KR102311667B1 - PRODUCTION METHOD FOR MAGNETIC SUBSTANCE USING Fe-Si SOFT MAGNETIC POWDER - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 Fe-Si계 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법은 입경(粒徑)이 106㎛ 이하인 Fe-Si계 연자성 분말을 마련하는 준비단계; 상기 Fe-Si계 연자성 분말을 입경이 45㎛ 이하인 연자성 미분과 45㎛를 초과하는 연자성 조분으로 선별하는 선별단계; 상기 연자성 조분의 표면에 절연재를 코팅시키는 절연단계; 상기 연자성 미분과 절연된 상기 연자성 조분을 혼합하여 혼합분말을 마련하는 혼합단계; 및 상기 혼합분말을 성형하여 연자성체를 제조하는 성형단계;를 포함한다.A method for manufacturing a soft magnetic material using a Fe-Si-based soft magnetic powder according to an embodiment of the present invention includes a preparation step of preparing an Fe-Si-based soft magnetic powder having a particle size of 106 μm or less; a screening step of sorting the Fe-Si-based soft magnetic powder into soft magnetic fine powder having a particle diameter of 45 μm or less and soft magnetic coarse powder having a particle diameter of more than 45 μm; an insulating step of coating an insulating material on the surface of the soft magnetic coarse powder; a mixing step of preparing a mixed powder by mixing the soft magnetic fine powder and the insulated soft magnetic coarse powder; and a molding step of manufacturing the soft magnetic material by molding the mixed powder.
Description
본 발명은 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Fe-Si 연자성 분말의 절연량을 최소화하여 투자율을 향상시키면서 분말 간 균일한 절연층을 형성하여 투자율이 우수하면서 철손이 낮은 자기특성이 우수한 연자성체를 성형하는 Fe-Si 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing a soft magnetic material using a soft magnetic powder, and more particularly, to minimize the insulation amount of the Fe-Si soft magnetic powder to improve the magnetic permeability and form a uniform insulating layer between the powders to form a uniform insulating layer between the powders to provide excellent magnetic permeability and iron loss Provided is a method for manufacturing a soft magnetic material using Fe-Si soft magnetic powder for forming a soft magnetic material having excellent low magnetic properties.
일반적으로, 연자성 소재는 괴상, 판상, 분말 형태로 상용되고 있으며, 인덕터 내의 코어 물질, 전기장치의 고정자 및 회전자, 액츄에이터, 센서 및 변압기 코어와 같은 용도로 이용된다.In general, soft magnetic materials are commercially available in the form of blocks, plates, and powders, and are used as core materials in inductors, stators and rotors of electric devices, actuators, sensors, and transformer cores.
특히, 연자성 분말의 경우 소결 및 유기물과 혼합된 형태로 성형하여 전자부품 및 차폐재 등으로 사용되며, 자성특성에 따라 각종 인덕터, 노이즈 필터, 리액터, 펄스 트랜스포머 등의 소재로 사용된다.In particular, in the case of soft magnetic powder, it is sintered and molded in a mixed form with organic materials and used as electronic parts and shielding materials, and is used as a material for various inductors, noise filters, reactors, pulse transformers, etc. according to magnetic properties.
최근, 친환경 차량의 수요가 증가되고, 차량의 전자화가 가속화됨에 따라 차량의 전력변환 시스템 및 전장 부품들에 사용되는 연자성 분말의 수요가 점차 증가되고 있는 추세이다.Recently, as the demand for eco-friendly vehicles is increased and the electronicization of the vehicle is accelerated, the demand for soft magnetic powder used in the vehicle's power conversion system and electronic components is gradually increasing.
이러한 연자성 분말로는 몰리-퍼멀로이(Fe-Ni-Mo), 하이-플럭스(Fe-Ni), 센더스트(Fe-Si-Al), Fe-Si 분말, 순철 분말 등이 있다. 특히, Fe-Si 분말은 포화자속밀도(Bs)가 높아 대전류에서도 안정적이면서 저렴하여 가격 경쟁력이 우수한 소재이다. Examples of the soft magnetic powder include molly-permalloy (Fe-Ni-Mo), high-flux (Fe-Ni), sendust (Fe-Si-Al), Fe-Si powder, pure iron powder, and the like. In particular, Fe-Si powder has a high saturation magnetic flux density (Bs), so it is stable and inexpensive even at large currents, so it is a material with excellent price competitiveness.
종래, Fe-Si 분말은 비저항을 높이기 위해 Si의 함량을 증가시키는 방법을 사용하였으나, Fe-Si 분말의 탄성이 증가되어 성형성이 저하될 뿐만 아니라 자기 특성이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.Conventionally, the Fe-Si powder uses a method of increasing the content of Si in order to increase the specific resistance, but the elasticity of the Fe-Si powder is increased to deteriorate formability as well as magnetic properties.
도 1은 종래 바인더를 첨가하여 연자성체 성형시 분말 뭉침현상을 보여주는 사진이다.1 is a photograph showing a powder agglomeration phenomenon when a soft magnetic material is formed by adding a conventional binder.
도 1에 도시된 바와 같이, 저하된 Fe-Si 분말의 성형성을 개선하기 위해 바인더의 함량을 증가시킬 경우, 분말 간 뭉침현상이 발생되어 철손이 감소될 뿐만 아니라 투자율이 저하되는 문제점을 가지고 있어. Fe-Si 분말을 이용하여 자성체 성형시 바인더의 함량을 증가시켜 성형성을 개선하는 데는 한계가 있었다.As shown in FIG. 1, when the content of the binder is increased to improve the formability of the deteriorated Fe-Si powder, agglomeration between the powders occurs, so that not only iron loss is reduced, but also the magnetic permeability is lowered. . When forming a magnetic body using Fe-Si powder, there is a limit to improving the moldability by increasing the binder content.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것을 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여서는 안될 것이다.The matters described as the background art above are only for improving the understanding of the background of the present invention, and should not be accepted as acknowledging that they correspond to the prior art already known to those of ordinary skill in the art.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, Fe-Si 분말을 크기에 따라 선별하여 절연함으로써, 절연량을 최소화하여 분말 간 뭉침현상을 최소화하고, 투자율을 향상시킬 수 있는 Fe-Si 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법을 제공한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and by selecting and insulating Fe-Si powders according to their size, the amount of insulation is minimized to minimize agglomeration between powders and to improve magnetic permeability. Provided is a method for manufacturing a soft magnetic material using a soft magnetic powder.
또한, 분말 간 균일한 절연층을 형성하여 철손을 감소시킬 수 있는 Fe-Si 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법을 제공한다.In addition, there is provided a method for manufacturing a soft magnetic material using Fe-Si soft magnetic powder capable of reducing iron loss by forming a uniform insulating layer between the powders.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the description of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른, Fe-Si계 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법은 입경(粒徑)이 106㎛ 이하인 Fe-Si계 연자성 분말을 마련하는 준비단계; 상기 Fe-Si계 연자성 분말을 입경이 45㎛ 이하인 연자성 미분과 45㎛를 초과하는 연자성 조분으로 선별하는 선별단계; 상기 연자성 조분의 표면에 절연재를 코팅시키는 절연단계; 상기 연자성 미분과 절연된 상기 연자성 조분을 혼합하여 혼합분말을 마련하는 혼합단계; 및 상기 혼합분말을 성형하여 연자성체를 제조하는 성형단계;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a method for manufacturing a soft magnetic material using a Fe-Si-based soft magnetic powder includes a preparation step of preparing an Fe-Si-based soft magnetic powder having a particle diameter of 106 μm or less; a screening step of sorting the Fe-Si-based soft magnetic powder into soft magnetic fine powder having a particle diameter of 45 μm or less and soft magnetic coarse powder having a particle diameter of more than 45 μm; an insulating step of coating an insulating material on the surface of the soft magnetic coarse powder; a mixing step of preparing a mixed powder by mixing the soft magnetic fine powder and the insulated soft magnetic coarse powder; and a molding step of manufacturing the soft magnetic material by molding the mixed powder.
보다 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른, Fe-Si계 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법은 상기 선별단계 이후에, 상기 연자성 조분을 75㎛ 메쉬 크기를 갖는 체를 이용하여, 입경이 75 ~ 106㎛인 제1 연자성 조분과 입경이 45 ~ 75㎛인 제2 연자성 조분으로 선별하는 연자성 조분 선별단계;를 더 포함할 수 있다.More preferably, in the method for producing a soft magnetic material using an Fe-Si-based soft magnetic powder according to an embodiment of the present invention, after the screening step, the soft magnetic coarse powder using a sieve having a mesh size of 75 μm, particle size The soft magnetic coarse powder selection step of selecting the first soft magnetic coarse powder having a particle size of 75 to 106 μm and the second soft magnetic coarse powder having a particle diameter of 45 to 75 μm; may further include.
상기 절연단계는, 상기 연자성 조분 100 중량부에 대하여 0.3 ~ 0.7 중량부의 절연재를 절연시키는 것이 바람직하다.In the insulating step, it is preferable to insulate 0.3 to 0.7 parts by weight of an insulating material based on 100 parts by weight of the soft magnetic coarse powder.
상기 제1 절연단계는, 상기 제1 연자성 조분의 표면에 상기 제1 연자성 조분 100 중량부에 대하여 0.3 ~ 0.7 중량부의 절연재를 코팅시키는 제1 연자성 조분 절연과정; 및 상기 제2 연자성 조분의 표면에 상기 제2 연자성 조분 100 중량부에 대하여, 0.4 ~ 0.6 중량부의 절연재를 코팅시키는 제2 연자성 조분 절연과정;을 포함할 수 있다.The first insulating step may include: a first soft magnetic coarse powder insulation process of coating 0.3 to 0.7 parts by weight of an insulating material on the surface of the first soft magnetic coarse powder based on 100 parts by weight of the first soft magnetic coarse powder; and a second soft magnetic coarse powder insulation process of coating 0.4 to 0.6 parts by weight of an insulating material on the surface of the second soft magnetic coarse powder with respect to 100 parts by weight of the second soft magnetic coarse powder.
상기 혼합단계에서, 상기 혼합분말은, 상기 연자성 미분 40 ~ 60wt%와 절연된 상기 제1 연자성 조분: 10 ~ 20wt%, 및 절연된 상기 제2 연자성 조분: 30 ~ 40wt%를 혼합하여 마련되는 것이 바람직하다.In the mixing step, the mixed powder is, 40 to 60 wt% of the soft magnetic fine powder and the insulated first soft magnetic coarse powder: 10 to 20 wt%, and the insulated second soft magnetic coarse powder: 30 to 40 wt% by mixing It is preferable to be provided.
상기 연자성체는, 철손 550mW/㎤이하, 투자율 100μ 이상, 성형 밀도 7g/㎤ 이상을 만족하는 것을 특징으로 할 수 있다.The soft magnetic material may be characterized as satisfying an iron loss of 550 mW/cm 3 or less, a magnetic permeability of 100 μ or more, and a molding density of 7 g/cm 3 or more.
본 발명의 다른 실시예에 다르면, 상기 제1 절연단계 이후에, 상기 연자성 미분 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이하의 절연재를 코팅시켜 상기 연자성 미분의 표면에 제2 절연층을 형성시키는 제2 절연단계;를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, after the first insulating step, 0.1 parts by weight or less of an insulating material is coated with respect to 100 parts by weight of the soft magnetic fine powder to form a second insulating layer on the surface of the soft magnetic fine powder 2 insulating step; may further include.
본 발명의 실시예에 따르면, 절연량을 최소화하면서도 균일한 절연층을 형성함으로써, 연자성체 제조시 분말 간 뭉침현상이 발생되는 것을 최소화하고, 투자율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, by forming a uniform insulating layer while minimizing the amount of insulation, there is an effect of minimizing the occurrence of agglomeration between powders during manufacturing of the soft magnetic material and improving the magnetic permeability.
나아가, 성형 밀도를 향상시킴으로써 제조된 연자성체의 철손을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.Furthermore, there is an effect that can reduce the iron loss of the manufactured soft magnetic material by improving the molding density.
도 1은 종래 바인더를 첨가하여 연자성체 성형시 분말 뭉침현상을 보여주는 사진이고,
도 2는 Fe-Si계 연자성 분말 입경에 따른 철손을 도시한 그래프이며,
도 3은 Fe-Si계 연자성 분말 입경에 따른 투자율을 도시한 그래프이고,
도 4는 연자성 조분 100 중량부에 대한 연자성 조분의 절연량에 따른 철손 및 투자율을 도시한 그래프이며,
도 5는 제1, 2 연자성 조분 100 중량부에 대한 제1, 2 연자성 조분 절연량에 따른 철손을 도시한 그래프이고,
도 6은 제1, 2 연자성 조분 100 중량부에 대한 제1, 2 연자성 조분 절연량에 따른 투자율을 도시한 그래프이며,
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 마련된 혼합분말을 보여주는 사진이고,
도 8은 본 발명의 다양한 실시예와 비교예의 철손을 비교한 그래프이며,
도 9는 본 발명의 다양한 실시예와 비교예의 성형 밀도를 비교한 그래프이고,
도 10은 본 발명의 다양한 실시예와 비교예의 투자율을 비교한 그래프이다.1 is a photograph showing a powder agglomeration phenomenon when a soft magnetic material is formed by adding a conventional binder;
Figure 2 is a graph showing the iron loss according to the particle size of the Fe-Si-based soft magnetic powder,
3 is a graph showing the magnetic permeability according to the particle size of the Fe-Si-based soft magnetic powder,
4 is a graph showing the iron loss and permeability according to the insulation amount of the soft magnetic coarse powder with respect to 100 parts by weight of the soft magnetic coarse powder,
5 is a graph showing the iron loss according to the insulation amount of the first and second soft magnetic coarse powder with respect to 100 parts by weight of the first and second soft magnetic powder,
6 is a graph showing the magnetic permeability according to the insulating amount of the first and second soft magnetic coarse powder with respect to 100 parts by weight of the first and second soft magnetic powder,
7 is a photograph showing a mixed powder prepared according to various embodiments of the present invention;
8 is a graph comparing the iron loss of various Examples and Comparative Examples of the present invention,
9 is a graph comparing the molding density of various Examples and Comparative Examples of the present invention,
10 is a graph comparing the magnetic permeability of various Examples and Comparative Examples of the present invention.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. For reference, the same numbers in the present description refer to substantially the same elements, and may be described by citing the contents described in other drawings under these rules, and contents determined to be obvious to those skilled in the art or repeated may be omitted.
본 발명은 연자성체 성형시 Fe-Si계 연자성 분말을 입경에 따라 선별하여 Fe-Si계 연자성 분말의 크기에 따라 절연량을 서로 다르게 함으로써, 성형성을 향상시키고 자기특성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.The present invention improves moldability and magnetic properties by selecting Fe-Si-based soft-magnetic powder according to particle size when molding a soft magnetic material and varying the amount of insulation according to the size of Fe-Si-based soft magnetic powder. do it with
본 발명의 일 실시예에 따른, Fe-Si계 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법은 Fe-Si계 연자성 분말을 마련하는 준비단계와 마련된 Fe-Si계 연자성 분말을 크기에 따라 연자성 미분 및 연자성 조분으로 선별하는 선별단계와 선별된 연자성 조분의 표면에 절연재를 코팅시키는 제1 절연단계와 절연된 연자성 조분과 연자성 미분을 혼합하는 혼합단계 및 혼합분말을 성형하여 연자성체를 제조하는 성형단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a method for manufacturing a soft magnetic material using a Fe-Si-based soft magnetic powder includes a preparation step of preparing an Fe-Si-based soft magnetic powder and a soft magnetic material according to the size of the prepared Fe-Si-based soft magnetic powder. A screening step of selecting fine powder and soft magnetic coarse powder, a first insulating step of coating an insulating material on the surface of the selected soft magnetic coarse powder, a mixing step of mixing the insulated soft magnetic coarse powder and soft magnetic fine powder, and a soft magnetic material by molding the mixed powder It includes a molding step to produce a.
본 발명의 일 실시예에 따른 준비단계는 Fe-Si계 연자성 분말을 마련하는 단계로 분무법(atomazing)으로 다양한 입경을 가지거나, 볼 밀(ball mill) 등 분쇄기의 분쇄속도 및 분쇄시간에 따라 다양한 입경을 갖는 Fe-Si계 연자성 분말을 제조할 수 있는데, 본 발명에서는 입경이 106㎛ 이하가 되도록 분쇄하여 Fe-Si계 연자성 분말을 제조하는 것이 바람직하다.The preparation step according to an embodiment of the present invention is a step of preparing Fe-Si-based soft magnetic powder, which has various particle diameters by atomizing, or according to the grinding speed and grinding time of a grinder such as a ball mill. Fe-Si-based soft magnetic powder having various particle diameters can be prepared. In the present invention, it is preferable to prepare Fe-Si-based soft magnetic powder by pulverizing so that the particle diameter is 106 μm or less.
도 2는 Fe-Si계 연자성 분말 입경에 따른 철손을 도시한 그래프이고, 도 3은 Fe-Si계 연자성 분말 입경에 따른 투자율을 도시한 그래프이다.2 is a graph showing iron loss according to the particle size of the Fe-Si-based soft magnetic powder, and FIG. 3 is a graph showing the magnetic permeability according to the particle size of the Fe-Si-based soft magnetic powder.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 연자성체 제조시 사용되는 Fe-Si계 연자성 분말의 입경이 증가할수록 투자율이 증가되는 장점이 있으나, 동시에 철손도 함께 증가되는 문제점이 있어 106㎛ 이하의 입경을 갖는 Fe-Si계 연자성 분말을 사용하였다.2 and 3, as the particle diameter of the Fe-Si-based soft magnetic powder used in manufacturing the soft magnetic material increases, the magnetic permeability increases, but at the same time, there is a problem in that the iron loss is also increased. Fe-Si-based soft magnetic powder having a was used.
상기와 같이, 준비단계에서 106㎛ 이하의 입경을 갖는 Fe-Si계 연자성 분말이 마련되면 선별단계에서 연자성 분말을 그 크기에 따라 선별하게 된다. As described above, when the Fe-Si-based soft magnetic powder having a particle diameter of 106 μm or less is prepared in the preparation step, the soft magnetic powder is selected according to its size in the screening step.
일반적으로, Fe-Si계 연자성 분말은 다양한 메쉬(mesh)를 갖는 체 등을 이용하여 크기별로 선별할 수 있는데, 상용되는 체는 #80, #100, #140, #200, #270, #325 메쉬를 갖는 체가 사용될 수 있다.In general, Fe-Si-based soft magnetic powder can be selected by size using a sieve having various meshes, and commercially available sieves are #80, #100, #140, #200, #270, # A sieve with 325 mesh may be used.
보다 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 Fe-Si계 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법은 선별 단계 이전에 #140 메쉬를 갖는 체를 이용하여 입경이 106㎛를 초과하는 연자성 입체(粒體)를 분리시키는 연자성 입체 선별단계를 더 포함할 수 있다.More preferably, the method for producing a soft magnetic material using a Fe-Si-based soft magnetic powder according to an embodiment of the present invention uses a
상기와 같이 연자성 입체가 제거되면, 선별단계에서 Fe-Si계 연자성 분말을 #325 메쉬를 갖는 체를 이용하여 입경이 45㎛를 초과하는 연자성 조분과 45㎛ 이하만 연자성 미분으로 선별한 다음, #200 메쉬를 갖는 체를 이용하여 입경이 75 ~ 106㎛인 제1 연자성 조분과 입경이 45 ~ 75㎛인 제2 연자성 조분으로 입경에 따라 선별한다.When the soft magnetic solid is removed as described above, in the screening step, using a
선별단계가 완료되면, 제1 절연단계에서 연자성 조분의 표면에 절연재를 코팅하여 절연층을 형성시킨다.When the screening step is completed, an insulating layer is formed by coating an insulating material on the surface of the soft magnetic coarse powder in the first insulating step.
도 4는 연자성 조분 100 중량부에 대한 연자성 조분의 절연량에 따른 철손 및 투자율을 도시한 그래프이다.4 is a graph showing iron loss and permeability according to the insulation amount of the soft magnetic coarse powder with respect to 100 parts by weight of the soft magnetic coarse powder.
도 4에 도시된 바와 같이, 연자성 조분의 절연량은 연자성 조분 100 중량부에 대하여 0.3 ~ 0.7 중량부인 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4 , the insulating amount of the soft magnetic coarse powder is preferably 0.3 to 0.7 parts by weight based on 100 parts by weight of the soft magnetic coarse powder.
왜냐하면, 절연재의 총 중량이 연자성 조분 전체 100 중량부에 대하여 0.3 중량부 미만인 경우 투자율은 향상되나 철손이 급격하게 증가되며, 0.7 중량부를 초과하는 경우 철손은 감소되는 효과가 있으나 투자율이 100μ 이하로 감소함에 따라 자기특성이 저하되기 때문에 상기 범위로 제한한다.Because, when the total weight of the insulating material is less than 0.3 parts by weight based on 100 parts by weight of the total soft magnetic coarse powder, the magnetic permeability is improved, but the iron loss is sharply increased. It is limited to the above range because the magnetic properties deteriorate as it decreases.
보다 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 절연단계는 입경이 75 ~ 106㎛인 제1 연자성 조분을 절연하는 제1 연자성 조분 절연과정과 입경이 45 ~ 75㎛인 제2 연자성 조분을 절연하는 제2 연자성 조분 절연과정을 포함할 수 있다.More preferably, the first insulating step according to an embodiment of the present invention includes the first soft magnetic coarse powder insulation process for insulating the first soft magnetic coarse powder having a particle diameter of 75 to 106 μm and the second soft magnetic powder having a particle diameter of 45 to 75 μm. It may include a second soft magnetic coarse powder insulation process to insulate the magnetic coarse powder.
도 5는 제1, 2 연자성 조분 100 중량부에 대한 제1, 2 연자성 조분 절연량에 따른 철손을 도시한 그래프이고, 도 6은 제1, 2 연자성 조분 100 중량부에 대한 제1, 2 연자성 조분 절연량에 따른 투자율을 도시한 그래프이다.5 is a graph showing the iron loss according to the insulation amount of the first and second soft magnetic coarse powder with respect to 100 parts by weight of the first and second soft magnetic coarse powder, and FIG. 6 is the first with respect to 100 parts by weight of the first and second soft magnetic coarse powder. , 2 It is a graph showing the magnetic permeability according to the insulation amount of the soft magnetic coarse powder.
본 발명의 일 실시예에 다른 제1 연자성 조분 절연과정은 제1 연자성 조분의 표면에 제1 연자성 조분 100 중량부에 대하여 0.3 ~ 0.7 중량부의 절연재를 코팅시키는 것이 바람직하다.In the insulating process of the first soft magnetic coarse powder according to an embodiment of the present invention, it is preferable to coat the surface of the first soft magnetic coarse powder with 0.3 to 0.7 parts by weight of an insulating material based on 100 parts by weight of the first soft magnetic coarse powder.
또한, 제2 연자성 조분 절연과정은 제2 연자성 조분의 표면에 제2 연자성 조분 100 중량부에 대하여 0.4 ~ 0.6 중량부의 절연재를 코팅시키는 것이 바람직하다.In addition, in the second soft magnetic coarse powder insulating process, it is preferable to coat the surface of the second soft magnetic coarse powder with an insulating material of 0.4 to 0.6 parts by weight based on 100 parts by weight of the second soft magnetic coarse powder.
왜냐하면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 제1 연자성 조분 절연과정에서 제1 연자성 조분 절연량이 0.3 중량부 미만인 경우 철손이 급격하게 증가되며, 0.7 중량부를 초과하는 경우 투자율이 낮아져 자기 특성이 저하될 수 있기 때문이다.Because, as shown in FIGS. 5 and 6, in the first soft magnetic coarse powder insulation process, when the insulation amount of the first soft magnetic coarse powder is less than 0.3 parts by weight, the iron loss is sharply increased, and when it exceeds 0.7 parts by weight, the magnetic permeability is lowered and magnetic properties This is because it may be lowered.
또한, 제2 연자성 조분 절연시 제2 연자성 조분 전체 100 중량부 대하여 제2 연자성 조분의 절연량이 0.4 ~ 0.6 중량부인 경우 투자율이 우수하면서 동시에 철손이 낮아 자기특성이 향상됨을 알 수 있다.In addition, when the insulation of the second soft magnetic coarse powder is 0.4 to 0.6 parts by weight based on 100 parts by weight of the total second soft magnetic coarse powder, the magnetic properties are improved due to excellent magnetic permeability and low iron loss.
보다 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 Fe-Si계 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법은 혼합단계에서 절연되지 않은 연자성 미분 40 ~ 60wt%와 절연된 제1 연자성 조분 10 ~ 20wt% 및 절연된 제2 연자성 조분 30 ~ 40wt%를 혼합하여 혼합분말을 마련하는 것이 바람직하다.More preferably, the method for producing a soft magnetic material using Fe-Si-based soft magnetic powder according to an embodiment of the present invention includes 40 to 60 wt % of non-insulated soft magnetic fine powder and 10 to 20 wt % of insulated first soft magnetic coarse powder in the mixing step. % and 30 to 40 wt% of the second soft magnetic coarse powder insulated to prepare a mixed powder.
(μ)permeability
(μ)
(mW/㎤)iron loss
(mW/㎤)
절연by particle size
표 1은 본 발명의 다양한 실시예 및 비교예들을 절연 조건 및 연자성 분말의 입경별 함량에 따른 투자율 및 철손을 측정하여 나타낸 표이다.Table 1 is a table showing various Examples and Comparative Examples of the present invention by measuring the magnetic permeability and iron loss according to the insulating conditions and the content of each particle size of the soft magnetic powder.
표 1에서 알 수 있듯, 종래 일반적인 절연을 하여 제조된 연자성체는 투자율이 60μ, 철손 569mW/㎤로 투자율이 낮고 철손이 높은 데 비하여, 입경별 절연을 한 실시예들 및 비교예 2 ~ 14는 비교예 1에 비하여 투자율 및 철손이 모두 향상되었음을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, the soft magnetic material manufactured by conventional general insulation has a low magnetic permeability and high iron loss with a magnetic permeability of 60 μ and an iron loss of 569 mW/cm 3 , whereas Examples and Comparative Examples 2 to 14 insulated by particle size are It can be seen that both the magnetic permeability and the iron loss were improved compared to Comparative Example 1.
한편, 비교예 2의 경우 비교예 1에 비하여 투자율이 오히려 감소되는 경향을 보이는데, 이는 투자율이 낮은 입경이 45㎛ 이하인 연자성 미분이 연자성 조분에 비하여 과도하게 높기 때문이며, 철손은 비교예 1에 비하여 감소됨을 알 수 있다.On the other hand, in Comparative Example 2, the magnetic permeability tends to decrease compared to Comparative Example 1, which is because the soft magnetic fine powder having a low magnetic permeability of 45 μm or less is excessively high compared to the soft magnetic coarse powder, and the iron loss is in Comparative Example 1 It can be seen that the decrease compared to
또한, 비교예 4, 7 ~ 9 및 11에서 알 수 있듯, 연자성 분말의 입경이 75 ~ 106㎛인 제1 연자성 조분의 함량이 20wt%를 초과하는 경우 철손이 550mW/㎤을 초과하여 자기특성이 저하됨을 알 수 있다.In addition, as can be seen in Comparative Examples 4, 7 to 9 and 11, when the content of the first soft magnetic coarse powder having a particle diameter of 75 to 106 μm of the soft magnetic powder exceeds 20 wt %, the iron loss exceeds 550 mW / ㎤ It can be seen that the properties are degraded.
따라서, 본 발명에서 크기가 75 ~ 106㎛인 제1 연자성 조분의 함량은 10 ~ 20wt%로 제한한다.Therefore, in the present invention, the content of the first soft magnetic coarse powder having a size of 75 to 106 μm is limited to 10 to 20 wt%.
한편, 비교예 2, 3, 5, 9, 10, 12과 같이, 연자성 분말의 입경이 45㎛ 이하인 연자성 미분의 함량이 40wt% 미만이면 투자율은 높아지나 분말 간 절연이 원활하게 이루어지지 않아 철손이 증가되며, 연자성 미분의 함량이 60wt%를 초과되면 연자성 미분에 비하여 투자율이 우수한 연자성 조분의 함량이 감소함에 따라 투자율이 저하될 뿐만 아니라, 절연량이 감소함에 따라 철손이 증가되는 문제점이 있어 상기 범위로 제한하는 것이 바람직하다.On the other hand, as in Comparative Examples 2, 3, 5, 9, 10, and 12, when the content of the soft magnetic fine powder having a particle diameter of 45 μm or less is less than 40 wt %, the magnetic permeability is increased, but the insulation between the powders is not performed smoothly. The iron loss increases, and when the content of the soft magnetic fine powder exceeds 60 wt%, the magnetic permeability decreases as the content of the soft magnetic coarse powder, which has superior magnetic permeability compared to the soft magnetic fine powder, decreases, and the iron loss increases as the insulating amount decreases. Therefore, it is preferable to limit it to the above range.
또한, 비교예 6, 9, 13 및 14와 같이, 입경이 45 ~ 75㎛인 제2 연자성 조분의 함량이 40wt%를 초과하는 경우, 투자율은 100μ 이상으로 우수하나, 철손이 550mW/㎤을 초과하는 문제점이 있으며, 비교예 2, 3, 5, 7, 10, 12와 같이, 제2 연자성 조분의 함량이 30wt% 미만인 경우, 연자성 조분 함량이 감소함에 따라 투자율이 저하되는 문제점이 있어 상기 범위로 제한하는 것이 바람직하다.In addition, as in Comparative Examples 6, 9, 13 and 14, when the content of the second soft magnetic coarse powder having a particle diameter of 45 to 75 μm exceeds 40 wt %, the magnetic permeability is excellent as 100 μ or more, but the iron loss is 550 mW/cm 3 There is a problem that exceeds, and as in Comparative Examples 2, 3, 5, 7, 10, and 12, when the content of the second soft magnetic coarse powder is less than 30 wt%, the magnetic permeability decreases as the content of the soft magnetic coarse powder decreases. It is preferable to limit it to the above range.
본 발명의 일 실시예에 따른, Fe-Si계 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법은 연자성 미분의 표면을 절연시키는 제2 절연단계를 더 포함하되, 연자성 미분 전체 중량에 대하여 0.1wt% 이하로 절연시키는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method for manufacturing a soft magnetic material using a Fe-Si-based soft magnetic powder further includes a second insulating step of insulating the surface of the soft magnetic powder, 0.1 wt% based on the total weight of the soft magnetic powder It may be characterized in that it is insulated below.
표 2는 동일한 함량비를 갖는 비교예 1과 실시예 6 및 연자성 미분의 절연량을 다르게 한 실시예들과 비교예 15의 절연량을 나타낸 표이다.Table 2 is a table showing the insulation amount of Comparative Examples 1 and 6 having the same content ratio, and Examples and Comparative Example 15 in which the insulation amount of the soft magnetic fine powder is different.
이때, 실시예 6-1은 연자성 미분 100 중량부에 대하여 0.05 중량부의 절연재를 사용하여 연자성 미분을 절연하였고, 실시예 6-2는 연자성 미분 100 중량부에 대하여 0.1 중량부의 절연재를 사용하여 연자성 미분을 절연하였으며, 비교예 15는 연자성 미분 100 중량부에 대하여 0.14 중량부의 절연재를 사용하여 연자성 미분을 절연하였다.In this case, in Example 6-1, the soft magnetic fine powder was insulated using 0.05 parts by weight of an insulating material based on 100 parts by weight of the soft magnetic fine powder, and in Example 6-2, 0.1 parts by weight of an insulating material was used based on 100 parts by weight of the soft magnetic fine powder. Thus, the soft magnetic powder was insulated, and in Comparative Example 15, 0.14 parts by weight of an insulating material was used with respect to 100 parts by weight of the soft magnetic powder to insulate the soft magnetic powder.
도 7(a)는 본 발명의 실시예 6에 따른 혼합분말을 보여주는 사진이며, 도 7(b)는 실시예 6-1의 혼합분말을 보여주는 사진이며, 도 7(c)는 실시예 6-2의 혼합분말을 보여주는 사진이고, 도 7(d)는 비교예 15의 혼합분말을 보여주는 사진이다.7(a) is a photograph showing the mixed powder according to Example 6 of the present invention, FIG. 7(b) is a photograph showing the mixed powder of Example 6-1, and FIG. 7(c) is Example 6- 2 is a photograph showing the mixed powder, and FIG. 7(d) is a photograph showing the mixed powder of Comparative Example 15.
도 7에 도시된 바와 같이, 연자성 조분의 절연비율 대비 연자성 미분의 절연비율을 감소시켜 절연하면, 분말 간 뭉침현상을 개선할 수 있어 성형성 및 철손 등 자기특성을 개선시킬 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, if the insulation ratio of the soft magnetic fine powder is reduced compared to the insulation ratio of the soft magnetic coarse powder, it is possible to improve the agglomeration between the powders, thereby improving the magnetic properties such as formability and iron loss. can
한편, 도 8 내지 도 10은 상기 실시예 6, 6-1, 6-2 및 비교예 1, 비교예 15의 혼합분말을 이용하여 제조된 연자성체의 철손, 성형 밀도 및 투자율을 도시한 그래프이다.Meanwhile, FIGS. 8 to 10 are graphs showing iron loss, molding density, and magnetic permeability of soft magnetic materials prepared using the mixed powders of Examples 6, 6-1, 6-2 and Comparative Examples 1 and 15. .
도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 종래 일반적인 절연방법으로 제조된 연자성 분말인 비교예 1을 이용하여 제조된 연자성체에 비하여 철손 550mW/㎤ 이하, 성형 밀도 7g/㎤ 이상, 투자율 80μ 이상으로 종래에 비하여 자기특성이 향상된 연자성체를 제조할 수 있는 효과가 있다.As shown in FIGS. 8 to 10 , according to an embodiment of the present invention, compared to a soft magnetic material manufactured using Comparative Example 1, which is a soft magnetic powder prepared by a conventional general insulation method, an iron loss of 550 mW/cm 3 or less, a molding density of 7 g There is an effect that it is possible to manufacture a soft magnetic material with improved magnetic properties compared to the prior art with a magnetic permeability of at least /cm 3 and a magnetic permeability of at least 80 μ.
그러나 제2 절연단계에서 절연량이 연자성 미분 100 중량부에 대하여 0.1 중량부를 초과하는 경우, 비교예 15와 같이 성형 밀도 향상을 기대할 수 없으며, 투자율도 80μ 미만으로 낮아지는 문제점을 가지고 있어 상기 범위로 제한하는 것이 바람직하다.However, in the second insulating step, when the insulating amount exceeds 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of the soft magnetic fine powder, it is not possible to expect an improvement in molding density as in Comparative Example 15, and has a problem that the magnetic permeability is lowered to less than 80 μ. It is desirable to limit
상기와 같이, 연자성 조분에 비하여 연자성 미분의 절연량을 감소시키면 철손, 성형밀도 및 투자율을 향상시킬 수 있으나, 연자성 미분을 절연하는 경우 연자성 미분을 절연하지 않은 경우에 비하여 상기와 같은 자기특성이 저하됨을 알 수 있다.As described above, if the insulation amount of the soft magnetic powder is reduced compared to the soft magnetic powder, iron loss, molding density, and magnetic permeability can be improved. It can be seen that the magnetic properties are lowered.
따라서, 보다 바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른, Fe-Si 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법은 연자성 미분을 절연하지 않는 것이 바람직하다.Therefore, more preferably, in the method for manufacturing a soft magnetic material using Fe—Si soft magnetic powder according to an embodiment of the present invention, it is preferable not to insulate the soft magnetic powder.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. You will understand that it can be done.
Claims (7)
입경(粒徑)이 106㎛ 이하인 Fe-Si계 연자성 분말을 마련하는 준비단계;
상기 Fe-Si계 연자성 분말을 입경이 45㎛ 이하인 연자성 미분과 45㎛를 초과하는 연자성 조분으로 선별하는 선별단계;
상기 연자성 조분의 표면에 절연재를 코팅시키는 제1 절연단계;
상기 연자성 미분과 절연된 상기 연자성 조분을 혼합하여 혼합분말을 마련하는 혼합단계; 및
상기 혼합분말을 성형하여 연자성체를 제조하는 성형단계;를 포함하고,
상기 연자성체는,
철손 550mW/㎤이하, 투자율 100μ 이상, 성형 밀도 7g/㎤ 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는, Fe-Si계 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법.
A method for manufacturing a soft magnetic material used for manufacturing an inductor, comprising:
A preparation step of preparing a Fe-Si-based soft magnetic powder having a particle size of 106 μm or less;
a screening step of selecting the Fe-Si-based soft magnetic powder into a soft magnetic fine powder having a particle size of 45 μm or less and a soft magnetic coarse powder having a particle diameter of more than 45 μm;
a first insulating step of coating an insulating material on the surface of the soft magnetic coarse powder;
a mixing step of preparing a mixed powder by mixing the soft magnetic fine powder and the insulated soft magnetic coarse powder; and
A molding step of manufacturing the soft magnetic material by molding the mixed powder;
The soft magnetic material,
A method for producing a soft magnetic material using Fe-Si-based soft magnetic powder, characterized in that it satisfies iron loss of 550 mW/cm 3 or less, magnetic permeability of 100 μ or more, and molding density of 7 g/cm 3 or more.
상기 선별단계 이후에,
상기 연자성 조분을 입경이 75 ~ 106㎛인 제1 연자성 조분과 입경이 45 ~ 75㎛인 제2 연자성 조분으로 선별하는 연자성 조분 선별단계;를 더 포함하는, Fe-Si계 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법.
The method according to claim 1,
After the selection step,
A soft magnetic coarse powder screening step of separating the soft magnetic coarse powder into a first soft magnetic coarse powder having a particle diameter of 75 to 106 μm and a second soft magnetic coarse powder having a particle diameter of 45 to 75 μm; further comprising, Fe-Si based soft magnetic Method for manufacturing soft magnetic material using powder.
상기 절연단계는,
상기 연자성 조분 100 중량부에 대하여 0.3 ~ 0.7 중량부의 절연재를 절연시키는 것을 특징으로 하는, Fe-Si계 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법.
3. The method according to claim 2,
In the insulating step,
A method for producing a soft magnetic material using an Fe-Si-based soft magnetic powder, characterized in that 0.3 to 0.7 parts by weight of an insulating material is insulated with respect to 100 parts by weight of the soft magnetic coarse powder.
상기 제1 절연단계는,
상기 제1 연자성 조분의 표면에 상기 제1 연자성 조분 100 중량부에 대하여 0.3 ~ 0.7 중량부의 절연재를 코팅시키는 제1 연자성 조분 절연과정; 및
상기 제2 연자성 조분의 표면에 상기 제2 연자성 조분 100 중량부에 대하여, 0.4 ~ 0.6 중량부의 절연재를 코팅시키는 제2 연자성 조분 절연과정;을 포함하는, Fe-Si계 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법.
4. The method according to claim 3,
The first insulating step is
A first soft magnetic coarse powder insulation process of coating 0.3 to 0.7 parts by weight of an insulating material on the surface of the first soft magnetic coarse powder based on 100 parts by weight of the first soft magnetic coarse powder; and
A second soft magnetic coarse powder insulation process of coating an insulating material of 0.4 to 0.6 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the second soft magnetic coarse powder on the surface of the second soft magnetic coarse powder; containing, Fe-Si-based soft magnetic powder A method for manufacturing a soft magnetic material using
상기 혼합단계에서,
상기 혼합분말은, 상기 연자성 미분 40 ~ 60wt%와 절연된 상기 제1 연자성 조분: 10 ~ 20wt%, 및 절연된 상기 제2 연자성 조분: 30 ~ 40wt%를 혼합하여 마련된 것을 특징으로 하는, Fe-Si계 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법.
5. The method according to claim 4,
In the mixing step,
The mixed powder is prepared by mixing 40 to 60 wt% of the soft magnetic fine powder and the insulated first soft magnetic powder: 10 to 20 wt%, and the insulated second soft magnetic powder: 30 to 40 wt% , A method for producing a soft magnetic material using a Fe-Si-based soft magnetic powder.
상기 제1 절연단계 이후에,
상기 연자성 미분 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이하의 절연재를 코팅시켜 상기 연자성 미분의 표면에 제2 절연층을 형성시키는 제2 절연단계;를 더 포함하는, Fe-Si계 연자성 분말을 이용한 연자성체 제조방법.
4. The method according to claim 3,
After the first insulating step,
A second insulating step of forming a second insulating layer on the surface of the soft magnetic fine powder by coating 0.1 parts by weight or less of an insulating material with respect to 100 parts by weight of the soft magnetic fine powder; A method for manufacturing a soft magnetic material using
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