JP7435456B2 - ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末及び磁心 - Google Patents

Description

本開示は、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末及び磁心に関する。

Ｆｅを主成分として含むＦｅ基合金は、飽和磁束密度Ｂｓが高いことから、磁心（例えば、配電トランス用又はリアクトル用の磁心）の材料として用いられている。
Ｆｅ基合金としては、珪素鋼板（電磁鋼板）が使用されている。
また、高周波条件で使用される磁心用のＦｅ基合金として、アトマイズ法等によって製造されるＦｅ基合金粉末も使用されている。

磁心に適用される高周波条件の具体的な周波数は、従来、数１００ｋＨｚ程度であった。
例えば、特許文献１には、３００ｋＨｚ又は５００ｋＨｚの周波数で使用されるＦｅＳｉＣｒ圧粉磁心が記載されている。

また、合金粉末を得る方法であるアトマイズ法の例としては、ガスアトマイズ法及び水アトマイズ法が知られている。

また、アトマイズ法の別の例として、溶融金属にフレームジェット又は燃焼炎を噴射して液滴を得、得られた液滴を急冷し、凝固させて合金粉末を得る方法（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）、及び、溶融金属の溶滴を、旋回水流によって急冷し、凝固させて合金粉末を得る方法（例えば、特許文献４参照）も知られている。
より詳細には、特許文献２には、より低コストで、溶融金属粉末を水を用いた急速冷却機構を利用して乾燥状態の金属粉末を得ることができる金属粉末の製造装置として、アトマイズ法の原理を利用して金属粉末を得るための金属粉末の製造装置であって、溶融金属または金属線材を供給する供給手段と、前記供給手段により供給される前記溶融金属または前記金属線材に高温のフレームジェットを噴射するジェットバーナーと、前記フレームジェットの噴射により得られる溶融金属粉末、または、前記溶融金属粉末を含む前記フレームジェットに向かって冷却媒体としての水を噴射する冷却手段とを、有することを特徴とする金属粉末の製造装置が開示されている。
また、特許文献３には、円環状の燃焼炎を、常にほぼ均等な速度および圧力で溶融金属等の原料に当てることができ、均一な品質の粉末を得ることができる粉末製造装置として、燃焼炎を発生させる複数の燃焼炎発生部と、前記燃焼炎発生部で発生した燃焼炎が燃焼路を通じて流入する燃焼室と、前記燃焼室の中央部に配置され、前記燃焼室の壁部との間に円環状の噴射口を形成するセンターコーンと、前記センターコーンの中心を貫通して設けられ、原料を前記噴射口の中央に形成された供給口へ供給する供給路と、前記燃焼室内へ前記噴射口の周囲に間隔をあけて設けられた複数の整流板と、を備え、前記燃焼路は、前記燃焼炎発生部で発生した前記燃焼炎が前記燃焼室の側壁に沿って回転するように噴出させ、前記整流板は、前記噴射口の周囲を回転する前記燃焼炎の流れを前記噴射口に向かう方向に曲げることで、回転する前記燃焼炎の回転方向成分を抑える、粉末製造装置が開示されている。
また、特許文献４には、結晶化した金属粉末の混在しない良品質の非晶質金属粉末を得ることができ、生産性の向上を図ることが可能な非晶質金属粉末の製造方法として、原料容器から流下させた溶融金属に、高圧ガスを吹きつけて溶融金属を微細な溶滴に分断し、該溶滴を下方の傾斜した冷却容器内周面に形成される旋回冷却液層に供給して急冷凝固させ非晶質金属粉末を製造する方法であって、前記高圧ガスにより微細化された溶滴の全量を、前記高圧ガス噴射流により前記冷却液層に指向することを特徴とする非晶質金属粉末の製造方法が開示されている。
また、この特許文献４には、結晶化した金属粉末の混在しない良品質の非晶質金属粉末を得ることができ、生産性の向上を図ることが可能な非晶質金属粉末の製造装置として、溶融金属を収容しかつその底部から溶融金属を流下させる原料容器と、該容器の下方に傾斜状に配設されかつ円筒内周面に旋回冷却液層が形成される冷却容器と、前記原料容器から流下する溶融金属に高圧ガスを吹きつけてこれを微細な溶滴に分断して前記冷却液層に供給する高圧ガス噴射手段とを備えた非晶質金属粉末の製造装置であって、前記高圧ガス噴出手段の溶融金属降下流に対するガス噴射角度を、前記冷却容器の傾斜角度未満としたことを特徴とする非晶質金属粉末の製造装置も開示されている。

特許文献１：特許第５１５８１６３号公報
特許文献２：特許第６１７８５７５号公報
特許文献３：特許第６２９８７９４号公報
特許文献４：特開平１１－８０８１２号公報

しかし、アトマイズ法によって得られるＦｅ基合金粉末から製造した磁心に対し、周波数１ＭＨｚ超の高周波条件での磁心損失を低減することが求められる場合がある。上記高周波条件での磁心損失を低減させる手段の一つとして、磁心の原料であるＦｅ基合金粉末の保磁力Ｈｃを低減させることが有効である。
本開示の一態様の課題は、保磁力Ｈｃが低減されたＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末であって、かつ、周波数１ＭＨｚ超の高周波条件での磁心損失が低減された磁心を製造できるＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を提供することである。
本開示の別の一態様の課題は、周波数１ＭＨｚ超の高周波条件での磁心損失が低減された磁心を提供することである。

上記課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞ 下記組成式（１）で表される合金組成を有し、粒径ｄ５０が２．０μｍ以上１０．０μｍ以下であるＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末。
Ｆｅ_{１００－ａ－ｂ－ｃ}Ｓｉ_ａＣｒ_ｂＣ_ｃ … 組成式（１）
組成式（１）中、１００－ａ－ｂ－ｃ、ａ、ｂ及びｃは、各元素の質量％を示し、かつ、ａ、ｂ及びｃが、５．５０≦ａ≦７．６０、０．５０≦ｂ≦５．００、及び０．０８≦ｃ≦０．３６を満足する。
＜２＞ 最大磁場が８００ｋＡ／ｍである条件のＢ－Ｈ曲線から求めた保磁力Ｈｃが、３００Ａ／ｍ以上１０００Ａ／ｍ以下である＜１＞に記載のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末。
＜３＞ 粒径ｄ９０から粒径ｄ１０を差し引いた値が、２５．０μｍ以下である＜１＞又は＜２＞に記載のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末。
＜４＞ ＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を含む磁心。
＜５＞ 周波数３ＭＨｚ及び励磁磁束密度２０ｍＴの条件での磁心損失Ｐが、６０００ｋＷ／ｍ^３以下である＜４＞又は＜５＞に記載の磁心。

本開示の一態様によれば、保磁力Ｈｃが低減されたＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末であって、かつ、周波数１ＭＨｚ超の高周波条件での磁心損失が低減された磁心を製造できるＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末が提供される。
本開示の別の一態様によれば、周波数１ＭＨｚ超の高周波条件での磁心損失が低減された磁心が提供される。

〔ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末〕
本開示のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末は、下記組成式（１）で表される合金組成を有し、粒径ｄ５０が２．０μｍ以上１０．０μｍ以下である。
本開示のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末は、保磁力Ｈｃが低減されたＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末であって、かつ、周波数１ＭＨｚ超の高周波条件（以下、「特定高周波条件」ともいう）での磁心損失が低減された磁心を製造できる（即ち、上記磁心の原料として好適な）ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末である。

Ｆｅ_{１００－ａ－ｂ－ｃ}Ｓｉ_ａＣｒ_ｂＣ_ｃ … 組成式（１）
組成式（１）中、１００－ａ－ｂ－ｃ、ａ、ｂ及びｃは、各元素の質量％を示し、かつ、ａ、ｂ及びｃが、５．５０≦ａ≦７．６０、０．５０≦ｂ≦５．００、及び０．０８≦ｃ≦０．３６を満足する。

保磁力Ｈｃ低減の効果には、主として、５．５０≦ａであることが寄与していると考えられる。
特定高周波条件での磁心損失が低減された磁心を製造できるという効果には、保磁力Ｈｃが低いこと（主として５．５０≦ａであること）と、粒径ｄ５０が１０．０μｍ以下であることと、の両方が寄与していると考えられる。
詳細には、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の保磁力Ｈｃが低いことにより、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末から得られた磁心において、ヒステリシス損失が低減され、その結果、特定高周波条件での磁心損失が低減される。
更に、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の粒径ｄ５０が１０．０μｍ以下であることにより、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末から得られた磁心において、渦電流損失が低減され、その結果、特定高周波条件での磁心損失が低減される。

以下、特定高周波条件での磁心損失低減の効果について、より詳細に説明する。
一般的に、磁心損失は、ヒステリシス損失と渦電流損失とによって決定される。
このうち、渦電流損失は周波数依存性があり、適用される周波数が高くなるにつれて大きくなる傾向がある。このため、特定高周波条件（即ち、１ＭＨｚ超の高周波条件）では、１ＭＨｚ以下の条件と比較して、磁心損失に与える渦電流損失の影響（即ち、磁心損失に対する渦電流損失の寄与）がより大きくなる。
本開示の磁心では、上記合金組成によって保磁力Ｈｃ及びヒステリシス損失が低減され、１０．０μｍ以下であるｄ５０によって渦電流損失が低減され、これらの効果が相まって、特定高周波条件での磁心損失が低減されると考えられる。

＜合金組成＞
本開示のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末は、下記組成式（１）で表される合金組成を有する。

Ｆｅ_{１００－ａ－ｂ－ｃ}Ｓｉ_ａＣｒ_ｂＣ_ｃ … 組成式（１）
組成式（１）中、１００－ａ－ｂ－ｃ、ａ、ｂ及びｃは、各元素の質量％を示し、かつ、ａ、ｂ及びｃが、５．５０≦ａ≦７．６０、０．５０≦ｂ≦５．００、及び０．０８≦ｃ≦０．３６を満足する。

組成式（１）中、１００－ａ－ｂ－ｃは、Ｆｅの質量％（詳細には、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、及びＣの合計を１００質量％とした場合のＦｅの含有量（質量％））を示す。
組成式（１）中の「１００－ａ－ｂ－ｃ」（即ち、Ｆｅの質量％）は、５．５０≦ａ≦７．６０、０．５０≦ｂ≦５．００、及び０．０８≦ｃ≦０．３６を満足するかぎり、特に制限はない。
組成式（１）で表される合金組成において、Ｆｅは、軟磁性特性の主体をなす元素である。ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の飽和磁束密度Ｂｓをより向上させる観点から、Ｆｅの質量％は多い方が好ましい。具体的には、組成式（１）中の「１００－ａ－ｂ－ｃ」は、好ましくは９０．００以上であり、好ましくは９０．９０以上であり、より好ましくは９１．００以上であり、更に好ましくは９２．００以上である。

組成式（１）中、「ａ」は、Ｓｉの質量％（詳細には、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、及びＣの合計を１００質量％とした場合のＳｉの含有量（質量％））を示す。「ａ」は、５．５０≦ａ≦７．６０を満足する。即ち、「ａ」は、５．５０以上７．６０以下である。
組成式（１）で表される合金組成において、Ｓｉは、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末に磁気異方性を付与し、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の保磁力Ｈｃ低減させる機能を有する。ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の保磁力Ｈｃが低減されることは、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を用いて製造された磁心の低損失化に寄与する。Ｓｉの上記機能を効果的に発揮させる観点から、組成式（１）における「ａ」は、５．５０以上である。組成式（１）における「ａ」は、好ましくは６．００以上であり、より好ましくは６．３０以上であり、更に好ましくは６．５０以上である。
一方、Ｓｉの含有量が多くなると、飽和磁束密度Ｂｓが低下する。従って、組成式（１）における「ａ」は、７．６０以下である。組成式（１）における「ａ」は、好ましくは７．４０以下であり、より好ましくは７．００以下であり、更に好ましくは６．７０以下である。

組成式（１）中、「ｂ」は、Ｃｒの質量％（詳細には、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、及びＣの合計を１００質量％とした場合のＣｒの含有量（質量％））を示す。「ｂ」は、０．５０≦ｂ≦５．００を満足する。即ち、「ｂ」は、０．５０以上５．００以下である。
組成式（１）で表される合金組成において、Ｃｒは、アトマイズ法によって本開示のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を得る際、合金溶湯を粉末化（粒子化）する段階及び／又は合金溶湯の粒子を急冷凝固させる段階で生じる錆びの発生（例えば、水蒸気等の水分に起因する錆びの発生）を防止又は抑制する機能を有する。Ｃｒの上記機能を効果的に発揮させる観点から、組成式（１）における「ｂ」は、０．５０以上である。「ｂ」は、好ましくは０．７０以上であり、更に好ましくは１．００以上である。
一方、Ｃｒは、飽和磁束密度Ｂｓの向上には寄与しない。従って、Ｃｒは、軟磁気特性を低下させる（即ち、保磁力Ｈｃを上昇させる）おそれがある元素である。このため、組成式（１）における「ｂ」は、５．００以下である。組成式（１）におけるｂは、好ましくは２．５０以下であり、より好ましくは２．００以下である。
上述したとおり、Ｃｒは、保磁力Ｈｃを上昇させるおそれがある元素であるが、本開示における合金組成では、５．５０≦ａ（即ち、Ｓｉ含有量が５．５０質量％以上）であることにより、合金組成全体として、保磁力Ｈｃ低減の効果と、Ｃｒによる錆び抑制効果と、が両立されると考えられる。

組成式（１）中、ｃは、Ｃの質量％（詳細には、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、及びＣの合計を１００質量％とした場合のＣの含有量（質量％））を示す。ｃは、０．０８≦ｃ≦０．３６を満足する。即ち、「ｃ」は、０．０８以上０．３６以下である。
組成式（１）で表される合金組成において、Ｃは、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の原料である合金溶湯の粘度を安定化させ、その結果、製造されるＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の粒径のバラつき（例えば、後述のｄ９０－ｄ１０）を抑制する機能を有する。粒径のバラつきが抑制されることは、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を用いて磁心を製造する際の成形性向上に寄与する。
Ｃの上記機能をより効果的に発揮させる観点から、組成式（１）中の「ｃ」は、０．０８以上である。組成式（１）中の「ｃ」は、好ましくは０．１０以上であり、より好ましくは０．１１以上であり、更に好ましくは０．１２以上である。
一方、Ｃの含有量が多すぎると、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の組織中に、軟磁気特性を劣化させる（即ち、保磁力Ｈｃを上昇させる）ｆｃｃ相が含まれるおそれがある。ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の組織を、磁気特性の観点からみて好ましい結晶相である、単相のｂｃｃ相とする観点から、組成式（１）中の「ｃ」は、０．３６以下である。組成式（１）中の「ｃ」は、好ましくは０．３５以下であり、より好ましくは０．３４以下であり、更に好ましくは０．３３以下である。
上述したとおり、Ｃは、保磁力Ｈｃを上昇させるおそれがある元素であるが、本開示における合金組成では、５．５０≦ａ（即ち、Ｓｉ含有量が５．５０質量％以上）であることにより、合金組成全体として、保磁力Ｈｃ低減の効果と、Ｃによる粒径バラつき抑制の効果と、が両立されると考えられる。

本開示のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末は、組成式（１）で表される合金組成以外に、不純物を含んでいてもよい。ここでいう不純物とは、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、及びＣ以外の元素のうちの少なくとも１種である。
本開示のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末において、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、及びＣの合計を１００質量％とした場合の不純物の総含有量は、上記１００質量％に対し、好ましくは０．２０質量％以下であり、より好ましくは０．１０質量％以下である。

＜粒径ｄ５０＞
本開示のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末は、粒径ｄ５０が２．０μｍ以上１０．０μｍ以下である。
ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の粒径ｄ５０が１０．０μｍ以下であることにより、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を用いて製造された磁心の、特定高周波条件での磁心損失を低減できる。この理由は、前述のとおり、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の粒径ｄ５０が１０．０μｍ以下であることにより、上記磁心の渦電流損失を低減できるためと考えられる。粒径ｄ５０は、好ましくは９．０μｍ以下であり、より好ましくは８．０μｍ以下であり、更に好ましくは７．０μｍ以下である。
ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の粒径ｄ５０が２．０μｍ以上であることにより、アトマイズ法によってＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を製造する際（例えば、合金溶湯を粒子化する際）の製造適性に優れる。粒径ｄ５０は、好ましくは４．０μｍ以上であり、より好ましくは５．０μｍ以上である。

また、一般的には、合金粉末の粒径ｄ５０が１０．０μｍ以下である場合、体積に対する表面積の割合が減り、急冷凝固時にひずみが内包されるおそれがあるため、保磁力Ｈｃの低減に対しては必ずしも有利ではない。
しかし、本開示のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末では、上述した合金組成〔特に、５．５０≦ａ（即ち、Ｓｉ含有量が５．５０質量％以上）〕による保磁力Ｈｃの低減の効果と、粒径ｄ５０が１０．０μｍ以下であることによる渦電流損失の低減の効果と、が両立され、その結果、特定高周波条件での磁心損失低減の効果が達成されると考えられる。

本開示において、粒径ｄ５０（以下、単に「ｄ５０」ともいう）は、湿式のレーザー回折・散乱法によって求められる体積基準の積算分布曲線における積算頻度５０体積％に対応する粒径（即ち、メジアン径）を意味する。
ここで、体積基準の積算分布曲線とは、粉末の粒径（μｍ）と、小粒径側からの積算頻度（体積％）と、の関係を示す曲線を意味する（以下、同様である）。
また、後述する粒径ｄ１０（以下、単に「ｄ１０」ともいう）は、上記体積基準の積算分布曲線における積算頻度１０体積％に対応する粒径を意味し、後述する粒径ｄ９０（以下、単に「ｄ９０」ともいう）は、上記体積基準の積算分布曲線における積算頻度９０体積％に対応する粒径を意味する。
粒径ｄ５０、粒径ｄ１０、及び粒径ｄ９０は、湿式のレーザー回折・散乱式粒度分布測定装置（例えば、マイクロトラック・ベル社製のレーザー回折・散乱式粒度分布測定装置ＭＴ３０００（湿式）等）を用いて測定することができる。

＜粒径ｄ１０＞
本開示のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末は、粒径ｄ１０が、好ましくは１．０μｍ以上３．０μｍ以下である。
粒径ｄ１０が３．０μｍ以下である場合には、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を用いて製造された磁心の、特定高周波条件での磁心損失をより低減できる。粒径ｄ１０は、好ましくは２．５μｍ以下である。
粒径ｄ１０が１．０μｍ以上である場合には、アトマイズ法によってＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を製造する際（例えば、合金溶湯を粒子化する際）の製造適性がより向上する。粒径ｄ１０は、より好ましくは１．５μｍ以上である。

＜粒径ｄ９０＞
本開示のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末は、粒径ｄ９０が、好ましくは１０．０μｍ以上２５．０μｍ以下である。
粒径ｄ９０が２５．０μｍ以下である場合には、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を用いて製造された磁心の、特定高周波条件での磁心損失をより低減できる。粒径ｄ９０は、好ましくは２０．０μｍ以下である。
粒径ｄ９０が１０．０μｍ以上である場合には、アトマイズ法によってＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を製造する際（例えば、合金溶湯を粒子化する際）の製造適性がより向上する。粒径ｄ９０は、より好ましくは１４．０μｍ以上である。

ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の最大粒径は、好ましくは３０．０μｍ未満であり、より好ましくは２５．０μｍ未満である。
ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の最大粒径がＸμｍ未満であることは、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の全量が、目開きＸμｍの篩を通過することにより確認する

＜ｄ９０－ｄ１０＞
ｄ１０、ｄ５０、及びｄ９０は、ｄ１０＜ｄ５０＜ｄ９０の関係を満足するが、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の粒度分布が鋭い（つまり、粒径の範囲が狭い）と、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を用いて磁心を製造する際の成形性がより向上する。具体的には、再現性良く、成形密度に優れた磁心を得ることができる。
従って、上記成形性の観点から、ｄ９０－ｄ１０（即ち、粒径ｄ９０から粒径ｄ１０を差し引いた値）は、好ましくは２５．０μｍ以下であり、より好ましくは２０．０μｍ以下であり、更に好ましくは１５．０μｍ以下である。
ｄ９０－ｄ１０の下限には特に制限はない。
アトマイズ法によってＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を製造する際（例えば、合金溶湯を粒子化する際）の製造適性の観点から見た場合、ｄ９０－ｄ１０は、好ましくは１１．０μｍ以上であり、より好ましくは１２．０μｍ以上であり、更に好ましくは１３．０μｍ以上である。

＜保磁力Ｈｃ＞
前述したとおり、本開示のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末は、磁気特性の一つである保磁力Ｈｃが低減されている。
保磁力Ｈｃは、合金粉末から製造された磁心の磁心損失を決定する主要素であって、保磁力Ｈｃが低いほど、上記磁心損失も低くなる傾向がある。
保磁力Ｈｃを、最大磁場が８００ｋＡ／ｍである条件のＢ－Ｈ曲線から求めることにより、保磁力Ｈｃが再現性良く求められる。

本開示のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末は、最大磁場が８００ｋＡ／ｍである条件のＢ－Ｈ曲線から求めた保磁力Ｈｃが、好ましくは１０００Ａ／ｍ以下であり、より好ましくは８００Ａ／ｍ以下である。
本開示のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末において、最大磁場が８００ｋＡ／ｍである条件のＢ－Ｈ曲線から求めた保磁力Ｈｃの下限は、好ましくは３００Ａ／ｍである。

＜ＦｅＳｉＣｒ合金粉末の製造方法＞
本開示のＦｅＳｉＣｒ合金粉末は、好ましくは、アトマイズ法によって製造される。
具体的には、本開示のＦｅＳｉＣｒ合金粉末を得るための製造方法は、好ましくは、
組成式（１）で表される合金組成を有する合金溶湯を準備する工程と、
合金溶湯を粉末化（即ち、粒子化）する工程と、
を含む。
合金溶湯を粉末化する工程により、本開示のＦｅＳｉＣｒ合金粉末が得られる。

本開示において、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。

合金溶湯を準備する工程は、予め製造された合金溶湯を単に準備するだけの工程であってもよいし、合金溶湯を製造する工程であってもよい。
組成式（１）で表される合金組成を有する合金溶湯は、通常の方法によって得られる。
例えば、組成式（１）で表される合金組成を得るためには、各元素源を誘導加熱炉等に投入し、投入された各元素源を各元素の融点以上に加熱し、溶融することにより、組成式（１）で表される合金組成を有する合金溶湯を得ることができる。

合金溶湯を粉末化（即ち、粒子化）する工程は、公知のアトマイズ法によって行うことができる。
合金溶湯を粉末化する工程は、好ましくは、合金溶湯に燃焼炎を噴射して合金溶融粒子を得る工程と、合金溶融粒子を急冷凝固させる工程と、を含む。
合金溶湯に燃焼炎を噴射して合金溶融粒子を得る工程は、好ましくは、前述した特許文献３に記載されている粉末製造装置を用いて実施する。これにより、粒径が小さい球形の合金粉末が得られやすい。
合金溶融粒子を急冷凝固させる工程は、好ましくは、前述した特許文献４に記載されている、旋回冷却液を用いた冷却容器を用いて行う。これにより、粒径が小さい球形の合金粉末が得られやすい。

＜磁心＞
本開示の磁心は、前述した本開示のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を含む。
従って、本開示の磁心は、特定高周波条件での磁心損失が低減されている。

本開示の磁心の形状には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
本開示の磁心の形状としては、環形状（例えば、円環形状、矩形枠形状、等）、棒形状、等が挙げられる。円環形状の磁心は、トロイダルコアとも称される。

本開示の磁心は、周波数３ＭＨｚ及び励磁磁束密度２０ｍＴの条件での磁心損失Ｐが、好ましくは６０００ｋＷ／ｍ^３以下であり、より好ましくは、５７００ｋＷ／ｍ^３以下であり、更に好ましくは、５５００ｋＷ／ｍ^３以下である。
周波数３ＭＨｚ及び励磁磁束密度２０ｍＴの条件での磁心損失Ｐの下限には特に制限はないが、好ましい下限は、４１００ｋＷ／ｍ^３である。

更に、本開示の磁心は、周波数５００ｋＨｚ及び励磁磁束密度２０ｍＴの条件での磁心損失Ｐが、好ましくは７００ｋＷ／ｍ^３以下であり、より好ましくは６５０ｋＷ／ｍ^３以下であり、更に好ましくは６３０ｋＷ／ｍ^３以下である。
周波数５００ｋＨｚ及び励磁磁束密度２０ｍＴの条件での磁心損失Ｐの下限には特に制限はないが、好ましい下限は、４３０ｋＷ／ｍ^３である。

本開示の磁心は、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を結着させるバインダーを含んでいてもよい。
バインダーとしては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミドイミド、ポリイミド、及び水ガラスからなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。

本開示の磁心において、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末１００質量部に対するバインダーの含有量は、１質量部～１０質量部であることが好ましく、１質量部～７質量部であることがより好ましく、１質量部～５質量部であることが更に好ましい。
バインダーの含有量が１質量部以上である場合には、ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の粒子間での絶縁性及び磁心の機械的強度がより向上する。
バインダーの含有量が１０質量部以下である場合には、磁心の単位体積当たりの磁性材料の含有率が高くでき、磁気特性がより向上する。

本開示の磁心は、潤滑剤を含んでいてもよい。
潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛等が挙げられる。

本開示の磁心は、圧粉磁心を得る方法として、公知の方法を用いることができる。
磁心の製造方法の一例として、
本開示のＦｅＳｉＣｒ合金粉末とバインダーとを混練して混練物を得る工程と、
混練物を成形して磁心を得る工程と、
を含む。
混練物の成形は、プレス機等を用いて行うことができる。

以下、本開示の実施例を示すが、本開示は以下の実施例には限定されない。

〔実施例１～３、並びに、比較例１及び２〕
＜ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の製造＞
表１に示す、合金Ａ（実施例１）、合金Ｂ（実施例２）、合金Ｃ（実施例３）、合金Ｄ（比較例１）、及び、合金Ｅ（比較例２）で表される各合金組成を有する各合金溶湯を準備し、各合金溶湯をそれぞれ粉末化することにより、各実施例及び各比較例におけるＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末をそれぞれ得た。

実施例１～３並びに比較例１及び２における合金溶湯の粉末化は、合金溶湯に燃焼炎を噴射して合金溶融粒子を得、得られた合金溶融粒子を急冷凝固させることによって行った。
合金溶湯に燃焼炎を噴射して合金溶融粒子を得ることは、前述の特許文献３に記載の粉末製造装置を用いて行った。
合金溶融粒子を急冷凝固させることは、前述の特許文献４に記載の、円筒内周面に旋回冷却液層が形成される冷却容器（即ち、合金溶融粒子を旋回冷却液によって急冷凝固させる冷却容器）を用いて行った。旋回冷却液としては上水を用い、旋回冷却液の流速は１５０～１７０ｍ／秒とした。

比較例３における合金溶湯の粉末化は、公知のガスアトマイズ法によって行った。

得られた各ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の粒度分布を、マイクロトラック・ベル社製の粒度分布測定装置ＭＴ３０００（湿式）（ランタイム２０秒）によって測定し、ｄ１０、ｄ５０、及びｄ９０をそれぞれ得た。
結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例１～３並びに比較例１及び２の各ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末は、公知のガスアトマイズ法によって製造された比較例３のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末と比較して、粒径（ｄ１０、ｄ５０、及びｄ９０）が小さいことが確認された。

実施例１～３並びに比較例１及び２の各ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末について、それぞれ約３０ｇ程度を秤取った後、目開き２５μｍの篩いを通した。その結果、いずれのＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末においても、全量が上記篩いを通過することを確認した。この結果から、各ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の最大粒径が２５μｍ未満であることがわかった。

＜ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の保磁力Ｈｃの測定＞
振動試料型磁力計（ＶＳＭ；Vibrating Sample Magnetometer）を用い、最大磁場が８００ｋＡ／ｍである条件にて、各ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の磁化特性を測定し、Ｂ－Ｈ曲線を得た。得られたＢ－Ｈ曲線に基づき、各ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の保磁力Ｈｃを求めた。
結果を表３に示す。

＜磁心の製造及び磁心損失Ｐの測定＞
各ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を用いて磁心を製造し、得られた磁心の磁心損失Ｐを測定した。以下、詳細を示す。

ＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末１００質量部に、バインダーとしてのシリコーン樹脂５質量部を加えて混練した。得られた混練物を、１トン／ｃｍ^２のプレス圧力にて成形し、外径１３．５ｍｍ×内径７．７ｍｍ×高さ２．５ｍｍのリング形状の磁心（即ち、トロイダルコア）を得た。
上記成形の際、ｄ９０－ｄ１０が２５．０μｍ以下である実施例１～３のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末は、ｄ９０－ｄ１０が２５．０μｍ超である比較例３のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末と比較して、成形性に優れること（即ち、再現性良く、成形密度に優れた磁心が得られること）が確認された。
実施例１～３のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末の中でも、ｄ９０－ｄ１０が１５．０μｍ以下である実施例１及び２のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末は、成形性に特に優れることが確認された。

得られた各磁心の磁心損失Ｐを、以下のようにして測定した。
磁心に対し、一次側巻線と二次側巻線とをそれぞれ１８ターン巻回した。この状態で、岩通計測株式会社製Ｂ－ＨアナライザＳＹ－８２１８を用い、周波数５００ｋＨｚ及び励磁磁束密度２０ｍＴの条件、並びに、周波数３ＭＨｚ及び励磁磁束密度２０ｍＴの条件の各々にて、磁心損失Ｐ（ｋＷ／ｍ^３）を室温（２５℃）で測定した。
結果を表３に示す。

（保磁力Ｈｃ）
表３より、実施例１～３のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末は、比較例１及び２のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末と比較して、保磁力Ｈｃが小さいことがわかる。

（５００ｋＨｚ、２０ｍＴでの磁心損失Ｐ）
表３より、実施例１～３の磁心は、比較例１及び２の磁心と比較して、５００ｋＨｚ、２０ｍＴでの磁心損失Ｐが小さいことがわかる。

（３ＭＨｚ、２０ｍＴでの磁心損失Ｐ）
表３より、実施例１～３の磁心は、比較例１～３の磁心と比較して、３ＭＨｚ、２０ｍＴでの磁心損失Ｐが小さいことがわかる。

表１～表３より、前述の組成式（１）で表される合金組成を有し、粒径ｄ５０が２．０μｍ以上１０．０μｍ以下である実施例１～３のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末は、保磁力Ｈｃが低減されたＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末であって、かつ、周波数１ＭＨｚ超の高周波条件（特定高周波条件）での磁心損失が低減された磁心を製造できるＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末であることが確認された。
各実施例に対し、組成式（１）中の「５．５０≦ａ」及び「ｃ≦０．３６」を満足しない比較例１及び２は、保磁力Ｈｃが大きかった。
また、各実施例に対し、粒径ｄ５０が１０．０μｍ超である比較例３は、周波数１ＭＨｚ超の高周波条件（特定高周波条件）での磁心損失が大きかった。
特に、比較例３では、保磁力Ｈｃが低いにもかかわらず、周波数１ＭＨｚ超の高周波条件（特定高周波条件）での磁心損失が大きかった。この理由は、粒径ｄ５０が１０．０μｍ超であるために、渦電流損失が大きくなり、その結果、渦電流損失の影響が大きい周波数１ＭＨｚ超の高周波条件での磁心損失が大きくなったためと考えられる。
比較例３で保磁力Ｈｃが低かった理由は明らかではないが、
保磁力Ｈｃを増大させるおそれがあるＣｒの含有量が極めて低かったこと、
粒径ｄ５０が大きいことにより、体積に対する表面積の割合が減り、急冷凝固時のひずみの内包が低減されたこと、
保磁力Ｈｃを増大させ得るｆｃｃ相を形成し得るＣの含有量が極めて低かったこと、
等が原因であると考えられる。

２０１８年９月１３日に出願された日本国特許出願２０１８－１７１２５５号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書に参照により取り込まれる。

Claims (6)

1. 下記組成式（１）で表される合金組成を有し、粒径ｄ５０が２．０μｍ以上１０．０μｍ以下であり、粒径ｄ９０から粒径ｄ１０を差し引いた値が２５．０μｍ以下であるＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末。
   Ｆｅ_{１００－ａ－ｂ－ｃ}Ｓｉ_ａＣｒ_ｂＣ_ｃ … 組成式（１）
   組成式（１）中、１００－ａ－ｂ－ｃ、ａ、ｂ及びｃは、各元素の質量％を示し、かつ、ａ、ｂ及びｃが、５．５０≦ａ≦７．６０、０．５０≦ｂ≦５．００、及び０．０８≦ｃ≦０．３６を満足する。
2. 最大磁場が８００ｋＡ／ｍである条件のＢ－Ｈ曲線から求めた保磁力Ｈｃが、３００Ａ／ｍ以上１０００Ａ／ｍ以下である請求項１に記載のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末。
3. 下記組成式（１）で表される合金組成を有し、粒径ｄ５０が２．０μｍ以上１０．０μｍ以下であり、最大磁場が８００ｋＡ／ｍである条件のＢ－Ｈ曲線から求めた保磁力Ｈｃが３００Ａ／ｍ以上１０００Ａ／ｍ以下であるＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末。
   Ｆｅ _{１００－ａ－ｂ－ｃ} Ｓｉ _ａ Ｃｒ _ｂ Ｃ _ｃ … 組成式（１）
   組成式（１）中、１００－ａ－ｂ－ｃ、ａ、ｂ及びｃは、各元素の質量％を示し、かつ、ａ、ｂ及びｃが、５．５０≦ａ≦７．６０、０．５０≦ｂ≦５．００、及び０．０８≦ｃ≦０．３６を満足する。
4. 請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を含む磁心。
5. 周波数３ＭＨｚ及び励磁磁束密度２０ｍＴの条件での磁心損失Ｐが、６０００ｋＷ／ｍ^３以下である請求項４に記載の磁心。
6. 下記組成式（１）で表される合金組成を有し、粒径ｄ５０が２．０μｍ以上１０．０μｍ以下であるＦｅＳｉＣｒＣ合金粉末を含む磁心であって、周波数３ＭＨｚ及び励磁磁束密度２０ｍＴの条件での磁心損失Ｐが６０００ｋＷ／ｍ ^３ 以下である磁心。
   Ｆｅ _{１００－ａ－ｂ－ｃ} Ｓｉ _ａ Ｃｒ _ｂ Ｃ _ｃ … 組成式（１）
   組成式（１）中、１００－ａ－ｂ－ｃ、ａ、ｂ及びｃは、各元素の質量％を示し、かつ、ａ、ｂ及びｃが、５．５０≦ａ≦７．６０、０．５０≦ｂ≦５．００、及び０．０８≦ｃ≦０．３６を満足する。