CN110880395B - 软磁性体组合物、磁芯和线圈型电子部件 - Google Patents

软磁性体组合物、磁芯和线圈型电子部件 Download PDF

Info

Publication number
CN110880395B
CN110880395B CN201910747556.XA CN201910747556A CN110880395B CN 110880395 B CN110880395 B CN 110880395B CN 201910747556 A CN201910747556 A CN 201910747556A CN 110880395 B CN110880395 B CN 110880395B
Authority
CN
China
Prior art keywords
soft magnetic
silicon
magnetic alloy
alloy particles
mass
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.)
Active
Application number
CN201910747556.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110880395A (zh
Inventor
松野谦一郎
伊藤守
涩谷好孝
三浦隆之
伊东直树
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.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK 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 TDK Corp filed Critical TDK Corp
Publication of CN110880395A publication Critical patent/CN110880395A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110880395B publication Critical patent/CN110880395B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets 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
    • H01F1/14—Magnets 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
    • H01F1/20—Magnets 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 in the form of particles, e.g. powder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets 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
    • H01F1/14—Magnets 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
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets 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
    • H01F1/14—Magnets 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
    • H01F1/20—Magnets 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 in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22—Magnets 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 in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/24—Magnets 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 in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/255—Magnetic cores made from particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/08—Cores, Yokes, or armatures made from powder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够实现高初始磁导率的软磁性体组合物、磁芯和线圈型电子部件。本发明的软磁性体组合物具有多个软磁性合金颗粒，软磁性合金颗粒含有元素M和铁，元素M的离子化倾向比硅强，在软磁性合金颗粒之间的区域内具有作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物。

Description

软磁性体组合物、磁芯和线圈型电子部件
技术领域
本发明涉及软磁性体组合物、磁芯和线圈型电子部件。
背景技术
金属磁性体与铁氧体相比，具有能够得到高饱和磁通密度的优点。作为这种金属磁性体，已知有Fe－Si－Al系合金和Fe－Si－Cr系合金等。
在专利文献1中，提出了使用含有铬、铝和硅且提高了磁导率的磁性体的线圈型电子部件。
作为线圈型电子部件，例如可以举出电感器、EMC用线圈、变压器等。
近年来，用于这些线圈型电子部件的磁性体越来越要求初始磁导率的进一步提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－249774号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明就是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供一种能够实现高初始磁导率的软磁性体组合物、磁芯和线圈型电子部件。
用于解决技术问题的技术方案
为了实现上述目的，本发明的软磁性体组合物的特征在于，
具有多个软磁性合金颗粒，
上述软磁性合金颗粒含有元素M和铁，
上述元素M的离子化倾向比硅强，
在上述软磁性合金颗粒之间的区域内具有作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物。
本发明的软磁性体组合物中，软磁性合金颗粒含有元素M，且在软磁性合金颗粒之间的区域内具有作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物，由此，能够实现高初始磁导率。
在将上述软磁性合金颗粒之间的区域内的硅的质量相对于硅、元素M和铁的合计质量的比率最大的部位设为峰值位置时，
优选上述作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物存在于上述峰值位置。
本发明的软磁性体组合物中，作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物存在于峰值位置，由此，能够实现高初始磁导率。
优选上述软磁性体组合中，在上述峰值位置，元素M相对于硅的质量比率M/Si为0.05以上。
本发明的软磁性体组合物中，M/Si为规定值以上，由此，能够实现高初始磁导率。
优选在包含上述峰值位置在内的规定范围内，硅和元素M连续存在，上述规定范围是相邻的软磁性合金颗粒之间的距离的50％以上的范围。
本发明的软磁性体组合物中，在规定范围内硅和元素M连续存在，由此，能够实现高初始磁导率。
另外，本发明的磁芯由上述任一项所述的软磁性体组合物构成。
优选在上述磁芯的表面的至少一部分形成有覆盖层。
本发明的线圈型电子部件具有上述磁芯。作为线圈型电子部件，没有特别限定，可以例示电感器、EMC用线圈、变压器等电子部件。特别适合于能够在电路板上面安装的小型化的线圈型电子部件。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的磁芯；
图2是图1所示的磁芯的主要部分放大截面图；
图3是表示进行EDS分析时的观测点的磁芯的主要部分放大截面图；
图4是晶格的近场衍射图案；
图5是非晶层的选区衍射图案(selected area diffraction pattern)；
图6是本发明实施例的实施例3的EDS分析结果；
图7是本发明比较例的比较例2的EDS分析结果
图8是本发明实施例的实施例12的EDS分析结果；
图9是本发明比较例的比较例13的EDS分析结果；
图10是本发明实施例的实施例3的EDS分析结果。
附图标记说明
21、22…软磁性合金颗粒
30、31…软磁性合金颗粒之间的区域
具体实施方式
下面，基于附图所示的实施方式对本发明进行说明。
本实施方式的线圈型电子部件的磁芯是通过压粉成型而成型的磁芯(压粉磁芯)。压粉成型是通过在冲压机械的模具内填充含有软磁性合金粉末的材料，在规定的压力下加压实施压缩成型而得到成型体的方法。
作为本实施方式的磁芯(磁芯)的形状，除图1所示的环型以外，还可例示FT型、ET型、EI型、UU型、EE型、EER型、UI型、鼓型、壶型、杯型等。通过在该磁芯的周围卷绕一根或多根导线，能够得到所期望的线圈型电子部件。
本实施方式的线圈型电子部件用的磁芯由软磁性体组合物构成。
如图2所示，本实施方式的软磁性体组合物具有多个软磁性合金颗粒21、22。另外，在本实施方式中，将从相邻的一个软磁性合金颗粒21到另一个软磁性合金颗粒22的区域作为软磁性合金颗粒之间的区域30、31。
本实施方式的软磁性合金颗粒21、22含有元素M和铁(Fe)。本实施方式的软磁性合金颗粒21、22除此以外还可以含有硅(Si)、碳(C)或锌(Zn)，但没有特别限定。
元素M的离子化倾向比硅(Si)强。另外，元素M具有在软磁性合金颗粒21、22的表面形成氧化覆膜的倾向。作为元素M，例如可以举出铬(Cr)、铝(Al)、镁(Mg)、钛(Ti)、锆(Zr)、锰(Mn)、锌(Zn)，但从在铁合金颗粒上形成均匀的氧化覆膜的观点来看，优选铬(Cr)或铝(Al)。另外，作为元素M，并不局限于一种，也可以使用多种元素。
本实施方式的软磁性合金颗粒21、22中，例如在元素M为铬(Cr)的情况下，含有以Cr换算计1～9质量％的铬(Cr)、以Si换算计0～9质量％的硅(Si)，剩余部分由铁(Fe)构成。
另外，本实施方式的软磁性合金颗粒21、22中，例如在元素M为铝(Al)的情况下，含有以Al换算计1～9质量％的铝(Al)、以Si换算计0～14质量％的硅(Si)，剩余部分由铁(Fe)构成。
本实施方式的软磁性合金颗粒21、22中的铬(Cr)的含量以Cr换算计优选为1～9质量％。由此，容易在软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31内形成作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物，并且磁芯的强度良好。从上述观点来看，软磁性合金颗粒21、22中的铬(Cr)的含量以Cr换算计更优选为3～7质量％。
本实施方式的软磁性合金颗粒21、22中的铝(Al)的含量以Al换算计优选为1～9质量％。由此，容易在软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31内形成作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物，并且磁芯的强度良好。从上述观点来看，软磁性合金颗粒21、22中的铝(Al)的含量以Al换算计更优选为3～7质量％。
本实施方式的软磁性合金颗粒21、22中的硅(Si)的含量以Si换算计优选为0～9质量％，更优选为2～8.5质量％。
在本实施方式的软磁性合金颗粒21、22中，剩余部分也可以仅由铁(Fe)构成。
本实施方式的软磁性体组合物有时除了含有上述软磁性合金颗粒21、22的构成成分以外，还含有碳(C)和锌(Zn)等成分。
本实施方式的软磁性体组合物中的碳(C)的含量优选低于0.05质量％，更优选为0.01～0.04质量％。
本实施方式的软磁性体组合物中的锌(Zn)的含量优选为0.004～0.2质量％，更优选为0.01～0.2质量％。
此外，在本实施方式的软磁性体组合物中，除了含有上述成分以外，还可以还含有不可避免的杂质。
本实施方式的软磁性合金颗粒21、22的平均结晶粒径优选为4～60μm。通过将平均结晶粒径设为上述范围，能够容易实现磁芯的薄层化。
以下，将“软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31内的硅(Si)、元素M或铁(Fe)的质量相对于硅(Si)、元素M和铁(Fe)的合计质量的比率”设为“三元素质量比率”。
另外，将硅(Si)的三元素质量比率最大的部位设为“峰值位置”。
在本实施方式中，在软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31内存在作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物。由此，能够得到可实现高初始磁导率的软磁性体组合物。
从上述观点来看，作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物优选存在于峰值位置。
此外，Si－M氧化物是主要由硅(Si)、元素M和氧(O)构成的氧化物。另外，Si－M复合氧化物是含有硅(Si)、元素M和氧(O)，并且还含有这三种成分(Si、M及O)以外的元素的氧化物。
作为Si－M复合氧化物所含的三种成分(Si、元素M和O)以外的元素，可以举出钒(V)、镍(Ni)或铜(Cu)。
在Si－M氧化物中，相对于硅(Si)、元素M和氧(O)的合计质量100质量％而言，含有合计低于0.1质量％的硅(Si)、元素M和氧(O)以外的元素。
作为Si－M氧化物所含的三种成分(Si、元素M和O)以外的元素，可以举出钒(V)、镍(Ni)或铜(Cu)。
在本实施方式中，认为构成Si－M氧化物或Si－M复合氧化物的硅(Si)包含非来源于软磁性合金颗粒21、22所含有的元素的硅(Si)。非来源于软磁性合金颗粒21、22所含有的元素的硅(Si)认为来源于例如有机硅树脂所含的硅(Si)，但没有特别限定。
在本实施方式中，在峰值位置，元素M相对于硅(Si)的质量比率M/Si优选为0.05以上。由此，能够得到可实现高初始磁导率的软磁性体组合物。
在本实施方式中，作为判断Si－M氧化物或Si－M复合氧化物是否存在于软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31内的方法，以下表示具体方法，但没有特别限定。
首先，通过使用扫描透射型电子显微镜(STEM)观察磁芯的截面，来判别软磁性合金颗粒21、22和软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31。具体而言，利用STEM拍摄磁芯的截面，得到明视野(BF)像。在该明视野像中，将存在于软磁性合金颗粒21、22和软磁性合金颗粒21、22之间且具有与该软磁性合金颗粒21、22不同的对比度的区域设为软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31。是否具有不同对比度的判断可以通过目视来进行，也可以利用进行图像处理的软件等来判断。
关于软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31的组成，如图3所示，在任意选择的观测线X上，使用STEM所附带的分辨率足够高的EDS装置，进行EDS分析。图10表示本实施方式的EDS分析的结果。图10的纵轴表示氧(O)、硅(Si)、元素M或铁(Fe)的质量相对于氧(O)、硅(Si)、元素M和铁(Fe)的合计质量的比率(以下，设为“四元素质量比率”)，横轴表示距起点的距离。这里，“起点”是软磁性合金颗粒21内的任意点。
在图10中，用双点划线表示氧(O)的四元素质量比率，用实线表示硅(Si)的四元素质量比率，用虚线表示铬(Cr)的四元素质量比率，用点划线表示铁(Fe)的四元素质量比率。
在图10中，就距起点的距离为0～0.36μm的区间而言，铁(Fe)的四元素质量比率在98质量％附近基本恒定。该区间是一个软磁性合金颗粒21。
在图10中，就距起点的距离为0.36μm～0.65μm的区间而言，铁(Fe)的四元素质量比率起初下降，在0质量％附近基本恒定，之后开始上升。该区间是软磁性合金颗粒21、22之间的区域31。
而且，在图10中，就距起点的距离为が0.65μm～1.0μm的区间而言，铁(Fe)的四元素质量比率再次在98质量％附近基本恒定。该区间是另一个软磁性合金颗粒22。
例如，在本实施方式中，如图10所示，在相同位置上的氧(O)的四元素质量比率为8～65质量％、硅(Si)的四元素质量比率为8～65质量％、元素M的四元素质量比率为8～65质量％的情况下，判断为其位置是Si－M氧化物或Si－M复合氧化物，但没有特别限定。
此外，将氧(O)的映射图像、硅(Si)的映射图像、元素M的映射图像进行比较，如果在相同位置存在氧(O)、硅(Si)、元素M，则也可判断为其位置是Si－M氧化物或Si－M复合氧化物。
在本实施方式中，作为判断Si－M氧化物或Si－M复合氧化物是否为非晶层的方法，没有特定限定，例如，可以通过对扫描透射型电子显微镜(TEM)的倒易晶格空间的选区衍射图案(SADP)进行分析来判断。在选区衍射图案中，在具有规则的结晶结构的情况下，如图4所示，观察到反映结晶结构的各衍射斑点。另一方面，在不具有规则的结晶结构的非晶层的情况下，如图5所示，观察到以中心的斑点为中心的同心圆。另外，在非晶层的情况下，没有观察到中心斑点以外的明显的衍射斑点。
在本实施方式中，如图6和图8所示，在软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31中，优选在包含峰值位置在内的规定的范围内，硅(Si)和元素M连续存在。这里，规定的范围优选为相邻软磁性合金颗粒之间的距离的50％以上的范围。由此，能够得到可实现高初始磁导率的软磁性体组合物。
此外，所谓硅(Si)在规定的范围内连续，是指在规定的范围内，硅(Si)的三元素质量比率优选为5质量％以上，更优选为8质量％以上。
另外，所谓元素M在规定的范围内连续，是指在规定的范围内，元素M的三元素质量比率优选为8质量％以上，更优选为10质量％以上。
此外，在元素M为铬(Cr)的情况下，包含峰值位置在内的规定的范围优选为相邻软磁性合金颗粒21、22之间的距离的80％以上。由此，能够得到可实现高初始磁导率的软磁性体组合物。
规定范围的长度优选为0.01～0.4μm，更优选为0.01～0.1μm。
本实施方式的峰值位置上的组成在元素M为铬(Cr)的情况下，例如，硅(Si)的三元素质量比率为50～90质量％，铬(Cr)的三元素质量比率为50～10质量％，剩余部分由铁(Fe)构成。
在本实施方式的磁芯的表面的至少局部也可以形成有覆盖层。由此，能够进一步提高磁芯的初始磁导率。
作为覆盖层的材质，没有特别限制，例如可例示玻璃组合物、SiO2、B2O3、ZrO2或树脂。此外，覆盖层也可以由多种材质构成，还可以具有由多个层构成的层叠构造。
覆盖层例如也可以形成在磁芯表面的至少一部分。相对于磁芯的表面积而言的形成覆盖层的比例(覆盖率)优选为50～100％。覆盖率越高，作为防止磁芯的缺陷等的保护层的作用也越大。从上述观点来看，覆盖率更优选为90～100％。
接着，对本实施方式的磁芯的制造方法的一例进行说明。
本实施方式的磁芯能够通过将含有软磁性合金粉末和粘合剂(粘合树脂)的成型体进行烧制来制作。下面，对本实施方式的磁芯的优选的制造方法进行详细描述。
本实施方式的制造方法优选具有如下工序：
将软磁性合金粉末和粘合剂混合，得到混合物的工序；
使混合物干燥，形成造粒粉的工序；
将混合物或造粒粉成型为应制作的磁芯的形状，得到成型体的工序；和
通过将所得到的成型体加热，得到磁芯的工序。
另外，也可以在磁芯上形成覆盖层。
由本实施方式的制造方法得到的磁芯由上述本实施方式的软磁性体组合物构成。
作为软磁性合金粉末，可以使用含有合金颗粒的粉末，该合金颗粒含有以Cr换算计为1～9质量％的铬(Cr)、以Si换算计为0～9质量％的硅(Si)，剩余部分由铁(Fe)构成。
软磁性合金粉末的形状没有特别限制，但从维持电感直到高磁场区域的观点来看，优选制成球状或椭圆体状。其中，从进一步增大磁芯的强度的观点来看，优选为椭圆体状。
另外，软磁性合金粉末的平均粒径优选为3～80μm。当软磁性合金粉末的平均粒径在上述范围内时，磁导率良好，并且难以产生涡流损耗，异常损耗处于降低的倾向。另外，处理起来变得容易。从上述观点来看，软磁性合金粉末的平均粒径更优选为5～20μm。
软磁性合金粉末能够通过与公知的软磁性合金粉末的制备方法同样的方法来得到。此时，能够利用气体雾化法、水雾化法、旋转盘法等来制备。其中，优选水雾化法，这是因为容易制作具有所期望的磁特性的软磁性合金粉末。
作为粘合剂，可以使用含有有机硅树脂的粘合剂。通过使用有机硅树脂作为粘合剂，在软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31内能够有效地含有非来源于软磁性合金颗粒21、22中所含的元素硅(Si)。结果，容易在软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31内形成作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物，并且即使在以比较低的成型压进行了成型的情况下，也能够进一步提高磁芯的强度。
此外，在不妨碍本发明效果的范围内，也可以含有其他粘合剂。作为其他粘合剂，例如可以举出各种有机高分子树脂、酚醛树脂、环氧树脂和水玻璃等。
粘合剂能够单独使用有机硅树脂，活着与其他粘合剂组合使用。此外，因为优选将软磁性体组合物中的碳(C)的含量限制在低于0.05质量％，所以粘合剂优选主要使用有机硅树脂。通过软磁性体组合物中的碳(C)的含量在上述范围内，能够使所要得到的磁芯的强度良好。
粘合剂的添加量根据所需的磁芯特性而不同，优选相对于软磁性合金粉末100质量％添加0.2～10质量％。通过粘合剂的添加量在上述范围内，容易在软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31内形成作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物。从上述观点来看，粘合剂的添加量更优选相对于软磁性合金粉末100质量％为0.5～6质量％。
有机硅树脂的添加量优选相对于软磁性合金粉末100质量％为0.2～8质量％。通过有机硅树脂的添加量在上述范围内，容易在软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31内形成作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物。从上述观点来看，有机硅树脂的添加量更优选相对于软磁性合金粉末100质量％为0.5～5质量％。
另外，在不妨碍本发明效果的范围内，也可以根据需要在上述混合物或造粒粉中添加有机溶剂。
作为有机溶剂，只要果是能够溶解粘合剂的有机溶剂，就没有特别限定，例如可以举出甲苯、异丙醇、丙酮、甲乙酮、氯仿、乙酸乙酯等各种溶剂。
另外，在不妨碍本发明效果的范围内，也可以根据需要在上述混合物或造粒粉中添加各种添加剂、润滑剂、增塑剂、触变剂等。
作为润滑剂，例如可以举出硬脂酸铝、硬脂酸钡、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸锶等。这些润滑剂可单独使用一种，或者组合使用两种以上。其中，从所谓的回弹小之类的观点来看，优选使用硬脂酸锌作为润滑剂。
在使用润滑剂的情况下，其添加量优选相对于软磁性合金粉末100质量％为0.1～0.9质量％。
特别是在使用硬脂酸锌作为润滑剂的情况下，优选调节添加量，使所要得到的软磁性体组合物中的锌(Zn)的含量达到0.004～0.2质量％的范围内。由此，存在磁芯的强度变得更好的倾向。
作为得到混合物的方法，没有特别限定，可以通过现有公知的方法将软磁性合金粉末、粘合剂和有机溶剂混合得到。此外，也可以根据需要添加各种添加材料。
在混合时，例如可使用加压捏合机、搅拌球磨机、振动磨机、球磨机、V型混合机等混合机、或者流动造粒机、滚动造粒机等造粒机。
另外，作为混合处理的温度和时间，优选在室温下进行1～30分钟左右。
作为得到造粒粉的方法，没有特定限定，可以通过公知的方法将混合物干燥而得到。
作为干燥处理的温度和时间，优选在室温～200℃程度下进行1～60分钟。
可以根据需要在造粒粉中添加润滑剂。优选在造粒粉中添加润滑剂之后混合1～60分钟。
作为得到成型体的方法，没有特定限定，优选通过公知的方法，使用具有所期望的形状的模腔的成型模具，在该模腔内填充混合物或造粒粉，以规定的成型温度和规定的成型压力将该混合物压缩成型。
压缩成型时的成型条件没有特定限定，可以根据软磁性合金粉末的形状及尺寸、以及压粉磁芯的形状、尺寸和密度等适当确定。例如，通常最大压力设为100～1000MPa左右，优选设为400～800MPa左右，保持为最大压力的时间设为0.5秒钟～1分钟左右。
在本实施方式的制造方法中，通过粘合剂含有有机硅树脂，容易在构成磁芯的软磁性体组合物的软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31内形成规定的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物。
成型温度没有特别限定，通常优选为室温～200℃程度。由此，成型体的密度提高，并且要得到的磁芯的性能更好。
接着，对成型后得到的成型体进行烧制，得到磁芯(烧制工序)。
烧制工序的保持温度没有特别限定，通常优选为600～900℃左右。由此，容易在软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31内形成作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物，并且能够进一步提高磁芯的强度。从上述观点来看，烧制时的保持温度优选为700～850℃。
烧制工序的升温速度没有特别限定，优选在加热起始后短时间内使成型体达到保持温度。这样，通过在短时间内加热，容易在软磁性合金颗粒21、22之间的区域30、31内形成作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物。
作为烧制工序的上述加热法，没有特别限定，例如，准备薄且小面积的传热良好的容器，在该容器中以较少的数量(1～10个)且以充分离开的方式载置成型体。具体而言，以使相邻成型体离开10～100mm的方式载置。接着，可以举出将成型体连同容器一起直接放入达到了保持温度的炉内的方法。此外，也可以举出将达到了保持温度的加热体从成型体的上下夹着，然后直接放入炉内的方法。
烧制工序的气氛没有特定限定，可以在含氧气氛下进行。这里，含氧气氛没有特别限定，可以举出大气气氛(通常含有20.95％的氧)、或者与氩或氮等不活泼气体的混合气氛等。另外，也可以在氩或氮等不活泼气体下进行。
烧制工序的保持时间没有特定限定，例如10分钟～5小时。
接着，根据需要对于所得到的磁芯，在磁芯的表面形成由玻璃组合物、粘合树脂等构成的热处理前的覆盖层。
热处理后，在磁芯的表面上形成有覆盖层。
可以使用这样得到的磁芯作为磁芯。
本实施方式的具有非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物的有无或质量比率M/Si能够通过磁芯的制造方法中的粘合剂的种类或其添加量、其他添加成分、或者烧制工序的升温速度、保持温度或气氛等来控制。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于这样的实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，当然可以以各种形态来实施。
例如，在上述的实施方式中，通过对混合物或造粒粉进行压粉成型来制造磁芯(压粉磁芯)，但也可以通过将上述混合物成型为片状并将其层叠来而制造磁芯。另外，除干式成型以外，也可以通过湿式成型、挤出成型等来得到成型体。
在上述的实施方式中，为了在软磁性体组合物的晶界上形成含有硅(Si)的层，使用有机硅树脂作为粘合剂，但也可以使用硅胶或二氧化硅颗粒等含硅(Si)成分来代替有机硅树脂作为添加剂。
在上述的实施方式中，表示了由软磁性体组合物构成的环型磁芯，但除此以外，本实施方式的软磁性体组合物也能够构成埋有线圈的磁芯。具体而言，埋有线圈的磁芯是包围线圈的周围且含有软磁性体组合物和树脂的磁芯。
另外，本实施方式的磁芯的用途没有特定限定，例如可适合用作线圈型电子部件、开关电源、DC－DC转换器、变压器、扼流圈等各种电子部件的磁芯。
实施例
下面，通过实施例对本发明进行更详细地说明，但本发明不限定于这些实施例。
(实施例1)
[软磁性合金粉末的制备]
准备铁(Fe)单质、铬(Cr)单质及硅(Si)单质的铸锭、块(chunk)、或丸粒(shot)(颗粒)。接着，将它们混合成铁(Fe)92质量％、铬(Cr)5质量％和硅(Si)3质量％的组成，收纳在配置于水雾化装置内的坩埚中。接下来，在不活泼气氛中，使用设置于坩埚外部的工作线圈，通过高频感应将坩埚加热到1600℃以上，使坩埚中的锭、块或丸粒熔融混合，得到熔液。
接下来，从设置于坩埚的喷嘴喷出坩埚内的熔液的同时，同时使高压(50MPa)水流冲击所喷出的熔液进行急冷，由此制作出由Fe－Si－Cr系颗粒构成的软磁性合金粉末(平均粒径：10μm)。
通过荧光X射线分析法，对所得到的软磁性合金粉末进行组成分析，结果可以确认与进料组成一致。
[磁芯的制作]
相对于所得到的软磁性合金粉末100质量％，添加有机硅树脂(Dow CorningToray Silicone Co.,Ltd.生产：SR2414LV)4质量％，利用加压捏合机将它们在室温下混合30分钟。接下来，在空气中使混合物在150℃下干燥20分钟。在干燥后的软磁性合金粉末中添加硬脂酸锌(日东化成制：zincstearate)作为润滑剂，利用V型混合机混合10分钟。硬脂酸锌的添加量相对于软磁性合金粉末100质量％为0.5质量％。
接下来，将所得到的混合物成型为外径20mm×内径10mm×厚度5mm的环形试样，制作出成型体。其中，成型压设为600MPa。
将达到了保持温度的加热体从成型体的上下夹着，放入炉内。其中，在表1和表2中，在利用这种方法使成型体升温的情况下，在“烧制条件”一栏内记载为“短时间升温”。通过对成型体在保持温度650℃下且在大气中进行60分钟的烧制，得到磁芯。
(实施例2、3和比较例3、4)
除了如表1所述改变成型体的保持温度以外，与实施例1同样操作，得到磁芯。
(比较例1和2)
在比较例1中，将成型体放入炉内，耗时5小时升温至保持温度，在比较例2中，将成型体放入炉内，耗时1小时升温至保持温度，除此以外，与实施例1同样操作，得到磁芯。此外，在比较例1及2中，不将加热体从成型体的上下夹着。
(实施例11～13和比较例13、14)
使用Al单质代替Cr单质，进行混合使得成为铁(Fe)91质量％、铝(Al)5质量％和硅(Si)4质量％的组成，除了如表2所述改变成型体的保持温度以外，与实施例1同样操作，得到磁芯。
(比较例11和12)
在比较例11中，将成型体放入炉内，耗时5小时升温至保持温度，在比较例12中，将成型体放入炉内，耗时1小时升温至保持温度，除此以外，与实施例11同样操作，得到磁芯。此外，在比较例11及12中，不将加热体从成型体的上下夹着。
[各种评价]
＜Si－M氧化物或Si－M复合氧化物的确认＞
利用扫描透射型电子显微镜(STEM)，对磁芯的截面进行观察，进行“软磁性合金颗粒”和“软磁性合金颗粒之间的区域”的判別。
接着，如图3所示，在任意选择的观测线X中，使用STEM所附带的分辨率足够高的EDS装置，进行EDS分析。在相同位置上的氧(O)的四元素质量比率为8～65质量％、硅(Si)的四元素质量比率为8～65质量％、元素M的四元素质量比率为8～65质量％的情况下，判断该位置是Si－M氧化物或Si－M复合氧化物。将结果表示在表1和表2中。另外，图10表示实施例3的四元素质量比率相对于距起点的距离的关系。
＜软磁性合金颗粒之间的区域的组成＞
如图3所示，在任意选择的观测线X中，使用STEM所附带的分辨率足够高的EDS装置，进行EDS分析。作为EDS分析的结果，将“峰值位置上的质量比率M/Si”表示在表1和表2中。特别将实施例3的结果表示在图6和表3中，将比较例2的结果表示在图7和表3中，将实施例12的结果表示在图8和表4中，将比较例13的结果表示在图9和表4中。其中，图6～9的纵轴表示三元素质量比率，横轴表示距起点的距离。
＜非晶层的确认＞
通过对扫描透射型电子显微镜(TEM)的倒易晶格空间的选区衍射图案(SADP)进行分析，来判断非晶层的存在。将结果表示在表1和表2中。
＜初始磁导率(μi)＞
在环形压粉磁芯试样上卷绕10匝铜导线，使用LCR仪(Hewlett-Packard 4284A)测定初始磁导率μi。作为测定条件，设为测定频率1MHz、测定温度23℃、测定水平0.4A/m。将结果表示在表1和表2中。
[表1]
Figure BDA0002166085290000151
[表2]
Figure BDA0002166085290000152
[表3]
Figure BDA0002166085290000161
※各成分的质量相对于硅(Si)、铬(Cr)和铁(Fe)的合计质量的比率
[表4]
Figure BDA0002166085290000162
※各成分的质量相对于硅(Si)、铝(Al)和铁(Fe)的合计质量的比率
由STEM观察、EDS分析和TEM观察可以确认，实施例1～3在软磁性合金颗粒之间的区域内存在作为非晶层的Si－Cr氧化物或Si－Cr复合氧化物。另外，可以确认比较例1～4在峰值位置不存在作为非晶层的Si－Cr氧化物和Si－Cr复合氧化物。特别是比较例4，因为保持温度高，所以软磁性合金颗粒的一部分熔化而合金化，未形成有非晶层。
另外，由表1可以确认，实施例1～3的初始磁导率μi优于比较例1～4。
另外，由表1可以确认，在峰值位置，在铬(Cr)相对于硅(Si)的质量比率Cr/Si超过0.039的情况下(实施例1～3)，与Cr/Si为0.039以下的情况(比较例1～3)相比，初始磁导率μi更好。
由STEM观察、EDS分析和TEM观察可以确认，实施例11～13在软磁性合金颗粒之间的区域内存在作为非晶层的Si－Al氧化物或Si－Al复合氧化物。另外，可以确认比较例11～14在峰值位置不存在作为非晶层的Si－Al氧化物和Si－Al复合氧化物。特别是比较例14，因为保持温度高，所以软磁性合金颗粒的一部分熔化而合金化，未形成有非晶层。
另外，由表2可以确认，实施例11～13的初始磁导率μi优于比较例11～14。
进而，由表2可以确认，在峰值位置，在铝(Al)相对于硅(Si)的质量比率Al/Si超过0.046的情况下(实施例11～13)，与Al/Si为0.046以下的情况(比较例11～13)相比，初始磁导率μi更好。
由图10可以确认，在实施例3中，在峰值位置存在Si－M氧化物或Si－M复合氧化物。另外，可以确认该Si－M氧化物或Si－M复合氧化物为非晶层。
由图6及图8可以确认，在实施例3和实施例12的软磁性合金颗粒之间的区域中，在包含峰值位置在内的规定范围(相邻的软磁性合金颗粒之间的距离的50％的范围)内，硅(Si)和元素M连续存在。
另外，对于实施例3，通过下述方法，确认在磁芯的软磁性合金颗粒之间的区域内是否含有非来源于软磁性合金颗粒中所含的元素硅(Si)。
在图6(实施例3)中，铬(Cr)大部分都存在于软磁性合金颗粒之间的区域内，软磁性合金颗粒中几乎不含。另一方面，铁(Fe)大部分都存在于软磁性合金颗粒内，软磁性合金颗粒之间的区域中几乎不含。
因此，可以认为在磁芯的制造过程中，软磁性合金粉末的铬(Cr)移动到软磁性合金颗粒之间的区域内，软磁性合金粉末的铁(Fe)停留在软磁性合金颗粒中。
因此，如果上述的软磁性合金粉末的原料的铁(Fe)和硅(Si)的质量比率与图6的软磁性合金颗粒部分的铁(Fe)和硅(Si)的质量比率基本一致，则可以说软磁性合金粉末的原料的硅(Si)直接变成了软磁性合金颗粒的硅(Si)。结果，可以说存在于软磁性合金颗粒之间的区域中的硅(Si)不是来源于软磁性合金粉末的原料的硅(Si)，而是来源于有机硅树脂的硅(Si)。
于是进行计算以后，上述的软磁性合金粉末的原料的铁(Fe)和硅(Si)的质量比率与图6的软磁性合金颗粒部分的铁(Fe)和硅(Si)的质量比率基本一致。因此，可以说存在于软磁性合金颗粒之间的区域中的硅(Si)不是来源于软磁性合金粉末的原料的硅(Si)，而是来源于有机硅树脂的硅(Si)。
工业实用性
由本发明的软磁性体组合物构成的磁芯能够实现高初始磁导率。

Claims (9)

1.一种软磁性体组合物，其特征在于：
具有多个软磁性合金颗粒，
所述软磁性合金颗粒含有元素M和铁，
所述元素M的离子化倾向比硅强，
在所述软磁性合金颗粒之间的区域内具有作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物，
在将所述软磁性合金颗粒之间的区域内的硅的质量相对于硅、元素M和铁的合计质量的比率最大的部位设为峰值位置时，
在包含所述峰值位置在内的规定范围内，硅和元素M连续存在，
所述规定范围是相邻的所述软磁性合金颗粒之间的距离的50％以上的范围。
2.如权利要求1所述的软磁性体组合物，其特征在于：
在将所述软磁性合金颗粒之间的区域内的硅的质量相对于硅、元素M和铁的合计质量的比率最大的部位设为峰值位置时，
所述作为非晶层的Si－M氧化物或Si－M复合氧化物存在于所述峰值位置。
3.如权利要求1所述的软磁性体组合物，其特征在于：
在将所述软磁性合金颗粒之间的区域内的硅的质量相对于硅、元素M和铁的合计质量的比率最大的部位设为峰值位置时，
在所述峰值位置，元素M相对于硅的质量比率M/Si为0.05以上。
4.根据权利要求2所述的软磁性体组合物，其特征在于：
在将所述软磁性合金颗粒之间的区域内的硅的质量相对于硅、元素M和铁的合计质量的比率最大的部位设为峰值位置时，
在所述峰值位置，元素M相对于硅的质量比率M/Si为0.05以上。
5.如权利要求1所述的软磁性体组合物，其特征在于：
在将所述软磁性合金颗粒之间的区域内的硅的质量相对于硅、元素M和铁的合计质量的比率最大的部位设为峰值位置时，
在包含所述峰值位置在内的规定范围内，硅和元素M连续存在，
所述规定范围是相邻的所述软磁性合金颗粒之间的距离的50％以上的范围。
6.如权利要求2所述的软磁性体组合物，其特征在于：
在将所述软磁性合金颗粒之间的区域内的硅的质量相对于硅、元素M和铁的合计质量的比率最大的部位设为峰值位置时，
在包含所述峰值位置在内的规定范围内，硅和元素M连续存在，
所述规定范围是相邻的所述软磁性合金颗粒之间的距离的50％以上的范围。
7.一种磁芯，其特征在于：
由权利要求1所述的软磁性体组合物构成。
8.如权利要求7所述的磁芯，其特征在于：
在所述磁芯的表面的至少一部分形成有覆盖层。
9.一种线圈型电子部件，其特征在于：
具有权利要求7或8所述的磁芯。
CN201910747556.XA 2018-09-05 2019-08-14 软磁性体组合物、磁芯和线圈型电子部件 Active CN110880395B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-165859 2018-09-05
JP2018165859A JP7128445B2 (ja) 2018-09-05 2018-09-05 軟磁性体組成物、コア、およびコイル型電子部品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110880395A CN110880395A (zh) 2020-03-13
CN110880395B true CN110880395B (zh) 2021-02-19

Family

ID=69727567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910747556.XA Active CN110880395B (zh) 2018-09-05 2019-08-14 软磁性体组合物、磁芯和线圈型电子部件

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7128445B2 (zh)
CN (1) CN110880395B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113235016A (zh) * 2021-05-16 2021-08-10 江苏萌达新材料科技有限公司 一种超细软磁合金粉末及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001307914A (ja) * 2000-04-20 2001-11-02 Daido Steel Co Ltd 圧粉磁心用磁性粉末、それを用いた圧粉磁心、およびその圧粉磁心の製造方法
CN1910706A (zh) * 2004-02-26 2007-02-07 住友电气工业株式会社 软磁材料和压粉磁芯及其制备方法
JP2010251600A (ja) * 2009-04-17 2010-11-04 Toyota Motor Corp 圧粉磁心用粉末と圧粉磁心、およびそれらの製造方法
CN103943321A (zh) * 2013-01-23 2014-07-23 Tdk株式会社 磁芯和线圈型电子部件
CN104124021A (zh) * 2013-04-25 2014-10-29 Tdk株式会社 软磁性体组合物、磁芯、线圈型电子部件及成型体的制造方法
CN104347220A (zh) * 2013-07-30 2015-02-11 Tdk株式会社 软磁性体组合物及其制造方法、磁芯、以及线圈型电子部件

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6382487B2 (ja) * 2013-01-24 2018-08-29 Tdk株式会社 磁芯およびコイル型電子部品
JP6627294B2 (ja) * 2014-09-08 2020-01-08 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001307914A (ja) * 2000-04-20 2001-11-02 Daido Steel Co Ltd 圧粉磁心用磁性粉末、それを用いた圧粉磁心、およびその圧粉磁心の製造方法
CN1910706A (zh) * 2004-02-26 2007-02-07 住友电气工业株式会社 软磁材料和压粉磁芯及其制备方法
JP2010251600A (ja) * 2009-04-17 2010-11-04 Toyota Motor Corp 圧粉磁心用粉末と圧粉磁心、およびそれらの製造方法
CN103943321A (zh) * 2013-01-23 2014-07-23 Tdk株式会社 磁芯和线圈型电子部件
CN104124021A (zh) * 2013-04-25 2014-10-29 Tdk株式会社 软磁性体组合物、磁芯、线圈型电子部件及成型体的制造方法
CN104347220A (zh) * 2013-07-30 2015-02-11 Tdk株式会社 软磁性体组合物及其制造方法、磁芯、以及线圈型电子部件

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
磁头用软磁合金的最新发展;何天荣;《功能材料》(第03期);163-170 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020038921A (ja) 2020-03-12
JP7128445B2 (ja) 2022-08-31
CN110880395A (zh) 2020-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4308864B2 (ja) 軟磁性合金粉末、圧粉体及びインダクタンス素子
JP2014143286A (ja) 軟磁性体組成物およびその製造方法、磁芯、並びに、コイル型電子部品
JP2014216495A (ja) 軟磁性体組成物、磁芯、コイル型電子部品および成形体の製造方法
KR20160110372A (ko) 자심 및 이를 이용한 코일 부품
KR20140007962A (ko) 자성 재료 및 그것을 이용한 코일 부품
JP6382487B2 (ja) 磁芯およびコイル型電子部品
JP2010272604A (ja) 軟磁性粉末及びそれを用いた圧粉磁芯、インダクタ並びにその製造方法
CN109716455B (zh) 磁芯及线圈部件
KR102040207B1 (ko) 압분 성형 자성체, 자심 및 코일형 전자 부품
TWI578339B (zh) Soft magnetic composition, method of manufacturing the same, magnetic core, and coil type electronic component
CN110880395B (zh) 软磁性体组合物、磁芯和线圈型电子部件
JP2005243794A (ja) 複合焼結磁性材料の製造方法
CN109716454B (zh) 磁芯及线圈部件
TWI549144B (zh) A soft magnetic composition, a magnetic core, and a coil type electronic component
KR101626659B1 (ko) 연자성체 조성물 및 그 제조 방법, 자심, 및, 코일형 전자 부품
CN116825463A (zh) 软磁性成形体、磁芯及电子部件
CN110880394B (zh) 软磁性体组合物、磁芯和线圈型电子部件
CN110880393B (zh) 软磁性体组合物、磁芯和线圈型电子部件
JPH10208923A (ja) 複合磁性体およびその製造方法
JP2015043375A (ja) 軟磁性体組成物およびその製造方法、磁芯、並びに、コイル型電子部品

Legal Events

Date Code Title Description
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