CN110415909A - 软磁粉、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备 - Google Patents

软磁粉、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN110415909A
CN110415909A CN201910346395.3A CN201910346395A CN110415909A CN 110415909 A CN110415909 A CN 110415909A CN 201910346395 A CN201910346395 A CN 201910346395A CN 110415909 A CN110415909 A CN 110415909A
Authority
CN
China
Prior art keywords
soft magnet
magnet powder
core
powder
compressed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910346395.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110415909B (zh
Inventor
渡边真侑
榎本拓马
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Corp
Original Assignee
Seiko Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Corp filed Critical Seiko Corp
Priority to CN202210300816.0A priority Critical patent/CN114649127A/zh
Publication of CN110415909A publication Critical patent/CN110415909A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110415909B publication Critical patent/CN110415909B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15308Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Fe/Ni
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/054Nanosized particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/08Metallic powder characterised by particles having an amorphous microstructure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15333Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals containing nanocrystallites, e.g. obtained by annealing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15341Preparation processes therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/255Magnetic cores made from particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/35Iron
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2304/00Physical aspects of the powder
    • B22F2304/05Submicron size particles
    • B22F2304/054Particle size between 1 and 100 nm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C2202/00Physical properties
    • C22C2202/02Magnetic

Abstract

本发明涉及一种软磁粉、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备,并提供能够制造铁损小的压粉体的软磁粉、软磁性特性良好的压粉磁芯以及磁性元件、以及具备该磁性元件的可靠性高的电子设备。软磁粉的特征在于,包括以FexCuaNbb(Si1‑ yBy)100‑x‑a‑b[其中,a、b以及x为满足分别以原子%计的0.3≤a≤2.0、2.0≤b≤4.0以及73.0≤x≤79.5的数。并且,y为满足f(x)≤y<0.99的数。此外,f(x)=(4×10‑34)x17.56。]表示的组成,含有30体积%以上的粒径1.0nm以上30.0nm以下的结晶组织。

Description

软磁粉、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备
技术领域
本发明关于软磁粉、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备。
背景技术
近年来,例如笔记本型电脑的移动设备的小型化、轻量化不断推进,为了实现小型化和高性能化的兼顾,需要开关电源的高频化。与之伴随,关于内置于移动设备的扼流圈和电感器等的磁性元件,也需要向高频化的对应。
例如,专利文献1公开了一种非晶合金薄带,以Fe(100-a-b-c-d)MaSibBcCud(原子%)表示,其为由0≤a≤10、0≤b≤20、4≤c≤20、0.1≤d≤3、9≤a+b+c≤35以及不可避免的杂质构成的非晶合金薄带,其特征在于,M是选自Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的至少一种元素,存在Cu偏析部,并且Cu偏析部中的Cu浓度的最大值为4原子%以下。
并且,公开了通过将这种非晶合金薄带粉末化,也能够适用于压粉磁芯。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-263775号公报
但是,在专利文献1记载的压粉磁芯中存在铁损大的问题。因此,为了应对高频化,要求软磁粉的铁损的降低。
发明内容
本发明为了解决上述的课题而作出,能够作为以下的适用例而实现。
本适用例涉及的软磁粉,其特征在于,包括以FexCuaNbb(Si1-yBy)100-x-a-b[其中,a、b以及x为满足分别以原子%计的0.3≤a≤2.0、2.0≤b≤4.0以及73.0≤x≤79.5的数。并且,y为满足f(x)≤y<0.99的数。此外,f(x)=(4×10-34)17.56。]表示的组成,含有30体积%以上的粒径1.0nm以上30.0nm以下的结晶组织。
本适用例涉及的压粉磁芯,其特征在于,包含上述软磁粉。
本适用例涉及的磁性元件,其特征在于,具备上述压粉磁芯。
本适用例涉及的电子设备,其特征在于,具备上述磁性元件。
附图说明
图1为示出在x为横轴、y为纵轴的双轴直角坐标系中,x的范围和y的范围重合的区域的图。
图2为示出适用本发明的磁性元件的第一实施方式的扼流圈的示意图(俯视图)。
图3为示出适用本发明的磁性元件的第二实施方式的扼流圈的示意图(透视立体图)。
图4为通过高速旋转水流雾化法制造软磁粉的装置的一例的纵截面图。
图5为示出适用具备本发明的磁性元件的电子设备的移动型(或者笔记本型)的个人电脑的构成的立体图。
图6为示出适用具备本发明的磁性元件的电子设备的智能手机的构成的俯视图。
图7为示出适用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。
图8为对于图1所示的直角坐标系标绘通过各实施例以及各比较例得到的软磁粉所具有的合金组成的x以及y所对应的点。
附图标记说明
1…冷却用筒体、2…盖体、3…开口部、4…冷却液喷出管、5…吐出口、7…泵、8…罐、9…冷却液层、10…扼流圈、11…压粉磁芯、12…导线、13…冷却液回收罩、14…排液口、15…坩埚、16…层厚调整用环、17…排液用网体、18…粉末回收容器、20…扼流圈、21…压粉磁芯、22…导线、23…空间部、24…喷嘴、25…熔融金属、26…气体喷气、27…气体供给管、30…粉末制造装置、100…显示部、1000…磁性元件、1100…个人电脑、1102…键盘、1104…本体部、1106…显示单元、1200…智能手机、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…输入输出端子、1430…电视监视器、1440…个人电脑、A…区域A、B…区域B、C…区域C。
具体实施方式
以下,根据附图所示的优选实施方式详细地说明本发明的软磁粉、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备。
[软磁粉]
本发明的软磁粉为示出软磁性的金属粉末。这种软磁粉能够适用于使用软磁性的任何用途,例如,用于经由粘合材料将粒子彼此粘接的同时成形为规定的形状,从而制造压粉磁芯。这样得到的压粉磁芯,由于软磁粉的透磁率高,因此,磁性特性良好。
本发明的软磁粉为具有以FexCuaNbb(Si1-yBy)100-x-a-b表示的组成的粉末。这里,a、b以及x为满足分别以原子%计的0.3≤a≤2.0、2.0≤b≤4.0以及73.0≤x≤79.5的数。并且,y为满足f(x)≤y<0.99的数。此外,f(x)=(4×10-34)17.56
此外,本发明的软磁粉含有30体积%以上的粒径(结晶粒径)1.0nm以上30.0nm以下的结晶组织。
这种软磁粉能够制造铁损小的压粉磁芯(压粉体)。并且,这种压粉磁芯有助于高效率的磁性元件的实现。
以下,对于本发明的软磁粉的组成进行详述。Fe(铁)对于本发明的软磁粉的基本的磁性特性以及机械特性施加了较大的影响。
Fe的含有率x为73.0原子%以上79.5原子%以下,优选为76.0原子%以上79.0原子%以下,更优选为76.5原子%以上79.0原子%以下。此外,当Fe的含有率x低于所述下限值时,软磁粉的磁通密度可能下降。另一方面,当Fe的含有率x超过所述上限值时,由于在软磁粉制造时不能稳定地形成非晶组织,因此,可能难以形成具有前述的微小的粒径的结晶组织。
当从原材料制造本发明的软磁粉时,由于Cu(铜)存在与Fe分离的倾向而在组成中产生波动,因此,产生容易部分地结晶化的区域。其结果是,促进了比较容易结晶化的体心立方晶格Fe相的沉积,能够易于形成具有前述的微小的粒径的结晶组织。
Cu的含有率a为0.3原子%以上2.0原子%以下,优选为0.5原子%以上1.5原子%以下。此外,当Cu的含有率a低于上述下限值时,结晶组织的微细化受损,担心不能形成前述的范围的粒径的结晶组织。另一方面,当Cu的含有率a高于上述上限值时,软磁粉的机械特性下降,担心会变脆。
当被较多地含有非晶组织的粉末实施了热处理时,Nb(铌)与Cu一起有助于结晶组织的微细化。因此,能够易于形成具有前述的微小的粒径的结晶组织。
Nb的含有率b为2.0原子%以上4.0原子%以下,优选为2.5原子%以上3.5原子%以下。此外,当Nb的含有率b低于上述下限值时,结晶组织的微细化受损,担心不能形成前述的范围的粒径的结晶组织。另一方面,当Nb的含有率b高于上述上限值时,软磁粉的机械特性下降,担心会变脆。并且,软磁粉的透磁率担心会下降。
当从原材料制造本发明的软磁粉时,Si(硅)促进非晶化。因此,当制造本发明的软磁粉时,暂且形成均质的非晶组织,之后,通过使其结晶化而易于形成更为均匀粒径的结晶组织。并且,由于均匀的粒径有助于各结晶粒中的结晶磁各向异性的平均化,能够在使保磁力降低的同时提高透磁率,能够实现软磁性的提高。
当从原材料制造本发明的软磁粉时,B(硼)促进非晶化。因此,当制造本发明的软磁粉时,暂且形成均质的非晶组织,之后,通过使其结晶化而易于形成更为均匀粒径的结晶组织。并且,由于均匀的粒径有助于各结晶粒中的结晶磁各向异性的平均化,能够在使保磁力降低的同时提高透磁率,能够实现软磁性的提高。并且,通过并用Si和B,基于二者的原子半径之差,能够相乘地促进非晶化。
在此,当设Si和B的含有率之和为1、设B的含有率相对于该和的比例为y时,Si的含有率相对于和的比例为(1-y)。
该y为满足f(x)≤y<0.99的数,作为x的函数的f(x)为f(x)=(4×10-34)x17.56
图1为示出在x为横轴、y为纵轴的双轴直角坐标系中,x的范围和y的范围重合的区域的图。
在图1中,x的范围和y的范围重合的区域A为直角坐标系中划出的实线的内侧。因此,位于区域A的(x,y)坐标对应于表示本发明的软磁粉所具有的组成的组成式中所包含的x及y。
此外,区域A对应于将满足x=73.0、x=79.5、y=f(x)、以及y=0.99这四式的(x,y)坐标标绘于直角坐标系时,由形成的三条直线和一条曲线所包围的封闭区域。
此外,该y优选为满足f’(x)≤y<0.97的数,作为x的函数的f’(x)为f’(x)=(4×10-29)x14.93
图1所示的虚线示出前述的优选的x的范围和前述的优选的y的范围重合的区域B。位于区域B的(x,y)坐标对应于表示本发明的软磁粉所具有的组成的组成式中所包含的优选的x及优选的y。
此外,区域A对应于将满足x=73.0、x=79.5、y=f(x)、以及y=0.97这四式的(x,y)坐标标绘于直角坐标系时,由形成的三条直线和一条曲线所包围的封闭区域。
此外,y更优选为满足f”(x)≤y≤0.95的数,作为x的函数的f”(x)为f”(x)=(4×10-29)x14.93+0.05。
图1所示的一点划线示出前述的更优选的x的范围和前述的更优选的y的范围重合的区域C。位于区域C的(x,y)坐标对应于表示本发明的软磁粉所具有的组成的组成式中所包含的更优选的x及更优选的y。
此外,区域C对应于将满足x=76.5、x=79.0、y=f”(x)、以及y=0.95这四式的(x,y)坐标标绘于直角坐标系时,由形成的三条直线和一条曲线所包围的封闭区域。
当x及y被包含于上述区域A、B、C时,软磁粉能够较小地抑制制造的压粉体的铁损。也就是说,这种软磁粉,当制造时能够以高概率形成均质的非晶组织,因此,通过使其结晶化,能够形成特别均匀的粒径的结晶组织。从而,能够使保磁力充分地下降,能够将压粉体的铁损充分小地抑制。
此外,在y的值向小于区域A的一侧偏离的情况下,当制造软磁粉时,形成均质的非晶组织是困难的。因此,不能形成微小的粒径的结晶组织,不能使保磁力充分地下降。
另一方面,在y的值向大于区域A的一侧偏离的情况下,当制造软磁粉时,形成均质的非晶组织是困难的。因此,不能形成微小的粒径的结晶组织,不能使保磁力充分地下降。
此外,y的下限值,如前所述通过x的函数确定,优选为0.30以上,更优选为0.35以上,进一步优选为0.40以上。从而,能够实现软磁粉的低保磁力化以及压粉体的高透磁率化以及低铁损化。
并且,特别是在区域B、C中,由于x的值相对较大,因此,Fe的含有率变高。因此,能够提高软磁粉的磁通密度。因此,磁通密度高,能够实现压粉磁芯、磁性元件的小型化、高效率化。
此外,作为Si的含有率和B的含有率之和(100-x-a-b)没有特别的限定,优选为15.0原子%以上24.0原子%以下,更优选为16.0原子%以上22.0原子%以下。由于(100-x-a-b)在上述范围内,因此,在软磁粉中能够形成特别均一的粒径的结晶组织。
此外,本发明的软磁粉,除了以前述的FexCuaNbb(Si1-yBy)100-x-a-b表示的组成之外,可以包含杂质。作为杂质可以举出上述以外的所有元素,优选杂质的含有率之和为0.50原子%以下。如果为该范围内的话,由于杂质难以阻碍本发明的效果,因此,容许含有。
此外,杂质的各元素的含有率优选分别为0.05原子%以下。如果为该范围内的话,由于杂质难以阻碍本发明的效果,因此,容许含有。
其中,Al(铝)的含有率特别地优选为0.03原子%以下。通过将Al的含有率抑制为前述范围内,能够抑制形成于软磁粉的结晶组织的粒径变得不均匀。从而,能够抑制透磁率等的磁性特性下降。
此外,Ti(钛)的含有率特别优选为0.02原子%以下。通过将Ti的含有率抑制为前述范围内,能够抑制形成于软磁粉的结晶组织的粒径变得不均匀。从而,能够抑制透磁率等的磁性特性下降。
此外,作为Si的含有率和B的含有率之和(100-x-a-b)根据x、a以及b的值唯一地确定,由于制造误差或杂质的影响,容许以(100-x-a-b)为中心值的±0.50原子%以下的偏差。
同样地,作为将Si的含有率和B的含有率之和设为1时的Si的含有率的比例(1-y),根据y的值唯一地确定,由于制造误差或杂质的影响,容许以(1-y)为中心值的±0.10以下的偏差。
以上,详细地说明了本发明的软磁粉的组成,上述的组成以及杂质通过以下的分析方法确定。
作为上述分析方法,例如可以列举JIS G 1257(2000)标准的钢铁-原子吸收光谱分析法、JIS G 1258(2007)标准的钢铁-ICP发光光谱分析法、JIS G 1253(2002)标准的钢铁-火花放电发射光谱分析法、JIS G 1256(1997)标准的钢铁-荧光X射线分析法、JIS G1211~G 1237标准的重量、滴定、吸光光度法等。
具体而言,例如可以列举SPECTRO公司制造的固体发射光谱分析装置(火花放电发射光谱分析装置、型号:SPECTROLAB、类型:LAVMB08A)、株式会社理学(Rigaku)制造的ICP装置(CIROS120型)。
此外,特别是在确定C(碳)以及S(硫黄)时,也使用JIS G 1211(2011)标准的氧气流燃烧(高频感应加热炉燃烧)-红外吸收法。具体而言,可以列举LECO公司制造的碳/硫分析装置、CS-200。
此外,特别地,在确定N(氮)及O(氧)时,也使用JIS G 1228(2006)标准的钢铁的氮定量方法、JIS Z 2613(2006)标准的金属材料的氧定量方法。具体而言,可以列举LECO公司制造的氮/氧分析装置、TC-300/EF-300。
本发明的软磁粉含有30体积%以上的粒径(结晶粒径)1.0nm以上30.0nm以下的结晶组织。由于这种粒径的结晶组织微小,因此,各结晶粒中的结晶磁性各向异性易于平均化。因此,能够使保磁力降低,特别是,能够得到磁性的软质的粉末。与此同时,在这种粒径中含有一定以上的结晶组织的情况下,软磁粉的透磁率变高。其结果是,能够得到保磁力低且透磁率高的、富于软磁性的粉末。并且,通过含有上述下限值以上的这种粒径的结晶组织,能够充分地得到这种效果。
并且,所述粒径范围的结晶组织的含有比率为30体积%以上,优选为40体积%以上99体积%以下,更优选为55体积%以上95体积%以下。如果所述粒径范围的结晶组织的含有比率低于所述下限值的话,则由于微小的粒径的结晶组织的比率下降,因此,结晶粒彼此的交换相互作用产生的结晶磁性各向异性的平均化变得不充分,可能导致软磁粉的透磁率下降或软磁粉的保磁力上升。另一方面,所述粒径范围的结晶组织的含有比率也可以高于上述上限值,但是,如后所述,非晶组织并存产生的效果可能变得不充分。
此外,本发明的软磁粉可以含有前述的范围外的粒径、即,粒径不足1.0nm或者粒径超过30.0nm的结晶组织。这种情况下,优选将范围外的粒径的结晶组织抑制为10体积%以下,更优选抑制为5体积%以下。从而,通过范围外的粒径的结晶组织,能够抑制前述的效果降低。
并且,软磁粉的结晶组织的粒径例如可以通过以电子显微镜观察软磁粉的切断面,从该观察图像读取的方法求出。此外,通过该方法,假想具有与结晶组织的面积相同面积的正圆,将该正圆的直径(圆相当直径)作为结晶组织的粒径。
此外,结晶组织的含有比率(体积%),可以从对于软磁粉通过X射线折射取得的光谱作为从下式算出的结晶化度求出。
结晶化度(%)={结晶由来强度/(结晶由来强度+非晶由来强度)}×100
并且,作为X射线折射装置,例如使用株式会社理学制造的RINT2500V/PC。
此外,本发明的软磁粉的结晶组织的平均粒径优选为2.0nm以上25.0nm以下,更优选为5.0nm以上20.0nm以下。从而,上述效果更为显著,能够得到磁性的、特别软质的粉末。
此外,软磁粉的结晶组织的平均粒径,例如可以如前所述地通过求出结晶组织的粒径并将其平均化的方法,除此之外,可以通过在软磁粉的X射线折射图案中求出Fe由来的峰值的宽度,从该值通过Halder-Wagner方法算出的方法求出。
另一方面,本发明的软磁粉可以进一步含有非晶组织。通过前述粒径范围的结晶组织和非晶组织并存,由于磁致伸缩彼此抵消,因此,能够进一步减小软磁粉的磁致伸缩。其结果是,能够得到透磁率特别高的软磁粉。与此同时,能够得到易于控制磁化的软磁粉。
这种情况下,非晶组织的含有比率优选为所述粒径范围的结晶组织的含有比率的2.0体积%以上500体积%以下,更优选为10体积%以上200体积%以下。从而,结晶组织和非晶组织的平衡最佳化,结晶组织和非晶组织并存产生的效果更为显著。
此外,就本发明的软磁粉而言,粒子的维氏硬度优选为1000以上3000以下,更优选为1200以上2500以下。当这种硬度的软磁粉被压缩成形而成为压粉磁芯时,粒子彼此的接触点的变形被最小限度地抑制。因此,接触面积被较小地抑制,软磁粉的压粉体的电阻率变高。其结果是,被压粉时,能够较高地确保粒子间的高绝缘性。
此外,当维氏硬度低于所述下限值时,根据软磁粉的平均粒径,当软磁粉被压缩成形时,粒子在粒子彼此的接触点处可能会易于压溃。从而,由于接触面积变大而软磁粉的压粉体的电阻率变小,因此,粒子间的绝缘性可能下降。另一方面,当维氏硬度高于所述上限值时,根据软磁粉的平均粒径,由于压粉成形性下降、变为压粉磁芯时的密度下降,因此,压粉磁芯的磁性特性可能下降。
此外,软磁粉的粒子的维氏硬度,在粒子的截面的中心部,通过显微维氏硬度计测定。此外,粒子的截面的中心部是指,当以通过粒子的最大长度即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。此外,试验时的压子的压入荷重为1.96N。
本发明的软磁粉的平均粒径D50,没有特别的限定,优选为1.0μm以上50μm以下,更优选为10μm以上45μm以下,进一步优选为20μm以上40μm以下。通过使用这种平均粒径的软磁粉,能够缩短涡电流流经的路径,能够制造能够充分地抑制在软磁粉的粒子内产生的涡电流损失的压粉磁芯。
并且,在平均粒径为10μm以上的情况下,通过与平均粒径更小的粉末混合,能够制作能够实现高压粉成形密度的混合粉末。其结果是,能够提高压粉磁芯的填充密度,能够提高压粉磁芯的磁通密度、透磁率。
此外,软磁粉的平均粒径D50,作为在通过激光衍射法取得的质量基准的粒度分布中,从小径侧变为累积50%时的粒径而求出。
并且,当软磁粉的平均粒径低于所述下限值时,由于软磁粉变得过细,因此,软磁粉的填充性容易降低。从而,由于压粉磁芯(压粉体的一例)的成形密度降低,因此,根据软磁粉的材料组成或机械特性,压粉磁芯的磁通密度、透磁率可能下降。另一方面,当软磁粉的平均粒径高于所述上限值时,根据软磁粉的材料组成或机械特性,可能无法充分地抑制在粒子内产生的涡电流的损失,可能增加压粉磁芯的铁损。
此外,关于本发明的软磁粉,将通过激光衍射法取得的质量基准的粒度分布中从小径侧变为累积10%时的粒径设为D10、从小径侧变为累积90%时的粒径设为D90时,(D90-D10)/D50优选为1.0以上2.5以下左右,更优选为1.2以上2.3以下左右。(D90-D10)/D50为表示粒度分布的广泛程度的指标,该指标在前述范围内,从而软磁粉的填充性良好。因此,能够得到例如透磁率、磁通密度等的磁性特性特别高的压粉体。
此外,本发明的软磁粉的保磁力没有特别的限定,优选为2.0[Oe]以下(160[A/m]以下),更优选为0.1[Oe]以上1.5[Oe]以下(39.9[A/m]以上120[A/m]以下)。这样,通过使用保磁力小的软磁粉,能够制造即使在高频下也能够充分地抑制磁滞损失的压粉磁芯。
此外,软磁粉的保磁力能够通过振动试料型磁力计(例如,株式会社玉川制作所制造,TM-VSM1230-MHHL等)测定。
此外,本发明的软磁粉,优选为作为压粉体时的透磁率在测定频率1MHz时为15以上,更优选为18以上50以下。这种软磁粉有助于磁性特性优异的压粉磁芯的实现。并且,透磁率比较高,也有助于磁性元件的高效率话。
此外,上述透磁率为将压粉体形成环形,从闭合磁路磁芯线圈的自身电感求出的比透磁率(实效透磁率)。透磁率的测定中例如使用阻抗分析仪(Agilent Technologies株式会社制造4194A)等的测定装置,测定频率为1MHz。并且,绕线的匝数为7匝,绕线的线径为0.5mm。
[压粉磁芯以及磁性元件]
接着,对于本发明的压粉磁芯以及本发明的磁性元件进行说明。
本发明的磁性元件例如能够适用于例如扼流圈、电感器、噪声滤波器、电抗器、变压器、电动机、致动器、电磁阀、发电机等的具备磁芯的各种磁性元件。并且,本发明的压粉磁芯能够适用于上述的磁性元件所具备的磁芯。
以下,作为磁性元件的一例,代表性地说明两种扼流圈。
<第一实施方式>
首先,对于适用本发明的磁性元件的第一实施方式的扼流圈进行说明。
图2为示出适用本发明的磁性元件的第一实施方式的扼流圈的示意图(俯视图)。
图2所示的扼流圈10(本实施方式涉及的磁性元件)包括:环状(环形形状)的压粉磁芯11、缠绕于该压粉磁芯11的导线12。这种扼流圈10一般地被称为环形线圈。
压粉磁芯11(本实施方式涉及的压粉磁芯),将通过混合本发明的软磁粉和粘合材料(粘合剂)和有机溶剂而得到的混合物供给至成形模具的同时,经过加压、成形而得到。也就是说,压粉磁芯11为包含本发明的软磁粉的压粉体。这种压粉磁芯11的铁损小。其结果是,当将压粉磁芯11搭载于电子设备等时,能够实现降低电子设备等的耗电、实现高性能化,能够贡献于电子设备等的可靠性提高。
此外,粘合材料或有机溶剂根据需要添加即可,也可以省略。
此外,如前所述,作为磁性元件的一例的扼流圈10具备压粉磁芯11。从而,扼流圈10能够实现低铁损化以及高性能化。其结果是,当将扼流圈10搭载于电子设备等时,能够实现降低电子设备等的耗电、实现高性能化,能够贡献于电子设备等的可靠性提高。
作为用于压粉磁芯11的制作的粘合材料的构成材料,例如可以列举有机硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂等的有机材料,列举磷酸镁、磷酸钙、磷酸锌、磷酸锰、磷酸镉等磷酸盐、硅酸钠等硅酸盐(水玻璃)等的无机材料等,特别是优选热固性聚酰亚胺或环氧树脂。上述树脂材料通过加热而容易固化,耐热性优异。因此,能够提高压粉磁芯11的制造容易性以及耐热性。
此外,粘合材料相对于软磁粉的比例根据制作的压粉磁芯11的目的即磁通密度或机械特性、容许的涡电流损失而稍有不同,优选的是,大致0.5质量%以上5质量%以下,更优选为大致1质量%以上3质量%以下。从而,能够得到使软磁粉的各粒子彼此充分地粘接的同时,磁通密度、透磁率等的磁性特性优异的压粉磁芯11。
并且,作为有机溶剂,只要能够溶解粘合材料没有特别的限定,例如可以列举甲苯、异丙醇、丙酮、甲乙酮、氯仿、乙酸乙酯等的各种溶剂。
此外,在前述混合物中,根据需要可以以任意的目的添加各种添加剂。
另一方面,作为导线12的构成材料,可以列举导电性高的材料,例如可以列举包含Cu、Al、Ag、Au、Ni等的金属材料。
此外,在导线12的表面优选地具备具有绝缘性的表面层。从而,能够确实地防止压粉磁芯11和导线12的短路。作为这种表面层的构成材料,例如可以列举各种树脂材料等。并且,同样的表面层既可以设置于压粉磁芯11的表面,也可以设置于双方。
接着,对于扼流圈10的制造方法进行说明。
首先,将本发明的软磁粉、粘合材料、各种添加剂和有机溶剂混合而得到混合物。
接着,在使混合物干燥而得到块状的干燥体之后,通过粉碎该干燥体而形成造粒粉末。
接着,将该造粒粉末成形为应该制作的压粉磁芯的形状,得到成形体。
作为这种情况下的成形方法没有特别的限定,例如可以列举压制成形、挤出成形、注塑成形等的方法。此外,该成形体的形状尺寸,预测加热之后的成形体时的收缩部分而决定。并且,压制成形的情况下的成形压力为大致1t/cm2(98MPa)以上10t/cm2(981MPa)以下。
接着,通过加热得到的成形体,使粘合材料固化而得到压粉磁芯11。此时,加热温度尽管根据粘合材料的组成等而稍有不同,但是,在粘合材料通过有机材料构成的情况下,优选为100℃以上500℃以下左右,更优选为120℃以上250℃以下左右。并且,加热时间根据加热温度而不同,为0.5小时以上5小时以下左右。
如上所述,能够得到加压、成形本发明的软磁粉而成的压粉磁芯11、以及将导线12沿着上述压粉磁芯11的外周面缠绕而成的扼流圈10(实施方式涉及的磁性元件)。
此外,压粉磁芯11的形状不限于图2所示的环状,例如可以为环状的一部分缺损的形状,也可以为长度方向的形状为直线状的形状(棒状)。
并且,压粉磁芯11中根据需要可以包含前述的实施方式涉及的软磁粉以外的软磁粉或非磁性粉末。
<第二实施方式>
接着,对于适用本发明的磁性元件的第二实施方式的扼流圈进行说明。
图3为示出适用本发明的磁性元件的第二实施方式的扼流圈的示意图(透视立体图)。
以下,对于第二实施方式涉及的扼流圈进行说明,以下的说明中,以与第一实施方式涉及的扼流圈的不同点为中心进行说明,关于同样的事项省略其说明。
如图3所示,本实施方式涉及的扼流圈20是将成形为线圈状的导线22埋设于压粉磁芯21的内部而成的。也就是说,扼流圈20通过压粉磁芯21将导线22成模。该压粉磁芯21具有与前述的压粉磁芯11同样的构成。
这种方式的扼流圈20,能够容易地得到比较小的线圈。并且,当制造这种小型的扼流圈20时,通过使用磁通密度以及透磁率大并且损失小的压粉磁芯21,尽管小型也能够得到能够对应大电流的低损失、低发热的扼流圈20。
并且,由于导线22埋设于压粉磁芯21的内部,因此,在导线22和压粉磁芯21之间难以产生间隙。因此,抑制压粉磁芯11的磁致伸缩所产生的振动,能够抑制伴随该振动的噪音的产生。
在制造以上的本实施方式涉及的扼流圈20的情况下,首先,将导线22配置于成型模具的腔内的同时,通过包含本发明的软磁粉的造粒粉末填充腔内。也就是说,以包含导线22的方式填充造粒粉末。
接着,加压导线22以及造粒粉末,得到成形体。
接着,与前述的第一实施方式同样地,对于该成形体实施热处理。从而,使粘合材料固化而能够得到压粉磁芯21以及扼流圈20(实施方式涉及的磁性元件)。
此外,压粉磁芯21中根据需要可以包含前述的实施方式涉及的软磁粉以外的软磁粉或非磁性粉末。
[软磁粉的制造方法]
接着,对于制造本发明的软磁粉的方法进行说明。
本发明的软磁粉,可以通过任意的制造方法制造,例如,可以通过雾化法(例如,水雾化方法、气体雾化方法、高速旋转水流雾化方法等)、还原方法、羰基方法、粉碎方法等的各种粉末化方法制造。
雾化法中根据冷却介质的种类、装置构成的不同,已知水雾化方法、气体雾化方法、高速旋转水流雾化方法等。其中,本发明的软磁粉,优选通过雾化法制造,较为优选通过水雾化方法或者高速旋转水流雾化方法制造,进一步优选通过高速旋转水流雾化方法制造。雾化法为使熔融金属(金属熔液)与以高速喷射的流体(液体或者气体)碰撞,使其微粉化的同时冷却,而制造金属粉末(软磁粉)的方法。通过以这种雾化法制造软磁粉,能够高效地制造极微小的粉末。并且,得到的粉末的粒子形状由于表面张力的左右而接近球形状。因此,能够得到制造压粉磁芯时填充率高的产品。也就是说,能够得到能够制造透磁率以及磁通密度高的压粉磁芯的软磁粉。
此外,本说明书中的“水雾化方法”是指,使用水或者油等的液体作为冷却液,在使其汇聚于一点的倒圆锥状喷射的状态下,使熔融金属朝向该汇聚点流下并碰撞,使熔融金属微粉化而制造金属粉末的方法。
另一方面,通过高速旋转水流雾化方法能够以极高速冷却熔融金属,因此,能够在高度地维持熔融金属中的无序的原子配置的状态下达到使其固化。因此,之后通过实施结晶化处理,能够高效地制造具有平均的粒径的结晶组织的软磁粉。
以下,对于通过高速旋转水流雾化方法的软磁粉的制造方法进行说明。
在高速旋转水流雾化方法中,沿着冷却用筒体的内周面喷出供给冷却液,使其沿着冷却用筒体的内周面回旋,在内周面形成冷却液层。另一方面,熔融软磁粉的原材料,使得到的熔融金属自然下落的同时向其喷上液体或者气体的喷气。从而,使熔融金属飞散,飞散的熔融金属被取入冷却液层。其结果是,飞散而微粉化的熔融金属被急速冷却而固化,从而得到软磁粉。
图4为通过高速旋转水流雾化法制造软磁粉的装置的一例的纵截面图。
图4所示的粉末制造装置30具备:用于在内周面形成冷却液层9的冷却用筒体1、用于使熔融金属25流下供给至冷却液层9的内侧的空间部23的供给容器即坩埚15、用于向冷却用筒体1供给冷却液的单元即泵7、用于将流下的细流状的熔融金属25分断为液滴的同时喷出供给至冷却液层9的气体喷气26的喷嘴24。
冷却用筒体1形成圆筒状,以筒体轴线沿着铅直方向的方式或者相对于铅直方向以30°以下的角度倾斜的方式设置。此外,在图4中,使筒体轴线相对于铅直方向倾斜,筒体轴线也可以与铅直方向平行。
冷却用筒体1的上端开口被盖体2闭塞,在盖体2上形成有用于将流下的熔融金属25供给至冷却用筒体1的空间部23的开口部3。
并且,在冷却用筒体1的上部设置有以能够向冷却用筒体1的内周面的切线方向喷出供给冷却液的方式构成的冷却液喷出管4。并且,冷却液喷出管4的吐出口5沿着冷却用筒体1的周方向等间隔地设置多个。并且,冷却液喷出管4的管轴方向,以相对于与冷却用筒体1的轴线正交的平面以0°以上20°以下左右向下方倾斜的方式设定。
冷却液喷出管4经由泵7通过配管而连接于罐8,通过泵7吸上来的罐8内的冷却液经由冷却液喷出管4而被喷出供给至冷却用筒体1内。从而,冷却液沿着冷却用筒体1的内周面旋转的同时徐徐留下,伴随于此,形成沿着内周面的冷却液的层(冷却液层9)。此外,在罐8内或者循环流路的中途根据需要也可以介入冷却器。作为冷却液,除了水之外,可以使用油(硅油等),还可以进一步添加各种添加物。此外,通过预先除去冷却液中的溶存氧,能够抑制伴随着制造的粉末的冷却的氧化。
并且,在冷却用筒体1的内周面下部拆卸自如地设置有调整冷却液层9的层厚的层厚调整用环16。通过设置该层厚调整用环16,抑制了冷却液的流下速度,在确保冷却液层9的层厚的同时,能够实现层厚的均一化。此外,层厚调整用环16根据需要设置即可。
此外,在冷却用筒体1的下部连设有圆筒状的排液用网体17,在该排液用网体17的下侧设置有漏斗状的粉末回收容器18。在排液用网体17的周围以覆盖排液用网体17的方式设置有冷却液回收罩13,形成于该冷却液回收罩13的底部的排液口14经由配管连接于罐8。
并且,用于使空气或惰性气体等的气体喷出的喷嘴24设置于空间部23。该喷嘴24安装于经由盖体2的开口部3而插入的气体供给管27的前端,以其喷出口指向细流状的熔融金属25,进一步指向更前方的冷却液层9的方式配置。
在这种粉末制造装置30中制造软磁粉时,首先,使泵7动作,使冷却液层9形成于冷却用筒体1的内周面,接着,使坩埚15内的熔融金属25在空间部23流下。当向该熔融金属25喷上气体喷气26时,熔融金属25飞散,微粉化的熔融金属25被卷入冷却液层9。其结果是,微粉化的熔融金属25冷却固化,能够得到软磁粉。
在高速旋转水流雾化方法中,通过连续供给冷却液,能够稳定地维持极大的冷却速度,因此,制造的软磁粉的非晶化度稳定。其结果是,之后通过实施结晶化处理,能够高效地制造具有平均的粒径的结晶组织的软磁粉。
并且,通过气体喷气26被微细化为一定的大小的熔融金属25,惰性下落直至被卷入冷却液层9为止,因此,此时能够实现液滴的球形化。其结果是,能够制造软磁粉。
例如,关于从坩埚15流下的熔融金属25的流下量,因装置尺寸而异,没有特别的限定,优选的是,抑制为每分钟1kg以下。从而,当熔融金属25飞散时,由于作为适度的大小的液滴而飞散,因此,能够得到上述的平均粒径的软磁粉。并且,通过一定时间供给的熔融金属25的量被以一定程度抑制,冷却速度也被充分地抑制,因此,非晶化度变高,能够得到具有均匀的粒径的结晶组织的软磁粉。此外,例如,通过在前述范围内减少熔融金属25的流下量,能够进行减小平均粒径的这种调整。
另一方面,从坩埚15流下的熔融金属25的细流的外径、即坩埚15的流下口的内径没有特别的限定,优选为1mm以下。从而,由于使气体喷气26均匀地喷射至熔融金属25的细流,因此,适度的大小的液滴易于均匀地飞散。其结果是,能够得到上述的平均粒径的软磁粉。并且,由于一定时间供给的熔融金属25的量被抑制,因此,也能够充分地得到冷却速度,能够实现足够的非晶化。
并且,关于气体喷气26的流速,没有特别的限定,优先地设定为100m/s以上1000m/s以下。从而,能够使熔融金属25作为适度的大小的液滴而飞散,因此,能够得到上述的平均粒径的软磁粉。并且,由于气体喷气26具有足够的速度,因此,飞散的液滴也被赋予足够的速度,液滴变得更为微细的同时,能够实现被卷入冷却液层9为止的时间缩短。其结果是,由于液滴能够以短时间球形化,并且,被以短时间冷却,因此,能够实现进一步的非晶化。此外,例如,通过在前述范围内增大气体喷气26的流速,能够进行减小平均粒径的这种调整。
此外,作为其他的条件,例如优选的是,将供给至冷却用筒体1的冷却液的喷出时的压力设定为50MPa以上200MPa以下左右,将液温设定为-10℃以上40℃以下左右。从而,能够实现冷却液层9的流速的最佳化,能够适度地且均匀地冷却微粉化的熔融金属25。
并且,当熔融软磁粉的原材料时,其熔融温度相对于原材料的熔点Tm,优选地设定为Tm+20℃以上Tm+200℃以下左右,更优选地设定为Tm+50℃以上Tm+150℃以下左右。从而,当通过气体喷气26使熔融金属25微粉化时,特性的差异在粒子间被特别小地抑制的同时,能够更为确实地实现软磁粉的非晶化。此外,气体喷气26根据需要可以以液体喷气代替。
并且,在雾化法中冷却熔融金属时的冷却速度优选为1×104℃/s以上,更优选为1×105℃/s以上。通过这种急速的冷却,能够得到非晶化度特别高的软磁粉,能够最终地得到具有均匀粒径的结晶组织的软磁粉。并且,能够抑制软磁粉的粒子间的组成比的差异。
对于如上制造的软磁粉实施结晶化处理。从而,非晶组织的至少一部分结晶化而形成结晶组织。
结晶化处理能够通过对于包含非晶组织的软磁粉实施热处理而进行。热处理的温度没有特别的限定,优选为520℃以上640℃以下,更优选为530℃以上630℃以下,进一步优选为540℃以上620℃以下。并且,热处理的时间,优选将以前述温度维持的时间设为1分以上180分以下,更优选为3分以上120分以下,进一步优选为5分以上60分以下。通过将热处理的温度及时间分别设定为前述范围内,能够使更为均一的粒径的结晶组织更为均等地产生。其结果是,能够得到含有30体积%以上的、粒径1.0nm以上30.0nm以下的结晶组织的软磁粉。考虑其原因在于,由于以一定程度较多地(30体积%以上)含有微小且均匀的粒径的结晶组织,与非晶组织为支配性的情况或者较多地包含粗大的粒径的结晶组织的情况相比,结晶组织和非晶组织的界面的相互作用特别地成为支配性,伴随于此,硬度变高。
此外,当热处理的温度或者时间低于前述下限值时,由于软磁粉的材料组成等而结晶化变得不充分的同时粒径的均匀性下降,从而,无法发挥结晶组织和非晶组织的界面的相互作用,硬度可能变得不充分。因此,压粉体中的电阻率下降,可能无法确保粒子间的高绝缘性。另一方面,当热处理的温度或者时间高于前述上限值时,由于软磁粉的材料组成等而过分结晶化的同时粒径的均匀性下降,从而,结晶组织和非晶组织的界面减少,硬度还是可能变得不充分。因此,压粉体中的电阻率下降,可能无法确保粒子间的高绝缘性。
并且,结晶化处理的气氛没有特别的限定,优选的是,氮、氩等的惰性气体气氛、氢、氨分解气体等的还原性气体气氛、或者上述的减压气氛。从而,在抑制金属的氧化的同时能够使其结晶化,能够得到磁性特性优异的软磁粉。
如上所述,能够制造本实施方式涉及的软磁粉。
此外,对于如上得到的软磁粉根据需要可以进行分级。作为分级的方法,例如可以列举筛分分级、惯性分级、离心分级、风力分级等的干式分级,沉降分级等的湿式分级等。
并且,根据需要可以将绝缘膜成膜于得到的软磁粉的各粒子表面。作为该绝缘膜的构成材料,可以列举磷酸镁、磷酸钙、磷酸锌、磷酸锰、磷酸镉等磷酸盐、硅酸钠等硅酸盐(水玻璃)等的无机材料等。此外,作为后述的粘合材料的构成材料,也可以从列举的有机材料中适当选择。
[电子设备]
接着,基于图5~图7,对于具备本发明的磁性元件的电子设备(本发明的电子设备)进行详细地说明。
图5为示出适用具备本发明的磁性元件的电子设备的移动型(或者笔记本型)的个人电脑的构成的立体图。在该图中,个人电脑1100由具备键盘1102的本体部1104、具备显示部100的显示单元1106构成,显示单元1106相对于本体部1104经由铰链构造部能够转动地支承。在这种个人电脑1100中内置有例如开关电源用的扼流圈或电感器、电机等的磁性元件1000。
图6为示出适用具备本发明的磁性元件的电子设备的智能手机的构成的俯视图。在该图中,智能手机1200具备多个操作按钮1202、听筒1204和话筒1206,在操作按钮1202和听筒1204之间配置有显示部100。在这种智能手机1200中内置有例如电感器、噪声滤波器、电机等的磁性元件1000。
图7为示出适用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。此外,在该图中,关于与外部设备的连接也简易地示出。数码相机1300通过CCD(电荷耦合器件,Charge Coupled Device)等的拍摄元件对于被拍摄体的光图像进行光电转换而生成拍摄信号(图像信号)。
在数码相机1300中的壳体(主体)1302的背面设置显示部100,显示基于CCD的拍摄信号拍摄的图像的构成,显示部100作为将被拍摄体作为电子图像显示的取景器而发挥作用。并且,在壳体1302的正面侧(图中里面侧)设置包含光学镜头(拍摄光学系统)、CCD等的受光单元1304。
拍摄者确认显示于显示部100的被拍摄体图像,当按下快门按钮1306时,该时间点的CCD的拍摄信号被传输/存储于存储器1308。并且,在该数码相机1300中,视频信号输出端子1312、数据通信用的输入输出端子1314设置于壳体1302的侧面。并且,如图所示,电视监视器1430根据需要连接于视频信号输出端子1312,个人电脑1440根据需要连接于数据通信用的输入输出端子1314。进一步,构成为存储于存储器1308的拍摄信号通过规定的操作被输出至电视监视器1430、个人电脑1440。在这种数码相机1300中内置有例如电感器、噪声滤波器等的磁性元件1000。
此外,具备本发明的磁性元件的电子设备,除了图5的个人电脑(移动型的个人电脑)、图6的智能手机、图7的数码相机之外,例如也能够适用于手机、平板终端、手表、喷墨式吐出装置(例如,喷墨打印机)、笔记本型个人电脑、电视机、摄像机、录像机、汽车导航设备、寻呼机、电子笔记本(也包括通信功能)、电子字典、计算器、电子游戏机、文字处理器、工作站、可视电话、防盗用电视监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备(例如,电子体温计、血压计、血糖仪、心电图测量装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测定设备、仪器类(例如,车辆、飞机、船舶的仪器类)、移动体控制设备类(例如,机动车驱动用控制装置等)、飞行模拟器等。
如前所述,这种电子设备具备本发明的磁性元件。从而,能够提高电子设备的可靠性。
以上,基于优选实施方式说明了本发明的软磁粉、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备,但本发明不限于此。
例如,在前述的实施方式中,作为本发明的软磁粉的用途例,列举了压粉磁芯进行说明,但用途例不限于此,例如,可以为磁流体、磁屏蔽片、磁头等磁性器件。
此外,压粉磁芯或磁性元件的形状也不限于图示,可以为任意的形状。
[实施例]
接着,对于本发明的具体的实施例进行说明。
1.压粉磁芯的制造
(样本No.1)
[1]首先,通过高频感应炉熔融原材料的同时,通过高速旋转水流雾化方法粉末化而得到软磁粉。此时,从坩埚流下的熔融金属流的下量为0.5kg/分,坩埚的流下口的内径为1mm,气体喷气的流速为900m/s。接着,通过风力分级器进行分级。得到的软磁粉的合金组成示于表1。此外,合金组成的确定中使用SPECTRO公司制造的固体发射光谱分析装置(火花发光分析装置、型号:SPECTROLAB、类型:LAVMB08A)。
[2]接着,关于得到的软磁粉进行粒度分布测定。此外,该测定通过激光衍射方式的粒度分布测定装置(MICROTRAC、HRA9320-X100、日机装株式会社制)进行。并且,从粒度分布求取软磁粉的D50(平均粒径)时,为20μm。
[3]接着,在氮气氛中以560℃×15分钟加热得到的软磁粉。从而,使粒子中的非晶组织结晶化。
[4]接着,将得到的软磁粉、环氧树脂(粘合材料)、甲苯(有机溶剂)混合而得到混合物。此外,环氧树脂的添加量相对于软磁粉100质量份为2质量份。
[5]接着,在搅拌得到的混合物之后,以短时间使其干燥而得到块状的干燥体。接着,将该干燥体通过孔径为400μm的筛子,粉碎干燥体而得到造粒粉末。使得到的造粒粉末以50℃干燥一小时。
[6]接着,将得到的造粒粉末填充于成形模具,基于下述的成形条件而得到成形体。
<成型条件>
·成形方法:压制成形
·成形体的形状:环状
·成形体的尺寸:外径14mm、内径8mm、厚度3mm
·成形压力:3t/cm2(294MPa)。
[7]接着,将成形体在大气气氛中以温度150℃加热0.50小时,使粘合材料固化。从而,得到压粉磁芯。
(样本No.2~15)
除了分别使用表1所示的物质作为软磁粉之外,与样本No.1同样地得到压粉磁芯。此外,各样本的平均粒径D50在10μm以上30μm以下的范围内。此外,用于结晶化的加热温度,以在各样本中保磁力最小的方式,在470~600℃之间适当地设定。
[表1]
此外,在表1中,各样本No.的软磁粉中,关于相当于本发明的物质作为“实施例”示出,关于不相当于本发明的物质作为“比较例”示出。
此外,各样本No.的软磁粉的合金组成中的x以及y,在位于区域A、B、C的任一内侧的情况下,在区域A栏中标注“○”,在位于区域A的外侧的情况下,在区域A栏中标注“×”。
2.软磁粉以及压粉磁芯的评价
2.1软磁粉的结晶组织的评价
将各实施例以及各比较例中得到的软磁粉通过聚焦离子束(FIB)加工为薄片,得到试验片。
接着,使用扫描型透视电子显微镜(STEM)观察得到的试验片。
接着,从观察图像测定结晶组织的粒径,在求出特定的粒径范围(1.0nm以上30.0nm以下)所包含的结晶组织的面积率的同时,将其视为规定粒径的结晶组织的含有率(体积%)。
接着,求出非晶组织的面积率,将其视为非晶组织的含有率(体积%),同时,求出非晶组织的含有率相对于规定粒径的结晶组织的含有率之比(非晶/结晶)。
并且,一并地求出平均结晶粒径。
评价结果示于表2。
2.2软磁粉的保磁力的测定
关于各实施例以及各比较例得到的软磁粉,基于以下的测定条件测定各自的保磁力。
<保磁力的测定条件>
·测定装置:振动样品型磁力计(株式会社玉川制作所制VSM系统、TM-VSM1230-MHHL)
并且,根据以下的评价基准评价所测定的保磁力。
<保磁力的评价基准>
A:保磁力不足0.50e
B:保磁力为0.5Oe以上、不足1.0Oe
C:保磁力为1.0Oe以上、不足1.330e
D:保磁力为1.330e以上、不足1.670e
E:保磁力为1.670e以上、不足2.00e
F:保磁力为2.0Oe以上
评价结果示于表2。
2.3压粉磁芯的透磁率的测定
关于各实施例以及各比较例得到的压粉磁芯,基于以下的测定条件测定各自的透磁率。
<透磁率的测定条件>
·测定装置:阻抗分析仪(Agilent Technologies株式会社制4194A)
·测定频率:1MHz
·卷线的匝数:7匝
·卷线的线径:0.5mm
测定结果示于表2。
2.4压粉磁芯的铁损的测定
关于各实施例以及各比较例得到的压粉磁芯,基于以下的测定条件测定各自的铁损。
<铁损的测定条件>
·测定装置:BH分析仪(岩崎通信机株式会社制SY-8258)
·测定频率:1MHz
·卷线的匝数:一次侧36匝、二次侧36匝
·卷线的线径:0.5mm
·最大磁通密度:10mT
测定结果示于表2。
2.5软磁粉的磁通密度的算出
关于各实施例以及各比较例得到的软磁粉,通过以下测定各自的磁通密度。
首先,通过全自动气体置换型密度计(Micromeritics公司制、AccuPyc1330)测定软磁粉的真比重ρ。
接着,使用2.2中使用的振动样品型磁力计测定软磁粉的最大磁化Mm。接着,通过下式求出磁通密度Bs。
Bs=4π/10000×ρ×Mm将算出结果示于表2。
[表2]
从表2可以明确地确认,通过各实施例得到的软磁粉能够制造铁损小的压粉磁芯。并且,能够确认,热处理前的软磁粉的组织为非晶质,通过热处理生成微小的结晶。
图8为对于图1所示的直角坐标系标绘通过各实施例以及各比较例得到的软磁粉所具有的合金组成的x以及y所对应的点。此外,在图8中,以黑实心示出对应于相当于实施例的合金组成的点,以空心白示出对应于相当于比较例的合金组成的点。
如图8所示,各实施例位于以实线包围的区域A的内侧,而各比较例位于区域A的外侧。因此,区域A的轮廓线也称为热处理前的软磁粉的组织是否变为非晶质的边界线。
并且,能够确认,包含通过各实施例得到的软磁粉的压粉磁芯的磁通密度也高。
另一方面,在各比较例中,热处理前的组织为结晶质,结晶粒径不均匀。此外,通过各实施例得到的软磁粉均为通过高速旋转水流雾化方法制造的粉末,关于通过水雾化方法制造的软磁粉也进行与上述同样的评价。其结果是,关于通过水雾化方法制造的软磁粉,示出与通过高速旋转水流雾化方法制造的软磁粉同样的倾向。

Claims (8)

1.一种软磁粉,其特征在于,
包括以FexCuaNbb(Si1-yBy)100-x-a-b表示的组成,其中,a、b以及x为满足分别以原子%计的0.3≤a≤2.0、2.0≤b≤4.0以及73.0≤x≤79.5的数,并且,y为满足f(x)≤y<0.99的数,此外,f(x)=(4×10-34)x17.56
所述软磁粉含有30体积%以上的粒径1.0nm以上30.0nm以下的结晶组织。
2.根据权利要求1所述的软磁粉,其特征在于,
还含有非晶组织。
3.根据权利要求1或2所述的软磁粉,其特征在于,
所述结晶组织的平均粒径为2.0nm以上25.0nm以下。
4.根据权利要求1所述的软磁粉,其特征在于,
Al的含有率为0.03原子%以下。
5.根据权利要求1所述的软磁粉,其特征在于,
Ti的含有率为0.02原子%以下。
6.一种压粉磁芯,其特征在于,
包含权利要求1至5中任一项所述的软磁粉。
7.一种磁性元件,其特征在于,
具备权利要求6所述的压粉磁芯。
8.一种电子设备,其特征在于,
具备权利要求7所述的磁性元件。
CN201910346395.3A 2018-04-27 2019-04-26 软磁粉、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备 Active CN110415909B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210300816.0A CN114649127A (zh) 2018-04-27 2019-04-26 软磁粉、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-087064 2018-04-27
JP2018087064A JP7099035B2 (ja) 2018-04-27 2018-04-27 軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210300816.0A Division CN114649127A (zh) 2018-04-27 2019-04-26 软磁粉、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110415909A true CN110415909A (zh) 2019-11-05
CN110415909B CN110415909B (zh) 2022-04-08

Family

ID=66334200

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910346395.3A Active CN110415909B (zh) 2018-04-27 2019-04-26 软磁粉、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备
CN202210300816.0A Pending CN114649127A (zh) 2018-04-27 2019-04-26 软磁粉、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210300816.0A Pending CN114649127A (zh) 2018-04-27 2019-04-26 软磁粉、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20190333663A1 (zh)
EP (1) EP3564972A1 (zh)
JP (1) JP7099035B2 (zh)
CN (2) CN110415909B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021141267A (ja) * 2020-03-09 2021-09-16 セイコーエプソン株式会社 磁性粉末、磁性粉末成形体、および磁性粉末の製造方法
JP2022121260A (ja) 2021-02-08 2022-08-19 セイコーエプソン株式会社 軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02236259A (ja) * 1989-03-09 1990-09-19 Hitachi Metals Ltd 恒透磁率性に優れた合金およびその製造方法
DE4230986C2 (de) * 1991-09-16 2001-03-08 Hitachi Metals Ltd Nanokristalline, weichmagnetische Legierung
US6425960B1 (en) * 1999-04-15 2002-07-30 Hitachi Metals, Ltd. Soft magnetic alloy strip, magnetic member using the same, and manufacturing method thereof
JP2005187917A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Hitachi Metals Ltd 軟磁性合金並びに磁性部品
US20080196795A1 (en) * 2005-05-20 2008-08-21 Imphy Alloys Method of Producing a Strip of Nanocrystalline Material and Device For Producing a Wound Core From Said Strip
CN101263240A (zh) * 2005-09-16 2008-09-10 日立金属株式会社 纳米结晶磁性合金及其制造方法、合金薄带及磁性部件
CN101501932A (zh) * 2006-08-11 2009-08-05 三井化学株式会社 天线用磁芯及天线
CN101636515A (zh) * 2007-03-20 2010-01-27 Nec东金株式会社 软磁性合金及使用该软磁性合金的磁气部件以及它们的制造方法
CN102282633A (zh) * 2009-01-20 2011-12-14 日立金属株式会社 软磁性合金薄带及其制造方法以及具有软磁性合金薄带的磁性部件
CN105755404A (zh) * 2016-05-16 2016-07-13 河北工业大学 一种铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带及其制备方法
CN107039137A (zh) * 2015-11-25 2017-08-11 精工爱普生株式会社 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备
CN107424709A (zh) * 2015-12-16 2017-12-01 精工爱普生株式会社 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备
CN107887097A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 精工爱普生株式会社 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备
CN107887093A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 精工爱普生株式会社 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备
JP2018137306A (ja) * 2017-02-21 2018-08-30 株式会社トーキン 軟磁性粉末、磁性部品及び圧粉磁芯

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5339192B2 (ja) 2008-03-31 2013-11-13 日立金属株式会社 非晶質合金薄帯、ナノ結晶軟磁性合金、磁心、ならびにナノ結晶軟磁性合金の製造方法
JP6817536B2 (ja) 2016-11-29 2021-01-20 株式会社リコー 搬送装置、及び、画像形成装置

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02236259A (ja) * 1989-03-09 1990-09-19 Hitachi Metals Ltd 恒透磁率性に優れた合金およびその製造方法
DE4230986C2 (de) * 1991-09-16 2001-03-08 Hitachi Metals Ltd Nanokristalline, weichmagnetische Legierung
US6425960B1 (en) * 1999-04-15 2002-07-30 Hitachi Metals, Ltd. Soft magnetic alloy strip, magnetic member using the same, and manufacturing method thereof
JP2005187917A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Hitachi Metals Ltd 軟磁性合金並びに磁性部品
US20080196795A1 (en) * 2005-05-20 2008-08-21 Imphy Alloys Method of Producing a Strip of Nanocrystalline Material and Device For Producing a Wound Core From Said Strip
CN101263240A (zh) * 2005-09-16 2008-09-10 日立金属株式会社 纳米结晶磁性合金及其制造方法、合金薄带及磁性部件
CN101501932A (zh) * 2006-08-11 2009-08-05 三井化学株式会社 天线用磁芯及天线
CN101636515A (zh) * 2007-03-20 2010-01-27 Nec东金株式会社 软磁性合金及使用该软磁性合金的磁气部件以及它们的制造方法
CN102282633A (zh) * 2009-01-20 2011-12-14 日立金属株式会社 软磁性合金薄带及其制造方法以及具有软磁性合金薄带的磁性部件
CN107039137A (zh) * 2015-11-25 2017-08-11 精工爱普生株式会社 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备
CN107424709A (zh) * 2015-12-16 2017-12-01 精工爱普生株式会社 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备
CN105755404A (zh) * 2016-05-16 2016-07-13 河北工业大学 一种铁基非晶/纳米晶软磁合金薄带及其制备方法
CN107887097A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 精工爱普生株式会社 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备
CN107887093A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 精工爱普生株式会社 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备
JP2018137306A (ja) * 2017-02-21 2018-08-30 株式会社トーキン 軟磁性粉末、磁性部品及び圧粉磁芯

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
B. BUTVINOVÁ: "Effects of Intrinsic Forces in Toroidal Cores Wound of Soft-Magnetic Ribbons Wound of Soft-Magnetic Ribbons", 《ACTA PHYSICA POLONICA A》 *
B. BUTVINOVA: "Susceptibility and its disaccommodation in nanocrystalline FeNb-based materials", 《JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS》 *
BEATA BUTVINOVÁ: "Influence of heterogeneity on magnetic response of nanocrystalline ribbons", 《SENSORS AND ACTUATORS A》 *
P.BUTVIN: "Distinctive annealing behaviour of Si-poor FeNbCuBSi alloys", 《MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING》 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20190333663A1 (en) 2019-10-31
CN110415909B (zh) 2022-04-08
EP3564972A1 (en) 2019-11-06
JP7099035B2 (ja) 2022-07-12
JP2019189928A (ja) 2019-10-31
CN114649127A (zh) 2022-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107039137B (zh) 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备
US11894168B2 (en) Soft magnetic powder, powder magnetic core, magnetic element, and electronic device
JP6446863B2 (ja) 非晶質合金粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器
CN107887097A (zh) 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备
CN107424709A (zh) 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备
CN110415909A (zh) 软磁粉、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备
JP2014156635A (ja) 軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器
US11017925B2 (en) Soft magnetic powder, powder magnetic core, magnetic element, and electronic device
CN111508678B (zh) 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备
CN111508679B (zh) 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备
CN114914050A (zh) 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备
CN114823033A (zh) 非晶质合金软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件及电子设备
CN111508677B (zh) 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备
US20230290555A1 (en) Soft Magnetic Powder, Dust Core, Magnetic Element, And Electronic Device
CN116504480A (zh) 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备
CN116403794A (zh) 软磁性粉末、压粉磁芯、磁性元件以及电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant