JPH1187123A

JPH1187123A - 高周波用軟磁性粉末

Info

Publication number: JPH1187123A
Application number: JP9242852A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Igarashi; 和則五十嵐; Shuji Hida; 修司飛田; Koichiro Morimoto; 耕一郎森本
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1997-09-08
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波電源用トランスの磁芯などを製造する
ための高周波用軟磁性粉末を提供する。【解決手段】粉末の粒径をｄとすると、表面から粉末
内部に向かって０．１ｄの範囲の厚さの表層部分（以
下、表面部という）におけるＳｉ濃度が、粉末の中心か
ら表面に向かって０．１ｄの範囲の中心部分（以下、中
心部という）におけるＳｉ濃度よりも高いＳｉ濃度分布
を有するＦｅ基合金粉末であって、このＦｅ基合金粉末
の表面部におけるＳｉ濃度が２〜２５ｗｔ％の範囲内に
あり、粉末の中心部におけるＳｉ濃度が０〜１２ｗｔ％
の範囲内にあり、かつ粉末の表面部におけるＳｉ濃度が
粉末の中心部のＳｉ濃度よりも相対的に高いＦｅ基合金
粉末からなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高周波電源用ト
ランスの磁芯などを製造するための高周波用軟磁性粉末
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟磁性粉末として、Ｓｉ：５〜２
３％を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成
を有するＦｅ基合金粉末が知られている（例えば特開平
３−１５３００５号公報参照）。このＳｉ含有Ｆｅ基合
金粉末は、アトマイズ法、超急冷法、機械的粉砕法など
の方法により製造され、その粉末の形状は、球形よりも
長径／短径の比が１を越えた偏平形状をしていることが
好ましいとされている。この従来の偏平形状をしている
軟磁性粉末は、Ｆｅ−Ｓｉ合金のアトマイズ粉末をアト
ライタで偏平化した後、Ａｒ雰囲気中、３００〜５００
℃の範囲内の所定温度に２時間保持の熱処理を施し、さ
らに分級を行なって粒度を調整することにより製造す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のＳ
ｉ含有Ｆｅ基合金粉末は、通常の電源用トランスの磁芯
を製造するための軟磁性粉末としては使用できるが、周
波数が高くなるほど初透磁率が低下し、特に周波数：１
０ｋＨｚ以上の周波数電源用トランスの磁芯として使用
すると、初透磁率が低下し、高周波電源のトランスの磁
芯の材料粉末として使用することは好ましくないなどの
課題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、高周波電源用トランスの磁芯と
して使用しても初透磁率の低下の少ない軟磁性粉末を製
造すべく研究を行なった結果、（ａ）粉末の断面説明図
である図１に示されるように、粉末の粒径をｄとする
と、表面から粉末内部に向かって０．１ｄの範囲の厚さ
の表層部分（以下、表面部という）におけるＳｉ濃度
が、粉末の中心から表面に向かって０．１ｄの範囲の中
心部分（以下、中心部という）におけるＳｉ濃度よりも
高いＳｉ濃度分布を有するＦｅ基合金粉末からなる軟磁
性粉末は、これを周波数：１０ｋＨｚ以上の高周波数電
源用トランスの磁芯として使用しても初透磁率の低下が
少なく、優れた特性を有する、（ｂ）前記（ａ）の粉末
の形状は、平均粒径と平均厚さの比（以下、平均粒径／
平均厚さと記す）が１を越えた偏平形状をしていること
が一層好ましい、という研究結果が得られたのである。

【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、（１）粉末の表面部におけるＳ
ｉ濃度が、粉末の中心部におけるＳｉ濃度よりも高いＳ
ｉ濃度分布を有するＦｅ基合金粉末からなる高周波用軟
磁性粉末、（２）粉末の表面部におけるＳｉ濃度が２〜
２５ｗｔ％の範囲内にあり、粉末の中心部におけるＳｉ
濃度が０〜１２ｗｔ％の範囲内にあり、かつ粉末の表面
部におけるＳｉ濃度が粉末の中心部のＳｉ濃度よりも相
対的に高いＳｉ濃度分布を有するＦｅ基合金粉末からな
る高周波用軟磁性粉末、（３）前記Ｆｅ基合金粉末は、
平均粒径が１〜２００μｍの範囲内にあることを特徴と
する前記（１）または（２）記載の高周波用軟磁性粉
末、（４）前記Ｆｅ基合金粉末は、平均粒径：１０〜２
００μｍ、平均厚さ：１〜２０μｍの範囲内にあり、か
つ平均粒径／平均厚さが１〜２００の範囲内にある球形
または偏平形状を有する粉末である（１）または（２）
記載の高周波用軟磁性粉末、に特徴を有するものであ
る。

【０００６】粉末の断面説明図である図２に示されるよ
うに、表面に酸化膜などの好ましくない薄膜が存在する
Ｆｅ基合金粉末の場合の粒径ｄは、表面の酸化膜を除い
た粒径をいう。また、偏平粉末の場合の粒径ｄは、偏平
粉末の断面説明図である図３に示されるように、最も薄
い部分の粒径をｄとする。

【０００７】この発明の軟磁性粉末を高周波数電源用ト
ランスの磁芯の材料として使用した場合、初透磁率が低
下しない理由として、粉末の表面部におけるＳｉ濃度が
高濃度であるために粉末の表面部における電気抵抗およ
び透磁率が高く、粉末の中心部におけるＳｉ濃度が低濃
度であるために飽和磁束密度が高くなり、その結果、初
透磁率の低下が極めて少なくなるものと考えられる。

【０００８】この発明の軟磁性粉末は、純鉄溶湯を水ア
トマイズ法により粉末化し、得られた粉末に対して、通
常の条件で分級して所定の粒径とし、これをアトライタ
で偏平化しまたは偏平化せずに温度：５００〜９００
℃、Ａｒ雰囲気中に保持する予備熱処理を施した後、温
度：６００〜９００℃、１０〜５０ｖｏｌ．％ＳｉＣｌ
₄＋Ａｒ雰囲気中に保持する浸珪処理を施し、さらに温
度：５００〜９００℃、Ａｒ雰囲気中に保持する拡散熱
処理を施すことにより製造することができる。

【０００９】従来の偏平形状の軟磁性粉末は、Ｆｅ−Ｓ
ｉ合金のアトマイズ粉末を作製し、このＦｅ−Ｓｉ合金
のアトマイズ粉末を偏平化するか、またはＦｅ−Ｓｉ合
金インゴットを粉砕して偏平化して製造していたが、一
般にＦｅ−Ｓｉ合金は、硬く脆い特性を有するところか
ら、Ｆｅ−Ｓｉ合金インゴットを粉砕すると、微粉化し
て偏平形状になりにくく、偏平形状のＦｅ−Ｓｉ合金粉
末が得られたとしても、硬く脆い特性を有するところか
ら、成形時に偏平形状を維持することは困難であった。
ところが、この発明の軟磁性粉末は、柔らかい粘性のあ
る純鉄アトマイズ粉末を偏平化処理するために微粉化す
ることなく全ての粉末が均一に偏平化し、得られた純鉄
の偏平粉末を浸珪処理して表面部を高Ｓｉ濃度とし、中
心部のＳｉ濃度を０〜１２ｗｔ％の範囲内に限定して中
心部のＳｉ濃度を低くしているために靭性を維持するこ
とができ、成形時に粉末が折れることがなく、粒子形状
が損なわれることがない。

【００１０】つぎに、この発明の軟磁性粉末の組成を上
記の通りに限定した理由を説明する。（ａ）Ｓｉ軟磁性粉末の表面部におけるＳｉ濃度が２〜２５ｗｔ％
の範囲内にあるようにしたのは、粉末の表面部における
Ｓｉ濃度が２ｗｔ％未満では１０ｋＨｚを越える高周波
に対して初透磁率が低くなって高周波電源用トランスの
磁芯材料として好ましくなく、一方、Ｓｉ濃度が２５ｗ
ｔ％を越えると飽和磁束密度が低くなるのでやはり高周
波数電源用トランスの磁芯材料として好ましくないこと
によるものである。また、粉末の中心部におけるＳｉ濃
度が０〜１２ｗｔ％の範囲内にあるのは、Ｓｉ濃度が１
２ｗｔ％を越えると、飽和磁束密度が低下し、したがっ
て、高周波数電源用トランスの磁芯材料として好ましく
ないことによるものである。さらに軟磁性粉末の表面部
におけるＳｉ濃度が２〜２５ｗｔ％の範囲内にあり、粉
末の中心部におけるＳｉ濃度が０〜１２ｗｔ％の範囲内
にあっても、表面部におけるＳｉ濃度＞中心部における
Ｓｉ濃度の関係があることが必要である。

【００１１】（ｂ）粒度この発明の軟磁性粉末は、平均粒径：１〜２００μｍの
範囲内にある任意の形状を有する粉末であってよく、平
均粒径：１μｍ未満では粒径が微細すぎて軟磁性粉末と
しては好ましくなく、一方、平均粒径：２００μｍを越
えると、粒径が粗大すぎて軟磁性粉末としては好ましく
ないことによるものである。しかし、この発明の軟磁性
粉末は、偏平形状をしていることが一層好ましく、平均
粒径：１０〜２００μｍ、平均厚さ：１〜２０μｍの範
囲内にあり、平均粒径／平均厚さが１超〜２００の範囲
内にある偏平形状を有する粉末であることが一層好まし
い。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の軟磁性粉末を
実施例により具体的に説明する。実施例１原料として、電解純鉄を用意し、この電解純鉄を高周波
誘導炉にて溶解し、得られた純鉄溶湯を水アトマイズ法
により粉末化し、分級して平均粒径が６３μｍの粉末を
作製し、ついでこの粉末をＡｒ雰囲気中、８００℃に
０．５時間保持の予備熱処理を施したのち、温度：８０
０℃、１５ｖｏｌ．％ＳｉＣｌ₄＋Ａｒ雰囲気中に表１
〜２に示されるｔ₁時間保持することにより浸珪処理を
施し、さらにＡｒ雰囲気中、温度：８００℃に表１〜２
に示されるｔ₂時間保持する拡散熱処理を施すことによ
り本発明軟磁性粉末（以下、本発明粉末という）１〜１
０および比較軟磁性粉末（以下、比較粉末という）１〜
３を製造した。この予備熱処理、浸珪処理および拡散熱
処理のパターンを図４に示す。このようにして得られた
本発明粉末１〜１０および比較粉末１〜３の表面のＳｉ
濃度および中心のＳｉ濃度を測定し、その結果を表１〜
２に示した。この本発明粉末１〜１０および比較粉末１
〜３にそれぞれ１．０ｗｔ％の樹脂バインダーを加え、
トロイダルコアを作製し、周波数１０ｋＨｚ、３０ｋＨ
ｚ、１００ｋＨｚ、３００ｋＨｚおよび１０００ｋＨｚ
の高周波に対する初透磁率を測定し、その結果を表１〜
２に示した。

【００１３】従来例１実施例１で用意した純鉄溶湯にＦｅ−Ｓｉ母合金を添加
してＳｉ：８．５ｗｔ％を含有し、残部がＦｅの組成を
有するＦｅ合金溶湯を作製し、このＦｅ合金溶湯を水ア
トマイズ法により粉末化し、分級して平均粒径が６３μ
ｍの粉末を作製した。得られた粉末を実施例１と同様に
１．０ｗｔ％の樹脂バインダーを加え、トロイダルコア
を作製し、周波数１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨ
ｚ、３００ｋＨｚおよび１０００ｋＨｚの高周波に対す
る初透磁率を測定し、その結果を表２に示した。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】表１〜２に示された本発明粉末１〜１０、
比較粉末１〜３の内の一部および従来粉末１について周
波数１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、３００ｋ
Ｈｚおよび１０００ｋＨｚの高周波に対する初透磁率を
図５の折れ線グラフに示した。表１〜２および図５に示
される結果から、本発明粉末１〜１０は、従来粉末１に
比して、初透磁率が高く、高周波数電源用トランスの磁
芯として使用した場合に高周波が大きくなっても高初透
磁率を維持することができ優れた効果を示すことが明ら
かである。しかし、この発明の条件から外れた値を示す
比較粉末１〜３は初透磁率が低く、さらに周波数が高く
なるほど初透磁率の低下が著しくなるなど好ましくない
特性が現れることが分かる。

【００１７】実施例２原料として、電解純鉄を用意し、この電解純鉄を高周波
誘導炉にて溶解し、得られた純鉄溶湯を水アトマイズ法
により粉末化し、得られたアトマイズ粉末をアトライタ
で偏平化して平均粒径：５１μｍ、平均厚さ：３μｍの
偏平粉末を作製し、ついでこの粉末をＡｒ雰囲気中、７
００℃に０．５時間保持の予備熱処理を施したのち、温
度：７００℃、１５ｖｏｌ．％ＳｉＣｌ₄＋Ａｒ雰囲気
中に表３〜４に示されるｔ₁時間保持することにより浸
珪処理を施し、さらにＡｒ雰囲気中、温度：７００℃に
表３〜４に示されるｔ₂時間保持する拡散熱処理を施す
ことにより本発明偏平粉末１〜１０および比較偏平粉末
１〜３を製造した。この予備熱処理、浸珪処理および拡
散熱処理のパターンを図６に示す。このようにして得ら
れた本発明偏平粉末１〜１０および比較偏平粉末１〜３
の表面のＳｉ濃度および中心のＳｉ濃度を測定し、その
結果を表３〜４に示した。この本発明偏平粉末１〜１０
および比較偏平粉末１〜３にそれぞれ１．０ｗｔ％の樹
脂バインダーを加え、トロイダルコアを作製し、周波数
１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、３００ｋＨｚ
および１０００ｋＨｚの高周波に対する初透磁率を測定
し、その結果を表３〜４に示した。

【００１８】従来例２従来例１で作製したＳｉ：８．５ｗｔ％を含有し、残部
がＦｅの組成を有するＦｅ合金溶湯を水アトマイズ法に
より粉末化し、さらにアトライタで粉砕偏平化し分級し
て平均粒径：５１μｍ、平均厚さ：３μｍの従来偏平粉
末１を作製した。得られた粉末を実施例２と同様に１．
０ｗｔ％の樹脂バインダーを加え、トロイダルコアを作
製し、周波数１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、
３００ｋＨｚおよび１０００ｋＨｚの高周波に対する初
透磁率を測定し、その結果を表４に示した。

【００１９】

【表３】

【００２０】

【表４】

【００２１】表３〜４に示された本発明偏平粉末１〜１
０、比較偏平粉末１〜３の内の一部および従来偏平粉末
１について周波数１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨ
ｚ、３００ｋＨｚおよび１０００ｋＨｚの高周波に対す
る初透磁率を図７の折れ線グラフに示した。

【００２２】表３〜４および図７に示される結果から、
本発明偏平粉末１〜１０は、従来偏平粉末１に比して、
初透磁率が高く、高周波数電源用トランスの磁芯として
使用した場合に優れた効果を示すことが明らかである。
しかし、この発明の条件から外れた値を示す比較偏平粉
末１〜３は初透磁率が低く、さらに周波数が高くなるほ
ど初透磁率の低下が著しくなるなど好ましくない特性が
現れることが分かる。

【００２３】

【発明の効果】上述のように、この発明の軟磁性粉末
は、高周波に対して高い透磁率を示すので、電気および
電子産業上優れた効果を有するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の高周波用軟磁性粉末の断面説明図で
ある

【図２】この発明の高周波用軟磁性粉末の断面説明図で
ある

【図３】この発明の高周波用軟磁性偏平粉末の断面説明
図である

【図４】この発明の高周波用軟磁性粉末の実施例１の処
理条件を示すパターン図である。

【図５】周波数１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨ
ｚ、３００ｋＨｚおよび１０００ｋＨｚの高周波に対す
る各種粉末の初透磁率の折れ線グラフである。

【図６】この発明の高周波用軟磁性偏平粉末の実施例２
の処理条件を示すパターン図である。

【図７】周波数１０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、１００ｋＨ
ｚ、３００ｋＨｚおよび１０００ｋＨｚの高周波に対す
る各種粉末の初透磁率の折れ線グラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉末の粒径をｄとすると、表面から粉末
内部に向かって０．１ｄの範囲の厚さの表層部分（以
下、表面部という）におけるＳｉ濃度が、粉末の中心か
ら表面に向かって０．１ｄの範囲の中心部分（以下、中
心部という）におけるＳｉ濃度よりも高いＳｉ濃度分布
を有するＦｅ基合金粉末からなることを特徴とする高周
波用軟磁性粉末。
【請求項２】粉末の表面部におけるＳｉ濃度が２〜２
５ｗｔ％の範囲内にあり、粉末の中心部におけるＳｉ濃
度が０〜１２ｗｔ％の範囲内にあり、かつ粉末の表面部
におけるＳｉ濃度が粉末の中心部のＳｉ濃度よりも相対
的に高いＳｉ濃度分布を有するＦｅ基合金粉末からなる
ことを特徴とする高周波用軟磁性粉末。
【請求項３】前記Ｆｅ基合金粉末は、平均粒径が１〜
２００μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の高周波用軟磁性粉末。
【請求項４】前記Ｆｅ基合金粉末は、平均粒径：１０
〜２００μｍ、平均厚さ：１〜２０μｍの範囲内にあ
り、かつ平均粒径と平均厚さの比（平均粒径／平均厚
さ）が１〜２００の範囲内にある球形または偏平形状を
有する粉末であることを特徴とする請求項１または２記
載の高周波用軟磁性粉末。