説明

圧粉磁心及びその製造方法

【課題】その目的は、成形体の強度を高くし、焼鈍工程に輸送するときに成形体が破損することがない、機械的強度に優れた圧粉磁心を提供する。
【解決手段】
混合工程では、平均粒径が30〜100μmが第1の非晶質軟磁性合金粉末と、平均粒径が1〜15μmの第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛と、軟化点が前記非晶質軟磁性合金粉末の結晶化温度以下の低融点ガラスを混合する。被覆工程では、混合工程を経た混合物を0.75wt%〜2.0wt%のメチルフェニルシリコーンで被覆する。成形工程では、混合工程を経た混合物を25℃〜200℃の金型で加圧成形して成形体を作製する。焼鈍工程では、成形工程を経た成形体を焼鈍して圧粉磁心を作製する。結着性絶縁樹脂として、メチルフェニルシリコーンを混合することで、非晶質軟磁性合金粉末の表面にシリカ層が形成され、シリカ層がバインダーとして粉末同士を結着させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非晶質軟磁性合金粉末と、結着性絶縁樹脂としてメチルフェニル系樹脂とを使用し、成形体の強度を高めた圧粉磁心及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
各種電子機器の高性能化・多機能化に伴い大電流化が進み、それに使用されるチョークコイル等の磁心に用いられる軟磁性材料において、大電流でも特性変化の小さい特性が要求されている、すなわち優れた直流重畳特性と低損失が求められている。高周波で用いられるチョークコイルとして、フェライト磁心や圧粉磁心が使用されている。これらの中で、フェライト磁心は飽和磁束密度が小さいと言う欠点を有している。
【0003】
これに対して、金属合金粉末を成形して作製される圧粉磁心は、軟磁性フェライトに比べて高い飽和磁束密度を持つため、直流重畳特性に優れている。この金属合金粉末として珪素・アルミ・鉄合金であるセンダスト、ニッケル・鉄合金であるパーマロイ、珪素・鉄合金である珪素鋼等が用いられている。また、より低損失な合金としてアモルファス合金(非晶質軟磁性合金)が検討されている。このような非晶質軟磁性合金の粉末を用いて圧粉磁心とするためには、特許文献1〜3に記載された発明のように、非晶質軟磁性合金粉末を低融点ガラスと有機バインダーなどと混合して高圧で圧縮成形した後、熱処理を行う方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特公平10−212503号公報
【特許文献2】特開2001−73062号公報
【特許文献3】特開2006−176817号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら特許文献1は、非晶質軟磁性合金粉末の結晶化温度より低い低融点ガラスを固着させ、ホットプレス法で温度400〜480℃、圧力1G〜2GPaの高圧力で高密度成形を行う方法である。この方法では、400〜480℃で1G〜2GPaの圧力を加えるための装置が必要であるという問題点があった。さらに、ダイ・フローティング法による1軸成形などの方法で、成形を行う場合には、常温では、低融点ガラスが融着せず、成形することができない問題点もある。
【0006】
特許文献2は、非晶質軟磁性合金粉末を、低融点ガラスと有機バインダーなどと混合して、温室で高圧で成形を行う方法である。この方法では、結着性絶縁樹脂としてエポキシ樹脂を使用した場合の実施例の記載しかなく、また、結着性絶縁樹脂と成形体の強度については、記載されていない。成形体の強度の強度が低いと、成形工程後に焼鈍工程に移行する際の輸送時に、成形体が破損するという問題点がある。
【0007】
特許文献3は、非晶質軟磁性合金粉末の一部を水素雰囲気中で脆化処理を行うことで、成形圧力が低くても小さな粒径の粉末が隙間を埋めることで、成形密度を高くし、機械的強度と圧粉磁心の特性を上げる方法である。この方法では、潤滑性樹脂と成形体の強度との関係については、まったく記載されていない。また、小さな粒径の粉末が隙間を埋めることにより成形密度を高くし、粉砕することで、内部歪みが発生しヒステリシス損失の増加する問題点のほかに、工程が複雑化する問題点もあった。
【0008】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、その目的は、非晶質軟磁性合金粉末を利用した圧粉磁心において焼鈍工程前の成形体の強度を高くすることにより、圧粉磁心を成形工程後に焼鈍工程に移行する際の輸送時に、成形体が破損することのない機械的強度に優れた圧粉磁心とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記の目的を達成するために、本発明の圧粉磁心は、第1の非晶質軟磁性合金粉末と、前記第1の非晶質軟磁性合金粉末より粒子径が小さい第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂と、軟化点が前記非晶質軟磁性合金粉末の結晶化温度以下の低融点ガラスを混合し、その混合物を結着性絶縁樹脂で被覆し、その表面を被覆した混合物を加圧成形処理して成形体を作製し、その成形体を焼鈍してなるものであり、前記結着性絶縁樹脂が、非晶質軟磁性合金粉末に対して0.75wt%〜2.0wt%のメチルフェニルシリコーンであることを特徴とする。
【0010】
なお、成形体の密度及び強度を高くするために、第1の非晶質軟磁性合金粉末の平均粒径が30〜100μmとし第2の非晶質軟磁性合金粉末の平均粒径が1〜15μmとしたり、第1の非晶質軟磁性合金粉末70〜95wt%と第2の非晶質軟磁性合金粉末5〜30wt%とを混合したり、25℃〜150℃の温度の金型で成形体を作成することにより作製した圧粉磁心も本発明の一態様である。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、非晶質軟磁性合金粉末を利用した圧粉磁心の成形強度を高くすることができるので、焼鈍工程に移行する際の輸送時に、成形体が破損することがない、機械的強度に優れた圧粉磁心を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施例の第1の特性比較における結着性絶縁樹脂の添加量と成形体の強度関係及び密度を示したグラフ
【図2】本発明の実施例の第2の特性比較における第2の粉末の添加量と成形体の強度及び密度の関係を示したグラフ
【図3】本発明の実施例の第3の特性比較における第2の粉末の平均粒径と成形体の強度及び密度の関係を示したグラフ
【図4】本発明の実施例の第4の特性比較における金型の温度と成形体の強度の関係を示したグラフ
【図5】本発明の実施例の第4の特性比較における金型の温度と成形体の密度の関係を示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【0013】
[1.製造工程]
本実施形態の圧粉磁心の製造方法は、次のような各工程を有する。
(1)第1の非晶質軟磁性合金粉末と、第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂と、低融点ガラスを混合する混合工程。
(2)第1の混合工程を経た混合物に対して、結着性絶縁樹脂で被覆する被覆工程。
(3)被覆工程を経て表面を被覆した混合物を、加圧成形処理して成形体を作製する成形工程。
(4)成形工程を経た成形体を焼鈍処理する焼鈍工程。
以下、各工程を具体的に説明する。
【0014】
(1)混合工程
混合工程では、非晶質軟磁性合金粉末のうち70〜85wt%を平均粒径が30〜100μmの第1の粉末とし、残りの15〜30wt%を粒径が異なる平均粒径1〜15μmの第2の粉末とする。さらに、添加量が非晶質軟磁性合金粉末に対して0.5wt%のリン酸系の低融点ガラス及び添加量が非晶質軟磁性合金粉末に対して0.5wt%の潤滑性樹脂を混合機(V型混合機)を使用して2時間混合する。非晶質軟磁性合金粉末として、Si成分が6.7%、B成分が2.5%、Cr成分が2.5%、C成分が0.75%、残り成分がFeであるFe基非晶質軟磁性合金粉末を使用する。ここで、第1の粉末にそれより平均粒径の小さい第2の粉末を加えることにより、成形時に第1の粉末の隙間が第2の粉末で埋められ、成形密度が高くなる。
【0015】
低融点ガラスとしては、ビスマス系及びリン酸系の低融点ガラスの他に、軟化点が前記非晶質軟磁性合金粉末の結晶化温度以下のガラスを使用することができる。軟化点が非晶質軟磁性合金粉末の結晶化温度以下のガラスを使用することで、ガラスが軟化する温度まで加熱した場合でも、非晶質軟磁性合金粉末の結晶化による磁気特性の低減を防止することができる。
【0016】
潤滑性樹脂を添加することにより、成形密度を高くすることができる。ここで潤滑性樹脂として、ステアリン酸及びその金属塩ならびにエチレンビスステアラマイドなどのワックスが使用できる。これらを混合することにより、粉末同士の滑りを良くすることができるので、混合時の密度を向上させ成形密度を高くすることができる。さらに、成形時の上パンチの抜き圧低減、金型と粉末の接触によるコア壁面の縦筋の発生を防止することが可能である。
【0017】
(2)被覆工程
前記混合工程を経た混合物を結着性絶縁樹脂で被覆する被覆工程では、第1の混合工程を経た混合物と結着性絶縁樹脂であるメチルフェニルシリコーンとを混合する。ここで添加されたメチルフェニルシリコーンの添加量は、非晶質軟磁性合金粉末に対して0.75〜2.0wt%が適量である。これよりも少なければ成形体の強度が不足して、割れが発生する。これより多いと、密度低下による最大磁束密度の低下、ヒステリシス損失の増加による磁気特性が低下する問題が発生する。このメチルフェニルシリコーンは、200℃前後で加熱乾燥することで、成形時のバインダー(結着剤)として作用する。さらに350℃程度でSi基に直結しているメチル基が熱分解する。その後、シリカ(SiO2)層として、非晶質軟磁性合金粉末の表面に残り、これが強固なバインダー及び絶縁膜となる。また、シランカップリング剤を加えることもできる。シランカップリング剤を使用した場合は、シリコーンレジンの分量を少なくすることができる。相性の良いシランカップリング剤の種類としては、アミノ系のシランカップリング剤で特に、γ-アミノプロピルトリエトキシシランが良い。
【0018】
(3)成形工程
前記被覆工程を経た混合物を、加圧成形処理して成形体を作製する成形工程では、結着性絶縁樹脂で被覆した混合物を加圧成形する。前記被覆工程を経た混合物に対して、金型温度が25℃〜150℃にて加圧成形することにより、成形体を形成する。この時、加圧乾燥された結着性絶縁樹脂は、成形時のバインダーとして作用する。
【0019】
(4)焼鈍工程
焼鈍工程では、前記成形体に対して、大気中で450℃を2時間保持する焼鈍処理を行うことで圧粉磁心が作製される。450℃の温度を保持することは、非晶質である軟磁性合金粉末の結晶化温度以下で、ある程度の圧環強度を維持するためである。一方、焼鈍温度を上げ過ぎると絶縁性能の劣化から磁気特性が劣化するため、特に渦電流損失が大きく増加してしまうことにより、鉄損が増加するのを抑制するためである。
【0020】
また、前記成形体に対して、大気中で350℃を2時間保持し、その後窒素雰囲気に切り換えて470℃を2時間保持する焼鈍処理を行うこともできる。結着性絶縁樹脂として、メチルフェニルシリコーンを使用すると、潤滑性樹脂として添加したステアリン酸とその金属塩による触媒効果によりメチルフェニルシリコーンの熱分解速度が速く成る。これにより、非晶質軟磁性合金粉末の表面に丈夫なシリカ層が形成され、このシリカ層がバインダーとして非晶質軟磁性合金粉末同士を結着させる。
【実施例1】
【0021】
本発明の実施例1〜13を、表1〜4を参照して、以下に説明する。
[1.測定項目]
測定項目として、圧環強度と透磁率とコアロスを次のような手法により測定する。圧環強度は、JIS 2507に基づき測定した。透磁率は、作製された圧粉磁心に1次巻線(20ターン)を施し、インピーダンスアナライザー(アジレントテクノロジー:4294A)を使用することで、100kHz、0.5Vにおけるインダクタンスから算出した。
【0022】
コアロスは、圧粉磁心に1次巻線(20ターン)及び2次巻線(5ターン)を施し、磁気計測機器であるBHアナライザ(岩通計測株式会社:SY−8232)を用いて周波数 100kHz、最大磁束密度Bm=0.1Tの条件下で鉄損を測定した。
【0023】
[2.第1の特性比較(粘着性樹脂の比較)]
第1の特性比較では、非晶質軟磁性合金粉末と混合する粘着性樹脂の種類の比較を行った。本特性比較で使用する試料は、平均粒径が45μmの第1の非晶質軟磁性合金粉末85wt%と、平均粒径が4.3μmの第2の非晶質軟磁性合金粉末15wt%とに対して、下記の処理を行うことにより作製した。
【0024】
項目Aでは、比較例1,2及び実施例1〜4として、第1及び第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、軟化点が410℃のリン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、メチルフェニル系シリコーン粘着剤を0.25wt%〜2.0wt%混合し、150℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
項目Bでは、比較例3として、第1及び第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%と、平均粒子径が5.0μmのPE(ポリエチレン)粉末とを2.0wt%をV型混合機で2時間混合した。
項目Cでは、比較例4として、第1及び第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、PVA(ポリビニル)水溶液(12%水溶液)を2.0wt%混合し、100℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
項目Dでは、比較例5として、第1及び第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、EAA(アクリル酸共重合樹脂)エマルジョン溶液を2.0wt%混合し、100℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
【0025】
これらの項目A〜Dの試料を室温にて、1700MPaの圧力で加圧成形し、外径16mm、内径8mm、高さ5mmのリング状の成形体を作製し、この成形体の強度を比較した。表1は、項目A〜Dの比較例1〜5及び実施例1〜4について、非晶質軟磁性合金粉末と混合する潤滑性樹脂の種類と添加量と圧粉磁心の特性について示した表である。この表の中で特性として、相対密度、成形体強度について測定した。また、図1は、メチルフェニル系シリコーン粘着剤の添加量と成形体の強度及び密度の関係を示した図である。
【表1】

【0026】
表1及び図1からは、メチルフェニル系シリコーン粘着剤を混合した場合、結着性絶縁樹脂の添加量を多くすると成形体の強度の高くなることが判る。すなわち、項目Aのメチルフェニル系シリコーン粘着剤を混合した比較例1,2と実施例1〜4とを比較すると、メチルフェニル系シリコーン粘着剤の添加量が、非晶質軟磁性合金粉末に対して0.50wt%以下の比較例1,2は、成形体の強度が2.0MPa未満であるのに対し、メチルフェニル系シリコーン粘着剤の添加量が、非晶質軟磁性合金粉末に対して0.75wt%〜2.0wt%の実施例1〜4は、成形体の強度が2.0MPa以上となることが判る。
【0027】
実施例1〜4からは、メチルフェニル系シリコーン粘着剤の添加量を多くするに従って、成形体の相対密度が低下することが判る。すなわち、メチルフェニル系シリコーン粘着剤の添加量が、非晶質軟磁性合金粉末に対して2.0wt%を超えると、相対密度が、82.6%以下になる。相対密度が小さくなると、圧粉磁心の直流重畳特性の劣化の原因となるので、メチルフェニル系シリコーン粘着剤の添加量は、非晶質軟磁性合金粉末に対して2.0wt%以下が望ましい。
【0028】
また、表1の実施例4と比較例3〜5を比較すると、添加する潤滑性樹脂の量が同じでも、潤滑性樹脂の種類により成形体の強度に差が出ることが判る。すなわち、メチルフェニル系シリコーン粘着剤を2.0wt%添加した実施例4と、PE(ポリエチレン)粉末、PVA(ポリビニル)水溶液及びEAA(アクリル酸共重合樹脂)エマルジョン溶液を2.0wt%添加した添加した比較例3〜5では、成形体の強度の差が2〜3倍となることが判る。
【0029】
以上より、メチルフェニル系シリコーン結着剤を、非晶質軟磁性合金粉末に対して0.75wt%〜2.0wt%添加することで、焼鈍工程前の成形体の強度が高い圧粉自身を作製することができる。同時に、透磁率の面でも優れた特性を備えることができ、優れた磁気特性を有する圧粉磁心を提供できる。
【0030】
[3.第2の特性比較(第2の非晶質軟磁性合金粉末の添加量の比較)]
第2の特性比較では、第1の非晶質軟磁性合金粉末と混合する第2の非晶質軟磁性合金粉末の添加量の比較を行った。本特性比較で使用する試料は、平均粒径が45μmの第1の非晶質軟磁性合金粉末70〜100wt%と、平均粒径が6.0μmの第2の非晶質軟磁性合金粉末0〜30wt%とに対して、下記の処理を行うことにより作製した。
【0031】
項目Eでは、比較例6として、第1の非晶質軟磁性合金粉末を100wt%と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、メチルフェニル系シリコーン粘着剤を1.0wt%混合し、150℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
項目Fでは、比較例7及び実施例5〜8として、第1の非晶質軟磁性合金粉末を70〜95wt%と、第2の非晶質軟磁性合金粉末を5〜30wt%と、潤滑性樹脂を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、メチルフェニル系シリコーン粘着剤を1.0wt%混合し、150℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
【0032】
これらの項目E及びFの試料を室温にて、1700MPaの圧力で加圧成形し、外径16mm、内径8mm、高さ5mmのリング状の成形体を作製し、成形体の強度を比較した。表2は、項目E,Fの比較例6,7及び実施例5〜8について、第1の非晶質軟磁性合金粉末と混合する第2の非晶質軟磁性合金粉末の添加量と圧粉磁心の特性について示した表である。この表の中で特性として、相対密度、成形体強度について測定した。また、図2は、第2の非晶質軟磁性合金粉末の添加量と成形体の強度の関係を示した図である。
【表2】

【0033】
表2及び図2からは、第2の非晶質軟磁性合金粉末を添加すると、成形体の強度が高くなることが判る。すなわち、第2の非晶質軟磁性合金粉末を添加しない比較例6と、第2の非晶質軟磁性合金粉末を添加する比較例7及び実施例5〜8とを比較すると、第2の非晶質軟磁性合金粉末を添加した比較例7及び実施例5〜8は、成形体の強度が高くなる。
【0034】
第2の非晶質軟磁性合金粉末を添加した比較例7と実施例5〜8とを比較すると、第2の非晶質軟磁性合金粉末の含有量を多くするに従って、成形体の強度が低下することが判る。すなわち、第2の非晶質軟磁性合金粉末の含有量が5wt%以上では、成形体の強度が1.4MPa以上となり十分な成形体強度を得られる。一方、第2の非晶質軟磁性合金粉末の含有量が30wt%を超えると、全体の比表面積が増加するため、樹脂量が足りなくなることにより、成形体の強度が低下する。
【0035】
以上より、第2の非晶質軟磁性合金粉末の含有量を5wt%〜30wt%とすることで、焼鈍工程前の成形体の強度が高い圧粉自身を作成することができる。同時に、透磁率の面でも優れた特性を備えることができ、優れた磁気特性を有する圧粉磁心を提供できる。
【0036】
[4.第3の特性比較(第2の非晶質軟磁性合金粉末の粒子径の比較)]
第3の特性比較では、第1の非晶質軟磁性合金粉末と混合する第2の非晶質軟磁性合金粉末の粒子径の比較を行った。本特性比較で使用する試料は、平均粒径が45μmの第1の非晶質軟磁性合金粉末85wt%と、平均粒径が4.3μm〜11.7μmの第2の非晶質軟磁性合金粉末15wt%とに対して、下記の処理を行うことにより作製した。
【0037】
項目Gでは、実施例2,6,9として、第1の非晶質軟磁性合金粉末と、平均粒径が4.3μm〜11.7μmの第2の非晶質軟磁性合金粉末15wt%と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、メチルフェニル系シリコーン粘着剤を1.0wt%混合し、150℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
【0038】
この項目Gの試料を室温にて、1700MPaの圧力で加圧成形し、外径16mm、内径8mm、高さ5mmのリング状の成形体を作製し、この成形体の強度を比較した。表3は、本実施例において、実施例2,6,9として第1の非晶質軟磁性合金粉末と混合する第2の非晶質軟磁性合金粉末と圧粉磁心の特性について示した表である。この表の中で特性として、相対密度、成形体強度について測定した。また、図3は、第2の非晶質軟磁性合金粉末の平均粒径と成形体の強度の関係を示した図である。
【表3】

【0039】
表3及び図3からは、第2の非晶質軟磁性合金粉末の粒子径を小さくするに従って、成形体の強度が高くなることが判る。すなわち、第2の非晶質軟磁性合金粉末を加えることにより、成形時に第1の粉末の隙間を第2の粉末が埋めることにより、成形密度が高くなる。この第2の粉末の作用により、成形時の圧力が同じでも、密度の高い圧粉磁心を作製することが可能である。一方、第2の非晶質軟磁性合金粉末の粒子径が1μm未満は、製造が難しいという問題点があり、製造コストが増大してしまう。第2の非晶質軟磁性合金粉末の粒子径が15μmを超えると、第2の粉末が第1の粉末の隙間を十分に埋めることができなくなりるので成形密度の低下が起こる。
【0040】
以上より、第2の非晶質軟磁性合金粉末の粒子径を1〜15μmとすることで、焼鈍工程前の成形体の強度が高い圧粉自身を作成することができる。同時に、透磁率の面でも優れた特性を備えることができ、優れた磁気特性を有する圧粉磁心を提供できる。
【0041】
[5.第4の特性比較(金型温度の比較)]
第4の特性比較では、成形体を成形する金型の温度の比較を行った。本特性比較で使用する試料は、平均粒径が45μmの第1の非晶質軟磁性合金粉末70〜85wt%と、平均粒径が4.3μmの第2の非晶質軟磁性合金粉末15〜30wt%とに対して、下記の処理を行うことにより作製した。
【0042】
項目Hでは、実施例10〜17として、第1の非晶質軟磁性合金粉末を85wt%と、第2の非晶質軟磁性合金粉末を15wt%と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、メチルフェニル系シリコーン粘着剤を1.0wt%混合し、150℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
項目Iでは、実施例18〜25として、第1の非晶質軟磁性合金粉末を70wt%と、第2の非晶質軟磁性合金粉末を30wt%と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、メチルフェニル系シリコーン粘着剤を1.0wt%混合し、150℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
項目Jでは、比較例8〜15として、第1の非晶質軟磁性合金粉末を70wt%と、第2の非晶質軟磁性合金粉末を30wt%と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、EAA(アクリル酸共重合樹脂)エマルジョン溶液を2.0wt%混合し、100℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
【0043】
これらの項目H〜Jの試料を25〜100℃の金型にて、1700MPaの圧力で加圧成形し、外径16mm、内径8mm、高さ5mmのリング状の成形体を作製し、この成形体の強度を比較した。表4は、比較例8〜15及び実施例10〜25について、第1の非晶質軟磁性合金粉末と第2の非晶質軟磁性合金粉末と結着性絶縁樹脂と金型の温度の比較と圧粉磁心の特性について示した表である。この表の中で特性として、相対密度、成形体強度について測定した。また、図4は、金型温度と成形体の強度の関係を示した図であり、図5は、金型温度と成形体の密度の関係を示した図であり。
【表4】

【0044】
表4及び図4,5からは、結着性絶縁樹脂としてメチルフェニルシリコーンを使用した場合、金型の温度を高くするに従って、成形体の密度が高くなることにより強度が高くなることが判る。すなわち、実施例10〜17の場合、金型の温度を高くするに従って、成形体の強度が上昇する。特に、金型の温度が60℃以上では、成形体強度が4.1MPa以上となる。一方、金型の温度が150℃を超えると、金型の温度に対する成形体の強度の上昇率が低くなることが判る。また、金型温度が200℃を超えると、粉末粒子の流れ性の問題及びWAXの融点の問題があり好ましくない。このことは、第1の絶縁樹脂と第2の絶縁樹脂の含有量を変化させた実施例10〜17も同様である。
【0045】
以上より、成形時の金型の温度を25〜200℃、好ましくは60℃〜150℃とすることで、焼鈍工程前の成形体の強度が高い圧粉自身を作成することができる。同時に、透磁率の面でも優れた特性を備えることができ、優れた磁気特性を有する圧粉磁心を提供できる。
【0046】
[6.第5の特性比較(焼鈍処理を行う雰囲気の比較)]
第5の特性比較では、成形体に対して焼鈍処理を行う雰囲気の種類の比較を行った。本特性比較で使用する試料は、平均粒径が45μmの第1の非晶質軟磁性合金粉末85wt%と、平均粒径が4.3μmの第2の非晶質軟磁性合金粉末15wt%とに対して、下記の処理を行うことにより作製した。
【0047】
項目Kでは、実施例26,27として、第1及び第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、メチルフェニル系シリコーン粘着剤を1.0wt%混合し、150℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
項目Lでは、比較例16,17として、第1及び第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%と、平均粒子径が5.0μmのPE(ポリエチレン)粉末とを2.0wt%をV型混合機で2時間混合した。
項目Mでは、比較例18,19として、第1及び第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、PVA(ポリビニル)水溶液を2.0wt%混合し、100℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
項目Nでは、比較例20,21として、第1及び第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂としてステアリン酸亜鉛を0.5wt%と、リン酸系の低融点ガラスを3.0wt%とをV型混合機で2時間混合した。その後、EAA(アクリル酸共重合樹脂)エマルジョン溶液を2.0wt%混合し、100℃で2時間乾燥後、篩通し(目開き300μm)を行った。
【0048】
これらの項目K〜Nの試料を室温にて、1700MPaの圧力で加圧成形し、外径16mm、内径8mm、高さ5mmのリング状の成形体を作製し、大気中と窒素雰囲気中で焼鈍処理を行い、磁気特性と、焼鈍処理後の成形体の強度を比較した。表5は、本実施例において、比較例26,27及び比較例16〜21として成形体に対して焼鈍処理を行う雰囲気の種類の比較と圧粉磁心の磁気特性について示した表である。この表の中で特性として、相対密度、成形体強度及びコアロス(Pcv)について測定した。
【表5】

【0049】
表5からは、結着性絶縁樹脂としてメチルフェニルシリコーンを使用した実施例26,27の場合、大気中及び窒素雰囲気中で焼鈍しても強度が高くなることが判る。これは、潤滑性樹脂としてステアリン酸の二価の金属塩であるステアリン酸亜鉛を使用することで、メチルフェニルシリコーンの熱分解速度(温度)を早めることが可能となるからである。これにより、非晶質軟磁性合金粉末の表面に丈夫なシリカ層が形成され、このシリカ層がバインダーとして粉末同士を結着させることにより高い強度を実現することができる。
【0050】
これに対して結着性絶縁樹脂として、PE(ポリエチレン)粉末、PVA(ポリビニル)水溶液及びEAA(アクリル酸共重合樹脂)エマルジョン溶液を使用した比較例13〜18では、大気中で熱処理を行った場合と窒素雰囲気中で熱処理をした場合を比較すると、窒素雰囲気中で熱処理を行うと大気中で熱処理を行う場合に比べて1/2以下の強度しか得られなくなることが判る。これは、潤滑性樹脂として添加したステアリン酸亜鉛が触媒として作用せず、結着性絶縁樹脂が炭素として粉末の表面に残るために、強度が低下するからである。
【0051】
以上より、結着性絶縁樹脂にメチルフェニルシリコーンを使用することで、大気中及び窒素雰囲気中で焼鈍しても、強度が高い圧粉自身を作成することができる。同時に、透磁率の面でも優れた特性を備えることができ、優れた磁気特性を有する圧粉磁心を提供することができる。
【0052】
[他の実施例]
本発明は、前記の実施例に限定されるものではない。以下のような他の実施形態も包含する。
【0053】
(a)前記実施形態において使用した第1の非晶質軟磁性合金粉末は、平均粒経45μmに限定するものではなく、平均粒径が30〜100μmの範囲のもので構わないが、この範囲より平均粒径が大きいと渦電流損失が増大し、一方、この範囲より平均粒径が小さいと、密度低下によるヒステリシス損失が増加する。
(b)非晶質である軟磁性合金粉末の非晶質軟磁性合金粉末のうち第2の非晶質軟磁性合金粉末として水アトマイズ法で作製した非晶質軟磁性合金粉末を使用することもできる。平均粒径が15μm以下の水アトマイズ法は、金属粉末の製造方法の一種であり、表面が平坦で比較的球に近い粉末を得ることができるので、安価で低損失な圧粉磁心を作製することが可能である。
【0054】
(c)本発明は、上記のような実施例において作製された圧粉磁心に限定されるものではなく、この圧粉磁心にコイルを巻回することによりチョークコイルを作製する実施形態も包含する。これにより、上述したような第1〜21の実施例において得られた効果を当該チョークコイルにおいても同様に奏することが可能となる。
(d)本発明は、上記のような実施例において作製された圧粉磁心に限定されるものではなく、この圧粉磁心にコイルを巻回することによりチョークコイルを作製する実施形態も含有する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の非晶質軟磁性合金粉末と、前記第1の非晶質軟磁性合金粉末より粒子径が小さい第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂と、軟化点が前記非晶質軟磁性合金粉末の結晶化温度以下の低融点ガラスとを混合し、
その混合物を結着性絶縁樹脂で被覆し、その表面を被覆した混合物を加圧成形処理して成形体を作製し、その成形体を焼鈍してなる圧粉磁心において、
前記結着性絶縁樹脂が、前記非晶質軟磁性合金粉末に対して0.75wt%〜2.0wt%のメチルフェニル系シリコーン粘着剤であることを特徴とする圧粉磁心。
【請求項2】
前記第1の非晶質軟磁性合金粉末の平均粒径が30〜100μmであり、
前記第2の非晶質軟磁性合金粉末の平均粒径が1〜15μmであり、
第1の非晶質軟磁性合金粉末70〜95wt%と、第2の非晶質軟磁性合金粉末5〜30wt%とを混合することを特徴とする請求項1に記載の圧粉磁心。
【請求項3】
前記成形体が、25℃〜200℃の温度の金型で成形された成形体であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の圧粉磁心。
【請求項4】
第1の非晶質軟磁性合金粉末と、前記第1の非晶質軟磁性合金粉末より粒子径が小さい第2の非晶質軟磁性合金粉末と、潤滑性樹脂と、軟化点が前記非晶質軟磁性合金粉末の結晶化温度以下の低融点ガラスを混合する混合工程と、
第1の混合工程を経た混合物を結着性絶縁樹脂で被覆する被覆工程と、
被覆工程を経た混合物を、加圧成形処理して成形体を作製する成形工程と、
成形工程を経た成形体を焼鈍処理する焼鈍工程とを有する圧粉磁心の製造方法において、
前記結着性絶縁樹脂が、前記非晶質軟磁性合金粉末に対して0.75wt%〜2.0wt%のメチルフェニル系シリコーン粘着剤であることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。
【請求項5】
前記第1の非晶質軟磁性合金粉末の平均粒径が30〜100μmであり、
前記第2の非晶質軟磁性合金粉末の平均粒径が1〜15μmであり、
第1の非晶質軟磁性合金粉末70〜95wt%と、第2の非晶質軟磁性合金粉末5〜30wt%とを混合することを特徴とする請求項4に記載の圧粉磁心の製造方法。
【請求項6】
前記成形工程において、前記成形体を25℃〜200℃の温度の金型で加圧成形処理することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の圧粉磁心の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2011−40473(P2011−40473A)
【公開日】平成23年2月24日(2011.2.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−184574(P2009−184574)
【出願日】平成21年8月7日(2009.8.7)
【出願人】(390005223)株式会社タムラ製作所 (526)
【Fターム(参考)】