KR20210137002A - 연자성 분말, 연자성 분말의 열처리 방법, 연자성 재료, 압분자심 및 압분자심의 제조 방법 - Google Patents

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타케시 카와우치
유스케 이이다
켄이치 이노우에
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도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤
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Abstract

Fe를 89.5 ~ 99.6 질량%, Si를 0.2 ~ 9.0 질량%, P를 0 ~ 1.0 질량% 포함하는 연자성 분말로서, (111)면에서의 결정자경이 95nm 이상인 연자성 분말.

Description

연자성 분말, 연자성 분말의 열처리 방법, 연자성 재료, 압분자심 및 압분자심의 제조 방법
본 발명은 연자성 분말, 연자성 분말의 열처리 방법, 연자성 재료, 압분자심 및 압분자심의 제조 방법에 관한 것이다.
전자기기에는, 예를 들면 인덕터 등의 압분자심을 갖는 자성부품이 장착되어 있다. 압분자심은 일반적으로, 연자성 분말을 필요에 따라서 수지 등의 바인더와 복합화한 후에 압축 성형함으로써 제조되고 있다. 이 압분자심에 교류자속을 흘리면 일부의 에너지가 손실되어 발열하므로, 전자기기에서 문제가 된다. 이러한 철손(鐵損)은 히스테리시스 손실과 와전류 손실로 구성된다. 히스테리시스 손실을 줄이기 위해서는, 압분자심의 보자력 Hc를 작게, 투자율 μ를 크게 하는 것이 요구된다.
연자성 분말로는 높은 투자율을 얻을 수 있다는 점에서, Si를 포함하는 FeSi 합금 분말이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조). 특허문헌 1에서는 Si를 5~7 질량% 배합함으로써 자기(磁氣) 특성을 향상할 수 있는 것이 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는 FeSi 합금 분말에 미량의 P를 첨가함으로써 그 비저항을 높여 와전류 손실 저감 등의 효과를 얻을 수 있는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 1 : 일본공개특허 2016-171167호 공보 특허문헌 2 : 일본공개특허 2017-224717호 공보
특허문헌 1이나 2에 나타나 있듯이, Fe 및 Si(추가적으로는 P)를 포함하는 연자성 분말은 자기 특성이 우수하다. 이러한 연자성 분말로 제조되는 압분자심에 대해서는 내습성이 요구된다. 이 때문에 연자성 분말 자체에도 내습성이 요구된다.
따라서 본 발명은, 내습성이 우수한 FeSi(P) 합금계의 연자성 분말을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 압분자심의 제조시의 압축에서는, 고온으로 가열하는 것에 의해 바인더를 분해·휘발시켜서 제거하고, 실질적으로 연자성 분말 성분으로만 이루어지는 압분자심으로 하는 것도 행해지고 있다. 이 가열은 비용의 관점에서 대기 분위기에서 실시하는 것이 바람직하다. 그러기 위해서는, 연자성 분말에 내산화성이 요구된다. 또한, 고온이 되면 일반적으로 반응성이 높아지는 것으로부터도, 연자성 분말에 내산화성이 요구된다.
따라서 본 발명은 바람직하게는, 내습성이 우수하고, 또한 내산화성이 우수한 FeSi(P) 합금계의 연자성 분말을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 결정자경(結晶子徑)이 큰 FeSi(P) 합금계의 연자성 분말이 내습성이 우수하고, 이러한 연자성 분말은, FeSi(P) 합금으로 이루어지는 연자성 분말을 특정 온도에서 열처리함으로써 제조할 수 있다는 것을 발견했다. 또한 본 발명자들은, 결정자경이 크고, 또한 산소량과 평균 입자경이 소정의 관계에 있는 FeSi(P) 합금계의 연자성 분말이, 내습성이 우수함과 동시에, 내산화성도 우수하고, 이러한 연자성 분말은, FeSi(P) 합금으로 이루어지는 연자성 분말을 특정의 온도와 특정의 분위기 중에서 열처리함으로써 제조할 수 있다는 것을 발견했다. 이상과 같이 하여, 본 발명자들은 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 이하와 같다.
[1] Fe를 89.5 ~ 99.6 질량%, Si를 0.2 ~ 9.0 질량%, P를 0 ~ 1.0 질량% 포함하는 연자성 분말로서, (111)면에서의 결정자경이 95nm 이상인, 연자성 분말.
[2] N의 함유량이 800ppm 이하인, [1]에 기재된 연자성 분말.
[3] 상기 연자성 분말에서의 Fe, Si 및 P의 함유량의 합계가 97.5 질량% 이상인, [1] 또는 [2]에 기재된 연자성 분말.
[4] 상기 연자성 분말의 산소 함유량(O)과 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)과의 곱(O×D50)이, 3.00(질량%·μm) 이하인, [1] ~ [3] 중 어느 하나에 기재된 연자성 분말.
[5] 상기 곱(O×D50)이 2.30(질량%·μm) 이하인, [4]에 기재된 연자성 분말.
[6] 상기 곱(O×D50)이 1.70 ~ 2.00(질량%·μm)인, [5]에 기재된 연자성 분말.
[7] P를 0.02 ~ 0.5 질량% 포함하는, [1]~[6] 중 어느 하나에 기재된 연자성 분말.
[8] Fe를 89.5 ~ 99.6 질량%, Si를 0.2 ~ 9.0 질량%, P를 0 ~ 1.0 질량% 포함하는 연자성 분말을, 500 ~ 950℃에서 열처리하는 공정을 가지는, 연자성 분말의 열처리 방법.
[9] 상기 열처리를, 500 ~ 850℃에서 실시하는, [8]에 기재된 연자성 분말의 열처리 방법.
[10] 상기 열처리를, 열처리 온도(℃)와 열처리를 실시하는 분위기 중의 산소 농도(ppm)와의 곱(열처리 온도×분위기 산소 농도)이, 70만(℃·ppm) 이하가 되는 조건에서 실시하는, [8] 또는 [9]에 기재된 연자성 분말의 열처리 방법.
[11] 상기 열처리를, 산소 농도 500 ppm 이하의 분위기 중에서 실시하는, [8] 또는 [9]에 기재된 연자성 분말의 열처리 방법.
[12] 상기 열처리를, 700 ~ 850℃에서, 산소 농도 50 ~ 400 ppm의 분위기 중에서 실시하는, [8] ~ [11] 중 어느 하나에 기재된 연자성 분말의 열처리 방법.
[13] [1] ~ [7] 중 어느 하나에 기재된 연자성 분말과 바인더를 포함하는, 연자성 재료.
[14] [1] ~ [7] 중 어느 하나에 기재된 연자성 분말을 포함하는 압분자심.
[15] [1] ~ [7] 중 어느 하나에 기재된 연자성 분말, 또는 [13]에 기재된 연자성 재료를 소정의 형상으로 성형하고, 얻어진 성형물을 가열하여 압분자심을 얻는, 압분자심의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 내습성이 우수한 FeSi(P) 합금계의 연자성 분말이 제공된다. 본 발명의 바람직한 형태의 연자성 분말은, 내산화성이 더 우수하다.
이하, 본 발명의 연자성 분말 및 그 제조 방법(연자성 분말의 열처리 방법)의 실시형태를 설명한다.
[연자성 분말]
본 발명의 연자성 분말의 실시형태는, Fe(철) 및 Si(규소)를 포함하고, P(인)를 특정량 포함해도 좋은 합금 조성의 분말이다. 이 연자성 분말을 FeSi(P) 합금계의 연자성 분말이라고도 한다. P가 포함되는 경우는 FeSiP라고 기재한다. 이하, 이 연자성 분말에 대해 설명한다.
<합금 조성>
본 발명의 연자성 분말의 실시형태는, Fe를 89.5 ~ 99.6 질량% 포함한다. 연자성 분말에서의 Fe의 함유량은 자기 특성이나 기계적 특성의 관점에서 이와 같은 범위로 되며, 바람직하게는 90.0 ~ 99.0 질량%이며, 보다 바람직하게는 90.5 ~ 95.5 질량%이다.
본 발명의 연자성 분말의 실시형태는, Si를 0.2 ~ 9.0 질량% 포함한다. 연자성 분말에서의 Si 함유량은 Fe에 의한 자기 특성이나 기계적 특성을 손상시키지 않고, 투자율 등의 자기 특성을 향상시키는 관점에서 상기 범위로 된다. 이 자기 특성의 관점에서, Si의 함유량은 바람직하게는 0.5 ~ 8.8 질량%이며, 보다 바람직하게는 4.0 ~ 8.6 질량%이다.
본 발명의 연자성 분말의 실시형태는, P를 0 ~ 1.0 질량% 포함한다(즉, 포함하지 않아도 좋다). 소량의 P의 존재에 의해, 연자성 분말의 절연성이 높아져, 압분자심으로 했을 때의 와전류 손실을 저감할 수 있다. 이 와전류 손실 저감의 관점에서, P의 함유량은 바람직하게는 0.02 ~ 0.5 질량%이며, 보다 바람직하게는 0.03 ~ 0.4 질량%이다.
또한, 본 발명의 연자성 분말의 실시형태에서, Fe, Si 및 P의 함유량 합계는 불순물 함유에 의한 자기 특성의 악화를 억제하는 관점에서, 바람직하게는 97.5 질량% 이상이고, 보다 바람직하게는 98.0 질량% 이상이다.
본 발명의 연자성 분말의 실시형태는, 이상의 Fe, Si 및 P 이외에, 본 발명의 효과를 갖는 범위에서 불순물을 포함해도 된다. 불순물의 예로는, Na(나트륨), K(칼륨), Ca(칼슘), Pd(팔라듐), Mg(마그네슘), Co(코발트), Mo(몰리브덴), Zr(지르코늄), C(탄소), N(질소), O(산소), Cl(염소), Mn(망간), Ni(니켈), Cu(구리), S(유황), As(비소), B(붕소), Sn(주석), Ti(티탄), V(바나듐), Al(알루미늄)을 들 수 있다. 이것들 중 산소를 제외한 것의 함유량은, 합계로 바람직하게는 1 질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 10 ~ 6000ppm이다.
본 발명의 연자성 분말의 실시형태로는, 절연성 기타, 어떠한 특성을 연자성 분말에 부여하기 위하여, 원소를 미량 첨가해도 좋다. 이러한 미량 첨가 원소의 예로는, Na, K, Ca, Pd, Mg, Co, Mo, Zr, C, N, Cl, Mn, Ni, Cu, S, As, B, Sn, Ti, V, Al를 들 수 있다. 이것들의 첨가량은, 합계로 바람직하게는 1 질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 10 ~ 6000ppm이다.
<결정자경>
본 발명의 연자성 분말의 실시형태의 (111)면에서의 결정자경은 95nm 이상이다. 이와 같이 결정자경이 커서, 상기 연자성 분말은 내습성이 우수하고, 상기 분말로부터 내습성이 우수한 압분자심을 제조할 수 있다. 또한, 결정자경이 매우 큰 연자성 분말의 제조는 곤란하다는 것과, 상기 내습성을 고려하면, 연자성 분말의 결정자경은 바람직하게는 96 ~ 250nm이며, 보다 바람직하게는 99 ~ 180nm이다. 결정자경은 X선 회절법으로 측정할 수 있다. 본 발명의 연자성 분말의 실시형태의 합금 조성의 경우, 회절각 θ에 대하여 2θ=51.5°~ 53.5°의 범위 내 또는 그 부근에 (111)면의 피크가 나타나고, 이것으로부터 결정자경을 산출할 수 있다. 결정자경의 측정 방법의 상세에 대해서는, 후술하는 실시예에서 설명한다.
<연자성 분말의 산소 함유량과 평균 입자경의 곱>
본 발명자들의 검토 결과, 연자성 분말 중 산소 함유량(O)은, 연자성 분말의 내습성 및 내산화성, 및 자기 특성에 영향을 주는 것을 알았다. 또한, 산소 함유량은 분말의 입자경이 작아질수록 커지므로, 본 발명에서는 입자경에 의한 산소 함유량의 변동을 보정하기 위해, 산소 함유량(O)과 연자성 분말의 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)과의 곱(O×D50(질량%·μm))을 채용한다. 상기 곱(O×D50(질량%·μm))은 연자성 분말의 내습성의 관점에서 3.00(질량%·μm) 이하인 것이 바람직하고, 내습성과 자기 특성(특히 투자율)의 관점에서 2.30(질량%·μm) 이하인 것이 보다 바람직하며, 내습성 및 내산화성의 관점에서 특히 바람직하게는 1.70 ~ 2.00(질량%·μm)이다.
<산소 함유량(O)>
본 발명의 연자성 분말의 실시형태의 산소 함유량(O)은, 우수한 자기 특성의 관점에서 바람직하게는 0.1 ~ 1.5 질량%이며, 보다 바람직하게는 0.15 ~ 0.85 질량%이다.
<질소 함유량>
본 발명의 연자성 분말의 실시형태의 N(질소)의 함유량은, 우수한 자기 특성 관점에서 바람직하게는 800ppm 이하이다. 한편, N의 연자성 분말에서의 완전한 제거가 곤란한 것을 고려하면, N의 함유량은 보다 바람직하게는 1 ~ 700ppm이다.
<평균 입자경(D50)>
본 발명의 연자성 분말의 실시형태의 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)은 특별히 한정되지 않지만, 입자경을 작게 하면 와전류 손실을 저감할 수 있다는 점에서, 0.1 ~ 10μm인 것이 바람직하고, 0.5 ~ 5μm인 것이 보다 바람직하다.
<BET 비표면적>
본 발명의 연자성 분말의 실시형태의 BET 1점법에 의해 측정한 비표면적(BET 비표면적)은, 분말의 입자 표면으로의 산화물의 발생을 억제하여 양호한 자기 특성을 발휘한다는 관점에서, 바람직하게는 0.15 ~ 3.00m2/g이며, 보다 바람직하게는 0.20 ~ 2.50m2/g이다.
<탭 밀도(TAP)>
본 발명의 연자성 분말의 실시형태의 탭 밀도(TAP)는, 분말의 충전 밀도를 높이고 양호한 자기 특성을 발휘한다는 관점에서, 바람직하게는 2.0 ~ 7.5g/㎝3이며, 보다 바람직하게는 2.5 ~ 6.5g/㎝3이다.
<형상>
본 발명의 연자성 분말의 실시형태의 형상은 특별히 한정되지 않고, 구상(球狀)이나 대략 구상이어도 좋고, 입상(粒狀)이나 박편상(薄片狀)(플레이크상), 혹은 일그러진 형상(부정형)이어도 좋다.
[본 발명의 연자성 분말을 제조하는 방법 (연자성 분말의 열처리 방법)]
이상 설명한 본 발명의 연자성 분말은, 본 발명의 연자성 분말의 열처리 방법의 실시형태에 따라 제조할 수 있다. 상기 열처리 방법은, 특정의 연자성 분말을 특정 조건으로 열처리하는 공정(열처리 공정)을 갖는다.
<원료 분말>
본 발명의 연자성 분말의 열처리 방법의 실시형태에서, 열처리 공정에 부가되는 연자성 분말(이하 '원료 분말'이라고도 한다)은, 본 발명의 연자성 분말의 실시형태와 입자경이나 형상 등은 실질적으로 같지만, 결정자경이 다르고, 또한 산소 함유량에 관한 특성도 약간 다르다.
즉, 원료 분말은 Fe 및 Si를 포함하고, P를 포함해도 좋은 연자성 분말이며, Fe를 89.5 ~ 99.6 질량%, 바람직하게는 90.0 ~ 99.0 질량%, 보다 바람직하게는 90.5 ~ 95.5 질량% 포함, Si를 0.2 ~ 9.0 질량%, 바람직하게는 0.5 ~ 8.8 질량%, 보다 바람직하게는 4.0 ~ 8.6 질량% 포함, P를 0 ~ 1.0 질량%, 바람직하게는 0.02 ~ 0.5 질량%, 보다 바람직하게는 0.03 ~ 0.4 질량% 포함하고, 상기 연자성 분말에서의 Fe, Si 및 P의 합유량의 합계는, 바람직하게는 97.5 질량% 이상이며, 보다 바람직하게는 98.0 질량% 이상이다. 또한, 원료 분말은 통상 Fe, Si, P 이외에 불순물을 포함해도 좋고, 그 예로는, Na(나트륨), K(칼륨), Ca(칼슘), Pd(팔라듐), Mg(마그네슘), Co(코발트), Mo(몰리브덴), Zr(지르코늄), C(탄소), N(질소), O(산소), Cl(염소), Mn(망간), Ni(니켈), Cu(구리), S(유황), As(비소), B(붕소), Sn(주석), Ti(티탄), V(바나듐), Al(알루미늄)을 들 수 있고, 이것들 중 산소를 제외한 것의 함유량은, 합계로 바람직하게는 1 질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 10 ~ 6000ppm이다. 원료 분말에서의 미량 첨가 원소의 예로는, Na, K, Ca, Pd, Mg, Co, Mo, Zr, C, N, Cl, Mn, Ni, Cu, S, As, B, Sn, Ti, V, Al를 들 수 있다. 이것들의 첨가량은, 합계로 바람직하게는 1 질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 10 ~ 6000ppm이다.
원료 분말인 N(질소) 함유량은, 바람직하게는 800ppm 이하이고, 보다 바람직하게는 1 ~ 700ppm이다. 원료 분말의 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)은 바람직하게는 0.1 ~ 10μm, 보다 바람직하게는 0.5 ~ 5μm이며, BET 1점법에 의해 측정한 비표면적(BET 비표면적)은 바람직하게는 0.15 ~ 3.00m2/g, 보다 바람직하게는 0.20 ~ 2.50m2/g이고, 탭 밀도(TAP)는 바람직하게는 2.0 ~ 7.5g/m3, 보다 바람직하게는 2.5 ~ 6.5g/m3이다. 또한, 원료 분말의 형상은 특별히 한정되지 않고, 구상이나 대략 구상이어도 되고, 입상이나 박편상(플레이크상), 혹은 일그러진 형상(부정형)이어도 된다.
(결정자경)
원료 분말의 (111)면에서의 결정자경은 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 열처리의 실시형태에 의한 처리를 실시하지 않는 종래의 FeSi(P) 연자성 분말(즉 원료 분말)의 결정자경은, 통상 50 ~ 92nm 정도이며, 이것에 대하여 본 발명에서 규정하는 열처리를 실시함으로써, 그 결정자경을 95nm 이상으로 성장시킬 수 있다.
(산소 함유량과 평균 입자경의 곱)
본 발명의 연자성 분말의 열처리 방법의 실시형태는, 바람직하게는 특정 산소 농도의 분위기 중에서 원료 분말을 열처리하는 것이고, 원료 분말의 열처리에 의해 분말 중의 산소 함유량(O)이 약간 영향을 받는 경우가 있다. 원료 분말의 산소 함유량(O)과 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)과의 곱(O×D50(질량%·μm))은, 특별히 제한되지 않지만, 통상 1.10 ~ 3.50(질량%·μm)의 범위이다.
(산소 함유량(O))
상기와 같이, 본 발명의 연자성 분말의 열처리 방법의 실시형태를 원료 분말에 대해 실시함으로써, 분말 중의 산소 함유량(O)이 약간 영향을 받는 경우가 있다. 원료 분말의 산소 함유량(O)은, 특별히 제한되지 않지만, 통상 0.05 ~ 1.4 질량%이다.
이상 설명한 원료 분말은 공지의 방법, 예를 들면, 가스 아토마이즈법이나 물 아토마이즈법, 플라즈마 등을 이용한 기상법으로 제조할 수 있고, 또한 시판품으로 구입할 수도 있다.
<열처리 공정>
본 발명의 연자성 분말의 열처리 방법의 실시형태에서의 열처리 공정에서는, 이상 설명한 원료 분말을 500 ~ 950℃에서 열처리한다. 이러한 고온에서 열처리함으로써, 원료 분말의 결정자를 성장시켜, 본 발명에서 규정하는 큰 결정자경을 가지는, 내습성이 우수하고, 압분자심의 제조 원료로서 유용한 연자성 분말을 얻을 수 있다.
이 열처리의 조건에 대하여, 열처리 온도(℃)와 열처리를 실시하는 분위기 중의 산소 농도(ppm)와의 곱(열처리 온도×분위기 산소 농도)이, 70만(℃·ppm) 이하가 되는 조건으로 열처리를 실시하면, 내습성이 우수한 연자성 분말을 얻을 수 있다. 상기 곱(열처리 온도×분위기 산소 농도)은 바람직하게는 500 ~ 65만(℃·ppm)이다.
본 발명의 열처리 방법의 실시형태의 열처리 공정에서는, 상기 곱(열처리 온도×분위기 산소 농도)을 만족하면서, 또한 온도 500 ~ 850℃에서 열처리를 실시함으로써 내산화성도 우수한 연자성 분말을 얻을 수 있다.
상기 열처리 공정에서의 열처리를 실시하는 분위기 중의 산소 농도는, 높으면 분말의 산화를 일으켜 자기 특성에 악영향을 미치기 때문에, 500ppm 이하가 바람직하다. 특히 상기 분위기 중의 산소 농도를 50 ~ 400ppm으로 하고, 또한 700 ~ 850℃에서 열처리를 하면, 내습성, 내산화성 및 자기 특성(특히 투자율) 전부에 매우 우수한 연자성 분말을 얻을 수 있다. 열처리를 실시하는 분위기에서의 바람직한 산소 농도는 상기와 같으나, 잔부 즉 상기 분위기 중의 산소 이외의 조성에 대해서는, 원료 분말과 반응성을 실질적으로 나타내지 않으면 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 분위기는, 본 발명의 효과를 호적하게 갖는다는 관점에서, 실질적으로 산소와 불활성 원소로만 이루어지는(산소와 불활성 원소의 합계가 99.5 체적% 이상이다) 것이 바람직하다. 상기 불활성 원소의 예로는, 헬륨, 네온, 아르곤, 질소 등을 들 수 있다. 이것들 중에서도, 비용의 관점에서 질소가 바람직하다.
또한, 열처리 공정에서의 열처리는 열처리 후 분말의 전기절연성을 높이고, 또한 생산성 및 산화에 의한 자기 특성의 저하를 방지한다는 관점에서, 10 ~ 1800분간 실시하는 것이 바람직하고, 20 ~ 1200분간 실시하는 것이 보다 바람직하다.
<그 외의 공정>
열처리 공정을 거친 연자성 분말에 대해서는, 그 외의 공정을 실시해도 좋다. 예를 들면, 열처리에 의해 분말의 응집이 생긴 경우, 이것에 대하여 해쇄 공정을 실시해도 좋다.
<연자성 재료>
이상 설명한 본 발명의 연자성 분말의 실시형태는, 압분자심의 제조 원료인 연자성 재료로 사용될 수 있으며, 상기 재료를 사용하여 내습성이 우수한 압분자심을 제조할 수 있다.
연자성 분말 그 자체를 연자성 재료로 사용할 수도 있고, 바인더와 혼합된 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. 마찬가지의 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, 활제(滑劑) 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 가열(가열 온도는 바람직하게는 200 ~ 1200℃이며, 보다 바람직하게는 300 ~ 1000℃이다)하는 것으로 압분자심을 얻는다. 또한, 본 발명의 연자성 분말은 내산화성이 우수하기 때문에, 이 압분자심을 얻는 작업은 대기 분위기에서 실시할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것들에 의해 어떠한 한정도 되지 않는다.
[참고예 1(Ref. 1)]
턴디쉬로(爐) 중에서, 전해철(순도:99.95 질량% 이상) 14.5kg과 실리콘 메탈(순도:99 질량% 이상) 1.01kg과 FeP합금(Fe 72wt%, P 26wt%) 28.5g을 질소 분위기 하에서 1700℃로 가열 용해한 용탕을, 질소분위기 하에서 턴디쉬로의 바닥부에서 낙하시키면서, 수압 150Mpa, 수량 160 L/분에서 고압수(pH 10.3)를 내뿜어서 급랭 응고시켜, 얻어진 슬러리를 고액 분리하고, 고형물을 수세하여, 진공 중, 40℃, 30시간의 조건으로 건조했다.
이렇게 해서 얻어진 대략 구상의 FeSiP 합금 분말 1에 대하여, 조성(Fe, Si, P의 함유량, 산소 함유량, 탄소 함유량 및 질소 함유량), BET 비표면적, 탭 밀도(TAP), 입도 분포, 결정자경 및 자기 특성을 구하고, 또한 내습성 및 내산화성의 평가를 했다. 결과는 하기 표1 및 2에 나타내고 있다. 이하, 이것들의 측정이나 평가 방법의 상세를 설명한다.
[조성]
FeSiP 합금 분말 1의 조성 측정은 이하와 같이 행하였다.
Fe는 적정법(滴定法)에 따라, JIS M8263(크롬광석-철 정량 방법)에 준거하여, 이하와 같이 분석을 실시했다. 우선, 시료(FeSiP 합금 분말 1) 0.1 g에 황산과 염산을 가하고 가열 분해하여, 황산의 백연이 발생할 때까지 가열했다. 방랭 후, 물과 염산을 가하고 가온하여 가용성 염류를 용해시켰다. 그리고, 얻어진 시료 용액에 온수를 가하여 액량을 120 ~ 130mL 정도로 하고, 액온을 90 ~ 95℃ 정도로 하고 나서 인디고카르민 용액을 몇 방울 가하여, 염화 티탄(III) 용액을 시료 용액의 색이 황녹에서 청, 이어서 무색 투명해질 때까지 가했다. 계속해서 시료 용액이 청색 상태를 5초간 유지할 때까지 2크롬산 칼륨 용액을 가했다. 이 시료 용액 중의 철(II)을 자동 적정 장치를 이용하여 2크롬산 칼륨 표준 용액으로 적정하여, Fe량을 구했다.
Si는 중량법에 따라, 다음과 같이 분석을 했다. 우선, 시료(FeSiP 합금 분말 1)에 염산과 과염소산을 가해서 가열 분해하고, 과염소산의 백연이 발생할 때까지 가열했다. 계속해서 가열하여 건고시켰다. 방랭 후, 물과 염산을 가하고 가온하여 가용성 염류를 용해시켰다. 이어서, 불용해 잔사를 여지(濾紙)를 이용해서 여과하고, 잔사를 여지와 도가니에 옮겨, 건조, 회화(灰化)시켰다. 방랭 후, 도가니째 칭량했다. 소량의 황산과 불화수소산을 가하고, 가열하여 건고시킨 후, 강열(强熱)했다. 방랭 후, 도가니째 칭량했다. 그리고, 1회째의 칭량값에서 2회째의 칭량값을 빼고, 중량차를 SiO2로 하여 계산해서 Si량을 구했다.
P는, 유도 결합 플라즈마(ICP) 발광 분석 장치(Hitachi High-Tech Science Corporation제의 SPS3520V)를 이용하여, 분석을 했다. 그 결과 P량은 0.057 질량%였다.
산소 함유량 및 질소 함유량은 산소·질소·수소 분석 장치(HORIBA, Ltd.제의 EMGA-920)에 의해 측정했다.
탄소 함유량은, 탄소·유황 분석 장치(HORIBA, Ltd.제의 EMIA-22V)에 의해 측정했다.
[BET 비표면적]
BET 비표면적은, BET 비표면적 측정기(Mountech Co.,Ltd.제의 Macsorb)를 사용하여, 측정기 내에 105℃에서 20분간 질소 가스를 흘려서 탈기한 후, 질소와 헬륨의 혼합 가스(N2:30 체적%, He:70 체적%)를 흘리면서, BET 1점법에 따라 측정했다.
[탭 밀도]
탭 밀도(TAP)는, 일본공개특허 2007-263860호 공보에 기재된 방법과 마찬가지로, FeSiP 합금 분말 1을 내경 6mm×높이 11.9mm의 바닥이 있는 원통형 틀(die)에 용적의 80%까지 충전하여 합금 분말층을 형성하고, 이 합금 분말층의 상면에 0.160N/m2의 압력을 균일하게 가하고, 이 압력으로 합금 분말이 이 이상 조밀하게 충전되지 않을 때까지 상기 합금 분말층을 압축한 후, 합금 분말층의 높이를 측정하고, 이 합금 분말층의 높이의 측정값과, 충전된 합금 분말의 중량으로부터, 합금 분말의 밀도를 구하고, 이것을 FeSiP 합금 분말 1의 탭 밀도로 했다.
[입도 분포]
입도 분포에 대해서는, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치(SYMPATEC사제의 헤로스 입도 분포 측정 장치(HELOS & RODOS(기류식의 분산 모듈))를 사용하여, 분산압 5bar로 체적 기준의 입도 분포를 구하였다.
[결정자경의 측정]
X선 회절 장치(리가쿠제, 형식 RINT-Ultima III)를 이용하여 FeSiP 합금 분말 1의 (111)면에서의 결정자경을 측정했다. X선원에는 코발트를 사용하고, 가속 전압 40kV, 전류 30mA에서 X선을 발생시켰다. 발산 슬릿 개구각은 1/3°, 산란 슬릿 개구각은 2/3°, 수광 슬릿 폭은 0.3mm이다. 반가폭의 정확한 측정을 위해, 스텝 스캔으로 2θ가 51.5 ~ 53.5°의 범위를 측정 간격 0.02°, 계수 시간 5초, 적산 횟수 3회로 측정을 하였다.
얻어진 회절 차트에서 분말 X선 해석 소프트웨어 PDXL2를 사용하여, 셸러의 식(Scherrer's equation) (Dhkl=Kλ/βcosθ)에 따라 결정자경을 구했다. 이 식 중, Dhkl은 결정자경(hkl에 수직인 방향의 결정자의 크기)(
Figure pct00001
), λ은 측정 X선의 파장(옹스트롬) (Cu 타겟; 1.54059
Figure pct00002
), β는 결정자 크기에 의한 회절선의 퍼짐(rad)(반가폭을 사용하여 나타낸다), θ는 회절각의 브래그각(rad) (입사각과 반사각이 동등할 때의 각도이며, 피크 톱의 각도를 사용한다), K는 Scherrer 정수(D나 β의 정수 등에 의해 다르지만, K=0.9로 한다)이다. 또한, 계산에는 (111)면의 피크 데이터를 사용했다.
[자기 특성(투자율, 보자력 및 포화 자화)의 측정]
FeSiP 합금 분말 1과 비스페놀 F형 에폭시 수지(TESK CO., LTD.제;일액성 에폭시 수지 B-1106)를 97:3의 질량비율로 칭량하고, 진공 교반·탈포 믹서(EME사제;V-mini300)를 사용하여 이것들을 혼련하고, 공시분말(供試粉末)이 에폭시 수지 중에 분산된 페이스트로 했다. 이 페이스트를 핫 플레이트 상에서 30℃에서 2hr 건조시켜 합금 분말과 수지의 복합체로 한 후, 분말상으로 해립하여, 복합체 분말로 했다. 이 복합체 분말 0.2g을 도넛 형상의 용기 안에 넣고, 핸드 프레스기로 9800N(1Ton)의 하중을 가함으로써, 외경 7mm, 내경 3mm의 트로이덜 형상의 성형체를 얻었다. 이 성형체에 대하여, RF　impedance/material　analyzer(Agilent Technologies사제;E4991A)와 Test Fixture(Agilent Technologies사제;16454A)를 사용하여, 10MHz에서의 복소 비투자율의 실수부 μ'를 측정했다.
또한, 고감도형 진동 시료형 자력계(Toei Industry Co., Ltd.제:VSM-P7-15형)를 이용하여, 인가 자계(10kOe), M측정 레인지(50emu), 스텝 비트 100bit, 시정수 0.03sec, 웨이트 타임 0.1sec로 FeSiP 합금 분말 1의 자기 특성을 측정했다. B-H 곡선에 의해, 포화 자화 σs 및 보자력 Hc를 구했다. 또한, 처리 정수는 메이커 지정에 따랐다. 구체적으로는 하기와 같다.
교점 검출: 최소 제곱법 M 평균 점수 0 H 평균 점수 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
[내습성의 평가]
FeSiP 합금 분말 1의 내습성은, Δσs를 지표로 하여, 이하와 같이 해서 평가했다.
상기 분말을, 온도와 습도를 관리한 대기 분위기 하(온도:60℃, 상대 습도:90%)에서 7일간 보관한 후, 고감도형 진동 시료형 자력계(Toei Industry Co., Ltd.제:VSM-P7-15형)를 이용하여, 인가 자계(10kOe), M 측정 레인지(50emu), 스텝 비트 100bit, 시정수 0.03sec, 웨이트 타임 0.1 sce로 FeSiP 합금 분말 1의 포화 자화 σs(인가 자장 10kOe시의 1g 당의 자화)를 측정했다. 얻어진 σs(A)와, 상기 분위기 하에서 보관하기 전의 σs(B)와의 차를 Δσs로 했다.
Δσs = σs(B)-σs(A)
[내산화성의 평가]
FeSiP 합금 분말 1의 내산화성은 이하와 같이 하여 평가했다.
시차열 열중량 동시 측정 장치(SII NanoTechnology Inc.의 EXATERTG/DTA6300형)에 의해 가열 시의 중량 증가율을 구했다. 구체적으로는, 20mg의 FeSiP 합금 분말 1을 시료 용기(알루미나 오픈형 시료 용기 φ5.2mm, 높이 2.5mm)에 넣고, 상기 용기를 상기 측정 장치의 홀더에 세트하고, 측정 장치 내에 유량 200ml/min으로 Air를 흘려(즉 대기 분위기 하에서), 실온(25℃)에서 승온 속도 5℃/min으로 800℃까지 승온해서 분석을 하였다. 700℃까지 승온시켜 계측된 시료 용기 내의 합금 분말의 중량(C)과 가열 전의 합금 분말의 중량(D)의 차(가열에 의해 증가한 중량)의, 가열 전의 합금 분말의 중량(D)에 대한 증가율(%)을 구했다.
증가율(%)={(C)-(D)}/(D)×100
[실시예 1]
상기 참고예 1(Ref. 1)에서 얻어진 FeSiP 합금 분말 1에 대하여, 노(爐)를 사용하고, 산소를 1.0ppm 함유한 질소 분위기 중, 승온 속도 10℃/min으로 600℃에 가온하고, 이 열처리 온도 600℃에서 30분간 열처리를 실시하여 대략 구상의 FeSiP 합금 분말 2를 얻었다. 이 합금 분말 2에 대해, 참고예 1(Ref. 1)과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si, P의 함유량, 산소 함유량, 탄소 함유량 및 질소 함유량), BET 비표면적, 탭 밀도(TAP), 입도 분포, 결정자경 및 자기 특성을 구하고, 또 내습성 및 내산화성의 평가를 했다. FeSiP 합금 분말 2의 P량은 FeSiP 합금 분말 1의 것과 거의 동등했다.
[실시예 2 ~ 6, 비교예 1 ~ 4]
열처리 온도와 질소 분위기 중의 산소 농도를 하기 표 1에 나타낸 것처럼 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 각각 대략 구상의 FeSiP 합금 분말 3 ~ 11을 얻었다. 이것들의 합금 분말에 대해서 참고예 1(Ref. 1)과 동일한 방법으로, 조성(Fe, Si, P의 함유량, 산소 함유량, 탄소 함유량 및 질소 함유량), BET 비표면적, 탭 밀도(TAP), 입도 분포, 결정자경 및 자기 특성을 구하고, 또 내습성 및 내산화성의 평가를 했다. FeSiP 합금 분말 3 ~ 11의 P량은 FeSiP 합금 분말 1의 것과 거의 동등했다.
[참고예 2(Ref. 2)]
용탕 원료를 전해철(순도:99.95 질량% 이상) 14.03kg과 실리콘 메탈(순도:99 질량% 이상) 0.975kg로 한 것 이외에는, 참고예 1과 마찬가지로 하여, 참고예 2의 FeSi 합금 분말 1을 얻었다.
이렇게 해서 얻어진 대략 구상의 FeSi 합금 분말 1에 대하여, 참고예 1(Ref. 1)과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si의 함유량, 산소 함유량, 탄소 함유량 및 질소 함유량), BET 비표면적, 탭 밀도(TAP), 입도 분포, 결정자경 및 자기 특성을 구하고, 또 내습성 및 내산화성의 평가를 했다.
[실시예 7]
상기 참고예 2(Ref. 2)에서 얻어진 FeSi 합금 분말 1에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 열처리를 하고, 대략 구상의 FeSi 합금 분말 2를 얻었다. 이 합금 분말에 대하여, 참고예 1(Ref. 1)과 마찬가지의 방법으로, 조성(Fe, Si의 함유량, 산소 함유량, 탄소 함유량 및 질소 함유량), BET 비표면적, 탭 밀도(TAP), 입도 분포, 결정자경 및 자기 특성을 구하고, 또 내습성 및 내산화성의 평가를 했다.
이상의 결과를 하기 표 1 및 2에 정리한다.
[표 1]
Figure pct00003
[표 2]
Figure pct00004
비교예와 실시예의 비교로부터, 특정 조성의 FeSi(P) 합금계 연자성 분말을 600℃ 이상의 고온에서 열처리하는 것에 의해서 얻어진 연자성 분말은, 결정자경이 99nm 이상으로 크고, 이것을 성형체로 하여 내습성을 평가했을 때 (Δσs), 우수한 결과를 나타내는 것을 알 수 있다.
또한 실시예 3과 그 외의 실시예의 비교로부터, 열처리 온도를 900℃ 미만으로 함으로써, 질소 함유량이 적은 연자성 분말이 얻어지는 것을 알 수 있다.
실시예 6과 그 외의 실시예의 비교로부터, 열처리 온도와 열처리 분위기 중의 산소 농도와의 곱이 60만(℃·ppm) 이하가 되는 조건에서 FeSi(P) 합금계 연자성 분말을 열처리한 경우, 얻어진 연자성 분말은 산소 함유량(O)과 평균 입자경(D50)의 곱이 2.62(질량%·μm) 이하이며, 이것에 대한 상기 내습성이 특히 양호한 것을 알 수 있다.
실시예 5 및 6과 그 외의 실시예의 비교로부터, 열처리 분위기 중의 산소 농도를 100ppm 이하로 함으로써, 산소 함유량(O)과 평균 입자경(D50)의 곱이 2.10(질량%·μm) 이하인 연자성 분말이 얻어지고, 이것의 성형체의 투자율(μ')이 우수함을 알 수 있다.
실시예 4와 그 외의 실시예의 비교로부터, 열처리 온도를 800℃로 하고, 열처리 분위기 중의 산소 농도를 100ppm으로 함으로써, 산소 함유량(O)과 평균 입자경(D50)의 곱이 1.68(질량%·μm)보다 크고 2.10(질량%·μm)보다 작은 연자성 분말이 얻어지며, 이것은 내산화성이 우수함과 동시에, 내습성이 특히 우수하고, 투자율(μ')도 우수한 것을 알 수 있다.

Claims (15)

  1. Fe를 89.5 ~ 99.6 질량%, Si를 0.2 ~ 9.0 질량%, P를 0 ~ 1.0 질량% 포함하는 연자성 분말로서,
    (111)면에서의 결정자경이 95nm 이상인, 연자성 분말.
  2. 제1항에 있어서,
    N의 함유량이 800ppm 이하인, 연자성 분말.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연자성 분말에서의 Fe, Si 및 P의 함유량 합계가 97.5 질량% 이상인, 연자성 분말.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연자성 분말의 산소 함유량(O)과 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 체적 기준의 누적 50% 입자경(D50)과의 곱(O×D50)이, 3.00(질량 %·μm) 이하인, 연자성 분말.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 곱(O×D50)이 2.30(질량%·μm) 이하인, 연자성 분말.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 곱(O×D50)이 1.70 ~ 2.00(질량%·μm)인, 연자성 분말.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    P를 0.02 ~ 0.5 질량% 포함하는, 연자성 분말.
  8. Fe를 89.5 ~ 99.6 질량%, Si를 0.2 ~ 9.0 질량%, P를 0 ~ 1.0 질량% 포함하는 연자성 분말을, 500 ~ 950℃에서 열처리하는 공정을 가지는, 연자성 분말의 열처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열처리를, 500 ~ 850℃에서 실시하는, 연자성 분말의 열처리 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 열처리를, 열처리 온도(℃)와 열처리를 실시하는 분위기 중의 산소 농도(ppm)와의 곱(열처리 온도×분위기 산소 농도)이, 70만(℃·ppm) 이하가 되는 조건에서 실시하는, 연자성 분말의 열처리 방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 열처리를, 산소 농도 500ppm 이하의 분위기 중에서 실시하는, 연자성 분말의 열처리 방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열처리를, 700 ~ 850℃에서, 산소 농도 50 ~ 400ppm의 분위기 중에서 실시하는, 연자성 분말의 열처리 방법.
  13. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 연자성 분말과 바인더를 포함하는, 연자성 재료.
  14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 연자성 분말을 포함하는 압분자심.
  15. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 연자성 분말, 또는 제13항에 기재된 연자성 재료를 소정의 형상으로 성형하여, 얻어진 성형물을 가열하여 압분자심을 얻는, 압분자심의 제조 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP2017224717A (ja) 2016-06-15 2017-12-21 Tdk株式会社 軟磁性金属粉末、軟磁性金属焼成体およびコイル型電子部品

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4701531B2 (ja) 2001-01-18 2011-06-15 パナソニック株式会社 圧粉磁芯
JP2004146563A (ja) 2002-10-24 2004-05-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 複合磁性材料
JP2008124270A (ja) 2006-11-13 2008-05-29 Daido Steel Co Ltd Ｆｅ−Ｓｉ系圧粉磁心のコアロス抑制方法
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
JP6313923B2 (ja) 2012-03-21 2018-04-18 セイコーエプソン株式会社 磁性流体用磁性粉末、磁性流体およびダンパー
JP2016216818A (ja) 2015-05-14 2016-12-22 Tdk株式会社 軟磁性金属粉末、および、軟磁性金属圧粉コア。
WO2016204008A1 (ja) * 2015-06-19 2016-12-22 株式会社村田製作所 磁性体粉末とその製造方法、磁心コアとその製造方法、及びコイル部品
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
JP6651082B2 (ja) * 2015-07-31 2020-02-19 Ｊｆｅスチール株式会社 軟磁性圧粉磁芯の製造方法
JP2018206787A (ja) 2017-05-30 2018-12-27 トヨタ自動車株式会社 圧粉磁心の製造方法
JP2019090103A (ja) 2017-11-16 2019-06-13 Tdk株式会社 軟磁性金属粉末およびその製造方法ならびに軟磁性金属圧粉コア

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP2017224717A (ja) 2016-06-15 2017-12-21 Tdk株式会社 軟磁性金属粉末、軟磁性金属焼成体およびコイル型電子部品

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