JPS63114108A - 高周波用圧粉磁心原料粉末 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ノイズフィルターのような電気回路上の１素
子として用いられる高周波用圧粉磁心原料粉末に関する
ものである。

〈従来の技術〉 鉄粉などの強磁性金属粉末を樹脂などのバインダと混合
した後、加圧成形し、さらに必要に応じてバインダを加
熱硬化させて得られる圧粉磁心は、通常の金属磁性材料
、例えば電気鉄板を打ち抜き積層したいわゆる積層鉄心
と比較して周波数特性に優れ、しかも製造コストが安い
等の利点を有し、またフェライトと比較しても、低コス
トであるのみならず、温度安定性に優れ、また飽和磁束
密度が高く、印加磁界に対するｉ３　（ｆｆ率の変動が
小さいという特性を持つため、高周波で使用されるリア
クトル・コアやノイズフィルター・コア等に利用されて
いる。

ところで、これらの高周波用圧粉磁心に要求される最も
重要な特性は、高周波域での透磁率が大きいことである
。便宜的には、ｉ！　ｉｆｆ率の周波数依存性について
、周波数を０に外挿した透磁率を直流ｉ！ｉ磁率と定義
し、透磁率が直流透磁率の８０％になる周波数を限界周
波数と定義すると、■　直流透磁率が大きいこと、■　
限界周波数が大きいこと、が不可欠となる。

直流透磁率は、原料粉末の初透磁率と磁心の密度と有効
反磁界に大きく影響を受け、初ｉＳ　ｉｆｆ率が高り、
磁心の密度が高く、有効反磁界が小さいほど高くなる。

一方、限界周波数は、渦電流損が小さいほど高くなる量
で、磁心の見掛けの１圧面率に比例し直流透磁率に反比
例すると考えられる。

高周波用圧粉磁心の原料粉末としては、電解鉄粉や還元
鉄粉のような純鉄粉あるいはＰＣパーマロイ粉やセンダ
スト粉が使用されている。これらの原料よりなる圧粉磁
心の特性を比較すると、直流透磁率はＰＣパーマロイ、
純鉄、センダストの順に低下し、限界周波数は、ＰＣパ
ーマロイ、センダスト、純鉄の順に低下する。一方、原
料コストは鉄粉、センダスト、ＰＣパーマロイの順に高
くなる。

すなわち、ＰＣパーマロイ圧粉磁心は特性的に最も優れ
るものの、最もコスト高であることが問題となる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、ＰＣパーマロイ並みの特性を有する低価格の
高周波用圧粉磁心原料粉末を提供するためになされたも
のである。

く問題点を解決しようとする手段〉 本発明者らは、低価格のＰＢパーマロイの組成であるよ
うな圧粉磁心に着目し、鋭意、研究を重ね、その結果、
本発明を完成するに至った。　本発明は、Ｎｉ　３０〜
６０重景％と残部Ｆｅとを主成分とし、平均アスペクト
比１０〜４０のフレーク状を呈する高周波用圧粉磁心原
料粉末である。

パーマロイは、ＦｅとＮｉを主成分とする合金であり、
Ｎｉ量によって前述のＰＣパーマロイ　（Ｎｉ　６０〜
９０重量％）とｐｏパーマロイ　（Ｎｉ　３０〜６０重
景％）とに分類される。

ＰＲＣパーマロイ、初透磁率が低く、その結果圧粉磁心
の直流透磁率も低い。しかし、ＰＲＣパーマロイ高い電
気抵抗率を有するため、圧粉磁心の見掛けの抵抗率も高
く、その結果、限界周波数はＰＣパーマロイ並みである
。一方、ＰＢパーマロイはＮｉ量が少ないのでＰＣパー
マロイに比べて低価格である。

このＰＢパーマロイ並みの組成であり、ＰＣパーマロイ
並みの磁気特性を持っ圧粉磁心をえるためには、圧粉磁
心の原料粉末としてっぎの■、■の特徴を有することが
必要であり、さらに■〜■の特徴をも有することがより
望ましい。

■Ｎｉ　３０〜６０重量％、残部Ｆｅを主成分とするこ
と。

■　平均アスペクト比（面分析による平均粒径に対する
粒子の平均厚みの比の総平均）が１０〜４０であること
。

■　フレークの長軸方向に結晶磁化容易軸が成長してい
ること。

■　出発原料としてＮｉ　３０〜６０重景％と残部Ｆｅ
とを主成分とするアトマイズ粉末とすること。

■　機械加工によりフレーク状とし、さらに非酸化また
は還元性雰囲気下９５０〜１２００℃で熱処理すること
。

さらに、高周波用圧粉磁心としては、 ■　■〜■の条件を具えた原料粉末とバインダーで構成
されること、が必要である。

以下に、本発明の限定理由および作用について詳細に説
明する。

まず、原料粉末の組成について説明する。

組成は、初ｉ！　ｉｆｆ率を除いてほぼＰＣパーマロイ
と同程度の磁気特性と、ＰＣパーマロイよりも圧縮性に
優れるＰＢパーマロイ組成（旧量：３０〜６０重量％）
である必要がある。Ｎｉ量が３０重量％未満であると初
透磁率が著しく劣化するので使用できない。また６０重
景％を超えると高価となり本発明の目的に反する。なお
、−１％＞の圧延材に用いられる添加元素（Ｃｒ、Ｓｉ
、Ｃｕ、Ｃｏ）を用いた合金系も本発明に含まれる。

つぎに、平均アスペクト比について説明する。

平均アスペクト比が、１０未満の場合はフレーク化によ
る初ｉＳ　ｉｆｆｆｆ上向上果が著しく小さい。４０を
超えると効果の増加率が小さくなるので工業的に得策で
ない。したがって、平均アスペクト比は１０〜４０に限
定する。また、これらの初透磁率の向上は、フレークの
長袖方向を磁心の磁束方向に配向させることで実現され
るが、磁束方向を成形方向と垂直になる様に金型の設計
を行うことにより容易に実現しうる。

さらに、結晶組織について説明する。

結晶の磁化容易軸も磁束方向に配向させることで、初１
ｓｆｆｉ率を向上させることができる。粉末としては、
粉末形状の磁化容易軸と結晶の磁化容易軸とが一致して
いる場合に、初透磁率向上の効果が最も大きい。

したがって、結晶の磁化容易軸は、フレークの長軸方向
に成長していることが必要である。

以下、粉末の製造方法について説明する。

ＰＢパーマロイ組成の原料粉末は、アトマイズ法によっ
て得られるものに限定する。ＰＢパーマロイ粉を得る別
法としては、素原料を溶解、鋳造し、熱間および冷間圧
延後、粉砕する方法が考えられるが、工程が煩雑化する
とともに多くの設備を要するのみならず、粉末の形状等
を制御するのが困難である。したがって、原料は、３０
〜６０重量％のＮｉと残部Ｆｅとを主成分とするアトマ
イズ粉末に限定する。

次工程においては、機械的加工によりフレーク状にする
必要がある。

この機械的加工によるフレーク化は２つの効果を有する
。第１に、形状をフレーク化することにより、圧粉磁心
内の有効反磁界を小さくすることができる。第２に、機
械的加工により粉末に歪を与えることができる。この歪
は次工程の熱処理における結晶成長を促進する。その結
果、粉末の初透磁率は増大する。有効反磁界の減少およ
び初透磁率の増大は、いずれも圧粉磁心の直流透磁率の
向上に有効に働（。

機械加工は、通常、ボールミル、ロッドミル、ロールミ
ル、振動ボールミル、アトライター、スタンプミルのよ
うな主に圧縮力により粉砕する型式の粉砕機が適する。

また、原料粒度、粉末処理量、潤滑助剤およびその量、
処理時間などのパラメータを適切に設定することで、所
望の加工度およびフレーク形状を得ることができる。

また、粉砕機を用いず圧延機を用いてもよい。

なお、平均アスペクト比は１０〜４０に加工する。

さらに、熱処理は非酸化性または還元性雰囲気下で９５
０〜１２００℃で行なうことが必要である。

９５０℃未満のような低温では、加工歪を利用した結晶
粒の成長が有効に働かない。一方、１２００℃を超える
と結晶粒の成長による初透磁率の向上が飽和してしまう
。また、温度が高くなればなるほどエネルギーコストが
増大するばかりでなく、粉末同士の焼結が著しくなり、
次工程の解砕コストも増大する。すなわち、１２００　
℃を超える熱処理は工業的に全く意味がない。

以上の理由により、熱処理温度範囲を９５０〜１２００
℃に限定する。なお、１０００〜１１５０℃が好ましい
。

さらに、高周波用圧粉磁心について説明する。

圧粉磁心は、本発明の原料粉末とバインダとで金型成形
することで得られる。また、通常、金型は、プレス方向
と垂直になるように磁路が設計されているので、配向に
関して特に考慮する必要はない。

また、必要に応じてバインダのキュア（ｃｕｒｅ。

圧粉成形体を１２０〜１８０℃で熱処理し、バインダで
ある樹脂を硬化させる。）を行う。

バインダは、樹脂などの結合剤と潤滑剤との混合物であ
る。また、結合剤が潤滑剤の機能をもつ場合は、特に潤
滑剤を添加する必要はない。ここでいう結合剤には、エ
ポキシ系、フェノール系、ビニール系、エステル系など
の有機系高分子あるいは有機系重合体またはその原料と
なる有機系低重合体、単量体が使用できる。水ガラスな
どの無機系高分子あるいはその原料も使用できる。潤滑
剤としては、ステアリン酸亜鉛などの金属石ケンあるい
はパラフィン系の高級炭化水素など一般粉末冶金用の潤
滑剤が使用できる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例−１） 第１表に示す特性を持つＰＢパーマロイのアトマイズ粉
（以下、Ａ粉とする）を用意した。１重世％のステアリ
ン酸亜鉛を添加混合後、乾式アトライク−により、各々
６０．９０，１２０分処理し、さらに管状炉を用い、純
１１□ガス中、１１３０℃で１時間処理して３種のアス
ペクト比の異なる粉末（各々Ｂ。

Ｃ，Ｄ粉とする）を得た。

比較のために、乾式アトライター処理時間を３０゜１８
０分とした以外は全く同様にしてＥ、Ｆ粉を得た。

試験片は、フレーク状鉄粉に、１重量％エポキシ樹脂粉
末および１重量％ステアリン酸亜鉛を混合後、７ｔ／ｃ
１１の圧力で外径３８龍、内径２５曹１、高さ６．５１
１のリング片を金型成形し大気中１５０℃で１時間の樹
脂硬化処理を行い作製した。

磁気特性は、リング試験片に捲線を施し、インピーダン
スアナライザにより、透磁率の周波数依存性を測定し、
直流透磁率および限界周波数を求めた。

第２表に、本発明および比較例の特性比較を行った結果
を示した。同時に、ＰＣパーマロイの特性とも比較した
結果も示した。

第２表より、フレーク化が進むと直流透磁率が急増し、
限界周波数は微減することがわかる。また、アスペクト
比が１０より小さい場合、直流ｉ３１ｆｆ率の向上が小
さく、あまり効果的とはいえない。

さらに、アスペクト比が４５の場合は、４０の場合と有
意差がなく、工業的に無意味である。

（実施例−２） Ｃ粉を用いて、Ｈ２ガス中で種々の温度で熱処理を行い
、以下実施例１と同様に処理し本発明および比較用の粉
末を得た。実施例１と同様にして得た圧粉磁心の特性を
第３表に示した。

８５０℃で熱処理した場合、結晶粒の成長が不充分なた
め直流透磁率が低い、また、１２５０℃で熱処理した場
合は、１１５０℃と有意差がないので、工業的に得策で
ない。したがって、９５０〜１２００℃の範囲で熱処理
することが適切であると云える。

第３表 （実施例−３） ４５重量％Ｎｉ残部Ｆｅ　、および３２％Ｎｉ残部Ｆｅ
のアトマイズ粉を各々用意した（各々、Ｇ粉、Ｈ粉とす
る）。

以下、実施例１のＣ粉と同様にフレーク状粉末を製造し
、さらに実施例１のＣ粉と同様に圧粉磁心を得た。

Ｇ粉および）■粉から得られた圧粉磁心の直２ｉ！透磁
率は各々１０１，１０８．限界周波数は各々２．２，２
．５ＭＩＩｚであった。

〈発明の効果〉 本発明により、高飽和磁束密度、高透磁率および良好な
周波数特性を要求される圧粉磁心、例えば、リアクトル
・コア、ノイズフィルター・コアなどの原料として、特
性的に最も優れるＰＣパーマロイ並みの特性を低コスト
で得ることができた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｎｉ３０〜６０重量％と残部Ｆｅとを主成分とし、平
   均アスペクト比１０〜４０のフレーク状を呈することを
   特徴とする高周波用圧粉磁心原料粉末。