CN107683512A - 磁性体粉末及其制造方法、磁芯及其制造方法和线圈部件 - Google Patents
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Abstract
一种磁性体粉末,含有至少含有组成不同的第1合金粉末和第2合金粉末的多种合金粉末。第2合金粉末具有小于第1合金粉末的平均粒径且以换算成原子比率为0.3~14原子%的范围含有Cr。第1合金粉末的上述Cr的含量,换算成原子比率为0.3原子%以下。相对于第1合金粉末和第2合金粉末的合计,第2合金粉末换算成体积比率为20~50vol%,上述第1合金粉末的平均粒径相对于第2合金粉末的平均粒径的比率为4~20。第1合金粉末含有非晶相和平均微晶直径为50nm以下的结晶相中的任意一个。由此实现不损害绝缘电阻、饱和磁通量密度的、低磁损耗且具有良好的耐腐蚀性的磁性体粉末。
Description
技术领域
本发明涉及磁性体粉末及其制造方法、磁芯及其制造方法和线圈部件,更详细而言涉及适合于变压器、电感器等线圈部件的合金系磁性体粉末及其制造方法、使用该磁性体材料的磁芯及其制造方法和使用上述磁性体粉末的电抗器、电感器等线圈部件。
背景技术
功率电感器、变压器等使用的线圈部件中,广泛使用磁性体粉末,上述磁性体粉末使用金属磁性体。
这些磁性体粉末中,尤其非晶合金类因软磁性特性优异,一直以来被积极地研究·开发,并且,还开发有使用这种磁性体粉末的电感器。
例如,专利文献1提出了一种电感器,其具有磁芯和配置于上述磁芯内部的线圈,上述磁芯含有混合粉末与绝缘性材料的混合物的固化物,上述混合粉末由90~98质量%的非晶软磁性粉末和2~10质量%的晶体软磁性粉末的配合比构成,上述非晶软磁性粉末由通式(Fe1-aTMa)100-w-x-y-zPwBxLySiz(其中,含有不可避免杂质,TM选自Co、Ni中的1种以上,L选自Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta、W中的1种以上,0≤a≤0.98、2≤w≤16原子%、2≤x≤16原子%、0<y≤10原子%、0≤z≤8原子%)表示。
该专利文献1中,磁芯的主成分由以使晶体软磁性粉末的含量成为2~10质量%地制备的晶体软磁性粉末与非晶软磁性粉末的混合粉形成。非晶软磁性粉末具有比较大的平均粒径(例如,平均粒径D50:10μm),由此确保良好的电感和低磁损耗。另外,晶体软磁性粉末具有小于非晶软磁性粉末的平均粒径(例如,平均粒径D50:1~5μm),由此提高混合粉的填充性,提高透磁率,而且使非晶软磁性粉末彼此粘结提高粒子彼此的磁性结合力。
另外,该专利文献1中,由于利用水雾化法制备非晶软磁性粉末,因此有可能腐蚀磁性体粉末的表面,因此使非晶软磁性粉末中以10原子%以下的范围含有具有耐腐蚀性的Al、V、Cr等规定元素L,由此抑制表面腐蚀的产生。
专利文献2提出了一种压粉磁芯,在将由非晶软磁性合金构成的粉末A和软磁性合金微细粉末B混合并加压成型得到的压粉磁芯中,粉末A的粒度分布的最频值是粉末B的最频值的5倍以上,且粉末B相对于粉末A和粉末B的体积之和整个的体积百分率为3%~50%。
该专利文献2将非晶软磁性合金粉末A和非晶磁性合金微细粉末B以规定的体积比率进行混合,在500~1500MPa的大的加压力下进行成型加工,得到压粉磁芯,其中,非晶软磁性合金粉末A是将Fe作为主成分且具有大的粒度最频值(例如,53μm),非晶磁性合金微细粉末B是在Fe-Al-Si或Fe中添加有Cu、Nb、B、Si等且具有小的粒度最频值(例如,6.7μm)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-118486号公报(权利要求1~3、段落[0029]~[0050]等)
专利文献2:日本特开2001-196216号公报(权利要求1、3、段落[0011]~[0019]等)
发明内容
但是,专利文献1中虽然在非晶软磁性粉末中含有10原子%以下的范围的Al、V、Cr等规定元素L,由此抑制因水雾化法引起的表面腐蚀的产生,但是这些规定元素L均是非磁性的金属元素,因此饱和磁通量密度降低,有可能导致磁特性的劣化。
另外,专利文献2中,使用Fe-Al-Si系材料作为非晶软磁性合金粉末A,然而该Fe-Al-Si系材料虽然耐腐蚀性良好,但脆性差,成型加工时粉末容易被破坏。因此,例如使用于高频率用电感器等时,难以确保充分的磁特性。另一方面,Fe中含有Cu、Nb、B、Si等添加元素的材料体系的耐腐蚀性差,容易生锈,有可能导致绝缘电阻的下降。
本发明是鉴于上述情形而完成的,本发明的目的在于提供一种不损害绝缘电阻和饱和磁通量密度的、低磁损耗且具有良好的耐腐蚀性的合金系的磁性体粉末及其制造方法、使用该磁性体粉末的磁芯及其制造方法和使用该磁性体粉末的各种线圈部件。
平均粒径大的磁性体合金粉末有助于饱和磁通量密度的提高、磁损耗的降低等磁特性的提高。而且,通过使这类平均粒径大的磁性粉末与平均粒径小的磁性粉末混合制备的混合粉,可提高磁性体粉末的填充性,由此能够促进粒子彼此的磁性结合,进一步提高磁特性。
因此,本发明人使用组成相互不同的具有大的平均粒径的合金粉末和具有小的平均粒径的合金粉末们进行深入研究的结果,得到了以下见解:通过将这2种合金粉末的Cr含量、混合比率、粒径比成为规定范围的方式进行控制,能够得到不损害绝缘电阻和饱和磁通量密度的、低磁损耗且具有良好的耐腐蚀性的磁性体粉末。
此外,还得到了以下见解:具有大的平均粒径的合金粉末,不只是在仅为非晶相时,即使在将平均微晶直径设为50nm以下的结晶相时,也能够得到与非晶相时的情况相同的效果。
本发明是基于上述见解而完成的,本发明涉及的磁性体粉末的特征在于,含有多种合金粉末,该多种合金粉末至少含有组成不同的第1合金粉末和第2合金粉末,上述第2合金粉末具有小于上述第1合金粉末的平均粒径且以换算成原子比率为0.3~14原子%的范围含有Cr,上述第1合金粉末的上述Cr的含量换算成原子比率为0.3原子%以下,相对于上述第1合金粉末和上述第2合金粉末的合计,上述第2合金粉末换算成体积比率为20~50vol%,且上述第1合金粉末平均粒径相对于上述第2合金粉末的平均粒径的比率为4~20,上述第1合金粉末含有非晶相和平均微晶直径为50nm以下的结晶相中的至少任意一个。
在此,本发明中平均粒径是指累积50%粒径D50(中值直径)。
另外,本发明的磁性体粉末中,上述第1合金粉末优选以Fe-Si-B-P系材料作为主成分。
此外,本发明的磁性体粉末中,上述第1合金粉末优选上述Fe-Si-B-P系材料中的Fe的一部分以12原子%以下的范围被置换为Ni和Co中任意一种元素,或者,优选将上述Fe-Si-B-P系材料中的Fe的一部分以1.5原子%以下的范围被置换为Cu,进一步优选为上述Fe-Si-B-P系材料中的B的一部分以4原子%以下的范围被置换为C。
由此能够得到耐腐蚀性良好且磁损耗小的、适合于能够进行大电流通电的各种线圈部件的磁性体粉末。
此外,本发明的磁性体粉末中,上述第1合金粉末优选是利用气体雾化法制备的。
通过利用可抑制杂质混入的气体雾化法制备有助于磁特性的提高的第1合金粉末,从而能够得到饱和磁通量密度大、球状且高品质的第1合金粉末。
另外,本发明的磁性体粉末中,上述第2合金粉末可以是非晶相和结晶相中的任意一个。
另外,本发明的磁性体粉末中,上述第2合金粉末优选以Fe-Si-Cr系材料作为主成分。
与Fe-Al-Si系相比,由于Fe-Si-Cr系材料具有良好的韧性,因此加工性优异,而且由于含有规定量的Cr,能够确保耐腐蚀性,与第1合金粉末的作用相结合而得到除了还具有良好的绝缘电阻和磁特性的磁性体粉末。
此外,本发明的磁性体粉末,上述第2合金粉末中上述Fe-Si-Cr系材料优选含有选自B、P、C、Ni、和Co中的至少1种以上的元素。
另外,本发明的磁性体粉末,上述第2合金粉末优选是利用水雾化法制备的。
如此地利用能够高压喷雾的水雾化法制备含有Cr的第2合金粉末,从而能够容易得到小于第1合金粉末平均粒径的具有耐腐蚀功能的第2合金粉末。
即,本发明涉及的磁性体粉末的制造方法的特征在于,是制备至少含有组成和平均粒径不同的第1合金粉末和第2合金粉末的磁性体粉末的磁性体粉末的制造方法,其中,制备上述第1合金粉末的工序包括:称量规定的原材料,进行调合的第1调合工序,将上述进行调合的调合物加热制备熔液的第1加热工序,以及,将非活性气体喷雾至上述熔液而将上述熔液粉碎,制备非晶粉的第1喷雾工序;制备上述第2合金粉末的工序包括:称量含有上述Cr的规定的原材料以使Cr以换算成原子比率为0.3~14原子%的范围含有,进行调合的第2调合工序,将上述进行调合的调合物加热而制备熔液的第2加热工序,以及,将水喷雾至上述熔液将上述熔液粉碎而得到第2合金粉末以使上述第1合金粉末和上述第2合金粉末的各平均粒径的粒径比成为4~20的第2喷雾工序;并且,将上述非晶粉作为上述第1合金粉末,将上述第1合金粉末和上述第2合金粉末混合以使相对于上述第1合金粉末和上述第2合金粉末的合计的上述第2合金粉末的含量换算成体积比率成为20~50vol%,制备磁性体粉末。
另外,本发明的磁性体粉末的制造方法中,制备上述第1合金粉末的工序优选包括:将上述第1喷雾工序制备的上述非晶粉进行热处理,制备平均微晶直径为50nm以下的结晶粉的热处理工序,并且,代替上述非晶粉将上述结晶粉作为上述第1合金粉末,将上述第1合金粉末和上述第2合金粉末混合以使相对于上述第1合金粉末和上述第2合金粉末的合计的上述第2合金粉末的含量换算成体积比率成为20~50vol%,制备磁性体粉末。
此时,由于第1合金粉末成为平均微晶直径为50nm以下的结晶相,所以能够减小矫顽力,能够得到更低磁损耗的磁性体粉末。
此外,本发明的磁性体粉末的制造方法中,上述第1合金粉末的平均微晶直径优选根据上述热处理时的热处理温度而不同。
另外,对于本发明的磁性体粉末的制造方法,上述第1喷雾工序优选将在上述非活性气体中添加有氢气的混合气体喷雾于上述熔液。
由此能够更有效地避免磁性体粉末中混入氧,因此能够极力避免氧引起的杂质的混入。
此外,本发明的磁性体粉末的制造方法中,上述非活性气体优选为比较廉价且容易获得的氩气和氮气中的任意一个。
另外,本发明涉及的磁芯的特征在于,主成分由上述任意一项记载的磁性体粉末和树脂粉末的复合材料形成。
此外,本发明的磁芯优选上述复合材料中的上述磁性体粉末的含量以体积比率计为60~90vol%。
由此能够不损害磁性体粉末彼此的粘结性地得到耐腐蚀性良好且具有所期望的良好的磁特性的磁芯。
另外,本发明涉及的磁芯的制造方法的特征在于,包括:将利用上述任一项记载的制造方法制备的磁性体粉末和树脂粉末混合并实施成型处理,制备成型体的成型工序;以及,将上述成型体进行热处理的热处理工序。
另外,本发明涉及的线圈部件的特征在于,是在芯部卷绕有线圈导体的线圈部件,上述芯部由上述的磁芯形成。
此外,本发明涉及的线圈部件的特征在于,是磁性体部埋设有线圈导体的线圈部件,上述磁性体部以主成分含有上述任一项记载的磁性体粉末和树脂粉末的复合材料作为主体。
另外,对于本发明的线圈部件,上述磁性体部优选上述复合材料中的上述磁性体粉末的含量以体积比率计为60~90vol%。
此时也与上述磁芯同样,能够不损害磁性体粉末彼此的粘结性地得到耐腐蚀性良好且具有所期望的良好的磁特性的线圈部件。
根据本发明的磁性体粉末,含有多种合金粉末,上述多种合金粉末至少含有组成不同的第1合金粉末和第2合金粉末,上述第2合金粉末具有小于上述第1合金粉末的平均粒径且以换算成原子比率为0.3~14原子%的范围含有Cr,上述第1合金粉末的上述Cr的含量换算成原子比率为0.3原子%以下,相对于上述第1合金粉末和上述第2合金粉末的合计,上述第2合金粉末换算成体积比率为20~50vol%,且上述第1合金粉末的平均粒径相对于上述第2合金粉末的平均粒径的比率为4~20,上述第1合金粉末含有非晶相和平均微晶直径为50nm以下的结晶相中的至少任意一个,因此,平均粒径大的第1合金粉末的非磁性金属元素Cr少,所以能够得到高的饱和磁通量密度。另外,由于平均粒径小的第2合金粉末适度含有Cr,所以难以产生表面腐蚀,还能确保耐腐蚀性。而且,粒径小表面积大的第2合金粉末的表面形成Cr的氧化膜,因此能够增大电阻,其结果能够得到低磁损耗的磁性体粉末。
而且,通过将第1合金粉末设为微晶直径为50nm以下的结晶相,使矫顽力变小,因此,即使利用结晶相形成第1合金粉末的情形下也能够得到低磁损耗且诸特性良好的磁性体粉末。
因此根据该磁性体粉末,能够得到绝缘电阻和饱和磁通量密度大的、低磁损耗且具有良好的耐腐蚀性的磁性体粉末。
另外,根据本发明的磁性体粉末的制造方法,是制备至少含有组成和平均粒径不同的第1合金粉末和第2合金粉末的磁性体粉末的磁性体粉末的制造方法,其中,制备第1合金粉末的工序包括:称量规定的原材料,将其调合的第1调合工序,将上述调合的调合物加热制备熔液的第1加热工序和将非活性气体喷雾至上述熔液将上述熔液粉碎而制备非晶粉的第1喷雾工序;制备第2合金粉末的工序包括:称量含有上述Cr的规定的原材料以使以换算成原子比率为0.3~14原子%的范围含有Cr,将其调合的第2调合工序,将上述调合的调合物加热制备熔液的第2加热工序和将水喷雾至上述熔液将上述熔液粉碎而得到第2合金粉末以使上述第1合金粉末和上述第2合金粉末的各平均粒径的粒径比成为4~20的第2喷雾工序;并且,将上述非晶粉作为上述第1合金粉末,将上述第1合金粉末和上述第2合金粉末混合,以使相对于上述第1合金粉末和上述第2合金粉末的合计的上述第2合金粉末的含量换算成体积比率成为20~50vol%,制备磁性体粉末,因此,第1合金粉末制备工序中利用气体雾化法能够得到球状且高品质的第1合金粉末,第2合金粉末制备工序中利用水雾化法能够得到平均粒径小的第2合金粉末,且由于添加适当量的Cr,能够得到耐腐蚀性良好且可确保高绝缘电阻的第2合金粉末,由此能够以高效率制造绝缘电阻和饱和磁通量密度大的、低磁损耗且具有良好的耐腐蚀性的期望的磁性体粉末。
根据本发明的磁芯,由于主成分由上述任意一项记载的磁性体粉末和树脂粉末的复合材料形成,因此能够以高效率得到不损害绝缘电阻和饱和磁通量密度的、耐腐蚀性良好且低磁损耗的磁芯。
另外,根据本发明的磁芯的制造方法,含有:将利用上述任意一项记载的制造方法制备的磁性体粉末和粘合剂混合并进行成型处理而制备成型体的成型工序和将上述成型体进行热处理的热处理工序,因此,能够容易地制备耐腐蚀性和磁特性良好的所期望的磁芯。
另外,根据本发明的线圈部件,是芯部卷绕有线圈导体的线圈部件,上述芯部由上述的磁芯形成,因此,可容易地得到不损害绝缘电阻和饱和磁通量密度的、耐腐蚀性良好且低磁损耗的电抗器等线圈部件。
此外,根据本发明的线圈部件,是磁性体部埋设有线圈导体的线圈部件,上述磁性体部的主成分含有上述任意一项记载的磁性体粉末和树脂粉末,因此,能够以高效率得到不损害绝缘电阻和饱和磁通量密度的、耐腐蚀性良好且低磁损耗的电感器等线圈部件。
附图说明
图1是表示磁滞曲线的一例的图。
图2是表示本发明的磁性体粉末的主要部分衍射峰形的图,(a)是表示结晶相的衍射峰形的图,(b)是表示非晶相的衍射峰形的图。
图3是表示雾化装置的一例的截面图。
图4是表示本发明涉及的磁芯的一实施方式的透视图。
图5是表示作为表示本发明涉及的线圈部件的一实施方式(第1实施方式)的电抗器的内部结构的透视图。
图6是作为本发明涉及的线圈部件的第2实施方式的电感器的透视图。
图7是表示上述电感器的内部结构的透视图。
图8是试样编号6的SEM图像。
具体实施方式
接着,对本发明的实施方式进行详细说明。
本发明涉及的磁性体粉末含有多种合金粉末,上述多种合金粉末至少含有组成不同的平均粒径D50的第1合金粉末和平均粒径D50′的第2合金粉末。
而且,第2合金粉末的平均粒径D50′小于第1合金粉末的平均粒径D50,并且,第2合金粉末以换算成原子比率为0.3~14原子%的范围含有Cr。另外,第1合金粉末的Cr的含量换算成原子比率为0.3原子%以下。
此外,相对于第1合金粉末和第2合金粉末的合计,第2合金粉末换算成体积比率为20~50vol%,并且,第1合金粉末的平均粒径D50相对于第2合金粉末的平均粒径D50′的比率(以下称为“粒径比D50/D50′”。)为4~20。
即,平均粒径D50大的第1合金粉末有助于饱和磁通量密度的提高、磁损耗的降低等磁特性的提高。通过使该第1合金粉末与具有小于该第1合金粉末的平均粒径D50′的第2合金粉末混合,第1合金粉末间形成的空隙被上述第2合金粉末填充,因此能够提高填充性,由此促进粒子彼此的磁性结合,能够实现进一步的磁特性的提高。
但是,在制造过程等中粒子表面与氧等杂质接触,由此粒子表面进行腐蚀,有可能导致饱和磁通量密度等磁特性的劣化。
因此,对于大幅有助于磁特性的第1合金粉末,极力抑制具有耐腐蚀性的非磁性元素的Cr含量,另一方面,对于平均粒径D50′小的、对磁特性的贡献小的第2合金粉末,使其含有规定量的Cr,且以第1和第2合金粉末的混合比率、粒径比D50/D50′成为上述的规定范围的方式进行控制,由此得到绝缘电阻和饱和磁通量密度高的、低磁损耗且具有良好的耐腐蚀性的磁性体粉末。
接着,对将第1和第2合金粉末的Cr含量、混合比率、粒径比D50/D50′设为上述的范围的理由进行详细说明。
(1)第2合金粉末的Cr含量
平均粒径D50′小比表面积大的第2合金粉末,对于磁特性的贡献比较小,通过使该第2合金粉末中含有非磁性但耐腐蚀性良好的Cr,能够提高耐腐蚀性。而且,为此,第2合金粉末中的Cr含量需要以原子比率计至少为0.3原子%。另一方面,第2合金粉末中的Cr含量以原子比率计超过14原子%,则影响磁特性,导致饱和磁通量密度的降低。
因此,本实施方式中,将第2合金粉末中的Cr含量设为0.3~14原子%。此外,为了不引起饱和磁通量密度的降低,更进一步提高耐腐蚀性,第2合金粉末中的Cr含量优选为1.0~14原子%。
(2)第1合金粉末的Cr含量
由于平均粒径D50大的第1合金粉末大幅有助于磁通量饱和密度和磁损耗等磁特性,因此优选非磁性元素Cr的含量极少,更优选不含有Cr,但是在磁性体粉末的制造过程中有可能不可避免地混入。
但是,第1合金粉末中的Cr的含量以原子比率计超过0.3原子%,则过剩含有非磁性金属Cr,难以确保期望的饱和磁通量密度。
因此,本实施方式中将第1合金粉末中的Cr含量抑制为0.3原子%以下。
(3)第1合金粉末和第2合金粉末的混合比率
平均粒径D50大的第1合金粉末有助于饱和磁通量密度的提高、磁损耗的降低等磁特性的提高。另一方面,平均粒径D50′小的第2合金粉末有助于磁性体粉末的填充性的提高。因此,通过将第1合金粉末和第2合金粉末混合,促进粒子彼此的磁性结合,能够实现磁特性的进一步的提高。
但是,相对于第1合金粉末和第2合金粉末的合计,第2合金粉末以体积比率计不足20vol%,则平均粒径D50大的第1合金粉末过剩,填充性降低,粒子彼此的磁性结合降低,有可能导致饱和磁通量密度等磁特性的下降。
另一方面,上述第2合金粉末的含量以体积比率计超过50vol%,则第2合金粉末的体积含量变得过剩,而大幅有助于磁特性的提高的第1合金粉末的体积含量降低,因此饱和磁通量密度降低,有可能导致磁特性的劣化。
因此,本实施方式中将相对于第1合金粉末和第2合金粉末的合计的第2合金粉末的含量设为20~50vol%。
(4)粒径比D50/D50′
通过将第1合金粉末和第2合金粉末混合,能够得到期望的特性,因此这两者的平均粒径的粒径比D50/D50′也存在合适的范围。
即,如果粒径比D50/D50′为不足4,则第1合金粉末的平均粒径D50和第2合金粉末的平均粒径D50′的差变小,不能得到由第2合金粉末获得的充分的填充性提高,因此不能得到充分的饱和磁通量密度,有可能导致磁特性的劣化。
另一方面,如果粒径比D50/D50′超过20,则第1合金粉末的平均粒径D50和第2合金粉末的平均粒径D50′的差变大,此时也不能得到由第2合金粉末获得的充分的填充性提高,因此不能得到充分的饱和磁通量密度,有可能导致磁特性的劣化。
因此,本实施方式中将粒径比D50/D50′设为4~20。
另外,作为大幅有助于磁特性的提高的第1合金粉末的粉末结构相,优选具有良好的软磁性特性的非晶相,但是本实施方式中,若平均微晶直径为50nm以下,则可以是结晶相,由此能够实现期望的低磁损耗。
图1是表示磁场H和磁通量密度B的关系的磁滞曲线。图中,横轴(x轴)是磁场H,纵轴(y轴)是磁通量密度B,x截距表示矫顽力R,y截距表示残留磁通量密度Q。
由于斜线部A表示的磁滞面积相当于磁损耗,因此矫顽力R的绝对值越小,磁损耗越小。另一方面,已知视为单晶的微晶的平均粒径,即平均微晶直径D越是微粒,矫顽力R越变小。
因此,为了使矫顽力R充分变小,通过控制平均微晶直径D,能够有效抑制磁损耗。
因此,本发明人进行深入研究之后,发现通过将平均微晶直径D设为50nm以下,从而能够在不影响耐腐蚀性、绝缘电阻、饱和磁通量密度的情况下,得到所期望的低磁损耗。
即,第1合金粉末的平均微晶直径为50nm以下,则可以使用结晶相的第1合金粉末,由此,在不影响其他诸特性的情况下,能够实现低磁损耗的磁性体粉末。
另外,第2合金粉末可以是结晶相和非晶相的任意一个。
在此,通过利用X射线衍射法测定X射线衍射光谱,能够容易地确定第1和第2合金粉末的粉末结构相。
图2表示X射线衍射光谱的主要部分,横轴为衍射角2θ(°),纵轴为衍射强度(a.u.)。
例如,第1和第2合金粉末为结晶相时,如图2(a)所示,在衍射角2θ的规定角度附近区域,表示结晶相的部分具有衍射峰P。另一方面,第1和第2合金粉末为非晶相时,如图2(b)所示,在衍射角2θ的规定角度附近区域,形成表示非晶相的晕环H。
如此地,第1和第2合金粉末的粉末结构相,通过应用X射线衍射法能够容易地确定。
另外,由后述的实施例可知,第1合金粉末的平均微晶直径也可由利用上述X射线回析法的测定结果求出。
第1合金粉末的材料系,没有特别限制,优选将Fe-Si-B-P系材料作为主成分,根据需要优选含有规定量的Ni、Co、Cu、C等。
例如,作为第1合金粉末,将Fe-Si-B-P系材料作为主成分,优选使用Fe-Si-B-P系材料中的Fe的一部分以12原子%以下的范围被置换为Ni和Co中任意一种元素或Fe-Si-B-P系材料中的Fe的一部分以1.5原子%以下的范围被置换为Cu的材料,也优选Fe-Si-B-P系材料中的B的一部分以4原子%以下的范围被置换为C。
因此即使将Fe-Si-B-P系材料含有规定量的Ni、Co、Cu和/或C,也能得到耐腐蚀性、绝缘电阻、磁特性良好且低磁损耗的磁性体粉末。
另外,对于第2合金粉末的材料种类,只要含有规定量的Cr即可,没有特别限制。而且,与第1合金粉末相比,由于该第2合金粉末对于磁特性的贡献小,因此可选择更广泛的材料种类。例如,可使用将Fe-Si-Cr作为主成分的结晶材料、将Fe-Si-B-P-Cr、Fe-Si-B-P-C-Cr、Fe-Si-B-Cr、Fe-Si-B-C-Cr作为主成分的非晶材料或将这些结晶材料或非晶材料中的Fe的一部分置换为Ni和/或Co的材料。
由于这类Fe-Si-Cr系材料,与Fe-Al-Si系相比具有良好的韧性,因此加工性优异,而且由于含有规定量的Cr,因此可确保耐腐蚀性,与第1合金粉末的作用结合可得到具有良好的绝缘电阻和磁特性的磁性体粉末。
关于第1和第2合金粉末的各平均粒径D50、D50′,只要粒径比D50/D50′满足4~20即可,没有特别限制,第1合金粉末的平均粒径D50优选为20~55μm,第2合金粉末的平均粒径D50′优选为1.5~5.5μm。特别是如果第1合金粉末的平均粒径D50过度变小,则不仅粒径比D50/D50′难以满足4~20,而且耐腐蚀性也降低。
上述的磁性体粉末的制造方法没有特别限制,第1合金粉末优选利用气体雾化法制造,第2合金粉末优选利用水雾化法制备。
由于气体雾化法中喷射流体以非活性气体作为主体,因此不适合于水雾化法这类高压喷雾用途,但是氧的吸收少,能够抑制杂质的混入。因此,适合于得到平均粒径D50大且球状的、容易管理的高品质第1合金粉末。
另一方面,水雾化法由于在喷射流体中使用水,因此能够进行高压喷雾,形状是不规则的,但是与气体雾化法相比,适合于得到平均粒径D50′小的第2合金粉末。另外,与气体雾化法相比,容易混入氧等杂质,但是本实施方式由于含有耐腐蚀性优异的Cr,因此可抑制表面腐蚀。
另外,第1合金粉末由50nm以下的微晶直径的结晶相构成时,可通过合成上述的非晶相的第1合金粉末后,在400~475℃左右的温度进行热处理而得到。
以下,对本发明的磁性体粉末的制造方法进行详细说明。
[第1合金粉末的制备]
作为原材料准备构成第1合金粉末的各元素单质或含有这些元素的化合物,例如Fe、Si、B、Fe3P等,称量规定量进行调合,得到合金材料。
接着,使用气体雾化法,制备第1合金粉末。
图3是表示气体雾化装置的一实施方式的截面图。
该气体雾化装置介由分隔板1将熔化室2和喷雾室3分界。
熔化室2具有收纳熔液4的由氧化铝等形成的坩埚5、配置于该坩埚5的外周的诱导加热线圈6和将坩埚5盖住的顶板7。
另外,喷雾室3具有设有喷射喷嘴8a的气体喷射室8、将作为喷射流体的非活性气体供给至气体喷射室8的气体供给管9、以及将熔液4导入喷雾室3的熔液供给管10。
由此构成的气体雾化装置,首先,向诱导加热线圈6施加高频率电源,将坩埚5加热的同时,将合金材料供给至坩埚5,使该合金材料熔化,制备熔液4。
接着,向气体供给管9和气体喷射室8供给作为喷射流体的非活性气体,对于从熔液供给管10落下的熔液4,如箭头所示从喷射喷嘴8a喷雾非活性气体,进行粉碎、急冷,由此制备非晶粉,将该非晶粉作为第1合金粉末。
此外,上述制造方法,在喷雾处理中喷射流体使用非活性气体,但也优选使用在非活性气体中添加有以分压换算计0.5~7%的氢气的混合气体。
另外,非活性气体没有特别限制,可使用氦气、氖气等,但是优选使用通常容易获得且廉价的氩气或氮气。
另外,作为第1合金粉末的粉末结构相,由平均微晶直径为50nm以下的结晶相形成时,将上述非晶粉在规定温度进行0.1~10分钟左右的热处理。这样一来,粉末结构相由非晶相相变为结晶相,由此制备平均微晶直径为50nm以下的结晶,其成为第1合金粉末。
另外,热处理温度没有特别限制,但是由于平均微晶直径因热处理温度而不同,所以设定为适当的温度以使平均微晶直径成为50nm以下,例如设定为400~475℃左右。
[第2合金粉末的制备]
作为原材料准备构成第2合金粉末的各元素单质或含有这些元素的化合物,例如Fe、Si、Cr等,称量规定量进行调合,得到合金材料。
接着,使用水雾化法制备第2合金粉末。
作为水雾化装置,代替非活性气体将喷射流设为水以外,与气体雾化装置相同。
即,首先,利用与第1合金粉末的制备方法相同的顺序、方法制备熔液。
接着,向水供给管和水喷射室供给作为喷射流体的水,对从熔液供给管落下的熔液,从喷射喷嘴将水进行高压喷雾而粉碎、急冷,由此制备具有粒径比D50/D50′满足4~20的平均粒径D50′的非晶或结晶第2合金粉末。
[磁性体粉末的制备]
对于粒径比D50/D50′为4~20的第1和第2合金粉末,将第1合金粉末和第2合金粉末混合以使相对于第1和第2合金粉末的总计的第2合金粉末的体积含量成为20~50vol%,由此制备磁性体粉末。
因此根据本发明的磁性粉末的制造方法,制备第1合金粉末的工序中,利用气体雾化法能够得到由球状且高品质的非晶相构成的第1合金粉末,另外通过其后的适当的热处理能够得到由平均微晶直径为50nm以下的结晶相构成的第1合金粉末。此外,制备第2合金粉末的工序中,利用水雾化法能够得到平均粒径小,而且由于添加规定量的Cr而耐腐蚀性良好且确保期望的绝缘性的第2合金粉末。而且由此能够高效率制造不损害绝缘电阻和饱和磁通量密度的、低磁损耗且具有良好的耐腐蚀性的期望的磁性体粉末。
接着,对使用上述磁性体粉末的磁芯进行说明。
图4是表示本发明涉及的磁芯的一实施方式的透视图,该磁芯12形成为具有长孔状的孔部12a的环形状。
该磁芯12按照以下方式进行可容易地制造。
即,将上述的该磁性体粉末和环氧树脂等树脂材料(粘合剂)混炼、分散得到复合材料。进而,例如使用压缩成型法等进行成型处理,制备成型体。即,将上述复合材料流入加热的成型模具的空腔,加压至100MPa左右进行压制加工,制备成型体。
其后,从成型模具将成型体取出,将成型体在120~150℃的温度实施热处理24小时左右,促进树脂材料的固化,由此制备上述的磁芯12。
另外,复合材料中的磁性体粉末的含量没有特别限制,以体积比率计优选为60~90vol%。如果磁性体粉末的含量不足60vol%,则有可能引起磁性体粉末的含量变得过少,透磁率、磁通量饱和密度降低,磁特性降低。另一方面,如果磁性体粉末的含量超过90vol%,则树脂材料的含量变少,磁性体粉末有可能彼此不能充分粘结。
图5是表示作为本发明涉及的线圈部件的一实施方式的电抗器的透视图。
该电抗器中,芯部20卷绕有线圈导体13,该芯部20由磁芯12形成。
即,长孔状的芯部20具有相互平行的2个长边部20a、20b。而且,线圈导体13具有在一侧的长边部20a卷绕的第1线圈导体13a、在另一侧的长边部20b卷绕的第2线圈导体13b和将第1线圈导体13a和第2线圈导体13b连接的连接部13c,一体形成。具体而言,该线圈导体13,由铜等构成的扁平形状的一根电线导线被聚酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂等绝缘性树脂被覆,在芯部20的一侧的长边部20a和另一侧长边部20b卷绕为线圈状。
如此,该电抗器中,在由磁芯12构成的芯部20卷绕有线圈导体13,所以能够高效率地得到不损害绝缘电阻和饱和磁通量密度的、耐腐蚀性良好且低磁损耗的电抗器。
图6是作为本发明涉及的线圈部件的第2实施方式的电感器的透视图。
该电感器中,在以矩形形状形成的磁性体部14的表面的大致中央部形成保护层15,并且在夹持该保护层15的形态下,在上述磁性体部14的表面两端部形成一对外部电极16a、16b。
图7是表示电感器的内部结构的图。对于该图7为了便于说明,省略图6的保护层15和外部电极16a、16b。
磁性体部14由将本发明的磁性体粉末作为主成分且含有环氧树脂等树脂材料的复合材料形成。而且,在磁性体部14埋设有线圈导体17。
线圈导体17是扁平线被卷绕成线圈状的圆筒形状,两端部17a、17b在磁性体部14的端面露出以便能够与外部电极16a、16b进行电连接。具体而言,线圈导体17也如同第1实施方式,由铜等构成的扁平形状的电线导线被聚酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂等绝缘性树脂被覆,以带状形成的同时,以具有空芯的形式卷绕为线圈状。
可以按照以下方式容易地制备该电感器。
首先,如同第1实施方式,将该磁性体粉末和树脂材料混炼,使其分散制备复合材料。接着,将线圈导体17埋入复合材料中以使该线圈导体17被复合材料密封。进而,例如使用压缩成型法实施成型加工,得到埋设有线圈导体17的成型体。接着,将该成型体由成型模具取出后,进行热处理,进行表面研磨,得到线圈导体17的端部17a、17b在端面露出的磁性体部14。
接着,在外部电极16a、16b的形成部位以外的磁性体部14表面涂布绝缘性树脂使其固化形成保护层15。
其后,在磁性体部14的两端部形成以导电性材料为主成分的外部电极16a、16b,由此制备电感器。
外部电极16a、16b的形成方法没有特别限制,例如能够利用涂布法、电镀法、薄膜形成方法等任意的方法形成。
因此,该电感器中,在磁性体部14埋设有线圈导体17,并且该磁性体部14以上述磁性体粉末为主成分,因此能够高效率地得到不损害绝缘电阻和饱和磁通量密度的、耐腐蚀性良好且低磁损耗的线圈部件。
另外,本发明不局限于上述实施方式,在不脱离主旨的范围内可进行各种变更。上述实施方式中,磁性体粉末由第1合金粉末和第2合金粉末这2种的混合物形成,但是第1合金粉末和第2合金粉末的关系满足上述范围即可,可以进一步添加微量的合金粉末。
另外,第1合金粉末的粉末结构相含有非晶相和平均微晶直径未50nm以下的结晶相中的至少任意一个即可,因此可以含有两者。
上述实施方式作为线圈部件例示了电抗器、电感器,但是也能够应用于装于马达等的定子铁芯。
另外,对于磁芯12、磁性体部14的制备方法,也是不局限于上述压缩成型法,可以使用射出成型法、传递成型法。
另外,上述实施方式通过高频率诱导加热,将调合物加热、熔化,但是加热、熔化方法不局限于高频率诱导加热,例如可以是电弧熔化。
以下,对本发明的实施例进行具体说明。
实施例1
[第1合金粉末的制备]
作为第1合金粉末用原材料准备Fe、Si、B、Fe3P和Cr。进而,称量这些原材料进行调合以使组成式变为Fe76Si9B10P5或(Fe76Si9B10P5)xCry(x=90~99.8、y=0.2~10)。然后,利用高频率诱导加热炉将该调合物加热至融点以上使其熔化,接着,将该熔化物流入铜制的铸造模具进行冷却,由此制备母合金。
接着,准备气体雾化装置,其具有氩气中添加有以分压换算计3%的氢气的混合气体气氛。接着,将上述母合金破碎成5mm左右的大小,投入气体雾化装置的坩埚,进行高频率诱导加热使母合金熔化,得到熔液。
接着,上述混合气体气氛下,将作为喷射流体的添加有氢的氩气向上述熔液喷雾,粉碎、急冷,利用筛进行分级,得到成分组成不同的各种第1合金粉末。
利用粒径分布测定装置(堀场制作所公司制LA-300)测定该第1合金粉末的各平均粒径D50,结果为14~53μm。
另外,使用粉末X射线衍射装置(Rigaku公司制RINT2200),在衍射角2θ为30°~90°的范围内,在步宽0.02°、步宽预置时间2秒的测定条件下作为特征X射线使用CuKα(波长λ:0.1540538nm),测定X射线衍射光谱,由X射线衍射光谱确定各试样的粉末结构相。其结果,第1合金粉末均未检测出表示结晶相的峰,检测出表示非晶相的晕环,因此确定各试样为非晶相。
[第2合金粉末的制备]
作为第2合金粉末用原材料准备Fe、Si、B、Fe3P、Cr、C、和Ni。进而,称量这些原材料进行调合以使组成式成为Fe88Si12、FeαSi9B10P5Crβ(α=75~75.9、β=0.1~1)、FeγSiδCrη(γ=81~84、δ=10或11、η=5~14)、Fe77Si11B10C1Cr1或Fe74Ni3Si11B10C1Cr1。然后,如同上述第1合金粉末的制备步骤,利用高频率诱导加热炉加热至融点以上使其熔化,接着,将该熔化物流入铜制铸造模具进行冷却,由此制备母合金。
接着,准备水雾化装置,其坩埚的周围具有氩气中添加有以分压换算计3%的氢气的混合气体气氛。接着,将上述母合金破碎成5mm左右的大小,将其投入水雾化装置的坩埚,进行高频率诱导加热,使母合金熔化,得到熔液。
接着,将10~80MPa的高压水喷雾至上述熔液,进行粉碎、急冷,得到成分组成不同的各种第2合金粉末。
利用与上述相同的方法测定该第2合金粉末的各平均粒径D50′和X射线衍射光谱。其结果,可知平均粒径D50′为1.7~22μm,粉末结构相根据成分组成由结晶相和非晶相中的任意一个形成。
[试样的制备]
称量第1和第2合金粉末将其混合以使第2合金粉末的体积含量成为表2所示的体积比率,相对于该混合物100重量部,添加3重量部的环氧树脂(环氧树脂的比例为15vol%),在温度160℃、100MPa的压力下压制成型20分钟,制备外径8mm、厚度5mm的试样编号1~28的圆板状试样和外径13mm、内径8mm、厚度2.5mm的环形磁芯。
〔试样的评价〕
(耐腐蚀性)
对于试样编号1~28的圆板状各试样,在气氛温度60℃、相对湿度95%RH的条件下放置100小时,将试样的表面色与试验前相同的灰色的情形判断为耐腐蚀性良好(○),将由试验前的灰色变色为赭色乃至茶色的情形判断为不良(×)。
(比电阻)
对于试样编号1~28的圆板状的各试样,使用绝缘电阻计(日置电机公司制,超绝缘计SM8213)测定比电阻,将1.0×108Ω·m以上判断为良品。
(饱和磁通量密度的测定)
采取试样编号1~28的成型前的各混合物10mg,将试样载置于非磁性的胶带上,将该胶带对折,成型为纵7mm、横7mm的板状。接着,使用振动试样型磁力计(东英工业公司制VSM-5-10),将最大施加磁场设为12000A/m,测定室温(25℃)下的饱和磁化。而且,由该测定值和试样的真比重算出饱和磁通量密度,将饱和磁通量密度为1.15T以上判断为良品。
(磁芯损耗)
对于试样编号1~28的环形磁芯的各试样,将利用搪瓷被覆的线径为0.3mm的铜线在环形磁芯的外周进行双重缠绕以使激磁用的一次侧绕组和电压检测用的二次侧绕组的各自的匝数均成为16,得到磁芯损耗测定用试样。
接着,使用B-H分析仪(岩通计测公司制SY-8217),在频率1MHz、磁场40mT测定磁芯损耗(磁损耗)。而且,将磁芯损耗不足4000kW/m3的试样判断为良品(○),将超过4000kW/m3的试样判断为不良品(×)。
(测定结果)
[表1]
*表示本发明的范围之外
[表2]
*表示本发明的范围之外
可知试样编号1的第2合金粉末中不含有Cr,因此在高湿度下长时间放置则试样表面变色,耐腐蚀性差,另外比电阻低至4.0×107Ω·m,绝缘性也差。
可知试样编号2的第2合金粉末中虽然含有Cr,但是其含量少至0.1原子%,因此耐腐蚀性差。
可知试样编号9~11的第2合金粉末的Cr含量为5原子%,但是第1合金粉末的Cr含量多至1~10原子%,因此饱和磁通量密度低至0.85~1.14T,磁特性劣化。
由于试样编号12不含有第2合金粉末,因此第1合金粉末间形成空隙,填充性降低,因此饱和磁通量密度低至0.94T。
由于试样编号13的第2合金粉末的体积含量为10vol%,过剩含有平均粒径D50大的第1合金粉末,因此试样中形成空隙,不能提高填充率,因此磁通量饱和密度Bs低至1.11T。
试样编号17~19的第2合金粉末的体积含为60~80vol%,平均粒径D50d′小的第2合金粉末的体积比率大,该情形也不能提高填充性,磁通量饱和密度Bs低至1.00~1.14。
试样编号25、26的粒径比D50/D50分别小至2.9、1.5,因此填充性降低,容易形成空隙,饱和磁通量密度低至0.97~1.08T。特别是试样编号25,由于第1合金粉末的平均粒径D50也小至14μm,因此耐腐蚀性也降。
与此相对,可知试样编号3~8、14~16、20~24、27和28,由于平均粒径D50大的第1合金粉末的Cr含量为0.3原子%以下,平均粒径D50′小的第2合金粉末的Cr含量为0.3~14原子%,混合粉末中的第2合金粉末的含量为20~50vol%,粒径比D50/D50′为4~20,均为本发明的范围内,因此耐腐蚀性、磁芯损耗良好,具有比电阻为1.0×108~2.0×1010Ω·m的良好的绝缘电阻,得到磁通量饱和密度Bs为1.15~1.23T的良好的磁特性。
图8是利用电子照相显微镜(SEM)对试样编号6进行拍照的SEM图像。
如该图8所示,可知在将平均粒径D50大的第1合金粉末间形成的空隙进行填充的形态下,平均粒径D50′小的第2合金粒子在上述第1合金粉末的周围分布。
实施例2
利用与上述实施例1相同的方法、步骤,制备将Fe-Si-B-P系材料的Fe的一部分置换为规定量的Ni、Co、Cu的各种粉末和将B的一部分置换为C的各种粉末,将其作为第1合金粉末。
另外,利用与上述实施例1相同的方法、步骤,制备Fe81Si11Cr8和Fe77Si8B9P4C1Cr1,将其作为第2合金粉末。
接着,对于这些第1和第2合金粉末,与实施例1相同,分别测定平均粒径D50、D50′,另外,测定X射线衍射光谱,确定粉末结构相。
接着,称量第1和第2合金粉末,将其混合以使第2合金粉末的体积含量成为表4所示的体积比率,利用与实施例1相同的方法、步骤,制备试样编号31~48的各试样。
接着,利用与实施例1相同的方法、步骤,测定比电阻、饱和磁通量密度,评价耐腐蚀性、磁芯损耗。
表3、4示出试样编号31~48的成分组成和测定结果。
[表3]
*表示本发明的范围之外
[表4]
*表示本发明的范围之外
试样编号35与试样编号12相同,由于不含有第2合金粉末,所以在第1合金粉末间形成空隙,填充性降低,因此饱和磁通量密度降低至0.93T。
试样编号36与试样编号13相同,由于第2合金粉末的体积含量为10vol%,平均粒径D50大的第1合金粉末的体积比率大,试样中生成空隙,不能提高填充率,因此磁通量饱和密度Bs降低至1.10T。
试样编号41~43与试样编号17~19相同,由于第2合金粉末的体积含量为60~80vol%,平均粒径D50′小的第2合金粉末的体积比率大,因此磁通量饱和密度Bs降低至1.02~1.12。
与此相对,可知试样编号31~34、37~40和44~48,由于平均粒径D50大的第1合金粉末的Cr含量为0.3原子%以下,平均粒径D50′小的第2合金粉末的Cr含量为0.3~14原子%,混合粉末中的第2合金粉末的含量为20~50vol%,粒径比D50/D50′为4~20,均是本发明的范围内,因此耐腐蚀性、磁芯损耗良好,具有比电阻为1.8×109~1.4×1010Ω·m的良好的绝缘电阻,得到磁通量饱和密度Bs为1.15~1.23T的良好的磁特性。
即,确认了即使将Fe-Si-B-P系材料的Fe的一部分予以12原子%以下的范围内置换为Ni、Co,或者,以1.5原子%以下的范围内置换为Cu,或者,将B的一部分以4原子%以下的范围内置换为C,也能与实施例1相同地得到良好的结果。
实施例3
作为第1合金粉末用原材料准备Fe、Si、B、Fe3P和Cu。而且,称量这些原材料进行调合以使组成式成为Fe79.5Si6B6P8Cu0.5。接着,利用高频率诱导加热炉将该调合物加热至融点以上,使其熔化,其后,将该熔化物流入铜制的铸造模具进行冷却,由此制备母合金。
接着,与实施例1相同,使用气体雾化法,得到合成物。接着,利用上述粒径分布测定装置测定该合成物的平均粒径D50,结果为37μm。
另外,利用与实施例1相同的方法、步骤,对该合成物测定X射线光谱,确认粉末结构相为非晶相。
接着,对于该合成物,在400~500℃的范围的不同的温度,分别进行热处理5分钟,由此制备试样编号51~55的第1合金粉末。
对于该试样编号51~55的各第1合金粉末,与上述相同,测定X射线衍射光谱,确认到粉末结构相由非晶相变化为结晶相。
接着,对于试样编号51~55的各第1合金粉末,利用以下方法求出平均微晶直径D。
即,平均微晶直径D可以由数学式(1)所示的谢勒方程式(Scherrer's equation)表示。
D=Kλ/Bcosθ…(1)
这里,B为α-Fe(铁素体相)的(110)衍射峰附近的半值全宽,λ为测定中使用的特征X射线,即CuKα的波长(=0.1540538nm),θ为衍射峰位置(=22.35°)。另外,K为谢勒常数。
随后,由X射线衍射峰形测定半值全宽,将该半值全宽代入上述数学式(1),求出微晶直径D。另外,谢勒常数K使用在体心立方晶结构α-Fe相的情形下简化使用的0.94。
另外,作为第2合金粉末,准备实施例1使用的Fe81Si11Cr8。
接着,将第1合金粉末和第2合金粉末混合以使第2合金粉末的体积含量成为30vol%,利用与实施例1相同的方法、步骤,制备试样编号51~55的各试样。
接着,利用与实施例1相同的方法、步骤,测定比电阻、饱和磁通量密度,评价耐腐蚀性、磁芯损耗。
表5和表6示出试样编号51~55的成分组成和测定结果。
[表6]
*表示本发明的范围之外
试样编号54、55的热处理温度高达475~500℃,因此微晶直径增大至60nm、67nm,不能降低矫顽力,磁芯损耗变大。
与此相对,试样编号51~53的微晶直径为19~47nm,小至50nm以下,因此能够减小矫顽力,得到低磁芯损耗的线圈部件。
产业上的利用可能性
能够实现不损害绝缘电阻的饱和磁通量密度的、具有良好的耐腐蚀性的低磁损耗的磁性体粉末和使用该磁性体粉末的磁芯电感器等线圈部件。
符号的说明
12 磁芯
13 线圈导体
14 磁性体部
17 线圈导体
20 芯部
Claims (21)
1.一种磁性体粉末,其特征在于,含有多种合金粉末,所述多种合金粉末至少含有组成不同的第1合金粉末和第2合金粉末,
所述第2合金粉末具有小于所述第1合金粉末的平均粒径且以换算成原子比率为0.3~14原子%的范围含有Cr,
所述第1合金粉末的所述Cr的含量换算成原子比率为0.3原子%以下,
相对于所述第1合金粉末和所述第2合金粉末的合计,所述第2合金粉末换算成体积比率为20~50vol%,且所述第1合金粉末的平均粒径相对于所述第2合金粉末的平均粒径的比率为4~20,
所述第1合金粉末含有非晶相和平均微晶直径为50nm以下的结晶相中的至少任意一个。
2.根据权利要求1所述的磁性体粉末,其特征在于,所述第1合金粉末以Fe-Si-B-P系材料作为主成分。
3.根据权利要求2所述的磁性体粉末,其特征在于,所述第1合金粉末中,所述Fe-Si-B-P系材料中的Fe的一部分以12原子%以下的范围被置换为Ni和Co中的任意一种元素。
4.根据权利要求2所述的磁性体粉末,其特征在于,所述第1合金粉末中,所述Fe-Si-B-P系材料中的Fe的一部分以1.5原子%以下的范围被置换为Cu。
5.根据权利要求2所述的磁性体粉末,其特征在于,所述第1合金粉末中,所述Fe-Si-B-P系材料中的B的一部分以4原子%以下的范围被置换为C。
6.根据权利要求1~权利要求5中任一项所述的磁性体粉末,其特征在于,所述第1合金粉末是利用气体雾化法制备而成的。
7.根据权利要求1~权利要求6中任一项所述的磁性体粉末,其特征在于,所述第2合金粉末为非晶相和结晶相中的任意一个。
8.根据权利要求1~权利要求7中任一项所述的磁性体粉末,其特征在于,所述第2合金粉末以Fe-Si-Cr系材料作为主成分。
9.根据权利要求8所述的磁性体粉末,其特征在于,所述第2合金粉末中,所述Fe-Si-Cr系材料含有选自B、P、C、Ni和Co中的至少1种以上的元素。
10.根据权利要求1~权利要求9中任一项所述的磁性体粉末,其特征在于,所述第2合金粉末是利用水雾化法制备而成的。
11.一种磁性体粉末的制造方法,其特征在于,是制备至少含有组成和平均粒径不同的第1合金粉末和第2合金粉末的磁性体粉末的磁性体粉末的制造方法,其中,
制备所述第1合金粉末的工序包括:称量规定的原材料,进行调合的第1调合工序,将所述进行调合的调合物加热而制备熔液的第1加热工序,以及,将非活性气体喷雾至所述熔液而将所述熔液粉碎,制备非晶粉的第1喷雾工序,
制备所述第2合金粉末的工序包括:称量含有所述Cr的规定的原材料以使Cr以换算成原子比率为0.3~14原子%的范围含有,进行调合的第2调合工序,将所述进行调合的调合物加热而制备熔液的第2加热工序,以及,将水喷雾至所述熔液而将所述熔液粉碎,得到第2合金粉末以使所述第1合金粉末和所述第2合金粉末的各平均粒径的粒径比成为4~20的第2喷雾工序,
并且,将所述非晶粉作为所述第1合金粉末,将所述第1合金粉末和所述第2合金粉末混合以使相对于所述第1合金粉末和所述第2合金粉末的合计的所述第2合金粉末的含量换算成体积比率成为20~50vol%,制备磁性体粉末。
12.根据权利要求11所述的磁性体粉末的制造方法,其特征在于,制备所述第1合金粉末的工序包括:将所述第1喷雾工序中制备的所述非晶粉进行热处理,制备平均微晶直径为50nm以下的结晶粉的热处理工序,
并且,代替所述非晶粉将所述结晶粉作为所述第1合金粉末,将所述第1合金粉末和所述第2合金粉末混合以使相对于所述第1合金粉末和所述第2合金粉末的合计的所述第2合金粉末的含量换算成体积比率成为20~50vol%,制备磁性体粉末。
13.根据权利要求12所述的磁性体粉末的制造方法,其特征在于,所述平均微晶直径根据所述热处理时的热处理温度而不同。
14.根据权利要求11~权利要求13中任一项所述的磁性体粉末的制造方法,其特征在于,所述第1喷雾工序是将在所述非活性气体中添加有氢气的混合气体喷雾至所述熔液。
15.根据权利要求11~权利要求14中任一项所述的磁性体粉末的制造方法,其特征在于,所述非活性气体为氩气和氮气中的任意一个。
16.一种磁芯,其特征在于,主成分由权利要求1~权利要求10中任一项所述的磁性体粉末和树脂粉末的复合材料形成。
17.根据权利要求16所述的磁芯,其特征在于,所述复合材料中的所述磁性体粉末的含量以体积比率计为60~90vol%。
18.一种磁芯的制造方法,其特征在于,包括:
将利用权利要求11~权利要求15中任一项所述的制造方法制备的磁性体粉末和树脂粉末混合并进行成型处理,制备成型体的成型工序,以及
将所述成型体进行热处理的热处理工序。
19.一种线圈部件,其特征在于,是芯部卷绕有线圈导体的线圈部件,
所述芯部由权利要求16或权利要求17所述的磁芯形成。
20.一种线圈部件,其特征在于,是磁性体部埋设有线圈导体的线圈部件,
所述磁性体部将主成分含有权利要求1~权利要求10中任一项所述的磁性体粉末和树脂粉末的复合材料作为主体。
21.根据权利要求20所述的线圈部件,其特征在于,所述磁性体部中,所述复合材料中的所述磁性体粉末的含量以体积比率计为60~90vol%。
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