JP2014075529A - 軟磁性合金粉末並びにそれを用いた圧粉磁芯及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】組成式FeaBbSicPxCyCuzで表わされ、79≦a≦86at%、5≦b≦13at%、0≦c≦8at%、1≦x≦10at%、0≦y≦5at%、0.4≦z≦1.4at%、及び0.06≦z/x≦1.20を満たす軟磁性合金粉末において、特に、粒子の中心部には前記結晶相部が位置し、外周部には前記非晶質相部が位置するように軟磁性合金粉末を作製し、これを用いて圧粉磁心を製造したこと。
【選択図】図2
Description
気機器や電子機器に用いられる磁性材料には、より高い飽和磁束密度と、より高い透磁率
が求められている。そこで、高飽和磁束密度および高透磁率を有する軟磁性合金粉末や、
それを用いた圧粉磁心等を得るために、多様な技術が知られている。
当該軟磁性合金粉末は、結晶相を主相とする結晶相部及び非晶質相を主相とする非晶質相部とを有する軟磁性合金粉末粒を有しており、
当該軟磁性合金粉末粒における前記結晶相部の割合は、50重量%未満である、
軟磁性合金粉末が得られる。
前記Feの3at%以下を、Ti、V、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Cr、Co、Ni、Al、Mn、Ag、Au、Zn、S、Ca、Sn、As、Sb、Bi、N、O、Mg、白金族元素、及び希土類元素のうち、1種類以上の元素で置換してなる、
軟磁性合金粉末が得られる。
前記軟磁性合金粉末粒の中心部には、前記結晶相部が位置しており、
前記軟磁性合金粉末粒の外周部には、前記非晶質相部が位置している、
軟磁性合金粉末が得られる。
前記非晶質相部の前記軟磁性合金粉末粒における径方向の厚さは2μm以上である、
軟磁性合金粉末が得られる。
当該圧粉磁芯において、前記軟磁性合金粉末粒の前記中心部には粒径60nm未満の結晶粒が分散しており、前記軟磁性合金粉末粒の前記外周部には粒径40nm未満の結晶粒が分散している、
圧粉磁芯が得られる。
前記中心部における結晶粒の割合及び前記外周部における結晶粒の割合は、夫々35vol%以上である、
圧粉磁芯が得られる。
圧粉磁芯の製造方法が得られる。
ScanningCalorimetry:示差走査熱量測定、以下DSCと記す)で、測定することができる。DSCは、測定試料と基準物質との間の熱量の差を計測することで、縦軸に重量で規格化した熱流、横軸に温度や時間をとった曲線となる。DSCで測定されるDSC曲線について説明する。図3は、本発明の実施の形態に係るDSC曲線の説明図である。DSC曲線は、Pt製試料容器中に投入した試料をDSC装置内に設置し、不活性雰囲気中において昇温速度40℃/分で試料を目的の温度まで加熱することで得られる。ここで、熱処理は、図3に示すDSC曲線において、「第一結晶化開始温度Tx1−50℃」以上、「第二結晶化開始温度Tx2」未満で行われる。「第一結晶化開始温度Tx1−50℃」以上、「第二結晶化開始温度Tx2」未満の適切な温度範囲で熱処理が行われると、平均粒径5nm以上50nm以下のbccFeナノ結晶が析出し、軟磁気特性の向上が図れる。熱処理温度が「第二結晶化開始温度Tx2」を超えてしまうと、Fe−BやFe−Pなどが析出し、軟磁気特性が劣化してしまう。また、図3に示すDSC曲線において、ベースラインに対する山のピークは発熱反応、谷のピークは吸熱反応として現れる。従って、熱処理工程においては第一結晶化のみを促進するように、熱処理することで、優れた磁気特性を有する圧粉磁心を製造することができる。
Fe、Fe−Si、Fe−B、Fe−P、Cuからなる原料をFe81.4Si3B10P5Cu0.6の合金組成になるように秤量し、高周波溶解にて溶解した。溶解した合金溶湯を1300〜1550℃の範囲で保持した後、窒素雰囲気中において水アトマイズ法にて処理し、平均粒径45μm程度で、結晶相部の割合が異なる5種類の合金粉末を作製した。なお、鋳込み温度が高いほど、冷却すべき熱量が多くなり、急冷速度が低下するため、結晶の析出量が多くなる。結晶化に伴う発熱反応は示差走査型熱量分析計(DSC)を用いて、毎分40℃の昇温速度にて評価した。結晶相部の割合、非晶質相部の厚みについては、実施の形態において記述した方法にて求めている。
Fe、Fe−Si、Fe−B、Fe−P、Cuからなる原料をFe81.3Si5B9P4Cu0.7の合金組成になるように秤量し、高周波溶解にて溶解した。溶解した合金溶湯を1300〜1550℃の範囲で保持した後、窒素雰囲気中において水アトマイズ法にて処理し、平均粒径10μm程度で、結晶相部の割合が異なる6種類の軟磁性合金粉末を作製した。なお、鋳込み温度が高いほど、冷却すべき熱量が多くなり、急冷速度が低下するため、結晶の析出量が多くなる。結晶化に伴う発熱反応は示差走査型熱量分析計(DSC)を用いて、毎分40℃の昇温速度にて評価した。結晶相部部の割合、非晶質相部の厚みについては、実施の形態において記述した方法にて求めている。
Fe、Fe−Si、Fe−B、Fe−P、Cuからなる原料をFe80.3Si5B10P4Cu0.7(実施例7)、Fe81.4Si5B6P7Cu0.6(実施例8)、Fe82.4Si1B11P5Cu0.6(実施例9)Fe83.3Si4B8P4Cu0.7(実施例10)の夫々の合金組成になるように秤量し、高周波溶解にて溶解した。溶解した合金溶湯を1300〜1400℃の範囲で保持した後、窒素雰囲気中において水アトマイズ法にて処理し、平均粒径45μm程度の合金粉末を作製した。結晶化に伴う発熱反応は示差走査型熱量分析計(DSC)を用いて、毎分40℃の昇温速度にて評価した。結晶相部の割合、非晶質相部の厚みについては、実施の形態において記述した方法にて求めている。
Fe、Fe−Si、Fe−B、Fe−P、Cuからなる原料をFe83.4B10P6Cu0.6(実施例11)、Fe82.4B10P6C1Cu0.6(実施例12)、Fe82.3B10Si3P3C1Cu0.7(実施例13)の夫々の合金組成になるように秤量し、高周波溶解にて溶解した。溶解した合金溶湯を1300〜1400℃の範囲で保持した後、窒素雰囲気中において水アトマイズ法にて処理し、平均粒径45μm程度の合金粉末を作製した。結晶化に伴う発熱反応は示差走査型熱量分析計(DSC)を用いて、毎分40℃の昇温速度にて評価した。結晶相部の割合、非晶質相部の厚みについては、実施の形態において記述した方法にて求めている。
2 アトマイズ後粉末の外周付近の拡大図
3 結晶粒(結晶相部)
4 非晶質相(非晶質相部)
10 DSC曲線
11 第1ピーク
12 第1立ち上がり部
15 第2ピーク
16 第2立ち上がり部
20、21 ベースライン
32 第1上昇接線
42 第2上昇接線
Claims (7)
- 組成式FeaBbSicPxCyCuzで表わされ、79≦a≦86at%、5≦b≦13at%、0≦c≦8at%、1≦x≦10at%、0≦y≦5at%、0.4≦z≦1.4at%、及び0.06≦z/x≦1.20を満たす軟磁性合金粉末であって、
当該軟磁性合金粉末は、結晶相を主相とする結晶相部及び非晶質相を主相とする非晶質相部とを有する軟磁性合金粉末粒を有しており、
当該軟磁性合金粉末粒における前記結晶相部の割合は、50重量%未満である、
軟磁性合金粉末。 - 請求項1に記載の軟磁性合金粉末であって、
前記Feの3at%以下を、Ti、V、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Cr、Co、Ni、Al、Mn、Ag、Au、Zn、S、Ca、Sn、As、Sb、Bi、N、O、Mg、白金族元素、及び希土類元素のうち、1種類以上の元素で置換してなる、
軟磁性合金粉末。 - 請求項1又は請求項2に記載の軟磁性合金粉末であって、
前記軟磁性合金粉末粒の中心部には、前記結晶相部が位置しており、
前記軟磁性合金粉末粒の外周部には、前記非晶質相部が位置している、
軟磁性合金粉末。 - 請求項3に記載の軟磁性合金粉末であって、
前記非晶質相部の前記軟磁性合金粉末粒における径方向の厚さは2μm以上である、
軟磁性合金粉末。 - 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の軟磁性合金粉末と結合剤とを混合した後に加圧成型し、更に熱処理をしてなる圧粉磁芯であって、
当該圧粉磁芯において、前記軟磁性合金粉末粒の前記中心部には粒径60nm未満の結晶粒が分散しており、前記軟磁性合金粉末粒の前記外周部には粒径40nm未満の結晶粒が分散している、
圧粉磁芯。 - 請求項5に記載の圧粉磁芯であって、
前記中心部における結晶粒の割合及び前記外周部における結晶粒の割合は、夫々35vol%以上である、
圧粉磁芯。 - 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の軟磁性合金粉末と結合剤とを混合した後に加圧成型する工程と、成型された前記軟磁性合金粉末を熱処理する工程とを備える、
圧粉磁芯の製造方法。
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