CN110234449A

CN110234449A - 软磁性扁平粉末

Info

Publication number: CN110234449A
Application number: CN201880009552.5A
Authority: CN
Inventors: 三浦滉大; 泽田俊之; 越智亮介
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-09-13
Also published as: KR20190116267A; WO2018143472A1; JP2018127647A; JP6795995B2; KR102393236B1

Abstract

本发明的目的是提供能够防止金属粉末的扁平化加工时的氧化、实现低矫顽力的软磁性扁平粉末，为了达成该目的而提供一种软磁性扁平粉末，其为包含多个软磁性扁平粒子而成的软磁性扁平粉末，上述多个软磁性扁平粒子分别为以质量％计包含Fe：78％以上且83％以下、Si：13％以下(不包括0)、Al：超过5.0％且13％以下、选自Cr、Ni、Mo、Cu、Ti中的至少1种：合计1.0％以上且5.0％以下，且余量由Fe和不可避免的杂质构成的合金粒子。

Description

软磁性扁平粉末

相关申请的相互参照

本申请基于2017年2月6日申请的日本专利申请2017-19328号而要求优先权，并将其全部公开内容通过参照而援引至本说明书中。

技术领域

本发明涉及软磁性扁平粉末、例如用于各种电子设备的电磁波吸收体用软磁性扁平粉末。

背景技术

近年来，随着个人电脑、智能手机等电子设备和信息设备的快速发展，信息传达的高速化正在推进。由此，在电子设备的内部，由电磁波导致的错误操作逐渐成为问题。此外，这些电子设备放射出的电磁波对人体造成的影响也被视作问题。作为这些电子设备的电磁波吸收体，使用软磁性铁素体或软磁性扁平粉末。

尤其是，软磁性扁平粉末无需像软磁性铁素体那样地进行烧结而固化成形，其与树脂等混合而进行成形，因此为柔性且对于安装部的自由度高，因而主要被广泛利用于小型的电子设备。

该软磁性扁平粉末通过使用磨碎装置对金属粉末进行扁平化的方法来制作。该方法中，将甲苯这样的有机溶剂、金属粉末和粉碎介质(钢球)装入至磨碎装置中，并利用处于装置内部的旋转叶片进行粉碎和扁平化。这种方法中主要使用软磁性合金的Fe-Si-Al合金这样的脆的材料。

例如，日本特开2014-204051号公报(专利文献1)公开了使用上述方法制作的Fe-Si-Al合金。专利文献1的特征在于，Fe为84％～96％的高浓度，且Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu元素对Fe进行置换。

此外，日本特开2008-50644号公报(专利文献2)中，通过相对于Fe而添加Si：9.0％～12％、Al：1.0％～5.0％、Cr：1.0％～5.0％，从而实现了以往没有的高电阻率且低矫顽力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-204051号公报

专利文献2：日本特开2008-50644号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，软磁性扁平粉末通过利用干式或湿式加工，在水或有机溶剂中将金属粉末与粉碎介质进行混合、粉碎来制作。此时，由于在水或有机溶剂中进行长时间的加工，因此，存在金属粉末氧化、磁特性劣化的倾向。因此，要求防止该金属粉末的氧化，进行扁平化。

然而，上述专利文献1中，虽然针对扁平加工时和热处理时的氧化所致的组成偏差有所叙述，但未进行明确的应对，成分研究的意图只不过是针对磁特性。此外，Fe的浓度高达84％～96％，虽然未提及耐氧化性和耐蚀性，但推测这些特性低。

此外，专利文献2记载了通过含有Al和Cr而使耐蚀性提高，但Al为低至5.0％以下的值。此外，其未考虑扁平化加工时发生的由氧化导致的磁特性劣化。

用于解决课题的手段

针对上述这样的专利文献1和2中未加考虑的课题，本发明人等进行了深入开发，结果发现：通过使Al的添加量增加，并且有意地添加除了Fe、Si、Al之外的元素，能够提高耐氧化性和耐蚀性且获得高的磁特性，从而完成了本发明。

即，本发明包括以下的软磁性扁平粉末和磁性片。

[1]一种软磁性扁平粉末，其为包含多个软磁性扁平粒子而成的软磁性扁平粉末，上述多个软磁性扁平粒子分别为以质量％计包含Fe：78％以上且83％以下、Si：13％以下(不包括0)、Al：超过5.0％且13％以下、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti中的至少1种：合计1.0％以上且5.0％以下，且余量由Fe和不可避免的杂质构成的合金粒子。

[2]根据上述[1]所述的软磁性扁平粉末，其中，对上述软磁性扁平粒子的长度方向施加磁场而测定的矫顽力为230A/m以下，并且，上述软磁性扁平粉末的饱和磁通密度为0.6T以上且1.5T以下。

[3]一种磁性片，其含有上述[1]或[2]所述的软磁性扁平粉末。

发明的效果

通过本发明，提供能够防止金属粉末的扁平化加工时的氧化、实现低矫顽力的软磁性扁平粉末。

具体实施方式

以下，针对本发明进行说明。

<软磁性扁平粉末的组成>

本发明的软磁性扁平粉末是多个软磁性扁平粒子的集合体，各个软磁性扁平粒子为以质量％计包含Fe：78％以上且83％以下、Si：13％以下(不包括0)、Al：超过5.0％且13％以下、选自Cr、Ni、Mo、Cu、Ti中的至少1种：合计1.0％以上且5.0％以下，且余量由Fe和不可避免的杂质构成的合金粒子。以下，说明如上那样限定组成的理由。

[Fe：78％以上且83％以下]

Fe是用于使软磁性扁平粉末具备强磁性且使软磁性扁平粉末具备高饱和磁通密度的必须元素。若Fe的含量超过83％，则软磁性扁平粉末的耐氧化性和耐蚀性减少。另一方面，若Fe的含量小于78％，则软磁性扁平粉末的饱和磁通密度大幅减少。因此，Fe的含量为78％以上且83％以下。Fe的含量优选为79％以上且82％以下，更优选超过79％且81％以下。

[Si：13％以下(不包括0)]

Si是用于使软磁性扁平粉末的结晶磁各向异性常数减少、且使软磁性扁平粉末的矫顽力减少的必须元素。若Si的添加量减少，则存在软磁性扁平粉末的结晶磁各向异性常数和矫顽力增加的倾向，若Si的含量超过13％，则使软磁性扁平粉末的饱和磁通密度大幅减少。因此，Si的含量超过0％且13％以下。Si的含量优选为3.0％以上且10％以下，更优选为5.0％以上9.5％以下。

[Al：超过5.0％且13％以下]

Al是用于使软磁性扁平粉末的结晶磁各向异性常数和矫顽力减少、且使软磁性扁平粉末的耐氧化性和耐蚀性提高的必须元素。若Al的添加量为5.0％以下，则存在软磁性扁平粉末的耐蚀性减少、且软磁性扁平粉末的结晶磁各向异性常数和矫顽力增加的倾向。若Al的含量超过13％，则使软磁性扁平粉末的饱和磁通密度大幅减少。因此，Al的含量超过5.0％且13％以下。Al的含量优选超过5.0％且10％以下，更优选为6.0％以上且9.0％以下。

[Cr、Ni、Mo、Cu、Ti中的至少1种：合计为1.0％以上且5.0％以下]

Cr、Ni、Mo、Cu、Ti中的至少1种是用于使软磁性扁平粉末的耐氧化性和耐蚀性提高的必须元素。需要说明的是，“合计为1.0％以上且5.0％以下”是指：在软磁性扁平粒子包含Cr、Ni、Mo、Cu、Ti中的1种的情况下，该1种元素的含量为1.0％以上且5.0％以下，在软磁性扁平粒子包含Cr、Ni、Mo、Cu、Ti中的2种以上的情况下，该2种以上的元素的总含量为1.0％以上且5.0％以下。若Cr、Ni、Mo、Cu、Ti中的至少1种的总含量小于1.0％，则软磁性扁平粉末的耐氧化性和耐蚀性不会提高，若总含量超过5.0％，则有时因析出物等的影响而使软磁性扁平粉末的矫顽力大幅增加。因此，Cr、Ni、Mo、Cu、Ti中的至少1种的总含量为1.0％以上且5.0％以下。Cr、Ni、Mo、Cu、Ti中的至少1种的总含量优选为1.5％以上且4.5％以下，更优选为2.0％以上且4.0％以下。

<软磁性扁平粉末的磁特性>

[矫顽力]

在本发明的软磁性扁平粉末中，对软磁性扁平粒子的长度方向施加磁场(143.6kA/m)而测定的矫顽力优选为230A/m以下。包含本发明的软磁性扁平粉末而成的磁性片所利用的频段优选为1～15MHz，为了在该频段中获得高透磁率，矫顽力优选为230A/m以下。矫顽力进一步优选为190A/m以下，更进一步优选为120A/m以下。矫顽力的下限值没有特别限定，例如为200A/m。矫顽力基于向树脂制容器中填充软磁性扁平粉末并沿着容器的直径方向进行磁化时的值来算出。填充至容器中的软磁性扁平粒子的长度方向和厚度方向分别相当于容器的直径方向和高度方向，因此，沿着容器的直径方向进行磁化时的值成为长度方向的矫顽力，沿着容器的高度方向进行磁化时的值成为厚度方向的矫顽力。

[饱和磁通密度]

本发明的软磁性扁平粉末的饱和磁通密度优选为0.6T以上且1.5T以下，更优选为0.8T以上且1.5T以下。饱和磁通密度使用振动试样型磁力计(VSM)，以1.2×10³kA/m的施加磁场进行测定。

<软磁性扁平粉末的制造方法>

本发明的软磁性扁平粉末的制造方法可以利用以往提出的方法。通过各种雾化法来制作成为原料的合金粉末，并利用球磨机或磨碎装置以干式或湿式的方式对其进行扁平加工。其后，利用500℃以上的热处理能够使矫顽力减少。具体而言，本发明的软磁性扁平粉末的制造方法如下所示。

<软磁性扁平粉末的制造方法>

本发明的软磁性扁平粉末可通过包括原料粉末准备工序、扁平加工工序和热处理工序的方法来制造。

[原料粉末准备工序]

作为原料粉末而使用软磁性合金粉末。作为原料粉末而使用的软磁性合金粉末是多个软磁性合金粒子的集合体，各个软磁性合金粒子为以质量％计包含Fe：78％以上且83％以下、Si：13％以下(不包括0)、Al：超过5.0％且13％以下、选自Cr、Ni、Mo、Cu、Ti中的至少1种：合计1.0％以上且5.0％以下，且余量由Fe和不可避免的杂质构成的合金粒子。限定组成的理由和各元素的优选含量如上所示。

原料粉末可通过例如气体雾化法、水雾化法、盘雾化法等各种雾化法、或者在基于熔融的合金化后实施的粉碎法来制作。优选原料粉末的含氧量少，因此，原料粉末优选利用气体雾化法来制造，进一步优选通过使用了不活泼气体的气体雾化法来制造。通过雾化法而制造的粉末的形状近似于球状，因此，与通过使用了磨碎加工等的粉碎法而制造的粉末相比更容易进行扁平化。通过粉碎法而制造的粉末的粒径比雾化粉末更小，因此，存在磁性片表面的突起的发生受到抑制的倾向。

原料粉末的粒度没有特别限定，可根据对扁平后的平均粒径进行调整的目的、去除含氧量多的粉末的目的、其它制造方面的目的等，通过分级而将原料粉末的粒度调整至期望范围。

[扁平加工工序]

在原料粉末准备工序之后，对原料粉末进行扁平化。由此得到扁平粉末。扁平加工方法没有特别限定，原料粉末的扁平加工可以使用例如磨碎机、球磨机、振动磨等来进行。其中，优选使用扁平加工能力比较优异的磨碎机。以干式的方式进行扁平加工时，优选使用不活泼气体。以湿式的方式进行扁平加工时，优选使用有机溶剂。

在湿式的扁平加工中使用的有机溶剂的种类没有特别限定。有机溶剂的添加量相对于原料粉末100质量份优选为100质量份以上，进一步优选为200质量份以上。有机溶剂的添加量的上限没有特别限定，可根据所要求的扁平粉末的大小和形状与生产率的平衡来适当调整。有机溶剂可以为含水有机溶剂，为了降低氧含量，有机溶剂中的水分浓度相对于有机溶剂100质量份优选为0.002质量份以下。可以与有机溶剂一起使用扁平化助剂，但为了抑制氧化，扁平化助剂的添加量相对于原料粉末100质量份优选为5质量份以下。

[热处理工序]

在扁平加工工序之后，对扁平粉末进行热处理。热处理装置只要能够实现期望的热处理温度就没有特别限定。热处理温度优选为500～900℃、进一步优选为600～850℃。通过以这种温度进行热处理，能够使矫顽力减少。热处理时间没有特别限定，可根据处理量、生产率等来适当调整。其中，若热处理时间变长，则生产率降低，因此，热处理时间优选为8小时以内。

在热处理工序中，热处理气氛为大气时，扁平粉末发生氧化。因此，为了抑制扁平粉末的氧化，优选将扁平粉末在真空中或不活泼气体(例如氩气、氮气)中进行热处理。

从提高包含软磁性扁平粉末而成的磁性片的绝缘性等观点出发，有时适合使用经表面处理的软磁性扁平粉末，在软磁性扁平粉末的制造方法中，可以在热处理工序中或热处理工序的前后根据需要进行表面处理工序。例如，为了进行表面处理，可以在微量地包含活性气体的气氛下进行热处理。此外，通过以往提出的以氰系偶联剂为代表的表面处理，也能够改善耐蚀性、向橡胶中的分散性等。

<磁性片>

本发明的磁性片含有本发明的软磁性扁平粉末。本发明的磁性片具有例如由本发明的软磁性扁平粉末分散在橡胶、弹性体、树脂等基质材料中而得的结构。基质材料可适当选择，可以使用1种基质材料，也可以使用2种以上的基质材料。

磁性片所含的软磁性扁平粉末的量可考虑所要求的导磁率特性等来适当调整。磁性片所含的软磁性扁平粉末的量(磁性片中的软磁性扁平粉末的体积填充率)优选为20～60体积％、例如为20～40体积％或40～60体积％。

包含软磁性扁平粉末而成的磁性片的制造可使用软磁性扁平粉末，按照以往提出的方法来进行。例如，向将氯化聚乙烯等溶解于甲苯而得的物质中混合软磁性扁平粉末，将其涂布于聚酯树脂等合成树脂制的基材，并使其干燥，将由此得到的产物通过各种压制机、辊等进行压缩来制造。

实施例

以下，基于实施例，具体说明本发明。

[扁平粉末的制作]

通过气体雾化法制作表1和2所示组成的合金粉末，分级成150μm以下，作为原料粉末使用。气体雾化法通过将氧化铝制坩埚用于熔解，并从坩埚下的直径5mm的喷嘴喷出合金熔液，对其喷雾高压氩气来实施。

接着，利用磨碎装置对原料粉末进行扁平加工。磨碎机通过将SUJ2制的直径4.8mm的球与原料粉末和工业乙醇一同投入至搅拌容器中，并将叶片的转速设为350rpm来实施。

为了去除在扁平加工中导入的应变，将所得扁平粉末在Ar气氛中进行热处理。热处理的温度考虑粉末的烧结温度而设为500～900℃，热处理的时间设为3小时。

[扁平粉末的评价]

进行施加了热处理的扁平粉末的矫顽力(Hc)和饱和磁通密度(Bs)的测定。矫顽力使用Qumano公司制的COERCIMETER HC801，沿着扁平粒子的长度方向施加磁场(143.6kA/m)来测定。具体而言，向直径6mm、高度8mm的树脂制容器中填充扁平粉末，并基于沿着容器的直径方向进行磁化时的值来算出。填充至容器中的扁平粒子的长度方向和厚度方向分别相当于容器的直径方向和高度方向，因此，沿着容器的直径方向进行磁化时的值成为长度方向的矫顽力，沿着容器的高度方向进行磁化时的值成为厚度方向的矫顽力。饱和磁通密度使用振动试样型磁力计(VSM)，以1.2×10³kA/m的施加磁场进行测定。

此外，评价扁平粉末的耐蚀性。针对耐蚀性，使扁平粉末在25℃的20％浓度的盐水中浸渍100小时，按照下述基准来评价浸渍后的生锈情况。

A：未生锈

B：生锈情况轻微

C：生锈情况为中等程度

D：生锈情况严重

[表1]

表1

[表2]

表2

注1)下划线为处于本发明的条件之外

表1和表2之中，No.1～31为本发明例，No.32～43为比较例。

比较例No.32的除了Fe、Si、Al之外的元素的总量(Cr含量)高，因此矫顽力高、饱和磁通密度低。比较例No.33的Fe含量低、除了Fe、Si、Al之外的元素的总量(Ni含量)高，因此矫顽力高。比较例No.34的除了Fe、Si、Al之外的元素的总量(Mo含量)高，因此矫顽力高、且耐蚀性差。比较例No.35的除了Fe、Si、Al之外的元素的总量(Cu含量)高，因此矫顽力高、耐蚀性差。比较例No.36的Fe含量低、除了Fe、Si、Al之外的元素的总量(Ti含量)高，因此矫顽力高、饱和磁通密度低、且耐蚀性差。

比较例No.37～39中的任一个的Fe含量低、除了Fe、Si、Al之外的元素的总量高，因此矫顽力高、耐蚀性略差。比较例No.40的除了Fe、Si、Al之外的元素的总量高，因此矫顽力高、耐蚀性差。比较例No.41的Si含量高、Al含量低，因此矫顽力高、饱和磁通密度低且耐蚀性差。比较例No.42的Al含量高，因此矫顽力高、饱和磁通密度低。比较例No.43的Al含量低，因此矫顽力高且耐蚀性差。

与此相对可知：本发明例No.1～31均满足本发明条件，因此，沿着长度方向施加磁场而测定的矫顽力、饱和磁通密度和耐蚀性的各特性也优异。

如上所述，本发明通过使除了Fe之外的合金元素的含量比以往更高，从而提供能够防止扁平加工时的氧化所致的磁特性的劣化，且能够同时实现扁平粉末的低矫顽力和高耐蚀性的软磁性扁平粉末。

Claims

1.一种软磁性扁平粉末，其为包含多个软磁性扁平粒子而成的软磁性扁平粉末，所述多个软磁性扁平粒子分别为如下的合金粒子，所述合金粒子以质量％计包含Fe：78％以上且83％以下、Si：13％以下且不包括0、Al：超过5.0％且13％以下、选自Cr、Ni、Mo、Cu、Ti中的至少1种：合计1.0％以上且5.0％以下，且余量由Fe和不可避免的杂质构成。

2.根据权利要求1所述的软磁性扁平粉末，其中，对所述软磁性扁平粒子的长度方向施加磁场而测定的矫顽力为230A/m以下，并且，所述软磁性扁平粉末的饱和磁通密度为0.6T以上且1.5T以下。

3.一种磁性片，其含有权利要求1或2所述的软磁性扁平粉末。