KR20140081357A - 이중층 복합 금속 분말, 그 제조방법 및 연자성 코어의 제조방법 - Google Patents

이중층 복합 금속 분말, 그 제조방법 및 연자성 코어의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시형태는 철(Fe)계 분말; 상기 철(Fe)계 분말의 표면에 형성된 절연층; 및 상기 절연층 상에 형성된 윤활용 왁스 코팅층; 을 포함하는 이중층 복합 금속 분말을 제공한다.

Description

이중층 복합 금속 분말, 그 제조방법 및 연자성 코어의 제조방법{double-layer composite metal powder, manufacturing method of the same and manufacturing method of soft magnetic core}
본 발명은 복합 금속 분말 및 그 제조방법과 상기 복합 금속 분말을 이용하여 연자성 코어를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연자성 물질은 인덕터 내의 코어, 모터와 같은 전기장치의 고정자, 회전자, 엑츄에이터, 센서 및 변압기 코어와 같이 다양한 용도로 이용되고 있다. 기존에는 전기장치 내의 부품으로 사용되는 연자성 코어를 제조하는 방법으로 가공된 강판을 여러 층으로 적층한 후 고정하여 일체화 되도록 하는 방법을 사용하였다. 그러나 강판을 적층하여 제조하는 경우 3차원의 복잡한 형상의 제품 제작에 어려움이 많고, 스크랩의 손실이 다량 발생하는 문제점이 있었다.
이에 최근에는 연자성 분말을 고압성형하는 방법을 도임하고 있으며, 형상측면에서 보다 높은 자유도를 갖는 코어의 제조가 가능하다. 이때 사용되는 연자성 분말이라 함은, 전기를 인가하면 자성을 가지는 분말로, 통상 철계의 연자성 입자들을 기초로 하며, 이러한 연자성 분말들을 이용하여 연자성 코어를 제조하는 것은 통상적인 분말야금학적 과정을 통해 실시하게 된다.
철계의 연자성 물질을 분사법 또는 분쇄법 등을 통해 분말형태로 만든 후에, 해당 분말에 대한 기계적인 가공 및 열처리 등을 실시하여 코어 재료로써 적절하게 이용될 수 있는 연자성 분말을 제조할 수 있다. 이렇게 준비된 연자성 분말들을 가압 성형하여 원하는 형상을 가지는 연자성 코어가 형성된다.
하기 특허문헌 1은 윤활제를 첨가할 수 있다고 개시하나, 분말에 별도의 윤활제를 첨가하는 경우 윤활제가 고르게 분산되지 않아 균일한 특성의 코어가 제조되는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 10-0571119호
본 발명은 복합 금속 분말 및 그 제조방법과 상기 복합 금속 분말을 이용하여 연자성 코어를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시형태는 철(Fe)계 분말; 상기 철(Fe)계 분말의 표면에 형성된 절연층; 및 상기 절연층 상에 형성된 윤활용 왁스 코팅층; 을 포함하는 이중층 복합 금속 분말을 제공한다.
상기 윤활용 왁스 코팅층의 두께는 300nm 내지 900nm일 수 있다.
상기 윤활용 왁스의 융점은 100℃ 내지 150℃일 수 있다.
상기 윤활용 왁스는 EBS(Ethylene Bis Stearamide), 스테라인산 아연(Zn-stearate) 및 폴리에틸렌(polyethylene) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 절연층은 페라이트(ferrite)를 포함할 수 있다.
상기 절연층의 두께는 50nm 내지 1000nm일 수 있다.
상기 철(Fe)계 분말의 평균 입경은 100μm 내지 200μm인 이중층 복합 금속 분말.
상기 철(Fe)계 분말은 규소(Si) 및 붕소(B) 중 하나 이상의 합금원소를 포함할 수 있다.
상기 합금원소는 상기 철(Fe)계 분말 중 3.5 내지 10wt% 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태는 철(Fe)계 분말을 마련하는 단계; 상기 철(Fe)계 분말의 표면에 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 절연층 상에 윤활용 왁스 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 이중층 복합 금속 분말의 제조방법을 제공한다.
상기 윤활용 왁스 코팅층의 두께는 300nm 내지 900nm일 수 있다.
상기 윤활용 왁스의 융점은 100℃ 내지 150℃일 수 있다.
상기 절연층은 페라이트(ferrite)를 포함할 수 있다.
상기 절연층의 두께는 50nm 내지 1000nm일 수 있다.
상기 철(Fe)계 분말의 평균 입경은 100μm 내지 200μm일 수 있다.
상기 철(Fe)계 분말은 규소(Si) 및 붕소(B) 중 하나 이상의 합금원소를 포함할 수 있다.
상기 합금원소는 상기 철(Fe)계 분말 중 3.5 내지 10wt% 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시형태는 철(Fe)계 분말을 마련하는 단계; 상기 철(Fe)계 분말의 표면에 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층 상에 윤활용 왁스 코팅층을 형성하여 이중층 복합 금속 분말을 마련하는 단계; 상기 이중층 복합 금속 분말을 포함하는 슬러리를 마련하는 단계; 및 상기 슬러리를 가압성형하여 코어를 제조하는 단계; 를 포함하는 연자성 코어의 제조방법을 제공한다.
상기 가압성형은 150℃ 내지 250℃에서 수행될 수 있다.
상기 가압성형은 900Mpa 내지 1100Mpa의 압력을 가하여 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면 밀도가 높고 자속밀도가 향상된 저철손 코어를 제조할 수 있는 이중층 복합 금속 분말 및 그 제조방법과 연자성 코어의 제조방법을 제시한다.
도 1은 본 발명 일 실시형태에 따른 이중층 복합 금속 분말을 나타내는 일부 절단 사시도이다.
도 2는 상기 이중층 복합 금속 분말을 제조하는 과정을 나타내는 순서도 이다.
도 3은 본 발명 일 실시형태에 따른 연자성 코어의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 이중층 복합 금속 분말을 이용하여 연자성 코어를 제조하는 과정을 타나내는 순서도이다.
도 5a 및 도 5b는 연자성 코어의 미세구조를 나타내는 주사전자현미경(SEM,scanning electron microscop)사진이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.
이중층 복합 금속 입자(10)
도 1은 본 발명 일 실시형태에 따른 이중층 복합 금속 분말을 나타내는 일부 절단 사시도이고 도 2는 상기 이중층 복합 금속 분말을 제조하는 과정을 나타내는 순서도 이다.
본 발명 일 실시형태는 철(Fe)계 분말(1); 절연층(2); 및 윤활용 왁스 코팅층(3); 을 포함하는 이중층 복합 금속 분말(10)을 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 실시형태는 철(Fe)계 분말을 마련하는 단계; 절연층을 형성하는 단계; 및 윤활용 왁스 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 이중층 복합 금속 분말의 제조방법을 제공한다.
이하 도 1 및 도 2를 참조하여 상기 이중층 복합 금속 분말(10) 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
(a) 철(Fe)계 분말(1)을 마련하는 단계
본 발명의 일 실시형태에 따른 이중층 복합 금속 분말(10)의 기본 재료가 되는 철(Fe)계 분말(1)은 순철 또는 철(Fe)계 합금일 수 있다.
엄밀한 의미의 순철은 불순물을 전혀 함유하지 않은 순도 100%의 철을 지칭하지만 선철에 포함된 탄소, 질소, 규소, 인, 황 등의 불순물을 완전히 제거하는 것은 어렵기 때문에 일반적으로 순철이라 하면 다른 철에 비해 순도가 높은 철을 일컬으며, 본 발명에서는 사용되는 '순철'은 상술한 일반적인 의미로 해석되어야 한다.
철(Fe)계 합금은 철(Fe)에 철과 다른 합금 원소를 한가지 이상 첨가하여 얻어진 것으로 금속의 성질을 가지는 것이다. 상기 합금원소는 전기저항을 높일 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 규소(Si), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 붕소(B) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 규소(Si), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 붕소(B)는 다른 합금원소에 비해 저항을 높이는 효과가 우수하다.
한편, 상기 합금원소는 철(Fe)계 합금 중 3.5wt% 내지 10wt% 포함될 수 있다. 합금원소의 함량이 높을수록 전기저항이 커져서 연자성 코어(100)의 철손(core loss) 값을 낮출 수 있으며, 기존 분말 코어의 대략적인 철손(core loss)값인 40W/kg 이하의 철손(core loss) 값을 가지기 위해서는 합금원소의 함량이 3.5wt% 이상이 되어야 한다. 또한 합금원소의 함량이 10wt%를 초과하는 경우, 생성된 연자성 코어(100) 중 합금원소의 함량이 높아져 자속밀도가 모터에 사용하기 위한 임계수치인 1.5T 이하가 되며, 연자성 코어(100)의 밀도가 7.6g/cm3 이하가 되어 모터에 적용되기 어렵다.
따라서 합금원소는 철(Fe)-합금원소로 형성되는 합금 중 3.5wt% 내지 10wt% 포함되는 것이 바람직하다.
상기 철(Fe)계 분말(1)의 평균 입경은 100μm 내지 200μm일 수 있다. 철(Fe)계 분말(1)의 평균 입경이 100μm 미만인 경우 코어 제조 시 제조된 코어의 자속밀도가 감소하는 단점이 있고, 200μm를 초과하는 경우 자속밀도는 증가하지만 철손(core loss)이 증가하며, 특히 고주파에서 문제가 되는 맴돌이손실(eddy current loss)이 급격하게 증가하게 된다. 따라서 100μm 내지 200 μm의 평균 입경을 가지는 철(Fe)계 분말(1)을 마련하는 것이 바람직하다.
(b) 절연층(2)을 형성하는 단계
상기 철(Fe)계 분말(1)의 표면에 절연층(2)을 형성할 수 있다. 상기 절연층은 개개의 철(Fe) 입자(1)를 전기적으로 분리시켜 와전류 손실을 줄이기 위한 것이다. 상기 절연층(2)은 이에 제한되는 것은 아니나 세라믹 또는 절연 수지를 포함할 수 있다.
상기 세라믹은 이에 제한되는 것은 아니나 이산화 규소, 규산 나트륨, 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고 이 외에도 저항이 큰 산화물을 사용할 수 있다.
나아가 우수한 자성 특성을 위하여 상기 절연층(2)은 페라이트로 형성될 수 있다. 본 명세서에서 페라이트는 산화철을 포함한 자성체 세라믹을 총칭하는 의미로 사용된다. 상기 페라이트는 자성 및 절연성을 동시에 가지므로 자성을 가지지 않는 세라믹을 절연층으로 사용한 경우에 비하여 제조된 코어의 자속밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 절연 수지는 에폭시 수지를 포함할 수 있으며 상기 에폭시 수지는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 변성 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 트리페닐형 에폭시 수지 등의 페놀계 글리시딜에테르형 에폭시 수지; 디시클로펜타디엔 골격을 갖는 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지; 나프탈렌 골격을 갖는 나프탈렌형 에폭시 수지; 디하이드록시벤조피란형 에폭시 수지; 디아미노페닐메탄 등의 폴리아민을 원료로 한 글리시딜아민형 에폭시 수지; 트리페놀메탄형 에폭시 수지; 테트라페닐에탄형 에폭시 수지; 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다.
나아가 상기 절연층은 50nm 내지 1000nm의 두께를 가질 수 있다. 절연층의 두께가 1000nm를 초과하는 경우 코어의 자속밀도가 감소하게 되며, 절연층의 두께가 50nm 미만인 경우 가압성형시 절연층에 균열이 발생하여 터널링 효과가 발생할 수 있고, 이로 인하여 절연효과가 감소하게된다.
(c) 윤활용 왁스 코팅층(3)을 형성하는 단계
철(Fe)계 분말(1)의 표면에 형성된 절연층(2) 상에 윤활용 왁스 코팅층(3)을 형성하여 이중층 복합 금속 분말(10)을 제조한다. 개개의 분말에 윤활용 왁스 코팅층(3)을 형성함으로써 이중층 복합 금속 분말(10) 간 또는 이중층 복합 금속 분말(10)과 금형벽과의 마찰력을 최소화할 수 있다. 즉 본 발명의 이중층 복합 분말(10)을 이용하여 코어를 성형하는 경우, 외부압력에 의해 분말이 서로 접촉하고 찌그러지면서 코어가 제조되는 온간성형 시 고상의 윤활용 왁스가 액상으로 변화하고 마찰력을 감소시켜, 가압성형으로 인해 생성되는 잔류응력을 감소시키고 히스테리시스 로스(hysteresis loss)를 줄여 최종적으로 철손(core loss)이 낮은 코어를 제조할 수 있다. 종래에는 수 μm 스케일의 윤활 분말을 철(Fe)계 분말과 혼합하여 성형을 하였으나, 혼합이 균일하게 되지 않았을 때 윤활 분말이 적은 부분은 마찰력이 커져 히스테리시스 로스(hysteresis loss)가 증가하고 윤활 분말이 너무 많은 경우 성형 후 잔탄량의 증가로 인해 자성특성이 좋지 않은 영향을 준다. 따라서 본 발명에서 제시한 바와 같이 윤활용 왁스를 철(Fe)계 분말의 표면에 코팅을 한 경우 윤활분말의 불균일한 혼합에 의한 단점을 없앨 수 있다.
상기 윤활용 왁스 코팅층(3)을 형성하는 방법은 이에 한정되는 것은 아니나, 윤활용 왁스를 액상으로 녹인 후 절연층(2)이 형성된 철(Fe)계 분말(1)을 디핑(dipping)하거나, 철(Fe)계 분말(1)의 표면에 형성된 절연층(2)에 액상의 윤활용 왁스를 스프레이 방식에 의해 도포하고 건조시켜 형성할 수 있다.
상기 윤활용 왁스 코팅층(3)을 형성하는 윤활용 왁스는 100℃ 내지 150℃의 융점을 가진다. 이는 본 발명의 이중층 복합 금속 분말(10)을 이용하여 코어를 성형하는 경우, 성형온도가 일반적으로 80℃ 이상인 경우인 경우가 많이 때문이며, 활용 왁스의 융점이 150℃를 초과하는 고온인 경우 성형온도에서 윤활용 왁스가 액상으로 변형하지 않아 분말 간 또는 분말과 금형 간의 마찰력을 감소시키는 효과가 현저히 떨어지게 된다.
상기 윤활용 왁스는 EBS(Ethylene Bis Stearamide), 스테라인산 아연(Zn-stearate) 및 폴리에틸렌(polyethylene) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
EBS(Ethylene Bis Stearamide)의 융점은 약 141℃ 내지 146℃이고 스테라인산 아연(Zn-stearate)의 융점은 약 121℃ 내지 124℃이며 폴리에틸렌(polyethylene)의 융점은 약 100℃ 내지 110℃이다.
상기 윤활용 왁스 코팅층(3)은 300nm 내지 700nm의 두께로 형성될 수 있다. 윤활용 왁스 코팅층(3)의 두께가 300nm 미만인 경우 가압성형 시 분말과 분말 간 또는 분말과 금형과의 마찰을 충분히 감소시킬 만큼 용융된 윤활용 왁스가 분말을 충분히 덮어주지 못하기 때문에 절연 피막이 손상될 수 있고 절연 피막이 손상되는 경우 철손(core loss)이 증가한다. 또한 윤활용 왁스 코팅층(3)의 두께가 700nm를 초과하는 경우 본 발명의 이중층 복합 금속 분말(3)로 제조된 코어 내의 자성체 비율이 감소하여 성형밀도와 자속밀도가 감소하고 다시 철손(core loss)이 증가하게 된다. 따라서 윤활용 왁스 코팅층(3)은 300nm 내지 700nm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
연자성 코어(100)의 제조방법
나아가 본 발명의 또 다른 일 실시형태는 철(Fe)계 분말(1)을 마련하는 단계(S1); 상기 철(Fe)계 분말의 표면에 절연층(2)을 형성하는 단계(S2); 상기 절연층 상에 윤활용 왁스 코팅층(3)을 형성하여 이중층 복합 금속 분말(10)을 마련하는 단계(S3); 상기 이중층 복합 금속 분말을 포함하는 슬러리(20)를 마련하는 단계(S4); 및 상기 슬러리를 가압성형하여 코어(100)를 제조하는 단계(S5); 를 포함하는 연자성 코어의 제조방법를 제공한다.
도 3은 본 발명 일 실시형태에 따른 연자성 코어(100)의 제조방법을 나타내는 흐름도이고 도 4는 상기의 이중층 복합 금속 분말(10)을 이용하여 연자성 코어(100)를 제조하는 과정을 타나내는 순서도이다.
철(Fe)계 분말을 마련하는 단계; 절연층을 형성하는 단계; 및 윤활용 왁스 코팅층을 형성하여 이중층 복합 금속 분말을 마련하는 단계는 상술하였으므로 설명의 중복을 위해 여기서는 생략하고 차이점을 중심으로 도 3 및 도 4를 참조하여 연자성 코어의 제조방법을 설명한다.
(d) 슬러리(20)를 마련하는 단계
상술한 본 발명의 일 실시 형태에 따라 마련한 이중층 복합 금속 분말(10)을 포함하는 슬러리(20)를 제조한다. 상기 슬러리(20)는 이중층 복합 금속 분말(10)과 첨가제(11)를 포함할 수 있으며, 상기 첨가제는 이에 한정되는 것은 아니나, 바인더 또는 용매 등을 포함할 수 있다.
상기 바인더는 물유리, 폴리이미드, 폴리아미드, 실리콘, 페놀 수지 및 아크릴로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 슬러리(20)의 점도 조절을 위해 휘발성 용매를 첨가할 수 있으며, 상기 휘발성 용매는 이에 제한되는 것은 아니나 톨루엔, 알코올 또는 메틸에틸케톤(MEK, Methyl Ethyl Ketone) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
(e) 코어를 제조하는 단계
상기 슬러리(20)를 이용하여 원하는 형상의 연자성 코어(100)를 제조하는 단계로, 이에 한정되는 것은 아니나 코어 형상의 주형(21)에 슬러리(20)를 투입한 뒤 프레스기(22)를 이용하여 가압 성형하는 방법을 사용할 수 있다.
상기 가압 성형은 본 발명의 윤활용 왁스 코팅층(3)이 액상으로 변하는 온도범위인 150℃ 내지 250℃에서, 기존의 일반 분말성형 압력에 비해 고압인 900Mpa 내지 1100MPa의 압력을 가하여 수행될 수 있다.
가압 성형시 온도가 150℃보다 낮은 경우 윤활용 왁스 코팅층(3)이 충분히 액상으로 변하지 않게 되어 마찰력 감소 효과가 충분히 발현되지 않으며, 250℃보다 높은 경우 액상으로 변한 윤활용 왁스 코팅층의 점도가 너무 낮고 일부 잔탄으로 변화하기 시작하여 다시 분말간의 마찰력이 증가하여 절연층(2)의 파괴가 일어날 가능성이 높아진다.
성형 압력과 관련하여, 압력이 900MPa 이상으로 증가되어도 제조된 코어의 밀도 증가가 크게 나타나지 않았으며, 900Mpa 미만인 경우 최종 생성된 연자성 코어의 밀도가 충분히 확보되지 않는다. 또한 성형 압력이 1100MPa를 초과하는 경우 금형의 수명이 급격하게 단축되는 문제가 발생한다.
따라서 연자성 코어(100)의 성형은 150℃ 내지 250℃에서 900MPa 내지 1100Mpa의 압력을 가하여 수행되는 것이 바람직하다.
실험 예
하기 표 1은 이중층 복합 금속 분말의 윤활용 왁스 코팅층의 두께에 따라 생성된 연자성 코어의 밀도, 자속밀도, 철손을 나타낸다.
본 실험 예의 연자성 코어의 제조에 사용된 이중층 복합 금속분말(10)은 D50=170μm의 철(Fe)계 분말(1), 100nm의 절연층(2) 및 하기 표 1에 나타난 두께의 윤활용 왁스 코팅층(3)을 포함한다.
윤활용 왁스 코팅층 두께(nm) 밀도(g/cm3) 10KA/m에서의 자속밀도(T) 철손(W/kg)
100* 7.67 1.72 50
200* 7.66 1.71 49
250* 7.66 1.71 49
300 7.65 1.70 42
350 7.65 1.70 40
400 7.65 1.69 40
600 7.64 1.67 40
650 7.64 1.66 40
700 7.63 1.65 40
750* 7.63 1.64 42
800* 7.62 1.63 43
900* 7.60 1.60 43
*은 비교예를 나타냄
제조된 코어가 모터에 적용되기 위해서는 10KA/m의 자기장에서 자속밀도가 1.5T 이상이어야 하며, 이를 위해서는 성형 후 코어의 밀도가 7.6g/cm3 이상이 되어야 한다.
실험한 모든 두께에서 모터용 코어의 특성은 만족 되었다.
다만 표 1에 나타난 바와 같이 윤활용 왁스 코팅층의 두께가 300nm 미만인 경우 절연피막의 일부 손상으로 철손(core loss)값이 증가하며, 윤활용 왁스 코팅층의 두께가 700nm를 초과하는 경우 생성된 연자성 코어의 밀도가 낮아 다시 철손(core loss) 값이 상승하였다.
따라서 밀도와 자속밀도가 높고 철손이 낮은 연자성 코어를 얻기 위한 윤활용 왁스 코팅층의 두께는 300 내지 700nm 이어야 하는 것을 실험에 의해 확인할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 연자성 코어의 밀도 차이에 따른 미세구조를 나타낸다. 도 5a는 7.65g/cm3의 밀도를 가지는 연자성 코어의 미세구조이고, 도 5b는 7.5g/cm3의 밀도를 가지는 연자성 코어의 미세구조이다. 도시된 바와 같이 도 5a의 경우가 도 5b의 경우보다 분말 입자간의 거리가 작으며 입자 간 거리가 작을수록 자속밀도 특성이 좋아지기 때문에 성형밀도가 높은 경우 연자성 코어의 특성이 향상되는 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 이중층 복합 금속 분말(10)은 절연층(2)의 표면에 추가로 윤활용 왁스 코팅층(3)을 형성하여 코어 성형시 윤활제가 고르게 분산되는 효과가 있어 고밀도 저철손의 코어를 얻을 수 있으며, 절연층(2)을 페라이트로 형성하는 경우 자속밀도가 향상된 코어를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 연자성 코어의 제조방법에 의하면 7.6g/cm3 이상의 밀도 값을 가지며, 저철손 특성을 나타내는 연자성 코어를 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1 : 철(Fe)계 분말 2 : 절연층
3 : 윤활용 왁스 코팅층 10 : 이중층 복합 금속 분말
11 : 첨가제 20 : 슬러리
21 : 금형 22 : 가압기

Claims (20)

  1. 철(Fe)계 분말;
    상기 철(Fe)계 분말의 표면에 형성된 절연층; 및
    상기 절연층 상에 형성된 윤활용 왁스 코팅층;
    을 포함하는 이중층 복합 금속 분말.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 윤활용 왁스 코팅층의 두께는 300nm 내지 900nm인 이중층 복합 금속 분말.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 윤활용 왁스의 융점은 100℃ 내지 150℃인 이중층 복합 금속 분말.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 윤활용 왁스는 EBS(Ethylene Bis Stearamide), 스테라인산 아연(Zn-stearate) 및 폴리에틸렌(polyethylene) 중 하나 이상을 포함하는 이중층 복합 금속 분말.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 페라이트(ferrite)를 포함하는 이중층 복합 금속 분말.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연층의 두께는 50nm 내지 1000nm 인 이중층 복합 금속 분말.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 철(Fe)계 분말의 평균 입경은 100μm 내지 200μm인 이중층 복합 금속 분말.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 철(Fe)계 분말은 규소(Si) 및 붕소(B) 중 하나 이상의 합금원소를 포함하는 이중층 복합 금속 분말.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 합금원소는 상기 철(Fe)계 분말 중 3.5 내지 10wt% 포함되는 이중층 복합 금속 분말.
  10. 철(Fe)계 분말을 마련하는 단계;
    상기 철(Fe)계 분말의 표면에 절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 절연층 상에 윤활용 왁스 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 이중층 복합 금속 분말의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 윤활용 왁스 코팅층의 두께는 300nm 내지 900nm인 이중층 복합 금속 분말의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 윤활용 왁스의 융점은 100℃ 내지 150℃인 이중층 복합 금속 분말의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 절연층은 페라이트(ferrite)를 포함하는 이중층 복합 금속 분말의 제조방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 절연층의 두께는 50nm 내지 1000nm 인 이중층 복합 금속 분말의 제조방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 철(Fe)계 분말의 평균 입경은 100μm 내지 200μm인 이중층 복합 금속 분말의 제조방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 철(Fe)계 분말은 규소(Si) 및 붕소(B) 중 하나 이상의 합금원소를 포함하는 이중층 복합 금속 분말의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 합금원소는 상기 철(Fe)계 분말 중 3.5 내지 10wt% 포함되는 이중층 복합 금속 분말의 제조방법.
  18. 철(Fe)계 분말을 마련하는 단계;
    상기 철(Fe)계 분말의 표면에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층 상에 윤활용 왁스 코팅층을 형성하여 이중층 복합 금속 분말을 마련하는 단계;
    상기 이중층 복합 금속 분말을 포함하는 슬러리를 마련하는 단계; 및
    상기 슬러리를 가압성형하여 코어를 제조하는 단계;
    를 포함하는 연자성 코어의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 가압성형은 150℃ 내지 250℃에서 수행되는 연자성 코어의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 가압성형은 900Mpa 내지 1100Mpa의 압력을 가하여 수행되는 연자성 코어의 제조방법.
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