CN102596453A - 软磁性粉末、造粒粉、压粉铁心、电磁元件和制备压粉铁心的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种软磁性粉末，所述软磁性粉末用于获得尤其是在高温范围内具有低磁滞损耗的压粉铁心。所述软磁性粉末包含复合磁性颗粒的集合体，每个所述复合磁性颗粒均包含含有Fe、Si和Al的软磁性颗粒以及位于所述软磁性颗粒表面上的绝缘覆膜，所述软磁性粉末满足以下式(1)和式(2)：式(1)...27≤2.5a+b≤29，式(2)...6≤b≤9，其中a表示Si含量(质量％)，b表示Al含量(质量％)。所述软磁性粉末能够在高温环境中降低用该软磁性粉末获得的压粉铁心的磁滞损耗。

Description

软磁性粉末、造粒粉、压粉铁心、电磁元件和制备压粉铁心的方法

技术领域

本发明涉及软磁性粉末、通过对所述软磁性粉末进行造粒而获得的造粒粉、使用造粒粉的压粉铁心、使用压粉铁心的电磁元件以及制备压粉铁心的方法。

背景技术

在如开关电源和DC/DC转换器等的能量转换电路中，使用电感器(其常见的例子包括扼流圈)。作为电感器的结构例子，已知的是这样一种电感器，其包括通过烧制软磁性粉末成型体而获得的压粉铁心以及通过在该压粉铁心周围卷绕缠绕线而获得的线圈。

上述压粉铁心(例如)是如下制备的(例如参见专利文献1等)：首先，制备软磁性粉末，其为复合磁性颗粒的集合体，每个所述复合磁性颗粒均包含软磁性颗粒和设置在所述软磁性颗粒表面上的绝缘覆膜。然后，将该软磁性粉末压缩成型为预定的形状，并且对所得的成型体进行热处理，从而制备出压粉铁心。描述了在通过这种方法获得的压粉铁心中，通过氧化硅绝缘覆膜保证了软磁性颗粒之间的绝缘性，并且即使叠加有大的直流电流，感应系数也不会过度下降。

压粉铁心所要求的特性包括称为“铁耗”的能量损耗的降低。铁耗大体上由磁滞损耗和涡流损耗之和来表示，特别是，铁耗在高频率应用中会变得明显。铁耗中的涡流损耗可以通过确保软磁性颗粒之间的绝缘性来降低。另一方面，磁滞损耗可以通过调节软磁性颗粒的组成来降低。例如，Fe-Si-Al合金(即，铁硅铝软磁合金(Sendustalloy))可以降低压粉铁心的磁滞损耗，并且还能够改善压粉铁心的相对磁导率，因此，它们适于用作软磁性颗粒。

引用列表

专利文献：

专利文献1：JP2004-319652A

发明内容

技术问题

然而，近年来，随着对能源问题的关注的不断提高，压粉铁心所要求的特性已经变得更加严格，并且已经希望开发出具有较低能量损耗的压粉铁心。特别是，安装在混合机动车辆(近年来它们已经表现出令人注目的发展)等上的转换器等是在100℃或更高的高温范围内进行操作的。因此，也要求用于转换器的压粉铁心在该温度范围内具有低能量损耗。

鉴于上述情况而完成了本发明。本发明的一个目的是提供用于获得尤其是在高温范围内具有低磁滞损耗的压粉铁心的软磁性粉末和造粒粉。

本发明的另一个目的是提供制备尤其是在高温范围内具有低磁滞损耗的压粉铁心的方法，并提供使用所述压粉铁心的电磁元件。

[软磁性粉末]

本发明的软磁性粉末包含复合磁性颗粒的集合体，每个所述复合磁性颗粒均包含含有Fe、Si和Al的软磁性颗粒和布置在所述软磁性颗粒表面上的绝缘覆膜，并且所述软磁性粉末满足以下式(1)和式(2)：

式(1)...27≤2.5a+b≤29，以及

式(2)...6≤b≤9

其中，符号a表示所述软磁性颗粒中的Si含量(质量％)，符号b表示所述软磁性颗粒中的Al含量(质量％)。

在软磁性粉末具有上述构造的情况下，可以降低采用该软磁性粉末获得的压粉铁心的能量损耗，特别是在高温环境中的磁滞损耗。特别是，通过进一步限定表示Si含量的a和表示Al含量的b，使之满足以下式(3)和式(4)，可以进一步降低压粉铁心的磁滞损耗。

式(3)...978/35≤18/7a+b≤1023/35，以及

式(4)...6.6≤b≤8.4

根据本发明的软磁性粉末的一个实施方案，在软磁性颗粒中，优选的是，O含量小于0.2质量％(包括0质量％)、Mn含量小于或等于0.3质量％(包括0质量％)并且Ni含量小于或等于0.3质量％(包括0质量％)。

通过降低软磁性粉末中的软磁性颗粒中的O含量、Mn含量和Ni含量，能够有效降低采用该软磁性粉末获得的压粉铁心在高温环境中的磁滞损耗。

根据本发明的软磁性粉末的一个实施方案，优选的是，布置在各软磁性颗粒表面上的绝缘覆膜包含无机绝缘层，该无机绝缘层由含有Si和O的无机物质构成。

在这种构造中，当使用该软磁性粉末制备压粉铁心时，绝缘覆膜不易在压制粉末的步骤中被破坏。因此，在所得的压粉铁心中，软磁性颗粒之间的绝缘性得到充分保证，并且可以获得具有高磁导率和低铁耗(低磁滞损耗)的压粉铁心。

[造粒粉]

本发明的造粒粉通过压制而形成为成型体，并且该成型体被烧制成用于形成铁心的烧成体，所述造粒粉包含上述本发明的软磁性粉末和成型用树脂，所述成型用树脂在成型过程中起到保形剂(shape-retaining agent)的作用，从而保持成型体的形状。本发明的造粒粉的特征在于，所述软磁性粉末和所述成型用树脂被一体化成粒状形式。

根据具有这种构造的造粒粉，可以获得能量损耗低的压粉铁心，特别是在高温环境中的磁滞损耗低的压粉铁心。作为成型用树脂，例如，优选丙烯酸树脂。在使用丙烯酸树脂的情况中，可以获得成型过程中的变形性和成型过程中的机械强度。

此外，根据本发明的造粒粉的一个实施方案，造粒粉可以包含烧成用树脂，该烧成用树脂在烧制之后强化烧成体。在这种情况中，软磁性粉末、烧成用树脂和成型用树脂被一体化成粒状形式，从而构成造粒粉。作为烧成用树脂，优选(例如)硅树脂。在使用硅树脂的情况中，可以兼具成型过程中的变形性和烧制后的机械强度。

[压粉铁心]

本发明的压粉铁心包含多个软磁性颗粒和介入在所述软磁性颗粒之间的绝缘层。用于所述压粉铁心的软磁性颗粒的特征在于包含Fe、Si和Al，并且满足以下式(1)和式(2)：

式(1)...27≤2.5a+b≤29，

式(2)...6≤b≤9，

其中，符号a表示Si含量(质量％)，符号b表示Al含量(质量％)。

具有上述构造的压粉铁心在高温范围内具有低磁滞损耗。特别是，优选对表示Si含量的a和表示Al含量的b进一步限定使之满足以下式(3)和式(4)：

式(3)...978/35≤18/7a+b≤1023/35，以及

式(4)...6.6≤b≤8.4

根据本发明的压粉铁心的一个实施方案，在软磁性颗粒中，优选的是，O含量小于0.2质量％(包括0质量％)，Mn含量小于或等于0.3质量％(包括0质量％)，并且Ni含量小于或等于0.3质量％(包括0质量％)。

通过限定软磁性颗粒中的O含量、Mn含量和Ni含量，可以有效降低压粉铁心的磁滞损耗。

根据本发明的压粉铁心的一个实施方案，优选的是，绝缘层包含被布置在各软磁性颗粒表面上并含有Si和O的无机绝缘层。

由于无机绝缘层被布置在各颗粒的表面上，因此软磁性颗粒之间的绝缘性能够得到保证。因此，能够降低压粉铁心的涡流损耗。

本发明的压粉铁心的特征在于：其是通过将本发明的造粒粉压制成成型体、并对所述成型体进行热处理而获得的。

通过使用其中的软磁性颗粒的组成得到限定的造粒粉，可以制备出在高温范围内具有小磁滞损耗的压粉铁心。

[制备压粉铁心的方法]

一种制备本发明压粉铁心的方法，其中，采用软磁性粉末形成成型体，并且烧制该成型体从而制备压粉铁心，该方法的特征在于，包括以下步骤：制备本发明的软磁性粉末的步骤，将用于保持所述成型体的形状的成型用树脂与所述软磁性粉末混合并形成造粒粉的步骤，将所述造粒粉加压成型为预定形状以制备成型体的步骤，以及烧制所述成型体从而制备压粉铁心的步骤。

根据该方法，能够容易地获得本发明的压粉铁心。

[电磁元件]

本发明的电磁元件的特征在于：其包括本发明的压粉铁心和布置在该压粉铁心的外侧的线圈，所述线圈是通过卷绕卷线而形成的。

在这样的构造中，可以制备出这样的电磁元件：其具有尤其是在高温下磁滞损耗低且磁导率相对高的压粉铁心。

本发明的有益效果

根据本发明的软磁性粉末或造粒粉，可以获得在高频率下在高温操作环境中磁滞损耗低且磁导率相对高的压粉铁心。

本发明的压粉铁心在高频率下在高温操作环境中表现出优良的特性。

根据本发明制备压粉铁心的方法，可以容易地制备在高频率下在高温操作环境中表现出优良特性的压粉铁心。

根据本发明的电磁元件，可以构造在高频率下在高温操作环境中表现出优良特性的电感器。

附图简要说明

图1是示出实施例中制备的压粉铁心中的Si含量、Al含量与铁耗之间的关系图，其中横轴表示Al含量，纵轴表示铁耗。

图2是示出实施例中制备的压粉铁心中的Si含量、Al含量与铁耗之间的关系图，其中横轴表示Si含量，纵轴表示Al含量。

具体实施方式

以下依次对本发明的软磁性粉末、造粒粉、压粉铁心和电磁元件进行说明。

[软磁性粉末]

<构造>

本发明的软磁性粉末是复合磁性颗粒的集合体，每个所述复合磁性颗粒均包含软磁性颗粒和布置在所述软磁性颗粒的外周面的绝缘覆膜。

(软磁性颗粒)

软磁性颗粒由Fe-Si-Al-基合金，即铁硅铝软磁合金构成。通过限定软磁性颗粒中的Si含量和Al含量，可以获得在高温下具有低磁滞损耗的软磁性颗粒。具体而言，满足以下式(1)和式(2)：

式(1)...27≤2.5a+b≤29，

式(2)...6≤b≤9，

其中符号a表示Si含量(质量％)，符号b表示Al含量(质量％)。

在软磁性颗粒中，a和b的含量更优选满足下式(3)和式(4)：

式(3)...978/35≤18/7a+b≤1023/35，以及

式(4)...6.6≤b≤8.4。

此外，软磁性颗粒中的O可能是提高软磁性颗粒的磁滞损耗的因素。因此，它在软磁性颗粒中的含量优选小于0.2质量％。软磁性颗粒中的O含量更优选小于或等于0.1质量％，最优选为0质量％。

此外，在软磁性颗粒中，优选的是，Mn含量和Ni含量均小于或等于0.3质量％。Mn和Ni可能是提高软磁性颗粒的磁滞损耗的因素。因此，Mn含量和Ni含量各自更优选是小于或等于0.2质量％，最优选是0质量％。

优选通过雾化法(例如，水雾化法或气雾化法)来制备软磁性颗粒。通过水雾化法制备的软磁性颗粒在颗粒的表面上具有很多凹凸(irregularities)，因此，由于这些凹凸互相啮合，易于获得具有高强度的烧成体。另一方面，通过气雾化法获得的软磁性颗粒具有基本为球形的颗粒形状，因此，可能穿破绝缘覆膜的凹凸的数量少，而这是优选的。此外，可以在各软磁性颗粒表面上形成天然氧化膜。

(绝缘覆膜)

绝缘覆膜包括(例如)由含有Si和O的无机物质构成的无机绝缘层。无机绝缘膜覆盖各软磁性颗粒的外周面，由此确保了软磁性粉粒颗粒之间的绝缘性。含有Si和O的无机绝缘层具有高硬度。当在随后的步骤中通过对采用软磁性粉末获得的造粒粉进行压缩来形成成型体时，无机绝缘层不会被施加的压力破坏，或者当对成型体进行烧制时，无机绝缘层不会热分解。作为含有Si和O的无机物质，通常可以使用(例如)SiO₂，并且SiO₂可以含有SiO和Si₂O₃中的至少一者。此外，还可以使用硅酸盐，例如硅酸钠(水玻璃)。由含有Si和O的无机物质构成的无机绝缘层的例子包括通过在含氧气氛中对硅树脂进行热处理而形成的被膜和通过被覆水玻璃而形成的被膜。

无机绝缘层的厚度优选设定在20nm至1μm范围内。通过将厚度设定为大于或等于下限值，可以确保软磁性颗粒间的绝缘性，并且可以形成具有一定机械强度，从而不会被在造粒粉压缩过程中所施加的压力破坏的无机绝缘层。此外，通过将厚度设定为小于或等于上限值，当使用软磁性粉末制备压粉铁心时，可以充分确保压粉铁心中软磁性颗粒的量。

<制备方法>

本发明的软磁性粉末通过主要包括分级步骤和绝缘被覆步骤的制备方法而获得。

(分级)

压粉铁心中的软磁性颗粒的粒径优选在约40μm至150μm范围内。使用具有这样的粒径的粉末能有效抑制在1kHz或更高的高频率范围内使用时的涡流损耗的提高。因此，优选进行分级处理使得所制备的软磁性粉末为具有预定粒径的软磁性颗粒的集合体。通常，可以使用具有预定筛目尺寸的筛子进行分级。

(绝缘被覆)

将软磁性粉末(其为分级的软磁性颗粒的集合体)与绝缘材料混合。绝缘材料优选是低分子量的硅树脂或硅酸盐的水溶液，如水玻璃。采用混合器等合适地进行所述混合。绝缘材料的混合量优选根据要混合的软磁性颗粒的比表面积来选择。通过根据软磁性颗粒的比表面积来选择绝缘材料的混合量，可以制备这样的复合磁性颗粒，每个该复合磁性颗粒均包含软磁性颗粒和布置在所述软磁性颗粒的外周面上的具有预定厚度的绝缘覆膜。设定软磁性颗粒和绝缘材料的混合量，(例如)使得绝缘材料的量基于二者的混合物为约0.02质量％至1.8质量％，更优选为0.05质量％至1.5质量％，还更优选为0.1质量％至1.0质量％。

当绝缘材料为硅树脂时，优选在被覆之后进行热处理以使硅树脂分解和玻璃化。热处理的温度优选为400℃至1,000℃，并且热处理温度更优选为600℃至900℃。此外，热处理时间优选为约30分钟至2小时。

当绝缘材料为硅酸盐的水溶液时，在被覆之后仅在50℃至100℃下进行干燥。此外，可相继进行被覆和后续的造粒步骤，与硅树脂相比，易于处理。

[造粒粉]

<构造>

将软磁性粉末与成型用树脂和烧成用树脂进一步混合，从而形成造粒粉。在造粒粉中，至少将成型用树脂和软磁性粉末一体化，根据需要，也可以将烧成用树脂一体化到其中。

(成型用树脂)

成型用树脂是在将软磁性粉末压缩成成型体时用于保持成型体的形状的树脂。从获得成型过程中的变形性和成型过程中的机械强度的角度考虑，优选成型用树脂为热塑性树脂。能够使用的热塑性树脂的具体例子包括：除了丙烯酸树脂外，还有聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯树脂。当对成型体进行烧制时，成型用树脂被消除。

(烧成用树脂)

当将通过对软磁性粉末进行压缩而获得的成型体烧制成烧成体时，烧成用树脂转化成陶瓷基化合物并起到保持软磁性粉末的保形剂作用。作为烧成用树脂，通常使用硅树脂。据推测，硅树脂如以下描述的那样，在烧制过程中转化成含有Si、C和O的无定形保形剂，而在烧制之后，硅树脂没有被消除。

<制备方法>

采用混合器等将软磁性粉末、成型用树脂和根据需要的烧成用树脂混合来制备造粒粉。通过该混合，形成了造粒粉的单位颗粒，通常每个单位颗粒都包含多个一体化有成型用树脂(根据需要可以包含烧成用树脂)的软磁性粉末的颗粒。可以在与软磁性粉末混合之前，使用合适的溶剂，将成型用树脂和烧成用树脂调制成具有足够粘度的溶液。

优选通过这样混合来制备软磁性粉末与成型用树脂的混合物(如果加入了烧成用树脂，则为软磁性粉末、烧成用树脂和成型用树脂的混合物)：使要添加的树脂的总量为混合物的0.5质量％至3质量％。通过将树脂含量设定为大于或等于该下限值，可以充分确保成型体或烧成体的形状。另一方面，通过将树脂含量设定为小于或等于该上限值，混合物中含有合适量的树脂，并且可以提高成型体或压粉铁心的密度。

[成型体]

<构造>

成型体是将造粒粉压缩成预定的形状而获得的对象。也就是说，成型体处在这样的状态，在该状态中，软磁性粉末与根据需要的成型用树脂和烧成用树脂结合成一体。由于构成所用软磁性粉末的软磁性颗粒基本上没有因成型过程中的压力而变形，所以，也能够抑制在各软磁性颗粒的外周上形成的具有高硬度的无机绝缘层被损坏。成型体的形状可以根据电磁元件的铁心的形状来选择。

<制备方法>

通过以下方法制备成型体，该方法包括以下步骤：将造粒粉供料至模具中的步骤和在所述模具中压制所述造粒粉从而形成成型体的步骤。

在该方法中，压制造粒粉的压力优选为约10吨/cm²至12吨/cm²。通过将压力设定为大于或等于该下限值，可以获得具有高密度的成型体。通过将压力设定为小于或等于该上限值，可以抑制无机绝缘层由于软磁性颗粒的变形而损坏。可以在常温下进行压制。如果使用热塑性树脂作为成型用树脂，则优选在大于或等于该树脂的玻璃化转变温度的温度下进行成型。由此，可以改善成型体的密度和强度。

[压粉铁心]

<构造>

本发明的压粉铁心包含上述软磁性颗粒和介入在所述软磁性颗粒间的绝缘层。

如上所述，介入在所述软磁性颗粒间的绝缘层包含无机绝缘层，该无机绝缘层由含有Si和O的无机物质构成、并设置在各个软磁性颗粒的外周面上。位于各颗粒表面上的无机绝缘层在烧制之后基本没有改变，并且可靠地确保了软磁性粉末颗粒间的绝缘性。此外，如果在制备成型体中使用烧成用树脂，则在布置在各软磁性颗粒表面上的无机绝缘层(第一层)的外周上，进一步形成通过对所述烧成用树脂进行热处理而获得的无机绝缘层(第二层)。当烧成用树脂为硅树脂时，通过对所述烧成用树脂进行热处理而获得的第二层也是由含有Si和O的无机物质构成的。

<制备方法>

通过对上述成型体进行热处理来获得所述压粉铁心。在热处理中的加热温度优选设为600℃至900℃。此外，加热温度适合为约30分钟至2小时。构成烧制前的成型体的软磁性粉末具有引入其中的大量应变。通过在上述条件下对成型体进行热处理，可以充分除去所述应变。另外，优选的是，热处理的气氛为惰性气氛(例如，氮气气氛)或减压气氛。

[电磁元件]

本发明的电磁元件具有铁心和线圈。铁心包括上述压粉铁心。铁心可以是环形、棒形、E形、I形等。另一方面，通过卷绕卷线来形成线圈，所述卷线包括导线和设置在导线表面上的绝缘被覆。可以使用具有任意各种截面形状(例如，圆形或矩形)的卷线。例如，可以对圆线进行螺旋卷绕来构造圆筒形线圈，并且可以螺旋地沿边卷绕矩形线材来构造矩形柱状线圈。

可以通过在铁心的外周上卷绕卷线或通过将预先螺旋状卷绕的空芯线圈装配到铁心的外周中来形成电磁元件。

电磁元件的具体例子包括高频扼流圈、高频调谐线圈、棒状天线线圈、电源扼流圈、电源变压器、开关电源变压器、反应器等。

实施例1

在下述条件下制备磁性粉末、形成造粒粉、形成成型体、并且烧结所述成型体从而制备压粉铁心的试验片。对试验片进行磁性特性评价。

<制备样品>

首先制备具有不同组成的多种软磁性粉末。软磁性粉末为软磁性颗粒的集合体。如以下表I和表II所示，软磁性粉末各自的组成为Fe-a质量％Si-b质量％Al(a＝7.0至9.5；b＝4.0至10.0)。此外，构成所制备的各软磁性粉末的软磁性颗粒的平均粒径大致一样，为约60μm。

接着，用混合器将各软磁性粉末与硅树脂混合从而在每个颗粒上形成硅树脂被膜。设定软磁性粉末与硅树脂的混合量使得硅树脂的量相对于二者的混合物为0.3质量％。

随后，在空气气氛中，在180℃下对被覆有硅树脂的软磁性粉末进行热处理1小时，以使该树脂固化。此时，硅树脂没有玻璃化。然后，将被覆有硅树脂的软磁性粉末过筛，从而使颗粒之间的聚结变得松散。

接着，在空气气氛中，在600℃下对所得的被覆有硅树脂的软磁性粉末进行热处理1小时，以使硅树脂被膜玻璃化，由此形成由含有Si和O的无机物质构成的无机绝缘层。无机绝缘层的厚度为约120nm。当获得设置有无机绝缘层的软磁性粉末时，进行分解处理从而使颗粒之间的聚结散开。

通过上述步骤，制备了软磁性粉末，其均为复合磁性颗粒的集合体，并且其表面上均设置有含有Si和O的无机绝缘覆膜。

将成型用树脂和烧成用树脂与所得的软磁性粉末混合，从而制备造粒粉。在造粒粉中，软磁性粉末、成型用树脂和烧成用树脂的混合比例为100∶1∶0.5(质量比)。使用丙烯酸树脂作为成型用树脂，并且使用硅树脂作为烧成用树脂。所述硅树脂与用于形成无机绝缘层的硅树脂不同，其是主要由聚硅氧烷构成的高分子量有机硅清漆。

接着，将各样品的造粒粉供料到模具中，接着进行压缩，从而制备成型体。在加压成型过程中的压缩压力为10吨/cm²。在该压缩压力下，软磁性颗粒在成型过程中基本上没有变形。

随后，在氮气气氛中在800℃下对所得的成型体进行热处理1小时，从而制备压粉铁心。在该过程中，据认为，无机绝缘覆膜残留在了颗粒的表面上，而没有被分解，成型用树脂基本上被消除了，并且烧成用树脂被转化成了含有Si、C和O的无定形材料。由所得的压粉铁心构成的试验片是环状的，其外径为34mm，内径为20mm，并且厚度为5mm。

<评价>

通过以下示出的工序来测量如上所述制备的各样品的磁性特性。

首先，将卷线卷绕在各环状试验片周围，以获得测量对象，从而测量测试片的磁性特性。对于所述测量对象，使用由Iwatsu TestInstruments株式会社制造的B-H/μ分析仪SY8258，在激励磁通密度Bm为1kG(＝0.1T)、测量频率为100kHz、环境温度为120℃的条件下，测量铁耗W1/100k120℃。结果如表I和表II所示。采用在以下各表格中右端一栏中的符号表示样品的评价结果：

实心三角形(▲)：铁耗W1/100k120℃小于或等于350

实心方块(■)：铁耗W1/100k120℃大于350且小于或等于400

中空的菱形(◇)：铁耗W1/100k120℃大于400

铁耗是磁滞损耗和涡流损耗之和。在该实施例中，由于样品之间除了软磁性颗粒的组成不同外，其他均相同，因此，可以认为铁耗的大小即为磁滞损耗的大小。顺便提及的是，还可以利用以下三个表达式，通过最小二乘法拟合铁耗-频率曲线，从而计算磁滞损耗和涡流损耗：

(铁耗)＝(磁滞损耗)+(涡流损耗)

(磁滞损耗)＝(磁滞损耗系数)×(频率)

(涡流损耗)＝(涡流损耗系数)×(频率)2

[表1]

[表2]

首先，将表I和表II中的样品1至58的结果绘制在图1的图表中，其中横轴表示Al含量，纵轴表示铁耗W1/100K120℃。从该图中可以清楚的看出，当Al含量在约6.0至9.0的范围内时，铁耗W1/100K120℃趋于下降。然而，根据Si含量，在某些情况下，铁耗W1/100K120℃超过了700。其次，将测量结果绘制在图2中的图表中，其中横轴表示Al含量，纵轴表示Si含量(绘图用的符号与表I和表II中的符号一样)。从图2的结果可以清楚的看出，当在样品1至58(O、Mn和Ni的含量均为0.01质量％)中符号a表示Si含量(质量％)，符号b表示Al含量(质量％)时，对于满足式27≤2.5a+b≤29和式6≤b≤9的、由实线表示的平行四边形中的样品，铁耗W1/100K120℃为400或更低。此外，在样品1至58中，对于a和b满足式978/35≤18/7a+b≤1023/35和式6.6≤b≤8.4的、由虚线表示的平行四边形中的样品，铁耗W1/100K120℃为350或更低。

接着将表I中的样品17与表II中的样品59至68进行比较，结果显示，当O含量、Mn含量和Ni含量下降时，铁耗W1/100K120℃降低。在样品62、65和68中，铁耗W1/100K120℃超过了400，但低于评价标准“中空菱形(◇)”中其他样品的铁耗W1/100K120℃。

实施例2

首先，制备组成为Fe-8.0质量％Si-8.0质量％Al的软磁性粉末(该软磁性粉末中的O含量、Mn含量和Ni含量均为0.01质量％)和含有硅酸钾作为主要组分的水溶液。该软磁性粉末的平均粒度为约60μm。该水溶液中硅酸钾的浓度为30质量％。用混合器将该软磁性粉末与该水溶液混合，由此在各个软磁性颗粒表面上形成主要由硅酸钾构成的无机绝缘层。设定软磁性粉末与水溶液的混合量使得该水溶液中的固体含量相对于二者的混合物为0.3质量％。

接着，将成型用树脂与所得的软磁性粉末混合从而制备造粒粉。在造粒粉中，软磁性粉末与成型用树脂的混合比为100∶1(质量比)。使用丙烯酸树脂作为所述成型用树脂。随后，将造粒粉供料到模具中，接着进行压缩从而制备成型体。在压缩成型过程中的压缩压力为10吨/cm²。然后，在氮气气氛中，在775℃下对所得成型体进行热处理1小时，从而制备压粉铁心。由所得的压粉铁心构成的试验片为环状，其外径为34mm，内径为20mm，厚度为5mm。

将卷线卷绕在所得的试验片的周围，以获得测量对象(样品69)，从而测量该试验片的磁性特性。用与实施例1相同的方法测定样品69的铁耗W1/100K120℃。结果如表III所示，样品69的铁耗W1/100K120℃为350或更低，表示样品69的能量损耗低。

[表III]

上述结果显示，当使用具有本发明所限定的Si含量和Al含量的铁硅铝软磁合金时，可以制备出在120℃的高温环境下能量损耗低的压粉铁心。

应当理解的是，本发明的实施方案并不限于上述实施例。在不偏离本发明的中心思想的范围内，可以进行多种修改。

工业上的可利用性

本发明的软磁性粉末、造粒粉、以及制造压粉铁心的方法可适合用于获得用于各种电感器的压粉铁心。另外，本发明的电磁元件可适合用于高频扼流圈、高频调谐线圈、棒状天线线圈、电源扼流圈、电源变压器、开关电源变压器、反应器等。

Claims (12)

1.一种软磁性粉末，包含：复合磁性颗粒的集合体，每个所述复合磁性颗粒均包含含有Fe、Si和Al的软磁性颗粒以及设置在所述软磁性颗粒表面上的绝缘覆膜，

其中所述软磁性粉末满足下式：

27≤2.5a+b≤29，以及

6≤b≤9，

其中符号a表示所述软磁性颗粒中的Si含量(质量％)，符号b表示所述软磁性颗粒中的Al含量(质量％)。

2.根据权利要求1所述的软磁性粉末，其中所述符号a和所述符号b满足下式：

978/35≤18/7a+b≤1023/35，以及

6.6≤b≤8.4。

3.根据权利要求1或2所述的软磁性粉末，其中所述软磁性颗粒包含小于0.2质量％的O、小于或等于0.3质量％的Mn、以及小于或等于0.3质量％的Ni。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的软磁性粉末，其中所述绝缘覆膜包含由含有Si和O的无机物构成的无机绝缘层。

5.一种造粒粉，其通过压制而形成为成型体，并且该成型体被烧制成压粉铁心，所述造粒粉包含：

权利要求1至4中任一项所述的软磁性粉末；以及

成型用树脂，其在成型过程中起到保形剂的作用从而保持所述成型体的形状，

其中所述软磁性粉末和所述成型用树脂被一体化成粒状形式。

6.根据权利要求5所述的造粒粉，其中所述成型用树脂包含丙烯酸树脂。

7.一种压粉铁心，包含多个软磁性颗粒和介于所述软磁性颗粒之间的绝缘层，其中所述软磁性颗粒含有Fe、Si和Al，并且满足下式：

27≤2.5a+b≤29，以及

6≤b≤9，

其中符号a表示Si含量(质量％)，符号b表示Al含量(质量％)。

8.根据权利要求7所述的压粉铁心，其中所述软磁性颗粒包含小于0.2质量％的O、小于或等于0.3质量％的Mn、以及小于或等于0.3质量％的Ni。

9.根据权利要求7或8所述的压粉铁心，其中所述绝缘层包含无机绝缘层，该无机绝缘层含有Si和O并且被设置在各个所述软磁性颗粒的表面上。

10.一种压粉铁心，其是通过将权利要求5或6所述的造粒粉压制成成型体，并对所述成型体进行热处理而获得的。

11.一种制备压粉铁心的方法，其中，使用软磁性粉末形成成型体，并且烧制所述成型体从而制备压粉铁心，该方法包括以下步骤：

制备权利要求1至4中任一项所述的软磁性粉末；

将用于保持所述成型体的形状的成型用树脂与所述软磁性粉末混合并形成造粒粉；

将所述造粒粉压缩成型为预定形状，从而制备成型体；以及

烧制所述成型体从而制备压粉铁心。

12.一种电磁元件，包含：

权利要求7至10中任一项所述的压粉铁心；以及

设置在所述压粉铁心外侧的线圈，所述线圈是通过卷绕卷线而形成的。

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