JP2003166004A - Iron-based powder and dust core using the same - Google Patents
Iron-based powder and dust core using the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄基粉末および該
鉄基粉末を圧粉成形して得られる圧粉磁心に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an iron-based powder and a dust core obtained by compacting the iron-based powder.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の家電・電子機器においては、機器
の小型化と電力変換効率の高効率化が強く求められてい
る。スイッチング電源は、従来使用されていた電源に比
べ小型で高効率という特徴があるため、近年、従来はス
イッチング電源が使用されていなかった大型機器への使
用が検討されるようになり、その大出力化が強く求めら
れている。2. Description of the Related Art In recent home appliances and electronic devices, there is a strong demand for downsizing of the devices and high power conversion efficiency. Switching power supplies are characterized by their small size and high efficiency compared to the power supplies used in the past, so in recent years they have been considered for use in large equipment where switching power supplies were not used in the past, and their large output. There is a strong demand for realization.
【0003】また、昨今の地球温暖化問題などを受け
て、電気機器の一層の省エネルギー化が要請され、スイ
ッチング電源にも一層の効率化が求められている。この
ように、大出力化と高効率化が、近年のスイッチング電
源の開発における重要な課題となっている。ところで、
スイッチング電源の大出力・高効率化には、スイッチン
グ周波数を高くすること、すなわち、動作周波数の高周
波化が有効である。スイッチング周波数を高くすること
は、高効率化だけでなく機器サイズの小型化も実現する
ことができ、スイッチング周波数は徐々に高くなる傾向
にある。現在では、10kHz〜100kHzという高周波域で
動作するスイッチング電源が主流を占めている。Further, in response to recent global warming problems, further energy saving of electric equipment is demanded, and further efficiency of switching power supplies is also demanded. As described above, increasing the output and increasing the efficiency have become important issues in the recent development of switching power supplies. by the way,
Increasing the switching frequency, that is, increasing the operating frequency is effective for increasing the output and efficiency of the switching power supply. Increasing the switching frequency can realize not only high efficiency but also device size reduction, and the switching frequency tends to gradually increase. At present, switching power supplies operating in a high frequency range of 10 kHz to 100 kHz are predominant.
【0004】スイッチング電源は、そのスイッチングに
伴いスイッチングノイズと呼ばれるノイズが発生するこ
とがよく知られている。このノイズは、周辺機器に影響
を与えて誤動作を引き起こし、また、瞬間的な過大電流
の発生による事故の原因となる可能性がある。そのた
め、スイッチング電源においてノイズフィルタを用いた
ノイズ除去は必須である。近年のスイッチング電源の高
周波化に伴い、このノイズフィルタも高周波域で確実に
動作することが求められるようになってきた。It is well known that noise called switching noise is generated in a switching power supply due to its switching. This noise affects peripheral devices to cause malfunction, and may cause an accident due to momentary excessive current. Therefore, noise removal using a noise filter is essential in the switching power supply. With the recent increase in the frequency of switching power supplies, it has become necessary for this noise filter to operate reliably in the high frequency range.
【0005】スイッチング電源のノイズフィルタとして
は、コアに巻線を施したチョークコイルが広く用いられ
る。このコアとしては、従来、電磁鋼板を用いた積層鉄
心や、フェライトコア等が用いられてきた。しかし、積
層鉄心は使用周波数域が高くなるにしたがって、鉄心内
部で発生する渦電流が過大になって損失が増大して効率
が著しく低下し、さらにフィルタ性能を示す値である交
流比初透磁率の値も著しく低下するという問題があっ
た。As a noise filter for a switching power supply, a choke coil having a core wound is widely used. As the core, a laminated iron core using an electromagnetic steel plate, a ferrite core, or the like has been conventionally used. However, in the laminated core, as the frequency range used increases, the eddy current generated inside the core becomes excessive and the loss increases, resulting in a significant decrease in efficiency. There was a problem that the value of was also significantly reduced.
【0006】一方、フェライトコアは、高周波域での鉄
損が低く、さらに交流比初透磁率も高いという特徴を有
するが、飽和磁束密度が低いという問題がある。ノイズ
フィルタに多くの電流が流れて磁気飽和が起きると、交
流比初透磁率の急激な低下が起きるためフィルタ性能も
著しく低下することが知られているが、スイッチング電
源の高出力化が要請される中、フェライトコアの飽和磁
束密度が低いことは大きな問題であった。On the other hand, the ferrite core is characterized by a low iron loss in a high frequency range and a high AC relative initial permeability, but has a problem of a low saturation magnetic flux density. It is known that when a large amount of current flows through the noise filter and magnetic saturation occurs, the AC ratio initial permeability drops sharply and the filter performance also drops significantly.However, higher output power of switching power supplies is required. However, the low saturation magnetic flux density of the ferrite core was a big problem.
【0007】現在、ノイズフィルタのコア材料として圧
粉磁心が注目を集めるようになってきている。圧粉磁心
は、鉄基粉末に樹脂などのバインダを適宜添加した後、
加圧成形して作製されるもので、成形後樹脂の硬化を目
的として加熱処理を施す場合もある。圧粉磁心は、原料
として細かい鉄基粉末を用いる上に、その鉄基粉末を絶
縁性の高い樹脂と混合するため、電磁鋼板に比べて高周
波域での鉄損が小さくなり、交流比初透磁率も高いとい
う特徴がある。また、飽和磁束密度の高い金属粉末を原
料として用いることで、フェライトに比べ飽和磁束密度
を高くできるという特徴もある。At present, a dust core has been attracting attention as a core material of a noise filter. Dust magnetic core, after appropriately adding a binder such as resin to iron-based powder,
It is produced by pressure molding and may be subjected to heat treatment for the purpose of curing the resin after molding. The powder magnetic core uses a fine iron-based powder as a raw material and also mixes the iron-based powder with a resin having a high insulating property. It has the characteristic of high magnetic susceptibility. Further, there is also a feature that the saturation magnetic flux density can be made higher than that of ferrite by using a metal powder having a high saturation magnetic flux density as a raw material.
【0008】そのため、近年、圧粉磁心は、積層鉄心や
ソフトフェライトコアに代わる鉄心材料として強い注目
を集めている。しかし、たとえば現在のスイッチング電
源の動作周波数域である10kHz〜 100kHzの領域での鉄
損は十分に低いとは言えず、今後のスイッチング電源の
高効率化に対応するためにも、より一層の鉄損低減を必
要としていた。Therefore, in recent years, the dust core has attracted a great deal of attention as an iron core material which can replace the laminated iron core and the soft ferrite core. However, iron loss in the current operating frequency range of switching power supplies, 10 kHz to 100 kHz, for example, cannot be said to be sufficiently low, and in order to respond to future high efficiency switching power supplies, iron Loss reduction was needed.
【0009】ところで、圧粉磁心の鉄損は、大きく分け
てヒステリシス損失と渦電流損失に類別される。従来か
ら、渦電流損失の低減を図るため種々の検討が行なわれ
てきている。たとえば、特開昭58-147106 号公報には、
金属粉末の粒径を制御する方法が、特開昭62-71202号公
報、特開昭62-29108号公報、特開平2-153003号公報等に
は、金属粉末と樹脂などの絶縁性物質を混合する方法が
開示されている。By the way, the iron loss of the dust core is roughly classified into a hysteresis loss and an eddy current loss. Conventionally, various studies have been conducted to reduce the eddy current loss. For example, JP-A-58-147106 discloses that
A method for controlling the particle size of the metal powder is disclosed in JP-A-62-71202, JP-A-62-29108, JP-A-2-153003, etc., in which an insulating substance such as a metal powder and a resin is used. A method of mixing is disclosed.
【0010】一方、ヒステリシス損失の低減を図るため
にも、種々の検討が行なわれてきた。電磁鋼板などにお
いては、加工時に加えられた歪を、焼鈍することによっ
て除去するとヒステリシス損失が低減することがよく知
られているが、圧粉磁心においても加圧成形時に加えら
れた加工歪を焼鈍によって解放するとヒステリシス損失
が低減し鉄損が小さくなる可能性が指摘されている。特
に、650 ℃以上の温度での焼鈍が有効であると言われて
いる。On the other hand, various studies have been conducted to reduce the hysteresis loss. It is well known that, in electromagnetic steel sheets, the hysteresis strain is reduced by removing the strain applied during processing by annealing, but it is also known that the processing strain applied during pressure forming is annealed even in dust cores. It has been pointed out that when released by, the hysteresis loss is reduced and the iron loss may be reduced. In particular, it is said that annealing at a temperature of 650 ° C or higher is effective.
【0011】しかしながら、樹脂などの有機物は、一般
には300 ℃以上に加熱すると分解してしまうので、圧粉
磁心を焼鈍すると樹脂が消失して絶縁性が著しく低下す
ることになる。そのため、 焼鈍後の圧粉磁心では、ヒス
テリシス損失の低減量を大きく上回る分の渦電流損失が
発生し、焼鈍での鉄損低減は非常に困難であった。この
課題を解決して、 圧粉磁心においても歪取り焼鈍による
鉄損低減、すなわち渦電流損失の増大を押えつつヒステ
リシス損失の低減を図る方法が、いくつか提案されてい
る。However, since organic substances such as resin are generally decomposed when heated to 300 ° C. or higher, annealing the powder magnetic core causes the resin to disappear and the insulating property to be remarkably lowered. Therefore, in the dust core after annealing, an eddy current loss that greatly exceeds the reduction amount of hysteresis loss was generated, and it was very difficult to reduce the iron loss during annealing. Several methods have been proposed to solve this problem and reduce the iron loss due to strain relief annealing in the dust core, that is, reduce the hysteresis loss while suppressing the increase in the eddy current loss.
【0012】たとえば、特開昭61-222207 号公報には、
シリカゾルまたはアルミナゾルと金属磁性粉を接触させ
たのち、乾燥して金属磁性粉表面にシリカやアルミナか
らなる電気絶縁性付着層を形成し、加圧成形して圧粉磁
心を作製する方法が開示されている。また、特開昭61-1
47505 号公報においては、電気陰性度が8.5 以上12.5以
下で、粒径が0.05μm以下の電気絶縁性無機微粉末と金
属磁性粉を混合して、金属磁性粉末表面に絶縁性付着層
を形成させた後、加圧成形により圧粉磁心を得る方法が
開示されている。For example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-222207 discloses that
Disclosed is a method of producing a powder magnetic core by contacting silica sol or alumina sol with a metal magnetic powder, and then drying to form an electrically insulating adhesion layer made of silica or alumina on the surface of the metal magnetic powder and press-molding. ing. In addition, JP-A-61-1
No. 47505 discloses that an electrically insulating inorganic fine powder having an electronegativity of 8.5 or more and 12.5 or less and a particle size of 0.05 μm or less is mixed with a metal magnetic powder to form an insulating adhesive layer on the surface of the metal magnetic powder. After that, a method for obtaining a powder magnetic core by pressure molding is disclosed.
【0013】これらの圧粉磁心は、いずれも500 ℃での
熱処理によって鉄損が低減するとされている。また、特
開平4-219902号公報においては、エチルシリケートと金
属磁性粉を混合した後、乾燥させることでシリカからな
る電気絶縁性付着層を構成する方法が開示されている。It is said that the iron loss of each of these dust cores is reduced by heat treatment at 500 ° C. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-219902 discloses a method of forming an electrically insulating adhesion layer made of silica by mixing ethyl silicate and metal magnetic powder and then drying.
【0014】しかし、これらのいずれの方法でも、電気
絶縁性物質と金属磁性粉を結合する力が、ファンデルワ
ールス力あるいはクーロン力のように非常に弱い力によ
るため、加圧成形によって電気絶縁性付着層が容易に剥
離し、その剥離した面の金属同士が接触し電気絶縁性が
著しく低下するという問題があった。そのため、渦電流
損失を抑制して十分な絶縁性を確保するためには、電気
絶縁性物質の添加量を大幅に増やす必要があった。しか
し、添加量を増やすと成形体が著しく脆くなり、とても
実用には耐えないという問題があった。However, in any of these methods, the force for binding the electrically insulating substance and the magnetic metal powder is very weak such as van der Waals force or Coulomb force, and therefore, the pressure insulation is used to obtain the electrically insulating property. There is a problem that the adhesion layer is easily peeled off, and the metals on the peeled surfaces come into contact with each other, resulting in a significant decrease in electrical insulation. Therefore, in order to suppress the eddy current loss and ensure sufficient insulation, it is necessary to significantly increase the amount of the electrically insulating substance added. However, if the amount of addition is increased, the molded body becomes extremely brittle, and there is a problem that it cannot be put to practical use.
【0015】このように電気絶縁性物質(無機粉末)と
金属磁性粉末の間の結合力が弱いという問題を回避する
ため、特公平6-1727号公報や特公平4-16004 号公報等に
おいて電気絶縁性無機粉末と電気絶縁性結着樹脂を混合
したものを用いる方法が開示されている。これらの方法
においては、結着性樹脂が持つ結着力によって無機粉末
と金属磁性粉末の間は強固に結着して加圧成形時にも付
着層は容易に剥離しなくなるので、焼鈍前の絶縁性は著
しく高くなった。In order to avoid the problem that the binding force between the electrically insulating substance (inorganic powder) and the metallic magnetic powder is weak in this way, in Japanese Examined Patent Publication No. 6-1727 or Japanese Examined Patent Publication No. 4-16004, etc. A method of using a mixture of an insulating inorganic powder and an electrically insulating binder resin is disclosed. In these methods, the binding force of the binding resin causes a strong binding between the inorganic powder and the magnetic metal powder, and the adhesion layer does not easily peel off even during pressure molding. Became significantly higher.
【0016】しかし、無機粉末と結着性樹脂の混練は非
常に難しく、均一に分散させることは困難であるため、
被着層での無機粉末濃度が著しくばらつき、無機粉末の
濃度が小さいところで、焼鈍後に金属磁性粉同士の直接
接触による絶縁性の低下が起きるという問題があった。However, it is very difficult to knead the inorganic powder and the binder resin, and it is difficult to uniformly disperse them.
There has been a problem that the concentration of the inorganic powder in the adhered layer remarkably fluctuates, and where the concentration of the inorganic powder is small, the insulating property is deteriorated due to the direct contact between the metal magnetic powders after annealing.
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、 以上のよう
な従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、粉末を
加圧成形しても被膜が容易に剥離せず、 かつ、ヒステリ
シス損失を低減するために行う焼鈍時にも絶縁が破壊さ
れることのない耐熱性絶縁被膜を有する鉄基粉末および
これを用いた圧粉磁心の提供を目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and even if the powder is pressure-molded, the coating does not easily peel off, and the hysteresis loss It is an object of the present invention to provide an iron-based powder having a heat-resistant insulating coating that does not cause the insulation to be broken even when annealing is performed to reduce the above, and a dust core using the same.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決し、常温での加圧成形時に被膜密着性が優れてお
り、焼鈍を経ても絶縁が保持され、渦電流損失の増大が
起きないようにするため、絶縁被膜の密着性と耐熱性向
上について鋭意検討を行った。その結果、密着性と耐熱
性の両立を図るには、エポキシ樹脂と無機物微粉末を混
合した溶液を用いた被覆が非常に有効であり、さらにそ
の無機物微粉末としてアルミナを含有させたシリカ粉末
を用いると溶液中での分散が均一になり焼鈍後も優れた
絶縁性が得られることを見出したのである。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have solved the above problems and have excellent film adhesion at the time of pressure molding at room temperature, which maintains insulation even after annealing and increases eddy current loss. In order to prevent the occurrence of the above phenomenon, the inventors conducted diligent studies on improving the adhesion and heat resistance of the insulating coating. As a result, in order to achieve both adhesion and heat resistance, coating with a solution obtained by mixing an epoxy resin and an inorganic fine powder is very effective, and silica powder containing alumina as the inorganic fine powder is further effective. It was found that when it is used, the dispersion in the solution becomes uniform and excellent insulation is obtained even after annealing.
【0019】本発明は、 以下の鉄基粉末、または、圧粉
磁心により上記課題を解決したのである。
鉄を主成分とする粉末の表面が、エポキシ樹脂とア
ルミナ含有シリカを含む被膜で被覆されてなる鉄基粉
末。
前記エポキシ樹脂100 質量部に対し、 前記アルミナ
含有シリカをAl2 O3 +SiO2 換算で3〜300 質量部と
することを特徴とする上記に記載の鉄基粉末。
前記アルミナ含有シリカが、SiO2 換算のシリカ10
0 質量部に対して、アルミナ量をAl2 O3 換算で0.01〜
500 質量部とすることを特徴とする上記またはに記
載の鉄基粉末。
上記〜のいずれかに記載の鉄基粉末を所定の形
状に成形した後、 焼鈍してなる圧粉磁心。The present invention has solved the above problems by the following iron-based powder or powder magnetic core. An iron-based powder obtained by coating the surface of a powder containing iron as a main component with a film containing an epoxy resin and alumina-containing silica. The iron-based powder as described above, wherein the silica containing alumina is 3 to 300 parts by mass in terms of Al 2 O 3 + SiO 2 with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. The alumina-containing silica is silica 10 converted into SiO 2.
0 to 0.01 parts by weight of alumina in terms of Al 2 O 3 is 0.01 to
500 parts by mass of the iron-based powder as described in the above item 1 or 2. A powder magnetic core obtained by forming the iron-based powder according to any one of the above 1 to 3 into a predetermined shape and then annealing.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】本発明の鉄基粉末は、鉄を主成分
とする原料粉末の表面が、エポキシ樹脂とアルミナ含有
シリカを含む被膜で被覆されてなることを特徴とする。
特に、本発明の鉄基粉末は、耐熱性に優れた絶縁被膜を
有する。以下、本発明の鉄基粉末について詳細に説明す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The iron-based powder of the present invention is characterized in that the surface of a raw material powder containing iron as a main component is coated with a film containing an epoxy resin and alumina-containing silica.
In particular, the iron-based powder of the present invention has an insulating coating having excellent heat resistance. Hereinafter, the iron-based powder of the present invention will be described in detail.
【0021】本発明においては、出発原料として鉄を主
成分とする原料粉末(以下、 単に原料粉末とも呼ぶ。)
を用いる。耐熱絶縁被膜を形成する処理は、鉄を主成分
とする原料粉末と絶縁処理液を混合することで行う。混
合後、加熱あるいは風乾により溶媒を乾燥させ、さらに
使用している樹脂の性質、用途、要求特性などを考慮
し、必要に応じて樹脂の硬化・焼付け処理を行って、所
定の鉄基粉末を得る。In the present invention, a raw material powder containing iron as a main component as a starting material (hereinafter, also simply referred to as raw material powder).
To use. The treatment for forming the heat resistant insulation coating is performed by mixing the raw material powder containing iron as a main component and the insulation treatment liquid. After mixing, dry the solvent by heating or air-drying, and further consider the properties, applications, required characteristics, etc. of the resin being used, and if necessary, cure and bake the resin to give the specified iron-based powder. obtain.
【0022】なお、本発明で用いる絶縁処理液とは、樹
脂、アルミナ含有シリカとその安定化剤、および、溶剤
を混合して作製される溶液である。本発明では、樹脂と
してエポキシ樹脂を用いる。エポキシ樹脂は分子量を調
整することで樹脂の強度や耐熱性が調整可能であり、さ
らに官能基の置換により様々な溶剤に可溶となるからで
ある。さらに、焼鈍時に圧粉磁心の形状を維持させるた
めに、硬化型エポキシ樹脂を用いることを好適とする。The insulating treatment liquid used in the present invention is a solution prepared by mixing a resin, alumina-containing silica and its stabilizer, and a solvent. In the present invention, an epoxy resin is used as the resin. This is because the strength and heat resistance of the epoxy resin can be adjusted by adjusting the molecular weight, and the epoxy resin becomes soluble in various solvents by substituting the functional group. Furthermore, in order to maintain the shape of the dust core during annealing, it is preferable to use a curable epoxy resin.
【0023】圧粉磁心用樹脂としては、他にフェノール
樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などがあ
る。しかしながら、フェノール樹脂は硬化時にアンモニ
アが発生し、衛生上好ましくなく、また、ウレタン樹脂
は硬化剤としてイソシアネートなどの危険物を用いるた
め、安全上好ましくない。一方、不飽和ポリエステルは
硬化し難く、また、表面がべとつきやすく、更に、ハン
ドリングし難いという問題がある。以上のことから、圧
粉磁心用樹脂としては、硬化型エポキシ樹脂が好適であ
る。As the powder magnetic core resin, there are phenol resin, urethane resin, unsaturated polyester resin and the like. However, ammonia is generated during curing of the phenol resin, which is not preferable in terms of hygiene, and the urethane resin is not preferable in terms of safety because it uses a dangerous substance such as isocyanate as a curing agent. On the other hand, unsaturated polyester has problems that it is difficult to cure, the surface is sticky, and it is difficult to handle. From the above, a curable epoxy resin is suitable as the powder core resin.
【0024】エポキシ樹脂は、溶解して溶液状とする
か、あるいは、エマルジョンやディスパージョンをコロ
イド溶液状にして、絶縁処理液中で均一に分散させる。
エマルジョンあるいはディスパージョンとする時は、エ
ポキシ樹脂の粒径は10μm以下であることが好ましい。
また、エポキシ樹脂として室温条件で液体状となる樹脂
を用いると、絶縁処理後溶媒を乾燥させた後もエポキシ
樹脂によるベタツキを生じ、鉄基粉末の取り扱いを著し
く困難にするので、本発明においては、室温条件では固
体状であるエポキシ樹脂を用いることが好ましい。The epoxy resin is dissolved to form a solution, or an emulsion or dispersion is formed into a colloidal solution and uniformly dispersed in the insulating treatment liquid.
When forming an emulsion or dispersion, the particle size of the epoxy resin is preferably 10 μm or less.
Further, when a resin that becomes liquid at room temperature is used as the epoxy resin, stickiness due to the epoxy resin occurs even after the solvent is dried after the insulation treatment, which makes the handling of the iron-based powder extremely difficult. It is preferable to use an epoxy resin that is solid under room temperature conditions.
【0025】本発明に用いられる絶縁処理液には、さら
にアルミナ含有シリカを混合する。本発明におけるアル
ミナ含有シリカとは、所定量のアルミナとシリカの混合
物であり、本発明においては特にシリカ表面が必要最小
限のアルミナで被覆される構成とすることが好ましい。
以上のようにシリカにアルミナを含有させると絶縁処理
液中での分散性が著しく改善される。Alumina-containing silica is further mixed with the insulating treatment liquid used in the present invention. The alumina-containing silica in the present invention is a mixture of a predetermined amount of alumina and silica, and in the present invention, it is particularly preferable that the silica surface is coated with the minimum necessary amount of alumina.
As described above, when alumina is contained in silica, the dispersibility in the insulating treatment liquid is remarkably improved.
【0026】また、絶縁処理液中に不可避的に含有され
る不純物によってアルミナとシリカが凝集してしまう場
合があるので、本発明では酸を安定化剤として添加する
ことが好ましい。安定化剤としては、有機酸を好適とす
る。ただし、 硝酸または塩酸は、腐食性が高く、安定化
剤として使用すると鉄基粉末表面を腐食して発錆を招き
磁気特性を著しく悪化させるので好ましくない。In addition, since alumina and silica may aggregate due to impurities inevitably contained in the insulating treatment liquid, it is preferable to add an acid as a stabilizer in the present invention. As a stabilizer, an organic acid is suitable. However, nitric acid or hydrochloric acid is not preferable because it is highly corrosive, and when used as a stabilizer, it corrodes the surface of the iron-based powder and causes rusting, which significantly deteriorates the magnetic properties.
【0027】有機酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン
酸等のカルボン酸が好適である。なお、本発明で添加さ
れる有機酸は、カルボン酸の特徴を有する -COOH基を一
つ以上含むものであればよく、たとえば溶剤に対する相
溶性などを改善するために、その他の官能基を付加した
ものを用いてもかまわない。安定化剤の添加量は、シリ
カを被覆するアルミナの表面の電荷が中和され、かつ、
液が安定な範囲にあれば、特に限定しないが、液のpH
が6〜8となるのが好ましい。As the organic acid, carboxylic acids such as formic acid, acetic acid and propionic acid are preferable. It should be noted that the organic acid added in the present invention may be one containing at least one --COOH group having the characteristic of carboxylic acid, and for example, in order to improve compatibility with a solvent, other functional groups are added. You may use the one that you made. The amount of the stabilizer added is such that the surface charge of the alumina coating the silica is neutralized, and
The pH of the liquid is not particularly limited as long as the liquid is in a stable range.
Is preferably 6-8.
【0028】エポキシ樹脂100 質量部に対するアルミナ
含有シリカ量は、Al2 O3 +SiO2換算で3〜300 質量
部を好適とし、さらに好ましくは10〜300 質量部とす
る。アルミナ含有シリカが3質量部未満であると、焼鈍
後の絶縁性能が著しく低下してしまう。一方、アルミナ
含有シリカが300 質量部を超えると、エポキシ樹脂の割
合が少なくなりすぎて絶縁被覆の付着力が著しく低下
し、絶縁性能が低下してしまうからである。The amount of alumina-containing silica based on 100 parts by mass of the epoxy resin is preferably 3 to 300 parts by mass, more preferably 10 to 300 parts by mass in terms of Al 2 O 3 + SiO 2 . If the amount of alumina-containing silica is less than 3 parts by mass, the insulation performance after annealing will be significantly reduced. On the other hand, if the alumina-containing silica exceeds 300 parts by mass, the proportion of the epoxy resin becomes too small, the adhesive force of the insulating coating remarkably decreases, and the insulating performance deteriorates.
【0029】また、SiO2 換算でシリカ100 質量部に対
し、Al2 O3 換算でアルミナ量が0.01〜500 質量部であ
ることが好ましい。アルミナ量が0.01質量部未満である
と、アルミナの添加量が少なすぎるためにシリカの分散
が著しく悪化してしまい、均一な絶縁処理液が得られな
い。また、アルミナ量が 500質量部超となると、絶縁被
膜の強度が低下して焼鈍後の絶縁性が著しく悪化してし
まうという問題がある。そのため、アルミナ量は、0.01
〜500 質量部、好ましくは1〜300 質量部、より好まし
くは1〜100 質量部とする。It is preferable that the amount of alumina is 0.01 to 500 parts by mass in terms of Al 2 O 3 with respect to 100 parts by mass of silica in terms of SiO 2 . When the amount of alumina is less than 0.01 parts by mass, the amount of alumina added is too small and the dispersion of silica is significantly deteriorated, so that a uniform insulating treatment liquid cannot be obtained. Further, if the amount of alumina exceeds 500 parts by mass, there is a problem that the strength of the insulating coating is reduced and the insulating property after annealing is significantly deteriorated. Therefore, the amount of alumina is 0.01
To 500 parts by mass, preferably 1 to 300 parts by mass, more preferably 1 to 100 parts by mass.
【0030】本発明における絶縁処理液に用いる溶媒
は、エポキシ樹脂とアルミナ含有シリカを溶解、分散で
きるものであれば、アセトン、メチルエチルケトンなど
のケトン系溶媒、ベンゼン、キシレン、トルエンなどの
芳香族系溶媒、エタノール、メタノールなどのアルコー
ル系溶媒などに代表される有機溶媒を用いることもでき
る。あるいは、水を用いてもよい。The solvent used in the insulation treatment liquid in the present invention can be a ketone solvent such as acetone or methyl ethyl ketone, or an aromatic solvent such as benzene, xylene or toluene as long as it can dissolve and disperse the epoxy resin and the silica containing alumina. It is also possible to use an organic solvent typified by an alcohol solvent such as ethanol and methanol. Alternatively, water may be used.
【0031】もちろん、それ以外の溶媒であってもエポ
キシ樹脂およびアルミナ含有シリカを溶解、分散できる
ものであるなら使用することができる。その中でも特
に、水は安価でありまた回収も容易であることから、本
発明で用いる絶縁処理液を調整するために好適である。
なお、これらの中から任意に選んだ2種以上の溶媒を適
当な配合で組み合わせて使用してもよいことは言うまで
もない。Of course, other solvents can be used as long as they can dissolve and disperse the epoxy resin and alumina-containing silica. Among them, water is particularly suitable for preparing the insulation treatment liquid used in the present invention, because water is inexpensive and can be easily recovered.
Needless to say, two or more kinds of solvents arbitrarily selected from these may be used in combination with an appropriate formulation.
【0032】本発明で用いる絶縁処理液は、上記のエポ
キシ樹脂とアルミナ含有シリカおよび安定化剤である有
機酸を溶剤に分散して得ることができる。エポキシ樹
脂、 アルミナ含有シリカおよび安定化剤である有機酸
は、溶剤に一斉に溶解・分散させて作製してもよいし、
また、溶剤と混合する前に樹脂、アルミナ含有シリカを
粉末状にして混合しておき、その混合粉末を溶剤に混合
するようにしてもよい。The insulating treatment liquid used in the present invention can be obtained by dispersing the above-mentioned epoxy resin, alumina-containing silica and a stabilizer organic acid in a solvent. The epoxy resin, the alumina-containing silica and the organic acid as the stabilizer may be prepared by dissolving and dispersing them in a solvent all at once.
Alternatively, the resin and the silica containing alumina may be made into a powder form and mixed before being mixed with the solvent, and the mixed powder may be mixed with the solvent.
【0033】また、エポキシ樹脂、アルミナ含有シリカ
のいずれかを先に溶解あるいは分散させておき、その分
散液に後から残りの物質を一斉、あるいは順次添加する
形をとってもかまわない。なお、本発明においては、ア
ルミナ含有シリカの原料として、コロイド状のアルミナ
あるいはシリカを用いてもよい。使用するアルミナおよ
びシリカの粒径が大きいと、溶媒に均一に分散させるこ
とが困難になるので、本発明においてアルミナおよびシ
リカの粉末を用いる場合は、分散性を良くするため粒径
が10μm以下のものを用いることを好適とする。It is also possible to dissolve or disperse either the epoxy resin or the alumina-containing silica first, and then add the remaining substances to the dispersion liquid all at once or sequentially. In the present invention, colloidal alumina or silica may be used as a raw material for alumina-containing silica. If the alumina and silica particles used have a large particle size, it becomes difficult to disperse them uniformly in the solvent. Therefore, when using alumina and silica powders in the present invention, the particle size of 10 μm or less is used to improve the dispersibility. It is preferable to use one.
【0034】安定化剤は、溶液を調整するいずれの時点
で混合してもかまわない。また、所定の添加量を一斉に
添加しても良いし、数回に分けて添加しても良い。な
お、絶縁処理液の濃度は、施工のし易さや乾燥時間など
を勘案して決めれば良い。絶縁処理液の粘度、チキソト
ロピー性、レベリング性、タックタイムなどを制御する
ために、上記絶縁処理液に若干の添加物を加えてもよ
い。このような添加物としては、エポキシ樹脂の硬化を
制御するステアリン酸金属塩などの金属石鹸、パーフル
オロアルキルなどの界面活性剤などがあげられる。ま
た、鉄を主成分とする原料粉末の発錆を防止するため
に、少量の防錆材を添加しても良い。The stabilizer may be mixed at any time during the preparation of the solution. Further, the predetermined addition amount may be added all at once or may be added in several times. The concentration of the insulating treatment liquid may be determined in consideration of ease of construction and drying time. In order to control the viscosity, thixotropy, leveling property, tack time, etc. of the insulation treatment liquid, some additives may be added to the insulation treatment liquid. Examples of such additives include metal soaps such as metal stearates that control the curing of the epoxy resin, and surfactants such as perfluoroalkyl. In addition, a small amount of rust preventive material may be added to prevent rusting of the raw material powder containing iron as a main component.
【0035】本発明で用いる絶縁処理液に、成分の沈殿
などによる濃度の不均一が発生すると、エポキシ樹脂と
アルミナ含有シリカの比率が好ましい範囲を逸脱して鉄
基粉末に被覆される場合がある。そのため、本発明で用
いる絶縁処理液と鉄基粉末を混合する際には、絶縁処理
液を攪拌器、スターラ、あるいは、ホモジナイザなどで
十分に攪拌しておいた上で混合することが好ましい。When the insulating treatment liquid used in the present invention has non-uniform concentration due to precipitation of components, the ratio of the epoxy resin to the silica containing alumina may deviate from the preferable range and the iron-based powder may be coated. . Therefore, when the insulating treatment liquid used in the present invention and the iron-based powder are mixed, it is preferable that the insulating treatment liquid is sufficiently stirred with a stirrer, a stirrer, a homogenizer or the like and then mixed.
【0036】次に、本発明の鉄基粉末の製造方法につい
て詳細を説明する。本発明においては、出発原料として
鉄を主成分とする原料粉末を用いる。この粉末について
は、強磁性を示し、かつ、高い飽和磁束密度を示す鉄を
主成分とする粉末であればよく、特にその種類は限定し
ない。ただし、なかでも、鉄粉、Fe-3%-Si合金粉に代表
されるFe-Si 合金粉、Fe-Al 合金粉、Fe-Ni 合金粉、セ
ンダスト粉、鉄基非晶質合金などを用いることが好まし
い。Next, the method for producing the iron-based powder of the present invention will be described in detail. In the present invention, a raw material powder containing iron as a main component is used as a starting raw material. The powder may be any powder containing iron as a main component, which exhibits ferromagnetism and high saturation magnetic flux density, and its kind is not particularly limited. However, among them, iron powder, Fe-Si alloy powder represented by Fe-3% -Si alloy powder, Fe-Al alloy powder, Fe-Ni alloy powder, Sendust powder, iron-based amorphous alloy, etc. are used. It is preferable.
【0037】本発明では、これらの鉄を主成分とする粉
末から選ばれた1種または2種以上の粉末を原料粉末と
して使用することを好適とする。また、これらの鉄を主
成分とする原料粉末として、製造方法あるいは何らかの
機械加工方法によって扁平加工した扁平状鉄基粉末を用
いても良い。また鉄を主成分とする粉末の中でもアトマ
イズ鉄粉、電解鉄粉などに代表される純鉄粉は、飽和磁
束密度や透磁率等の磁気特性が優れるだけでなく、圧縮
性にも優れ、その上安価である。そのため、本発明にお
ける原料粉末として好適である。純鉄粉としては、例え
ば、川崎製鉄(株)のKIP-MG270H、KIP-304AS などが挙
げられる。In the present invention, it is preferable to use, as a raw material powder, one or more powders selected from the powders containing iron as a main component. Further, as the raw material powder containing iron as a main component, a flat iron-based powder which has been flattened by a manufacturing method or some machining method may be used. Further, among iron-based powders, atomized iron powder, pure iron powder represented by electrolytic iron powder, and the like, not only have excellent magnetic characteristics such as saturation magnetic flux density and magnetic permeability, but also excellent compressibility, It is inexpensive. Therefore, it is suitable as the raw material powder in the present invention. Examples of the pure iron powder include KIP-MG270H and KIP-304AS manufactured by Kawasaki Steel Co., Ltd.
【0038】また、本発明で使用する原料粉末の粒径に
ついては特に限定しないが、圧粉磁芯の用途や要求特性
によって適宜決めることが望ましい。たとえば、分級に
より粒径の大きな粒子を取り出して使用した場合、圧縮
性が改善され、さらに粒子間で発生する磁気的ギャップ
も大幅に低減される。その結果、高透磁率かつ高磁束密
度であり、その上磁気的ギャップの低減によるヒステリ
シス損失が著しく低減した圧粉磁心を得ることができ
る。The particle size of the raw material powder used in the present invention is not particularly limited, but it is desirable to appropriately determine it according to the intended use of the dust core and the required characteristics. For example, when particles having a large particle size are taken out by classification and used, the compressibility is improved and the magnetic gap generated between the particles is significantly reduced. As a result, it is possible to obtain a dust core having a high magnetic permeability and a high magnetic flux density, and further, the hysteresis loss due to the reduction of the magnetic gap is significantly reduced.
【0039】このような圧粉磁心は、たとえば使用周波
数が1kHz以下程度であり、かつ高い磁束密度が要求さ
れるような用途に好適である。この場合、好ましい粒径
は75μm以上であり、さらに好ましい粒径は106 μm以
上である。また、逆に粒径の小さな粒子を取り出して使
用した場合、粒子が小さくなることで粒子内に発生する
渦電流に起因する損失が大幅に低減される。その結果、
高周波領域での鉄損は著しく低減する。このような圧粉
磁心は、たとえば使用周波数が 100kHz〜 500kHz程度
の範囲で低損失であることが要求される用途に好適であ
る。この場合、好ましい粒径は75μm以下である。Such a dust core is suitable for applications where the operating frequency is, for example, about 1 kHz or less and a high magnetic flux density is required. In this case, the preferable particle size is 75 μm or more, and the more preferable particle size is 106 μm or more. Conversely, when particles with a small particle size are taken out and used, the size of the particles becomes smaller, and the loss due to the eddy current generated in the particles is greatly reduced. as a result,
Iron loss in the high frequency range is significantly reduced. Such a dust core is suitable for applications where low loss is required in the operating frequency range of about 100 kHz to 500 kHz, for example. In this case, the preferable particle size is 75 μm or less.
【0040】本発明は、あらゆる粒度の鉄基粉末に適用
可能である。鉄基粉末の粒度は、圧粉磁心の用途や要求
特性によって、適宜決めることができる。また、鉄基粉
末は、圧縮性や圧粉磁心の磁気特性などに悪影響を及ぼ
さない範囲で含有する元素の調整を行ったものでもよ
い。本発明では、上記の条件で調整した絶縁処理液に上
記の中から選定した原料粉末を添加した後、攪拌混合
し、さらに乾燥させて溶媒を蒸発させることで鉄基混合
粉末を得る。The present invention is applicable to iron-based powders of any particle size. The particle size of the iron-based powder can be appropriately determined depending on the application of the dust core and required characteristics. Further, the iron-based powder may be prepared by adjusting the elements contained within a range that does not adversely affect the compressibility and the magnetic characteristics of the dust core. In the present invention, the iron-based mixed powder is obtained by adding the raw material powder selected from the above to the insulating treatment liquid adjusted under the above conditions, stirring and mixing, further drying and evaporating the solvent.
【0041】本発明で用いる絶縁処理液への添加は、最
初に全量添加しても良いし、攪拌の途中で分割して添加
しても良い。また、攪拌時にスプレーノズルを通して噴
霧してもよい。絶縁処理液をスプレーノズルで噴霧・添
加すると、絶縁処理液が原料粉末に対して均一に添加さ
れ、被膜も均一になるので好適である。攪拌混合には、
アトライタ、へンシェルミキサ、ボールミル、流動造粒
機、転動造粒機などを利用するのが一般的である。流動
造粒機や転動造粒機のように、流動槽による攪拌を行う
と、粉体同士の凝集が抑制されるので好適である。Regarding the addition to the insulating treatment liquid used in the present invention, the whole amount may be added first, or the components may be divided and added during stirring. Moreover, you may spray through a spray nozzle at the time of stirring. When the insulating treatment liquid is sprayed and added by the spray nozzle, the insulating treatment liquid is uniformly added to the raw material powder and the coating becomes uniform, which is preferable. For stirring and mixing,
Attritors, henschel mixers, ball mills, fluidized granulators, tumbling granulators and the like are generally used. It is preferable to perform stirring in a fluidized tank as in a fluidized granulator or a tumbling granulator because aggregation of powder particles is suppressed.
【0042】また、スプレーを用い、流動槽に対して絶
縁処理液を噴霧すると、スプレー噴霧による効果と、流
動槽を利用した効果が複合し、より一層均一な被膜が得
られるので、特に好ましい。なお、溶媒の乾燥促進やエ
ポキシ樹脂の硬化などを目的として、混合中あるいは混
合後に加熱処理を行っても良い。原料粉末に対する絶縁
被膜の付着量は、溶剤を揮発した時の固形残分量換算
で、原料粉末に対して0.01〜10質量%とすることが好ま
しく、より好ましくは 0.1〜5質量%、もっとも好まし
くは 0.1〜2質量%とする。Further, it is particularly preferable to spray the insulating treatment liquid to the fluidized tank by using a spray, because the effect of spray spraying and the effect of utilizing the fluidized tank are combined and a more uniform film can be obtained. Note that heat treatment may be performed during or after the mixing for the purpose of accelerating the drying of the solvent and curing the epoxy resin. The amount of the insulating coating adhered to the raw material powder is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 5% by mass, and most preferably the calculated amount of the solid residue when the solvent is volatilized. 0.1 to 2% by mass.
【0043】付着量が0.01質量%以下であると、原料粉
末全体を被覆することができず、絶縁性が著しく低下し
てしまう。一方、付着量が10質量%超であると、その鉄
基粉末を成形して得られる圧粉磁心の強度が著しく低く
なってしまい不適となるからである。本発明の鉄基粉末
は、必要に応じて潤滑剤などを添加した後、金型などを
用いて加圧成形し、圧粉成形品とされる。潤滑剤として
は、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、ステア
リン酸カルシウムなどの金属石鹸、あるいは、脂肪酸ア
ミドなどのワックス等があげられる。If the adhered amount is 0.01% by mass or less, the entire raw material powder cannot be coated, and the insulating property is significantly lowered. On the other hand, if the adhered amount is more than 10% by mass, the strength of the powder magnetic core obtained by molding the iron-based powder becomes extremely low, which is not suitable. The iron-based powder of the present invention is added with a lubricant or the like if necessary, and then pressure-molded using a mold or the like to obtain a powder-molded product. Examples of the lubricant include metal soaps such as lithium stearate, zinc stearate and calcium stearate, and waxes such as fatty acid amides.
【0044】なお、成形圧は、用途に応じて適宜決定す
れば良い。成形後、加圧時に鉄基粉末に加えられた歪を
解放し、ヒステリシス損失を低減させるために、成形体
を 600℃以上の温度で保持して焼鈍することが好まし
い。特に、焼鈍温度は 800℃以上とすることを好適とす
る。また、焼鈍時間は30分以上が好ましい。焼鈍雰囲気
は、ArやN2 などの不活性雰囲気、水素などの還元性雰
囲気、あるいは、真空のいずれでもよい。水蒸気の露点
は用途等に応じて適宜決定すれば良い。焼鈍の際の昇温
速度、降温速度は、用途、 設備に応じて適宜決めれば良
い。昇温時に、一定の温度で保持する段階を設けてもよ
い。The molding pressure may be appropriately determined according to the application. After molding, in order to release the strain applied to the iron-based powder during pressurization and reduce the hysteresis loss, it is preferable to hold the molded body at a temperature of 600 ° C. or higher and anneal it. Particularly, the annealing temperature is preferably 800 ° C or higher. The annealing time is preferably 30 minutes or longer. The annealing atmosphere may be an inert atmosphere such as Ar or N 2 , a reducing atmosphere such as hydrogen, or a vacuum. The dew point of water vapor may be appropriately determined according to the application. The temperature rising rate and the temperature lowering rate during annealing may be appropriately determined depending on the application and the equipment. A step of maintaining a constant temperature may be provided when the temperature is raised.
【0045】本発明の鉄基粉末は、焼鈍後も絶縁性の高
い被膜が維持できるので、歪取り焼鈍をしても絶縁性を
保つことができる。そのため、渦電流損失を増加させ
ず、また、ヒステリシス損失の低減が可能である。な
お、本発明においては、シリカにアルミナを含有させる
ことで、絶縁処理液中で均一に分散するようになっただ
けでなく、焼鈍後の絶縁性を著しく向上できるようにな
ったことが重要である。アルミナを添加することで耐熱
絶縁性が向上した理由の詳細は不明であるが、アルミナ
とシリカを同時に使用することによって、この両者の間
でガラス状の結合が形成され、アルミナ−ケイ酸ガラス
構造を実現したためではないかと推察される。Since the iron-based powder of the present invention can maintain a highly insulating film even after annealing, it is possible to maintain the insulating property even after strain relief annealing. Therefore, it is possible to reduce the hysteresis loss without increasing the eddy current loss. In the present invention, by containing alumina in silica, it is important not only that the silica is uniformly dispersed in the insulating treatment liquid but also that the insulating property after annealing can be remarkably improved. is there. The details of the reason why the heat-resistant insulation is improved by adding alumina is not clear, but by using alumina and silica at the same time, a glass-like bond is formed between them, and the alumina-silicate glass structure is formed. It is speculated that this may have been achieved.
【0046】[0046]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。原
料粉末として、川崎製鉄(株) 製の鉄粉 KIP-270H、KI
P-304AS 、センダスト粉末を用いた。なお、本発明は、
鉄を主成分とするあらゆる原料粉末に対して有効であ
り、原料粉末を実施例に限定するものではない。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. As raw material powder, iron powder KIP-270H, KI manufactured by Kawasaki Steel Co., Ltd.
P-304AS and Sendust powder were used. The present invention is
It is effective for all raw material powders containing iron as a main component, and the raw material powders are not limited to the examples.
【0047】まず、鉄基粉末の製造について説明する。
樹脂としては、エポキシ樹脂のエマルジョン(平均粒径
1μm) 、分子量3000のビスフェノールA型エポキシ樹
脂の2種類のエポキシ樹脂を用いた。アルミナとして
は、平均粒径1μmのアルミナゾルとアルミナ粉末の2
種類を用いた。First, the production of iron-based powder will be described.
As the resin, two kinds of epoxy resins were used: an emulsion of epoxy resin (average particle diameter 1 μm) and a bisphenol A type epoxy resin having a molecular weight of 3000. As alumina, 2 of an alumina sol having an average particle diameter of 1 μm and an alumina powder are used.
The type used.
【0048】シリカとしては、平均粒径1μmのシリカ
ゾル、または、アモルファスシリカを用いた。アルミナ
安定化剤は、添加したアルミナの電荷が100 %中和さ
れ、電気的に中世になる量だけ添加した。この添加量
は、 添加するアルミナ量から計算によって算出した。As silica, silica sol having an average particle diameter of 1 μm or amorphous silica was used. The alumina stabilizer was added in such an amount that the charge of the added alumina was 100% neutralized and became electrically medieval. This addition amount was calculated from the amount of alumina to be added.
【0049】絶縁処理液と原料粉末の混合には、ヘンシ
ェルミキサ又は転動造粒機を利用した。へンシェルミキ
サを利用した時は、最初に絶縁処理液全量を原料粉末に
添加してから攪拌混合した。混合時間は、400 秒とし
た。そして、攪拌後、室温にて10時間風乾して鉄基粉末
を得た。次に、 圧粉磁心の製造について説明する。A Henschel mixer or a tumbling granulator was used for mixing the insulating treatment liquid and the raw material powder. When using a henschel mixer, first, the whole amount of the insulation treatment liquid was added to the raw material powder, and then the mixture was stirred and mixed. The mixing time was 400 seconds. Then, after stirring, it was air-dried at room temperature for 10 hours to obtain an iron-based powder. Next, manufacturing of the dust core will be described.
【0050】なお、特に示さない場合は、上記の鉄基粉
末に潤滑剤を添加して混合した。潤滑剤にはステアリン
酸亜鉛を用いた。潤滑剤の添加量は、鉄基粉末100 質量
部に対して0.25質量部とした。潤滑剤の添加、混合は次
の手順で行った。まず、鉄基粉末を袋に入れ、次に所定
量の潤滑剤をその袋中に添加する。そして、袋の口を厳
重に閉じた上で袋全体を振動させて、潤滑剤が均一にな
るように混合する。Unless otherwise specified, a lubricant was added to and mixed with the above iron-based powder. Zinc stearate was used as the lubricant. The amount of the lubricant added was 0.25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the iron-based powder. Lubricant addition and mixing were performed according to the following procedure. First, the iron-based powder is put in a bag, and then a predetermined amount of lubricant is added to the bag. Then, the mouth of the bag is strictly closed, and then the entire bag is vibrated to mix the lubricant so that the lubricant becomes uniform.
【0051】このようにして得られた鉄基粉末を加圧成
形し、磁気測定用のリング試料(外径φ38mm、内径φ25
mm、高さ6.2mm )と、比抵抗測定用の直方体試料(幅10
mm、長さ35mm、高さ6.2mm )を得る。なお、成形圧は68
6 MPaである。歪取り焼鈍温度は800 ℃であり、窒素雰
囲気中で1時間加熱した。このようにして得られた試料
を用いて、圧粉体密度、比低抗、1kHz〜1MHzでのイ
ンダクタンス、10kHz、 0.1Tでの鉄損の測定、およ
び、手折試験を行った。The iron-based powder thus obtained was pressure-molded to give a ring sample for magnetic measurement (outer diameter φ38 mm, inner diameter φ25).
mm, height 6.2 mm) and a rectangular parallelepiped sample (width 10
mm, length 35 mm, height 6.2 mm). The molding pressure is 68
6 MPa. The strain relief annealing temperature was 800 ° C., and heating was performed for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Using the sample thus obtained, the powder compact density, the specific resistance, the inductance at 1 kHz to 1 MHz, the iron loss at 10 kHz and 0.1 T, and the hand bending test were performed.
【0052】比抵抗は、 直方体試料を用い、四端子法に
て測定した。また、 インダクタンス測定は、リング試料
に、φ0.6mm のホルマル被覆導線を11巻きして作成した
コイルを用い、アジレントテクノロジー社製のLCRメ
ータHP4284A にて実施した。そして、得られたインダク
タンス値から、交流比初透磁率μiAC を算出した。一
方、鉄損は、リング試料に、φ0.6mm のホルマル被覆導
線を、1次側、2次側ともに40巻きして作成したコイル
を用い、アジレントテクノロジー社製のB-HアナライザE
5060Aにて測定した。圧粉体密度は、試料の質量と体積
を測定し、それらの値から算出した。なお、手折試験と
は、比抵抗測定用に作成した試料を手で折ることを試み
る試験であり、 手で折れたものは圧粉磁心用途には不適
と判定する。The specific resistance was measured by a four-terminal method using a rectangular parallelepiped sample. In addition, the inductance measurement was carried out by an LCR meter HP4284A manufactured by Agilent Technologies, using a coil prepared by winding 11 round wire formal-coated wires of φ0.6 mm on a ring sample. Then, the AC ratio initial permeability μ iAC was calculated from the obtained inductance value. On the other hand, the iron loss was measured by using a coil made by winding a φ0.6mm formal-coated conductor wire on the ring sample 40 times on both the primary side and the secondary side.
It was measured at 5060A. The green compact density was calculated from the measured values of the mass and volume of the sample. The hand-folding test is a test in which a sample prepared for measuring the specific resistance is tried to be folded by hand, and a hand-folded sample is judged to be unsuitable for use in dust cores.
【0053】表1に、本発明例と比較例について、 それ
ぞれ原料粉末、絶縁処理液の配合および添加量等を示
す。Table 1 shows the raw material powder, the blending amount of the insulating treatment liquid, the addition amount, etc. for the examples of the present invention and the comparative examples.
【0054】[0054]
【表1】 [Table 1]
【0055】また、表1に例示の鉄基粉末で作成した圧
粉磁心試料の圧粉体密度、比低抗、10KHz での交流比初
透磁率(μiAC )、10kHz、 0.1Tでの鉄損、手折試験
の結果等を、表2に示す。なお、混合に使用した機器の
名称等を備考に記載した。Further, the powder density of the powder magnetic core sample prepared from the iron-based powders exemplified in Table 1, the specific resistance, the AC relative initial permeability (μ iAC ) at 10 KHz, the iron at 10 kHz and 0.1 T Table 2 shows the results of the loss and the hand folding test. The name of the equipment used for mixing was described in the remarks.
【0056】[0056]
【表2】 [Table 2]
【0057】実施例5は、原料粉末としてセンダストを
用いた場合の結果である。他の実施例と同様に歪取り焼
純をした後も絶縁性を保持し、交流比初透磁率も高く、
低鉄損となっている。この結果から、本発明は合金粉末
においても有効であることが分かる。また、実施例12
は、実施例6の絶縁処理液に、さらに防錆材(トリアジ
ンチオール)を 0.5部添加したときの結果である。防錆
剤を添加することで、比低抗が高くなり鉄損が低くなっ
ている。このことから、本発明において防錆剤の添加が
有効であることが分かる。Example 5 shows the results when Sendust was used as the raw material powder. Similar to the other examples, it retains its insulating property even after being strain-removed and purified, and has a high AC relative initial permeability,
It has low iron loss. From this result, it can be seen that the present invention is also effective for the alloy powder. In addition, Example 12
4 shows the results when 0.5 part of a rust preventive material (triazinethiol) was further added to the insulating treatment liquid of Example 6. By adding a rust preventive agent, the specific resistance increases and the iron loss decreases. From this, it can be seen that the addition of the rust preventive agent is effective in the present invention.
【0058】実施例13及び実施例14は、アルミナ安定化
剤として硝酸、塩酸をそれぞれ用いた場合の結果であ
る。有機酸を用いたこと以外は同様の実施例6に比べ、
比低抗が低くなり、鉄損は高くなっている。これは、硝
酸あるいは塩酸を用いた場合は、原料粉末表面が発錆し
たことにより絶縁被膜の微小な破壊が起き、焼鈍後に、
その微小部分が電気的に接触したためであると推定され
る。Examples 13 and 14 show the results when nitric acid and hydrochloric acid were used as the alumina stabilizer. Compared to Example 6 which was similar except that an organic acid was used,
The specific resistance is low and the iron loss is high. This is because when nitric acid or hydrochloric acid is used, the surface of the raw material powder rusts, causing a slight breakage of the insulating coating, and after annealing,
It is presumed that this is because the minute portion made electrical contact.
【0059】次に、 比較例1は絶縁処理液にシリカを添
加しなかった場合の結果である。アルミナは、 溶液中に
一様に分散せず、 それを原料粉末に添加して得られた鉄
基粉末の焼鈍後の比抵抗も低かった。また、鉄損は非常
に過大で測定できなかった。また、比較例2は、絶縁処
理液にアルミナを添加しなかった場合の結果である。シ
リカを均一に分散させることができなかったため、原料
粉末表面を均一に被覆することができず、焼鈍後の比抵
抗は著しく低くなってしまっている。さらに、交流比初
透磁率も大きく低下し、鉄損値は大幅に増大して測定す
ることができなかった。Next, Comparative Example 1 is the result when silica was not added to the insulating treatment liquid. Alumina was not uniformly dispersed in the solution, and the specific resistance after annealing of the iron-based powder obtained by adding it to the raw material powder was also low. The iron loss was too large to be measured. Comparative Example 2 is the result when alumina was not added to the insulation treatment liquid. Since silica could not be uniformly dispersed, the surface of the raw material powder could not be uniformly coated, and the specific resistance after annealing was extremely low. Further, the initial permeability of the AC ratio was also greatly reduced, and the iron loss value was significantly increased, making it impossible to measure.
【0060】比較例3は、絶縁処理液にエポキシ樹脂を
添加しなかった場合の結果である。アルミナとシリカ
は、原料粉末に対して混合されただけで、原料粉末の表
面を完全に被覆することができなかった。そのため、焼
鈍後の比抵抗は著しく低くなっている。また、交流比初
透磁率も大きく低下し、鉄損は大幅に増大して測定でき
なかった。Comparative Example 3 is the result when no epoxy resin was added to the insulating treatment liquid. Alumina and silica were only mixed with the raw material powder, and the surface of the raw material powder could not be completely covered. Therefore, the specific resistance after annealing is extremely low. Moreover, the initial magnetic permeability of the AC ratio was also significantly reduced, and the iron loss was significantly increased, and the measurement was impossible.
【0061】以上で説明したように、 本発明によって、
焼鈍に際してヒステリシス損失を低減でき、絶縁が破壊
されることもなくなり、耐熱性絶縁被覆を有する圧粉磁
心用の鉄基粉末を得ることができるようになった。ま
た、歪取り焼鈍前の比抵抗の値も高いので、圧粉成形後
も被膜の密着性が良好であることが分かる。As explained above, according to the present invention,
Hysteresis loss can be reduced during annealing, insulation is not destroyed, and iron-based powder for a dust core having a heat-resistant insulating coating can be obtained. Further, since the value of the specific resistance before the strain relief annealing is high, it can be seen that the adhesion of the coating film is good even after the powder compaction.
【0062】[0062]
【発明の効果】本発明によって、 鉄基粉末を加圧成形し
ても被膜が容易に剥離せず、 かつ、焼鈍時にも絶縁が破
壊されることもなくなった。本発明は、耐熱性絶縁被膜
を有する鉄基粉末およびこれを用いた圧粉磁心を実現可
能とした。According to the present invention, the coating is not easily peeled off even when the iron-based powder is pressure-molded, and the insulation is not destroyed even during annealing. The present invention makes it possible to realize an iron-based powder having a heat-resistant insulating coating and a dust core using the same.
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Claims (4)
シ樹脂とアルミナ含有シリカを含む被膜で被覆されてな
る鉄基粉末。1. An iron-based powder obtained by coating the surface of a powder containing iron as a main component with a film containing an epoxy resin and silica containing alumina.
記アルミナ含有シリカをAl2 O3 +SiO2 換算で3〜30
0 質量部とすることを特徴とする請求項1に記載の鉄基
粉末。2. The alumina-containing silica is contained in an amount of 3 to 30 in terms of Al 2 O 3 + SiO 2 with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin.
The iron-based powder according to claim 1, wherein the iron-based powder is 0 part by mass.
のシリカ100 質量部に対して、アルミナ量をAl2 O3 換
算で0.01〜500 質量部とすることを特徴とする請求項1
または2に記載の鉄基粉末。3. The alumina-containing silica has an alumina content of 0.01 to 500 parts by mass in terms of Al 2 O 3 with respect to 100 parts by mass of silica in terms of SiO 2.
Or the iron-based powder according to 2.
末を所定の形状に成形した後、 焼鈍してなる圧粉磁心。4. A dust core obtained by forming the iron-based powder according to claim 1 into a predetermined shape and then annealing it.
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