TW201435930A - Ｆｅ基軟磁性粉末、使用上述Ｆｅ基軟磁性粉末之複合磁性粉末及使用上述複合磁性粉末之壓粉磁芯 - Google Patents

Ｆｅ基軟磁性粉末、使用上述Ｆｅ基軟磁性粉末之複合磁性粉末及使用上述複合磁性粉末之壓粉磁芯 Download PDF

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Abstract

本發明之目的在於提供一種特別是可調整Fe基軟磁性粉末之表面之羥基密度而得到高電阻率之壓粉磁芯的Fe基軟磁性粉末等。本發明之Fe基軟磁性粉末之特徵在於：粉末表面之羥基密度為20(at%．g/cm2)以上且100(at%．g/cm2)以下之範圍內。羥基密度係以{O濃度×(金屬-OH比率)}/SA表示。式中之金屬-OH比率表示於粉末表面羥基相對於O濃度之比率，O濃度(at%)及金屬-OH比率(%)係利用XPS測定之分析結果，SA表示粉末表面之比表面積(m2/g)。

Description

Fe基軟磁性粉末、使用上述Fe基軟磁性粉末之複合磁性粉末及使用上述複合磁性粉末之壓粉磁芯
本發明例如係關於一種應用於變壓器或電源用扼流圈等之壓粉磁芯等之Fe基非晶質合金。
用於油電混合車等之升壓電路或發電、變電設備中使用之電抗器、變壓器或扼流圈等中的壓粉磁芯係可藉由將具有大量軟磁性粉末與黏合劑樹脂之複合磁性粉末進行壓粉成型而得。於下述專利文獻中存在關於壓粉磁芯用粉末(軟磁性粉末)之記載。
然而，關於壓粉磁芯，為謀求磁芯損耗之降低等而希望其電阻率較高。
於專利文獻1中，以包含Al-Si-O系複合氧化物之烷氧化物層覆蓋軟磁性粉末(軟磁性金屬粉末1)之表面，進而以絕緣層覆蓋烷氧化物層之表面。根據具有以上述方式製造之軟磁性粉末之壓粉磁芯，可得到高密度且比電阻較高、而且高強度之效果。
然而根據專利文獻1，以絕緣層覆蓋軟磁性粉末(軟磁性金屬粉末1)之表面時，需要介在有烷氧化物層，從而出現製造步驟繁雜化、製造成本上升等問題。
又，根據專利文獻2，實施對軟磁性粉末實施蒸汽處理而使其於表面形成有絕緣性氫氧化膜之絕緣處理。又，根據專利文獻3，其中有於軟磁性粉末之表面吸附有羥基之記載。
然而，根據專利文獻2或專利文獻3，為提高壓粉磁芯之電阻率，並非調整粉末表面之羥基密度。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-251600號公報
[專利文獻2]日本專利特開2003-133121號公報
[專利文獻3]日本專利特開2008-305823號公報
因此，本發明係用於解決上述先前之課題者，特別是其目的在於提供一種可調整Fe基軟磁性粉末之表面之羥基密度而得到高電阻率之壓粉磁芯的Fe基軟磁性粉末、使用上述Fe基軟磁性粉末之複合磁性粉末及使用上述複合磁性粉末之壓粉磁芯。
本發明之Fe基軟磁性粉末之特徵在於：以下之數學式2所表示之粉末表面之羥基密度為20(at%．g/cm2)以上且100(at%．g/cm2)以下之範圍內。
(數學式2){O濃度×(金屬-OH比率)}/SA
式中之金屬-OH比率表示於粉末表面羥基相對於O濃度之比率，O濃度(at%)及金屬-OH比率(%)係利用XPS測定之分析結果，SA表示粉末表面之比表面積(m2/g)。
於本發明中，上述羥基密度較佳為28(at%．g/cm2)以上且96(at%．g/cm2)以下之範圍內。
又，於本發明中，Fe基軟磁性粉末之平均粒徑(D50)較佳為10μm以上且12.5μm以下。
又，Fe基軟磁性粉末之利用紅外線吸收法測得之O濃度較佳為0.2 wt%以下。
又，較佳為，上述Fe基軟磁性粉末係以Fe100-a-b-c-x-y-z-tNiaSnbCrcPxCyBzSit表示，且0at%≦a≦10at%、0at%≦b≦3at%、0at%≦c≦6at%、6.8at%≦x≦10.8at%、2.0at%≦y≦9.8at%、0at%≦z≦8.0at%、0at%≦t≦5.0at%。
又，本發明之複合磁性粉末之特徵在於：其係利用黏合劑樹脂將大量上述記載之Fe基軟磁性粉末黏結而成。上述黏合劑樹脂較佳為具有帶有極性之官能基。又，上述官能基較佳為羥基。又，於本發明中，上述黏合劑樹脂較佳為丙烯酸系樹脂。
又，本發明之壓粉磁芯之特徵在於：其係將上述記載之上述複合磁性粉末壓縮成型而得。
根據本發明，將粉末表面之羥基密度保持較高水平。換言之，可使粉末表面之氧化密度變小。藉由如上所述般提高粉末表面之羥基密度，從而粉末表面之極性基增加，於與黏合劑樹脂之間製造複合磁性粉末時，可使其與黏合劑樹脂之密接性提高。藉此可抑制複合磁性粉末中之黏合劑樹脂之附著量之減少，可適量地保持附著量。根據以上內容，可獲得高電阻率。
根據本發明之Fe基軟磁性粉末，可提高粉末表面之羥基密度，而可使其與黏合劑樹脂之密接性提高。藉此，可抑制複合磁性粉末中之黏合劑樹脂之附著量之減少，可獲得高電阻率。
1‧‧‧Fe基軟磁性粉末
2‧‧‧線圈封入壓粉磁芯
1a‧‧‧粉末表面
3、11‧‧‧壓粉磁芯
4‧‧‧線圈
10‧‧‧複合磁性粉末
圖1係本實施形態中之Fe基軟磁性粉末之模式圖。
圖2係表示本實施形態中之複合磁性粉末之剖面之模式圖。但，未顯示出黏合劑樹脂。
圖3係壓粉磁芯(芯)之立體圖。
圖4係線圈封入壓粉磁芯之俯視圖。
圖5係大氣中之鐵表面氧化覆膜之結構模式圖。
圖6係表示氧化鐵表面之吸附水之化學反應式。
圖7(a)、(b)係表示Fe基軟磁性粉末之粉末表面之羥基與黏合劑樹脂之關係的模式圖。
圖8係實施例1、實施例5、實施例7及比較例之各Fe基軟磁性粉末表面之SEM圖像。
圖9係表示對實施例1~7及比較例之Fe基軟磁性粉末之乾燥前之等待時間與壓粉磁芯之電阻率之關係的圖。
圖10係表示對實施例1~7及比較例之Fe基軟磁性粉末之乾燥前之等待時間與壓粉磁芯之磁導率之關係的圖。
圖11係表示對實施例1~7及比較例之Fe基軟磁性粉末之乾燥前之等待時間與Fe基軟磁性粉末之O濃度(利用紅外線吸附法)之關係的圖。
圖12係表示對實施例1~7及比較例之Fe基軟磁性粉末之乾燥前之等待時間與Fe基軟磁性粉末之比表面積(SA)之關係的圖。
圖13(a)係藉由AES分析而對實施例1之Fe基軟磁性粉末之深度方向之O分佈狀態進行測定的實驗結果，圖13(b)係藉由AES分析而對比較例之Fe基軟磁性粉末之深度方向之O分佈狀態進行測定的實驗結果。
圖14(a)係實施例1中之O原子之化學狀態分析結果(XPS)，圖14(b)係比較例中之O原子之化學狀態分析結果(XPS)。
圖15係表示實施例1~實施例7及比較例中之Fe基軟磁性粉末之O1S波峰位置與壓粉磁芯之電阻率之關係的圖。
圖16係表示藉由XPS測定之實施例1~實施例7及比較例中之Fe基軟磁性粉末之金屬-OH比率與壓粉磁芯之電阻率之關係的圖。
圖17係表示實施例1中之FT-IR光譜(4000~600cm-1)之分析結果。
圖18係表示實施例1中之FT-IR光譜(3800~3000cm-1)之分析結果。
圖19係表示實施例1~實施例7及比較例中之Fe基軟磁性粉末之乾燥前之等待時間與粉末表面之羥基密度之關係的圖。
圖20係表示實施例1~實施例7及比較例中之Fe基軟磁性粉末之粉末表面之羥基密度與壓粉磁芯之電阻率之關係的圖。
圖1係本實施形態中之Fe基軟磁性粉末之模式圖。
圖1所示之Fe基軟磁性粉末1係例如為使用水霧化法製作之非晶質軟磁性粉末。本發明之Fe基軟磁性粉末1例如以組成式Fe100-a-b-c-x-y-z-tNiaSnbCrcPxCyBzSit表示，且0at%≦a≦10at%、0at%≦b≦3at%、0at%≦c≦6at%、6.8at%≦x≦10.8at%、2.0at%≦y≦9.8at%、0at%≦z≦8.0at%、0at%≦t≦5.0at%。
如圖1所示，Fe基軟磁性粉末1例如為大致球形。又，Fe基軟磁性粉末1有時也呈大致橢圓體或其他形狀。
Fe基軟磁性粉末1之表面1a為微細之凹凸面。另一方面，就後述之比較例之Fe基軟磁性粉末而言，與本實施形態相比，表面成長出較大之粒(析出物)，凹凸整體上變大。
圖1所示之Fe基軟磁性粉末1之表面1a為氧化覆膜，該氧化覆膜存在有金屬元素(Metal)與O元素相結合之金屬-O狀態、金屬元素(Metal)與羥基(OH)相結合之金屬-OH狀態。此處，金屬-OH為化學吸附水之狀態。
圖5係大氣中之鐵表面氧化覆膜之結構模式圖(引用自御幡弘明，及其他3人，「高純度金屬材料之開發與分析.評價之相關研究鈍化膜對高純度鐵之耐腐蝕性帶來之影響」，福岡縣工業技術中心研究報 告；11，P101，(2001))。如圖5所示，於金屬結晶層(M)之表面存在金屬氧化物層，於金屬氧化物層之表面存在表面羥基。進而，於其上存在牢固地吸附之水分子之第一層、吸附之水之多分子層。
圖6係表示氧化鐵表面之吸附水之化學反應式(引用自渡邊春夫，「磁性粉末之表面化學」，岩手表面技術懇談會編，「第9次表面技術研討會」，P19，(1993))。水分子與化學吸附水之羥基發生氫鍵鍵結而結合之狀態(亦參照圖5)為物理吸附水。
本實施形態係著眼於適當地調整粉末之表面1a中之金屬-OH(化學吸附水)於粉末表面1a中之密度。
此處，用以下之數學式3表示粉末表面1a之羥基密度。
(數學式3)
{O濃度×(金屬-OH比率)}/SA
式中之金屬-OH比率表示粉末表面1a中羥基相對於O濃度之比率，O濃度(at%)及金屬-OH比率(%)係利用XPS測定之分析結果，SA表示粉末表面1a之比表面積(m2/g)。
關於XPS分析，將測定樣品設為分級為3μm以下(D50=2~3μm)之粉末。又，將X射線源設為Al。又，將測定面積設為800μm 。
又，於除去污物後實施測定。關於除去污物，將濺鍍速率設為4.1nm/min(SiO2換算)而實施0.8min之濺鍍。金屬-OH比率(%)可根據XPS中之O1S波峰位置之狀態分析(波形分離)而求出。
又，關於比表面積SA，用BET1點法進行測定。
於本實施形態中，將由數學式3得到之羥基密度設定為20(at%．g/cm2)以上且100(at%．g/cm2)以下。較佳為將羥基密度設定為28(at%．g/cm2)以上且96(at%．g/cm2)以下。
又，於本實施形態中，Fe基軟磁性粉末1之平均粒徑(D50)較佳為10μm以上且12.5μm以下。平均粒徑(D50)為基於體積分佈之粒徑。
又，於本實施形態中，Fe基軟磁性粉末1中之利用紅外線吸收法測得之O濃度較佳為0.2wt%以下。後述之比較例中，粉末表面可見被認為是析出物之凹凸，可認為此為促進粉末表面之氧化之原因。另一方面，於本實施例中，與比較例相比O濃度低，於粉末表面1a未見比較例那麼大之析出物。
圖2係表示本實施形態中之複合磁性粉末之剖面的模式圖。但未顯示出黏合劑樹脂。
圖2所示之本實施形態之複合磁性粉末(造粒粉)10係利用黏合劑樹脂(未圖示)將大量之軟磁性粉末1黏結而成。但圖2中，僅對一個軟磁性粉末1添附符號1。此處所謂之大量係指於以體積分佈計之體積累積值50%之粒徑(D50，平均粒徑)為數μm~數十μm左右之軟磁性粉末中，製造以平均粒徑(D50)計大約為100μm左右~數百μm之複合磁性粉末所需要之量。
黏合劑樹脂為丙烯酸系樹脂、聚矽氧樹脂、環氧樹脂、酚性樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂等。此處，黏合劑樹脂較佳為具有帶有極性之官能基。官能基較佳為羥基，黏合劑樹脂具體較佳為丙烯酸系樹脂。
黏合劑樹脂係相對於複合磁性粉末10(軟磁性粉末1、黏合劑樹脂及潤滑劑)之總質量添加0.5~5.0質量%左右。
圖2係表示經過複合磁性粉末10之大致中心O之剖面。此處，所謂「中心」，可定義為幾何學之中心點。若複合磁性粉末10為大致球狀或大致橢圓體，則X、Y及Z方向之各中點相交之點為中心。又，亦可將「中心」定義為「重心」。
圖2係表示將複合磁性粉末10置於X-Y平面上而經過大致中心O之X-Z剖面。
圖2所示之複合磁性粉末10為大致球形或大致橢圓體等。或者， 複合磁性粉末10亦有時為球狀或橢圓體以外之形狀。但，複合磁性粉末10較佳為圖2所示之剖面形狀為大致圓形或大致橢圓形狀。此時，複合磁性粉末10之縱橫比較佳為1~1.5。所謂縱橫比，以經過圖2所示之中心O之長徑d與短徑e之比(d/e)表示。
本實施形態中之複合磁性粉末10係以噴霧乾燥法製造者。所謂噴霧乾燥法，係指使軟磁性粉末11與黏合劑樹脂之混合漿料自任意之方向噴出而使之乾燥的方法。噴霧乾燥法中可使用噴霧乾燥器。
於本實施形態中，可以使複合磁性粉末10之平均粒徑於80μm~110μm之範圍內形成。
於本實施形態中，可將圖2所示之大量複合磁性粉末10壓縮成型而製造圖3所示之壓粉磁芯11或圖4所示之線圈封入壓粉磁芯2(符號3為壓粉磁芯，符號4為線圈)。
對本實施形態中之Fe基軟磁性粉末1、複合磁性粉末10及壓粉磁芯之製造方法進行說明。
例如以水霧化法製作Fe基軟磁性粉末1。繼而，將Fe基軟磁性粉末1投入乾燥機中。將其投入前之等待時間設定為10小時以內，較佳為設定為約5小時以內。進而較佳為將等待時間設定為約2小時以內，更佳為設定為約1小時以內。
將Fe基軟磁性粉末1投入乾燥機中後，使乾燥機內之保持溫度為約80℃~120℃左右。又，將乾燥機內之保持時間設為約3小時左右。又，使乾燥機內之氣氛為減壓下。
將經過上述步驟之Fe基軟磁性粉末1、黏合劑樹脂、潤滑劑及偶合劑於溶劑中攪拌、混合而製成泥狀之漿料。此處，使用水作為溶劑。又，作為潤滑劑，可使用硬脂酸鋅、硬脂酸鋁等。又，偶合劑可使用矽烷偶合劑等。
然後，利用噴霧乾燥法生成具有軟磁性粉末11及黏合劑樹脂而成 之粒狀之複合磁性粉末(造粒粉)10。
繼而，將上述複合磁性粉末10填充於成型模具內，壓縮成型為壓粉磁芯之形狀。此時之壓製壓力係圖3之壓粉磁芯11與圖4之線圈封入壓粉磁芯2不同。就圖3之壓粉磁芯11而言，為6~20t/cm2左右，就圖4之線圈封入壓粉磁芯2而言，為6~7t/cm2左右。
然後，對壓粉磁芯實施熱處理。熱處理溫度比Fe基軟磁性粉末1之結晶化溫度低。該熱處理係為了消除Fe基軟磁性粉末1之應變、獲得良好之磁特性，並不使其燒結。再者，可認為，藉由該熱處理而潤滑劑或偶合劑幾乎氣化而消失，從而Fe基軟磁性粉末與黏合劑樹脂一體化。部分黏合劑樹脂亦氣化而消失。
又，即使將本實施形態之複合磁性粉末10壓縮成型而形成壓粉磁芯，若觀察壓粉磁芯之剖面形狀，則亦可推測其係使用本實施形態之複合磁性粉末10並使之成型而得。
本實施形態中之Fe基軟磁性粉末1係上述之數學式3所表示之羥基密度被設為20(at%．g/cm2)以上且100(at%．g/cm2)以下之範圍內。如此，於本實施形態中，將粉末表面1a之羥基密度保持較高水平。換言之，可使粉末表面1a之氧化密度變小。如此，藉由提高粉末表面1a之羥基密度，而粉末表面1a之極性基增加。
如圖7所示，Fe基軟磁性粉末1之粉末表面1a之羥基(化學吸附水)例如與丙烯酸系樹脂(黏合劑樹脂)之羥基鍵結。因此，如圖7(a)所示，羥基密度較高時，與圖7(b)所示之羥基密度較低之狀態相比，於製造複合磁性粉末10時，可使Fe基磁性粉末1與黏合劑樹脂之密接性提高。藉此，可抑制複合磁性粉末10中之黏合劑樹脂之附著量之減少。藉由以上方法，可獲得較高之電阻率。
根據本實施形態，例如專利文獻1所示般，於使絕緣層(黏合劑樹脂)附著於Fe基軟磁性粉末之表面時，即使不設置烷氧化物層等中間 覆膜，亦可藉由對Fe基軟磁性粉末1之粉末表面1a直接賦予羥基、調整羥基密度，而抑制黏合劑樹脂之附著量之減少，有效地獲得較高之電阻率。
[實施例]
利用水霧化法製作以下之表1所示之實施例1~實施例7及比較例之Fe基軟磁性粉末。再者，各試樣之組成均設為Fe74.43at%Cr1.96.at%P9.04at%C2.16at%B7.54at%Si4.87at%。
如表1所示般於實施例1中，利用水霧化法製作Fe基軟磁性粉末後，將Fe基軟磁性粉末被投入乾燥機中前之等待時間設為1.8小時。 又，於實施例2中將等待時間設為0.93小時，於實施例3中將等待時間設為1.5小時，於實施例4中將等待時間設為0.83小時，於實施例5中將等待時間設為1.1小時，於實施例6中將等待時間設為1.8小時，於實施例7中將等待時間設為4.6小時，於比較例中將等待時間設為24小時。
乾燥後，測定各Fe基軟磁性粉末之粉末特性。利用雷射繞射散射法測定各Fe基軟磁性粉末之平均粒徑(D50)。
又，利用紅外線吸收法測定各Fe基軟磁性粉末之O濃度。又，利用BET1點法測定各Fe基軟磁性粉末之比表面積。於表1中表示以上之粉末特性之實驗結果。
圖8係乾燥後之實施例1、實施例5、實施例7及比較例中之各Fe 基軟磁性粉末之粉末表面之SEM照片。SEM觀察係將加速電壓設置為0.7kV、將倍率設為200k來進行。再者，於圖8中，亦一併揭示壓粉磁芯之電阻率。
如圖8所示般可知，於比較例中，於粉末表面析出物成長得較大，粉末表面之凹凸變大。另一方面，可知實施例1、實施例5及實施例7與比較例相比，析出物之成長被抑制。特別是，乾燥前之等待時間較少之實施例1及實施例5係與實施例7相比而粉末表面之狀態為非常微小之凹凸面，可知，實施例1及實施例5與實施例7相比，析出物之成長進一步被抑制。
繼而，將經實施乾燥步驟之Fe基軟磁性粉末、丙烯酸系樹脂(黏合劑樹脂)、硬脂酸鋅(潤滑劑)、及矽烷偶合劑於溶劑(水)中混合而製成泥狀之漿料。丙烯酸系樹脂之調配量係相對於Fe基軟磁性粉末、丙烯酸系樹脂及潤滑劑之固體成分而設為2.0wt%，硬脂酸鋅係相對於固體成分而設為0.3wt%，偶合劑係相對於軟磁性粉末而設為0.5wt%。
然後，將漿料放入噴霧乾燥裝置，製造複合磁性粉末(造粒粉)10。將噴霧乾燥裝置內之轉子之轉數於4000~6000rpm之範圍內進行調整。又，使導入裝置內之熱風溫度為130~170℃之範圍，並將腔室下部之溫度控制於80~90℃之範圍內。又，將腔室內之壓力設為2mmH2O(約0.02kPa)。又，使腔室內為空氣氣氛。
為除去粗大粉末而使藉由上述所得到之複合磁性粉末通過網眼大小212μm之篩，通過篩後之複合磁性粉末之平均粒徑為80μm~110μm之範圍內。
繼而，將各實施例及比較例之各複合磁性粉末分別填充於模具內，以588MPa(6t/cm2)之面壓進行加壓成型，製作外徑12mm、內徑6mm、厚度3mm之各壓粉磁芯。將得到之各壓粉磁芯於氮氣流氣氛 中、於372℃下進行17分鐘熱處理。之後，使其浸漬於聚矽氧溶液(13.5wt%)，於70℃使其乾燥30分鐘後，於285℃加熱1分鐘而實施塗佈處理。
得到之各壓粉磁芯之電阻率係使用超級兆歐表(super megohmmeter)(DKK-TOA製SM-8213)於100V之電壓下測定電阻。
又，對得到之各壓粉磁芯實施銅線繞線，使用阻抗分析儀(HP 4192A)測定頻率100kHz下之磁導率。
將各壓粉磁芯之電阻及磁導率示於表1。
圖9係表示對實施例1~7及比較例之Fe基軟磁性粉末之乾燥前之等待時間與壓粉磁芯之電阻率之關係的圖。
如圖9及表1所示，乾燥前之等待時間較短之實施例1~7與乾燥前之等待時間較長之比較例相比，電阻率變高。
圖10係表示對實施例1~7及比較例之Fe基軟磁性粉末之乾燥前之等待時間與壓粉磁芯之磁導率之關係的圖。關於磁導率，實施例及比較例之間並無較大之差。
圖11係表示對實施例1~7及比較例之Fe基軟磁性粉末之乾燥前之等待時間與Fe基軟磁性粉末之O濃度(利用紅外線吸附法)之關係的圖。
如圖11及表1所示，實施例1~7與比較例相比O濃度變低。
圖12係表示對實施例1~7及比較例之Fe基軟磁性粉末之乾燥前之等待時間與Fe基軟磁性粉末之比表面積(SA)之關係的圖。
如圖12及表1所示，實施例1~7與比較例相比，比表面積(SA)變小。
由此可知，電阻率較低之比較例與實施例相比，O濃度及比表面積變大。又，如圖8之SEM照片所示，比較例中於粉末表面可見較大之析出物。根據以上內容，可認為比較例與實施例相比粉末表面之氧 化得到促進。
因此，為研究各實施例及比較例之氧化狀態，而利用AES分析(俄歇電子分光法)測定自粉末表面向深度方向之O分佈狀態。
作為分析條件，選擇平均粒徑約2μm之Fe基軟磁性粉末，將加速電壓設為5keV，將光點大小(spot size)設為1μm ，實施自粉末之表面向朝向中心之深度方向之定量分析。又，作為濺鍍條件，將能量設為2000eV，將Ar氣壓設為8.5×10-2Pa，將濺鍍速率設為6.5nm/min(SiO2換算)。
對實施例1及比較例進行AES分析。將其實驗結果示於圖13。圖13(a)為實施例1之實驗結果，圖13(b)為比較例之實驗結果。
如圖13所示，向深度方向之O分佈狀態係實施例與比較例並無很大變化。但，就O濃度之峰值而言，比較例比實施例變高。藉由AES分析，實施例及比較例均於粉末之最表面可見污物(由無機成分或有機成分造成之污染)，故而於後續之XPS分析中，為除去污物，而利用濺鍍除去自表面起約3.3nm深度之量。
藉由XPS(X射線光電子分光)分析，研究各實施例及比較例中之粉末表面之O濃度及化學狀態。
作為XPS分析條件，使用分級為3μm以下之粉末，將X射線源設為Al，將測定面積設為800μm ，除去污物後(濺鍍0.8min)實施粉末表面之定量分析及狀態分析。再者，將濺鍍速率設為4.1nm/min(SiO2換算)。
藉由XPS分析，求出實施例1~7及比較例中之O濃度(除去污物後)(at%)、O1S波峰位置、金屬-OH比率、及金屬-氧化物比率。
圖14係粉末表面之O原子之化學狀態之分析結果。對所有之試樣進行圖14之分析，但此處，於圖14(a)中示出實施例1之分析結果，於圖14(b)中示出比較例之分析結果。
可知，圖14(a)之實施例1中O1S波峰位置為531.08eV，金屬-OH比率為43.01%，金屬-氧化物比率為56.99%。
又可知，圖14(b)之比較例中，O1S波峰位置為530.61eV，金屬-OH比率為15.26%，金屬-氧化物比率為84.74%。
於以下之表2中，揭示實施例1~7及比較例之XPS分析結果。又，於表2中一併揭示表1所示出之粉末特性及磁芯特性。
圖15係表示實施例1~實施例7及比較例之O1S波峰位置與壓粉磁芯之電阻率之關係的圖。
又，圖17係表示實施例1~實施例7及比較例之粉末表面之O濃度(XPS)與壓粉磁芯之電阻率之關係的圖。
如圖15所示，可見O1S波峰位置越向高能量側位移則電阻率越大之傾向。
如圖15所示，可認為，O1S波峰位置向低能量側之位移所引起之電阻率之降低的原因可能在於：O原子自金屬-OH狀態變化成金屬-氧化物狀態。因此，如圖14所示，於各試樣，實施O1S之波峰位置之狀態分析(波形分離)。
圖16係表示由O1S之波峰位置之狀態分析得到之實施例1~7及比 較例中之金屬-OH比率、與壓粉磁芯之電阻率之關係的圖。
如圖16所示可知，若金屬-OH比率變大則電阻率變大。即，可見粉末表面之處於金屬-OH狀態之O原子越減少則電阻率越降低的傾向。推測：由於粉末表面之氧化，故而粉末表面之金屬-OH變化成金屬-氧化物狀態，此情況對壓粉磁芯之電阻率造成影響。
繼而，利用FT-IR分析確認基於XPS分析結果之金屬-OH之存在。
FT-IR分析中，使用BIO-RAD製FTS-40A作為裝置。又，使用BIO-RAD製之漫反射附件作為附件。又，檢測器係使用Mid-IR DTGS。又，將測定區域設為4000~600cm-1、將分辨率設為8cm-1、將累計次數設為100次。再者，FT-IR分析係對實施例1進行。將其實驗結果示於圖17。
圖17係將FT-IR光譜設為4000~600cm-1而得之FT-IR分析結果。 圖18係將FT-IR光譜設為3800~3000cm-1而得之FT-IR分析結果，並將其放大表示。
當於3690cm-1附近、3630cm-1附近可見光譜之波峰時，其為鍵結於γ-氧化鐵之尖晶石結晶之6配位、4配位Fe離子的孤立表面羥基，當於3660cm-1附近可見光譜之波峰時，其為鍵結於α-氧化鐵之尖晶石結晶之6配位Fe離子之孤立表面羥基，當於3600cm-1以下可見光譜之波峰時，其為受到氫鍵之擾動之羥基。再者，關於FT-IR分析，使用H.Watanabe and J.seto,Bull.Chem.Soc.Jpn.,66.395(1993)作為參考文獻。
如圖18所示，於3690cm-1附近、3660cm-1附近、3630cm-1附近可見羥基之波峰。其等被認作藉由化學吸附(參照圖5、圖6)而與粉末表面之Fe鍵結的羥基之波峰，從而確認存在金屬-OH。
如上可知，金屬-OH(化學吸附水)與電阻率相關。
因此，將以下之數學式4所示之羥基密度作為用以區別實施例與 比較例之指標。
(數學式4)
{O濃度×(金屬-OH比率)}/SA
式中之金屬-OH比率係表示於粉末表面羥基相對於O濃度之比率，O濃度(at%)及金屬-OH比率(%)係利用XPS測定之分析結果，SA為粉末表面之比表面積(m2/g)。即，使用以下之表3所示之「XPS分析結果」欄之除去污物後O濃度(at%)、金屬-OH比率、「乾燥後粉末特性」欄之比表面積SA進行計算。
於表3中追加實施例8。實施例8係將利用水霧化法製造之Fe基軟磁性粉末投入乾燥機中前之等待時間設為20分鐘，除此以外，以與其他試樣相同之條件進行。實施例8中，使等待時間減少至近乎極限、或理論數值。
圖19係表示各試樣之乾燥前之等待時間與羥基密度之關係的圖。但於圖19中未揭示實施例8之實驗結果。
如圖19所示可知，越使等待時間縮短，則越可提高羥基密度。
圖20係表示各試樣之羥基密度與各壓粉磁芯之電阻率之關係的 圖。但於圖20中未揭示實施例8之實驗結果。
如圖20所示可知，羥基密度越變高則壓粉磁芯之電阻率越變高。
如圖7中說明般，可推測：粉末表面之羥基密度(化學吸附水之密度)越高，則越可增加作為絕緣材料之黏合劑樹脂(如丙烯酸系樹脂般分子結構之一部分具有極性而易於與羥基鍵結之樹脂)在粉末表面之附著量，藉此越可使壓粉磁芯之電阻率增大。
根據表3所示之實施例1~實施例8之實驗結果，將羥基密度設定為20(at%．g/cm2)以上且100(at%．g/cm2)以下。又，將34(at%．g/cm2)以上且96(at%．g/cm2)以下設為較佳範圍。又，將50(at%．g/cm2)以上且96(at%．g/cm2)以下設為更佳範圍。
又，基於表3所示之實驗結果，將Fe基軟磁性粉末之平均粒徑(D50)設為10μm以上且12.5μm以下。又，將Fe基軟磁性粉末之利用紅外線吸收法測得之O濃度設為0.2wt%以下，更佳為設為0.17wt%以下。又，將Fe基軟磁性粉末之利用紅外線吸收法測得之O濃度設為大於0wt%。
1‧‧‧Fe基軟磁性粉末
1a‧‧‧粉末表面

Claims (10)

  1. 一種Fe基軟磁性粉末，其特徵在於：以下之數學式1所表示之粉末表面之羥基密度為20(at%．g/cm2)以上且100(at%．g/cm2)以下之範圍內，(數學式1){O濃度×(金屬-OH比率)}/SA(式中之金屬-OH比率表示於粉末表面羥基相對於O濃度之比率，O濃度(at%)及金屬-OH比率(%)係利用XPS測定之分析結果，SA表示粉末表面之比表面積(m2/g))。
  2. 如請求項1之Fe基軟磁性粉末，其中上述羥基密度為28(at%．g/cm2)以上且96(at%．g/cm2)以下之範圍內。
  3. 如請求項1或2之Fe基軟磁性粉末，其中平均粒徑(D50)為10μm以上且12.5μm以下。
  4. 如請求項1或2之Fe基軟磁性粉末，其中利用紅外線吸收法測得之O濃度為0.2wt%以下。
  5. 如請求項1或2之Fe基軟磁性粉末，其中上述Fe基軟磁性粉末係以Fe100-a-b-c-x-y-z-tNiaSnbCrcPxCyBzSit表示，且0at%≦a≦10at%、0at%≦b≦3at%、0at%≦c≦6at%、6.8at%≦x≦10.8at%、2.0at%≦y≦9.8at%、0at%≦z≦8.0at%、0at%≦t≦5.0at%。
  6. 一種複合磁性粉末，其特徵在於：其係藉由黏合劑樹脂將大量如請求項1或2之Fe基軟磁性粉末黏結而成。
  7. 如請求項6之複合磁性粉末，其中上述黏合劑樹脂具有帶有極性之官能基。
  8. 如請求項7之複合磁性粉末，其中上述官能基為羥基。
  9. 如請求項6之複合磁性粉末，其中上述黏合劑樹脂為丙烯酸系樹 脂。
  10. 一種壓粉磁芯，其特徵在於：其係將如請求項6之上述複合磁性粉末壓縮成型而得。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106710771B (zh) * 2016-12-28 2018-11-02 深圳顺络电子股份有限公司 一种软磁合金材料及其制备方法、功率电感
WO2019045100A1 (ja) * 2017-09-04 2019-03-07 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 軟磁性粉末、Ｆｅ粉末又はＦｅを含む合金粉末の製造方法、軟磁性材料、並びに圧粉磁心の製造方法
JP6490259B2 (ja) * 2017-09-04 2019-03-27 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 Ｆｅ粉末又はＦｅを含む合金粉末の製造方法
WO2020145047A1 (ja) * 2019-01-08 2020-07-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 磁性材料の製造方法、圧粉磁心の製造方法、コイル部品の製造方法、圧粉磁心、コイル部品および造粒粉

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS631003A (ja) * 1986-06-20 1988-01-06 Hitachi Maxell Ltd 磁性粉末
JPH0681086A (ja) * 1992-09-03 1994-03-22 Hitachi Metals Ltd 耐蝕性に優れた超微細結晶粒組織を有する合金
JPH06256457A (ja) * 1993-03-08 1994-09-13 Hitachi Maxell Ltd 樹脂および磁気記録媒体の製造方法
DE69836284T2 (de) * 1998-12-18 2007-02-15 Dowa Mining Co., Ltd. Ferromagnetisches pulver
JP4178004B2 (ja) * 2002-06-17 2008-11-12 アルプス電気株式会社 磁気素子及びインダクタ及びトランス
JP4562022B2 (ja) * 2004-04-22 2010-10-13 アルプス・グリーンデバイス株式会社 非晶質軟磁性合金粉末及びそれを用いた圧粉コアと電波吸収体
JP2010095496A (ja) * 2008-10-20 2010-04-30 Pias Arise Kk 毛成長サイトカインの産生調整剤、並びにそのサイトカインの産生調整剤を配合した育毛剤、医薬部外品、及び化粧料
WO2010095496A1 (ja) * 2009-02-20 2010-08-26 アルプス・グリーンデバイス株式会社 圧粉コア
KR101513844B1 (ko) * 2009-08-07 2015-04-20 알프스 그린 디바이스 가부시키가이샤 Ｆｅ 기 비정질 합금, 및 상기 Ｆｅ 기 비정질 합금을 사용한 압분 코어, 그리고, 코일 봉입 압분 코어
KR101881952B1 (ko) * 2010-06-09 2018-07-26 신토고교 가부시키가이샤 철족계 연자성 분말재
TWI441929B (zh) * 2011-01-17 2014-06-21 Alps Green Devices Co Ltd Fe-based amorphous alloy powder, and a powder core portion using the Fe-based amorphous alloy, and a powder core
TWI443689B (zh) * 2011-07-11 2014-07-01 Alps Green Devices Co Ltd A composite magnetic powder, and a powder magnetic core using the composite magnetic powder
JP5692133B2 (ja) * 2012-03-21 2015-04-01 トヨタ自動車株式会社 磁心用粉末の製造方法

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