KR20160134548A - Soft magnetic metal powder and soft magnetic metal dust core - Google Patents

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Abstract

An objective of the present invention is to provide a soft magnetic metal powder having a low coercive force in order to improve loss of a soft magnetic metal dust core. The present invention relates to a soft magnetic metal powder comprising: Fe, or Fe and Ni as a main component by making carbon content of the soft magnetic metal powder particles from 100-1000 ppm; providing soft magnetic metal powder having a low coercive force; and enabling an improvement in a loss of soft magnetic metal powder core using the soft magnetic metal powder.

Description

연자성 금속 분말, 및, 연자성 금속 압분 코어{SOFT MAGNETIC METAL POWDER AND SOFT MAGNETIC METAL DUST CORE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a soft magnetic metal powder core and a soft magnetic metal powder core,

본 발명은, 압분 코어 등에 사용되는 연자성 금속 분말, 연자성 금속 압분 코어에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a soft magnetic metal powder and a soft magnetic metal pressurized core used for a press compaction core or the like.

모터나 리액터, 인덕터용의 자심 재료로서, 저손실 및 고포화 자속 밀도의 연자성 금속 압분 코어가 요구되고 있다.There is a demand for a soft magnetic metal pressure core having a low loss and a high saturation magnetic flux density as a core material for a motor, a reactor, and an inductor.

연자성 금속 압분 코어의 손실을 작게 하기 위해, 코어를 구성하는 연자성 금속 분말의 보자력(保磁力)을 저감하는 것이 알려져 있다. 코어의 손실은 히스테리시스 손실과 와전류(渦電流) 손실로 나뉘며, 히스테리시스 손실은 보자력에 의존하므로, 보자력을 저감하면 코어의 손실을 저감할 수 있다.It is known to reduce the coercive force of the soft magnetic metal powder constituting the core in order to reduce the loss of the soft magnetic metal powder core. The core loss is divided into a hysteresis loss and an eddy current (eddy current) loss. Since the hysteresis loss depends on the coercive force, loss of the core can be reduced by reducing the coercive force.

연자성 금속 압분 코어를 결정립경이 커지는 높은 온도에서 열처리함으로써 보자력의 저감이 가능하다.The coercive force can be reduced by heat-treating the soft magnetic metal powder compact core at a high temperature at which the crystal grain diameter becomes large.

예를 들어, 특허문헌 1에서는, 산화철과 탄화물을 혼합하고 1150℃ 이상의 고온 열처리를 실시하여, 고상 환원의 과정에서 표면에 내열 피막을 석출시키는 기술이 개시되어 있다.For example, Patent Document 1 discloses a technique of mixing a iron oxide and a carbide and performing a high-temperature heat treatment at 1150 占 폚 or more to deposit a heat resistant coating on the surface in the course of solid-phase reduction.

일본 공개특허공보 특개2013-79412호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-79412

특허문헌 1의 기술에서는, 산화철 분말과 탄소 분말의 혼합 분말을 열처리하여, 연자성 금속 분말의 입자에 탄소 절연막을 형성하는 동시에 산화철의 환원과 입성장(粒成長)을 실시하고 있다. 하지만, 입자 표면에 탄소 피막을 형성시킨 경우에는, 대량으로 침투한 탄소는 고용(固溶)되지 않고 이상(異相)을 형성하여 보자력이 증대해 버린다.In the technique of Patent Document 1, the mixed powder of the iron oxide powder and the carbon powder is heat-treated to form a carbon insulating film on the particles of the soft magnetic metal powder, and the reduction and grain growth of the iron oxide are carried out. However, when a carbon film is formed on the surface of the particles, the carbon that has penetrated in a large amount does not solid-solubilize but forms an abnormal phase and increases the coercive force.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 연자성 금속 분말의 보자력을 개선하는 것, 및 그것을 사용한 연자성 금속 압분 코어의 손실을 개선하는 것을 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to improve the coercive force of the soft magnetic metal powder and to improve the loss of the soft magnetic metal pressure core using the coercive metal powder.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 따른 연자성 금속 분말은, 철 또는 철과 Ni를 주성분으로 하는 연자성 금속 분말로서, 상기 연자성 금속 분말의 금속 입자 내의 탄소의 함유량이 100 내지 1000ppm인 것을 특징으로 한다.In order to solve the above-mentioned problems, the soft magnetic metal powder according to claim 1 is a soft magnetic metal powder mainly composed of iron or iron and Ni, wherein the content of carbon in the metal particles of the soft magnetic metal powder is 100 to 1000 ppm .

상기의 구성의 연자성 금속 분말로 함으로써, 보자력을 저감할 수 있다.By using the soft magnetic metal powder having the above-described constitution, the coercive force can be reduced.

청구항 2항에 따른 연자성 금속 분말은, 청구항 1에 기재된 연자성 금속 분말로서, 상기 연자성 금속 분말에 있어서, Si의 함유량이 0 내지 15질량%인 것을 특징으로 한다.The soft magnetic metal powder according to claim 2 is the soft magnetic metal powder according to claim 1, wherein the soft magnetic metal powder has a Si content of 0 to 15 mass%.

상기의 구성의 연자성 금속 분말로 함으로써, 보자력을 보다 저감할 수 있다.By using the soft magnetic metal powder having the above-described constitution, the coercive force can be further reduced.

청구항 3에 따른 연자성 금속 분말은, 청구항 1에 기재된 연자성 금속 분말로서, Ni의 함유량이 30 내지 80질량%, Fe와 Ni의 함유량의 합계가 90질량% 이상인 것을 특징으로 한다.The soft magnetic metal powder according to claim 3 is the soft magnetic metal powder according to claim 1, wherein the content of Ni is 30 to 80 mass%, and the total content of Fe and Ni is 90 mass% or more.

상기의 구성의 연자성 금속 분말로 함으로써, 보자력을 보다 저감할 수 있다.By using the soft magnetic metal powder having the above-described constitution, the coercive force can be further reduced.

청구항 4에 따른 연자성 금속 분말은, 청구항 1 내지 3에 기재된 연자성 금속 분말로서, 상기 연자성 금속 분말을 구성하는 입자의 90% 이상이 1개의 결정립으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The soft magnetic metal powder according to claim 4 is the soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 3, wherein at least 90% of the particles constituting the soft magnetic metal powder are composed of one crystal grain.

상기의 구성의 연자성 금속 분말로 함으로써, 보자력을 보다 저감할 수 있다.By using the soft magnetic metal powder having the above-described constitution, the coercive force can be further reduced.

청구항 5에 따른 연자성 금속 분말은, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 연자성 금속 분말로서, 입자 내에 포함되는 산소량이 500ppm 이하인 것을 특징으로 한다.The soft magnetic metal powder according to claim 5 is the soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the amount of oxygen contained in the particles is 500 ppm or less.

상기의 구성의 연자성 금속 분말로 함으로써, 보자력을 보다 저감할 수 있다.By using the soft magnetic metal powder having the above-described constitution, the coercive force can be further reduced.

청구항 6에 따른 연자성 금속 분말은, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 연자성 금속 분말로서, 연자성 금속 분말의 Cr의 함유량이 10질량% 이하인 것을 특징으로 한다.The soft magnetic metal powder according to claim 6 is the soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the soft magnetic metal powder has a Cr content of 10 mass% or less.

상기의 구성의 연자성 금속 분말로 함으로써, 극히 작은 손실을 갖는 동시에, 방청성이나 전기 저항의 향상을 부여할 수 있다.By using the soft magnetic metal powder having the above-described constitution, it is possible to provide an extremely small loss, and at the same time to improve the rustproofing property and the electric resistance.

청구항 7에 따른 연자성 금속 분말은, 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 연자성 금속 분말로서, 상기 연자성 금속 분말을 구성하는 입자 중, 90% 이상의 입자의 단면의 원형도가 0.80 이상인 것을 특징으로 한다.The soft magnetic metal powder according to claim 7 is the soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 6, wherein the circularity of the cross section of 90% or more of the particles constituting the soft magnetic metal powder is 0.80 or more .

상기의 구성의 연자성 금속 분말로 함으로써, 보자력을 보다 저감할 수 있다.By using the soft magnetic metal powder having the above-described constitution, the coercive force can be further reduced.

청구항 8에 따른 연자성 금속 압분 코어는, 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 연자성 금속 분말을 사용하여 제작된 연자성 금속 압분 코어이다.The soft magnetic metal meal core according to claim 8 is a soft magnetic metal meal core made using the soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 7.

상기의 구성의 연자성 금속 압분 코어로 함으로써, 코어의 손실이 극히 작은 것이 된다.By using the soft magnetic metal pressure powder cores having the above-described constitution, the loss of the core becomes extremely small.

청구항 9에 따른 연자성 금속 압분 코어는, 청구항 8에 기재된 인덕터용 코어 또는 리액터용 코어이다.The soft magnetic metal dust core according to claim 9 is the core for an inductor or the core for a reactor according to claim 8.

본 발명의 연자성 금속 압분 코어를 사용함으로써, 양호한 내전압(耐電壓)을 갖는 리액터 또는 인덕터가 된다.By using the soft magnetic metal powder core of the present invention, a reactor or an inductor having a good withstand voltage can be obtained.

본 발명에 의하면, 보자력이 낮은 연자성 금속 분말을 수득할 수 있고, 이 연자성 금속 분말을 사용함으로써 연자성 금속 압분 코어의 손실을 개선할 수 있다.According to the present invention, a soft magnetic metal powder having a low coercive force can be obtained, and the loss of the soft magnetic metal powder core can be improved by using the soft magnetic metal powder.

도 1은 본 발명의 실시형태에서의 연자성 금속 분말의 열처리 과정의 모식도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a heat treatment process of a soft magnetic metal powder in an embodiment of the present invention. FIG.

연자성 금속 입자의 보자력을 저감하는 수법으로서, 가장 유효한 수법은, 입자 내의 결정립경을 조대화시킴으로써, 바람직하게는 단결정화하는 것이다. 결정립 성장에는 연자성 금속 입자를 열처리할 필요가 있고, 처리 온도가 높을수록 결정립경의 조대화가 얻어지기 쉽고 단결정 입자에 근접한다. 본 발명에서는, 철 또는 철과 Ni를 주성분으로 하는 연자성 금속 재료에 대하여, 열처리 후의 탄소 함유량을 100 내지 1000ppm으로 제어함으로써 열처리시에 결정립이 크게 성장하고, 저 보자력을 얻을 수 있었다. 이하에, 본 발명에서의, 탄소 첨가 효과와, 조대한 결정 입자를 갖는 금속 입자의 제작 방법과, 연자성 금속 분말이 저 보자력이 되는 메커니즘에 대하여 상세를 설명한다.As a method for reducing the coercive force of soft magnetic metal particles, the most effective method is to coarsen crystal grains in the grains, and preferably to monocrystalline grains. The crystal grain growth requires heat treatment of the soft magnetic metal particles. The higher the treatment temperature, the easier the coarsening of the crystal grain size becomes and the closer to the single crystal grain. In the present invention, by controlling the carbon content after the heat treatment to 100 to 1000 ppm with respect to the soft magnetic metal material containing iron or iron and Ni as a main component, the crystal grains grow greatly during the heat treatment and low coercive force can be obtained. Hereinafter, details of the carbon addition effect, the method of producing metal particles having coarse crystal grains, and the mechanism of low coercive force of soft magnetic metal powder in the present invention will be described in detail.

철 또는 철과 Ni를 주성분으로 하는 연자성 금속 재료 중에서는, 탄소는 자벽(磁壁)의 이동을 방해하고 보자력을 증대시키는 불순물로서 알려져 있다. 탄소량이 많아지면, 시멘타이트상이나 펄라이트상의 석출에 의해 보자력을 증대시키는 효과가 커진다.Among soft magnetic metal materials mainly composed of iron or iron and Ni, carbon is known as an impurity which hinders the movement of the magnetic wall and increases the coercive force. When the amount of carbon is increased, the effect of increasing the coercive force is increased by precipitation of cementite phase or pearlite phase.

하지만, 연자성 금속 분말 입자에 미량의 탄소를 첨가함으로써, 열처리시에, 연자성 금속 분말 중의 탄소의 확산이 결정립끼리의 결합을 촉진하고, 큰 결정립경의 연자성 금속 분말이 되는 것을 발견하였다. 열처리 후의 연자성 금속 분말 입자 중의 탄소 함유량이 100ppm 이상 1000ppm 이하이면 연자성 금속 분말 중에 탄소가 충분히 고용(固溶)될 수 있고, 결정립 성장을 촉진하여 보자력을 저감하는 효과가 현저해지는 것을 알 수 있었다.However, by adding a small amount of carbon to the soft magnetic metal powder particles, it has been found that the diffusion of carbon in the soft magnetic metal powder promotes bonding between the crystal grains during heat treatment, resulting in a soft magnetic metal powder having a large crystal grain size. When the carbon content in the soft magnetic metal powder particles after the heat treatment is 100 ppm or more and 1000 ppm or less, carbon can be sufficiently dissolved in the soft magnetic metal powder, and the effect of accelerating the crystal growth and reducing the coercive force becomes remarkable .

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

(본 발명의 연자성 금속 분말의 특징에 대하여)(With respect to the characteristics of the soft magnetic metal powder of the present invention)

본 발명의 실시형태에서의 연자성 금속 분말은, 철 또는 철과 Ni를 주성분으로 하는 연자성 금속 분말로서, 탄소의 함유량이 100 내지 1000ppm이다.The soft magnetic metal powder in the embodiment of the present invention is a soft magnetic metal powder mainly composed of iron or iron and Ni, and the content of carbon is 100 to 1000 ppm.

탄소의 함유량이 1000ppm 초과에서는 보자력이 커진다. 연자성 금속 분말의 입자 내의 탄소의 함유량이 100 내지 1000ppm이면, 고온 처리시에 탄소의 확산에 의해 결정립 성장이 촉진된다. 100ppm 미만에서는 결정립 성장의 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 연자성 금속 분말 입자 중의 탄소 함유량은, 바람직하게는 200 내지 800ppm이다. 보다 바람직하게는 200 내지 550ppm, 보다 더 바람직하게는 200 내지 400ppm이다.When the carbon content exceeds 1000 ppm, the coercive force becomes large. If the content of carbon in the grain of the soft magnetic metal powder is 100 to 1000 ppm, the grain growth is promoted by the diffusion of carbon at the high temperature treatment. If it is less than 100 ppm, the effect of grain growth can not be sufficiently obtained. The carbon content in the soft magnetic metal powder particles is preferably 200 to 800 ppm. More preferably from 200 to 550 ppm, even more preferably from 200 to 400 ppm.

본 발명의 실시형태에서의 연자성 금속 분말 입자 내의 탄소 함유량은, 비분산형 적외 흡수법에 의한 탄소 유황 동시 분석 장치(LECO사 제조, CS600형)를 사용하여 정량할 수 있다.The carbon content in the soft magnetic metal powder particles in the embodiment of the present invention can be quantified by using a carbon sulfur simultaneous analyzer (model CS600, manufactured by LECO Corporation) by the non-dispersive infrared absorption method.

본 실시형태의 연자성 금속 분말은, 필요에 따라 그 조성에 Si를 15질량%까지 첨가할 수 있다. Si를 첨가함으로써 보다 저 보자력의 연자성 금속 분말로 할 수 있다. Si의 함유량이 15질량%보다 많으면, 보자력이 증대하거나, 연자성 금속 분말의 경도가 너무 높아져서 연자성 금속 압분 코어로 했을 때에 압분체의 밀도가 낮아지고, 양호한 연자성 금속 압분 코어를 얻을 수 없다. Si의 함유량은 보다 바람직하게는 2 내지 15질량%이다. 본 발명의 연자성 금속 분말 입자 내의 Si 함유량은 ICP 발광 분석 장치(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy)를 사용하여 정량할 수 있다.The soft magnetic metal powder of the present embodiment may contain Si in an amount of up to 15% by mass, if necessary. By adding Si, a soft magnetic metal powder having a lower coercive force can be obtained. When the content of Si is more than 15 mass%, the coercive force increases or the hardness of the soft magnetic metal powder becomes too high, so that the density of the green compact becomes low when the soft magnetic metal powder core is used and a good soft magnetic metal green compact core can not be obtained . The Si content is more preferably 2 to 15% by mass. The Si content in the soft magnetic metal powder particles of the present invention can be quantified using an ICP light emission analyzer (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy).

본 실시형태의 연자성 금속 분말은, 필요에 따라 그 조성에 Ni를 80질량%까지 첨가할 수 있다. Ni를 첨가함으로써 결정 자기 이방성이나 자왜(磁歪) 상수가 작고, 보다 저 보자력인 연자성 금속 분말로 할 수 있다. Ni의 함유량이 80질량%보다 많으면, 결정 자기 이방성이나 자왜 상수가 크고, 보자력이 증대하기 때문에, 양호한 연자기 특성을 얻을 수 없다. Ni의 함유량은 보다 바람직하게는 30질량% 이상 80질량%이다. 본 발명의 연자성 금속 분말 입자 내의 Ni 함유량은 ICP 발광 분석 장치를 사용하여 정량할 수 있다.The soft magnetic metal powder of the present embodiment can add up to 80% by mass of Ni to the composition, if necessary. By adding Ni, a soft magnetic metal powder having a low magnetic anisotropy and a small magnetostriction constant and a lower coercive force can be obtained. If the content of Ni is more than 80 mass%, the magnetocrystalline anisotropy and the magneto-static constant become large, and the coercive force increases, so that good magnetic characteristics can not be obtained. The Ni content is more preferably 30 mass% or more and 80 mass% or less. The Ni content in the soft magnetic metal powder particles of the present invention can be quantified using an ICP emission spectrometer.

본 발명의 실시형태에서의 연자성 금속 분말은, 상기 연자성 금속 분말을 구성하는 입자의 90% 이상이 1개의 결정립으로 이루어진 연자성 금속 분말로 함으로써, 보자력이 더욱 작은 연자성 금속 분말을 수득할 수 있다. 후술하는 열처리 공정을 고온, 장시간으로 실시할수록 1개의 결정립으로 이루어진 입자가 늘어나는 경향이 있고, 연자성 금속 분말의 입경에도 따르지만, 대개 1300℃에서 30min의 열처리를 실시함으로써, 90% 이상의 입자가 1개의 결정립으로 할 수 있다. 수득된 연자성 금속 분말을 냉간 매립 수지로 고정하고, 단면을 잘라내어 경면 연마한 후, 나이탈(에탄올+1% 질산)으로 에칭함으로써 결정립계를 관찰할 수 있다. 이와 같이 준비된 입자의 단면을 적어도 랜덤으로 20개, 바람직하게는 100개 이상 관찰하고, 결정립계가 관찰되지 않는 입자의 수를 1개의 결정립으로 이루어진 입자로서 산출하면, 관찰한 입자의 90% 이상이 1개의 결정립으로 이루어진다. 일부에 열처리로의 입성장이 불완전한 입자도 존재하므로, 모든 입자가 1개의 결정립으로 이루어지는 경우는 없다. 관찰에는 광학 현미경이나 SEM을 사용할 수 있다.The soft magnetic metal powder in the embodiment of the present invention is a soft magnetic metal powder in which at least 90% of the particles constituting the soft magnetic metal powder are composed of one crystal grain to obtain a soft magnetic metal powder having a smaller coercive force . As the heat treatment step described later is performed at a high temperature and a long time, grains composed of one grain tend to stretch. Depending on the grain size of the soft magnetic metal powder, heat treatment is usually performed at 1300 캜 for 30 min. It can be made into a crystal grain. The resulting soft magnetic metal powder is fixed with a cold embedding resin, the cross section is cut out, mirror-polished, and then the crystal grain boundary can be observed by etching with NaOH (ethanol + 1% nitric acid). When 20 or more, preferably 100 or more of the cross sections of the thus prepared particles are observed at random, and the number of particles in which grain boundaries are not observed is calculated as particles consisting of one crystal grain, 90% ≪ / RTI > There are some particles whose grain growth sites in the heat treatment furnace are incomplete, so that all the grains do not consist of one grain. An optical microscope or SEM can be used for observation.

본 발명의 실시형태에서의 연자성 금속 분말은, 입자 내에 포함되는 산소량이 500ppm 이하로 함으로써 보자력이 더욱 작은 연자성 금속 분말을 수득할 수 있다. 환원 분위기 중에서 열처리를 실시함으로써 입자 내에 포함되는 산소량을 500ppm 이하로 할 수 있다.The soft magnetic metal powder in the embodiment of the present invention can obtain a soft magnetic metal powder having a smaller coercive force when the amount of oxygen contained in the particles is 500 ppm or less. The amount of oxygen contained in the particles can be made to be 500 ppm or less by performing heat treatment in a reducing atmosphere.

본 실시형태의 연자성 금속 분말은 필요에 따라, 그 조성에 Cr을 10질량%까지 첨가할 수 있다. Cr을 첨가함으로써 보자력을 손상시키지 않고 양호한 방청성을 연자성 금속 분말 입자에 부여할 수 있고, 또한, 연자성 금속 분말 입자의 전기 저항을 높게 하는 효과가 있고, 그것들에 의해, 연자성 금속 압분 코어로 했을 때에 와전류 손실을 저감할 수 있는 것이 알려져 있다. Cr을 10질량%보다 크게 해도 방청성에 부여하는 효과는 변하지 않고, Cr을 첨가하는 부분만큼 포화 자화가 작게 되어 버리기 때문에, Cr의 상한은 10질량%로 한다. Cr 첨가량은 바람직하게는 1 내지 10질량%이다. If necessary, the soft magnetic metal powder of this embodiment may contain up to 10% by mass of Cr in its composition. Cr is added to the soft magnetic metal powder particles without deteriorating the coercive force and good rust resistance can be imparted to the soft magnetic metal powder particles and also the effect of increasing the electrical resistance of the soft magnetic metal powder particles, It is known that the eddy current loss can be reduced. Even when Cr is more than 10% by mass, the effect of imparting rustproofing does not change, and the saturation magnetization becomes smaller by the portion where Cr is added. Therefore, the upper limit of Cr is set to 10% by mass. The amount of Cr added is preferably 1 to 10% by mass.

본 발명의 실시형태에서의 연자성 금속 분말은, 상기 연자성 금속 분말을 구성하는 입자 중, 90% 이상의 입자의 단면의 원형도가 0.80 이상으로 함으로써, 보자력이 더욱 작은 연자성 금속 분말을 수득할 수 있다. 수득된 연자성 금속 분말을 냉간 매립 수지로 고정하고, 단면을 잘라내어 경면 연마함으로써, 입자의 단면 형상을 관찰할 수 있다. 이와 같이 준비된 입자의 단면을 적어도 랜덤으로 20개, 바람직하게는 100개 이상 관찰하여, 각 입자의 원형도를 구한다. 원형도의 일례로서는 Wadell의 원형도를 사용할 수 있고, 입자 단면에 외접하는 원의 직경에 대한 입자 단면의 투영 면적과 같은 원의 직경의 비로 정의된다. 진원(眞円)의 경우에는 Wadell의 원형도는 1이 되고, 1에 가까울수록 진원도가 높고, 0.80 이상이면 외관상 거의 진구(眞球)로 간주할 수 있다. 관찰에는 광학 현미경이나 SEM(주사형 전자 현미경: Scanning Electron Microscope)을 사용하고, 원형도의 산출에는 화상해석을 사용할 수 있다.In the soft magnetic metal powder in the embodiment of the present invention, when the circularity of the cross section of 90% or more of the particles constituting the soft magnetic metal powder is 0.80 or more, a soft magnetic metal powder having a smaller coercive force is obtained . The soft magnetic metal powder thus obtained is fixed with a cold embedding resin, and its cross-section is cut out and subjected to mirror-surface polishing, whereby the cross-sectional shape of the particles can be observed. At least 20, preferably 100 or more, cross-sections of the thus-prepared particles are observed at random to obtain the circularity of each particle. As an example of the circularity, Wadell's circularity can be used and is defined as the ratio of the diameter of the circle equal to the projected area of the particle cross-section to the diameter of the circle circumscribing the particle cross-section. In the case of a true circle, the circularity of Wadell is 1, and the closer to 1, the higher the roundness. If it is 0.80 or more, it can be regarded as a true sphere. An optical microscope or SEM (Scanning Electron Microscope) can be used for observation, and an image analysis can be used for calculating the circularity.

본 발명의 실시형태에서의 연자성 금속 분말의 평균 입경은 0.5 내지 200㎛로 하는 것이 바람직하다. 0.5㎛ 이상으로 함으로써, 보자력이 작고, 코어로 했을 때에 히스테리시스 손실을 억제할 수 있고, 또한, 높은 충전율을 얻을 수 있다. 한편, 평균 입경이 200㎛를 초과하면, 연자성 금속 압분 코어의 입자내 와전류 손실이 증대해 버린다. 평균 입경을 0.5 내지 200㎛로 함으로써 저 보자력의 연자성 금속 분말을 수득할 수 있고, 제작되는 연자성 금속 압분 코어를 저손실로 할 수 있다. 바람직하게는, 평균 입경은 1 내지 150㎛이고, 보다 바람직하게는, 평균 입경은 1 내지 100㎛이다.The average particle diameter of the soft magnetic metal powder in the embodiment of the present invention is preferably 0.5 to 200 mu m. When the thickness is 0.5 mu m or more, the coercive force is small, hysteresis loss can be suppressed when the core is used, and a high filling rate can be obtained. On the other hand, if the average particle diameter exceeds 200 mu m, the eddy current loss in the grain of the soft magnetic metal dust core is increased. By setting the average particle diameter to 0.5 to 200 占 퐉, the soft magnetic metal powder having low coercive force can be obtained, and the soft magnetic metal pressurized core to be produced can be made low in loss. Preferably, the average particle diameter is 1 to 150 mu m, and more preferably the average particle diameter is 1 to 100 mu m.

(원료 분말에 대하여)(Relative to raw material powder)

본 발명의 실시형태에서의 연자성 금속 분말의 제작 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 물 아토마이즈법, 가스 아토마이즈법, 주조 분쇄법 등의 방법을 사용할 수 있다. 원료 분말을 과립화할 때에는 원료 분말의 입경은 미세할수록 바람직하지만 0.5㎛ 이하의 원료 분말은 공업 재료로서의 입수나 제조가 어려워 실용적이지 않다.The method for producing the soft magnetic metal powder in the embodiment of the present invention is not particularly limited, and for example, methods such as water atomization method, gas atomization method, and casting milling method can be used. When granulating the raw material powder, it is preferable that the particle diameter of the raw material powder is finer, but raw material powder having a particle diameter of 0.5 탆 or less is not practically usable because it is difficult to obtain or manufacture as an industrial material.

원료 분말은 철 또는 철과 Ni를 주성분으로 하는 금속 분말이다. 원하는 연자성 금속 분말의 조성에 따라 원료 분말의 조성을 조정하면 좋다.The raw material powder is a metal powder mainly composed of iron or iron and Ni. The composition of the raw material powder may be adjusted according to the composition of the desired soft magnetic metal powder.

원료 분말 중의 탄소 함유량은 100ppm 이상 1000ppm 이하인 것이 바람직하다. 원료 분말 중의 탄소 함유량이 100ppm 미만에서는 열처리시에 결정립 성장시키는 효과를 충분히 얻을 수 없다. 또한, 원료 분말 중의 탄소 함유량이 1000ppm보다 많으면, 열처리 후에 수득되는 연자성 금속 분말 중의 탄소 함유량도 1000ppm 보다 많아진다.The carbon content in the raw material powder is preferably 100 ppm or more and 1000 ppm or less. When the carbon content in the raw material powder is less than 100 ppm, the effect of grain growth can not be sufficiently obtained at the time of heat treatment. When the carbon content in the raw material powder is more than 1000 ppm, the carbon content in the soft magnetic metal powder obtained after the heat treatment becomes more than 1000 ppm.

원료 분말을 작성하기 위한 원료 합금에는 순철이나 Fe-Si 합금 또는 Fe-Ni 합금 등을 사용할 수 있다. 이때, 수득되는 원료 분말의 탄소 함유량이 100ppm 이상 1000ppm 이하가 되도록 원료 금속을 선정할 필요가 있다. 탄소는 원료 금속, 예를 들어 순철 중에 불순물로서 함유되는 원소이므로, 원료 금속의 불순물 레벨을 선정함으로써 본 발명의 연자성 금속 분말을 수득할 수 있다. 원료 금속의 불순물 레벨을 선정하지 않고 적절하게 원료 금속에 탄소를 첨가함으로써 본 발명의 탄소 함유량을 얻을 수도 있다.Pure iron, Fe-Si alloy, Fe-Ni alloy, or the like can be used as the raw material alloy for preparing the raw material powder. At this time, it is necessary to select the raw material metal so that the carbon content of the obtained raw material powder is 100 ppm or more and 1000 ppm or less. Since carbon is an element contained as an impurity in a raw metal, for example, pure iron, the soft magnetic metal powder of the present invention can be obtained by selecting the impurity level of the raw metal. The carbon content of the present invention can be obtained by appropriately adding carbon to the raw material metal without selecting the impurity level of the raw metal.

(수지 코팅에 대하여)(For resin coating)

또한, 원료 분말은 수지에 의해 코팅, 또는 과립화하여 조립분을 제작하는 것이 바람직하다. 수지에 의해 코팅, 또는 조립한 원료 분말을 열처리했을 때에는 고온 하에서 수지가 연소한다. 수지가 연소할 때에는, 연자성 금속 분말 중의 일부의 탄소도 연소에 사용되므로, 연자성 금속 분말 중의 탄소의 확산이 촉진되고, 그 결과, 연자성 금속 분말의 결정립 성장을 촉진하여, 큰 결정립경의 연자성 금속 분말이 된다.The raw material powder is preferably coated or granulated with a resin to produce a granulated powder. When the raw material powder coated or assembled by the resin is heat-treated, the resin is burned at a high temperature. When the resin is burned, part of the carbon in the soft magnetic metal powder is also used for combustion, so that the diffusion of carbon in the soft magnetic metal powder is promoted. As a result, the growth of the crystal grains of the soft magnetic metal powder is promoted, And becomes a magnetic metal powder.

수지 코팅에는 폴리비닐 알코올이나 에폭시 등의 수지를 사용할 수 있는데, 수지의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 사용하는 수지의 양은, 너무 많으면 원료 분말을 코팅 또는 과립화한 후의 취급이 곤란해진다. 필요에 따라서 분급, 정립 등에 의해 수지 코팅된 조립분의 입도 조정을 실시한다.As the resin coating, a resin such as polyvinyl alcohol or epoxy can be used. The kind of resin is not particularly limited. If the amount of the resin used is too large, it becomes difficult to handle the raw material powder after coating or granulating the raw material powder. If necessary, the particle size of the resin-coated granules is adjusted by classification, sizing, and the like.

열처리 후에 수득되는 연자성 금속 분말의 형상은 조립분과 서로 닮은 형상이 된다. 구 형상의 연자성 금속 분말을 수득하기 위해, 스프레이 드라이어 등에 의해 구 형상의 조립분을 제작하는 것이 바람직하다.The shape of the soft magnetic metal powder obtained after the heat treatment is similar to that of the granulated powder. In order to obtain spherical soft magnetic metal powder, it is preferable to prepare spherical granules by a spray dryer or the like.

조립분에는 내열성 분말을 혼합해도 좋다. 조립분을 1000℃ 이상의 고온으로 열처리했을 때에는, 금속끼리의 고착에 의해 조대분(粗大粉)이 생기지만, 내열성 분말을 혼합함으로써 고착을 방지하는 것이 가능해진다. 혼합하는 분말로서는 Al2O3 분말, SiO2 분말과 같은 산화물 분말이나, AlN 분말, Si3N4 분말, BN 분말과 같은 질화물 분말을 들 수 있다. 조립분에 대한 내열성 분말의 혼합 비율은, 너무 많으면 혼합한 내열성 분말을 열처리 후에 제거하는 공정으로 비용이 증대하기 때문에, 조립분에 대하여 2 내지 10질량%인 것이 바람직하다.A heat resistant powder may be mixed into the granulated powder. When the granulated powder is heat-treated at a high temperature of 1000 ° C or more, coarse powder is produced due to adhesion between the metals, but it is possible to prevent sticking by mixing the heat-resistant powder. Examples of the powder to be mixed include oxide powders such as Al 2 O 3 powder and SiO 2 powder, and nitride powders such as AlN powder, Si 3 N 4 powder and BN powder. The mixing ratio of the heat resistant powder to the coarse powder is preferably 2 to 10% by mass based on the amount of the coarse powder because the cost increases in the step of removing the mixed heat resistant powder after the heat treatment.

(열처리에 대하여)(About heat treatment)

도 1에 본 발명의 실시형태에서의 연자성 금속 분말의 열처리 과정의 모식도를 도시한다.Fig. 1 is a schematic view of a heat treatment process of a soft magnetic metal powder according to an embodiment of the present invention.

도 (a)는 조립한 원료 분말의 모식도이고, 도 (a) 중 1은 원료가 되는 Fe-Si계의 분말이고, 많은 결정립으로 구성된다. 또한, 도 (a) 중 2는 조립에 사용한 수지이고, 도 (a) 중 3은 내열성 분말이다. 내열성 분말을 혼합한 조립분을 비산화 분위기 중, 최고 온도는 1000 내지 1500℃에서, 유지 시간은 30 내지 600min, 바람직하게는 60 내지 600min으로 열처리한다. 도 (b), 도 (c)는 이 열처리 과정에서의 조립분 내부의 변화의 모식도이다. 도 (b) 중 4는 조립에 사용한 수지가 연소하여 남은 찌꺼기이다. 수지가 연소함으로써, 원료 분말 내에 있는 미량 탄소의 일부가 원료 입자의 외측으로 끌어당겨지도록 이동하므로, 이것이 원료 입자 내부의 결정립 성장이나 공공(空孔)의 배출을 촉진한다. 이 열처리로 수득된 연자성 금속 분말은, 연자성 금속 분말을 구성하는 입자의 결정립이 크고, 저 보자력이 된다. 열처리 온도가 높고, 유지 시간을 길게 함으로써 도 (b)와 같이 원료 분말 중에 있는 복수의 결정립이, 도 (c)와 같이 1개의 결정립으로 이루어진 상태로 결정립 성장이 촉진된다. 열처리 온도가 1000℃에 달하지 않을 경우에는 결정립 성장이 불충분해지고, 보자력이 충분히 낮아지지 않는다. 열처리 온도가 1500℃를 초과하면 결정립 성장은 신속히 진행되므로, 온도를 그 이상으로 올려도 효과가 없다. 고온 열처리는 비산화성 분위기에서 실시한다. 비산화성 분위기에서 열처리를 실시하는 것은, 연자성 금속 분말의 산화를 방지하기 위해서이다.Fig. 1 (a) is a schematic diagram of the raw material powder to be assembled. In Fig. 1 (a), 1 is an Fe-Si-based powder to be a raw material and is composed of many crystal grains. 2 (a), 2 is a resin used for granulation, and 3 (a) is a heat resistant powder. Heat treatment is carried out in a non-oxidizing atmosphere at a maximum temperature of 1000 to 1500 占 폚 and a holding time of 30 to 600 min, preferably 60 to 600 min. (B) and (c) are schematic diagrams of changes in the granules in this heat treatment process. 4 (b), the resin used in the assembly is the residue left after burning. As the resin is burned, a part of the trace carbon in the raw material powder moves so as to be pulled out to the outside of the raw material particles. This promotes the growth of grains inside the raw material particles and the discharge of vacancies. The soft magnetic metal powder obtained by this heat treatment has a large grain size of the particles constituting the soft magnetic metal powder and has a low coercive force. As the heat treatment temperature is high and the holding time is prolonged, the crystal growth is promoted in a state in which a plurality of crystal grains in the raw material powder have one crystal grain as shown in Fig. If the heat treatment temperature does not reach 1000 占 폚, the grain growth becomes insufficient and the coercive force is not sufficiently lowered. When the heat treatment temperature exceeds 1500 ° C, the grain growth progresses rapidly, and therefore, even if the temperature is raised above that, it is not effective. The high-temperature heat treatment is carried out in a non-oxidizing atmosphere. The heat treatment in the non-oxidizing atmosphere is performed in order to prevent oxidation of the soft magnetic metal powder.

원료 분말은 도가니나 갑발(匣鉢)과 같은 용기에 장전된다. 용기의 재질은 1500℃의 고온에서 변형되지 않는 것, 또한, 금속과 반응하지 않는 것이 필요하며, 일례로서 알루미나를 사용할 수 있다. 열처리로는 푸셔로(pusher furnace)나 롤러 허스로(roller-hearth furnace)등의 연속로(爐), 상자형로, 또는, 관상(管狀)로, 진공로 등의 배치로를 사용할 수 있다.The raw material powder is loaded in a container such as a crucible or a sagger. The material of the container should not be deformed at a high temperature of 1500 DEG C nor react with the metal. For example, alumina may be used. The heat treatment furnace may be a continuous furnace, a box furnace, a tubular furnace, a vacuum furnace, or the like, such as a pusher furnace or a roller-hearth furnace.

열처리 후, 혼합되어 있던 내열성 분말은, 풍력 분급이나 체(篩)에 의한 분리나, 알코올이나 물 등으로 씻어버림으로써 용이하게 제거할 수 있다. 내열성 분말이 잔존해도 고효율의 연자성 금속 압분 코어를 수득할 수 있지만, 내열성 분말을 제거함으로써, 제작되는 연자성 금속 압분 코어의 밀도와 투자율을 높게 할 수 있다.After the heat treatment, the mixed heat-resistant powder can be easily removed by separation by wind power classification or sieve, or washing with alcohol or water. Even if the heat resistant powder remains, a highly efficient soft magnetic metal pressurized core can be obtained. However, by removing the heat resistant powder, the density and permeability of the soft magnetic metal pressurized core to be produced can be increased.

(연자성 금속 압분 코어에 대하여)(For a soft magnetic metal meal core)

본 발명에서 수득된 연자성 금속 분말은 낮은 보자력을 나타내므로, 이것을 연자성 금속 압분 코어에 사용한 경우에는 손실이 작아진다. 연자성 금속 압분 코어의 제작 방법은, 연자성 금속 분말로서 본 발명에서 수득된 연자성 금속 분말을 사용하는 것 이외에는, 일반적인 제조 방법으로 제작할 수 있는데, 일례를 나타낸다.The soft magnetic metal powder obtained in the present invention exhibits a low coercive force, so that the loss is small when the soft magnetic metal powder is used in the soft magnetic metal powder core. The manufacturing method of the soft magnetic metal dust core can be manufactured by a general manufacturing method except that the soft magnetic metal powder obtained in the present invention is used as the soft magnetic metal powder.

본 발명의 실시형태에서의 연자성 금속 분말에 대하여, 수지를 혼합해서 성형용 조립분을 제작한다. 수지에는 에폭시 수지나 실리콘 수지를 사용할 수 있고, 성형시의 보형성과 전기적인 절연성을 갖는 것으로, 연자성 금속 분말 표면에 균일하게 도포할 수 있는 것이 바람직하다. 수득된 성형용 조립분을 원하는 형상의 금형에 장전하고, 가압 성형하여 성형체를 수득한다. 성형 압력은 연자성 금속 분말의 조성이나 원하는 성형 밀도에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 대체로 600 내지 1600MPa의 범위이다. 필요에 따라 윤활제를 사용해도 좋다. 수득된 성형체는 열경화를 실시함으로써 연자성 금속 압분 코어로 한다. 또는, 성형시의 변형을 제거하기 위해서 열처리를 실시하여, 연자성 금속 압분 코어로 한다. 열처리의 온도는 500 내지 800℃에서, 질소 분위기나 아르곤 분위기 등의 비산화성 분위기 중에서 실시하는 것이 바람직하다.With respect to the soft magnetic metal powder in the embodiment of the present invention, the resin is mixed to produce a granulated powder for molding. An epoxy resin or a silicone resin can be used for the resin, and it is preferable that the resin can be uniformly applied to the surface of the soft magnetic metal powder because it has a shape-retaining property and electrical insulation property. The obtained molding granules are loaded into a mold having a desired shape and subjected to pressure molding to obtain a molded article. The forming pressure can be appropriately selected according to the composition of the soft magnetic metal powder and the desired molding density, but is generally in the range of 600 to 1600 MPa. A lubricant may be used if necessary. The obtained compact is thermally cured to obtain a soft magnetic metal pressurized core. Alternatively, heat treatment is carried out to remove deformation during molding to obtain a soft magnetic metal pressurized core. The temperature of the heat treatment is preferably 500 to 800 占 폚 in a non-oxidizing atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere.

이상, 본 발명의 공적인 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능하다.While the present invention has been described with respect to the specific embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the embodiments. The present invention can be modified in various ways without departing from the gist of the invention.

[실시예][Example]

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

조립시의 수지량과 원료분의 탄소 함유량과, 열처리 후의 탄소 함유량에 대하여The amount of resin at the time of assembly, the carbon content of the raw material powder, and the carbon content after the heat treatment

주 조성이 Fe인, 여러 가지 탄소 함유량의 원료 분말을 물 아토마이즈법으로 제작하였다. 수득된 원료 분말은 체로 쳐서 가려냄으로써 입도를 조정하고, 평균 입경을 20㎛로 하였다. 이 분말을, 스프레이 드라이어에 의해, 원료 분말에 대하여 10질량%의 PVA(폴리비닐 알코올) 수용액을 사용하여 각각 조립하였다. 조립분의 평균 입경은 20㎛로 하였다. 이 조립분을, 5질량%의 AlN 분말과 혼합한 후, 알루미나제 도가니에 장전하고, 관상로에 넣어, 질소 분위기하 1300℃에서 300min 유지하는 고온 열처리를 실시하였다. 조립시에 사용한 PVA의 양과 원료 분말의 탄소 함유량은 표 1에 기재한 양으로 하였다.(시료 1-1, 1-8, 1-9, 시료 1-2 내지 1-7)A raw material powder having various carbon contents whose main composition is Fe was prepared by water atomization method. The obtained raw material powder was sieved to adjust the particle size to have an average particle diameter of 20 mu m. These powders were each assembled by a spray dryer using an aqueous solution of PVA (polyvinyl alcohol) of 10 mass% with respect to the raw material powder. The mean particle size of the granules was 20 mu m. This granulated powder was mixed with 5% by mass of AlN powder, then charged into a crucible made of alumina, placed in a tubular furnace, and subjected to a high-temperature heat treatment in which it was held at 1,300 캜 for 300 minutes in a nitrogen atmosphere. The amount of PVA used in the granulation and the carbon content of the raw material powder were set as shown in Table 1. (Samples 1-1, 1-8, 1-9, and Samples 1-2 to 1-7)

시료 1-1, 1-8, 1-9, 및 시료 1-2 내지 1-7에 대하여, 혼합한 AlN 분말을 에탄올로 씻어버린 후, 연자성 금속 분말 입자 내의 탄소 함유량을, 비분산형 적외선 흡수법에 의한 탄소 유황 동시 분석 장치(LECO사 제조, CS600형)를 사용하여 정량하였다. 또한, 산소량을, 산소 분석 장치(LECO사 제조, TC600)를 사용하여 정량하였다. 결과를 표 1에 기재한다.The mixed AlN powder was rinsed with ethanol for the samples 1-1, 1-8, 1-9, and 1-2-1 to 1-7, and the carbon content in the soft magnetic metal powder particles was measured by using a non-dispersive infrared absorption (CS600 type, manufactured by LECO Corporation). Further, the oxygen amount was quantified by using an oxygen analyzer (TC600, manufactured by LECO). The results are shown in Table 1.

시료 1-1, 1-8, l-9, 및 시료 1-2 내지 1-7에 대하여, 분말의 보자력을 측정하였다. 분말의 보자력은, φ6mm×5mm의 플라스틱 케이스에 20mg의 분말을 넣고, 파라핀을 융해, 응고시켜서 고정한 것을 보자력계(토호쿠 특수강사 제조, K-HC1000형)로 측정하였다. 측정 자계는 150kA/m로 실시하였다. 측정 결과를 표 1에 기재한다. 여기에서, 보자력의 값이 350A/m 이하인 경우에, 저 보자력이라고 판단하였다.The coercive force of the powders was measured for Samples 1-1, 1-8, 1-9, and Samples 1-2 to 1-7. The coercive force of the powder was measured by a coercive force meter (model K-HC1000, manufactured by Tohoku Kogyo Kabushiki Kaisha) in which 20 mg of powder was placed in a plastic case of 6 mm x 5 mm and the paraffin was melted and solidified and fixed. The measuring magnetic field was 150kA / m. The measurement results are shown in Table 1. Here, when the value of the coercive force was 350 A / m or less, it was judged that the coercive force was low.

시료 1-1, 1-8, 1-9, 및 시료 1-2 내지 1-7의 분말을 냉간 매립 수지로 고정하고, 단면을 잘라내어 경면 연마를 실시하였다. 경면 연마한 입자 단면을 나이탈(에탄올+1% 질산)로 에칭하였다. 랜덤으로 고른 100개의 입자의 결정립계를 관찰하고, 1개의 결정립으로 이루어진 입자의 비율을 산출하였다. 결과를 표 1에 기재한다.Powders of Samples 1-1, 1-8, 1-9, and Samples 1-2 to 1-7 were fixed with a cold embedding resin, and their cross sections were cut out to perform mirror polishing. The cross-section of the mirror-polished particles was etched away with Na (ethanol + 1% nitric acid). The grain boundaries of 100 randomly selected grains were observed and the ratio of the grains composed of one grain was calculated. The results are shown in Table 1.

시료 1-1, 1-8, 1-9, 및 시료 1-2 내지 1-7의 분말을 사용하여 압분 코어를 제작하였다. 분말 100질량%에 대하여, 실리콘 수지를 2.4질량% 첨가하고, 니더로 혼련한 것을, 355㎛의 메쉬로 정립하여 성형용 과립을 제작하였다. 이것을 외경 17.5mm, 내경 11.0mm의 트로이덜(troidal) 형상의 금형에 충전하고, 성형압 980MPa로 가압하여 성형체를 수득하였다. 코어 중량은 5g으로 하였다. 수득된 성형체를, 벨트로(爐)를 사용하여 750℃에서 30min, 질소 분위기 중에서 열처리하여 압분 코어로 하였다.A compacted core was prepared using powders of Samples 1-1, 1-8, 1-9, and Samples 1-2 to 1-7. 2.4% by mass of a silicone resin was added to 100% by mass of the powder, kneaded with a kneader, and the resulting mixture was sieved with a mesh of 355 占 퐉 to prepare molding granules. This was filled in a troidal mold having an outer diameter of 17.5 mm and an inner diameter of 11.0 mm and pressed at a molding pressure of 980 MPa to obtain a molded article. The core weight was 5 g. The compact thus obtained was heat treated in a nitrogen furnace at 750 캜 for 30 minutes to form a compacted core.

수득된 압분 코어에 대하여 코어 로스를 평가하였다. 코어 로스는 BH 애널라이저(이와츠 계측사 제조 SY-8258)를 사용하여 주파수 20kHz, 측정 자속 밀도 50mT의 조건으로 측정하였다. 결과를 표 1에 기재한다.Core loss was evaluated with respect to the obtained press compaction core. The core loss was measured using a BH analyzer (SY-8258 manufactured by Iwatsu Instrument Co., Ltd.) under the conditions of a frequency of 20 kHz and a measurement magnetic flux density of 50 mT. The results are shown in Table 1.

시료 1-2 내지 1-7에서는, 연자성 금속 분말의 탄소 함유량을 100 내지 1000ppm으로 함으로써, 시료 1-1, 1-8, 1-9보다도 낮은 보자력을 얻을 수 있었다. 또한, 시료 1-3, 1-4, 1-5에서는, 연자성 금속 분말에 포함되는 탄소량이 200 내지 500ppm으로 함으로써, 보자력이 더욱 작아진다. 시료 1-1에서는 탄소량이 적기 때문에, 결정립 성장시키는 효과가 작고, 시료 1-2 내지 1-7에 비하여 보자력이 크다. 시료 1-8, 1-9에서는, 연자성 금속 분말의 탄소 함유량이 1000ppm 초과이므로, 시료 1-2 내지 1-7에 비하여 보자력이 크다.In samples 1-2 to 1-7, coercive force lower than that of samples 1-1, 1-8, 1-9 was obtained by setting the carbon content of the soft magnetic metal powder to 100 to 1000 ppm. In the samples 1-3, 1-4, and 1-5, the coercive force is further reduced by setting the amount of carbon contained in the soft magnetic metal powder to 200 to 500 ppm. In Sample 1-1, the effect of growing crystal grains is small because of a small amount of carbon, and the coercive force is larger than that of Samples 1-2 to 1-7. In Samples 1-8 and 1-9, the coercive force is larger than that of Samples 1-2 to 1-7 because the carbon content of the soft magnetic metal powder exceeds 1000 ppm.

시료 1-2 내지 1-7과 시료 1-1, 1-8, 1-9의 코어 로스를 비교하면, 본 발명의 연자성 금속 분말을 사용한 연자성 금속 압분 코어는, 코어의 손실이 개선되었다.Comparing the core loss of Samples 1-2 to 1-7 with Samples 1-1, 1-8, and 1-9, the soft magnetic metal pressure cores using the soft magnetic metal powder of the present invention showed improved core loss .

Figure pat00001
Figure pat00001

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

연자성 금속 분말의 Si 양, Ni 양과 Cr 양The amount of Si, the amount of Ni and the amount of Cr in the soft magnetic metal powder

Si 양, Ni 양과 Cr 양이 표 2에 기재된 조성의, 철 또는 철과 Ni를 주성분으로 하는 원료 분말을 물 아토마이즈법으로 각각 제작하였다. Fe-3.0% Si 및 Fe-4.5% Si에 대해서는, 여러 가지 탄소 함유량의 원료 분말을 물 아토마이즈법으로 제작하였다. 수득된 원료 분말은 체로 쳐서 가려냄으로써 입도를 조정하고, 평균 입경을 20㎛로 하였다. 이 분말에 10질량%의 PVA 수용액을, PVA가 원료 분말에 대하여 고체비로 0.8질량%가 되는 농도로 사용하여 슬러리화하고, 스프레이 드라이어에 의해 각각 조립하였다. 조립분의 평균 입경은 20㎛로 하였다. 이 조립분을, 5질량%의 Al2O3 분말과 혼합한 후, 알루미나제의 도가니에 장전하고, 관상로에 넣어, 질소 분위기하 1300℃에서 60min의 고온 열처리를 실시하였다. 수득된 연자성 금속 분말의 금속 분자 내의 탄소 함유량은, 혼합한 Al2O3 분말을 에탄올로 씻어버린 후, 비분산형 적외선 흡수법에 의한 탄소 유황 동시 분석 장치(LECO사 제조, CS600형)를 사용하여, 시료 1과 동일한 수순으로 정량하였다.(시료 2-1 내지 28)The amount of Si, the amount of Ni and the amount of Cr, and the raw material powder containing iron or iron and Ni as main components in the composition shown in Table 2 were prepared by water atomization method, respectively. For Fe-3.0% Si and Fe-4.5% Si, raw material powders having various carbon contents were prepared by water atomization method. The obtained raw material powder was sieved to adjust the particle size to have an average particle diameter of 20 mu m. A 10% by mass aqueous solution of PVA was slurried by using PVA in a concentration of 0.8% by mass of the solid content of the raw material powder, and the resulting slurry was assembled by a spray dryer. The mean particle size of the granules was 20 mu m. The granulated powder was mixed with 5% by mass of Al 2 O 3 powder, then charged into a crucible made of alumina, placed in a tubular furnace, and subjected to a high-temperature heat treatment at 1300 ° C for 60 minutes in a nitrogen atmosphere. The carbon content in the metal molecules of the obtained soft magnetic metal powder was measured by washing the mixed Al 2 O 3 powder with ethanol and then using a carbon sulfur simultaneous analyzer (CS600 type manufactured by LECO Corporation) by a non-dispersion type infrared absorption method , And quantified in the same procedure as in Sample 1. (Samples 2-1 to 28)

시료 2-1 내지 2-28에 대하여 분말의 보자력을 측정하였다. 분말의 보자력은, φ6mm×5mm의 플라스틱 케이스에 20mg의 분말을 넣고, 파라핀을 융해, 응고시켜서 고정한 것을 보자력계(토호쿠 특수강사 제조, K-HC1000형)로 측정하였다. 측정 자계는 150kA/m로 실시하였다. 측정 결과를 표 2에 기재한다.The coercive force of the powders was measured for Samples 2-1 to 2-28. The coercive force of the powder was measured by a coercive force meter (model K-HC1000, manufactured by Tohoku Kogyo Kabushiki Kaisha) in which 20 mg of powder was placed in a plastic case of 6 mm x 5 mm and the paraffin was melted and solidified and fixed. The measuring magnetic field was 150kA / m. The measurement results are shown in Table 2.

시료 2-1 내지 2-28에 대하여 방청성의 시험을 실시하였다. 분말을 냉간 매립 수지로 고정하고, 단면을 잘라내어 경면 연마를 실시하였다. 그것을 60℃ 상대습도 95%의 항온 항습조 중에 2000시간 방치하였다. 그 후, 금속 입자의 단면을 랜덤으로 20개 관찰하고, 녹이 발생한 금속 입자의 비율을 산출하였다. 이것들의 결과를 표 2에 기재한다.The samples 2-1 to 2-28 were tested for rust resistance. The powder was fixed with a cold embedding resin, and the cross section was cut out to polish the mirror. It was allowed to stand in a constant temperature and humidity bath at 60 DEG C and a relative humidity of 95% for 2,000 hours. Thereafter, 20 cross sections of the metal particles were randomly observed, and the ratios of the rusted metal particles were calculated. The results thereof are shown in Table 2.

시료 2-4 내지 2-8, 2-11 내지 2-15, 2-17, 2-18은, Si의 함유량이 2 내지 15질량%의 범위에 있으므로, 230A/m 미만의 매우 낮은 보자력이 얻어져 있다. 한편, 시료 2-9, 2-10, 2-16은, Si의 함유량이 2 내지 15질량%의 범위 내이지만, 탄소량이 적정하지 않기 때문에, 분말의 보자력이 커져 버렸다. 또한, 시료 2-19는 Si의 함유량이 18질량%로 많기 때문에, 250A/m보다 큰 보자력이 되었다. 또한, 시료 2-20 내지 2-23의 금속 분말 조성은, 시료 2-12의 금속 분말 조성에 대하여 Cr이 첨가된 것이 되는데, Cr이 첨가되어도, 분말의 보자력에는 거의 영향이 없는 것을 알 수 있다. 그리고, Cr을 1.0질량% 이상 첨가함으로써, 녹이 발생하는 입자의 비율을 0%로 할 수 있다.The samples 2-4 to 2-8, 2-11 to 2-15, 2-17 and 2-18 had a very low coercive force of less than 230 A / m because the Si content was in the range of 2 to 15 mass% It is. On the other hand, in the samples 2-9, 2-10 and 2-16, the Si content was within the range of 2 to 15% by mass, but the carbon content was not appropriate, so that the coercive force of the powder was increased. Further, the sample 2-19 had a coercive force greater than 250 A / m because the Si content was as high as 18 mass%. The metal powder compositions of Samples 2-20 to 2-23 were obtained by adding Cr to the metal powder composition of Sample 2-12, and it was found that even when Cr was added, the coercive force of the powder was hardly affected . By adding Cr in an amount of 1.0% by mass or more, the ratio of particles generating rust can be made 0%.

Figure pat00002
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<실시예 3>&Lt; Example 3 >

원형도, 결정립경, 산소량과 압분 코어의 평가Evaluation of Circularity, Grain Size, Oxygen Content and Powder Core

Fe-6.5% Si의 조성의 원료 분말을 물 아토마이즈법으로 제작하였다. 원료 분말은 체로 처셔 가려냄으로써 입도를 조정하고, 평균 입경을 75㎛로 하였다. 원료 분말은 탄소 함유량이 250ppm의 것을 선정하였다. 이 원료 분말을, 원료 분말에 대하여 10질량%의 수지 용액을 첨가하여 슬러리화한 후, 스프레이 드라이어에 의해 조립하였다. 수지 용액은 에폭시 아세톤 용액으로 하고, 원료 분말에 대하여 에폭시 수지는 고체비 0.3질량%의 양으로 하였다. 조립분의 평균 입경은 75㎛로 하였다. 이 조립분을, 5질량%의 BN 분말과 혼합한 후, 알루미나제의 도가니에 장전하고, 관상로에 넣어, 질소 분위기하에서 고온 열처리를 실시하고, 혼합되어 있던 BN 분말을 에탄올로 씻어버려 연자성 금속 분말을 수득하였다. 이들 연자성 금속 분말에 대하여, 표 3에 기재된 온도와 시간으로 열처리를 실시하였다.(시료 3-1 내지 3-3)The raw material powder having the composition of Fe-6.5% Si was prepared by the water atomization method. The raw material powder was sieved to adjust its particle size to have an average particle size of 75 탆. The raw material powder having a carbon content of 250 ppm was selected. The raw material powder was slurried by adding a resin solution of 10 mass% to the raw material powder and then assembled by a spray dryer. The resin solution was an epoxy-acetone solution, and the amount of the epoxy resin was 0.3% by mass of the solid content of the raw material powder. The mean particle size of the granules was 75 탆. This granulated powder was mixed with a 5 mass% BN powder, then charged into a crucible made of alumina, placed in a tubular furnace, subjected to a high-temperature heat treatment in a nitrogen atmosphere, washed with ethanol to remove the mixed BN powder, A metal powder was obtained. These soft magnetic metal powders were subjected to heat treatment at the temperature and time shown in Table 3. (Samples 3-1 to 3-3)

시료 3-3의 연자성 금속 분말에 대하여 수소 분위기 중 600℃에서 1시간의 환원 처리를 실시하여 연자성 금속 분말을 수득하였다.(시료 3-4)The soft magnetic metal powder of the sample 3-3 was subjected to a reduction treatment at 600 ° C for 1 hour in a hydrogen atmosphere to obtain a soft magnetic metal powder. (Sample 3-4)

Fe-6.5% Si의 조성의 원료 분말을 가스 아토마이즈법으로 제작하였다. 원료 분말은 체로 쳐서 가려냄으로써 입도를 조정하고, 평균 입경을 75㎛로 하였다. 이 원료 분말을, 원료 분말에 대하여 10질량%의 수지 용액을 첨가하여 슬러리화한 후, 스프레이 드라이어에 의해 조립하였다. 수지 용액은 에폭시 아세톤 용액으로 하고, 원료 분말에 대하여 에폭시 수지는 고체비 0.3질량%의 양으로 하였다. 조립분의 평균 입경은 75㎛로 하였다. 이 조립분을, 5질량%의 BN 분말과 혼합한 후, 알루미나제의 도가니에 장전하고, 관상로에 넣어, 질소 분위기하에서 고온 열처리를 실시하고, 혼합되어 있던 BN 분말을 에탄올로 씻어버려 연자성 금속 분말을 수득하였다. 이 연자성 금속 분말에 대하여, 표 3에 기재된 온도와 시간으로 열처리를 실시하였다. 이후, 이 연자성 금속 분말에 대하여 수소 분위기 중 600℃에서 1시간의 환원 처리를 실시하여 연자성 금속 분말을 수득하였다.(시료 3-5)The Fe-6.5% Si raw material powder was prepared by the gas atomization method. The raw material powder was sieved to adjust the particle size, and the average particle size was set to 75 탆. The raw material powder was slurried by adding a resin solution of 10 mass% to the raw material powder and then assembled by a spray dryer. The resin solution was an epoxy-acetone solution, and the amount of the epoxy resin was 0.3% by mass of the solid content of the raw material powder. The mean particle size of the granules was 75 탆. This granulated powder was mixed with a 5 mass% BN powder, then charged into a crucible made of alumina, placed in a tubular furnace, subjected to a high-temperature heat treatment in a nitrogen atmosphere, washed with ethanol to remove the mixed BN powder, A metal powder was obtained. This soft magnetic metal powder was subjected to heat treatment at the temperature and time shown in Table 3. Thereafter, the soft magnetic metal powder was subjected to a reduction treatment at 600 DEG C for 1 hour in a hydrogen atmosphere to obtain a soft magnetic metal powder (Sample 3-5)

수득된 연자성 금속 분말 입자 중의 C 함유량은, 비분산형 적외선 흡수법에 의한 탄소 유황 동시 분석 장치(LECO사 제조, CS600형)를 사용하여 정량하였다. 산소량은, 산소 분석 장치(LECO사 제조, TC600)를 사용하여 정량하였다. 결과를 표 3에 기재한다.The C content in the obtained soft magnetic metal powder particles was quantified using a carbon sulfur simultaneous analyzer (model CS600, manufactured by LECO Corporation) by a non-dispersion type infrared absorption method. The amount of oxygen was quantified using an oxygen analyzer (TC600, manufactured by LECO). The results are shown in Table 3.

분말로서 수득된, 시료 3-1 내지 3-5에 대하여 분말의 보자력을 측정하였다. 분말의 보자력은 φ6mm×5mm의 플라스틱 케이스에 20mg의 분말을 넣고, 파라핀을 융해, 응고시켜서 고정한 것을 보자력계(토호쿠 특수강사 제조, K-HC1000형)로 측정하였다. 측정 자계는 150kA/m이다. 측정 결과를 표 3에 기재한다.The coercive force of the powder was measured for the samples 3-1 to 3-5 obtained as a powder. The coercive force of the powder was measured with a coercive force meter (model K-HC1000, manufactured by Tohoku Kogyo Kabushiki Kaisha) in which 20 mg of powder was placed in a plastic case of 6 mm x 5 mm and the paraffin was melted and solidified and fixed. The measuring magnetic field is 150 kA / m. The measurement results are shown in Table 3.

시료 3-1 내지 3-5의 냉간 매립 수지로 고정하고, 단면을 잘라내어 경면 연마를 실시하였다. 입자의 단면을 랜덤으로 100개 관찰하고, 각 입자의 Wadell의 원형도를 측정하여, 원형도가 0.80 이상인 입자의 비율을 산출하였다. 결과를 표 3에 기재한다.Fixed with the cold embedding resin of Samples 3-1 to 3-5, and the cross-section was cut out to perform mirror-surface polishing. 100 cross sections of the particles were randomly observed and the circularity of Wadell of each particle was measured to calculate the ratio of particles having a circularity of 0.80 or more. The results are shown in Table 3.

시료 3-1 내지 3-5의 분말을 냉간 매립 수지로 고정하고, 단면을 잘라내어 경면 연마를 실시하였다. 경면 연마한 입자 단면을 나이탈(에탄올+1% 질산)로 에칭하였다. 랜덤으로 고른 100개의 입자의 결정립계를 관찰하고, 1개의 결정립으로 이루어진 입자의 비율을 산출하였다. 결과를 표 3에 기재하였다.Powders of Samples 3-1 to 3-5 were fixed with a cold embedding resin, and their cross-sections were cut out to perform mirror-surface polishing. The cross-section of the mirror-polished particles was etched away with Na (ethanol + 1% nitric acid). The grain boundaries of 100 randomly selected grains were observed and the ratio of the grains composed of one grain was calculated. The results are shown in Table 3.

시료 3-1 내지 3-5의 분말을 사용하여 압분 코어를 제작하였다. 분말 100질량%에 대하여, 실리콘 수지를 2.4질량% 첨가하고, 니더로 혼련한 것을, 355㎛의 메쉬로 정립하여 성형용 과립을 제작하였다. 이것을 외경 17.5mm, 내경 11.0mm의 트로이덜 형상의 금형에 충전하고, 성형압 980MPa로 가압하여 성형체를 수득하였다. 코어 중량은 5g으로 하였다. 수득된 성형체를, 벨트로를 사용하여 750℃에서 30min, 질소 분위기 중에서 열처리하여 압분 코어로 하였다.Powders of samples 3-1 to 3-5 were used to prepare compacted cores. 2.4% by mass of a silicone resin was added to 100% by mass of the powder, kneaded with a kneader, and the resulting mixture was sieved with a mesh of 355 占 퐉 to prepare molding granules. This was filled in a toroidal mold having an outer diameter of 17.5 mm and an inner diameter of 11.0 mm and pressed at a molding pressure of 980 MPa to obtain a molded article. The core weight was 5 g. The obtained molded body was heat treated in a nitrogen atmosphere at 750 캜 for 30 minutes using a belt furnace to obtain a compacted core.

수득된 압분 코어에 대하여 코어 로스를 평가하였다. 코어 로스는 BH 애널라이저(이와츠 계측사 제조 SY-8258)를 사용하여 주파수 20kHz, 측정 자속 밀도 50mT의 조건으로 측정하였다. 결과를 표 3에 기재한다.Core loss was evaluated with respect to the obtained press compaction core. The core loss was measured using a BH analyzer (SY-8258 manufactured by Iwatsu Instrument Co., Ltd.) under the conditions of a frequency of 20 kHz and a measurement magnetic flux density of 50 mT. The results are shown in Table 3.

시료 3-1 내지 3-3의 비교로부터, 열처리 온도를 고온, 또, 열처리 시간을 60min 이상으로 함으로써 연자성 금속 분말을 구성하는 입자의 90% 이상이 1개의 결정립을 수득할 수 있었다. 또한, 연자성 금속 분말을 구성하는 입자의 90% 이상이 1개의 결정립으로 함으로써, 낮은 보자력을 얻을 수 있었다. 또한, 시료 3-3과 3-4의 비교로부터, 입자 단면의 원형도가 0.80 이상인 입자의 비율이 90% 이상이면 보자력이 작아진다. 시료 3-4와 3-5의 비교로부터, 산소량이 500ppm 이하이면 보자력이 더욱 작아진다.Comparing the samples 3-1 to 3-3, 90% or more of the particles constituting the soft magnetic metal powder were able to obtain one crystal grain by setting the heat treatment temperature at a high temperature and the heat treatment time to 60 minutes or more. In addition, when at least 90% of the particles constituting the soft magnetic metal powder are one crystal grain, a low coercive force can be obtained. From the comparison of Samples 3-3 and 3-4, the coercive force becomes smaller when the ratio of the particles having a circularity of the particle cross section of 0.80 or more is 90% or more. From the comparison of Samples 3-4 and 3-5, when the oxygen amount is 500 ppm or less, the coercive force is further reduced.

Figure pat00003
Figure pat00003

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 연자성 금속 분말은 보자력이 낮고, 이 연자성 금속 분말을 사용하여 연자성 금속 압분 코어를 제작함으로써 낮은 손실의 코어를 수득할 수 있다. 이 연자성 금속 분말 또는 연자성 금속 압분 코어는 손실이 낮은 것으로부터, 고효율화를 실현할 수 있으므로, 전원 회로 등의 전기·자기 디바이스 등에 널리 및 유효하게 이용 가능하다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the soft magnetic metal powder of the present invention has a low coercive force, and by using the soft magnetic metal powder, a soft magnetic metal pressurized core can be produced, and a low loss core can be obtained. The soft magnetic metal powder or the soft magnetic metal pressurized core can be widely and effectively used for an electric or magnetic device such as a power supply circuit because it can realize high efficiency from a low loss.

1: 원료 분말
2: 수지
3: 내열성 분말
4: 수지의 연소 후의 잔류물
1: raw material powder
2: Resin
3: Heat resistant powder
4: Residue after combustion of resin

Claims (9)

탄소를 포함하는, 철 또는 철과 Ni를 주성분으로 하는 연자성 금속 분말로서,
상기 연자성 금속 분말의 금속 입자 내의 탄소의 함유량이 100 내지 1000ppm인 것을 특징으로 하는, 연자성 금속 분말.
1. A soft magnetic metal powder comprising carbon or iron, or iron and Ni as a main component,
Characterized in that the content of carbon in the metal particles of the soft magnetic metal powder is 100 to 1000 ppm.
제1항에 있어서, Si를 함유하고, Si의 함유량이 2 내지 15질량%인 것을 특징으로 하는, 연자성 금속 분말.The soft magnetic metal powder according to claim 1, which contains Si and has a Si content of 2 to 15 mass%. 제1항에 있어서,
Ni의 함유량이 30 내지 80질량%이고,
Fe와 Ni의 함유량의 합계가 90질량% 이상인 것을 특징으로 하는, 연자성 금속 분말.
The method according to claim 1,
The content of Ni is 30 to 80 mass%
Wherein the total content of Fe and Ni is 90 mass% or more.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연자성 금속 분말을 구성하는 입자의 90% 이상이 1개의 결정립으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 연자성 금속 분말.The soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 3, wherein at least 90% of the particles constituting the soft magnetic metal powder are composed of one crystal grain. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 입자 내에 포함되는 산소량이 500ppm 이하인 것을 특징으로 하는, 연자성 금속 분말.The soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the amount of oxygen contained in the particles is 500 ppm or less. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, Cr을 함유하고, Cr의 함유량이 10질량% 이하인 것을 특징으로 하는, 연자성 금속 분말.The soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 5, characterized by containing Cr and having a Cr content of 10 mass% or less. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 분말의 90% 이상의 입자의 원형도가 0.80 이상인 것을 특징으로 하는, 연자성 금속 분말.The soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 6, wherein a circularity of 90% or more of the metal powder is 0.80 or more. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 연자성 금속 분말을 사용하여 제작된 연자성 금속 압분 코어.A soft magnetic metal powder core produced by using the soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 7. 제8항에 있어서, 인덕터용 코어 또는 리액터용 코어로서 사용되는 것을 특징으로 하는 연자성 금속 압분 코어.

The soft magnetic metal dust core according to claim 8, which is used as a core for an inductor or a core for a reactor.

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