CN104021909B - 非晶合金粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备 - Google Patents

非晶合金粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供非晶合金粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备。本发明的非晶合金粉末由含有Fe、Cr、Mn、Si、B和C作为构成成分的非晶合金材料构成,这种非晶合金材料含有Fe作为主要成分,Cr的含有率为0.5原子%以上3原子%以下,Mn的含有率为0.02原子%以上3原子%以下,Si的含有率为10原子%以上14原子%以下,B的含有率为8原子%以上13原子%以下,C的含有率为1原子%以上3原子%以下。通过使用这种非晶合金粉末,能够得到既可降低铁损又可获得磁致伸缩降低所带来的磁特性的提高的压粉磁芯。

Description

非晶合金粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备
技术领域
本发明涉及非晶合金粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备。
背景技术
近年来,笔记本电脑这样的移动设备的小型化、轻量化趋势明显。而且,笔记本电脑的性能在不断地改进,以期和台式电脑的性能相媲美。
因此,为了实现移动设备的小型化和高性能化,需要使开关电源高频率化。目前,开关电源的驱动频率的高频率化已发展至数百kHz左右。随着开关电源的高频率化,需要使移动设备中内置的扼流线圈、电感器等磁性元件的驱动频率也向高频率化发展。
例如,专利文献1中披露了由包含Fe、M(M是从Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W中选出的至少一种元素)、Si、B、C的非晶合金形成的薄带。而且,披露了通过层压这种薄带并实施冲压加工等而制造的磁芯。可望通过使用这种磁芯,提高交流磁特性。
然而,当进一步使磁性元件的驱动频率高频率化时,由薄带制造的磁芯可能无法避免涡电流导致的明显增大的焦耳损失(涡电流损耗)。
为了解决这样的问题,使用将软磁性粉末和粘结材料(粘合剂)的混合物进行加压成型后的压粉磁芯。
另一方面,由非晶合金材料构成的软磁性粉末的电阻值高。因此,包含这种软磁性粉末的磁芯可抑制涡电流损耗,其结果是,可降低高频中的铁损。尤其是Fe基非晶合金,由于其饱和磁通密度高,优选作为用于磁性装置的软磁性材料。
然而,Fe基非晶合金的磁致伸缩高。因此,由Fe基非晶合金形成的磁性装置存在一个问题,即:在特定频率下会发生差拍,同时会阻碍磁特性的提高(例如高磁导率和低矫顽力)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2007-182594号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种作为磁芯使用时、可在降低铁损的同时兼顾磁致伸缩下降带来的磁特性的提高的非晶合金粉末、使用这种非晶合金粉末制造的压粉磁芯、具备这种压粉磁芯的磁性元件及电子设备。
上述目的通过下述的本发明内容实现。
本发明的非晶合金粉末其特征在于,所述非晶合金粉末由含有Fe、Cr、Mn、Si、B和C作为构成成分的非晶合金材料的粒子而构成,所述非晶合金材料中含有Fe作为主要成分,Cr的含有率为0.5原子%以上3原子%以下,Mn的含有率为0.02原子%以上3原子%以下,Si的含有率为10原子%以上14原子%以下,B的含有率为8原子%以上13原子%以下,C的含有率为1原子%以上3原子%以下。
由此,得到作为磁芯使用时、可在降低铁损的同时兼顾磁致伸缩下降带来的磁特性的提高的非晶合金粉末。
本发明的非晶合金粉末中,优选非晶合金材料中Cr的含有率为1原子%以上3原子%以下,所述非晶合金材料中Mn的含有率为0.1原子%以上3原子%以下。
由此,得到作为磁芯使用时、可在进一步降低铁损的同时,进一步使磁致伸缩降低而进一步提高磁特性的非晶合金粉末。
本发明的非晶合金粉末中,当设非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%、Mn的含有率为b原子%时,b/(a+b)的值优选为0.2以上0.72以下。
由此,可提高非晶合金粉末的耐腐蚀性,且降低矫顽力。
在本发明的非晶合金粉末中,当设非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%、Mn的含有率为b原子%时,a+b的值优选为1.5以上5.5以下。
由此,可抑制非晶合金粉末的饱和磁通密度的降低,同时提高非晶合金粉末的耐腐蚀性,并降低矫顽力。
本发明的非晶合金粉末中,当设非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%、Mn的含有率为b原子%、Si的含有率为c原子%、B的含有率为d原子%、C的含有率为e原子%时,(a+b)/(c+d+e)的值优选为0.05以上0.25以下。
由此,可使主要影响到矫顽力、耐腐蚀性等的元素与主要影响到磁导率、电阻率、非晶化等的元素之间的平衡达到最优化。其结果是,可高度兼顾矫顽力、磁导率等磁特性和耐腐蚀性,并实现构成非晶合金粉末的非晶合金材料的非晶化和非晶合金粉末的微小化。
本发明的非晶合金粉末中,当设非晶合金材料中Mn的含有率为b原子%、Si的含有率为c原子%、C的含有率为e原子%时,e/(b+c)的值优选为0.07以上0.27以下。
由此,可在保持优异的磁特性的同时,确保实现非晶合金材料的非晶化及非晶合金粉末的球形化。
本发明的非晶合金粉末中,优选非晶合金材料中Cr的含有率为1原子%以上2.5原子%以下,所述非晶合金材料中Mn的含有率为1原子%以上3原子%以下,当设非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%、Mn的含有率为b原子%、C的含有率为e原子%时,e/(a+b)的值优选为0.2以上0.95以下。
由此,得到磁致伸缩小、并可制造使高磁导率和低矫顽力并存的压粉磁芯的非晶合金粉末。
而且,由此,非晶合金材料的非晶化受到特别促进,其磁晶各向异性会变得特别小,因此,能够使非晶合金粉末的磁致伸缩变得特别小。另一方面,由于能够将饱和磁通密度的降低控制为最小限度,因此,能够得到可制造低矫顽力和高饱和磁通密度高度并存的压粉磁芯的非晶合金粉末。
本发明的非晶合金粉末中,优选a+b的值为2.1以上5.3以下。
由此,可特别提高非晶合金粉末的耐腐蚀性,并增大非晶合金粉末的粒子间电阻。其结果是,得到可制造涡电流损耗小的压粉磁芯的非晶合金粉末。而且,由于可以在不妨碍非晶合金粉末的粒子的非晶质的原子排列的情况下降低磁致伸缩,因此,可兼顾低矫顽力化和高磁导率化。
本发明的非晶合金粉末中,优选b/a的值为0.4以上且不足1。
由此,提高非晶合金粉末的耐腐蚀性。而且,通过进一步促进非晶合金材料的非晶化,可使非晶合金粉末的磁致伸缩更小。其结果是,得到磁致伸缩更小、具有更优异的耐腐蚀性的非晶合金粉末。
本发明的非晶合金粉末中,b/a的值优选为1以上2以下。
由此,得到磁致伸缩特别小的非晶合金粉末。
本发明的非晶合金粉末中,当设非晶合金材料中Si的含有率为c原子%、B的含有率为d原子%时,b/(c+d)的值优选为0.04以上0.15以下。
在这种非晶合金粉末中,因非晶合金材料中含有Mn所带来的磁致伸缩的降低与因含有Si和B所带来的电阻值的上升不会相互抵消,因此,可实现最优化。其结果是,可实现涡电流损耗的最小化。而且,在这种非晶合金材料熔化时,在熔点低的状态下更多的氧化锰和氧化硅两者在非晶合金材料的粒子表面析出。因此,能够提高非晶合金粉末的粒子表面的绝缘性。由此,得到可制造饱和磁通密度和磁导率高、且涡电流损耗小的压粉磁芯的非晶合金粉末。
本发明的非晶合金粉末中,优选非晶合金材料中Cr的含有率为2原子%以上3原子%以下,非晶合金材料中Mn的含有率为0.02原子%以上1原子%以下,当设所述非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%、Mn的含有率为b原子%、C的含有率为e原子%时,e/(a+b)的值优选为0.3以上0.95以下。
由此,得到可制造高饱和磁通密度和低矫顽力并存的压粉磁芯的非晶合金粉末,这种非晶合金粉末磁致伸缩小且饱和磁通密度高。
而且,由此,非晶合金材料的非晶化受到特别促进,其磁晶各向异性会变得特别小,因此,能够使磁致伸缩变得特别小。另一方面,由于能够将饱和磁通密度的降低控制为最小限,因此,得到可制造低矫顽力和高饱和磁通密度高度并存的压粉磁芯的非晶合金粉末。
本发明的非晶合金粉末中,a+b的值优选为2.1以上3.8以下。
由此,可特别提高非晶合金粉末的耐腐蚀性,并增大非晶合金粉末的粒子间电阻。其结果是,得到可制造涡电流损耗小的压粉磁芯的非晶合金粉末。而且,由于可以在不妨碍非晶合金粉末的粒子的非晶质的原子排列的情况下降低磁致伸缩,因此,可兼顾低矫顽力化和高磁导率化。
本发明的非晶合金粉末中,b/a的值优选为0.02以上且不足0.47。
由此,可使Cr和Mn的比率最优化,因此,能够进一步提高低矫顽力化和高磁导率化。
本发明的非晶合金粉末中,当设非晶合金材料中Si的含有率为c原子%、B的含有率为d原子%时,b/(c+d)的值优选为0.01以上0.05以下。
由此,可在不导致饱和磁通密度明显降低的情况下,使得因非晶合金材料中含有Mn所带来的磁致伸缩的降低与因含有Si和B所带来的电阻值的上升达到最优化。其结果是,能够在将饱和磁通密度维持在较高值的同时,力求低矫顽力化及由于涡电流损耗的最小化而达到的低铁损化。
本发明的非晶合金粉末中,当设非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%、Mn的含有率为b原子%时,优选a+b的值为1.5以上5.5以下,而且,b/a的值为0.3以上且不足1。
由此,得到可制造使高磁导率和低铁损长期并存的压粉磁芯的非晶合金粉末,且这种非晶合金粉末磁致伸缩小且具有优异的耐腐蚀性。
本发明的非晶合金粉末中,b的值优选为0.1以上2.5以下。
由此,非晶合金材料的磁致伸缩会降低,从而矫顽力也会降低。其结果是,压粉磁芯的磁滞损耗会减少,铁损也会降低,因此,高频下铁损可能降低。并且,随着磁致伸缩的降低,磁导率将上升,压粉磁芯对高频外部磁场的磁响应性将会提高。
本发明的非晶合金粉末中,当设非晶合金材料中Si的含有率为c原子%、B的含有率为d原子%时,b/(c+d)的值优选为0.01以上0.12以下。
由此,得到使磁致伸缩的降低和非晶化更好地并存的非晶合金粉末。即、得到可制造长期保持高磁导率和低铁损并存的压粉磁芯的非晶合金粉末。
本发明的非晶合金粉末中,当设非晶合金材料中Si的含有率为c原子%、B的含有率为d原子%、C的含有率为e原子%时,(a+b)/(c+d+e)的值优选为0.05以上0.25以下。
由此,能够尽可能地抑制非晶合金材料中Fe以外的元素的含量,同时促进非晶化和微细化。其结果是,可更确实地得到饱和磁通密度高且磁致伸缩小的非晶合金粉末。
本发明的非晶合金粉末中,当设非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%、Mn的含有率为b原子%时,优选a+b的值为1.5以上6以下,而且,b/a的值为1以上2以下。
由此,得到磁致伸缩小、可制造高磁导率和低铁损并存的压粉磁芯的非晶合金粉末。
本发明的非晶合金粉末中,优选b的值为0.5以上3以下。
由此,非晶合金材料的磁致伸缩会降低,从而矫顽力也会降低。其结果是,压粉磁芯的磁滞损耗会减少,铁损也会降低,因此,高频下铁损可能降低。并且,随着磁致伸缩的降低,磁导率将上升,压粉磁芯对高频外部磁场的磁响应性将会提高。
本发明的非晶合金粉末中,当设非晶合金材料中Si的含有率为c原子%、B的含有率为d原子%时,b/(c+d)的值为0.03以上0.15以下。
由此,得到使磁致伸缩的降低和非晶化更好地并存的非晶合金粉末。即、得到可制造使高磁导率和低铁损稳定并存的压粉磁芯的非晶合金粉末。
本发明的非晶合金粉末中,当设所述非晶合金材料中Si的含有率为c原子%、B的含有率为d原子%、C的含有率为e原子%时,(a+b)/(c+d+e)的值优选为0.05以上0.25以下。
由此,能够尽可能地抑制非晶合金材料中Fe以外的元素的含量,同时可促进非晶合金材料的非晶化及非晶合金粉末的微细化。其结果是,可更确实地得到饱和磁通密度高且磁致伸缩小的非晶合金粉末。
本发明的非晶合金粉末中,非晶合金粉末的粒子的平均粒径优选为3μm以上100μm以下。
由此,可缩短涡电流流过的路径,因此,得到可制造充分抑制涡电流损耗的压粉磁芯的非晶合金粉末。
本发明的非晶合金粉末中,矫顽力优选为4[Oe]以下。
因此,可确实地抑制磁滞损耗,并充分地降低铁损。
本发明的非晶合金粉末中,非晶合金粉末的粒子中的氧含有率以质量比计优选为150ppm以上3000ppm以下。
由此,可得到低铁损、优异的磁特性及高耐候性高度并存的非晶合金粉末。
本发明的非晶合金粉末优选通过水雾化法和高速旋转水流雾化法中的任一种方法而制造。由此,能够特别快速地冷却金属熔体,因此,得到广泛的合金组成中非晶化度高的非晶合金粉末。
本发明的压粉磁芯其特征在于,所述压粉磁芯使用由含有Fe、Cr、Mn、Si、B和C作为构成成分的非晶合金材料的粒子而构成的非晶合金粉末来形成,所述非晶合金材料中含有Fe作为主要成分,Cr的含有率为0.5原子%以上3原子%以下,Mn的含有率为0.02原子%以上3原子%以下,Si的含有率为10原子%以上14原子%以下,B的含有率为8原子%以上13原子%以下,C的含有率为1原子%以上3原子%以下。
由此,得到铁损小、磁特性高的压粉磁芯。
本发明的磁性元件其特征在于,具备本发明的压粉磁芯。
由此,得到小型且高性能的磁性元件。
本发明的电子设备其特征在于,具备本发明的磁性元件。
由此,得到可靠性高的电子设备。
附图说明
图1是示出应用了本发明的磁性元件的第一实施方式的扼流线圈的示意图(俯视图)。
图2是示出应用了本发明的磁性元件的第二实施方式的扼流线圈的示意图(透视立体图)。
图3是示出应用了具备本发明的磁性元件的电子设备的移动型(或笔记本型)个人电脑的构成的立体图。
图4是示出应用了具备本发明的磁性元件的电子设备的便携式电话(也包括PHS)的构成的立体图。
图5是示出应用了具备本发明的磁性元件的电子设备的数码相机的构成的立体图。
附图标记说明
10、20……扼流线圈11、21……压粉磁芯12、22……导线100……显示部1000……磁性元件1100……个人电脑1102……键盘1104……主体部1106……显示单元1200……便携式电话1202……操作按钮1204……听筒1206……话筒1300……数码相机1302……壳体1304……受光单元1306……快门按钮1308……存储器1312……视频信号输出端子1314……输出输入端子1430……电视监控器1440……个人电脑
具体实施方式
下面,根据附图所示的优选实施方式,对本发明的非晶合金粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备进行详细说明。
[非晶合金粉末]
本发明的非晶合金粉末通过根据需要在粒子表面形成绝缘膜,并经由绝缘性粘合剂使粒子彼此粘合而成型为规定的形状,从而形成为压粉磁芯。这种压粉磁芯在高频率下具有优异的磁特性,因此,被用于各种磁性元件。
本发明的非晶合金粉末其特征在于,是由包含Fe、Cr、Mn、Si、B和C的非晶合金材料的粒子构成的粉末(软磁性粉末),这种非晶合金材料以Fe为主要成分,Cr的含有率为0.5原子%以上3原子%以下,Mn的含有率为0.02原子%以上3原子%以下,Si的含有率为10原子%以上14原子%以下,B的含有率为8原子%以上13原子%以下,C的含有率为1原子%以上3原子%以下。
由于这种非晶合金粉末是Fe基非晶合金粉末,因此,涡电流损耗小,饱和磁通密度高,而且,由于含有Cr和Mn,其矫顽力低,且磁导率高。因此,通过使用这种非晶合金粉末,可得到高频下的铁损小、且磁特性高的压粉磁芯。而且,当作为压粉磁芯时,由于铁损小,且磁特性高,因而容易实现小型化。
下面,对本发明的非晶合金粉末的优选实施方式进行说明。
<非晶合金粉末的第一实施方式>
首先,对本发明的非晶合金粉末的第一实施方式进行说明。
本实施方式的非晶合金粉末是由合金组成以Fe100-a-b-c-d-eCraMnbSicBdCe(a、b、c、d、e均为含有率(原子%))表示的非晶合金材料构成的粉末。而且,a、b、c、d和e满足1≤a≤3、0.1≤b≤3、10≤c≤14、8≤d≤13、以及1≤e≤3的关系。
也就是说,本实施方式的非晶合金粉末由以Fe为主要成分,Cr的含有率为1原子%以上3原子%以下,Mn的含有率为0.1原子%以上3原子%以下,Si的含有率为10原子%以上14原子%以下,B的含有率为8原子%以上13原子%以下,C的含有率为1原子%以上3原子%以下的非晶合金材料构成。
由此,可得到作为磁芯使用时、铁损进一步降低且磁特性进一步提高的非晶合金粉末。
下面,更详细地对本实施方式的非晶合金粉末进行说明。
各元素中,Cr(铬)的作用是提高非晶合金材料的耐腐蚀性。考虑这是因为:通过非晶合金材料含有Cr,从而非晶合金材料更容易非晶化;以及、在粒子表面上形成有以Cr的氧化物(Cr2O3等)为主的钝化膜,等等。通过提高耐腐蚀性,可抑制非晶合金材料随时间的氧化,因此,可防止氧化导致的磁特性的降低、铁损的增加等。
而且,通过同时使用Cr和Mn,可在提高上述耐腐蚀性方面协同作用。即、和非晶合金材料不含有Mn的情况相比,上述组成的非晶合金粉末的耐腐蚀性会变得更高。考虑这是由于在粒子表面形成有以Cr的氧化物为主的钝化膜且Mn或Mn的氧化物对该钝化膜产生了某种影响,从而使得钝化膜增强。而且,考虑由于Mn的原子大小非常接近于Cr的原子大小,即使同时使用Mn和Cr,因非晶合金材料含有Cr而带来的非晶化的提高也不会受到影响。因此,通过以适当的比例添加Cr和Mn,可得到不会引起磁特性降低、而耐腐蚀性特别高的非晶合金粉末。另外,耐腐蚀性高的非晶合金粉末可防止氧化无限地进行。因此,例如,在易于制造、保管的同时,还有助于实现高耐候性的压粉磁芯。
此外,由于高耐腐蚀性的钝化膜的形成,从而在粒子表面形成坚固的绝缘性膜。因此,使粒子间形成的电流通路中的电阻(粒子间电阻)增大,可将涡电流流过的通路分割得更小。其结果是,能够得到可制造涡电流损耗小的压粉磁芯的非晶合金粉末。
非晶合金材料中的Cr的含有率a为1原子%以上3原子%以下。如果Cr的含有率a低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,磁致伸缩的降低会变得不充分,有可能无法达到压粉磁芯的低矫顽力化和高磁导率化。而且,耐腐蚀性会降低,有可能导致例如非晶合金粉末的粒子表面生锈,饱和磁通密度等磁特性随时间而劣化。另一方面,如果Cr的含有率a超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,非晶合金材料的非晶化会受到阻碍,其磁晶各向异性(結晶磁気異方性)会变大,因此,磁致伸缩可能会变大。其结果是,压粉磁芯的低矫顽力化和高磁导率化有可能变得困难。而且,有可能会导致饱和磁通密度也降低。
而且,Cr的含有率a优选为1.05原子%以上2.7原子%以下,较优选为1.1原子%以上2.5原子%以下,更优选为1.2原子%以上2.2原子%以下。
而且,各元素中,Mn(锰)的作用是特别降低非晶合金材料的磁致伸缩。由于磁致伸缩的降低,矫顽力也会降低。由此,非晶合金材料的磁滞损耗会减少,其结果是,铁损会降低,因此有利于高频区域中的铁损的降低。并且,随着磁致伸缩的降低,磁导率会上升,对高频外部磁场的磁响应性将会提高。
这种现象发生的原因尚未清楚,但可以考虑如下因素:即、Mn的原子大小非常接近于Fe的原子大小,Fe原子很容易被Mn原子取代,因此,通过含有一定量的Mn,非晶合金材料的非晶原子排列将不会受到阻碍。并且,通过施加磁场,非晶合金材料中含有的晶格的长度变化(晶格伸缩)会受到抑制。因此,考虑磁致伸缩将会降低。如此地,考虑可实现低矫顽力化和高磁导率化。然而,当非晶合金材料含有过量的Mn时,将会导致磁致伸缩上升及饱和磁通密度降低,因此,非晶合金材料中的Mn含量的优化非常重要。
而且,通过与Cr一道使用,Mn的上述效果可变得更加明显。尚不清楚是什么缘故,作为原因之一,被认为是:Mn的原子大小非常接近于Cr的原子大小,因此,通过将适量的Mn与Cr一道使用,可保持因含有Cr而带来的非晶合金材料的非晶化的提高、以及因此而带来的磁致伸缩降低的效果。而且,考虑由于在保持这些效果的同时,还叠加了因含有Mn而带来的磁致伸缩降低的效果。由此,可确实地降低磁致伸缩,而且,通过适量地并用Mn与Cr,可抑制其合计含量,并可抑制因非晶合金材料中含有Mn、Cr而导致的饱和磁通密度降低。因此,通过Mn与Cr一道使用,不仅可使压粉磁芯低矫顽力化及高磁导率化,还可使饱和磁通密度提高。
非晶合金材料中的Mn的含有率b为0.1原子%以上3原子%以下。如果Mn的含有率b低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,磁致伸缩的降低受到限制,有可能导致不能实现低铁损化和高磁导率化。另一方面,如果Mn的含有率b超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,非晶合金材料的非晶化会受到阻碍,因此,其磁晶各向异性将会增大,因而磁致伸缩有可能变大。其结果是,压粉磁芯的低矫顽力化和高磁导率化有可能会变得困难。而且,有时可能导致饱和磁通密度降低。
而且,Mn的含有率b优选为0.5原子%以上2.7原子%以下,较优选为0.7原子%以上2.5原子%以下,更优选为1原子%以上2.3原子%以下。
各元素中,Si(硅)有助于提高非晶合金材料的磁导率。而且,通过使非晶合金材料中含有一定量的Si,可提高非晶合金材料的电阻值,因此,可抑制非晶合金粉末的涡电流损耗。而且,通过含有一定量的Si,还可以降低矫顽力。
非晶合金材料中Si的含有率c为10原子%以上14原子%以下。如果Si的含有率c低于上述下限值,则不能充分地提高非晶合金材料的磁导率和电阻值,也不能充分实现提高对外部磁场的磁响应性及降低涡电流损耗。另一方面,如果Si的含有率c超过上述上限值,则不仅非晶合金材料的非晶化会受到阻碍,而且饱和磁通密度也会降低,也无法使降低铁损和提高磁特性同时进行。
而且,Si的含有率c优选为10.3原子%以上13.5原子%以下,较优选为10.5原子%以上13原子%以下,更优选为11原子%以上12.5原子%以下。
各元素中,B(硼)会使非晶合金材料的熔点降低,并促进非晶化。因此,可提高非晶合金材料的电阻值,并可抑制非晶合金粉末的涡电流损耗。
非晶合金材料中B的含有率d为8原子%以上13原子%以下。如果B的含有率d低于上述下限值,则不能充分地降低非晶合金材料的熔点,非晶合金材料的非晶化会变得困难。另一方面,如果B的含有率超过上述上限值,也不能充分地降低非晶合金材料的熔点,非晶合金材料的非晶化会变得困难,同时,饱和磁通密度将会降低。
而且,B的含有率d优选为8.3原子%以上12原子%以下,较优选为8.5原子%以上11.5原子%以下,更优选为8.8原子%以上11原子%以下。
各元素中,C(碳)能够降低非晶合金材料熔化时的粘性,使非晶化和粉末化容易进行。因此,可提高非晶合金材料的电阻值,并可抑制非晶合金粉末的涡电流损耗。而且,非晶合金材料的磁晶各向异性将变小,且磁致伸缩也将变小。其结果,可实现压粉磁芯的低矫顽力化。并且,由于非晶合金材料熔化时的粘性下降,可更加容易实现非晶合金粉末的微细化和球形化。由此,可得到粒径小且比较接近于球形的非晶合金粉末。这种非晶合金粉末压粉成型时的填充性高,有助于制造成型密度高的压粉磁芯。并且,由于这种压粉磁芯填充率增高,从而磁导率和饱和磁通密度会进一步提高。
非晶合金材料中C的含有率e为1原子%以上3原子%以下。如果C的含有率e低于上述下限值,则熔化非晶合金材料时的粘性过高,非晶合金粉末将会成为不同形状。因此,制造压粉磁芯时,无法充分地提高填充性,无法充分地提高所制造的压粉磁芯的饱和磁通密度、磁导率。另一方面,如果C的含有率e超过上述上限值,则非晶合金材料的非晶化会受到阻碍,其结果是,矫顽力会增大。
而且,C的含有率e优选为1.3原子%以上2.8原子%以下,较优选为1.5原子%以上2.6原子%以下,更优选为1.7原子%以上2.5原子%以下。
另外,如上所述,Cr和Mn的原子大小非常接近,被认为在非晶合金粉末中可完全固溶地共存,通过改变Cr和Mn的各含量的大小关系,可适当地调整非晶合金粉末的特性。当设Cr的含有率为a原子%,Mn的含有率为b原子%时,b/(a+b)的值优选为0.2以上0.72以下,较优选为0.3以上0.7以下,更优选为0.4以上0.6以下。通过使非晶合金材料中含有满足这种关系的Cr和Mn,可使提高耐腐蚀性和降低矫顽力之间的平衡最优化。
而且,Cr的含有率a和Mn的含有率b的和(a+b)的值优选为1.5以上5.5以下,较优选为1.7以上5以下,更优选为2以上4.5以下。通过使非晶合金材料含有满足这种关系的Cr和Mn,可必需且充分地显现并用Cr和Mn所带来的效果,同时抑制非晶合金粉末的饱和磁通密度的降低,提高非晶合金粉末的耐腐蚀性,并降低矫顽力。
因此,非晶合金材料以b/(a+b)的值满足上述关系、且(a+b)的值满足上述关系的方式含有Cr和Mn,从使非晶合金粉末的磁特性(饱和磁通密度、矫顽力等)和耐腐蚀性高度兼容的角度来看是有用的。
而且,当设Si的含有率为c原子%,B的含有率为d原子%,C的含有率为e原子%时,(a+b)/(c+d+e)的值优选为0.05以上0.25以下,较优选为0.07以上0.23以下,更优选为0.09以上0.2以下。由于非晶合金材料含有满足这种关系的各元素,从而使主要影响到矫顽力和耐腐蚀性等的元素和主要影响到磁导率、电阻率、非晶化等的元素之间的平衡最优化,可在使矫顽力、磁导率等磁特性和耐腐蚀性高度兼容的同时,力求非晶合金材料的非晶化和非晶合金粉末的微小化。
另外,作为Si的含有率c和B的含有率d的和的(c+d)的值优选为19以上25以下,较优选为20以上24以下,更优选为21以上23以下。由于非晶合金材料含有满足这种关系的Si和B,可在不引起饱和磁通密度显著降低的情况下,高度兼顾非晶合金材料的铁损的降低和磁特性的提高。
而且,Si的含有率c、B的含有率d、及C的含有率e优选满足c>d>e的关系。因此,可得到低铁损和高磁特性更加高度并存的非晶合金粉末。
另一方面,表示Mn的含有率b相对于上述和(c+d)的比率的b/(c+d)的值优选为0.01以上0.15以下,较优选为0.03以上0.13以下,更优选为0.05以上0.12以下。由此,因非晶合金材料含有Mn而带来的磁致伸缩降低及因含有Si和B而带来的电阻值上升不会互相抵消,从而实现最优化。其结果是,可实现涡电流损耗的最小化。而且,非晶合金材料熔化时,可在熔点低的状态下可靠地析出氧化锰和氧化硅,并可靠地实现提高非晶合金粉末的粒子表面的绝缘性。因此,可得到能够可靠地制造磁通密度和磁导率高、且涡电流损耗小的压粉磁芯的非晶合金粉末。
而且,表示B的含有率d相对于Mn的含有率b和Si的含有率c的和(b+c)的比率的d/(b+c)的值优选为0.5以上1.2以下,较优选为0.6以上1.1以下,更优选为0.7以上1以下。由此,不会因非晶合金材料中含有B而阻碍磁特性的提高,可确实地降低非晶合金材料的熔点。其结果是,可得到能够可靠地制造磁通密度和磁导率高、且涡电流损耗小的压粉磁芯的非晶合金粉末。
而且,表示C的含有率e相对于Mn的含有率b和Si的含有率c的和(b+c)的比率的e/(b+c)的值优选为0.07以上0.27以下,较优选为0.10以上0.25以下,更优选为0.15以上0.2以下。由此,可在保持优异的磁特性的同时,确实地实现非晶合金材料的非晶化和非晶合金粉末的球形化。
而且,表示Mn的含有率b相对于B的含有率d和C的含有率e的和(d+e)的比率的b/(d+e)的值优选为0.01以上0.3以下,较优选为0.03以上0.25以下,更优选为0.05以上0.2以下。由此,可高度兼顾磁特性的提高和非晶化。
而且,Fe是非晶合金材料中含有率(原子比)最高的成分,即、是主要成分,可对非晶合金粉末的基本磁特性和机械特性造成很大的影响。
<非晶合金粉末的第二实施方式>
接下来,对本发明的非晶合金粉末的第二实施方式进行说明。
下面,以和上述第一实施方式的非晶合金粉末的不同点为主,对本实施方式的非晶合金粉末进行说明,对相同的事项,则省略对其的说明。
本实施方式的非晶合金粉末由主要成分是Fe,Cr的含有率为1原子%以上2.5原子%以下,Mn的含有率为1原子%以上3原子%以下,Si的含有率为10原子%以上14原子%以下,B的含有率为8原子%以上13原子%以下,C的含有率为1原子%以上3原子%以下的非晶合金材料构成。而且,当设非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%,Mn的含有率为b原子%,C的含有率为e原子%时,e/(a+b)的值满足0.2以上0.95以下的关系。
这种非晶合金粉末由于含有适量的Cr和Mn,且各元素的比率最优化,从而磁致伸缩将会降低。因此,通过使用这种非晶合金粉末,可得到磁致伸缩小的压粉磁芯。这种压粉磁芯同时具有低矫顽力和高磁导率的特征,因此,可得到即使在高频率下铁损也低、且即使在高频率下也磁响应性良好的压粉磁芯。
下面,进一步地对本实施方式的非晶合金粉末进行详细说明。
构成非晶合金粉末的非晶合金材料中的Cr的含有率为1原子%以上2.5原子%以下。如果Cr的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,磁致伸缩的降低会变得不充分,有可能导致无法实现压粉磁芯的低矫顽力化和高磁导率化。而且,有可能耐腐蚀性降低,例如非晶合金粉末的粒子表面生锈,饱和磁通密度等磁特性随时间而劣化。另一方面,如果Cr的含有率超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,非晶合金材料的非晶化会受到阻碍,因此,其磁晶各向异性将会增大,有可能导致磁致伸缩增大。其结果是,压粉磁芯的低矫顽力化和高磁导率化可能变得困难。并且,也可能导致饱和磁通密度降低。
另外,Cr的含有率优选为1.5原子%以上2.4原子%以下,较优选为1.7原子%以上2.3原子%以下。
而且,非晶合金材料中Mn的含有率为1原子%以上3原子%以下。如果Mn的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,磁致伸缩降低会受到限制,有可能无法实现低铁损化和高磁导率化。另一方面,如果Mn的含有率超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,非晶合金材料的非晶化会受到阻碍,其磁晶各向异性将会增大,因此,磁致伸缩可能增大。其结果是,压粉磁芯的低矫顽力化和高磁导率化可能变得困难。并且,也可能导致饱和磁通密度降低。
另外,Mn的含有率优选为1.3原子%以上2.8原子%以下,较优选为1.5原子%以上2.5原子%以下。
而且,通过如上所述地同时使用Cr和Mn,可达到上述效果,当设非晶合金材料中的Cr的含有率为a原子%,Mn的含有率为b原子%时,(a+b)的值优选为2.1以上5.3以下,较优选为2.5以上5.0以下。通过使非晶合金材料中含有满足这种关系的Cr和Mn,可必需且充分地显现并用Cr和Mn的效果,同时还可防止非晶合金粉末的饱和磁通密度降低。即、如果(a+b)的值低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,有可能无法充分显出Cr和Mn的并用效果,而如果(a+b)的值超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,可能导致非晶合金粉末的饱和磁通密度降低。
在此,如上所述,Cr和Mn的原子大小非常接近,被认为在非晶合金粉末中可完全固溶地共存,通过改变Cr和Mn的各含量的大小关系,可适当地调整非晶合金粉末的特性。具体而言,当b/a的值为0.4以上且不足1时,由于Cr的含量比Mn相对增多,因此,会特别强烈地显出非晶合金材料中含有Cr而带来的效果。由此,非晶合金粉末的耐腐蚀性会提高,同时非晶化会更进一步,因此,磁致伸缩会变得更小。其结果是,可得到磁致伸缩更小、且耐腐蚀性更优异的非晶合金粉末。
而且,当b/a的值为0.5以上且不足0.9时,上述效果会更明显。
另一方面,当b/a的值为1以上2以下时,Mn的含量比Cr相对增多,因此,会特别强烈地显出非晶合金材料含有Mn而带来的效果。由此,非晶合金粉末的磁致伸缩会变得更小。其结果是,可得到磁致伸缩特别小的非晶合金粉末。
而且,当b/a的值为1.2以上1.5以下时,上述效果更加明显。
而且,当设非晶合金材料中的Si的含有率为c原子%,B的含有率为d原子%时,表示b相对于(c+d)的值的比率的b/(c+d)的值优选为0.04以上0.15以下,较优选为0.05以上0.13以下,更优选为0.06以上0.12以下。由此,因非晶合金材料含有Mn而引起的磁致伸缩降低和因含有Si和B而引起的电阻值上升不会相互抵消,可实现最优化。其结果是,可实现涡电流损耗的最小化。而且,非晶合金材料熔化时,在熔点低的状态下,会析出更多的氧化锰和氧化硅,可提高非晶合金粉末的粒子表面的绝缘性。由此,能够得到可制造饱和磁通密度和磁导率高、且涡电流损耗小的压粉磁芯的非晶合金粉末。
非晶合金材料中C的含有率为1原子%以上3原子%以下。如果C的含有率低于上述下限值,则熔化非晶合金材料时的粘性会变大,将难以非晶化。因此,非晶合金材料的电阻值会降低,涡电流损耗会增加,或磁致伸缩会增大,因此,低矫顽力化会变得困难。另一方面,如果C的含有率超过上述上限值,则非晶化反而变困难,导致磁致伸缩增大。并且,与Fe的含有率相对减少相应地,饱和磁通密度降低。
另外,C的含有率优选为1.3原子%以上2.7原子%以下,较优选为1.5原子%以上2.4原子%以下。
而且,C和上述Cr同样,被认为可促进非晶化,但从磁特性的角度出发,优选适当地调整其含量。具体而言,当设C的含有率为e原子%时,(a+e)的值优选为2.2以上5.5以下,较优选为2.5以上5.0以下。通过将(a+e)的值设定在上述范围内,可将饱和磁通密度等磁特性的劣化控制在最小限度,并确实地促进非晶合金粉末的粒子的非晶化,使磁致伸缩足够小。
而且,如上所述,e/(a+b)的值为0.2以上0.95以下,但优选为0.3以上0.9以下,较优选为0.4以上0.85以下。通过设定Cr、Mn和C的含量为满足这种关系,特别促进非晶合金材料的非晶化,其磁晶各向异性会变得特别小,因而可使磁致伸缩变得特别小。而另一方面,由于可将饱和磁通密度的降低控制在最小限度,因此,能够得到可制造低矫顽力和高饱和磁通密度高度并存的压粉磁芯的非晶合金粉末。
而且,非晶合金材料中Si的含有率为10原子%以上14原子%以下。如果Si的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,无法充分地提高非晶合金材料的磁导率和电阻值,有可能无法充分地实现提高对外部磁场的磁响应性及降低涡电流损耗。另一方面,如果Si的含有率超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,非晶化会受到阻碍,同时,饱和磁通密度会降低,有可能无法兼顾降低铁损和提高磁特性。
另外,Si的含有率优选为10.3原子%以上13.5原子%以下,较优选为10.5原子%以上13原子%以下。
而且,非晶合金材料中B的含有率为8原子%以上13原子%以下。如果B的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,无法充分地降低非晶合金材料的熔点,有可能导致非晶化困难。另一方面,如果B的含有率超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,饱和磁通密度会降低,有可能无法兼顾降低铁损和提高磁特性。
另外,B的含有率优选为8.3原子%以上12原子%以下,较优选为8.5原子%以上11.5原子%以下。
另外,当设非晶合金材料中的Si的含有率为c原子%,B的含有率为d原子%时,(a+b)/(c+d+e)的值优选为0.09以上0.27以下,较优选为0.12以上0.25以下,更优选为0.15以上0.23以下。通过含有满足这种关系的各元素,能够尽可能地抑制Fe以外的元素的添加量,同时促进非晶合金材料的非晶化和非晶合金粉末的微细化。由此,可更确实地得到饱和磁通密度高、且磁致伸缩小的非晶合金粉末。
而且,本实施方式的非晶合金粉末中,Fe也是非晶合金材料中含有率(原子比)最高的成分,即、是主要成分,会对非晶合金粉末的基本磁特性、机械特性造成很大的影响。
<非晶合金粉末的第三实施方式>
接下来,对本发明的非晶合金粉末的第三实施方式进行说明。
下面,以和上述第一及第二实施方式的非晶合金粉末的不同点为主,对本实施方式的非晶合金粉末进行说明,对相同事项,则省略对其的说明。
本实施方式的非晶合金粉末由以Fe为主要成分,Cr的含有率为2原子%以上3原子%以下,Mn的含有率为0.02原子%以上且不足1原子%,Si的含有率为10原子%以上14原子%以下,B的含有率为8原子%以上13原子%以下,C的含有率为1原子%以上3原子%以下的非晶合金材料构成。而且,当设非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%,Mn的含有率为b原子%,C的含有率为e原子%时,e/(a+b)的值满足0.3以上0.95以下的关系。
由于这种非晶合金粉末含有适量的Cr和Mn,且各元素的比率达到最优化,因此,磁致伸缩将会降低。因此,通过使用这种非晶合金粉末,可得到磁致伸缩小的压粉磁芯。这种压粉磁芯同时具有低矫顽力和高磁导率的特征,因此,可得到即使在高频率下铁损也低、且在高频率下磁响应性也良好的压粉磁芯。
而且,尤其通过将Cr、Mn和C的含有率分别设定在上述范围内,从而可将Fe以外的成分的必要含量抑制在最小限度,同时力求上述磁致伸缩的降低。由此,不仅能够将磁致伸缩抑制为较小,还可将饱和磁通密度的降低抑制为最小限度,因此,可特别得到低矫顽力且高饱和磁通密度的非晶合金粉末。
下面,对本实施方式的非晶合金粉末进行进一步的详细说明。
构成非晶合金粉末的非晶合金材料中Cr的含有率为2原子%以上3原子%以下。如果Cr的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,磁致伸缩降低会变得不充分,因此,有可能导致无法实现压粉磁芯的低矫顽力化和高磁导率化。而且,有可能耐腐蚀性降低,例如有可能非晶合金粉末的粒子表面生锈,饱和磁通密度等磁特性随时间而劣化。另一方面,如果Cr的含有率超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,非晶合金材料的非晶化会受到阻碍,因此,其磁晶各向异性会增大,有可能导致磁致伸缩变大。其结果是,压粉磁芯的低矫顽力化和高磁导率化可能会困难。而且,有可能导致饱和磁通密度降低。
另外,Cr的含有率优选为2.1原子%以上2.9原子%以下,较优选为2.2原子%以上2.8原子%以下。
而且,非晶合金材料含有的Mn的含有率为0.02原子%以上且不足1原子%。如果Mn的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,磁致伸缩的降低、以及低矫顽力化会变得困难,有可能无法实现低铁损化和高磁导率化。另一方面,如果Mn的含有率超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,与Fe的含有率相对降低相应地,可能导致饱和磁通密度降低。
另外,Mn的含有率优选为0.10原子%以上0.95原子%以下,较优选为0.20原子%以上0.90原子%以下。
而且,通过如上所述地并用Cr和Mn,可达到上述效果,当设Cr的含有率为a原子%,Mn的含有率为b原子%时,(a+b)的值优选为2.1以上3.8以下,较优选为2.5以上3.5以下。通过使非晶合金材料含有满足这种关系的Cr和Mn,可必需且充分地显现并用Cr和Mn所带来的效果,同时防止饱和磁通密度的降低。对此,如果(a+b)的值低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,有可能无法充分显出并用Cr和Mn的效果,而如果(a+b)的值超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,有可能饱和磁通密度会稍微降低。
在此,如上所述,Cr和Mn的原子大小非常接近,被认为在非晶合金粉末中可完全固溶地共存,通过改变Cr和Mn的各含量的大小关系,可适当地调整非晶合金粉末的特性。具体而言,当b/a的值为0.02以上且不足0.47时,Cr和Mn的比率达到最优化,因此,上述并用的效果会变得更明显。即、可进一步提高(深化)低矫顽力化和高磁导率化。另一方面,如果b/a低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,有可能失去并用Cr和Mn所带来的效果。并且,如果b/a超过上述上限值,则Cr或Mn会偏离适当的含有率,有可能无法实现各自所能达到的效果。
而且,当b/a的值为0.05以上且不足0.40时,上述效果会更加显著。
而且,当设Si的含有率为c原子%,B的含有率为d原子%时,表示b相对于c+d的值的比率的b/(c+d)的值优选为0.01以上0.05以下,较优选为0.02以上0.04以下。由此,不会导致饱和磁通密度的显著降低,而可实现非晶合金材料中含有Mn而带来的磁致伸缩的降低及含有Si和B而带来的电阻值的上升。其结果是,可在使饱和磁通密度保持较高值的同时,实现低矫顽力化和涡电流损耗的最小化,即、实现低铁损化。
非晶合金材料中C的含有率为1原子%以上3原子%以下。如果C的含有率低于上述下限值,则熔化非晶合金材料时的粘性会变高,非晶化会变难。因此,非晶合金材料的电阻值会降低,涡电流损耗增大,或磁致伸缩会变大,因此,低矫顽力化将变得困难。另一方面,如果C的含有率超出上述上限值,则非晶化反而变得困难,从而导致磁致伸缩增大。而且,与Fe的含有率相对减少相应地,饱和磁通密度降低。
另外,C的含有率优选为1.3原子%以上2.7原子%以下,较优选为1.5原子%以上2.4原子%以下。
而且,C和上述Cr同样地,被认为可促进非晶化,从磁特性的角度出发,优选适当地调整其含量。具体而言,当设C的含有率为e原子%时,a+e的值优选为2.2以上5.5以下,较优选为2.5以上5.0以下。通过将a+e的值设定在上述范围内,可最大限度地抑制饱和磁通密度等磁特性的劣化,同时,确实地促进非晶合金粉末的粒子的非晶化,使磁致伸缩足够小。
而且,如上所述,e/(a+b)的值为0.3以上0.95以下,优选为0.35以上0.9以下,较优选为0.4以上0.85以下。通过设定满足这种关系的Cr、Mn和C的含量,可特别促进非晶合金材料的非晶化,其磁晶各向异性变得特别小,因而使磁致伸缩特别小。另一方面,由于可将饱和磁通密度的下降控制为最小限度,因此,能够得到可制造低矫顽力和高饱和磁通密度高度并存的压粉磁芯的非晶合金粉末。
而且,非晶合金材料中Si的含有率为10原子%以上14原子%以下。如果Si的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,可能无法充分地提高非晶合金材料的磁导率和电阻值,无法充分地实现提高对外部磁场的磁响应性和降低涡电流损耗。另一方面,如果Si的含有率超出上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,可能非晶化会受到阻碍,同时饱和磁通密度会降低,无法兼顾降低铁损和提高磁特性。
另外,Si的含有率优选为10.3原子%以上13.5原子%以下,较优选为10.5原子%以上13原子%以下。
而且,非晶合金材料中B的含有率为8原子%以上13原子%以下。如果B的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,可能无法充分降低非晶合金材料的熔点,非晶化会变得困难。另一方面,如果B的含有率超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,可能导致饱和磁通密度降低,无法兼顾降低铁损和提高磁特性。
另外,B的含有率优选为8.3原子%以上12原子%以下,较优选为8.8原子%以上11.5原子%以下。
另外,当设非晶合金材料中Si的含有率为c原子%,B的含有率为d原子%时,(a+b)/(c+d+e)的值优选为0.09以上0.2以下,较优选为0.09以上0.18以下,更优选为0.1以上0.15以下。通过使非晶合金材料含有满足这种关系的各元素,可在尽可能地抑制Fe以外的元素的含量的同时,促进非晶合金材料的非晶化和非晶合金粉末的微细化。由此,可确实地得到饱和磁通密度高、且磁致伸缩小的非晶合金粉末。
而且,在本实施方式的非晶合金粉末中,Fe也是非晶合金材料中含有率(原子比)最高的成分,即是主要成分,并对非晶合金粉末的基本磁特性、机械特性有很大影响。
<非晶合金粉末的第四实施方式>
接下来,对本发明的非晶合金粉末的第四实施方式进行说明。
下面,以和上述第一、第二和第三实施方式的非晶合金粉末的不同点为中心,对本实施方式的非晶合金粉末进行说明,对相同的事项,则省略对其的说明。
本实施方式的非晶合金粉末由以Fe为主要成分,Si的含有率为10原子%以上14原子%以下,B的含有率为8原子%以上13原子%以下,C的含有率为1原子%以上3原子%以下的非晶合金材料构成。而且,当设非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%,Mn的含有率为b原子%时,(a+b)的值为1.5以上5.5以下,且b/a的值满足0.3以上且不足1的关系。
由于这种非晶合金粉末含有适量的Cr和Mn,且各元素的比率达到最优化,因此,磁致伸缩会变低。因此,通过使用这种非晶合金粉末,可得到磁致伸缩小的压粉磁芯。这种压粉磁芯同时具有低矫顽力和高磁导率的特征,从而成为在高频率下铁损也低、且在高频率下磁响应性也良好的压粉磁芯。
而且,尤其是通过使Cr和Mn的含有率满足上述条件,可得到极高的耐腐蚀性,并可将Fe以外的成分的必要含量控制为最小限的同时,实现上述磁致伸缩的降低。由此,能够得到可制造高磁导率和低铁损并存、且饱和磁通密度高的压粉磁芯的非晶合金粉末。
下面,进一步对本实施方式的非晶合金粉末进行详述。
构成非晶合金粉末的非晶合金材料中Cr的含有率优选为1原子%以上3原子%以下,较优选为1.05原子%以上2.7原子%以下,更优选为1.1原子%以上2.5原子%以下。通过把Cr的含有率设定在上述范围内,可得到具有充分耐腐蚀性的非晶合金粉末,还能够得到可制造铁损足够小的压粉磁芯的非晶合金粉末。另外,如果Cr的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,在非晶合金粉末上形成的钝化膜的厚度、形成区域会变得不充分,可能导致耐腐蚀性降低以及饱和磁通密度降低。另一方面,如果Cr的含有率超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,非晶合金材料的非晶化会受到阻碍,其电阻值会降低,且矫顽力会上升,因此,可能导致压粉磁芯的铁损增大。并且,与Fe的含有率相对减少相应地,可能导致饱和磁通密度降低。
而且,非晶合金材料中Mn的含有率优选为0.1原子%以上2.5原子%以下,较优选为0.5原子%以上2.2原子%以下,更优选为0.7原子%以上2.0原子%以下。如果Mn的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,磁致伸缩的降低将变得困难,可能导致无法实现低铁损化和高磁导率化。此外,如果Mn的含有率超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,与Fe的含有率相对减少相应地,可能导致饱和磁通密度降低。
而且,通过如上所述并用Cr和Mn,可达到上述效果,当设非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%,Mn的含有率为b原子%时,(a+b)的值为1.5以上5.5以下。通过使非晶合金材料含有满足这种关系的Cr和Mn,可必需且充分地显现并用Cr和Mn所带来的效果,并可防止饱和磁通密度降低。对此,如果(a+b)的值低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,并用Cr和Mn的效果无法充分显出。并且,如果(a+b)的值超过上述上限值,则有可能导致饱和磁通密度降低。
另外,(a+b)的值优选为1.7以上5以下,较优选为2以上4.5以下。
而且,如上所述,Cr和Mn的原子大小非常接近,被认为在非晶合金粉末中可完全固溶地共存,通过改变Cr和Mn的各含量的大小关系,可适当地调整非晶合金粉末的特性。
具体而言,调整Cr和Mn的各自含量,以使b/a的值为0.3以上且不足1。通过使非晶合金材料含有满足这种关系的Cr和Mn,Cr和Mn的比率被最优化,因此,上述并用效果会更加显著。即、通过使非晶合金材料含有Cr,可特别地提高耐腐蚀性和非晶化,同时,通过使非晶合金材料含有Mn,可实现磁致伸缩降低,并进一步提高低矫顽力化和高磁导率化。对此,如果b/a低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,有可能失去并用Cr和Mn所带来的效果。而且,如果b/a超过上述上限值,则有可能导致Cr或Mn偏离适当的含有率,这种情况下,可能无法取得各成分(Cr或Mn)所能达到的效果。
另外,b/a的值优选为0.4以上且不足0.9。
非晶合金材料中C的含有率为1原子%以上3原子%以下。如果C的含有率低于上述下限值,则熔化非晶合金材料时的粘性增高,非晶化变难。因此,非晶合金材料的电阻值会降低,并且,涡电流损耗会增加,或者磁致伸缩会增大,因此,低矫顽力化将变得困难。另一方面,如果C的含有率超过上述上限值,则非晶化反而变难,会导致磁致伸缩增大。并且,与Fe的含有率相对减少相应地,饱和磁通密度会降低。
另外,C的含有率设为1.3原子%以上2.7原子%以下,较优选设为1.5原子%以上2.4原子%以下。
而且,C和上述Cr同样,被认为可促进非晶化,但从磁特性的角度出发,优选适当地调整其含量。具体而言,当设C的含有率为e原子%时,(a+e)的值优选为2.2以上5.5以下,较优选为2.5以上5.0以下。通过把(a+e)的值设定在上述范围内,可将饱和磁通密度等磁特性的劣化控制为最小限,同时,确实地促进非晶合金粉末的粒子的非晶化,并使磁致伸缩足够小。
而且,e/(a+b)的值优选为0.3以上1以下,较优选为0.35以上0.9以下,更优选为0.4以上0.85以下。通过设定满足这种关系的Cr、Mn和C的含量,可特别促进非晶合金材料的非晶化,其磁晶各向异性将变得特别小,因此,可使磁致伸缩特别小。另一方面,由于可将饱和磁通密度的降低控制为最小限,因此,能够得到可制造低矫顽力和高饱和磁通密度高度并存的压粉磁芯的非晶合金粉末。
而且,非晶合金材料中Si的含有率为10原子%以上14原子%以下。如果Si的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,可能无法充分地提高非晶合金材料的磁导率和电阻值,无法充分地实现提高对外部磁场的磁响应性和降低涡电流损耗。另一方面,如果Si的含有率超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,可能导致非晶化受到阻碍,且饱和磁通密度降低,无法兼顾降低铁损和提高磁特性。
另外,Si的含有率优选为10.3原子%以上13.5原子%以下,较优选为10.5原子%以上13原子%以下。
而且,非晶合金材料中B的含有率为8原子%以上13原子%以下。如果B的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,可能无法充分地降低非晶合金材料的熔点,非晶化将变得困难。另一方面,如果B的含有率超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,可能导致饱和磁通密度降低,无法兼顾降低铁损和提高磁特性。
另外,B的含有率优选为8.3原子%以上12原子%以下,较优选为8.8原子%以上11.5原子%以下。
另外,当设非晶合金材料中所含的Si的含有率为c原子%,B的含有率为d原子%时,则(a+b)/(c+d+e)的值优选为0.05以上0.25以下,较优选为0.07以上0.23以下,更优选为0.09以上0.2以下。通过使非晶合金材料中含有满足这种关系的各元素,可尽可能地抑制Fe以外的元素的含量,同时促进非晶合金材料的非晶化和非晶合金粉末的微细化。由此,可更加确实地得到饱和磁通密度高、且磁致伸缩小的非晶合金粉末。
而且,b/(c+d)的值优选为0.01以上0.12以下,较优选为0.03以上0.11以下,更优选为0.05以上0.10以下。通过使非晶合金材料含有满足这种关系的各元素,可得到磁致伸缩降低与非晶化的并存进一步提高的非晶合金粉末。对此,如果b/(c+d)的值低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,可能无法充分地降低非晶合金粉末的磁致伸缩。并且,如果b/(c+d)的值超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,可能导致非晶合金材料的非晶化不充分,难以使磁致伸缩减小。
而且,本实施方式的非晶合金粉末中,Fe是非晶合金材料中含有率(原子比)最高的成分,即是主要成分,对非晶合金粉末的基本磁特性、机械特性有很大影响。
<非晶合金粉末的第五实施方式>
接下来,对本发明的非晶合金粉末的第五实施方式进行说明。
下面,以和上述第一、第二、第三及第四实施方式的非晶合金粉末的不同点为中心,对本实施方式的非晶合金粉末进行说明,对相同的事项,则省略对其的说明。
本实施方式的非晶合金粉末由以Fe为主要成分,Si的含有率为10原子%以上14原子%以下,B的含有率为8原子%以上13原子%以下,C的含有率为1原子%以上3原子%以下的非晶合金材料构成。而且,当设非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%,Mn的含有率为b原子%时,满足(a+b)的值为1.5以上6以下、且b/a的值为1以上2以下的关系。
这种非晶合金粉末由于含有适量的Cr和Mn,磁致伸缩会降低。因此,通过使用这种非晶合金粉末,可得到磁致伸缩小的压粉磁芯。这种压粉磁芯同时具有低矫顽力和高磁导率的特征,因此,是一种即使在高频率下铁损也低、且在高频率下磁响应性也良好的压粉磁芯。
特别是把Cr和Mn的含有率分别设定在上述范围内,可将Fe以外的成分的必要含量控制为最小限,同时实现上述磁致伸缩的降低。由此,能够得到可制造高磁导率和低铁损并存、且饱和磁通密度高的压粉磁芯的非晶合金粉末。
下面,对本实施方式的非晶合金粉末进行更详细的说明。
构成非晶合金粉末的非晶合金材料中Cr的含有率,优选为1原子%以上3原子%以下,较优选为1.05原子%以上2.7原子%以下,更优选为1.1原子%以上2.5原子%以下。通过把Cr的含有率设定在上述范围内,可得到具有充分耐腐蚀性的非晶合金粉末,还能够得到可制造铁损足够小的压粉磁芯的非晶合金粉末。另外,如果Cr的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,可能导致非晶合金粉末上形成的钝化膜的厚度、形成区域不充分,耐腐蚀性降低,且饱和磁通密度下降。另一方面,如果Cr的含有率超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,非晶合金材料的非晶化会受到阻碍,其电阻值会降低,且矫顽力会上升,因此,可能导致压粉磁芯的铁损增大。并且,与Fe的含有率相对减少相应地,可能导致饱和磁通密度降低。
而且,非晶合金材料中Mn的含有率优选为0.5原子%以上3原子%以下,较优选为0.7原子%以上2.7原子%以下,更优选为1.0原子%以上2.5原子%以下。如果Mn的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,磁致伸缩的降低会变难,可能导致无法实现低铁损化和高磁导率化。另一方面,如果Mn的含有率超过上述上限值,则由于组成比,与Fe的含有率相对减少相应地,可能导致饱和磁通密度降低。
而且,通过如上所述地并用Cr和Mn,可达到上述效果,当设非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%,Mn的含有率为b原子%时,(a+b)的值为1.5以上6以下。通过使非晶合金材料中含有满足这种关系的Cr和Mn,可必需且充分地显现并用Cr和Mn所带来的效果,并可防止饱和磁通密度降低。对此,如果(a+b)的值低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,不能充分显出并用Cr和Mn的效果。并且,如果(a+b)的值超过上述上限值,则饱和磁通密度会降低。
另外,(a+b)的值优选为1.7以上5以下,较优选为2以上4.5以下。
而且,如上所述,Cr和Mn的原子大小非常接近,被认为在非晶合金粉末中可完全固溶地共存,通过改变Cr和Mn的各含量的大小关系,可适当地调整非晶合金粉末的特性。
具体而言,调整Cr和Mn的各自含量,以使b/a的值为1以上2以下。由于非晶合金材料中含有满足这种关系的Cr和Mn,Cr和Mn的比率被最优化,因此,上述并用的效果会更加显著。即、通过使非晶合金材料含有Mn,可特别地降低磁致伸缩,同时,通过含有Cr,可提高耐腐蚀性和非晶化,并使低矫顽力化和高磁导率化进一步提高。对此,如果b/a低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,有可能失去并用Cr和Mn的效果。而且,如果b/a超过上述上限值,则Cr或Mn可能会偏离适当的含有率,这种情况下,可能无法取得各成分(Cr或Mn)所能达到的效果。
另外,b/a的值优选为1.1以上1.9以下。
非晶合金材料中C的含有率为1原子%以上3原子%以下。如果C的含有率低于上述下限值,则熔化非晶合金材料时的粘性增高,非晶化变得困难。因此,非晶合金材料的电阻值会降低,或者涡电流损耗增加,或者磁致伸缩增大,因此,低矫顽力化会变得困难。另一方面,如果C的含有率超过上述上限值,则非晶化反而变难,导致磁致伸缩增大。而且,与Fe的含有率相对减少相应地,导致饱和磁通密度降低。
另外,C的含有率为1.3原子%以上2.7原子%以下,较优选为1.5原子%以上2.4原子%以下。
而且,C和上述Cr同样,被认为可促进非晶化,但从磁特性的角度出发,优选适当地调整其含量。具体而言,当设C的含有率为e原子%时,(a+e)的值优选为2.2以上5.5以下,较优选为2.5以上5.0以下。通过把(a+e)设定在上述范围内,可将饱和磁通密度等磁特性的劣化控制为最小限,同时,确实地促进非晶合金粉末的粒子的非晶化,并使磁致伸缩足够小。
而且,e/(a+b)的值优选为0.3以上0.95以下,较优选为0.35以上0.9以下,更优选为0.4以上0.85以下。通过设定Cr、Mn和C的含量为满足这种关系,将特别促进非晶合金材料的非晶化,其磁晶各向异性将变得特别小。其结果,可使非晶合金材料的磁致伸缩特别小。另一方面,由于将饱和磁通密度的降低控制为最小限,因此,能够得到可制造低矫顽力和高饱和磁通密度高度并存的压粉磁芯的非晶合金粉末。
而且,非晶合金材料中Si的含有率为10原子%以上14原子%以下。如果Si的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,可能无法充分地提高非晶合金材料的磁导率和电阻值。因此,有可能无法充分地实现提高对外部磁场的磁响应性和降低涡电流损耗。另一方面,如果Si的含有率超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,非晶化会受到阻碍,且饱和磁通密度降低,可能无法兼顾降低铁损和提高磁特性。
另外,Si的含有率优选为10.3原子%以上13.5原子%以下,较优选为10.5原子%以上13原子%以下。
而且,非晶合金材料中B的含有率为8原子%以上13原子%以下。如果B的含有率低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,有可能无法充分地降低非晶合金材料的熔点,非晶化将变得困难。另一方面,如果B的含有率超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,饱和磁通密度会降低,可能无法实现降低铁损和提高磁特性并存。
另外,B的含有率优选为8.3原子%以上12原子%以下,较优选为8.8原子%以上11.5原子%以下。
另外,当设非晶合金材料中所含的Si的含有率为c原子%,B的含有率为d原子%时,则(a+b)/(c+d+e)的值优选满足0.05以上0.25以下的关系,较优选满足0.07以上0.2以下的关系,更优选满足0.09以上0.15以下的关系。通过使非晶合金材料中含有满足这种关系的各元素,可尽可能地抑制Fe以外的元素的含量,同时促进非晶合金材料的非晶化和非晶合金粉末的微细化。由此,可更加确实地得到饱和磁通密度高、且磁致伸缩小的非晶合金粉末。
而且,b/(c+d)的值优选为0.03以上0.15以下,较优选为0.04以上0.13以下,更优选为0.05以上0.12以下。通过使非晶合金材料含有满足这种关系的各元素,可得到磁致伸缩降低与非晶化的并存进一步提高的非晶合金粉末。对此,如果b/(c+d)的值低于上述下限值,则由于非晶合金材料的组成,可能无法充分地降低非晶合金粉末的磁致伸缩。并且,如果b/(c+d)超过上述上限值,则由于非晶合金材料的组成,可能导致非晶合金粉末的粒子的非晶化不充分,难以使磁致伸缩减小。
而且,本实施方式的非晶合金粉末中,Fe是非晶合金材料中含有率(原子比)最高的成分,即是主要成分,对非晶合金粉末的基本磁特性、机械特性有很大影响。
另外,除Cr、Mn、Si、B、C和Fe以外,上述非晶合金材料也可以在对非晶合金材料的特性没有不良影响的范围内含有其它元素(杂质)。作为其它元素,可举例如:N(氮)、P(磷)、S(硫)、Al、Mg、Sc、Ti、V、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Y、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Os、Ir、Pt、Au、Pb、Bi等。这些元素可以有意地添加,也可以在制造时不可避免地混入,但不管何种情况,其混入量优选为不足0.1原子%,较优选为0.05原子%以下。
而且,非晶合金材料的构成元素和组成比可通过例如JIS G1257中规定的原子吸收光谱测定法、JIS G1258中规定的ICP发射光谱法、JIS G1253中规定的火花发射光谱法、JIS G1256中规定的荧光X射线光谱法、JIS G1211~G1237中规定的重量/滴定/吸光光度法等来鉴定。具体而言,例如:SPECTRO公司制造的固体发射光谱仪(火花发射光谱仪)、型号:SPECTROLAB、类型:LAVMB08A。
另外,在鉴定C(碳)和S(硫)时,还特别采用JIS G1211中规定的氧气流燃烧(酸素気流燃焼)(高频感应加热炉燃烧)-红外吸收法。具体而言,例如LECO公司制造的碳/硫分析仪CS-200。
而且,在鉴定N(氮)和O(氧)时,还特别采用JIS G1228中规定的铁和钢的氮定量法、JIS Z2613中规定的金属材料的氧定量法。具体而言,例如LECO公司制造的氧/氮分析仪TC-300/EF-300。
另外,构成非晶合金粉末的非晶合金材料是否是“非晶质”,可从例如利用X-射线衍射法获得的光谱进行判断。具体而言,在X-射线衍射光谱中,如果未观察到明显的衍射峰,则可判断被检测物是非晶质。
而且,本发明的非晶合金粉末的粒子的平均粒径优选为3μm以上100μm以下,较优选为4μm以上80μm以下,更优选为5μm以上60μm以下。使用由这种粒径的粒子构成的非晶合金粉末制成的压粉磁芯中,可缩短涡电流流过的路径。由此,可得到涡电流损耗受到充分抑制的压粉磁芯。
另外,可通过激光衍射法,求出按照质量标准累积量为50%时的粒径作为粒子的平均粒径。
而且,当非晶合金粉末的粒子的平均粒径低于上述下限值时,由于对非晶合金粉末加压/成型时的成型性降低,可能导致所得到的压粉磁芯的密度降低,且饱和磁通密度、磁导率降低。另一方面,当非晶合金粉末的粒子的平均粒径超过上述上限值时,由于压粉磁芯中涡电流流过的路径变长,有可能增大涡电流损耗。
而且,非晶合金粉末的粒子的粒度分布优选为尽可能地窄。具体而言,如果非晶合金粉末的粒子的平均粒径在上述范围内,则最大粒径优选为200μm以下,较优选为150μm以下。通过将非晶合金粉末的粒子的最大粒径控制在上述范围内,可使非晶合金粉末的粒子的粒度分布更窄,从而解决涡电流损耗局部增大等问题。
另外,上述最大粒径是指,按质量标准累积量达99.9%时的粒径。
而且,当设非晶合金粉末的粒子的短径为S[μm],长径为L[μm]时,以S/L定义的纵横比的平均值优选为0.4以上1以下左右,较优选为0.7以上1以下左右。这种纵横比的非晶合金粉末其形状比较接近于球形,因此,可提高压粉成型时的填充率。其结果是,可得到饱和磁通密度和磁导率高的压粉磁芯。
另外,上述长径是在粒子的投影图像上可取得的最大长度,上述短径是与该最大长度正交的方向上的最大长度。
而且,本发明的非晶合金粉末其粒子截面的中心部分的维氏硬度优选为850以上1200以下,较优选为900以上1000以下。由这种硬度的粒子构成的非晶合金粉末其硬度虽高,但成型时可能会有轻微塑性变形,因此,有助于提高非晶合金粉末的填充性。对此,如果维氏硬度低于上述下限值,则粒子容易变形,填充性会提高,但在粒子表面形成有绝缘膜时,随着粒子的变形,绝缘膜可能会破裂。其结果是,可能涡电流损耗会增大。另一方面,如果维氏硬度超过上述上限值,则成型时不容易发生塑性变形,因此,非晶合金粉末的填充性可能会降低。
另外,粒子截面的中心部是指,以通过作为粒子的最大长度的长轴的方式切断粒子时、相当于该切断面上的长轴的中点的部位。而且,中心部的维氏硬度可通过显微维氏硬度计测定。
而且,本发明的非晶合金粉末的表观密度优选为3g/cm3以上,较优选为3.5g/cm3以上。当像这样地使用表观密度大的非晶合金粉末制造压粉磁芯时,由于各粒子的填充率变高,可得到特别高密度的压粉磁芯。由此,可得到磁导率和磁通密度特别高的压粉磁芯。
另外,本发明的表观密度为按JIS Z2504中规定的方法测定的值。
而且,由于本发明的非晶合金粉末具有上述的合金组成,因此,可降低非晶合金材料的矫顽力。具体而言,非晶合金粉末的矫顽力优选为4[Oe](318A/m)以下,较优选为1.5[Oe](119A/m)以下。通过使低矫顽力化达到这个范围,可确实地抑制磁滞损耗,并可充分降低铁损。
另外,非晶合金粉末的饱和磁通密度要尽可能地大,优选为0.8T以上,较优选为1.0T以上。如果非晶合金粉末的饱和磁通密度在上述范围内,则可在不降低性能的情况下,使压粉磁芯充分小型化。
而且,本发明的非晶合金粉末的粒子可在其粒子中含有微量的氧。这种情况下,粒子中的氧含有率以质量比计,优选为150ppm以上3000ppm以下,较优选为200ppm以上2500ppm以下,更优选为200ppm以上1500ppm以下。通过将粒子中的氧含有率控制在上述范围内,可得到低铁损、高饱和磁通密度和耐候性高度并存的非晶合金粉末。对此,在粒子中的氧含有率低于上述下限值的情况下,由于非晶合金粉末的粒子的粒径,在非晶合金粉末的粒子上不会形成适当厚度的氧化物膜等,因而非晶合金粉末的粒子间绝缘性会降低,可能导致铁损增大,或耐候性降低。而且,在氧含有率超过上述上限值时,氧化物膜会变得过厚,相应地,可能导致饱和磁通密度等降低。
上述非晶合金粉末可通过例如雾化法(例如:水雾化法、气体雾化法、高速旋转水流雾化法等)、还原法、羰基法、粉碎法等各种粉末化法来制造。
其中,本发明的非晶合金粉末优选通过雾化法制造,较优选通过水雾化法或高速旋转水流雾化法制造。雾化法是一种使熔化金属(金属熔体)与高速喷射的流体(液体或气体)碰撞,从而使金属熔体微粉化并冷却来制造金属粉末(非晶合金粉末)的方法。通过利用这种雾化法制造非晶合金粉末,可有效地制造非常微小的粉末。并且,由于表面张力的作用,所得粉末的粒子的粒子形状接近于球形。因此,可制造填充率高的压粉磁芯。由此,能够得到可制造磁导率和饱和磁通密度高的压粉磁芯的非晶合金粉末。
此外,作为雾化法,当采用水雾化法时,向熔化金属喷射的水(以下称“雾化水”)的压力并无特别限定,优选为75MPa以上120MPa以下(750kgf/cm2以上1200kgf/cm2以下)左右,较优选为90MPa以上120MPa以下(900kgf/cm2以上1200kgf/cm2以下)左右。
而且,雾化水的水温也不受特别限定,优选为1℃以上20℃以下左右。
而且,雾化水在金属熔体的下落路径上具有顶点,多数情况下会被喷射成外径向下方逐渐减小的圆锥形。这种情况下,雾化水形成的圆锥的顶角θ优选为10°以上40°以下左右,较优选为15°以上35°以下左右。由此,可确实地制造上述组成的非晶合金粉末。
而且,利用水雾化法(特别是高速旋转水流雾化法),可特别迅速地冷却金属熔体。因此,可获得广的合金组成的非晶化度高的非晶合金粉末。
而且,采用雾化法冷却金属熔体时的冷却速度优选为1×104℃/s以上,较优选为1×105℃/s以上。通过这种快速的冷却,可保持金属熔体状态下的原子排列,即、保持各种原子均匀地混合的状态直到固化,因此,可得到非晶化度特别高的非晶合金粉末。而且,可抑制非晶合金粉末的粒子间的组成比的差异。其结果是,可得到均质且磁特性高的非晶合金粉末。
而且,采用上述方法制造后,也可根据需要对非晶合金粉末进行退火处理。退火处理的加热条件是,如果在非晶合金材料的结晶化温度(Tx)-250℃以上且不足Tx的温度范围内,优选为5分钟以上120分钟以下的时间范围,如果在非晶合金材料的结晶化温度(Tx)-100℃以上且不足Tx的温度范围内,较优选为10分钟以上60分钟以下的时间范围。通过以这种加热条件进行退火处理,可使由非晶合金材料构成的非晶合金粉末(非晶合金粒子)退火,并缓和由制造粉末时产生的骤冷凝固引起的残余应力。由此,可使伴随残余应力发生的非晶合金粉末的变形得到缓和,并提高磁特性。
此外,对于通过这种方式得到的非晶合金粉末,可根据需要进行分级。作为分级的方法,可举例如:筛网分级、惯性分级、离心分级等干式分级、沉降分级这样的湿式分级等。
而且,也可根据需要,对所得的非晶合金粉末进行造粒。
而且,也可根据需要,在所得的非晶合金粉末的各粒子表面上形成绝缘膜。作为这种绝缘膜的构成材料,例如:和后述粘结材料的构成材料相同的材料。
[压粉磁芯及磁性元件]
本发明的磁性元件可适用于具有磁芯的各种磁性元件,如:扼流线圈、电感器、噪声滤波器、电抗器、变压器、电动机、发电机。而且,本发明的压粉磁芯可适用于这些磁性元件所具有的磁芯。
下面,以两种类型的扼流线圈为代表,对磁性元件的一个例子进行说明。
<磁性元件的第一实施方式>
首先,对应用本发明的磁性元件的第一实施方式的扼流线圈进行说明。
图1是示出应用了本发明的磁性元件的第一实施方式的扼流线圈的示意图(平面图)。
图1所示的扼流线圈10具有环状(toroidal:环形)的压粉磁芯11、和缠绕在该压粉磁芯11上的导线12。这种扼流线圈10通常称为环形线圈。
压粉磁芯(本发明的压粉磁芯)11是将本发明的非晶合金粉末、粘结材料(粘合剂)及有机溶剂混合,并将所得混合物送入成型模具后,进行加压、成型而制得。
作为用于制备压粉磁芯11的粘结材料的构成材料,可举例如:有机硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂等有机材料;磷酸镁、磷酸钙、磷酸锌、磷酸锰、磷酸镉这样的磷酸盐;硅酸钠这样的硅酸盐(水玻璃)等无机材料等,尤其优选热固性聚酰亚胺或环氧树脂。这些树脂材料容易通过加热固化,具有优异的耐热性。因此,可提高压粉磁芯11的制造容易度和耐热性。
而且,根据所制备的压粉磁芯11的目标饱和磁通密度及容许涡电流损耗等,粘结材料相对于非晶合金粉末的比例可有一些不同,但优选为0.5质量%以上5质量%以下左右,较优选为1质量%以上3质量%以下左右。由此,能够使非晶合金粉末的各粒子之间可靠地绝缘,同时确保压粉磁芯11具有一定程度的密度,并防止压粉磁芯11的饱和磁通密度和磁导率显著降低。其结果是,可得到饱和磁通密度和磁导率更高、且损耗更低的压粉磁芯11。
而且,作为有机溶剂,只要溶解粘结材料,并无特别限定,可举例如:甲苯、异丙醇、丙酮、甲基乙基酮、氯仿、乙酸乙酯等各种溶剂。
另外,也可根据需要,在上述混合物中添加用于任意目的的各种添加剂。
使用上述粘结材料,可使非晶合金粉末的粒子与粒子之间粘结并绝缘。因此,即使对压粉磁芯11施加高频变化的磁场,伴随通过与该磁场变化相应的电磁感应所产生的电动势的感应电流仅波及各粒子的比较狭小的区域。因此,可最大限度地抑制该感应电流产生的焦耳损耗(涡电流损耗)。而且,由于各粒子的矫顽力小,也可最大限度地抑制磁滞损耗。
而且,该焦耳损耗会导致压粉磁芯11的发热,因此,通过抑制焦耳损耗,也可减少扼流线圈10的发热量。
另一方面,作为导线12的构成材料,可例举导电性高的材料,例如:Cu、Al、Ag、Au、Ni等金属材料、或者含有这些金属材料的合金等。
另外,导线12的表面上优选具备具有绝缘性的表面层。由此,可确实地防止压粉磁芯11和导线12之间的短路。作为这种表面层的构成材料,例如各种树脂材料等。
接下来,对扼流线圈10的制造方法进行说明。
首先,将本发明的非晶合金粉末、粘结材料、各种添加剂和有机溶剂进行混合,得到混合物。
接下来,使混合物干燥,得到块状的干燥体后,通过粉碎该干燥体,形成造粒粉末。
接下来,将该造粒粉末成型为所要制备的压粉磁芯的形状,得到成型体。
作为这种情况下的成型方法,并不受特别限定,可举例如:加压成型、挤出成型、注射成型等方法。另外,该成型体的外形尺寸取决于后面加热成型体时的预期收缩量。
接下来,通过加热所得的成型体,使粘结材料固化,从而得到压粉磁芯11。这时,根据粘结材料的组成等,加热温度稍有不同,当粘结材料由有机材料构成时,优选为100℃以上500℃以下左右,较优选为120℃以上250℃以下左右。并且,加热时间根据加热温度而异,设为0.5小时以上5小时以下左右。
通过上述方式,可得到对本发明的非晶合金粉末进行加压成型而形成的压粉磁芯11、以及沿这种压粉磁芯11的外周面缠绕导线12而形成的扼流线圈(本发明的磁性元件)10。这种扼流线圈10具有优异的长期耐腐蚀性,且高频范围的损耗(铁损)会减少(成为低损耗)。
而且,根据本发明的非晶合金粉末,可容易地得到磁特性优异的压粉磁芯11。因此,可简单地实现提高压粉磁芯11的磁通密度、与其相关的扼流线圈10的小型化、以及增大额定电流、减少发热量。即、可得到高性能的扼流线圈10。
另外,压粉磁芯11的形状不仅限于上述环形,也可以是例如棒状、E型、I型等形状。
<磁性元件的第二实施方式>
接下来,对应用了本发明的磁性元件的第二实施方式的扼流线圈进行说明。
图2是示出应用了本发明的磁性元件的第二实施方式的扼流线圈的示意图(透视立体图)。
下面,对第二实施方式涉及的扼流线圈进行说明,分别以和上述第一实施方式涉及的扼流线圈的不同点为中心进行说明,对相同的事项,则省略对其的说明。
如图2所示,本实施方式涉及的扼流线圈20可通过将成型为线圈形状的导线22埋设在压粉磁芯21的内部而得到。即、扼流线圈20通过以压粉磁芯21覆盖(モールド、模制)导线22而得到。
这种形式的扼流线圈20容易形成为较小型。并且,在制造这种小型扼流线圈20时,通过使用饱和磁通密度和磁导率大、且损耗小的压粉磁芯21,可得到虽然小型、但可应对大电流的低损耗、低发热的扼流线圈20。
而且,由于导线22埋设在压粉磁芯21的内部,导线22和压粉磁芯21之间不易产生缝隙。因此,可抑制压粉磁芯21的磁致伸缩引起的振动,也可抑制伴随这种振动产生的噪音。
制造上述本实施方式涉及的扼流线圈20时,首先,在成型模具的型腔内设置导线22,并用本发明的非晶合金粉末填充型腔内。即、以包埋导线22的方式填充非晶合金粉末。
接下来,与导线22一道对非晶合金粉末加压,得到成型体。
接下来,和上述第一实施方式的磁性元件相同,对该成型体进行热处理。由此,得到扼流线圈20。
[电子设备]
接下来,根据图3~图5,对具备本发明的磁性元件的电子设备(本发明的电子设备)进行详细说明。
图3是示出应用了具备本发明的磁性元件的电子设备的移动型(或笔记本型)个人电脑的构成的立体图。在该图中,个人电脑1100由具有键盘1102的主体部1104、具有显示部100的显示单元1106构成,显示单元1106通过铰链结构部可旋转地支撑于主体部1104。这种个人电脑1100中内置有例如开关电源用的扼流线圈、电感器、电机等磁性元件1000。
图4是示出应用了具备本发明的磁性元件的电子设备的便携式电话(包括PHS)的构成的立体图。在该图中,便携式电话1200具有多个操作按钮1202、听筒1204和话筒1206,操作按钮1202和听筒1204之间设置有显示部100。这种便携式电话1200中内置有例如:电感器、噪声滤波器、电机等磁性元件1000。
图5是示出应用了具备本发明的磁性元件的电子设备的数码相机的构成的立体图。另外,该图也简单示出了和外部设备之间的连接。数码相机1300通过CCD(电荷耦合器件)等摄像元件对被拍摄体的光学图像进行光电转换,并生成摄像信号(图像信号)。
数码相机1300的壳体(机体)1302的背面设有显示部,其被构成为基于CCD的摄像信号显示拍摄到的图像,显示部作为将被拍摄体作为电子图像显示的取景器而发挥功能。并且,壳体1302的正面侧(图中背面侧)上设有包括光学透镜(摄像光学系统)、CCD等的受光单元1304。
当摄影者确认显示部所显示的被拍摄体,并按下快门按钮1306时,该时间点的CCD的摄像信号被传输、存储在存储器1308中。而且,在该数码相机1300中,在壳体1302的侧面上设有视频信号输出端子1312和数据通信用的输入输出端子1314。并且,如图所示,根据需要,分别在视频信号输出端子1312上连接电视监控器1430,在数据通信用的输入输出端子1314上连接个人电脑1440。并且,构成为通过预定的操作,存储在存储器1308中的摄像信号被输出至电视监控器1430或个人电脑1440。这种数码相机1300中也内置有例如电感器、噪声滤波器等磁性元件1000。
另外,除图3的个人电脑(移动型个人电脑)、图4的便携式电话、图5的数码相机以外,具备本发明的磁性元件的电子设备还可应用于例如:喷墨式喷吐装置(例如喷墨式打印机)、膝上型个人电脑、电视、摄像机、录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子记事本(也含带有通信功能的)、电子词典、计算器、电子游戏机、文字处理器、工作站、可视电话、安全防范监控电视、电子双眼望远镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖仪、心电图测量仪、超声波诊断仪、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测量仪器、仪器仪表类(例如:车辆、飞机、轮船的仪器仪表类)、移动体控制设备类(例如,汽车驱动用控制设备等)、飞行模拟器等。
以上内容,根据优选的实施方式,对本发明的非晶合金粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备进行了说明,但本发明不仅限于此。
例如,在上述实施方式中,举出压粉磁芯作为本发明的非晶合金粉末的用途实例进行了说明,但用途实例不仅限于此,例如,也可以是磁性流体、磁屏蔽片、磁头等磁性器件。
[实施例]
下面,对本发明的具体实施例进行说明。
<非晶合金粉末的第一实施方式的实施例>
1.压粉磁芯及扼流线圈的制造
(实施例28A)
[1]首先,在高频感应炉中熔化原材料,得到原材料的熔化物。利用高速旋转水流雾化法(各表中,以“旋转水”表示)对该原材料的熔化物进行粉末化,得到非晶合金粉末的粒子。接着,用筛孔尺寸150μm的标准筛网对所得非晶合金粉末的粒子进行分级。分级的非晶合金粉末的合金组成如表1所示。另外,对于合金组成的鉴定,使用SPECTRO公司制造的固体发射光谱仪(火花发射光谱仪)、型号:SPECTROLAB、类型:LAVMB08A。而且,对于非晶合金粉末的粒子中的C(碳)的定量分析,采用LECO公司制造的碳/硫分析装置CS-200。
[2]接着,对得到的非晶合金粉末进行粒度分布测定。另外,该测定通过激光衍射式粒度分布测定装置(Microtrac HRA9320-X100,日机装株式会社(Nikkiso Co.,Ltd.)制造)进行。然后,由粒度分布求得非晶合金粉末的粒子的平均粒径。
[3]接着,将所得的非晶合金粉末、环氧树脂(粘结材料)、甲苯(有机溶剂)混合,得到混合物。另外,相对于非晶合金粉末100质量份,环氧树脂的添加量为2质量份。
[4]接着,搅拌所得的混合物,然后,在温度60℃下加热1小时,干燥,得到块状的干燥物。接下来,用筛孔尺寸500μm的筛网对该干燥体进行分级,并粉碎分级后的干燥体,得到造粒粉末。
[5]接着,将所得造粒粉末填充到成型模具中,根据下述成型条件,得到成型体。
<成型条件>
成型方法:加压成型
成型体的形状:环状
成型体的尺寸:外径28mm、内径14mm、厚度10.5mm
成型压力:20t/cm2(1.96GPa)
[6]接着,在大气氛围中,在温度450℃下加热0.5小时,使成型体中的粘结材料固化。由此,得到压粉磁芯。
[7]接着,根据下列制作条件,用所得的压粉磁芯制备图1所示的扼流线圈(磁性元件)。
<线圈制作条件>
导线的构成材料:Cu
导线的线径:0.5mm
卷绕数(磁导率测定时):7匝
卷绕数(铁损测定时):初级侧30匝、次级侧30匝
(实施例1A~10A和28A及比较例2A~6A)
除分别使用具有表1所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表1
(实施例11A~13A及比较例7A~11A)
除分别使用具有表2所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表2
(实施例14A~16A和29A及比较例12A~14A和16A)
除分别使用具有表3所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表3
另外,对实施例14A及比较例14A,采用水雾化法(各表中,以“W-atm”表示)代替高速旋转水流雾化法。
(实施例17A~21A及比较例17A~21A)
除分别使用具有表4所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表4
另外,对实施例17A及实施例19A,采用水雾化法(各表中,以“W-atm”表示)代替高速旋转水流雾化法。
(实施例22A~27A及比较例22A~24A)
除分别使用具有表5所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表5
另外,对实施例23A及实施例25A,采用水雾化法(各表中,以“W-atm”表示)代替高速旋转水流雾化法。
2.非晶合金粉末、压粉磁芯及扼流线圈的评价
2.1非晶合金粉末的氧含量的测定
对于在各实施例和各比较例得到的非晶合金粉末,利用氧氮同时分析仪(LECO公司制造、TC-300/EF-300)对其粒子中含有的氧含有率进行测定。
2.2非晶合金粉末的磁特性的测定
对于在各实施例和各比较例得到的非晶合金粉末,根据如下测定条件,测定其矫顽力和饱和磁通密度。
<测定条件>
测定最大磁场:10kOe
测定装置:振动样品磁强计(玉川制作所制作、VSM1230-MHHL)
2.3扼流线圈的磁特性的测定
对于在各实施例和各比较例所得的扼流线圈,根据如下测定条件,测定其各自的磁导率μ’和铁损(磁芯损耗Pcv)。
<磁导率μ’的测定条件>
测定频率:100kHz、1000kHz
测定装置:阻抗分析仪(日本惠普公司制造、HP4194A)
<铁损(磁芯损耗Pcv)的测定条件>
测定频率:100kHz
最大磁通密度:50mT
测定装置:交流磁特性测定装置(岩通计测株式会社制造、B-H分析仪SY8258)
2.4耐腐蚀性的评价
对于在各实施例和各比较例得到的扼流线圈,观察比较各自在高温高湿环境下的外观,评价压粉磁芯的耐腐蚀性。
另外,高温高压环境由恒温恒湿机(大研理化学器械制造)建立,温度为85℃、相对湿度为90%。在这种高温高湿环境下放置扼流线圈,将经过5天后的外观与试验前的扼流线圈进行比较,并根据如下评价标准进行评价。
<耐腐蚀性的评价标准>
A:生锈的面积不足扼流线圈表面积的1%。
B:可观察到扼流线圈表面积的1%以上且不足10%有生锈。
C:可观察到扼流线圈表面积的10%以上且不足25%有生锈。
D:可观察到扼流线圈表面积的25%以上且不足50%有生锈。
E:可观察到扼流线圈表面积的50%以上有生锈。
以上评价结果如表1~5所示。
表1~表5表明:在各实施例得到的非晶合金粉末和扼流线圈两者的饱和磁通密度及磁导率均相对较高,矫顽力相对较低。从该评价结果可知,与在各比较例所得的非晶合金粉末相比,在各实施例得到的非晶合金粉末的磁致伸缩更小。其结果是,可确认在各实施例得到的非晶合金粉末和扼流线圈能够实现低铁损和高磁特性高度并存。而且,还可确认在各实施例得到的非晶合金粉末和扼流线圈具有优异的耐腐蚀性。
另一方面,可确认在各比较例得到的非晶合金粉末和扼流线圈其饱和磁通密度或磁导率会有一项相对较低,或者矫顽力相对较高。即、可确认这些非晶合金粉末和扼流线圈要两者均高水平兼容低铁损和高磁特性是很困难的。而且,可确认在各比较例得到的非晶合金粉末和扼流线圈其耐腐蚀性不足。
<非晶合金粉末的第二实施方式的实施例>
1.压粉磁芯和扼流线圈的制造(实施例1B~9B和25B及比较例2B~6B)
除分别使用具有表6所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和上述非晶合金粉末的第一实施方式的实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表6
(实施例10B及比较例7B~10B)
除分别使用具有表7所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和上述非晶合金粉末的第一实施方式的实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表7
(实施例11B~13B)
除分别使用具有表8所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和上述非晶合金粉末的第一实施方式的实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表8
另外,在实施例11B中,采用水雾化法(各表中,以“W-atm”表示)代替高速旋转水流雾化法。
(实施例14B~18B及比较例11B、12B)
除分别使用具有表9所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和上述非晶合金粉末的第一实施方式的实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表9
另外,在实施例14B及实施例16B中,采用水雾化法(各表中,以“W-atm”表示)代替高速旋转水流雾化法。
(实施例19B~24B及比较例13B、14B)
除分别使用具有表10所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和上述非晶合金粉末的第一实施方式的实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表10
另外,在实施例20B和实施例22B中,采用水雾化法(各表中,以“W-atm”表示)代替高速旋转水流雾化法。
2.非晶合金粉末、压粉磁芯及扼流线圈的评价
对于在各实施例和各比较例得到的非晶合金粉末,采用和上述非晶合金粉末的第一实施方式的各实施例和各比较例的评价方法相同的评价方法进行了评价。评价结果如各表所示。
各表均表明:在各实施例得到的非晶合金粉末和扼流线圈其矫顽力小、磁导率μ’高。由此可知,和在各比较例所得的非晶合金粉末相比,用于该扼流线圈的非晶合金粉末的磁致伸缩小。并且,可以确认在各实施例得到的非晶合金粉末和扼流线圈表现出优异的耐腐蚀性。
<非晶合金粉末的第三实施方式的实施例>
1.压粉磁芯和扼流线圈的制造
(实施例1C和8C及比较例2C)
除分别使用具有表11所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和上述非晶合金粉末的第一实施方式的实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表11
(实施例2C~5C及比较例3C)
除分别使用具有表12所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和上述非晶合金粉末的第一实施方式的实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表12
(实施例6C、7C及比较例4C、5C)
除分别使用具有表13所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和上述非晶合金粉末的第一实施方式的实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表13
另外,在实施例6C中,采用水雾化法(各表中,以“W-atm”表示)代替高速旋转水流雾化法。
2.非晶合金粉末、压粉磁芯及扼流线圈的评价
对于在各实施例和各比较例得到的非晶合金粉末,采用和上述非晶合金粉末的第一实施方式的各实施例和各比较例的评价方法相同的评价方法进行了评价。评价结果如各表所示。
各表均表明:在各实施例得到的非晶合金粉末和扼流线圈其矫顽力小、磁导率μ’高。由此可知,和在各比较例所得的非晶合金粉末相比,用于该扼流线圈的非晶合金粉末的磁致伸缩小。并且,可以确认在各实施例得到的非晶合金粉末和扼流线圈其饱和磁通密度高,并表现出优异的耐腐蚀性。
<非晶合金粉末的第四实施方式的实施例>
1.压粉磁芯和扼流线圈的制造
(实施例1D~7D和21D及比较例2D~3D)
除分别使用具有表14所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和上述非晶合金粉末的第一实施方式的实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表14
(实施例8D~14D及比较例4D~7D)
除分别使用具有表15所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和上述非晶合金粉末的第一实施方式的实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表15
另外,在实施例9D、10D和12D中,采用水雾化法(各表中,以“W-atm”表示)代替高速旋转水流雾化法。
(实施例15D~20D)
除分别使用具有表16所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和上述非晶合金粉末的第一实施方式的实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表16
另外,在实施例15D、16D和18D中,采用水雾化法(各表中,以“W-atm”表示)代替高速旋转水流雾化法。
2.非晶合金粉末、压粉磁芯及扼流线圈的评价
对于在各实施例和各比较例得到的非晶合金粉末,采用和上述非晶合金粉末的第一实施方式的各实施例和各比较例的评价方法相同的评价方法进行了评价。评价结果如各表所示。
各表均表明:在各实施例得到的非晶合金粉末和扼流线圈其矫顽力小、磁导率μ’高。并且,可以确认在各实施例得到的扼流线圈其饱和磁通密度高,并表现出优异的耐腐蚀性。由此可知,用于该扼流线圈的非晶合金粉末可制造高磁导率和低铁损长期兼容的压粉磁芯。
<非晶合金粉末的第五实施方式的实施例>
1.压粉磁芯和扼流线圈的制造
(实施例1E~11E及比较例2E)
除分别使用具有表17所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和上述非晶合金粉末的第一实施方式的实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表17
(比较例3E~8E)
除分别使用具有表18所示的合金组成的非晶合金材料作为非晶合金粉末以外,和上述非晶合金粉末的第一实施方式的实施例28A同样地得到压粉磁芯,并使用该压粉磁芯得到扼流线圈。
表18
2.非晶合金粉末、压粉磁芯及扼流线圈的评价
对于在各实施例和各比较例得到的非晶合金粉末,采用和上述非晶合金粉末的第一实施方式的各实施例和各比较例的评价方法相同的评价方法进行了评价。评价结果如各表所示。
各表均表明:在各实施例得到的非晶合金粉末和扼流线圈其矫顽力小、磁导率μ’高。由此可知,用于该扼流线圈的非晶合金粉末可制造高磁导率和低铁损稳定并存的压粉磁芯。并且,可以确认在各实施例得到的非晶合金粉末和扼流线圈其饱和磁通密度高,并表现出优异的耐腐蚀性。

Claims (29)

1.一种非晶合金粉末,其特征在于,
所述非晶合金粉末由含有Fe、Cr、Mn、Si、B和C作为构成成分的非晶合金材料的粒子而构成,
所述非晶合金材料中含有Fe作为主要成分,Cr的含有率为0.5原子%以上3原子%以下,Mn的含有率为0.02原子%以上3原子%以下,Si的含有率为10原子%以上14原子%以下,B的含有率为8原子%以上13原子%以下,C的含有率为1原子%以上3原子%以下,
所述粒子中的氧含有率以质量比计为150ppm以上3000ppm以下。
2.根据权利要求1所述的非晶合金粉末,其中,所述非晶合金材料中Cr的含有率为1原子%以上3原子%以下,所述非晶合金材料中Mn的含有率为0.1原子%以上3原子%以下。
3.根据权利要求2所述的非晶合金粉末,其中,当设所述非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%、Mn的含有率为b原子%时,b/(a+b)的值为0.2以上0.72以下。
4.根据权利要求2或3所述的非晶合金粉末,其中,当设所述非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%、Mn的含有率为b原子%时,a+b的值为1.5以上5.5以下。
5.根据权利要求2或3所述的非晶合金粉末,其中,当设所述非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%、Mn的含有率为b原子%、Si的含有率为c原子%、B的含有率为d原子%、C的含有率为e原子%时,(a+b)/(c+d+e)的值为0.05以上0.25以下。
6.根据权利要求2或3所述的非晶合金粉末,其中,当设所述非晶合金材料中Mn的含有率为b原子%、Si的含有率为c原子%、C的含有率为e原子%时,e/(b+c)的值为0.07以上0.27以下。
7.根据权利要求1所述的非晶合金粉末,其中,
所述非晶合金材料中Cr的含有率为1原子%以上2.5原子%以下,所述非晶合金材料中Mn的含有率为1原子%以上3原子%以下,
当设所述非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%、Mn的含有率为b原子%、C的含有率为e原子%时,e/(a+b)的值为0.2以上0.95以下。
8.根据权利要求7所述的非晶合金粉末,其中,a+b的值为2.1以上5.3以下。
9.根据权利要求8所述的非晶合金粉末,其中,b/a的值为0.4以上且不足1。
10.根据权利要求8所述的非晶合金粉末,其中,b/a的值为1以上2以下。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的非晶合金粉末,其中,当设所述非晶合金材料中Si的含有率为c原子%、B的含有率为d原子%时,b/(c+d)的值为0.04以上0.15以下。
12.根据权利要求1所述的非晶合金粉末,其中,
所述非晶合金材料中Cr的含有率为2原子%以上3原子%以下,所述非晶合金材料中Mn的含有率为0.02原子%以上1原子%以下,
当设所述非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%、Mn的含有率为b原子%、C的含有率为e原子%时,e/(a+b)的值为0.3以上0.95以下。
13.根据权利要求12所述的非晶合金粉末,其中,a+b的值为2.1以上3.8以下。
14.根据权利要求13所述的非晶合金粉末,其中,b/a的值为0.02以上且不足0.47。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的非晶合金粉末,其中,当设所述非晶合金材料中Si的含有率为c原子%、B的含有率为d原子%时,b/(c+d)的值为0.01以上0.05以下。
16.根据权利要求1所述的非晶合金粉末,其中,当设所述非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%、Mn的含有率为b原子%时,a+b的值为1.5以上5.5以下,而且,b/a的值为0.3以上且不足1。
17.根据权利要求16所述的非晶合金粉末,其中,b的值为0.1以上2.5以下。
18.根据权利要求16或17所述的非晶合金粉末,其中,当设所述非晶合金材料中Si的含有率为c原子%、B的含有率为d原子%时,b/(c+d)的值为0.01以上0.12以下。
19.根据权利要求16或17所述的非晶合金粉末,其中,当设所述非晶合金材料中Si的含有率为c原子%、B的含有率为d原子%、C的含有率为e原子%时,(a+b)/(c+d+e)的值为0.05以上0.25以下。
20.根据权利要求1所述的非晶合金粉末,其中,当设所述非晶合金材料中Cr的含有率为a原子%、Mn的含有率为b原子%时,a+b的值为1.5以上6以下,而且,b/a的值为1以上2以下。
21.根据权利要求20所述的非晶合金粉末,其中,b的值为0.5以上3以下。
22.根据权利要求20或21所述的非晶合金粉末,其中,当设所述非晶合金材料中Si的含有率为c原子%、B的含有率为d原子%时,b/(c+d)的值为0.03以上0.15以下。
23.根据权利要求20或21所述的非晶合金粉末,其中,当设所述非晶合金材料中Si的含有率为c原子%、B的含有率为d原子%、C的含有率为e原子%时,(a+b)/(c+d+e)的值为0.05以上0.25以下。
24.根据权利要求1至3中任一项所述的非晶合金粉末,其中,所述粒子的平均粒径为3μm以上100μm以下。
25.根据权利要求1至3中任一项所述的非晶合金粉末,其中,所述非晶合金材料的矫顽力为4Oe以下。
26.根据权利要求1至3中任一项所述的非晶合金粉末,其中,所述非晶合金粉末通过水雾化法和高速旋转水流雾化法中的任一种方法而制造。
27.一种压粉磁芯,其特征在于,
所述压粉磁芯使用由含有Fe、Cr、Mn、Si、B和C作为构成成分的非晶合金材料的粒子而构成的非晶合金粉末来形成,
所述非晶合金材料中含有Fe作为主要成分,Cr的含有率为0.5原子%以上3原子%以下,Mn的含有率为0.02原子%以上3原子%以下,Si的含有率为10原子%以上14原子%以下,B的含有率为8原子%以上13原子%以下,C的含有率为1原子%以上3原子%以下,
所述粒子中的氧含有率以质量比计为150ppm以上3000ppm以下。
28.一种磁性元件,其特征在于,具备权利要求27所述的压粉磁芯。
29.一种电子设备,其特征在于,具备权利要求28所述的磁性元件。
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