KR20200066187A - 절연 피막 연자성 합금 분말 - Google Patents

절연 피막 연자성 합금 분말 Download PDF

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KR20200066187A
KR20200066187A KR1020190149399A KR20190149399A KR20200066187A KR 20200066187 A KR20200066187 A KR 20200066187A KR 1020190149399 A KR1020190149399 A KR 1020190149399A KR 20190149399 A KR20190149399 A KR 20190149399A KR 20200066187 A KR20200066187 A KR 20200066187A
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신고 하야시
야스시 기노
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신토고교 가부시키가이샤
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Abstract

자기 특성과 절연성이나 내식성 등의 신뢰성을 겸비하는 연자성 합금 분말을 제공한다.
막두께 1~10nm의 산화물 피막이 철기 연자성 합금 분말의 표면에 형성되어 있고, 입경(D50)/산화물 피막의 막두께의 비가 100~21000인 절연 피막 연자성 합금 분말이 제공된다.

Description

절연 피막 연자성 합금 분말{INSULATION COATED SOFT MAGNETIC ALLOY POWDER}
본 발명은 절연 피막 연자성 합금 분말에 관한 것이다.
최근에 전원 회로에서 사용되는 파워 인덕터는 소형화·저배화(低背化)의 요구로부터 대전류·고주파수로 사용할 수 있는 연자성 재료가 요구되고 있다. 종래 인덕터의 주재료로서 산화물인 페라이트계 재료가 사용되어 왔지만 포화 자화가 낮기 때문에 소형화에는 불리하고, 최근에 포화 자화가 높고 소형·저배화에 유리한 합금계 재료를 사용한 메탈 인덕터가 급증하고 있다. 메탈 인덕터에는 철을 주재료로 한 연자성 합금 분말(이하, 철기 연자성 합금 분말이라고도 함)이 이용되고, 연자성 합금 분말과 수지를 혼합하여 압축 성형한 압분 자심 등이 알려져 있다. 압분 자심의 자기 특성(포화 자화, 투자율, 코어손실, 주파수 특성 등)은 사용하는 연자성 합금 분말의 자기 특성이나 입도 분포, 충전성, 전기 저항에 의존한다.
종래 사용되어 온 페라이트계 재료는 산화물이기 때문에 절연성이나 내식성 등의 신뢰성이 높았지만, 합금계 재료는 이들 신뢰성이 페라이트계 재료와 비교하여 낮고, 연자성 합금 분말의 절연성이나 내식성을 향상시키는 수법으로서 예를 들어 인산 처리에 의한 피막 형성이 알려져 있다(특허문헌 1, 2). 그러나, 인산 처리에 의한 피막 형성에서는 피막의 막두께가 미크론 단위로 두껍기 때문에 분말의 자기 특성이 저하되는 것, 더욱이 외력에 의해 피막이 박리되기 쉽고, 인덕터의 재료로서 이용하는 경우 인덕터 내에서의 자성체의 통전이나 녹의 발생 등에 의해 특성이 열화되는 것 등의 문제가 있다. 절연성이나 내식성 등의 신뢰성과 자기 특성을 양립하면서 보다 얇게 박리하기 어려운 피막이 필요하다.
특허문헌 1: 일본공개특허 2003-272911호 공보 특허문헌 2: 일본공개특허 2008-63651호 공보
본 발명은 높은 자기 특성과 절연성이나 내식성 등의 신뢰성을 겸비하는 연자성 합금 분말을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 여러 가지 연구를 행한 결과, 철기 연자성 합금 분말에 나노 단위의 막두께를 갖는 얇은 산화물 피막을 형성하고, 그 결과 자기 특성의 저하를 억제하면서도 높은 절연성과 내식성을 갖는 철기 연자성 합금 분말(이하, 절연 피막 연자성 합금 분말이라고도 함)을 얻을 수 있다는 지견을 얻어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 1~10nm의 막두께를 갖는 산화물 피막이 철기 연자성 합금 분말의 표면에 형성되어 있고, 입경(D50)/산화물 피막의 막두께의 비가 100~21000인 절연 피막 연자성 합금 분말이다.
본 발명의 일 태양에 의하면 산화물 피막의 막두께가 1~6nm인 상기 절연 피막 연자성 합금 분말이 제공된다.
본 발명의 일 태양에 의하면 입경(D50)/산화물 피막의 막두께의 비율이 150~3000인 상기 절연 피막 연자성 합금 분말이 제공된다.
본 발명의 일 태양에 의하면 철기 연자성 합금 분말의 입경(D50)이 0.7~5.0μm인 상기 절연 피막 연자성 합금 분말이 제공된다.
본 발명의 일 태양에 의하면 철기 연자성 합금 분말이 철기 아몰퍼스 합금 분말 또는 철기 결정질 합금 분말인 상기 절연 피막 연자성 합금 분말이 제공된다.
본 발명의 일 태양에 의하면
철기 연자성 합금 분말이 하기 조성식:
(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy
[식 중, Fe, Co 및 Ni의 조성 비율이
19≤x≤22,
0≤y≤6.0,
0≤s≤0.35,
0≤t≤0.35 및
s+t≤0.35이고,
Si, B, P 및 C의 조성 비율이
(0.5:1)≤(m:n)≤(6:1),
(2.5:7.5)≤(a:b)≤(5.5:4.5) 및
(5.5:4.5)≤(c:d)≤(9.5:0.5)이며,
M이 Nb 또는 Mo임]
로 나타나는 조성을 갖는 철기 아몰퍼스 합금 분말인 상기 절연 피막 연자성 합금 분말이 제공된다.
본 발명의 일 태양에 의하면 철기 연자성 합금 분말이 Fe-Si-Cr계 결정질 합금 분말인 상기 절연 피막 연자성 합금 분말이 제공된다.
본 발명의 일 태양에 의하면 5중량% 이하의 Cr을 포함하는 상기 절연 피막 연자성 합금 분말이 제공된다.
본 발명의 일 태양에 의하면 산화물 피막이 SiO2막인 상기 절연 피막 연자성 합금 분말이 제공된다.
본 발명에 의하면 높은 자기 특성과 절연성이나 내식성 등의 신뢰성을 겸비하는 연자성 합금 분말을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 절연 피막 연자성 합금 분말의 투과형 전자 현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 절연 피막 연자성 합금 분말 및 산화물 피막이 형성되어 있지 않은 철기 아몰퍼스 합금 분말의 주사형 전자 현미경 사진 및 에너지 분산형 X선 분석 장치에 의한 산소의 라인 스캔 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 비교예 5 및 실시예 11-17에 관한 산화물 피막의 막두께와 절연 피막 연자성 합금 분말의 입경 및 산소량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 비교예 5 및 실시예 11-17에 관한 산화물 피막의 막두께와 저항률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예 및 비교예에 관한 염수 분무 시험 후의 녹의 발생 유무를 나타내는 사진이다.
도 6은 비교예 5 및 실시예 11-17에 관한 산화물 피막의 막두께와 투자율의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 적절히 변경을 가하여 실시할 수 있다.
본 실시형태에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 1~10nm의 막두께를 갖는 산화물 피막이 철기 연자성 합금 분말의 표면에 형성되어 있다. 본 실시형태에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말에 있어서, 산화물 피막은 1~10nm, 바람직하게는 1~9nm, 보다 바람직하게는 1~8nm, 더욱 바람직하게는 1~6nm의 막두께를 가진다. 상술한 범위의 나노 단위의 얇은 막두께의 산화물 피막이 철기 연자성 합금 분말의 표면에 형성되어 있음으로써 절연 피막 연자성 합금 분말의 자기 특성의 저하를 억제하면서도 높은 절연성 및 내식성을 얻을 수 있다.
[막두께]
본 실시형태에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말의 산화물 피막의 막두께는 투과형 전자 현미경 등을 이용하여 측정된 막두께의 실측값을 의미한다.
[산화물 피막]
본 명세서에서 「산화물 피막」이란 철기 연자성 합금 분말 상에 형성된, 산화물을 포함하는 절연성을 갖는 피막을 의미하고, 피막이 절연성을 갖는 한 산화물은 특별히 한정되지 않는다.
[철기 연자성 합금 분말]
본 명세서에서 「철기 연자성 합금 분말」이란 종래 공지의 철을 주재료로 한 연자성 합금 분말을 의미한다. 자기 특성, 생산성 등의 관점에서 철기 연자성 합금 분말로서 물 아토마이즈법으로 제조된 철기 아몰퍼스 합금 분말 또는 철기 결정질 합금 분말인 것이 바람직하다. 철기 연자성 합금 분말의 입경은 특별히 한정되지 않고, 원하는 자기 특성에 따라 조정된다.
[입경(D50)/산화물 피막의 막두께의 비]
본 실시형태에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 절연 피막 연자성 합금 분말의 입경(D50)/산화물 피막의 막두께의 비가 100~21000, 바람직하게는 100~10000, 보다 바람직하게는 150~5000, 더욱 바람직하게는 150~3000이다. 「입경(D50)/산화물 피막의 막두께의 비」란 절연 피막 연자성 합금 분말의 메디안 지름: D50의 측정값과 산화물 피막의 막두께의 측정값의 비로서, 단위를 가지지 않는 무차원량이다. 입경(D50)/산화물 피막의 막두께의 비가 상술한 범위임으로써 절연 피막 연자성 합금 분말은 압분 자심의 재료로서 우수한 자기 특성과 절연성 및 내식성을 겸비한다.
본 실시형태에 관한 철기 연자성 합금 분말의 입경은 바람직하게는 0.1~210μm, 보다 바람직하게는 0.2~100μm, 더욱 바람직하게는 0.5~50μm, 보다 더 바람직하게는 0.5~30μm, 특히 바람직하게는 0.7~5μm이다.
[입경]
본 명세서에서 「입경」이란 메디안 지름: D50을 의미하고, 종래 공지의 방법, 예를 들어 레이저 회절·산란법에 의해 측정되는 것이다.
본 실시형태에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 철기 연자성 합금 분말이 철기 아몰퍼스 합금 분말 또는 철기 결정질 합금 분말인 것이 바람직하다. 철기 아몰퍼스 합금 분말 또는 철기 결정질 합금 분말을 이용함으로써 우수한 연자기 특성을 가진다.
본 실시형태에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 철기 연자성 합금 분말이 하기 조성식:
(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy
[식 중, Fe, Co 및 Ni의 조성 비율이
19≤x≤22,
0≤y≤6.0,
0≤s≤0.35,
0≤t≤0.35 및
s+t≤0.35이고,
Si, B, P 및 C의 조성 비율이
(0.5:1)≤(m:n)≤(6:1),
(2.5:7.5)≤(a:b)≤(5.5:4.5) 및
(5.5:4.5)≤(c:d)≤(9.5:0.5)이며,
M이 Nb 또는 Mo임]
로 나타나는 조성을 갖는 철기 아몰퍼스 합금 분말인 것이 바람직하다.
철기 연자성 합금 분말이 상기 조성을 갖는 철기 아몰퍼스 합금 분말임으로써 우수한 연자기 특성에 더하여 난연성을 가진다.
본 실시형태에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 철기 연자성 합금 분말이 Fe-Si-Cr계 결정질 합금 분말인 철기 결정질 합금 분말인 것이 바람직하다. 철기 연자성 합금 분말이 Fe-Si-Cr계 결정질 합금 분말임으로써 우수한 연자기 특성과 내식성을 가진다.
본 실시형태에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 철기 연자성 합금 분말이 5중량% 이하의 Cr을 포함하는 것이 바람직하다. Cr을 포함함으로써 철기 연자성 합금 분말 자체의 표면에 산화 피막이 형성되고, 절연성 연자성 합금 분말로서 내식성이 더욱 향상된다. Cr에 한정하지 않고 Al, Zn 등도 철기 연자성 합금 분말 자체의 표면의 산화 피막의 형성에 기여하기 때문에 마찬가지의 효과를 나타낸다. Al은 Cr 및/또는 Zn에 의해 형성된 산화 피막의 경도를 높여 내식성을 향상시키는 효과를 가지기 때문에 Cr 및/또는 Zn과 Al을 동시에 포함함으로써 상승효과를 얻을 수 있다.
본 실시형태에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 산화물 피막이 SiO2막인 것이 바람직하다. 산화물 피막이 치밀하고 화학적으로 매우 안정된 SiO2막임으로써 벗겨지기 어렵고 높은 절연성 및 내식성을 갖는 절연 피막 연자성 합금 분말을 얻을 수 있다.
[제조 방법]
본 실시형태에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 철기 연자성 합금 분말에 산화물 피막을 형성함으로써 제조된다.
재료인 철기 연자성 합금 분말은 종래 공지의 용융 프로세스법, 기계적 프로세스법 또는 화학적 프로세스법에 의해 제조될 수 있지만, 특히 아토마이즈법에 의해 제조되는 것이 바람직하다. 원하는 조성으로 조정한 재료를 용해한 용탕에 대해 원하는 냉각 조건이나 입경이 되도록 파라미터를 설정한 아토마이즈법을 행함으로써 분말을 얻고, 그 후 그 분말을 건조시켜 목적으로 하는 철기 연자성 분말을 얻을 수 있다. 아토마이즈법 중에서도 대기 분위기하에서 제조할 수 있기 때문에 설비비 및 제조 비용이 낮고 소직경의 분말이 얻어지는 물 아토마이즈법이 바람직하다. 분말이 소직경임으로써 와전류 손실을 억제하고 우수한 자기 특성을 갖는 압분 자심 등을 제조할 수 있다.
산화물 피막의 형성은 화학적 증착법(CVD) 및 물리적 증착법(PVD) 등의 기상법이나 용사법 등 종래 공지의 방법에 의해 행할 수 있지만, 특히 생산성이나 비용의 관점에서 졸-겔법에 의해 행하는 것이 바람직하다. 졸-겔법에서는 피막 성분인 산화물의 원료인 금속 알콕시드나 금속 아세트산염, 가수 분해를 위한 물, 용매로서의 알코올, 촉매인 산 또는 염기 등을 포함하는 용액과 상술한 바와 같이 얻어진 철기 연자성 합금 분말을 혼합한 후에 가열하여 용매를 제거함으로써 산화물 피막이 형성된다. 혼합은 예를 들어 플래너터리 믹서, mix muller, 뇌궤기, 리본 믹서 등을 이용하여 행할 수 있고, 분말과 용액을 혼합하는 기구를 갖는 장치이면 혼합에 이용하는 장치는 특별히 한정되지 않는다. 졸-겔법에 있어서, 산화물 피막의 막두께는 산화물의 배합량, 혼합 시간, 용액의 적하 방법, 적하량, 온도 등의 조건을 조정함으로써 원하는 막두께로 조제할 수 있다.
산화물 피막의 형성 후 분급을 행함으로써 원하는 자기 특성에 따른 목적의 입경을 갖는 절연 피막 연자성 합금 분말을 얻을 수 있다.
실시예
이하에 본 발명의 실시예를 나타낸다. 본 발명의 내용은 이들 실시예에 의해 한정하여 해석되는 것은 아니다.
[절연 피막 연자성 합금 분말의 제조]
1. 원료 합금 분말의 조제
이하의 조성을 갖도록 조제한 원료 혼합물을 고주파 유도로에서 용해하고, 물 아토마이즈법을 이용하여 철기 아몰퍼스 합금 분말 및 철기 결정질 합금 분말을 제조하였다.
<철기 아몰퍼스 합금 분말>
(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy
식 중, s=0, t=0, x=22, y=0.89, m:n=3:1, a:b=3.8:6.2, c:d=7.8:2.2이고, Cr: 0wt%~3.0wt%.
<철기 결정질 합금 분말>
·(92)Fe3.5Si4.5Cr(wt%),
·(95)Fe2Si3Cr(wt%),
·(92)Fe5Si3Cr(wt%),
·(90)Fe7Si3Cr(wt%),
·(92)Fe7Si1Cr(wt%) 및
·(91)Fe7Si2Cr(wt%)
철기 아몰퍼스 합금 분말 및 철기 결정질 합금 분말 제조에서의 물 아토마이즈 조건은 이하와 같았다.
<철기 아몰퍼스 합금 분말-물 아토마이즈 조건>
·수압: 100MPa
·수량: 100L/분
·수온: 20℃
·오리피스 지름: φ4mm
·용탕 온도: 1500℃
<철기 결정질 합금 분말-물 아토마이즈 조건>
·수압: 100MPa
·수량: 100L/분
·수온: 20℃
·오리피스 지름: φ4mm
·용탕 온도: 1800℃
얻어진 철기 아몰퍼스 합금 분말 및 철기 결정질 합금 분말 각각을 진동 진공 건조기(추오가공기 제품: VU-60)에 의해 건조시켰다. 건조 조건은 이하와 같다.
<건조 조건>
·온도: 100℃
·압력: 10kPa 이하
·시간: 60분
건조 후의 철기 아몰퍼스 합금 분말 및 철기 결정질 합금 분말 각각에 대해 조성 분석을 ICP 발광 분석 장치〔SPS3500DD: 히타치 하이테크사이언스 제품〕로 행하여 목적으로 하는 조성을 가지고 있는 것을 확인하였다.
2. 피막 처리
건조 후의 철기 아몰퍼스 합금 분말 및 철기 결정질 합금 분말 각각을 SiO2의 피막을 형성하기 위해 필요한 성분을 갖는 코팅액과 목적으로 하는 막두께가 얻어지는 조건으로 혼합하고 가열하여 용매를 완전히 제거함과 동시에 산화물 피막을 경화시켜 여러 가지 막두께의 산화물 피막을 형성하였다. 또, 막두께를 컨트롤하는 조건은 코팅액의 피막 성분 농도(코팅액의 고형 성분 농도)와 피막 성분의 비중과 각 분말의 비표면적으로부터 산출하여 결정하였다.
예를 들어 막두께 5nm의 산화물 피막을 얻는 경우, 각 분말 1kg에 대해 농도 10%의 코팅액 10.98g을 혼합하였다.
3. 분급 처리
피막 처리, 건조 후의 철기 아몰퍼스 합금 분말 및 철기 결정질 합금 분말 각각을 기류 분급 장치〔닛신 엔지니어링 제품: 터보 클래시파이어〕에 의해 분급하여 목적으로 하는 절연 피막 연자성 합금 분말을 얻었다. 얻어진 절연 피막 연자성 합금 분말의 입경(D50)은 습식 입도 분포 측정기〔MT3300EX II: 마이크로트랙-벨 제품〕를 이용하여 측정하였다.
철기 아몰퍼스 합금 분말을 이용하여 제작한 절연 피막 연자성 합금 분말(실시예 1-32, 비교예 1-16) 및 철기 결정질 합금 분말을 이용하여 제작한 절연 피막 연자성 합금 분말(실시예 33-50, 비교예 17-28)에 대해 이하의 평가를 행하였다.
[평가 항목]
1. 분체 물성
1-1. 피막 관찰
주사형 전자 현미경(SEM)〔JSM7200: 니혼 전자 제품〕을 이용하여 절연 피막 연자성 합금 분말의 형상을 관찰하고, 에너지 분산형 X선 분석 장치(EDS)〔X-MAX50: Oxford Instruments 제품〕, 투과형 전자 현미경(TEM)〔H-9500: 히타치 하이테크놀로지즈 제품〕을 이용하여 산화물 피막을 관찰하였다.
1-2. 산소량 측정
산소 분석계〔EMGA823: 호리바 제작소 제품〕를 이용하여 절연 피막 연자성 합금 분말에 포함되는 산소량을 측정하였다.
2. 피막 성능
절연 피막 연자성 합금 분말과 에폭시 수지를 혼합하여 조립분말을 제작하고, 원기둥형상으로 압분 성형하여 펠렛(지름: 12mm, 높이: 5mm)을 제작하여 이하를 행하였다.
2-1. 절연성 평가
내전압 절연 저항계〔TOS9201: 키쿠스이 전기 제품〕를 이용하여 펠렛의 양면을 구리판으로 끼우고 2단자법으로 저항값을 측정하며, 펠렛의 외형 치수와 저항값으로부터 부피 저항률을 산출하였다.
2-2. 내식성 평가
염수 분무 시험기〔STP-90V-4: 스가 시험기 제품〕를 이용하여 미국 규격 ASTM-B117에 따라 염수 분무 시험을 행하였다. 24시간마다 96시간까지 펠렛 표면의 녹의 발생 상황을 육안으로 확인하였다.
3. 자기 특성
상술한 조립분말을 링형상으로 압분 성형(성형 압력: 5MPa)하여 압분 자심(외경: 15mm, 내경: 9mm, 두께: 3mm)을 제작하고, 선직경: 0.3mm의 구리선을 바이페라 감기한 토로이달 코어를 제작하여 평가 자료로 하였다. BH 애널라이저〔SY8258: 이와츠 계측 제품〕를 이용하여 측정 주파수: 1000kHz, 최대 자속 밀도: 40mT의 조건으로 투자율을 측정하였다.
[평가 결과]
1. 분체 물성
도 1은 실시예 16에 관한, 철기 아몰퍼스 합금 분말에 산화물 피막을 형성한 절연 피막 연자성 합금 분말의 투과형 전자 현미경(TEM) 사진이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 철기 아몰퍼스 합금 분말에 피막(막두께: 5nm)이 확실히 형성되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 산화물 피막의 피막 처리 조건으로부터 계산되는 막두께와 실제로 막두께가 거의 일치하는 것이 확인되었다.
도 2는 실시예 15에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말과(도 2 우측), 비교예 5에 관한 산화물 피막을 가지지 않은 철기 아몰퍼스 합금 분말(도 2 좌측)의 주사형 전자 현미경 사진(SEM)과 에너지 분산형 X선 분석 장치(EDS)에 의한 산소의 라인 스캔 결과이다. 세로축은 산소의 Kα선의 시간당 카운트수이며, 수치가 높을수록 산소가 존재하고 있는, 즉 산화물 피막이 형성되어 있는 것을 의미한다. 도 2의 좌우 비교로부터 명백한 바와 같이, 피막 처리를 실시함으로써 철기 아몰퍼스 합금 분말에 산화물 피막이 확실히 형성되어 있는 것이 확인되었다.
도 3은 산화물 피막의 형성 조건으로부터 산출된 산화물 피막의 막두께(nm)와, 절연 피막 연자성 합금 분말의 입경(D50: μm) 및 산소량(wt%)의 관계를 나타내는 그래프의 일례이다(비교예 5 및 실시예 11-17). 도 3에 도시된 바와 같이, 막두께를 증대시킴에 따라 비례하여 산소량이 증대하고 있고, 이는 산화물 피막이 철기 아몰퍼스 합금 분말에 형성되어 있는 것을 의미하며, 산화물 피막을 목적으로 하는 막두께로 조제할 수 있는 것을 의미한다.
2. 피막 성능
도 4는 절연 피막 연자성 합금 분말의 산화물 피막의 막두께와 저항률의 관계를 나타내는 그래프의 일례이다(비교예 5 및 실시예 11-17). 산화물 피막을 가지지 않은 철기 아몰퍼스 합금 분말의 저항률은 대략 1.0×104Ω·m이었지만, 산화물 피막의 막두께가 1nm이어도 100배 정도 저항률이 상승하여 산화물 피막의 막두께가 2nm가 되면 대략 1.0×107Ω·m의 높은 저항률이 되었다.
도 5는 염수 분무 시험 후의 녹의 발생 유무를 나타내는 사진의 일례이며, 점선으로 둘러싸인 사진 중의 검은 점형상의 것이 발생한 녹이다. 산화물 피막을 가지지 않은 철기 아몰퍼스 합금 분말은 48시간 경과 후에는 녹이 발생하였다. 한편, 산화 피막을 갖는 철기 아몰퍼스 합금 분말은 막두께 2.5nm의 경우 96시간 후에 처음으로 녹의 발생이 관찰되고, 막두께가 3nm인 경우 96시간 후에도 녹의 발생이 관찰되지 않았다. 본 실시예에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 산화물 피막의 막두께가 나노 단위의 얇기이어도 내식성이 크게 향상된 것을 알 수 있다.
3. 자기 특성
도 6은 산화물 피막의 막두께와 투자율의 관계를 나타내는 그래프의 일례이다(비교예 5 및 실시예 11-17). 산화 피막의 막두께가 나노 단위로 얇기 때문에 막두께가 증가해도 투자율의 저하가 작고 투자율의 저하도 완만한 것을 알 수 있다.
철기 아몰퍼스 합금 분말을 이용하여 제작한 절연 피막 연자성 합금 분말(실시예 1-32, 비교예 1-16)에 대한 평가 결과를 표 1에, 철기 결정질 합금 분말을 이용하여 제작한 절연 피막 연자성 합금 분말(실시예 33-50, 비교예 17-28)에 대한 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pat00001
Figure pat00002
표 1 및 표 2에서, 「저하율(%)」이란 피막 처리를 실시하지 않은 산화물 피막이 형성되지 않은 합금 분말과 비교한 투자율의 저하율이고, 「내식성(h)」이란 상술한 염수 분무 시험에서 24시간마다 녹의 발생을 육안으로 확인한 결과로서, 「-48」은 48시간 이내에 녹의 발생이 확인된 것, 「48-72」는 48시간~72시간 이내에 녹의 발생이 확인된 것, 「72-96」은 72시간~96시간 이내에 녹의 발생이 확인된 것 및 「96-」은 96시간 경과 후도 녹의 발생이 확인되지 않은 것을 나타낸다.
표 1 및 표 2에 나타나는 바와 같이, 실시예에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 아몰퍼스인지 결정질인지에 따르지 않고 투자율의 저하율을 20% 미만으로 억제하며, 또한 피막이 형성되어 있지 않은 비교예에 비해 저항률 및 내식성이 향상되어 있다. 또, 표 1 중의 실시예 11, 24, 27에 대해서는 각각 비교예 5, 11, 13과 같이 내식성 평가의 결과가 「-48」이지만, 비교예 5, 11, 13에 비해 저항률이 대폭으로 향상되어 있기 때문에 산화물 피막이 확실히 형성되어 있는 것이 명백하고, 24시간마다의 관찰에서는 차이는 나타나지 않았지만 산화물 피막이 형성되어 있지 않은 비교예에 비해 내식성이 향상된 것은 명백하다고 할 수 있다. 이 결과로부터 실시예에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 압분 자심의 재료로서 우수한 특성을 가지고 있는 것이라 할 수 있다. 특히, 실시예 1-9, 11-15, 18, 19, 21, 22, 24, 25, 27, 28, 30, 31에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 투자율의 저하율이 10% 미만이라는 우수한 자기 특성을 가지며, 그 중에서도 특히 실시예 1, 2, 5-9, 14, 15, 19, 31에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 높은 저항률과 내식성을 더욱 겸비하고 있다. 실시예에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 압분 자심의 재료로서 매우 우수한 특성을 가지고 있다.
표 1 및 표 2에 나타나는 바와 같이, 실시예에 관한 절연 피막 연자성 합금 분말은 철기 연자성 합금 분말 자체의 표면에 산화 피막을 형성하여 내식성을 향상시키는 효과를 갖는 Cr의 함유량이 적어도 내식성이 향상되어 있다. 즉, 본 발명에 의해 Cr의 사용량을 줄일 수 있고, 보다 저가로 절연 피막 연자성 합금 분말을 제조하는 것이 가능하다.
본 실시예에서는 SiO2막으로 각 분말을 피막하였지만, Al2O3막으로 피막해도 동일한 결과를 얻을 수 있다.

Claims (9)

1~10nm의 막두께를 갖는 산화물 피막이 철기 연자성 합금 분말의 표면에 형성되어 있고, 입경(D50)/산화물 피막의 막두께의 비가 100~21000인 절연 피막 연자성 합금 분말.
청구항 1에 있어서,
산화물 피막의 막두께가 1~6nm인 절연 피막 연자성 합금 분말.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
입경(D50)/산화물 피막의 막두께의 비가 150~3000인 절연 피막 연자성 합금 분말.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
철기 연자성 합금 분말의 입경(D50)이 0.7~5μm인 절연 피막 연자성 합금 분말.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
철기 연자성 합금 분말이 철기 아몰퍼스 합금 분말 또는 철기 결정질 합금 분말인 절연 피막 연자성 합금 분말.
청구항 5에 있어서,
철기 연자성 합금 분말이 하기 조성식:
(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy
[식 중, Fe, Co 및 Ni의 조성 비율이
19≤x≤22,
0≤y≤6.0,
0≤s≤0.35,
0≤t≤0.35 및
s+t≤0.35이고,
Si, B, P 및 C의 조성 비율이
(0.5:1)≤(m:n)≤(6:1),
(2.5:7.5)≤(a:b)≤(5.5:4.5) 및
(5.5:4.5)≤(c:d)≤(9.5:0.5)이며,
M이 Nb 또는 Mo임]
로 나타나는 조성을 갖는 철기 아몰퍼스 합금 분말인 절연 피막 연자성 합금 분말.
청구항 5에 있어서,
철기 연자성 합금 분말이 Fe-Si-Cr계 결정질 합금 분말인 절연 피막 연자성 합금 분말.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
5중량% 이하의 Cr을 포함하는 절연 피막 연자성 합금 분말.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
산화물 피막이 SiO2막인 절연 피막 연자성 합금 분말.
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