CN110537233A - 复合磁性体的制造方法、磁性粉体、复合磁性体及线圈部件 - Google Patents

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Abstract

复合磁性体的制造方法包括:加压成形工序,在该加压成形工序中,将Fe‑Si系的金属磁性材料加压成形为规定的形状;一次热处理工序,在该一次热处理工序中,在第一氧分压的气氛中对金属磁性材料进行热处理,在金属磁性材料的表面形成Si氧化物被膜;以及二次热处理工序,在该二次热处理工序中,在比第一氧分压高的第二氧分压的气氛中对一次热处理工序后的金属磁性材料进行热处理,在Si氧化物被膜的表面的至少一部分形成Fe氧化物层。

Description

复合磁性体的制造方法、磁性粉体、复合磁性体及线圈部件
技术领域
本公开涉及复合磁性体的制造方法、磁性粉体、复合磁性体及线圈部件。
背景技术
以往,作为电感器或变压器的面向磁芯的磁性材料,使用了以铁氧体为代表的氧化物磁性体材料、金属磁性材料。由铁氧体形成的磁芯的饱和磁通密度小,直流叠加特性差。因此,铁氧体磁芯相对于要确保直流叠加特性的磁路在垂直的方向上具有数100μm的间隙。但是,这样的宽间隙除了成为蜂鸣音的产生源之外,从间隙产生的漏磁通尤其是在高频带还给绕组带来铜损耗的显著增加。
在由金属磁性材料形成的磁芯中,存在层叠了硅钢板等的层叠磁芯和将金属粉压缩成形而成的压粉磁芯。层叠磁芯的钢板难以薄型化,在高频下由涡流引起的损耗大,因此,不适合高频下的使用。
与此相对,压粉磁芯与铁氧体磁芯相比具有显著大的饱和磁通密度,有利于小型化。另外,与铁氧体磁芯不同,能够无间隙地使用,因此,具有蜂鸣音和由漏磁通引起的铜损耗小这样的特征。此外,压粉磁芯由于能够模具成形,因此,产品形状的自由度高,另外,即使是复杂的磁芯形状,也能够高精度地以简便的工序进行制造,因此,其有用性受到关注(例如参照专利文献1)。
在专利文献1中,作为复合磁性材料,公开了以铁(Fe)及硅(Si)为主成分的磁性粉末及压粉磁芯。在专利文献1中,在以Fe及Si为主成分的磁性粉末的表面形成有绝缘被膜。该绝缘被膜是通过对磁性粉末进行外部氧化处理而得到的。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-146315号公报
发明内容
发明要解决的课题
在对复合磁性材料进行高磁特性化时,为了降低所成形的复合磁性材料的残留应力,在高温下进行热处理是有效的。但是,在高温下进行热处理的情况下,存在如下问题:形成在金属磁性材料的表面上的绝缘被膜被破坏,涡流的漩涡尺寸变大,涡流损耗增大。因此,以往存在如下问题:无法在高温下进行热处理,难以高磁特性化。
鉴于上述课题,本发明的目的在于,提供一种具有高的磁特性的复合磁性体的制造方法、磁性粉体、复合磁性体及线圈部件。
用于解决课题的手段
本公开的一方式的复合磁性体的制造方法包括:加压成形工序,在该加压成形工序中,将Fe-Si系的金属磁性材料加压成形为规定的形状;一次热处理工序,在该一次热处理工序中,在第一氧分压的气氛中对所述金属磁性材料进行热处理,在所述金属磁性材料的表面形成Si氧化物被膜;以及二次热处理工序,在该二次热处理工序中,在比所述第一氧分压高的第二氧分压的气氛中对所述一次热处理工序后的所述金属磁性材料进行热处理,在所述Si氧化物被膜的表面的至少一部分形成Fe氧化物层。
另外,本公开的一方式的磁性粉体具备:Fe-Si系的金属磁性材料;Si氧化物被膜,其覆盖所述金属磁性材料的表面;以及Fe氧化物层,其形成于所述Si氧化物被膜的表面的至少一部分。
另外,本公开的一方式的复合磁性体是通过将具有上述特征的多个磁性粉体加压成形为规定的形状而成的复合磁性体。
另外,本公开的一方式的线圈部件具备:具有上述特征的复合磁性体;以及卷绕在所述复合磁性体的周围的导体。
发明效果
根据本公开,能够提供具有高的磁特性的复合磁性体的制造方法、磁性粉体、复合磁性体及线圈部件。
附图说明
图1是示出实施方式1的线圈部件的结构的概要立体图。
图2是示出实施方式1的复合磁性体的结构的剖视图。
图3是示出实施方式1的复合磁性体的制造工序的流程图。
图4是示出实施方式1的实施例1及比较例的复合磁性材料的热处理条件及磁特性的图。
图5是示出实施方式1的实施例2及比较例的复合磁性材料的热处理条件及磁特性的图。
图6是示出实施方式1的实施例3及比较例的复合磁性材料的热处理条件及磁特性的图。
图7是示出复合磁性材料的热处理温度与磁损耗及保磁力之间的关系的图。
图8是示出实施方式2的磁性粉体的结构的剖视图。
图9是示出实施方式2的磁性粉体的制造工序的流程图。
图10A是示出变形例的线圈部件的结构的概要立体图。
图10B是示出变形例的线圈部件的结构的分解立体图。
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式具体进行说明。
需要说明的是,以下所说明的实施方式均示出本公开的一具体例。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置、连接方式、步骤及步骤的顺序等是一例,并非意在限定本公开。另外,关于以下的实施方式的构成要素中的未记载于示出最上位概念的独立权利要求的构成要素,作为任意的结构要素来说明。
(实施方式)
[1-1.复合磁性体的结构]
本实施方式的复合磁性材料是以铁(Fe)及硅(Si)为主成分的合金即Fe-Si系的金属磁性材料。通过将该金属磁性材料加压成形为规定的形状而形成作为复合磁性体的复合磁性体2。另外,向复合磁性体2卷绕导体3而形成线圈部件1。
图1是示出本实施方式的线圈部件1的结构的概要立体图。图2是示出实施方式1的复合磁性体2的结构的剖视图。
如图1所示,线圈部件1具备由金属磁性材料形成的复合磁性体2和卷绕于复合磁性体2的导体3。
复合磁性体2是对Fe-Si系的金属磁性材料20进行加压成形而成的磁性芯体。详细而言,如图2所示,复合磁性体2通过对多个金属磁性材料20进行加压成形而成,在各金属磁性材料20的表面形成有Si氧化物被膜22。另外,在Si氧化物被膜22的表面的至少一部分形成有Fe氧化物层24。在各金属磁性材料20之间存在树脂等作为粘结剂26,将各金属磁性材料20粘结。需要说明的是,当使用粘结剂26时,能够提高复合磁性体2的强度,但也可以不使用粘结剂26而使各金属磁性材料20粘结。如图2所示,Fe氧化物层24形成在覆盖相邻的各金属磁性材料20的表面的Si氧化物被膜22之间。
Fe-Si系的金属磁性材料20是以Fe、Si为主成分的金属磁软性粉末。金属磁性材料20即使含有Fe、Si以外的不可避免的杂质,也可得到同样的效果。在本实施方式的金属磁性材料20中,Si用于形成基于热处理的Si氧化物被膜22和提高软磁特性。通过Si的添加,具有减小金属磁性材料20的磁各向异性及磁致伸缩常数、并且提高电阻而降低涡流损耗的效果。Si添加量优选为1重量%以上且8重量%以下。这是因为,当Si添加量少于1重量%时,软磁特性的改善效果缺乏,当Si添加量多于8重量%时,饱和磁化的下降较大,直流叠加特性下降。在该情况下,在金属磁性材料20中,Si以外的剩余组成为Fe。
本实施方式的金属磁性材料20的制作方法没有特别限定,能够使用各种雾化法、各种粉碎粉。
本实施方式的金属磁性材料20的平均粒径优选为1μm以上且100μm以下。当平均粒径小于1μm时,成形密度变低,磁导率下降。当平均粒径大于100μm时,高频下的涡流损耗变大。进一步优选的是,金属磁性材料20的平均粒径可以为50μm以下。需要说明的是,金属磁软性粉末的平均粒径是通过激光衍射式粒度分布测定法而求出的。例如,表示与直径10μm的球相同的衍射/散射光的图案的被测定粒子的粒径不论其形状如何都设为10μm。而且,从较小的粒径开始对其进行计数,将累计成为整体的50%时的粒径作为平均粒径。
Si氧化物被膜22例如由SiO2构成。Si氧化物被膜22是通过将Fe-Si系的金属磁性材料20的表面氧化而产生的被膜。Si氧化物被膜22覆盖金属磁性材料20的表面整体。利用Si氧化物被膜22将金属磁性材料20绝缘。
Fe氧化物层24例如由FeO、Fe2O3、Fe3O4等构成。Fe氧化物层24是通过Fe析出至Si氧化物被膜22的表面而产生的层。Fe氧化物层24形成于Si氧化物被膜22的表面的至少一部分。通过存在Fe氧化物层24,Si氧化物被膜22被加强,成为难以破坏的结构。由此,牢固地确保了金属磁性材料20的绝缘性。需要说明的是,Fe氧化物层24也可以覆盖Si氧化物被膜22的全部表面。
[1-2.复合磁性体的制造方法]
以下,对本实施方式的复合磁性体2的制造方法进行说明。图3是示出本实施方式的复合磁性体2的制造工序的流程图。
如图2所示,首先准备金属磁性材料20的原料(步骤S10)。作为金属磁性材料20的原料,例如使用作为Fe与Si的合金的、Si的含有量为1重量%以上且8重量%以下的金属磁软性粉末(FeSi金属粉)。
另外,准备作为对金属磁性材料20进行加压成形时的粘合剂而使用的树脂、及用于容易使金属磁性材料20混炼、分散的有机溶剂。树脂例如使用丙烯酸树脂、丁缩醛树脂等。另外,有机溶剂例如使用甲苯、乙醇等。
接下来,对金属磁性材料20、树脂及有机溶剂分别进行称量。然后,使金属磁性材料20混炼、分散(步骤S11)。金属磁性材料20的混炼、分散通过如下方式进行:将称量好的金属磁性材料20和树脂及有机溶剂放入容器中,利用旋转球磨机使其混合并分散。需要说明的是,金属磁性材料20的混炼、分散不局限于使用了旋转球磨机的混炼、分散,也可以采用其他的混合方法。在金属磁性材料20的混炼、分散之后,通过使金属磁性材料20干燥来去除有机溶剂。
接下来,对混炼、分散后的金属磁性材料20进行加压成形(步骤S12)。步骤S12是加压成形工序。具体而言,首先,将混炼、分散后的金属磁性材料20放入成形模具中进行压缩,制作成形体。此时,例如以一定压力6ton/cm2以上且20ton/cm2以下进行单轴成形。成形体的形状例如也可以如图1所示的复合磁性体2那样为圆筒状的形状。
然后,例如在N2气体等非活性气体气氛中或者大气中,以200℃以上且450℃以下的温度对成形体进行加热,进行脱脂(步骤S13)。步骤S13是脱脂工序。由此,去除成形体所含的作为粘合剂的树脂。
进而,对脱脂后的金属磁性材料20进行热处理。在热处理的方法中例如使用气氛控制电炉。作为气氛控制电炉,例如具有箱型炉、管状炉、带式炉等。需要说明的是,不局限于这些方法,也可以使用其他方法。
在本实施方式中,热处理的工序包括一次热处理工序和二次热处理工序。在一次热处理工序和二次热处理工序中,氧分压和热处理温度不同。这里,氧分压是指氧化气氛中的氧浓度,由以下的(式1)所示的作为α的函数的P02表示。根据(式1),若α较大,则氧分压也变大。
[数式1]
其中,
T:绝对温度,P02:氧分压。
在一次热处理工序中,利用第一氧分压及第一温度,来进行加压成形后的FeSi金属粉的热处理(步骤S14)。规定第一氧分压的α为4.5×10-6以上且5.0×10-4以下。第一温度为500℃以上且800℃以下。进行一次热处理工序的时间为几十分~几小时。例如,也可以将α设为9.0×10-6,将第一温度设为600℃,将进行一次热处理工序的时间设为1小时。
通过进行一次热处理工序,加压成形后的金属磁性材料20的形变得以缓和,此外,在金属磁性材料20的表面形成Si氧化物被膜22。Si氧化物被膜22例如是厚度为10nm左右的SiO2膜。Si氧化物被膜22也可以为1nm以上且200nm以下的厚度。通过形成Si氧化物被膜22,金属磁性材料20的进一步的氧化难以进展,成为被Si氧化物被膜22绝缘的结构。
然后,与一次热处理工序连续地进行二次热处理工序(步骤S15)。在二次热处理工序中,利用第二氧分压及第二温度,来进行形成有Si氧化物被膜22的金属磁性材料20的热处理。第二氧分压是比第一氧分压高的氧分压。即,规定第二氧分压的α是比规定第一氧分压的α大的值。另外,第二温度是比第一温度高的温度。
规定第二氧分压的α为4.5×10-3以上且6.0×103以下。第二温度为600℃以上且1000℃以下。进行二次热处理工序的时间为几十分~几小时。例如,也可以将α设为5.0×10,将第二温度设为850℃,将进行二次热处理工序的时间设为0.5小时。
通过进行二次热处理工序,在覆盖金属磁性材料20的表面的Si氧化物被膜22的表面析出金属磁性材料20所含的Fe,在Si氧化物被膜22的表面的至少一部分形成Fe氧化物层24。Fe氧化物层24例如在Si氧化物被膜22的表面以厚度50nm左右形成为岛状。Fe氧化物层24也可以为10nm以上且200nm以下的厚度。通过形成Fe氧化物层24,Si氧化物被膜22被Fe氧化物层24加强,成为难以破坏的结构。在二次热处理工序之后,也可以含浸粘结剂26。作为粘结剂26,例如也可以使用环氧树脂。利用粘结剂26,能够提高复合磁性体2的强度。
通过经过以上的工序,完成了金属磁性材料20的表面被Si氧化物被膜22覆盖且在Si氧化物被膜22的表面的至少一部分形成Fe氧化物层24的复合磁性体2。
需要说明的是,二次热处理工序与一次热处理工序连续地进行,但只要在一次热处理工序之后进行二次热处理工序,也可以不使热处理温度从第一温度连续地上升到第二温度。例如,也可以在一次热处理工序之后,通过使温度从第一温度暂时下降、之后加热至二次热处理工序中的第二温度来进行。另外,也可以在一次热处理工序与二次热处理工序之间,使复合磁性体2暂时暴露于大气中。另外,也可以在一次热处理工序之后,隔开规定的时间,然后进行二次热处理工序。
[1-3.实施例]
以下,对一次热处理工序中的第一氧分压和第一温度、以及二次热处理工序中的第二氧分压和第二温度进行说明。在以下的实施例中,示出如下结果:对氧分压和热处理温度进行变更,通过上述的制造方法进行了多种复合磁性体2的成形。另外,针对所形成的各复合磁性体2,进行了氧分压和热处理温度、以及磁特性的评价。在以下的实施例中示出氧分压和热处理温度的值的组合。另外,针对各复合磁性体2,在以下的实施例中示出初始磁导率及损耗[kW/m3]来作为磁特性。
[1-3-1.实施例1]
在实施例1中,评价了作为对金属磁性材料20进行加压成形而成的成形体的热处理而进行一次热处理及二次热处理所带来的效果。图4是示出本实施例及比较例的复合磁性材料的热处理条件及磁特性的图。在本实施例中,作为复合磁性体2,进行了图4所示的试料No.1的制作。所制作的试料是外形为14mm、内径为10mm、高度为2mm左右的环形芯体。需要说明的是,在图4中,试料No.2~4是比较例。
图4所示的试料No.1~4的复合磁性体2按照以下的条件形成。
首先,针对试料No.1~4,分别准备了由Si和Fe构成的金属磁软性粉末来作为金属磁性材料20的原料。金属磁软性粉末的组成为,Si为4.5重量%,Fe为95.5重量%。金属磁软性粉末的平均粒径为20μm。
另外,针对试料No.1~4,分别相对于所准备的金属磁软性粉末100重量部添加了0.8重量部的丙烯酸树脂。然后,添加少量的甲苯并进行混炼、分散,制作出混合体。进而,将得到的混合体加压成形为12ton/cm2,制作出成形体。然后,在大气中以300℃的温度进行了3.0小时的成形体的脱脂。
进而,在图4所示的条件下,针对试料No.1~4,分别进行了成形体的热处理。需要说明的是,氧分压的控制是通过在CO2与H2的混合气氛中控制分压比来进行的。
本实施例的试料No.1在一次热处理工序中,将规定第一氧分压的α设为1.0×10-5,将第一温度设为700℃,进行了0.5小时成形体的热处理。在二次热处理工序中,将规定第二氧分压的α设为1.9×10,将第二温度设为900℃,进行了1.0小时成形体的热处理。
对于比较例的试料No.2,将规定氧分压的α设为1.0×10-5,将温度设为900℃,进行了1.0小时成形体的热处理。
对于比较例的试料No.3,将规定氧分压的α设为1.9×10,将温度设为900℃,进行了1.0小时成形体的热处理。
对于比较例的试料No.4,在氮气气氛中,将温度设为900℃,进行了1.0小时成形体的热处理。
另外,如图4所示,针对所得到的各试料的初始磁导率及磁损耗进行了测定。针对初始磁导率,利用LCR测量仪,对频率为150kHz时的各试料的磁导率进行了测定。针对磁损耗,使用交流B-H曲线测定机,对测定频率为100kHz、测定磁通密度为0.1T时的各试料的磁损耗进行了测定。
在本实施例的试料No.1中,得到初始磁导率为145、磁损耗为890kW/m3这样的结果。
在比较例的试料No.2中,得到初始磁导率为76、磁损耗为5900kW/m3这样的结果。
在比较例的试料No.3中,得到初始磁导率为31、磁损耗为22000kW/m3这样的结果。
在比较例的试料No.4中,得到初始磁导率为51、磁损耗为18500kW/m3这样的结果。
即,在本实施例的试料No.1中,得到与比较例的试料No.2~No.4相比初始磁导率较大且磁损耗较小这样的结果。因此,可知晓当进行成形体的热处理时,通过如本实施例的试料No.1那样进行一次热处理及二次热处理,能够得到初始磁导率及磁损耗良好的复合磁性体2。
[1-3-2.实施例2]
在实施例2中,评价出关于对金属磁性材料20进行加压成形而成的成形体的热处理而将二次热处理的条件固定并变更了一次热处理的条件时的效果。图5是示出本实施例及比较例的复合磁性材料的热处理条件及磁特性的图。在本实施例中,作为复合磁性体2,进行了图5所示的试料No.5~21的制作。所制作的试料是外形为14mm、内径为10mm、高度为2mm左右的环形芯体。需要说明的是,在图5中,试料No.6~8、10~12、14~16是本实施例的复合磁性体2,试料No.5、9、13、17~21是比较例的复合磁性体2。
图5所示的试料No.5~21的复合磁性体2按照以下的条件形成。
首先,针对试料No.5~21,分别准备了由Si和Fe构成的金属磁软性粉末来作为金属磁性材料20的原料。金属磁软性粉末的组成为,Si为5.6重量%,Fe为94.4重量%。金属磁软性粉末的平均粒径为18μm。
针对试料No.5~21,分别相对于所准备的金属磁软性粉末100重量部添加了0.8重量部的丁缩醛树脂。然后,添加少量的乙醇并进行混炼、分散,制作出混合体。进而,将得到的混合体加压成形为15ton/cm2,制作出成形体。然后,在大气中以400℃的温度进行了3.0小时的成形体的脱脂。
进而,在图5所示的条件下,针对试料No.5~21,分别变更一次热处理中的第一氧分压及第一温度而进行了热处理。需要说明的是,氧分压的控制是通过在CO2与H2的混合气氛中控制分压比来进行的。另外,一次热处理的时间为1.0小时。
在试料No.5~No.9中,将规定第一氧分压的α设为4.5×10-6。另外,将试料No.5~No.9的第一温度分别设为400℃、500℃、700℃、800℃、850℃。需要说明的是,试料No.5及No.9是比较例。
在试料No.10~No.12中,将规定第一氧分压的α设为5.2×10-5。另外,将试料No.10~No.12的第一温度分别设为500℃、600℃、700℃。
在试料No.13~No.17中,将规定第一氧分压的α设为5.0×10-4。另外,将试料No.13~No.17的第一温度分别设为300℃、500℃、700℃、800℃、850℃。需要说明的是,试料No.13及No.17是比较例。
在试料No.18中,将规定第一氧分压的α设为3.8×10-6,将第一温度设为500℃。试料No.18是比较例。
在试料No.19中,将规定第一氧分压的α设为3.2×10-6,将第一温度设为800℃。试料No.19是比较例。
在试料No.20及No.21中,将规定第一氧分压的α设为4.2×10-3。另外,将试料No.20及No.21的第一温度分别设为500℃及800℃。试料No.20及No.21是比较例。
需要说明的是,针对试料No.5~21的全部,在二次热处理的条件中,将规定第二氧分压的α设为5.0×10,将第二温度设为850℃,将热处理时间设为0.5小时。
另外,如图5所示,针对得到的各试料的初始磁导率及磁损耗进行了测定。针对初始磁导率,利用LCR测量仪对频率为150kHz时的磁导率进行了测定。针对磁损耗,使用交流B-H曲线测定机,对测定频率为100kHz、测定磁通密度为0.1T时的各试料的磁损耗进行了测定。
各试料的初始磁导率及磁损耗如图5所示。在本实施例的试料No.6~8、10~12、14~16中,得到初始磁导率为119以上的值。与此相对,在比较例的试料No.5、9、13、17~21中,初始磁导率是2位数的值。即,在本实施例的试料No.6~8、10~12、14~16中,得到与比较例的试料No.5、9、13、17~21相比初始磁导率较大这样的结果。
另外,在本实施例的试料No.6~8、10~12、14~16中,得到磁损耗为1000以下的值。与此相对,在比较例的试料No.5、9、13、17~21中,得到磁损耗比1000大的值。即,在本实施例的试料No.6~8、10~12、14~16中,得到与比较例的试料No.5、9、13、17~21相比磁损耗较小这样的结果。
更详细而言,关于变更了第一氧分压时的效果,若比较第一温度为500℃的试料No.6与试料No.18,则初始磁导率及磁损耗被观察到显著差异。与此相对,即使分别比较第一温度同样为500℃的试料No.6与试料No.10、以及试料No.10与试料No.14,初始磁导率及磁损耗也没有被观察到试料No.6与试料No.18的初始磁导率及磁损耗那样的差异。
另外,若分别比较第一温度为800℃的试料No.8与试料No.19,则与比较试料No.6和试料No.18时同样地,初始磁导率及磁损耗被观察到显著差异。另外,即使在分别比较了第一温度为500℃的试料No.14与试料No.20、以及第一温度为800℃的试料No.16与试料No.21的情况下,与比较试料No.6与试料No.18时同样地,初始磁导率及磁损耗也被观察到显著差异。
由此,可以说通过将规定第一氧分压的α设为4.5×10-6以上且5.0×10-4以下,能够得到初始磁导率较大且磁损耗较小的复合磁性体2。
另外,关于变更了第一温度时的效果,若比较规定第一氧分压的α为4.5×10-6的试料No.5与试料No.6,则初始磁导率及磁损耗被观察到显著差异。与此相对,即使分别比较第一氧分压同样为4.5×10-6的试料No.6与试料No.7、以及试料No.7与试料No.8,初始磁导率及磁损耗也没有被观察到试料No.5与试料No.6的初始磁导率及磁损耗那样的差异。
另外,若比较规定第一氧分压的α为5.0×10-4的试料No.13与试料No.14,则与比较试料No.5和试料No.6时同样地,初始磁导率及磁损耗被观察到显著差异。即使在比较了规定第一氧分压的α同样为5.0×10-4的试料No.16与试料No.17的情况下,也与比较试料No.5和试料No.6时同样地,初始磁导率及磁损耗被观察到显著差异。
由此,可以说通过将第一温度设为500℃以上且800℃以下,能够得到初始磁导率较大且磁损耗较小的复合磁性体2。
根据以上,可知晓在成形体的一次热处理工序中,通过将规定第一氧分压的α设为4.5×10-6以上且5.0×10-4以下,将第一温度设为500℃以上且800℃以下,能够得到初始磁导率及磁损耗良好的复合磁性体2。
[1-3-3.实施例3]
在实施例3中,评价了关于对金属磁性材料20进行加压成形而成的成形体的热处理而将一次热处理的条件固定并变更了二次热处理的条件时的效果。图6是示出本实施例及比较例的复合磁性材料的热处理条件及磁特性的图。在本实施例中,作为复合磁性体2,进行了图6所示的试料No.22~41的制作。所制作的试料是外形为14mm、内径为10mm、高度为2mm左右的环形芯体。需要说明的是,在图6中,试料No.23~25、27~32、34~36是本实施例的复合磁性体2,试料No.22、26、33、37~41是比较例的复合磁性体2。
图6所示的试料No.22~41的复合磁性体2按照以下的条件形成。
首先,针对试料No.22~41,分别准备了由Si和Fe构成的金属磁软性粉末来作为金属磁性材料20的原料。金属磁软性粉末的组成为,Si为6.0重量%,Fe为94.0重量%。金属磁软性粉末的平均粒径为25μm。
针对试料No.22~41,分别相对于所准备的金属磁软性粉末100重量部添加了1.0重量部的丁缩醛树脂。然后,添加少量的乙醇并进行混炼、分散,制作出混合体。进而,将得到的混合体加压成形为18ton/cm2,制作出成形体。然后,在大气中以400℃的温度进行了3.0小时的成形体的脱脂。
进而,如图6所示,针对试料No.22~41,分别变更二次热处理中的第二氧分压及第二温度而进行了热处理。需要说明的是,氧分压的控制是通过在CO2与H2的混合气氛中控制分压比来进行的。另外,二次热处理的时间为1.0小时。
在试料No.22~No.26中,将规定第二氧分压的α设为4.5×10-3。另外,将试料No.22~No.26的第二温度分别设为500℃、600℃、700℃、1000℃、1100℃。需要说明的是,试料No.22及No26是比较例。
在试料No.27~No.29中,将规定第二氧分压的α设为1.4×10-2。另外,将试料No.27~No.29的第二温度分别设为700℃、800℃、900℃。
在试料No.30~No.32中,将规定第二氧分压的α设为2.1×10。另外,将试料No.30~No.32的第二温度分别设为700℃、800℃、950℃。
在试料No.33~No.37中,将规定第二氧分压的α设为6.0×103,将第二温度设为400℃、600℃、800℃、1000℃、1050℃。试料No.33及No.37是比较例。
在试料No.38及No.39中,将规定第二氧分压的α设为1.4×10-3。另外,将试料No.38及No.39的第二温度分别设为600℃及1000℃。试料No.38及No.39是比较例。
在试料No.40及No.41中,将规定第二氧分压的α设为1.0×104。另外,将试料No.40及No.41的第二温度分别设为600℃及1000℃。试料No.40及No.41是比较例。
需要说明的是,针对试料No.22~41的全部,在一次热处理的条件中,将规定第一氧分压的α设为9.0×10-6,将第一温度设为600℃,将热处理时间设为1.0小时。
另外,如图6所示,针对得到的各试料的初始磁导率及磁损耗进行了测定。针对初始磁导率,利用LCR测量仪对频率为150kHz时的磁导率进行了测定。针对磁损耗,使用交流B-H曲线测定机,对测定频率为100kHz、测定磁通密度为0.1T时的各试料的磁损耗进行了测定。
各试料的初始磁导率及磁损耗如图6所示。在本实施例的试料No.23~25、27~32、34~36中,得到初始磁导率为100以上的值。与此相对,在比较例的试料No.22、26、33、37~41中,初始磁导率是2位数的值。即,在本实施例的试料No.23~25、27~32、34~36中,得到与比较例的试料No.22、26、33、37~41相比初始磁导率较大这样的结果。
另外,在本实施例的试料No.23~25、27~32、34~36中,得到磁损耗为1700以下的值。与此相对,在比较例的试料No.22、26、33、37~41中,得到磁损耗为2200以上的值。即,在本实施例的试料No.23~25、27~32、34~36中,得到与比较例的试料No.22、26、33、37~41相比磁损耗较小这样的结果。
更详细而言,关于变更了第二氧分压时的效果,若比较第二温度为600℃的试料No.23与试料No.38,则初始磁导率及磁损耗被观察到显著差异。与此相对,即使比较第二温度同样为600℃的试料No.23与试料No.34,初始磁导率及磁损耗也没有被观察到试料No.23与试料No.38的初始磁导率及磁损耗那样的差异。另外,即使在比较了第二温度同样为600℃的试料No.34与试料No.40的情况下,与比较试料No.23和试料No.38时同样地,初始磁导率及磁损耗也被观察到显著差异。
另外,若比较第二温度为1000℃的试料No.25与试料No.39,与比较试料No.23和试料No.38时同样地,初始磁导率及磁损耗被观察到显著差异。另外,即使在比较了第二温度同样为1000℃的试料No.36与试料No.41的情况下,与比较试料No.25和试料No.39时同样地,初始磁导率及磁损耗也被观察到显著差异。
由此,可以说通过将规定第二氧分压的α设为4.5×10-3以上且6.0×103以下,能够得到初始磁导率较大且磁损耗较小的复合磁性体2。
另外,关于变更了第二温度时的效果,若比较规定第二氧分压的α为4.5×10-3的试料No.22与试料No.23,则初始磁导率及磁损耗被观察到显著差异。与此相对,即使分别比较规定第二氧分压的α同样为4.5×10-3的试料No.23与试料No.24、以及试料No.24与试料No.25,初始磁导率及磁损耗也没有被观察到试料No.22与试料No.23的初始磁导率及磁损耗那样的差异。
另外,若比较规定第二氧分压的α为4.5×10-3的试料No.25与试料No.26,则与比较试料No.22和试料No.23时同样地,初始磁导率及磁损耗被观察到显著差异。即使在比较了规定第二氧分压的α为6.0×103的试料No.33与试料No.34的情况下,以及在比较了规定第二氧分压的α同样为6.0×103的试料No.36与试料No.37的情况下,与比较试料No.22和试料No.23时同样地,初始磁导率及磁损耗也被观察到显著差异。
由此,可以说通过将第二温度设为600℃以上且1000℃以下,能够得到初始磁导率较大且磁损耗较小的复合磁性体2。
根据以上,在成形体的二次热处理工序中,可知晓通过将规定第二氧分压的α设为4.5×10-3以上且6.0×103以下,将第二温度设为600℃以上且1000℃以下,能够得到初始磁导率及磁损耗良好的复合磁性体2。
[1-4.复合磁性体的磁特性]
以下,对上述的复合磁性体2的磁特性以及一次热处理工序及二次热处理工序的意义进行说明。
通常,在金属系的复合磁性体中,磁滞损耗和涡流损耗是复合磁性体的主要磁损耗的原因。当将磁损耗设为PL、将磁滞损耗设为Ph、将涡流损耗设为Pe时,磁损耗PL由以下的(式2)表示。
PL=Ph+Pe+Pr···(式2)
需要说明的是,在(式2)中,Pr是磁滞损耗及涡流损耗以外的残留损耗。
这里,当将测定磁通密度设为Bm、将测定频率设为f、将比电阻值设为ρ、将涡流尺寸设为d时,磁损耗PL由以下的(式3)表示。
PL=Kh·Bm3·f+Ke·Bm2·f2·d2/ρ+Pr···(式3)
需要说明的是,在(式3)中,Kh、Ke是常数。
根据(式2)及(式3),磁滞损耗Ph由Ph=Kh·Bm3·f表示,涡流损耗Pe由Pe=Ke·Bm2·f2·d2/ρ表示。
这里,磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe均包含测定频率f作为参数,因此,磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe的值依赖于使用复合磁性体的频率。尤其是涡流损耗Pe包含f2作为参数,因此,频率变化的影响较大。因此,在高频带下使用复合磁性体的情况下,涡流损耗尤其成为问题,因此,对复合磁性体要求抑制涡流的产生的结构。
为了抑制涡流的产生,如现有技术所示,考虑利用绝缘膜来覆盖金属磁性材料的表面。通过利用绝缘膜覆盖金属磁性材料的表面,在多个磁性材料的颗粒之间存在绝缘膜,因此,涡流在多个磁性材料的颗粒之间不流动,所以涡流的路径变短。由此,能够减小复合磁性材料的涡流损耗。关于在金属磁性材料的表面形成绝缘膜,例如存在对复合磁性材料进行热处理而在表面形成氧化膜这样的方法。
图7是示出复合磁性材料的热处理温度与磁损耗及保磁力之间的关系的图。如图7所示,越增加复合磁性材料的热处理温度,磁损耗PL越下降。因此,在高温下对复合磁性材料进行热处理可以说是为了使磁损耗PL下降而有效的方法。
另外,在高温下对复合磁性材料进行热处理的情况下,形成于金属磁性材料的表面的绝缘被膜也可能被破坏。在在图7所示的磁损耗PL的曲线图中,虚线所示的曲线图示出在高温下对复合磁性材料进行了热处理时绝缘被膜被破坏的情况。当绝缘被膜被破坏时,涡流在多个复合磁性材料之间流动,涡流的路径变长,因此,磁损耗PL急剧地增加。
根据这一点,复合磁性材料的热处理的温度设定及调整困难,以往,以800℃以下的温度进行了复合磁性材料的热处理。但是,为了充分地缓和残留应力,要求将热处理温度提升至比以往的热处理温度高的1000℃左右的温度。因此,需要如下技术:能够在金属磁性材料的表面形成绝缘被膜,并且,在绝缘被膜不会过厚且绝缘被膜不被破坏的温度下对复合磁性材料进行热处理。
对此,如上所述,在本实施方式中,作为热处理工序而设置有一次热处理工序和二次热处理工序。在一次热处理工序中,将热处理温度(第一温度)设为500℃以上且800℃以下,在二次热处理工序中,将热处理温度(第二温度)设为600℃以上且1000℃以下。另外,在一次热处理工序中,将规定氧分压(第一氧分压)的α设为4.5×10-6以上且5.0×10-4以下。另外,在二次热处理工序中,将规定氧分压(第二氧分压)的α设为4.5×10-3以上且6.0×103以下。
在一次热处理工序中,通过将第一温度设为以往程度的500℃以上且800℃以下,从而构成复合磁性体2的Fe-Si系的金属磁性材料20的Si原子与氧结合,在复合磁性体的表面形成Si氧化物被膜22。由此,金属磁性材料20成为被Si氧化物被膜22绝缘的结构。
另外,在二次热处理工序中,通过将第二温度设为比第一温度高的600℃以上且1000℃以下,能够充分地缓和复合磁性体2的残留应力。另外,在一次热处理工序中已经在金属磁性材料20的表面形成了Si氧化物被膜22,因此,金属磁性材料20的进一步的氧化难以进展,抑制了Si氧化物被膜22较厚地形成至金属磁性材料20的内部。
另外,在二次热处理工序中,虽然未形成Si氧化物被膜22,但将第二氧分压设定得比第一氧分压高,因此,处于氧化进展的趋势。因此,Fe从金属磁性材料20析出到Si氧化物被膜22的表面,Fe原子与氧结合。由此,在Si氧化物被膜22的表面形成Fe氧化物层24。通过形成Fe氧化物层24,Si氧化物被膜22被加强,因此,即使对金属磁性材料20在高温下进行热处理,Si氧化物被膜22也不被破坏,能够确保金属磁性材料20的表面的绝缘性。由此,能够降低金属磁性材料20的涡流损耗。因此,能够实现具有高的磁特性的复合磁性体。
需要说明的是,Fe氧化物层24形成于Si氧化物被膜22的表面的至少一部分即可。Fe氧化物层24也可以覆盖Si氧化物被膜22的全部表面。
[1-5.效果等]
以上,本实施方式的复合磁性体的制造方法包括:加压成形工序,在该加压成形工序中,将Fe-Si系的金属磁性材料加压成形为规定的形状;一次热处理工序,在该一次热处理工序中,在第一氧分压的气氛中对所述金属磁性材料进行热处理,在所述金属磁性材料的表面形成Si氧化物被膜;以及二次热处理工序,在该二次热处理工序中,在比所述第一氧分压高的第二氧分压的气氛中对所述一次热处理工序后的所述金属磁性材料进行热处理,在所述Si氧化物被膜的表面的至少一部分形成Fe氧化物层。
根据该结构,作为由Fe-Si系的金属磁性材料构成的复合磁性体的热处理工序,设置有在第一氧分压的气氛中进行热处理的一次热处理工序、以及在比第一氧分压高的第二氧分压的气氛中进行热处理的二次热处理工序,由此,能够在金属磁性材料的表面首先形成Si氧化物被膜,进而在Si氧化物被膜的表面形成Fe氧化物层。由此,Si氧化物被膜被Fe氧化物层加强,成为难以破坏的结构。因此,能够利用Si氧化物被膜来确保金属磁性材料的绝缘性,能够提供具有高的磁特性的复合磁性体。
另外,也可以是,在所述一次热处理工序中,以第一温度对所述金属磁性材料进行热处理,在所述二次热处理工序中,以比所述第一温度高的第二温度对所述金属磁性材料进行热处理。
根据该结构,通过以第一温度对金属磁性材料进行热处理,能够在金属磁性材料的表面形成Si氧化物被膜,通过以比第一温度高的第二温度进行热处理,能够在不破坏Si氧化物被膜的状态下在Si氧化物被膜的表面形成Fe氧化物层。因此,能够利用Si氧化物被膜来确保金属磁性材料的绝缘性,能够提供具有高的磁特性的复合磁性体。
另外,也可以在所述一次热处理工序之前,进行所述加压成形工序以及将所述加压成形后的所述金属磁性材料脱脂的脱脂工序,与所述一次热处理工序连续地进行所述二次热处理工序。
根据该结构,不形成金属磁性材料被Si氧化物被膜及Fe氧化物层覆盖的粉体,就能够从Fe-Si系的金属磁性材料形成复合磁性体。因此,能够简化复合磁性体的制造工序。
另外,与所述一次热处理工序连续地进行所述二次热处理工序之后,进行所述加压成形工序,在进行所述加压成形工序之后,还可以包括利用与所述第二温度相同程度的第三温度来缓和所述金属磁性材料的形变的形变缓和工序。
根据该结构,在制造过程中,能够利用Si氧化物被膜来确保金属磁性材料的绝缘性,形成具有高的磁特性的磁性粉体,因此,通过对该磁性粉体进行加压成形,能够形成各种形状的复合磁性体。由此,能够提供具有高的磁特性的各种形状的复合磁性体。
另外,本实施方式的磁性粉体具备:Fe-Si系的金属磁性材料;覆盖所述金属磁性材料的表面的Si氧化物被膜;以及形成于所述Si氧化物被膜的表面的至少一部分的Fe氧化物层。
根据该结构,能够提供具有高的磁特性的磁性粉体。
另外,本实施方式的复合磁性体是将具有上述特征的多个磁性粉体加压成形为规定的形状而成的复合磁性体。
根据该结构,能够提供具有高的磁特性的复合磁性体。
另外,本实施方式的线圈部件具备:具有上述特征的复合磁性体;以及卷绕在所述复合磁性体的周围的导体。
根据该结构,能够提供具有高的磁特性的线圈部件。
(实施方式2)
接下来,对实施方式2进行说明。在实施方式1中,以对金属磁性材料20进行加压成形而成的复合磁性体2为例进行了说明,但在本实施方式中,针对由金属磁性材料20构成的磁性粉体20a进行说明。
[2-1.磁性粉体的结构]
图8是示出本实施方式的磁性粉体20a的结构的剖视图。如图8所示,磁性粉体20a与实施方式1所示的复合磁性体2同样由Fe-Si系的金属磁性材料20构成。在金属磁性材料20的表面形成有Si氧化物被膜22。另外,在Si氧化物被膜22的表面的至少一部分形成有Fe氧化物层24。
Fe-Si系的金属磁性材料20与实施方式1同样,以Fe、Si作为主成分,即使包含不可避免的杂质也可得到同样的效果。本实施方式中的Si的作用为形成基于热处理的Si氧化物被膜22以及提高软磁特性。通过Si的添加,具有减小磁各向异性、磁致伸缩常数并且提高电阻而降低涡流损耗的效果。作为Si添加量,优选为1重量%以上且8重量%以下。当少于1重量%时,软磁特性的改善效果缺乏,当多于8重量%时,饱和磁化的下降较大,直流叠加特性下降。本实施方式所使用的金属磁性材料20的制作方法没有特别限定,能够使用各种雾化法、各种粉碎粉。
Si氧化物被膜22与实施方式1所示的Si氧化物被膜22同样,例如由SiO2构成。Si氧化物被膜22是通过将Fe-Si系的金属磁性材料20的表面氧化而产生的被膜。Si氧化物被膜22覆盖金属磁性材料20的全部表面。利用Si氧化物被膜22,金属磁性材料20被绝缘。
Fe氧化物层24与实施方式1所示的Fe氧化物层24同样,例如由FeO、Fe2O3、Fe3O4等构成。Fe氧化物层24是通过Fe析出至Si氧化物被膜22的表面并被氧化而产生的层。Fe氧化物层24形成于Si氧化物被膜22的表面的至少一部分。通过存在Fe氧化物层24,Si氧化物被膜22被加强,成为难以破坏的结构。由此,牢固地确保了金属磁性材料20的绝缘性。需要说明的是,Fe氧化物层24也可以覆盖Si氧化物被膜22的全部表面。
[2-2.磁性粉体及复合磁性体的制造方法]
以下,对本实施方式的磁性粉体20a的制造方法及使用了该磁性粉体20a的复合磁性体的制造方法进行说明。图9是示出本实施方式的磁性粉体20a的制造工序的流程图。
如图9所示,首先准备金属磁性材料20的原料(步骤S20)。作为金属磁性材料20的原料,例如,使用作为Fe与Si的合金的、Si的含有量为1重量%以上且8重量%以下的金属磁软性粉末(FeSi金属粉)。
接下来,进行金属磁软性粉末的热处理。在本实施方式中,热处理的工序与实施方式1所示的复合磁性体2的热处理同样,包括一次热处理工序和二次热处理工序。在一次热处理工序中,利用第一氧分压及第一温度,进行加压成形后的FeSi金属粉的热处理(步骤S21)。规定第一氧分压的α为4.5×10-6以上且5.0×10-4以下。第一温度为500℃以上且800℃以下。进行一次热处理工序的时间为几十分~几小时。例如,也可以将规定第一氧分压的α设为9.0×10-6,将第一温度设为600℃,将进行一次热处理工序的时间设为1小时。
通过进行一次热处理工序,在金属磁性材料20的表面形成Si氧化物被膜22。Si氧化物被膜22例如是厚度为10nm左右的SiO2膜。Si氧化物被膜22也可以为1nm以上且200nm以下的厚度。通过形成Si氧化物被膜22,金属磁性材料20的进一步的氧化难以进展,成为被Si氧化物被膜22绝缘的结构。
然后,与一次热处理工序连续地进行二次热处理工序(步骤S22)。在二次热处理工序中,利用第二氧分压及第二温度,进行形成有Si氧化物被膜22的金属磁性材料20的热处理。规定第二氧分压的α为4.5×10-3以上且6.0×103以下。第二温度为600℃以上且1000℃以下。进行二次热处理工序的时间是几十分~几小时。例如,也可以将规定第二氧分压的α设为5.0×10,将第二温度设为850℃,将进行二次热处理工序的时间设为0.5小时。
通过进行二次热处理工序,在覆盖金属磁性材料20的表面的Si氧化物被膜22的表面上析出金属磁性材料20所含的Fe,在Si氧化物被膜22的表面的至少一部分形成Fe氧化物层24。Fe氧化物层24例如在Si氧化物被膜22的表面以厚度50nm左右形成为岛状。Fe氧化物层24也可以为10nm以上且200nm以下的厚度。通过形成Fe氧化物层24,Si氧化物被膜22被Fe氧化物层24加强,成为难以破坏的结构。
接下来,对进行了二次热处理的金属磁性材料20进行加压成形,与实施方式1所示的复合磁性体2同样地,形成圆筒状的复合磁性体。
首先,准备作为对金属磁性材料20进行加压成形时的粘合剂而使用的树脂及用于容易使金属磁性材料20混炼、分散的有机溶剂。树脂例如使用丙烯酸树脂、丁缩醛树脂等。另外,有机溶剂例如使用甲苯、乙醇等。需要说明的是,树脂及有机溶剂的准备也可以不在二次热处理之后进行,还可以在准备金属磁性材料20的原料的工序中进行。
接下来,对热处理后的金属磁性材料20、以及树脂及有机溶剂分别进行称量。然后,将称量好的树脂及有机溶剂添加到热处理后的金属磁性材料20中(步骤S23),使金属磁性材料20混炼、分散(步骤S24)。金属磁性材料20的混炼、分散是通过将称量好的金属磁性材料20以及树脂及有机溶剂放入容器中并利用旋转球磨机使其混合并分散而进行的。需要说明的是,金属磁性材料20的混炼、分散不局限于使用了旋转球磨机的混炼、分散,也可以采用其他的混合方法。在金属磁性材料20的混炼、分散之后使金属磁性材料20干燥,由此去除有机溶剂。
接下来,对混炼、分散后的金属磁性材料20进行加压成形(步骤S25)。具体而言,将混炼、分散后的金属磁性材料20放入成形模具中并进行压缩,来制作成形体。此时,例如以一定压力6ton/cm2以上且20ton/cm2以下进行单轴成形。成形体的形状例如也可以如图1所示的复合磁性体2那样为圆筒状的形状。
然后,例如在氮气等非活性气体气氛中或者大气中,以200℃以上且450℃以下的温度对成形体进行加热,进行脱脂(步骤S26)。由此,去除成形体所含的作为粘合剂的树脂。需要说明的是,也可以省略进行脱脂的工序(步骤S26)。在该情况下,成形体所含的作为粘合剂的树脂通过之后的形变缓和处理(步骤S27)被去除。
进而,为了缓和加压成形后的金属磁性材料20的残留应力,进行形变缓和处理(步骤S27)。步骤S27是形变缓和工序。形变缓和处理例如是通过在规定氧分压的α为6.0×103以下的气氛中以第三温度对金属磁性材料20进行热处理而进行的。在形变缓和工序中,也可以在氮、氩或氦等的气氛中进行热处理。规定氧分压的α也可以超过6.0×103。第三温度例如是600℃以上且1000℃以下,是与第二温度相同程度的温度。由此,金属磁性材料20的磁滞损耗Ph降低。
需要说明的是,在实施方式1所示的复合磁性体2的制造方法中未设置形变缓和处理,但这是因为,在复合磁性体2的制造方法中,二次热处理兼作形变缓和处理。在复合磁性体2中,通过进行二次热处理,从而形成了Fe氧化物层24,并且金属磁性材料20的残留应力得以缓和。在形变缓和处理之后,也可以含浸粘结剂26。作为粘结剂26,例如也可以使用环氧树脂。能够利用粘结剂26来提高复合磁性体2的强度。
通过经过以上的工序,完成了金属磁性材料20的表面被Si氧化物被膜22覆盖且在Si氧化物被膜22的表面的至少一部分形成有Fe氧化物层24的使用了磁性粉体20a的复合磁性体。
需要说明的是,二次热处理工序与一次热处理工序连续地进行,但只要在一次热处理工序之后进行二次热处理工序,也可以不使热处理温度从第一温度连续地上升到第二温度。例如,也可以在一次热处理工序之后,通过使温度从第一温度暂时下降、之后加热至二次热处理工序中的第二温度来进行。另外,也可以在一次热处理工序与二次热处理工序之间,使复合磁性体2暂时暴露于大气中。另外,也可以在一次热处理工序之后,隔开规定的时间,然后进行二次热处理工序。
以上,根据本实施方式的复合磁性体,能够得到初始磁导率较大且磁损耗较小的复合磁性体。
(变形例)
需要说明的是,如图1所示,在上述实施方式中,将线圈部件1设为环形线圈,将复合磁性体2设为具有圆筒状的形状的结构,但线圈部件1及复合磁性体2不局限于该结构,也可以进行变更。例如,复合磁性体也可以构成为,由两个分割磁芯构成,在两个分割磁芯的内部保持有线圈部。
图10A是示出变形例的线圈部件100的结构的概要立体图。图10B是示出变形例的线圈部件100的结构的分解立体图。如图10A及图10B所示,线圈部件100具备两个分割磁芯120、导体130以及两个线圈支承体140。
两个分割磁芯120分别具备基台120a,在基台120a的一个面具备圆筒状的芯部120b。另外,在构成基台120a的四个边中的对置的两个边形成有从基台120a的缘部立起设置的壁部120c。芯部120b及壁部120c的距基台120a的一个面的高度相同。
两个分割磁芯120以各自的芯部120b及壁部120c抵接的方式组装。此时,导体130被配置为包围芯部120b的周围。导体130经由线圈支承体140而组入到分割磁芯120。
如图10B所示,两个线圈支承体140具备圆环状的基台140a和圆筒部140b。在圆筒部140b的内部配置有分割磁芯120的芯部120b,在圆筒部140b的外周配置有导体130。
关于这种结构的线圈部件100,也能够使用上述的金属磁性材料20来作为分割磁芯120。由此,能够提高分割磁芯120的磁损耗。
(其他实施方式等)
以上,对本公开的实施方式及变形例的复合磁性体及磁性粉体进行了说明,但本公开不局限于该实施方式。
例如,使用了上述的复合磁性体的线圈部件也包含在本发明中。作为线圈部件,例如举出高频用的电抗器,电感器,变压器等电感部件等。另外,具备上述的线圈部件的电源装置也包含在本发明中。
另外,金属磁性材料20的原料、组成比不局限于上述的组合,也可以适当变更。另外,在复合磁性体2的制造方法中,第一氧分压及第一温度以及第二氧分压及第二温度不局限于上述的值,也可以适当变更。
另外,在复合磁性体的制造方法中,成为金属磁性材料的粘结剂的树脂及有机溶剂不局限于上述的树脂及有机溶剂,也可以适当变更。
另外,Fe-Si系的金属磁性材料的混炼、分散的方法及金属磁性材料、树脂及有机溶剂等的混合的方法不局限于上述的利用旋转球磨机进行的混炼、分散,也可以使用其他的混合方法。
另外,二次热处理工序与一次热处理工序连续地进行,但只要在一次热处理工序之后进行二次热处理工序,也可以不使热处理温度从第一温度连续地上升到第二温度。例如,也可以在一次热处理工序之后,通过使温度从第一温度暂时下降、然后加热至二次热处理工序中的第二温度来进行。另外,在一次热处理工序与二次热处理工序之间,也可以使复合磁性体2暂时暴露于大气中。另外,也可以在一次热处理工序之后,隔开规定的时间,然后进行二次热处理工序。
另外,关于一次热处理及二次热处理的方法,即、热处理的方法,不局限于上述的方法,也可以使用其他方法。另外,上述的各步骤中的压力、温度及时间是一例,也可以采用其他的压力、温度及时间。
另外,本公开不局限于该实施方式。只要不脱离本公开的主旨,则对本实施方式实施了本领域技术人员能够想到的各种变形而得到的实施方式、将不同的实施方式中的构成要素组合而构筑的方式也可以包含在一个或多个方式的范围内。
产业上的可利用性
本公开的磁性材料能够应用于高频用的电感器、变压器的磁芯的材料等。
附图标记说明:
1、100 线圈部件;
2 复合磁性体;
3、130 导体;
20 金属磁性材料;
20a 磁性粉体;
22 Si氧化物被膜;
24 Fe氧化物层;
26 粘结剂;
120 分割磁芯(复合磁性体);
120a 基台;
120b 芯部;
120c 壁部;
140 线圈支承体;
140a 基部;
140b 圆筒部。

Claims (7)

1.一种复合磁性体的制造方法,包括:
加压成形工序,在该加压成形工序中,将Fe-Si系的金属磁性材料加压成形为规定的形状;
一次热处理工序,在该一次热处理工序中,在第一氧分压的气氛中对所述金属磁性材料进行热处理,在所述金属磁性材料的表面形成Si氧化物被膜;以及
二次热处理工序,在该二次热处理工序中,在比所述第一氧分压高的第二氧分压的气氛中对所述一次热处理工序后的所述金属磁性材料进行热处理,在所述Si氧化物被膜的表面的至少一部分形成Fe氧化物层。
2.根据权利要求1所述的复合磁性体的制造方法,其中,
在所述一次热处理工序中,以第一温度对所述金属磁性材料进行热处理,
在所述二次热处理工序中,以比所述第一温度高的第二温度对所述金属磁性材料进行热处理。
3.根据权利要求1或2所述的复合磁性体的制造方法,其中,
在所述一次热处理工序之前,进行所述加压成形工序以及将所述加压成形后的所述金属磁性材料脱脂的脱脂工序,
与所述一次热处理工序连续地进行所述二次热处理工序。
4.根据权利要求2所述的复合磁性体的制造方法,其中,
在与所述一次热处理工序连续地进行所述二次热处理工序之后,进行所述加压成形工序,
在进行所述加压成形工序之后,还包括形变缓和工序,在该形变缓和工序中,通过与所述第二温度相同程度的第三温度来缓和所述金属磁性材料的形变。
5.一种磁性粉体,具备:
Fe-Si系的金属磁性材料;
Si氧化物被膜,其覆盖所述金属磁性材料的表面;以及
Fe氧化物层,其形成于所述Si氧化物被膜的表面的至少一部分。
6.一种复合磁性体,通过将权利要求5所述的多个磁性粉体加压成形为规定的形状而成。
7.一种线圈部件,具备:
权利要求6所述的复合磁性体;以及
导体,其卷绕在所述复合磁性体的周围。
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