KR101881952B1

KR101881952B1 - 철족계 연자성 분말재

Info

Publication number: KR101881952B1
Application number: KR1020127031886A
Authority: KR
Inventors: 야스시 키노
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2018-07-26
Also published as: TW201230084A; US20130076477A1; JPWO2011155494A1; TWI574287B; KR20130079422A; DE112011101968T5; JP5354101B2; WO2011155494A1; US9190195B2; CN102933335A; CN102933335B

Abstract

본 발명은, 초크 코일이나 리액터 코일 등의 압분 자심 용도로 요구되고 있는, 보다 고(高) 자기특성을 만족하는 철족계 연자성 분말재를 제공하는 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 Fe 내지 Co 또는 Ni의 1종 이상을 주체로 하는 철족계 합금(철계 합금) 연자성 분말재. 상기 연자성 분말재는, 용탕에 미량의 Nb(0.05~ 4wt%) 또는 V·Ta·Ti, Mo, W를 첨가하여, 워터아토마이즈법 등의 저렴한 제법에 의해 조제한다.

Description

철족계 연자성 분말재{IRON GROUP-BASED SOFT MAGNETIC POWDER}

본 발명은, 초크 코일(choke coil)이나 리액터 코일(reactor coil) 등에 있어서의 압분 자심(壓粉磁心)에 요구되는 뛰어난 연자기 특성을 만족시키는 것이 용이한 철족계 연자성 분말재에 관한 것이다.

현재, 초크 코일이나 리액터 코일 등에 있어서의 압분 자심은 대(大)전류, 고주파영역이나 공간절약의 환경에서 사용되는 일이 많다. 이들에 이용되는 연자성 분말재에 대해서도 대전류, 고주파의 환경에서도 뛰어난 연자기 특성을 가지며 소형화가 가능한 것이 요구된다.

일반적으로 압분 자심에 사용되는 연자성 분말재는 대전류 대응을 위하여 고(高) 포화자속밀도, 고(高) 투자율, 저(低) 자심손실이 요구되는 동시에, 저(低)손실의 견지에서 고(高)저항인 것이 요망되고 있다.

그러나, 이들의 특성을 모두 충족시키는 것은 어렵다. 이 때문에, 현재 상황은 사용 환경에 따라서, 가) 산화물 연자성 분말재, 나) 비정질 Ｆｅ계 연자성 분말재, 및 다) 결정질 Fe계 연자성 분말재(예컨대, 특허문헌 1·2)를, 나누어 사용하고 있다.

가) 산화물 연자성 분말재는, 고저항이기 때문에 저자심손실이지만, 저포화 자속밀도이기 때문에 대전류 환경에는 적합하지 않다.

나) 비정질 Ｆｅ계 연자성 분말재는, 뛰어난 자기특성을 가지지만, 그 조직 구조때문에 분말 경도(硬度)가 매우 높아 성형이 곤란함과 동시에 포화 자속밀도에 관해서도 충분하다고는 할 수 없어 압분 자심의 소형화에는 대응이 어렵다.

다) 결정질 Ｆｅ계 연자성 분말재는, 높은 포화 자속밀도를 가지며, 비교적 분말경도도 낮고 수지 등으로의 분말표면의 절연을 확보할 수 있다면 저손실인 압분 자심이 성형가능하여, 대전류, 고주파영역에서 사용되는 소형의 압분 자심 용도에 적합하다.

그리고, 고주파환경에서의 사용이나 저손실을 달성하기 위해서는 일반적으로는, 보다 미분화(微粉化)한 Ｆｅ계 합금 연자성 분말재의 사용이 유효하게 되어 있다. 그런데, 보다 미분화한 분말재를 성형하기 위해서는 보다 고도인 성형 기술이 필요하거나, 미분 상호의 절연 확보를 위한 수지량 등을 증가시키거나 할 필요가 있다. 이 때문에, 압분 자심의 밀도가 저하함으로써 압분 자심 자체의 투자율(magnetic permeability)이 저하하여 본래의 Ｆｅ계 연자성 분말재 자체가 가지는 고 투자율특성(자기특성)을 살릴 수 없다고 하는 문제점이 있다. 특허문헌 1·2에서는, 표면을 산화물 피복하고 있지만, 제조법이 복잡하게 된다.

이러한 이유에 의해 종래의 Ｆｅ계 연자성 분말재에 있어서, 자심 손실을 증대시키지 않고, 보다 고 투자율을 달성하는 것으로 할 수 있다면, 압분 자심이 저밀도이더라도, 대전류, 고주파용도로 사용가능하게 되어, 고도인 성형 기술을 필요로 하지 않고, 압분 자심의 소형화, 저손실화가 가능하게 된다고 생각된다.

한편, 특허문헌 1·2에 있어서는, 본 발명과 마찬가지로, 워터아토마이즈법 (water atomizing process)등에 의해 연자성 분말재를 제조하는 기술이 기재되어 있으며, 연자성 분말재의 조성에 있어서, Ｓｉ, Ａｌ 및 Ｃｒ으로부터 선택되는 부(副)성분과 함께, 본 발명에 있어서의 4~6족 금속을 소량 부성분으로서 첨가할 가능성이 기재되어 있다(특허문헌 1 단락 0053, 특허문헌 2 단락 0021·0044). 그러나, 이들의 소량 부성분인, 4~6족 금속(d껍질 반채움전(半滿前) 천이금속, transition metals whose d-orbitals are less than half filled)은, Ｍｎ, Ｃｏ, Ｎｉ, Ｃｕ, Ｇａ, Ｇｅ, Ｒｕ, Ｒｈ 등의 7~11족 금속(d껍질 반채움후 천이금속)이나 B(붕소)와 함께 예시되어 있는 것에 불과하다. 더욱이, 특허문헌 1·2에는, 자기특성을 개선(특히, 고 투자율화)을 위해, 상기 소량 부성분을 첨가하는 것을 적극적으로 시사하는 기재는 없다(특허문헌 1 단락 0053, 특허문헌 2 단락 0044). 한편, 특허문헌 2 단락 0044에는, 소량 부성분의 첨가량은 1wt% 이하가 바람직하다고 기재되어 있다.

또한, 본 발명의 특허성에 영향을 주는 것이 아니지만, 4~6족 금속을 소량 첨가한 비정질의 철계 연자성 분말재의 선행 기술문헌으로서 특허문헌 3~5가 존재한다.

특허문헌 3에 있어서의 조성식Ｆｅ_{100-a-b-x-y-z-w-t}Ｃｏ_aＮｉ_bM_xP_yC_zB_wＳｉ_t의 Ｍ으로서 나타내고 있는 4~6족 금속은, 특허문헌 1·2와 마찬가지로, 다른 Ｐｄ, Ｐｔ, Ａｕ 등의 10~11족 금속과 함께 예시되어 있는 것에 지나지 않고, 또한, 부동태화 산화 피막(passivated oxide coating)을 형성하여 분말재의 내식성(耐蝕性)을 향상시키는 것을 목적으로 하는 것이다(단락 0024). 한편, 동 단락에 있어서의 「Ｍ의 첨가량은, 자기특성이나 내식성을 고려하여, 0원자％~3원자％인 것이 바람직하다.」의 기재는, 전단의 기재로부터 Ｎｂ이 투자율의 증대 작용은 없으며 대량 첨가는 투자율을 저하시킨다는 기재인 것으로 풀이된다.

특허문헌 4에 있어서의 조성식T₁₀₀ _-x- _yR_xM_yM'_z의 Ｍ'로서 거론되어 있는 4~6족 금속도, 다른 7~11족 금속, 나아가서는 P, Ａｌ, Ｓｂ 등의 비금속·전형금속과 함께, 예시되어 있는 것에 지나지 않으며, M'의 첨가도 내식성 향상을 예정하고 있고, 더욱이, 첨가량도 0~30%, 나아가서는, 0~20%이 바람직하다고 기재되어 있다 (동 문헌 제9페이지 아래 제2 단락). 즉, 특허문헌 4에 있어서의 Ｍ'는 본 발명에 있어서의 4~6족 금속의 4% 이하의 미량 첨가를 예정하는 것이 아니다.

특허문헌 5에 있어서도 마찬가지로, 조성식 Ｆｅ_100-x- _yR_xM_yM'_Z의 Ｍ'로서 거론되어 있는 4~6족 금속도, 7~11족 금속, 및, Ｚｎ, Ｇａ 등의 전형금속과 함께 예시되어 있는 것에 지나지 않는다.

한편, 동 문헌 단락 0032에는, 「원소 M'의 첨가는, 미결정 상태에서의 합금의 보자력을 낮추는 효과가 있다. 단, 원소 M'의 함유량이 지나치게 커지면, 자화가 저하하기 때문에, 첨가 원소 M'의 조성비(z)는, 0ａｔ％≤z≤10ａｔ％를 만족시킬 필요가 있으며, 0.5ａｔ％≤z≤4ａｔ％를 만족하는 것이 바람직하다.」라는 기재가 있다. 해당 기재는, 특허문헌 3과 마찬가지로, M'는, 연자성재에 있어서의 보자력을 작게 하여, 저손실화에는 효과가 있지만, 투자율(자화)의 증대에 기여하지 않는 것을 시사하고 있다고 풀이된다.

일본 특허공개공보 2009-088496호 일본 특허공개공보 2009-088502호 일본 특허공개공보 2008-109080호 일본 특공표 2003-060175호 일본 특허공개공보 2001-226753호

본 발명의 목적은, 상기를 감안하여, 결정질의 철족계 연자성 분말재에 있어서, 미량의 첨가로 압분 자심이 고 투자율화가 더욱 가능함과 동시에 자심손실도 증대하지 않는 압분 자심을 용이하게 제조가능한 철족계 연자성 분말재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 예의 개발에 노력하는 과정에서, Ｎｂ등을 미량 첨가한 연자성 분말재로 압분 자심을 제조하면, 압분 자심의 고 투자율화가 가능함과 동시에 자심손실도 증대하지 않는 것을 지견(知見)하여 하기구성의 철족계 연자성 분말재를 도출해내었다. 결정질의 철족계 연자성 분말재로서,

상기 분말재의 기본 조성이, 조성식 T₁₀₀ _-x-yM_xM'_y(단, T: 철족의 1종 이상으로부터 선택되는 주성분, M: 투자율 향상 성분, M': 내식성 부여 성분이며, 또한, x: 0~15at％, y: 0~15at％, x+y: 0~25at％이다)로 나타내며,

상기 조성식의 전체량 100질량부에 대하여, 4~6족 천이금속 그룹으로부터 1종 이상 선택되는 자성개질(改質) 미량성분이 0.05~4.0질량부 첨가되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 자성개질 미량성분을, 상기 조성식에 포함시켜, at％（원자％）로 표현하면, 하기와 같이 된다.

결정질의 철족계 연자성 분말재로서,

조성식 T_100-x-y-zM_xM'_yN_z(단, T: 철족의 1종 이상으로 이루어지는 주성분, M: 투자율 향상 성분, M': 내식성 부여 성분, N: 자성개질 미량성분)로 나타내며,

상기 자성개질 미량성분이, 4~6족 천이금속 그룹으로부터 1종 이상 선택되는 동시에,

x: 0~15at％, y: 0~15at％, x+y: 0~25at％, z: 0.015~2.4ａｔ％인, 것을 특징으로 한다.

상기 자성율 향상 성분(M)은 Ｓｉ, Ｎｉ, Ｃｏ로부터 1종 이상 선택되는 동시에, 상기 내식성 부여 성분(M')은, Ｃｒ, Ａｌ으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하며, 특히 T: Ｆｅ, M: Ｓｉ, M': Ｃｒ이며, 또한, x: 2~10at％, y: 2~10at％, x+y: 4~15at％인 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 철족계 연자성 분말재로 성형한 압분 자심은, 고 투자율화가 가능함과 동시에 자심손실도 증대하지 않는다. 그리고, 결정질이기 때문에 워터아토마이즈법 등에 의한 분말재의 제조시에, 고속 급랭의 필요가 없다. 또한, 고 투자율을 확보하기 쉽기 때문에, 압분 자심의 제조시에, 고압으로 할 필요가 없고, 결과적으로 절연 파괴도 생기기 어렵다. 당연히, 연자성 분말재에 특허문헌 1·2와 달리, 적극적으로 산화 피막 형성을 할 필요도 없어진다.

도 1은, 본 발명의 연자성 분말재의 제조에 적합한 워터아토마이즈 장치의 개념 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 연자성 분말재로 조제한 압분 자심의 투자율·자심손실의 측정 방법을 나타내는 개념도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 설명한다.

발명의 연자성 분말재는, 기본조성이, 조성식 T₁₀₀ _-x-yM_xM'_y(단, T: 철족의 1종 이상으로 이루어지는 주성분, M: 투자율 향상 성분, M': 내식성 부여 성분이며, 또한, x: 0~15at％, y: 0~15at％, x+y: 0~25at％）인 것을 전제로 한다.

여기서, T는, 통상, Ｆｅ로 하지만, Ｆｅ의 전부 또는 절반 이상을, Ｃｏ나 Ｎｉ등으로 치환한 것이어도 좋다. 예를 들면, Ｃｏ: 80at％나 Ｎｉ: 50at％의 연자성 분말재가 판매되고 있다.

M으로 나타내는 투자율 향상 성분으로서는, Ｓｉ, Ｃｏ, Ni (단, Ｃｏ, Ｎｉ을 주체성분으로 하지 않는 경우)등을 들 수 있지만, 저렴하며 상대적으로 투자율의 향상 작용이 큰 Ｓｉ이 바람직하다. Ｓｉ을 첨가하는 경우, x: 2~10at％, 나아가서는 3~8at％가 바람직하다. Ｓｉ이 과다하면, 분말 자체가 부서지기 쉬어 성형이 곤란하게 된다. 또한, 얻어지는 분말형상에 악영향을 주어, 압분 자심의 자기특성이나 성형성에 문제가 발생하기 쉬워진다.

M'으로 나타내는 내식성 부여 성분으로서는, Ｃｒ, Ｍｎ, Ａｌ 및 Ｃｕ등을 들 수 있다. 이들 중에서, Ｃｒ이, 내식성 부여 효과가 커서 바람직하다(비(比)저항도 증대한다.). 전자부품 등의 신뢰성이 요구되는 용도로 압분 자심을 사용할 경우, 습기 등 문제가 있으며, 내식성에도 강한 재료가 요구되기 때문이다.

M'를 Ｃｒ으로 하는 경우, 1≤y≤10at％, 나아가서는, 2≤y≤8at％로 한다. Ｃｒ이 과다하게 되면, 투자율 저하로 연결되기 쉽다(자기특성에 영향을 준다.).

본 발명은, 상기 구성에 있어서, 또한, 4~6족 천이금속 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 자성개질 미량성분(투자율 향상 부(副)성분)을 미량첨가하는 것을 특징적 구성으로 한다. 4~6족 천이그룹은, 투자율 저하의 원인이 되는 자기이방성(magnetic anisotropy)이나 내부 왜곡(internal distortion)을 억제하기 위해서라고 추정된다.

즉, 반채움 충전미만 d껍질 원소(원자반경이 상대적으로 작다.)인 4~6족 천이금속이, 결정입계(crystal grain boundary) 중에 미량 들어감으로써 자기이방성을 저감시키고(스핀 방향을 정렬하는 효과가 있다.) 또한, 내부 왜곡에 관해서는 아토마이즈법 등의 비교적 급랭을 수반하는 제법으로 분말을 제조했을 경우 상당한 내부 왜곡이 생기지만, 4~6족 천이금속이 결정입계에 미량 들어감으로써 내부 왜곡을 경감한다고 추정된다.

여기서, 미량첨가란, 기본 조성식의 전체량 100질량부에 대하여, 0.05~4.0질량부, 바람직하게는, 0.08~3.5질량부, 더욱 바람직하게는 0.2~0.6질량부 첨가하는 것을 말한다.

자성개질 미량성분의 첨가량이 과소하면 투자율 증대를 기대할 수 없고, 과다하면 본래의 포화 자화값을 저하시킬 우려가 있다. 다른 부성분은 투자율이나 손실, 내식성을 크게 상승시키기 위해 필요한 기본 성분이기 때문이다. 즉, 자성개질 미량성분은, 주로 자기특성(투자율)을 향상시키는 것이지만, 첨가량 증대에 따른 가격 상승과 포화 자화값 저하를 초래하는 첨가량 과다는 바람직하지 않다.

본 발명의 철족계 연자성 분말재는, 자성개질 미량성분을 포함시킨 조성식 (T_100-x-y-zM_xM'_yN_z)에 있어서, z:0.015~2.4ａｔ％, 바람직하게는 0.10~0.40ａｔ％가 되도록 자성개질 미량성분의 첨가량을 상술한 범위에서 선택한다. 여기서, z는 모든 제조 방법을 상정한 제조시에 있어서의 손실을 고려한 범위이다. 한편, z는 극미량이기 때문에, x, y는 각각 상술한 범위와 실질적으로 동일하다.

여기서, 4~6족 천이금속 중, Ｎｂ이 가장 바람직하고, Ｎｂ과 동족인 5족, Ｎｂ과 같은 산화수(+5)를 가지고, 주기율표에서 인접하는 Ｍｏ, W 및 Ｎｂ과 원자반경이 근사한 Ｔｉ이 바람직하다.

본 발명의 연자성 분말재는, 결정질이고 비정질이 아니며, 극단적인 급랭도 필요없기 때문에, 범용의 워터아토마이즈법이나 가스아토마이즈법으로 제조할 수 있다.

그중에서도 저렴한 제법인 워터아토마이즈법이 적절하다. 얻어지는 분말형상은 자기특성의 관점에서 구(球)형이 바람직하다.

이하, 도 1에 나타내는 워터아토마이즈법에 의해, 본 발명의 연자성 분말을 제조하는 방법을 설명한다. 도 1에 있어서, 1은 용해 도가니, 2는 유도 가열 코일, 3은 용탕 스톱퍼, 4는 용융 원재료, 5는 오리피스, 6은 아토마이즈노즐, 7은 수막(水膜), 8은 물이다.

도가니(1) 내에서 소정 조성으로 조제한 원재료(합금조성 혼합물)를 융점이상으로 가열해서 용융한다. 그 다음에, 용탕 스톱퍼(3)를 해제하고, 용탕을 도가니 하부에 설치한 용탕 오리피스(5)로부터 낙하시키며, 더 하부에 설치한 아토마이즈노즐(6)로부터 분사되는 수막에 의해 용융한 원재료를 급랭 응고시킴으로써, 보다 저렴하게 입자형상이 구형인 분말을 얻을 수 있다. 그 후, 이 분말을 회수하여, 건조 및 분급(分級)을 거쳐, 목적으로 하는 연자성 분말재를 얻을 수 있다.

이때의 분말재의 입자직경(입도(粒度))은, 0.5∼100㎛, 바람직하게는 0.5∼75㎛, 더욱 바람직하게는 1∼50㎛로 한다. 입자직경이 작으면, 압분 자심의 절연 확보를 위한 수지 등의 결합재의 양이 증대하고, 상대밀도가 저하하여 고 투자율을 얻기 어려워진다. 다른 한편, 입자직경이 크면, 소량의 수지 등의 결합재로 압분 자심의 절연 확보가 가능하지만, 상기 미분화(소(小)입자직경화)에 의한 압분 자심에 있어서 저손실화의 작용을 얻기 어려워진다.

상기 압분 자심은, 상기 연자성 분말재 100질량부에 대하여 결합재 1~10질량부를 첨가한 것을 프레스 등 공지의 방법에 의해 얻을 수 있다. 상기 결합재가 지나치게 많으면 상술한 바와 같이 고 투자율을 얻기 어렵고, 지나치게 적으면 자심으로서의 강도를 얻기 어렵다. 또한, 상기 결합재는, 예를 들면 실리콘계 수지, 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지(polyphenylene-sulfide resin) 등의 유기계 결합재(organic binders), 인산 마그네슘, 인산 칼슘, 인산 아연, 인산 망간, 인산 카드뮴과 같은 인산염(phosphate), 규산 나트륨과 같은 규산염(silicate)(워터글래스, water glass) 등의 무기계 결합재(inorganic binders) 등을 들 수 있지만, 자심의 강도가 얻어지고, 또한 투자율에 영향을 미치지 않는 한 특히 한정되지 않는다.

실시예

이하, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 실시예에 대해서 설명을 한다.

우선, 표 1~3에 나타내는 각 조성으로 조제한 혼합 재료를 고주파 유도로(high-frequency induction furnace)에서 용융하여 워터아토마이즈법에 의해 연자성 분말을 얻었다. 한편, 평가분말 제작 조건은 아래와 같다.

<워터아토마이즈조건>

·수압 100 MPa

·수량 100 L/min

·수온 20℃

·오리피스 지름 φ4mm

·용탕 원재료 온도 1800℃

그 다음에, 얻어진 연자성 분말을 회수하여, 진동 진공건조기(츄오카세이(Chuo Kakoki Co., Ltd.)제:ＶＵ-60)에 의해 건조를 행했다. 감압분위기 하에서 건조를 행하기 때문에, 대기압분위기 하에서 행하는 건조 방법에 비해 저(低) 산소분위기에서 건조를 행할 수 있고, 또 저온으로 단시간에 건조를 행할 수 있다. 더욱이, 건조 중에 연자성 분말에 진동을 가함으로써 더욱 단시간에서의 건조가 가능하게 되어, 분말의 응집이나 산화를 방지할 수 있다. 본 실시예에서는, 건조 온도: 100℃, 건조실 내의 압력: -0.1ＭＰａ(게이지압, gauge pressure), 건조 시간: 60분으로 하였다.

다음으로 얻어진 연자성 분말을 기류(氣流) 분급장치(닛신엔지니어링제: 터보클래시파이어(Nisshin Engineering Inc.: Turbo Classifier))에 의해 분급하여 목적하는 평균 입자직경을 가지는 분말재(50㎛, 10㎛, 1㎛)를 얻었다. 상기 분말재의 입도분포 측정은 레이저 회절방식의 입도분포 측정장치(시마즈(Shimadzu Corporation)제 ＳＡＬＤ-2100)에 의해 행하였다.

그 다음에 얻어진 각 입도 분포를 가지는 분말재를, 에폭시 수지(binder) 및 톨루엔(유기용매)과 혼합해서 혼합물을 얻었다. 한편, 에폭시 수지의 첨가량은 연자성 분말재에 대하여 3ｗｔ％, 5ｗｔ％로 했다.

이와 같이 하여 조제한 혼합물을 온도 80℃에서 30분 가열하여 건조시켜 덩어리형상(塊狀, blocks)의 건조체를 얻었다. 그 다음에, 건조체를 구경(aperture) 200㎛의 체로 걸러, 분말재(조립체, pellets)를 조제했다.

상기 분말재를 성형몰드(forming die)에 충전하고, 하기의 조건으로 성형체(압분 자심)(10)을 얻었다.

<성형 조건>

·성형방법: 프레스 성형

·성형체의 형상: 링형상

·성형체 치수: 외형 13ｍｍ, 내부직경 8ｍｍ, 두께 6ｍｍ

·성형 압력: 5t/ｃｍ²(490MPa)

<코일 제작 조건>

상기 성형체(10)에 도선(導線, 11)을 하기의 조건에서 감아 붙임으로써, 초크코일(9)을 제작했다.

·도선재료: Cu

·도선 선직경: 0.2ｍｍ

·감김선 수: 1차 45턴(turns), 2차 45턴

<측정 조건·평가>

상기 조건으로 제작한 초크 코일의 평가를 측정장치(12)를 이용하여 이하의 조건에서 행하였다.

·측정장치: 교류 자기특성 측정장치(이와츠계측(Iwatsu Test Instruments Corp.)제 B-H 애널라이저ＳＹ8258)

·측정 주파수: 200kHz

·최대 자속밀도: 50mT

다음으로 평가 결과를 이하에 나타낸다.

(1) Ｆｅ분말재에 있어서 Ｎｂ을 첨가한 결과를 표 1에, Ｆｅ-Ｓｉ분말재에 대하여 Ｎｂ을 첨가한 결과를 표 2(A), (B)에, Ｆｅ-Ｓｉ-Ｃｒ분말재에 대하여 Ｎｂ을 첨가한 결과를 표 3(A), (B)에, 각각 나타낸다. 또한, 투자율 향상 성분(M)을 Ｓｉ, Ｎｉ, Ｃｏ로부터 선택하고, 또한 내식성 부여 성분(M')을 Ｃｒ, Ａｌ으로부터 선택한 분말재에 대하여 Ｎｂ을 첨가한 결과를 표 4에, Ｆｅ분말재, Ｆｅ-Ｓｉ분말재, Ｆｅ-Ｓｉ-Ｃｒ분말재에 대하여 각각 자성개질 미량성분을 Ｎｂ, V, Ｔａ, Ｔｉ, Ｍｏ, W로부터 선택해서 첨가한 결과를 표 5에, 각각 나타낸다.

표 1~5의 결과로부터, 하기의 것을 알 수 있다.

어떤 조성 및 입자직경의 분말재(조성)에 있어서도 자성개질 미량성분을 첨가함으로써 자심손실이 저하하는 동시에 투자율도 향상된다. 특히 Ｎｂ을 첨가함으로써, 더욱 효과가 얻어진다.

이들의 이유에 의해 압분 자심의 소형화가 가능해진다. 즉, 압분 자심의 저손실화가 가능하며, 압분 밀도를 상승시키기 어려운 미분화한 분말재를 사용하지 않고 고주파영역에서의 사용이 가능한 소형 자심을 용이하게 제조 가능하게 된다. 또한, 압분 자심의 기계적 성질의 관점에서 수지량을 증가시키는 것도 가능하게 된다.

[표 1]

[표 2A]

[표 2B]

[표 3A]

[표 3B]

[표 4]

[표 5]

이 출원은, 일본국에서 2010년 6월 9일에 출원된 특원 2010-131667호에 근거하고 있으며, 그 내용은 본 출원의 내용으로서, 그 일부를 형성한다.

또한, 본 발명은 본 명세서의 상세한 설명에 의해 더욱 완전히 이해할 수 있을 것이다. 그렇지만, 상세한 설명 및 특정 실시예는, 본 발명의 바람직한 실시의 형태이며, 설명의 목적을 위해서만 기재되어 있는 것이다. 이 상세한 설명으로부터, 다양한 변경, 개변이, 당업자에 있어서 명확하기 때문이다.

출원인은, 기재된 실시 형태의 어느 것도 공중에게 헌상할 의도는 없으며, 개시된 개변, 대체안 중, 특허청구범위 내에 문언상 포함되지 않을지도 모르는 것도, 균등론 하에서의 발명의 일부로 한다.

본 명세서 혹은 특허청구범위의 기재에 있어서, 명사 및 유사한 지시어의 사용은, 특히 지시되지 않는 한, 또는 문맥에 의해 명료하게 부정되지 않는 한, 단수 및 복수의 양쪽을 포함하는 것으로 해석해야 한다. 본 명세서 중에서 제공된 어떠한 예시 또는 예시적인 용어(예컨대, 「등」)의 사용도, 단지 본 발명을 설명하기 쉽게 한다는 의도임에 지나지 않으며, 특히 특허청구범위에 기재하지 않는 한 본 발명의 범위에 제한을 가하는 것이 아니다.

1...용해 도가니
2...유도 가열 코일
4...용융 원재료
5...오리피스
6...아토마이즈노즐
10...압분 자심

Claims

결정질의 철계 연자성 분말재로서,
기본조성이, 조성식 T_100-x-yM_xM'_y(단, T: 철로 이루어지는 주성분, M: 투자율 향상 성분, M': 내식성 부여 성분이며, 또한, x: 2~10at％, y:2~10at％, x+y: 4~15at％임)로 나타내며,
상기 조성식의 전체량 100질량부에 대하여, Ｎｂ, V, Ｔａ, Ｔｉ, Ｍｏ 및 W의 4~6족 천이금속 그룹으로부터 1종 이상 선택되는 자성개질 미량성분이 0.05~4.0질량부 첨가되어 있고,
상기 조성식에 있어서, T: Ｆｅ, M: Ｓｉ, M': Ｃｒ인 것을 특징으로 하는 철계 연자성 분말재.
결정질의 철계 연자성 분말재로서,
조성식 T_100-x-y-zM_xM'_yN_z(단, T: 철로 이루어지는 주성분, M:투자율 향상 성분, M': 내식성 부여 성분, N: 자성개질 미량성분)로 나타내며,
상기 자성개질 미량성분이, Ｎｂ, V, Ｔａ, Ｔｉ, Ｍｏ 및 W의 4~6족 천이금속 그룹으로부터 1종 이상 선택되는 동시에,
x: 2~10at％, y:2~10at％, x+y: 4~15at％, z: 0.015~2.4ａｔ％이고,
상기 조성식에 있어서, T: Ｆｅ, M: Ｓｉ, M': Ｃｒ인 것을 특징으로 하는 철계 연자성 분말재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 자성개질 미량성분이, Ｎｂ인 것을 특징으로 하는 철계 연자성 분말재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
분말의 평균 입자직경이 0.5∼100㎛인 것을 특징으로 하는 철계 연자성 분말재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 철계 연자성 분말재는 구(球)형상인 것을 특징으로 하는 철계 연자성 분말재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
워터아토마이즈법에 의해 조제되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 철계 연자성 분말재.
제1항 또는 제2항에 기재된 철계 연자성 분말재 100질량부에 대하여 결합재 1~10질량부가 첨가된 조성물로 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 압분 자심.
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