JP7359021B2 - 軟磁性金属粉末および磁性部品 - Google Patents
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Description
Feを含む軟磁性金属粉末であって、
前記軟磁性金属粉末が、軟磁性金属部と、前記軟磁性金属部を覆う被覆部からなる粒子を有し、
前記被覆部が、第1被覆部および第2被覆部を有し、
前記第1被覆部が前記第2被覆部よりも前記軟磁性金属部に近く、
前記第1被覆部および前記第2被覆部が主成分としてSi,Fe,Bから選択される少なくとも1種の酸化物を有し、
前記第1被覆部が非晶質を含み、前記第2被覆部が結晶を含み、
前記第2被覆部は前記第1被覆部よりも結晶の含有割合が高いことを特徴とする。
前記軟磁性金属部におけるBの濃度の平均値をBA、前記第1被覆部および前記第2被覆部におけるBの濃度の平均値をBBとして、
0.5≦BB/BA≦10を満たしてもよい。
前記軟磁性金属部におけるSiの濃度の平均値をSiA、前記第1被覆部および前記第2被覆部におけるSiの濃度の平均値をSiBとして、
0.5≦SiB/SiA≦50を満たしてもよい。
本実施形態に係る軟磁性金属粉末が、表面近傍が図1に示す構造である粒子1を有する。すなわち、本実施形態に係る軟磁性金属粉末が、軟磁性金属部11と、軟磁性金属部11を覆う被覆部13からなる粒子1を有する。さらに、被覆部13が、第1被覆部13aおよび第2被覆部13bを有し、第1被覆部13aが第2被覆部13bよりも軟磁性金属部11に近い。
軟磁性金属部11の微細構造は任意である。例えば、軟磁性金属部11が非晶質からなる構造を有していてもよく、ナノ結晶からなる構造を有していてもよい。粒子1の軟磁性金属部11が上記の微細構造を有する場合には、ナノ結晶よりも大きな結晶を有する場合と比較して、Hcjを低下させることができ軟磁気特性を向上させることができる。また、ナノ結晶とは、例えば結晶粒径が0.1nm以上100nm以下の結晶のことである。ナノ結晶を含む粒子においては、1粒子に多数のナノ結晶が含まれていることが通常である。すなわち、粒子の粒子径と結晶粒径とは異なる。
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
本実施形態に係る軟磁性金属粉末に含まれる粒子1の被覆部13では、第1被覆部13aが非晶質を含み、第2被覆部13bが結晶を含む微細構造となっている。そして、第2被覆部13bは第1被覆部13aよりも結晶の含有割合が高い。
粒子1の組成については、Feを含む点以外には、特に制限はない。粒子1がFeを含むことで、第1被覆部13aおよび第2被覆部13bにFeを含む酸化物を含ませやすくなる。また、粒子1がFeおよびBを含むことで、第1被覆部および第2被覆部の結晶性を制御しやすくなる。さらに、粒子1がSiを含むことにより、軟磁性金属粉末の軟磁気特性を向上させやすくなる。具体的には、低いHcjおよび高いBsを有する軟磁性金属粉末となりやすくなる。
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、
0.0≦a≦0.140
0.0≦b≦0.20
0.0≦c≦0.20
0≦d≦0.14
0≦e≦0.20
0≦f≦0.02
0.7≦1-(a+b+c+d+e+f)≦0.93
α≧0
β≧0
0≦α+β≦0.50
であってもよい。
被覆部13の組成は任意である。被覆部13がBを含んでいてもよい。第1被覆部13aおよび第2被覆部13bに主成分としてBを含む酸化物を含ませやすくなるためである。また、軟磁性金属部11におけるBの濃度の平均値をBA、第1被覆部13aおよび第2被覆部13bにおけるBの濃度の平均値をBBとして、0.5≦BB/BA≦10を満たしていてもよく、1.0≦BB/BA≦5.5を満たすことが好ましい。BB/BAが上記の範囲内である場合には、粉末抵抗率が向上しやすくなる。
本実施形態に係る軟磁性金属粉末の製造方法を以下に示すが、軟磁性金属粉末の製造方法は下記の方法に限定されない。
軟磁性金属粉末として、下記の組成1または組成2の軟磁性金属粉末を作製した。組成1は原子数比でFe0.735Nb0.03B0.09Si0.135Cu0.01である。組成2は原子数比でFe0.800Nb0.060B0.090P0.050である。
軟磁性金属粉末の組成を表2に記載の組成とした点以外は実験例1と同様にして軟磁性金属粉末を作製し、評価した。結果を表2に示す。アトマイズ水圧は全て10MPaとした。ρの評価は全てA評価であった。さらに、SiおよびBを含む試料では被覆部がSi、Fe、Bを含む酸化物を含有していることを確認した。Siを含まずBを含む試料では被覆部がFe、Bを含む酸化物を含有していることを確認した。
実験例1、2の試料番号11についてM元素の種類をNbから他の元素に変更した点以外は試料番号11と同様にして軟磁性金属粉末を作製し、評価した。結果を表3に示す。なお、ρの評価は全てA評価であった。さらに、被覆部がFe、Bを含む酸化物を含有していることを確認した。
実験例1、2の試料番号11についてX1、X2元素の種類および含有量を変化させた点以外は試料番号11と同様にして軟磁性金属粉末を作製し、評価した。結果を表4に示す。なお、ρの評価は全てA評価であった。さらに、被覆部がFe、Bを含む酸化物を含有していることを確認した。
実験例5では試料番号6,7,8,16,17,18の軟磁性合金粉末に対して、表5に示す種類の粉末ガラスからなるコーティング材を用いてSiO2ガラス皮膜やリン酸塩ガラス皮膜からなる絶縁コーティングを施し、第3被覆部を形成した。第3被覆部の厚みの平均値D3が20nm程度となるようにした。コーティング後の各試料について、実験例1~4と同様に第1被覆部と第2被覆部のそれぞれのBの濃度、Siの濃度および各被覆部の厚み(D1,D2,D3)を測定した。結果を表5に示す。また、表5にはコーティング前の軟磁性合金粉末(試料番号6,7,8,16,17,18)の試験結果も記載した。表5より、コーティングの前後で各被覆部のBの濃度、Siの濃度および各被覆部の厚みが大きく変化しないことを確認した。なお、表5には、参考用に後述する実験例6、試料番号121の結果も記載した。
実験例6では、実験例5の試料番号112の軟磁性合金粉末に対し、さらにコーティング材としてP2O5-ZnO-R2O-Al2O3系粉末ガラスを用いてコーティングを行った。その結果、第3被覆部がBaO-ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3からなる層とP2O5-ZnO-R2O-Al2O3からなる層との2層からなる試料番号120の軟磁性合金粉末が得られた。なお、P2O5-ZnO-R2O-Al2O3からなる層の厚みの平均値が20nm程度、BaO-ZnO-B2O3-SiO2-Al2O3からなる層の厚みの平均値が20nm程度となるようにした。また、試料番号120の軟磁性合金粉末との比較のため、D3を40nm程度とする点以外は試料番号110と同条件で試料番号121の軟磁性合金粉末を作製した。結果を表6に示す。
11… 軟磁性金属部
13… 被覆部
13a… 第1被覆部
13b… 第2被覆部
15… 樹脂
20… 溶融金属供給部
21… 溶融金属
22… 容器
24… 加熱用コイル
26… ガス噴射ノズル
30… 冷却部
32… 筒体
33… 内面(内周面)
34… 排出部
36… 冷却液導入部(冷却液導出部)
37… ノズル
38… 枠体
40… 仕切部
42… 通路部
44… 外側部(外側空間部)
46… 内側部(内側空間部)
50… 冷却液流れ
52… 冷却液吐出部
100… 金属粉末製造装置
Claims (7)
- Feを含む軟磁性金属粉末であって、
前記軟磁性金属粉末が、軟磁性金属部と、前記軟磁性金属部を覆う被覆部からなる粒子を有し、
前記被覆部が、第1被覆部および第2被覆部を有し、
前記第1被覆部が前記第2被覆部よりも前記軟磁性金属部に近く、
前記第1被覆部および前記第2被覆部が主成分としてSi,Fe,Bから選択される少なくとも1種を含む酸化物を有し、
前記第1被覆部が非晶質を含み、前記第2被覆部が結晶を含み、
前記第2被覆部は前記第1被覆部よりも結晶の含有割合が高く、
前記軟磁性金属粉末がBを含み、
前記軟磁性金属部におけるBの濃度の平均値をB A 、前記第1被覆部および前記第2被覆部におけるBの濃度の平均値をB B として、
0.5≦B B /B A ≦10を満たすことを特徴とする軟磁性金属粉末。 - 前記軟磁性金属部が非晶質を含む請求項1に記載の軟磁性金属粉末。
- 前記軟磁性金属部がナノ結晶を含む請求項1に記載の軟磁性金属粉末。
- 前記第1被覆部における厚みの平均値をD1、前記第2被覆部における厚みの平均値をD2として、
0.2≦D2/D1≦8.0を満たす請求項1~3のいずれかに記載の軟磁性金属粉末。 - 前記軟磁性金属粉末がSiを含み、
前記軟磁性金属部におけるSiの濃度の平均値をSiA、前記第1被覆部および第2被覆部におけるSiの濃度の平均値をSiBとして、
0.5≦SiB/SiA≦50を満たす請求項1~4のいずれかに記載の軟磁性金属粉末。 - 前記被覆部が、前記第2被覆部の外側に第3被覆部を有する請求項1~5のいずれかに記載の軟磁性金属粉末。
- 請求項1~6に記載の軟磁性金属粉末を含む磁性部品。
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