CN106663513B - 磁芯、磁芯的制造方法以及线圈部件 - Google Patents

磁芯、磁芯的制造方法以及线圈部件 Download PDF

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Abstract

本发明提供制造性优异且发挥高导磁率的磁芯及其制造方法，以及使用该磁芯的线圈部件。本发明的磁芯具有Fe系软磁性合金粉末以及夹杂在所述Fe系软磁性合金粉末的粒子之间的氧化物相，所述Fe系软磁性合金粉末包括Fe‑Al‑Cr系合金粉末和Fe‑Si‑Al系合金粉末。Al在所述氧化物相中比在所述Fe系软磁性合金粉末中浓化。磁芯的密度优选为5.4×103kg/m3以上。

Description

磁芯、磁芯的制造方法以及线圈部件
技术领域
本发明涉及磁芯、磁芯的制造方法以及线圈部件。
背景技术
以往而言，在家电设备、工业设备、车辆等各种各样的用途中，使用感应器、变压器、扼流圈等线圈部件。线圈部件由磁芯(磁心)和卷绕于该磁芯周围的线圈构成，对于该磁芯而言，广泛利用磁性特性、形状自由度、价格优异的铁氧体磁芯。
近年来，随着电子设备等电源装置向小型化的推进，对小型、低高度且大电流下也能够使用的线圈部件的要求越来越强烈，相比于铁氧体，更趋向采用使用了饱和磁通密度高的金属系磁性粉末的磁芯。作为金属系磁性粉末，例如，使用Fe-Si系、Fe-Ni系等磁性合金粉末。将该磁性合金粉末的成型体进行压密化而得到的磁芯的饱和磁通密度高，另一方面，由于是合金粉末，所以电阻率低,目前使用预先绝缘包覆的磁性合金粉末。针对此，提出了一种通过在含有铁、硅和比铁容易氧化的元素(例如，铬、铝)的软磁性合金粒子的表面形成由该粒子的氧化而得到的氧化层，从而赋予磁芯绝缘性的技术(参照专利文献1)。
另外，已知利用Fe-Si-Al系合金粒子的磁芯能够降低铁损。由于该Fe-Si-Al系合金粒子硬而缺乏变形性(成型性)，因此，在由该粒子得到的磁芯中，存在粒子间空隙增多、导磁率降低的倾向。于是，提出了一种通过在预先分别对Fe-Si-Al系合金粒子和高压缩性的Fe-Ni系合金粒子进行绝缘包覆的状态下进行使用来提高导磁率的技术(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-249836号公报；
专利文献2：日本特开2013-98384号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
在使用上述两种软磁性粒子的技术中，需要预先在各软磁性粒子表面形成以氧化硅为主要成分的绝缘覆膜。接着，需要进一步进行经过将成型用树脂混合并造粒的步骤后形成成型体，使成型用树脂气化的第一热处理工序，以及为了抑制氧化相的生成，在非氧化性环境下进行的第二热处理工序。如此地，为了得到使用了以往两种软磁性粒子的磁芯，需要繁杂的工序。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种制造性优异、能够发挥高导磁率的磁芯及其制造方法，以及使用了该磁芯的线圈部件。
解决问题的技术方案
本发明的磁芯具有：
Fe系软磁性合金粉末；以及
夹杂在所述Fe系软磁性合金粉末的粒子之间的氧化物相，
所述Fe系软磁性合金粉末包括Fe-Al-Cr系合金粉末和Fe-Si-Al系合金粉末。
由于作为Fe系软磁性合金粉末，该磁芯含有Fe-Si-Al系合金粉末以及成型性比该Fe-Si-Al系合金粉末好的Fe-Al-Cr系合金粉末，因此，在加压成型时Fe-Al-Cr系合金粉末能够引起塑性变形，嵌入Fe-Si-Al系合金粉末之间的空隙，能够提高密度。由此，能够减少所得到的磁芯中的非磁性空隙，能够提高导磁率。
优选Al在所述氧化物相中比在所述Fe系软磁性合金粉末中浓化。由于任一Fe系软磁性合金粉末中均含有Al，所以能够使含有很多Al的氧化物相夹杂在Fe系软磁性合金粉末的粒子之间。由此，能够发挥良好的绝缘性。另外，也能够通过上述氧化物相来结合Fe系软磁性合金粉末。
该磁芯的密度优选为5.4×103kg/m3以上。通过将密度提高至上述范围，能够更加提高磁芯的强度和导磁率。
在该磁芯中，优选所述Fe系软磁性合金粉末的平均粒径(d50)为20μm以下。通过将Fe系软磁性合金粉末的平均粒径设为上述范围，能够减少磁芯的高频涡流损耗。
本发明还涉及一种磁芯的制造方法，该磁芯的制造方法包括：
对含有Fe-Al-Cr系合金粉末和Fe-Si-Al系合金粉末的混合粉末进行成型而得到成型体的工序；以及
对所述成型体进行热处理而形成所述氧化物相的工序。
在该制造方法中，由于对含有Fe-Si-Al系合金粉末和成型性比所述Fe-Si-Al系合金粉末好的Fe-Al-Cr系合金粉末的混合粉末进行成型，因此，能够填充合金粉末间的空隙并实现高密度化。另外，通过热处理能够在Fe系软磁性合金粉末的粒子之间形成含有Al的氧化物相，能够提高磁芯的绝缘性。
本发明还包括具有该磁芯和设置于所述磁芯的线圈的线圈部件。
根据该磁芯，能够提高线圈部件的生产效率。另外，得到了高导磁率的线圈部件。
附图说明
图1A是表示本发明一实施方式的磁芯的立体示意图。
图1B是表示本发明一实施方式的磁芯的主视示意图。
图2A是表示本发明一实施方式的线圈部件的俯视示意图。
图2B是表示本发明一实施方式的线圈部件的仰视示意图。
图2C是沿着图2A中的A-A’线的一部分的剖视图。
图3是表示实施例中制造的环形磁芯的立体示意图。
图4是表示实施例中的磁芯的密度与Fe-Al-Cr系合金粉末含量的相关性的说明图。
图5是表示实施例中的磁芯的径向抗压强度与Fe-Al-Cr系合金粉末含量的相关性的说明图。
图6是表示实施例中的磁芯的初始导磁率与Fe-Al-Cr系合金粉末含量的相关性的说明图。
图7是表示实施例中的磁芯的磁芯损耗与Fe-Al-Cr系合金粉末含量的相关性的说明图。
图8是表示实施例中的磁芯的涡流损耗、磁滞损失与Fe-Al-Cr系合金粉末含量的相关性的说明图。
图9是表示实施例中的磁芯的电阻率与Fe-Al-Cr系合金粉末含量的相关性的说明图。
图10A是实施例的试样编号3的磁芯的剖面的SEM图像。
图10B是实施例的试样编号3的磁芯的剖面的SEM图像。
图10C是实施例的试样编号3的磁芯的剖面的SEM图像。
图10D是实施例的试样编号3的磁芯的剖面的SEM图像。
图10E是实施例的试样编号3的磁芯的剖面的SEM图像。
图10F是实施例的试样编号3的磁芯的剖面的SEM图像。
图11A是实施例的试样编号5的磁芯的剖面的SEM图像。
图11B是实施例的试样编号5的磁芯的剖面的SEM图像。
图11C是实施例的试样编号5的磁芯的剖面的SEM图像。
图11D是实施例的试样编号5的磁芯的剖面的SEM图像。
图11E是实施例的试样编号5的磁芯的剖面的SEM图像。
具体实施方式
下面，具体地说明本发明一实施方式的磁芯及其制造方法，以及线圈部件。但是，本发明并不限定于此。需要说明的是，在一部分或全部图中，省略不需要说明的部分，另外，也存在为了便于说明而放大或缩小等进行图示的部分。
<磁芯>
图1A是表示本实施方式的磁芯的立体示意图，图1B是其主视图。磁芯1包括用于卷绕线圈的圆柱状导线卷绕部5，以及分别对置于导线卷绕部5的两端部的一对凸缘部3a、3b。磁芯1的外观呈鼓型。导线卷绕部5的剖面形状不限于圆形，可以采用正方形、矩形、椭圆形等任意形状。另外，凸缘部可以配置于导线卷绕部5的两端部，也可以仅配置于一方的端部。
本实施方式的磁芯具有Fe系软磁性合金粉末和夹杂在所述Fe系软磁性合金粉末的粒子之间的氧化物相，所述Fe系软磁性合金粉末包括Fe-Al-Cr系合金粉末和Fe-Si-Al系合金粉末。Al在所述氧化物相中比在所述Fe系软磁性合金粉末中浓化。
(Fe-Al-Cr系合金粉末)
只要含有Fe、Cr和Al作为含有率高的三个主要元素的Fe-Al-Cr系合金粉末的组成能够构成磁芯即可，没有特别的限定。Al和Cr是提高耐蚀性等的元素。另外，Al特别有利于表面氧化物的形成。从该观点出发，Fe-Al-Cr系合金粉末中Al的含量优选为2.0质量％以上，更优选为3.0质量％以上。另一方面，如果Al过多，则饱和磁通密度降低，因此，Al的含量优选为10.0质量％以下，更优选为8.0质量％以下，进一步优选为7.0质量％以下。如上所述，Cr是提高耐蚀性的元素。从该观点出发，Fe-Al-Cr系合金粉末中Cr的含量优选为1.0质量％以上，更优选为2.5质量％以上。另一方面，如果Cr过多，则饱和磁通密度降低，合金粉末变硬，因此，Cr的含量优选为9.0质量％以下，更优选为7.0质量％以下。
从上述耐蚀性等观点出发，Cr与Al的总含量优选为6.0质量％以上。而且，由于在表面的氧化物层中，与Cr相比Al显著浓化，所以更优选使用Al的含量高于Cr的Fe-Al-Cr系合金粉末。
除上述Cr和Al以外的剩余部分主要由Fe构成，但在发挥Fe-Al-Cr系合金粉末所具有的成型性等优点的范围内，也可以包含其他元素。但是，由于非磁性元素降低饱和磁通密度等，因此，上述其他元素的含量优选为1.0质量％以下。需要说明的是，如果含有很多Si，则Fe-Al-Cr系合金粒子变成硬质，因此，在本实施方式中，优选设为经过Fe-Al-Cr系合金粉末的常规制造工艺而引入的不可避免的杂质水平(优选为0.5质量％以下)。进一步优选的是，除了不可避免的杂质之外，Fe-Al-Cr系合金粉末由Fe、Cr和Al构成。
(Fe-Si-Al系合金粉末)
只要含有Fe、Si和Al作为含有率高的三个主要元素的Fe-Si-Al系合金粉末的组成能够构成磁芯即可，没有特别的限定。作为Fe-Si-Al系合金粉末的代表例，可举出Fe-9.5Si-5.5Al。在所得到的磁芯损耗小而导磁率高的Fe-Si-Al合金中，Si的含量优选为5质量％～11质量％左右，Al的含量优选为3质量％～8质量％左右。该组成的Fe-Si-Al合金粒子为硬质，在压缩成型时的压力下难以变形，然而在本实施方式中，通过将成型性优异的Fe-Al-Cr系合金粉末混合，能够容易地进行高密度化，能够高效地对高导磁率的磁芯进行成型。
(合金粉末的配合比例)
虽然Fe-Si-Al系合金是高导磁率的磁性体，但是，其硬度导致使用它的磁芯含有很多空隙。由于所述空隙在磁路中作为磁隙而起作用，因此，导磁率根据空隙的多少而变化。相对于此，在本实施方式的磁芯中，由于Fe-Al-Cr系合金粉末的含量越多，空隙越减少，磁芯的导磁率越升高，因此，对于Fe-Al-Cr系合金粉末与Fe-Si-Al系合金粉末的配合比例而言，只要将Fe-Al-Cr系合金粉末的配合比例提高至能够得到目标特性的程度即可。作为Fe-Al-Cr系合金粉末相对于Fe-Al-Cr系合金粉末和Fe-Si-Al系合金粉末的总量的配合比，优选为20质量％以上，更优选为25质量％以上，进一步优选为50质量％以上。另外，Fe-Al-Cr系合金粉末的配合比例越高，磁芯的强度越提高。可以任意设定Fe-Al-Cr系合金粉末的配合比例的上限，可以为99.5质量％，可以为99质量％，也可以为95质量％。另一方面，从抑制磁芯损耗增加的观点出发，作为Fe-Al-Cr系合金粉末相对于Fe-Al-Cr系合金粉末和Fe-Si-Al系合金粉末的总量的配合比，进一步优选为90质量％以下。
(合金粉末的平均粒径)
对Fe系软磁性合金粉末的平均粒径(此处，使用累积粒径分布中的中值粒径d50)没有特别的限定，但是，由于通过减小平均粒径可改善磁芯的强度、高频特性，因此，例如，在要求高频特性的用途中，可以适当地使用平均粒径为20μm以下的Fe系软磁性合金粉末。中值粒径d50更优选为18μm以下，进一步优选为16μm以下。另一方面，当平均粒径小时，导磁率降低，因此，中值粒径d50更优选为5μm以上。另外，更优选采用筛等从软磁性合金粉末中除去粗粒子。在这种情况下，优选使用至少32μm以下的(即，通过筛孔32μm的筛的)软磁性合金粉末。
为了实现致密填充，Fe系软磁性合金粉末的平均粒径可以根据Fe-Si-Al系合金粉末和Fe-Al-Cr系合金粉末的配合比例等而不同。
(氧化物相)
在本实施方式的磁芯中，氧化物相夹杂在Fe系软磁性合金粉末的粒子之间，Al在该氧化物相中比在Fe系软磁性合金粉末区域中更浓化。对成型体进行热处理后，使用扫描电子显微镜(SEM/EDX：Scanning Electron Microscope/energy dispersive X-rayspectroscopy)观察磁芯的剖面，并检测各构成元素的分布，观察到在Fe系软磁性合金粒子的粒子之间形成的氧化物相中，Al浓化。氧化物相主要以Al氧化物作为主体，并包含含有Fe、Cr、Si的相。但是，除此之外，也可以存在以Fe氧化物、Cr氧化物、Si氧化物作为主体的相。
通过下文所述的热处理来氧化Fe系软磁性合金粉末，从而在Fe系软磁性合金粉末的表面形成氧化物相。此时，Fe-Si-Al合金粉末和Fe-Al-Cr系合金粉末中的Al在表层浓化，在所述氧化物相中Al的比率比各合金粉末内部的合金相都高。通过形成该氧化物，提高软磁性合金粉末的绝缘性和耐蚀性。另外，由于该氧化物相是在构成成型体后形成的，因此，还能够有助于夹杂该氧化物相的软磁性合金粉末之间的结合。软磁性合金粉末之间通过所述氧化物相而结合，从而得到高强度的磁芯。通过SEM图像能够观察元素分布。
(磁芯的性状)
本实施方式的磁芯的成型性优异，在实现高磁芯强度和导磁率方面是优选的。另外，通过其氧化物相确保了绝缘性，作为磁芯，实现了充分的磁芯损耗特性。
从提高强度和导磁率的观点出发，磁芯的密度越高越优选。在经过热处理的状态下，密度优选为5.4×103kg/m3以上，更优选为5.5×103kg/m3以上，进一步优选为5.8×103kg/m3以上。在本实施方式的磁芯中，由于在比较硬质的Fe-Si-Al系合金粉末中配合了成型性好的Fe-Al-Cr系合金粉末，因此，能够提高成型体中的填充率，能够实现磁芯的高密度化。
<磁芯的制造方法>
本实施方式的磁芯的制造方法包括对含有Fe-Al-Cr系合金粉末和Fe-Si-Al系合金粉末的混合粉末进行成型而得到成型体的工序(成型体形成工序)，以及对所述成型体进行热处理而形成所述氧化物相的工序(热处理工序)。使用的Fe系软磁性合金粉末为Fe-Al-Cr系合金粉末和Fe-Si-Al系合金粉末，通过热处理工序，在Fe系软磁性合金粉末的粒子表面形成含有以质量比计比内部合金相更多的Al的氧化物相。
(成型体形成工序)
含有Cr和Al的Fe-Al-Cr系合金粉末比Fe-Si-Al系合金粉末容易塑性变形。因此，对于Fe-Al-Cr系合金粉末而言，即使在低成型压力下也能够得到具有高密度和强度的磁芯。因此，能够避免成型机的大型化、复杂化。另外，由于在低压下能够成型，因此，抑制了模具破损，提高了生产效率。
进一步地，如下文所述，通过使用Fe-Al-Cr系合金粉末作为软磁性合金粉末，从而能够通过成型后的热处理在软磁性合金粉末的表面形成绝缘性的氧化物。因此，由于能够省略在成型前形成绝缘性氧化物的工序，并简化了绝缘性包覆的形成方法，所以在这方面上也提高了生产效率。
对Fe系软磁性合金粉末的形态没有特别的限定，从流动性等观点出发，优选使用以雾化粉末为代表的粒状粉末。气体雾化、水雾化等雾化法适用于延展性高、难以粉碎的合金粉末的制造。另外，雾化法在制得大致球状的软磁性合金粉末方面也是适用的。
在本实施方式中，为了在加压成型时使Fe系软磁性合金粉末的混合粉末的粒子之间粘接，并对成型体赋予可耐受成型后的操作(handling)的强度，优选添加粘合剂。对粘合剂的种类没有特别的限定，例如，可以使用聚乙烯、聚乙烯醇、丙烯酸树脂等各种有机粘合剂。通过成型后的热处理对有机粘合剂进行热分解。因此，在热处理后也可以并用固化、残留而粘接粉末的硅树脂等无机类粘合剂，但是，在本实施方式的磁芯的制造方法中，由于热处理工序中形成的氧化物相发挥粘接Fe系软磁性合金粉末的粒子之间的作用，所以优选省略上述无机类粘合剂的使用而使工序简化。
对于粘合剂的添加量而言，只要设为在Fe系软磁性合金粉末间进行充分粘合并能够确保充分的成型体强度的量即可。另一方面，如果粘合剂过多，则导致密度、强度降低。从该观点出发，例如，粘合剂的添加量相对于100重量份Fe系软磁性合金粉末，优选设为0.5～3.0重量份。
作为Fe系软磁性合金粉末，准备Fe-Al-Cr系合金粉末和Fe-Si-Al系合金粉末，将二者以上述配合比例混合成混合粉末。根据需要，在混合粉末中添加粘合剂。在本工序中，对Fe系软磁性合金粉末和粘合剂的混合方法没有特别的限定，可以使用以往公知的混合方法、混合机。在混合有粘合剂的状态下，通过其粘接作用，混合粉末形成具有宽粒径分布的凝集粉末。使用例如振动筛等使该混合粉末通过筛，从而能够得到适于成型的所期望的二次粒径的造粒粉末。另外，为了减少加压成型时的粉末与模具的摩擦，优选添加硬脂酸、硬脂酸盐等润滑剂。润滑剂的添加量相对于100重量份Fe系软磁性合金粉末优选设为0.1～2.0重量份。润滑剂也可以涂布于模具。
然后，对所得到的混合粉末进行加压成型而得到成型体。优选如上所述地对上述步骤中得到的混合粉末进行造粒后，提供于加压成型工序。使用成型模具将已造粒的混合粉末加压成型为环形(toroidal)、长方体形状等规定形状。加压成型可以是室温成型，也可以是加热至粘合剂不消失的程度而进行的温成型。加压成型时的成型压力优选为1.0GPa以下。通过在低压下进行成型，能够在抑制模具破损等的同时，实现具有高磁性特性和高强度的磁芯。需要说明的是，混合粉末的制造方法和成型方法并不限定于上述方法。
(热处理工序)
接下来，说明对经过所述成型体形成工序而得到的成型体进行热处理的热处理工序。为了缓和通过成型等导入的应力应变而得到良好的磁性特性，对成型体实施热处理。通过该热处理，进一步在Fe系软磁性合金粉末的表面形成Al浓化的氧化物相。该氧化物相通过热处理，使Fe系软磁性合金粉末与氧反应而生长，并且通过超过Fe系软磁性合金粉末的自然氧化的氧化反应而形成。该热处理能够在大气中、氧和非活性气体的混合气体中等存在氧的环境中进行。而且，也能够在水蒸气与非活性气体的混合气体中等存在水蒸气的环境中进行热处理。其中，大气中的热处理简便而优选。
本工序的热处理可以在形成上述氧化物相的温度下进行。通过该热处理得到强度优异的磁芯。进一步地，本工序的热处理优选在Fe系软磁性合金粉末未显著烧结的温度下进行。如果Fe系软磁性合金粉末显著烧结，则由于合金之间的颈缩(necking)，一部分Al浓化(Al的比率高)的氧化物相被合金相包围而孤立为岛状。因此，作为隔开软磁性合金粉末的母体合金相的氧化物相的功能降低，磁芯损耗也增加。具体的热处理温度优选为600～900℃的范围，更优选为700～800℃的范围，进一步优选为750～800℃的范围。在上述温度范围内的保持时间根据磁芯的大小、处理量、特性偏差的容许范围等适宜地设定，例如，设定为0.5～3小时。
(其他工序)
在本实施方式的制造方法中，也可以增加除成型体形成工序、热处理工序以外的工序。例如，也可以在成型体形成工序前，附加通过热处理、溶胶-凝胶法等在Fe系软磁性合金粉末上形成绝缘覆膜的准备工序。但是，在本实施方式的磁芯的制造方法中，由于可以通过热处理工序在Fe系软磁性合金粉末的表面形成氧化物相，因此，更优选省略如上所述的准备工序来简化制造工序。另外，由于氧化物相自身难以塑性变形，因此，通过在加压成型后采用形成上述富有Al的氧化相的工艺，能够有效地利用加压成型时Fe-Al-Cr系合金粉末具有的高成型性。
<线圈部件>
图2A是表示本实施方式的线圈部件的俯视示意图，图2B是其仰视图，图2C是沿着图2A中的A-A’线的一部分的剖视图。线圈部件10具有磁芯1和卷绕于磁芯1的导线卷绕部5的线圈20。在磁芯1的凸缘部3b的安装面上，在隔着其重心处于目标位置的边缘部设有金属端子50a、50b。从安装面突出的金属端子50a、50b的一个自由端部分别在磁芯1的高度方向上直立为直角。通过将这些金属端子50a、50b中每个直立的自由端部分别与线圈的端部25a、25b接合，实现二者的电连接。将具有上述磁芯和线圈的线圈部件用作例如扼流圈、感应器、电抗器、变压器等。
磁芯可以如上所述在仅对混合有粘合剂等的软磁性合金粉末进行加压成型的磁芯单体的形态下制造，也可以在内部配置有线圈的形态下制造。对后者的构成没有特别的限定，例如，可以在使用对软磁性合金粉末和线圈进行一体加压成型的方法、或板层叠法、印刷法这样的层叠工艺的线圈封入结构的磁芯的形态下制造。
实施例
下面，示例性地详细说明本发明的优选实施例。但是，除非存在对该实施例所述的材料、配合量等特别限定的记载，并不意在将本发明的范围仅限定于下述实施例。
＜磁芯的制造＞
如下所述制造磁芯。作为Fe系软磁性合金粉末，使用Fe-Al-Cr系合金粉末和Fe-Si-Al系合金粉末(爱普生艾特米克斯制造的“合金粉末PF18”)。对于采用激光衍射散射式粒度分布测定装置(堀场制作所制造的LA-920)测定的软磁性合金粉末的平均粒径(中值粒径d50)而言，Fe-Al-Cr系合金粉末为16.8μm，Fe-Si-Al系合金粉末为9μm。Fe-Al-Cr系合金粉末为粒状的雾化粉末，其组成以质量百分率计为Fe-5.0％Al-4.0％Cr。另外，Fe-Si-Al系合金粉末为粒状的雾化粉末，其组成以质量百分率计为Fe-9.8％Si-6.0％Al。
将Fe-Al-Cr系合金粉末和Fe-Si-Al系合金粉末以规定的配合比例混合，相对于100重量份所述混合粉末，以2.5质量份的比例将乳液型丙烯酸树脂类粘合剂(昭和高分子株式会社制造的Polysol(ポリゾール)AP-604；固体成分40％)进行混合。在120℃的条件下将该混合粉末干燥10小时，使干燥后的混合粉末通过筛而得到造粒粉末。相对于100重量份软磁性合金粉末，以0.4重量份的比例将硬脂酸锌添加至该造粒粉末中，混合，得到用于成型的混合物。
在室温下，使用压制机在0.91GPa的成型压力下对所得到的混合粉末进行加压成型，得到图3所示的环形成型体。在大气中，在750℃的热处理温度下对所述成型体实施一小时的热处理，得到磁芯(试样编号1～编号4)。磁芯的外形尺寸为，外径φ13.4mm、内径φ7.74mm、高度4.3mm。
为了进行比较，作为软磁性合金粉末，在未配合Fe-Al-Cr系合金粉末而仅使用Fe-Si-Al系合金粉末的情况下，在同样的条件下进行混合、加压成型、热处理，得到形状相同且尺寸相同的磁芯(试样编号5)。
＜评价＞
对通过以上工序制造的各磁芯进行以下评价。将评价结果示于表1、图4～9、10A～10F以及11A～11E。图4～9是表示实施例中的各评价项目与Fe-Al-Cr系合金粉末含量的相关性的说明图。图10A～10F是实施例的试样编号3的磁芯的剖面的SEM图像。图11A～11E是实施例的试样编号5的磁芯的剖面的SEM图像。
(密度的测定)
根据各磁芯的尺寸和质量算出其密度(kg/m3)。
(径向抗压强度的测定)
由环形磁芯的外周侧面在直径方向上施加负荷，测定破坏时的最大加重P(N)，并根据下述式求出径向抗压强度σr(MPa)。
σr＝P(D-d)/(Id2)
[其中，D：磁芯的外径(mm)，d：磁芯的厚度(mm)，I：磁芯的高度(mm)]
(导磁率(初始导磁率μi)的测定)
将导线在环形的磁芯上卷绕30圈(turn)，形成线圈部件，采用日本惠普(ヒューレット·パッカード)公司制造的4285A，以频率100kHz测定电感L，通过下式求出初始导磁率μi。
初始导磁率μi＝(le×L)/(μ0×Ae×N2)
[le：磁路长度(m)，L：试样的电感(H)，μ0：真空的导磁率＝4π×10-7(H/m)，Ae：磁芯的剖面面积(m2)，N：线圈的圈数]
(磁芯损耗(core loss)的测定)
在环形磁芯上分别在初级侧和次级侧卷绕15圈绕线，形成线圈部件，通过岩通计测株式会社制造的B-H Analyzer SY-8232，在最大磁通密度30mT、频率300kHz的条件下测定。
(电阻率的测定)
制造圆板状(外径φ13.5mm，厚度4mm)的磁芯，作为被测定物，在所述磁芯相对的两平面上涂布导电性粘合剂，干燥固化后在电极之间设置被测定物。使用电阻测定装置(ADC株式会社制造的8340A)施加50V的直流电压，测定电阻值R(Ω)。测定被测定物的平面面积A(m2)和厚度t(m)，通过下式算出电阻率ρ(Ωm)。
电阻率ρ(Ωm)＝R×(A/t)
(组织观察、组成分布)
将环形磁芯切断，通过扫描电子显微镜(SEM/EDX)观察切剖面(倍率：2000倍)。
[表1]
如表1和图4～6所示，与单独使用Fe-Si-Al系合金粉末的编号5的磁芯相比，使用Fe-Al-Cr系合金粉末和Fe-Si-Al系合金粉末制造的编号1～编号4的磁芯的径向抗压强度和导磁率大幅地升高。可知上述实施例的构成在得到优异的径向抗压强度和导磁率方面极其有利。即，根据上述实施例的构成，通过简易的加压成型能够提高具有高强度和高导磁率的磁芯。另外，根据图4～6也确认了Fe-Al-Cr系合金粉末的配合比例与径向抗压强度以及导磁率的相关性，因此，能够仅通过调整Fe-Al-Cr系合金粉末的配合比例，来有效地制造具有目标特性的磁芯。
需要说明的是，虽然随着Fe-Al-Cr系合金粉末的配合比例的增加，磁芯损耗(特别是磁滞损失)也增加，但均为500kW/m3以下，实用上不存在问题，为可利用水平。而且，虽然随着Fe-Al-Cr系合金粉末的配合比例的增加，电阻率降低，但均为5kΩm以上，实用上不存在问题，为可利用水平。
将使用扫描电子显微镜(SEM/EDX)观察编号3的磁芯剖面的评价结果示于图10A，将各构成元素分布的评价结果示于图10B～10F。如图10A所示，可知由于含有Fe-Al-Cr系合金粉末，所以可见到很多合金粉末发生塑性变形的区域，由此减少了合金粉末之间的空隙，提高了合金粉末之间的粘附性。
图10B～10F是分别表示Fe(铁)、Al(铝)、O(氧)、Si(硅)、Cr(铬)的分布的绘图。色调越明亮，表示目标元素越多。因此，在观察元素分布的图像中，基于氧化物相所占的区域中Al的亮度是否比合金粉末所占的区域中Al的亮度高，能够简单地对本实施例中Al的浓化进行目视判断。另外，在定量评价Al浓化的有无、程度的情况下，通过延长采用SEM/EDX的测定时间等，对合金粉末内和氧化物相内的必要部位进行详细分析，也能够了解Al组成。根据图10D，可知在Fe系软磁性合金粉末的表面有很多氧，形成有氧化物，以及各Fe系软磁性合金粉末之间通过该氧化物结合的状态。另外，根据图10C，Al在软磁性合金粉末表面的浓度显著升高。由此，确认了在软磁性合金粉末的表面形成有Al比率高于内部合金相的氧化物相。
相对于此，将使用扫描电子显微镜(SEM/EDX)观察编号5的磁芯剖面的评价结果示于图11A，由于仅使用了硬质而缺乏成型性的Fe-Si-Al系合金粉末，因此，可见合金粉末之间有很多空隙，可知合金粉末之间的粘附性低。
附图标记的说明
1 磁芯
3a、3b 凸缘部
5 导线卷绕部
10 线圈部件
20 线圈
25a、25b 线圈的端部
50a、50b 金属端子

Claims (6)

1.一种磁芯，其具有：
Fe系软磁性合金粉末；以及
夹杂在所述Fe系软磁性合金粉末的粒子之间的氧化物相，
所述Fe系软磁性合金粉末包括Fe-Al-Cr系合金粉末和Fe-Si-Al系合金粉末，并且Fe-Al-Cr系合金粉末相对于Fe-Al-Cr系合金粉末和Fe-Si-Al系合金粉末的总量的配合比为20质量％以上，
所述氧化物相是通过热处理来氧化所述Fe系软磁性合金粉末，从而在所述Fe系软磁性合金粉末的表面形成的氧化物相。
2.如权利要求1所述的磁芯，其中，Al在所述氧化物相中比在所述Fe系软磁性合金粉末中浓化。
3.如权利要求1或2所述的磁芯，其中，所述磁芯的密度为5.4×103kg/m3以上。
4.如权利要求1或2所述的磁芯，其中，所述Fe系软磁性合金粉末的平均粒径为20μm以下。
5.一种权利要求1～4中任一项所述的磁芯的制造方法，其中，其包括：
对含有Fe-Al-Cr系合金粉末和Fe-Si-Al系合金粉末的混合粉末进行成型而得到成型体的工序；以及
对所述成型体进行热处理而形成所述氧化物相的工序。
6.一种线圈部件，其中，其具有权利要求1～4中任一项所述的磁芯，以及设置于所述磁芯的线圈。
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