(57)【要約】【課題】  プレス成形体の強度が高く、ハンドリング時に割れや欠けの発生が抑制された圧粉磁心を提供する。【解決手段】  見掛密度／真密度の値が０.５９以下である軟磁性粉末を用いた圧粉磁心であって、プレス成形後における圧環強度をＪＩＳ  Ｚ２５０７で規定する方法で測定したときの値が、軟磁性粉末がＦｅ−Ｓｉ系粉末である場合は、５MPa以上、軟磁性粉末がＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系粉末である場合は、２MPa以上、軟磁性粉末がＦｅ−Ｃｒ系粉末である場合は、１０MPa以上、軟磁性粉末がＦｅ−Ｎｉ系粉末である場合は、１０MPa以上、軟磁性粉末がＦｅ−Ｃｏ系粉末である場合は、７MPa以上である圧粉磁心。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
見掛密度／真密度の値が０.５９以下である軟磁性粉末を用いた圧粉磁心であって、プレス成形後における圧環強度をＪＩＳ  Ｚ２５０７で規定する方法で測定したときの値が、
前記軟磁性粉末がＦｅ−Ｓｉ系粉末である場合は、５MPa以上、
前記軟磁性粉末がＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系粉末である場合は、２MPa以上、
前記軟磁性粉末がＦｅ−Ｃｒ系粉末である場合は、１０MPa以上、
前記軟磁性粉末がＦｅ−Ｎｉ系粉末である場合は、１０MPa以上、
前記軟磁性粉末がＦｅ−Ｃｏ系粉末である場合は、７MPa以上
であることを特徴とする圧粉磁心。
【請求項２】
前記軟磁性粉末は、Ｓ，Ｔｅ，Ｓｅの群から選ばれる少なくとも１種が、総量で０.０１〜０.５質量％含有されている請求項１の圧粉磁心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧粉磁心に関し、更に詳しくは、プレス成形後におけるグリーン成形体が高強度であり、成形後のハンドリング時に割れ、欠けなどが発生しにくい圧粉磁心に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧粉磁心は、対象製品が小型で複雑な形状であっても高い歩留まりで製造することができ、現在、ＯＡ機器や自動車用部品などの制御用スイッチング電源やＤＣ−ＤＣコンバータのチョークコイルとして多用されている。
この圧粉磁心は、概ね、次のような工程を経て製造されている（特許文献１を参照）。
まず、所定組成の軟磁性合金に対して機械粉砕法やアトマイズ法などを適用して、所望する形状と粒度の軟磁性粉末を製造する。
【０００３】
ついで、この軟磁性粉末と所定量の例えば水ガラスやシリコーン樹脂のような絶縁バインダを混合して、軟磁性粉末の表面を絶縁バインダの皮膜で被覆する。この絶縁皮膜の形成により、製造目的の圧粉磁心は、その電気抵抗率が高くなる。
ついで、この混合物を所定型面の金型に充填し、通常は室温下において所定の圧力でプレス成形する。この過程で、絶縁バインダの結着能により、軟磁性粉末が絶縁皮膜を介して互いに結着して成る目的形状のグリーン成形体が製造される。
【０００４】
そして最後に、このグリーン成形体に所定温度の熱処理（磁気焼鈍）を行い、プレス成形時に蓄積された成形歪みを解放する。
この一連の製造工程において、工業的な観点で留意すべき問題は、要求特性を満たす圧粉磁心を、高い歩留まりで製造することである。
【特許文献１】特開２００２−１０９８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アトマイズ法で製造した軟磁性粉末は、当該アトマイズ法の運転条件にもよるが、概して、粉末の形状は球形に近似している。このような粉末を使用すると、前記したプレス成形によって製造されたプレス成形体における充填密度が高くなるものの、他方では各粉末間の結着力は大きくないので、例えば、成形体に割れや欠けなどの発生する機会が多くなる。そして、そのような成形体は欠陥品として工程から排除される。
【０００６】
また、このような粉末間の結着力が弱い圧粉磁心の場合、それを、例えば激しく振動する部品用の回路基板などに組み込むと、その振動によって欠けや割れなどが発生して回路基板の機能が消失することもある。
一方、機械粉砕法で製造した軟磁性粉末の場合は、その形状の多くは異形であるため、プレス成形後のプレス成形体における各粉末は互いに絡み合い、相互の結着力は比較的大きくなる。そのため、球状粉末を用いた場合の上記した問題は起こりづらい。
【０００７】
しかしながら、このような異形粉末の場合、プレス成形体における充填密度は低くなり、その結果、得られた圧粉磁心は低透磁率となり、特性面で難点が生ずる。
本発明は、後述する軟磁性粉末を使用することにより、磁気特性を低下させることなく、プレス成形後のプレス成形体の強度が大きくなり、上記した問題が発生しにくい圧粉磁心の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明においては、見掛密度／真密度の値が０.５９以下である軟磁性粉末を用いた圧粉磁心であって、プレス成形後における圧環強度をＪＩＳ  Ｚ２５０７で規定する方法で測定したときの値が、
前記軟磁性粉末がＦｅ−Ｓｉ系粉末である場合は、５MPa以上、
前記軟磁性粉末がＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系粉末である場合は、２MPa以上、
前記軟磁性粉末がＦｅ−Ｃｒ系粉末である場合は、１０MPa以上、
前記軟磁性粉末がＦｅ−Ｎｉ系粉末である場合は、１０MPa以上、
前記軟磁性粉末がＦｅ−Ｃｏ系粉末である場合は、７MPa以上
であることを特徴とする圧粉磁心が提供される。
【０００９】
その場合、前記軟磁性粉末は、Ｓ，Ｔｅ，Ｓｅの群から選ばれる少なくとも１種が、総量で０.０１〜０.５質量％含有されていることを好適とする。
【発明の効果】
【００１０】
この圧粉磁心は、見掛密度／真密度の値が０.５９以下の軟磁性粉末を用いて製造されるので、プレス成形後におけるプレス成形体の圧環強度が高くなる。したがって、プレス成形後におけるハンドリング時にあっても、割れや欠けなどは発生しにくくなっており、全体としての製造歩留まりは高くなる。なお、上記した圧環強度は、ＪＩＳ  Ｚ２５０７で規定する方法で測定した値のことである。
【００１１】
また、プレス成形体を磁気焼鈍して得られた圧粉磁心の強度も高くなるので、この圧粉磁心を例えば振動の激しい箇所で使用しても、割れや欠けなどが発生することもなく、安心して使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の圧粉磁心は、用いる軟磁性粉末が、Ｆｅ−６.５％Ｓｉ，Ｆｅ−３％Ｓｉ，Ｆｅ−１％ＳｉのようなＦｅ−Ｓｉ系粉末；Ｆｅ−９.５％Ｓｉ−５.５％Ａｌ，Ｆｅ−３％Ｓｉ−２％ＡｌのようなＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系粉末；Ｆｅ−９％Ｃｒ，Ｆｅ−９％Ｃｒ−２％Ｓｉ，Ｆｅ−１３％Ｃｒ，Ｆｅ−１７％ＣｒのようなＦｅ−Ｃｒ系粉末；Ｆｅ−４５％Ｎｉ，Ｆｅ−５０％Ｎｉ，Ｆｅ−８０％ＮｉのようなＦｅ−Ｎｉ系粉末；Ｆｅ−５０％Ｃｏ，Ｆｅ−３５％Ｃｏ，Ｆｅ−５０％Ｃｏ−２％ＶのようなＦｅ−Ｃｏ系粉末のいずれかである。
【００１３】
そして、これら組成の異同に関係なく、粉末の見掛密度をＡＤとし、真密度をＤとしたとき、ＡＤ／Ｄ値が０.５９以下の粉末が用いられる。
ここで、ＡＤ値は、軟磁性粉末の粉末形状を示す指標であって、これは、ＪＩＳ  Ｚ２５０４で規定する見掛密度試験法で測定した値とする（ただし、漏斗のオリフィスの口径は２.５mmとする）。
【００１４】
このＡＤ値が大きい場合は、その粉末形状が球形状に近く、逆にＡＤ値が小さい粉末は、その形状が異形であることを示している。
なお、このＡＤ値は、例えばアトマイズ法で製造する粉末の場合は、その運転条件を、また機械粉砕法で製造する粉末の場合はその粉砕条件を適宜に選定することによって調整することができる。
【００１５】
一方、Ｄ値は粉末材料の真密度であって、粉末と同一の成分組成から成る溶製材の密度とする。
したがって、ＡＤ／Ｄ値は、用いる軟磁性粉末における材質の見掛密度に対する影響を消去した因子であって、成分組成が異なっていても各軟磁性粉末の見掛密度の大小を比較できるように規格化した値である。
【００１６】
このＡＤ／Ｄ値が０.５９より大きい粉末を用いると、その粉末の形状は球形に近くなっているため、プレス成形後のプレス成形体における粉末間の結着力は弱くなり、その後のハンドリングに難点が生ずる。
また、ＡＤ／Ｄ値が小さくなればなるほど、プレス成形体の強度は高くなってハンドリング時の割れ、欠けなどの発生頻度は減少するが、他方では空隙が多くなり、粉末の充填密度が低下して透磁率の低下が引き起こされる。このようなことから、ＡＤ／Ｄ値の下限は０.４程度に設定することが好ましい。
【００１７】
本発明の圧粉磁心は、そのプレス成形体の圧環強度をＪＩＳ  Ｚ２５０７で規定する方法で測定したときに、次のような値になっている。
すなわち、用いた軟磁性粉末がＦｅ−Ｓｉ系粉末の場合には、５MPa以上、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系粉末の場合には、２MPa以上、Ｆｅ−Ｃｒ系粉末の場合には、１０MPa以上、Ｆｅ−Ｎｉ系粉末の場合には、１０MPa以上、Ｆｅ−Ｃｏ系粉末の場合には、７MPa以上の値である。
【００１８】
それぞれの軟磁性粉末を用いて成形したプレス成形体の圧環強度が上記した値より小さい場合には、その後のハンドリング時に割れや欠けの発生頻度が多くなり、また磁気焼鈍後の圧粉磁心の強度も低くなる。
本発明の圧粉磁心は次のようにして製造される。
まず、ＡＤ／Ｄ≦０.５９の関係を満たす軟磁性粉末を用意する。その時、粉末を例えば水素中で熱処理することにより、粉末の製造時に蓄積される歪みを取り除き、粒子内の結晶粒径を粗大化させて軟磁性特性を向上させておくことが好ましい。
【００１９】
ついで、粉末と絶縁バインダを混合して当該粉末の表面を絶縁皮膜で被覆する。このとき、絶縁バインダの混合量が少なすぎると、後段のプレス成形時に型崩れなどが起こりやすく、また混合量が多すぎると、プレス成形体の成形密度が低下して、圧粉磁心は低透磁率になるので、通常、粉末１００質量部に対し、０.１〜１０質量部にすることが好ましい。
【００２０】
ついで、上記混合物を金型に充填したのち定温下でプレス成形する。
このとき、プレス成形や金型からの離型を円滑に進めるために、例えばステアリン酸亜鉛のような潤滑剤を粉末１００質量部に対し０.１〜１０質量部程度添加することが好ましい。プレス成形圧が低すぎると、得られたプレス成形体は低密度化するとともに、前記した圧環強度を実現することができず、また圧が高すぎると、金型の破損などを招くので、通常、２００〜２０００MPa程度でプレス成形を行えばよい。
【００２１】
このようにして得られたプレス成形体を、次に、磁気焼鈍することにより本発明の圧粉磁心が得られる。
なお、本発明で用いる軟磁性粉末は、上記した成分組成のものであるが、更に、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの１種または２種以上を含有しているものであることが好ましい。
これらの成分が含有されている組成の軟磁性合金は、例えばその溶湯をアトマイズして粉末を製造する場合、当該溶湯の表面張力が低下するので得られる粉末は球形になりづらい、すなわち異形になりやすい。そのため、この粉末のＡＤ／Ｄ値は小さくなり、それを用いたプレス成形体の強度が高くなる。
【００２２】
また、これら成分を含有させると、アトマイズ後の粉末における結晶粒は大きくなるので、製造された圧粉磁心の保持力が低減し、低コアロスになるという効果も得られる。
その場合、これら成分の含有量が多すぎると、これらの成分が粉末内部に固溶したり、介在物として存在するようになり、圧粉磁心のヒステリシス損を増大させるので、これら成分の含有量は、総量で、０.０１〜０.５質量％に設定することが好ましい。
【実施例】
【００２３】
実施例１〜１２、比較例１〜４
表１で示した組成の各種溶湯を溶製し、それらにつき、水−ガスアトマイズ法で、見掛密度が異なり、粒度が１００メッシュ下の各種の軟磁性粉末を製造した。これらの粉末につき、その見掛密度を測定した。真密度はそれぞれの溶製材から測定した。ついで、これらの粉末を、水素雰囲気下において温度９５０℃で３時間の熱処理を行ったのち、各粉末１００質量部に対しシリコーン樹脂１質量部を均一に混合し、更にステアリン酸亜鉛０.５質量部を添加した。
【００２４】
ついで、各混合物を金型に充填し、室温下において、１９６０MPaの圧力でプレス成形して、外径２８mm、内径２０mm、厚み５mmのリングコアを成形した。比較のために、ガスアトマイズ法で製造した粉末についても、同様にしてリングコアを成形してこれらを比較例とした。
得られたリングコアにつき、圧環強度を測定した。以上の結果を一括して表１に示した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１から明らかなように、粉末のＡＤ／Ｄ値が０.５９以下であると、圧環強度は、Ｆｅ−Ｓｉ系粉末の場合には、５MPa以上、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系粉末の場合には、２MPa以上、Ｆｅ−Ｃｒ系粉末の場合には、１０MPa以上、Ｆｅ−Ｎｉ系粉末の場合には、１０MPa以上、Ｆｅ−Ｃｏ系粉末の場合には７MPa以上になっている。
そして、各系統の粉末において、Ｓ，Ｔｅ，Ｓｅを含有する組成の粉末を用いると、そのプレス成形体の圧環強度は、これら成分を含有しない組成の粉末を用いたプレス成形体の圧環強度よりも大きな値になっていて、強度的には優れたものになっている。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上の説明で明らかなように、本発明の圧粉磁心は、その製造工程におけるプレス成形体の強度が高いので、後工程でのハンドリング時にあっても割れや欠けが発生しにくく、高い歩留まりで製造することができる。