WO2003038843A1 - Procede de production d'un materiau magnetique composite - Google Patents

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WO2003038843A1
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Yoshiyuki Shimada
Hitoshi Oyama
Takao Nishioka
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Sumitomo Electric Sintered Alloy, Ltd.
Denso Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a composite magnetic material, and more particularly to a method for producing a composite magnetic material including composite magnetic particles having metal magnetic particles and a coating layer containing a metal oxide.
  • the metal magnetic material In order to have high magnetic properties in the mid-high frequency range, materials must have high saturation magnetic flux density, high magnetic permeability, and high electrical resistivity.
  • the metal magnetic material has a high saturation magnetic flux density and magnetic permeability, since the electrical resistivity is low (1 0- 6 ⁇ 1 0 ' ⁇ cm), a large eddy current loss in middle and high frequency range. As a result, the magnetic properties deteriorate, and it is difficult to use it alone.
  • the metal oxide magnetic material has a higher electrical resistivity than the magnetic metal material (1 ⁇ 1 0 8 ⁇ cm), a small eddy current loss in middle and high frequency range, deterioration of the magnetic properties is small.
  • the saturation magnetic flux density is 13 to 1/2 of that of metallic magnetic materials, there are limitations on applications.
  • the surface of iron powder is coated with iron phosphate.
  • a method of forming a composite magnetic material by joining a plurality of composite magnetic particles having a film formed thereon with an organic substance such as polyphenylene ether or polyetherimide and an amide type oligomer.
  • this invention is made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of this invention is to provide a composite magnetic material with high heat resistance. Disclosure of the invention
  • the present inventors have conducted various studies on the technology for improving the heat resistance of the composite magnetic material, and found that the long-term heat resistance of the organic material joining the composite magnetic particles was set to 200 ° C. or higher, and the ratio of the organic material was Is found to be more than 0% by mass and 0.2% by mass or less, whereby the heat resistance of the composite magnetic material can be improved.
  • the term “long-term heat-resistant temperature” refers to the heat-resistant temperature specified by UL (Underwriters Laboratories) standard 746B, which is a heat-resistant property that reduces mechanical properties when subjected to heat treatment for a long time in zero gravity. It is a scale indicating the limit.
  • a temperature at which the properties at room temperature for example, the tensile strength and the impact strength are reduced by half after heat treatment in air for 100,000 hours.
  • the Arrhenius plot of the accelerated high temperature test is used for estimating the long-term heat resistance temperature.
  • mold lubrication is effective, in which a lubricant is applied to the surface of a mold in advance and a molded body is formed using the mold. .
  • the method for producing a composite magnetic material according to the present invention includes a step of preparing a mixed powder containing an organic substance and composite magnetic particles.
  • the long-term heat-resistant temperature of organic substances is 200 ° C or more, and the ratio of organic substances to composite magnetic particles is 0 It is more than 0.2% by mass and less than 0.2% by mass.
  • the composite magnetic particles have metal magnetic particles and a coating layer containing a metal oxide, which is directly bonded to the surface of the metal magnetic particles.
  • the method for producing a composite magnetic material includes a step of forming a compact by filling the mixed powder into a mold having a surface coated with a lubricant and warm molding the mixture, and a step of heat-treating the compact.
  • mold lubrication molding the molding of a mold having a surface coated with a lubricant filled with powder or mixed powder.
  • the temperature of the mold is preferably 70 ° C. or more and 150 ° C. or less.
  • the adhesive strength of the lubricant applied to the mold surface to the mold is low, and the lubricant may drop off from the mold surface together with the mixed powder at the time of powder supply.
  • the temperature exceeds 150 ° C., the lubricant melts, the lubricating effect is reduced, and there is a possibility that seizure may occur in the mold during molding.
  • the warm compacting mentioned here is a method of heating a powder or a mixed powder to form a powder having a powder by lowering the yield stress of the mixed powder and improving the compressibility. If used in combination with the above-described mold lubrication molding, higher molding density can be achieved.
  • the heating temperature of the powder or the mixed powder is preferably 70 ° C. or more and 150 ° C. or less. If the temperature is lower than 70 ° C, the yield stress of the powder or mixed powder is less reduced, and the improvement in compressibility is small. On the other hand, if the temperature exceeds 150 ° C., the powder or mixed powder is oxidized, and there is a problem that product characteristics cannot be maintained in terms of quality.
  • the plurality of composite magnetic particles are bonded to each other by an organic material having a long-term heat resistance temperature of 200 ° C. or more. Therefore, the organic matter does not soften even at a high temperature. As a result, the bonding strength between adjacent composite magnetic particles is maintained, so that the heat resistance of the composite magnetic material can be improved. If the ratio of the organic material exceeds 0.2% by mass, the effect of imparting strength by necking of the composite magnetic particles is reduced, and the flexural strength at high temperatures is lowered. In addition, since the mold lubrication is used, the amount of the lubricant to be mixed in the mixed powder is very small or need not be mixed.
  • the step of preparing a mixed powder includes a step of preparing a mixed powder in which the ratio of the organic substance to the composite magnetic particles is from 0.01% by mass to 0.15% by mass.
  • the ratio of the organic substance to the composite magnetic particles is from 0.01% by mass to 0.15% by mass.
  • the step of forming a molded body includes a step of warm-forming the mixed powder at a temperature of 70 ° C to 150 ° C. If the temperature at the time of warm forming is lower than 70 ° C, the density of the formed body is reduced, so that the magnetic flux density is reduced. If the temperature during warm forming exceeds 150 ° C, the metal magnetic particles may be oxidized.
  • the step of preparing a mixed powder includes a step of preparing a mixed powder containing an organic substance, composite magnetic particles, and a lubricant.
  • the step of preparing a mixed powder includes a step of preparing a mixed powder containing an organic substance and composite magnetic particles, with the balance being inevitable impurities.
  • the above-mentioned organic substances include a thermoplastic resin having a ketone group, a thermoplastic polyether nitrile resin, a thermoplastic polyamide resin, a thermosetting polyamide resin, a thermoplastic polyimide resin, a thermosetting polyimide resin, It contains at least one selected from the group consisting of polyarylate resins and fluorine-containing resins.
  • Polyetheretherketone PEEK, long-term heat resistance 260.C
  • polyetherketoneketone PEKK, long-term heatproof 240 ° C
  • polyetherketone PEK :, long-term heatproof 220 ° C
  • PKS polyketone sulfide
  • TOR L ON trade name for long-term heat resistance 230 ° C to 250 ° C
  • Amoco or T 15000 long-term heat resistant temperature manufactured by Toray 250 ° C or higher.
  • Polyarylate is available under the trade name Econor (long-term heat resistance 240 ° C to 260 ° C).
  • thermosetting polyamide As a thermosetting polyamide, there is T1 1000 (long-term heat resistance temperature 230 ° C) manufactured by Toray.
  • the thickness of the coating layer is not less than 0.005 m and not more than 20 ⁇ . If the thickness of the coating layer is less than 0.005 ⁇ m, it will be difficult to obtain insulation by the coating layer.
  • the thickness of the coating layer exceeds 20 / m, the volume ratio of the metal oxide or metal oxide magnetic substance per unit volume increases, and it is difficult to obtain a predetermined saturation magnetic flux density.
  • the thickness of the coating layer is particularly preferably from 0.1 ⁇ to 5 ⁇ m.
  • a magnetic substance can be used as the metal oxide.
  • Magnetic material Magunetai bets (F e 2 ⁇ 3), manganese (Mn) - zinc (Z n) ferrite, - Tsu Kel (N i) - zinc (Z n) ferrite, cobalt (Co) ferrite, cartoon (Mn) ferrite, nickel (Ni) ferrite, copper (Cu) ferrite, magnesium (Mg) ferrite, lithium (Li) ferrite, manganese (Mn) —magnesium (Mg) ferrite, copper ( Cu)-zinc (Zn) ferrite and magnesium (Mg)-at least one selected from the group consisting of zinc (Zn) ferrite.
  • the metal oxide contains metal oxide magnetic particles, and the metal oxide magnetic particles have an average particle size of 0.005 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less. If the average particle size of the metal oxide magnetic particles is less than 0.005 / im, it becomes difficult to prepare the metal oxide magnetic particles. If the average particle size of the metal oxide magnetic particles exceeds 5 ⁇ m, it is difficult to make the coating layer uniform in thickness.
  • the average particle diameter of the metal oxide magnetic particles is particularly preferably 0.5 m or more and 2 ⁇ or less. In this specification, “average particle size” refers to a sieve. In the histogram of the particle size measured by the method, the particle size of the particle whose sum of the mass from the smaller particle size reaches 50% of the total mass, that is, 50% particle size D5 °.
  • Metal oxide magnetic particles have a soft and not particularly limited as long as the electrical resistivity of 10- 3 Omega cm or more.
  • various soft magnetic ferrites or iron nitrides can be used.
  • manganese-zinc ferrite or nickel-zinc ferrite having a high saturation magnetic flux density is preferable. One or more of these may be used.
  • the metal oxide is an oxide containing phosphorus (P) and iron (F e).
  • P phosphorus
  • F e iron
  • the coating layer covering the surface of the metal magnetic particles can be made thinner. Therefore, the density of the composite magnetic material can be increased, and the magnetic properties are improved.
  • the average particle size of the metal magnetic particles is 5 IX m or more and 200 ⁇ m or less. If the average particle size of the metal magnetic particles is less than 5 ⁇ , the metal tends to oxidize, and the magnetic properties deteriorate. If the average particle size of the metal magnetic particles exceeds 200 ⁇ m, the compressibility during molding is reduced, so that the density of the molded body is reduced and handling becomes difficult.
  • the magnetic metal particles include iron (Fe), iron (Fe) —silicon (Si) based alloy, iron (Fe) —nitrogen (N) based alloy, and iron (Fe) —nickel (N).
  • i) alloys iron (Fe) —carbon (C) alloys, iron (Fe) —boron (B) alloys, iron (Fe) -covanolate (Co) alloys, iron (Fe) — Phosphorus (P) -based alloy, iron (F e)-nickel (N i)-cobalt (C o) -based alloy and iron (F e) -aluminum (A 1) -silicon (S i) -based alloy Including at least one member selected from the group. One or more of these may be used. As long as the material of the metal magnetic particles is a soft magnetic metal, it may be a simple metal or an alloy, and there is no particular limitation.
  • 1200 OAZm more magnetic flux density B when a magnetic field is applied is at 1 5 kG or more
  • the electrical resistivity p is not more than 10- 3 Omega cm or more 10 2 Omega cm
  • anti at a temperature 200 ° C Folding strength is 10 OMPa or more.
  • the ratio of metal oxide to metal magnetic particles is 0.2% or more by mass 30. /. It is desirable to do the following. That is, it is desirable that (mass of metal oxide) Z (mass of metal magnetic particles) be 0.2% or more and 30% or less. If the ratio is less than 0.2%, Since the electrical resistivity decreases, the AC magnetic characteristics decrease. On the other hand, if the ratio exceeds 30%, the ratio of the metal oxide or the metal oxide magnetic material increases, and the saturation magnetic flux density decreases. More preferably, the ratio of the metal oxide or the metal oxide magnetic substance to the metal magnetic particles is desirably from 0.4% to 10% by mass.
  • the composite magnetic material according to the present invention has both high magnetic properties and high heat resistance, electronic components such as choke coils, switching power supply elements and magnetic heads, various motor components, automotive solenoids, various magnetic sensors Used for various solenoid valves. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of Sample 2.
  • composite magnetic particles Somaroy 500 manufactured by Heganes Corporation was prepared.
  • a coating layer made of a metal oxide containing phosphorus and iron is formed on the surface of iron powder as metal magnetic particles.
  • the average particle size of the composite magnetic particles is 150 / im or less, and the average thickness of the coating layer is 20 nm.
  • the mass ratio of the composite magnetic particles is 0.1%, 0.1%, 0.15%, 0.20%, 0.30%, 1.00%, 3.00%. %, Particles of polyetheretherketone resin were prepared.
  • a ball mill to form a mixed powder.
  • a mixing method for example, a mechanical coloring method, a vibrating pole mill, a planetary ball mill, a mechanofusion, a coprecipitation method, a chemical vapor deposition method (CVD method), a physical vapor deposition method (PVD method), It is also possible to use any of plating method, sputtering method, vapor deposition method, sol-gel method and the like.
  • the mixed powder was placed in a mold and molded to obtain a molded body.
  • a mold lubrication molding in which a lubricant is applied to a mold and molded was used.
  • the lubricant stearyl acid, metal stone, amide wax, thermoplastic resin, polyethylene and the like can be used.
  • metal stone was used.
  • the temperature of the mold was 130 ° C
  • the temperature of the mixed powder was 130 ° C
  • the molding pressure was 784 MPa to form a compact.
  • the temperature of the mold can be from 70 ° C to 150 ° C
  • the temperature of the mixed powder can be from 70 ° C to 150 ° C
  • the molding pressure can be from 392MPa to 980MPa.
  • the molded body was heat-treated (annealed) at a temperature of 420 ° C in a nitrogen gas atmosphere.
  • the polyetheretherketone softened and entered the interface between the plurality of composite magnetic particles to join the composite magnetic particles to obtain a solid.
  • a molded body containing no polyetheretherketone was also heat-treated to obtain a solidified body.
  • the temperature of the heat treatment is preferably 340 ° C or higher and 450 ° C or lower. At temperatures below 340 ° C, the polyetheretherketone does not soften completely and does not diffuse uniformly. If the temperature is 450 ° C or higher, polyetheretherketone decomposes and the strength of the composite magnetic material does not improve. In addition, when heat treatment is performed in the atmosphere, polyetheretherketone gels and the strength of the composite magnetic material deteriorates. Heat treatment in argon or helium increases production costs. Note that as the heat treatment, HIP (HotIssostatSticPRessing), SPS (SarkPlsasmaSingt) can be used.
  • HIP HotIssostatSticPRessing
  • SPS DarkPlsasmaSingt
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of Sample 2.
  • composite magnetic material 1 (sample 2) includes a plurality of composite magnetic particles 30 joined to each other by an organic substance 40.
  • the composite magnetic particles 30 include the metal magnetic particles 10 and a coating layer 20 containing a metal oxide, which is bonded to the surface of the metal magnetic particles 10.
  • the organic substance 40 has a long-term heat-resistant temperature of 200 ° C or more.
  • Example 2 a lubricant (zinc stearate) was previously blended (0.3% by mass) in the mixed powder, and the amount of PEEK added was variously set to obtain a mixed powder.
  • a solid was obtained by molding and heat-treating the mixed powder without applying a lubricant to the surface of the mold. The solid was processed to obtain a composite magnetic material (samples 9 to 13). The pressure, temperature, and heat treatment temperature during molding are the same as in Example 1.
  • Example 1 Furthermore, the temperature during molding in Example 1 was set to 20 ° C., and then heat treatment was performed at the same temperature as in Example 1 to obtain a composite magnetic material (samples 16 to 20).
  • Example 2 lubricant to the mixed powder previously blended (zinc stearate) (0.45 mass. / 0), and set various added amounts of PEEK, to obtain a mixed powder.
  • a solid was obtained by molding the mixed powder at a temperature of 20 ° C without applying a lubricant to the mold surface, and then performing a heat treatment. The solid was processed to obtain a composite magnetic material (samples 21 to 24).
  • the molding pressure and heat treatment temperature are the same as in Example 1.
  • the transverse rupture strength is maximized. This means that the PEEK amount is 0.45 mass. If it is less than / 0 , the PEEK bond strength is the dominant strength factor, and the PEEK amount is 0.45 mass. If the diameter exceeds the limit, the bonding strength between the composite magnetic particles decreases, and the strength as a whole decreases.
  • the PEEK amount must be more than 0 and not more than 0.2% by mass. Furthermore, the amount of PEEK is 0.11% by mass or more and 0.15% by mass. / 0 or less is preferable.
  • polyetheretherketone since the long-term heat resistance of polyetheretherketone is 200 ° C. or higher, the strength at high temperatures is increased, and the heat resistance of the composite magnetic material family is improved. Furthermore, polyetheretherketone has a low viscosity (melting viscosity) when softened, so even a small amount of the polyetheretherketone causes a uniform capillary phenomenon. In addition, since the composite magnetic particles can be reliably joined together with a small amount, the amount of organic substances can be reduced. As a result, the ratio of the metal magnetic material can be increased, and the magnetic characteristics can be improved.
  • the mold lubrication molding since the mold lubrication molding is used, the lubricant in the molding can be reduced. As a result, the density of the composite magnetic material is improved, and the magnetic properties can be improved. Further, since it is possible to prevent the occurrence of voids inside the molded body, it is possible to improve the magnetic permeability.
  • the same effect as in the above embodiment can be obtained even if the coating layer is formed of metal oxide magnetic particles while the coating layer is formed of an oxide containing phosphorus and iron.
  • the metal magnetic particles and the metal oxide magnetic particles are mixed. Need to be There is no particular limitation on the method of mixing the metal magnetic particles and the metal oxide magnetic particles.
  • a mechanical alloying method, a ball mill, a vibrating ball mill, a planetary ball mill, a mechanofusion, a coprecipitation method, a chemical vapor deposition method (CVD method) ), Physical vapor deposition (PVD), plating, sputtering, vapor deposition, sol-gel, etc. can be used.
  • the composite magnetic material according to the present invention can be used as a component constituting a control mechanism of an automobile engine.

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Description

明細書 複合磁性材料の製造方法 技術分野
この発明は、 複合磁性材料の製造方法に関し、 特に、 金属磁性粒子と、 金属酸 化物を含む被覆層とを有する複合磁性粒子を備えた複合磁性材料の製造方法に関 するものである。 背景技術
近年、 世界的な環境規制の強化に伴い、 各自動車メーカーでは、 排気ガスの低 公害化、 および低燃費化に関する開発が活発に進められている。 そのため、 従来 のエンジンの機械的制御機構が電子制御機構に移行しつつあり、 これに伴い、 制 御機構の中枢部品である磁性材料の高性能化および小型化が要求されている。 特 に、 より精密な制御を小電力で行なうことができるように、 中高周波数領域での 高い磁気特性を有する材料の開発が進められている。
中高周波数領域で高い磁気特性を有するためには、 材料が、 高い飽和磁束密度 と、 高い透磁率と、 高い電気抵抗率とを併せ持つ必要がある。 一般に、 金属磁性 材料は、 高い飽和磁束密度と透磁率とを有するが、 電気抵抗率が低い (1 0— 6〜 1 0 ' Ω c m) ため、 中高周波数領域で渦電流損失が大きい。 そのため、 磁気特 性が劣化し、 単体では使用が困難である。
また、 金属酸化物磁性材料は金属磁性材料に比べて電気抵抗率が高い (1〜1 08 Ω c m) ため、 中高周波数領域では渦電流損失が小さく、 磁気特性の劣化は 少ない。 しかしながら、 飽和磁束密度が金属磁性材料の 1 3〜 1 / 2であるた め、 用途に制限がある。
かかる実情に鑑み、 金属磁性材料と金属酸化物磁性材料とを複合化することに より、 両者の欠点を補うような、 高い飽和磁束密度と、 高い透磁率と、 高い電気 抵抗率とを有する複合磁性材料が提案されている。
たとえば、 特表平 1 0— 5 0 3 8 0 7号公報では、 鉄粉の表面にリン酸鉄の被 膜が形成された複数の複合磁性粒子を、 ポリフエ二レンエーテルまたはポリエー テルイミ ドおよびアミ ド型オリゴマ一等の有機物で接合して複合磁性材料を形成 する方法が開示されている。
自動車のエンジンの制御機構で複合磁性材料を用いる場合には、 上述の磁気特 性だけでなく、 エンジンが高温となるため、 複合磁性材料に耐熱性が要求される。 し力、しながら、 上記公報に記載された複合磁性材料では、 複合磁性粒子がポリフ ェ-レンエーテルまたはポリエーテルィミドおよびアミ ド型オリゴマ一等の耐熱 性の低い有機物で接合されているため、 高温下では、 有機物が軟化する。 その結 果、 隣り合う複合磁性粒子同士の接合力が小さくなり、 複合磁性材料の強度が低 下するという問題があった。
そこで、 この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、 耐熱性の高い複合磁性材料を提供することを目的とする。 発明の開示
本発明者らは、 複合磁性材料の耐熱性を向上させる技術について、 種々の検討 をしたところ、 複合磁性粒子を接合する有機物の長期耐熱温度を 2 0 0 °C以上と し、 かつ有機物の割合を 0質量%を超え 0 . 2質量%以下することで、 複合磁性 材料の耐熱性を向上させることが可能となるという知見を得た。 なお、 本明細書 中、 「長期耐熱温度」 とは、 U L (Underwriters Laboratories)規格 7 4 6 Bで 規定される耐熱温度であり、 無重力で長時間熱処理をした際の力学特性が低下す る耐熱限界を示す尺度である。 具体的には、 1 0万時間空気中で熱処理した後、 常温での特性、 例えば引張り強さおよび衝撃強さが半減する温度をいう。 この長 期耐熱温度の推定には、 高温促進試験のァレニウスプロットを用いる。 さらに、 このような複合磁性材料の製造方法として、 金型の表面に予め潤滑材を塗布し、 この金型を用いて成形体を形成する、 いわゆる金型潤滑が有効であるという知見 を得た。
このような知見によりなされた、 この発明に従った複合磁性材料の製造方法は、 有機物と、 複合磁性粒子とを含む混合粉末を準備する工程を備える。 有機物の長 期耐熱温度は 2 0 0 °C以上であり、 複合磁性粒子に対する有機物の割合は 0質 量%を超え 0 . 2質量%以下であり、 複合磁性粒子は、 金属磁性粒子と、 その金 属磁性粒子の表面に直接接合する、 金属酸化物を含む被覆層とを有する。 さらに、 複合磁性材料の製造方法は、 表面に潤滑材が塗布された金型内に混合粉末を充填 して温間成形することにより、 成形体を形成する工程と、 成形体を熱処理するェ 程とを備える。
なお、 ここでいう表面に潤滑材を塗布された金型内に粉末あるいは混合粉末を 充填して成形することを以下金型潤滑成形と呼称する。 金型潤滑成形を用いるこ とで、 混合粉末に金型との焼き付きを防止する'ための潤滑材を混合する必要がな いので、 混合粉末の圧縮性が向上し、 高成形密度化が図れる。
また金型の温度は 7 0 °C以上、 1 5 0 °C以下であることが好ましい。 温度が 7
0 °C未満では金型表面に塗布された潤滑材の金型への接着強度が低く、 給粉時に 混合粉末と共に金型表面から潤滑材が脱落するおそれがある。 一方、 温度が 1 5 0 °Cを超えると潤滑材が溶融し、 潤滑効果が低減し、 成形時に金型に焼き付きが 生じるおそれがある。
さらにここでいう温間成形とは粉末あるいは混合粉末を加熱することで粉末あ るレヽは混合粉末の降伏応力を低下させ、 圧縮性を向上させて成形する手法である。 上記の金型潤滑成形と組合せて使用すればより高成形密度化が図れる。 粉末あ るいは混合粉末の加熱温度は 7 0 °C以上 1 5 0 °C以下であることが好ましい。 温 度が 7 0 °C未満では粉末あるいは混合粉末の降伏応力の低下が少なく、 圧縮性の 改善が小さい。 一方温度が 1 5 0 °Cを超えると粉末あるいは混合粉末が酸化し、 製品特性が品質上維持できない問題がある。
このような工程を備えた、 この発明に従った複合磁性材料の製造方法に従えば、 複数の複合磁性粒子は、 温度 2 0 0 °C以上の長期耐熱温度を有する有機物により 互いに接合される。 そのため、 高温下でも有機物が軟化することがない。 その結 果、 隣り合う複合磁性粒子同士の接合力が保たれるため、 複合磁性材料の耐熱性 を向上させることができる。 し力、し、 有機物の割合が 0 . 2質量%を超えると、 複合磁性粒子同士のネッキングによる強度付与効果が低減し、 高温下での抗折強 度が低下するため妥当ではない。 また、 金型潤滑を用いているため、 混合粉末中 に潤滑材を配合する量が微量となるか、 または配合しなくてすむ。 そのため、 混 合粉末中に潤滑材を配合した場合に比べ、 高密度化が可能となり有機物による接 合力の他、 複合磁性粒子同士のネッキングによる強度付与効果を得られるため、 高温下での抗折強度に優れ、 カ つ磁束密度の高い複合磁性材料を提供することが できる。
また好ましくは、 混合粉末を準備する工程は、 複合磁性粒子に対する有機物の 割合が 0. 01質量%以上0. .15質量%以下の混合粉末を準備する工程を含む。 この場合、 有機物の含有量をさらに適正化しているため、 電気抵抗率、 抗折強度 および磁束密度が高い複合磁性材料を提供することができる。 有機物の割合が 0. 01質量%未満であれば、 複合磁性粒子同士が直接接触することで、 電気抵抗率 が低下する。 有機物の割合が 0. 15質量%を超えると、 抗折強度および磁束密 度が低下する。
また好ましくは、 成形体を形成する工程は、 温度 70°C以上 150°C以下で混 合粉末を温間成形する工程を含む。 温間成形時の温度が 70°C未満であれば、 成 形体の密度が低下するため、 磁束密度が低下する。 温間成形時の温度が 150°C を超えると、 金属磁性粒子が酸化するおそれがある。
また好ましくは、 混合粉末を準備する工程は、 有機物と、 複合磁性粒子と、 潤 滑材とを含む混合粉末を準備する工程を含む。
また好ましくは、 混合粉末を準備する工程は、 有機物と、 複合磁性粒子とを含 み、 残部が不可避的不純物である混合粉末を準備する工程を含む。
上述の有機物は、 ケトン基を有する熱可塑性樹脂、 熱可塑性ポリエーテルニト リル樹脂、 ·熱可塑性ポリアミ ドイミ ド樹脂、 熱硬化性ポリアミ ドイミ ド樹脂、 熱 可塑性ポリイミ ド樹脂、 熱硬化性ポリイミ ド樹脂、 ポリアリレート榭脂およびフ ッ素を有する樹脂からなる群より選ばれた少なくとも一種を含む。
ケトン基を有する熱可塑性樹脂として、 ポリエーテルエーテルケトン (PEE K、 長期耐熱温度 260。C) 、 ポリエーテルケトンケトン (PEKK、 長期耐熱 温度 240°C) 、 ポリエーテルケトン (PEK:、 長期耐熱温度 220°C) および ポリケトンサルファイド (PKS、 長期耐熱温度 210〜240°C) がある。 熱可塑性ポリアミドイミ ドとして、 ァモコ社製の商品名 TOR L ON (長期耐 熱温度 ·230°C〜250°C) または東レ製の商品名 T 1 5000 (長期耐熱温度 250°C以上) がある。
ポリアリレートとして、 商品名ェコノール (長期耐熱温度 240°C〜2 6 0°C) がある。
熱硬化性ポリアミ ドィミ ドとして、 東レ製の商品名 T 1 1000 (長期耐熱温 度 230°C) がある。
フッ素を有する樹脂として、 ポリテトラフルォロエチレン' (PTFE、 長期耐 熱温度 260°C) 、 テトラフルォロエチレン一パーフルォロアルキルビュルエー テル共重合体 (PFA、 長期耐熱温度 260°C) およびテトラフルォロエチレン —へキサフルォロプロピレン共重合体 (FEP、 長期耐熱温度 200°C) がある。 好ましくは、 被覆層の厚みが 0. 005 m以上 20 μπα以下である。 被覆層 の厚みが 0. 005 μ m未満であれば、 被覆層により絶縁性を得ることが困難と なる。 被覆層の厚みが 20 / mを超えると単位体積中の金属酸化物または金属酸 化物磁性物質の体積比率が大きくなり、 所定の飽和磁束密度を得ることが困難で ある。 また、 被覆層の厚みは特に 0. 0 1 μπι以上 5; um以下であることが好ま しい。
好ましくは、 金属酸化物として、 磁性物質を用いることができる。 磁性物質は、 マグネタイ ト (F e23) 、 マンガン (Mn) —亜鉛 (Z n) フェライ ト、 -ッ ケル (N i ) —亜鉛 (Z n) フェライト、 コバルト (Co) フェライ ト、 マンガ ン (Mn) フェライ ト、 ニッケル (N i ) フェライ ト、 銅 (C u) フェライト、 マグネシウム (Mg) フェライト、 リチウム (L i ) フェライ ト、 マンガン (M n ) —マグネシウム (Mg) フェライト、 銅 (Cu) —亜鉛 (Zn) フェライ ト およびマグネシウム (Mg) —亜鉛 (Z n) フェライトからなる群より選ばれた 少なくとも 1種を含む。
好ましくは、 金属酸化物は、 金属酸化物磁性粒子を含み、 金属酸化物磁性粒子 の平均粒径が 0. 005 μ m以上 5 μ m以下である。 金属酸化物磁性粒子の平均 粒径が 0. 005 /im未満では、 金属酸化物磁性粒子の作製が困難となる。 また、 金属酸化物磁性粒子の平均粒径が 5 μ mを超えると被覆層の膜厚を均一にするこ とが困難である。 また、 金属酸化物磁性粒子の平均粒径は特に 0. 5 m以上 2 μπα以下であることが好ましい。 なお、 本明細書中、 「平均粒径」 とは、 ふるい 法によって測定した粒径のヒストグラム中、 粒径の小さい方からの質量の和が総 質量の 50 %に達する粒子の粒径、 すなわち 50 %粒径 D 5◦をいう。
金属酸化物磁性粒子は、 軟磁性を有し、 かつ電気抵抗率が 10— 3Ω cm以上で あれば特に制限はない。 上述のように、 各種の軟磁性フェライ トまたは窒化鉄を 用いることができる。 特に、 飽和磁束密度の高いマンガン一亜鉛フェライトまた はニッケル一亜^ ^フェライトが好ましい。 これらの 1種または 2種以上を用いて もよい。
好ましくは、 金属酸化物は、 リン (P) と鉄 (F e) とを含む酸化物からなる。 このような金属酸化物を使用することで、 金属磁性粒子の表面を覆う被覆層をよ り薄くすることができる。 したがって、 複合磁性材料の密度を大きくすることが でき、 磁気特性が向上する。
好ましくは、 金属磁性粒子の平均粒径は 5 IX m以上 200 μ m以下である。 金 属磁性粒子の平均粒径が 5 μπι未満では、 金属が酸化しやすいため磁気特性が劣 化しゃすい。 金属磁性粒子の平均粒径が 200 μ mを超えると、 成形時の圧縮性 が低下するため、 成形体の密度が低下し取扱いが困難となる。
好ましくは、 金属磁性粒子は、 鉄 (F e) 、 鉄 (F e) —シリコン (S i ) 系 合金、 鉄 (F e) —窒素 (N) 系合金、 鉄 (F e) —ニッケル (N i ) 系合金、 鉄 (F e) —炭素 (C) 系合金、 鉄 (F e) —ホウ素 (B) 系合金、 鉄 (F e) ーコバノレト (C o) 系合金、 鉄 (F e) —リン (P) 系合金、 鉄 (F e) —二ッ ケル (N i ) —コバルト (C o) 系合金および鉄 (F e) -アルミニウム (A 1 ) -シリコン (S i ) 系合金からなる群より選ばれた少なくとも 1種を含む。 これらの 1種または 2種以上を用いてもよい。 金属磁性粒子の材料は軟磁性金属 であれば、 金属単体でも合金でもよく特に制限はない。
好ましくは、 1200 OAZm以上の磁場を印加したときの磁束密度 Bが 1 5 kG以上であり、 電気抵抗率 pが 10— 3Ω cm以上 102Ω cm以下であり、 温度 200°Cでの抗折強度が 10 OMP a以上である。
金属磁性粒子に対する金属酸化物の比率は、 質量比で 0. 2%以上 30。/。以下 とすることが望ましい。 すなわち、 (金属酸化物の質量) Z (金属磁性粒子の質 量) が 0. 2 %以上 30 %以下となることが望ましい。 比率が 0. 2 %未満では、 電気抵抗率が低下するため交流磁気特性の低下を招く。 また、 比率が 3 0 %を超 えると、 金属酸化物または金属酸化物磁性材料の割合が多くなり、 飽和磁束密度 の低下が生じる。 より好ましくは、 金属磁性粒子に対する金属酸化物または金属 酸化物磁性物質の比率は質量比で 0 . 4 %以上 1 0 %以下であることが望ましい。 この発明に従った複合磁性材料は、 高い磁気特性と、 高い耐熱性とを併せ持つ ため、 チョークコイル、 スイツチング電源素子および磁気へッドなどの電子部品、 各種モータ部品、 自動車用ソレノイド、 各種磁気センサ、 各種電磁弁等に用いら れる。 図面の簡単な説明
図 1は、 サンプル 2の断面図である。 発明を実施するための最良の形態
(実施例 1 )
複合磁性粒子として、 へガネス社製の商品名ソマロイ 5 0 0を用意した。 この 粉末では、 金属磁性粒子としての鉄粉の表面に、 リンと鉄とを含む金属酸化物か らなる被覆層が形成されている。 複合磁性粒子の平均粒径は 1 5 0 /i m以下、 被 覆層の平均厚みは 2 0 n mである。
複合磁性粒子に対して、 質量比が 0 , 0 1 %、 0 . 1 0 %、 0 . 1 5 %、 0 . 2 0 %、 0 . 3 0 %、 1 . 0 0 %、 3 . 0 0 %となるように、 ポリエーテルエー テルケトン樹脂の粒子を用意した。
これらをボールミルで混合して混合粉末を形成した。 なお、 混合方法に特に制 限はなく、 たとえばメカ-カルァロイング法、 振動ポールミル、 遊星ボールミル、 メカノフュージョン、 共沈法、 化学気相蒸着法 (C V D法) 、 物理気相蒸着法 ( P V D法) 、 めっき法、 スパッタリング法、 蒸着法、 ゾルーゲル法などのいず れを使用することも可能である。
混合粉末を金型に入れて、 成形を行なって成形体を得た。 成形方法として、 金 型に潤滑材を塗布して成形する金型潤滑成形を用いた。 潤滑材として、 ステアリ ン酸、 金属石鹼、 アミ ド系ワックス、 熱可塑性樹脂およびポリエチレン等を用い ることができる。 この実施例では、 金属石鹼を用いた。 金型の温度を 130°Cとし、 混合粉末の温度を 130°Cとし、 成形圧力を 78 4MP aとして成形体を形成した。 なお、 金型の温度を 70°Cから 150°Cとし、 混合粉末の温度を 70°Cから 150°Cとし、 成形圧力を 392MP aから 980 MP aとすることができる。
また、 ポリエーテルエーテルケトン粒子を配合しない複合磁性粒子のみのサン プルも金型潤滑で成形して成形体を得た。
成形体を窒素ガス雰囲気中、 温度 420°Cで熱処理 (焼きなまし) した。 これ により、 ポリエーテルエーテルケトンが軟化して複数の複合磁性粒子間の界面に 入り込んで複合磁性粒子同士を接合することにより固化体を得た。 ポリエーテル エーテルケトンを配合しない成形体も熱処理して固化体を得た。
なお、 熱処理の温度は 340°C以上 450°C以下とすることが好ましい。 温度 カ 340°C以下ではポリエーテルエーテルケトンが完全に軟化しないので、 均一 に拡散しない。 温度が 450°C以上では、 ポリエーテルエーテルケトンが分解し て複合磁性材料の強度が向上しないからである。 また、 大気中で熱処理をすると、 ポリエーテルエーテルケトンがゲル化して複合磁性材料の強度が劣化する。 アル ゴンまたはヘリウム中で熱処理をすると製造コストが上昇する。 なお、 熱処理と して H I P (Ho t I s o s t a t i c P r e s s i n g) 、 または S P S (S a r k P l a sma S i n t e r i n g ) 等も用いることができる。 最後に固化体を加工して複合磁性材料 (サンプル 1から 8) を得た。 図 1は、 サンプル 2の断面図である。 図 1を参照して、 複合磁性材料 1 (サンプル 2) は、 互いに有機物 40で接合された複数の複合磁性粒子 30を備える。 複合磁性粒子 30は、 金属磁性粒子 10と、 その金属磁性粒子 10の表面に接合する、 金属酸 化物を含む被覆層 20とを有する。 有機物 40は、 200°C以上の長期耐熱温度 を有する。
サンプル 1から 8について、 温度 200°Cでの抗折強度、 1 2000A/mの 磁場を印加したときの磁束密度、 電気抵抗率および密度を測定した。 なお、 温度 200°Cでの抗折強度は、 複合磁性材料を縦 X横 X厚みが 1 OmmX 5 OmmX 10 mmの角柱形状に加工し、 スパンを 4 Ommとして温度 200°Cでの三点曲 げ試験を行なうことで評価した。 その結果を表 1に示す。 規格(目標) 10置 a以上 15kG以上 10X10— 4 Ω cm以上 7.5g/cm3以上
混 ^^末中
膨 fi¾ 週^ &太ォ 200°Cでの
PEEK量 密度 f&tTli^ 備考 w πnυ. 量 (質 a%) 一 、 密度 (g/ctn3)
(質 SO (kG)
(MPa) (X103Qcm)
1 s 〇 金型潤滑 0.00 136 16.5 3.2 7.58 比較品
2 (1) 0.01 136 16.4 9.8 7.56 本発明品
3 0.10 136 16.3 12 7.55
4 0.15 128 16.3 16 7.54
5 0.20 113 15.6 21 7.50
6 0.30 106 15.2 27 7.46 比較品
7 1.00 97 13.8 62 7.12
8 3.00 64 10.2 120 6.52
9 内部混合 0.3 0.00 84 16.0 22 7.55
10 (2) 0.10 62 15.8 25 7.51
11 0.30 56 14.6 84 7.40
12 1.00 42 13.0 103 7.02
13 3.00 44 9.5 224 6.41
14 温間 (150oC) 金型潤滑 0.10 133 16.6 13.2 7.57 本発明品
15 温間 (70で) 金型潤滑 0.10 128 16.2 11.6 7.53
16 金型潤滑 0.00 68 14.9 0.12 7.43 比較品
17 (3) 0.10 53 14.8 4.5 7.40
18 0.30 50 14.6 9.3 7.34
19 1.00 42 12.8 33 6.99
20 3.00 36 9.2 108 6.38
21 内部混合 0.45 0.10 39 14.6 620 7.33
22 (4) 0.30 40 13.8 760 7.25
23 0.45 45 13.5 730 7.18
24 0.60 41 13.4 720 7.12
表 1より、 本発明品であるサンプル 2から 5では、 すべての特性が優れている ことがわかる。 比較品であるサンプル 1では、 PEEKが添加されていないため、 成形時に複合磁性粒子同士の摩擦が大きくなった。 これにより複合磁性粒子の表 面の絶縁皮膜が破壊され、 所望の電気抵抗率を得ることができなかった。 比較品 であるサンプル 6から 8では、 PEEKの量が多すぎるため、 温度 200°Cでの 抗折強度と、 磁束密度が低くなつた。 なお、 PEEKの割合が 0. 01質量%以 上 0. 15質量%以下であれば、 特に好ましい。
(実施例 2)
実施例 2では、 混合粉末中に潤滑材 (ステアリン酸亜鉛) を予め配合し (0. 3質量%) 、 PEEKの添加量をさまざまに設定して、 混合粉末を得た。 金型表 面に潤滑材を塗布しないで混合粉末を成形および熱処理することにより、 固化体 を得た。 固化体を加工して複合磁性材料 (サンプル 9から 1 3) を得た。 なお、 成形時の圧力、 温度、 および熱処理温度は実施例 1と同様である。
また、 サンプル 3と同様の組成を有する混合粉末を、 温度 1 50°Cまたは 7 0 °Cで、 実施例 1と同じ圧力で成形した後、 実施例 1と同様の温度で熱処理する ことで固化体を得た。 固化体を加工して複合磁性材料 (サンプル 14および 1 5) を得た。
さらに、 実施例 1の成形時の温度を 20°Cとし、 その後、 実施例 1と同様の温 度で熱処理することにより複合磁性材料 (サンプル 16から 20) を得た。
また、 混合粉末中に潤滑材 (ステアリン酸亜鉛) を予め配合し (0. 45質 量。 /0) 、 PEEKの添加量をさまざまに設定して、 混合粉末を得た。 金型表面に 潤滑材を塗布しないで混合粉末を温度 20°Cで成形した後、 熱処理することによ り、 固化体を得た。 固化体を加工して複合磁性材料 (サンプル 21から 24) を 得た。 なお、 成形時の圧力、 および熱処理温度は実施例 1と同様である。
サンプル 9から 24について、 温度 200°Cでの抗折強度、 1 2000 A/m の磁場を印加したときの磁束密度、 電気抵抗率および密度を測定した。 なお、 温 度 2◦ 0°Cでの抗折強度は、 複合磁性材料を縦 X横 X厚みが 1 OmnaX 5 Omm X 1 Ommの角柱形状に加工し、 スパンを 4 Ommとして温度 200°Cでの三点 曲げ試験を行なうことで評価した。 その結果を表 1に示す。 表 1より比較品であるサンプル 9から 1 3では、 抗折強度と磁束密度が低下し ていることがわかる。 また、 本発明品であるサンプル 14および 15では、 いず れも良好な特性を有していることがわかる。 さらに室温で成形した比較品として のサンプル 16から 24では、 密度が低下するため、 目的とする磁束密度を得る ことが困難である。
なお、 サンプル 21から 24で PEE K量が 0 , 45質量%のときに抗折強度 が最大となる。 これは、 PEEK量が 0. 45質量。 /0未満であれば、 PEEKの 結合強度が支配的な強度因子であり、 P E E K量が 0. 45質量。んを超えると、 複合磁性粒子同士の結合力が低下するため、 全体としての強度が低下するためで ある。
以上より、 所望の特性を達成するためには、 金型潤滑を行い、 かつ PEEK量 が 0を超えて 0. 2質量%以下とする必要がある。 さらに、 PEEK量が 0. 0 1質量%以上 0. 15質量。 /0以下とすることが好ましい。
以上の本発明では、 ポリエーテルエーテルケトンの長期耐熱温度が 200 °C以 上であるため、 高温での強度が高くなり、 複合磁性材科の耐熱性が向上している ことがわかる。 さらに、 ポリエーテルエーテルケトンは、 軟化した際の粘度 (溶 融粘度) が低いため、 少量でも毛細管現象が生じ、 均一に拡散する。 また、 少量 で確実に複合磁性粒子同士を接合できるため、 有機物の量を少なくすることがで きる。 その結果、 金属磁性材料の割合を多くすることができ、 磁気的特性を高め ることができる。
さらに、 金型潤滑成形を用いるため、 成形体内の潤滑剤を減少させることがで きる。 その結果、 複合磁性材料の密度が向上し、 磁気的特性を高めることができ る。 また、 成形体内部に空孔が発生することを防止できるため、 透磁率を向上さ せることができる。
以上、 この発明の実施例について説明したが、 ここで示した実施例はさまざま に変形することが可能である。
まず、 上記の実施例では、 被覆層がリンと鉄とを含む酸化物で形成されていた 力 被覆層が金属酸化物磁性粒子で形成されていても、 上記実施例と同様の効果 を得ることができる。 この場合、 金属磁性粒子と金属酸化物磁性粒子とを混合す る必要がある。 金属磁性粒子と金属酸化物磁性粒子とを混合する方法に特に制限 はなく、 たとえばメカニカルァロイング法、 ボールミル、 振動ボールミル、 遊星 ボールミル、 メカノフュージョン、 共沈法、 化学気相蒸着法 (C V D法) 、 物理 気相蒸着法 (P V D法) 、 めっき法、 スパッタリング法、 蒸着法、 ゾルーゲル法 などのいずれを使用することも可能である。
今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考 えられるべきである。 本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲に よって示され、 特許請求の範囲と均等の意味およぴ範囲内でのすべての変更が含 まれることが意図される。
この発明に従えば、 高い耐熱性を有する複合磁性材料を得ることができる。 産業上の利用可能性
この発明に従った複合磁性材料は、 自動車用エンジンの制御機構を構成する部 品として使用することができる。

Claims

請求の範囲
1. 有機物 (40) と、 複合磁性粒子 (30) とを含む混合粉末を準備するェ 程を備え、
前記有機物 (40) の長期耐熱温度は 200°C以上であり、 前記複合磁性粒子 (30) に対する前記有機物 (40) の割合は 0質量%を超え 0. 2質量%以下 であり、 前記複合磁性粒子 (30) は、 金属磁性粒子 (10) と、 その金属磁性 粒子 (10) の表面に直接接合する、 金属酸化物を含む被覆層 (20) とを有し、 さらに、
表面に潤滑材が塗布された金型内に前記混合粉末を充填して温間成形すること により、 成形体を形成する工程と、
前記成形体を熱処理する工程とを備えた、 複合磁性材料の製造方法。
2. 前記混合粉末を準備する工程は、 前記複合磁性粒子 (30) に対する前記 有機物 (40) の割合が 0. 01質量%以上0. 1 5質量%以下の前記混合粉末 を準備する工程を含む、 請求項 1に記載の複合磁性材料の製造方法。
3. 前記成形体を形成する工程は、 温度 70 °C以上 1 50 °C以下で前記混合粉 末を温間成形する工程を含む、 請求項 1に記載の複合磁性材料の製造方法。
4. 前記混合粉末を準備する工程は、 前記有機物 (40) と、 前記複合磁性粒 子 (30) と、 潤滑材とを含む前記混合粉末を準備する工程を含む、 請求項 1に 記載の複合磁性材料の製造方法。
5. 前記混合粉末を準備する工程は、 前記有機物 (40) と、 前記複合磁性粒 子 (30) とを含み、 残部が不可避的不純物である前記混合粉末を準備する工程 を含む、 請求項 1に記載の複合磁性材料の製造方法。
PCT/JP2002/011180 2001-10-29 2002-10-28 Procede de production d'un materiau magnetique composite WO2003038843A1 (fr)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005317937A (ja) * 2004-03-31 2005-11-10 Kyocera Chemical Corp 圧粉磁心およびその製造方法
WO2006025430A1 (ja) * 2004-09-01 2006-03-09 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 軟磁性材料、圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法
JP2006100813A (ja) * 2004-09-01 2006-04-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 軟磁性材料、圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法
JP2006186072A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Fuji Electric Holdings Co Ltd 複合磁気部品の製造方法
WO2006106566A1 (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 軟磁性材料および圧粉成形体の製造方法
WO2007138853A1 (ja) * 2006-05-30 2007-12-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 軟磁性材料および圧粉磁心
JP2009295991A (ja) * 2009-07-15 2009-12-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 圧粉磁心の製造方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005336513A (ja) * 2004-05-24 2005-12-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 軟磁性材料の製造方法、軟磁性材料、圧粉磁心の製造方法、および圧粉磁心
US20080093350A1 (en) * 2006-10-18 2008-04-24 Inframat Corporation Superfine/nanostructured cored wires for thermal spray applications and methods of making
EP2139630B1 (en) * 2007-03-21 2013-05-15 Höganäs Ab (publ) Powder metal polymer composites
KR20100099912A (ko) * 2009-03-04 2010-09-15 삼성전자주식회사 반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법
CN101996723B (zh) * 2010-09-29 2012-07-25 清华大学 一种复合软磁磁粉芯及其制备方法
JP6081051B2 (ja) * 2011-01-20 2017-02-15 太陽誘電株式会社 コイル部品
FR3000834B1 (fr) * 2013-01-10 2015-02-20 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'aimants permanents par chauffage de la poudre ferromagnetique
US9963344B2 (en) * 2015-01-21 2018-05-08 National Technology & Engineering Solution of Sandia, LLC Method to synthesize bulk iron nitride
KR102417443B1 (ko) * 2015-11-03 2022-07-06 주식회사 아모그린텍 자기장 차폐시트의 제조방법 및 이를 통해 제조된 자기장 차폐시트를 포함하는 안테나 모듈
KR102425833B1 (ko) * 2015-11-03 2022-07-28 주식회사 아모그린텍 자기장 차폐시트 및 이를 포함하는 안테나 모듈
WO2019044467A1 (ja) * 2017-09-04 2019-03-07 住友電気工業株式会社 圧粉磁心の製造方法、及び圧粉磁心用原料粉末
ES2887284T3 (es) * 2019-04-17 2021-12-22 Ningbo Richen Electrical Appliance Co Ltd Una válvula de solenoide de doble bobina para una válvula de control de gas combustible y procedimiento de control de la misma
KR102220359B1 (ko) * 2019-07-08 2021-02-25 부경대학교 산학협력단 높은 방열성 및 전기절연성을 가지는 금속-폴리머 복합재료의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 복합재료
US20240006259A1 (en) * 2022-06-29 2024-01-04 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit with inductor in magnetic package

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08236329A (ja) * 1994-12-16 1996-09-13 General Motors Corp <Gm> 潤滑性強磁性粒子
JP2001155914A (ja) * 1999-11-25 2001-06-08 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 高周波用圧粉磁心およびその製造方法
JP2001210511A (ja) * 2000-01-26 2001-08-03 Nippon Funmatsu Gokin Kk 磁気回路ヨーク

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US629092A (en) * 1898-01-25 1899-07-18 Henry Schuyler Ross Means for protecting boilers, pipes, &c., from corrosion.
US754931A (en) * 1903-09-25 1904-03-15 George E Cain Butter-separator.
JPH0222802A (ja) * 1988-07-12 1990-01-25 Idemitsu Kosan Co Ltd 磁石粉末材料及び樹脂結合型磁石
US5211896A (en) * 1991-06-07 1993-05-18 General Motors Corporation Composite iron material
US5268140A (en) * 1991-10-03 1993-12-07 Hoeganaes Corporation Thermoplastic coated iron powder components and methods of making same
SE9401392D0 (sv) * 1994-04-25 1994-04-25 Hoeganaes Ab Heat-treating of iron powders
SE9402497D0 (sv) * 1994-07-18 1994-07-18 Hoeganaes Ab Iron powder components containing thermoplastic resin and methods of making same
JPH09260126A (ja) * 1996-01-16 1997-10-03 Tdk Corp 圧粉コア用鉄粉末、圧粉コアおよびその製造方法
US5980603A (en) * 1998-05-18 1999-11-09 National Research Council Of Canada Ferrous powder compositions containing a polymeric binder-lubricant blend
US6372348B1 (en) * 1998-11-23 2002-04-16 Hoeganaes Corporation Annealable insulated metal-based powder particles
JP2001230116A (ja) * 1999-12-09 2001-08-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 電磁アクチュエータ
SE0000454D0 (sv) * 2000-02-11 2000-02-11 Hoeganaes Ab Iron powder and method for the preparaton thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08236329A (ja) * 1994-12-16 1996-09-13 General Motors Corp <Gm> 潤滑性強磁性粒子
JP2001155914A (ja) * 1999-11-25 2001-06-08 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 高周波用圧粉磁心およびその製造方法
JP2001210511A (ja) * 2000-01-26 2001-08-03 Nippon Funmatsu Gokin Kk 磁気回路ヨーク

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1447824A4 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005317937A (ja) * 2004-03-31 2005-11-10 Kyocera Chemical Corp 圧粉磁心およびその製造方法
JP4675657B2 (ja) * 2004-03-31 2011-04-27 京セラケミカル株式会社 圧粉磁心の製造方法
WO2006025430A1 (ja) * 2004-09-01 2006-03-09 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 軟磁性材料、圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法
JP2006100813A (ja) * 2004-09-01 2006-04-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 軟磁性材料、圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法
US7678174B2 (en) 2004-09-01 2010-03-16 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Soft magnetic material, compressed powder magnetic core and method for producing compressed power magnetic core
JP4627023B2 (ja) * 2004-09-01 2011-02-09 住友電気工業株式会社 軟磁性材料、圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法
JP2006186072A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Fuji Electric Holdings Co Ltd 複合磁気部品の製造方法
WO2006106566A1 (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 軟磁性材料および圧粉成形体の製造方法
US7641745B2 (en) 2005-03-29 2010-01-05 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Soft magnetic material and method of producing powder compact
WO2007138853A1 (ja) * 2006-05-30 2007-12-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 軟磁性材料および圧粉磁心
US8241518B2 (en) 2006-05-30 2012-08-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Soft magnetic material and dust core
JP2009295991A (ja) * 2009-07-15 2009-12-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 圧粉磁心の製造方法

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Publication number Publication date
US7258812B2 (en) 2007-08-21
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