WO2007052772A1 - 堆積酸化膜被覆Fe-Si系鉄基軟磁性粉末およびその製造方法 - Google Patents
堆積酸化膜被覆Fe-Si系鉄基軟磁性粉末およびその製造方法 Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a deposited oxide film coated Fe-Si based iron-based soft film in which a deposited acid film having Mg, Si, Fe and O forces is coated on the surface of a Fe-S iron-based soft magnetic powder.
- the present invention relates to a magnetic powder and a method for producing the same.
- the composite soft magnetic material prepared by using this deposited acid-coating-coated Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder is a variety of electromagnetic circuit components that require low iron loss. For example, it is used as a material for various electromagnetic parts such as motors, actuators, yokes, cores, and rear tuttles.
- a raw material powder for producing a soft magnetic material having a high specific resistance Si: containing 0.1 to 10% by mass, the balance being Fe and an Fe-Si-based iron group having inevitable impurity power
- a soft magnetic powder is known, and a soft magnetic powder in which a high-resistance material is coated on the surface of this Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder is also known.
- the soft magnetic powder having a high resistance material formed on the surface is compression-molded, and the obtained green compact is sintered to have a structure in which the high resistance material is interposed between the soft magnetic particles and to have a high specific resistance.
- a method for producing a magnetic material is also known (see JP-A-5-258934).
- an Mg-containing ferrite oxide film can be considered. ⁇ Even if a green compact is produced by press-molding a film-coated Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder, and the green compact is subjected to high-temperature strain relief firing, a sufficiently high specific resistance cannot be obtained.
- Mg-containing ferrite is generally unstable with respect to heat, and when heat is applied, the ferrite structure changes, resulting in a decrease in insulation, and soon the composite soft magnetic material obtained has a decrease in insulation. This is partly due. Furthermore, the conventional Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder coated with an Mg-containing ferrite oxide film is coated with an Mg-containing ferrite oxide film by a chemical method.
- Composite soft magnetic material produced by press-molding and firing Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder coated with a conventional Mg-containing ferrite acid film with insufficient adhesion of Mg-containing ferrite acid film to the surface
- the material had a drawback that the Mg-containing ferrite oxide film was peeled off or torn during press forming, so that a sufficient insulating effect could not be exhibited, and therefore a sufficiently high specific resistance could not be obtained.
- the present inventors have found that a high-resistance material film is formed on the surface of the Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder surface that does not break during press-molding. Oxidation that adheres firmly, further reduces the eddy current loss and lowers the coercive force and lowers the hysteresis loss without lowering the surface insulation even if high temperature strain relief firing is performed after press forming Research was carried out to obtain a film-coated Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder.
- the surface of the Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder or Fe powder is A high-concentration Si diffusion layer containing high-concentration Si can also be formed in the SU-containing Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder or Fe powder.
- a surface-oxidation high-concentration Fe-Si system having an oxide layer on the high-concentration Si diffusion layer Iron-based soft magnetic raw material powder can be produced.
- This mixed powder obtained by adding and mixing Mg powder to this high-oxidized Fe-Si based iron-based soft magnetic raw material powder is mixed with temperature: 150 ⁇ : L 100 ° C, pressure: 1 X 10 _12 ⁇ 1 X
- a deposited oxide film with Mg, Si, Fe and O forces is formed on the surface of the Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder.
- the Mg contained in the deposited oxide film that also has Mg, Si, Fe, and O forces has a Mg concentration gradient that increases with increasing Mg content closer to the outermost surface, and O is closer to the outermost surface.
- the O concentration increases as the O content increases, while Fe has a concentration gradient where the Fe content decreases as it is closer to the outermost surface, and Si is closer to the outermost surface of the deposited oxide film. It has a Si concentration gradient in which the Si content increases closer to the outermost surface.
- the Mg, Si, Fe, and O-force deposited acid film contains MgO solid crystalline wustite (MgO dissolved in wustite (FeO) in the substrate.
- MgO solid crystalline wustite
- FeO wustite
- part of Fe and Si is contained as metal Fe or Fe-Si alloy.
- the deposited oxide film having Mg, Si, Fe, and O force has toughness because it contains metallic Fe, and easily follows the deformation of the powder during compacting.
- the deposited oxide film with Mg, Si, Fe and O forces has toughness because it has a fine crystal structure with a crystal grain size of 200 nm or less, and follows the deformation of the powder during compacting. Easy
- the deposited acid film covering Fe-Si based iron-based soft magnetic powder in which the deposited acid film including Mg, Si, Fe and O force is formed on this surface is a conventional Fe-Si based iron base.
- Mg-containing ferrite oxide film coating with Mg-containing ferrite-acid film on the surface of soft magnetic powder Compared with Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder, the oxide film for Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder Since the adhesion is remarkably excellent, the oxide film, which is an insulating film, is broken during press molding, and Fe—S related iron-based soft magnetic powder is less likely to come into contact with each other.
- the Mg, Si, Fe and The deposited oxide film made of O is chemically more stable than Mg-containing fried acid film, so that the insulation property of the oxide film is reduced even if high temperature strain relief firing is performed after press molding. High resistance can be maintained without reducing the eddy current loss. Force can be kept low hysteresis losses can be reduced, thus, the composite soft magnetic material to have a low iron loss can be obtained.
- the present invention has been made based on the above research results, and has the following aspects.
- a first aspect of the present invention is a deposited acid-coating-coated Fe—S-related iron-based soft magnetic powder, wherein the deposited acid also has Mg, Si, Fe, and O forces on the surface of the Fe—S-related iron-based soft magnetic powder.
- the film is formed This is a deposited oxide film-coated Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder.
- a second aspect of the present invention is the deposited oxide film-coated Fe Si-based iron-based soft magnetic powder according to the first aspect, wherein the Fe Si-based iron-based soft magnetic powder is Si: 0.1 to 10% by mass.
- the deposited acid film-coated Fe—Si based iron-based soft magnetic powder according to the first or second aspect, wherein the deposited acid solution also has the Mg, Si, Fe and O forces.
- the Mg and O contents increase toward the surface, the Fe content decreases toward the surface, and Si is near the outermost surface of the deposited oxide film!
- a fourth aspect of the present invention is the deposited acid-coating-coated Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder according to any one of the first aspect, the second aspect, or the third aspect, wherein the Mg, Si,
- the deposited oxide film that also has Fe and O forces contains a crystalline MgO solid solution wustite-type phase, which contains metal Fe or Fe-Si alloy, and is deposited oxide film Fe-Si This is an iron-based soft magnetic powder.
- the deposited acid film-coated Fe S-coated iron-based soft magnetic powder according to any one of the first aspect, the second aspect, the third aspect, or the fourth aspect,
- the deposited oxide film with Mg, Si, Fe and O forces is a deposited Si oxide-based Fe-based soft magnetic powder with a fine crystal structure with an average crystal grain size of 200 nm or less.
- a deposited oxide film-coated Fe Si-based iron-based soft magnetic powder in which a deposited oxide film having Mg, Si, Fe and O forces is formed on the surface of the Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder of the present invention.
- Si powder is added to Fe Si-based iron-based soft magnetic powder, mixed, and then heated in a non-oxidizing atmosphere, whereby the Fe Si-based iron-based soft magnetic powder is coated on the surface of the Fe Si-based iron-based soft magnetic powder.
- An Fe Si-based iron-based soft magnetic powder having a high-concentration Si diffusion layer that also contains high-concentration Si in the soft magnetic powder is prepared.
- the surface-oxidized Fe Si-based iron-based soft powder having an oxide layer on the high-concentration Si diffusion layer is obtained.
- Magnetic raw material powder is prepared.
- This surface-oxidized Fe Si-based iron-based soft magnetic raw material powder is mixed with Mg powder to produce a mixed powder.
- the resulting mixed powder is heated in an inert gas atmosphere or vacuum atmosphere of temperature: 150 ⁇ : LI 00 ° C, pressure: 1 x 10 1 12 ⁇ 1 x 10_1 MPa Fe-Si
- An iron-based soft magnetic powder can be obtained.
- the Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder has a high-concentration Si diffusion layer on the surface of the Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder, and the SU-containing Fe-Si-based soft magnetic powder also includes a high concentration Si.
- An iron-based soft magnetic powder can be obtained by adding Si powder to Fe powder, mixing, heating in a non-oxidizing atmosphere, and diffusing and infiltrating Si into the Fe powder.
- the present invention further has the following aspects.
- the sixth aspect of the present invention is a method for producing a deposited oxide film-coated Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder, and after adding and mixing Si powder into an Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder or Fe powder, By heating in a non-oxidizing atmosphere, the Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder or Fe powder has a high concentration of Si on the surface of the Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder or Fe powder.
- the Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder having a high-concentration Si diffusion layer containing high-concentration Si was prepared, and the obtained Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder having a high-concentration Si diffusion layer was oxidized to obtain a high concentration.
- a surface oxidized Fe-Si-based iron-based soft magnetic raw material powder having an oxide layer on the Si diffusion layer was prepared, and a surface acid Fe-Si system having an acid layer on the high-concentration Si diffusion layer.
- the deposited oxide film-coated Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder according to any one of the first aspect, the second aspect, the third aspect, the fourth aspect, or the fifth aspect.
- a surface-oxidized Fe-Si-based iron-based soft magnetic raw material powder for manufacturing wherein the composition of Si contained in the entire Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder on the surface of the Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder
- the term "deposited oxide film" t ⁇ ⁇ refers to an oxide film in which atoms constituting the film, which are normally sputtered by vacuum evaporation, are deposited on a substrate, for example.
- the deposited oxide film with Mg, Si, Fe and O force formed on the surface of the Fe-Si based iron-based soft magnetic powder of the present invention is F The film formed on the surface of the Fe-Si iron-based soft magnetic powder with the reaction of Si and Mg on the surface of the e-Si-based iron-based soft magnetic powder.
- the film thickness of the deposited oxide film with Mg, Si, Fe, and O force formed on the surface of this Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder is a composite obtained by compacting and firing.
- it is preferably in the range of 5 nm to 500 nm. If the film thickness is less than 5 nm, the specific resistance of the powdered composite soft magnetic material is insufficient and the eddy current loss increases. The magnetic flux density is decreased, which is preferable!
- a more preferable film thickness is 5 ⁇ ! Within the range of ⁇ 200nm.
- the deposited oxide film coated with the deposited acid film coating Fe-S related iron-based soft magnetic powder according to any one of the first to fifth aspects is formed with Mg, Si, Fe and O force.
- the finer the crystal grains, the more preferable the crystal grain size is preferably a fine crystal structure of 200 nm or less. By having such a fine crystal structure, it is possible for the microcrystalline deposited oxide film to follow the deformation of the powder during compacting and prevent the coating from being broken. Contact bonding between soft magnetic powders can be prevented, and even if high temperature strain relief firing is performed, the oxide is stable and insulation deterioration can be prevented, resulting in high resistance and low eddy current loss. It is not preferable because the magnetic flux density of the composite soft magnetic material formed by compacting with a crystal grain size larger than 200 ⁇ m is lowered.
- the Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder used for producing the deposited oxide film-coated Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder according to any one of the first to fifth embodiments has an average particle size of 5 to Preference is given to using powders in the range of 500 m. The reason is that if the average particle size is less than 5 m, the compressibility of the powder is lowered, and the volume ratio of the powder is lowered, so the value of the magnetic flux density is lowered. If it is too large, the eddy current inside the powder increases and the permeability at high frequencies decreases.
- the resistivity and strength of the deposited oxide film-coated Fe-Si based iron-based soft magnetic powder of the present invention described above are mixed with an organic insulating material, an inorganic insulating material, or a mixed material of an organic insulating material and an inorganic insulating material. Further improved composite soft magnetic materials can be produced.
- organic insulating materials epoxy resin, fluorine resin, phenol resin, urethane resin, silicone resin, polyester resin, phenoxy resin, urea resin, isocyanate resin, Krill resin, polyimide resin, PPS resin, etc. can be used.
- phosphates such as iron phosphate, various glassy insulators, water glass mainly composed of sodium silicate, insulating oxides, and the like can be used.
- the deposited oxide film-coated Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder of the present invention is compacted, and the resulting compacted compact is sintered at a temperature of 500 to 1000 ° C. to obtain a composite soft magnetic material. Can be produced.
- the composite soft magnetic material produced using the deposited acid-coating-coated Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder of the present invention has high density, high strength, high specific resistance and high magnetic flux density.
- the electromagnetic circuit component include a magnetic core, an electric motor core, a generator core, a solenoid core, an idling core, a rear tuttle, a transformer, a choke coil core, and a magnetic sensor core.
- an electric device incorporating an electromagnetic circuit component made of a composite soft magnetic material having high resistance using the oxide film-coated Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder of the present invention includes an electric motor, a generator, a solenoid, There are injectors, electromagnetically driven valves, inverters, converters, transformers, relays, magnetic sensor systems, etc., which can improve the efficiency and performance of electric equipment and make it compact and lightweight.
- a composite soft magnetic material When a composite soft magnetic material is produced using the deposited oxide film-coated Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder of the present invention, it has a high specific resistance, so it has a low eddy current loss and further has a coercive force. Since it is low, a composite soft magnetic material having a low hysteresis loss can be stably produced at low cost, and it has excellent effects in the electrical and electronic industries.
- FIG. 1 is a graph showing the results of measuring the concentration distribution of Mg, 0, Si and Fe in the depth direction of a deposited oxide film using an Auger electron spectrometer.
- Fe-Si based iron-based soft magnetic powder consisting of raw material powder with average particle size: 75 ⁇ m, Si: 1% by mass, remaining Fe and inevitable impurities, and average particle size: 1 ⁇ m or less Pure Si Powder was prepared. Furthermore, Mg powder having an average particle diameter of 50 ⁇ m was prepared.
- the mixed powder is mixed to produce high-concentration Si on the surface of the Fe Si-based iron-based soft magnetic powder by heat-treating it in a hydrogen atmosphere at a temperature of 950 ° C for 1 hour.
- Mg powder 99.8 mass%: 0.2 mass. % Mixed to make a mixed powder, and the resulting mixed powder is held for 1 hour while rolling under conditions of temperature: 650 ° C and pressure: 2.7 X 10 _4 MPa
- a deposited oxide film with Mg, Si, Fe and O forces is formed on the surface of the Fe Si-based iron-based soft magnetic powder.
- Invented oxide film coating powder) 1) was prepared.
- the deposited oxide film formed on the deposited oxide film-coated powder 1 of the present invention is a deposited oxide film composed of Mg, Si, Fe and O, and the deposited oxide film is submerged in the substrate. It was confirmed by analyzing with X-ray photoelectron spectrometer that the metal Fe and Fe Si alloy were contained, and analyzing the binding energy. Furthermore, the structure of the deposited oxide film in the deposited oxide film coating powder 1 of the present invention was observed with an electron microscope, the thickness of the deposited oxide film and the maximum crystal grain size were measured, and the results are shown in Table 1. . Further, it was confirmed by electron diffraction pattern that Mg and O contained in the deposited oxide film having Mg, Si, Fe and O forces were contained as crystalline MgO solid solution wustite type phase.
- the concentration distribution of Mg, 0, Si, and Fe in the depth direction of the deposited oxide film consisting of Mg, Si, Fe, and O force was measured using an Auger electron spectrometer, and the results are shown in Table 1.
- the concentration distribution of Mg, 0, Si and Fe in the depth direction of the deposited oxide film consisting of Mg, Si, Fe and O of the deposited oxide film coated powder 1 of the present invention was measured using an Auger electron spectrometer.
- Figure 1 shows the measurement diagram at the time. In FIG. 1, the horizontal axis of Etching Time 0 is the outermost surface. Therefore, in FIG.
- the thus obtained deposited oxide film-coated powder 1 of the present invention was put into a mold and press-molded to obtain a plate-shaped green compact having dimensions of 55 mm in length, 10 mm in width, and 5 mm in thickness, and the outside.
- a ring-shaped green compact with a diameter of 35 mm, an inner diameter of 25 mm, and a height of 5 mm, and firing the resulting green compact in a nitrogen atmosphere at a temperature of 500 ° C for 30 minutes
- the composite soft magnetic material having a plate-like and ring-like fired body strength was prepared, the specific resistance of the composite soft magnetic material made of this plate-like fired body was measured, and the results are shown in Table 1.
- the composite soft magnetic material consisting of plate-like and ring-like sintered bodies was prepared, the specific resistance of the composite soft magnetic material also having the plate-like sintered body force was measured, and the results are shown in Table 1. It was shown to.
- a composite soft magnetic material having a ring-like sintered body strength is subjected to a winding, and the magnetic flux density, the coercive force, and the magnetic flux density 1.5 T, the iron loss and magnetic flux density 1.0 T at a frequency of 50 Hz, the frequency Magnetic properties such as iron loss at 400 Hz were measured, and the results are shown in Table 1.
- the deposited oxide film-coated powder 1 of the present invention produced in Example 1 uses the Mg-containing ferrite oxide-coated Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder produced in Conventional Example 1. Compared to the prepared composite soft magnetic material, the density is not much different, but the composite soft magnetic material prepared using the deposited oxide film coated powder 1 of the present invention prepared in Example 1 was prepared in Conventional Example 1.
- Conventionally deposited oxide coating powder Mg-containing ferrite oxide coating Fe-Si-based iron base Compared to composite soft magnetic materials made using soft magnetic powder, the magnetic flux density is high, the coercive force is small, and the specific resistance is remarkably high. It has a characteristic that it has characteristics such as a small loss.
- an Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder having a particle size shown in Table 2 and containing Si: 1% by mass and composed of the remaining Fe and inevitable impurities was prepared. Furthermore, pure Si powder having an average particle size of 1 ⁇ m or less and Mg powder having an average particle size of 50 ⁇ m were prepared.
- a high-concentration Si diffusion layer is formed on the surface of the Fe--S soft iron-based soft magnetic powder by heat-treating the resulting mixed powder in a hydrogen atmosphere at a temperature of 950 ° C for 1 hour.
- a surface oxidized Fe—Si-based iron-based soft magnetic raw material powder having an oxide layer on a high-concentration Si diffusion layer was prepared by maintaining the temperature at 220 ° C. in the atmosphere. .
- the prepared mixed powder is treated for 1 hour while rolling under the conditions of temperature: 650 ° C and pressure: 2.7 X 10 _4 MPa, hereinafter referred to as “Mg coating treatment”)
- the Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder is formed by depositing a deposited acid-containing film made of Mg, Si, Fe and O on the surface of the Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder
- the deposited oxide film formed on the deposited oxide film-coated Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder obtained by the present invention method 1-3 is a deposited oxide film having Mg, Si, Fe and O forces. It was confirmed by analyzing with X-ray photoelectron spectrometer and binding energy that this deposited oxide film contains metal Fe and Fe-Si alloy in the substrate. . Furthermore, the structure of the deposited acid film in the acid film-coated Fe-S iron-based soft magnetic powder was examined with an electron microscope. It is observed from the electron diffraction pattern that Mg and O contained in the deposited acid film containing Mg, Si, Fe and O force are included as crystalline MgO solid solution wustite phase. confirmed.
- Mg, 0, Si and Fe in the depth direction of the deposited oxide film with Mg, Si, Fe and O force was measured using an Auger electron spectrometer, it was found to be included in the deposited oxide film.
- Mg and O content increases and Mg and O content increases on the surface, Fe decreases on the surface and Si content is closer to the outermost surface of the deposited oxide film. It has become a component that it has a Si concentration gradient with increasing amounts.
- the deposited acid film coating Fe-Si based iron-based soft magnetic powder obtained by the method of the present invention 1 to 3 was added to and mixed with a silicone resin at a mixing ratio of 2% by mass.
- a resin-coated composite powder in which the surface of a Si-based iron-based soft magnetic powder is coated with a silicone resin, and this resin-coated composite powder is placed in a mold heated to 120 ° C and press-molded to create a vertical Obtained by molding a plate-shaped green compact with dimensions of 55 mm, width: 1 Omm, thickness: 5 mm and ring-shaped green compact with dimensions of outer diameter: 35 mm, inner diameter: 25 mm, height: 5 mm
- the green compact is fired in a vacuum at a temperature of 700 ° C for 30 minutes to produce a composite soft magnetic material consisting of a plate-like and ring-like fired body.
- the specific resistance of the magnetic material was measured, and the results are shown in Table 2. Further, the composite soft magnetic material having a ring-like fired body strength was subjected to a winding line to obtain a magnetic flux density. , Coercive force, and magnetic flux density 0. 1T, the iron loss at a frequency 20kHz were measured. The results are shown in Table 2.
- an Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder having a particle size shown in Table 2 and containing Si: 1% by mass and comprising the remaining Fe and inevitable impurities is prepared.
- Si-based iron-based soft magnetic powder is coated with silicone resin at a mixing ratio of 2% by mass without Mg coating, and mixed to coat the surface of Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder with silicone resin.
- a coated composite powder was prepared. This resin-coated composite powder is placed in a mold heated to 120 ° C and pressed to form a plate-shaped green compact with dimensions of 55 mm in length, 10 mm in width, and 5 mm in thickness and an outer diameter of 35 mm.
- a ring-shaped green compact with an inner diameter of 25 mm and a height of 5 mm was molded, and the resulting green compact was fired in vacuum at a temperature of 700 ° C for 30 minutes.
- a composite soft magnetic material made of a ring-like fired body was produced, and a composite soft magnetic material made of this plate-like fired body was produced.
- the specific resistance of the magnetic material was measured, and the results are shown in Table 2.
- the composite soft magnetic material having a ring-shaped sintered body strength was subjected to a line, and the magnetic flux density, coercive force, magnetic flux density 0.1 T, frequency The iron loss at 20 kHz was measured and the results are shown in Table 2.
- the composite soft magnetic material produced by the present invention methods 1 to 3 is different from the composite soft magnetic material produced by the conventional method 1.
- the magnetic flux density is high, the coercive force is small, and the specific resistance is remarkably high. Therefore, the iron loss is remarkably small.
- an Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder having a particle size shown in Table 3 and containing Si: 3% by mass, and composed of the remaining Fe and inevitable impurities was prepared. Furthermore, pure Si powder having an average particle size of 1 m or less and Mg powder having an average particle size of 50 ⁇ m were prepared.
- a mixed powder is then prepared, and the resulting mixed powder is heat-treated in a hydrogen atmosphere at a temperature of 950 ° C for 1 hour to maintain a high-concentration Si diffusion layer on the surface of the Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder.
- the surface oxidized Fe—Si-based iron-based soft magnetic raw material powder having an oxide layer on the high-concentration Si diffusion layer was produced by maintaining the temperature in the atmosphere at a temperature of 220 ° C.
- the deposited oxide film formed on the Fe-Si based iron-based soft magnetic powder obtained by the method 4-6 of the present invention is a deposited oxide film with Mg, Si, Fe and O forces. It was confirmed by analyzing with X-ray photoelectron spectrometer that the metal oxide and Fe-Si alloy were contained in the substrate and analyzing the binding energy. Furthermore, the structure of the deposited acid film in the Fe-S coated iron-based soft magnetic powder is observed with an electron microscope, and the Mg, Si, Fe and O forces are also included in the deposited acid film. It was confirmed by electron diffraction pattern that Mg and O were included as crystalline MgO solid solution wustite phase.
- Mg, 0, Si and Fe in the depth direction of the deposited oxide film with Mg, Si, Fe and O force was measured using an Auger electron spectrometer, it was found to be included in the deposited oxide film.
- Mg and O content increases with increasing force of Mg and O
- Fe decreases with force toward the surface
- Si is closer to the outermost surface near the outermost surface of the deposited oxide film. It has been found that it has a Si concentration gradient with increasing Si content.
- Deposited oxide film coated Fe-Si based iron-based soft magnetic powder obtained by the method 4 to 6 of the present invention was added to and mixed with a silicone resin at a mixing ratio of 2% by mass.
- a resin-coated composite powder in which the surface of an Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder was coated with a silicone resin was prepared. This resin-coated composite powder is placed in a mold heated to 120 ° C and pressed to form a plate compact having dimensions of 55mm in length, 10mm in width, 5mm in thickness, and outer diameter: 35mm, inner diameter.
- a ring-shaped green compact with dimensions of 25 mm and height: 5 mm is molded, and the resulting green compact is fired in vacuum at a temperature of 700 ° C for 30 minutes.
- a composite soft magnetic material made of a green fired body was prepared, the specific resistance of the composite soft magnetic material made of this plate fired body strength was measured, and the results are shown in Table 3.
- the wire was lined, and the magnetic flux density, coercive force, and iron loss at a magnetic flux density of 0.1 T and a frequency of 20 kHz were measured. The results are shown in Table 3.
- an Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder having the particle size shown in Table 3 and containing Si: 1% by mass and comprising the remaining Fe and inevitable impurities is prepared.
- Si-based iron-based soft magnetic powder is coated with silicone resin at a mixing ratio of 2% by mass without Mg coating, and mixed to coat the surface of Fe-Si-based iron-based soft magnetic powder with silicone resin.
- a coated composite powder was prepared. This resin-coated composite powder is placed in a mold heated to 120 ° C and pressed to form a plate-shaped green compact with dimensions of 55 mm in length, 10 mm in width, and 5 mm in thickness and an outer diameter of 35 mm.
- a ring-shaped green compact with an inner diameter of 25 mm and a height of 5 mm was molded, and the resulting green compact was fired in vacuum at a temperature of 700 ° C for 30 minutes.
- a composite soft magnetic material made of a ring-like fired body was prepared, and the specific resistance of this composite soft magnetic material made of a plate-like fired body was measured. The results are shown in Table 2.
- a composite soft magnetic material made of a ring-shaped fired body was wire-lined, and the magnetic flux density, coercive force, and iron loss at a magnetic flux density of 0.1 T and a frequency of 20 kHz were measured. The results are shown in Table 3. It was.
- the composite soft magnetic material produced by the present invention methods 4 to 6 has a lower magnetic flux density, a smaller coercive force, and a significantly higher specific resistance. Therefore, it can be seen that the iron loss is remarkably small, and that the iron loss decreases as the frequency increases.
- Example 4 Fe powder having the particle size shown in Table 4 was prepared as a raw material powder. Further, pure Si powder having an average particle size of 1 ⁇ m or less and Mg powder having an average particle size of 50 ⁇ m were prepared.
- the deposited oxide film formed on the Fe-Si based iron-based soft magnetic powder obtained by the method of the present invention 7-9 is a deposited oxide film with Mg, Si, Fe and O forces. It was confirmed by analyzing with X-ray photoelectron spectrometer that the metal oxide and Fe-Si alloy were contained in the substrate and analyzing the binding energy. Furthermore, the structure of the deposited acid film in the Fe-S coated iron-based soft magnetic powder is observed with an electron microscope, and the Mg, Si, Fe and O forces are also included in the deposited acid film. It was confirmed by electron diffraction pattern that Mg and O were included as crystalline MgO solid solution wustite phase.
- Mg, 0, Si and Fe in the depth direction of the deposited oxide film with Mg, Si, Fe and O force was measured using an Auger electron spectrometer, it was found to be included in the deposited oxide film.
- Mg and O content increases and Mg and O content increases on the surface, Fe decreases on the surface and Si content is closer to the outermost surface of the deposited oxide film. It has become a component that it has a Si concentration gradient with increasing amounts.
- Deposited oxide film coating Fe-Si based iron-based soft magnetic powders obtained by the present invention methods 7 to 9 were added to and mixed with a silicone resin at a blending ratio of 2% by mass.
- a resin-coated composite powder in which the surface of an Fe—Si-based iron-based soft magnetic powder was coated with a silicone resin was prepared.
- This resin-coated composite powder is placed in a mold heated to 120 ° C, press-molded, and length: 55mm, width: Plate-shaped green compact with dimensions of 10 mm, thickness: 5 mm, outer diameter: 35 mm, inner diameter: 25 mm, height: molded into a ring-shaped green compact with dimensions of 5 mm, and the resulting green compact is vacuumed Medium, temperature: 700 ° C, baked for 30 minutes to produce a composite soft magnetic material consisting of plate-like and ring-like fired bodies, and the specific resistance of the composite soft magnetic material due to the strength of this plate-like fired body The results are shown in Table 4.
- the composite soft magnetic material which has a small-diameter ring-shaped fired body strength, is further lined, and the magnetic flux density, coercive force, magnetic flux density is 0.1 T, and the frequency is 20 kHz.
- the loss was measured and the results are shown in Table 4.
- the composite soft magnetic material produced by the inventive methods 7 to 9 has a smaller coercive force with a higher magnetic flux density and a much higher specific resistance. For this reason, the iron loss is remarkably small, and it has a characteristic that it has special characteristics (such as the iron loss decreases as the frequency increases).
- Example 5 Ring-shaped compact having outer diameter: 35 mm, inner diameter: 25 mm, height: 5 mm and outer diameter: 50 mm, inner diameter: using the deposited oxide film coating powder 1 of the present invention prepared in Example 1
- This small-diameter ring is formed by molding a ring-shaped green compact with dimensions of 25 mm and height: 25 mm, and firing the resulting green compact under vacuum at a temperature of 700 ° C for 30 minutes. A green compact and a large outer diameter ring-shaped green compact were produced.
- the ring-shaped green compact with a height of 25 mm is molded, and the resulting green compact is fired under vacuum at a temperature of 700 ° C for 30 minutes.
- a powder fired body and a large outer diameter ring-shaped powder fired body were produced.
- the deposited oxide film-coated powder 1 of the present invention has superior characteristics as a raw material powder for producing reattoria compared to the conventional deposited oxide film-coated powder 1.
- a composite soft magnetic material is formed.
- a composite soft magnetic material having low eddy current loss due to its high specific resistance and low hysteresis loss due to its low coercive force can be produced stably at low cost. It has excellent effects on the electronics industry.
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Abstract
Fe-Si系鉄基軟磁性粉末の表面にMg、Si、FeおよびOからなる堆積酸化膜が形成されており、前記Mg、Si、FeおよびOからなる堆積酸化膜は、表面に向かってMgおよびO含有量が増加し、表面に向かってFe含有量が減少し、Siは堆積酸化膜の最表面近傍において最表面に近いほどSi含有量が増加するSiの濃度勾配を有し、素地中に金属なFeが含まれており、平均結晶粒径:200nm以下の微細結晶組織を有する、堆積酸化膜被覆Fe-Si系鉄基軟磁性粉末。
Description
明 細 書
堆積酸化膜被覆 Fe - Si系鉄基軟磁性粉末およびその製造方法 技術分野
[0001] この発明は、 Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜が Fe— S係鉄基軟磁性粉 末の表面に被覆されてなる堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末およびその 製造方法に関するものであり、この堆積酸ィ匕膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を用 Vヽて作製した複合軟磁性材は低鉄損を必要とする各種電磁気回路部品、例えば、 モータ、ァクチユエータ、ヨーク、コア、リアタトルなどの各種電磁気部品の素材として 使用される。
本願は、 2005年 11月 2日に、日本に出願された特願 2005— 319247号に基づき 優先権を主張し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 一般に、各種電磁気回路部品に使用される軟磁性材は、鉄損が小さいことが要求 されるため、電気抵抗を高くして渦電流損を低減させ、保磁力を小さくしてヒステリシ ス損を低減させることは知られている。さらに、近年、電磁気回路の小型化、高応答 化が求められて ヽるところから、磁束密度がより高 ヽことも重要視されて!/ヽる。
[0003] 力かる高比抵抗を有する軟磁性材料を製造するための原料粉末の一例として Si: 0 . 1〜10質量%を含有し、残部が Feおよび不可避不純物力 なる Fe— Si系鉄基軟 磁性粉末が知られており、さらにこの Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の表面に高抵抗物 質を被覆した軟磁性粉末も知られて ヽる。これら表面に高抵抗物質を形成した軟磁 性粉末は圧縮成形され、得られた圧粉体を焼結して軟磁性粒子間に高抵抗物質が 介在する組織を有し高比抵抗を有する複合軟磁性材料を製造する方法も知られて V、る(特開平 5 - 258934号公報参照)。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 前記 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の表面に形成される高抵抗物質の一例として Mg 含有フェライト酸ィ匕膜が考えられるが、この Mg含有フェライト酸ィ匕膜を被覆した酸ィ匕
膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末をプレス成形して圧粉体を作製し、この圧粉体に 高温歪取り焼成を施しても十分な高比抵抗は得られない。
これは、一般に Mg含有フェライトは熱に対して不安定であり、熱を加えるとフェライ ト構造が変化して絶縁性が低下しやすぐそのために得られた複合軟磁性材は絶縁 性が低下することが一因である。さらに、従来の Mg含有フェライト酸化膜を被覆した Fe— Si系鉄基軟磁性粉末は、表面に Mg含有フェライト酸化膜を化学的方法により 被覆するために、 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の表面に対する Mg含有フェライト酸ィ匕 膜の密着性が十分でなぐ従来の Mg含有フェライト酸ィヒ膜を被覆した Fe— Si系鉄 基軟磁性粉末をプレス成形し焼成することにより作製した複合軟磁性材は、プレス成 形中に Mg含有フェライト酸化膜が剥離したり破れるなどして十分な絶縁効果が発揮 できず、したがって、十分な高比抵抗が得られないという欠点があった。
課題を解決するための手段
[0005] そこで、本発明者らは、プレス成形してもプレス成形時に Fe— Si系鉄基軟磁性粉 末表面の高抵抗酸ィ匕膜が破れることが無ぐ表面に高抵抗物質膜が強固に密着し、 さらにプレス成形後に高温歪取り焼成を行っても表面の絶縁性が低下することなく高 抵抗で渦電流損失が低ぐさらに保磁力が一層低減できてヒステリシス損失が低くな る酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を得るべく研究を行った。
[0006] 上記研究の結果、得られた成果は以下のようなものである。
Fe— Si系鉄基軟磁性粉末または Fe粉末に Si粉末を添加し混合したのち非酸化性 雰囲気中で加熱することにより、予め前記 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末または Fe粉末 の表面に、前記 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末または Fe粉末に含まれる SUりも高濃度 の Siを含む高濃度 Si拡散層を形成することができる。この結果作製される、高濃度 Si 拡散層を有する Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を酸化処理することにより、高濃度 Si拡 散層の上に酸化層を有する表面酸化高濃度 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末を作製 できる。この表面酸化高濃度 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末に Mg粉末を添加し混 合して得られた混合粉末を温度: 150〜: L 100°C、圧力: 1 X 10_12〜1 X 10_1MPa の不活性ガス雰囲気または真空雰囲気中で加熱すると、 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末 の表面に Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜が形成される。
(A)この Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜に含まれる Mgは、最表面に近い ほど Mg含有量が増加する Mgの濃度勾配を有し、 Oは最表面に近 、ほど O含有量 が増加する Oの濃度勾配を有し、一方、 Feは最表面に近いほど Fe含有量が減少す る濃度勾配を有し、 Siは堆積酸ィ匕膜の最表面近傍にぉ 、て最表面に近 、ほど Si含 有量が増加する Siの濃度勾配を有する。
[0007] (B)前記 Mg、 Si、 Feおよび O力 なる堆積酸ィ匕膜には、素地中に、 Mgおよび Oが 結晶質の MgO固溶ウスタイト (MgOがウスタイト (FeO)に固溶して 、る物質)型相と して含まれており、 Feおよび Siの一部は金属 Feまたは Fe— Si合金として含まれてい る。前記 Mg、 Si、 Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜は金属 Feを含むために靭性を有 し、圧粉成形時の粉末の変形に追従しやすい。
(C)前記 Mg、 Si、 Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜は、結晶粒径: 200nm以下の微 細結晶組織を有するために靭性を有し、圧粉成形時の粉末の変形に追従しやす 、
[0008] この表面に Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜が形成された堆積酸ィ匕膜被 覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末は、従来の Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の表面に、 Mg 含有フェライト酸ィ匕膜を形成した Mg含有フェライト酸ィ匕膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性 粉末に比べて Fe— Si系鉄基軟磁性粉末に対する酸化膜の密着性が格段に優れる ことから、プレス成形中に絶縁皮膜である酸ィ匕膜が破壊されて Fe— S係鉄基軟磁性 粉末同士が接触することが少なぐまた前記 Mg, Si, Feおよび Oからなる堆積酸ィ匕 膜は Mg含有フ ライト酸ィ匕膜に比べて化学的に安定であることから、プレス成形後 に高温歪取り焼成を行っても酸ィ匕膜の絶縁性が低下することなく高抵抗を維持する ことができて渦電流損失が低くなり、さらに歪取り焼成を行った場合に、より保磁力が 低減できることからヒステリシス損失を低く抑えることができ、したがって、低鉄損を有 する複合軟磁性材料が得られる。
[0009] この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、以下のような態様 を有する。
本発明の第 1態様は、堆積酸ィ匕膜被覆 Fe— S係鉄基軟磁性粉末であって、 Fe— S係鉄基軟磁性粉末の表面に Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜が形成され
て 、る堆積酸化膜被覆 Fe - Si系鉄基軟磁性粉末である。
本発明の第 2態様は、前記第 1態様記載の堆積酸化膜被覆 Fe Si系鉄基軟磁性 粉末であって、前記 Fe Si系鉄基軟磁性粉末は、 Si: 0. 1〜10質量%を含有し、 残部が Feおよび不可避不純物からなる成分組成を有する、堆積酸化膜被覆 Fe Si 系鉄基軟磁性粉末である。
本発明の第 3態様は、前記第 1態様または第 2態様記載の堆積酸ィ匕膜被覆 Fe— Si 系鉄基軟磁性粉末であって、前記 Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜は、表 面に向かって Mgおよび O含有量が増加し、表面に向かって Fe含有量が減少し、 Si は堆積酸化膜の最表面近傍にお!、て最表面に近 、ほど Si含有量が増加する Siの 濃度勾配を有する、堆積酸化膜被覆 Fe Si系鉄基軟磁性粉末である。
本発明の第 4態様は、前記第 1態様、第 2態様、または第 3態様いずれかに記載の 堆積酸ィ匕膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末であって、前記 Mg, Si, Feおよび O力も なる堆積酸ィ匕膜には、結晶質の MgO固溶ウスタイト型相として含まれており、金属 F eまたは Fe - Si合金が含まれて 、る、堆積酸化膜被覆 Fe - Si系鉄基軟磁性粉末で ある。
本発明の第 5態様は、前記第 1態様、第 2態様、第 3態様、または第 4態様のいずれ かに記載の堆積酸ィ匕膜被覆 Fe S係鉄基軟磁性粉末であって、前記 Mg, Si, Fe および O力もなる堆積酸ィ匕膜が、平均結晶粒径: 200nm以下の微細結晶組織を有 する堆積酸化膜被覆 Fe Si系鉄基軟磁性粉末である。
この発明の Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の表面に Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積 酸化膜が形成されている堆積酸化膜被覆 Fe Si系鉄基軟磁性粉末を製造するに は、まず、 Fe Si系鉄基軟磁性粉末に Si粉末を添加し混合したのち非酸化性雰囲 気中で加熱することにより、前記 Fe Si系鉄基軟磁性粉末の表面に前記 Fe Si系 鉄基軟磁性粉末に含まれる SUりも高濃度の Siを含む高濃度 Si拡散層を有する Fe Si系鉄基軟磁性粉末を作製する。こうして得られた高濃度 Si拡散層部分を有する Fe Si系鉄基軟磁性粉末を酸ィ匕処理することにより、前記高濃度 Si拡散層の上に 酸化層を有する表面酸化 Fe Si系鉄基軟磁性原料粉末を作製する。この表面酸化 Fe Si系鉄基軟磁性原料粉末に Mg粉末を添加し混合して混合粉末を作製し、得
られた混合粉末を温度: 150〜: L I 00°C、圧力: 1 X 10一12〜 1 X 10_1MPaの不活性 ガス雰囲気または真空雰囲気中で加熱することにより、堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄 基軟磁性粉末が得られる。
また、前記 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の表面に、 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末に含ま れる SUりも高濃度の Siを含む、高濃度 Si拡散層を有する、 Fe— Si系鉄基軟磁性粉 末は、 Fe粉末に Si粉末を添加し混合したのち、非酸化性雰囲気中で加熱し、 Fe粉 末に Siを拡散浸透させることにより得ることができる。
[0011] 従って、本発明は、さらに以下の態様を有する。
本発明の第 6態様は、堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の製造方法であ つて、 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末または Fe粉末に Si粉末を添加し混合したのち、非 酸化性雰囲気中で加熱することにより、 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末または Fe粉末の 表面に、前記 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末または Fe粉末に含まれる SUりも高濃度の Siを含む高濃度 Si拡散層を有する Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を作製し、得られた高 濃度 Si拡散層を有する Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を酸化処理することにより、高濃 度 Si拡散層の上に酸化層を有する表面酸化 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末を作製 し、この高濃度 Si拡散層の上に酸ィ匕層を有する表面酸ィ匕 Fe— Si系鉄基軟磁性原料 粉末に Mg粉末を添加し混合して得られた混合粉末を、温度: 150〜1100°C、圧力 : 1 X 10一12〜 1 X 10_1MPaの不活性ガス雰囲気または真空雰囲気中で加熱する、 堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の製造方法である。
本発明の第 7態様は、前記第 1態様、第 2態様、第 3態様、第 4態様、または第 5態 様のいずれかに記載の堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を製造するため の、表面酸化 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末であって、 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末 の表面に、前記 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末全体に含まれる Si組成よりも高濃度の Si を含む高濃度 Si拡散層が形成されており、この高濃度 Si拡散層の上にさらに酸ィ匕層 が形成されてなる、表面酸化 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末である。
[0012] 一般に、「堆積酸化膜」 t ヽぅ用語は、通常は真空蒸発ゃスパッタされた皮膜構成 原子が例えば基板上に堆積した酸化皮膜を示す。しかしこの発明の Fe— Si系鉄基 軟磁性粉末の表面に形成されている Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜は、 F
e— Si系鉄基軟磁性粉末表面の Siおよび Mgが反応を伴って当該 Fe— Si系鉄基軟 磁性粉末表面に形成された皮膜を示す。そして、この Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の 表面に形成されている Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜の膜厚は、圧粉成 形し焼成して得られた複合軟磁性材の高磁束密度と高比抵抗を得るために、 5nm 〜500nmの範囲内にあることが好ましい。膜厚が 5nmより薄いと圧粉成形した複合 軟磁性材の比抵抗が充分でなく渦電流損が増加するので好ましくなぐ一方、膜厚 力 OOnmより厚 、と圧粉成形した複合軟磁性材の磁束密度が低下して好ましくな!/ヽ 力もである。さらに好ましい膜厚は 5ηπ!〜 200nmの範囲内である。
[0013] 前記第 1から第 5態様記載の堆積酸ィ匕膜被覆 Fe— S係鉄基軟磁性粉末の表面に 形成されている Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜は、その結晶粒が微細であ るほど好ましぐ結晶粒径が 200nm以下の微細結晶組織を有する事が好ましい。こ の様な微細結晶組織を有することにより、圧粉成形時の粉末の変形に微結晶堆積酸 化膜が追従して被覆の破れを防止することができ、焼成時にも Fe— Si系鉄基軟磁性 粉末同士の接触結合を防止することができ、また、高温歪取り焼成を行っても酸化物 が安定で絶縁性低下が防止でき高抵抗で渦電流損失が低くなる。結晶粒径が 200η mより大き ヽと圧粉成形した複合軟磁性材の磁束密度が低下するようになるので好ま しくない。
[0014] 前記第 1から第 5態様記載の堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を製造す る際に使用する Fe— Si系鉄基軟磁性粉末は、平均粒径が 5〜500 mの範囲内に ある粉末を使用することが好ましい。その理由は、平均粒径が 5 mより小さすぎると 、粉末の圧縮性が低下し、粉末の体積割合が低くなるために磁束密度の値が低下す るので好ましくなぐ一方、平均粒径が 500 mより大きすぎると、粉末内部の渦電流 が増大して高周波における透磁率が低下することによるものである。
[0015] 前述のこの発明の堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末に有機絶縁材料や 無機絶縁材料、あるいは有機絶縁材料と無機絶縁材料との混合材料を混合して比 抵抗および強度のさらに向上した複合軟磁性材を作製することができる。この場合、 有機絶縁材料では、エポキシ榭脂ゃフッ素榭脂、フエノール榭脂、ウレタン榭脂、シリ コーン榭脂、ポリエステル榭脂、フエノキシ榭脂、ユリア榭脂、イソシァネート榭脂、ァ
クリル樹脂、ポリイミド榭脂、 PPS榭脂,等を用いることができる。また無機絶縁材料で は、リン酸鉄などのリン酸塩、各種ガラス状絶縁物、珪酸ソーダを主成分とする水ガラ ス、絶縁性酸化物、等を用いることができる。
また、この発明の堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を圧粉成形し、得ら れた圧粉成形体を温度:500〜1000°Cで燒結することにより複合軟磁性材を作製 することができる。
この発明の堆積酸ィ匕膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を用いて作製した複合軟磁 性材は高密度、高強度、高比抵抗および高磁束密度を有し、この複合軟磁性材は、 高磁束密度で高周波低鉄損の特徴を有する事力もこの特徴を生力した各種電磁気 回路部品の材料として使用できる。前記電磁気回路部品は、磁心、電動機コア,発 電機コア、ソレノイドコア、イダ-ッシヨンコア、リアタトル、トランス、チョークコイルコア または磁気センサコアなどがある。そして、この発明の酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟 磁性粉末を用いた高抵抗を有する複合軟磁性材からなる電磁気回路部品を組み込 んだ電気機器には、電動機、発電機、ソレノイド、インジェクタ、電磁駆動弁、インバ ータ、コンバータ、変圧器、継電器、磁気センサシステム等があり、電気機器の高効 率高性能化や小型軽量ィ匕を行うことができる。
発明の効果
[0016] この発明の堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を使用して複合軟磁性材を 製造すると、高比抵抗を有することから低渦電流損失を有し、さらに保磁力が低いこ とから低ヒステリシス損失を有する複合軟磁性材を低コスト安定して作製することがで き、電気 ·電子産業上優れた効果をもたらすものである。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]堆積酸ィ匕膜の深さ方向の Mg、 0、 Siおよび Feの濃度分布をォージェ電子分 光装置を用いて測定した結果を示すグラフである。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 実施例 1
原料粉末として平均粒径: 75 μ mを有し、 Si: 1質量%、残り Feおよび不可避不純 物からなる Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を用意し、さらに平均粒径: 1 μ m以下の純 Si
粉末を用意した。さらに平均粒径: 50 μ mの Mg粉末を用意した。
[0019] まず、 Fe Si系鉄基軟磁性粉末に純 Si粉末を Fe— Si系鉄基軟磁性粉末:純 Si粉 末 = 99. 5質量%: 0. 5%質量となるように配合し、混合して混合粉末を作製し、得ら れた混合粉末を水素雰囲気中、温度 : 950°C、 1時間保持の条件で熱処理すること により Fe Si系鉄基軟磁性粉末表面に高濃度 Si拡散層を形成し、その後、大気中 、温度:250°Cの条件で保持することにより高濃度 Si拡散層の上に酸ィ匕層を有する 表面酸化 Fe - Si系鉄基軟磁性原料粉末を作製した。
[0020] この表面酸化 Fe Si系鉄基軟磁性原料粉末に先に用意した Mg粉末を表面酸ィ匕 Fe Si系鉄基軟磁性原料粉末: Mg粉末 = 99. 8質量%: 0. 2質量%の割合となる ように配合し混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末を温度: 650°C、圧力:2 . 7 X 10_4MPaの条件で転動しながら 1時間保持することにより Fe Si系鉄基軟磁 性粉末の表面に Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜が形成されている本発明 堆積酸化膜被覆 Fe Si系鉄基軟磁性粉末 (以下、本発明堆積酸化膜被覆粉末と いう) 1を作製した。
[0021] 本発明堆積酸化膜被覆粉末 1に形成された堆積酸化膜は、 Mg, Si, Feおよび O カゝらなる堆積酸ィ匕膜であることおよびこの堆積酸ィ匕膜には素地中に金属 Feおよび F e Si合金が含まれて 、ることは X線光電子分光装置により分析を行 、、結合エネル ギーを解析することにより確認した。さらに、本発明堆積酸ィ匕膜被覆粉末 1における 堆積酸化膜の組織を電子顕微鏡で観察し、その堆積酸ィ匕膜の厚さと最大結晶粒径 を測定し、その結果を表 1に示した。さらに前記 Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸 化膜に含まれる Mgおよび Oは結晶質の MgO固溶ウスタイト型相として含まれている ことは電子線回折図形により確認した。
さらに、 Mg, Si, Feおよび O力 なる堆積酸化膜の深さ方向の Mg、 0、 Siおよび Fe の濃度分布をォージェ電子分光装置を用いて測定し、その結果を表 1に示した。本 発明堆積酸化膜被覆粉末 1の Mg, Si, Feおよび Oカゝらなる堆積酸ィ匕膜の深さ方向 の Mg、 0、 Siおよび Feの濃度分布をォージェ電子分光装置を用いて測定した時の 測定図を図 1に示す。図 1において、横軸の Etching Timeの 0の所が最表面であ るから、図 1において、 Mg, Si, Feおよび O力 なる堆積酸ィ匕膜に含まれる Mgおよ
び Oは表面に向かって Mgおよび O含有量が増加し、 Feは表面に向かって減少し、 Siは堆積酸化膜の最表面近傍にぉ 、て最表面に近 、ほど Si含有量が増加する Si の濃度勾配を有することが分かる。
このようにして得られた本発明堆積酸ィ匕膜被覆粉末 1を金型に入れ、プレス成形し て縦: 55mm、横: 10mm、厚さ: 5mmの寸法を有する板状圧粉体および外径: 35m m、内径: 25mm、高さ: 5mmの寸法を有するリング形状圧粉体を成形し、得られた 圧粉体を窒素雰囲気中、温度: 500°C、 30分保持の条件で焼成を行い、板状および リング状焼成体力ゝらなる複合軟磁性材を作製し、この板状焼成体からなる複合軟磁 性材の比抵抗を測定してその結果を表 1に示し、さらにリング状焼成体力 なる複合 軟磁性材に卷き線を施し、磁束密度、保磁力、並びに磁束密度 1. 5T、周波数 50Η ζの時の鉄損および磁束密度 1. 0Τ、周波数 400Hzの時の鉄損などの磁気特性を 測定し、それらの結果を表 1に示した。
[0022] 従来例 1
実施例 1で用意した Fe— S係鉄基軟磁性粉末の表面に Mg含有フェライト酸ィ匕物 層を化学的に形成した従来 Mg含有フェライト酸化物被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉 末 (以下、従来堆積酸化膜被覆粉末という)を作製し、この従来堆積酸化膜被覆粉末 を金型に入れ、プレス成形して縦: 55mm、横: 10mm、厚さ: 5mmの寸法を有する 板状圧粉体および外径: 35mm、内径: 25mm、高さ: 5mmの寸法を有するリング形 状圧粉体を成形し、得られた圧粉体を窒素雰囲気中、温度: 500°C、 30分保持の条 件で焼結を行い、板状およびリング状焼結体からなる複合軟磁性材を作製し、板状 焼結体力もなる複合軟磁性材の比抵抗を測定し、その結果を表 1に示した。さらにリ ング状焼結体力ゝらなる複合軟磁性材に卷き線を施し、磁束密度、保磁力、並びに磁 束密度 1. 5T、周波数 50Hzの時の鉄損および磁束密度 1. 0T、周波数 400Hzの 時の鉄損などの磁気特性を測定し、それらの結果を表 1に示した。
[0023] [表 1]
ο
ο
元 M S i F O e -——
性材特性複合軟磁の
性系堆積酸膜特化の
束密度磁職 Ή
損鉄磁力保 *最大結粒径 t晶
o
) ( ()W/kA/gm 、
さ) (T
実施例 1
従来例 1
m ^
ο 1
ο ί
表 1に示される結果から、実施例 1で作製した本発明堆積酸化膜被覆粉末 1は、従 来例 1で作製した Mg含有フェライト酸化物被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を使用し て作製した複合軟磁性材と比べて、密度については大差は無いが、実施例 1で作製 した本発明堆積酸化膜被覆粉末 1を使用して作製した複合軟磁性材は、従来例 1で 作製した従来堆積酸化膜被覆粉末の Mg含有フェライト酸化膜被覆 Fe― Si系鉄基
軟磁性粉末を使用して作製した複合軟磁性材に比べて、磁束密度が高ぐ保磁力が 小さぐさらに比抵抗が格段に高ぐそのため鉄損が格段に小さぐ特に周波数が大 きくなるほど鉄損が小さくなるなどの特性を有することが分力る。
[0025] 実施例 2
原料粉末として、表 2に示される粒度を有しかつ Si: 1質量%を含有し、残り Feおよ び不可避不純物からなる組成の Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を用意した。さらに平均 粒径: 1 μ m以下の純 Si粉末および平均粒径: 50 μ mの Mg粉末を用意した。
これら粒度の異なる Fe— Si系鉄基軟磁性粉末に純 Si粉末を Fe— Si系鉄基軟磁 性粉末:純 Si粉末 = 97質量%: 2%質量となるように配合し、混合して混合粉末を作 製し、得られた混合粉末を水素雰囲気中、温度 : 950°C、 1時間保持の条件で熱処 理することにより Fe— S係鉄基軟磁性粉末表面に高濃度 Si拡散層を形成し、その後 、大気中、温度: 220°Cの条件で保持することにより高濃度 Si拡散層の上に酸ィ匕層を 有する表面酸化 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末を作製した。
[0026] この表面酸化 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末に対して先に用意した Mg粉末を表 面酸化 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末: Mg粉末 = 99. 8質量%: 0. 2質量%の割 合となるように配合し混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末を温度: 650°C 、圧力: 2. 7 X 10_4MPaの条件で転動しながら 1時間保持する処理 (この表面酸ィ匕 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末: Mg粉末 = 99. 8質量%: 0. 2質量%の割合となる ように配合し混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末を温度: 650°C、圧力:2 . 7 X 10_4MPaの条件で転動しながら 1時間保持する処理を、以下、「Mg被覆処理 」という)を施すことにより Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の表面に Mg, Si, Feおよび Oか らなる堆積酸ィ匕膜が形成されている堆積酸ィ匕膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を作 製する本発明法 1〜3を実施した。
[0027] 本発明法 1〜3により得られた堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末に形成さ れた堆積酸化膜は、 Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜であること、およびこの 堆積酸ィ匕膜には素地中に金属 Feおよび Fe— Si合金が含まれていることは X線光電 子分光装置により分析を行い、結合エネルギーを解析することにより確認した。さらに 、酸ィ匕膜被覆 Fe— S係鉄基軟磁性粉末における堆積酸ィ匕膜の組織を電子顕微鏡
で観察し、さらに前記 Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜に含まれる Mgおよび Oは結晶質の MgO固溶ウスタイト型相として含まれていることは電子線回折図形によ り確認した。さらに、 Mg, Si, Feおよび O力 なる堆積酸ィ匕膜の深さ方向の Mg、 0、 Siおよび Feの濃度分布をォージェ電子分光装置を用いて測定したところ、堆積酸ィ匕 膜に含まれる Mgおよび Oは表面に向力つて Mgおよび O含有量が増加し、 Feは表 面に向力つてが減少し、 Siは堆積酸ィ匕膜の最表面近傍において最表面に近いほど Si含有量が増加する Siの濃度勾配を有することが分力つた。
本発明法 1〜3により得られた堆積酸ィ匕膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末に対し、 配合比 2質量%でシリコーン榭脂を添加し混合して堆積酸ィ匕膜被覆 Fe— Si系鉄基 軟磁性粉末の表面をシリコーン榭脂で被覆した榭脂被覆複合粉末を作製し、この榭 脂被覆複合粉末を 120°Cに加熱した金型に入れ、プレス成形して縦: 55mm、横: 1 Omm、厚さ: 5mmの寸法を有する板状圧粉体および外径: 35mm、内径: 25mm、 高さ: 5mmの寸法を有するリング形状圧粉体を成形し、得られた圧粉体を真空中、 温度: 700°C、 30分保持の条件で焼成を行い、板状およびリング状焼成体からなる 複合軟磁性材を作製し、この板状焼成体力ゝらなる複合軟磁性材の比抵抗を測定して その結果を表 2に示し、さらにリング状焼成体力もなる複合軟磁性材に卷き線を施し 、磁束密度、保磁力、並びに磁束密度 0. 1T、周波数 20kHzの時の鉄損を測定し、 それらの結果を表 2に示した。
従来例 2
原料粉末として、表 2に示される粒度を有しかつ Si: 1質量%を含有し、残り Feおよ び不可避不純物からなる組成の Fe - Si系鉄基軟磁性粉末を用意し、この Fe - Si系 鉄基軟磁性粉末を Mg被覆処理することなく配合比 2質量%でシリコーン榭脂を添加 し、混合して Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の表面をシリコーン榭脂で被覆した榭脂被覆 複合粉末を作製した。この榭脂被覆複合粉末を 120°Cに加熱した金型に入れ、プレ ス成形して縦: 55mm、横: 10mm、厚さ: 5mmの寸法を有する板状圧粉体および外 径: 35mm、内径: 25mm、高さ: 5mmの寸法を有するリング形状圧粉体を成形し、 得られた圧粉体を真空中、温度:700°C、 30分保持の条件で焼成を行い、板状およ びリング状焼成体からなる複合軟磁性材を作製し、この板状焼成体からなる複合軟
磁性材の比抵抗を測定してその結果を表 2に示し、さらにリング状焼成体力もなる複 合軟磁性材に卷き線を施し、磁束密度、保磁力、並びに磁束密度 0. 1T、周波数 20 kHzの時の鉄損を測定し、それらの結果を表 2に示した。
[0029] [表 2]
[0030] 本発明法 1〜3で作製した複合軟磁性材は、従来法 1で作製した複合軟磁性材に比
ベて、磁束密度が高ぐ保磁力が小さぐさらに比抵抗が格段に高ぐそのため鉄損 が格段に小さぐ特に周波数が大きくなるほど鉄損が小さくなるなどの特性を有するこ とが分かる。
[0031] 実施例 3
原料粉末として、表 3に示される粒度を有しかつ Si : 3質量%を含有し、残り Feおよび 不可避不純物からなる組成の Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を用意した。さらに平均粒 径: 1 m以下の純 Si粉末および平均粒径: 50 μ mの Mg粉末を用意した。
これら粒度の異なる Fe— Si系鉄基軟磁性粉末に純 Si粉末を Fe— Si系鉄基軟磁 性粉末:純 Si粉末 = 99. 5質量%: 0. 5%質量となるように配合し混合して混合粉末 を作製し、得られた混合粉末を水素雰囲気中、温度 : 950°C、 1時間保持の条件で 熱処理することにより Fe— Si系鉄基軟磁性粉末表面に高濃度 Si拡散層を形成し、 その後、大気中、温度: 220°Cの条件で保持することにより高濃度 Si拡散層の上に酸 化層を有する表面酸化 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末を作製した。
[0032] この表面酸化 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末に対して Mg被覆処理を施すことによ り Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の表面に Mg, Si, Feおよび O力 なる堆積酸ィ匕膜が形 成されている堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を作製する本発明法 4〜6 を実施した。
本発明法 4〜6により得られた堆積酸ィ匕膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末に形成さ れた堆積酸化膜は、 Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜であることおよびこの 堆積酸ィ匕膜には素地中に金属 Feおよび Fe— Si合金が含まれていることは X線光電 子分光装置により分析を行い、結合エネルギーを解析することにより確認した。さらに 、酸ィ匕膜被覆 Fe— S係鉄基軟磁性粉末における堆積酸ィ匕膜の組織を電子顕微鏡 で観察し、さらに前記 Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜に含まれる Mgおよび Oは結晶質の MgO固溶ウスタイト型相として含まれていることは電子線回折図形によ り確認した。さらに、 Mg, Si, Feおよび O力 なる堆積酸ィ匕膜の深さ方向の Mg、 0、 Siおよび Feの濃度分布をォージェ電子分光装置を用いて測定したところ、堆積酸ィ匕 膜に含まれる Mgおよび Oは表面に向力つて Mgおよび O含有量が増加し、 Feは表 面に向力つてが減少し、 Siは堆積酸ィ匕膜の最表面近傍において最表面に近いほど
Si含有量が増加する Siの濃度勾配を有することが分力つた。
[0033] 本発明法 4〜6により得られた堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末に対し、 配合比 2質量%でシリコーン榭脂を添加し混合して堆積酸ィ匕膜被覆 Fe— Si系鉄基 軟磁性粉末の表面をシリコーン榭脂で被覆した榭脂被覆複合粉末を作製した。この 榭脂被覆複合粉末を 120°Cに加熱した金型に入れ、プレス成形して縦: 55mm、横: 10mm,厚さ: 5mmの寸法を有する板状圧粉体および外径: 35mm、内径: 25mm 、高さ:5mmの寸法を有するリング形状圧粉体を成形し、得られた圧粉体を真空中、 温度: 700°C、 30分保持の条件で焼成を行い、板状およびリング状焼成体からなる 複合軟磁性材を作製し、この板状焼成体力ゝらなる複合軟磁性材の比抵抗を測定して その結果を表 3に示し、さらにリング状焼成体力もなる複合軟磁性材に卷き線を施し 、磁束密度、保磁力、並びに磁束密度 0. 1T、周波数 20kHzの時の鉄損を測定し、 それらの結果を表 3に示した。
[0034] 従来例 3
原料粉末として、表 3に示される粒度を有しかつ Si: 1質量%を含有し、残り Feおよ び不可避不純物からなる組成の Fe - Si系鉄基軟磁性粉末を用意し、この Fe - Si系 鉄基軟磁性粉末を Mg被覆処理することなく配合比 2質量%でシリコーン榭脂を添加 し、混合して Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の表面をシリコーン榭脂で被覆した榭脂被覆 複合粉末を作製した。この榭脂被覆複合粉末を 120°Cに加熱した金型に入れ、プレ ス成形して縦: 55mm、横: 10mm、厚さ: 5mmの寸法を有する板状圧粉体および外 径: 35mm、内径: 25mm、高さ: 5mmの寸法を有するリング形状圧粉体を成形し、 得られた圧粉体を真空中、温度:700°C、 30分保持の条件で焼成を行い、板状およ びリング状焼成体からなる複合軟磁性材を作製し、この板状焼成体からなる複合軟 磁性材の比抵抗を測定してその結果を表 2に示した。さらにリング状焼成体からなる 複合軟磁性材に卷き線を施し、磁束密度、保磁力、並びに磁束密度 0. 1T、周波数 20kHzの時の鉄損を測定し、それらの結果を表 3に示した。
[0036] 本発明法 4〜6で作 した複合軟磁性材は、従来法 2で作製した複合軟磁性材に 比べて、磁束密度が ΐ ίぐ保磁力が小さぐさらに比抵抗が格段に高ぐそのため鉄 損が格段に小さぐ特 Iこ周波数が大きくなるほど鉄損が小さくなるなどの特性を有す ることが分かる。
[0037] 実施例 4
原料粉末として、表 4に示される粒度を有する Fe粉末を用意した。さらに平均粒径: 1 μ m以下の純 Si粉末および平均粒径: 50 μ mの Mg粉末を用意した。
これら粒度の異なる Fe粉末に純 Si粉末を Fe粉末:純 Si粉末 = 97質量%: 3%質量 となるように配合し混合して混合粉末を作製し、得られた混合粉末を水素雰囲気中、 温度: 950°C、 1時間保持の条件で熱処理することにより Fe— Si系鉄基軟磁性粉末 表面に高濃度 Si拡散層を形成し、その後、大気中、温度 : 220°Cの条件で保持する ことにより高濃度 Si拡散層の上に酸ィ匕層を有する表面酸ィ匕 Fe— Si系鉄基軟磁性原 料粉末を作製した。
[0038] この表面酸化 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末に対して Mg被覆処理を施すことによ り Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の表面に Mg, Si, Feおよび O力 なる堆積酸ィ匕膜が形 成されている堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を作製する本発明法 7〜9 を実施した。
本発明法 7〜9により得られた堆積酸ィ匕膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末に形成さ れた堆積酸化膜は、 Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜であることおよびこの 堆積酸ィ匕膜には素地中に金属 Feおよび Fe— Si合金が含まれていることは X線光電 子分光装置により分析を行い、結合エネルギーを解析することにより確認した。さらに 、酸ィ匕膜被覆 Fe— S係鉄基軟磁性粉末における堆積酸ィ匕膜の組織を電子顕微鏡 で観察し、さらに前記 Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜に含まれる Mgおよび Oは結晶質の MgO固溶ウスタイト型相として含まれていることは電子線回折図形によ り確認した。さらに、 Mg, Si, Feおよび O力 なる堆積酸ィ匕膜の深さ方向の Mg、 0、 Siおよび Feの濃度分布をォージェ電子分光装置を用いて測定したところ、堆積酸ィ匕 膜に含まれる Mgおよび Oは表面に向力つて Mgおよび O含有量が増加し、 Feは表 面に向力つてが減少し、 Siは堆積酸ィ匕膜の最表面近傍において最表面に近いほど Si含有量が増加する Siの濃度勾配を有することが分力つた。
[0039] 本発明法 7〜9により得られた堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末に対し、 配合比 2質量%でシリコーン榭脂を添加し混合して堆積酸ィ匕膜被覆 Fe— Si系鉄基 軟磁性粉末の表面をシリコーン榭脂で被覆した榭脂被覆複合粉末を作製した。この 榭脂被覆複合粉末を 120°Cに加熱した金型に入れ、プレス成形して縦: 55mm、横:
10mm,厚さ: 5mmの寸法を有する板状圧粉体、外径: 35mm、内径: 25mm、高さ : 5mmの寸法を有するリング形状圧粉体を成形し、得られた圧粉体を真空中、温度: 700°C、 30分保持の条件で焼成を行い、板状およびリング状焼成体からなる複合軟 磁性材を作製し、この板状焼成体力ゝらなる複合軟磁性材の比抵抗を測定してその結 果を表 4に示し、さらに小径リング状焼成体力 なる複合軟磁性材に卷き線を施し、 磁束密度、保磁力、並びに磁束密度 0. 1T、周波数 20kHzの時の鉄損を測定し、そ れらの結果を表 4に示した。
[0040] 従来例 4
原料粉末として、表 4に示される粒度を有する Fe粉末を用意し、この Fe粉末を Mg 被覆処理することなく配合比 2質量%でシリコーン榭脂を添加し、混合して Fe粉末の 表面をシリコーン榭脂で被覆した榭脂被覆複合粉末を作製した。この榭脂被覆複合 粉末を 120°Cに加熱した金型に入れ、プレス成形して縦: 55mm、横: 10mm、厚さ: 5mmの寸法を有する板状圧粉体、外径: 35mm、内径: 25mm、高さ: 5mmの寸法 を有するリング形状圧粉体を成形し、得られた圧粉体を真空中、温度: 700°C、 30分 保持の条件で焼成を行!ヽ、板状およびリング状焼成体からなる複合軟磁性材を作製 し、この板状焼成体力 なる複合軟磁性材の比抵抗を測定してその結果を表 4に示 し、さらにリング状焼成体力ゝらなる複合軟磁性材に卷き線を施し、磁束密度、保磁力 、並びに磁束密度 0.1T、周波数 20kHzの時の鉄損を測定し、それらの結果を表 4に 示した。
[0041] [表 4]
[0042] 本発明法 7〜9で作 ¾した複合軟磁性材は、従来法 3で作製した複合軟磁性材に 比べて、磁束密度が rl ίぐ保磁力が小さぐさらに比抵抗が格段に高ぐそのため鉄 損が格段に小さく、特(こ周波数が大きくなるほど鉄損が小さくなるなどの特性を有す ることが分力ゝる。
[0043] 実施例 5
実施例 1で作製した本発明堆積酸ィ匕膜被覆粉末 1を用いて外径: 35mm、内径 : 2 5mm、高さ: 5mmの寸法を有するリング形状圧粉体および外径: 50mm、内径: 25 mm、高さ: 25mmの寸法を有するリング形状圧粉体を成形し、得られた圧粉体を真 空中、温度: 700°C、 30分保持の条件で焼成を行うことによりこの小径リング状圧粉 焼成体および大外径リング状圧粉焼成体を作製した。
この小径リング状圧粉焼成体を用いて磁束密度、保磁力および 10kT、 10kHz時 の鉄損を測定し、さらに 20A直流重畳時の 20kHzにおけるインダクタンスを測定して 交流の透磁率を求め、それらの結果を表 5に示した。次に、大外径リング状圧粉焼成 体に卷線を施してインダクタンスがほぼ一定になるリアタトルを作製した。一般的なァ クティブフィルタ付きスイッチング電源に、このリアタトルを接続し、入力電力 1000W および 1500Wに対する出力電力の効率(%)を測定し、その結果を表 5に示した。
[0044] 従来例 5
従来例 1で作製した従来堆積酸ィ匕膜被覆粉末 1を用いて外径 : 35mm、内径 : 25m m、高さ: 5mmの寸法を有するリング形状圧粉体および外径: 50mm、内径: 25mm 、高さ:25mmの寸法を有するリング形状圧粉体を成形し、得られた圧粉体を真空中 、温度:700°C、 30分保持の条件で焼成を行うことによりこの小径リング状圧粉焼成 体および大外径リング状圧粉焼成体を作製した。
この小径リング状圧粉焼成体を用いて磁束密度、保磁力および 10kT、 10kHz時 の鉄損を測定し、さらに 20A直流重畳時の 20kHzにおけるインダクタンスを測定して 交流の透磁率を求め、それらの結果を表 5に示した。次に、大外径リング状圧粉焼成 体に卷線を施してインダクタンスがほぼ一定になるリアタトルを作製した。一般的なァ クティブフィルタ付きスイッチング電源に、このリアタトルを接続し、入力電力: 1000W および 1500Wに対する出力電力の効率(%)を測定し、その結果を表 5に示した。
[0046] 表 5に示される結果から、本発明堆積酸化膜被覆粉末 1は従来堆積酸化膜被覆粉 末 1に比べてリアタトルコアを製造するための原料粉末として優れた特性を有すること がわかる。
産業上の利用可能性
[0047] この発明の堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を使用して複合軟磁性材を
製造すると、高比抵抗を有することから低渦電流損失を有し、さらに保磁力が低いこ とから低ヒステリシス損失を有する複合軟磁性材を低コスト安定して作製することがで き、電気 ·電子産業上優れた効果をもたらすものである。
Claims
[1] 堆積酸化膜被覆 Fe Si系鉄基軟磁性粉末であって、 Fe Si系鉄基軟磁性粉末 の表面に Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜が形成されており、かつ前記 Fe —S係鉄基軟磁性粉末は、表面層が粉末全体に含まれる Si組成よりも高濃度の Si を含む高濃度 Si拡散表面層である堆積酸化膜被覆 Fe― Si系鉄基軟磁性粉末。
[2] 請求項 1記載の堆積酸化膜被覆 Fe Si系鉄基軟磁性粉末であって、前記 Fe Si 系鉄基軟磁性粉末は、 Si: 0. 1〜10質量%を含有し、残部が Feおよび不可避不純 物からなる成分組成を有する堆積酸化膜被覆 Fe Si系鉄基軟磁性粉末。
[3] 請求項 1または 2記載の堆積酸ィ匕膜被覆 Fe Si系鉄基軟磁性粉末であって、前記 Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜は、表面に向力つて Mgおよび O含有量が 増加し、表面に向力つて Fe含有量が減少し、 Siは堆積酸化膜の最表面近傍におい て最表面に近いほど Si含有量が増加する Siの濃度勾配を有する堆積酸ィ匕膜被覆 F e Si系鉄基軟磁性粉末。
[4] 請求項 1、 2または 3いずれか記載の堆積酸化膜被覆 Fe Si系鉄基軟磁性粉末で あって、前記 Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜には、結晶質の MgO固溶ウス タイト型相が含まれていることを特徴とする請求項 1、 2または 3記載の堆積酸化膜被 覆 Fe - Si系鉄基軟磁性粉末。
[5] 前記 Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜には、金属 Feまたは Fe— Si合金が含 まれていることを特徴とする請求項 1、 2または 3記載の堆積酸ィ匕膜被覆 Fe Si系鉄 基軟磁性粉末。
[6] 前記 Mg, Si, Feおよび O力もなる堆積酸ィ匕膜は、平均結晶粒径: 200nm以下の微 細結晶組織を有することを特徴とする請求項 1、 2、 3、 4または 5記載の堆積酸ィ匕膜 被覆 Fe― Si系鉄基軟磁性粉末。
[7] Fe Si系鉄基軟磁性粉末または Fe粉末に Si粉末を添加し混合したのち非酸化性 雰囲気中で加熱することにより Fe Si系鉄基軟磁性粉末または Fe粉末の表面に前 記 Fe Si系鉄基軟磁性粉末または Fe粉末に含まれる SUりも高濃度の Siを含む高 濃度 Si拡散層を有する Fe— S係鉄基軟磁性粉末を作製し、得られた高濃度 Si拡散 層を有する Fe Si系鉄基軟磁性粉末を酸化処理することにより高濃度 Si拡散層の
上に酸化層を有する表面酸化 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末を作製し、この高濃度
Si拡散層の上に酸化層を有する表面酸化 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末に Mg粉 末を添加し混合して得られた混合粉末を温度: 150〜: L 100°C、圧力: 1 X 10一12〜 1
X 10_1MPaの不活性ガス雰囲気または真空雰囲気中で加熱することを特徴とする 堆積酸化膜被覆 Fe― Si系鉄基軟磁性粉末の製造方法。
[8] 請求項 7記載の高濃度 Si拡散層を有する Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の酸ィ匕処理は
、軟磁性金属粉末を酸化雰囲気中、温度: 50〜500°Cで加熱処理する堆積酸化膜 被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の製造方法。
[9] 請求項 7または 8記載の方法で製造した高濃度 Si拡散層を有する Fe— S係鉄基軟 磁性粉末を、さらに酸化雰囲気中、温度: 50〜400°Cで加熱処理する堆積酸化膜 被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末の製造方法。
[10] Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を酸化処理してなる、請求項 1、 2、 3、 4、 5または 6のい ずれか記載の堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を製造するための表面酸 化 Fe— Si系鉄基軟磁性原料粉末。
[11] Fe- Si系鉄基軟磁性粉末の表面に、 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末全体に含まれる Si 組成よりも高濃度の Siを含む高濃度 Si拡散層が形成されており、この高濃度 Si拡散 層の上にさらに酸化層が形成されてなる、請求項 1、 2、 3、 4、 5または 6のいずれか 記載の堆積酸化膜被覆 Fe— Si系鉄基軟磁性粉末を製造するための表面酸化 Fe—
Si系鉄基軟磁性原料粉末。
[12] 請求項 1、 2、 3、 4、 5または 6のいずれか記載の堆積酸ィヒ膜被覆 Fe— S係鉄基軟 磁性粉末の圧粉焼成体からなる複合軟磁性材。
[13] 請求項 1、 2、 3、 4、 5または 6のいずれか記載の堆積酸ィヒ膜被覆 Fe— S係鉄基軟 磁性粉末の粒子間にシリコーン榭脂、ポリイミド榭脂または PPS榭脂の絶縁材料が 介在してなる圧粉焼成体からなる請求項 12記載の複合軟磁性材。
[14] Fe— Si系鉄基軟磁性粒子相とこの Fe— Si系鉄基軟磁性粒子相を包囲する粒界相 力 なり、前記粒界相には結晶質の MgO固溶ウスタイト型相を含有する酸ィ匕物が含 まれて 、る請求項 12または 13記載の複合軟磁性材。
[15] 請求項 12、 13または 14のいずれか記載の複合軟磁性材カもなるリアタトル用コア。
[16] 請求項 12、 13または 14のいずれか記載の複合軟磁性材カもなるコアを有するリアク トル。
[17] 請求項 12、 13または 14のいずれか記載の複合軟磁性材カもなる磁心、電動機コア ,発電機コア,ソレノイドコア,イダ-ッシヨンコア, トランスコア,チョークコイルコアまた は磁気センサコアである電磁気回路部品。
[18] 請求項 17記載の前記電磁気回路部品を組み込んだ電気機器。
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