CN110246652B - 软磁性合金粉末、压粉磁芯及磁性部件 - Google Patents

Abstract

一种软磁性合金粉末，其特征在于，含有多个由以组成式(Fe_{(1‑(α+β))}X1_αX2_β)_{(1‑(a+b+c+d+e+f+g))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_fTi_g表示的软磁性合金构成的软磁性合金颗粒，X1为Co及/或Ni，X2为选自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O及稀土元素中的一种以上，M为选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W及V中的一种以上，0.020≤a≤0.14，0.020＜b≤0.20，0＜c≤0.15，0≤d≤0.060，0≤e≤0.040，0≤f≤0.010，0≤g≤0.0010，α≥0，β≥0，0≤α+β≤0.50，f与g的一个以上大于0，软磁性合金具有初期微晶存在于非晶质中的纳米异质结构，软磁性合金颗粒的表面由含有选自P、Si、Bi及Zn中的一种以上的化合物的包覆部覆盖。

Description

软磁性合金粉末、压粉磁芯及磁性部件

技术领域

本发明涉及一种软磁性合金粉末、压粉磁芯及磁性部件。

背景技术

作为用于各种电子设备的电源电路的磁性部件，已知有变压器、扼流线圈、电感器等。

这种磁性部件具有在发挥规定的磁特性的磁芯(铁芯)的周围或内部配置有作为电传导体的线圈(绕阻)的结构。

电感器等的磁性部件具备的磁芯中要求小型化、高性能化。作为用于这种磁芯的磁特性良好的软磁性材料，示例以铁(Fe)为基底的纳米结晶合金。纳米结晶合金是通过对非晶合金进行热处理，在非晶质中析出纳米级的微晶的合金。例如，专利文献1中记载有Fe-B-M(M＝Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W)系的软磁性非晶质合金的薄带。根据专利文献1，该软磁性非晶质合金具有比市售的Fe非晶更高的饱和磁通密度。

但是，在得到磁芯作为压粉磁芯的情况下，需要将这种软磁性合金设为粉末状并进行压缩成型。这种压粉磁芯中，为了提高磁特性，而提高磁性成分的比例(填充率)。但是，软磁性合金的绝缘性较低，因此，压粉磁芯中，若由软磁性合金构成的颗粒彼此接触，则在向磁性部件施加电压时，在接触的颗粒间流通的电流(颗粒间涡电流)所引起的损失变大。其结果，存在压粉磁芯的铁芯损耗变大的问题。

因此，为了抑制这种涡电流，在软磁性合金颗粒的表面形成绝缘覆膜。例如，在专利文献2中公开了，使含有磷(P)的氧化物的粉末玻璃通过机械摩擦而软化，并附着于Fe系非晶质合金粉末的表面，由此形成绝缘涂层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利3342767号公报

专利文献2：日本特开2015-132010号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

专利文献2中，形成有绝缘涂层的Fe系非晶质合金粉末与树脂混合且通过压缩成型制成压粉磁芯。如果增大绝缘涂层的厚度，则压粉磁芯的耐电压性提高，但磁性成分的填充率变低，因而磁特性劣化。因此，为了得到良好的磁特性，需要提高形成有绝缘涂层的软磁性合金粉末整体的绝缘性，并提高压粉磁芯的耐电压性。

本发明是鉴于这种实际状况而完成的，其目的在于，提供耐电压性良好的压粉磁芯、具备该压粉磁芯的磁性部件及适于该压粉磁芯的软磁性合金粉末。

用于解决技术问题的手段

本发明人等发现，通过对由具有特定组成的软磁性合金构成的软磁性合金颗粒设置包覆部，含有该软磁性合金颗粒的粉末整体的绝缘性提高，且压粉磁芯的耐电压性提高，并最终完成本发明。

即，本发明的方式为，

[1]一种软磁性合金粉末，其特征在于，含有多个由以组成式(Fe_(1-(α+β))X1_αX2_β)_{(1-(a+b+c+d+e+f+g))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_fTi_g表示的软磁性合金构成的软磁性合金颗粒，

X1为选自Co及Ni中的一种以上，

X2为选自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O及稀土元素中的一种以上，

M为选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W及V中的一种以上，

a、b、c、d、e、f、g、α及β满足：

0.020≤a≤0.14，

0.020＜b≤0.20，

0＜c≤0.15，

0≤d≤0.060，

0≤e≤0.040，

0≤f≤0.010，

0≤g≤0.0010，

α≥0，

β≥0，

0≤α+β≤0.50的关系，f与g中，至少一项大于0，

软磁性合金具有初期微晶存在于非晶质中的纳米异质结构，

软磁性合金颗粒的表面由包覆部覆盖，

包覆部含有选自P、Si、Bi及Zn中的一种以上的化合物。

[2]如[1]所记载的软磁性合金粉末，其特征在于，初期微晶的平均粒径为0.3nm以上且10nm以下。

[3]一种软磁性合金粉末，其特征在于，含有多个由以组成式(Fe_(1-(α+β))X1_αX2_β)_{(1-(a+b+c+d+e+f+g))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_fTi_g表示的软磁性合金构成的软磁性合金颗粒，

X1为选自Co及Ni中的一种以上，

X2为选自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O及稀土元素中的一种以上，

M为选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W及V中的一种以上，

a、b、c、d、e、f、g、α及β满足以下关系：

0.020≤a≤0.14，

0.020＜b≤0.20，

0＜c≤0.15，

0≤d≤0.060，

0≤e≤0.040，

0≤f≤0.010，

0≤g≤0.0010，

α≥0，

β≥0，

0≤α+β≤0.50，f与g中，至少一个大于0，

软磁性合金具有Fe基纳米结晶，

软磁性合金颗粒的表面由包覆部覆盖，

包覆部含有选自由P、Si、Bi及Zn中的一种以上的化合物。

[4]如[3]所记载的软磁性合金粉末，其特征在于，

Fe基纳米结晶的平均粒径为5nm以上且30nm以下。

[5]一种压粉磁芯，其由[1]～[4]中任一项所记载的软磁性合金粉末构成。

[6]一种磁性部件，其具备[5]所记载的压粉磁芯。

发明效果

根据本发明，能够提供一种耐电压性良好的压粉磁芯、具备该压粉磁芯的磁性部件及适于该压粉磁芯的软磁性合金粉末。

附图说明

图1是构成本实施方式的软磁性合金粉末的包覆颗粒的截面示意图；

图2是表示为了形成包覆部而使用的粉末包覆装置的结构的截面示意图。

符号说明

1……包覆颗粒

10……包覆部

2……软磁性合金颗粒

具体实施方式

以下，基于附图所示的具体的实施方式，通过以下的顺序详细地说明本发明。

1.软磁性合金粉末

1.1.软磁性合金

1.1.1.第一观点

1.1.2.第二观点

1.2.包覆部

2.压粉磁芯

3.磁性部件

4.压粉磁芯的制造方法

4.1.软磁性合金粉末的制造方法

4.2.压粉磁芯的制造方法

(1.软磁性合金粉末)

如图1所示，本实施方式的软磁性合金粉末含有多个在软磁性合金颗粒2的表面形成有包覆部10的包覆颗粒1。在将软磁性合金粉末中包含的颗粒的个数比例设为100％的情况下，优选包覆颗粒的个数比例为90％以上，优选为95％以上。此外，软磁性合金颗粒2的形状没有特别限制，但通常为球形。

另外，本实施方式的软磁性合金粉末的平均粒径(D50)只要根据用途及材质选择即可。本实施方式中，平均粒径(D50)优选为0.3～100μm的范围内。通过将软磁性合金粉末的平均粒径设为上述的范围内，容易维持充分的成型性或规定的磁特性。作为平均粒径的测定方法，没有特别限制，但优选使用激光衍射散射法。

本实施方式中，软磁性合金粉末也可以仅含有材质相同的软磁性合金颗粒，也可以混合存在材质不同的软磁性合金颗粒。此外，不同的材质可以示例：在构成软磁性合金的元素不同的情况；即使构成的元素相同，其组成也不同的情况等。

(1.1.软磁性合金)

软磁性合金颗粒由具有规定的结构及组成的软磁性合金构成。本实施方式中，将该软磁性合金分成第一观点的软磁性合金和第二观点的软磁性合金进行说明。第一观点的软磁性合金与第二观点的软磁性合金的不同点在于软磁性合金的结构的不同，组成相同。

(1.1.1.第一观点)

第一观点的软磁性合金具有初期微晶存在于非晶质中的纳米异质结构。这种结构是多个微晶析出且分散于通过使软磁性合金的原料熔化后的熔融金属骤冷所得到的非晶质合金中的结构。因此，初期微晶的平均粒径非常小。本实施方式中，初期微晶的平均粒径优选为0.3nm以上且10nm以下。

通过将具有这种纳米异质结构的软磁性合金以规定的条件进行热处理，使初期微晶生长，从而容易得到后述的第二观点的软磁性合金(具有Fe基纳米结晶的软磁性合金)。

接下来，对第一观点的软磁性合金的组成进行详细地说明。

第一观点的软磁性合金以组成式(Fe_(1-(α+β))X1_αX2_β)_{(1-(a+b+c+d+e+f+g))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_fTi_g表示，且Fe以较高的浓度存在的软磁性合金。

上述的组成式中，M是选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W及V中的一种以上的元素。

另外，a表示M的含量，a满足0.020≤a≤0.14。M的含量(a)优选为0.040以上，更优选为0.050以上。另外，M的含量(a)优选为0.10以下，更优选为0.080以下。

在a过小的情况下，容易在热处理前的软磁性合金中产生由粒径大于30nm的结晶构成的晶相。当产生这种晶相时，不能通过热处理析出Fe基纳米结晶。其结果，处于软磁性合金的矫顽力容易变高的倾向。另一方面，在a过大的情况下，处于粉末的饱和磁化容易降低的倾向。

上述的组成式中，b表示B(硼)的含量，b满足0.020＜b≤0.20。B的含量(b)优选为0.025以上，更优选为0.060以上，进一步优选为0.080以上。另外，B的含量(b)优选为0.15以下，更优选为0.12以下。

在b过小的情况下，容易在热处理前的软磁性合金中产生由粒径大于30nm的结晶构成的晶相。当产生这种晶相时，不能通过热处理析出Fe基纳米结晶。其结果，处于软磁性合金的矫顽力容易变高的倾向。另一方面，在b过大的情况下，处于粉末的饱和磁化容易降低的倾向。

上述的组成式中，c表示P(磷)的含量，c满足0＜c≤0.15。P的含量(c)优选为0.005以上，更优选为0.010以上。另外，P的含量(c)优选为0.100以下。

在c为上述的范围内的情况下，处于软磁性合金的电阻率提高，且矫顽力降低的倾向。在c过小的情况下，处于难以得到上述效果的倾向。另一方面，在c过大的情况下，处于粉末的饱和磁化容易降低的倾向。

上述的组成式中，d表示Si(硅)的含量，d满足0≤d≤0.060。即，软磁性合金也可以不含有Si。Si的含量(d)优选为0.001以上，更优选为0.005以上。另外，Si的含量(d)优选为0.040以下。

在d为上述的范围内的情况下，处于软磁性合金的矫顽力容易降低的倾向。另一方面，在d过大的情况下，处于软磁性合金的矫顽力反而上升的倾向。

上述的组成式中，e表示C(碳)的含量，e满足0≤e≤0.040。即，软磁性合金也可以不含有C。C的含量(e)优选为0.001以上。另外，C的含量(e)优选为0.035以下，更优选为0.030以下。

在e为上述的范围内的情况下，处于软磁性合金的矫顽力特别容易降低的倾向。在e过大的情况下，处于软磁性合金的矫顽力反而上升的倾向。

上述的组成式中，f表示S(硫)的含量，f满足0≤f≤0.010。S的含量(f)优选为0.002以上。另外，S的含量(f)优选为0.010以下。

在f为上述的范围内的情况下，软磁性合金的矫顽力容易降低。在f过大的情况下，处于软磁性合金的矫顽力上升的倾向。

上述的组成式中，g表示Ti(钛)的含量，g满足0≤g≤0.0010。Ti的含量(g)优选为0.0002以上。另外，Ti的含量(g)优选为0.0010以下。

在g为上述的范围内的情况下，软磁性合金的矫顽力容易降低。在g过大的情况下，容易在热处理前的软磁性合金中产生由粒径大于30nm的结晶构成的晶相。当产生这种晶相时，不能通过热处理析出Fe基纳米结晶。其结果，处于软磁性合金的矫顽力容易变高的倾向。

本实施方式中，特别是软磁性合金含有S及/或Ti是非常重要的。即，需要f及g为上述的范围内，且f及g的任一方或双方大于0。通过f及g满足这种关系，容易提高软磁性合金颗粒的球形度。当软磁性合金颗粒的球形度提高时，能够提高对含有该软磁性合金颗粒的粉末进行压缩成型而得到的压粉磁芯的密度。此外，含有S是指f不为0。进一步具体而言，是指f≥0.001。含有Ti是指g不为0。进一步具体而言，是指g≥0.0001。

另一方面，在不含有S及Ti双方的情况下，特别是软磁性合金颗粒的球形度容易降低，其结果，处于使用含有该软磁性合金颗粒的粉末得到的压粉磁芯的密度降低的倾向。

上述的组成式中，1-(a+b+c+d+e+f+g)表示Fe(铁)的含量。Fe的含量没有特别限制，但本实施方式中，Fe的含量(1-(a+b+c+d+e+f+g))优选为0.73以上且0.95以下。通过将Fe的含量设为上述的范围内，进一步难以产生由粒径大于30nm的结晶构成的晶相。

另外，第一观点的软磁性合金中，如上述的组成式所示，在组成上也可以将Fe的一部分利用X1及/或X2进行置换。

X1是选自由Co及Ni构成的组的一种以上的元素。上述的组成式中，α表示X1的含量，本实施方式中，α为0以上。即，软磁性合金也可以不含有X1。

另外，在将组成整体的原子数设为100at％的情况下，X1的原子数优选为40at％以下。即，优选满足0≤α{1-(a+b+c+d+e+f+g)}≤0.40。

X2是选自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O及稀土元素中的一种以上的元素。本实施方式中，X2优选为选自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cr、Bi、N、O及稀土元素中的一种以上的元素。上述的组成式中，β表示X2的含量，本实施方式中，β为0以上。即，软磁性合金也可以不含有X2。

另外，在将组成整体的原子数设为100at％的情况下，X2的原子数优选为3.0at％以下。即，优选满足0≤β{1-(a+b+c+d+e+f+g)}≤0.030。

另外，作为X1及/或X2置换Fe的范围(置换量)，以原子数换算计，设为Fe的总原子数的一半以下。即，设为0≤α+β≤0.50。在α+β过大的情况下，处于难以得到通过热处理析出Fe基纳米结晶的软磁性合金的倾向。

此外，第一观点的软磁性合金也可以将上述以外的元素作为不可避的杂质而含有。例如，软磁性合金100重量％中，上述以外的元素的合计含量也可以为0.1重量％以下。

(1.1.2.第二观点)

第二观点的软磁性合金除了其结构不同的以外，与第一观点的软磁性合金的结构相同，省略重复的说明。即，与第一观点的软磁性合金的组成相关的说明也适用于第二观点的软磁性合金。

第二观点的软磁性合金具有Fe基纳米结晶。Fe基纳米结晶是粒径为纳米级，且结晶结构为bcc(体心立方晶格结构)的Fe的结晶。该软磁性合金中，多个Fe基纳米结晶析出且分散于非晶质中。本实施方式中，Fe基纳米结晶通过对含有第一观点的软磁性合金的粉末进行热处理，从而使初期微晶生长而适当得到。

因此，Fe基纳米结晶的平均粒径处于比初期微晶的平均粒径略大的倾向。本实施方式中，Fe基纳米结晶的平均粒径优选为5nm以上且30nm以下。Fe基纳米结晶分散且存在于非晶质中的软磁性合金容易得到较高的饱和磁化，且容易得到较低的矫顽力。

(1.2.包覆部)

如图1所示，包覆部10以覆盖软磁性金属颗粒2的表面的方式形成。另外，本实施方式中，表面由物质包覆是指，该物质以与表面接触而覆盖接触的部分的方式被固定的形态。另外，包覆软磁性合金颗粒的包覆部只要覆盖颗粒的表面的至少一部分即可，但优选覆盖表面的全部。另外，包覆部既可以连续地覆盖、也可以间断地覆盖颗粒的表面。

包覆部10只要是能够将构成软磁性合金粉末的软磁性合金颗粒彼此绝缘那样的结构，则没有特别限制。本实施方式中，包覆部10优选含有选自P、Si、Bi及Zn中的一种以上的元素的化合物，特别优选包含含有P的化合物。另外，该化合物优选为氧化物，特别优选为氧化物玻璃。通过将包覆部设为上述的结构，与偏析于软磁性合金的非晶质中的元素(特别是P)的密合性提高，软磁性合金粉末的绝缘性提高。其结果，能够提高软磁性合金粉末的电阻率，且提高使用该软磁性合金粉末得到的压粉磁芯的耐电压。在软磁性合金中所包含的P之外，软磁性合金中还含有Si的情况下，也可适当地得到这种效果。

另外，选自P、Si、Bi及Zn中的一种以上的元素的化合物优选在包覆部10中作为主成分含有。“以选自P、Si、Bi及Zn中的一种以上的元素的氧化物为主成分而含有”是指，在将包覆部10中包含的元素中除去氧的元素的合计量设为100质量％的情况下，选自P、Si、Bi及Zn中的一种以上的元素的合计量最多。另外，本实施方式中，这些元素的合计量优选为50质量％以上，更优选为60质量％以上。

作为氧化物玻璃，没有特别限定，例如可以示例：磷酸盐(P₂O₅)系玻璃、铋酸盐(Bi₂O₃)系玻璃、硼硅酸盐(B₂O₃-SiO₂)系玻璃等。

作为P₂O₅系玻璃，优选为含有50wt％以上的P₂O₅的玻璃，可示例P₂O₅-ZnO-R₂O-Al₂O₃系玻璃等。此外，“R”表示碱金属。

作为Bi₂O₃系玻璃，优选为含有50wt％以上的Bi₂O₃的玻璃，可示例Bi₂O₃-ZnO-B₂O₃-SiO₂系玻璃等。

作为B₂O₃-SiO₂系玻璃，优选为含有10wt％以上的B₂O₃，且含有10wt％以上的SiO₂的玻璃，BaO-ZnO-B₂O₃-SiO₂-Al₂O₃系玻璃等。

通过具有这种绝缘性的包覆部，颗粒的绝缘性变得更高，因此，由含有包覆颗粒的软磁性合金粉末构成的压粉磁芯的耐电压提高。

包覆部中包含的成分可以根据通过使用了STEM等的TEM进行的EDS的元素分析、EELS进行的元素分析、TEM图像的FFT分析等而得到的晶格常数等的信息鉴定。

包覆部10的厚度只要可得到上述的效果就没有特别限制。本实施方式中，优选为5nm以上且200nm以下。另外，优选为150nm以下，更优选为50nm以下。

(2.压粉磁芯)

本实施方式的压粉磁芯如果以由上述的软磁性合金粉末构成，且具有规定的形状的方式形成，则没有特别限制。本实施方式中，包含软磁性合金粉末和作为结合剂的树脂，构成该软磁性合金粉末的软磁性合金颗粒彼此经由树脂结合而被固定成规定的形状。另外，该压粉磁芯也可以利用上述的软磁性合金粉末与其它磁性粉末的混合粉末构成，并形成为规定的形状。

(3.磁性部件)

本实施方式的磁性部件如果具备上述的压粉磁芯则没有特别限制。例如，也可以是在规定形状的压粉磁芯内部埋设有卷绕了电线的空芯线圈的磁性部件，也可以是电线在规定形状的压粉磁芯的表面卷绕规定的匝数而成的磁性部件。本实施方式的磁性部件的耐电压性良好，因此，适于电源电路中使用的功率电感器。

(4.压粉磁芯的制造方法)

接着，说明制造上述的磁性部件所具备的压粉磁芯的方法。首先，说明制造构成压粉磁芯的软磁性合金粉末的方法。

(4.1.软磁性合金粉末的制造方法)

本实施方式的软磁性合金粉末可以使用与公知的软磁性合金粉末的制造方法同样的方法得到。具体而言，能够使用气体雾化法、水雾化法、旋转圆盘法等制造。另外，也可以将通过单辊法等得到的薄带机械地粉碎而制造。这些方法中，从容易得到具有期望的磁特性的软磁性合金粉末的观点来看，优选使用气体雾化法。

气体雾化法中，首先，得到将构成软磁性合金粉末的软磁性合金的原料熔解的熔融金属。准备软磁性合金中包含的各金属元素的原料(纯金属等)，以成为最终得到的软磁性合金的组成的方式称重，将该原料熔解。此外，熔解金属元素的原料的方法没有特别限制，例如可示例在雾化装置的腔室内抽真空之后以高频加热进行熔解的方法。熔解时的温度只要考虑各金属元素的熔点进行决定即可，例如能够设为1200～1500℃。

将得到的熔融金属通过设置于坩埚底部的喷嘴，作为线状的连续的流体供给至腔室内，向供给的熔融金属吹附高压的气体，将熔融金属液滴化，并且骤冷，而得到微细的粉末。气体喷射温度、腔室内的压力等只要在后述的热处理中，根据Fe基纳米结晶容易析出于非晶质中的条件决定即可。此时，软磁性合金中含有S及/或Ti，因此，通过气体喷射容易分断熔融金属，构成得到的粉末的颗粒的球形度提高。此外，关于粒径，可通过筛分分类或气流分类等进行粒度调整。

得到的粉末为了通过后述的热处理使Fe基纳米结晶容易析出，优选利用具有初期微晶存在于非晶质中的纳米异质结构的软磁性合金，即第一观点的软磁性合金构成。但是，如果通过后述的热处理，Fe基纳米结晶析出，则得到的粉末也可以利用各金属元素均匀地分散于非晶质中的非晶质合金构成。

本实施方式中，在热处理前的软磁性合金中存在粒径大于30nm的结晶的情况下，判断为晶相存在，在不存在粒径大于30nm的结晶的情况下，判断为非晶质。此外，在软磁性合金中是否存在粒径大于30nm的结晶只要通过公知的方法评价即可。例如，可示例X射线衍射测定、通过透射电子显微镜的观察等。在使用透射电子显微镜(TEM)的情况下，可以通过得到限制场衍射图像、纳米束衍射图像而确认。在使用限制场衍射图像或纳米束衍射图像的情况下，衍射图案中在为非晶质的情况下形成环状的衍射，与之相对，在不是非晶质的情况下形成结晶结构引起的衍射斑点。

另外，上述的初期微晶的有无及平均粒径的观察方法没有特别限制，只要通过公知的方法评价即可。例如，通过相对于通过离子研磨而薄片化的试样，使用透射电子显微镜(TEM)得到明场图像或高分辨率图像，从而能够确认。具体而言，通过目视观察以倍率1.00×10⁵～3.00×10⁵倍得到的明场图像或高分辨率图像，由此，能够评价初期微晶的有无及平均粒径。

接下来，对得到的粉末进行热处理。通过进行热处理，能够防止各颗粒彼此烧结且颗粒粗大化，且促进构成软磁性合金的元素的扩散，在短时间内到达热力学的平衡状态。因此，能够除去存在于软磁性合金中的应变或应力。其结果，容易得到Fe基纳米结晶析出的软磁性合金，即由第二观点的软磁性合金构成的粉末。

本实施方式中，热处理条件只要是Fe基纳米结晶容易析出的条件则没有特别限制。例如，能够将热处理温度设为400～700℃，将保持时间设为0.5～10小时。

在热处理后，能得到含有由Fe基纳米结晶析出的软磁性合金，即第二观点的软磁性合金构成的软磁性合金颗粒的粉末。

接下来，相对于热处理后的粉末中包含的软磁性合金颗粒形成包覆部。作为形成包覆部的方法，没有特别限制，能够采用公知的方法。也可以相对于软磁性合金颗粒进行湿式处理并形成包覆部，也可以进行干式处理而形成包覆部。

另外，也可以相对于进行热处理之前的软磁性合金粉末，形成包覆部。即，也可以相对于由第一观点的软磁性合金构成的软磁性合金颗粒形成包覆部。

本实施方式中，能够通过利用了机械化学的涂布方法、磷酸盐处理法、溶胶凝胶法等形成。利用了机械化学的涂布方法中，例如，使用图2所示的粉末包覆装置100。将软磁性合金粉末与构成包覆部的材质(P、Si、Bi、Zn的化合物等)的粉末状涂布材料的混合粉末投入粉末包覆装置的容器101内。投入后，通过使容器101旋转，软磁性合金粉末与混合粉末的混合物50在研磨机102与容器101的内壁之间压缩且产生摩擦，并产生热。由于该产生的摩擦热，粉末状涂布材料软化，通过压缩作用固着于软磁性合金颗粒的表面，能够形成包覆部。

利用了机械化学的涂布方法中，通过调整容器的转速、研磨机与容器的内壁之间的距离等，能够控制产生的摩擦热，从而控制软磁性合金粉末与混合粉末的混合物的温度。本实施方式中，该温度优选为50℃以上且150℃以下。通过设为这种温度范围，容易以包覆部覆盖软磁性合金颗粒的表面的方式形成。

(4.2.压粉磁芯的制造方法)

压粉磁芯使用上述的软磁性合金粉末制造。作为具体的制造方法，没有特别限制，能够采用公知的方法。首先，将含有形成包覆部的软磁性合金颗粒的软磁性合金粉末、和作为结合剂的公知的树脂混合，得到混合物。另外，也可以根据需要将得到的混合物设为造粒粉。然后，将混合物或造粒粉充填于模具内进行压缩成型，并得到应制作的具有压粉磁芯的形状的成型体。上述的软磁性合金颗粒的球形度较高，因此，通过将含有该软磁性合金颗粒的粉末进行压缩成型，该软磁性合金颗粒在模具内密集地填充，能够得到密度较高的压粉磁芯。

通过相对于得到的成型体，以例如50～200℃进行热处理，能得到树脂固化且软磁性合金颗粒经由树脂而被固定的规定形状的压粉磁芯。通过对得到的压粉磁芯将电线卷绕规定次数，从而得到电感器等的磁性部件。

另外，将上述的混合物或造粒粉和使电线以规定次数卷绕而形成的空心线圈填充于模具内并进行压缩成型，也可以得到线圈埋设于内部的成型体。相对于得到的成型体，通过进行热处理，能得到埋设有线圈的规定形状的压粉磁芯。这种压粉磁芯在其内部埋设有线圈，因此，作为电感器等的磁性部件发挥作用。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不受上述的实施方式的任何限定，也可以在本发明的范围内以各种方式改变。

实施例

以下，使用实施例更详细地说明发明，但本发明不限定于这些实施例。

(实验例1～69)

首先，准备软磁性合金的原料金属。将准备的原料金属以成为表1所示的组成的方式称重，并收容于配置在雾化装置内的坩埚中。接着，将腔室内抽真空之后，使用设置于坩埚外部的工作线圈，将坩埚通过高频感应进行加热，将坩埚中的原料金属熔融、混合，从而得到1250℃的金属熔液(熔融金属)。

将得到的熔融金属通过设置于坩埚底部的喷嘴，作为线状的连续的流体供给至腔室内，并向供给的熔融金属吹附气体，得到粉末。气体的喷射温度设为1250℃，腔室内的压力设为1hPa。此外，得到的粉末的平均粒径(D50)为20μm。

对得到的粉末进行X射线衍射测定，确认粒径大于30nm的结晶的有无。然后，在不存在粒径大于30nm的结晶的情况下，判断为构成粉末的软磁性合金由非晶质相构成，在存在粒径大于30nm的结晶的情况下，判断为软磁性合金由晶相构成。将结果表示于表1中。

接着，对得到的粉末进行热处理。热处理条件中，将热处理温度设为600℃，将保持时间设为1小时。对热处理后的粉末进行X射线衍射测定及TEM的观察，并评价Fe基纳米结晶的存在的有无。将结果表示于表1中。此外，在Fe基纳米结晶存在的实施例的全部试样中，确认到Fe基纳米结晶的结晶结构为bcc结构，且平均粒径为5～30nm。

另外，对热处理后的粉末测定矫顽力(Hc)及饱和磁化(σs)。就矫顽力而言，向φ6mm×5mm的塑料壳体中放入20mg的粉末和石蜡，将使石蜡融解、凝固并固定粉末的样品使用东北特殊钢制矫顽力计(K-HC1000型)测定。测定磁场设为150kA/m。本实施例中，将矫顽力为350A/m以下的试样设为良好。将结果表示于表1中。饱和磁化使用玉川制作所制VSM(振动试样型磁力计)测定。本实施例中，将饱和磁化为150A·m²/kg以上的试样设为良好。将结果表示于表1中。

接下来，将热处理后的粉末与粉末玻璃(涂布材料)一起投入粉体包覆装置的容器内，将粉末玻璃涂布于颗粒的表面而形成包覆部，由此，得到软磁性合金粉末。粉末玻璃的添加量相对于热处理后的粉末100wt％设定成0.5wt％。包覆部的厚度为50nm。

粉末玻璃设为组成为P₂O₅-ZnO-R₂O-Al₂O₃的磷酸盐系玻璃。具体的组成中，P₂O₅为50wt％，ZnO为12wt％，R₂O为20wt％，Al₂O₃为6wt％，余量为副成分。

此外，本发明人等对具有P₂O₅为60wt％、ZnO为20wt％、R₂O为10wt％、Al₂O₃为5wt％且余量为副成分的组成的玻璃；具有P₂O₅为60wt％、ZnO为20wt％、R₂O为10wt％、Al₂O₃为5wt％且剩余部为副成分的组成的玻璃等也进行一样的实验，并确认到得到与后述的结果一样的结果。

接着，将形成包覆部的软磁性合金粉末固化，并评价了该粉末的电阻率。就粉末的电阻率而言，使用粉末电阻测定装置，测定对粉末施加0.6t/cm²的压力的状态下的电阻率。本实施例中，将电阻率为10⁶Ωcm以上的试样设为“◎(优异)”，将10⁵Ωcm以上的试样设为“○(良好)”，将10⁴Ωcm以上的试样设为“Δ(普通)”，将低于10⁴Ωcm的试样设为“×(不好)”。将结果表示于表1中。

接下来，制作了压粉磁芯。以作为热固化树脂的环氧树脂及作为固化剂的酰亚胺树脂的总量相对于得到的软磁性合金粉末100wt％成为3wt％的方式称重，添加于丙酮进行溶液化，将该溶液与软磁性合金粉末混合。混合后，使丙酮挥发，将得到的颗粒利用355μm的筛网整粒。将其充填于外径11mm、内径6.5mm的环形状的模具中，以成型压3.0t/cm²加压，得到压粉磁芯的成型体。将得到的压粉磁芯的成型体以180℃在1小时的条件下使树脂固化，得到压粉磁芯。

如以下方式测定得到的压粉磁芯的密度。求得将测定压粉磁芯的外径、内径、高度、及重量而算出的密度除以根据软磁性合金的组成比算出的理论密度的相对密度。将结果表示于表1中。

另外，在得到的压粉磁芯的试样的上下使用源表并施加电压，将流通1mA的电流时的电压值除以电极间距离的值设为耐电压。本实施例中，将耐电压为100V/mm以上的试样设为良好。将结果表示于表1中。

【表1】

根据表1能够确认到，在各成分的含量为上述的范围内，且具有Fe基纳米结晶的情况下，粉末及压粉磁芯的特性良好。

与之相对，能够确认到，在各成分的含量为上述的范围外，或不具有Fe基纳米结晶的情况下，粉末的磁特性差。另外，能够确认到，在不含有S及Ti双方的情况下，压粉磁芯的密度较低。

(实验例70～96)

除了将实验例1、4及8的试样中的组成式中的“M”设为表2所示的元素以外，其它均与实验例4、8及10一样地制作软磁性合金粉末，并进行与实验例1、4及8一样的评价。另外，使用得到的粉末，与实验例1、4及8一样地制作压粉磁芯，进行与实验例1、4及8一样的评价。将结果表示在表2中。

【表2】

*b、c、d、e、f、g与实验例1相同

根据表2能够确认到，无论M元素的组成及含量，粉末及压粉磁芯的特性均良好。

(实验例97～150)

除了将实验例1的试样中的组成式中的“X1”及“X2”元素及含量设为表3所示的元素及含量以外，与实验例1一样地制作软磁性合金粉末，并进行与实验例1一样的评价。另外，使用得到的粉末，与实验例1一样地制作压粉磁芯，并进行与实验例1一样的评价。将结果表示于表3中。

【表3】

*M、a、b、c、d、e、f、g与实验例1相同

根据表3能够确认到，无论X1元素及X2元素的组成及含量，粉末及压粉磁芯的特性均良好。

(实验例151～171)

除了将实验例1的试样中的涂布材料的组成设为表4所示的组成，并将使用涂布材料形成的包覆部的厚度设为表4所示的值以外，其它与实验例1一样地制作软磁性合金粉末，并进行与实验例1一样的评价。另外，使用得到的粉末，与实验例1一样地制作压粉磁芯，并进行与实验例1一样的评价。将结果表示于表4中。此外，相对于实验例151的试样，未形成包覆部。

另外，本实施例中，在作为铋酸盐系玻璃的Bi₂O₃-ZnO-B₂O₃-SiO₂系粉末玻璃中，Bi₂O₃为80wt％，ZnO为10wt％，B₂O₃为5wt％，SiO₂为5wt％。作为铋酸盐系玻璃，对具有其它组成的玻璃也进行同样的实验，且确认到能得到与后述的结果同样的结果。

另外，本实施例中，作为硼硅酸盐系玻璃的BaO-ZnO-B₂O₃-SiO₂-Al₂O₃系粉末玻璃中，BaO为8wt％，ZnO为23wt％，B₂O₃为19wt％，SiO₂为16wt％，Al₂O₃为6wt％，余量为副成分。作为硼硅酸盐系玻璃，对具有其它组成的玻璃也进行同样的实验，且确认到能得到与后述的结果一样的结果。

【表4】

*M、α、β、a、b、c、d、e、f、g与实验例1相同

根据表4能够确认到，包覆部的厚度越大，粉末的电阻率及压粉磁芯的耐电压越提高。另外，能够确认无论涂布材料的组成，粉末的电阻率及压粉磁芯的耐电压均良好，且压粉磁芯的密度较高。

(实验例172～185)

除了将实验例1的试样中的雾化时的熔融金属的温度及通过雾化得到的粉末的热处理条件设为表5所示的条件以外，其它与实验例1同样地制作软磁性合金粉末，并进行与实验例1同样的评价。另外，使用得到的粉末，与实验例1同样地制作压粉磁芯，并进行与实验例1同样的评价。将结果表示于表5中。

根据表5能够确认到，关于具备具有初期微晶的纳米异质结构的粉末或热处理后具有Fe基纳米结晶的粉末，无论初期微晶的平均粒径及Fe基纳米结晶的平均粒径，粉末的电阻率及压粉磁芯的耐电压均良好，且压粉磁芯的密度较高。

Claims (6)

1.一种软磁性合金粉末，其特征在于，

所述软磁性合金粉末含有多个由以组成式(Fe_(1-(α+β))X1_αX2_β)_{(1-(a+b+c+d+e+f+g))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_fTi_g表示的软磁性合金构成的软磁性合金颗粒，

X1为选自Co及Ni中的一种以上，

X2为选自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O及稀土元素中的一种以上，

M为选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W及V中的一种以上，

a、b、c、d、e、f、g、α及β满足：

0.020≤a≤0.14，

0.020＜b≤0.20，

0＜c≤0.15，

0.001≤d≤0.060，

0≤e≤0.040，

0≤f≤0.010，

0≤g≤0.0010，

α≥0，

β≥0，

0≤α+β≤0.50的关系，f与g中，至少一个以上大于0，

所述软磁性合金具有初期微晶存在于非晶质中的纳米异质结构，

所述软磁性合金颗粒的表面由包覆部覆盖，

所述包覆部含有选自P、Si、Bi及Zn中的一种以上的元素的化合物。

2.根据权利要求1所述的软磁性合金粉末，其特征在于，

所述初期微晶的平均粒径为0.3nm以上且10nm以下。

3.一种软磁性合金粉末，其特征在于，

所述软磁性合金粉末含有多个由以组成式(Fe_(1-(α+β))X1_αX2_β)_{(1-(a+b+c+d+e+f+g))}M_aB_bP_cSi_dC_eS_fTi_g表示的软磁性合金构成的软磁性合金颗粒，

X1为选自Co及Ni中的一种以上，

X2为选自Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O及稀土元素中的一种以上，

M为选自Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W及V中的一种以上，

a、b、c、d、e、f、g、α及β满足：

0.020≤a≤0.14，

0.020＜b≤0.20，

0＜c≤0.15，

0.001≤d≤0.060，

0≤e≤0.040，

0≤f≤0.010，

0≤g≤0.0010，

α≥0，

β≥0，

0≤α+β≤0.50的关系，f与g中，至少一个以上大于0，

所述软磁性合金具有Fe基纳米结晶，

所述软磁性合金颗粒的表面由包覆部覆盖，

所述包覆部含有选自P、Si、Bi及Zn中的一种以上的元素的化合物。

4.根据权利要求3所述的软磁性合金粉末，其特征在于，

所述Fe基纳米结晶的平均粒径为5nm以上且30nm以下。

5.一种压粉磁芯，其由权利要求1～4中任一项所述的软磁性合金粉末构成。

6.一种磁性部件，其具备权利要求5所述的压粉磁芯。

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