JP6737318B2 - 軟磁性合金粉末、圧粉磁心、磁性部品および電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、軟磁性合金粉末、圧粉磁心、磁性部品および電子機器に関する。
近年、電子・情報・通信機器等、特に電子機器において低消費電力化および高効率化が求められている。さらに、低炭素化社会へ向け、上記の要求が一層強くなっている。そのため、電子・情報・通信機器等、特に電子機器の電源回路にも、エネルギー損失の低減や電源効率の向上が求められている。
ここで、エネルギー損失の低減や電源効率の向上のためには、軟磁気特性に優れ、かつ、圧粉磁心に用いる場合に充填率が向上させられる軟磁性合金粉末を得ることが求められている。
特許文献１には、ワーデルの球形度を改善した軟磁性金属粉末が記載されている。また、球形度を改善することで優れたパワーインダクタを製造できる旨、記載されている。
しかし、特許文献１には非常に限定された組成で球形度を改善することが示されているのみである。特許文献１に記載された組成とは異なる組成でも、軟磁気特性を向上させつつ球形度を改善することが求められている。
なお、軟磁性合金粉末の球形度の評価は、軟磁性合金粉末の粒子形状を投影した図形の円形度を評価することにより行ってもよい。
本発明は、低保磁力であり、かつ、球形度が高い軟磁性合金粉末等を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の軟磁性合金粉末は、
組成式（Ｆｅ（１−（α＋β））Ｘ１αＸ２β）（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ））ＭａＢｂＰｃＳｉｄＣｅＳｆからなる主成分を有する軟磁性合金粉末であって、
Ｘ１はＣｏおよびＮｉからなる群から選択される１つ以上、
Ｘ２はＡｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｂｉ，Ｎ，Ｏおよび希土類元素からなる群より選択される１つ以上、
ＭはＮｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，ＴｉおよびＶからなる群から選択される１つ以上であり、
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０．０２０≦ｂ≦０．２００
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０≦ｄ≦０．０６０
０≦ｅ≦０．０３０
０．００１０≦ｆ≦０．０３０
０．００５≦ｆ／ｂ≦１．５０
α≧０
β≧０
０≦α＋β≦０．５０
であることを特徴とする。
組成式（Ｆｅ（１−（α＋β））Ｘ１αＸ２β）（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ））ＭａＢｂＰｃＳｉｄＣｅＳｆからなる主成分を有する軟磁性合金粉末であって、
Ｘ１はＣｏおよびＮｉからなる群から選択される１つ以上、
Ｘ２はＡｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｂｉ，Ｎ，Ｏおよび希土類元素からなる群より選択される１つ以上、
ＭはＮｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，ＴｉおよびＶからなる群から選択される１つ以上であり、
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０．０２０≦ｂ≦０．２００
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０≦ｄ≦０．０６０
０≦ｅ≦０．０３０
０．００１０≦ｆ≦０．０３０
０．００５≦ｆ／ｂ≦１．５０
α≧０
β≧０
０≦α＋β≦０．５０
であることを特徴とする。
本発明の軟磁性合金粉末は、上記の構成により、保磁力を低減するととともに、球形度を向上させることができる。
前記軟磁性合金粉末の平均円形度が０．９０以上であることが好ましい。
前記軟磁性合金粉末の平均円形度が０．９５以上であることが好ましい。
前記軟磁性合金粉末はナノ結晶を含有してもよい。
前記ナノ結晶の結晶化度が２５％以上であることが好ましい。
前記ナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度が５％以下であることが好ましい。
０．００５≦ｆ／ｂ≦０．５００であることが好ましい。
０．７３５≦１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）≦０．９００であることが好ましい。
本発明の圧粉磁心は上記の軟磁性合金粉末を含む。
本発明の磁性部品は上記の軟磁性合金粉末を含む。
本発明の電子機器は上記の軟磁性合金粉末を含む。
以下、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の軟磁性合金粉末は、
組成式（Ｆｅ（１−（α＋β））Ｘ１αＸ２β）（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ））ＭａＢｂＰｃＳｉｄＣｅＳｆからなる主成分を有する軟磁性合金粉末であって、
Ｘ１はＣｏおよびＮｉからなる群から選択される１つ以上、
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であることを特徴とする。
組成式（Ｆｅ（１−（α＋β））Ｘ１αＸ２β）（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ））ＭａＢｂＰｃＳｉｄＣｅＳｆからなる主成分を有する軟磁性合金粉末であって、
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であることを特徴とする。
本実施形態に係る軟磁性合金粉末は、上記の組成を有することにより、粒子形状を良好にしやすくすることができる。具体的には、上記の組成を有することにより、球形に近い粒子形状の軟磁性合金粉末、すなわち、球形度の高い軟磁性合金粉末を得ることができる。一般的には、軟磁性合金粉末の粒子形状を球形に近くすることで、当該軟磁性合金粉末を用いた圧粉磁心等の充填率を向上させることができ、保磁力等の各種特性を向上させることができる。
また、本実施形態の軟磁性合金粉末を熱処理する場合には、結晶粒径が５０ｎｍ以下のナノ結晶を析出しやすい。特に、Ｆｅの結晶構造がｂｃｃ（体心立方格子構造）であるナノ結晶（以下、Ｆｅ基ナノ結晶ともいう）を析出しやすい。言いかえれば、本実施形態の軟磁性合金粉末は、ナノ結晶を析出させた軟磁性合金粉末の出発原料としやすく、特にＦｅの結晶構造がｂｃｃであるナノ結晶を析出させた軟磁性合金粉末の出発原料としやすい。
以下、軟磁性合金粉末が非晶質相からなる構造（非晶質のみからなる構造またはナノヘテロ構造）を有するか、結晶相からなる構造を有するかを確認する方法について説明する。本実施形態において、下記式（１）に示す非晶質化率Ｘが８５％以上である軟磁性合金粉末は非晶質相からなる構造を有し、非晶質化率Ｘが８５％未満である軟磁性合金粉末は結晶相からなる構造を有するとする。
Ｘ＝１００−（Ｉｃ／（Ｉｃ＋Ｉａ）×１００）…（１）
Ｉｃ：結晶性散乱積分強度
Ｉａ：非晶性散乱積分強度
Ｘ＝１００−（Ｉｃ／（Ｉｃ＋Ｉａ）×１００）…（１）
Ｉｃ：結晶性散乱積分強度
Ｉａ：非晶性散乱積分強度
非晶質化率Ｘは、軟磁性合金粉末に対してＸＲＤによりＸ線結晶構造解析を実施し、相の同定を行い、結晶化したＦｅ又は化合物のピーク（Ｉｃ：結晶性散乱積分強度、Ｉａ：非晶性散乱積分強度）を読み取り、そのピーク強度から結晶化率を割り出し、上記式（１）により算出する。以下、算出方法をさらに具体的に説明する。
本実施形態に係る軟磁性合金粉末についてＸＲＤによりＸ線結晶構造解析を行い、図４に示すようなチャートを得る。これを、下記式（２）のローレンツ関数を用いて、プロファイルフィッティングを行い、図５に示すような結晶性散乱積分強度を示す結晶成分パターンαｃ、非晶性散乱積分強度を示す非晶成分パターンαａ、およびそれらを合わせたパターンαｃ＋ａを得る。得られたパターンの結晶性散乱積分強度および非晶性散乱積分強度から、上記式（１）により非晶質化率Ｘを求める。なお、測定範囲は、非晶質由来のハローが確認できる回析角２θ＝３０°〜６０°の範囲とする。この範囲で、ＸＲＤによる実測の積分強度とローレンツ関数を用いて算出した積分強度との誤差が１％以内になるようにした。
なお、本実施形態の軟磁性合金粉末にナノ結晶を析出させる場合には、個々の粉末ごとに多数のナノ結晶が析出する。すなわち、後述する軟磁性合金粉末の粒子径とナノ結晶の結晶粒径とは異なる。
以下、本実施形態に係る軟磁性合金粉末の各成分について詳細に説明する。
本実施形態に係る軟磁性合金粉末においては、特にＢの含有量（ｂ）およびＳの含有量（ｆ）を好適に制御することが重要である。本実施形態に係る軟磁性合金粉末では、Ｂを含有することで、非晶質性を向上させ、結晶が生じにくくなる効果がある。また、Ｓを含有することで、アトマイズ法による軟磁性合金粉末の製造時にノズルの径を小さくしてもノズルつまりを発生しにくくすることができる。すなわち、湯量を少なくすることができるため、軟磁性合金粉末の粒子径を小さくすることができ、粒子形状を球形に近づけやすくなる。さらに、後述する回転水流アトマイズ法により軟磁性合金粉末を製造する場合には、湯量を少なくできることで非晶質相からなる構造を有する軟磁性合金粉末が得やすくなる。
Ｂの含有量（ｂ）は０．０２０≦ｂ≦０．２００を満たす。また、０．０７０≦ｂ≦０．２００であることが好ましく、０．０７０≦ｂ≦０．１１０であることがさらに好ましい。ｂが小さすぎる場合には、軟磁性合金粉末に結晶粒径が１００ｎｍ以上の大きな結晶が析出しやすくなる。軟磁性合金粉末にこのような結晶が析出してしまうと、保磁力が著しく増大する。また、ｂが大きすぎる場合には、飽和磁化が低下しやすくなる。
Ｓの含有量（ｆ）は０．００１０≦ｆ≦０．０３０を満たす。また、０．００１０≦ｆ≦０．００５０であることが好ましい。ｆが小さすぎる場合には、ノズルの径を小さくするとノズルつまりが発生しやすくなる。したがって、ノズルの径を大きくせざるを得なくなる。ノズルの径を大きくするためには湯量を多くせざるを得なくなる。湯量を多くする場合には、ガスによる分断力が分散され、軟磁性合金粉末の粒子径を小さくすることができなくなる。粒子径が大きくなるほど粒子形状が球形から遠くなってしまう。さらに、保磁力が増加してしまう。また、ｆが大きすぎる場合には、軟磁性合金粉末に結晶粒径が１００ｎｍ以上の大きな結晶が析出しやすくなる。軟磁性合金粉末に大きな結晶が析出してしまうと、保磁力が著しく増大する。
また、（Ｓの含有量）／（Ｂの含有量）、すなわちｆ／ｂも所定の範囲内とすることが重要である。具体的には、０．００５≦ｆ／ｂ≦１．５０を満たす。また、０．００５≦ｆ／ｂ≦０．５００であってもよく、０．０１１≦ｆ／ｂ≦０．０５６であることが好ましい。
ＭはＮｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，ＴｉおよびＶからなる群から選択される１つ以上である。
Ｍの含有量（ａ）は０≦ａ≦０．１６０を満たす。すなわち、Ｍを含有しなくてもよい。また、０．０７０≦ａ≦０．１６０であることが好ましい。ａが大きすぎる場合には、飽和磁化が低下しやすくなる。
Ｐの含有量（ｃ）は０≦ｃ≦０．１５０を満たす。すなわち、Ｐを含有しなくてもよい。また、０．０１０≦ｃ≦０．１５０であることが好ましく、０．０１０≦ｃ≦０．０５０であることがさらに好ましい。ｃが大きすぎる場合には、粒子形状が球形から遠ざかりやすくなる。
Ｓｉの含有量（ｄ）は０≦ｄ≦０．０６０を満たす。すなわち、Ｓｉは含有しなくてもよい。また、０≦ｄ≦０．０２０であることが好ましい。ｄが大きすぎる場合には、粒子形状が球形から遠ざかりやすくなる。
Ｃの含有量（ｅ）は０≦ｅ≦０．０３０を満たす。すなわち、Ｃは含有しなくてもよい。また、０≦ｅ≦０．０１０であってもよい。ｅが大きすぎる場合には、軟磁性合金粉末に結晶粒径が１００ｎｍ以上の大きな結晶が析出しやすくなる。軟磁性合金粉末にこのような結晶が析出してしまうと、保磁力が著しく増大する。
Ｆｅの含有量（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ））については任意であるが、０．７３５≦（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ））≦０．９００であることが好ましい。（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ））を上記の範囲内とすることで、軟磁性合金粉末の製造時に結晶粒径が１００ｎｍよりも大きい結晶がさらに生じにくくなる。
また、本実施形態の軟磁性合金粉末においては、Ｆｅの一部をＸ１および／またはＸ２で置換してもよい。
Ｘ１はＣｏおよびＮｉからなる群から選択される１つ以上である。Ｘ１はＮｉであると保磁力を下げる効果があり、Ｃｏであると熱処理後の飽和磁化を向上させる効果がある。Ｘ１の種類を適宜選択することができる。Ｘ１の含有量に関してはα＝０でもよい。すなわち、Ｘ１は含有しなくてもよい。また、Ｘ１の原子数は組成全体の原子数を１００ａｔ％として４０ａｔ％以下であることが好ましい。すなわち、０≦α｛１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）｝≦０．４０を満たすことが好ましく、０≦α｛１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）｝≦０．１０を満たすことがさらに好ましい。
Ｘ２はＡｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｂｉ，Ｎ，Ｏおよび希土類元素からなる群より選択される１つ以上である。また、Ｘ２を含む場合において、Ｘ２はＡｌ，Ｍｎ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｂｉ，Ｎ，Ｏおよび希土類元素からなる群より選択される１つ以上であることが非晶質相からなる構造を有する軟磁性合金粉末を得やすくする観点からは好ましい。Ｘ２の含有量に関してはβ＝０でもよい。すなわち、Ｘ２は含有しなくてもよい。また、Ｘ２の原子数は組成全体の原子数を１００ａｔ％として３．０ａｔ％以下であることが好ましい。すなわち、０≦β｛１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ）｝≦０．０３０を満たすことが好ましい。
ＦｅをＸ１および／またはＸ２に置換する置換量の範囲としては、原子数ベースでＦｅの半分以下とする。すなわち、０≦α＋β≦０．５０とする。α＋β＞０．５０の場合には、熱処理により本実施形態の軟磁性合金を得ることが困難となる。
なお、本実施形態の軟磁性合金粉末は上記以外の元素を不可避的不純物として含んでいてもよい。例えば、軟磁性合金粉末１００重量％に対して０．１重量％以下、含んでいてもよい。
以下、本実施形態の軟磁性合金粉末における粒子形状および粒子径（粒度分布）の評価方法について説明する。
上記した通り、粒子形状は球形に近いほど当該軟磁性合金粉末を用いた圧粉磁心等の充填率を向上させることができ、保磁力等の各種特性を向上させることができる。また、粒子径は小さいほど粒子形状を球形に近づけやすくなり好ましい。
本実施形態では、粒子形状および粒子径についてモフォロギＧ３（マルバーン・パナティカル社）を用いて評価する。モフォロギＧ３はエアーにより粉末を分散させ、個々の粒子形状を投影し、評価することができる装置である。光学顕微鏡またはレーザー顕微鏡で粒子径が概ね０．５μｍ〜数ｍｍの範囲内である粒子形状を評価することができる。具体的には、図１に示す粒子形状測定結果１からもわかるように多数の粒子形状を一度に投影し評価することができる。しかし、実際には図１に示す粒子形状測定結果１に記載されているよりもはるかに多数の粒子形状を一度に投影し評価することができる。
モフォロギＧ３は多数の粒子の投影図を一度に作製し評価することができるため、従来のＳＥＭ観察などでの評価方法と比べて短時間で多数の粒子の形状を評価することができる。例えば後述する実施例では２００００個の粒子について投影図を作製し、個々の粒子の円形度を自動的に算出し、平均円形度を算出している。これに対し、従来のＳＥＭ観察では、図２および図３に示すようなＳＥＭ画像を用いて１個１個の粒子について円形度を計算するため、短時間で多数の粒子の形状を評価することが難しい。なお、図２は後述する試料番号１５であり、円形度が比較的、高い実施例である。図３は後述する試料番号１１であり、円形度が比較的、低い比較例である。
粒子の円形度は投影図における面積をＳ、投影図における周囲の長さをＬとして、４πＳ／Ｌ２で表される。円の円形度が１であり、粒子の投影図の円形度が１に近いほど、粒子の球形度が高くなる。
また、一般的な粒子径（粒度分布）の計算方法は体積基準である。これに対し、モフォロギＧ３を用いて粒子径（粒度分布）を評価する場合には、体積基準でも個数基準でも粒子径（粒度分布）を評価できる。
体積基準による一般的な粒子径の評価方法では、粒子１つ１つがデータに反映される度合いがその体積に比例することになる。つまり、小型粒子がデータに反映される度合いが小さくなる。
一方、個数基準による粒子径の評価方法では、粒子１つ１つがデータに反映される度合いが同等である。すなわち、小型粒子がデータに反映される度合いが大きくなる。
体積基準と個数基準とでは粉末粒子の平均粒子径（Ｄ５０）も変化する。例えば、後述する試料番号６ａについて、モフォロギＧ３を用いて平均粒子径（Ｄ５０）を算出する場合、個数基準では７．９μｍとなるのに対し、体積基準では２５．３μｍになる。本実施形態および後述する実施例では、個数基準で粒子径を評価する。
本実施形態では、軟磁性金属粉末の平均粒子径は任意であるが、５．０μｍ以上５０μｍ以下であってよく、５．０μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。
以下、本実施形態の軟磁性合金粉末がナノ結晶を含む場合におけるナノ結晶の評価項目および評価方法について説明する。
本実施形態の軟磁性合金粉末にナノ結晶が含まれる場合、当該ナノ結晶はαＦｅのナノ結晶であることが通常である。
αＦｅのナノ結晶は平均結晶粒径、結晶化度、および、αＦｅのナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度（以下、非ｂｃｃ相結晶化度ともいう）により評価することができる。また、これらのパラメータは全てＸ線回折（ＸＲＤ）による測定結果をＷＰＰＤ法によって解析することで算出することができる。
平均結晶粒径は０．２ｎｍ以上５０ｎｍ以下であってもよく、３ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。平均結晶粒径が大きい場合には保磁力が増大する傾向にある。平均結晶粒径が小さい場合には飽和磁化が減少する傾向にある。
結晶化度は２５％以上であることが好ましい。結晶化度が２５％以上であることにより保磁力が減少しやすくなり、飽和磁化が増加しやすくなる。すなわち、軟磁気特性が向上しやすくなる。
非ｂｃｃ相結晶化度は７％以下であってもよく、５％以下であることが好ましく、２％以下であることがさらに好ましい。非ｂｃｃ相結晶化度を低くすることにより、保磁力が低下しやすくなる。
以下、本実施形態の軟磁性合金粉末の製造方法について説明する。
本実施形態の軟磁性合金粉末の製造方法には特に限定はない。例えばアトマイズ法が挙げられる。アトマイズ法の種類も任意であり、ガスアトマイズ法、回転水流アトマイズ法などが挙げられる。以下、回転水流アトマイズ法による軟磁性合金粉末の製造方法について説明する。
なお、回転水流アトマイズ法では、ガスアトマイズ法などの他のアトマイズ法と比較して、噴射された溶融金属が冷却液にて急速に冷却されるため、溶融金属が結晶化しにくい。そして、非晶質である軟磁性合金粉末が得られやすい。
回転水流アトマイズ法では、まず、最終的に得られる軟磁性合金に含まれる各金属元素の純金属を準備し、最終的に得られる軟磁性合金と同組成となるように秤量する。そして、各金属元素の純金属を溶解し、混合して母合金を作製する。なお、前記純金属の溶解方法には特に制限はないが、例えばチャンバー内で真空引きした後に高周波加熱にて溶解させる方法がある。なお、母合金と最終的に得られる軟磁性合金とは通常、同組成となる。
次に、作製した母合金を加熱して溶融させ、溶融金属（溶湯）を得る。溶融金属の温度には特に制限はないが、例えば１２００〜１５００℃とすることができる。その後、前記溶融合金を回転水流アトマイズ装置の冷却液（通常は水などが用いられる）へ噴射させ、粉体を作製する。
このときの噴射条件を制御することにより、軟磁性合金粉末の粒子径および円形度を好適に制御することができる。
好適な噴射条件は溶融金属の組成や目標とする粒子径によっても異なるが、例えばノズル径０．５〜３ｍｍ、溶融金属排出量１．５ｋｇ／ｍｉｎ以下、ガス圧５〜１０ＭＰａである。
以上の方法により、非晶質またはナノ結晶が非晶質中に存在するナノヘテロ構造を有する軟磁性合金粉末が得られる。粒子形状および粒子径（粒度分布）を好適に制御するためには、この時点では軟磁性合金粉末が非晶質である構造を有することが好ましい。
ナノ結晶（特にＦｅ基ナノ結晶）を含有し、かつ、結晶相からなる構造を有する軟磁性合金粉末を好適に得るためには、上記の回転水流アトマイズ法により得られた非晶質相からなる構造を有する軟磁性合金粉末に対して熱処理を行うことが好ましい。例えば、３００〜６５０℃で０．５〜１０時間、熱処理を行うことで、各粉体同士が焼結し粉体が粗大化することを防ぎつつ元素の拡散を促し、熱力学的平衡状態に短時間で到達させることができ、歪や応力を除去することができ、好適にナノ結晶（特にＦｅ基ナノ結晶）を含有し、かつ、結晶相からなる構造を有する軟磁性合金粉末を得やすくなる。そして、非晶質相からなる構造を有する軟磁性合金粉末と比較して飽和磁化が高い軟磁性合金粉末が得られる。
本実施形態に係る軟磁性合金粉末の用途には特に制限はない。例えば、圧粉磁心が挙げられる。特に、インダクタ用、特にパワーインダクタ用の圧粉磁心として好適に用いることができる。また、軟磁性合金粉末を用いた磁性部品、例えば薄膜インダクタ、磁気ヘッドにも好適に用いることができる。さらに、当該軟磁性合金粉末を用いた圧粉磁心や磁性部品は電子機器に好適に用いることができる。
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。
（実験例１）
以下に示す表１に記載の組成の母合金が得られるように純金属材料をそれぞれ秤量した。そして、チャンバー内で真空引きした後、高周波加熱にて溶解し母合金を作製した。
以下に示す表１に記載の組成の母合金が得られるように純金属材料をそれぞれ秤量した。そして、チャンバー内で真空引きした後、高周波加熱にて溶解し母合金を作製した。
その後、作製した母合金を加熱して溶融させ、１５００℃の溶融状態の金属（溶湯）としたのち、ガスアトマイズ法により下表１に示す組成で前記金属を噴射させ、粉体を作成した。ノズル径１ｍｍ、溶湯金属排出量０．５〜０．８ｋｇ／ｍｉｎ、ガス圧７ＭＰａ、ガス噴射温度を１５００℃、として各試料の軟磁性合金粉末を作製した。なお、実験例１では上記条件で作製した粉末に対して篩を用いて分級することで各軟磁性合金粉末の個数基準での平均粒子径を制御した。
得られた各軟磁性合金粉末が非晶質相からなるのか結晶相からなるのかを確認した。ＸＲＤを用いて各薄帯の非晶質化率Ｘを測定し、Ｘが８５％以上である場合に非晶質相からなるとした。Ｘが８５％未満である場合に結晶相からなるとした。結果を表１に示す。表１に記載した試料、および、後述する実験例における熱処理を行わない実施例の試料は全て非晶質相からなっていた。
得られた各軟磁性合金粉末に対して保磁力を測定した。保磁力はＨｃメーターを用いて測定した。結果を表１に示す。なお、保磁力は３．０Ｏｅ以下を良好とし、１．０Ｏｅ以下をさらに良好とした。表１に記載した試料は全て保磁力が３．０Ｏｅ以下であった。
得られた各軟磁性合金粉末の粒子形状を評価した。粒子形状は、個数基準での平均粒子径および平均円形度を測定することで評価した。個数基準での平均粒子径、および、平均円形度は、モフォロギＧ３（マルバーン・パナリティカル社）を用いて倍率１０倍で２００００個の粉末粒子の形状を観察することで各粉末粒子の粒子径および円形度を測定した。具体的には、体積３ｃｃ分の軟磁性合金粉末を１〜３ｂａｒの空気圧で分散させてレーザー顕微鏡による投影像を撮影した。各粉末粒子の粒子径を平均することで個数基準での平均粒子径を算出した。また、各粉末粒子の円形度を平均することで平均円形度を測定した。結果を表１に示す。
表１より、Ｓを含有し、Ｓの含有量（ｆ）およびＳ／Ｂ（ｆ／ｂ）などが所定の範囲内である組成を有する試料番号６〜１０は、個数基準での平均粒子径を変化させても良好な粒子形状となった。さらに、保磁力も良好であった。
これに対し、Ｓを含有しない試料番号１〜５は、Ｓを含有する試料番号６〜１０のうち平均粒子径の近い試料と比較して平均円形度が小さくなる結果となった。
（実験例２）
実験例２では、下表に示す各実施例および比較例の合金組成となるように原料金属を秤量し、高周波加熱にて溶解し、母合金を作製した点以外は実験例１の試料番号６ａと同条件で実施した。
実験例２では、下表に示す各実施例および比較例の合金組成となるように原料金属を秤量し、高周波加熱にて溶解し、母合金を作製した点以外は実験例１の試料番号６ａと同条件で実施した。
表２はＢの含有量（ｂ）およびＳの含有量（ｆ）を変化させた実施例および比較例を記載したものである。各成分が所定の範囲内である実施例は良好な粒子形状となった。さらに、保磁力も良好であった。
これに対し、Ｓを含まない試料番号１１、１２はＳの含有量（ｆ）以外を同条件で実施した他の実施例と比較して平均粒子径が比較的高く、平均円形度が比較的低いものとなり、保磁力が上昇した。また、Ｓを含まずＢの含有量が多めである試料番号１３は金属の噴射ができず軟磁性合金粉末を作製することができなかった。また、Ｓの含有量（ｆ）が小さすぎる試料番号１４は平均円形度が比較的低いものとなり、保磁力が上昇した。Ｓの含有量（ｆ）が大きすぎる試料番号２０は軟磁性合金粉末が結晶相からなり、保磁力が著しく上昇した。
なお、試料番号１５についてＳＥＭで観察した結果が図２、試料番号１１についてＳＥＭで観察した結果が図３である。平均円形度の低い試料番号１１と比べて平均円形度の高い試料番号１５の方が球形度が高いことが確認できる。
表３はＰの含有量（ｃ）を変化させた実施例および比較例を記載したものである。各成分が所定の範囲内である実施例は良好な粒子形状となった。さらに、保磁力も良好であった。
これに対し、Ｐの含有量（ｃ）が大きすぎる試料番号２５は平均円形度が比較的低いものとなった。
表４はＢの含有量（ｂ）を変化させた実施例および比較例を記載したものである。各成分が所定の範囲内である実施例は良好な粒子形状となった。さらに、保磁力も良好であった。
これに対し、Ｂの含有量（ｂ）が小さすぎる試料番号３１は軟磁性合金粉末が結晶相からなり、保磁力が著しく上昇した。Ｂの含有量（ｂ）が大きすぎる試料番号３６は平均円形度が比較的低いものとなった。
表５はＣの含有量（ｅ）を変化させた実施例および比較例を記載したものである。各成分が所定の範囲内である実施例は良好な粒子形状となった。さらに、保磁力も良好であった。
これに対し、Ｃの含有量（ｅ）が大きすぎる試料番号４３は軟磁性合金粉末が結晶相からなり、保磁力が著しく上昇した。
表６はＳｉの含有量（ｄ）を変化させた実施例および比較例を記載したものである。各成分が所定の範囲内である実施例は良好な粒子形状となった。さらに、保磁力も良好であった。
これに対し、Ｓｉの含有量（ｄ）が大きすぎる試料番号５４は平均円形度が比較的低いものとなった。
表７は表６の試料番号５２についてＭの含有量（ａ）を変化させた実施例を記載したものである。各成分が所定の範囲内である実施例は良好な粒子形状となった。さらに、保磁力も良好であった。
表８は試料番号６ａについてＭの種類を変化させた実施例を記載したものである。Ｍの種類を本願発明の範囲内で変化させても良好な粒子形状となった。さらに、保磁力も良好であった。
表９〜表１２は試料番号６ａについてＸ１および／またはＸ２の種類および含有量を変化させた実施例を記載したものである。各成分が所定の範囲内である実施例は良好な粒子形状となった。さらに、保磁力も良好であった。
（実験例３）
実験例３では、ガスアトマイズ法により得られた軟磁性合金粉末（試料番号６ａ）を熱処理し、ナノ結晶を生成させた。その際に、熱処理条件を表１３に記載の条件に変化させた。そして、ナノ結晶の平均粒径、ナノ結晶の結晶化度およびナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度（以下、非ｂｃｃ相の結晶化度ともいう）を算出した。さらに、得られた軟磁性合金粉末の保磁力および飽和磁化を測定した。なお、実験例３の各実施例の平均粒子径および平均円形度は熱処理前の試料番号６ａから大きく変化しなかった。
実験例３では、ガスアトマイズ法により得られた軟磁性合金粉末（試料番号６ａ）を熱処理し、ナノ結晶を生成させた。その際に、熱処理条件を表１３に記載の条件に変化させた。そして、ナノ結晶の平均粒径、ナノ結晶の結晶化度およびナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度（以下、非ｂｃｃ相の結晶化度ともいう）を算出した。さらに、得られた軟磁性合金粉末の保磁力および飽和磁化を測定した。なお、実験例３の各実施例の平均粒子径および平均円形度は熱処理前の試料番号６ａから大きく変化しなかった。
ナノ結晶の平均粒径、ナノ結晶の結晶化度および非ｂｃｃ相の結晶化度はＸ線回折測定（ＸＲＤ）を用いて得られた測定結果をＷＰＰＤ法によって解析することで算出した。飽和磁化は、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて磁場１０００ｋＡ／ｍで測定した。結果を表１３に示す。なお、実験例３では、飽和磁化は０．８０Ｔ以上を良好とし、１．３０Ｔ以上をさらに良好とした。なお、飽和磁化が実験例３の基準で良好でなくとも本願発明の課題を解決することはできる。
表１３より、熱処理を行っても所定の範囲内の組成を有する全ての実施例は良好な保磁力および飽和磁化が得られた。
ナノ結晶を含む試料番号１５１〜１６１はナノ結晶を含まない試料番号６ａと比較して飽和磁化が向上した。特に、ナノ結晶の結晶化度が２５％以上である試料番号１５４〜１６１は飽和磁化がさらに向上した。
また、非ｂｃｃ相結晶化度が５％以下である試料番号６ａ、１５１〜１６０は試料番号１６１と比較して保磁力が好ましい値となった。
１・・・粒子形状測定結果
Claims (9)
- 組成式（Ｆｅ（１−（α＋β））Ｘ１αＸ２β）（１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ））ＭａＢｂＰｃＳｉｄＣｅＳｆからなる軟磁性合金粉末であって、
Ｘ１はＣｏおよびＮｉからなる群から選択される１つ以上、
Ｘ２はＡｌ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｂｉ，Ｌａ，Ｙからなる群より選択される１つ以上、
ＭはＮｂ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，ＴｉおよびＶからなる群から選択される１つ以上であり、
０≦ａ≦０．１６０
０．０２０≦ｂ≦０．２００
０≦ｃ≦０．１５０
０≦ｄ≦０．０６０
０≦ｅ≦０．０３０
０．００１０≦ｆ≦０．０３０
０．００５≦ｆ／ｂ≦１．５０
α≧０
０≦β｛１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ）｝≦０．０３０
０≦α＋β≦０．５０
であり、
上記以外の元素の含有量が軟磁性合金粉末１００重量％に対して０．１重量％以下であり、
前記軟磁性合金粉末は平均結晶粒径０．２ｎｍ以上５０ｎｍ以下のナノ結晶が非晶質中に存在するナノヘテロ構造を有し、
前記軟磁性合金粉末の平均円形度が０．９０以上であり、
前記軟磁性合金粉末の保磁力が３．０Ｏｅ以下であることを特徴とする軟磁性合金粉末。 - 前記軟磁性合金粉末の平均円形度が０．９５以上である請求項１に記載の軟磁性合金粉末。
- 前記ナノ結晶の結晶化度が２５％以上である請求項１または２に記載の軟磁性合金粉末。
- 前記ナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度が５％以下である請求項１〜３のいずれかに記載の軟磁性合金粉末。
- ０．００５≦ｆ／ｂ≦０．５００である請求項１〜４のいずれかに記載の軟磁性合金粉末。
- ０．７３５≦１−（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）≦０．９００である請求項１〜５のいずれかに記載の軟磁性合金粉末。
- 請求項１〜６のいずれかに記載の軟磁性合金粉末を含む圧粉磁心。
- 請求項１〜６のいずれかに記載の軟磁性合金粉末を含む磁性部品。
- 請求項１〜６のいずれかに記載の軟磁性合金粉末を含む電子機器。
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