CN115362516A - 被覆软磁性合金粒子、压粉磁芯、磁应用部件和被覆软磁性合金粒子的制造方法 - Google Patents

被覆软磁性合金粒子、压粉磁芯、磁应用部件和被覆软磁性合金粒子的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及被覆软磁性合金粒子(1)，其特征在于，具备包含非晶相的软磁性合金粒子(10)和被覆软磁性合金粒子(10)的表面的第一被膜(20)，上述第一被膜(20)具有选自具有六方晶、三方晶或单斜晶的晶体结构的无机化合物和层状硅酸盐矿物中的至少一种化合物；其截面的外周轮廓的平均平滑度ζ＿ave为0.92～1.00。

Description

被覆软磁性合金粒子、压粉磁芯、磁应用部件和被覆软磁性合 金粒子的制造方法
技术领域
本发明涉及被覆软磁性合金粒子、压粉磁芯、磁应用部件和被覆软磁性合金粒子的制造方法。
背景技术
电机、电抗器、电感器、各种线圈等磁应用部件要求高效率运行和大电流下的运行。因此，磁应用部件的铁芯(压粉磁芯)中使用的软磁性材料要求铁损低且饱和磁通密度高。一般来说，铁损包括磁滞损耗和涡流损耗，但是为了在磁应用部件的小型化的背景下以高频率驱动，期望涡流损耗小的压粉磁芯。
压粉磁芯至少包含由软磁性材料构成的软磁性粒子，还根据需要包含粘结材料和润滑剂等。压粉磁芯中包含的软磁性材料之间的电阻越高，越能减小涡流损耗。
另外，压粉磁芯中的软磁性材料的空间填充率越高，越能提高线圈的磁导率，也越能提高饱和磁通密度，因此优选。
为了充分提高饱和磁通密度并减小铁损，软磁性材料中包含非晶相的纳米晶体材料是合适的。作为纳米晶体材料的制造方法，公开了雾化法(专利文献1)和粉碎法(专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2019/031463号
专利文献2：日本特开2018－50053号公报
发明内容
但是，在专利文献1所记载的方法中，存在能够制作的纳米晶体材料的平均粒径小且饱和磁通密度小的问题。
专利文献2所记载的方法是通过将用液体骤冷法制作的薄带粉碎来制造软磁性粒子的方法。液体骤冷法由于冷却速度快，所以能够增大饱和磁通密度，但是软磁性粒子的粒子形状不是球形而是扁平形状。因此，在将软磁性粒子制成压粉磁芯时，存在软磁性粒子的空间填充率变低的问题。
另外，在通过粉碎薄带制造软磁性粒子的情况下，在扁平形状的软磁性粒子的表面形成凹凸(边缘)。
进一步，如果压粉磁芯中的软磁性粒子的空间填充率低，则存在如下问题：压粉磁芯的磁导率变低，同时软磁性粒子间的接触面积变小，成型时的应力集中于软磁性粒子间的接触点而铁损变大。
本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的在于提供在制成压粉磁芯时能够提高软磁性粒子的空间填充率的同时能够减小铁损的软磁性合金粒子。
本发明的被覆软磁性合金粒子的特征在于，具备：包含非晶相的软磁性合金粒子和被覆上述软磁性合金粒子的表面的第一被膜，上述第一被膜具有选自具有六方晶、三方晶或单斜晶的晶体结构的无机化合物和层状硅酸盐矿物中的至少一种化合物；其截面的外周轮廓的平均平滑度ζ＿ave为0.92～1.00。
本发明的压粉磁芯的特征在于，包含本发明的被覆软磁性合金粒子。
本发明的磁应用部件的特征在于，包含本发明的被覆软磁性合金粒子或包含本发明的压粉磁芯。
本发明的被覆软磁性合金粒子的制造方法的特征在于，进行如下工序：准备软磁性合金粒子的工序，以及将上述软磁性合金粒子与选自具有六方晶、三方晶或单斜晶的晶体结构的无机化合物和层状硅酸盐矿物中的至少一种化合物混合，通过机械融合法进行处理，由此在上述软磁性合金粒子的表面形成第一被膜的工序。
根据本发明，能够提供在制成压粉磁芯时能够提高软磁性粒子的空间填充率的同时能够减小铁损的软磁性合金粒子。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的被覆软磁性合金粒子的一个例子的截面图。
图2是粒子的平均平滑度的说明图。
图3是利用机械融合法的处理中使用的被覆装置的截面示意图。
图4是示意性地表示作为磁应用部件的线圈的一个例子的立体图。
图5是试样编号2的被覆软磁性合金粒子的电子显微镜照片。
图6是试样编号6的软磁性合金粒子的电子显微镜照片。
图7是试样编号1的被覆软磁性合金粒子的电子显微镜照片。
具体实施方式
以下，对本发明的被覆软磁性合金粒子、压粉磁芯、磁应用部件和被覆软磁性合金粒子的制造方法进行说明。
然而，本发明不限定于以下构成，可以在不改变本发明主旨的范围内适当地变更并应用。应予说明，将以下记载的本发明的各优选构成组合2个以上而得的构成也是本发明。
[被覆软磁性合金粒子]
图1是示意性地表示本发明的被覆软磁性合金粒子的一个例子的截面图。
图1所示的被覆软磁性合金粒子1具备软磁性合金粒子10、被覆软磁性合金粒子10的表面的第一被膜20和被覆第一被膜的表面的第二被膜30。
在软磁性合金粒子10的表面形成有凹凸(边缘)，但是该凹凸被第一被膜20填埋而变得平滑。另外，在第一被膜20的表面上形成第二被膜30后的被覆软磁性合金粒子1的表面也变得平滑。
本发明的被覆软磁性合金粒子的截面的平均平滑度ζ＿ave为0.92～1.00。参照附图对平均平滑度进行说明。
图2是粒子的平均平滑度的说明图。
图2的左侧表示粒子40的截面形状。Lop表示粒子40的轮廓的总周长。总周长Lop作为基于图像分析软件(例如WinROOF2018：三谷商事株式会社制)的手动解析总周长II而得到。
将该粒子的长径设为a，将与长径a正交的直径设为短径b。另外，将该粒子的图像面积设为Sp。
在图2的右侧，对于粒子40，用虚线描绘与粒子40的二维投影图像的长短比λ和图像面积Sp相等的椭圆。椭圆中的长径a′和短径b′的长度的值本身与长径a和短径b不同。
将该椭圆的总周长设为Loe。
然后，将Loe与Lop之比＝Loe/Lop作为平滑度ζ。
对于该平滑度ζ，如果粒子是没有凹凸的圆或椭圆则为1，但是在其表面有凹凸的情况下小于1。
对被覆软磁性合金粒子的电子显微镜照片中拍摄的任意20个粒子测定平滑度ζ，取平均值并求出平均平滑度ζ＿ave。
然后，如果平均平滑度ζ＿ave为0.92～1.00，则判断为表面的平滑度高的粒子。被覆软磁性合金粒子的平均平滑度ζ＿ave为0.92以上，优选为0.94以下。
如果使用平均平滑度高的被覆软磁性合金粒子，则不易发生由该粒子的表面的凹凸的存在引起的空间形成。因此，在将软磁性合金粒子制成压粉磁芯时，能够提高软磁性合金粒子的空间填充率，能够减小铁损。
软磁性合金粒子是包含非晶相的粒子。另外，软磁性合金粒子优选为具有非晶相的纳米晶体材料。纳米晶体材料是主要由平均晶粒尺寸为30nm以下的微细晶粒构成的材料。
软磁性合金粒子中包含的晶体的平均晶粒尺寸与矫顽力相关，相对于平均晶粒尺寸，矫顽力显示极大值。例如在50nm到100nm附近出现极大值。由于矫顽力在比显示极大值的晶粒尺寸小的粒径侧具有与平均晶粒尺寸的－6次方成比例的强相关，所以为了减少矫顽力而减小晶粒尺寸是有效的。
纳米晶体材料可以使非晶相结晶化来得到。由于非晶相是亚稳态相，所以通过在结晶化开始温度以上的温度下的加热、长时间的加热保持等来生成和生长晶核。
例如，在Fe基纳米晶体材料中，为了形成非晶相，优选用选自例如B、P、C和Si中的至少一种元素取代Fe。另外，为了促进晶核生成，优选用Cu取代Fe。
进而，为了抑制晶粒生长并生成大量微细晶粒，可以用选自例如Nb、Mo、Zr、Hf、Ta和W中的至少一种元素取代Fe。
为了调整饱和磁化、磁致伸缩，可以用选自Ni和Co中的至少一种元素取代Fe。
由于可固溶于Fe的溶质元素的种类和量有限，所以如果非晶相的结晶化进行，则溶质元素扩散到非晶相而非晶相的热稳定性提高。因此，结晶化后也残留非晶相。
有无非晶相的存在可以通过使用透射式电子显微镜取得局部部的电子束衍射图案来确认。由于测定精度高，所以优选纳米束偏转法。或者，可以根据用X射线衍射装置的θ－2θ法测定的X射线衍射分布图，通过有无来自2θ＝44°附近的非晶结构的晕圈图案来确认有无非晶相。
基于上述的软磁性合金粒子的化学组成没有特别限定，但是优选以Fe为主要成分的金属材料，具体而言，更优选为纯铁系软磁性材料(电磁软铁)、Fe系合金、Fe－Si系合金、Fe－Ni系合金、Fe－Al系合金、Fe－Si－Al系合金、Fe－Si－Cr系合金、Fe－Ni－Si－Co系合金或Fe系非晶体合金。作为Fe系非晶体合金，例如可以举出Fe－Si－B系、Fe－Si－B－Cr－C系等。作为上述金属材料，可以使用一种，也可以组合使用两种以上。
另外，软磁性合金粒子优选具有由FeaSibBcCdPeCufSngM1hM2i表示的化学组成。
在上述化学组成中，满足a+b+c+d+e+f+g+h+i＝100(摩尔份)。
Fe的一部分可以被作为Co和Ni中的一种以上元素的M1取代。在这种情况下，M1优选为化学组成整体的30原子％以下。因此，M1满足0≤h≤30。
Fe的一部分可以被作为Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Cr、Al、Mn、Ag、V、Zn、As、Sb、Bi、Y和稀土元素中的一种以上元素的M2取代。在这种情况下，M2优选为化学组成整体的5原子％以下。因此，M2满足0≤i≤5。
应予说明，Fe的一部分可以被M1和M2这两者取代。Fe、M1和M2的合计满足79≤a+h+i≤86。
Si的比例满足0≤b≤5，优选满足0≤b≤3。
B的比例满足4≤c≤13。
C的比例满足0≤d≤3。更优选为0.1≤d≤3。
另外，B和C的合计比例满足5≤c+d≤14。
P的比例满足1≤e≤10。
Cu的比例满足0.4≤f≤2。
Sn的比例满足0.3≤g≤6。
另外，在将上述化学组成的成分合计设为100重量％时，软磁性合金粒子可以进一步包含0.1重量％以下的S(硫)。
第一被膜具有选自具有六方晶、三方晶或单斜晶的晶体结构的无机化合物和层状硅酸盐矿物中的至少一种化合物。
第一被膜优选为具有呈层状剥离的性质的无机化合物。
作为具有六方晶、三方晶或单斜晶的晶体结构的无机化合物，可以举出六方晶氮化硼(h－BN)、二硫化锆(ZrS2)、二硫化钒(VS2)、二硫化铌(NbS2)、二硫化钼(MoS2)、二硫化钨(WS2)、二硫化铼(ReS2)等硫化物、硒化钨(WSe)、硒化钼(MoSe)、硒化铌(NbSe)等硒化物、石墨、氯化镉(CdCl2)、碘化镉(CdI2)等。
其中，优选二硫化钼(MoS2)。
作为层状硅酸盐矿物，可以举出云母、黑云母、海泥石、伊利石、锂云母、锌华辉石、滑石、叶腊石等。
上述无机化合物和层状硅酸盐矿物具有在施加应力时呈层状剥离或脆性破坏的性质。因此，在与软磁性合金粒子混合并施加应力时，被软磁性合金粒子表面的凸部卡住而被剥离或破坏的碎片填充软磁性合金粒子表面的凹部。通过进一步继续混合和施加应力，形成软磁性合金粒子的表面被第一被膜被覆的具有平滑表面的粒子。
第一被膜作为软磁性合金粒子的绝缘被膜发挥功能。通过提高软磁性合金粒子的绝缘性，软磁性合金粒子的粒子间的电阻变高，因此能够减少涡流损耗。
被覆软磁性合金粒子优选进一步具备具有氧化物且被覆第一被膜的表面的第二被膜。
通过被覆软磁性合金粒子进一步具备第二被膜，能够提高软磁性合金粒子的粒子间的电阻，能够进一步减少涡流。
作为第二被膜中包含的氧化物，优选包含硅的氧化物，更优选二氧化硅(SiO2)。即，第二被膜优选包含氧化硅。二氧化硅的绝缘电阻高，被膜强度高，因此优选作为第二被膜。
软磁性合金粒子的平均粒径优选为10μm以上，优选为50μm以下。
另外，第一被膜的平均厚度优选为50nm以上，优选为400nm以下。如果第一被膜的平均厚度为50nm以上，则可以适当地发挥使软磁性合金粒子的表面的凹凸平滑化的效果。如果第一被膜的平均厚度过厚，则软磁性合金粒子的粒子间的磁相互作用被抑制，因此优选第一被膜的平均厚度为400nm以下。
另外，第二被膜的平均厚度优选为10nm以上，优选为300nm以下。
进而，被覆软磁性合金粒子的平均粒径优选为10μm以上，优选为55μm以下。
软磁性合金粒子的平均粒径、被覆软磁性合金粒子的平均粒径可以用激光衍射·散射式粒径、粒度分布测定装置测定。
[被覆软磁性合金粒子的制造方法]
首先，准备软磁性合金粒子。
这样的软磁性合金粒子例如可以如下制作。
将称量成规定的化学组成的原材料(软磁性合金)加热溶解而制作熔液，将该熔液冷却而得到薄带。为了制造包含非晶相的薄带，优选冷却速度快的冷却凝固方法和条件。
对得到的薄带施加应力，制作粉碎粉。例如针磨机、锤磨机、羽毛磨机、样品磨机、球磨机、冲压磨机等，粉碎方法没有特别限定。
也可以通过同时对粉碎粉施加剪切应力和压缩应力使其塑性变形来制作接近球形的粒子。粉碎机没有特别限定，但是例如优选混合系统(株式会社奈良机械制作所制)等高速旋转式粉碎机。通过对软磁性合金粒子彼此的接触点施加应力而多个粒子集合成为一个粒子的条件，可以得到更接近球形的软磁性合金粒子，因此优选。
另外，作为软磁性合金粒子，可以准备市售的粉体[例如Fe系非晶体合金粉体(Epson Atmix Corporation制)]。
软磁性合金粒子优选使用两种筛径不同的筛分别除去粗大粒子和微细粒子而使粒径一致地使用。
接下来，在软磁性合金粒子的表面形成第一被膜。
在形成第一被膜时，将软磁性合金粒子与选自具有六方晶、三方晶或单斜晶的晶体结构的无机化合物和层状硅酸盐矿物中的至少一种化合物(以下也称为第一被膜用化合物)混合，进行利用机械融合法的处理。
在利用机械融合法的处理中，将软磁性合金粒子和第一被膜用化合物投入容器中，一边施加机械冲击力一边混合。
图3是利用机械融合法的处理中使用的被覆装置的截面示意图。
图3所示的被覆装置51具备截面圆筒状的腔室52，构成为在该腔室52内叶片53如箭头54所示地旋转。在腔室52内投入被处理物55(软磁性合金粒子和第一被膜用化合物)，在该状态下，通过叶片53旋转来处理被处理物55。
作为如上所述的被覆装置，可以举出Hosokawa Micron Corporation制的粉体处理装置(NOB、NOB-MINI)等。
通过该处理，软磁性合金粒子的表面的凹凸被第一被膜用化合物填埋，第一被膜的表面成为平滑的表面。
作为得到平滑表面的优选条件，可以举出第一被膜用化合物的配合量为足以填埋软磁性合金粒子的表面的凹凸的量。相对于软磁性合金粒子100重量％，第一被膜用化合物的配合量优选为0.30重量％以上，更优选为0.60重量％以上。
另外，第一被膜用化合物的平均粒径优选为500nm以下。
另外，优选使被覆装置中的叶片的转速为例如1rpm～10000rpm的转速。另外，优选使处理时间为1分钟～60分钟。
通过上述步骤，能够制造本发明的被覆软磁性合金粒子。
形成第一被膜后，通过将软磁性合金粒子加热到第一结晶化开始温度以上，能够生成微细的晶体组织。第一结晶化开始温度是指在将具有构成软磁性合金粒子的化学组成的非晶相从室温加热时开始生成具有体心立方结构的晶相的温度。第一结晶化开始温度取决于加热升温速度，加热升温速度越快，第一结晶化开始温度越高，加热升温速度越慢，第一结晶化开始温度越低。如果充分生成具有体心立方结构的晶相，则饱和磁通密度提高，矫顽力降低。
接着，优选进一步进行在第一被膜的表面形成具有氧化物的第二被膜的工序。
第二被膜的形成方法没有特别限定，但是为了形成均匀且牢固的被膜，可以使用溶胶-凝胶法。
另外，构成第二被膜的化合物(以下也称为第二被膜用化合物)的配合量相对于软磁性合金粒子100重量％优选为0.10重量％以上，优选为0.50重量％以下。
形成第二被膜的工序例如可以通过将包含第二被膜用化合物或其前体的溶液与形成有第一被膜的被覆软磁性合金粒子混合并加热干燥的方法来进行。
[压粉磁芯]
本发明的压粉磁芯包含本发明的被覆软磁性合金粒子。
本发明的压粉磁芯可用于电机、电抗器、电感器、各种线圈等磁应用部件。
压粉磁芯可以通过将用溶剂溶解的粘结材料与被覆软磁性合金粒子混炼，填充于模具并施加压力来制作。构成粘结材料的树脂没有特别限定，可以是环氧树脂、酚醛树脂、硅树脂等热固性树脂，也可以将热塑性树脂与热固性树脂混合。成型的压粉磁芯可以在干燥多余的溶剂后加热来提高机械强度。
压粉成型的条件可以采用以往公知的方法，但是例如优选在250℃以下、0.1MPa以上、800MPa以下进行压粉成型。
为了缓和由于成型时的压力而引入的被覆软磁性合金粒子的应变，可以实施热处理。例如，在树脂燃烧或挥发而不会对磁特性造成不良影响的条件下，在300℃～450℃的温度下进行热处理时，则容易缓和应变。
本发明的压粉磁芯使用本发明的被覆软磁性合金粒子，因此软磁性粒子的空间填充率变高。因此，能够形成磁导率高且饱和磁通密度高的线圈。
[磁应用部件]
本发明的磁应用部件包含本发明的被覆软磁性合金粒子或包含本发明的压粉磁芯。
作为磁应用部件，可以举出电机、电抗器、电感器、各种线圈等。例如，可以举出在压粉磁芯的周围卷绕导线的线圈。
图4是示意性地表示作为磁应用部件的线圈的一个例子的立体图。
图4所示的线圈100具备：包含本发明的被覆软磁性合金粒子的压粉磁芯110以及卷绕于压粉磁芯110的一次卷线120和二次卷线130。在图4所示的线圈100中，在具有环状的环状形状的压粉磁芯110上双线卷绕一次卷线120和二次卷线130。
线圈的结构不限定于图4所示的线圈100的结构。例如，可以在具有环状的环状形状的压粉磁芯上卷绕一根卷线。另外，也可以是具备包含本发明的被覆软磁性合金粒子的素体和埋入上述素体的线圈导体的结构等。
由于作为本发明的磁应用部件的线圈在压粉磁芯中的软磁性粒子的空间填充率高，所以成为磁导率高且饱和磁通密度高的线圈。
实施例
以下，表示更具体地公开本发明的实施例。应予说明，本发明不仅限于这些实施例。
[实施例1]
以满足化学组成式Fe84.2Si1B9C1P3Cu0.8Sn1的方式称量原材料。原材料的合计重量为150g。Fe的原材料使用东邦锌株式会社制的MAIRON(纯度99.95％)。Si的原材料使用株式会社高纯度化学研究所制的粒状硅(纯度99.999％)。B的原材料使用株式会社高纯度化学研究所制的粒状硼(纯度99.5％)。C的原材料使用株式会社高纯度化学研究所制的粉末状石墨(纯度99.95％)。P的原材料使用株式会社高纯度化学研究所制的块状磷化铁Fe3P(纯度99％)。Cu的原材料使用株式会社高纯度化学研究所制的片状铜(纯度99.9％)。Sn的原材料使用株式会社高纯度化学研究所制的粒状锡(纯度99.9％)。
将上述原材料填充到TEP株式会社制氧化铝坩埚(U1材质)中，通过感应加热而加热到试样温度达到1300℃，保持1分钟进行溶解。溶解气氛为氩。将溶解原材料得到的熔液导入铜制的模具中，进行冷却凝固，得到母合金。将母合金用颚式破碎机粉碎成3mm～10mm左右的大小。接着，用单辊液体骤冷装置将粉碎的母合金加工成薄带。具体而言，在石英材质的喷嘴中填充15g母合金，在氩气氛中通过感应加热而加热到1200℃进行溶解。将溶解母合金得到的熔液供给于铜材质的冷却辊的表面，得到厚度15μm～25μm、宽度1mm～4mm的薄带。出液气体压力为0.015MPa。石英喷嘴的孔径为0.7mm。冷却辊的圆周速度为50m/s。冷却辊与石英喷嘴之间的距离为0.27mm。
将得到的薄带使用株式会社奈良机械制作所制的样品磨机SAM粉碎。SAM的转速为15000rpm。
使用高速旋转式粉碎机对通过SAM粉碎而得到的粉碎粉实施球形化处理。高速旋转式粉碎机使用株式会社奈良机械制作所制的混合系统NHS－0型。转速为13000rpm，处理时间为30分钟。
将实施了球形化处理的粉碎粉末通过网眼38μm的筛，去除残留在筛上的粗大粒子。接着，将粉末通过网眼20μm的筛，去除通过筛的微细粒子，回收残留在筛上的软磁性合金粒子。
接下来，按照以下步骤在软磁性合金粒子上形成第一被膜。
相对于通过上述筛分级并回收的软磁性合金粒子40g，混合0.24g的二硫化钼粒子。二硫化钼的配合量相对于软磁性合金粒子100重量％为0.60重量％。
二硫化钼粒子的平均粒径为500nm以下。
用机械融合法处理上述混合粉末，形成第一被膜。使用的装置为Hosokawa MicronCorporation制NOB-MINI，将旋转速度设定为6000rpm，将处理时间设定为30分钟。
然后，将软磁性合金粒子在比软磁性合金粒子的第一结晶化开始温度高20℃的温度下进行热处理，由非晶相生成纳米晶体。
热处理炉使用ADVANCE RIKO,Inc.制的红外线灯退火炉RTA。热处理气氛为氩，红外线的基座使用碳。在直径4英寸的碳制基座上放置2g试样，进一步在其上放置直径4英寸的碳制基座。控制用热电偶插入形成在下侧碳制基座上的热电偶插入用孔中。升温速度为400℃/min。热处理温度下的保持时间为1分钟。冷却为自然冷却，约30分钟达到100℃以下。
第一结晶化开始温度用差示扫描量热计(Netsch公司制DSC404F3)测定。在20℃/min的条件下从室温升温到650℃，测定各温度下的试样的发热。试样容器使用铂。气氛选择氩(99.999％)，气体流动速度为1L/min。试样的量为15mg～20mg。将开始由结晶化引起的发热的温度以下的DSC曲线的切线与由结晶化反应引起的试样的发热峰的上升中的最大斜率切线的交点作为第一结晶化开始温度。
将该被覆软磁性合金粒子作为试样编号1的被覆软磁性合金粒子。
接着，在试样编号1的被覆软磁性合金粒子的表面形成第二被膜。相对于试样编号1的被覆软磁性合金粒子30g，混合异丙醇8.5g、9％氨水8.5g、30％PLYSURF AL(第一工业制药株式会社制，磷酸酯型阴离子表面活性剂)1.14g。
接着，将异丙醇7.9g与TEOS(氮氧化硅膜)2.1g的混合溶液分3次混合，每次1.0g，用滤纸过滤。将用滤纸回收的试样用丙酮清洗后，在80℃的温度条件下加热干燥60分钟，在140℃的温度条件下热处理30分钟而形成第二被膜，得到被覆软磁性合金粒子。
将该被覆软磁性合金粒子作为试样编号2的被覆软磁性合金粒子。
如表1所示，改变第一被膜和第二被膜的构成，制作被覆软磁性合金粒子，得到试样编号3、4、5的被覆软磁性合金粒子。
另外，将未形成第一被膜和第二被膜的软磁性合金粒子作为试样编号6。应予说明，在以下所示的测定方法的记载中，试样编号6的粒子也作为被覆软磁性合金粒子来处理。
测定所制作的试样的平均平滑度ζ＿ave、饱和磁通密度Bs、矫顽力Hc、粉体体积电阻率，将结果示于表1。测定方法如下。
被覆软磁性合金粒子的平均平滑度的测定方法如本说明书参照图2所述。作为图像分析软件，使用WinROOF2018(三谷商事株式会社制)。
饱和磁通密度Bs的测定方法如下。
用振动试样型磁化测定器(VSM)测定饱和磁化Ms。在粉末测定用的胶囊中填充被覆软磁性合金粒子，压密成在施加磁场时粒子不移动。
用比重计法测定表观密度ρ。置换气体为He。
根据用VSM测定的饱和磁化Ms和用比重计法测定的表观密度ρ的数值，使用下述(1)式计算饱和磁通密度Bs。
Bs＝4π·Ms·ρ···(1)
矫顽力Hc用东北特殊钢株式会社制的矫顽力计K－HC1000测定。在粉末测定用的胶囊中填充被覆软磁性合金粒子，压密成在施加磁场时粒子不移动。
粉体体积电阻率使用Mitsubishi Chemical Analytech Co.,Ltd.制的粉体电阻率测定单元MCP－PD51，作为60MPa加压时的体积电阻率进行测定。
表示形成第一被膜和第二被膜前的软磁性合金粒子(试样编号6的粒子)以及形成第一被膜和第二被膜后的被覆软磁性合金粒子(试样编号2的粒子)的电子显微镜照片。另外，表示仅形成第一被膜后的软磁性合金粒子(试样编号1的粒子的制作过程的粒子)的电子显微镜照片。
图5是试样编号2的被覆软磁性合金粒子的电子显微镜照片，图6是试样编号6的软磁性合金粒子的电子显微镜照片。图7是试样编号1的被覆软磁性合金粒子的电子显微镜照片。
比较图5和图6可知，通过形成第一被膜和第二被膜，软磁性合金粒子的表面变得平滑。
另外，从图7可知，通过形成第一被膜，软磁性合金粒子的表面变得平滑。
[表1]
Figure BDA0003871828400000131
在表1中，标有＊的试样编号是本发明范围外的比较例。在试样编号4、5中，仅施加二氧化硅的被膜，没有施加相当于第一被膜的二硫化钼的被膜，但是将该二氧化硅被膜视为第二被膜并记载于表1。
从表1可知，在属于本发明范围内的试样编号1、2、3中，平均平滑度ζ＿ave为0.92以上，饱和磁通密度高，矫顽力低。进而，在试样编号2、3中，粉体体积电阻率高。
试样编号4的矫顽力高，粉体体积电阻率低。
试样编号5的粉体体积电阻率高，但是饱和磁通密度低，矫顽力高。
试样编号6的粉体体积电阻率低。
[实施例2]
将实施例1中制作的试样加工成环状形状的压粉磁芯。将使被覆软磁性合金粒子为70重量％、使平均粒径5μm的铁粉为30重量％的混合粉末的重量设为100重量％，将1.5重量％的酚醛树脂PC－1与丙酮3.0重量％在研钵中混合。
在防爆烘箱中在温度80℃、保持时间30分钟的条件下挥发丙酮后，将试样填充于模具，通过60MPa的压力、180℃的温度的热成型来成型为外径8mm、内径4mm的环状形状而制作压粉磁芯。
接着，求出压粉磁芯的填充率Pr。用游标卡尺在各三个点测定压粉磁芯的外径φo和内径φi并计算平均值。使用千分尺在三个点测定磁芯的厚度t，使用(2)式求出压粉磁芯的体积Vc。
用电子天平测定试样的重量m，用(3)式求出压粉磁芯的填充密度ρc。
将混合粉末的表观密度设为ρm，用(4)式求出压粉磁芯的填充率Pr。
Figure BDA0003871828400000141
Figure BDA0003871828400000142
Figure BDA0003871828400000143
用Keysight Technologies制阻抗分析仪E4991A和磁性材料测试夹具16454A测定压粉磁芯的相对初始磁导率。
为了测定铁损，在压粉磁芯上缠绕铜线。铜线的直径为0.26mm。用于励磁的一次卷线和用于检测的二次卷线的匝数同为20匝，实施双线卷绕。频率条件为100kHz，使最大磁通密度为20mT。
将使用实施例1中制作的各试样的环状形状的压粉磁芯的填充率Pr、相对初始磁导率以及铁损示于表2。应予说明，实施例1和实施例2的对应关系为试样1→试样7、试样2→试样8、试样3→试样9、试样4→试样10、试样5→试样11、试样6→试样12。
[表2]
Figure BDA0003871828400000151
在表2中，标有＊的试样编号是本发明范围外的比较例。
由表2可知，在属于本发明范围内的试样编号7、8、9中，压粉磁芯的填充率Pr(空间填充率)高，相对初始磁导率高，并且铁损低。
试样编号10、11、12均为压粉磁芯的填充率Pr低，相对初始磁导率低。进而，在试样编号10、12中铁损高。
符号说明
1 被覆软磁性合金粒子
10 软磁性合金粒子
20 第一被膜
30 第二被膜
40 粒子
51 被覆装置
52 腔室
53 叶片
54 表示叶片的旋转方向的箭头
55 被处理物(软磁性合金粒子和第一被膜用化合物)
100 线圈(磁应用部件)
110 压粉磁芯
120 一次卷线
130 二次卷线

Claims (9)

1.一种被覆软磁性合金粒子，其特征在于，具备：
包含非晶相的软磁性合金粒子，以及
第一被膜，其具有选自具有六方晶、三方晶或单斜晶的晶体结构的无机化合物和层状硅酸盐矿物中的至少一种化合物，且被覆所述软磁性合金粒子的表面；
其截面的外周轮廓的平均平滑度ζ＿ave为0.92～1.00。
2.根据权利要求1所述的被覆软磁性合金粒子，进一步具备第二被膜，所述第二被膜具有氧化物且被覆所述第一被膜的表面。
3.根据权利要求2所述的被覆软磁性合金粒子，其中，所述第二被膜包含二氧化硅。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的被覆软磁性合金粒子，其中，所述软磁性合金粒子具有由FeaSibBcCdPeCufSngM1hM2i表示的化学组成，
M1是Co和Ni中的一种以上元素，
M2是Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Cr、Al、Mn、Ag、V、Zn、As、Sb、Bi、Y和稀土元素中的一种以上元素，
满足79≤a+h+i≤86，0≤b≤5，4≤c≤13，0≤d≤3，5≤c+d≤14，1≤e≤10，0.4≤f≤2，0.3≤g≤6，0≤h≤30，0≤i≤5且a+b+c+d+e+f+g+h+i＝100(摩尔份)。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的被覆软磁性合金粒子，其中，所述第一被膜包含二硫化钼。
6.一种压粉磁芯，其特征在于，包含权利要求1～5中任一项所述的被覆软磁性合金粒子。
7.一种磁应用部件，其特征在于，包含权利要求1～5中任一项所述的被覆软磁性合金粒子或包含权利要求6所述的压粉磁芯。
8.一种被覆软磁性合金粒子的制造方法，其特征在于，进行如下工序：
准备软磁性合金粒子的工序，以及
将所述软磁性合金粒子与选自具有六方晶、三方晶或单斜晶的晶体结构的无机化合物和层状硅酸盐矿物中的至少一种化合物进行混合，通过机械融合法进行处理，由此在所述软磁性合金粒子的表面形成第一被膜的工序。
9.根据权利要求8所述的被覆软磁性合金粒子的制造方法，进一步进行在所述第一被膜的表面形成具有氧化物的第二被膜的工序。
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