JP2009054615A - 圧粉コア及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 例えば、Feを主成分とし、少なくともP、C、B、Siのうちの2種以上を含む非晶質軟磁性合金粉末の基準粉末(D50=12.25μm)に4μm分級粉を、5質量%〜50質量%混合することで、10%〜90%の累積範囲での粒径の頻度を、8%以下に抑えることができ、その結果、圧粉コアに占める非晶質軟磁性合金粉末の充填率を基準粉末のみ含む圧粉コアに比べて増大させることができ、コア損失を低減でき、さらには透磁率を上昇させることが可能になる。
【選択図】 図5
Description
前記非晶質磁性合金粉末は、Feを主成分とし、少なくともP、C、B、Siのうちの2種以上を含み、
前記非晶質磁性合金粉末の粒度分布の頻度が、10%〜90%の累積範囲で、8%以下であることを特徴とするものである。
ただし、MはCr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Pt、Pd、Au、Sn、Alより選ばれる1種または2種以上の元素であり、組成比を示すa、b、x、y、z、w、tは、0原子%≦x≦5原子%、0原子%≦y≦15原子%、0原子%<z≦8原子%、1原子%≦w≦15原子%、0原子%≦t≦12原子%、0原子%≦a≦20原子%、0原子%≦b≦5原子%、70原子%≦(100−a−b−x−y−z−w−t)≦83原子%を示す。上記組成において、Pの添加量yは2原子%以上であることがより好ましく、Bの添加量wは12原子%以下であることがより好ましい。また、Siの添加量tは0.5原子%≦t≦8原子%であることがより好ましい。
Feを主成分とし、少なくともP、C、B、Siのうちの2種以上を含む前記非晶質軟磁性合金粉末をアトマイズ法により形成する第1工程、
前記第1工程中、あるいは、前記第1工程の後に、前記非晶質磁性合金粉末の粒度分布の頻度を、10%〜90%の累積範囲で、8%以下に調整する第2工程、
前記非晶質軟磁性合金粉末と、結着材及び潤滑材を含む添加材とを混合、造粒して造粒粉を形成する第3工程、
前記造粒粉末を圧縮成形して所定形状のコア前駆体を形成する第4工程、
前記コア前駆体を熱処理し、圧縮成形により前記非晶質軟磁性合金粉末に生じた歪を除去する第5工程、
を有することを特徴とするものである。
前記第2工程では、前記非晶質磁性合金粉末の粒度分布の頻度が、10%〜90%の累積範囲で、8%以下となるように、前記基準粉末と適量の前記調整粉末とを混合することが好ましい。これにより、前記基準粉末に比べて容易に、非晶質軟磁性合金粉末の充填率を高めることができる。
前記第2工程では、前記非晶質磁性合金粉末の粒度分布の頻度が、10%〜90%の累積範囲で、8%以下となるように、前記基準粉末と適量の前記調整粉末とを混合してもよい。かかる場合、前記調整粉末を5質量%〜20質量%の範囲内で混合することが好ましい。
ただし、MはCr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Pt、Pd、Au、Sn、Alより選ばれる1種または2種以上の元素であり、組成比を示すa、b、x、y、z、w、tは、0原子%≦x≦5原子%、0原子%≦y≦15原子%、0原子%<z≦8原子%、1原子%≦w≦15原子%、0原子%≦t≦12原子%、0原子%≦a≦20原子%、0原子%≦b≦5原子%、70原子%≦(100−a−b−x−y−z−w−t)≦83原子%を示す。
本発明における圧粉コアは、非晶質軟磁性合金粉末が結着材によって固化成形されてなるものである。
ただし、MはCr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Pt、Pd、Au、Sn、Alより選ばれる1種または2種以上の元素であり、組成比を示すa、b、x、y、z、w、tは、0原子%≦x≦5原子%、0原子%≦y≦15原子%、0原子%<z≦8原子%、1原子%≦w≦15原子%、0原子%≦t≦12原子%、0原子%≦a≦20原子%、0原子%≦b≦5原子%、70原子%≦(100−a−b−x−y−z−w−t)≦83原子%を示す。
また上記の組成で示される元素の他に不可避的不純物が含まれていても良い。
本実施形態の圧粉コアの特徴的部分は、前記非晶質軟磁性合金粉末の粒度分布の頻度が、10%〜90%の累積範囲で、8%以下、好ましくは6%以下である点にある。
まず、上記した組成を備える非晶質軟磁性合金粉末をアトマイズ法により形成する(第1工程)。アトマイズ法には水アトマイズ法あるいはガスアトマイズ法を使用することが好適である。ここで、例えば、水アトマイズ法にて前記非晶質軟磁性合金粉末を製造する際、水の噴射圧力、噴射流量、合金溶湯流量等をコントロールすることにより、目的とする非晶質軟磁性合金粉末のアスペクト比や平均粒径(D50)を得ることができる。
実験では、水アトマイズ法によりFe74.43at%Cr1.96at%P9.04at%C2.16at%B7.54at%Si4.87at%の略球状の非晶質磁性粉末(基準粉末)を形成した。
その実験結果が、以下の表1、表2に示されている。
続いて、上記した4μm分級粉、6μm分級粉、8μm分級粉、及び、8μm分級残粉をいずれも調整粉末として、前記基準粉末と混合した。前記調整粉末を、前記基準粉末と調整粉末との混合粉の全質量中、5質量%、10質量%、20質量%又は50質量%にて混合した。その混合粉の粒度分布データは上記した表2の「粉末粒度分布」欄に記載されている。
実験では、水アトマイズ法によりFe−Al−Si系合金の略球状の結晶質磁性粉末(基準粉末)を形成した。
その実験結果が、以下の表3に示されている。
図9(a)は、表3に示す磁性粉末として基準粉末のみのFe−Al−Si系合金を備える圧粉コア断面のSEM写真、図9(b)は、表3に示す4μm分級粉を10質量%混合したFe−Al−Si系合金を備える圧粉コア断面のSEM写真、図9(c)は、表3に示す4μm分級粉を20%混合したFe−Al−Si系合金を備える圧粉コア断面のSEM写真、図9(d)は、表3に示す4μm分級粉を50質量%混合したFe−Al−Si系合金を備える圧粉コア断面のSEM写真、である。
以下の表4に示すように、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法にかかわらず、また組成にかかわらず、平均粒径(D50)が4〜55μmとなる非晶質軟磁性合金を製造できることがわかった。表4に示す分級は、日清エンジニアリング(株)の商品名:ターボクラシファイアTC40の精密空気分級機を用いて行った。
Claims (15)
- 非晶質軟磁性合金粉末が結着材によって固化成形されてなる圧粉コアにおいて、
前記非晶質磁性合金粉末は、Feを主成分とし、少なくともP、C、B、Siのうち2種以上を含み、
前記非晶質磁性合金粉末の粒度分布の頻度が、10%〜90%の累積範囲で、8%以下であることを特徴とする圧粉コア。 - 前記粒度分布における頻度が6%以下である請求項1に記載の圧粉コア。
- 前記粒度分布の最大頻度と最小頻度との差が、4%以下である請求項1または2記載の圧粉コア。
- 前記粒度分布の頻度が、4%以下で、且つ前記粒度分布の最大頻度と最小頻度の差が2%以下である請求項1記載の圧粉コア。
- 前記非晶質軟磁性合金粉末は、下記の組成式で表される請求項1ないし4のいずれかに記載の圧粉コア。
Fe100−a−b−x−y−z−w−tCoaNibMxPyCzBwSit
ただし、MはCr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Pt、Pd、Au、Sn、Alより選ばれる1種または2種以上の元素であり、組成比を示すa、b、x、y、z、w、tは、0原子%≦x≦5原子%、0原子%≦y≦15原子%、0原子%<z≦8原子%、1原子%≦w≦15原子%、0原子%≦t≦12原子%、0原子%≦a≦20原子%、0原子%≦b≦5原子%、70原子%≦(100−a−b−x−y−z−w−t)≦83原子%を示す。 - 非晶質軟磁性合金粉末を結着材によって固化成形してなる圧粉コアの製造方法において、
Feを主成分とし、少なくともP、C、B、Siのうちの2種以上を含む前記非晶質軟磁性合金粉末をアトマイズ法により形成する第1工程、
前記第1工程中、あるいは、前記第1工程の後に、前記非晶質磁性合金粉末の粒度分布の頻度を、10%〜90%の累積範囲で、8%以下に調整する第2工程、
前記非晶質軟磁性合金粉末と、結着材及び潤滑材を含む添加材とを混合、造粒して造粒粉を形成する第3工程、
前記造粒粉末を圧縮成形して所定形状のコア前駆体を形成する第4工程、
前記コア前駆体を熱処理し、圧縮成形により前記非晶質軟磁性合金粉末に生じた歪を除去する第5工程、
を有することを特徴とする圧粉コアの製造方法。 - 前記第1工程で得られた非晶質軟磁性合金粉末を基準粉末としたとき、前記基準粉末の平均粒径(D50)より小さい平均粒径(D50)を有し、Feを主成分とし、少なくともP、C、B、Siのうちの2種以上を含むアトマイズ法により形成された非晶質軟磁性合金粉末(調整粉末)を用意し、
前記第2工程では、前記非晶質磁性合金粉末の粒度分布の頻度が、10%〜90%の累積範囲で、8%以下となるように、前記基準粉末と適量の前記調整粉末とを混合する請求項6記載の圧粉コアの製造方法。 - 前記調整粉末を5質量%〜50質量%の範囲内で混合する請求項7記載の圧粉コアの製造方法。
- 前記調整粉末を10質量%〜20質量%の範囲内で混合する請求項8記載の圧粉コアの製造方法。
- 前記第1工程で得られた非晶質軟磁性合金粉末を基準粉末としたとき、前記基準粉末の平均粒径(D50)より大きい平均粒径(D50)を有し、Feを主成分とし、少なくともP、C、B、Siのうちの2種以上を含むアトマイズ法により形成された非晶質軟磁性合金粉末(調整粉末)を用意し、
前記第2工程では、前記非晶質磁性合金粉末の粒度分布の頻度が、10%〜90%の累積範囲で、8%以下となるように、前記基準粉末と適量の前記調整粉末とを混合する請求項6記載の圧粉コアの製造方法。 - 前記調整粉末を5質量%〜20質量%の範囲内で混合する請求項10記載の圧粉コアの製造方法。
- 前記第2工程で粒度分布の頻度を、10%〜90%の累積範囲で、6%以下に調整する請求項6ないし11のいずれかに記載の圧粉コアの製造方法。
- 前記第2工程では、前記粒度分布の最大頻度と最小頻度との差を、4%以下に調整する請求項6ないし12のいずれかに記載の圧粉コアの製造方法。
- 前記第2工程では、前記粒度分布の頻度を、4%以下で、且つ前記粒径の最大頻度と最小頻度の差を2%以下に調整する請求項6ないし11のいずれかに記載の圧粉コアの製造方法。
- 下記の組成式で表される前記非晶質磁性合金粉末を形成する請求項6ないし14のいずれかに記載の圧粉コアの製造方法。
Fe100−a−b−x−y−z−w−tCoaNibMxPyCzBwSit
ただし、MはCr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Pt、Pd、Au、Sn、Alより選ばれる1種または2種以上の元素であり、組成比を示すa、b、x、y、z、w、tは、0原子%≦x≦5原子%、0原子%≦y≦15原子%、0原子%<z≦8原子%、1原子%≦w≦15原子%、0原子%≦t≦12原子%、0原子%≦a≦20原子%、0原子%≦b≦5原子%、70原子%≦(100−a−b−x−y−z−w−t)≦83原子%を示す。
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