JPWO2020158593A1 - Metal particles, magnetic paste using them, dust cores and inductors, and methods for manufacturing metal particles. - Google Patents
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Abstract
本発明は、充填性の高い金属粒子を提供することを目的とする。本発明の金属粒子は磁性金属元素を含有してなる。金属粒子の走査型電子顕微鏡観察による累積体積５０容量％における体積累積粒径ＤＳＥＭ５０に対するレーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積５０容量％における体積累積粒径Ｄ５０の比Ｄ５０／ＤＳＥＭ５０が４以下である。ＤＳＥＭ５０が０．２μｍ以上１．５μｍ以下である。金属粒子は、磁性金属元素を含有するコア部と、コア部の表面に配置され且つ非磁性金属元素の酸化物を含有するシェル部とを具備することが好適である。An object of the present invention is to provide metal particles having a high filling property. The metal particles of the present invention contain a magnetic metal element. When the ratio D50 / DSEM50 of the volume cumulative particle size D50 to the cumulative volume 50% by volume measured by the laser diffraction scattering type particle size distribution measurement method is 4 or less with respect to the volume cumulative particle size DSEM50 at the cumulative volume of 50% by volume observed by scanning electron microscopy of metal particles. be. The DMEM 50 is 0.2 μm or more and 1.5 μm or less. It is preferable that the metal particles include a core portion containing a magnetic metal element and a shell portion arranged on the surface of the core portion and containing an oxide of a non-magnetic metal element.
Description
本発明は、金属粒子、それを用いた磁性体ペースト、圧粉磁心及びインダクタ、並びに金属粒子の製造方法に関する。 The present invention relates to metal particles, a magnetic paste using the same, a dust core and an inductor, and a method for producing metal particles.
小型携帯機器の高機能化及び多機能化に伴い、当該機器に使用されるインダクタとして、大電流に対応したもの、すなわちパワーインダクタが必要となってきている。インダクタに大電流を流すためには、インダクタを構成する材料である磁性材料として、飽和磁束密度の高いものを用いることが有利である。インダクタに従来用いられてきた磁性材料は主としてフェライトであるところ、近年ではそれよりも飽和磁束密度の高い材料である金属系材料が注目されている。金属系を使用する際には、インダクタにおける渦電流損失を低減させるために絶縁コートを施したコアシェル粒子が通常必要とされている。 With the increasing functionality and multi-functionality of small portable devices, an inductor that can handle a large current, that is, a power inductor, is required as an inductor used in the device. In order to pass a large current through the inductor, it is advantageous to use a magnetic material having a high saturation magnetic flux density as a material constituting the inductor. The magnetic material conventionally used for inductors is mainly ferrite, but in recent years, metal-based materials, which have a higher saturation magnetic flux density than that, have been attracting attention. When using metal-based materials, insulation coated core-shell particles are usually required to reduce eddy current loss in the inductor.
金属系の磁性材料としては、例えば、鉄、シリコン、クロム、アルミニウム、ニッケル、コバルトなどを含む合金が知られている（特許文献１参照）。同文献においては、粒子径の異なる複数種類の金属系の磁性粒子を組み合わせて用いることで、インダクタにおける渦電流損失を低減させ、高効率及び高インダクタンスを確保している。具体的には、同文献においては、平均粒径が１０〜２８μｍである第１金属磁性粒子と、平均粒径が１〜４．５μｍである第２金属磁性粒子と、表面に配置された絶縁膜を含み、粒径が３００ｎｍ以下である第３金属磁性粒子とを含む、磁性体組成物が提案されている。 As a metal-based magnetic material, for example, an alloy containing iron, silicon, chromium, aluminum, nickel, cobalt and the like is known (see Patent Document 1). In this document, by using a combination of a plurality of types of metallic magnetic particles having different particle diameters, the eddy current loss in the inductor is reduced, and high efficiency and high inductance are ensured. Specifically, in the same document, the first metal magnetic particles having an average particle size of 10 to 28 μm, the second metal magnetic particles having an average particle size of 1 to 4.5 μm, and insulation arranged on the surface. A magnetic composition containing a film and a third metal magnetic particle having a particle size of 300 nm or less has been proposed.
磁性材料の飽和磁束密度を高めるには、磁性粒子の充填性が重要な因子の一つである。この目的のためには、サブミクロンサイズの粒径を有する磁性粒子を用いることが有利である。しかしサブミクロンサイズの粒径を有する磁性粒子は、微粒であるがゆえに凝集しやすく、そのことに起因して混合が容易でない。その結果、粒子の充填性が低下しやすい。上述した特許文献１に記載の磁性粒子の混合物も充填性に課題を有するものである。したがって本発明の課題は、充填性の高い磁性粒子を提供することにある。 Fillability of magnetic particles is one of the important factors for increasing the saturation magnetic flux density of a magnetic material. For this purpose, it is advantageous to use magnetic particles having a submicron size particle size. However, magnetic particles having a submicron size particle size tend to aggregate because they are fine particles, which makes mixing difficult. As a result, the filling property of the particles tends to decrease. The mixture of magnetic particles described in Patent Document 1 described above also has a problem in filling property. Therefore, an object of the present invention is to provide magnetic particles having a high filling property.
前記の課題を解決すべく本発明者は鋭意検討した結果、サブミクロンサイズの粒径を有する磁性粒子の粒度分布をコントロールすることが、粒子の充填性を高める点から有利であることを知見した。本発明はこの知見に基づきなされたものである。すなわち本発明は、磁性金属元素を含有してなる金属粒子であって、
前記金属粒子の走査型電子顕微鏡観察による累積体積５０容量％における体積累積粒径ＤＳＥＭ５０に対するレーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積５０容量％における体積累積粒径Ｄ５０の比Ｄ５０／ＤＳＥＭ５０が４以下であり、
ＤＳＥＭ５０が０．２μｍ以上１．５μｍ以下である金属粒子を提供することによって前記の課題を解決したものである。As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor has found that controlling the particle size distribution of magnetic particles having a submicron size particle size is advantageous in terms of improving the packing property of the particles. .. The present invention has been made based on this finding. That is, the present invention is a metal particle containing a magnetic metal element.
Volume cumulative particle size at cumulative volume 50% by volume observed by scanning electron microscope of the metal particles D Ratio D 50 / D of volume cumulative particle size D 50 at cumulative volume 50% by volume by laser diffraction scattering type particle size distribution measurement method to SEM50 SEM50 is 4 or less,
The above-mentioned problems are solved by providing metal particles having a D SEM 50 of 0.2 μm or more and 1.5 μm or less.
また本発明は、前記の金属粒子の好適な製造方法として、
チャンバー内に発生させた層流状態のプラズマフレーム内に、磁性金属元素を含む母粉を供給して該プラズマフレーム内で該母粉をガス化し、ガス化した該母粉を冷却して金属粒子を生成させる工程を有し、
前記チャンバー外であって且つプラズマトーチの直下に、前記プラズマフレームを包囲する環状壁部を配置した状態下に前記プラズマフレームを発生させ、
前記プラズマフレームのフレーム長さに対する前記環状壁部の長さが０．０５以上０．９０以下となるように該プラズマフレームを発生させる金属粒子の製造方法を提供するものである。Further, the present invention provides a suitable method for producing the above-mentioned metal particles.
A mother powder containing a magnetic metal element is supplied into a laminar flow plasma frame generated in a chamber, the mother powder is gasified in the plasma frame, and the gasified mother powder is cooled to obtain metal particles. Has a process to generate
The plasma frame is generated outside the chamber and directly under the plasma torch in a state where an annular wall portion surrounding the plasma frame is arranged.
It is an object of the present invention to provide a method for producing metal particles for generating a plasma frame so that the length of the annular wall portion with respect to the frame length of the plasma frame is 0.05 or more and 0.90 or less.
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。本発明の金属粒子は磁性金属元素を含有してなるものである。本発明の金属粒子は単一の磁性金属元素から構成されていてもよく、２種以上の磁性金属元素の合金から構成されていてもよく、あるいは１種以上の磁性金属元素と、１種以上の非磁性金属元素との合金から構成されていてもよい。本発明にいう磁性とは強磁性のことである。したがって本発明で用いられる磁性金属元素は強磁性を有する。本発明においては、強磁性を有する金属元素として、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくとも１種を用いることが、飽和磁束密度を高める観点及び経済性の観点から好ましい。これらの中でも、例えばＦｅを用いる場合、単一のＦｅだけでなく、Ｆｅを用いた合金としてＦｅＳｉ合金（ＦｅＳｉ、ＦｅＳｉＣｒ、ＦｅＳｉＡｌ、ＦｅＳｉＢを含む）、ＦｅＮｉ合金（ＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＣｕ、ＦｅＮｉＮｂを含む）、ＦｅＣｏ合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶ、ＦｅＣｏＮｉを含む）などが好ましく用いられる。 Hereinafter, the present invention will be described based on the preferred embodiment thereof. The metal particles of the present invention contain a magnetic metal element. The metal particles of the present invention may be composed of a single magnetic metal element, may be composed of an alloy of two or more kinds of magnetic metal elements, or may be composed of one or more kinds of magnetic metal elements and one or more kinds. It may be composed of an alloy with a non-magnetic metal element of. Magnetism in the present invention means ferromagnetism. Therefore, the magnetic metal element used in the present invention has ferromagnetism. In the present invention, it is preferable to use at least one of Fe, Co and Ni as the metal element having ferromagnetism from the viewpoint of increasing the saturation magnetic flux density and from the viewpoint of economic efficiency. Among these, for example, when Fe is used, not only a single Fe but also FeSi alloys (including FeSi, FeSiCr, FeSiAl, FeSiB) and FeNi alloys (FeNi, FeNiMo, FeNiCr, FeNiCu, FeNiNb) as alloys using Fe are used. , FeCo alloy (including FeCo, FeCoV, FeCoNi) and the like are preferably used.
本発明の金属粒子は、特定の粒度分布を有することを特徴の一つとするものである。詳細には、本発明の金属粒子は、走査型電子顕微鏡観察によって測定された累積体積５０容量％における体積累積粒径ＤＳＥＭ５０に対するレーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積５０容量％における体積累積粒径Ｄ５０の比Ｄ５０／ＤＳＥＭ５０が４以下であることが好ましい。ＤＳＥＭ５０は一次粒子の粒径を表し、Ｄ５０は複数個の一次粒子の凝集体である二次粒子の粒径を表すところ、Ｄ５０／ＤＳＥＭ５０が上述した値以下であることによって、本発明の金属粒子は、粒子どうしの凝集の度合いが低く、一次粒子の割合が高いものとなる。このことに起因して、本発明の金属粒子は良好な充填性を有し、飽和磁束密度を高めることが容易となる。なお本発明において一次粒子とは、外見上の幾何学的形態から判断して、粒子としての最小単位と認められる物体のことである。One of the characteristics of the metal particles of the present invention is that they have a specific particle size distribution. Specifically, the metal particles of the present invention have a cumulative volume of 50% by volume measured by a scanning electron microscope observation, and a cumulative volume of 50% by volume by a laser diffraction scattering type particle size distribution measurement method with respect to the DSEM50. It is preferable that the ratio D 50 / D SEM 50 of the particle size D 50 is 4 or less. D SEM 50 represents the particle size of the primary particles, D 50 is the place that represents the particle size of the secondary particles is an aggregate of a plurality of primary particles, by D 50 / D SEM 50 is less than the above value, the The metal particles of the present invention have a low degree of aggregation between particles and a high proportion of primary particles. Due to this, the metal particles of the present invention have good filling property, and it becomes easy to increase the saturation magnetic flux density. In the present invention, the primary particle is an object recognized as the smallest unit as a particle, judging from the apparent geometrical form.
金属粒子の充填性を一層高める観点からＤ５０／ＤＳＥＭ５０の値は３．０以下であることが更に好ましく、２．５以下であることが一層好ましい。Ｄ５０／ＤＳＥＭ５０の下限値は理論的には１であるところ、１．５が現実的である。From the viewpoint of further enhancing the filling property of the metal particles, the value of D 50 / D SEM 50 is more preferably 3.0 or less, and further preferably 2.5 or less. The lower limit of D 50 / D SEM 50 is theoretically 1, but 1.5 is realistic.
Ｄ５０／ＤＳＥＭ５０の値は上述のとおりであるところ、Ｄ５０そのものの値は３．０μｍ以下であることが好ましく、２．０μｍ以下であることが更に好ましく、１．５μｍ以下であることが一層好ましい。またその下限は、０．２μｍであることが好ましい。Ｄ５０をこの値以下に設定することで、金属粒子の取り扱い性を良好に維持しつつ、飽和磁束密度を高めることが容易となるので好ましい。The value of D 50 / D SEM 50 is as described above, but the value of D 50 itself is preferably 3.0 μm or less, more preferably 2.0 μm or less, and more preferably 1.5 μm or less. More preferred. The lower limit thereof is preferably 0.2 μm. By setting D 50 to this value or less, it becomes easy to increase the saturation magnetic flux density while maintaining good handleability of the metal particles, which is preferable.
一方、ＤＳＥＭ５０の値に関しては、０．２０μｍ以上であることが好ましく、０．２５μｍ以上であることが更に好ましく、０．３０μｍ以上であることが一層好ましい。またその上限値は、１．５μｍであることが好ましく、１．０μｍであることが更に好ましく、０．８μｍであることが一層好ましい。ＤＳＥＭ５０の値をこの範囲に設定することで、金属粒子の取り扱い性を良好に維持しつつ、飽和磁束密度を高めることが容易となるので好ましい。On the other hand, the value of D SEM50 is preferably 0.20 μm or more, more preferably 0.25 μm or more, and even more preferably 0.30 μm or more. The upper limit thereof is preferably 1.5 μm, more preferably 1.0 μm, and even more preferably 0.8 μm. It is preferable to set the value of D SEM50 in this range because it becomes easy to increase the saturation magnetic flux density while maintaining good handleability of the metal particles.
本発明の金属粒子は、Ｄ５０／ＤＳＥＭ５０の値が上述の範囲であることに加えて、走査型電子顕微鏡観察によって測定された累積体積９０容量％における体積累積粒径ＤＳＥＭ９０に対するレーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積９０容量％における体積累積粒径Ｄ９０の比Ｄ９０／ＤＳＥＭ９０が１０以下であることが好ましい。Ｄ９０／ＤＳＥＭ９０を１０以下とすることで、本発明の金属粒子を用いてインダクタを製造した場合に、該金属粒子の充填密度を高めることができ、特に磁性の高いインダクタとすることができる。Ｄ９０／ＤＳＥＭ９０は７以下であることがより好ましい。Ｄ９０／ＤＳＥＭ９０の下限値は理論的には１であるところ、２．５が現実的である。Metal particles of the present invention, a laser diffraction scattering for D 50 / the value of D SEM 50 in addition to the range described above, scanning electron volume cumulative particle diameter D SEM90 in cumulative volume 90% by volume measured by microscopic observation It is preferable that the ratio D 90 / D SEM 90 of the volume cumulative particle size D 90 to the cumulative volume 90 volume% by the formula particle size distribution measurement method is 10 or less. By setting D 90 / D SEM 90 to 10 or less, when an inductor is manufactured using the metal particles of the present invention, the packing density of the metal particles can be increased, and an inductor having particularly high magnetism can be obtained. .. It is more preferable that D 90 / D SEM 90 is 7 or less. The lower limit of D 90 / D SEM 90 is theoretically 1, but 2.5 is realistic.
Ｄ９０／ＤＳＥＭ９０の値は上述のとおりであるところ、Ｄ９０そのものの値は６．０μｍ以下であることが好ましく、５．０μｍ以下であることが更に好ましく、４．５μｍ以下であることが一層好ましい。またその下限は、０．３μｍであることが好ましい。Ｄ９０の値をこの範囲に設定することで、金属粒子の充填密度を高めることが容易となるので好ましい。The value of D 90 / D SEM 90 is as described above, but the value of D 90 itself is preferably 6.0 μm or less, more preferably 5.0 μm or less, and more preferably 4.5 μm or less. More preferred. The lower limit thereof is preferably 0.3 μm. By setting the value of D 90 in this range, it becomes easy to increase the packing density of the metal particles, which is preferable.
一方、ＤＳＥＭ９０の値に関しては、上述したＤＳＥＭ5０の値よりも大きいことを条件として、０．３μｍ以上であることが好ましく、０．４μｍ以上であることが更に好ましく、０．５μｍ以上であることが一層好ましい。またその上限値は、３．０μｍであることが好ましく、２．５μｍであることが更に好ましく、１．５μｍであることが一層好ましい。ＤＳＥＭ９０の値をこの範囲に設定することで、金属粒子の充填密度を高めることが容易となるので好ましい。On the other hand, with respect to the value of D SEM90, a condition that is greater than the value of D SEM 50 described above, it is preferably 0.3μm or more, further preferably 0.4μm or more, is 0.5μm or more Is even more preferable. The upper limit thereof is preferably 3.0 μm, more preferably 2.5 μm, and even more preferably 1.5 μm. It is preferable to set the value of D SEM90 in this range because it becomes easy to increase the packing density of the metal particles.
本発明においてＤＳＥＭ５０及びＤＳＥＭ９０は、金属粒子の走査型電子顕微鏡像から、粒子どうしが重なり合っていないものを無作為に１０００個選んで粒径（ヘイウッド径）を測定し、次いで、得られた粒径から、粒子が球であると仮定したときの体積を算出し、該体積の累積体積５０容量％及び９０容積％における体積累積粒径と定義される。In the present invention, D SEM50 and D SEM90 were obtained by randomly selecting 1000 particles in which particles do not overlap each other from a scanning electron microscope image of metal particles and measuring the particle size (Haywood diameter). From the particle size, the volume when the particle is assumed to be a sphere is calculated, and is defined as the volume cumulative particle size at the cumulative volume of 50% by volume and 90% by volume of the volume.
一方、Ｄ５０及びＤ９０の測定は、例えば以下の方法で行うことができる。すなわち、０．１ｇの測定試料と水５０ｍＬとを混合し、超音波ホモジナイザ（日本精機製作所製、ＵＳ−３００Ｔ）で１分間分散させる。その後、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置として、例えばマイクロトラックベル製ＭＴ３３００ ＥＸＩＩを用いて粒度分布を測定する。On the other hand, the measurement of D 50 and D 90 can be performed by, for example, the following method. That is, 0.1 g of the measurement sample and 50 mL of water are mixed and dispersed with an ultrasonic homogenizer (US-300T manufactured by Nissei Tokyo Office) for 1 minute. Then, as a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device, for example, the MT3300 EXII manufactured by Microtrac Bell is used to measure the particle size distribution.
以上の構成を有する本発明の金属粒子は、金属粒子の組成に依存することなく、サブミクロンサイズの粒径を有しつつも、粒子どうしの凝集が少ないものである。また、本発明の金属粒子は、サブミクロンサイズの粒径を有し且つ粒子どうしの凝集が少ないので、充填性を高めることができ、ひいては飽和磁束密度を高めることができる。ところで、粒子の充填性を高めるために、粒径の異なる複数種類の粒子をブレンドする手法が知られている。しかしこの手法は、複数種類の粒子を用意する必要があるという点や、混合工程が必要であるという点で、工業的・経済的に有利とはいえない。これに対して本発明の金属粒子は、それのみを用いることで粒子の充填性を高め得るという点で、工業的・経済的に有利である。 The metal particles of the present invention having the above structure do not depend on the composition of the metal particles, have a particle size of submicron size, and have less aggregation between the particles. Further, since the metal particles of the present invention have a particle size of submicron size and less agglutination between the particles, the filling property can be improved and the saturation magnetic flux density can be increased. By the way, in order to improve the packing property of particles, a method of blending a plurality of types of particles having different particle sizes is known. However, this method is not industrially and economically advantageous in that it is necessary to prepare a plurality of types of particles and a mixing step is required. On the other hand, the metal particles of the present invention are industrially and economically advantageous in that the filling property of the particles can be improved by using only the metal particles.
本発明の金属粒子は、その結晶子サイズが５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが好ましく、６０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下であることが更に好ましく、７０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下であることが一層好ましい。このように結晶子サイズの大きい金属粒子とすることで粒界の少ない粒子となり純度が高くなるため、飽和磁束密度が向上するので好ましい。この範囲の結晶子サイズを有する金属粒子は、例えば後述する製造方法によって好適に製造することができる。 The metal particles of the present invention preferably have a crystallite size of 50 nm or more and 150 nm or less, more preferably 60 nm or more and 130 nm or less, and further preferably 70 nm or more and 120 nm or less. It is preferable to use metal particles having a large crystallite size in this way because the particles have a small grain boundary and the purity is high, so that the saturation magnetic flux density is improved. Metal particles having a crystallite size in this range can be suitably produced by, for example, a production method described later.
結晶子サイズは、用いる金属粒子の種類によってその測定方法が異なるが、概して測定範囲（２０°〜１５０°）内で最も強度の高い結晶面におけるＸ線回折ピークのピーク幅（半値幅）から下記のシェラーの式により算出する。例えば、金属粒子としてＦｅＣｏ合金を用いる場合、ＣｕＫα線を使用して、測定範囲（２θ：２０°〜１５０°）、サンプリング幅０．０１°、スキャンスピード ２°／ｍｉｎで金属粒子のＸ線回折強度を測定したときの結晶面＜１１０＞におけるＸ線回折ピークのピーク幅（半値幅）から算出される。
シェラーの式：Ｄ＝Ｋλ／βｃｏｓθ
Ｄ：結晶子サイズ（単位：ｎｍ）
Ｋ：シェラー定数（０．９４００）
λ：Ｘ線の波長（単位：Ｋα１ １．５４０５６Å）
β：半値幅（単位：ｒａｄ）
θ：回折角（単位：ｒａｄ）The method of measuring the crystallite size differs depending on the type of metal particles used, but generally, the peak width (half width) of the X-ray diffraction peak on the crystal plane with the highest intensity within the measurement range (20 ° to 150 °) is as follows. Calculated by Scherrer's formula. For example, when a FeCo alloy is used as the metal particles, CuKα rays are used to perform X-ray diffraction of the metal particles in a measurement range (2θ: 20 ° to 150 °), a sampling width of 0.01 °, and a scan speed of 2 ° / min. It is calculated from the peak width (half-value width) of the X-ray diffraction peak on the crystal plane <110> when the intensity is measured.
Scherrer's equation: D = Kλ / βcosθ
D: Crystallite size (unit: nm)
K: Scheller constant (0.9400)
λ: X-ray wavelength (unit: Kα1 1.54056 Å)
β: Full width at half maximum (unit: rad)
θ: diffraction angle (unit: rad)
本発明の金属粒子の形状に特に制限はなく、例えば球状、フレーク状、多面体状など種々の形状を採用することができる。金属粒子の充填性を高め、飽和磁束密度を高める観点から、金属粒子の形状は、球状であることが好ましい。球状であるとは、以下の方法で測定した円形度係数が好ましくは０．８５以上、更に好ましくは０．９０以上であることをいう。円形度係数は、次の方法で算出される。金属粒子の走査型電子顕微鏡像を撮影し、粒子どうしが重なり合っていないものを無作為に１０００個選び出す。粒子の二次元投影像の面積をＳとし、周囲長をＬとしたときに、粒子の円形度係数を４πＳ／Ｌ２の式から算出する。各粒子の円形度係数の算術平均値を上述した円形度係数とする。粒子の二次元投影像が真円である場合は、粒子の円形度係数は１となる。The shape of the metal particles of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as a spherical shape, a flake shape, and a polyhedral shape can be adopted. From the viewpoint of increasing the filling property of the metal particles and increasing the saturation magnetic flux density, the shape of the metal particles is preferably spherical. The spherical shape means that the circularity coefficient measured by the following method is preferably 0.85 or more, more preferably 0.90 or more. The circularity coefficient is calculated by the following method. A scanning electron microscope image of metal particles is taken, and 1000 particles in which the particles do not overlap are randomly selected. When the area of the two-dimensional projection image of the particle is S and the perimeter is L, the circularity coefficient of the particle is calculated from the formula of 4πS / L 2. The arithmetic mean value of the circularity coefficient of each particle is taken as the above-mentioned circularity coefficient. When the two-dimensional projection image of the particle is a perfect circle, the circularity coefficient of the particle is 1.
本発明の金属粒子は、磁性金属材料を含むことに加えて、非磁性金属元素を更に含んでいてもよい。特に、非磁性金属元素は、磁性金属元素を含有するコア部の表面に配置されるシェル部に含有されていることが、渦電流損失の低減の観点から有利である。とりわけ、本発明の金属粒子は、磁性金属元素を含有するコア部と、該コア部の表面に配置され且つ非磁性金属元素の酸化物を含有するシェル部とを具備することが、渦電流損失の更に一層の低減の観点から好ましい。この非磁性金属元素の酸化物を含有するシェル部は、コア部の電気絶縁層として作用するので、そのことに起因して渦電流損失が一層低減する。シェル部は電気絶縁性を有する限りにおいて結晶質であってもよく、あるいは非晶質であってもよい。 The metal particles of the present invention may further contain a non-magnetic metal element in addition to containing a magnetic metal material. In particular, it is advantageous from the viewpoint of reducing the eddy current loss that the non-magnetic metal element is contained in the shell portion arranged on the surface of the core portion containing the magnetic metal element. In particular, the metal particles of the present invention are provided with a core portion containing a magnetic metal element and a shell portion arranged on the surface of the core portion and containing an oxide of a non-magnetic metal element, thereby providing an eddy current loss. It is preferable from the viewpoint of further reduction of. Since the shell portion containing the oxide of the non-magnetic metal element acts as an electrically insulating layer of the core portion, the eddy current loss is further reduced due to this. The shell portion may be crystalline or amorphous as long as it has electrical insulation.
前記の非磁性金属元素は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｎ、希土類元素（ただし磁性を有するものを除く。）、Ｂａ及びＳｒの少なくとも１種であることが、シェル部の電気絶縁性を高める観点から好ましく、Ａｌ、Ｓｉ及びＺｒのいずれかであることが一層好ましい。これらの非磁性金属元素は１種を単独で用いることもでき、あるいは２種以上を組み合わせて用いることもできる。 The non-magnetic metal element may be at least one of Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, a rare earth element (excluding those having magnetism), Ba and Sr. , It is preferable from the viewpoint of enhancing the electrical insulation of the shell portion, and it is more preferably any of Al, Si and Zr. These non-magnetic metal elements may be used alone or in combination of two or more.
特に、後述する方法で、コア部及びシェル部を有する金属粒子を製造する場合には、シェル部を構成する非磁性金属元素として、該元素の酸化物の沸点が、コア部を構成する金属の沸点よりも低いものを用いることが、製造の容易さの点から好ましい。 In particular, when metal particles having a core portion and a shell portion are produced by a method described later, the boiling point of the oxide of the element as a non-magnetic metal element constituting the shell portion is that of the metal constituting the core portion. It is preferable to use one having a boiling point lower than the boiling point from the viewpoint of ease of production.
コア部は、磁性金属元素のみから構成されていてもよく、あるいは磁性金属元素及び非磁性金属元素の双方を含む合金から形成されていてもよい。一方、シェル部は非磁性金属元素の酸化物のみからなり、磁性金属元素を非含有であることが好ましい。 The core portion may be composed of only a magnetic metal element, or may be formed of an alloy containing both a magnetic metal element and a non-magnetic metal element. On the other hand, the shell portion is preferably composed of only an oxide of a non-magnetic metal element and does not contain a magnetic metal element.
コア部及びシェル部を有する金属粒子におけるシェル部は、電気絶縁性の観点からは、コア部の全域を満遍なく被覆していることが好ましい。しかし一方で、シェル部の被覆量が多くなることは、金属粒子全体としての磁力の低下につながる。これらの事項を勘案すると、金属粒子全体におけるシェル部の占める割合は、１．０質量％以上５．０質量％以下であることが好ましく、１．０質量％以上４．０質量％以下であることが更に好ましく、１．０質量％以上３．０質量％以下であることが一層好ましい。かかる含有割合とすることで、本発明でいう所望の粒度分布にしやすくすることもできる。金属粒子におけるシェル部の占める割合は、例えばシェル部がＳｉＯ２からなる場合には、ＩＣＰ分析により得られるＳｉ濃度からＳｉＯ２濃度に換算することによって測定することができる。シェル部が他の物質からなる場合も同様に測定できる。From the viewpoint of electrical insulation, it is preferable that the shell portion of the metal particle having the core portion and the shell portion covers the entire area of the core portion evenly. However, on the other hand, an increase in the coating amount of the shell portion leads to a decrease in the magnetic force of the metal particles as a whole. In consideration of these matters, the proportion of the shell portion in the entire metal particles is preferably 1.0% by mass or more and 5.0% by mass or less, and 1.0% by mass or more and 4.0% by mass or less. It is more preferably 1.0% by mass or more and 3.0% by mass or less. By setting such a content ratio, it is possible to facilitate the desired particle size distribution as referred to in the present invention. The proportion of the shell portion in the metal particles can be measured, for example, by converting the Si concentration obtained by ICP analysis into the SiO 2 concentration when the shell portion is made of SiO 2. The same measurement can be performed when the shell portion is made of another substance.
シェル部がコア部の表面全域を被覆しているか否かにかかわらず、シェル部の厚みは０．５ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましく０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが更に好ましく、０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが一層好ましい。シェル部の厚みは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による断面観察、及びエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）による測定でシェル部を特定し、その厚みを測定することで求められる。 Regardless of whether the shell portion covers the entire surface of the core portion, the thickness of the shell portion is preferably 0.5 nm or more and 40 nm or less, more preferably 0.5 nm or more and 30 nm or less, and 0. It is more preferably 5 nm or more and 20 nm or less. The thickness of the shell portion is determined by identifying the shell portion by cross-sectional observation with a transmission electron microscope (TEM) and measurement by energy dispersive X-ray analysis (EDS) and measuring the thickness thereof.
次に本発明の磁性粒子の好適な製造方法について説明する。本製造方法では、磁性金属元素を含む母粉を直流熱プラズマ（以下、「ＤＣプラズマ」ともいう。）法に付して、該母粉から磁性金属粒子を生成させる。詳細には、本製造方法は、チャンバー内に発生させた層流状態のプラズマフレームに母粉を供給して、該母粉をガス化させ、ガス化した母粉を冷却して磁性金属粒子を生成させる工程を有する。磁性金属粒子が単一の磁性金属元素から構成される場合には、母粉として、当該単一の磁性金属元素からなるものを用いればよい。磁性金属粒子が２種以上の磁性金属元素の合金から構成される場合には、母粉として、当該合金からなるものを用いればよい。例えば目的とする磁性金属粒子がＦｅＣｏ合金からなる場合には、ＦｅＣｏ合金からなる母粉を用いればよい。母粉の製造方法に特に制限はなく、例えばアトマイズ粉、湿式還元粉、電解粉等を用いることができる。 Next, a suitable method for producing the magnetic particles of the present invention will be described. In this production method, a mother powder containing a magnetic metal element is subjected to a DC thermal plasma (hereinafter, also referred to as “DC plasma”) method to generate magnetic metal particles from the mother powder. Specifically, in the present manufacturing method, the mother powder is supplied to the plasma frame in a laminar flow state generated in the chamber, the mother powder is gasified, and the gasified mother powder is cooled to obtain magnetic metal particles. It has a step to generate it. When the magnetic metal particles are composed of a single magnetic metal element, the mother powder may be composed of the single magnetic metal element. When the magnetic metal particles are composed of an alloy of two or more kinds of magnetic metal elements, a powder made of the alloy may be used as the mother powder. For example, when the target magnetic metal particles are made of FeCo alloy, a mother powder made of FeCo alloy may be used. The method for producing the mother powder is not particularly limited, and for example, atomized powder, wet reducing powder, electrolytic powder and the like can be used.
本製造方法に好適に用いられるＤＣプラズマ装置を図１に示す。同図に示すように、ＤＣプラズマ装置１は、粉末供給装置２、チャンバー３、ＤＣプラズマトーチ４、回収ポット５、粉末供給ノズル６、ガス供給装置７及び圧力調整装置８を備えている。更にＤＣプラズマ装置１には、チャンバー３外であって且つプラズマトーチ４の直下に、プラズマフレームを包囲する環状壁部９が配置されている。この装置においては、母粉は、粉末供給装置２から粉末供給ノズル６を通じてＤＣプラズマトーチ４内部を通過する。プラズマトーチ４には、熱プラズマ発生用のガス（以下「プラズマガス」ともいう。）がガス供給装置７から供給されプラズマフレームが発生する。また、ＤＣプラズマトーチ４で発生させたプラズマフレーム内で母粉がガス化され、チャンバー３に放出された後、ガス化された母粉が冷却され、磁性金属粒子の微粉末となって回収ポット５内に蓄積回収される。チャンバー３の内部は、圧力調整装置８によって粉末供給ノズル６よりも相対的に陰圧が保持されるように制御されており、母粉のＤＣプラズマトーチ４への供給を容易にするとともに、プラズマフレームを安定して発生する構造をとっている。なお図１に示す装置は、ＤＣプラズマ装置の一例であって、本発明の金属粒子の製造はこの装置に限定されるものではない。
FIG. 1 shows a DC plasma apparatus preferably used in this manufacturing method. As shown in the figure, the DC plasma device 1 includes a
プラズマフレーム内で母粉に十分なエネルギーを供給して、サブミクロンオーダーの微粒子を首尾よく形成する観点から、プラズマフレームが層流状態で太く長くなるように調整することが好ましい。プラズマフレームが層流状態であるか否かは、プラズマフレームを、フレーム幅が最も太く観察される側面から観察したときに、フレーム幅に対するフレーム長さの縦横比（以下、フレームアスペクト比）が３以上であるか否かによって判断することができる。具体的には、フレームアスペクト比が３以上であれば層流状態と判断することができ、３未満であれば乱流状態と判断することができる。 From the viewpoint of supplying sufficient energy to the mother powder in the plasma frame to successfully form submicron-order fine particles, it is preferable to adjust the plasma frame so that it becomes thicker and longer in a laminar flow state. Whether or not the plasma frame is in a laminar flow state is determined by the aspect ratio of the frame length to the frame width (hereinafter referred to as the frame aspect ratio) when the plasma frame is observed from the side where the frame width is the thickest. It can be judged by whether or not it is the above. Specifically, if the frame aspect ratio is 3 or more, it can be determined to be a laminar flow state, and if it is less than 3, it can be determined to be a turbulent flow state.
プラズマフレームが層流状態で太く長くなるようにするためには、プラズマ出力とプラズマガス流量を調整することが有利である。詳細には、ＤＣプラズマ装置のプラズマ出力は、２ｋＷ以上１００ｋＷ以下、更に２ｋＷ以上４０ｋＷ以下であることが好ましい。プラズマガスのガス流量に関しては、０．１Ｌ／ｍｉｎ以上２５Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、０．５Ｌ／ｍｉｎ以上２１Ｌ／ｍｉｎ以下であることが更に好ましい。プラズマガスとしては、水素ガス等の還元ガスや、窒素ガス及びアルゴンガス等の不活性ガスが好ましい。 In order to make the plasma frame thick and long in the laminar flow state, it is advantageous to adjust the plasma output and the plasma gas flow rate. Specifically, the plasma output of the DC plasma apparatus is preferably 2 kW or more and 100 kW or less, and more preferably 2 kW or more and 40 kW or less. The gas flow rate of the plasma gas is preferably 0.1 L / min or more and 25 L / min or less, and more preferably 0.5 L / min or more and 21 L / min or less. As the plasma gas, a reducing gas such as hydrogen gas and an inert gas such as nitrogen gas and argon gas are preferable.
プラズマフレーム内で十分な熱エネルギーを母粉に供給し、サブミクロンオーダーの微粒子を首尾よく形成する観点に加えて、粗粒の母粉を残存しにくくする観点から、母粉の供給量に対するプラズマ出力の比は、好ましくは０．０１ｋＷ・ｍｉｎ／ｇ以上２０ｋＷ・ｍｉｎ／ｇ以下であり、更に好ましくは０．０５ｋＷ・ｍｉｎ／ｇ以上１５ｋＷ・ｍｉｎ／ｇ以下である。 Plasma for the amount of mother powder supplied from the viewpoint of supplying sufficient heat energy to the mother powder in the plasma frame to successfully form submicron-order fine particles and making it difficult for coarse-grained mother powder to remain. The output ratio is preferably 0.01 kW · min / g or more and 20 kW · min / g or less, and more preferably 0.05 kW · min / g or more and 15 kW · min / g or less.
また、プラズマフレームを層流状態に安定的に保ちつつ、母粉のガス化に必要な流速を確実に得る観点から、上述の範囲のプラズマ出力及びガス流量を保ちつつ、プラズマ出力に対するプラズマガス流量の比（単位：Ｌ／（ｍｉｎ・ｋＷ））を、好ましくは０．５０以上２．００以下、より好ましくは０．７０以上１．７０以下、更に好ましくは０．７５以上１．５０以下に設定する。 Further, from the viewpoint of reliably obtaining the flow velocity required for gasification of the mother powder while stably maintaining the plasma frame in a laminar flow state, the plasma gas flow rate with respect to the plasma output is maintained while maintaining the plasma output and gas flow rate in the above range. Ratio (unit: L / (min · kW)) is preferably 0.50 or more and 2.00 or less, more preferably 0.70 or more and 1.70 or less, and further preferably 0.75 or more and 1.50 or less. Set.
特に本製造方法においては、図１に示すとおり、プラズマトーチ４の直下に、プラズマフレームを包囲する環状壁部９を配置した状態下にプラズマフレームを発生させるようにしている。環状壁部９はプラズマを発生させるプラズマトーチ４とは異なる部位をいい、この環状壁部９によってプラズマフレームの温度低下を抑制し、それによって粒成長を促進させることで、所望の粒度分布を有する金属粒子を首尾よく得ることができるものである。また、所望の結晶子サイズを有する金属粒子を首尾よく得ることができる。
In particular, in the present manufacturing method, as shown in FIG. 1, the plasma frame is generated under the state where the
環状壁部９を用いることでプラズマフレームの温度低下を一層抑制する観点から、プラズマフレームのフレーム長さに対する環状壁部９の長さ（図１中、符号Ｌで示す長さ）の比が０．０５以上０．９０以下、特に０．１０以上０．９０以下、とりわけ０．３０以上０．９０以下となるようにプラズマフレームを発生させることが好ましい。
From the viewpoint of further suppressing the temperature drop of the plasma frame by using the
同様の観点から、環状壁部９が円環体である場合、プラズマフレームの直径に対する環状壁部９の内径の比が、０．０３以上０．５５以下、特に０．０６以上０．５５以下、とりわけ０．１５以上０．５５以下となるようにプラズマフレームを発生させることが好ましい。
From the same viewpoint, when the
環状壁部９は、環状体であればよく、その断面形状に特に制限はない。例えば断面が円形や矩形の環状体を環状壁部９として用いることができる。プラズマフレームの温度低下を効果的に抑制する観点からは、環状壁部９は円環体、つまり円筒であることが好ましい。この場合、円環体における横断面の中心の位置と、プラズマフレームの発生位置とが概ね一致していることが、プラズマフレームの温度低下を効果的に抑制する観点から好ましい。
The
図１に示すＤＣプラズマ装置１を用いて、コア部と電気絶縁性のシェル部とを有する金属粒子を製造する場合には、母粉として、磁性金属元素を含む第１母粉と、非磁性金属元素の酸化物からなる第２母粉とを混合したものを用いればよい。母粉のプラズマ噴射性とコストの観点から、母粉の粒径Ｄ５０は、第１母粉及び第２母粉のいずれにおいても、好ましくは３．０μｍ以上５０μｍ以下、更に好ましくは５．０μｍ以上３０μｍ以下である。母粉のＤ５０の測定は、上述した金属粒子のＤ５０の測定と同様の方法で行うことができる。When metal particles having a core portion and an electrically insulating shell portion are produced by using the DC plasma apparatus 1 shown in FIG. 1, the first mother powder containing a magnetic metal element and a non-magnetic mother powder are used as the mother powder. A mixture of a second mother powder made of an oxide of a metal element may be used. In view of the plasma jet and cost of the mother powder, the particle size D 50 of the mother powder, in any of the first mother powder and the second mother powder, preferably 3.0μm or 50μm or less, more preferably 5.0μm It is 30 μm or less. The measurement of D 50 of the mother powder can be performed by the same method as the measurement of D 50 of the metal particles described above.
得られる金属粒子の製造効率の観点から、母粉の供給量は、第１母粉及び第２母粉の合計量で表して５ｇ／ｍｉｎ以上２００ｇ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、５ｇ／ｍｉｎ以上１００ｇ／ｍｉｎ以下であることが更に好ましい。また、第１母粉と第２母粉との割合に関しては、第１母粉と第２母粉との合計中に第２母粉が１〜５質量％含まれることが好ましい。 From the viewpoint of the production efficiency of the obtained metal particles, the supply amount of the mother powder is preferably 5 g / min or more and 200 g / min or less in terms of the total amount of the first mother powder and the second mother powder, and is 5 g / min. It is more preferably 100 g / min or less. Regarding the ratio of the first mother powder and the second mother powder, it is preferable that the total of the first mother powder and the second mother powder contains 1 to 5% by mass of the second mother powder.
母粉の形状は、第１母粉及び第２母粉のいずれにおいても特に制限はなく、例えば樹枝状、棒状、フレーク状、キュービック状、球状などが挙げられる。プラズマトーチへの供給効率を安定化させる観点から、球状の母粉を用いることが好ましい。 The shape of the mother powder is not particularly limited in any of the first mother powder and the second mother powder, and examples thereof include a dendritic shape, a rod shape, a flake shape, a cubic shape, and a spherical shape. From the viewpoint of stabilizing the supply efficiency to the plasma torch, it is preferable to use a spherical mother powder.
第１母粉と第２母粉とはそれらの沸点が特定の関係にあることが好ましい。詳細には、第１母粉としてその沸点が第２母粉の沸点よりも高いものを用いることが有利である。このような温度関係を有する第１母粉及び第２母粉からなる混合母粉を用いることで、粒子の生成過程において、先ず、蒸発気化した第１母粉が冷却されてコア部の核形成、凝集及び凝縮が起こり、コア部が形成される。次いで、蒸発気化した第２母粉（第２母粉は第１母粉よりも沸点が低い。）の冷却による核形成、凝集及び凝縮が、コア部の表面で起こりシェル部が形成される。 It is preferable that the boiling points of the first mother powder and the second mother powder have a specific relationship. Specifically, it is advantageous to use a first mother powder having a boiling point higher than that of the second mother powder. By using a mixed mother powder composed of the first mother powder and the second mother powder having such a temperature relationship, in the process of forming particles, the first mother powder evaporated and vaporized is first cooled to form a core portion. , Aggregation and condensation occur and a core is formed. Next, nucleation, aggregation and condensation by cooling of the evaporated and vaporized second mother powder (the second mother powder has a lower boiling point than the first mother powder) occur on the surface of the core portion to form the shell portion.
上述した方法以外にも、例えばアトマイズ法によって磁性金属元素を含むコア部を形成し、その表面に湿式で非磁性金属元素の酸化物層を形成することも可能である。しかし、その場合には、酸化物層の形成時にコア部の表面が酸化されやすく、そのことに起因して、粒子の磁力が低下するおそれがある。また、コア部の形成にＤＣプラズマ法ではなく、ＲＦプラズマ法を用いることも可能であるが、ＲＦプラズマ法で得られた粒子は粒径が小さ過ぎて凝集しやすく、粒子の充填性を高めることができない。また粒径が小さくなるほど磁力が低下するという不都合もある。これらの方法に対して、上述のＤＣプラズマ法を用いた製造方法では、磁力の低下や充填性の低下などの不都合は生じない。 In addition to the above-mentioned method, it is also possible to form a core portion containing a magnetic metal element by, for example, an atomizing method, and to form a wet oxide layer of the non-magnetic metal element on the surface thereof. However, in that case, the surface of the core portion is easily oxidized when the oxide layer is formed, and as a result, the magnetic force of the particles may decrease. It is also possible to use the RF plasma method instead of the DC plasma method for forming the core portion, but the particles obtained by the RF plasma method are too small in particle size and easily aggregate, which improves the packing property of the particles. I can't. There is also the inconvenience that the smaller the particle size, the lower the magnetic force. In contrast to these methods, the manufacturing method using the DC plasma method described above does not cause any inconvenience such as a decrease in magnetic force or a decrease in filling property.
このようにして得られた金属粒子は、その形状が球状となりやすい。この金属粒子はその集合体である金属粉として、焼結体の原料に好適に用いられる。この焼結体は例えばパワーインダクタのコア材として好適に用いられる。この場合、渦電流損失の低減の観点から、金属粒子は、コア部と電気絶縁性のシェル部とから構成されていることが有利である。一方、金属粒子の集合体としての金属粉にバインダやビヒクルを含有させて磁性体ペーストの状態にして用いることもできる。また、上述した金属粉や磁性体ペーストを圧縮成形して圧粉磁心にすることもできる。更に、このペーストを所定形状に成形して乾燥固化させた固化成形体を、パワーインダクタのコア材として用いることもできる。 The metal particles thus obtained tend to have a spherical shape. These metal particles are suitably used as a raw material for a sintered body as a metal powder as an aggregate thereof. This sintered body is suitably used, for example, as a core material for a power inductor. In this case, from the viewpoint of reducing the eddy current loss, it is advantageous that the metal particles are composed of a core portion and an electrically insulating shell portion. On the other hand, it is also possible to add a binder or a vehicle to the metal powder as an aggregate of metal particles to form a magnetic paste. Further, the above-mentioned metal powder or magnetic paste can be compression-molded to form a dust core. Further, a solidified molded product obtained by molding this paste into a predetermined shape and drying and solidifying it can also be used as the core material of the power inductor.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。特に断らない限り、「％」は「質量％」を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the scope of the invention is not limited to such examples. Unless otherwise specified, "%" means "mass%".
〔実施例１〕
図１に示すＤＣプラズマ装置１を用いて、下記に従いＦｅＣｏ合金からなるコア部と、ＳｉＯ２からなるシェル部とから構成される金属粒子を製造した。
第１母粉としてＦｅＣｏ合金（Ｆｅ５０％、Ｃｏ５０％）からなるアトマイズ粉（粒径１０μｍ、球状）を用いた。第２母粉としてＳｉＯ２粉（比表面積５０ｍ２／ｇ、球状）を用いた。（第２母粉の使用量）／（第１母粉の使用量＋第２母粉の使用量）を２．０％とした。両母粉を混合して得られた混合母粉を装置１に供給した。供給量を１２ｇ／分に設定し、粉末供給ノズル６を通じてＤＣプラズマトーチ４に混合母粉を供給した。プラズマガスとしては、窒素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いた。窒素ガスの流量は６Ｌ／分に設定し、アルゴンガスの流量は１１Ｌ／分に設定した。また、プラズマ出力は２２ｋＷに設定した。生成したプラズマフレームについて、フレーム幅が最も太く観察される側面から該プラズマフレームを写真撮影し、画像を二値化してフレーム幅に対するフレーム長さの比であるフレームアスペクト比を測定した。その結果、フレームアスペクト比は４であり、プラズマフレームは層流であることが確認された。また、環状壁部９としては円環体を用いた。そして、プラズマフレームのフレーム長さに対する環状壁部９の長さの比が０．８０となるように、且つプラズマフレームの直径に対する環状壁部９の内径の比が、０．５０となるようにプラズマフレームを発生させた。[Example 1]
Using the DC plasma apparatus 1 shown in FIG. 1, metal particles composed of a core portion made of FeCo alloy and a shell portion made of SiO 2 were produced according to the following.
As the first mother powder, atomized powder (particle size 10 μm, spherical) made of FeCo alloy (Fe50%, Co50%) was used. SiO 2 powder (specific surface area 50 m 2 / g, spherical) was used as the second mother powder. (Amount of second mother powder used) / (Amount of first mother powder used + amount of second mother powder used) was set to 2.0%. The mixed mother powder obtained by mixing both mother powders was supplied to the apparatus 1. The supply amount was set to 12 g / min, and the mixed mother powder was supplied to the DC plasma torch 4 through the
〔実施例２〕
実施例１において、（第２母粉の使用量）／（第１母粉の使用量＋第２母粉の使用量）を１．５％とした以外は実施例１と同様にして金属粒子を得た。[Example 2]
Metal particles in the same manner as in Example 1 except that (the amount of the second mother powder used) / (the amount of the first mother powder used + the amount of the second mother powder used) was 1.5% in Example 1. Got
〔比較例１〕
実施例１において、（第２母粉の使用量）／（第１母粉の使用量＋第２母粉の使用量）を７％とした。また、プラズマ装置１のチャンバー３内に環状壁部９を設置しなかった。これら以外は実施例１と同様にして金属粒子を得た。[Comparative Example 1]
In Example 1, (the amount of the second mother powder used) / (the amount of the first mother powder used + the amount of the second mother powder used) was set to 7%. Further, the
〔評価〕
実施例及び比較例で得られた金属粒子について、上述の方法でＤＳＥＭ５０、Ｄ５０、ＤＳＥＭ９０、Ｄ９０、円形度係数、コア部の結晶子サイズ及びシェル部の厚みを測定した。更に以下の方法で飽和磁化及び圧粉密度を測定した。それらの結果を以下の表１に示す。〔evaluation〕
For the metal particles obtained in Examples and Comparative Examples, D SEM 50 in the manner described above, D 50, D SEM90, D 90, circularity coefficient, a thickness of crystallite size and the shell portion of the core portion were measured. Further, the saturation magnetization and the powder density were measured by the following methods. The results are shown in Table 1 below.
〔飽和磁化の測定方法〕
振動試料型磁力計（東英工業社製 ＶＳＭ−５）を用いて飽和磁化を測定した。[Measurement method of saturation magnetization]
Saturation magnetization was measured using a vibration sample magnetometer (VSM-5 manufactured by Toei Kogyo Co., Ltd.).
〔圧粉密度の測定方法〕
圧粉抵抗測定システム（三菱化学アナリテック社製 ＰＤ−５１）と抵抗率測定器（三菱化学アナリテック社製 ＭＣＰ−Ｔ６００）を用いて圧粉密度を測定した。金属粒子（サンプル）５ｇをプローブシリンダへ投入し、プローブユニットをＰＤ−５１へセットした。油圧ジャッキによって６．２８ｋＮの荷重をかけたときの試料厚みから、圧粉密度を算出した。[Measuring method of dust density]
The powder density was measured using a powder resistance measuring system (PD-51 manufactured by Mitsubishi Chemical Analytec) and a resistance measuring device (MCP-T600 manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech). 5 g of metal particles (sample) were charged into the probe cylinder, and the probe unit was set in PD-51. The powder density was calculated from the sample thickness when a load of 6.28 kN was applied by a hydraulic jack.
表１に示す結果から明らかなとおり、各実施例で得られた金属粒子は、比較例で得られた金属粒子に比べて圧粉密度が高く、充填性が高いものであることが判る。また、各実施例で得られた金属粒子は、比較例で得られた金属粒子に比べてシェル部の割合を低減することができたことに起因して、飽和磁化も改善できた。 As is clear from the results shown in Table 1, it can be seen that the metal particles obtained in each example have a higher powder density and higher filling property than the metal particles obtained in the comparative example. In addition, the metal particles obtained in each example could improve the saturation magnetization because the proportion of the shell portion could be reduced as compared with the metal particles obtained in the comparative example.
〔実施例３〕
実施例１において、第１母粉をＦｅＮｉ合金（Ｆｅ５０％、Ｎｉ５０％）からなるアトマイズ粉（粒径１０μｍ、球状）に変更した。また、（第２母粉の使用量）／（第１母粉の使用量＋第２母粉の使用量）を１．５％に変更した。これら以外は実施例１と同様にして、金属粒子を得た。[Example 3]
In Example 1, the first mother powder was changed to an atomized powder (particle size 10 μm, spherical) made of FeNi alloy (Fe50%, Ni50%). In addition, (the amount of the second mother powder used) / (the amount of the first mother powder used + the amount of the second mother powder used) was changed to 1.5%. Other than these, metal particles were obtained in the same manner as in Example 1.
〔比較例２〕
実施例３において、プラズマ装置１のチャンバー３内に環状壁部９を設置しなかった。これ以外は実施例３と同様にして、金属粒子を得た。[Comparative Example 2]
In Example 3, the
〔評価〕
実施例３及び比較例２で得られた金属粒子について、上述の方法でＤＳＥＭ５０、Ｄ５０、ＤＳＥＭ９０、Ｄ９０、円形度係数、コア部の結晶子サイズ、飽和磁化及び圧粉密度を測定した。それらの結果を以下の表２に示す。〔evaluation〕
For the metal particles obtained in Example 3 and Comparative Example 2, D SEM 50 in the manner described above, D 50, D SEM90, D 90, circularity coefficient, the crystallite size of the core portion, the saturation magnetization and green density measurements bottom. The results are shown in Table 2 below.
表２に示す結果から明らかなとおり、実施例３で得られた金属粒子は、比較例２で得られた金属粒子に比べて圧粉密度が高く、充填性が高いものであることが判る。 As is clear from the results shown in Table 2, it can be seen that the metal particles obtained in Example 3 have a higher powder density and higher packing properties than the metal particles obtained in Comparative Example 2.
本発明によれば、充填性の高い金属粒子が得られる。この金属粒子を用いることで、飽和磁束密度の高いインダクタを容易に得ることが可能となる。 According to the present invention, highly fillable metal particles can be obtained. By using these metal particles, it becomes possible to easily obtain an inductor having a high saturation magnetic flux density.
１ ＤＣプラズマ装置
２ 粉末供給装置
３ チャンバー
４ ＤＣプラズマトーチ
５ 回収ポット
６ 粉末供給ノズル
７ ガス供給装置
８ 圧力調整装置
９ 環状壁部1
Claims (13)
前記金属粒子の走査型電子顕微鏡観察による累積体積５０容量％における体積累積粒径ＤＳＥＭ５０に対するレーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積５０容量％における体積累積粒径Ｄ５０の比Ｄ５０／ＤＳＥＭ５０が４以下であり、
ＤＳＥＭ５０が０．２μｍ以上１．５μｍ以下である金属粒子。Metal particles containing a magnetic metal element,
Volume cumulative particle size at cumulative volume 50% by volume observed by scanning electron microscope of the metal particles D Ratio D 50 / D of volume cumulative particle size D 50 at cumulative volume 50% by volume by laser diffraction scattering type particle size distribution measurement method to SEM50 SEM50 is 4 or less,
Metal particles having a D SEM 50 of 0.2 μm or more and 1.5 μm or less.
前記非磁性金属元素は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｎ、希土類元素（ただし磁性を有するものを除く。）、Ｂａ及びＳｒの少なくとも１種である請求項１ないし６のいずれか一項に記載の金属粒子。It contains more non-magnetic metal elements and
Claim 1 that the non-magnetic metal element is at least one of Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, a rare earth element (excluding those having magnetism), Ba and Sr. The metal particle according to any one of 6 to 6.
前記コア部の表面に配置され且つ非磁性金属元素の酸化物を含有するシェル部とを具備する請求項７に記載の金属粒子。The core part containing magnetic metal elements and
The metal particle according to claim 7, further comprising a shell portion arranged on the surface of the core portion and containing an oxide of a non-magnetic metal element.
前記チャンバー外であって且つプラズマトーチの直下に、前記プラズマフレームを包囲する環状壁部を配置した状態下に前記プラズマフレームを発生させ、
前記プラズマフレームのフレーム長さに対する前記環状壁部の長さの比が０．０５以上０．９０以下となるように該プラズマフレームを発生させる金属粒子の製造方法。A mother powder containing a magnetic metal element is supplied into a laminar flow plasma frame generated in a chamber, the mother powder is gasified in the plasma frame, and the gasified mother powder is cooled to obtain metal particles. Has a process to generate
The plasma frame is generated outside the chamber and directly under the plasma torch in a state where an annular wall portion surrounding the plasma frame is arranged.
A method for producing metal particles for generating a plasma frame so that the ratio of the length of the annular wall portion to the frame length of the plasma frame is 0.05 or more and 0.90 or less.
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