KR20210083245A - 연자성 분말, 연자성 분말의 열처리 방법, 연자성 재료, 압분자심 및 압분자심의 제조 방법 - Google Patents

연자성 분말, 연자성 분말의 열처리 방법, 연자성 재료, 압분자심 및 압분자심의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210083245A
KR20210083245A KR1020217003686A KR20217003686A KR20210083245A KR 20210083245 A KR20210083245 A KR 20210083245A KR 1020217003686 A KR1020217003686 A KR 1020217003686A KR 20217003686 A KR20217003686 A KR 20217003686A KR 20210083245 A KR20210083245 A KR 20210083245A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
soft magnetic
powder
magnetic powder
heat treatment
mass
Prior art date
Application number
KR1020217003686A
Other languages
English (en)
Inventor
타케시 카와우치
쿄소 마스다
켄이치 이노우에
Original Assignee
도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤 filed Critical 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤
Priority claimed from PCT/JP2019/042467 external-priority patent/WO2020090849A1/ja
Publication of KR20210083245A publication Critical patent/KR20210083245A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14708—Fe-Ni based alloys
    • H01F1/14733—Fe-Ni based alloys in the form of particles
    • H01F1/14741—Fe-Ni based alloys in the form of particles pressed, sintered or bonded together
    • B22F1/0044—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/08—Cores, Yokes, or armatures made from powder
    • B22F1/0059—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/07—Metallic powder characterised by particles having a nanoscale microstructure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B22F5/106—Tube or ring forms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766—Fe-Si based alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/24—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated
    • H01F1/26—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated by macromolecular organic substances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/255—Magnetic cores made from particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0246—Manufacturing of magnetic circuits by moulding or by pressing powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B22F2009/0824—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid with a specific atomising fluid
    • B22F2009/0828—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid with a specific atomising fluid with water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/03—Oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2207/00—Aspects of the compositions, gradients
    • B22F2207/01—Composition gradients
    • B22F2207/07—Particles with core-rim gradient
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/35—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2304/00—Physical aspects of the powder
    • B22F2304/10—Micron size particles, i.e. above 1 micrometer up to 500 micrometer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0264—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements the maximum content of each alloying element not exceeding 5%

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

Si를 포함하는 Fe 합금으로 구성되는 연자성 분말로서, 상기 연자성 분말은, Si를 0.1 ~ 15 질량% 포함하고, 상기 연자성 분말의 입자 표면으로부터 1 nm의 깊이에서 Si의 원자 농도와 Fe의 원자 농도의 비(Si/Fe)가 4.5 ~ 30인, 연자성 분말.

Description

연자성 분말, 연자성 분말의 열처리 방법, 연자성 재료, 압분자심 및 압분자심의 제조 방법
본 발명은, 연자성(軟磁性) 분말, 연자성 분말의 열처리 방법, 연자성 재료, 압분자심(壓粉磁心) 및 압분자심의 제조 방법에 관한 것이다.
전자기기에는, 예를 들면 인덕터 등의, 압분자심을 가지는 자성 부품이 장착되어 있다. 전자기기에서는, 고성능화 및 소형화를 위해서 고주파화가 도모되고 있어, 이것에 따라 자성 부품을 구성하는 압분자심에도 고주파화에의 대응이 요구되고 있다.
압분자심은 일반적으로, 연자성 분말을 필요에 따라서 수지 등의 결합재와 복합화한 후에 압축 성형하는 것으로 제조되고 있다. 이 압분자심에 교류 자속을 흘리면 일부의 에너지가 없어져 발열하므로 전자기기에서 문제가 된다. 이러한 자기 손실은 히스테리시스 손실과 와전류 손실로 구성된다. 히스테리시스 손실을 작게 하기 위해서는, 압분자심의 보자력(保磁力) Hc를 작고, 투자율(透磁率) μ을 크게 하는 것이 요구된다. 또한 와전류 손실을 저감하기 위해서, 압분자심을 구성하는 연자성 분말의 입자 표면에 절연막을 형성하여 전기절연성을 높이는, 연자성 분말의 입자경을 작게 하는 등의 대응이 검토되고 있다(이하, 연자성 분말을 포함하는 연자성 재료로 형성된 압분자심의 자기 손실이나 자기 특성을, 「연자성 분말의 자기 손실」이나 「연자성 분말의 자기 특성」과 같이 말하는 경우가 있다). 또한 와전류 손실은, 주파수의 제곱에 비례하기 때문에, 사용하는 교류가 고주파화되면 와전류 손실이 커져, 이것의 저감이 특별히 중요해진다.
전원 용도 등에 사용되는 압분자심에서는, 직류 중첩 특성을 개선하기 위해서 높은 포화 자화가 요구된다. 그러나, 상기 같은 와전류 손실을 저감하는 조치를 행하면, 비자성 성분이 증가하기 때문에 포화 자화가 저하하기 쉽다. 높은 포화 자화와 와전류 손실의 저감을 양립하는 것이 과제이다.
연자성 분말로는, 높은 투자율이 얻어지는 점에서, Si를 포함하는 FeSi 합금 분말이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조). 특허문헌 1에서는, Si를 5 ~ 7 질량% 배합함으로써 연자기 특성을 향상할 수 있는 것이 기재되어 있다.
또한 특허문헌 2 ~ 5에는, FeSi 분말, FeSiCr 분말이나 테트라알콕시실란으로 표면 처리된 FeSiCr 분말을, 수소 분위기 등의 환원성 분위기 또는 질소 분위기 등의 불활성 분위기 중에서 400 ~ 1100℃ 정도의 온도에서 열처리한 것이 기재되어 있다. 이러한 비산화성 분위기(즉, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 분위기) 중에서의 고온 열처리는 일반적으로, 분말의 산화를 방지하면서, 분말의 잔류 응력이나 변형을 취하기 위해서 행해진다. 분말의 산화는 포화 자화 등의 자기 특성의 저하로 연결될 수 있다. 또한 분말의 변형 등을 취함으로써 자벽의 이동을 용이하게 하고, 연자성 분말의 보자력을 낮출 수 있다.
특허문헌 1:일본 특허공개 2016－171167호 공보 특허문헌 2:일본 특허 제4024705호 공보 특허문헌 3:일본 특허공개 2010－272604호 공보 특허문헌 4:일본 특허 제 5099480호 공보 특허문헌 5:일본 특허공개 2009－88502호 공보
특허문헌 1에 나타낸 바와 같이, Fe 및 Si를 포함하는 연자성 분말은 자기 특성이 우수하다. 그리고 상술한 바와 같이, 연자성 분말에서는, 높은 포화 자화와 와전류 손실의 저감이 요구된다. 특히 고주파 영역에서 사용되는 연자성 분말에서는, 와전류 손실의 저감이 강하게 요구된다. 본 발명자들이 검토한 결과, 특허문헌 2 ~ 5에 개시된, 소정 분위기 중에서의 열처리를 행해 얻어진 연자성 분말은, 포화 자화는 충분하지만, 전기절연성이 불충분하고, 와전류 손실 저감의 점에서 우려가 있는 것을 알 수 있었다.
그래서 본 발명은, Fe 및 Si를 포함하는 연자성 분말에서, 포화 자화를 종래 기술과 동등하게 유지하면서, 우수한 전기절연성을 달성하는 것, 및 이러한 연자성 분말을 제조하는 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토한 결과, 산소를 미량 포함하는 분위기 중에서, Fe 및 Si를 포함하는 연자성 분말을 소정의 온도에서 열처리함으로써, 포화 자화가 종래 기술과 동등 이상이고, 또한 전기절연성이 충분히 높은 연자성 분말을 제공할 수 있는 것을 찾아내, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉 본 발명은, 이하와 같다.
Si를 포함하는 Fe 합금으로 구성되는 연자성 분말로서, 상기 연자성 분말은, Si를 0.1 ~ 15 질량% 포함하고, 상기 연자성 분말의 입자 표면으로부터 1 nm의 깊이에서 Si의 원자 농도와 Fe의 원자 농도의 비(Si/Fe)가 4.5 ~ 30인, 연자성 분말.
상기 연자성 분말의 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)이, 0.1 ~ 15㎛인 것이 바람직하고, 0.5 ~ 8㎛인 것이 보다 바람직하다.
상기 연자성 분말은, Fe를 84 ~ 99.7 질량% 포함하는 것이 바람직하고, Si를 0.2 ~ 10 질량% 포함하는 것이 바람직하고, 상기 연자성 분말이, Cr을 더 포함하고, 상기 Cr의 함유량이 0.1 ~ 8 질량%인 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 연자성 분말의 열처리 방법은, Si를 0.1 ~ 15 질량% 포함하는 Fe 합금으로 구성되는 연자성 분말을, 산소 농도 1 ~ 2500 ppm의 분위기 중에서 450 ~ 1100℃에서 열처리하는 열처리 공정을 가진다.
상기 열처리 공정에서, 상기 열처리를 10 ~ 1800분 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 열처리 공정에 제공되는 상기 연자성 분말이, Cr을 더 포함하고, 상기 Cr의 함유량이 0.1 ~ 8 질량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 연자성 재료는, 예를 들면 상기의 연자성 분말과 바인더를 포함한다. 본 발명의 압분자심은, 상기의 연자성 분말을 포함한다. 이 압분자심은, 예를 들면 상기의 연자성 분말, 또는 상기 연자성 재료를 소정의 형상으로 성형해, 얻어진 성형물을 가열함으로써, 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 포화 자화를 종래 기술과 동등하게 유지하면서, 우수한 전기절연성을 가지는, Fe 및 Si를 포함하는 연자성 분말이 제공된다.
도 1은 실시예 1과 비교예 1의 ESCA 측정 결과(Si와 Fe의 원자 농도의 비)를 나타내는 도면이다. (a)는 깊이 30 nm까지의 측정 결과를, (b)는 깊이 300 nm까지의 측정 결과를 나타낸다.
이하, 본 발명의 연자성 분말 및 그 제조 방법(연자성 분말의 열처리 방법)의 실시형태를 설명한다.
＜연자성 분말＞
본 발명의 연자성 분말의 실시형태는, Si(규소)를 포함하는 Fe(철) 합금으로 구성된다.
(합금 조성)
상기 연자성 분말은, Si를 0.1 ~ 15 질량%의 범위에서 포함하고, 바람직하게는 주성분으로서 Fe를 포함한다. Fe는 연자성 분말의 자기 특성이나 기계적 특성에 기여하는 원소이다. Si는 연자성 분말의 투자율 등의 자기 특성을 높이는 원소이다. Fe에 대한 상기 「주성분」이란, 연자성 분말을 구성하는 원소 중에서 가장 함유율이 높은 것을 나타낸다. 연자성 분말에서의 Fe의 함유량은, 자기 특성이나 기계적 특성의 관점에서, 바람직하게는 84 ~ 99.7 질량%이고, 보다 바람직하게는 88 ~ 98.2 질량%이다. 연자성 분말에서의 Si의 함유량은, Fe에 의한 자기 특성이나 기계적 특성을 손상하지 않고, 투자율 등의 자기 특성을 향상시키는 관점에서 상기의 범위로 된다. 또한 본 발명에서는 후술하는 바와 같이, Si가 연자성 분말의 입자 표면 근방에 국재(局在)되어 있는 것에 의해서, 연자성 분말은 우수한 전기절연성을 가지고 있다. 이 전기절연성이나 자기 특성의 관점에서, Si의 함유량은 바람직하게는 0.2 ~ 10 질량%이고, 보다 바람직하게는 1.2 ~ 8 질량%이다. 또한, 연자성 분말에서의 Fe 및 Si의 함유량의 합계는, 불순물의 함유에 의한 자기 특성의 악화를 억제하는 관점에서, 바람직하게는 90 질량% 이상이다.
본 발명의 연자성 분말의 실시형태는, 분말의 산소 함유량을 낮추고 포화 자화 등의 자기 특성을 높이고, 또한 분말의 내산화성을 높이는 관점에서, Cr(크롬)을 포함하는 것이 바람직하다. 이 연자성 분말에서, 상기 관점에서, Cr의 함유량은 0.1 ~ 8 질량%인 것이 바람직하고, 0.5 ~ 7 질량%인 것이 보다 바람직하다. 또한 이 연자성 분말에서의 Fe, Si 및 Cr의 함유량의 합계는, 불순물의 함유에 의한 자기 특성의 악화를 억제하는 관점에서, 바람직하게는 97 질량% 이상이다.
또한 본 실시형태의 연자성 분말은, 이상의 Fe, Si 및 Cr 이외에, 본 발명의 효과를 나타내는 범위에서 그 외의 원소를 포함해도 좋다. 그 예로는, Na(나트륨), K(칼륨), Ca(칼슘), Pd(팔라듐), Mg(마그네슘), Co(코발트), Mo(몰리브덴), Zr(지르코늄), C(탄소), N(질소), O(산소), P(인), Cl(염소), Mn(망간), Ni(니켈), Cu(구리), S(황), As(비소), B(붕소), Sn(주석), Ti(티탄), V(바나듐), Al(알루미늄)를 들 수 있다. 이들 중 산소를 제외한 것의 함유량은, 합계로 바람직하게는 1 질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 10 ~ 5000 ppm이다.
본 발명의 연자성 분말의 실시형태에서, 불가피 불순물로서 포함되는 산소의 함유량은, 양호한 포화 자화를 얻는 관점에서 낮은 것이 바람직하다. 또한 산소 함유량은 분말의 입자경이 작아질수록 커지므로, 본 발명에서는 입자경에 의한 산소 함유량의 변동을 보정하기 위해, 산소 함유량(O)과 연자성 분말의 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)의 곱(O×D50(질량%·㎛))을 채용한다. 상기 곱(O×D50(질량%·㎛))은, 연자성 분말의 양호한 포화 자화를 얻는 관점에서, 8(질량%·㎛) 이하인 것이 바람직하고, 0.40 ~ 7.50(질량%·㎛)인 것이 보다 바람직하다.
(입자 표면 근방의 Si/Fe 원자 농도비)
본 발명의 연자성 분말의 실시형태는, 그 입자 표면 근방에 Si가 국재되어 있고, 이것이 절연막과 같이 기능하고(또한 포화 자화에는 악영향을 미치지 않고), 연자성 분말이 우수한 전기절연성을 달성하고 있는 것으로 생각된다. Si의 국재에 대해서, 구체적으로는 연자성 분말의 입자 표면으로부터 1 nm의 깊이에서 Si의 원자 농도(원자%)와 Fe의 원자 농도(원자%)의 비(Si/Fe)가 4.5 ~ 30이다. 또한 본 명세서에서, 연자성 분말의 입자 표면으로부터 1 nm의 깊이에서 각 원소의 원자 농도는, 이하와 같이 하여 측정하는 것으로 한다(상세는 실시예에서 후술한다).
측정 장치：ULVAC-PHI, INCORPORATED. 제 PHI5800　ESCA　SYSTEM
측정 광전자 스펙트럼：Fe2p, Si2p
분석지름：φ0.8mm
시료 표면에 대한 측정 광전자의 출사 각도; 45°
X선원：monochrome Al선원
X선원 출력：150W
백그라운드 처리：shirley법
Ar 스퍼터 에칭 속도를 SiO2 환산으로 1 nm/min로 하고, 최표면에서 스퍼터 시간 0 ~ 300 min까지 81점의 측정을 행한다. 스퍼터 시간 1 min를 입자 표면으로부터의 깊이 1 nm로 하고, 이 때의 Si의 원자 농도값과 Fe의 원자 농도값을 이용하여, Si와 Fe의 원자 농도의 비(Si/Fe)를 구한다.
연자성 분말의 입자 표면으로부터 1 nm의 깊이에서 Si와 Fe의 원자 농도의 비(Si/Fe)가 4.5 미만에서는, 우수한 전기절연성을 달성하는 것이 곤란하고, 반대로 이 비(Si/Fe)가 30을 초과하는 것은, 제조가 곤란하다. 우수한 전기절연성을 달성하는 관점 및 실제조상의 관점에서, 원자 농도의 비(Si/Fe)는 바람직하게는 6 ~ 28이고, 보다 바람직하게는 7.6 ~ 26이고, 더 바람직하게는 11.5 ~ 26이다.
또한 본 발명의 연자성 분말의 실시형태의, 입자 표면으로부터 300 nm의 깊이에서의 Si와 Fe의 원자 농도의 비(Si/Fe)는, 입자 내부에서의 편석(偏析) 등이 방지되어 균일한 합금이 되어 양호한 자기 특성을 달성하는 관점에서, 바람직하게는 0.001 ~ 0.5이다. 또한 본 명세서에서, 연자성 분말의 입자 표면으로부터 300 nm의 깊이에서의 각 원소의 원자 농도는, 1 nm의 깊이에서의 각 원소의 원자 농도의 측정 방법과 마찬가지로 하여 측정하고, 스퍼터 시간 300 min을 입자 표면으로부터의 깊이 300 nm로 하고, 이 때의 Si의 원자 농도값과 Fe의 원자 농도값을 이용하여, Si와 Fe의 원자 농도의 비(Si/Fe)를 구하는 것으로 한다.
여기서, 연자성 분말에서의 Si의 분포에 대해 설명한다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 연자성 분말의 실시형태에서는, 입자의 표면 측에 Si가 국재되어 있다. 예를 들면, 후술하는 도 1(의 실선)에 나타낸 바와 같이, 원자 농도의 비(Si/Fe)는, 입자 내부에서는 작고 균일하지만, 입자 표면 근방의 일정한 범위에서는, 내부보다도 분명하게 크다. 즉, Si의 비율은, 내부보다도 표면 측에서 높아진다.
구체적으로는, 입자 표면으로부터 깊이 2 nm까지의 영역에서, 원자 농도의 비(Si/Fe)가 4.5 ~ 30인 것이 바람직하고, 입자 표면으로부터 깊이 2 nm보다 크고 깊이 4 nm 이하의 영역에서, 원자 농도의 비(Si/Fe)가 1 ~ 30인 것이 바람직하다. 또한 표면 영역보다도 깊은 내부(입자 표면으로부터 깊이 100 nm 이상의 영역)에서는, 원자 농도의 비(Si/Fe)가 0.001 ~ 0.5인 것이 바람직하다.
(평균 입자경(D50))
본 발명의 연자성 분말의 실시형태의 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)은 특별히 한정되지 않지만, 미세한 입자로 함으로써 와전류 손실을 저감하는 관점에서는, 0.1 ~ 15㎛인 것이 바람직하고, 0.5 ~ 8㎛인 것이 보다 바람직하다.
(BET 비표면적)
본 발명의 연자성 분말의 실시형태의 BET 1점법에 따라 측정한 비표면적(BET 비표면적)은, 분말의 입자 표면에의 산화물의 발생을 억제해 양호한 자기 특성을 발휘하는 관점에서, 바람직하게는 0.15 ~ 3.00㎡/g이고, 보다 바람직하게는 0.20 ~ 2.50㎡/g이다.
(탭 밀도)
본 발명의 연자성 분말의 실시형태의 탭 밀도는, 분말의 충전 밀도를 높여 양호한 자기 특성을 발휘하는 관점에서, 바람직하게는 2.0 ~ 7.5g/㎤이고, 보다 바람직하게는 2.8 ~ 6.5g/㎤이다.
(X선 회절(XRD) 측정에서의 특성)
본 발명의 연자성 분말의 실시형태를 XRD 측정한 경우에서, 면지수(1, 1, 0)에서 강한 피크가 관찰되기 쉽고, 상기 피크는 분말의 결정 구조를 분석하는데 유용하다.
그 피크 위치는 통상 2θ=52.40 ~ 52.55°의 범위이다.
그 피크로부터 구해지는 d값은 통상 2.015 ~ 2.030Å이다.
그 피크의 반값폭(FWHM)은, 통상 0.060 ~ 0.110°이며(대응하는 결정자 사이즈는 937 ~ 1563Å이다), 바람직하게는 0.065 ~ 0.105°이다(대응하는 결정자 사이즈는 984 ~ 1485Å이다). XRD로의 회절 피크의 반값폭이 이와 같이 작으면(즉 결정자 사이즈가 크면), 연자성 분말이 자기 특성이 우수한 경향이 있다.
상기 피크의 적분폭은, 통상 0.100 ~ 0.160°이다.
(형상)
본 발명의 연자성 분말의 실시형태의 형상은, 특별히 한정되지 않고, 구형상이나 대략 구형상이어도 좋고, 입상이나 박편 형태(플레이크상), 혹은 비틀린 형상(부정형)이어도 좋다.
(전기절연성)
본 발명의 연자성 분말의 실시형태는, 상술한 바와 같이 Si가 입자 표면에 국재되어, 전기절연성이 우수하다. 구체적으로는, 하기 압분저항 시험에 요구되는 연자성 분말의 압분체의 저항 R(체적 저항률)이, 바람직하게는 3.0×103 ~ 5.0×106Ω·cm이고, 보다 바람직하게는 3.5×103 ~ 1.0×106Ω·cm이다.
［압분저항 시험］
연자성 분말 6.0 g를 분체 저항 측정 시스템(Mitsubishi Chemical Analytech Co. Ltd. 제의 MCP－PD51형)의 측정 용기 내에 채운 후에 가압을 개시하여, 20 kN의 하중이 걸린 시점의, 횡단면이 φ20 mm의 원형 형상의 압분체의 체적 저항률을 측정한다.
(전기절연성과 포화 자화의 밸런스)
［배경 기술］의 페이지에서 설명한 바와 같이, 연자성 분말에 대해 우수한 포화 자화와 낮은 와전류 손실의 양립이 요구되고 있지만, 와전류 손실 저감의 대응은 포화 자화를 저하시켜 버리는 경우가 있다. 본 발명의 연자성 분말의 실시형태는, 상기 양립을 달성하고 있어, 전기절연성이 우수하고 포화 자화도 소정의 값을 확보하고 있다. 구체적으로는, 연자성 분말의 압분체 저항 R(Ω·cm)의 수치의 상용대수(logR)와 포화 자화 σs(emu/g)의 곱(logR×σs)이, 바람직하게는 600(emu/g) 이상이고, 보다 바람직하게는 620 ~ 1400(emu/g)이다.
＜연자성 분말의 열처리 방법＞
이상 설명한 본 발명의 연자성 분말의 실시형태는, 본 발명의 연자성 분말의 열처리 방법의 실시형태에 의해 얻을 수 있다. 이 열처리 방법은, 소정의 연자성 분말을, 산소 농도 1 ~ 2500 ppm의 분위기 중에서 450 ~ 1100℃에서 열처리하는 열처리 공정을 가진다. 이하, 이 열처리 방법에 대해 설명한다.
(원료 분말)
본 발명의 연자성 분말의 열처리 방법의 실시형태에서, 열처리 공정에 제공되는 연자성 분말(이하 「원료 분말」이라고도 한다)은, 본 발명의 연자성 분말의 실시형태와 조성과 형상 등은 실질적으로 동일하지만, Si의 국재 상태가 다르다.
즉, 원료 분말은, Si를 0.1 ~ 15 질량%의 범위에서 포함하는 Fe 합금으로 구성되어 바람직하게는 주성분(분말을 구성하는 원소 중에서 가장 함유율이 높은 성분)으로서 Fe를 포함한다. 원료 분말에서의 Fe의 함유량은, 바람직하게는 84 ~ 99.7 질량%이고, 보다 바람직하게는 88 ~ 98.2 질량%이다. Si의 함유량은, 바람직하게는 0.2 ~ 10 질량%이고, 보다 바람직하게는 1.2 ~ 8 질량%이다. 또한, 원료 분말에서의 Fe 및 Si의 함유량의 합계는, 바람직하게는 90 질량% 이상이다. 또한, 원료 분말은, Cr(크롬)을 포함하는 것이 바람직하고, 그 함유량은 0.1 ~ 8 질량%인 것이 바람직하고, 0.5 ~ 7 질량%인 것이 보다 바람직하다. 이 경우의 원료 분말에서의 Fe, Si 및 Cr의 함유량의 합계는, 97 질량% 이상인 것이 바람직하다. 또한 원료 분말은, 본 발명의 효과를 나타내는 범위에서 그 외의 원소를 포함해도 좋고, 그 예로는, Na, K, Ca, Pd, Mg, Co, Mo, Zr, C, N, O, P, Cl, Mn, Ni, Cu, S, As, B, Sn, Ti, V, Al를 들 수 있다. 이들 중 산소를 제외한 것의 함유량은, 합계로 바람직하게는 1 질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 10 ~ 5000 ppm이다.
원료 분말의 입자 표면으로부터 1 nm의 깊이에서 Si의 원자 농도(원자%)와 Fe의 원자 농도(원자%)의 비(Si/Fe)는, 통상 0.05 ~ 2.5이다. 또한 원료 분말의 입자 표면으로부터 300 nm의 깊이에서의 Si와 Fe의 원자 농도의 비(Si/Fe)는, 바람직하게는 0.001 ~ 0.5이다.
원료 분말의 산소 함유량과 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)의 곱(O×D50(질량%·㎛))은, 8(질량%·㎛) 이하인 것이 바람직하고, 0.40 ~ 7.50(질량%·㎛)인 것이 보다 바람직하다. 원료 분말의 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)은, 0.1 ~ 15㎛인 것이 바람직하고, 0.5 ~ 8㎛인 것이 보다 바람직하다. 원료 분말의 BET 1점법에 따라 측정한 비표면적(BET 비표면적)은, 바람직하게는 0.15 ~ 3.00㎡/g이고, 보다 바람직하게는 0.20 ~ 2.50㎡/g이다. 원료 분말의 탭 밀도는, 바람직하게는 2.0 ~ 7.5g/㎤이고, 보다 바람직하게는 2.8 ~ 6.5g/㎤이다. 원료 분말의 실시형태를 XRD 측정한 경우에, 면지수(1, 1, 0)에서의 피크의 피크 위치는 통상 2θ=52.40 ~ 52.55°이고, d 값은 통상 2.015 ~ 2.030Å이고, 반값폭(FWHM)은, 통상 0.100 ~ 0.180°이며(대응하는 결정자 사이즈는 644 ~ 1034Å이다), 바람직하게는 0.110 ~ 0.160°이며(대응하는 결정자 사이즈는 658 ~ 937Å이다), 적분폭은 통상 0.160 ~ 0.240°이다.
이상 설명한 원료 분말은, 공지의 방법, 예를 들면 가스아토마이즈법이나 물 아토마이즈법, 플라스마 등을 이용한 기상법에 따라 제조할 수 있고, 또한 시판품으로서 구입할 수도 있다. 이들을 분급하여 그 입도 분포를 조정해도 좋다.
(열처리 공정)
본 발명의 열처리 방법의 실시형태에서의 열처리 공정에서는, 이상 설명한 원료 분말을, 산소 농도 1 ~ 2500 ppm의 분위기 중에서 450 ~ 1100℃에서 열처리한다. 이러한 고온에서 열처리함으로써, [배경 기술］에서 설명한, 분말의 잔류 응력이나 변형을 취하는 효과가 기대되지만, 본 발명에서는 더욱, 1 ~ 2500 ppm의 미량의 산소가 존재하는 상태로 고온 열처리함으로써, Si가 분말의 입자 표면에 국재하게 되고, 이로 인해 전기절연성이 우수한 연자성 분말이 얻어진다(이하, 열처리 공정을 거친 연자성 분말을 「열처리 후 분말」이라고도 한다). 이 메카니즘은 분명하지 않지만, 이하와 같은 메카니즘이 추정된다. 열처리에 의해서 원자 확산이 일어나지만, 미량의 산소의 존재는, Si의 입자 표면측 방향에의 확산을 촉진한다. 이로 인해, 열처리 후 분말에서는 Si가 입자 표면에 국재하게 된다(구체적으로는, 열처리 후 분말의 입자 표면으로부터 1 nm의 깊이에서 Si와 Fe의 원자 농도비(Si/Fe)가 4.5 ~ 30이고, 열처리 전에 비해 바람직하게는 10 ~ 40배의 수치가 된다)고 생각된다.
또한 산소가 존재하면 분말의 산화도 일어나게 되지만, 분말이 산화하면 포화 자화 등의 자기 특성의 저하로 연결되어 버린다. 그러나 본 발명에서는 열처리에서의 분위기 중의 산소가 미량이기 때문에, 분말의 산화가 최저한으로 억제되어 포화 자화의 저하는 실질적으로 일어나지 않는다. 그 결과로서, 종래 기술과 같은, 일정 정도의 포화 자화를 확보할 수 있다.
본 발명의 열처리 방법의 실시형태의 열처리 공정에서, 열처리의 온도는, 열처리 후 분말의 전기절연성을 충분히 높이는 관점에서, 500 ~ 1000℃인 것이 바람직하고, 550 ~ 850℃인 것이 보다 바람직하다.
또한, 열처리 공정에서의 열처리는, 열처리 후 분말의 전기절연성을 높이고, 또한 생산성 및 산화에 의한 열처리 후 분말의 포화 자화의 저하를 방지하는 관점에서, 10 ~ 1800분 실시하는 것이 바람직하고, 60 ~ 1200분 실시하는 것이 보다 바람직하다.
상기 열처리 공정에서의 상기 분위기 중의 산소 농도는, 연자성 분말의 전기절연성을 적절히 높이고, 또한 산화를 방지해 분말의 포화 자화의 저하를 막는 관점에서, 5 ~ 1500 ppm가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 ~ 1200 ppm이고, 더 바람직하게는 60 ~ 950 ppm이다.
상기 열처리 공정에서의 분위기는, 산소 농도가 상기의 범위이고, 원료 분말과 반응성을 실질적으로 나타내지 않으면 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 분위기는, 본 발명의 효과를 적합하게 나타내는 관점에서, 실질적으로 산소와 불활성 원소만으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 불활성 원소의 예로는, 헬륨, 네온, 아르곤, 질소 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 코스트의 관점에서 질소가 바람직하다.
＜연자성 재료＞
이상 설명한 본 발명의 연자성 분말의 실시형태는, 상술한 바와 같이 전기절연성이 우수하고, 또한 포화 자화가 종래 기술과 동등하게 유지되고 있다.
이러한 특성으로부터, 본 발명의 연자성 분말의 실시형태는 연자성 재료에 적합하게 적용할 수 있다. 연자성 분말 그 자체를 연자성 재료로서 사용할 수도 있고, 바인더와 혼합한 연자성 재료로 할 수도 있다. 후자의 경우, 예를 들면 연자성 분말을 바인더(절연 수지 및/또는 무기 바인더)와 혼합해, 조립함으로써 입상의 복합체 분말(연자성 재료)을 얻을 수 있다. 이 연자성 재료에서의 연자성 분말의 함유량은, 양호한 자기 특성을 달성하는 관점에서, 80 ~ 99.9 질량%인 것이 바람직하다. 동일한 관점에서, 바인더의 연자성 재료에서의 함유량은, 0.1 ~ 20 질량%인 것이 바람직하다.
상기 절연 수지의 구체예로는, (메타)아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지를 들 수 있다. 상기 무기 바인더의 구체예로는, 실리카 바인더, 알루미나 바인더를 들 수 있다. 또한 연자성 재료(연자성 분말 단체의 경우와 분말과 바인더의 혼합물의 경우의 쌍방)는 필요에 따라서 왁스, 윤활제 등의 그 외의 성분을 포함해도 좋다.
＜압분자심＞
이상 설명한 연자성 재료를 소정의 형상으로 성형해 가열함으로써, 본 발명의 연자성 분말의 실시형태를 포함하는 압분자심을 제조할 수 있다. 보다 구체적으로는, 연자성 재료를 소정 형상의 금형에 넣고 가압해 가열함으로써 압분자심을 얻는다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해 아무런 한정되는 것은 아니다.
［비교예 1］
턴 디쉬 노(爐) 중에서, 전해철(순도：99.95 질량% 이상) 28.2 kg과 실리콘 메탈(순도：99 질량% 이상) 1.1 kg과 페로크롬(Fe 33wt%, Cr 67wt%) 0.67 kg을 질소 분위기 하에서 가열 용해한 용탕(溶湯)을, 질소 분위기 하(산소 농도 0.001 ppm 이하)에서 턴 디쉬 노의 저부로부터 낙하시키면서, 수압 150 MPa, 수량 160 L/분으로 고압수(pH10.3)을 내뿜어 급냉 응고시켜, 얻어진 슬러리를 고액분리해, 고형물을 수세하고, 진공 중, 40℃, 30시간의 조건에서 건조하였다.
이와 같이 하여 얻어진 대략 구형상의 FeSiCr 합금 분말 1에 대해서, 조성(Fe, Si, Cr의 함유량 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 R 및 자기 특성을 구하고, 또한 X선 회절(XRD) 측정 및 ESCA 분석을 행하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［조성］
FeSiCr 합금 분말 1의 조성의 측정은, 이하와 같이 행했다.
Fe는, 적정법에 따라, JIS　M8263(크롬 광석-철 정량 방법)에 준거하고, 이하와 같이 분석을 행하였다. 우선, 시료(FeSiCr 합금 분말 1) 0.1 g에 황산과 염산을 가해 가열 분해하고, 황산의 백연이 발생할 때까지 가열하였다. 방냉(放冷) 후, 물과 염산을 가해 가온해 가용성 염류를 용해시켰다. 그리고, 얻어진 시료 용액에 온수를 가해 액량을 120 ~ 130 mL 정도로 하고, 액온을 90 ~ 95℃ 정도로 하고 나서 인디고카르민 용액을 몇 방울(數滴) 가하여 염화 티탄(III) 용액을 시료 용액의 색이 황록으로부터 청색, 그 다음에 무색 투명하게 될 때까지 가하였다. 계속 시료 용액이 청색 상태를 5초간 유지할 때까지 2 크롬산칼륨 용액을 가하였다. 이 시료 용액 중의 철(II)을, 자동 적정 장치를 이용하여 2 크롬산칼륨 표준 용액으로 적정해, Fe량을 구하였다.
Si는, 중량법에 따라, 이하와 같이 분석을 행하였다. 우선, 시료(FeSiCr 합금 분말 1)에 염산과 과염소산을 가해 가열 분해하고, 과염소산의 백연이 발생할 때까지 가열하였다. 계속 가열해 건고(乾固)시켰다. 방냉 후, 물과 염산을 가해 가온하여 가용성 염류를 용해시켰다. 계속해서, 불용해잔사를, 여과지를 이용하여 여과하고, 잔사를 여과지째 도가니로 옮기고, 건조, 회화(灰化)시켰다. 방냉 후, 도가니째 칭량하였다. 소량의 황산과 불화 수소산을 가해 가열해 건고한 후, 강열(强熱) 하였다. 방냉 후, 도가니째 칭량하였다. 그리고, 1회째의 칭량값으로부터 2번째의 칭량값을 공제해, 중량차이를 SiO2로서 계산해 Si량을 구하였다.
Cr는, 유도 결합 플라스마(ICP) 발광 분석 장치(Hitachi High-Tech Science Corporation 제의 SPS3520V)를 이용하여, 분석을 행하였다.
산소 함유량은, 산소·질소·수소 분석 장치(HORIBA, Ltd. 제의 EMGA－920)에 의해 측정하였다.
［입도 분포］
입도 분포에 대해서는, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치(SYMPATEC 사 제의 HELOS 입도 분포 측정 장치(HELOS＆RODOS(기류식의 분산 모듈)))를 사용하여, 분산압 5 bar로 체적 기준의 입도 분포를 구하였다.
［BET 비표면적］
BET 비표면적은, BET 비표면적 측정기 (MOUNTECH Co.Ltd. 제의 Macsorb)를 사용하여, 측정기 내에 105℃에서 20분간 질소 가스를 흘려 탈기한 후, 질소와 헬륨의 혼합 가스(N2：30 체적%, He：70 체적%)를 흘리면서, BET 1점법에 따라 측정하였다.
［탭 밀도］
탭 밀도(TAP)는, 일본 특허공개 2007－263860호 공보에 기재된 방법과 마찬가지로, FeSiCr 합금 분말 1을 내경 6 mm×높이 11.9 mm의 유저원통형(有底圓筒形)의 다이에 용적의 80%까지 충전해 합금 분말층을 형성하고, 이 합금 분말층의 상면에 0.160N/㎡의 압력을 균일하게 가하고, 이 압력으로 합금 분말이 더 이상 조밀하게 충전되지 않게 될 때까지 상기 합금 분말층을 압축한 후, 합금 분말층의 높이를 측정하고, 이 합금 분말층의 높이의 측정치와 충전된 합금 분말의 중량으로부터, 합금 분말의 밀도를 구하고 이것을 FeSiCr 합금 분말 1의 탭 밀도로 하였다.
［압분체 저항 R］
압분체 저항 R은, 이하와 같이 하여 측정하였다. 6.0 g의 FeSiCr 합금 분말 1을 분체 저항 측정 시스템(Mitsubishi Chemical Analytech Co. Ltd. 제의 MCP－PD51형)의 측정 용기 내에 채운 후에 가압을 개시하고, 20 kN의 하중이 걸린 시점의 횡단면이 φ20 mm의 원형 형상의 압분체의 체적 저항률을 측정하였다.
［자기 특성(투자율, 유지력, 및 포화 자화)의 측정］
FeSiCr 합금 분말 1과 비스페놀 F형 에폭시 수지(TESK CO.,LTD. 제; 1 액성 에폭시 수지 B－1106)를 97：3의 질량비율로 칭량하고, 진공교반·탈포믹서 (EME 사 제; V－mini300)를 이용하여 이들을 혼련해, 공시분말이 에폭시 수지 중에 분산한 페이스트로 하였다. 이 페이스트를 핫 플레이트 상에서 30℃, 2 hr 건조시켜 합금 분말과 수지의 복합체로 한 후, 분말 형상으로 해립(解粒)하여, 복합체 분말로 하였다. 이 복합체 분말 0.2 g를 도너츠 형상의 용기 내에 넣고, 핸드 프레스기에 의해 9800 N(1 Ton)의 하중을 가함으로써, 외경 7 mm, 내경 3 mm의 토로이드 형상의 성형체를 얻었다. 이 성형체에 대해서, RF impedance/material ·analyzer(Agilent Technologies 사 제; E4991A)와 Test fixture(Agilent Technologies 사 제; 16454A)를 이용하여 10 MHz에서의 복소비 투자율의 실수부 μ＇를 측정하였다.
또한, 고감도형 진동 시료형 자력계(TOEI INDUSTRY CO., LTD. 제：VSM－P7－15형)를 이용하여 인가 자계(10 kOe), M 측정 레인지(50 emu), 스텝 비트 100 bit, 시정수(時定數) 0.03 sec, 웨이트 타임 0.1 sec로 FeSiCr 합금 분말 1의 자기 특성을 측정하였다. B－H곡선에 의해, 포화 자화 σs 및 보자력 Hc를 구하였다. 또한 처리 정수는 메이커 지정에 따랐다. 구체적으로는 하기와 같다.
　　교점 검출：최소 이승법　M 평균점수　0　　H 평균점수　0
　Ms　Width：8　　Mr　Width：8　　Hc　Width：8　　SFD　Width：8　　S.Star　Width：8
　　　　샘플링 시간(초)：90
　　　　2점 보정　P1(Oe)：1000
　　　　2점 보정　P2(Oe)：4500
［X선 회절(XRD) 측정］
분말 XRD 패턴은 X선 회절 장치(Rigaku Corporation 제, 형식 RINT－UltimaIII)를 이용하여 측정하였다. X선원에는 코발트를 사용해, 가속 전압 40 kV, 전류 30 mA로 X선을 발생시켰다. 발산 슬릿 개구각은 1/3°, 산란 슬릿 개구각은 2/3°, 수광 슬릿폭은 0.3 mm이다. 반값폭의 정확한 측정을 위해, 스텝 스캔으로 2θ가 51.5 ~ 53.5°의 범위를 측정 간격 0.02°, 계수 시간 5초, 적산 횟수 3회에서 측정을 행하였다.
얻어진 회절 차트로부터 분말 X선 해석 소프트웨어 PDXL2를 사용하여, 면지수(1, 1, 0)에서의 피크를 해석해, 피크 위치, d값, 반값폭(FWHM), 적분폭, 결정자 사이즈를 구하였다.
［ESCA 분석］
얻어진 FeSiCr 합금 분말 1에 대해서, ESCA에 의해 표면 조성비를 측정하였다. 측정은 이하의 조건에서 행했다.
측정 장치：ULVAC-PHI, INCORPORATED 제 PHI5800　ESCA　SYSTEM
측정 광전자 스펙트럼：Fe2p, Si2p
분석지름：φ0.8mm
시료 표면에 대한 측정 광전자의 출사 각도; 45°
X선원：모노크로 Al선원
X선원 출력：150W
백그라운드 처리：shirley법
Ar 스퍼터 에칭 속도를 SiO2 환산으로 1 nm/min로 하고, 최표면에서 스퍼터 시간 0 ~ 300 min까지 81점의 측정을 행하였다. 스퍼터 시간 1 min을 입자 표면으로부터의 깊이 1 nm, 300 min를 깊이 300 nm로 하고, 이 때의 Si의 원자 농도값과 Fe의 원자 농도값을 이용하여, Si와 Fe의 원자 농도의 비(Si/Fe)를 구하였다.
［비교예 2］
용탕 조제 원료를 전해철 26.9 kg과 실리콘 메탈 1.1 kg과 페로크롬 2.0 kg으로 변경한 이외는, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로 대략 구형상의 FeSiCr 합금 분말 2를 얻었다. 이 합금 분말 2에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하고, 또한 X선 회절(XRD) 측정 및 ESCA 분석을 행하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［실시예 1］
비교예 1에서 얻어진 FeSiCr 합금 분말 1에 대해서, 노를 사용하고, 산소를 100 ppm 포함하는 질소 분위기 중, 승온 속도 10℃／min로 800℃로 가온하고, 800℃에서 960분간 열처리를 실시해 FeSiCr 합금 분말 3을 얻었다. 이 합금 분말 3에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하고, 또한 X선 회절(XRD) 측정 및 ESCA 분석을 행하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다. 또한, ESCA 분석의 결과(깊이 300 nm까지의 Si와 Fe의 원자 농도의 비)를, 비교예 1의 결과와 아울러 도 1에 나타낸다.
［실시예 2］
비교예 1에서 얻어진 FeSiCr 합금 분말 1에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 노를 사용하고, 산소를 100 ppm 포함하는 질소 분위기 중, 승온 속도 10℃／min로 500℃로 가온하고, 500℃에서 960분간 열처리를 실시해 FeSiCr 합금 분말 4를 얻었다. 이 합금 분말 4에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하고, 또한 X선 회절(XRD) 측정 및 ESCA 분석을 행하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［실시예 3］
비교예 1에서 얻어진 FeSiCr 합금 분말 1에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 노를 사용하고, 산소를 100 ppm 포함하는 질소 분위기 중, 승온 속도 10℃／min로 800℃로 가온하고, 800℃에서 20분간 열처리를 실시해 FeSiCr 합금 분말 5를 얻었다. 이 합금 분말 5에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하고, 또한 X선 회절(XRD) 측정 및 ESCA 분석을 행하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［실시예 4］
비교예 1에서 얻어진 FeSiCr 합금 분말 1에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 노를 사용하고, 산소를 100 ppm 포함하는 질소 분위기 중, 승온 속도 10℃／min로 700℃로 가온하고, 700℃에서 60분간 열처리를 실시해 FeSiCr 합금 분말 6을 얻었다. 이 합금 분말 6에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하고, 또한 X선 회절(XRD) 측정 및 ESCA 분석을 행하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［실시예 5］
비교예 2에서 얻어진 FeSiCr 합금 분말 2에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 노를 사용하고, 산소를 100 ppm 포함하는 질소 분위기 중, 승온 속도 10℃／min로 700℃로 가온하고, 700℃에서 60분간 열처리를 실시해 FeSiCr 합금 분말 7을 얻었다. 이 합금 분말 7에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하고, 또한 X선 회절(XRD) 측정 및 ESCA 분석을 행하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［비교예 3］
비교예 2에서 얻어진 FeSiCr 합금 분말 2에 대해서, 선반식 건조기를 사용해, 대기 분위기 중, 150℃에서 60분간 열처리를 실시해 FeSiCr 합금 분말 8을 얻었다. 이 합금 분말 8에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하고, 또한 X선 회절(XRD) 측정 및 ESCA 분석을 행하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［비교예 4］
비교예 2에서 얻어진 FeSiCr 합금 분말 2에 대해서, 선반식 건조기를 사용해, 대기 분위기 중, 200℃에서 60분간 열처리를 실시해 FeSiCr 합금 분말 9를 얻었다. 이 합금 분말 9에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하고, 또한 X선 회절(XRD) 측정 및 ESCA 분석을 행하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［비교예 5］
비교예 1에서 얻어진 FeSiCr 합금 분말 1에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 노를 사용하고, 산소를 100 ppm 포함하는 질소 분위기 중, 승온 속도 10℃／min로 400℃로 가온하고, 400℃에서 960분간 열처리를 실시해 FeSiCr 합금 분말 10을 얻었다. 이 합금 분말 10에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성, 산소 함유량, 입도 분포, 압분저항 및 자기 특성(압분자심의 밀도를 포함한다)을 구하고, 또한 X선 회절 측정을 실시하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［비교예 6］
비교예 1에서 얻어진 FeSiCr 합금 분말 1에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 노를 사용하고, CO/CO2/N2 분위기 중(산소 농도 0.1 ppm), 승온 속도 10℃／min로 800℃로 가온하고, 800℃에서 960분간 열처리를 실시해 FeSiCr 합금 분말 11을 얻었다. 이 합금 분말 11에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하고, 또한 X선 회절(XRD) 측정 및 ESCA 분석을 행하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［비교예 7］
분급 조건을 바꾸고 입도를 바꾼 이외는 비교예 1과 마찬가지의 방법으로 대략 구형상의 FeSiCr 합금 분말 12를 얻었다. 이 합금 분말 12에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［실시예 6］
비교예 7에서 얻어진 FeSiCr 합금 분말 12에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 노를 사용하고, 산소를 800 ppm 포함하는 질소 분위기 중, 승온 속도 10℃／min로 700℃로 가온하고, 700℃에서 240분간 열처리를 실시해 FeSiCr 합금 분말 13을 얻었다. 이 합금 분말 13에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하고, 또한 X선 회절(XRD) 측정 및 ESCA 분석을 행하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［비교예 8］
분급 조건을 바꾸고 입도를 바꾼 이외는 비교예 1과 마찬가지의 방법으로 대략 구형상의 FeSiCr 합금 분말 14를 얻었다. 이 합금 분말 14에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［실시예 7］
비교예 8에서 얻어진 FeSiCr 합금 분말 14에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 노를 사용하고, 산소를 2000 ppm 포함하는 질소 분위기 중, 승온 속도 10℃／min로 700℃로 가온하고, 700℃에서 240분간 열처리를 실시해 FeSiCr 합금 분말 15를 얻었다. 이 합금 분말 15에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하고, 또한 X선 회절(XRD) 측정 및 ESCA 분석을 행하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［비교예 9］
분급 조건을 바꾸고 입도를 바꾼 이외는 비교예 1과 마찬가지의 방법으로 대략 구형상의 FeSiCr 합금 분말 16을 얻었다. 이 합금 분말 16에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
［실시예 8］
비교예 9에서 얻어진 FeSiCr 합금 분말 16에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 노를 사용하고, 산소를 2000 ppm 포함하는 질소 분위기 중, 승온 속도 10℃／min로 700℃로 가온하고, 700℃에서 240분간 열처리를 실시해 FeSiCr 합금 분말 17을 얻었다. 이 합금 분말 17에 대해서, 비교예 1과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, Cr의 양 및 산소 함유량), 입도 분포, BET 비표면적, 탭 밀도, 압분체 저항 및 자기 특성을 구하고, 또한 X선 회절(XRD) 측정 및 ESCA 분석을 행하였다. 결과는 하기의 표 2 및 3에 나타내고 있다.
이상의 실시예 1 ~ 8 및 비교예 1 ~ 9의 열처리 조건을 하기 표 1에, 이들에서 얻어진 합금 분말 1 ~ 17의 분체 특성을 하기 표 2에, 합금 분말 1 ~ 17의 절연 특성 및 자기 특성을 하기 표 3에 나타낸다 (표 3에는 참고를 위해, 열처리 조건 및 입자 표면으로부터 1 nm의 깊이에서 Si와 Fe의 원자 농도의 비(Si/Fe)를 재게(再揭)한다).
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
입자 표면으로부터 1 nm의 깊이에서 Si와 Fe의 원자 농도의 비(Si/Fe)에 대해서, 열처리 전의 원료 분말(비교예 1 및 2)은 1 이하이고, 깊이 300 nm에서의 비(Si/Fe)는 0.03 정도였다. 이와 같이 물 아토마이즈법으로 제조된 FeSiCr 합금 분말에서는, 열처리 전부터 Si에 대해 일정 정도의 입자 표면에의 국재(편석)가 보였지만, 압분체 저항 R은 불충분한 것이었다.
이 원료 분말(비교예 2)에 대해서 대기 분위기 중에서 200℃ 이하의 열처리를 행하면(비교예 3 및 4), 1 nm의 깊이에서의 원자 농도의 비(Si/Fe)에는 거의 변화가 인정되지 않고, 약간 산소 함유량 및 O×D50(질량%·㎛)가 상승하였다. 원료 분말과의 비교에서, 압분체 저항 R은 약간 상승하는 정도로 전기절연성은 불충분하고, 포화 자화 σs는 조금 악화되었다.
비교예 1의 원료 분말에 대해서 본 발명 규정의 미량의 산소가 존재하는 분위기 중에서 비교적 저온에서의 열처리를 행한 경우(비교예 5)에는, 1 nm의 깊이에서의 원자 농도의 비(Si/Fe)에는 거의 변화가 인정되지 않았다. 비교예 1의 원료 분말에 대해서, 고온이지만 산소가 실질적으로 존재하지 않는 분위기 중에서 열처리를 행한 경우(비교예 6)에는, 1 nm의 깊이에서의 원자 농도의 비(Si/Fe)가 일정 정도 상승하였다. 그러나, 이들 모두, 원료 분말과의 비교에서 포화 자화 σs에 변화는 없고, 전기절연성은 약간 악화되었다.
한편, 비교예 1 및 2의 원료 분말에 대해서 본 발명의 열처리 방법을 실시한 경우에는 (실시예 1 ~ 5), 1 nm의 깊이에서의 원자 농도의 비(Si/Fe)가 8.0 이상으로 크게 상승하고, 전기절연성도 두자릿수 이상 상승하였다. 한편 포화 자화 σs에는 변화는 없고, 원료 분말과 동등하였다.
실시예 1 및 비교예 1의 연자성 분말에서의 Si의 분포에 대해 구체적으로 설명하면, 비교예 1의 연자성 분말은, 도 1(a)의 파선에 나타낸 바와 같이, 어느 깊이에서도 원자 농도의 비(Si/Fe)가 1 이하이며 크게 변화하지 않고, Si가 거의 균일하게 존재하고 있다. 이에 대해서, 실시예 1의 연자성 분말은, 실선으로 나타낸 바와 같이, 비(Si/Fe)가, 입자 내부(입자 표면으로부터 깊이 30 nm 이상의 깊은 영역)에서는 0.5 이하로 크게 변화하지 않고 균일하지만, 깊이 10 nm근처에서 표면 측을 향해 커지고, 깊이 1 nm의 위치에서는 17.4가 된다고 한 바와 같이, Si가 표면 측에 국재되어 있다. 이와 같이 Si가 표면 측에 국재되는 연자성 분말에 따르면, Si가 균일하게 존재하는 연자성 분말과 비교하여, 포화 자화를 동등하게 유지하면서도, 보다 높은 전기절연성을 얻을 수 있다.
비교예 1 및 2는 입자경을 바꾼 원료 분말(비교예 7 ~ 9)에 대해서 본 발명의 열처리 방법을 실시한 경우에도, 마찬가지의 효과가 인정되었다(실시예 6 ~ 8). 또한 이러한 실시예의 경우, 실시예 1 ~ 5에 비해 투자율이 높아지고 있지만, 이것은, 실시예 1 ~ 5의 FeSiCr 합금 분말과는 다른 입도 분포의 합금 분말이고, 이로 인해, 자기 특성을 측정할 때의 토로이드 형상의 성형체의 형성에서, 입자의 충전성이 높아진 것에 의한다고 생각된다.

Claims (12)

  1. Si를 포함하는 Fe 합금으로 구성되는 연자성 분말로서,
    상기 연자성 분말은, Si를 0.1 ~ 15 질량% 포함하고,
    상기 연자성 분말의 입자 표면으로부터 1 nm의 깊이에서 Si의 원자 농도와 Fe의 원자 농도의 비(Si/Fe)가 4.5 ~ 30인, 연자성 분말.
  2. 제1항에 있어서,
    레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)이 0.1 ~ 15㎛인, 연자성 분말.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Fe를 84 ~ 99.7 질량% 포함하는, 연자성 분말.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    Si를 0.2 ~ 10 질량% 포함하는, 연자성 분말.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연자성 분말은, Cr을 더 포함하고, 상기 Cr의 함유량이 0.1 ~ 8 질량%인, 연자성 분말.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)이 0.5 ~ 8㎛인, 연자성 분말.
  7. Si를 0.1 ~ 15 질량% 포함하는 Fe 합금으로 구성되는 연자성 분말을, 산소 농도 1 ~ 2500 ppm의 분위기 중에서 450 ~ 1100℃에서 열처리하는 열처리 공정을 가지는, 연자성 분말의 열처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열처리 공정에서, 상기 열처리를 10 ~ 1800분 실시하는, 연자성 분말의 열처리 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 열처리 공정에 제공되는 상기 연자성 분말은, Cr을 더 포함하고, 상기 Cr의 함유량이 0.1 ~ 8 질량%인, 연자성 분말의 열처리 방법.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 연자성 분말과 바인더를 포함하는, 연자성 재료.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 연자성 분말을 포함하는 압분자심.
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 연자성 분말, 또는 제10항에 기재된 연자성 재료를 소정의 형상으로 성형하고, 얻어진 성형물을 가열하여 압분자심을 얻는, 압분자심의 제조 방법.
KR1020217003686A 2018-10-30 2019-10-30 연자성 분말, 연자성 분말의 열처리 방법, 연자성 재료, 압분자심 및 압분자심의 제조 방법 KR20210083245A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018204136 2018-10-30
JPJP-P-2018-204136 2018-10-30
JP2019195775A JP6851448B2 (ja) 2018-10-30 2019-10-29 軟磁性粉末の熱処理方法
JPJP-P-2019-195775 2019-10-29
PCT/JP2019/042467 WO2020090849A1 (ja) 2018-10-30 2019-10-30 軟磁性粉末、軟磁性粉末の熱処理方法、軟磁性材料、圧粉磁心及び圧粉磁心の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210083245A true KR20210083245A (ko) 2021-07-06

Family

ID=70547150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217003686A KR20210083245A (ko) 2018-10-30 2019-10-30 연자성 분말, 연자성 분말의 열처리 방법, 연자성 재료, 압분자심 및 압분자심의 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220005636A1 (ko)
JP (2) JP6851448B2 (ko)
KR (1) KR20210083245A (ko)
CN (1) CN112638562B (ko)
TW (1) TWI815988B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11996220B2 (en) 2021-08-06 2024-05-28 Tdk Corporation Soft magnetic alloy powder, dust core, and coil component

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7420534B2 (ja) * 2019-02-28 2024-01-23 太陽誘電株式会社 軟磁性合金粉及びその製造方法、並びに軟磁性合金粉から作られるコイル部品及びそれを載せた回路基板
JP7281319B2 (ja) * 2019-03-28 2023-05-25 太陽誘電株式会社 積層コイル部品及びその製造方法、並びに積層コイル部品を載せた回路基板
WO2022009502A1 (ja) * 2020-07-10 2022-01-13 Ｊｆｅミネラル株式会社 金属粉末及びその圧粉体並びにそれらの製造方法
JP2022026525A (ja) * 2020-07-31 2022-02-10 太陽誘電株式会社 金属磁性粉末及びその製造方法、並びにコイル部品及び回路基板
JP2022026524A (ja) 2020-07-31 2022-02-10 太陽誘電株式会社 金属磁性粉末及びその製造方法、並びにコイル部品及び回路基板
JP2022035559A (ja) * 2020-08-21 2022-03-04 株式会社村田製作所 複合磁性体
JP7139082B2 (ja) * 2020-11-10 2022-09-20 Ｊｆｅミネラル株式会社 軟磁性合金粉末及びその圧粉体並びにそれらの製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5099480A (en) 1988-01-13 1992-03-24 Ando Electric Co., Ltd. Method of testing bit errors in isdn circuits
JP4024705B2 (ja) 2003-03-24 2007-12-19 株式会社豊田中央研究所 圧粉磁心およびその製造方法
KR20090088502A (ko) 2008-02-15 2009-08-20 (주)에스엔알 위치인식 시스템 및 그 위치인식 방법
JP2010272604A (ja) 2009-05-20 2010-12-02 Nec Tokin Corp 軟磁性粉末及びそれを用いた圧粉磁芯、インダクタ並びにその製造方法
JP2016171167A (ja) 2015-03-12 2016-09-23 日立化成株式会社 圧粉成形体を用いた磁気シート材およびその製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007231330A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Jfe Steel Kk 圧粉磁心用金属粉末および圧粉磁心の製造方法
JP5013505B2 (ja) * 2006-03-31 2012-08-29 国立大学法人 東京大学 磁性材料
JP2014143286A (ja) * 2013-01-23 2014-08-07 Tdk Corp 軟磁性体組成物およびその製造方法、磁芯、並びに、コイル型電子部品
JP2015088529A (ja) * 2013-10-28 2015-05-07 株式会社豊田中央研究所 圧粉磁心、磁心用粉末およびそれらの製造方法
JP6531979B2 (ja) * 2015-06-23 2019-06-19 大同特殊鋼株式会社 Ｆｅ基合金組成物、軟磁性粉体、複合磁性体、及び軟磁性粉体の製造方法
JP6738160B2 (ja) * 2016-03-01 2020-08-12 山陽特殊製鋼株式会社 軟磁性扁平粉末及びその製造方法
JP6722403B2 (ja) * 2016-08-23 2020-07-15 大同特殊鋼株式会社 軟磁性金属粉体及びこれを含む複合磁性シート体
JP7045905B2 (ja) * 2018-03-30 2022-04-01 山陽特殊製鋼株式会社 軟磁性粉末及びその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5099480A (en) 1988-01-13 1992-03-24 Ando Electric Co., Ltd. Method of testing bit errors in isdn circuits
JP4024705B2 (ja) 2003-03-24 2007-12-19 株式会社豊田中央研究所 圧粉磁心およびその製造方法
KR20090088502A (ko) 2008-02-15 2009-08-20 (주)에스엔알 위치인식 시스템 및 그 위치인식 방법
JP2010272604A (ja) 2009-05-20 2010-12-02 Nec Tokin Corp 軟磁性粉末及びそれを用いた圧粉磁芯、インダクタ並びにその製造方法
JP2016171167A (ja) 2015-03-12 2016-09-23 日立化成株式会社 圧粉成形体を用いた磁気シート材およびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11996220B2 (en) 2021-08-06 2024-05-28 Tdk Corporation Soft magnetic alloy powder, dust core, and coil component

Also Published As

Publication number Publication date
CN112638562B (zh) 2023-09-08
JP7049435B2 (ja) 2022-04-06
US20220005636A1 (en) 2022-01-06
JP6851448B2 (ja) 2021-03-31
TW202035730A (zh) 2020-10-01
CN112638562A (zh) 2021-04-09
JP2020070499A (ja) 2020-05-07
TWI815988B (zh) 2023-09-21
JP2021077894A (ja) 2021-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7049435B2 (ja) 軟磁性粉末、軟磁性材料、圧粉磁心及び圧粉磁心の製造方法
EP2947670B1 (en) Method for manufacturing powder magnetic core, powder magnetic core, and coil component
WO2010082486A1 (ja) 複合磁性材料の製造方法とそれを用いた圧粉磁芯及びその製造方法
EP3118866B1 (en) Magnetic core, coil component and magnetic core manufacturing method
KR102428560B1 (ko) 연자성 분말, Fe 분말 또는 Fe를 포함하는 합금 분말의 제조 방법, 연자성 재료, 및 압분자심의 제조 방법
EP3118865B1 (en) Magnetic core, coil component and magnetic core manufacturing method
JP2021122061A (ja) Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系結晶粒子を含む磁石粉末およびそれから製造される焼結磁石ならびにそれらの製造方法
JP7045905B2 (ja) 軟磁性粉末及びその製造方法
JP2012197474A (ja) Ｆｅ−Ｎｉ系合金粉末
EP3514808A1 (en) Magnetic core and coil component
JP6229166B2 (ja) インダクタ用複合磁性材料とその製造方法
EP3514809B1 (en) Magnetic core and coil component
JP2018178254A (ja) Ｆｅ−Ｎｉ系合金粉末およびその製造方法
JP2019218611A (ja) リン酸表面処理軟磁性粉末の製造方法、及びリン酸表面処理軟磁性粉末
JP2003243215A (ja) 複合磁性材料
WO2020090849A1 (ja) 軟磁性粉末、軟磁性粉末の熱処理方法、軟磁性材料、圧粉磁心及び圧粉磁心の製造方法
JP4106966B2 (ja) 複合磁性材料及びその製造方法
TWI832984B (zh) 軟磁性粉末、軟磁性粉末之熱處理方法、軟磁性材料、壓粉磁心及壓粉磁心之製造方法
WO2019045100A1 (ja) 軟磁性粉末、Ｆｅ粉末又はＦｅを含む合金粉末の製造方法、軟磁性材料、並びに圧粉磁心の製造方法
JP2004146563A (ja) 複合磁性材料
WO2022172543A1 (ja) 軟磁性扁平粉末