JP2009543370A - 磁芯の作製方法、磁芯及び磁芯を伴う誘導性部材 - Google Patents
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Abstract
Description
公称の組成Fe73.5Nb3Cu1Si15.5B7の細片から、以下の粒子径を伴う粒子画分を作製した。第一画分のナノ結晶性粒子は、28μmと50μmの間の直径を持っていた、第二画分の非晶質粒子は、80μmと106μmの間の直径を持っていた、及び、第三画分の同様に非晶質粒子は、106μmと160μmの間の直径を持っていた。プレスの準備ができた粉体混合物は、29%の第一画分フレーク、58%の第二画分フレーク、及び10%の第三画分フレークに加え、2.8%の結合剤混合物、及び0.2%の潤滑剤から成っていた。この混合物を8t/cm2の圧力及び180℃の温度でプレスし、磁芯を作製した。プレスの後、芯の密度は67体積%であった。プレスの後、磁芯を、560℃、制御雰囲気中、1時間続けて熱処理した。仕上げられた磁芯の静的保持磁場強度は51.6A/mであった。
公称の組成Fe73.5Nb3Cu1Si15.5B7の細片から、以下の粒子径を伴う粒子画分を作製した。第一画分のナノ結晶性粒子は、40μmと63μmの間の直径を持っていた、及び、第二画分の非晶質粒子は、80μmと106μmの間の直径を持っていた。プレスの準備ができた粉体混合物は、48.5%の第一画分フレーク、48.5%の第二画分フレークに加え、2.8%の結合剤混合物、及び0.2%の潤滑剤から成っていた。この混合物を8t/cm2の圧力及び180℃の温度でプレスし、磁芯を作製した。プレスの後、芯の密度は、68.3体積%であった。プレスの後、磁芯を、560℃、制御雰囲気中、1時間続けて熱処理した。仕上げられた磁芯の静的保持磁場強度は55.4A/mであった。
公称の組成Fe73.5Nb3Cu1Si15.5B7の細片から、粒子直径が80μmと106μmの間の純粋に非晶質の粒子を作製した。プレスの準備ができた粉体混合物は、97%のこれらの非晶質粒子、2.8%の結合剤混合物、及び0.2%の潤滑剤から成っていた。この混合物を8t/cm2の圧力及び180℃の温度でプレスし、磁芯を作製した。プレスの後、芯の密度は、61.7体積%であった。プレスの後、磁芯を、560℃、制御雰囲気中、1時間続けて熱処理した。仕上げられた磁芯の静的保持磁場強度は71.0A/mであった。
公称の組成Fe73.5Nb3Cu1Si15.5B7の細片から、以下の粒子直径を伴う純粋に非晶質粒子の画分を作製した。第一画分の粒子は、40μmと63μmの間の直径を持っていた、及び、第二画分の粒子は、80μmと106μmの間の直径を持っていた。プレスの準備ができた粉体混合物は、48.5%の第一画分フレーク、48.5%の第二画分フレーク、2.8%の結合剤混合物、及び0.2%の潤滑剤から成っていた。この混合物を8t/cm2の圧力及び180℃の温度でプレスし、磁芯を作製した。プレスの後、芯の密度は、63.2体積%であった。プレスの後、磁芯を、560℃、制御雰囲気中、1時間続けて熱処理した。仕上げられた磁芯の静的保持磁場強度は100.5A/mであった。
Claims (42)
- 非晶質軟磁性細片から少なくとも一つの粗粒粉体画分を作製する段階、即ち
ナノ結晶化可能な合金で作られたナノ結晶性軟磁性細片から少なくとも一つの微粒粉体画分を作製する段階と、
前記粗粒粉体画分と微粒粉体画分を混合して、マルチモードの粒子サイズ分布を伴う粉体を作製する段階であって、前記粗粒粒子画分の粒子は非晶質構造を有し、前記微粒粉体画分の粒子はナノ結晶性構造を有する段階と、
前記マルチモード粉体を圧縮して磁芯を作製する段階と、
を含む磁芯の作製方法。 - 前記微粒粉体画分である粒子の粒径が20μmと70μmの間であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記粗粒粉体画分である粒子の粒径が70μmと200μmの間であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記粗粒粉体画分の作製に先立ち、前記非晶質細片の、結晶化温度TcrystalとTembrittle<Tcrystalの関係を有する、予備脆性化温度Tembrittleでの熱処理により前記非晶質細片を予備脆性化することを特徴とする請求項1−3のいずれか一項に記載の方法。
- 100℃≦Tembrittle≦400℃であることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 200℃≦Tembrittle≦400℃であることを特徴とする請求項4又は5に記載の方法。
- 予備脆性化のための、いかなる先行する熱処理をも伴わず、鋳造されたままの状態で、前記非晶質細片を粉砕して粗粒粉体画分を作製することを特徴とする請求項1−3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記非晶質細片を、−196℃≦Tmill≦20℃の製粉温度Tmillで粉砕して前記粗粒粉体画分を作製することを特徴とする請求項1−7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記微粒粉体画分を作製するために使用する前記ナノ結晶性細片を切削ミル中で粉砕することを特徴とする請求項1−8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記非晶質細片用に、ナノ結晶化できない合金を使用することを特徴とする請求項1−9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記非晶質細片用の合金として、鉄系合金を使用することを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 組成MalphaYbetaZgamma(ここで、MはFe、Ni及びCoを包含する群から選ばれる少なくとも一つの元素であり、YはB、C及びPを包含する群から選ばれる少なくとも一つの元素であり、ZはSi、Al及びGeを包含する群から選ばれる少なくとも一つの元素であり、並びに、alpha、beta及びgammaは原子比率で特定され、以下の条件を満たし:70≦alpha≦85;5≦beta≦20;0≦gamma≦20、ここで、M成分の10原子%迄は、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta及びWを包含する群から選択される少なくとも一つの元素で置換えてよく、並びに、(Y+Z)成分の10原子%迄は、In、Sn、Sb及びPbを包含する群から選択される少なくとも一つの元素で置換えてよい。)の合金を前記非晶質細片用合金として使用することを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記非晶質細片用及び前記ナノ結晶性細片用の両方に、ナノ結晶化できる同じ合金を使用することを特徴とする請求項1−9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記非晶質細片用及び前記ナノ結晶性細片用に、異なる合金であって、両方共ナノ結晶化できる合金を使用することを特徴とする請求項1−9のいずれか一項に記載の方法。
- ナノ結晶化できる合金の少なくとも一つは組成(Fe1−aMa)100−x−y−z−alpha−beta−gammaCuxSiyBzM’alphaM”betaXgamma(ここで、MはCo及び/又はNiであり、M’はNb、W、Ta、Zr、Hf、Ti及びMoを包含する群から選択される少なくとも一つの元素であり、M”はV、Cr、Mn、Al、白金族元素、Sc、Y、希土類、Au、Zn、Sn及びReを包含する群から選択される少なくとも一つの元素であり、XはC、Ge、P、Ga、Sb、In、Be及びAsを包含する群から選択される少なくとも一つの元素であり、並びに、a、x、y、z、alpha、beta及びgammaは原子%で特定され、以下の条件:0≦a≦0.5;0.1≦x≦3;0≦y≦30;0≦z≦25;0≦y+z≦35;0.1≦alpha≦30;0≦beta≦10;0≦gamma≦10を満たす。)を有することを特徴とする請求項1−14のいずれか一項に記載の方法。
- ナノ結晶化できる合金の少なくとも一つは組成(Fe1−a−bCoaNib)100−x−y−zMxByTz(ここでMはNb、Ta、Zr、Hf、Ti、V及びMoを包含する群から選択される少なくとも一つの元素であり、TはCr、W、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Al、Si、Ge、C及びPを包含する群から選択される少なくとも一つの元素であり、並びに、a、b、x、y及びzは原子%で特定され、以下の条件:0≦a≦0.29;0≦b≦0.43;4≦x≦10;3≦y≦15;0≦z≦5を満たす)を有することを特徴とする請求項1−15のいずれか一項に記載の方法。
- ナノ結晶化できる合金の少なくとも一つが組成Fe73.5Nb3Cu1Si15.5B7、Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9、Fe86Cu1Zr7B6、Fe91Zr7B3又はFe84Nb7B9を持つことを特徴とする請求項1−16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記マルチモード粉体を、Tpress>Tembrittleであるプレス温度Tpressでプレスして磁芯を作製する請求項1−17のいずれか一項に記載の方法。
- 前記磁芯を、プレス後に熱処理温度Tannealで熱処理することを特徴とする請求項1−18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記熱処理温度Tannealと第一の軟磁性合金の前記結晶化温度Tcrystalが、Tanneal≧Tcrystalの関係を有することを特徴とする請求項19に記載の方法。
- Tanneal>500℃であることを特徴とする請求項19又は20に記載の方法。
- 前記熱処理温度Tannealと前記非晶質細片の前記結晶化温度Tcrystalが、Tanneal≦Tcrystalの関係を有することを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 400℃≦Tanneal≦450℃であることを特徴とする請求項19又は20に記載の方法。
- プレスに先立って、前記マルチモード粉体に結合剤及び/又は潤滑剤等の加工助剤を添加することを特徴とする請求項1−23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記熱処理を、制御した雰囲気中で行うことを特徴とする請求項4−24のいずれか一項に記載の方法。
- プレスに先立って、粗粒粉体画分及び/又は微粒粉体画分である粒子を水又はアルコール溶液中に漬けて電気絶縁性被覆物を設け、次いで乾燥することを特徴とする請求項1−25のいずれか一項に記載の方法。
- マルチモードの粒子サイズ分布を伴う軟磁性粉体と加工助剤を含み、前記粉体が、非晶質構造を伴う粒子の少なくとも一つの粗粒粉体画分、及びナノ結晶構造を伴う粒子の少なくとも一つの微粒粉体画分を含む磁芯。
- 前記非晶質粒子及び前記ナノ結晶性粒子が、ナノ結晶化できる同じ合金組成を有することを特徴とする請求項27に記載の磁芯。
- 前記非晶質粒子及び前記ナノ結晶性粒子が、ナノ結晶化できる異なる合金組成を有することを特徴とする請求項27に記載の磁芯。
- 前記非晶質粒子が非晶質鉄系合金から成ることを特徴とする請求項27に記載の磁芯。
- 前記微粒粉体画分である粒子の粒径が20μmと70μmの間であることを特徴とする請求項27−30のいずれか一項に記載の磁芯。
- 前記粗粒粉体画分である粒子の粒径が70μmと200μmの間であることを特徴とする請求項27−31のいずれか一項に記載の磁芯。
- 前記非晶質粒子が合金組成MalphaYbetaZgamma(ここで、MはFe、Ni及びCoを包含する群から選ばれる少なくとも一つの元素であり、YはB、C及びPを包含する群から選ばれる少なくとも一つの元素であり、ZはSi、Al及びGeを包含する群から選ばれる少なくとも一つの元素であり、並びに、alpha、beta及びgammaは原子比率で特定され、以下の条件を満たし:70≦alpha≦85;5≦beta≦20;0≦gamma≦20、ここで、M成分の10原子%迄は、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zr、Nb、Mo、Ta及びWを包含する群から選択される少なくとも一つの元素で置換えてよく、並びに、(Y+Z)成分の10原子%迄は、In、Sn、Sb及びPbを包含する群から選択される少なくとも一つの元素で置換えてよい。)を有することを特徴とする請求項30−32のいずれか一項に記載の磁芯。
- 前記ナノ結晶性粒子が合金組成(Fe1−aMa)100−x−y−z−alpha−beta−gammaCuxSiyBzM’alphaM”betaXgamma(ここで、MはCo及び/又はNiであり、M’はNb、W、Ta、Zr、Hf、Ti及びMoを包含する群から選択される少なくとも一つの元素であり、M”はV、Cr、Mn、Al、白金族元素、Sc、Y、希土類、Au、Zn、Sn及びReを包含する群から選択される少なくとも一つの元素であり、XはC、Ge、P、Ga、Sb、In、Be及びAsを包含する群から選択される少なくとも一つの元素であり、並びに、a、x、y、z、alpha、beta及びgammaは原子%で特定され、以下の条件:0≦a≦0.5;0.1≦x≦3;0≦y≦30;0≦z≦25;0≦y+z≦35;0.1≦alpha≦30;0≦beta≦10;0≦gamma≦10を満たす。)を有することを特徴とする請求項27−33のいずれか一項に記載の磁芯。
- 前記ナノ結晶性粒子が合金組成(Fe1−a−bCoaNib)100−x−y−zMxByTz(ここでMはNb、Ta、Zr、Hf、Ti、V及びMoを包含する群から選択される少なくとも一つの元素であり、TはCr、W、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Al、Si、Ge、C及びPを包含する群から選択される少なくとも一つの元素であり、並びに、a、b、x、y及びzは原子%で特定され、以下の条件:0≦a≦0.29;0≦b≦0.43;4≦x≦10;3≦y≦15;0≦z≦5を満たす。)を有することを特徴とする請求項27−33のいずれか一項に記載の磁芯。
- 前記ナノ結晶性粒子が合金組成Fe73.5Nb3Cu1Si15.5B7、Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9、Fe86Cu1Zr7B6、Fe91Zr7B3又はFe84Nb7B9の少なくとも一つを持つことを特徴とする請求項27−35のいずれか一項に記載の磁芯。
- 前記磁芯が結合剤及び/又は潤滑剤等の加工助剤を含有する請求項27−36のいずれか一項に記載の磁芯。
- 請求項1−37のいずれか一項に記載の磁芯を伴う誘導性部材。
- 前記誘導性部材が力率補正用チョークであることを特徴とする請求項38に記載の誘導性部材。
- 前記誘導性部材がストレージチョークであることを特徴とする請求項38に記載の誘導性部材。
- 前記誘導性部材がフィルターチョークであることを特徴とする請求項38に記載の誘導性部材。
- 前記誘導性部材が平滑化チョークであることを特徴とする請求項38に記載の誘導性部材。
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