CN111246952B - 结晶质Fe基合金粉末及其制造方法 - Google Patents

结晶质Fe基合金粉末及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种结晶质Fe基合金粉末，由在组织内含有平均粒径在30nm以下的纳米晶粒的Fe基合金粒子构成，在通过激光衍射法求出的示出粒子直径与自小粒子直径侧起的累积频率的关系的累积分布曲线中，与累积频率50体积％对应的粒子直径即d50在3.5μm以上且在35.0μm以下，通过激光衍射法求出的全部所述Fe基合金粒子中的粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例在0体积％以上且在8体积％以下。

Description

结晶质Fe基合金粉末及其制造方法
技术领域
本公开涉及结晶质Fe基合金粉末及其制造方法。
背景技术
以往，公知有由Fe基合金粒子形成的Fe基合金粉末。
例如，在专利文献1公开有一种Fe基软磁合金，其特征在于，作为软磁特性(尤其是高频磁特性)优异且因含浸或变形等而导致的特性劣化小的低磁致伸缩的Fe基软磁合金，具有由通式(Fe1-aMa)100-x-y-z-αCuxSiyBzM’α(其中，M为Co和/或Ni，M’为从Nb、W、Ta、Zr、Hf、Ti以及Mo所构成的组中选择的至少一种元素，a、x、y、z以及α分别满足0≤a≤0.5、0.1≤x≤3、0≤y≤30、0≤z≤25、5≤y+z≤30以及0.1≤α≤30。)所表示的组分，至少50％的组织由细微的晶粒构成。在该专利文献1的第9页，公开有该Fe基软磁合金呈粉末状。
在专利文献2中，作为用于制造饱和电流、电感、磁导率、磁芯损耗值优异的功率电感器的FeSiBNbCu类软磁性金属粉末，公开有形成为纳米晶粒的球形的FeSiBNbCu类软磁性金属粉末。
在专利文献3中，作为在压粉时能够确保粒子间的高绝缘性的软磁性粉末，公开有一种软磁性粉末，其特征在于，具有由Fe100-a-b-c-d-e-fCuaSibBcMdM’eXf(原子％)(其中，M为从Nb、W、Ta、Zr、Hf、Ti以及Mo所构成的组中选择的至少一种元素，M’为从V、Cr、Mn、Al、铂系元素、Sc、Y、Au、Zn、Sn以及Re所构成的组中选择的至少一种元素，X为从C、P、Ge、Ga、Sb、In、Be以及As所构成的组中选择的至少一种元素，a、b、c、d、e以及f分别为满足0.1≤a≤3、0＜b≤30、0＜c≤25、5≤b+c≤30、0.1≤d≤30、0≤e≤10以及0≤f≤10的数值。)所表示的组分，含有的粒径在1nm以上且在30nm以下的结晶组织占40体积％，当依次用网眼尺寸45μm的JIS标准筛、网眼尺寸38μm的JIS标准筛以及网眼尺寸25μm的JIS标准筛进行分级处理时，将通过了网眼尺寸45μm的JIS标准筛但没通过网眼尺寸38μm的JIS标准筛的粒子称为第一粒子，将通过了网眼尺寸38μm的JIS标准筛を通過但没通过网眼尺寸25μm的JIS标准筛的粒子称为第二粒子，将通过网眼尺寸25μm的JIS标准筛的粒子称为第3粒子，此时，第一粒子的矫顽磁力Hc1、第二粒子的矫顽磁力Hc2以及第3粒子的矫顽磁力Hc3满足如下关系，Hc2/Hc1在0.85以上且在1.4以下，并且，Hc3/Hc1在0.5以上且在1.5以下。
在专利文献4中，作为磁特性优异的压粉磁芯的制造方法，公开有一种由磁性粉末成型、黏着而成的压粉磁芯的制造方法，其特征在于，该磁性粉末为至少50％以上的组织具有晶粒直径在100nm以下的纳米晶组织的纳米晶磁性粉末，或被热处理而能够发现所述纳米晶组织那样的组分的非晶质磁性粉末中的任一种，磁性粉末通过水雾化法制造而成，组分由通式Fe(100-X-Y-Z-α-β)BXSiYCuZMαM’β(原子％)(其中，M为从Nb、W、Ta、Zr、Hf、Ti、Mo所构成的组中选择的至少一种元素，M’为从V、Cr、Mn、Al、铂系元素、Sc、Y、Au、Zn、Sn、Re以及Ag所构成的组中选择的至少一种元素，X、Y、Z、α、β分别满足12≤X≤15、0＜Y≤15、0.1≤Z≤3、0.1≤α≤30、0≤β≤10。)表示。
专利文献1：日本特开昭64-079342号公报
专利文献2：日本特开2016-25352号公报
专利文献3：日本特开2017-110256号公报
专利文献4：日本特开2004-349585号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开的一种方式的课题为提供一种矫顽磁力降低的结晶质Fe基合金粉末。
本发明的另一种方式的课题为提供一种结晶质Fe基合金粉末的制造方法，其能够制造矫顽磁力降低的结晶质Fe基合金粉末。
用于解决问题的手段
用于解决上述课题的手段包含以下的方式。
＜1＞一种结晶质Fe基合金粉末，
由在组织内含有平均粒径在30nm以下的纳米晶粒的Fe基合金粒子构成，
所述Fe基合金粒子的组分是包含Cu、Si、B，并且包含Nb和Mo中的至少一种，其余含有Fe以及杂质的组分，
在通过激光衍射法求出的示出粒子直径与自小粒子直径侧起的累积频率的关系的累积分布曲线中，与累积频率50体积％对应的粒子直径即d50在5.0μm以上且在35.0μm以下，
为了抑制在Fe基合金粒子的表层附近产生Fe以外的元素发生偏析的偏析区域而导致Fe基合金粒子磁特性劣化，通过激光衍射法求出的全部所述Fe基合金粒子中的粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例在0体积％以上且在8体积％以下，
通过激光衍射法求出的全部所述Fe基合金粒子中的粒子直径在5μm以下的Fe基合金粒子的比例在0体积％以上且在8体积％以下。
＜2＞根据＜1＞所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，在所述累积分布曲线中，当将与累积频率10体积％对应的粒子直径设为d10，且将与累积频率90体积％对应的粒子直径设为d90时，(d90-d10)/d50在1.00以上且在4.00以下。
＜3＞根据＜1＞或＜2＞所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，加载磁场40kA/m中的矫顽磁力在190A/m以下。
＜4＞根据上述＜1＞～＜3＞中任一项所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，所述粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例在0体积％以上且在7体积％以下。
＜5＞根据＜1＞～＜4＞中任一项所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，
所述d50大于5.0μm且在35.0μm以下，
通过激光衍射法求出的全部所述Fe基合金粒子中的粒子直径在5μm以下的Fe基合金粒子的比例在0体积％以上且在8体积％以下。
＜6＞根据＜5＞所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，全部所述Fe基合金粒子中的粒子直径在5μm以下的Fe基合金粒子的比例在0体积％以上且在5体积％以下。
＜7＞根据＜1＞～＜6＞中任一项所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，所述Fe基合金粒子的组分是包含Cu、Si、B，并且包含Nb和Mo中的至少一种，其余含有Fe以及杂质的组分。
＜8＞根据＜7＞所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，对于所述Fe基合金粒子的组分，当将Cu、Si、B、Nb、Mo、Cr以及Fe的总含量设为100原子％时，Cu的含量在0.1原子％以上且在3.0原子％以下，Si的含量在13.0原子％以上且在16.0原子％以下，B的含量在7.0原子％以上且小于12.0原子％，Nb和Mo的总含量大于0原子％且在6.0原子％以下，Cr的含量在0原子％以上且在5.0原子％以下。
＜9＞根据＜8＞所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，Mo的含量大于0原子％且小于4.0原子％。
＜10＞根据＜1＞～＜9＞中任一项所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，所述Fe基合金粒子的形状为由曲面围成的形状。
＜11＞根据＜1＞～＜10＞中任一项所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，所述Fe基合金粒子在表层部含有氧化被膜。
＜12＞一种结晶质Fe基合金粉末的制造方法，制造＜1＞～＜11＞中任一项记载的结晶质Fe基合金粉末，包括：
通过雾化法获得由非晶质Fe基合金粒子构成的非晶质Fe基合金粉末的工序；
对所述非晶质Fe基合金粉末依次实施分级和热处理或依次实施热处理和分级，来获得所述结晶质Fe基合金粉末的工序。
＜13＞根据＜12＞所述的结晶质Fe基合金粉末的制造方法，其中，所述分级包含利用筛实施的第一分级和在所述第一分级后利用离心式气流分级机实施的第二分级。
发明的效果
根据本公开一种方式，提供了一种矫顽磁力降低的结晶质Fe基合金粉末。
根据本发明另一种方式，提供了一种结晶质Fe基合金粉末的制造方法，其能够制造矫顽磁力降低的结晶质Fe基合金粉末。
附图说明
图1是本公开的实施例中以5000倍的倍率对热处理后的样品No.25(结晶质Fe基合金粉末)进行拍照的SEM照片。
图2是示出本公开的实施例中样品No.1～No.25(其中，样品No.*4以及样品No.*8除外)中的粒子直径在2μm以下的粒子的比例与矫顽磁力的关系的图。
图3是示出本公开的实施例中样品No.1～No.25(其中，样品No.*4以及样品No.*8除外)中的粒子直径在5μm以下的粒子的比例与矫顽磁力的关系的图。
图4是本公开的实施例中样品No.9、样品No.10、样品No.11、样品No.12以及样品No.*13(比较例)的粒度分布图。
具体实施方式
在本说明书中，使用“～”示出的数值范围是指含有以记载在“～”的前后的数值分别作为最小值以及最大值的范围。
在本说明书中，“工序”这个用于不仅包括独立的工序，即使在无法与其他工序明确区分的情况下，只要达成该工序的期望的目的，则也包含在本用语中。
〔结晶质Fe基合金粉末〕
本公开中的结晶质Fe基合金粉末由在组织内含有平均粒径在30nm以下的纳米晶粒的Fe基合金粒子构成，在通过激光衍射法求出的示出粒子直径与自小粒子直径侧起的累积频率的关系的累积分布曲线中，与累积频率50体积％对应的粒子直径即d50在3.5μm以上且在35.0μm以下，通过激光衍射法求出的全部上述Fe基合金粒子中的粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例在0体积％以上且在8体积％以下。
在本说明书中，结晶质Fe基合金粉末是指包含晶相以及非晶相这两者的Fe基合金粉末。这里所说的晶相的概念还包含上述的平均粒径在30nm以下的纳米晶粒。
另外，在本说明书中，有时将构成结晶质Fe基合金粉末的Fe基合金粒子称为结晶质Fe基合金粒子。
本公开的结晶质Fe基合金粉末降低了矫顽磁力。
因此，本公开的粉末具有良好的软磁特性。
发挥矫顽磁力降低的效果的理由尚未明确，推测如下。但是，本公开的结晶质Fe基合金粉末不被下面的理由限定。
如上所述，本公开的结晶质Fe基合金粉末由在组织内含有平均粒径在30nm以下的纳米晶粒的Fe基合金粒子构成。该纳米晶粒有助于提高Fe基合金粒子整体(即，结晶质Fe基合金粉末)的磁特性。
另一方面，可知在Fe基合金粒子的表层附近会产生Fe以外的元素(例如，Si、B、Cu)发生偏析的偏析区域。这种偏析区域实质为非磁性或者比Fe基合金磁性差。因此，上述偏析区域可能会成为Fe基合金粒子(即，结晶质Fe基合金粉末)磁特性劣化的主要原因。
与粒子直径大于2μm的Fe基合金粒子相比，粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子中，存在纳米晶粒的区域的体积比例小，并且偏析区域所占的体积比例大。由此，结晶质Fe基合金粉末中含有粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子有可能是导致结晶质Fe基合金粉末整体的磁特性劣化主要原因。
在本公开的结晶质Fe基合金粉末中，全部Fe基合金粒子中的粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例下降到0体积％以上且8体积％以下。由此，抑制了由粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子导致的磁特性的劣化，其结果，结晶质Fe基合金粉末整体的矫顽磁力降低。
以往，关于提高Fe基合金粉末的磁特性，粒子直径大的Fe基合金粒子备受关注，然而，粒子直径小的Fe基合金粒子却几乎未被关注。
本公开的结晶质Fe基合金粉末是着眼于粒子直径小的Fe基合金粒子(具体来说，是指粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子)而发现的。
如上所述，本公开的结晶质Fe基合金粉末降低了矫顽磁力。
在本公开的结晶质Fe基合金粉末中，加载磁场40kA/m中的矫顽磁力优选为190A/m，更优选为130A/m以下，进一步优选为60A/m以下，更进一步优选为40A/m以下。
对加载磁场40kA/m中的矫顽磁力的下限不作特别的限制，然而，从本公开的结晶质Fe基合金粉末的制造适应性的观点来看，下限可以是5A/m或10A/m。
此外，加载磁场40kA/m相当于加载磁场500Oe。
＜纳米晶粒＞
本公开的结晶质Fe基合金粉末由在组织内含有平均粒径在30nm以下的纳米晶粒的Fe基合金粒子构成。
这里所说的“组织”是指Fe基合金粒子的组织。
纳米晶粒的平均粒径在30nm以下可以发挥使结晶质Fe基合金粉末的矫顽磁力降低的效果。
另一方面，纳米晶粒的平均粒径优选为5nm以上。当纳米晶粒的平均粒径在5nm以上时，可以进一步提高结晶质Fe基合金粉末的磁特性。
在本说明书中，结晶质Fe基合金粉末由在组织内含有平均粒径在30nm以下的纳米晶粒的Fe基合金粒子构成是指通过下面的方法获得的纳米晶粒的平均粒径在30nm以下。
纳米晶粒具有细微的结晶结构，一个纳米晶粒可以认为是单晶体。因此，在本说明书中，用微晶的大小表示纳米晶粒的平均粒径。
具体来说，首行，对本公开的结晶质Fe基合金粉末进行压粉，制作具有平坦面的X射线衍射用样品。对制作好的X射线衍射用样品的平坦面进行粉末X射线衍射，从而得到X射线衍射光谱。
粉末X射线衍射利用Cu-Kα射线源的X射线衍射装置(例如，日本理学株式会社制造的RINT2000)进行，并且在0.02deg/step以及2step/sec的条件下以2θ为20°～60°的范围内进行。
利用得到的X射线衍射光谱中的bccFe-Si〔(110)衍射面〕的峰，并通过如下所示的谢乐(Scherrer)公式来求出微晶的大小D。
将得到的微晶的大小D作为纳米晶粒的平均粒径。
D＝(K·λ)/(βcosθ)谢乐公式
〔D表示微晶的大小，K表示谢乐常数，具体为0.9，λ表示X射线的波长，β表示(110)衍射面的峰的半峰全宽，θ表示布拉格角(Bragg angle：衍射角2θ的一半)。〕
在后述的实施例中，在任意样品中，X射线衍射光谱中的衍射最大强度的主峰均在2θ＝45°附近，为bccFe-Si〔(110)衍射面〕的峰。
构成本公开的结晶质Fe基合金粉末的Fe基合金粒子的组织内的晶相含有率优选为30体积％以上。这里所说的晶相的概念包含上述的纳米晶粒。
当Fe基合金粒子的组织内的晶相含有率在30体积％以上时，能够进一步降低结晶质Fe基合金粉末的磁致伸缩。Fe基合金粒子的组织内的晶相含有率更优选为50体积％以上。
Fe基合金粒子的组织内的晶相含有率的上限并没有特别的限制。磁致伸缩有时会受到晶相与非晶相的平衡的影响。考虑到这一点，合金组织中的晶相含有率的上限例如可以为95体积％或90体积％以下。
纳米晶粒优选含有bccFe-Si。
纳米晶粒还可以含有FeB类化合物。
在上述的通过粉末X射线衍射而生成的X射线衍射光谱中，Fe基合金粒子的组织内的晶相的含有率(CP)可以基于因非晶相而产生的宽的衍射图案的面积(AA)以及因晶相而产生的作为衍射最大强度的主峰的面积(AC)并利用下式算出。
含有率(CP)(体积％)＝AC/(AC+AA)×100
＜d50＞
对于本公开的结晶质Fe基合金粉末，在通过激光衍射法求出的示出粒子直径与自小粒子直径侧起的累积频率的关系的累积分布曲线中，与累积频率50体积％对应的粒子直径即d50在3.5μm以上且在35.0μm以下。
当d50为3.5μm以上时，在利用本公开的结晶质Fe基合金粉末制造的磁芯(例如，压粉磁芯、金属复合铁芯等)中，能够提高Fe基合金粒子的占空系数，由此，能够提高上述磁芯的饱和磁通密度以及磁导率。结晶质Fe基合金粉末的d50优选大于5.0μm，更优选为8.0μm以上。
当d50为35.0μm以下时，在利用本公开的结晶质Fe基合金粉末制造的磁芯中，能够降低涡流损耗。由此，例如能够降低在500kHz以上的高频条件下使用上述磁芯时的磁芯损耗。结晶质Fe基合金粉末的d50优选为28.0μm以下，更优选为19.0μm以下。
在本说明书中，在通过激光衍射法求出的示出粒子直径与自小粒子直径侧起的累积频率的关系的累积分布曲线中，结晶质Fe基合金粉末的d50为与累积频率50体积％对应的粒子直径。
即，结晶质Fe基合金粉末的d50为通过激光衍射法求出的Fe基合金粒子的体积基准的中值粒径。
下面，示出结晶质Fe基合金粉末的d50的测定方法的一个示例。
对于本公开的结晶质Fe基合金粉末整体，通过激光衍射法求出示出粒子直径(μm)与自小粒子直径侧起的累积频率(体积％)的关系的累积分布曲线。作为装置例如使用激光衍射散射式粒度分布测定装置(例如，日本堀场制作所制造的LA-920)。
在得到的累积分布曲线中，读取与累积频率50体积％对应的粒子直径，并将该粒子直径作为结晶质Fe基合金粉末的d50。
＜(d90-d10)/d50＞
对于本公开的结晶质Fe基合金粉末，在上述累积分布曲线中，当将与累积频率10体积％对应的粒子直径设为d10，且将与累积频率90体积％对应的粒子直径设为d90时，(d90-d10)/d50优选在1.00以上且在4.00以下。
(d90-d10)/d50的数值越小，就意味着粒子直径的差异越小。
当(d90-d10)/d50在1.00以上时，在用结晶质Fe基合金粉末制造的磁芯(例如，压粉磁芯，金属复合铁芯等)中，Fe基合金粒子的占空系数进一步提高。
当(d90-d10)/d50在4.00以下时，结晶质Fe基合金粉末中的粒子直径相对较大的粒子的比例降低，其结果，可以容易地得到期望的磁特性。关于这一点具体来说，在后述的热处理前的非晶质Fe基合金粒子中，在粒子直径相对较大的粒子中，容易在组织内形成粗大的晶相。即使对这样的粒子实施热处理，也难以在组织中得到纳米晶粒的晶相，从而有可能会得不到期望的磁特性。关于这一点，当(d90-d10)/d50在4.00以下时，结晶质Fe基合金粉末中的粒子直径相对较大的粒子的比例降低，因此可以容易地得到期望的磁特性。
其中，d50的含义如上所述。
在通过激光衍射法求出的示出粒子直径与自小粒子直径侧起的累积频率的关系的累积分布曲线中，d10指的是与累积频率10体积％对应的粒子直径。
在上述累积分布曲线中，d90指的是与累积频率90体积％对应的粒子直径。
对于d10以及d90的测定方法的一个示例，除其分别读取的是与累积频率10体积％对应的粒子直径以及与累积频率90体积％对应的粒子直径以外，均与d50的测定方法的一个示例相同。
＜粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例＞
在本公开的结晶质Fe基合金粉末中，通过激光衍射法求出的全部Fe基合金粒子中的粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例(下面，仅称为“粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例”)在0体积％以上且在8体积％以下。
由此，降低了结晶质Fe基合金粉末的矫顽磁力。
粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例优选为0体积％以上且7体积％以下。
由此，进一步降低了Fe基合金粉末的矫顽磁力。因此，例如加载磁场40kA/m中的矫顽磁力容易达到130A/m以下。
在本说明书中，全部Fe基合金粒子中的粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例(体积％)指的是通过激光衍射法求出的值。
下面，示出通过激光衍射法测定粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例(体积％)的测定方法的一个示例。
对于本公开的结晶质Fe基合金粉末整体，利用与d50的测定方法的一个示例相同的方法求出累积分布曲线。
在得到的累积分布曲线中，读取粒子直径为2μm时对应的累积频率，并将该累积频率作为全部Fe基合金粒子中的粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例。
＜粒子直径在5μm以下的Fe基合金粒子的比例＞
在本公开的结晶质Fe基合金粉末中，通过激光衍射法求出的全部Fe基合金粒子中的粒子直径在5μm以下的Fe基合金粒子的比例(以下，仅称为“粒子直径在5μm以下的Fe基合金粒子的比例”)优选在0体积％以上且在8体积％以下，更优选在0体积％以上且在5体积％以下。由此，进一步降低了结晶质Fe基合金粉末的矫顽磁力。
在本说明书中，全部Fe基合金粒子中的粒子直径在5μm以下的Fe基合金粒子的比例(体积％)指的是通过激光衍射法求出的值。
对于通过激光衍射法测定粒子直径在5μm以下的Fe基合金粒子的比例(体积％)的测定方法的一个示例，除了在累积分布曲线中读取与粒子直径为5μm时对应的累积频率以外，均与上述的通过激光衍射法测定粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例(体积％)的测定方法的一个示例相同。
在本公开的结晶质Fe基合金粉末中，作为d50与粒子直径在5μm以下的Fe基合金粒子的比例的优选组合，例如可以是如下组合：d50大于5.0μm且在35.0μm以下，并且粒子直径在5μm以下的Fe基合金粒子的比例在0体积％以上且在8体积％以下。
当为该组合时，能够进一步降低结晶质Fe基合金粉末的矫顽磁力。因此，例如，加载磁场40kA/m中的矫顽磁力容易达到60A/m以下。
在上述组合中，粒子直径在5μm以下的Fe基合金粒子的比例更优选在0体积％以上且在5体积％以下。此时，能够进一步降低结晶质Fe基合金粉末的矫顽磁力，因此，例如加载磁场40kA/m中的矫顽磁力容易达到40A/m以下。
＜Fe基合金＞
在本说明书中，Fe基合金是指含有作为主要成分的Fe(铁)的合金。
其中，主要成分指的是含有率(质量％)最高的成分。
Fe基合金中的Fe的含有率优选为50质量％以上。
作为Fe基合金的组分优选是含有Cu(铜)、Si(硅)、B(硼)，并且含有Nb(铌)和Mo(钼)中的至少一种，其余含有Fe以及杂质的组分。
这种优选组分还可以含有Cr(铬)等。
Fe基合金的组分更优选为，当将Cu、Si、B、Nb、Mo、Cr以及Fe的总含量设为100原子％时，Cu的含量在0.1原子％以上且在3.0原子％以下，Si的含量在13.0原子％以上且在16.0原子％以下，B的含量在7.0原子％以上且小于12.0原子％，Nb和Mo的总含量大于0原子％且在6.0原子％以下，Cr的含量在0原子％以上且在5.0原子％以下。
当Fe基合金的组分为上述组分时，在结晶质Fe基合金粒子中，能够进一步降低矫顽磁力，能够提高饱和磁化强度(例如，能够使饱和磁化强度达到110emu/g以上)，从而能够进一步降低磁致伸缩系数。
下面，对Fe基合金的组分中能够含有的各元素以及这些元素的优选含量进行说明。
下面所示的各元素的优选含量(原子％)是将Cu、Si、B、Nb、Mo、Cr以及Fe的总含量设为100原子％时的原子％。
Cu是有助于形成细微的(具体来说，平均粒径在30nm以下的)纳米晶粒的元素。
Cu的含量优选在0.1原子％以上且在3.0原子％以下。
当Cu的含量在0.1原子％以上时，可以更有效地发挥上述效果。
当Cu的含量在3.0原子％以下时，构成粉末的粒子的饱和磁通密度进一步提高，另外，抑制了构成粉末的粒子的脆化。
Cu的含量优选为1.5原子％以下，更优选为1.2原子％以下。
当Cu的含量在1.5原子％以下的情况下，在作为结晶质Fe基合金粉末的原料使用非晶质Fe基合金，通过使构成非晶质Fe基合金粉末的粒子的组织的一部分纳米晶化来得到结晶质Fe基合金粉末时，可以容易地降低作为原料的非晶质Fe基合金中的晶相的比例。由此，在结晶质Fe基合金粉末中，可以得到更优异的软磁特性。
Si具有促进Fe基合金非晶质化的效果，并且，固溶进Fe中有助于降低磁致伸缩以及磁各向异性。
Si的含量优选在13.0原子％以上且在16.0原子％以下。
当Si的含量在13.0原子％以上且在16.0原子％以下时，当作为原料使用非晶质Fe基合金粉末的情况下，通过例如后述的雾化法可以容易地制造非晶质Fe基合金粉末。其结果，在结晶质Fe基合金粉末中，可以得到更优异的软磁特性。
B具有促进Fe基合金的非晶质化的效果。
B的含量优选在7.0原子％以上且小于12.0原子％。
当B的含量在7.0原子％以上时，当作为原料使用非晶质Fe基合金粉末的情况下，通过例如后述的雾化法可以容易地制造非晶质Fe基合金粉末。其结果，在结晶质Fe基合金粉末中，可以得到更加优异的软磁特性。
当B的含量小于12.0原子％时，可以确保更多的磁性元素即Fe的含量，由此，结晶质Fe基合金粉末中的饱和磁化强度进一步提高。
Nb以及Mo的总含量优选大于0原子％且在6.0原子％以下。
当Nb以及Mo的总含量在6.0原子％以下时，结晶质Fe基合金粉末中的饱和磁化强度进一步提高。从这种效果的观点来看，Nb以及Mo的总含量更优选小于4.0原子％，进一步优选为3.5原子％以下。
当Nb以及Mo的总含量大于0原子％时，有利于提高Fe基合金的非晶质化以及纳米晶粒的粒径的均一性(以及由此使磁致伸缩以及磁各向异性降低)。从这种效果的观点来看，Nb以及Mo的总含量更优选为0.1原子％以上，进一步优选为0.5原子％以上。
尤其是，当Mo的含量大于0原子％时，有利于Fe基合金的非晶质化。从这种效果的观点来看，Mo的含量优选大于0原子％，更优选为0.1原子％以上，进一步优选为0.5原子％以上。另外，Mo的含量优选小于4.0原子％，进一步优选为3.5原子％以下。
Cr的含量优选在0原子％以上且在5.0原子％以下。
当Cr的含量在5.0原子％以下时，结晶质Fe基合金粉末中的饱和磁化强度进一步提高。
Cr的含量可以为0原子％，也可以大于0原子％。
当Cr的含量大于0原子％时，有利于提高结晶质Fe基合金粉末的耐腐蚀性，以及有利于降低结晶质Fe基合金粉末的矫顽磁力。
Fe是Fe基合金的主要成分，其能够影响饱和磁化强度等磁特性。
Fe的含量(原子％)由与其他元素的含量的平衡来决定。从进一步提高结晶质Fe基合金粉末的饱和磁化强度的观点来看，Fe的含量(原子％)优选为70原子％以上。
另外，在作为结晶质Fe基合金粉末的原料使用非晶质Fe基合金粉末，通过使构成非晶质Fe基合金粉末的粒子的组织的一部分纳米晶化来得到结晶质Fe基合金粉末时，Fe的含量优选小于79.9原子％。当Fe的含量小于79.9原子％时，在作为原料的非晶质Fe基合金粉末中，能够进一步降低非晶质Fe基合金中的晶相的比例。由此，在结晶质Fe基合金粉末中，可以得到更加优异的软磁特性。
在Fe基合金的组分中，还可以含有C(碳)，以替代B和/或Si的一部分。
在Fe基合金的组分中，还可以含有P(磷)，以替代B的一部分。
Fe基合金的组分可以含有杂质。
作为杂质例如有S(硫)、O(氧)、N(氮)等。
S的含量优选为200质量ppm以下。
O的含量优选为5000质量ppm以下。
N的含量优选为1000质量ppm以下。
＜Fe基合金粒子的形状＞
Fe基合金粒子的形状优选为由曲面围成的形状。
粒子的形状为由曲面围成的形状是指该粒子是通过雾化法而形成的粒子。
与此相对，通过对带状(薄带)形态的Fe基合金进行粉碎加工而形成的粒子的形状则不是“由曲面围成的形状”。
作为由曲面围成的形状，例如可以是球形状、与球形状近似的形状、泪珠型形状、葫芦型形状等。
由Fe基合金构成的粒子优选包含具有球形状或与球形状近似的形状的粒子。
当Fe基合金粒子的形状为由曲面围成的形状时(换言之，当由Fe基合金构成的粒子是通过雾化法而形成的粒子时)，可以更有效地发挥本公开中的粉末所带来的效果。
对于雾化法的优选形式，在后面进行描述。
＜氧化被膜＞
Fe基合金粒子可以在表层部含有氧化被膜。
当Fe基合金粒子的表层部含有氧化被膜时，可以更有效地发挥矫顽磁力降低的效果。其理由考虑如下。
氧化被膜实质上为非磁性，或者与Fe基合金相比磁性较差。
与粒子直径大于2μm的Fe基合金粒子相比，粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的氧化被膜所占的体积比例较大。因此，在Fe基合金粒子的表层部含有氧化被膜的形态中，粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子(即，表层部含有氧化被膜的Fe基合金粒子)所导致的磁特性的劣化变得更显著。
由此，在Fe基合金粒子的表层部含有氧化被膜的形态中，使粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子(即，表层部含有氧化被膜的Fe基合金粒子)的比例在0体积％以上且在8体积％以下时所带来的矫顽磁力的降低幅度(即，改善幅度)变得更大。
当Fe基合金的组分是含有Cu、Si、B，并且含有Nb和Mo中的至少一种，其余含有Fe以及杂质的组分时，氧化被膜优选含有Fe、Si、Cu以及B。
氧化被膜的厚度优选为2nm以上。
当氧化被膜的厚度在2nm以上时，使粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子(即，表层部含有氧化被膜的Fe基合金粒子)的比例在0体积％以上且在8体积％以下所带来的矫顽磁力的降低幅度(即，改善幅度)变得更大。
当氧化被膜的厚度在2nm以上时，有利于提高Fe基合金粒子的防锈性、Fe基合金粒子相互间的绝缘性、Fe基合金粒子的氧化抑制等。
对氧化被膜的厚度的上限并不进行特别的限制。从利用本公开的结晶质Fe基合金粉末制造磁芯时的成型性的观点来看，氧化被膜的厚度的上限例如可以是50nm。
＜优选用途＞
以上说明的本公开的结晶质Fe基合金粉末尤其适于作为磁芯用材料。
磁芯例如为压粉磁芯、金属复合铁芯等。
利用本公开的结晶质Fe基合金粉末而获得的磁芯适用于电感器、噪音滤波器、扼流圈、变压器、电抗器等。
当将本公开的结晶质Fe基合金粉末用作压粉磁芯用材料时，例如可以将本公开的结晶质Fe基合金粉末与粘结剂进行混合并使用。
作为粘结剂，例如可以是环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、二甲苯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、硅树脂、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、水玻璃等，然而并不仅限于此。
压粉磁芯例如可以通过下面的方法进行制造。
将本公开的结晶质Fe基合金粉末与粘结剂的混合物填充到成型模具内，并用液压压力成型机等以1～2GPa左右的成型压力进行加压，由此得到成型体。混合物还可以含有硬脂酸锌等润滑剂。
对获得的成型体例如在200℃～小于晶化温度的温度下进行1小时左右的热处理，由此消除成型变形且使粘结剂硬化，从而得到压粉磁芯。
此时的热处理环境既可以是非活性环境也可以是氧化环境。
对获得的压粉磁芯的形状并不进行特别的限制，可以根据目的进行适当的选择。
作为压粉磁芯的形状例如可以是环状(例如，圆环形状、矩形框形状等)、棒状等。
在本公开的结晶质Fe基合金粉末与粘结剂的混合物中，相对于本公开的结晶质Fe基合金粉末与粘结剂的总量，粘结剂的含量优选为1质量％～5质量％。
在该范围内，可以更有效地发挥粘结剂的功能(例如，使Fe基合金粒子相互间粘结的粘结材料的功能，使Fe基合金粒子间绝缘的功能，强度保持的功能等)。
金属复合铁芯(metal composite core)例如可以通过在本公开的结晶质Fe基合金粉末与粘结剂的混合物中埋入线圈并进行一体成型来制造。
当粘结剂选用热塑性树脂或热固性树脂时，能够通过注塑成型等公知的成型手段，容易地制造封固线圈而形成的金属复合铁芯。
另外，当将本公开的结晶质Fe基合金粉末用作磁芯用材料时，可以单独地使用本公开的结晶质Fe基合金粉末，也可以与其他金属粉末混合来使用。
作为其他金属粉末列举软磁性粉末，具体来说列举非晶质Fe基合金粉末、纯Fe粉末、Fe-Si合金粉末、Fe-Si-Cr合金粉末等。
其他金属粉末的d50可以小于、大于或等于本公开的结晶质Fe基合金粉末的d50，可以根据目的适当选择。
〔结晶质Fe基合金粉末的制造方法(制法A)〕
下面，示出用于制造本公开的结晶质Fe基合金粉末的制造方法的一个示例(下面，将其作为“制法A”)。
制法A是一种制造上述的本公开的结晶质Fe基合金粉末的方法，其包含：
通过雾化法获得由非晶质Fe基合金粒子构成的非晶质Fe基合金粉末的工序；以及
对非晶质Fe基合金粉末依次实施分级和热处理或依次实施热处理和分级，从而获得上述结晶质Fe基合金粉末的工序。
根据需要，制法A也可以包含其他工序。
＜获得非晶质Fe基合金粉末的工序＞
制法A包含通过雾化法获得由非晶质Fe基合金粒子构成的非晶质Fe基合金粉末的工序。
雾化法是一种对非晶质Fe基合金粉末的原料即Fe基合金熔液(下面，称为“原料熔液”)进行粉碎使其成为粉末状，并对获得的粉末状的Fe基合金熔液进行冷却，从而获得由非晶质Fe基合金粒子构成的非晶质Fe基合金粉末的方法。
根据雾化法，可以容易地形成表层部含有氧化被膜的非晶质Fe基合金粒子。表层部含有氧化被膜的非晶质Fe基合金粒子经过获得结晶质Fe基合金粉末的工序(即，分级以及热处理)后，被转化为表层部含有氧化被膜的结晶质Fe基合金粒子。
由此，根据制法A，可以容易地制造由上述的表层部含有氧化被膜的形态的结晶质Fe基合金粒子构成的结晶质Fe基合金粉末(即，可以更有效地发挥矫顽磁力降低的效果的结晶质Fe基合金粉末)。
另外，根据雾化法，可以获得具有由曲面围成的形状(例如，球形状、与球形状近似的形状、泪珠型形状、葫芦型形状等)的非晶质Fe基合金粒子。具有由曲面围成的形状的非晶质Fe基合金粒子经过获得结晶质Fe基合金粉末的工序(即，分级以及热处理)后，被转化为上述的具有由曲面围成的形状的形态的结晶质Fe基合金粒子。
作为雾化法并没有特别的限制，可以使用气体雾化法、水雾化法、盘式雾化法、高速旋转水流雾化法、高速燃烧火炎雾化法等公知的方法。
作为雾化法，从容易获得非晶质Fe基合金的点来看，优选原料熔液的微粉化性能优异且能够以103℃/秒以上(更优选为105℃/秒以上)的速度进行冷却的雾化法。
水雾化法是一种通过由喷嘴喷射的高压水流使流下的原料熔液形成飞沫进而形成粉末状，并通过该高压水流对粉末状的原料熔液进行冷却，由此获得非晶质Fe基合金粉末(下面，仅称为“粉末”)的方法。
气体雾化法是一种通过由喷嘴喷射的非活性气体使原料熔液形成粉末状，并对形成为粉末状的原料熔液进行冷却，由此获得粉末的方法。作为气体雾化法中的冷却列举通过高压水流进行冷却、通过雾化装置的下部设置的水槽进行冷却、通过使其落入流水中进行冷却等。
高速旋转水流雾化法是一种使用内周面为圆筒面的冷却容器，使冷却液沿内周面一边旋转一边流下从而形成层状的冷却液层，并通过使原料熔液落入冷却液层中来使其粉末化，且通过冷却获得粉末的方法。
高速燃烧火炎雾化法是一种通过高速燃烧器使火炎作为火炎射流以超音速或接近音速的速度进行喷射，由此使原料熔液形成粉末状，并通过以水等作为冷却介质的急速冷却机构使形成粉末状的原料熔液冷却，由此获得粉末的方法。高速燃烧火炎雾化法例如可以参照日本特开2014-136807号公报。
作为雾化法，从冷却效率高且比较容易获得非晶质Fe基合金的点来看，优选盘式雾化法、高速旋转水流雾化法或高速燃烧火炎雾化法。
另外，当使用水雾化法或气体雾化法时，优选使用超过50MPa的高压水流。
由本工序获得的非晶质Fe基合金粒子(即，非晶质Fe基合金粉末)除非晶相以外，还可以含有晶相。
在获得结晶质Fe基合金粉末的工序(即，分级以及热处理)中，从获得具有更优异磁特性的结晶质Fe基合金粉末的观点来看，非晶质Fe基合金粒子中的晶相含有率优选为2体积％以下，更优选为1体积％以下，尤其优选实质为0体积％。
非晶质Fe基合金粒子中的晶相含有率的测定方法与上述的结晶质Fe基合金粒子的组织内的晶相含有率的测定方法相同。
构成非晶质Fe基合金粒子的非晶质Fe基合金的组分的优选形态以及原料熔液的组分的优选形态分别与上述的构成结晶质Fe基合金粒子的Fe基合金的组分的优选形态相同。
此外，制法A中的各工序的操作几乎不会影响Fe基合金的组分。
由此，构成通过制法A获得的结晶质Fe基合金粒子(即，结晶质Fe基合金粉末)的Fe基合金的组分可以看成是实质与原料熔液的组分以及非晶质Fe基合金的组分相同。
＜获得结晶质Fe基合金粉末的工序＞
制法A包含通过对非晶质Fe基合金粉末依次实施分级和热处理或依次实施热处理和分级来获得结晶质Fe基合金粉末的工序。
在本工序中，通过热处理，在构成非晶质Fe基合金粉末的非晶质Fe基合金粒子的组织内形成上述的平均粒径在30nm以下的纳米晶粒，由此获得结晶质Fe基合金粉末。
进一步，在本工序中，通过分级，获得具有上述的范围内的d50以及上述的范围内的粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例的结晶质Fe基合金粉末。
在本工序中，分级既可以在热处理之前进行，也可以在热处理之后进行。当在热处理之前进行分级时，也可以热处理之后再次进行分级(即，也可依次进行分级、热处理以及分级)。
从更高效地获得具有上述的范围内的d50以及上述的范围内的粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例的结晶质Fe基合金粉末的观点来看，分级优选在热处理之前进行。即，本工序的优选形态为对非晶质Fe基合金粉末依次实施分级和热处理的形态。
此外，热处理几乎不会对d50以及粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例造成影响。
由此，在对非晶质Fe基合金粉末依次实施分级和热处理的形态中，热处理后的粉末即结晶质Fe基合金粉末的d50以及粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例可以看作与分级后且在热处理前的粉末(非晶质Fe基合金粉末)的d50以及粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例相同。粒子直径在5μm以下的Fe基合金粒子的比例也同样。
(分级)
分级的条件可以适当调整为如下条件：在分级后的粒子中，使d50以及粒子直径在2μm以下的粒子的比例分别满足上述的范围。
其中，在依次进行分级和热处理时，分级后的粒子是指非晶质Fe基合金粒子，在依次进行热处理和分级时，分级后的粒子是指结晶质Fe基合金粒子(下同)。
作为分级的方法举出利用筛实施的方法、利用分级装置实施的方法、将他们组合的方法等。
作为分级装置例如举出离心式气流分级机、电磁式振筛机等公知的分级装置。
离心式气流分级机例如通过调节分级转子的转速以及风量来调节d50、粒子直径在2μm以下的粒子的比例等。
电磁式振筛机例如通过适当选择筛的筛眼来调节d50、粒子直径在2μm以下的粒子的比例等。
在利用离心式气流分级机对粉末的分级中，分级的对象即粉末会受到由高速旋转的分级转子形成的旋涡流而产生的离心力以及由外部的风机提供的气流的阻力。由此，上述粉末会被分成受离心力作用大的大粒子的群和受阻力作用大的小粒子的群。
离心力可通过改变分级转子的转速来调节，阻力可以通过改变来自风机的风量来容易地调节。通过调节离心力与阻力的平衡可以使上述粉末分级为规定的粒度。
当回收上述小粒子的群时，则从上述粉末中去除大粒子的群。下面，将该形式的分级称为“上位去除(over cut)”。
当回收上述大粒子的群时，则从上述粉末中去除小粒子的群。下面，将该形式的分级称为“下位去除(under cut)”。
分级优选包含利用筛实施的第一分级和在第一分级后利用离心式气流分级机实施的第二分级。
该形式中的第二分级优选包括上位去除，更优选包括上位去除以及下位去除这两者，进一步优选包括依次进行上位去除和下位去除的操作。
第一分级中的筛的网眼尺寸可以适当选择。
从进一步减少第一分级所需要的时间的观点来看，网眼尺寸例如为90μm以上，优选为150μm以上，进一步优选为212μm以上。
从进一步减少加载在第二分级所使用的装置上的负荷的观点来看，网眼尺寸的上限例如可以为300μm，优选为250μm。
本说明书中所说的网眼尺寸指的是JISZ8801-1中规定的公称网眼尺寸。
在第二分级中，离心式气流分级机的分级转子的转速例如可以为500rpm(revolution per minute)以上，优选为1000rpm以上。分级转子的转速的上限还根据离心式气流分级机的性能来决定，然而，转速越大粉末中的小径的粒子就越多，因此，分级转子的转速例如为5000rpm，优选为4000rpm，进一步优选为3000rpm。
在第二分级中，向离心式气流分级机供给的粉末的供给速度例如在0.5kg/h以上，优选为1kg/h以上，进一步优选为2kg/h以上。粉末的供给速度的上限根据离心式气流分级机的分级处理能力来决定。
在第二分级中，离心式气流分级机中的气流的风量例如在0.5m3/s以上，优选为1.0m3/s以上，进一步优选为2.0m3/s以上。气流的风量的上限根据离心式气流分级机的风机的能力来决定。
(热处理)
热处理的条件可适当调整为如下条件：在通过热处理而获得的结晶质Fe基合金粒子中，使纳米晶粒的平均粒径在30nm以下。
热处理例如可以使用分批式的电炉，网带式的连续电炉等公知的加热炉来实施。
热处理的条件的调整例如通过调节升温速度、最高到达温度(保持温度)、最高到达温度的保持时间等来进行。
升温速度例如为1℃/h～200℃/h，优选为3℃/h～100℃/h。
最高到达温度(保持温度)根据非晶质Fe基合金的晶化温度来决定，但是例如为450℃～560℃，优选为470℃～520℃。
最高到达温度的保持时间例如为1分～3小时，优选为30分～2小时。
非晶质Fe基合金的晶化温度可以通过下面的方式求出：利用差示扫描量热分析装置(DSC：Differential Scanning Calorimeter)，在从室温(RT)到600℃的温度范围内，在600℃/h的升温速度下进行热分析。
对进行热处理的环境并没有特别的限制。
作为进行热处理的环境举出大气环境、非活性气体(氮气、氩气等)环境、真空环境等。
对通过热处理获得的结晶质Fe基合金粉末进行冷却的方法并没有特别的限制。
作为冷却的方法举出炉冷、空冷等。
另外，也可以对通过热处理获得的结晶质Fe基合金粉末吹非活性气体来强制冷却。
实施例
下面示出本公开的实施例，然而本公开并不仅限于下面的实施例。
〔样品No.1～20〕
＜铸锭的制作＞
称量Fe、Cu、Si、B、Nb、Mo以及Cr，放入铝制坩埚中并配置在高频感应加热装置的真空腔内，对真空腔进行抽真空。接着，在减压状态下，在非活性环境(Ar)中通过高频感应加热来熔化各原料，接着，通过冷却来获得具有如下合金组分A～E的铸锭。
通过ICP发光分析法对各铸锭的组分进行分析。
(合金组分)
A：Fe70.5Cu1.0Si13.5B11.0Nb3.0Cr1.0
B：Fe74.4Cu1.0Si13.5B7.6Nb2.5Cr1.0
C：Fe72.5Cu1.0Si13.5B9.0Mo3.0Cr1.0
D：Fe72.5Cu1.0Si13.5B11.0Mo1.0Cr1.0
E：Fe72.5Cu1.0Si13.5B9.0Nb3.0Cr1.0
此外，这之后的工序的操作几乎不会影响Fe基合金的组分。
由此，可以认为铸锭的组分在最终获得的结晶质Fe基合金粉末中也能够维持原样。
＜非晶质Fe基合金粉末的制造＞
在1300～1700℃的条件下再次将铸锭熔化，通过水雾化法将获得的合金熔液粉末化，由此获得由非晶质Fe基合金粒子构成的非晶质Fe基合金粉末。
在水雾化法中，喷雾介质即水的温度设为20℃，上述水的喷射压力设为100MPa。
＜分级＞
对如上获得的非晶质Fe基合金粉末(分级前的非晶质Fe基合金粉末)按下面的方式进行分级，由此获得表1中的各样品。
在表1中，附带“*”的样品编号(No.)的样品为比较例，没有“*”的样品编号(No.)的样品为实施例。
样品No.1、*4，以及9为仅实施下述第一分级的样品。
样品No.*2、*3、5～*8以及10～*20为依次实施下述第一分级和下述第二分级的样品。
其中，样品No.10以及No.14～17为相同的非晶质Fe基合金粉末。
(利用筛实施的分级(第一分级))
首先，作为所有样品共通的第一分级，使如上获得的分级前的非晶质Fe基合金粉末通过网眼尺寸为250μm的筛，由此从非晶质Fe基合金粉末中去除粗大的粒子群。
将第一分级后的非晶质Fe基合金粉末与树脂混合，并使获得的混合物硬化。对获得的硬化物实施研磨以及离子铣削，由此形成平滑面。通过透射电子显微镜(TEM：Transmission Electron Microscope)在50万倍下对得到的平滑面上的存在非晶质Fe基合金粒子的部位进行观察，并进行组分映射(composition mapping)。
其结果是，确认在任一样品的非晶质Fe基合金粒子中，在粒子的表层部都存在厚度在2nm以上且在30nm以下的氧化被膜。
另外，通过俄歇电子能谱法(日本电子株式会社制造的JAMP-7830F)对氧化被膜进行认定，确认任一样品的氧化被膜均含有Fe、Si、Cu以及B。
(利用离心式气流分级机实施的分级(第二分级))
在样品No.*2、*3、5～*8以及10～*20中，利用离心式气流分级机(日本日清工程株式会社制造的TC-15)对第一分级后的非晶质Fe基合金粉末实施第二分级。
详细来说，按表1所示对风机的风量、分级转子的转速以及粉末供给速度进行调节，通过上位去除形态的第二分级，从第一分级后的非晶质Fe基合金粉末中去除大粒子的群。
＜各种测定＞
针对各样品，通过上述的方法求出d10、d50、d90、(d90-d10)/d50、粒子直径在2μm以下的粒子的比例(体积％)以及粒子直径在5μm以下的粒子的比例(体积％)。
另外，针对各样品，在上述的“粒子的组织内的晶相的含有率”的测定方法中所示的条件下，对通过粉末X射线衍射得到的X射线衍射光谱进行测定。在X射线衍射光谱中，当存在因晶相而产生的衍射峰时，则判断为“有”晶相，当不存在因晶相而产生的衍射峰时，则判断为“无”晶相。
上述结果如表1所示。
[表1]
Figure GDA0003844933450000281
另外，利用扫描式显微镜(SEM：Scanning Electron Microscope，日本日立制作所制造的S-4700)，在100～5000倍下对分级后的各样品(即，分级后的非晶质Fe基合金粒子)进行观察。
其结果是，确认各样品中的各粒子的形状为由曲面围成的形状。详细来说，任一样品都含有球形状的粒子、与球形状近似的形状的粒子、泪珠型形状的粒子以及葫芦型形状的粒子。
利用差示扫描量热分析装置(日本理学株式会社制造的DSC8270)，以10℃/分钟的速度使分级后的各样品(即，分级后的非晶质Fe基合金粒子)升温，从而得到DSC曲线。
由得到的DSC曲线求出各样品的晶化温度。
结果如表2所示。
其中，下面的热处理几乎不会影响粒子的粒度分布。
由此，即使在热处理后的各样品中，分级后的各样品的粒度分布(详细来说，d10、d50、d90、粒子直径在2μm以下的粒子的比例以及粒子直径在5μm以下的粒子的比例)也能够维持原样。
＜热处理＞
用电热处理炉按表2所示的条件(升温速度、保持温度KT、保持时间、环境以及氧浓度)对分级后的各样品(其中，样品No.*8除外)实施热处理。该热处理是将10g各样品(其中，样品No.*8除外)放入铝制的坩埚中并在该坩埚放入电热处理炉中的状态下进行的。
其中，保持温度KT是指热处理中的最高到达温度，保持时间是指在最高到达温度(即，保持温度KT)保持的时间。
N2环境下的热处理是在一边向电热处理炉内导入N2气体一边进行的。
氧浓度指的是热处理环境中的氧浓度(体积％)。氧浓度是通过配置于电热处理炉内的氧浓度计来进行测定的。
N2环境中的氧浓度是通过调节导入电热处理炉内的N2气体的流量来进行调节的。
在热处理后(详细来说，经过保持时间后)，停止电热处理炉的加热，对各样品(其中，样品No.*8除外)进行炉冷。
通过上述方式，作为热处理后的样品，获得结晶质Fe基合金粉末。
不对分级后的样品No.*8(即，非晶质Fe基合金粉末)进行上述热处理。
＜纳米晶粒的平均粒径的测定＞
通过上述的方法，分别对热处理后的样品(其中，样品No.*8除外)中的粒子的组织内所包含的纳米晶粒的平均粒径(nm)进行测定。
结果如表2所示。
另外，通过上述的方法，分别对热处理后的样品中的Fe基合金粒子的组织内的晶相含有率进行测定。
其结果是，确认任一样品中的Fe基合金粒子的组织内的晶相含有率均在50～80体积％的范围内。
＜饱和磁化强度以及矫顽磁力的测定＞
分别对热处理后的各样品进行磁化强度测定从而得到磁滞曲线，再由得到的磁滞曲线分别求出加载磁场800kA/m中的饱和磁化强度(emu/g)以及加载磁场40kA/m中的矫顽磁力(A/m)。
磁化强度测定是利用VSM(Vibrating Sample Magnetometer(振动样品磁强计)，日本东英工业株式会社制造的VSM-5)进行的。
结果如表2所示。
[表2]
Figure GDA0003844933450000311
〔样品No.21～25〕
将通过水雾化法使合金熔液粉末化变更为通过高速燃烧火炎雾化法使合金熔液粉末化，并且，调整分级的条件，除此以外，通过与得到分级后且在热处理前的样品No.1相同的方法来得到分级后且在热处理前的样品No.21～25。
在高速燃烧火炎雾化法中，将从喷射装置喷射的火炎射流的温度设为1300℃，将原料即合金熔液的流下速度设为5kg/min。冷却介质使用水，通过冷却装置将该冷却介质(水)喷射成液雾。通过将水的喷射量设为4.5升/min～7.5升/min来调节合金熔液的冷却速度。
＜分级＞
样品No.21～25的分级条件如下。
(利用筛实施的分级(第一分级))
与样品No.1相同地，使分级前的非晶质Fe基合金粉末通过网眼尺寸为250μm的筛，由此从非晶质Fe基合金粉末中去除粗大的粒子群。
(利用离心式气流分级机实施的分级(第二分级))
在样品No.21、22、24以及25中，对于第一分级后的非晶质Fe基合金粉末，用离心式气流分级机(日本日清工程株式会社制造的TC-15)依次实施表3所示的条件下的第二分级(上位去除)以及表3所示的条件下的第二分级(下位去除)。即，对于第一分级后的非晶质Fe基合金粉末，首先，通过实施第二分级(上位去除)去除大粒子的群，接着，通过对实施第二分级(上位去除)后的非晶质Fe基合金粉末实施第二分级(下位去除)去除小粒子的群。
在样品No.23中，对于第一分级后的非晶质Fe基合金粉末，用离心式气流分级机(日本日清工程株式会社制造的TC-15)仅实施表3所示的条件下的第二分级(上位去除)(即，未实施第二分级(下位去除))。
＜各种测定＞
通过上述的方法分别对分级后且在热处理前的样品No.21～25的d10、d50、d90、(d90-d10)/d50、粒子直径在2μm以下的粒子的比例(体积％)以及粒子直径在5μm以下的粒子的比例(体积％)进行测定。
结果如表3所示。
＜热处理＞
对于分级后且在热处理前的样品No.21，实施与对样品No.1实施的热处理相同的条件下的热处理，由此获得热处理后的样品No.21。
对于热处理后的样品No.21，通过与对热处理后的样品No.1实施的测定方法相同的测定方法来分别进行纳米晶粒的平均粒径的测定、饱和磁化强度及矫顽磁力的测定。
结果如表4所示。
另外，对于分级后且在热处理前的样品No.22～25，按表4所示变更了保持温度，除此以外，均进行了与对分级后且在热处理前的样品No.21进行的操作(热处理以及各种测定)相同的操作。
结果如表4所示。
[表3]
Figure GDA0003844933450000331
[表4]
Figure GDA0003844933450000341
如表1～4所示，在实施例的热处理后的各样品(详细来说，样品No.1、5、6、9～12、14～19以及21～25)中，矫顽磁力降低，其中，实施例的热处理后的各样品是由组织内含有平均粒径在30nm以下的纳米晶粒的Fe基合金粒子构成，d50在3.5μm以上且在35.0μm以下，粒子直径在2μm以下的粒子的比例在0体积％以上且在8体积％以下的结晶质Fe基合金粉末。更详细地说，在实施例的热处理后的各样品中，加载磁场40kA/m中的矫顽磁力在190A/m以下。
与此相对，纳米晶粒的平均粒径大于30nm的样品No.*4的矫顽磁力增大(参照表2)。
另外，粒子直径在2μm以下的粒子的比例超过8体积％的样品No.*2、*3、*7、*13以及*20的矫顽磁力也增大(参照表2)。
另外，非晶质Fe基合金粉末即样品No.*8的矫顽磁力也增大(参照表2)。
在样品No.1、5、9～11、14～19以及21～25中，矫顽磁力进一步降低，其中，样品No.1、5、9～11、14～19以及21～25的粒子直径在2μm以下的粒子的比例在0体积％以上且在7体积％以下。具体来说，在这些样品中，矫顽磁力在130A/m以下。
在样品No.1、21、22、24以及25中，矫顽磁力进一步降低，其中，样品No.1、21、22、24以及25的d50大于5.0μm且在35.0μm以下，并且，粒子直径在5μm以下的粒子的比例在0体积％以上且在8体积％以下。具体来说，在这些样品中，矫顽磁力在60A/m以下。
这些样品中的样品No.21、22、24以及25的矫顽磁力进一步降低，其中，样品No.21、22、24、以及25的粒子直径在5μm以下的粒子的比例在0体积％以上且在5体积％以下。具体来说，在这些样品中，矫顽磁力在40A/m以下。
另外，在合金组分以及粒子直径相同仅热处理的条件(温度条件、环境)不同的样品No.10以及14～17中，未见饱和磁化强度有实质性差异。在样品No.10以及14～17中的保持温度高的No.16中，矫顽磁力显著降低。
更详细地说，在样品No.10以及14～17中，在含氧的大气环境下进行热处理后的样品No.15以及16的饱和磁化强度与在几乎不含氧的N2环境下进行热处理后的样品No.10、14以及17的饱和磁化强度实质相同。其理由考虑如下：构成非晶质Fe基合金粉末的非晶质Fe基合金粒子的表层部存在的氧化被膜发挥着针对热处理的保护膜的功能，由此，抑制了热处理时的氧化的进行。
可以在含氧的大气环境下进行热处理意味着无需控制热处理的环境。由此，可以在含氧的大气环境下进行热处理有利于提高结晶质Fe基合金粉末的生产率以及降低制造成本。
另外，用扫描式显微镜(SEM，日本日立制作所制造的S-4700)在100～5000倍下对热处理后的各样品(即，结晶质Fe基合金粉末)进行观察。
其结果是，确认各样品中的各粒子的形状为由曲面围成的形状。详细来说，任一样品都包含有球形状的粒子、与球形状近似的形状的粒子、泪珠型形状的粒子以及葫芦型形状的粒子。
图1是以5000倍的倍率对热处理后的样品No.25(结晶质Fe基合金粉末)进行拍照的SEM照片。
如图1所示，样品No.25主要由球形状的粒子以及与球形状近似的形状的粒子构成，且含有泪珠型形状的粒子以及葫芦型形状的粒子。
图2是示出样品No.1～No.25(其中，样品No.*4以及样品No.*8除外)中的粒子直径在2μm以下的粒子的比例与矫顽磁力的关系的图。在图2中，按照每种Fe基合金的组分改变图标种类。
由图2可知，在各个组分中，当粒子直径在2μm以下的粒子的比例变小时(具体来说，当在0体积％以上且在8体积％以下时)，矫顽磁力有降低的趋势。
图3是示出样品No.1～No.25(其中，样品No.*4以及样品No.*8除外)中的粒子直径在5μm以下的粒子的比例与矫顽磁力的关系的图。在图3中，按照每种Fe基合金的组分改变图标种类。
由图3可知，在各个组分中，当粒子直径在5μm以下的粒子的比例变小时(具体来说，当在0体积％以上且在8体积％以下时)，矫顽磁力有降低的趋势。
图4是具有相同合金组分的样品No.9、10、11、12以及No.*13的粒度分布图。
关注粒度分布相似的样品No.9以及10，在表2中，对这些样品的矫顽磁力进行比较后可知，粒子直径在2μm以下的粒子的比例小的样品No.10的矫顽磁力比粒子直径在2μm以下的粒子的比例大的样品No.9的矫顽磁力更小。
另外，关注粒度分布差异大且(d90-d10)/d50(参照表1)差异大的样品No.10～12，在表2中，对这些样品的矫顽磁力进行比较，(d90-d10)/d50与矫顽磁力之间未见明显的相关性。在样品No.10～12中，也是粒子直径在2μm以下的粒子的比例小的样品No.10及11的矫顽磁力比粒子直径在2μm以下的粒子的比例大的样品No.12的矫顽磁力更小。
另外，在相同组分的样品间，即使热处理条件不同时，饱和磁化强度也未见实质性差异。
＜磁致伸缩系数的评价＞
对于粉末来说，难以直接测定磁致伸缩系数。
因此，作为用于推测热处理后的各样品(粉末)的磁致伸缩系数的代替实验，对具有与热处理后的各样品的组织相同的组织的薄带进行磁致伸缩系数的测定。
详细来说，使用具有上述各合金组分的铸锭，通过单辊法制作厚度为15μm、宽度为5mm的非晶质Fe基合金薄带。单辊法中的急冷在Ar气体中进行。对获得的非晶质Fe基合金薄带在如表5所示的条件下进行热处理，由此获得结晶质Fe基合金薄带。
[表5]
Figure GDA0003844933450000371
获得的各结晶质Fe基合金薄带在组织内均含有平均粒径在30nm以下的纳米晶粒。
对各结晶质Fe基合金薄带的磁致伸缩系数进行了测定，结果显示各个结晶质Fe基合金薄带的磁致伸缩系数均在0～+2×10-6的范围内。
因此，可推断热处理后的各样品(即，结晶质Fe基合金粉末)也具有同样的磁致伸缩系数。
如上所述的磁特性(磁致伸缩系数)优异的热处理后的各样品(即，结晶质Fe基合金粉末)适合作为磁芯(例如，压粉磁芯、金属复合铁芯等)的材料。
即，可期待热处理后的各样品(即，结晶质Fe基合金粉末)有助于提高利用上述磁芯的电感器、噪音滤波器、扼流圈、变压器或电抗器的特性。
2017年8月7日提出的日本专利申请2017-152561号的所有公开内容通过参照援引在本说明书中。
对于本说明书所述的全部文献、专利申请和技术标准，各个文献、专利申请和技术标准通过参照被援引时与具体且分别记载的情况同等程度地在本说明书中通过参照而被援引。

Claims (13)

1.一种结晶质Fe基合金粉末，
由在组织内含有平均粒径在30nm以下的纳米晶粒的Fe基合金粒子构成，
所述Fe基合金粒子的组分是包含Cu、Si、B，并且包含Nb和Mo中的至少一种，其余含有Fe以及杂质的组分，
在通过激光衍射法求出的示出粒子直径与自小粒子直径侧起的累积频率的关系的累积分布曲线中，与累积频率50体积％对应的粒子直径即d50在5.0μm以上且在35.0μm以下，
为了抑制在Fe基合金粒子的表层附近产生Fe以外的元素发生偏析的偏析区域而导致Fe基合金粒子磁特性劣化，通过激光衍射法求出的全部所述Fe基合金粒子中的粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例在0体积％以上且在8体积％以下，
通过激光衍射法求出的全部所述Fe基合金粒子中的粒子直径在5μm以下的Fe基合金粒子的比例在0体积％以上且在8体积％以下。
2.根据权利要求1所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，在所述累积分布曲线中，当将与累积频率10体积％对应的粒子直径设为d10，且将与累积频率90体积％对应的粒子直径设为d90时，(d90-d10)/d50在1.00以上且在4.00以下。
3.根据权利要求1所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，加载磁场40kA/m中的矫顽磁力在190A/m以下。
4.根据权利要求2所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，加载磁场40kA/m中的矫顽磁力在190A/m以下。
5.根据权利要求1所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，所述粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例在0体积％以上且在7体积％以下。
6.根据权利要求4所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，所述粒子直径在2μm以下的Fe基合金粒子的比例在0体积％以上且在7体积％以下。
7.根据权利要求1所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，全部所述Fe基合金粒子中的粒子直径在5μm以下的Fe基合金粒子的比例在0体积％以上且在5体积％以下。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，对于所述Fe基合金粒子的组分，还含有Cr，并且当将Cu、Si、B、Nb、Mo、Cr以及Fe的总含量设为100原子％时，Cu的含量在0.1原子％以上且在3.0原子％以下，Si的含量在13.0原子％以上且在16.0原子％以下，B的含量在7.0原子％以上且小于12.0原子％，Nb和Mo的总含量大于0原子％且在6.0原子％以下，Cr的含量在0原子％以上且在5.0原子％以下。
9.根据权利要求8所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，Mo的含量大于0原子％且小于4.0原子％。
10.根据权利要求1～7中任一项所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，所述Fe基合金粒子的形状为由曲面围成的形状。
11.根据权利要求1～7中任一项所述的结晶质Fe基合金粉末，其中，所述Fe基合金粒子在表层部含有氧化被膜。
12.一种结晶质Fe基合金粉末的制造方法，制造权利要求1～7中任一项所述的结晶质Fe基合金粉末，包括：
通过雾化法获得由非晶质Fe基合金粒子构成的非晶质Fe基合金粉末的工序；
对所述非晶质Fe基合金粉末依次实施分级和热处理或依次实施热处理和分级，来获得所述结晶质Fe基合金粉末的工序。
13.根据权利要求12所述的结晶质Fe基合金粉末的制造方法，其中，所述分级包含利用筛实施的第一分级和在所述第一分级后利用离心式气流分级机实施的第二分级。
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