CN113165068A - 磁性构件用的合金粉末 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够得到频率FR极高的磁性构件的合金粉末。磁性构件用的粉末包含多个扁平粒子。这些扁平粒子由如下Fe系合金构成，所述Fe系合金含有6.5质量％以上且32.0质量％以下的Ni、6.0质量％以上且14.0质量％以下的Al、0质量％以上且17.0质量％以下的Co、0质量％以上且7.0质量％以下的Cu，余量是Fe和不可避免的杂质。该粉末的平均厚度Tav为3.0μm以下。该粉末的饱和磁化Ms为0.9T以上。该粉末的矫顽磁力iHc为16kA/m以上。该Fe系合金具有通过旋节线分解而得到的组织。

Description

磁性构件用的合金粉末
技术领域
本发明涉及磁性构件用的合金粉末。详细地说，涉及分散在电磁波吸收片等的构件中的合金粉末。
背景技术
个人电脑、手机等的电子设备具有电路。从安装于该电路的电子元件放射的电波噪声引起电子元件与其他的电子元件之间发生电波干扰，以及电子电路与其他的电子电路之间发生电波干扰。电波干扰招致电子设备的错误操作。出于抑制错误操作的目的，而在电子设备中插入电磁波吸收片。
在近年的信息通信中，追求通信速度的高速化。在此高速通信中，使用高频的电波。因此，希望有适合在高频范围使用的电磁波吸收片。
能够吸收高频的电波的合金粉末被提出。作为该粉末的材质，可列举Fe－Si－Al合金、Fe－Si合金、Fe－Cr合金和Fe－Cr－Si合金。
在专利文献1(日本特开2018－125480公报)中记载有是粒子的材质为含有C和Cr的Fe系合金，该粒子扁平的粉末。该粉末适合于高频范围下的使用。
在专利文献2(日本特开2018－70929公报)中记载有是粒子的材质为含有C、Cr和N的Fe系合金，该粒子扁平的粉末。该粉末适合于高频范围下的使用。
在专利文献3(日本特开2018－85438公报)中记载有是粒子的材质为含有C、Ni和Mn的Fe－Co系合金的粉末。该粉末适于高频范围下的使用。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018－125480公报
专利文献2：日本特开2018－70929公报
专利文献3：日本特开2018－85438公报
在含有由Fe－Si－Al合金、Fe－Si合金、Fe－Cr合金或Fe－Cr－Si合金构成的粉末的磁片中，由虚磁导率μ”与实磁导率μ’的比表示的tanδ(μ”/μ’)达到0.1的频率FR为数MHz到数十MHz。
含有专利文献1(日本特开2018－125480公报)所述的粉末的磁片中，其频率FR最大为500MHz。含有专利文献2(日本特开2018－70929公报)所述粉末的磁片，其频率FR最大也为500MHz。含有专利文献3(日本特开2018－85438公报)所述的粉末的磁片，其频率FR最大为960MHz。
能够达成高频率FR的现有的粉末中，进行了马氏体相的尺寸的亚微米级的控制，和碳化物等的析出物的尺寸的亚微米级的控制。因此，使磁片的频率FR迁移至更高频范围并不容易。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够得到频率FR极高的磁性构件的合金粉末。
本发明的磁性构件用的粉末包含多个(或许多)扁平粒子。这些粒子由如下Fe系合金构成，所述Fe系合金含有6.5质量％以上且32.0质量％以下的Ni、6.0质量％以上且14.0质量％以下的Al、0质量％以上且17.0质量％以下的Co、0质量％以上且7.0质量％以下的Cu，余量是Fe和不可避免的杂质。该粉末的平均厚度Tav为3.0μm以下。
优选该粉末的饱和磁化Ms为0.9T以上。
优选该粉末的矫顽磁力iHc为16kA/m以上。
优选Fe系合金具有通过旋节线分解而得到的组织。
根据其他观点，本发明的磁性构件用的聚合物组成物含有基材聚合物、和分散在此基材聚合物中的粉末。该粉末包含多个(或许多)扁平粒子。这些粒子由如下Fe系合金构成，所述Fe系合金含有6.5质量％以上且32.0质量％以下的Ni、6.0质量％以上且14.0质量％以下的Al、0质量％以上且17.0质量％以下的Co、0质量％以上且7.0质量％以下的Cu，余量是Fe和不可避免的杂质。
使用本发明的粉末的磁性构件能够达成极高的频率FR。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的粉末的粒子的示意性的剖视图。
具体实施方式
以下，一边适宜参照附图，一边基于优选的实施方式详细地说明本发明。
[粒子形状]
本发明的粉末，是多个(或许多)粒子的集合。图1中显示1个粒子的截面。在图1中，符号L1所示的是粒子的长轴的长度，符号T1所示的是粒子的厚度。长度L1大于厚度T1。换言之，该粒子是扁平的。
扁平的粒子，具有面内的形状各向异性。该各向异性提高磁性构件的实磁导率μ’。而且，在含有厚度T1小的粒子的磁性构件中，可抑制涡流损失，因此难以发生实磁导率μ’的弛豫。在此磁性构件中，由虚磁导率μ”与实磁导率μ’之比表示的tanδ(μ”/μ’)达到0.1的频率FR高。在此磁性构件中，能够达成700MHz以上的频率FR。
厚度T1的平均Tav优选为3.0μm以下。在含有平均厚度Tav为3.0μm以下的粉末的磁性构件中，可抑制涡流损失。该磁性构件的频率FR高。从这一观点出发，平均厚度Tav更优选为2.5μm以下，特别优选为2.0μm以下。从粉末易于制造的观点出发，平均厚度Tav优选为0.1μm以上，更优选为0.5μm以上，特别优选为1.0μm以上。
该粉末的长宽比，优选为1.5以上且100以下。在使用了长宽比为1.5以上的粉末的磁性构件中，高频范围下的实磁导率μ’和虚磁导率μ”十分大。从这一观点出发，长宽比特别优选为5以上。在使用了长宽比为100以下的粉末的磁性构件中，粒子彼此接触的位置受到抑制，可抑制涡流造成的损失。从这一观点出发，长宽比特别优选为80以下。
在长度L1、厚度T2及长宽比的测量中，使用的是能够观察到扁平粉末的厚度方向的树脂包埋的试料。研磨该试料，利用扫描型电子显微镜(SEM)观察研磨面。观察时的图像的倍率为500倍。在此图像的分析中，图像数据被二值化。二值化图像近似椭圆时，长轴的长度为长度L1，短轴的长度为厚度T1，两者之比(长轴的长度/短轴的长度)是各粒子的长宽比。这些结果经算术平均，可计算出粉末的平均厚度Tav和长宽比。
[组成]
粒子的材质是Fe系合金。该合金含有：
Ni：6.5质量％以上且32质量％以下、
Al：6质量％以上且14质量％以下、
Co：0质量％以上且17质量％以下、及
Cu：0质量％以上且7质量％以下，
余量为Fe和不可避免的杂质。
该Fe系合金优选的组成为：
Ni：6.5质量％以上且32质量％以下
Al：6质量％以上且14质量％以下
Co：0质量％以上且17质量％以下
Cu：0质量％以上且7质量％以下
余量：Fe和不可避免的杂质。
未经时效的阶段的合金的组织，是马氏体相的过饱和固溶体。若对此合金实施时效处理，则相分解为大量含有Fe的强磁性相α1，和含有Ni和Al的弱磁性相α2。此分解被称为旋节线分解。旋节线分解后的组织具有周期性的调制结构。该组织的周期为纳米级。该组织的周期小于析出型组织的周期。具有该组织的粉末，矫顽磁力高。含有此粉末的磁性构件的频率FR高。
粒子被扁平化时，对组织施加应力。若在施加有应力的状态下发生旋节线分解，则由于对强磁性相α1的应力施加，可达成显著的磁弹性效应。在含有该粉末的磁性构件中，能够达成高频率FR。
[Ni]
Ni形成Fe－Ni的马氏体相。Ni是形成弱磁性相α2所必须的。由含Ni的合金，能够得到矫顽磁力高的粉末。从这一观点出发，Ni的含有率优选为6.5质量％以上，更优选为7.2质量％以上，特别优选为7.5质量％以上。过剩的Ni招致时效后的残余奥氏体。残余奥氏体使饱和磁化降低，使频率FR降低。从这一观点出发，Ni的含有率优选为32.0质量％以下，更优选为30.0质量％以下，特别优选为27.4质量％以下。
[Al]
Al是形成弱磁性相α2所必须的。Al使粒子的电阻率增加，使涡流损失减少。从这一观点出发，Al的含有率优选为6.0质量％以上，更优选为6.8质量％以上，特别优选为7.0质量％以上。过剩的Al使饱和磁化降低，使频率FR降低。从这一观点出发，Al的含有率优选为14.0质量％以下，更优选为12.0质量％以下，特别优选为11.5质量％以下。
[Co]
Co能够固溶于强磁性相α1和弱磁性相α2中。通过向强磁性相α1的固溶，遵循所谓的Slater-Pauling法则，Fe－Co的强磁性相生成。该强磁性相的饱和磁化高。固溶有Co的弱磁性相α2的饱和磁化低。旋节线分离后的粉末的矫顽磁力，与强磁性相α1的饱和磁化和弱磁性相α2的饱和磁化之差的平方成正比例。强磁性相α1和弱磁性相α2中固溶有Co的粉末的矫顽磁力大。由该粉末，能够得到频率FR高的磁性构件。
从这一观点出发，Co的含有率优选为2.0质量％以上，更优选为4.0质量％以上，特别优选为5.7质量％以上。Co为高价。从磁性构件的低成本的观点出发，Co的含有率优选为17.0质量％以下。在本发明中，Co并非必须。因此，合金中也可以不包含不可避免的杂质以外的Co。换言之，Co的含有率也可以实质上为0。
[Cu]
Cu主要固溶于弱磁性相α2中。固溶有Cu的弱磁性相α2的饱和磁化低。在含Cu的合金中，强磁性相α1的饱和磁化与弱磁性相α2的饱和磁化之差大。该粉末的矫顽磁力大。由此粉末，能够得到频率FR高的磁性构件。Cu还促进弱磁性相α2元素的扩散。因此含Cu的合金在时效处理时，加热时间很短就够了。从这些观点出发，Cu的含有率优选为0.5质量％以上，更优选为1.2质量％以上，特别优选为3.0质量％以上。过剩的Cu招致时效后的残余奥氏体。残余奥氏体使饱和磁化降低，使频率FR降低。从这一观点出发，Cu的含有率优选为7.0质量％以下，更优选为6.0质量％以下，特别优选为5.8质量％以下。在本发明中，Cu并非必须。因此，合金中也可以不包含不可避免的杂质以外的Cu。换言之，Cu的含有率也可以实质上为0。
[饱和磁化Ms]
在含有饱和磁化Ms大的粉末的磁性构件中，频率FR高。从这一观点出发，粉末的饱和磁化Ms优选为0.9T以上，更优选为1.0T以上，特别优选为1.1以上。饱和磁化Ms优选为2.0T以下。
饱和磁化Ms，以振动样品磁强计(VSM)测量。测量条件如下。
最大外加磁场：1204kA/m
粉末的质量：约70mg
[矫顽磁力iHc]
含有矫顽磁力iHc大的粉末的磁性构件，频率FR高。从这一观点出发，粉末的矫顽磁力iHc优选为16kA/m以上，更优选为18kA/m以上，特别优选为20kA/m以上。矫顽磁力iHc优选为50kA/m以下。
矫顽磁力iHc，是用于使被磁化的磁性体回归未被磁化状态所需要的外部磁场的强度。矫顽磁力由振动样品磁强计(VSM)测量。测量条件与饱和磁化Ms的测量条件相同。外加磁场方向是扁平粒子的纵长方向。
[中值直径D50]
从能够得到均质且表面平滑的磁性构件这一观点出发，粉末的中值直径D50优选为90μm以下，更优选为80μm以下，特别优选为70μm以下。中值直径D50优选为10μm以上。
中值直径D50，是以粉末的全体积作为100％而求得累积曲线时，该累积曲线成为50％的点的粒子直径。中值直径D50，例如，用日机装社的激光衍射散射式粒径分布测量装置“マイクロトラックMT3000”测量。粉末与纯水一起被注入该装置的槽内，基于粒子的光散射信息，检测中值直径D50。
[振实密度TD]
从能够得到均质且表面平滑的磁性构件这样的观点出发，粉末的振实密度TD优选为1.7g/cm3以下，更优选为1.5g/cm3以下，特别优选为1.3g/cm3以下。振实密度TD优选为0.3g/cm3以上。
振实密度TD，根据“JIS Z 2512”的规定测量。在测量中，约40g的粉末被填充到容积为100cm3的量筒中。测量条件如下。
落下高度：50mm
锤击次数：200
[粉末的制造]
本发明的粉末，通过对原料粉末实施扁平加工而得到。原料粉末能够通过气体雾化法、水雾化法、盘式雾化法、粉碎法等取得。优选气体雾化法和盘式雾化法。
在气体雾化法中，原料金属被加热熔化，得到熔融金属。该熔融金属从喷嘴流出。对于该熔融金属喷送气体(氩气、氮气等)。借助该气体的能量，熔融金属粉化而成为液滴，一边落下一边被冷却。该液滴凝固，形成粒子。在此气体雾化法中，因为熔融金属瞬间液滴化，与此同时被冷却，所以能够得到均匀的微细组织。而且，因为液滴连续地形成，所以粒子间的组成差极小。
在盘式雾化法中，原料金属被加热熔化，得到熔融金属。该熔融金属从喷嘴流出。该熔融金属落在高速旋转的盘之上。熔融金属被急冷进行凝固，得到粒子。
对于该原料粉末，根据需要实施分级和热处理。对该原料粉末实施扁平加工。典型的扁平加工，用磨碎机实施。对于扁平加工后的粉末，根据需要，实施热处理、分级等的处理。
[粉末的热处理]
在本发明中，优选对粉末实施时效处理。通过时效处理，能够得到矫顽磁力高的粉末。该时效处理，可以对扁平加工之前的粉末实施，也可以对扁平加工之后的粉末实施。也可以对扁平加工之前的粉末实施时效处理，对扁平加工后的粉末再实施时效处理。时效处理的温度优选为500℃以上且800℃以下，特别优选为550℃以上且750℃以下。时效处理时间，优选为1小时以上且6小时以下，特别优选为1小时以上且5小时以下。
[磁性构件的成形]
为了由该粉末得到磁性构件，首先，将粉末与树脂和橡胶这样的基材聚合物进行混炼，得到聚合物组成物。混炼能够采用已知的方法。例如，可利用密闭式混炼机、开炼机等进行混炼。
其次，由该聚合物组成物成形磁性构件。在成形中，能够采用已知的方法。能够通过压缩成形法、射出成形法、挤压成形法、轧制法等进行成形。典型的磁性构件的形状为片状。磁性构件能够采用环状、立方体状、长方体状、圆筒状等形状。包含本发明的粉末的磁性构件，特别适合在700MHz以上的频率范围使用。
基材聚合物中，能够混炼粉末和各种化学药剂。作为化学药剂，可例示润滑材和粘合剂这样的加工助剂。聚合物组成物中，也可以含有阻燃剂。
[聚合物组成物]
本发明的磁性构件用的聚合物组成物含有基材聚合物和分散在该基材聚合物中的粉末。粉末包含多个(或许多)扁平粒子。这些扁平粒子由如下Fe系合金构成，所述Fe系合金含有6.5质量％以上且32.0质量％以下的Ni、6.0质量％以上且14.0质量％以下的Al、0质量％以上且17.0质量％以下的Co、0质量％以上且7.0质量％以下的Cu，余量是Fe和不可避免的杂质。该聚合物组成物中的粉末的量，优选相对于基材聚合物100质量份为3质量份以上且70质量份以下。
[磁性构件]
本发明的磁性构件包含聚合物组成物。该聚合物组成物含有基材聚合物和分散在该基材聚合物中的粉末。粉末包含多个(或许多)扁平粒子构成。这些扁平粒子由如下Fe系合金构成，所述Fe系合金含有6.5质量％以上且32.0质量％以下的Ni、6.0质量％以上且14.0质量％以下的Al、0质量％以上且17.0质量％以下的Co、0质量％以上且7.0质量％以下的Cu，余量是Fe和不可避免的杂质。该聚合物组成物中的粉末的量，优选相对于基材聚合物100质量份为3质量份以上且70质量份以下。
实施例
以下，通过实施例明确本发明的效果，但本发明不该基于此实施例的记述被限定性地解释。
[实施例1]
通过气体雾化和分级，得到原料粉末。对于该原料粉末，由湿式磨碎机实施扁平加工。再对此粉末实施时效处理，制作具有下述的表1所示组成的实施例1的粉末。通过时效处理，旋节线分离发生，强磁性相α1和弱磁性相α2产生。该粉末的中值直径D50、振实密度TD、平均厚度Tav、饱和磁化Ms及矫顽磁力iHc显示在下述的表1中。
[实施例2～6和比较例1～6]
组成如下述的表1所示，其他与实施例1同样，制作实施例2～6和比较例1～6的粉末。
[频率FR]
在100质量份的基材树脂中，混合20质量份的粉末，得到树脂组成物。由该树脂组成物成形磁性构件用片材。从该磁片上，截取4mm宽、35mm长的短条状试验片。使用该试验片，以PMM－9G1(凌和电子制)测量1MHz至9GHz的室温下的相对磁导率，计算FR。其结果显示在下述的表1中。
【表1】
Figure BDA0003094255060000091
如表1所示，由各实施例的粉末，能够得到频率FR高的磁性构件。根据此评价结果，可知本发明的优势。
本发明的粉末适合各种磁性构件。

Claims (5)

1.一种磁性构件用的粉末，其包含多个扁平粒子，
所述扁平粒子由如下Fe系合金构成，所述Fe系合金含有：
6.5质量％以上且32.0质量％以下的Ni、
6.0质量％以上且14.0质量％以下的Al、
0质量％以上且17.0质量％以下的Co、
0质量％以上且7.0质量％以下的Cu，
余量是Fe和不可避免的杂质，
所述粉末的平均厚度Tav为3.0μm以下。
2.根据权利要求1所述的粉末，其中，饱和磁化Ms为0.9T以上。
3.根据权利要求1或2所述的粉末，其中，矫顽磁力iHc为16kA/m以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的粉末，其中，上述Fe系合金具有通过旋节线分解而得到的组织。
5.一种磁性构件用的聚合物组成物，其含有基材聚合物、和分散在该基材聚合物中的粉末，
上述粉末包含多个扁平粒子，
所述扁平粒子含有：
6.5质量％以上且32.0质量％以下的Ni、
6.0质量％以上且14.0质量％以下的Al、
0质量％以上且17.0质量％以下的Co、
0质量％以上且7.0质量％以下的Cu，
余量是Fe和不可避免的杂质。
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