituent of Li metal, Li oxide, or soft magnetic alloy, And a composite oxide of Li and the like.
또한, 도 3에서는, 편의상, Li 영역(40)을 입자형상으로 나타냈지만, 반드시 입자형상일 필요는 없고, 예를 들면, Li를 포함하는 상으로서, 연자성 합금 입자(21)와 입계(30)의 계면 부근에 형성되어 있어도 된다. 이러한 Li를 포함하는 상으로는, 후술하는 연자성 합금 입자를 구성하는 성분의 일부를 포함하는 산화물상 등을 들 수 있다. Although the
또한, 본 발명에 있어서, 산화물상 및 복합 산화물상은, 비정질상, 결정상, 및 이들 혼합상을 포함하는 넓은 개념이다. Further, in the present invention, the oxide phase and the composite oxide phase are broad concepts including an amorphous phase, a crystalline phase, and a mixed phase thereof.
본 실시 형태에 있어서, Li가 연자성 합금 입자의 표면 및 입계에 존재하고 있는지 여부를 판단하는 방법으로는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, LA-ICP-MS(레이저 삭마-유도 결합 플라즈마 질량 분석) 기술을 이용하여, 이미징 분석함으로써, 입계에 존재하는 Li를 식별 판단해도 된다. In the present embodiment, the method for determining whether or not Li exists on the surface and the grain boundaries of the soft magnetic alloy particles is not particularly limited and, for example, LA-ICP-MS (laser ablation- Analysis) technique, the Li present in the grain boundaries may be identified and determined by imaging analysis.
또한, 연자성 합금 입자와 입계의 판별은, 주사 투과형 전자 현미경(STEM)을 이용하여 자심을 관찰함으로써 행할 수 있다. 구체적으로는, 유전체층의 단면을 STEM에 의해 촬영하여, 명시야(BF)상을 얻는다. 이 명시야상에 있어서 연자성 합금 입자와 연자성 합금 입자 사이에 존재하고, 그 연자성 합금 입자와는 상이한 콘트라스트를 가지는 영역을 입계로 한다. 상이한 콘트라스트를 가지는지 여부의 판단은, 육안에 의해 행해도 되고, 화상 처리를 행하는 소프트웨어 등에 의해 판단해도 된다. Further, the discrimination between the soft magnetic alloy particles and the grain boundaries can be performed by observing the magnetic core using a scanning transmission electron microscope (STEM). Specifically, the cross section of the dielectric layer is photographed by STEM to obtain a bright field (BF) image. In the bright field phase, a region existing between the soft magnetic alloy particles and the soft magnetic alloy particles and having a contrast different from that of the soft magnetic alloy particles is the grain boundary. Whether or not the image has different contrast may be judged visually or by software or the like for image processing.
또한, 본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물에 있어서, Li 이외의 원소(Fe, Si, M등)에 대해서는, EDS 해석 혹은 EPMA 해석에 의해 판단할 수 있다. 이 경우, 자심의 임의 단면으로부터 관측점을 정하여 해석함으로써, 합금 입자의 내부나 그 표면에 있어서의 각종 성분의 농도 분포 등을 확인할 수 있다. 이에 따라, 예를 들면 Si가 입계에 존재하는지 여부 등도 판단할 수도 있다. Further, in the soft magnetic material composition according to the present embodiment, elements (Fe, Si, M, etc.) other than Li can be judged by EDS analysis or EPMA analysis. In this case, it is possible to confirm the concentration distribution of various components in the inside of the alloy particle or its surface by analyzing the observation point from an arbitrary end face of the magnetic core. Accordingly, it is also possible to judge, for example, whether or not Si exists in the grain boundaries.
또한, STEM 해석에 의하면, 합금 입자의 표면에 형성된 상이, 비정질인지 결정질인지 등에 관해서도 특정하는 것이 가능하다. Further, according to the STEM analysis, it is also possible to specify whether the phase formed on the surface of the alloy particles is amorphous or crystalline.
본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물에 있어서, 리튬(Li)의 함유량은, 연자성체 합금 100질량%에 대하여, Li2O 환산으로, 바람직하게는 0.35∼10000ppm, 보다 바람직하게는 800∼6000ppm이다. 상기 범위를 만족시킴으로써, 본 실시 형태에 관련된 자심에 있어서, 성형성 혹은 비저항을 악화시키지 않고, 자기 특성을 향상시킬 수 있다. In the soft magnetic material composition according to the present embodiment, the content of lithium (Li) is preferably 0.35 to 10000 ppm, more preferably 800 to 6000 ppm, in terms of Li 2 O, based on 100 wt% of the soft magnetic alloy. By satisfying the above range, it is possible to improve the magnetic properties of the magnetic core according to the present embodiment without deteriorating moldability or specific resistance.
본 실시 형태에 관련된 연자성 합금 입자는, Fe-Si-M계 연자성 합금 또는 Fe-Ni-Si-M계 연자성 합금으로 구성되어 있다. The soft magnetic alloy particles according to the present embodiment are composed of Fe-Si-M type soft magnetic alloy or Fe-Ni-Si-M type soft magnetic alloy.
여기에서, 상기 M은, 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 코발트(Co) 및 니켈(Ni)에서 선택되는 적어도 1개이다. Here, M is at least one selected from chromium (Cr), aluminum (Al), titanium (Ti), cobalt (Co), and nickel (Ni).
그 중에서도, 본 실시 형태에 있어서, 연자성 합금 입자는, Fe-Si-Cr계 연자성 합금, Fe-Si-Al계 연자성 합금 또는 Fe-Ni-Si-Co계 연자성 합금, Fe-Ni-Si-Co-M계 연자성 합금이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, Fe-Si-Cr계 연자성 합금이다. Among them, in the present embodiment, the soft magnetic alloy particles are preferably Fe-Si-Cr type soft magnetic alloy, Fe-Si-Al type soft magnetic alloy or Fe-Ni-Si-Co type soft magnetic alloy, -Si-Co-M type soft magnetic alloy, and more preferably an Fe-Si-Cr type soft magnetic alloy.
상기 M이 크롬(Cr)일 경우에는, Fe-Si-Cr계 연자성 합금에 있어서, 규소를 Si 환산으로 0.1∼9질량%, 크롬을 Cr 환산으로 0.1∼15질량% 함유하고, 잔부가 철(Fe)로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 규소를 Si 환산으로 1.4∼9질량%, 특히 바람직하게는 4.5∼8.5질량%, 또한, 크롬을 Cr 환산으로 1.5∼8질량%, 특히 바람직하게는 3∼7질량% 함유하고, 잔부가 철(Fe)로 구성되어 있는 것이 바람직하다. In the Fe-Si-Cr based soft magnetic alloy, when M is chromium (Cr), 0.1 to 9 mass% of silicon in terms of Si and 0.1 to 15 mass% of chromium in terms of Cr are contained, (Fe). More preferably, silicon is contained in an amount of 1.4 to 9 mass%, particularly preferably 4.5 to 8.5 mass% in terms of Si, 1.5 to 8 mass%, particularly preferably 3 to 7 mass% in terms of Cr in terms of Cr , And the balance being iron (Fe).
상기 M이 알루미늄(Al)일 경우에는, Fe-Si-Al계 연자성 합금에 있어서, 규소를 Si 환산으로 0.1∼15질량%, 알루미늄을 Al 환산으로 0.1∼10질량% 함유하고, 잔부가 철(Fe)로 구성되어 있는 것이 바람직하다. Wherein when M is aluminum (Al), the Fe-Si-Al based soft magnetic alloy contains silicon in an amount of 0.1 to 15 mass% in terms of Si and 0.1 to 10 mass% in terms of Al in terms of Al, (Fe).
상기 M이 코발트(Co)인 경우에는, Fe-Ni-Si-Co계 연자성 합금에 있어서, 규소를 Si 환산으로 0.1∼3.0질량%, 니켈을 Ni 환산으로 40.0∼50.0질량%, 코발트를 Co 환산으로 0.1∼5.0질량% 함유하고, 잔부가 철(Fe)로 구성되어 있는 것이 바람직하다. Wherein the Fe-Ni-Si-Co based soft magnetic alloy contains 0.1 to 3.0 mass% of silicon in terms of Si, 40 to 50.0 mass% in terms of Ni, 40 to 50 mass% of cobalt in terms of Ni, By mass and 0.1% by mass to 5.0% by mass in terms of iron (Fe).
이러한 연자성 합금 입자를 이용함으로써, 본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물은, 성형성 혹은 비저항을 양호하게 유지하면서, 자기 특성(초기 투자율 μi 등)을 향상시킬 수 있다. 또한, 가압 성형에 있어, 비교적 낮은 성형압에 의해 형성할 수 있으므로, 금형에 대한 부담의 경감을 도모할 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다. By using such soft magnetic alloy particles, the soft magnetic material composition according to the present embodiment can improve magnetic properties (initial permeability, etc.) while maintaining good moldability or resistivity. Further, in the pressure forming, since it can be formed by a relatively low molding pressure, it is possible to reduce the burden on the metal mold, and productivity can be improved.
본 실시 형태에 관련된 연자성 합금 입자의 평균 결정 입자 직경은, 바람직하게는 30∼60㎛이다. 평균 결정 입자 직경을 상기의 범위로 함으로써, 자심의 박층화를 용이하게 실현할 수 있다. The average crystal grain size of the soft magnetic alloy particles according to the present embodiment is preferably 30 to 60 占 퐉. By setting the average crystal grain diameter to the above-mentioned range, it is possible to easily realize thinning of the magnetic core.
본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물에 있어서, 연자성 합금 입자(21)의 표면(입계(30)와의 계면)에는, 연자성 합금 입자를 구성하는 성분의 일부를 포함하는 산화물상이 형성되어 있어도 된다. In the soft magnetic material composition according to the present embodiment, an oxide phase containing a part of components constituting the soft magnetic alloy particles may be formed on the surface of the soft magnetic alloy particles 21 (interface with the grain boundary 30).
이러한 산화물상은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 산소와, 산소 이외의 원소를 포함하는 산화물상으로서, 산소 이외의 원소를 2종 이상 포함하는 복합 산화물상이어도 된다. 또한, 이러한 산화물상 및 복합 산화물상으로는, 연자성 합금 입자를 구성하는 성분의 일부를 포함하는 비정질상 등을 들 수 있다. Such an oxide phase is not particularly limited and may be an oxide phase containing oxygen and an element other than oxygen and may be a complex oxide containing two or more elements other than oxygen. Examples of the oxide phase and the composite oxide include an amorphous phase containing a part of the constituent components of the soft magnetic alloy particles.
여기에서, 연자성 합금 입자가 Fe-Si-Cr계 연자성 합금일 경우에는, 상기 산화물상은, 연자성 합금 입자(21)의 입자내보다도 Cr이 많은 Si-Cr 복합 산화물상이어도 된다. Si-Cr 복합 산화물상은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, Si와 Cr을 함유하는 비정질상 등을 들 수 있다. Here, when the soft magnetic alloy particles are Fe-Si-Cr based soft magnetic alloy, the oxide phase may be on the Si-Cr composite oxide having more Cr than the particles of the soft
또한, 본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물에 있어서, 상기 산화물상은, Li를 더 함유하고 있어도 된다. 이러한 Li를 함유하는 산화물상은, 예를 들면, Li 산화물 등이 분산되어 있는 산화물상이나, Li가 연자성 합금 입자를 구성하는 성분의 일부와 화학적으로 결합하여 형성되는 복합 산화물상 등을 들 수 있다. Further, in the soft magnetic material composition according to the present embodiment, the oxide phase may further contain Li. The Li-containing oxide phase may be, for example, an oxide phase in which Li oxide or the like is dispersed, or a complex oxide phase in which Li is chemically bonded to a part of the components constituting the soft magnetic alloy particles.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 상기 산화물상은, 반드시 연자성 합금 입자의 표면 전체를 덮도록 형성되어 있을 필요는 없고, 연자성 합금 입자의 표면 일부에 형성되어 있어도 된다. 또한, 상기 산화물상의 두께는 균일하지 않아도 되고, 그 조성도 균질하지 않아도 된다. In the present embodiment, the oxide phase is not necessarily formed so as to cover the entire surface of the soft magnetic alloy particles, but may be formed on a part of the surface of the soft magnetic alloy particles. In addition, the thickness of the oxide phase need not be uniform, and the composition may not be homogeneous.
또한, 본 실시 형태에 관련된 연자성 합금 입자의 표면에 있어서, 상기 산화물상의 유무나 그 두께는, 연자성 합금 입자의 합금 조성이나, 후술하는 자심(형성체)의 제조 방법에 있어서의 결합 재료의 종류나 그 첨가량, 그 외의 첨가 성분, 성형체의 열처리 온도 및 분위기 등의 제어에 따라 조정할 수 있다. The presence or the thickness of the oxide phase on the surface of the soft magnetic alloy particles according to the present embodiment can be controlled by changing the composition of the alloy of the soft magnetic alloy particles or the composition of the binding material in the production method of a magnetic core The kind and the addition amount thereof, the other added components, the heat treatment temperature and the atmosphere of the formed body, and the like.
또한, 본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물에 있어서, 연자성 합금 입자(21)는, 인접하는 연자성 합금 입자(21)와, 상기 산화물상을 통하여 직접적으로 연결되어 있어도 된다. In the soft magnetic body composition according to the present embodiment, the soft
본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물은, 상기 연자성체 합금 입자의 구성 성분 이외에도, 탄소(C) 및 아연(Zn) 등의 성분이 포함되는 경우가 있다. The soft magnetic material composition according to the present embodiment may contain components such as carbon (C) and zinc (Zn) in addition to the constituent components of the soft magnetic alloy particles.
또한, C는, 연자성체 조성물의 제조 과정에서 이용되는 유기 화합물 성분에 유래한다고 생각된다. 또한, Zn은, 연자성체 조성물을 압분 성형에 의해 얻을 때에, 장치의 제거압을 저감시키기 때문에 금형에 첨가하는 스테아린산 아연에 유래한다고 생각된다. It is considered that C is derived from the organic compound component used in the production of the soft magnetic material composition. It is also believed that Zn is derived from zinc stearate added to the mold to reduce the removal pressure of the device when the soft magnetic material composition is obtained by the powder compacting.
본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물에 있어서의, 탄소(C)의 함유량은, 바람직하게는 0.05질량% 미만이며, 보다 바람직하게는 0.01∼0.04질량%이다. C의 함유량이 너무 많으면, 자심으로서의 충분한 강도를 얻을 수 없는 경향이 있다. The content of carbon (C) in the soft magnetic material composition according to the present embodiment is preferably less than 0.05% by mass, and more preferably 0.01 to 0.04% by mass. If the content of C is too large, sufficient strength as a core can not be obtained.
본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물에 있어서의, 아연(Zn)의 함유량은, 바람직하게는 0.004∼0.2질량%이며, 더욱 바람직하게는 0.01∼0.2질량%이다. Zn의 함유량이 너무 많아도, 또한 반대로 너무 적어도 자심으로서의 충분한 강도를 얻을 수 없는 경향이 있다. The content of zinc (Zn) in the soft magnetic material composition according to the present embodiment is preferably 0.004 to 0.2 mass%, and more preferably 0.01 to 0.2 mass%. There is a tendency that the Zn content is too large and, conversely, at least the sufficient strength as a core can not be obtained.
또한, 본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물에는, 상기 성분 이외에도, 불가피적 불순물이 포함되어 있어도 된다. The soft magnetic material composition according to the present embodiment may contain inevitable impurities in addition to the above components.
또한 별도의 실시 형태로는, 연자성체 조성물의 입계에는, Si가 더 존재하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 높은 자기 특성을 유지하면서, 강도를 향상시킬 수 있다. 특히, 비교적 낮은 성형압으로 성형된 경우에도, 자심으로서 충분한 강도를 얻을 수 있으므로, 금형에 대한 부담도 저감되어, 생산성이 향상된다. In another embodiment, it is preferable that Si is further present in the grain boundaries of the soft magnetic material composition. Thus, the strength can be improved while maintaining high magnetic properties. In particular, even when molded at a relatively low molding pressure, since sufficient strength can be obtained as a core, the burden on the mold is reduced, and the productivity is improved.
본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물에 있어서, Si는, 2개의 입자간에 형성되는 입계(30) 또는 3개 이상의 입자의 사이에 존재하는 입계(31)(3중점 등)에, Si를 함유하는 상으로서 존재하고 있다고 생각된다. In the soft magnetic material composition according to the present embodiment, Si is a phase-change magnetic material containing Si in a
이와 같이 Si를 함유하는 상이 입계에 존재함으로써, 본 실시 형태에 관련된 자심은, 비교적 낮은 성형압으로 성형된 경우에도, 자심으로서 충분한 강도를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 Si를 함유하는 상은, 입계에 존재함으로써 절연체의 역할을 다한다. Since the phase containing Si is present in the grain boundary, the core according to the present embodiment can obtain sufficient strength as a core even when it is molded at a relatively low molding pressure. In addition, such an Si-containing phase serves as an insulator by being present in the grain boundary.
본 실시 형태에 관련된 Si를 함유하는 상은, 바람직하게는, Si 산화물상 혹은 Si 복합 산화물상이다. Si 산화물상 및 Si 복합 산화물상으로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 Si를 함유하는 비정질상, 비정질 실리콘, 실리카, Si-M 복합 산화물 등을 들 수 있다. The phase containing Si according to the present embodiment is preferably a Si oxide phase or a Si complex oxide phase. The Si oxide phase and the Si composite oxide are not particularly limited, and examples thereof include an amorphous phase containing Si, amorphous silicon, silica, Si-M composite oxide, and the like.
또한, 본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물에 있어서, Si를 함유하는 상은, 또한 연자성 합금 입자(21)의 표면(입계(30)와의 계면)에도 존재하는 것이 바람직하다. In addition, in the soft magnetic material composition according to the present embodiment, the phase containing Si is preferably also present on the surface of the soft magnetic alloy particles 21 (interface with the grain boundary 30).
예를 들면, 연자성 합금 입자가 Fe-Si-Cr계 연자성 합금인 경우, Si를 함유하는 상으로는, 바람직하게는 Si-Cr 복합 산화물상이다. Si-Cr 복합 산화물상은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 연자성 합금 입자(21)의 입자 내보다도 Cr이 많다. For example, when the soft magnetic alloy particles are Fe-Si-Cr soft magnetic alloy, the phase containing Si is preferably a Si-Cr composite oxide phase. The Si-Cr composite oxide phase is not particularly limited, but is more Cr than the particles of the soft
본 실시 형태에 관련된 Si를 함유하는 상은, 바람직하게는, 비정질로 구성되어 있다. 또한, 일부가 결정질로 구성되어 있어도 된다. The phase containing Si according to the present embodiment is preferably composed of amorphous. In addition, a part may be composed of crystalline material.
본 실시 형태에 관련된 Si를 함유하는 상의 두께는, 바람직하게는, 0.01∼0.2㎛, 보다 바람직하게는 0.01∼0.1㎛이다. The thickness of the phase containing Si according to the present embodiment is preferably 0.01 to 0.2 탆, more preferably 0.01 to 0.1 탆.
또한, Si를 함유하는 상은, 반드시 연자성 합금 입자의 표면 전체를 덮도록 형성되어 있을 필요는 없고, 연자성 합금 입자의 표면의 일부에 형성되어 있어도 된다. 또한, Si를 함유하는 상의 두께는 균일하지 않아도 되고, 그 조성도 균질하지 않아도 된다. The phase containing Si is not necessarily formed so as to cover the entire surface of the soft magnetic alloy particles but may be formed on a part of the surface of the soft magnetic alloy particles. Further, the thickness of the Si-containing phase may not be uniform, and the composition may not be homogeneous.
본 실시 형태에 관련된 Si를 함유하는 상의 유무나 그 두께는, 후술하는 자심의 제조 방법에 있어서의, 결합재의 종류나 그 첨가량, 그 외의 첨가 성분, 성형체의 열처리 온도 및 분위기 등에 따라 제어할 수 있다. The presence or the thickness of the Si-containing phase according to the present embodiment and the thickness thereof can be controlled in accordance with the kind of the binder, the addition amount thereof, other additives, the heat treatment temperature and atmosphere of the formed body in the method of producing a magnetic core .
다음에, 본 실시 형태에 관련된 자심의 제조 방법의 일예를 설명한다. Next, an example of a manufacturing method of a magnetic core according to the present embodiment will be described.
본 실시 형태의 자심은, 연자성체 합금 분말과, 결합재(바인더 수지)를 포함하는 성형체를 열처리함으로써, 제작할 수 있다. 이하, 본 실시 형태의 자심의 바람직한 제조 방법에 대하여, 상세하게 기술한다. The magnetic core of the present embodiment can be manufactured by heat-treating a molded body including a soft magnetic alloy powder and a binder (binder resin). Hereinafter, a preferable manufacturing method of the magnetic core of the present embodiment will be described in detail.
본 실시 형태에 관련된 제조 방법은, 바람직하게는, 연자성체 합금 분말과, 리튬 첨가재와, 결합재를 혼합하여, 혼합물을 얻는 공정과, 혼합물을 건조시켜서 덩어리상의 건조체를 얻은 후, 이 건조체를 분쇄함으로써, 조립분(造粒粉)을 형성하는 공정과, 혼합물 또는 조립분을, 제작해야 할 압분 자심의 형상으로 성형하여, 성형체를 얻는 공정과, 얻어진 성형체를 가열함으로써, 결합재를 경화시켜, 압분 자심을 얻는 공정을 가진다. The production method according to the present embodiment is preferably a manufacturing method comprising a step of mixing a soft magnetic alloy powder, a lithium additive and a binder to obtain a mixture, and drying the mixture to obtain a dried body in the form of a lump, A step of forming a granulated powder, a step of forming a mixture or a granulated powder in a shape of a powder compact to be produced to obtain a molded body, and a step of curing the binder by heating the obtained molded body, .
본 실시 형태에 관련된 제조 방법에 의해 얻어진 압분 자심은, 상기 본 실시 형태에 관련된 연자성체 조성물에 의해 구성되어 있다. The pressure-dividing magnetic core obtained by the manufacturing method according to the present embodiment is constituted by the soft magnetic body composition according to the present embodiment.
연자성체 합금 분말로는, Fe-Si-M계 연자성 합금 또는 Fe-Ni-Si-M계 연자성 합금으로 구성된 합금 입자를 함유하는 것을 이용할 수 있다. As the soft magnetic alloy powder, an alloy containing alloy particles composed of an Fe-Si-M soft magnetic alloy or an Fe-Ni-Si-M soft magnetic alloy can be used.
연자성 합금 분말의 형상은 특별히 제한은 없지만, 높은 자계역까지 인덕턴스를 유지하는 관점에서, 원형 또는 타원체상으로 하는 것이 바람직하다. 이 중에서는, 압분 자심의 강도를 보다 크게 하는 관점에서, 타원체상이 바람직하다. 또한, 연자성 합금 분말의 평균 입경은, 바람직하게는 10∼80㎛, 보다 바람직하게는 30∼60㎛이다. 평균 입경이 너무 작으면 투자율이 낮아져, 연자성 재료로서의 자기 특성이 저하되는 경향이 있고, 또한, 취급이 어려워진다. 한편, 평균 입경이 너무 크면, 와전류 손실이 커짐과 더불어, 이상(異常) 손실이 증대하는 경향이 있다. The shape of the soft magnetic alloy powder is not particularly limited, but from the viewpoint of maintaining inductance up to a high magnetic field range, it is preferable to form the soft magnetic alloy powder in a circular or ellipsoidal shape. Among these, an ellipsoidal phase is preferable from the viewpoint of increasing the strength of the powder magnetic core. The average particle diameter of the soft magnetic alloy powder is preferably 10 to 80 占 퐉, more preferably 30 to 60 占 퐉. If the average particle diameter is too small, the magnetic permeability is lowered and magnetic properties as a soft magnetic material tend to be lowered, and handling becomes difficult. On the other hand, if the average particle diameter is too large, the eddy current loss increases and the abnormal loss tends to increase.
연자성 합금 분말은, 공지의 연자성 합금 분말의 조제 방법과 동일한 방법에 의해 얻을 수 있다. 이 때, 가스 아토마이즈법, 물 아토마이즈법, 회전 디스크법 등을 이용하여 조제할 수 있다. 이들 중에서는, 원하는 자기 특성을 가지는 연자성 합금 분말을 제작하기 쉽게 하기 위해서, 물 아토마이즈법이 바람직하다. The soft magnetic alloy powder can be obtained by the same method as the known soft magnetic alloy powder. At this time, it can be prepared using a gas atomization method, a water atomization method, a rotary disk method, or the like. Among them, the water atomization method is preferable in order to facilitate the production of the soft magnetic alloy powder having desired magnetic properties.
또한, 리튬 첨가재로는, 리튬을 함유하는 물질이면 한정되지 않지만, 예를 들면 탄산 리튬, 염화 리튬 등을 들 수 있다. 또한, 리튬 첨가재로는, Li를 포함하는 분산제나 윤활제를 이용해도 된다. The lithium additive is not limited as long as it is a lithium-containing substance, and examples thereof include lithium carbonate and lithium chloride. As the lithium additive, a dispersant or a lubricant containing Li may be used.
리튬 첨가재는, 연자성체 합금 분말 100중량부에 대하여, Li2O 환산으로, 바람직하게는 0.35∼10000ppm, 보다 바람직하게는 200∼10000ppm, 더욱 바람직하게는 800∼6000ppm이 되도록 첨가한다. 이에 따라, 효율적으로 입자 내에 Li를 형성할 수 있어, 자기 특성을 향상시킬 수 있다. The lithium additive is added in an amount based on Li 2 O, preferably 0.35 to 10000 ppm, more preferably 200 to 10000 ppm, and still more preferably 800 to 6000 ppm, based on 100 parts by weight of the soft magnetic alloy powder. As a result, Li can be efficiently formed in the particles, and the magnetic properties can be improved.
결합재로는, 공지의 수지를 이용할 수 있고, 예를 들면 각종 유기 고분자 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지 및 물유리 등을 들 수 있다. As the binder, known resins can be used, and examples thereof include various organic polymer resins, silicone resins, phenol resins, epoxy resins, and water glass.
그 중에서도, 본 실시 형태에 있어서는, 바람직하게는, 결합재로서 실리콘 수지를 포함하는 것을 이용한다. 결합제로서 실리콘을 이용함으로써, 연자성 조성물의 입계에, Si를 함유하는 상이 효과적으로 형성된다. 이러한 연자성체 조성물에 의해 구성된 자심은, 비교적 낮은 성형압으로 성형한 경우에도, 충분한 강도를 발휘한다. Among them, in the present embodiment, a material containing a silicone resin is preferably used as a binder. By using silicon as a binder, a phase containing Si is effectively formed at grain boundaries of the soft magnetic composition. The magnetic core constituted by such a soft magnetic body composition exhibits sufficient strength even when molded at a relatively low molding pressure.
이 경우, 결합재는, 실리콘 수지를 단독으로, 또는 그 외의 결합재와의 조합으로 이용할 수 있다. 또한, 연자성체 조성물 중의 탄소(C)의 함유량을 0.05질량% 미만으로 제한하는 것이 바람직한 관점에서, 결합재는, 주로 실리콘 수지로 이루어지는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 연자성체 조성물 중의 C의 함유량이 너무 많으면, 얻어지는 자심의 강도가 저하되는 경향이 있다. In this case, the binder may be used alone or in combination with other binders. From the viewpoint that it is preferable to limit the content of carbon (C) in the soft magnetic material composition to less than 0.05 mass%, it is preferable to use a material mainly composed of a silicone resin. If the content of C in the soft magnetic material composition is too large, the strength of the obtained core tends to decrease.
결합재의 첨가량은, 필요한 자심의 특성에 따라서는 다르지만, 바람직하게는 연자성체 합금 분말 100중량부에 대하여, 1∼10중량부 첨가할 수 있고, 보다 바람직하게는 연자성체 합금 분말 100중량부에 대하여, 3∼9중량부이다. 결합재의 첨가량이 너무 많으면, 투자율이 저하되어, 손실이 커지는 경향이 있다. 한편, 결합재의 첨가량이 너무 적으면, 절연을 확보하기 어려워지는 경향이 있다. The amount of the binder to be added may be 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the soft magnetic alloy powder although it depends on the properties of the magnetic core required. More preferably, 100 parts by weight of the soft magnetic alloy powder , And 3 to 9 parts by weight. If the amount of the binder added is too large, the permeability decreases and the loss tends to increase. On the other hand, if the addition amount of the binder is too small, it tends to be difficult to ensure insulation.
실리콘 수지의 첨가량은, 바람직하게는 연자성체 합금 분말 100중량부에 대하여, 3∼9중량부이다. 실리콘 수지의 첨가량이 너무 적으면, 연자성 조성물의 입계에 Si를 함유하는 상이 형성되기 어려워져, 성형품으로서의 강도가 저하되는 경향이 있다. The amount of the silicone resin to be added is preferably 3 to 9 parts by weight based on 100 parts by weight of the soft magnetic alloy powder. If the addition amount of the silicone resin is too small, it is difficult to form an image containing Si on the grain boundary of the soft magnetic composition, and the strength as a molded product tends to be lowered.
또한, 상기 혼합물 또는 조립분에는, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서, 필요에 따라 유기 용매를 첨가해도 된다. In addition, an organic solvent may be added to the above mixture or granulation as long as it does not hinder the effect of the present invention.
유기 용매로는, 결합재를 용해할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 톨루엔, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 클로로포름, 아세트산 에틸 등의 각종 용매를 들 수 있다. The organic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the binder, and examples thereof include various solvents such as toluene, isopropyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, chloroform, and ethyl acetate.
또한, 상기 혼합물 또는 조립분에는, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서, 필요에 따라 각종 첨가제, 윤활제, 가소제, 칙소제 등을 첨가해도 된다. In addition, various additives, lubricants, plasticizers, sizing agents, and the like may be added to the above mixture or granules, if necessary, as long as the effect of the present invention is not hindered.
윤활제로는, 예를 들면, 스테아린산 알루미늄, 스테아린산 바륨, 스테아린산 마그네슘, 스테아린산 칼슘, 스테아린산 아연 및 스테아린산 스트론튬 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용된다. 이 중에서, 소위 스프링백이 작다고 하는 관점에서, 윤활제로서 스테아린산 아연을 이용하는 것이 바람직하다. Examples of the lubricant include aluminum stearate, barium stearate, magnesium stearate, calcium stearate, zinc stearate and strontium stearate. These may be used singly or in combination of two or more. Of these, it is preferable to use zinc stearate as a lubricant from the viewpoint that the so-called spring back is small.
윤활제를 이용하는 경우에는, 그 첨가량은, 바람직하게는 연자성체 합금 분말 100중량부에 대하여, 0.1∼0.9중량부이며, 보다 바람직하게는 연자성체 합금 분말 100중량부에 대하여, 0.3∼0.7중량부이다. 윤활제가 너무 적으면, 성형 후의 탈형이 곤란해지고, 성형 크랙이 생기기 쉬운 경향이 있다. 한편, 윤활제가 너무 많으면, 성형 밀도의 저하를 초래하여, 투자율이 감소해 버린다. When a lubricant is used, the addition amount is preferably from 0.1 to 0.9 part by weight, more preferably from 0.3 to 0.7 part by weight, per 100 parts by weight of the soft magnetic alloy powder, relative to 100 parts by weight of the soft magnetic alloy powder . If the amount of the lubricant is too small, it becomes difficult to remove the mold after molding, and a molding crack tends to occur easily. On the other hand, if the amount of the lubricant is too large, the molding density is lowered and the permeability is decreased.
특히, 윤활제로서 스테아린산 아연을 이용할 경우에는, 얻어지는 연자성체 조성물 중의, 아연(Zn)의 함유량이, 0.004∼0.2질량%의 범위 내가 되는, 첨가량을 조정하는 것이 바람직하다. Zn의 함유량이 너무 많으면, 자심으로서의 충분한 강도를 얻을 수 없는 경향이 있다.In particular, when zinc stearate is used as the lubricant, it is preferable to adjust the addition amount of the soft magnetic material composition so that the content of zinc (Zn) falls within the range of 0.004 to 0.2 mass%. If the content of Zn is too large, sufficient strength as a core can not be obtained.
혼합물을 얻는 방법으로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 종래 공지의 방법에 의해, 연자성체 합금 분말과 결합 재료와 유기 용매를 혼합하여 얻어진다. 또한, 필요에 따라 각종 첨가재를 첨가해도 된다. The method of obtaining the mixture is not particularly limited, but can be obtained by mixing a soft magnetic alloy powder, a binding material and an organic solvent by a conventionally known method. In addition, various additives may be added as needed.
혼합에 있어서는, 예를 들면, 가압 니더, 어댑터, 진동 밀, 볼 밀, V 믹서 등의 혼합기나, 유동 조립기(造粒機), 전동 조립기 등의 조립기를 이용할 수 있다. For mixing, for example, a mixer such as a pressurized kneader, an adapter, a vibrating mill, a ball mill or a V mixer, or a granulator such as a flow granulator or a motorized granulator can be used.
또한, 혼합 처리의 온도 및 시간으로는, 바람직하게는 실온에서 1∼30분간 정도이다. The temperature and time for the mixing treatment are preferably about room temperature to about 30 minutes.
조립분을 얻는 방법으로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 종래 공지의 방법에 의해, 혼합물을 건조한 후, 건조된 혼합물을 해쇄하여 얻어진다. The method for obtaining the granulated powder is not particularly limited, but it can be obtained by drying the mixture by a conventionally known method and then crushing the dried mixture.
건조 처리의 온도 및 시간으로는, 바람직하게는 실온∼200℃ 정도이고, 5∼60분간이다. The temperature and time for the drying treatment are preferably about room temperature to about 200 ° C and for about 5 to about 60 minutes.
필요에 따라, 조립분에는, 윤활제를 첨가할 수 있다. 조립분에 윤활제를 첨가한 후, 5∼60분간 혼합하는 것이 바람직하다. If necessary, a lubricant may be added to the granulated powder. It is preferable to add a lubricant to the granulated powder and then mix the powder for 5 to 60 minutes.
성형체를 얻는 방법으로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 종래 공지의 방법에 의해, 원하는 형상의 캐비티를 가지는 성형 금형을 이용하여, 그 캐비티 내에 혼합물 또는 조립분을 충전하고, 소정의 성형 온도 및 소정의 성형 압력으로 그 혼합물을 압축 성형하는 것이 바람직하다. A method for obtaining a molded body is not particularly limited, but a known method is used to fill a cavity or a mixture thereof with a molding die having a cavity of a desired shape, It is preferable that the mixture is compression-molded at a molding pressure.
압축 성형에 있어서의 성형 조건은 특별히 한정되지 않고, 연자성 합금 분말의 형상 및 칫수나, 압분 자심의 형상, 칫수 및 밀도 등에 따라서 적절히 결정하면 된다. 예를 들면, 통상, 최대 압력은 100∼1000MPa 정도, 바람직하게는 400∼800MPa 정도로 하고, 최대 압력으로 유지하는 시간은 0.5초간∼1분간 정도로 한다. The forming conditions in the compression molding are not particularly limited and may be suitably determined in accordance with the shape and dimensions of the soft magnetic alloy powder, the shape of the powder magnetic core, the size and the density, and the like. For example, the maximum pressure is usually about 100 to 1000 MPa, preferably about 400 to 800 MPa, and the maximum pressure is about 0.5 second to 1 minute.
또한, 성형 압력이 너무 낮으면, 성형에 의한 고밀도화 및 고투자율화를 도모하기 어려워짐과 더불어, 충분한 기계적 강도를 얻기 어려운 경향이 있다. 한편, 성형시의 성형압이 너무 높으면, 압력 인가 효과가 포화하는 경향이 있음과 더불어, 제조 비용이 증가하여 생산성 및 경제성이 손실되는 경향이 있고, 또한, 성형 금형이 열화하기 쉬워져 내구성이 저하되는 경향이 있다. On the other hand, if the molding pressure is too low, it is difficult to achieve high density and high permeability due to molding, and it tends to be difficult to obtain sufficient mechanical strength. On the other hand, if the molding pressure at the time of molding is too high, the pressure application effect tends to saturate, the manufacturing cost increases, the productivity and economy are lost, .
성형 온도는, 특별히 한정되지 않지만, 통상, 실온∼200℃ 정도가 바람직하다. 또한, 성형시의 성형 온도를 올릴수록 성형체의 밀도는 올라가는 경향이 있는데, 너무 높으면 연자성 합금 입자의 산화가 촉진되어, 얻어지는 압분 자심의 성능이 열화하는 경향이 있고, 또한, 제조 비용이 증가하여 생산성 및 경제성이 손실될 수 있다. Although the molding temperature is not particularly limited, it is usually about room temperature to 200 deg. In addition, as the molding temperature during molding tends to increase, the density of the formed body tends to increase. When too high, oxidation of the soft magnetic alloy particles is promoted, the performance of the resulting compacted magnetic core tends to deteriorate, Productivity and economy may be lost.
성형후에 얻어지는 성형체를 열처리하는 방법은, 공지의 방법에 의해 행하면 되고, 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는, 성형에 의해 임의 형상으로 성형된 성형체를, 어닐링로를 이용하여 소정의 온도로 열처리함으로써 행하는 것이 바람직하다. The method of heat-treating a formed body obtained after molding may be carried out by a known method and is not particularly limited. Generally, the molded body molded into an arbitrary shape is heat-treated at a predetermined temperature by using an annealing furnace .
열처리시의 처리 온도는, 특별히 한정되지 않지만, 통상, 600∼900℃ 정도가 바람직하고, 보다 바람직하게는 700∼850℃이다. 열처리시의 처리 온도가 너무높거나, 또한 너무 낮아도 자심으로서의 충분한 강도를 얻을 수 없는 경향이 있다.The treatment temperature at the time of the heat treatment is not particularly limited, but is usually about 600 to 900 占 폚, and more preferably 700 to 850 占 폚. There is a tendency that the treatment temperature at the time of heat treatment is too high or even if it is too low, sufficient strength as a magnetic core can not be obtained.
열처리 공정은, 산소 함유 분위기 하에서 행하는 것이 바람직하다. 여기에서, 산소 함유 분위기란, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 대기 분위기(통상, 20.95%의 산소를 포함한다), 또는, 아르곤이나 질소 등의 불활성 가스와의 혼합 분위기 등을 들 수 있다. 바람직하게는 대기 분위기 하이다. 산소 함유 분위기 하에서 열처리함으로써 연자성체 조성물의 입계에 Si를 함유하는 상을 효과적으로 형성할 수 있다. The heat treatment step is preferably carried out in an oxygen-containing atmosphere. Here, the oxygen-containing atmosphere is not particularly limited, and examples thereof include an atmosphere in an atmosphere (usually containing oxygen at 20.95%) or a mixed atmosphere with an inert gas such as argon or nitrogen. Preferably atmospheric air. It is possible to effectively form an image containing Si at grain boundaries of the soft magnetic material composition by performing heat treatment in an oxygen-containing atmosphere.
또한, 이렇게 하여 얻어진 압분 자심은, 성형 밀도가 5.50g/㎤ 이상인 것이 바람직하다. 성형 밀도가 5.50g/㎤ 이상으로, 고밀도화된 압분 자심은, 고투자율, 고강도, 고코어 저항, 저코어 손실과 같은 각종 성능에 있어서도 뛰어난 경향이 있다. It is also preferable that the compacted magnetic core thus obtained has a molding density of 5.50 g / cm 3 or more. The molding density of 5.50 g / cm < 3 > or more and the densified compacted magnetic core tends to be excellent also in various performances such as high permeability, high strength, high core resistance and low core loss.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했는데, 본 발명은 이러한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다. Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and it goes without saying that various aspects can be implemented without departing from the gist of the present invention.
예를 들면, 상술한 실시 형태에서는, 혼합물 또는 조립분을 압분 성형함으로써 자심(압분 자심)을 제조하고 있는데, 상기 혼합물을 시트형상 성형하여 적층함으로써 자심을 제조해도 된다. 또한, 건식 성형 외, 습식 성형, 압출 성형 등에 의해 성형체를 얻어도 된다. For example, in the above-described embodiments, the magnetic core (green compact core) is produced by powder compacting the mixture or granulated powder. However, the magnetic core may be produced by forming the mixture in sheet form and laminating it. In addition, the molded product may be obtained by dry molding, wet molding, extrusion molding or the like.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 연자성체 조성물의 입계에 Si를 함유하는 상을 형성하기 위해서, 결합재로서 실리콘 수지를 이용하고 있는데, 실리콘 수지를 대신하여, 첨가제로서 실리카 겔이나 실리카 입자 등의 Si 함유 성분을 이용해도 된다. In addition, in the above-described embodiment, a silicone resin is used as a binder in order to form a phase containing Si at grain boundaries of the soft magnetic material composition. Instead of the silicone resin, a silicon compound such as silica gel or silica particles May be used.
그 외, 필요에 따라, 성형체를 유리 코트 혹은 수지 함침하는 것도 가능하다. 이에 따라, 자심의 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. In addition, if necessary, it is also possible to impregnate the molded body with a glass coat or resin. Thus, the strength of the magnetic core can be further improved.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 본 실시 형태에 관련된 자심을, 코일형 전자 부품으로서 이용하는데, 특별히 제한되지 않고, 모터, 스위칭 전원, DC-DC 컨버터, 트랜스, 초크 코일 등의 각종 전자 부품의 자심으로도 적합하게 이용할 수 있다. 그 중에서도, 휴대용 DC-DC 컨버터로서 보다 적합하다. Further, in the above-described embodiment, the magnetic core according to the present embodiment is used as a coil-type electronic component without any particular limitation, and the magnetic core of various electronic components such as a motor, a switching power supply, a DC-DC converter, a transformer, Can also be suitably used. Among them, it is more suitable as a portable DC-DC converter.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 자심을 본 발명에 관련된 연자성체 조성물로 구성하고 있는데, 자심 이외에도, 전자 부품의 소체 본체 나, 그 외의 성형체를, 본 발명에 관련된 연자성체 조성물로 구성해도 된다. In addition, in the above-described embodiment, the magnetic core is composed of the soft magnetic body composition according to the present invention. In addition to the magnetic core, the soft body of the electronic component or other formed body may be composed of the soft magnetic body composition related to the present invention.
[실시예][Example]
이하, 실시예에 의해 발명을 보다 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
(실시예 1)(Example 1)
시료 1에 대하여About sample 1
[연자성 합금 분말의 조제] [Preparation of soft magnetic alloy powder]
먼저, Fe 단체, Cr 단체 및 Si 단체의 잉곳, 청크(덩어리), 또는 숏(입자)을 준비했다. 다음에 이들을 Fe 89.5질량%, Si 6.5질량% 및 Cr 4.0질량%의 조성이 되도록 혼합하여, 물 아토마이즈 장치 내에 배치된 도가니에 수용했다. 다음에, 불활성 분위기 중, 도가니 외부에 설치한 워크 코일을 이용하여, 도가니를 고주파 유도에 의해 1600℃ 이상까지 가열하고, 도가니 중의 잉곳, 청크 또는 숏을 용융, 혼합하여 융액을 얻었다. Initially, ingots, chunks, or shots of Fe, Cr, and Si were prepared. Next, these were mixed so as to have a composition of 89.5 mass% of Fe, 6.5 mass% of Si and 4.0 mass% of Cr, and the mixture was accommodated in a crucible disposed in a water atomization unit. Next, in the inert atmosphere, the crucible was heated to 1600 DEG C or higher by high frequency induction using a work coil provided outside the crucible, and the ingot, chunk or shot in the crucible was melted and mixed to obtain a melt.
다음에, 도가니에 설치된 노즐로부터, 도가니 내의 융액을 분출함과 동시에, 분출한 융액에 고압(50MPa) 수류를 충돌시켜 급냉함으로써, Fe-Si-Cr계 입자로 이루어지는 연자성 합금 분말(평균 입경; 50㎛)을 제작했다. Next, the melt in the crucible is ejected from the nozzle provided in the crucible, and a high-pressure (50 MPa) water stream is caused to collide with the jetted melt to quench the melt, whereby a soft magnetic alloy powder (average particle diameter; 50 mu m).
얻어진 연자성 합금 분말을, 형광 X선 분석법에 의해 조성 분석한 결과, 조합 조성과 일치하는 것을 확인할 수 있었다. The resulting soft magnetic alloy powder was subjected to a compositional analysis by fluorescent X-ray analysis, and it was confirmed that it coincided with the combination composition.
[압분 자심의 제작][Production of the autoclave]
얻어진 연자성 합금 분말 100중량부에 대하여, 실리콘 수지(토레이 다우코닝 실리콘(주)제: SR2414LV) 6중량부를 첨가하고, 이들을 가압 니더에 의해 실온에서 30분간 혼합했다. 다음에, 혼합물을 공기 중에 있어서 150℃에서 20분간 건조시켰다. 건조후의 자성 분말에, 이들 연자성 합금 분말 100중량부에 대하여, 윤활제로서 스테아린산 아연(닛토카세이 제: 징크스테아레이트) 0.5중량부를 첨가하여, V 믹서에 의해 10분간 혼합했다. Six parts by weight of a silicone resin (SR2414LV, manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) was added to 100 parts by weight of the obtained soft magnetic alloy powder, and they were mixed by a pressurized kneader at room temperature for 30 minutes. Next, the mixture was dried in air at 150 캜 for 20 minutes. To the magnetic powder after drying, 0.5 part by weight of zinc stearate (zinc stearate: zinc stearate) as a lubricant was added to 100 parts by weight of these soft magnetic alloy powders and mixed by a V mixer for 10 minutes.
이어서, 얻어진 혼합물을, 5mm×5mm×10mm의 각형 샘플로 성형하여, 성형체를 제작했다. 또한, 성형압은 600MPa로 했다. 가압후의 성형체를 750℃에서 60분간, 대기중에서 열처리함으로써, 실리콘 수지를 경화시켜, 압분 자심을 얻었다. Subsequently, the obtained mixture was molded into a square sample of 5 mm x 5 mm x 10 mm to prepare a molded article. The molding pressure was 600 MPa. The pressed body was heat-treated at 750 캜 for 60 minutes in air to cure the silicone resin to obtain a compacted magnetic core.
[각종 평가] [Various Evaluation]
<입계의 관찰> <Observation of grain boundary>
우선, 압분 자심을 절단했다. 이 절단면에 대하여, 주사 투과형 전자 현미경(STEM)에 의해 관찰하여, 연자성체 합금 입자와 입계의 판별을 행했다. 또한, Li에 대해서는 LA-ICP-MS에 의한 이미징 분석에서, Si에 대해서는 EDS 해석으로, 각각 입계에 있어서의 존재를 확인했다. First, the pressure magnetic core was cut. The cut surfaces were observed with a scanning transmission electron microscope (STEM) to determine the soft magnetic alloy particles and the grain boundaries. The presence of Li in the grain boundaries was confirmed by imaging analysis by LA-ICP-MS and by EDS analysis by Si, respectively.
<초기 투자율(μi)><Initial permeability (μi)>
압분 자심 샘플에, 구리선 와이어를 10턴 감고, LCR 미터(휴렛 팩커드4284A)를 사용하여, 초기 투자율 μi를 측정했다. 측정 조건으로는, 측정 주파수 1MHz, 측정 온도 23℃, 측정 레벨 0.4A/m으로 했다. The initial magnetic permeability μi was measured using a LCR meter (Hewlett Packard 4284A) by winding the copper line wire 10 turns on the pressure magnetic core sample. The measurement conditions were a measurement frequency of 1 MHz, a measurement temperature of 23 캜, and a measurement level of 0.4 A / m.
시료 2∼시료 8에 대하여For samples 2 to 8
시료 2∼시료 8은, 압분 자심의 제작에 있어서, 연자성 합금 분말 100중량부에 대하여, 또한 Li2O 환산으로 표 1에 표시하는 값이 되도록 탄산 리튬을 첨가한 이외는, 시료 1과 동일한 방법으로 압분 자심 샘플을 제작하여, 동일한 평가를 행했다. 표 1에 결과를 나타낸다. Samples 2 to 8 were the same as Sample 1 except that lithium carbonate was added to 100 parts by weight of the soft magnetic alloy powder so as to have a value shown in Table 1 in terms of Li 2 O, Method, and the same evaluation was made. Table 1 shows the results.
시료 9 및 시료 10에 대하여For sample 9 and sample 10
시료 9 및 시료 10은, 바인더 수지로서, 비실리콘계 수지(나가세켐텍스 (주) 제조: DENATITE XNR 4338)를 이용한 이외는, 시료 1 및 시료 5와 각각 동일한 방법으로 압분 자심 샘플을 작성하여, 동일한 평가를 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. Sample Nos. 9 and 10 were prepared in the same manner as Sample 1 and Sample 5 except that a non-silicone resin (DENATITE XNR 4338, manufactured by Nagase ChemteX Co., Ltd.) was used as the binder resin, And evaluated. The results are shown in Table 1.
또한, 초기 투자율 μi는, 자심을 구성하는 금속의 종류에 따라서도 상이하므로, 본 실시예(Fe-Si-Cr계 연자성 합금으로 구성되는 자심의 경우)에서는, 1MHz에 있어서의 μi는 43.5이상을 양호로 하고, 보다 바람직하게는 44.5이상을 양호로 했다. Since the initial magnetic permeability 占 varies depending on the kind of the metal constituting the magnetic core, in the present embodiment (in the case of the magnetic core made of the Fe-Si-Cr based soft magnetic alloy),? I at 1 MHz is 43.5 or more , And more preferably at least 44.5.
<표 1><Table 1>
STEM 관찰 및 EDS 해석의 결과, 시료 2∼시료 8 및 시료 10의 입계에는, Li가 존재하는 것, 시료 1 및 9의 입계에는, Li는 존재하지 않는 것이 확인되었다. As a result of the STEM observation and the EDS analysis, it was confirmed that Li was present in the grain boundaries of the samples 2 to 8 and the sample 10, and Li was not present in the grain boundaries of the samples 1 and 9.
표 1에 표시되는 바와 같이, 입계에 Li가 존재하는 시료 2∼시료 8 및 시료 10에서는, 뛰어난 자기 특성을 가지는 것이 확인되었다. As shown in Table 1, it was confirmed that the samples 2 to 8 and the sample 10 in which Li existed in the grain boundary had excellent magnetic properties.
한편, 입계에 Li가 존재하지 않는 시료 1 및 시료 9에서는, 입계에 Li가 존재하는 시료 2∼시료 8 및 시료 10에 비하여, 자기 특성이 떨어지는 것이 확인되었다. On the other hand, in Sample 1 and Sample 9 in which Li was not present in the grain boundary, it was confirmed that the magnetic properties were lower than those of Sample 2 to 8 and Sample 10 in which Li existed in the grain boundaries.
(실시예 2)(Example 2)
시료 21 및 시료 22에 대하여With respect to the
시료 21 및 시료 22는, 연자성 합금 분말로서, Fe 84.7질량%, Si 9.7질량% 및 Al 5.6질량%의 조성으로 구성된 연자성 합금 분말을 이용한 이외는, 실시예 1의 시료 1 및 시료 5와 동일한 방법으로 압분 자심 샘플을 작성하여, 동일한 평가를 행했다. 표 2에 결과를 나타낸다.
시료 23 및 시료 24에 대하여With respect to the sample 23 and the sample 24
시료 23 및 시료 24는, 연자성 합금 분말로서, Fe 49.2질량%, Ni 44.0질량%, Si 2.3질량% 및 Co 4.5질량%의 조성으로 구성된 연자성 합금 분말을 이용한 이외는, 각각 실시예 1의 시료 1 및 시료 5와 동일한 방법으로 압분 자심 샘플을 작성하여, 동일한 평가를 행했다. 표 2에 결과를 나타낸다. Samples 23 and 24 were prepared in the same manner as in Example 1 except that soft magnetic alloy powder having a composition of Fe 49.2 mass%, Ni 44.0 mass%, Si 2.3 mass%, and Co 4.5 mass% was used as the soft magnetic alloy powder A sample of a compacted magnetic core was prepared in the same manner as the sample 1 and the sample 5, and the same evaluation was carried out. Table 2 shows the results.
또한, 초기 투자율 μi는, 자심을 구성하는 금속의 종류에 따라서도 상이하므로, 본 실시예에 있어서, Fe-Si-Al계 연자성 합금으로 구성되는 자심의 경우에는, 1MHz에 있어서의 μi는 36.5이상을 양호로 하고, Fe-Ni-Si-Co계 연자성 합금으로 구성되는 자심의 경우에는, 1MHz에 있어서의 μi는 54.0이상을 양호로 했다. In the present embodiment, in the case of the magnetic core made of the Fe-Si-Al based soft magnetic alloy, mu i at 1 MHz is 36.5 [mu] m at 1 MHz because the initial magnetic permeability mu i differs depending on the kind of metal constituting the magnetic core. And the magnetic core made of Fe-Ni-Si-Co based soft magnetic alloy, the μi at 1 MHz was at least 54.0.
<표 2><Table 2>
STEM 관찰 및 EDS 해석의 결과, 시료 22 및 시료 24의 입계에는, Li가 존재하는 것, 시료 21 및 시료 23의 입계에는, Li는 존재하지 않는 것이 확인되었다. As a result of the STEM observation and the EDS analysis, it was confirmed that Li was present in the grain boundaries of the sample 22 and the sample 24, and Li was not present in the grain boundaries of the
표 2에 나타내는 바와 같이, 입계에 Li가 존재하는 시료 22 및 시료 24에서는, 뛰어난 자기 특성을 가지는 것이 확인되었다. As shown in Table 2, it was confirmed that samples 22 and 24 having Li in the grain boundary had excellent magnetic properties.
한편, 입계에 Li가 존재하지 않는 시료 21 및 시료 23에서는, 입계에 Li가 존재하는 시료 22 및 시료 24에 비하여, 자기 특성이 떨어지는 것이 확인되었다. On the other hand, it was confirmed that the
(실시예 3) (Example 3)
또한, 합금종으로서, Fe-Ni-Si-Cr 연자성 합금, Fe-Ni-Si-Al 연자성 합금, Fe-Si-Ti 연자성 합금, Fe-Ni-Si-Ti 연자성 합금, Fe-Si-Co 연자성 합금, Fe-Si-Ni 연자성 합금을 이용한 경우에도, 실시예 1 및 2와 동일한 경향이 얻어지는 것을 확인할 수 있었다. Fe-Ni-Si-Cr soft magnetic alloy, Fe-Ni-Si-Al soft magnetic alloy, Fe-Si-Ti soft magnetic alloy, Fe- Si-Co soft magnetic alloy, and Fe-Si-Ni soft magnetic alloy, the same tendency as in Examples 1 and 2 was obtained.
21 : 연자성 합금 입자 30, 31 : 입계
40 : Li 영역 21: soft
40: Li region
Claims (6)
상기 연자성 합금 입자가, Fe-Si-M계 연자성 합금 또는 Fe-Ni-Si-M계 연자성 합금으로 구성되고,
상기 M은, Cr, Al, Ti, Co 및 Ni에서 선택되는 적어도 1개이며,
상기 입계에는, Li을 함유하는 Li 첨가제와 상기 연자성 합금 입자와의 혼합물을 산화 분위기에서 산화 처리함으로써 얻어지는 Li 금속, Li 산화물, 또는 Li 복합 산화물의 형태로 Li이 존재하는 것을 특징으로 하는 연자성체 조성물. A soft magnetic material composition having a plurality of soft magnetic alloy particles and a grain boundary existing between the soft magnetic alloy particles,
Wherein the soft magnetic alloy particles are composed of an Fe-Si-M type soft magnetic alloy or an Fe-Ni-Si-M type soft magnetic alloy,
M is at least one selected from Cr, Al, Ti, Co, and Ni,
Wherein Li is present in the form of a Li metal, Li oxide, or Li composite oxide obtained by oxidizing a mixture of a Li additive containing Li and a soft magnetic alloy particle in an oxidizing atmosphere, Composition.
상기 Li의 함유량이, 연자성 합금 100질량%에 대하여, Li2O 환산으로 0.35∼10000ppm인 것을 특징으로 하는 연자성체 조성물. The method according to claim 1,
The content of the Li, with respect to 100% by weight of soft magnetic alloys, soft magnetic material composition, characterized in that 0.35~10000ppm as Li 2 O equivalent.
상기 입계에는, 또한 Si가 존재하는 것을 특징으로 하는 연자성체 조성물. The method according to claim 1,
And Si is present in the grain boundary.
상기 입계에는, 또한 Si가 존재하는 것을 특징으로 하는 연자성체 조성물. The method of claim 2,
And Si is present in the grain boundary.
A coil-type electronic part characterized by having the magnetic core according to claim 5.
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