(57)【要約】      （修正有）【課題】成形性の悪いアモルファス磁性粉末を使用して複雑な形状を有する小型で安価な磁性コアおよびこの磁性コアを用いた磁性素子を提供する。【解決手段】磁性コア１は、磁性材料の熱硬化成形体からなり、磁性材料が磁性粉末および熱硬化性結着樹脂４の混合物であり、磁性粉末が無機絶縁被膜３で被覆されたアモルファス金属粉末２であり、無機絶縁材被膜３が、アモルファス金属粉末２の結晶化開始温度よりも低温で軟化する低融点ガラスであり、磁性粉末と熱硬化性結着樹脂４との合計量に対して、磁性粉末が９７質量％以上９８質量％以下、熱硬化性結着樹脂４が２質量％以上３質量％以下それぞれ含まれており、磁性コア１を任意の断面で切断したとき、内部空孔５を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料の熱硬化成形体からなる磁性コアであって、
前記磁性材料が、磁性粉末および熱硬化性結着樹脂の混合物であり、
前記磁性粉末が、無機絶縁材で被覆されたアモルファス金属粉末であり、
前記無機絶縁材が、前記アモルファス金属粉末の結晶化開始温度よりも低温で軟化する低融点ガラスであり、
前記磁性粉末と前記熱硬化性結着樹脂との合計量に対して、前記磁性粉末が９７質量％以上９８質量％以下、前記熱硬化性結着樹脂が２質量％以上３質量％以下それぞれ含まれており、
磁性コアを任意の断面で切断したとき、内部空孔を有する断面組織を有することを特徴とするアモルファス磁性コア。
【請求項２】
前記磁性コアの理論密度比が８０〜８５％であることを特徴とする請求項１記載のアモルファス磁性コア。
【請求項３】
前記磁性粉末は、篩目開き１５０μｍの篩を通過し、同２５μｍの篩を通過しない粒子であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のアモルファス磁性コア。
【請求項４】
前記低融点ガラスが、Ａｌ2Ｏ3を含むＰ2Ｏ5系低融点ガラスであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載のアモルファス磁性コア。
【請求項５】
前記熱硬化性結着樹脂が、潜在性硬化剤を含むエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載のアモルファス磁性コア。
【請求項６】
前記アモルファス金属粉末が、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系またはＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系アモルファス金属粉末であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項記載のアモルファス磁性コア。
【請求項７】
前記アモルファス磁性コアの比透磁率が１０〜３０であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項記載のアモルファス磁性コア。
【請求項８】
前記アモルファス磁性コアが、高周波焼入れ用コアであることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項記載のアモルファス磁性コア。
【請求項９】
アモルファス磁性コアと、このアモルファス磁性コアの周囲に巻回されたコイルとを含み、電子機器回路に組み込まれる磁性素子であって、
前記磁性コアが請求項１から請求項７までのいずれか１項記載のアモルファス磁性コアであることを特徴とする磁性素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインダクタ、トランス、アンテナ（バーアンテナ）、チョークコイル、フィルタ、センサ等の電気機器あるいは電子機器に用いられる、アモルファス磁性コアおよび磁性素子に関する。また、高周波焼入れ装置に使用される高周波焼入れ用コアに関する。特に、アモルファス金属粉末のように粉末硬度が高く、塑性変形しにくい粉末の圧縮性や成形性を改善したアモルファス磁性コアに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気・電子機器の小型化、高周波数化、大電流化が進む中で、磁性コアにも同様の対応が求められているが、現在主流のフェライト材料では材料特性そのものが限界にきており、新たな磁性コア材料が模索されている。例えば、フェライト材料は、センダストやアモルファス金属などの圧縮磁性材料やアモルファス箔帯等に置き換えられつつある。しかし、上記圧縮磁性材料は成形性が悪く、焼成後の機械的強度も低い。また、上記アモルファス箔帯は巻線・切断・ギャップ形成から製造コストが高くなる。このため、これら磁性材料の実用化が遅れている。
【０００３】
成形性の悪い磁性粉末を使用してバリエーションのある形状や特性を有する小型で安価な磁性コアの製造方法を提供することを目的として、本出願人は、射出成形に用いる樹脂組成物に含まれる磁性粉末を絶縁材で被覆し、圧粉成形磁性体および圧粉磁石成形体のいずれかを上記樹脂組成物中にインサート成形し、圧粉成形磁性体あるいは圧粉磁石成形体が射出成形温度よりも低い融点を持つ結着剤を含有する、所定の磁気特性を有するコア部品を射出成形により製造する方法について特許を得ている（特許文献１）。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の方法では、射出成形ができるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの熱可塑性樹脂に、アモルファス金属などの磁性粉末を適用すると、配合できる磁性粉末は８８質量％程度が限界となる。これ以上磁性粉末の配合量を増加すると、クラックが発生するなどコア部品として十分な機械的強度が得られないという問題がある。また、磁性粉末の配合量を増加させることができないので、透磁率を向上させることができない、コア部品の小型化が図れないという問題がある。
【０００５】
アモルファス金属粉末単体および絶縁材で被覆されたアモルファス金属粉末から選ばれた少なくとも１つの磁性粉末と、潜在性硬化剤により硬化されるエポキシ樹脂からなる熱硬化性結着樹脂とを圧縮成形・熱硬化してなる磁性コア部品に関して本出願人は特許出願している（特許文献２）。
【０００６】
しかし、特許文献２に開示されている磁性コア部品は、アモルファス金属粉末表面に形成される絶縁材に関して具体的な開示はなく、また、絶縁材により絶縁性が保持されると共に、機械的強度に優れた内部空孔を有する断面組織の磁性コアは開示されていない。
【０００７】
また、従来の高周波焼入れ用コアとして、反応室にアモルファス磁性合金の薄帯を送給し、酸素、ＳｉＨ４等のＳｉＯ２成膜用ソースガスおよびキャリヤガスを供給し、薄帯を誘導加熱することによりソースガスを薄帯表面で分解反応させてＳｉＯ２の膜を薄帯表面に形成し、こうして得られたＳｉＯ２被覆アモルファス磁性合金の薄帯を巻回する、高周波用アモルファスコアの製造方法が提案されていた（特許文献３）。
【０００８】
しかし、特許文献３に記載の高周波用アモルファスコアの製造方法においては、高価なＣＶＤ〔（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）化学気相成長法〕装置を必要とし、ＣＶＤ装置において煩雑な製造工程が必要とされ、これらに伴って高価なコアとなる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４７６３６０９号公報
【特許文献２】特開２０１５−１８５７７６号公報
【特許文献３】特開昭６３−１４４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
フェライトに代わる材料として、アモルファスやセンダストなどの圧粉磁性材料の圧縮性や成形性を向上させるために、従来はポリビニルアルコール樹脂等を配合して造粒した後に約１０００ＭＰａ以上の成形圧で成形する方法が採用されているが、十分な圧粉体強度が得られないのが実態である。
また、特許文献３に示される従来の高周波用アモルファスコアの製造方法に基づいて製作された磁性コアは、価格が高くなるという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような問題に対処するためになされたものであり、成形性の悪いアモルファス磁性粉末を使用して複雑な形状を有する小型で安価な磁性コア、および、この磁性コアを用いた磁性素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のアモルファス磁性コアは磁性材料の熱硬化成形体からなる磁性コアであって、磁性材料が、磁性粉末および熱硬化性結着樹脂の混合物である。この混合物を構成する磁性粉末が、無機絶縁材で被覆されたアモルファス金属粉末である。この無機絶縁材が、上記アモルファス金属粉末の結晶化開始温度よりも低温で軟化する低融点ガラスである。混合物の配合割合は、磁性粉末と熱硬化性結着樹脂との合計量に対して、磁性粉末が９７質量％以上９８質量％以下、熱硬化性結着樹脂が２質量％以上３質量％以下である。このアモルファス磁性コアを任意の断面で切断したとき、内部空孔を有する断面組織を有することを特徴とする。
【００１３】
また、上記アモルファス磁性コアの理論密度比が８０〜８５％であることを特徴とする。特に、アモルファス磁性コアの理論密度比が８０％を超え８５％以下であることが好ましい。
【００１４】
また、上記アモルファス磁性コアの原料となる磁性粉末は、篩目開き１５０μｍの篩を通過し、同２５μｍの篩を通過しない粒子であることを特徴とする。
【００１５】
また、上記低融点ガラスが、Ａｌ2Ｏ3を含むＰ2Ｏ5系低融点ガラスであることを特徴とする。
【００１６】
また、上記熱硬化性結着樹脂が、潜在性硬化剤を含むエポキシ樹脂であることを特徴とする。また、上記アモルファス金属粉末が、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系またはＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系アモルファス金属粉末であることを特徴とする。
【００１７】
また、上記アモルファス磁性コアの比透磁率が１０〜３０であることを特徴とする。
【００１８】
また、上記アモルファス磁性コアが、高周波焼入れ用コアであることを特徴とする。
【００１９】
本発明の磁性素子は、上記本発明のアモルファス磁性コアと、このアモルファス磁性コアの周囲に巻回されたコイルとを含み、電子機器回路に組み込まれることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の磁性コアは、所定の無機絶縁材で被覆されたアモルファス金属粉末を熱硬化性結着樹脂により熱硬化成形して得られ、磁性粉末が９７質量％以上９８質量％以下含まれ、内部空孔を有する断面組織を有しているので、圧縮性と成形性が著しく向上し、機械的強度に優れた磁性コアが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】磁性コアの断面組織図である。
【図２】磁性コアの製造工程図である。
【図３】実施例５の表面写真である。
【図４】比較例１の表面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
電気・電子機器の小型化、高周波数化、大電流化を図るために、アモルファス金属粉末単体を焼結して磁性コアを製造しようとすると、圧縮成形時に約１０００〜２０００ＭＰａ程度の成形圧力が必要になる。しかしながら、熱硬化性結着樹脂を配合することにより、磁性コアの理論密度比が向上しているにも拘わらず、成形圧力を１９０〜６００ＭＰａ程度に下げることができた。また、アモルファス金属などの磁性粉末を９７質量％以上とした場合でもクラックなどの不具合が生じることなく十分な機械的強度が得られた。本発明はこのような知見に基づくものである。
【００２３】
磁性コアを形成する磁性粉末は、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｇｄ（ガドリニウム）などの強磁性元素が添加されたアモルファス金属粉末である。アモルファス金属粉末としては、鉄合金系、コバルト合金系、ニッケル合金系、これらの混合合金系アモルファス金属粉末などが挙げられる。具体的には、アモルファス金属粉末として、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス金属粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系アモルファス金属粉末などが挙げられる。
【００２４】
アモルファス金属粉末において、Ｆｅ（鉄）粉末は、磁性を有するためのものとするための重要な元素とされている。Ｆｅ粉末は、磁性コアにおいて、例えば残留磁束密度などの磁気特性を向上させるものとされている。
また、アモルファス金属粉末において、Ｂ（ホウ素）粉末は、非晶質相を形成するための重要な元素とされている。Ｂ粉末は、磁性コアにおいて、アモルファス合金粉末を備えるものとするためのものとされている。
また、アモルファス金属粉末の添加元素として、Ｓｉ（ケイ素）、Ｃｒ（クロム）、Ｃｕ（銅）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）などが挙げられる。これらは単独でも２種以上を組み合わせて添加されていてもよい。これらの添加元素は、磁性コアの保磁力、残留磁束密度などの磁気特性を向上させる役割を果す。
【００２５】
アモルファス金属粉末は絶縁材（絶縁層）で被覆されたアモルファス金属粉末である。絶縁材としてはＡｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＺｒＯ2等の金属酸化物、ガラス、またはこれらの混合物を用いることができる。これらの中でガラス材料が好ましい。ガラス材料の中でも、低融点ガラスが好ましい。低い軟化温度を有し、アモルファス金属粉末に融着してその粉末表面を被覆することができるからである。低融点ガラスは、アモルファス金属粉末と反応しないものを用いる。
【００２６】
低融点ガラスは、アモルファス金属粉末の結晶化開始温度よりも低温、好ましくは約５５０℃以下で軟化するものであれば特に限定されない。例を挙げれば、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3系ガラス等の鉛系ガラス、Ｐ2Ｏ5系ガラス、ＺｎＯ−ＢａＯ系ガラス、そしてＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系ガラス等の公知の低融点ガラスを用いることができる。好ましくは、無鉛ガラスであって、低い軟化点を与えるＰ2Ｏ5系ガラスが好ましい。
【００２７】
特に、Ａｌ2Ｏ3を含むＰ2Ｏ5系低融点ガラスであることが好ましい。その一例を挙げれば、Ｐ2Ｏ5が６０〜８０質量％、Ａｌ2Ｏ3が１０質量％以下、ＺｎＯが１０〜２０質量％、Ｌｉ2Ｏが１０質量％以下、Ｎａ2Ｏが１０質量％以下の組成のものを用いることができる。
【００２８】
絶縁被覆の形成方法としては、メカノフュージョン等の粉末コーティング法や、無電解メッキやゾル−ゲル法等の湿式薄膜作製法、またはスパッタリング等の乾式薄膜作製法等を用いることができる。このうち、粉末コーティング法は、例えば特開２００１−７３０６２号公報に記載された粉末コーティング装置を用いて行なうことができる。この方法によれば、アモルファス金属粉末と低融点ガラス粉末が強力な圧縮摩擦力を受け、アモルファス金属粉末と低融点ガラス粉末との融合およびガラス粉末同士の溶着により、アモルファス金属粉末の表面が低融点ガラスからなる無機絶縁層で被覆されたアモルファス金属粉末を得ることができる。
【００２９】
また、絶縁されたアモルファス金属粉末の組成は、無機絶縁性材料０．３〜６質量％、残部がアモルファス金属粉末となるように、より好ましくは、無機絶縁性材料０．４〜３質量％、残部がアモルファス金属粉末となるように、さらに好ましくは無機絶縁性材料０．４〜１質量％、残部がアモルファス金属粉末となるようにする必要がある。なお、必要により、０．１〜０．５質量％のステアリン酸亜鉛やステアリン酸カルシウム等のステアリン酸塩の滑剤を添加することもできる。また、必要に応じて温間成形や金型潤滑成形、これらを組み合わせた成形方法を利用することもできる。
【００３０】
絶縁されたアモルファス金属粉末は、原料として用いる成形前の粒子径として篩目開きが１５０μｍの篩（米国ＡＳＴＭ規格で１００メッシュの篩）を通過し、同２５μｍの篩（米国ＡＳＴＭ規格で５００メッシュの篩）を通過しない粒子であることが好ましい。より好ましくは１０６μｍの篩（米国ＡＳＴＭ規格で１５０メッシュの篩）を通過し、同２５μｍの篩（米国ＡＳＴＭ規格で５００メッシュの篩）を通過しない粒子であり、さらに好ましい範囲は、同９０μｍの篩（米国ＡＳＴＭ規格で１７０メッシュの篩）を通過し、同３８μｍの篩（米国ＡＳＴＭ規格で４００メッシュの篩）を通過しない粒子である。篩目開きが２５μｍを通過する微粉は、アモルファス金属粉末表面への無機絶縁膜被膜の形成が困難になり、同１０６μｍ不通過のアモルファス金属粉末は鉄損が大きくなる。すなわち、無機絶縁被膜処理した細かなアモルファス金属粉末（篩目開きが１０６μｍの篩を通過し、同２５μｍの篩を通過しない粒子）を使用することで、鉄損（渦電流損）を低減することが可能となった。また、特に薄くて良質な無機絶縁被膜形成により、アモルファス金属粉末の充填率を損なわず、「飽和磁束密度」や「比透磁率」は、従来品レベルを維持することができる。
【００３１】
磁性コアを形成する熱硬化性結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。これらは単独でも２種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、熱硬化性結着樹脂は、縮合重合型と付加重合型とに分けられる。
縮合重合型の熱硬化性結着樹脂として、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１つの縮合重合型の熱硬化性結着樹脂が使用できる。
付加重合型の熱硬化性結着樹脂として、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミド樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１つの付加重合型の熱硬化性結着樹脂が使用できる。
これらの中でもエポキシ樹脂を用いることが好ましい。結着性樹脂は、絶縁用かつ結着用として使用される。
【００３２】
本発明に使用できるエポキシ樹脂は、接着用エポキシ樹脂として使用できる樹脂であって軟化温度が１００〜１２０℃の樹脂が好ましい。例えば、室温では固体であるが、５０〜６０℃でペースト状になり、１３０〜１４０℃で流動性になり、さらに加熱を続けると硬化反応が始まるエポキシ樹脂であれば使用できる。この硬化反応は１２０℃付近でも始まるが、実用的な硬化時間、例えば２時間以内で硬化反応が終了する温度としては１７０〜１９０℃であることが好ましい。この温度範囲であると、硬化時間は４５〜８０分である。
【００３３】
エポキシ樹脂の樹脂成分としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、フルオレン骨格含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、アクリルエポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、トリフェノールフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの樹脂成分は、単独でも２種以上を組み合わされていてもよい。
【００３４】
エポキシ樹脂の硬化剤は、アミン系化合物、酸無水物系化合物、アミン系化合物および酸無水物系化合物に含まれない他のものに大別される。アミン系化合物として、脂肪族ポリアミン、ポリアミノアミド、ケティミン、脂肪族ジアミン、イミダゾール、３級アミンのその他のアミン系のものの群から選ばれる少なくとも１つが使用できる。
また、アミン系化合物および酸無水物系化合物に含まれない他のエポキシ樹脂の硬化剤として、メルカプタン系化合物、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ジシアンジアミド、ルイス酸錯化合物の群から選ばれる少なくとも１つが使用できる。
【００３５】
本発明においては、硬化剤成分として潜在性硬化剤（潜在性エポキシ硬化剤）を含むエポキシ樹脂を用いることが好ましい。潜在性エポキシ硬化剤を用いることにより、軟化温度を１００〜１２０℃に、また硬化温度を１７０〜１９０℃に設定しやすくなり、アモルファス金属粉末への絶縁性塗膜の形成と、その後の圧縮成形および熱硬化を行なうことが容易となる。
潜在性エポキシ硬化剤としては、ジシアンジアミド、三フッ化ホウ素−アミン錯体、有機酸ヒドラジド、フェノール類、酸無水物等が挙げられる。これらの中で、上記硬化条件に適合するジシアンジアミドが好ましい。
また、潜在性エポキシ硬化剤と共に、三級アミン、イミダゾール、芳香族アミンなどの硬化促進剤を含むことができる。
【００３６】
本発明で使用できる上記潜在性硬化剤を含むエポキシ樹脂は、１６０℃で２時間、１７０℃で８０分、１８０℃で５５分、１９０℃で４５分、２００℃で３０分の硬化条件となるように潜在性硬化剤を配合することが好ましい。
【００３７】
アモルファス金属粉末とエポキシ樹脂との配合割合は、これらの合計量に対して、アモルファス金属粉末が９７質量％以上９８質量％以下であり、エポキシ樹脂が２質量％以上３質量％以下である。エポキシ樹脂が２質量％未満であると、絶縁被膜の形成が困難であり、３質量％を超えると磁気特性の低下と樹脂リッチな粗大な凝集体が発生する。
【００３８】
本発明の磁性コアの断面組織を図１に示す。図１は磁性コアを任意の断面で切断したときの断面図である。
磁性コア１は、表面に無機絶縁被膜３および熱硬化性結着樹脂被膜４を有するアモルファス金属粉末２の圧縮成形体である。
磁性コア１は、熱硬化性結着樹脂被膜４により、圧縮成形時の圧力を下げることができ、無機絶縁被膜３の電気絶縁性を破壊することなく、内部空孔５を有する断面組織が得られる。圧縮成形時の圧力は１９０〜６００ＭＰａである。内部空孔５の割合は、アモルファス磁性コアの理論密度比により測定することができ、本発明の磁性コアの場合、理論密度比（％）が８０〜８５％である。理論密度比は以下の式で表される。
理論密度比（％）＝［（磁性コアの密度）／（理論密度）］×１００
ここで、磁性コアの密度とは、製品となった磁性コアの密度であり、理論密度とは、アモルファス金属粉末を球形粒子と見做し最密充填したとして計算された密度である。
【００３９】
また、本発明のアモルファス磁性コアの比透磁率は、１０〜３０であることが好ましい。比透磁率３０を超えるものは、特殊な使用形態の高周波焼入れ用アモルファス磁性コアとしては使用に適さない。
【００４０】
本発明の磁性素子は、上記本発明のアモルファス磁性コアと、このアモルファス磁性コアの周囲に巻回されたコイルとを含み、電子機器回路に組み込まれる磁性素子である。
コイルを形成する巻線としてはエナメル線を使用することができ、その種類としてはウレタン線（ＵＥＷ）、ホルマール線（ＰＶＦ）、ポリエステル線（ＰＥＷ）、ポリエステルイミド線（ＥＩＷ）、ポリアミドイミド線（ＡＩＷ）、ポリイミド線（ＰＩＷ）、これらを組み合わせた二重被複線、または自己融着線、リッツ線等を使用できる。エナメル線の断面形状としては丸線や角線を使用できる。導体としては、銅、アルミニウム、金、銀等、電気伝導性に優れた金属が使用できる。
コイルの巻き方としては、ヘリカル巻、トロイダル巻を採用できる。超小型の磁性コアの場合、トロイダルコイルのコアに使用されるドーナツ型コアでない、円柱状のコアや角注状、板状のコアが使用できる。
【００４１】
本発明のアモルファス磁性コアおよび／または磁性素子は、二輪車を含む自動車や産業用機器および医療用機器の電源回路、フィルタ回路やスイッチング回路等に使用される軟質磁性材料のコア部品、例えばインダクタ、トランス、アンテナ、チョークコイル、フィルタなどのコア部品、磁性素子として使用できる。また、表面実装用部品の磁性コア、磁性素子として使用できる。特に、自動二輪車・四輪車などの輸送機器や産業機器などの振動や衝撃を伴う用途に使われる磁性コア、磁性素子として好適である。また、本発明のアモルファス磁性コアは、高周波焼入れ装置に使用される高周波焼入れ用コアとしても好適である。
【００４２】
アモルファス磁性コアは、例えば、アモルファス金属粉末と硬化剤を含むエポキシ樹脂との混合物を圧縮成形、熱硬化して製造できる。
本発明の磁性コアの製造工程の一例を図２により説明する。図２は、熱硬化性結着樹脂として潜在性硬化剤を含むエポキシ樹脂を用いた場合の磁性コアの製造工程図である。
上述した無機絶縁被覆された磁性体であるアモルファス金属粉末と、潜在性硬化剤が既に配合されているエポキシ樹脂とをそれぞれ準備する。アモルファス金属粉末は予め分級機により１５０メッシュ（篩目開き１０６μｍ）の篩を通過し、５００メッシュ（篩目開き２５μｍ）の篩を通過しない粒子に調整されている。
【００４３】
混合工程により、アモルファス金属粉末とエポキシ樹脂とを該エポキシ樹脂の軟化温度以上、熱硬化開始温度未満の温度で乾式混合する。この混合工程においては、最初にアモルファス金属粉末とエポキシ樹脂とを室温で十分にブレンダー等を用いて混合する。次に、混合された混合物をニーダー等の混合機に投入してエポキシ樹脂の軟化温度（１００〜１２０℃）にて加熱混合する。この加熱混合の工程により、アモルファス金属粉末の表面にエポキシ樹脂の絶縁被膜が形成される。この段階ではエポキシ樹脂は未硬化である。
【００４４】
ニーダー等の混合機を用いて加熱混合された内容物は、凝集したケーキ状となっている。粉砕工程は、この凝集ケーキを室温で粉砕して篩分けすることにより、表面にエポキシ樹脂の絶縁膜が形成されたアモルファス金属粉末を得る工程である。粉砕はヘンシェルミキサーが好ましく、粒子径５００μｍ以下の粒度とすることが好ましい。
【００４５】
圧縮成形工程は、所定の金型を用いて磁性コアを圧縮成形する工程である。圧縮成形に使用される金型は冷間成形できる金型であればよい。ここで冷間成形とは温度をかけることなく圧縮成形することをいう。圧縮圧力は１９０〜６００ＭＰａ、好ましくは１９６〜５８８ＭＰａである。６００ＭＰａを超えるとアモルファス金属粉末表面の無機絶縁膜が破壊するおそれがある。また１９０ＭＰａ未満では圧縮成形が十分ではなくなるおそれがある。
【００４６】
硬化工程は、金型より取り出された磁性コアを空気中１７０〜１９０℃の温度で、４５〜８０分加熱硬化する工程である。１７０℃未満では硬化に長時間かかり、１９０℃を超えると劣化が始まるからである。加熱硬化は、窒素雰囲気で行なうことが好ましい。
加熱硬化後、必要に応じて、切削加工、バレル加工、防錆処理などを行ないアモルファス磁性コアが得られる。
【００４７】
以上の製造工程は、金型を用いて圧縮成形体とする圧縮成形工程を備えているので、射出成形をする場合と比較して安価に磁性コアを製造できる。また、比較的低い成形圧力で成形するので金型耐久寿命を長くできる。
【実施例】
【００４８】
実施例１
粒子表面が無機絶縁被膜で覆われたアモルファス金属磁性粉末（Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系アモルファス金属）９８．０ｇと、硬化剤としてジシアンジアミドを含むエポキシ樹脂粉末２．０ｇとの割合にてブレンダーにて室温で１０分間混合した。無機絶縁被膜としては、Ａｌ2Ｏ3を含むＰ2Ｏ5系の低融点ガラスを用いた。使用したアモルファス金属磁性粉末は篩目開き１５０μｍの篩を通過し、２５μｍの篩を通過しない粉末を使用した。混合物をニーダーに投入して１１０℃で１５分間加熱混練した。ニーダーより凝集したケーキを取り出して冷却した後、粉砕機で粉砕した。次いで金型を用いて室温にて１９６ＭＰａの成形圧力で圧縮成形した。圧縮成形品を金型より取り出し、１８０℃の温度で１時間窒素雰囲気で硬化させた。さらに切削加工を施しアモルファス磁性コアを製造した。アモルファス磁性コアの形状は、内径７．６ｍｍφ、外径１２．６ｍｍφ、厚さ５．７ｍｍの平円筒状である。
【００４９】
得られた磁性コアの圧環強さを測定した。測定は、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０７−２０００に準じて、加熱硬化前後の磁性コアを用いて行ない、磁性コアに直径方向の荷重を破壊が生じるまで連続して加え、破壊したときの荷重を測定した。測定結果を圧粉体強度（加熱硬化前の圧環強さ）および完成品強度（加熱硬化後の圧環強さ）として表１に示す。
【００５０】
実施例２〜９
実施例１で用いたアモルファス金属磁性粉末およびエポキシ樹脂を用いて実施例１と同様な方法で内径７．６ｍｍφ、外径１２．６ｍｍφ、厚さ５．７ｍｍの平円筒状のアモルファス磁性コアを製造した。実施例１と同一の方法で磁性コアの圧環強さを測定した。実施例４〜６は、上記した方法にて加熱硬化後の密度を測定して理論密度比（％）を算出した。実施例５は、表面写真により成形性を評価した。結果を表１、図３に示す。
【００５１】
比較例１
エポキシ樹脂を配合することなく、１７６４ＭＰａの成形圧力で圧縮成形する以外は、実施例１で用いたアモルファス金属磁性粉末を用いて実施例１と同様な方法で内径７．６ｍｍφ、外径１２．６ｍｍφ、厚さ５．７ｍｍの平円筒状のアモルファス磁性コアを製造した。磁性コアの圧環強さ、理論密度比および表面写真により成形性を評価した。結果を表１、図４に示す。
【００５２】
比較例２
比較例１で製造された磁性コアの内部空孔をアクリル樹脂により封孔処理をした。磁性コアの圧環強さを実施例１と同様の方法で測定した。結果を表１に示す。
【００５３】
比較例３〜５
表１に示す成形圧力で成形する以外は比較例１と同一の方法で同一形状のアモルファス磁性コアを製造した。磁性コアの理論密度比を算出した結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2019029675.tif 000003
【００５５】
また、実施例１〜９の磁性コアの比透磁率は、磁性粉末の配合量を増やすことで、１０以上３０以下まで向上させており、コアの小型化への貢献や焼き入れ性能を十分に得ることができる。アモルファス磁性粉末を用いたものは、比透磁率３０を超えるものを製造することは困難である。
実施例１〜９の磁性コアを高周波焼入れ用アモルファス磁性コアとして試用した結果、いずれの磁性コアも使用可能であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の磁性コアは、アモルファス金属粉末および熱硬化性結着樹脂を用いるので、圧縮性と成形性が著しく向上し、機械的強度に優れる。その結果、今後小型軽量化される電子機器に利用できる。また、高周波焼入れ装置に使用される高周波焼入れ用コアに利用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１  磁性コア
２  アモルファス金属粉末
３  無機絶縁被膜
４  熱硬化性結着樹脂被膜
５  内部空孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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