CN102623120B - 磁性粉末材料、低损耗复合磁性材料和磁性元件 - Google Patents

磁性粉末材料、低损耗复合磁性材料和磁性元件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了磁性粉末材料、低损耗复合磁性材料和磁性元件。本发明的目的在于提供一种磁性粉末材料，其能够用于低压成型，并且其具有低芯损同时维持非晶质粉末高矫顽力的特性。提供包含相对于其重量为45-80wt％的非晶质粉末、55-20wt％的结晶粉末和粘合剂的磁性粉末材料。磁性粉末材料包含相对于其质量为：4.605-6.60质量％的Si，2.64-3.80质量％的Cr，0.225-0.806质量％的C，0.018-0.432质量％的Mn，0.99-2.24质量％的B，等于或小于0.0248质量％的P，等于或小于0.0165质量％的S，等于或小于0.0165质量％的Co，以及余量的Fe和不可避免的杂质。

Description

磁性粉末材料、低损耗复合磁性材料和磁性元件
交叉引用的相关申请
本申请要求于2011年1月28日提交的美国申请61/437,132的优先权的权益。将该申请的全部内容在此引入以作参考。
技术领域
本发明涉及磁性粉末材料、包含所述磁性粉末材料的低损耗复合磁性材料和使用所述低损耗复合磁性材料的磁性元件。
背景技术
近年来，对在大电流下可用的功率电感器的需求与低电压电源的开发一起日益增加。特别地，将高频电源用于笔记本电脑、PDA和其它电子器件。
代替迄今使用的金属磁性材料粉末，铁素体由于其成本上大优势目前常用于生产多种扼流线圈和噪声滤波器等。
另一方面，铁素体不适于生产尺寸小型化和在大电流下可用的磁性元件，这是因为铁素体的饱和磁通密度过低。因此，存在再次使用金属磁性材料粉末以生产磁性元件的芯的倾向；这是因为金属磁性材料的饱和磁通密度足够高。
作为用于磁性元件的金属磁性材料粉末，例如为Fe粉末和主要组分为Fe的合金粉末，如Fe-Si合金粉末和Fe-Si-Al合金粉末。通常，由于使用该金属磁性粉末的磁性元件具有大的芯损，提出通过将非晶质和结晶的合金粉末混合而降低芯损的技术(参见专利文献1(其称为“现有技术1”))。
此外，还提出通过添加结晶的合金粉末至非晶质的合金粉末以增加这些金属粉末在模具中的填充比，从而改进所生产磁性元件的磁导率和强度的其它技术(参见专利文献2(其称为“现有技术2”))。
[专利文献1]JP2007-134381A
[专利文献2]JP2010-118486A
发明内容
现有技术1中公开的技术具有通过使用具有不同结晶性质的两种合金粉末和绝缘粘合剂而降低芯损的优点。
当提出铁芯(dustcore)的生产作为例子时，由铁芯的原料产生的芯损基本上80-90％由滞后损耗引起。此类滞后损耗可通过使用具有小矫顽力的非晶质粉末而改进。
通常，通过在常温下混合金属粉末与粘合剂以进行加压成型而生产由合金粉末制成的磁性元件。然而，当非晶质粉末用作合金粉末时，需要高成型压力以获得预定密度的成型体，这是因为非晶质合金粉末过硬以致不能进行塑性变形。另外，存在当进行成型时非晶质粉末用高成型压力可能引起大的芯损的问题。
因此，存在对能利用非晶质粉末的低矫顽力特性，同时进行低压力成型的低损耗磁性材料的社会需求。
鉴于上述说明情况进行本发明，本发明的目的在于提供磁性粉末材料、包含所述磁性粉末材料的低损耗复合磁性材料和使用所述低损耗复合磁性材料的磁性元件，所述磁性粉末材料具有良好的电性质并能够改进磁性元件的生产率。
即，本发明的第一方面提供磁性粉末材料，其包含相对于磁性粉末材料的重量为45-80wt％的非晶质粉末和55-20wt％的结晶粉末。优选磁性粉末材料应当包含相对于磁性粉末材料的重量为45-55wt％的非晶质粉末和55-45wt％的结晶粉末。
本发明的磁性粉末材料包含相对于磁性粉末材料的质量为：4.605-6.60质量％的Si；2.64-3.80质量％的Cr；0.225-0.806质量％的C；0.018-0.432质量％的Mn；0.99-2.24质量％的B；等于或小于0.0248质量％的P；等于或小于0.0165质量％的S；等于或小于0.0165质量％的Co；以及余量的Fe和不可避免的杂质。
根据本发明的磁性粉末材料，非晶质粉末包含相对于磁性粉末材料的质量为：不小于6.2质量％但不大于7.2质量％的Si；不小于2.3质量％但不大于2.7质量％的Cr；不小于0.5质量％但不大于1.0质量％的C；不小于0.04质量％但不大于0.49质量％的Mn；不小于2.2质量％但不大于2.8质量％的B；以及余量的Fe和不可避免的杂质；结晶粉末包含相对于磁性粉末材料的质量为：不小于3.3质量％但不大于4.2质量％的Si；不小于4.0质量％但不大于4.7质量％的Cr；等于或小于0.03质量％的C；等于或小于0.20质量％的Mn；等于或小于0.045质量％的P；等于或小于0.03质量％的S；等于或小于0.03质量％的Co；以及余量的Fe和不可避免的杂质。
非晶质粉末的平均粒径(D50A)小于45μm，结晶粉末的平均粒径(D50C)小于13μm，以及比例D50A/D50C不小于2.18。
本发明的第二方面提供复合磁性材料，其包含粘合剂和上述说明的加压成型中的磁性粉末材料。这里，粘合剂可以为选自由以下组成的组中的热固性树脂：环氧类树脂、硅酮类树脂和酚醛类树脂。优选粘合剂的含量相对于磁性粉末材料的重量为2.0-4.0wt％。当在磁通密度为50mT和有效频率为250kHz的条件下测量时，通过压制成型的复合磁性材料的芯的芯损不大于1400kw/m3和相对磁导率超过20。
本发明的第三方面提供通过使用上述说明的复合磁性材料生产的磁性元件。磁性元件可以为例如金属复合电感器。
根据本发明，能够生产具有优异性质的复合磁性粉末。通过使用该复合磁性粉末，能够获得可在低压下成型的具有低芯损的磁性元件。
具体实施方式
以下将更详细解释本发明。
本发明的磁性粉末材料包含相对于磁性粉末材料的重量为45-80wt％的非晶质粉末和55-20wt％的结晶粉末。优选磁性粉末材料包括相对于磁性粉末材料的重量为45-55wt％的非晶质粉末和55-45wt％的结晶粉末。
如果合金中非晶质粉末的量小于45wt％和结晶粉末的量超过55wt％，则芯损的改进不充分。合金中结晶粉末的量小于20wt％和非晶质粉末的量超过80wt％的情况也是如此。
优选磁性粉末材料分别以预定的配混比包含硅(Si)、铬(Cr)、碳(C)、锰(Mn)、硼(B)、磷(P)、硫(S)和钴(Co)，并且还包含余量的Fe和不可避免的杂质。更具体地，优选磁性粉末材料包含相对于磁性粉末材料的质量为4.605-6.60质量％的Si，2.64-3.80质量％的Cr，0.225-0.806质量％的C，0.018-0.432质量％的Mn，0.99-2.24质量％的B，不大于0.0248质量％的P，不大于0.0165质量％的S，不大于0.0165质量％的Co，余量的Fe和不可避免的杂质。
通常，C为结晶粉末中的杂质。然而，由于其为非晶质粉末中的必要元素，因此优选在本发明的磁性粉末材料中C含量为0.225-0.806质量％。当在复合磁性粉末中C含量小于0.225质量％时，不能获得非晶质粉末，而当C含量超过0.806质量％时，复合磁性粉末具有高矫顽力和劣化的芯损。
此外，优选用于磁性粉末材料的非晶质粉末分别以预定的配混比包含硅(Si)、铬(Cr)、碳(C)、锰(Mn)和硼(B)，并且还包含余量的Fe和不可避免的杂质。更具体地，优选非晶质粉末包含相对于磁性粉末材料的质量为：不小于6.2质量％但不大于7.2质量％的Si，不小于2.3质量％但不大于2.7质量％的Cr，不小于0.5质量％但不大于1.0质量％的C，不小于0.04质量％但不大于0.49质量％的Mn，不小于2.2质量％但不大于2.8质量％的B，以及作为余量的Fe和不可避免的杂质。
优选结晶粉末分别以预定的配混比包含Si、Cr、C、Mn、P、S和Co，并且还包含作为余量的Fe和不可避免的杂质。更具体地，优选结晶粉末包含相对于磁性粉末材料的质量为：不小于3.3质量％但不大于4.2质量％的Si，不小于4.0质量％但不大于4.7质量％的Cr，不大于0.03质量％的C，不大于0.20质量％的Mn，不大于0.045质量％的P，不大于0.03质量％的S，不大于0.03质量％的Co，以及作为余量的Fe和不可避免的杂质。
用于生产磁性粉末材料的结晶粉末可以通过如水雾化、气体雾化和离心式雾化等的方法而生产。它们中，例如，水雾化为通过将高压水喷雾至从在漏斗底部的开孔流出的熔融金属而获得结晶粉末的技术。
此外，非晶质粉末可以通过作为水雾化和气体雾化的组合并具有冷却速度为106K/s的超急冷雾化而生产。
优选非晶质粉末的平均粒径(D50A)小于45μm，结晶粉末的平均粒径(D50C)小于13μm，和比例D50A/D50C不小于2.18。当D50A超过45μm和D50C超过13μm时，即使比例D50A/D50C不小于2.18也不改进芯损。此外，即使非晶质粉末的平均粒径(D50A)不大于45μm和结晶粉末的平均粒径(D50C)不大于13μm，当比例D50A/D50C小于2.18时也不改进芯损。
优选非晶质粉末和结晶粉末的各平均粒径通过激光衍射-散射粒径分布测量设备来测量。为了高精确的测量，优选使用例如LA-920(由HORIBA，Ltd.制造)作为测量设备。
优选用于本发明复合磁性材料的粘合剂为热固性树脂如环氧类树脂、硅酮类树脂和酚醛类树脂。它们中，优选使用硅酮类树脂，这是因为其具有相对高的耐热温度。
优选与复合磁性粉末混合的粘合剂的含量相对于磁性粉末材料的重量为2.0-4.0wt％。如果含量小于2.0wt％，则成型体的强度不充分，而如果含量超过4.0wt％，则不能实现相对磁导率目标。
本发明的磁性元件如下生产。
将通过超急冷雾化制备的非晶质粉末和通过水雾化制备的结晶粉末分别称重并混合以使得非晶质粉末相对于混合的磁性粉末材料的重量为45-80wt％和结晶粉末为55-20wt％。
接着，将所得粉末用热固性树脂喷雾，从而获得树脂涂覆的复合磁性粉末。
将如上所述获得的复合磁性材料进行加压成型，以获得环芯。接着，将所得成型体在150-250℃温度下加热30分钟至1.5小时以固化粘合剂；从而获得铁芯。在磁性元件中，将线圈形铜丝成型为复合磁性材料。
实施例
本发明将通过使用以下实施例更详细地说明，但本发明不限于这些实施例。
(实施例1)C的含量的研究
(1)磁性粉末材料的制备
用于该实施例的非晶质粉末和结晶粉末的各成分示于下表1中。具有表1中所示的组成的非晶质粉末通过超急冷雾化制备。表1中所示的结晶粉末通过水雾化制备。
首先，将如上所述获得的金属粉末通过超声波分散设备借助于使用MeOH作为分散介质而分散。其后，这些样品的平均粒径通过激光衍射-散射粒径分布测量设备LA-920(HORIBALtd.)测量以获得平均粒径(D50)。当给定的粉末样品不是真球形时，设定该测量设备以由样品粉末最长轴的长度和最短轴的长度确定平均尺寸作为粒径。
表1
(2)混合粉末的制备
将上述说明的非晶质粉末(C：0.5-1.0质量％)和结晶粉末(C：最多0.03质量％)以下表2示出的比例混合，从而获得比较样品1-3和本发明的样品1-4的混合粉末。
表2
接着，将硅酮类树脂即粘合剂喷雾至获得的合金粉末，从而获得硅酮类树脂涂覆的复合磁性材料。
通过使用如上说明获得的复合磁性材料，在以下条件下，获得成型体(环芯)以测量相对磁导率和芯损(Pcv)。
<成型条件>
成型方法：压制成型
成型体形状：环芯
成型体尺寸：外径15mm、内径10mm和厚度2.5mm
成型压力：比较样品＝2-4ton/cm2
本发明样品＝2ton/cm2
具有相同占空系数(spacefactor)的样品通过对于比较样品1和2在2ton/cm2压力下以及对于比较样品3在4ton/cm2压力下与本发明样品一起成型而获得。
接着，在200℃下在空气中加热分别获得的样品1小时以固化粘合剂，并获得环芯(铁芯)。
(3)粉末磁芯的物性的研究
作为磁性，测量使用本发明样品1-4和比较样品1-3的复合磁性材料生产的铁芯的相对磁导率和芯损(Pcv(kw/m3))以进行评价。以下说明磁性的各测量条件及其评价标准。
(a)相对磁导率：在1MHz频率下的电感使用由Agilent制造的阻抗分析仪4294A测量，然后基于磁芯常数(coreconstant)获得相对磁导率。相对磁导率(μr)由以下等式获得。
(μr)＝(Ls*le)/(μ0*Ae*N2)
其中，Ls为电感(H)，le为磁路长度(magneticpathlength)(m)，Ae为截面积(m2)，μ0为在真空中的磁导率(4π*10-7(H/m))，和N为线圈匝数(numberofwindings)。
(b)芯损(Pcv：w/m3)：通过使用如上说明生产的环芯，它们的芯损在Bm＝50mT和f(有效频率)＝250kHz的条件下使用由IWATSUElectronicCo.，Ltd.制造的B-H分析仪SY8232测量。
从确保产品的电感和改进电路效率的两种观点，将相对磁导率设定为不小于20和将芯损设定为不大于1,400kw/m3(参见表2)。
比较样品1-3的铁芯的相对磁导率达到目标值。然而，它们的Pcv值过高以致不能达到目标值。此外，由于过小的非晶质粉末共混比，因此比较样品2的铁芯的芯损不满足目标值。因此，确定如果非晶质粉末的共混比不大于40wt％，则其不充分。
另一方面，由于过高的非晶质粉末共混比，因此比较样品3的铁芯的成型压力高。借此，其芯损不能满足目标值。因此，确定如果非晶质粉末的共混比不小于85wt％，则其是过度的。
如上所述，当C含量为0.225质量％-0.80质量％时，铁芯的芯损充分降低。
(实施例2)对粒径比和粉末粒径与目标性质之间关系的研 究
将非晶质粉末(D50A＝24μm)和结晶粉末(D50C＝7μm)分别一起混合，从而使其配给量(ration)为50/50(w/w)。接着，下表3所示的铁芯通过与实施例1相同的方式生产。
所得铁芯的相对磁导率和芯损通过使用与实施例1相同的方法测量，并研究依赖于粒径的这些性质的变化。结果示于表3中。
表3
根据使用较大颗粒的比较样品4，非晶质粉末的粒径为45μm，结晶粉末的粒径为13μm，粒径比足够高(其为3.46)，但该样品的芯损达不到目标值。此外，根据非晶质粉末的粒径为24μm的比较样品5，粒径比小于2，而它们的芯损与比较样品4一样达不到目标值。
比较样品4和本样品7具有基本上相同的粒径比，但它们的芯损(Pcv值)非常不同。即，在本样品7中，降低的涡流(即流动通过颗粒内部的电流)引起较低的芯损，这是因为使用具有比用于比较样品4的粉末的粒径(非晶质：45μm，和结晶：13μm)小的粒径(非晶质：24μm，和结晶：7μm)的粉末。
如上所述，使用的粉末的粒径极大影响涡流的减少。当非晶质粉末的平均粒径小于45μm和结晶粉末的粒径小于13μm时，芯损充分地降低。
此外，当将比较样品5、本样品5、6和7比较时，结晶粉末的粒径变得越小，Pcv就降低得越多。特别地，比较样品5和本样品5之间的Pcv值差大，这表明非晶质粉末和结晶粉末之间的粒径比极大影响了芯损。当这两种粉末之间的粒径比变大时，结晶粉末颗粒能够容易地填充在非晶质粉末颗粒之间的空间，由此能够低压成型。这带来芯损的降低。
如上所述，当非晶质粉末与结晶粉末的粒径比不小于2.18时，获得芯损的充分降低。
通常，当仅使用非晶质粉末时，可以生产具有小的芯损的铁芯。然而，由于非晶质粉末是硬的，需要施加高压如20ton/cm2以凝固它们。此外，当使用非晶质粉末时，为除去在成型时的应力以恢复性质，在基本上450℃的温度下的热处理是必需的。
相比之下，当使用两种合金粉末：非晶质粉末和结晶粉末并将它们之间的粒径比设定为等于或大于2.18时，通过施加约2ton/cm2的低成型压力使得可以成型。并且该压力处于与仅使用结晶粉末的情况中使用的压力相同的水平。此外，由于能够低压成型，因此在成型工艺中产生的应力变得较小，即使它们不进行除去成型应力的热处理，这也使得可以制造低损耗磁性元件。
本发明可用于制造PDA和尺寸小型化、轻量化和性能改进的其它电子器件。

Claims (5)

1.一种磁性粉末材料，其包括相对于所述磁性粉末材料的重量为45-80wt％量的非晶质粉末和55-20wt％量的结晶粉末，其中所述磁性粉末材料包括相对于所述磁性粉末材料的质量为：
4.605-6.60质量％的Si；
2.64-3.80质量％的Cr；
0.225-0.806质量％的C；
0.018-0.432质量％的Mn；
0.99-2.24质量％的B；
等于或小于0.0248质量％的P；
等于或小于0.0165质量％的S；
等于或小于0.0165质量％的Co；和
余量的Fe和不可避免的杂质，
所述磁性粉末材料是由非晶质粉末和结晶粉末按比例混合得到的混合粉末，其中所述非晶质粉末包括相对于所述非晶质粉末的质量为：
不小于6.2质量％但不大于7.2质量％的Si；
不小于2.3质量％但不大于2.7质量％的Cr；
不小于0.5质量％但不大于1.0质量％的C；
不小于0.04质量％但不大于0.49质量％的Mn；
不小于2.2质量％但不大于2.8质量％的B；和
余量的Fe和不可避免的杂质，和
其中所述结晶粉末包括相对于所述结晶粉末的质量为：
不小于3.3质量％但不大于4.2质量％的Si；
不小于4.0质量％但不大于4.7质量％的Cr；
等于或小于0.03质量％的C；
等于或小于0.20质量％的Mn；
等于或小于0.045质量％的P；
等于或小于0.03质量％的S；
等于或小于0.03质量％的Co；和
余量的Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的磁性粉末材料，其中所述磁性粉末材料包括相对于所述磁性粉末材料的重量为45-55wt％的所述非晶质粉末和55-45wt％的所述结晶粉末。
3.根据权利要求1或2任一项所述的磁性粉末材料，其中所述非晶质粉末的平均粒径D50A等于或小于45μm，所述结晶粉末的平均粒径D50C等于或小于13μm，以及非晶质粉末的平均粒径D50A/结晶粉末的平均粒径D50C的比例等于或大于2.18。
4.一种复合磁性材料，其包括粘合剂和根据权利要求1-3任一项所述的磁性粉末材料，所述粘合剂为选自以下组的树脂：硅酮类树脂；和酚醛类树脂。
5.根据权利要求4所述的复合磁性材料，其中，当压制和成型所述复合磁性材料时，当在磁通密度为50mT和有效频率为250kHz的条件下测量时芯损等于或小于1400kw/m3和相对磁导率超过20。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9816164B2 (en) * 2012-09-21 2017-11-14 Höganäs Ab (Publ) Powder, powder composition, method for use thereof and use of the powder and powder composition
CN104021909B (zh) * 2013-02-28 2017-12-22 精工爱普生株式会社 非晶合金粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备
TWI509644B (en) * 2014-01-15 2015-11-21 Soft magnetic alloy powders composition, magnetic core and inductance component
JP6457838B2 (ja) * 2015-02-27 2019-01-23 太陽誘電株式会社 磁性体及びそれを含む電子部品
JP2016171115A (ja) 2015-03-11 2016-09-23 スミダコーポレーション株式会社 磁性素子および磁性素子の製造方法
WO2016185940A1 (ja) * 2015-05-19 2016-11-24 アルプス・グリーンデバイス株式会社 圧粉コア、当該圧粉コアの製造方法、該圧粉コアを備えるインダクタ、および該インダクタが実装された電子・電気機器
JP6500670B2 (ja) * 2015-07-22 2019-04-17 Tdk株式会社 磁性シート用扁平状軟磁性金属粉末、磁性シート、及び、アンテナコイル
DE102015218439A1 (de) 2015-09-25 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh In seinen Ummagnetisierungsverlusten reduziertes Teil und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102015218440A1 (de) 2015-09-25 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh Teil aus einem Sinterwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
JP2017208462A (ja) * 2016-05-19 2017-11-24 アルプス電気株式会社 圧粉コア、当該圧粉コアの製造方法、該圧粉コアを備えるインダクタ、および該インダクタが実装された電子・電気機器
KR102594635B1 (ko) * 2016-11-01 2023-10-26 삼성전기주식회사 코일 부품용 자성 분말 및 이를 포함하는 코일 부품
JP6761742B2 (ja) * 2016-11-24 2020-09-30 山陽特殊製鋼株式会社 高周波で用いる磁性粉末およびこれを含有する磁性樹脂組成物
CN107142429B (zh) * 2017-05-22 2019-01-18 西安工业大学 一种制备原料全部为低纯度工业合金的Fe基非晶合金及其制备方法
CN109338242B (zh) * 2018-10-31 2020-07-07 兰州理工大学 一种耐蚀软磁非晶钢
CN117393307B (zh) * 2023-12-07 2024-03-01 天通控股股份有限公司 一体成型电感用高频低损耗软磁复合材料及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1506983A (zh) * 2002-12-06 2004-06-23 ������������ʽ���� 复合磁性材料，及使用该复合磁性材料的磁芯和磁性元件

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004363466A (ja) * 2003-06-06 2004-12-24 Toko Inc 複合磁性材料とそれを用いたインダクタの製造方法
JP2005294458A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 Nec Tokin Corp 高周波用複合磁性粉末材料および高周波用圧粉磁芯ならびに高周波用圧粉磁芯の製造方法
JP2007134381A (ja) 2005-11-08 2007-05-31 Nec Tokin Corp 複合磁性材料、それを用いた圧粉磁心および磁性素子
JP2008106335A (ja) 2006-10-27 2008-05-08 Mitsubishi Materials Corp 低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末およびその扁平金属混合粉末を含む電磁干渉抑制体
JP2008115404A (ja) * 2006-10-31 2008-05-22 Mitsubishi Materials Corp 低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末およびその扁平金属混合粉末を含む電磁干渉抑制体
JP5333883B2 (ja) * 2007-08-24 2013-11-06 日立金属株式会社 長期熱安定性に優れる非晶質合金薄帯および磁心
JP5288405B2 (ja) 2008-11-13 2013-09-11 Ｎｅｃトーキン株式会社 インダクタおよびインダクタの製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1506983A (zh) * 2002-12-06 2004-06-23 ������������ʽ���� 复合磁性材料，及使用该复合磁性材料的磁芯和磁性元件

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