CN112566741A - 磁芯用粉末、使用其的磁芯和线圈部件、和磁芯用粉末的制造方法 - Google Patents

磁芯用粉末、使用其的磁芯和线圈部件、和磁芯用粉末的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112566741A
CN112566741A CN201980052525.0A CN201980052525A CN112566741A CN 112566741 A CN112566741 A CN 112566741A CN 201980052525 A CN201980052525 A CN 201980052525A CN 112566741 A CN112566741 A CN 112566741A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
magnetic core
particle diameter
magnetic material
vol
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
CN201980052525.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112566741B (zh
Inventor
加藤哲朗
千绵伸彦
太田元基
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.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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 Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Publication of CN112566741A publication Critical patent/CN112566741A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112566741B publication Critical patent/CN112566741B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B22F5/106—Tube or ring forms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/052—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles characterised by a mixture of particles of different sizes or by the particle size distribution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/08—Metallic powder characterised by particles having an amorphous microstructure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/062—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from 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
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • 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
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15308—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Fe/Ni
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0246—Manufacturing of magnetic circuits by moulding or by pressing powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2200/00—Crystalline structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/11—Magnetic recording head
    • Y10T428/115—Magnetic layer composition

Abstract

本发明提供一种磁芯用粉末，其含有Fe系结晶质金属磁性材料的粒状粉末A和Fe系非晶质金属磁性材料的粒状粉末B，通过激光衍射法求得的示出粒径与从小粒径侧的累计频率的关系的累计分布曲线中，上述粒状粉末A的对应于累计频率50体积％的粒径d50A为0.5μm以上7.0μm以下，上述粒状粉末B的对应于累计频率50体积％的粒径d50B超过15.0μm，将上述磁芯用粉末的对应于累计频率10体积％的粒径设为d10M，将对应于累计频率50体积％的粒径设为d50M且将对应于累计频率90体积％的粒径设为d90M的情况下，(d90M－d10M)/d50M为1.6以上6.0以下。

Description

磁芯用粉末、使用其的磁芯和线圈部件、和磁芯用粉末的制造 方法
技术领域
本发明涉及一种适于开关电源等所使用的变压器、扼流线圈、电抗器等的磁芯用粉末、使用该粉末的磁芯和线圈部件、以及磁芯用粉末的制造方法。
背景技术
开关电源在EV(电动汽车)、HEV(混合动力车)、PHEV(插电式混合动力车)、移动体通信设备(便携式电话、智能手机等)、个人电脑、服务器等中使用，在DC－DC转换器等的电源电路中，在工作电压的低电压化、大电流化、开关频率的高频化发展的同时，要求其小型·轻量化，从节能的观点出发要求低耗电。
对于电源电路的高频化和大电流化，要求线圈部件在100kHz以上的高频区域以高励磁磁通密度工作，磁芯采用非晶质的Fe基合金、纯铁、或作为Fe－Si、Fe－Si－Cr等的结晶质的Fe基合金的金属系软磁性材料的粉末的情况变多。作为软磁性材料的粉末，优选使用制成磁芯时不易产生磁特性的形状各向异性、并且在磁芯的成型中粉末的流动性良好的、通过雾化法得到的粒状粉。
线圈部件被要求由重叠了直流电流的交流电流励磁的条件下的电感能够直至高电流值都维持初始值，抑制其降低，即，要求直流重叠特性优异。并且，对于线圈部件的小型化，要求磁芯的高导磁率化。例如，在日本特开2007－134381号、日本特开2010－118486号和日本特开2017－108098号中，记载了为了运用软磁性材料的特征，通过将组成不同的非晶质的合金粉末与结晶质的合金粉末混合，来降低磁芯损失。另外，在日本特开2017－108098号中，记载了使用平均粒径不同的非晶质的合金粉末和结晶质的合金粉末，并适当调节各粉末的粒径分布，由此提高直流重叠特性。
发明内容
发明要解决的技术问题
对于线圈部件，要求进一步小型化，提高直流重叠特性。因此，本发明的目的在于，提供一种在用作磁芯时能够容易地提高导磁率且提高直流重叠特性的磁芯用粉末、使用该磁芯用粉末的磁芯和线圈部件，并且提供上述磁芯用粉末的制造方法。
用于解决技术问题的技术方案
即，本发明的一个实施方式为一种磁芯用粉末，该磁芯用粉末含有Fe系结晶质金属磁性材料的粒状粉末A和Fe系非晶质金属磁性材料的粒状粉末B，其中，通过激光衍射法求得的、示出粒径与从小粒径侧的累计频率的关系的累计分布曲线中，上述粒状粉末A的对应于累计频率的50体积％的粒径d50A为0.5μm以上7.0μm以下，上述粒状粉末B的对应于累计频率50体积％的粒径d50B超过15.0μm，将上述磁芯用粉末的对应于累计频率10体积％的粒径设为d10M，将对应于累计频率50体积％的粒径设为d50M，将对应于累计频率90体积％的粒径设为d90M的情况下，(d90M－d10M)/d50M为1.6以上6.0以下。
在上述磁芯用粉末中，上述d50A优选为1.0μm以上5.0μm以下。
在上述磁芯用粉末中，上述Fe系结晶质金属磁性材料优选为选自纯铁、Fe－Si系、Fe－Si－Cr系、Fe－Si－Al系、和Fe－Cr－Al系中的至少一种结晶质磁性材料。
在上述磁芯用粉末中，Fe系非晶质金属磁性材料优选为Fe－Si－B系和/或Fe－P－C系的非晶质磁性材料。
本发明的其他的一个实施方式是一种使用了上述的一个实施方式的磁芯用粉末的磁芯。
本发明的另一个实施方式是使用了上述的其他的一个实施方式的磁芯的线圈部件。
本发明的另一个实施方式是一种磁芯用粉末的制造方法，包括：制备粒状粉末A的工序，该粒状粉末A由Fe系结晶质磁性材料构成，通过激光衍射法求得的、示出粒径与从小粒径侧的累计频率的关系的累计分布曲线中，对应于累计频率50体积％的粒径d50A为0.5μm以上7.0μm以下；制备粒状粉末B的工序，该粒状粉末B由Fe系非晶质金属磁性材料构成，通过激光衍射法求得的、示出粒径与从小粒径侧的累计频率的关系的累计分布曲线中，对应于累计频率50体积％的粒径d50B超过15.0μm；和混合上述粒状粉末A与上述粒状粉末B的混合工序，关于经过上述混合工序得到的磁芯用粉末，通过激光衍射法求得的、示出粒径与从小粒径侧的累计频率的关系的累计分布曲线中，将对应于累计频率10体积％的粒径设为d10M，将对应于累计频率50体积％的粒径设为d50M，将对应于累计频率90体积％的粒径设为d90M的情况下，(d90M－d10M)/d50M为1.6以上6.0以下。
在上述磁芯用粉末的制造方法中，上述d50A优选为1.0μm以上5.0μm以下。
在磁芯用粉末的制造方法中，上述Fe系结晶质金属磁性材料优选为选自纯铁、Fe－Si系、Fe－Si－Cr系、Fe－Si－Al系、和Fe－Cr－Al系中的至少一种结晶质磁性材料。
另外，在磁芯用粉末的制造方法中，上述Fe系非晶质金属磁性材料优选为Fe－Si－B系和/或Fe－P－C系的非晶质磁性材料。
发明的效果
根据本发明，能够提供用作磁芯时能够提高导磁率、且提高直流重叠特性的磁芯用粉末、使用该磁芯用粉末的磁芯和线圈部件、以及上述磁芯用粉末的制造方法。
附图说明
图1为示出本发明的一个实施方式所涉及的磁芯的一例的立体图。
图2为示出本发明的一个实施方式所涉及的线圈部件的一例的俯视图。
图3为示出粒状粉末A1、粒状粉末B和混合粉末的粒度比P与使用这些粉末制造的磁芯的初始导磁率μi之间的关系的图。
图4为示出粒状粉末A2、粒状粉末B和混合粉末的粒度比P与使用这些粉末制作的磁芯的初始导磁率μi之间的关系的图。
具体实施方式
以下，对于本发明的一个实施方式所涉及的磁芯用粉末、使用该磁芯用粉末的磁芯和线圈部件进行具体的说明。但是，本发明不限于这些。并且，在图的一部分或全部中，省略了不需要说明的部分，有为了更容易说明而进行放大或缩小等而图示的部分。而且，在说明中所示出的尺寸和形状、构成部件的相对位置关系等在没有特别说明时，不仅限于示出的情况。另外，在说明中，相同的名称、符号表示相同或同质的部件，有虽然图示但省略详细说明的情况。
本发明的一个实施方式所涉及的磁芯用粉末是含有Fe系结晶质金属磁性材料的粒状粉末A和Fe系非晶质金属磁性材料的粒状粉末B的混合粉末。另外，粒状粉末是指例如通过雾化法得到的大致球状的粉末，其形状优选为球状，但也可以是椭球状、液滴状这样的具有形状各向异性的非球状，优选长径Dl与短径Ds之比(Dl/Ds)为1.3以下。Fe系结晶质金属磁性材料的粒状粉末A和Fe系非晶质金属磁性材料的粒状粉末B可以各自由组成不同的多种金属磁性材料构成。
关于本发明的一个实施方式所涉及的Fe系结晶质金属磁性材料的粒状粉末A，在通过激光衍射法求得的、示出粒径与从小粒径侧的累计频率的关系的累计分布曲线中，粒状粉末A的对应于累计频率50体积％的粒径d50A为0.5μm以上7.0μm以下。Fe系结晶质金属磁性材料为选自例如纯铁、Fe－Si系、Fe－Si－Cr系、Fe－Si－Al系、和Fe－Cr－Al系中的至少一种结晶质磁性材料。另外，关于本发明的一个实施方式所涉及的Fe系非晶质金属磁性材料的粒状粉末B，粒状粉末B的对应于累计频率50体积％的粒径d50B超过15.0μm。粒状粉末A具有能够填充形成于直径大的粒状粉末B之间的空隙的粒径，能够加大磁芯的密度，由此能够减少颗粒彼此的磁隙，从而能够进一步提高磁特性。粒状粉末A的d50A小于0.5μm时，对提高磁特性的贡献变小。d50A优选为1.0μm以上，更优选为1.5μm以上。d50A为7.0μm以下时，能够提高对于上述空隙的填充。d50A优选为5.0μm以下。
将混合粉末制成磁芯时，平均粒径大的粒状粉末对于磁特性的影响更大。考虑制成线圈部件时的直流重叠特性，以能够得到制成磁芯时的饱和磁通密度、磁芯损耗、导磁率等的磁特性中优先的特性的方式选择Fe系非晶质金属磁性材料的粒状粉末B即可。粒状粉末B的d50B超过15.0μm。如上所述，制成磁芯时的磁特性等受粒状粉末B的影响较大，因此，特别是为了增大导磁率，优选d50B为18.0μm以上，更优选为20.0μm以上。粉末的粒径越是大直径，则越难以得到球形的颗粒，并且，非晶质化所需要的冷却速度也增加，制造条件变得严苛，因此，d50B优选为35.0μm以下，更优选为30.0μm以下。
对于作为混合粉末的磁芯用粉末，将对应于累计频率10体积％的粒径设为d10M，将对应于累计频率50体积％的粒径设为d50M，将对应于累计频率90体积％的粒径设为d90M的情况下，(d90M－d10M)/d50M为1.6以上6.0以下。下面，为了使说明简便，将(d90M－d10M)/d50M称为粒度比P。粒度比P小于1.6、或超过6.0时，导磁率低，有时线圈部件的直流重叠特性也得不到改善。作为混合粉末的磁芯用粉末的d50M优选为20.5μm以下，更优选为20.0μm以下，最优选为19.0μm以下。d50M优选超过6.1μm，更优选为6.2μm以上。
粒状粉末A和粒状粉末B能够通过气体雾化法、水雾化法和高速旋转水流雾化法等那样的将水或气体作为熔液的粉碎手段的方法、或者将火焰以超音速或接近音速的速度制成火焰喷射流进行喷射的高速燃烧火焰雾化法等雾化法来制作。
通过本发明的发明人的探讨，为了得到中位径为30μm以上的粒状粉末，优选气体雾化法；为了得到10μm以下的粒状粉末，优选高速燃烧火焰雾化法。高速燃烧火焰雾化法与其他的雾化法相比并不普遍，但是例如在日本特开2014－136807号等中有记载。在高速燃烧火焰雾化法中，利用由高速燃烧器得到的高速燃烧火焰将熔液制成粉末状，利用能够喷射液氮、液化二氧化碳等冷却介质的具有多个冷却喷嘴的急速冷却装置进行冷却。
粒状粉末A的组成优选为aFe bSi cCr dAl eC(其中，以质量％计，满足a＝100－b－c－d－e，0≤b≤12.0，0≤c≤8.0，0≤d＜13.8，0≤e≤0.5)。
粒状粉末A的Fe系结晶质金属磁性材料为Fe－Si系时，实质上Fe和Si为构成元素，Cr、Al和C可以被不可避免地含有。其中，b优选为0.5≤b≤7.6。Si为FeSi结晶的主成分，固溶于作为影响饱和磁化等磁特性的主元素的Fe，有助于降低磁致伸缩和磁各向异性。Si优选为0.5质量％以上，更优选为1.0质量％以上，最优选为2.0质量％以上。另外，为了使压缩成型时的成型性良好、得到高饱和磁通密度，优选为7.6质量％以下，更优选7.0质量％以下，最优选6.0质量％以下。此外，为了使熔液的粘度稳定化，有时加入C，其上限为0.5质量％。因此，e优选为0≤e≤0.5，更优选为0.3质量％以下。剩余部分为Fe和不可避免地含有的成分(又称不可避免的杂质)。
Fe系结晶质金属磁性材料为Fe－Si－Cr系的情况下，实质上Fe、Si和Cr为构成元素，Al和C可以被不可避免地含有。其中，b和c分别优选为0.5≤b≤7.6和0.3≤c≤6.0。Si出于与上述同样的理由，优选为0.5质量％以上，更优选为1.0质量％以上，最优选为2.0质量％以上。另外，为了得到高饱和磁通密度，优选为7.6质量％以下，更优选为7.0质量％以下，最优选为6.0质量％以下。Cr是对于提高合金的抗腐蚀性和绝缘电阻有效的元素，优选为0.3质量％以上，更优选为0.5质量％以上，最优选为1.0质量％以上。另外，为了得到高饱和磁通密度，优选为6.0质量％以下，更优选为5.5质量％以下，最优选为5.0质量％以下。C基于与上述同样的理由，优选为0≤e≤0.5，更优选为0.3质量％以下。剩余部分为Fe与不可避免地含有的成分(又称为不可避免的杂质)。
Fe系结晶质金属磁性材料为Fe－Si－Al系的情况下，除了不可避免地含有的Cr和C以外，实质上Fe、Si和Al为构成元素。其中，b和d分别优选为0.5≤b≤12.0和1.5≤d＜13.8。Si基于与上述同样的理由，优选为0.5质量％以上，更优选为1.0质量％，最优选为2.0质量％以上。另外，为了得到高饱和磁通密度，优选为12.0质量％以下，更优选10.0质量％以下，最优选8.0质量％以下。Al是对于提高合金的抗腐蚀性有效的元素，Al量越增加，存在磁各向异性常数越降低的倾向，优选为1.5质量％以上，更优选为2.0质量％以上，最优选为2.5质量％以上。另外，为了在得到高饱和磁通密度的同时降低磁滞损失、优选不易形成Fe3Al规则结构的、小于13.8质量％，更优选12.0质量％以下，最优选10.0质量％以下。C基于与上述同样的理由，优选为0≤e≤0.5，更优选为0.3质量％以下。剩余部分为Fe和不可避免地含有的成分(又称为不可避免的杂质)。
Fe系结晶质金属磁性材料为Fe－Cr－Al系的情况下，除了可被不可避免地含有的Si和C以外，实质上Fe、Cr和Al为构成元素。其中，c和d分别优选为0.3≤Cr≤8.0和1.5≤d＜13.8。Cr是对于提高合金的抗腐蚀性和绝缘电阻有效的元素，优选为0.3质量％以上，更优选为0.5质量％以上，最优选为1.0质量％以上。另外，为了得到高饱和磁通密度，优选为8.0质量％以下，更优选7.0质量％以下，最优选6.0质量％以下。Al基于与上述同样的理由，优选为1.5质量％以上，更优选为2.0质量％以上，最优选为2.5质量％以上。另外，为了优选不易形成Fe3Al规则结构的、小于13.8质量％，更优选12.0质量％以下，最优选10.0质量％以下。C基于与上述同样的理由，优选为0≤e≤0.5，更优选为0.3质量％以下。另外，有时作为脱酸剂添加Si，或者为了改善磁特性而添加Si，其上限为4.0质量％。因此，b优选为0≤b≤4.0，更优选为3.0质量％以下，最优选为1.0质量％以下。剩余部分为Fe和不可避免地含有的成分(又称为不可避免的杂质)。
作为其他的、除不可避免的杂质以外可以含有的金属，可以列举Mg、Ca、Ti、Mn、Co、Ni、Cu等。
使Fe系非晶质金属磁性材料的粒状粉末B为Fe－Si－B系的非晶质金属磁性材料的情况下，其组成优选为(Fe1－xCrx)a(Si1－yBy)100－a－bCb(其中，x和y为原子比，a和b表示原子％，分别满足0＜x≤0.06、0.3≤y≤0.7、70≤a≤81、0＜b≤2)。Cr是对于提高合金的抗氧化性和抗腐蚀性有效的元素，Si、B和C是对于提高非晶质化有效的元素。另外，作为任意元素，可以将Mn以原子％计含有3.0％以下。也可以含有其他的不可避免的杂质。
使粒状粉末B为Fe－P－C系的非晶质金属磁性材料的情况下，其组成优选为Fe100－x－yPxCy(其中，以原子％计，满足6.8％≤x≤13.0％，2.2％≤y≤13.0％)。P和C是对提高非晶质化有效的元素。为了提高非晶质化，还可以作为任意元素含有Ni、Sn、Cr、B和Si中的至少一种以上的元素。分别以原子％计，Ni为10.0％以下，Sn为3.0％以下，Cr为6.0％以下，B为9.0％以下，Si为7.0％以下。另外，还可以含有不可避免的杂质。
不可避免的杂质例如为S、O、N等，关于其含量，优选S为200ppm以下，O为5000ppm以下，N为1000ppm以下。
本发明的一个实施方式的磁芯用粉末适合用于压粉磁芯用或者金属复合材料用。压粉磁芯中，例如将磁芯用粉末与作为绝缘材料和结合剂发挥功能的粘合剂混合后使用。作为粘合剂，可以列举环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、二甲苯树脂、苯二甲酸二烯丙酯树脂、硅酮树脂、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、水玻璃等，但不限于这些。根据需要，能够与硬脂酸锌等润滑剂混合后，填充在成型模具内，利用液压成型机等加压10MPa～2GPa程度的成型压力来成型为规定形状的压粉体。
之后，将成型后的压粉体在250℃以上、且低于Fe系非晶质磁性材料的粒状粉末B的结晶化温度的温度，热处理1小时左右，使粘合剂固化，从而能够得到压粉磁芯。此时的热处理气氛可以是不活泼气氛，也可以是氧化气氛。之后，也优选通过在450℃以上、且粘合剂不易发生改性、分解等热损伤的温度以下进行热处理来去除成型形变。此时的热处理气氛可以是不活泼气氛，也可以是氧化气氛。图1中示出磁芯的一个实施方式例。图1所示的磁芯为圆环状，但是，得到的磁芯1也可以是矩形框状等的环状体，还可以是棒状或板状的形态，其形态可以根据目的适当选择。图2中示出使用图1所示的磁芯的线圈部件的一个实施方式例。通过在磁芯1的周围缠绕铜线制成线圈5，能够构成线圈部件10。
作为金属复合材料使用时，也可以将线圈埋没在含有磁芯用粉末和粘合剂的混合物中，一体成型而制成线圈部件(未图示)。例如，如果作为粘合剂适当选择热塑性树脂或热固化性树脂，则能够通过注射成型等公知的成型手段容易地制作将线圈密封的金属复合材料芯。
作为磁芯的其他的形态，也可以将含有磁芯用粉末和粘合剂的混合物利用刮刀法等公知的片材化手段制成片材状的磁芯。片材状的磁芯优选作为磁屏蔽材料、非接触充电用线圈、距离无线通信用天线等的背轭。
本发明的一个实施方式的磁芯用粉末中，只要是在能够得到本发明效果的范围内，则也可以为了制成磁芯，进一步加入其它的结晶质金属系软磁性材料的粉末。
在任意情况下，所得到的磁芯都成为导磁率、直流重叠特性提高的磁特性优异的磁芯，优选用于电感器、噪音过滤器、扼流线圈、变压器、电抗器等。
实施例
以下，对于本发明的一个实施方式所涉及的磁芯用粉末和使用该磁芯用粉末的磁芯和线圈部件进行具体的说明，但本发明不限于此，能够在技术思想的范围内进行适当变更。
首先对于Fe系结晶质金属磁性材料的粒状粉末A的制作进行说明。雾化后，以成为以下的M1的组成的方式称量Fe、Si和Cr，放入氧化铝的坩埚中，配置在高频感应加热装置的真空腔室内，进行抽真空，之后在减压状态下、在不活泼气氛(Ar)中通过高频感应加热使其熔化。之后，将熔液冷却，从而制作母合金锭。
Fe结晶质金属磁性材料组成
M1：92Fe 3.5Si 4.5Cr(质量％)
之后将锭再熔化，将熔液通过高速燃烧火焰雾化法进行粉末化。所使用的雾化装置包括：容纳熔融金属的容器；在容器底面的中央与内部连通的注液喷嘴；能够对从注液喷嘴向下方流出的熔融金属喷射火焰喷射流的喷射燃烧器(HARD工业有限会社制)；和冷却被粉碎的熔液的冷却单元。该雾化装置配置成能够利用火焰喷射流将熔融金属粉碎而形成熔融金属粉末，各喷射燃烧器能够将火焰以超音速或接近音速的速度作为火焰喷射流进行喷射。
冷却单元具有配置成能够对粉碎的熔融金属喷射冷却介质的多个冷却喷嘴。冷却介质能够使用水、液氮、液化二氧化碳等。
将从喷射单元喷射的火焰喷射流的温度设为1300℃，将熔融金属的流落速度设为3～6kg/min左右。作为冷却介质使用水，通过冷却单元制成液体雾后从冷却喷嘴喷射。熔融金属的冷却速度通过将水的喷射量在4.5～8.5L/min的范围内进行变更来调节。
将所得到的粉末利用离心型气流式分级机(Nisshin Engineering Inc.制TC－15)进行分级，得到平均粒径不同的2种粉末(粒状粉末A1和粒状粉末A2)。
为了制备Fe系非晶质金属磁性材料的粒状粉末B，准备Fe－Si－B系的非晶质金属磁性材料的粉末KUAMET(注册商标)6B2(Epson Atmix Corporation制，中位径30μm)。将该KUAMET 6B2的粉末利用离心力型气流式分级机(Nisshin Engineering Inc.制TC－15)进行分级，得到粒状粉末B。
对于所得到的各粉末，通过以下的评价方法测定粒度。
[粉末的粒度]
利用激光衍射散射式粒度分布测定装置(堀场制作所制LA－920)进行测定。从通过激光衍射法测得的体积基准的粒度分布中，得到从小直径侧的累积％达到10体积％、50体积％和90体积％的粒径d10、d50和d90。并且，对于d10、d50和d90，有时在粒状粉末A(A1和A2)中标记为d10A、d50A和d90A，在粒状粉末B中标记为d10B、d50B和d90B，在粒状粉末A(A1和A2)与粒状粉末B的混合粉末中标记为d10M、d50M和d90M来进行区分。
粒状粉末A1的d10A、d50A和d90A分别为2.0μm、6.1μm和18.2μm，粒状粉末A2分别为1.2μm、2.6μm和4.9μm。
粒状粉末B的d10B、d50B和d90B分别为10.3μm、21.9μm和40.5μm。
将粒状粉末A(A1和A2)与粒状粉末B以表1－1所示的规定配合比率进行混合而得到粉末No.1～15(也包括单独为粒状粉末A1、粒状粉末A2和粒状粉末B的粉末)。将所得到的粉末No.1～15的粒度和粒度比示于表1－1。
对于所得到的粉末No.1～15，相对于各粉末100质量份添加硅酮树脂5质量份，进行混炼，填充在成型模具内，利用液压成型机通过100MPa的加压来进行成型，制作
Figure BDA0002933529830000101
的圆环状的磁芯。对于所制作的磁芯评价密度、初始导磁率和增量导磁率。将结果示于表1－2。
并且，在表中对于比较例的试样编号在末尾标注“*”来进行区分。另外，在图3和图4中示出以(d90M－d10M)/d50M表示的粒度比P与初始导磁率之间的关系。
[密度]
测量圆环状的磁芯的外形尺寸和重量，从所得到的体积和重量算出密度。
[初始导磁率μi]
将圆环状的磁芯作为被测定物，将导线缠绕30圈制成线圈部件，根据利用LCR测定仪(Agilent Technologies株式会社制4284A)在室温(25℃)以频率100kHz测定的电感，通过下式求得。将在交流磁场为0.4A/m的条件下得到的值作为初始导磁率μi。
初始导磁率μi＝(le×L)/(μi0×Ae×N2)
(le：磁路长，L：试样的电感(H)，μi0：真空的导磁率＝4π×10－7(H/m)，Ae：磁芯的截面积，N：线圈的圈数)
[增量导磁率μΔ]
使用初始导磁率测定中所使用的线圈部件，在利用直流施加装置(42841A：惠普公司制)施加10kA/m的直流磁场的状态下，利用LCR测定仪(Agilent Technologies株式会社制4284A)，以频率100kHz在室温(25℃)测定电感L。将由所得到的电感利用与上述初始导磁率μi同样的计算式获得的结果作为增量导磁率μΔ。从所得到的增量导磁率μΔ和初始导磁率μi算出比μΔ/μi(％)。
[表1－1]
Figure BDA0002933529830000121
[表1－2]
Figure BDA0002933529830000131
如表1－1和表1－2以及图3和图4所示，使用将粒状粉末A1与粒状粉末B混合而得的粒度比P为1.6以上6.0以下的粉末No.4～7、和将粒状粉末A2与粒状粉末B混合而得的粒度比P为1.6以上6.0以下的粉末No.10～13的情况下，虽然μΔ/μi与仅由Fe系非晶质金属磁性材料的粒状粉末B制成磁芯的情况同等，但初始导磁率μi和增量导磁率μΔ更大，得到了优异的直流重叠特性和高导磁率。另一方面，不满足粒度比P的粉末No.2*、3*、9*和14*、以及单独为粒状粉末A1的粉末No.8*、单独为粒状粉末A2的粉末No.15*、和单独为粒状粉末B的粉末No.1*中，初始导磁率μi和增量导磁率μΔ差。可知本发明的磁芯用粉末(粉末No.4～7和粉末No10～13)从得到有利于线圈部件的小型化的高导磁率和优异的直流重叠特性的方面，更为有利。

Claims (10)

1.一种磁芯用粉末，其特征在于：
含有Fe系结晶质金属磁性材料的粒状粉末A和Fe系非晶质金属磁性材料的粒状粉末B，
通过激光衍射法求得的示出粒径与从小粒径侧的累计频率的关系的累计分布曲线中，
所述粒状粉末A的对应于累计频率50体积％的粒径d50A为0.5μm以上7.0μm以下，
所述粒状粉末B的对应于累计频率50体积％的粒径d50B超过15.0μm，
将所述磁芯用粉末的对应于累计频率10体积％的粒径设为d10M，将对应于累计频率50体积％的粒径设为d50M，将对应于累计频率90体积％的粒径设为d90M的情况下，(d90M－d10M)/d50M为1.6以上6.0以下。
2.如权利要求1所述的磁芯用粉末，其特征在于：
所述d50A为1.0μm以上5.0μm以下。
3.如权利要求1或2所述的磁芯用粉末，其特征在于：
所述Fe系结晶质金属磁性材料为选自纯铁、Fe－Si系、Fe－Si－Cr系、Fe－Si－Al系和Fe－Cr－Al系中的至少一种结晶质磁性材料。
4.如权利要求1～3中任一项所述的磁芯用粉末，其特征在于：
Fe系非晶质金属磁性材料为Fe－Si－B系和/或Fe－P－C系的非晶质磁性材料。
5.一种使用了权利要求1～4中任一项所述的磁芯用粉末的磁芯。
6.一种使用了权利要求5所述的磁芯的线圈部件。
7.一种磁芯用粉末的制造方法，其特征在于，包括：
准备粒状粉末A的工序，所述粒状粉末A由Fe系结晶质磁性材料构成，通过激光衍射法求得的示出粒径与从小粒径侧的累计频率的关系的累计分布曲线中，对应于累计频率50体积％的粒径d50A为0.5μm以上7.0μm以下；
准备粒状粉末B的工序，所述粒状粉末B由Fe系非晶质金属磁性材料构成，通过激光衍射法求得的示出粒径与从小粒径侧的累计频率的关系的累计分布曲线中，对应于累计频率50体积％的粒径d50B超过15.0μm；
混合所述粒状粉末A与所述粒状粉末B的混合工序，
关于经过所述混合工序得到的磁芯用粉末，通过激光衍射法求得的示出粒径与从小粒径侧的累计频率的关系的累计分布曲线中，将对应于累计频率10体积％的粒径设为d10M，将对应于累计频率50体积％的粒径设为d50M，将对应于累计频率90体积％的粒径设为d90M的情况下，(d90M－d10M)/d50M为1.6以上6.0以下。
8.如权利要求7所述的磁芯用粉末的制造方法，其特征在于：
所述d50A为1.0μm以上5.0μm以下。
9.如权利要求7或8所述的磁芯用粉末的制造方法，其特征在于：
所述Fe系结晶质金属磁性材料为选自纯铁、Fe－Si系、Fe－Si－Cr系、Fe－Si－Al系和Fe－Cr－Al系中的至少一种结晶质磁性材料。
10.如权利要求7～9中任一项所述的磁芯用粉末的制造方法，其特征在于：
所述Fe系非晶质金属磁性材料为Fe－Si－B系和/或Fe－P－C系的非晶质磁性材料。
CN201980052525.0A 2018-08-23 2019-08-22 磁芯用粉末、使用其的磁芯和线圈部件、和磁芯用粉末的制造方法 Active CN112566741B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-156415 2018-08-23
JP2018156415 2018-08-23
PCT/JP2019/032807 WO2020040250A1 (ja) 2018-08-23 2019-08-22 磁心用の粉末、それを用いた磁心及びコイル部品、並びに磁心用の粉末の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112566741A true CN112566741A (zh) 2021-03-26
CN112566741B CN112566741B (zh) 2023-06-02

Family

ID=69592569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980052525.0A Active CN112566741B (zh) 2018-08-23 2019-08-22 磁芯用粉末、使用其的磁芯和线圈部件、和磁芯用粉末的制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210313111A1 (zh)
EP (1) EP3842168A1 (zh)
JP (1) JP6881617B2 (zh)
CN (1) CN112566741B (zh)
WO (1) WO2020040250A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021066089A1 (ja) * 2019-10-04 2021-04-08 住友ベークライト株式会社 樹脂組成物および成形品
JP2021158316A (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 味の素株式会社 磁性組成物
WO2022009502A1 (ja) * 2020-07-10 2022-01-13 Ｊｆｅミネラル株式会社 金属粉末及びその圧粉体並びにそれらの製造方法
CN112469257A (zh) * 2020-10-14 2021-03-09 北京航空航天大学 一种低噪声和高屏蔽系数的铁基非晶材料电磁屏蔽桶
US20240127998A1 (en) * 2021-03-05 2024-04-18 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Magnetic material, powder magnetic core, inductor, and method of manufacturing powder magnetic core

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001196216A (ja) * 2000-01-17 2001-07-19 Hitachi Ferrite Electronics Ltd 圧粉磁芯
JPWO2014054093A1 (ja) * 2012-10-01 2016-08-25 株式会社日立製作所 圧粉磁心およびその製造方法
CN107093514A (zh) * 2015-11-26 2017-08-25 阿尔卑斯电气株式会社 压粉磁芯、压粉磁芯的制造方法、具备压粉磁芯的电感器和装配有电感器的电子.电气设备
CN107533894A (zh) * 2015-05-19 2018-01-02 阿尔卑斯电气株式会社 压粉芯及其制造方法、具备该压粉芯的电感器、以及安装有该电感器的电子‑电气设备
CN107683512A (zh) * 2015-06-19 2018-02-09 株式会社村田制作所 磁性体粉末及其制造方法、磁芯及其制造方法和线圈部件
CN107799279A (zh) * 2016-09-02 2018-03-13 Tdk株式会社 压粉磁芯

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007134381A (ja) 2005-11-08 2007-05-31 Nec Tokin Corp 複合磁性材料、それを用いた圧粉磁心および磁性素子
JP5288405B2 (ja) 2008-11-13 2013-09-11 Ｎｅｃトーキン株式会社 インダクタおよびインダクタの製造方法
CN104704036B (zh) * 2012-10-12 2017-05-31 丸尾钙株式会社 树脂用碳酸钙填料以及含有该填料的树脂组合物
JP6178575B2 (ja) 2013-01-15 2017-08-09 ハード工業有限会社 金属粉末の製造装置および金属粉末の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001196216A (ja) * 2000-01-17 2001-07-19 Hitachi Ferrite Electronics Ltd 圧粉磁芯
JPWO2014054093A1 (ja) * 2012-10-01 2016-08-25 株式会社日立製作所 圧粉磁心およびその製造方法
CN107533894A (zh) * 2015-05-19 2018-01-02 阿尔卑斯电气株式会社 压粉芯及其制造方法、具备该压粉芯的电感器、以及安装有该电感器的电子‑电气设备
CN107683512A (zh) * 2015-06-19 2018-02-09 株式会社村田制作所 磁性体粉末及其制造方法、磁芯及其制造方法和线圈部件
CN107093514A (zh) * 2015-11-26 2017-08-25 阿尔卑斯电气株式会社 压粉磁芯、压粉磁芯的制造方法、具备压粉磁芯的电感器和装配有电感器的电子.电气设备
CN107799279A (zh) * 2016-09-02 2018-03-13 Tdk株式会社 压粉磁芯

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2020040250A1 (ja) 2021-02-25
JP6881617B2 (ja) 2021-06-02
CN112566741B (zh) 2023-06-02
US20210313111A1 (en) 2021-10-07
EP3842168A4 (en) 2021-06-30
WO2020040250A1 (ja) 2020-02-27
EP3842168A1 (en) 2021-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112566741B (zh) 磁芯用粉末、使用其的磁芯和线圈部件、和磁芯用粉末的制造方法
JP6309149B1 (ja) 軟磁性粉末、圧粉磁芯、磁性部品及び圧粉磁芯の製造方法
KR102088534B1 (ko) 연자성 분말, 압분 자심 및 자성 소자
US8685179B2 (en) Fe-based amorphous alloy, powder core using the same, and coil encapsulated powder core
KR102012959B1 (ko) 철-기반 금속 유리로 만들어진 분말
CN112105472B (zh) 磁芯用粉末、使用其的磁芯和线圈部件
JP6937386B2 (ja) Ｆｅ基軟磁性合金
KR20160132838A (ko) 자심, 코일 부품 및 자심의 제조 방법
KR20160132840A (ko) 자심, 코일 부품 및 자심의 제조 방법
WO2016121951A1 (ja) 磁性体粉末とその製造方法、及び磁心コアとその製造方法、並びにコイル部品、及びモータ
JPH0682577B2 (ja) Ｆｅ―Ｓｉ系合金圧粉磁心およびその製造方法
WO2017086102A1 (ja) 圧粉コアの製造方法
JP6164512B2 (ja) Ｆｅ基軟磁性金属粉体
JP3980828B2 (ja) 圧粉磁心
JP6693603B1 (ja) 磁心用の粉末、それを用いた磁心及びコイル部品
JP2021093405A (ja) 圧粉磁心の製造方法
WO2023100528A1 (ja) 軟磁性合金粉末及びその製造方法
US20210233690A1 (en) Compression molded core, method for manufacturing the compression molded core, inductor including the compression molded core, and electric/electronic equipment mounted with the inductor
CN113380485A (zh) 磁性粉末、磁性粉末成形体以及磁性粉末的制造方法
JP2005082853A (ja) 軟磁性合金粉末とそれを用いた圧粉磁心

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
CB02 Change of applicant information

Address after: Tokyo, Japan

Applicant after: Bomeilicheng Co.,Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Applicant before: HITACHI METALS, Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant