JP2014170877A - 軟磁性金属粉末及び圧粉磁心 - Google Patents
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Abstract
【課題】高周波用の磁性部品に使用される圧粉磁心及びその製造に適した軟磁性金属粉末であって、得られる圧粉磁心において、十分な透磁率と耐食性とを備えるとともに、数１００ｋＨｚ以上の高周波側の動作周波数域においてもコアロスを低減できる圧粉磁心及びそのための軟磁性金属粉末の提供する。
【解決手段】軟磁性金属粉末は、質量％で、Ｓｉを０．５％以上１０．０％以下、Ｃｒを１．５％以上８．０％以下、Ｓｎを０．０５％以上３．０％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。圧粉磁心はかかる粉末を加圧成形してなる。
【選択図】図１
【解決手段】軟磁性金属粉末は、質量％で、Ｓｉを０．５％以上１０．０％以下、Ｃｒを１．５％以上８．０％以下、Ｓｎを０．０５％以上３．０％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。圧粉磁心はかかる粉末を加圧成形してなる。
【選択図】図１
Description
本発明は、軟磁性金属粉末及びこれを用いた圧粉磁心に関し、特に、高周波用の磁性部品に使用される圧粉磁心及びそのための軟磁性金属粉末に関する。
デジタル電子機器の高性能化とともに小型軽量化に際し、電子回路の動作周波数を高周波側へと遷移させる必要性から、これら電子機器に使用される電子部品、例えば、チョークコイルやインダクタといった磁性部品（若しくは、磁性素子）についても高周波側への最適化が求められている。例えば、従来の磁性部品では、安価で且つ透磁率の高い酸化物フェライトを多く使用してきたが、かかる酸化物フェライトからなる磁心は数ＭＨｚ以上の高周波側でコアロス（損失）が著しく大きくなってしまう傾向にある。そこで、軟磁性粉末を絶縁処理して圧縮成形して得られる圧粉磁心が利用され得る。酸化物フェライトからなるバルク状磁心と比較して、高周波側でのコアロスが小さく、しかも大電流でも高い透磁率を維持できるのである。
ところで、高周波側でのコアロスにおいて、磁界によって生じる渦電流による損失（渦電流損）の寄与が大きくなる。渦電流損に対応するエネルギーは磁性部品の動作効率の低下となるとともに、熱となって放出されて電子機器の小型化に対する阻害要因ともなる。圧粉磁心において、渦電流損を抑制するにはこれを形成する軟磁性粉末の平均粒径を小さくすることが有効であるとされている。
例えば、特許文献１では、圧粉磁心においても数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚの高周波側の動作周波数において渦電流損が急激に上昇することを述べた上で、所定の平均粒径と最大粒径とを規定したＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ三元系合金からなる軟磁性粉末を加圧成形して得られる圧粉磁心を開示している。平均粒径が小さい軟磁性粉末から得られる圧粉磁心では、渦電流の流路が短くなり渦電流損を低減できる一方、平均粒径が小さすぎると加圧成形の不良による透磁率の低下を生じるとしている。更に、軟磁性粉末の製造にあたり、アトマイズ法によれば、粒径の細かい粉末を効率よく製造できるとともに、粉末の各粒子の形状を球形状に近くできて加圧成形時の充填率を高め、より密度の高い圧粉磁心となって、高い透磁率と高い磁束密度とを与え得るともしている。
上記したような圧粉磁心のための軟磁性粉末としては、従来から磁性部品の磁心に使用されていたケイ素鋼板の成分組成からＦｅ−Ｓｉ二元系合金や、これに耐食性を高めるために非磁性のＣｒを加えたＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ三元系合金が多く用いられている。
例えば、特許文献２では、Ｓｉを０．５〜８．０ｗｔ％含むＦｅ−Ｓｉ二元系合金からなるとともに、粉末粒子中の結晶粒の平均結晶粒径を圧粉磁心の２００ｋＨｚ程度までの励磁周波数に対して所定の範囲内とした軟磁性粉末を開示している。この特性に影響を与えない範囲で、Ｃ、Ｎ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ａｌなどを加え得るとしている。ここでは、コアロスが粉末粒子内の結晶粒径に依存すること、所定の励磁周波数の下でコアロスを抑制する結晶粒径の存在することについて述べている。
上記したように、軟磁性粉末を加圧成形して得られる圧粉磁心について、動作周波数の高周波側への最適化のための方法として、軟磁性粉末の粒径や粉末粒子内の結晶粒径を調整することが提案されている。かかる調整は軟磁性粉末の製造条件の制御によって行い得る。しかし、特許文献２で述べられているように、製造条件を制御しながら、コアロスを最低とするような結晶粒径の軟磁性粉末を安定して得ることは、実際には多くの困難を伴う。
本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、高周波用の磁性部品に使用される圧粉磁心及びその製造に適した軟磁性金属粉末であって、得られる圧粉磁心において、十分な透磁率と耐食性とを備えるとともに、数１００ｋＨｚ以上の高周波側の動作周波数域においてもコアロスを低減できる該金属粉末を提供することにある。
本発明者は、金属粉末の成分組成を調整することで、上記したようなコアロスを小さくし得る結晶粒径の軟磁性粉末を安定して製造できるようにすることを考え、鋭意研究を進める中で本発明に至っている。すなわち、本発明による軟磁性金属粉末は、質量％で、Ｓｉを０．５％以上１０．０％以下、Ｃｒを１．５％以上８．０％以下、Ｓｎを０．０５％以上３．０％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする。
かかる発明によれば、所定のＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金に非磁性のＳｎを所定量だけ添加することで、得られる圧粉磁心における透磁率と耐食性を犠牲にすることなく、数１００ｋＨｚ以上の高周波側の動作周波数域におけるコアロスを低減でき、しかも、特に電源用途で要求される直流重畳特性を大幅に向上させ得るのである。
また、本発明による圧粉磁心は、質量％で、Ｓｉを０．５％以上１０．０％以下、Ｃｒを１．５％以上８．０％以下、Ｓｎを０．０５％以上３．０％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる軟磁性金属粉末を加圧成形してなることを特徴としてもよい。
かかる発明によれば、高い透磁率と耐食性を有しつつ、数１００ｋＨｚ以上の高周波側の動作周波数域におけるコアロスを低減でき、しかも、特に電源用途で要求される直流重畳特性にも優れる磁心を与えるのである。
本発明による圧粉磁心用の軟磁性金属粉末は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金に非磁性のＳｎを所定量だけ添加した合金であり、質量％で、Ｓｉを０．５％以上１０．０％以下、Ｃｒを１．５％以上８．０％以下、Ｓｎを０．０５％以上３．０％以下とした成分組成を有する。Ｆｅ−Ｓｉ系合金に耐食性の向上のためにＣｒを所定量だけ添加するとともに、非磁性のＳｎを所定量だけ添加することで、より小さな平均粒径でより球形に近い軟磁性金属粉末を効率よく製造でき、且つ、軟磁性金属粉末の内部の結晶粒を細粒化させ得るのである。これにより、得られる圧粉磁心において、透磁率と耐食性を犠牲にすることなく、数１００ｋＨｚ以上の高周波側の動作周波数域において特に問題とされる渦電流損を抑制しコアロスの低減と直流重畳特性の向上とを与えるのである。
以下に、本発明による１つの実施例である軟磁性金属粉末の製造方法及びかかる軟磁性金属粉末（以下においては、単に「金属粉末」と称する。）を用いた圧粉磁心の製造方法について図１を用いて説明する。
図１（ａ）に示すように、後述する成分組成のＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｓｎ系合金からなる溶融金属３に水を吹き付けてアトマイズ化する水アトマイズ法により金属粉末１を製造した。なお、金属粉末１はその他の公知の方法にて製造することもできるが、特に、上記した水アトマイズ法によれば、平均粒径の比較的小さい球状のしかもその内部の結晶粒の細かい金属粉末１を安定して製造できる。
次に、図１（ｂ）に示すように、金属粉末１に絶縁樹脂２をバインダとして混合し、所定の形状の金型に充填し、プレスにて加圧成形する。ここで、金属粉末１は適宜、粒径を整えるべく分級したものを使用しても良い。なお、絶縁樹脂２としてシラン系、チタン系、アルミニウム系各種カップリング剤や、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂などの樹脂の、各単体又は複数を混合したものを用いることができる。続いて、金型から取り出した成形体を熱処理し樹脂２を硬化させると、圧粉磁心１０を得ることができる。なお、プレスにて加圧成形する方法に変えて、射出成形機により射出成形する（トランスファ成形を含む）方法、ポッティング等の注型成形法、印刷による成形法により複合磁性体（磁心）を製造することもできる。
続いて、上記した製造方法で成分組成を変えた金属粉末を製造するとともに、圧粉磁心を製造し、各種試験を行った結果について説明する。
［事前試験］
得られる金属粉末の粒径に対するＳｎの影響を確認すべく、水アトマイズ法によりＳｎ量を変えた金属粉末を製造し、その平均粒径Ｄ５０を測定した。これらについては、図２にまとめた。なお、成分組成について、比較例１ａは後述する比較例１と、実施例１ａは後述する実施例１と対応するため、便宜的に比較例１ａ、１ｂ及び実施例１ａ〜５ａを表中で用いている。また、成分組成は、アトマイズ化する合金と得られる金属粉末とで同一である。
得られる金属粉末の粒径に対するＳｎの影響を確認すべく、水アトマイズ法によりＳｎ量を変えた金属粉末を製造し、その平均粒径Ｄ５０を測定した。これらについては、図２にまとめた。なお、成分組成について、比較例１ａは後述する比較例１と、実施例１ａは後述する実施例１と対応するため、便宜的に比較例１ａ、１ｂ及び実施例１ａ〜５ａを表中で用いている。また、成分組成は、アトマイズ化する合金と得られる金属粉末とで同一である。
（１）試験方法
図２に示す各成分組成のＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｓｎ系合金を用意し、水アトマイズ法により金属粉末を製造した。得られた金属粉末について、その平均粒径Ｄ５０をレーザー回折式粒度分布測定装置により計測した。
図２に示す各成分組成のＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｓｎ系合金を用意し、水アトマイズ法により金属粉末を製造した。得られた金属粉末について、その平均粒径Ｄ５０をレーザー回折式粒度分布測定装置により計測した。
（２）試験結果
図２に示すように、平均粒径Ｄ５０は、成分組成中のＳｎの量の増加とともに小さくなる傾向にあった。詳細には、Ｓｎを含まない比較例１ａでは平均粒径Ｄ５０が１５．７μｍで最大となり、Ｓｎの量を４ｗｔ％とした比較例２ａでは平均粒径Ｄ５０が１１．８μｍで最小となった。Ｓｎの量が実施例１ａ〜７ａと順次多くなるにつれ、平均粒径Ｄ５０は小さくなった。つまり、金属粉末を分級して所定の平均粒径の金属粉末を得ようとすれば、成分組成中のＳｎの量が多いほど、平均粒径Ｄ５０の小さな金属粉末の歩留まりが高くなる。
図２に示すように、平均粒径Ｄ５０は、成分組成中のＳｎの量の増加とともに小さくなる傾向にあった。詳細には、Ｓｎを含まない比較例１ａでは平均粒径Ｄ５０が１５．７μｍで最大となり、Ｓｎの量を４ｗｔ％とした比較例２ａでは平均粒径Ｄ５０が１１．８μｍで最小となった。Ｓｎの量が実施例１ａ〜７ａと順次多くなるにつれ、平均粒径Ｄ５０は小さくなった。つまり、金属粉末を分級して所定の平均粒径の金属粉末を得ようとすれば、成分組成中のＳｎの量が多いほど、平均粒径Ｄ５０の小さな金属粉末の歩留まりが高くなる。
［評価試験］
次に、磁気特性に対する成分組成の影響を確認すべく、成分組成を変えた溶融金属３から水アトマイズ法により金属粉末を製造し、分級後、粒径を整えた金属粉末（一部については、分級を行っていないがこれについては後述する。）を用いてコア（圧粉磁心）を製造し、各種評価試験を行った。これらについて、図３乃至５にまとめた。
次に、磁気特性に対する成分組成の影響を確認すべく、成分組成を変えた溶融金属３から水アトマイズ法により金属粉末を製造し、分級後、粒径を整えた金属粉末（一部については、分級を行っていないがこれについては後述する。）を用いてコア（圧粉磁心）を製造し、各種評価試験を行った。これらについて、図３乃至５にまとめた。
（１）金属粉末の製造
図３乃至５に示す各成分組成の合金を用意し、水アトマイズ法により金属粉末を製造した。実施例２２及び２３（図５参照）を除いて、得られた金属粉末については２０μｍの篩（ふるい）にて分級した。図中にも示したように、レーザー回折式粒度分布測定装置により平均粒径Ｄ５０を計測したところ、実施例２２及び２３を除いて、平均粒径Ｄ５０を１０〜１２μｍ程度に整えることが出来た。なお、実施例２２及び２３では、水アトマイズ法における噴霧圧などの製造条件を変更して平均粒径Ｄ５０の比較的大きな金属粉末を製造し使用している。
図３乃至５に示す各成分組成の合金を用意し、水アトマイズ法により金属粉末を製造した。実施例２２及び２３（図５参照）を除いて、得られた金属粉末については２０μｍの篩（ふるい）にて分級した。図中にも示したように、レーザー回折式粒度分布測定装置により平均粒径Ｄ５０を計測したところ、実施例２２及び２３を除いて、平均粒径Ｄ５０を１０〜１２μｍ程度に整えることが出来た。なお、実施例２２及び２３では、水アトマイズ法における噴霧圧などの製造条件を変更して平均粒径Ｄ５０の比較的大きな金属粉末を製造し使用している。
（２）試験用コア（圧粉磁心）の製造
各金属粉末を図６に示す外径φ１９ｍｍ、内径φ１３ｍｍ、厚さ４．８ｍｍのリング状のトロイダルコア１０に加工した。すなわち、１００質量部の金属粉末に対し２．５質量部のエポキシ樹脂をバインダーとして添加し、所定の金属粉末を混合分散させて金型に充填し、面圧で６ｔｏｎ／ｃｍ２を与えて圧縮成形した。成形体を大気中で１７０℃、１時間保持して、エポキシ樹脂を硬化させてコア１０を得た。
各金属粉末を図６に示す外径φ１９ｍｍ、内径φ１３ｍｍ、厚さ４．８ｍｍのリング状のトロイダルコア１０に加工した。すなわち、１００質量部の金属粉末に対し２．５質量部のエポキシ樹脂をバインダーとして添加し、所定の金属粉末を混合分散させて金型に充填し、面圧で６ｔｏｎ／ｃｍ２を与えて圧縮成形した。成形体を大気中で１７０℃、１時間保持して、エポキシ樹脂を硬化させてコア１０を得た。
（３）磁気特性の測定
コア１０の初透磁率、直流印加磁界、鉄損（コアロス）について、以下の各測定を行った。
コア１０の初透磁率、直流印加磁界、鉄損（コアロス）について、以下の各測定を行った。
初透磁率は、コア１０に１６０ターンの巻線を与えて、アジレントテクノロジー社製のＬＣＲメータ（４２８４Ａ）を用いて、周波数１ＭＨｚ、０．５ｍＡで測定した。また、直流印加磁界は、コア１０に１６０ターンの巻線を与えて、同ＬＣＲメータを用い、周波数１０ｋＨｚの電流を印加しつつ直流磁界を重畳印加し、初透磁率が２０％低下したところの直流磁界の値を測定した。
鉄損は、コア１０の１次側に４０ターンの巻き線、２次側に８ターンの巻線をそれぞれ与えて、岩通計測株式会社製のＢ−Ｈアナライザ（ＳＹ−８２５８）を用いて、磁束密度０．０５Ｔ、周波数５００ｋＨｚの条件で測定した。また、鉄損からそれぞれヒステリシス損を減じて渦電流損を算出し、鉄損に占める渦電流損の割合を求めた（図８参照）。
ヒステリシス損は、上記したと同様のＢ−Ｈアナライザにより磁束密度を固定し、周波数を変化させながら各周波数での鉄損を測定して算出した。すなわち、各周波数での鉄損の測定値を該周波数で除算し、周波数に対してグラフを作成する。周波数０ｋＨｚまで外挿した切片の値をヒステリシス損失係数とする。更に、ヒステリシス損失係数に周波数を乗じて各周波数でのヒステリシス損を算出した。
（４）耐食性の評価
耐食性は、コア１０を温度８５℃、相対湿度８５％に維持された恒温恒湿槽中に５００時間放置し、その表面の変色の有無を目視で観察することで評価した。
耐食性は、コア１０を温度８５℃、相対湿度８５％に維持された恒温恒湿槽中に５００時間放置し、その表面の変色の有無を目視で観察することで評価した。
（５）試験結果
まず、Ｓｎの量を変化させた金属粉末から得られたコアの磁気特性及び耐食性の結果について説明する。
まず、Ｓｎの量を変化させた金属粉末から得られたコアの磁気特性及び耐食性の結果について説明する。
図３に示すように、初透磁率は、成分組成中のＳｎの量の増加とともに小さくなる傾向にあった。詳細には、Ｓｎを含まない比較例１では３４、Ｓｎの量を０．０５ｗｔ％とした実施例１では３４、Ｓｎの量を０．２ｗｔ％とした実施例２では３５と同等となり、Ｓｎの量を実施例３〜７と順次多くするにつれ小さくなって、Ｓｎの量を４ｗｔ％とした比較例２では２１と最小になった。つまり、非磁性のＳｎを添加していくにつれ、初透磁率は低下する。
直流印加磁界は、成分組成中のＳｎの量の増加とともに大きくなる傾向にあった。詳細には、Ｓｎを含まない比較例１及びＳｎの量を０．０５ｗｔ％とした実施例１では８６Ｏｅ、Ｓｎの量を０．２ｗｔ％とした実施例１では８４Ｏｅと同等となり、Ｓｎの量を実施例３〜７と順次多くするにつれ大きくなって、Ｓｎの量を４ｗｔ％とした比較例２では直流印加磁界が１１８Ｏｅで最大となった。つまり、Ｓｎを添加していくことで直流重畳特性を向上させ得る。
鉄損は、成分組成中のＳｎの量の増加とともに小さくなる傾向にあった。詳細には、Ｓｎを含まない比較例１では７４１９ｋＷ／ｍ３で最大となり、Ｓｎの量を４ｗｔ％とした比較例２では６６７６ｋＷ／ｍ３で最小となった。Ｓｎの量を実施例１〜７と多くするにつれ鉄損が小さくなった。つまり、Ｓｎを添加していくことで鉄損を低減させることができる。
ここで、図７（ａ）には、成分組成中にＳｎを含まない金属粉末の平均的な粒子（比較例１）を示した。また、図７（ｂ）には、Ｓｎを１ｗｔ％含む金属粉末の平均的な粒子（実施例５）を示した。比較例１の粒子はいびつな形状を有しているが、実施例５の粒子ではより球形に近い形状を有している。Ｓｎを成分組成中に含むことにより、アトマイズ時の溶融金属３の溶湯の粘性が低下し、より球形の粒子になったと考えられる。更に、実施例５の粒子では、比較例１の粒子よりも細かい内部結晶粒を有している。図８を併せて参照すると、比較例１、実施例１〜５の金属粉末１から得たコア１０について、Ｓｎを成分組成中に含むことにより、鉄損に占める渦電流損の割合が急激に小さくなり、含有量とともにこの割合が更に小さくなる傾向にある。この傾向は５０ｋＨｚに比べて５００ｋＨｚの高周波側で顕著になる。
再び図３を参照すると、耐食性についてはＳｎを含まない比較例１では変色が観察されたが、Ｓｎの量を０．０５％以上とした実施例１〜７、比較例２では変色は観察されなかった。すなわち、Ｓｎの添加により耐食性が向上した。
上記した結果によれば、非磁性のＳｎを透磁率などの磁気特性を犠牲にしない範囲で添加して、金属粉末の結晶粒を微細化でき、得られる圧粉磁心において、特に５００ｋＨｚ以上の高周波側で渦電流損と鉄損の低下を与え得るとともに耐食性を向上させ得る。すなわち、このような圧粉磁心は、特に、５００ｋＨｚ以上の高周波用の磁性部品への使用に適する。また、Ｓｎの添加で金属粉末の形状をより球形に近くできて直流重畳特性を向上させ得る。すなわち、得られる圧粉磁心を電源用途としてコンバータ回路などに使用したときに、高い電流値までインダクタンスの低下を抑制できて、高い変換効率を維持できる。
次に、Ｓｉ及びＣｒの量を変化させた金属粉末から得られたコア１０の磁気特性及び耐食性について説明する。
まず、Ｓｉの量について、図４（ａ）に示すように、初透磁率は、Ｓｉの量を０．５〜１０ｗｔ％とした実施例５及び実施例８〜１５では２８〜３４と比較的高かったのに対し、Ｓｉを含まない比較例３では２７、Ｓｉの量を１１ｗｔ％とした比較例４では２６とどちらも比較的低かった。つまり、Ｓｉの量には、初透磁率を最適化する成分範囲がある。また、直流印加磁界は、Ｓｉを含まない比較例３で１４７Ｏｅと最大になり、実施例８〜１２、５、１３〜１５とＳｉの量を多くするにともなって小さくなり、Ｓｉの量を１１ｗｔ％とした比較例４では７２Ｏｅと最小になった。つまり、Ｓｉの量を多くするにつれ、直流印加磁界が小さくなる傾向にある。さらに、鉄損は、Ｓｉを含まない比較例３では１５２３１ｋＷ／ｍ３と最大になり、実施例８〜１２、５、１３〜１５とＳｉの量を多くするにつれ、小さくなってＳｉの量を１１ｗｔ％とした比較例４では３４９８ｋＷ／ｍ３と最小になった。つまり、Ｓｉの量を多くするにつれ、鉄損が小さくなる傾向にある。
また、Ｃｒの量について、図４（ｂ）に示すように、初透磁率は、Ｃｒの量を１ｗｔ％とした比較例５では３４と最大になり、実施例１６〜１８、５、１９〜２１とＣｒの量を多くするにともなって小さくなり、Ｃｒの量を９ｗｔ％とした比較例６では２４と最小になった。つまり、成分組成中のＣｒの量を多くするにともなって初透磁率は小さくなる傾向にある。また、直流印加磁界は、Ｃｒの量を１ｗｔ％とした比較例５では１１６Ｏｅと最大になり、実施例１６〜１８、５、１９〜２１とＣｒの量を多くするにともなって小さくなり、Ｃｒの量を９ｗｔ％とした比較例６では９４Ｏｅと最小になった。つまり、Ｃｒの量を多くするにつれ、直流印加磁界は小さくなった。さらに、鉄損は、Ｃｒの量を１ｗｔ％とした比較例５では５７４４ｋＷ／ｍ３と最小になり、実施例１６〜１８、５、１９〜２１とＣｒの量を多くするにともなって大きくなり、９ｗｔ％とした比較例６では７６２７ｋＷ／ｍ３と最大になった。つまり、Ｃｒの量を多くするにつれ、鉄損が大きくなる傾向にある。また、耐食性について、Ｃｒの量を１ｗｔ％とした比較例５では変色が観察されたが、Ｃｒの量を１．５〜９ｗｔ％とした実施例５、実施例１６〜２１、比較例６では、変色が観察されなかった。
更に、図５に示すように、直流印加磁界は、Ｓｎの量を１ｗｔ％とした実施例１４では８９Ｏｅであったのに対し、Ｓｎを含まない比較例７では７３Ｏｅと小さくなった。成分組成中のＳｉの量を８ｗｔ％と増やした場合でも、Ｓｎの添加で直流重畳特性を向上させ得る。また、実施例１４に対して平均粒径Ｄ５０を２５．４μｍ及び３７．９μｍと大きくした実施例２２及び２３では、初透磁率がそれぞれ３４及び３７と大きくなり、直流印加磁界はそれぞれ８２Ｏｅ及び８０Ｏｅと小さくなったものの比較的大きな値であった。一方、鉄損はそれぞれ４９３０ｋＷ／ｍ３及び６１２２ｋＷ／ｍ３と大きくなったものの比較的小さな値であった。すなわち、金属粉末の平均粒径を大きくしても、Ｓｎの添加により金属粉末の形状を球形に近くして結晶粒を小さくすることができたためと考えられる。また、Ｓｉの含有量を６．５ｗｔ％、Ｃｒの含有量を５ｗｔ％とした実施例２０では、初透磁率が３０と比較的大きく、直流印加磁界は８８Ｏｅと比較的大きく、鉄損は５７１９ｋＷ／ｍ３と比較的小さかった。
上記した評価試験の結果に基づき、初透磁率、直流重畳特性の評価における直流印加磁界、鉄損のそれぞれについての目標値を定めた。すなわち、初透磁率は２４以上、直流印加磁界は８０Ｏｅ以上、鉄損は７４００ｋＷ／ｍ３以下とすると、図３〜５において、磁気特性及び耐食性の総合判定として、磁気特性の目標値を全て満たし耐食性のあるものには「○」、それ以外には「×」を付した。
ところで、本発明による金属粉末１を得るための溶融金属３の成分組成の範囲は、上記した評価試験の磁気特性及び耐食性を考慮して以下のように定められる。
Ｓｉは、その含有量を多くし過ぎても少なくし過ぎても、得られる圧粉磁心等の複合磁性体の透磁率を低下させ、その含有量を少なくし過ぎると鉄損をも増大させてしまう。また、その含有量を多くし過ぎると直流重畳特性をも低下させてしまう。そこで、質量％で、Ｓｉは０．５〜１０．０％の範囲内であり、好ましくは１．０〜８．０％の範囲内である。
Ｃｒは、粉末及び得られる複合磁性体に耐食性を付与する一方で、非磁性であることから、過剰となると得られる複合磁性体の透磁率を低下させ、鉄損を増大させてしまう。そこで、質量％で、Ｃｒは１．５〜８．０％の範囲内であり、好ましくは２．０〜６．０％の範囲内である。
Ｓｎは、非磁性であり、その含有量を多くし過ぎると得られる複合磁性体の透磁率を低下させる。一方で、本発明の効果を与えて複合磁性体の鉄損を増大させないようにするためには、一定以上を添加する必要がある。そこで、質量％で、Ｓｎは０．０５〜３．０％の範囲内であり、好ましくは０．２０〜２．０％の範囲内である。
なお、不可避的不純物については、上記した磁気特性及び耐食性を損なわない範囲で許容され得るが、具体的には質量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．３％以下、Ｐ：０．０６％以下、Ｓ：０．０６％以下、Ｎ：０．０６％以下、Ｃｕ：０．０５％以下、Ｍｏ：０．０５％以下、Ｎｉ：０．１％以下、Ｏ（酸素）：１％以下である。
ここまで本発明による代表的実施例について説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるだろう。
１ 軟磁性金属粉末
１０ コア（圧粉磁心）
１０ コア（圧粉磁心）
Claims (2)
- 質量％で、
Ｓｉを０．５％以上１０．０％以下、
Ｃｒを１．５％以上８．０％以下、
Ｓｎを０．０５％以上３．０％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする軟磁性金属粉末。 - 質量％で、
Ｓｉを０．５％以上１０．０％以下、
Ｃｒを１．５％以上８．０％以下、
Ｓｎを０．０５％以上３．０％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる軟磁性金属粉末を加圧成形してなることを特徴とする圧粉磁心。
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