TW201805447A - 鐵基金屬玻璃合金粉末 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種鐵基金屬玻璃合金粉末，其含有：以Fe為主體之鐵基金屬元素群碳；由Si、B、P及C所構成之半金屬元素群；由Nb及Mo所組成的群中選出之至少一種少量的過冷度改善元素群；以及視需要之耐蝕性改質成分，其中，將半金屬元素群的總量及耐蝕性改質成分的總量設為預定範圍，且具有30μm以下之粒徑。

Description

鐵基金屬玻璃合金粉末
本發明係可使用作為電感器(inductor)、抗流線圈(choke coil)等之電子零件的磁性材料等之阻燃性的鐵基金屬玻璃合金粉末。
金屬玻璃係非晶質(amorphous)金屬的一種，至今已發現鐵基、鈦基等多達數百種類之合金組成。其中，鐵基金屬玻璃合金因為在壓粉成形的情況可得到良好的磁氣特性，所以在利用於製造電感器、抗流線圈等的電子零件之磁性材料、電磁波遮蔽例如電子零件的雜訊抑制片等的材料等廣泛的用途上備受期待(專利文獻1)。
雜訊抑制片，由於一般都是用在會發熱的電子裝置的附近，所以要求其要具有阻燃性，有文獻提出一種藉由含有多比例的扁平軟磁性材料粉末而成為阻燃性之雜訊抑制片(專利文獻2)。亦有文獻提出一種藉由含有奈米結晶軟磁性金屬粉末及丙烯酸系黏合劑樹脂而成為阻燃性之雜訊抑制片(專利文獻3)。但是，此等專利文獻中進行評價的阻燃性是雜訊抑制片的阻燃性，並非粉末的阻燃性。
著火性並非是最終製品特有的問題，在形 成最終製品之前的粉末等的材料的狀態也成為問題。也就是說，在製造中及製造後的處理時都暗藏著材料著火的危險性。在形成最終製品之前保管材料之時、或要在別的場所作成最終製品而進行運送之時都必須要注意。
就阻燃性良好之粉末而言，有文獻提出一種阻燃性磁氣遮蔽用扁平狀鐵基合金粉末，其含有預定量的Al及/或Si、Cr、及O，且將D50設為10至40μm，深寬比(aspect ratio)(D50/d)設為20至200(專利文獻4)。亦有文獻提出一種阻燃性磁氣遮蔽用扁平狀鐵基合金粉末，其含有預定量的Al及/或Si、Cr、O、及N，且將D50設為10至40μm，深寬比(D50/d)設為20至200(專利文獻5)。此等專利文獻有對粉末的阻燃性進行評價，但其粉末並不是非晶質粉末。
另一方面，電感器係使用於智慧型手機等之行動裝置、動力方向盤及安全氣囊等之汽車的電裝系統。近年來，為了提高CPU的演算處理速度而不斷使電路高頻化。隨著高頻化，也要求對電感器之大電流化。通常，伴隨著大電流化，電感器也會大型化，但採用飽和磁化高的材料可使電感器小型化。由此可知，構成電感器之磁性材料的磁氣特性之一的磁飽和特性為重要。
飽和磁化高的材料之中，係有以Fe為主材料之金屬材料。然而，由於金屬材料具有高導電性，所以在高頻電路內以塊(bulk)狀使用時渦電流損失會變大，所以無法以塊狀的形態使用。一般而言，軟磁性材料的鐵損(電感器內的磁性材料所造成的能量損失的總稱)可用下述的 修正司坦麥茲式(Steinmetz formula)表示。
軟磁性材料的鐵損=磁滯損失(hysteresis loss)+渦電流損失
由於渦電流損失係與粒徑有相關性，所以要藉由減低渦電流損失來減低鐵損，以減小粒徑為有效。
另一方面，已知非晶質材料因為沒有源自於結晶構造之異向性，所以會表現出低鐵損之良好的軟磁氣特性。
為了使搭載於行動裝置或電裝系統之電感器小型化，要求一種以Fe為主成分之鐵基金屬玻璃合金粉末且其粒徑小者。
[先前技術文獻] [專利文獻]
(專利文獻1)日本特開2014-169482號公報
(專利文獻2)日本特開2009-59753號公報
(專利文獻3)日本特開2004-288941號公報
(專利文獻4)日本特開平10-4004號公報
(專利文獻5)日本特開平10-121103號公報
至今，已發現幾種非晶質組成之鐵基金屬玻璃合金粉末，本案申請人也曾於日本特開2005-290468號公報及日本特開2014-169482號公報等提出過。但是，並不知鐵基金屬玻璃合金粉末係易著火性者。
因此，本發明以解決鐵基金屬玻璃合金粉末的易著火 性問題為課題，其目的為提供一種阻燃性的鐵基金屬玻璃合金粉末。
本發明人進行深入的探討，結果藉由調整鐵基金屬玻璃合金粉末的組成而成功使粉末成為阻燃性。亦即，根據本發明，提供下述的鐵基金屬玻璃合金粉末：
[1]一種鐵基金屬玻璃合金粉末，前述鐵基金屬玻璃合金係以下述組成式表示：(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy
鐵基金屬元素群Fe、Co及Ni的組成比率為19≦x≦22、0≦y≦6.0、0≦s≦0.35、0≦t≦0.35、以及s+t≦0.35，半金屬元素群Si、B、P及C的組成比率為(0.5：1)≦(m：n)≦(6：1)、(2.5：7.5)≦(a：b)≦(5.5：4.5)、以及(5.5：4.5)≦(c：d)≦(9.5：0.5)，過冷度(degree of subcooling)改善元素群M係由Nb及Mo所組成的群中選出的至少一種，前述鐵基金屬玻璃合金更含有由Cr及Zr所組成的群中選出的至少一種作為耐蝕性改質成分，該耐蝕性改質成分的含有率以合金成分的總質量為基準計為2.8至5.5wt%，且粒徑為0.5μm以上且未達3μm。
[2]一種鐵基金屬玻璃合金粉末， 前述鐵基金屬玻璃合金係以下述組成式表示：(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy
鐵基金屬元素群Fe、Co及Ni的組成比率為19≦x≦26、0≦y≦6.0、0≦s≦0.35、0≦t≦0.35、以及s+t≦0.35，半金屬元素群Si、B、P及C的組成比率為(0.5：1)≦(m：n)≦(6：1)、(2.5：7.5)≦(a：b)≦(5.5：4.5)、以及(5.5：4.5)≦(c：d)≦(9.5：0.5)，過冷度改善元素群M係由Nb及Mo所組成的群中選出的至少一種，前述鐵基金屬玻璃合金更含有由Cr及Zr所組成的群中選出的至少一種作為耐蝕性改質成分，該耐蝕性改質成分的含有率以合金成分的總質量為基準計為2.3至5.5wt%，且粒徑為3μm以上且未達10μm。
[3]一種鐵基金屬玻璃合金粉末，前述鐵基金屬玻璃合金係以下述組成式表示：(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy
鐵基金屬元素群Fe、Co及Ni的組成比率為19≦x≦26、0≦y≦6.0、0≦s≦0.35、0≦t≦0.35、以及s+t≦0.35，半金屬元素群Si、B、P及C的組成比率為(0.5：1)≦(m：n)≦(6：1)、(2.5：7.5)≦(a：b)≦(5.5：4.5)、以及(5.5：4.5)≦(c：d)≦(9.5：0.5)， 過冷度改善元素群M係由Nb及Mo所組成的群中選出的至少一種，且粒徑為10至30μm。
[4]一種鐵基金屬玻璃合金粉末，前述鐵基金屬玻璃合金係以下述組成式表示：(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy
鐵基金屬元素群Fe、Co及Ni的組成比率為19≦x≦22、0≦y≦6.0、0≦s≦0.35、0≦t≦0.35、以及s+t≦0.35，半金屬元素群Si、B、P及C的組成比率為(0.5：1)≦(m：n)≦(6.1：1)、(2.5：7.5)≦(a：b)≦(5.6：4.4)、以及(4.2：5.8)≦(c：d)≦(9.5：0.5)，過冷度改善元素群M係由Nb及Mo所組成的群中選出的至少一種，前述鐵基金屬玻璃合金更含有由Cr及Zr所組成的群中選出的至少一種作為耐蝕性改質成分，該耐蝕性改質成分的含有率以合金成分的總質量為基準計為2.8至5.5wt%，且粒徑為0.5μm以上且未達3μm。
[5]一種鐵基金屬玻璃合金粉末，前述鐵基金屬玻璃合金係以下述組成式表示：(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy
鐵基金屬元素群Fe、Co及Ni的組成比率為19≦x≦ 26、0≦y≦6.0、0≦s≦0.35、0≦t≦0.35、以及s+t≦0.35，半金屬元素群Si、B、P及C的組成比率為(0.5：1)≦(m：n)≦(6.1：1)、(2.5：7.5)≦(a：b)≦(5.6：4.4)、以及(4.2：5.8)≦(c：d)≦(9.5：0.5)，過冷度改善元素群M係由Nb及Mo所組成的群中選出的至少一種，前述鐵基金屬玻璃合金更含有由Cr及Zr所組成的群中選出的至少一種作為耐蝕性改質成分，該耐蝕性改質成分的含有率以合金成分的總質量為基準計為2.3至5.5wt%，且粒徑為3μm以上且未達10μm。
[6]一種鐵基金屬玻璃合金粉末，前述鐵基金屬玻璃合金係以下述組成式表示：(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy
鐵基金屬元素群Fe、Co及Ni的組成比率為19≦x≦26、0≦y≦6.0、0≦s≦0.35、0≦t≦0.35、以及s+t≦0.35，半金屬元素群Si、B、P及C的組成比率為(0.5：1)≦(m：n)≦(6.1：1)、(2.5：7.5)≦(a：b)≦(5.6：4.4)、以及(4.2：5.8)≦(c：d)≦(9.5：0.5)，過冷度改善元素群M係由Nb及Mo所組成的群中選出的至少一種，且粒徑為10至30μm。
[7]前述[3]或[6]記載之鐵基金屬玻璃合金粉末，其中，前述鐵基金屬玻璃合金更含有以合金成分的總質量為基準計為超過0wt%且5.5wt%以下的比率之由Cr及Zr所組成的群中選出的至少一種作為耐蝕性改質成分。
[8]前述[1]、[2]、[4]、[5]或[7]記載之鐵基金屬玻璃合金粉末，其中，耐蝕性改質成分為Cr。
[9]一種成形物，其係使用前述[1]至[8]項中任一項記載之鐵基金屬玻璃合金粉末作成者。
根據本發明，可提供阻燃性的鐵基金屬玻璃合金粉末。因為消除了製造中或製造後的處理時材料著火之風險，可使形成最終製品之前的保管、運送方法簡易化，所以可使用安全且低價格之材料。
另外，本發明之鐵基金屬玻璃合金粉末維持著高磁氣特性。因此可合適地用作為各種電子零件的壓粉成形用材料、或用以在電子電路基板等形成磁性膜之塗料用材料。
1‧‧‧溶解坩堝
2‧‧‧感應加熱線圈
3‧‧‧熔液塞棒
4‧‧‧熔融原材料
5‧‧‧孔口
6‧‧‧霧化噴嘴
7‧‧‧水膜
8‧‧‧水
第1圖係顯示用於本發明之鐵基金屬玻璃合金粉末的製造之水霧化(water atomizing)裝置的概念之剖面圖。
本說明書中，構成「鐵基金屬元素群」之元素係Fe、Co、Ni。
本說明書中，構成「半金屬元素群」之元素係Si、B、P、C。
本說明書中，構成「過冷度改善元素群」之元素係Nb、Mo。
本說明書中，合金的成分元素的「含有率」係表示：相對於前述組成式，以含有添加元素(耐蝕性改質成分、耐蝕性改質副成分)之鐵基金屬玻璃合金粉末的總質量為基準之成分元素的含有率(wt%)。又，前述組成式中的組成比率只要沒有特別註明都是表示原子%(at%)或原子比。
本說明書中，用語「粒徑」只要沒有特別註明都是指平均粒徑(中位粒徑：D50)。
在前述組成式(基本組成)中，藉由調整各組成比率，可得到即使粒徑比傳統的小仍具有阻燃性之鐵基金屬玻璃合金。本發明包含按照組成比率及粒徑而分類之第一態樣至第三態樣。另外，在本說明書中，除非特別註明，否則「本發明」都是指所有態樣。
第一態樣係關於以19≦x≦22，耐蝕性改質成分以合金成分的總質量為基準計為2.8至5.5wt%，粒徑為0.5μm以上且未達3μm為主要特徵之鐵基金屬玻璃合金粉末。
第二態樣係關於以19≦x≦26，耐蝕性改質成分以合金成分的總質量為基準計為2.3至5.5wt%，粒徑為3μm以上且未達10μm為主要特徵之鐵基金屬玻璃合金粉末。
第三態樣係關於以19≦x≦26，耐蝕性改質成分以合金成分的總質量為基準計為0至5.5wt%，粒徑為10至 30μm為主要特徵之鐵基金屬玻璃合金粉末。
以下，首先說明所有態樣共通的事項，接著說明各態樣個別的事項。
1.關於所有態樣之組成比率 1-1.鐵基金屬元素群的組成比率(s、t、s+t)
在前述基本組成中，鐵基金屬元素群的組成比率係0≦s≦0.35、0≦t≦0.35、以及s+t≦0.35。
s及t可為0。換言之，可不含有Fe以外之鐵基金屬元素Co及Ni。Co及Ni為高價的元素，即使不含有此等元素也可具備有良好的磁氣特性及耐蝕性，而且可得到40K以上的過冷度，所以可更低成本地得到鐵基金屬玻璃合金粉末。
s+t>0.35之情況時，Co及Ni的含量增加，不只材料成本增加而且過冷度會小到無法實測。結果無法得到形成非晶質組成之條件，亦即40K以上之過冷度。
1-2.半金屬元素群的組成比率(a、b、m、c、d、n)
構成半金屬元素群之各元素的組成比率(a、b、m、c、d、n)的範圍，在前述總和的組成比率(x)的範圍內係設為：(0.5：1)≦(m：n)≦(6.1：1)、(2.5：7.5)≦(a：b)≦(5.6：4.4)、以及(4.2：5.8)≦(c：d)≦(9.5：0.5)。較佳係設為： (0.5：1)≦(m：n)≦(6：1)、(2.5：7.5)≦(a：b)≦(5.5：4.5)、以及(5.5：4.5)≦(c：d)≦(9.5：0.5)。
半金屬元素群的組成比率在上述的範圍外之情況，難以得到△Tx≧40K之過冷度。
半金屬元素群的組成比率較佳係設為：(1.5：1)≦(m：n)≦(5.5：1)、(3.5：6.5)≦(a：b)≦(6.5：3.5)、以及(6.0：4.0)≦(c：d)≦(8.5：1.5)。更佳係設為：(2.5：1)≦(m：n)≦(3.5：1)、(4.3：5.7)≦(a：b)≦(5.2：4.8)、以及(6.5：3.5)≦(c：d)≦(7.0：3.0)。
藉由將半金屬元素群的組合比率設定在如此的範圍，可使鐵基金屬玻璃合金粉末的磁氣特性及耐蝕性更加提高。
1-3.過冷度改善元素群的組成比率(y)
過冷度改善元素群的組成比率為0≦y≦6.0，較佳為0.05≦y≦2.4，更佳為0.15≦y≦1.3。藉由將過冷度改善元素群的組成比率設定在如此的範圍，可使磁氣特性提高。但是，由於Nb或Mo為高價的稀有金屬，所以Nb或Mo的組成比率在可得到想要的磁氣特性之範圍內盡可能越低越好。過冷度改善元素群的組成比率過高時，不僅過冷度 的改善效果會達到飽和值，而且相對地會有磁氣特性降低之傾向。
另外，要使Nb或Mo的任一方的組成比率與兩方的合計的組成比率相同，係因為兩元素的化學特性類似而且原子半徑/原子量近似的緣故。
2.關於各態樣之組成比率及粒徑 2-1.第一態樣 2-1-1.半金屬元素群的組成比率(x)
第一態樣中的半金屬元素群的總和的組成比率(x)係19≦x≦22。從阻燃性、過冷度及磁氣特性的觀點來看，較佳為21≦x≦22之範圍。
x的下限，係基於得到△Tx≧40K之過冷度及得到非晶質單相之觀點而設定。x的上限，第一係基於阻燃性之觀點，第二係考慮到要阻止伴隨著Fe量的減少之磁氣特性的降低及抑制材料成本而設定。
2-1-2.耐蝕性改質成分
第一態樣中之耐蝕性改質成分群的含有率係以合金成分的總質量為基準計為2.8至5.5wt%，較佳為2.8至4.0wt%。藉由鐵基金屬玻璃合金粉末中含有的Cr、Zr，而會在鐵基金屬玻璃合金粉末的表面形成氧化皮膜，因而使耐蝕性提高。基於經濟上的理由，耐蝕性改質成分較佳為Cr。
本發明的第一態樣之鐵基金屬玻璃合金粉 末更可含有Al(鋁)作為耐蝕性改質成分。Al也會在鐵基金屬玻璃合金粉末的表面形成氧化皮膜，具有提高由Cr及/或Zr所形成的氧化皮膜的硬度之效果。氧化皮膜的硬度變高時，耐蝕性會更加提高。另外，在利用後述的霧化法來製造鐵基金屬玻璃合金粉末之際，Al有助於粉末之球狀化。
含有Al之情況時，以本發明的第一態樣之鐵基金屬玻璃合金粉末的總質量為基準計，Al的含有率較佳為0.01至0.75wt%，且包含Al在內之耐蝕性改質成分的含有率較佳為1.0至5.0wt%。而且，較理想的是Al的含有率為0.03至0.50wt%，且包含Al在內之耐蝕性改質成分的含有率為1.5至1.9wt%。在後者的組成之情況時，不僅提高耐蝕性，而且也進一步地提高磁氣特性。
本發明的第一態樣之鐵基金屬玻璃合金粉末更可含有由V、Ti、Ta、Cu及Mn所組成的群中選出的至少一種，作為耐蝕性改質副成分。藉此，可減低前述的耐蝕性改質成分的含量同時得到良好的磁氣特性。耐蝕性改質副成分的合計含有率，以本發明的第一態樣之鐵基金屬玻璃合金粉末的總質量為基準計，較佳為0.03至0.70wt%，更佳為0.05至0.50wt%，又更佳為0.10至0.30wt%。與Al一樣，前述耐蝕性改質副成分亦可在鐵基金屬玻璃合金粉末的表面形成氧化皮膜而使耐蝕性提高。而且，利用與前述耐蝕性改質成分之加乘效果，可使鐵基金屬玻璃合金粉末的比電阻提高。
2-1-3.粒徑
本發明的第一態樣之鐵基金屬玻璃合金粉末的粒徑，係在0.5μm以上且未達3μm。一般而言，粒徑越小，越會使在鐵損中的渦電流損失降低，越具有良好的磁氣特性之點為有利，但在因為比表面積會變大而使反應性變高，材料的可靠性會降低之點卻不利。不過，若是本發明的第一態樣的組成之鐵基金屬玻璃合金粉末，則可消除如此的缺點。而且，一般而言，粒徑小則鐵基金屬玻璃合金粉末會容易腐蝕，但本發明的第一態樣之鐵基金屬玻璃合金粉末即使為0.5μm以上且未達3μm之如此小的粒徑，耐蝕性也一樣良好。
2-2.第二態樣 2-2-1.半金屬元素群的組成比率(x)
第二態樣中的半金屬元素群的總和的組成比率(x)係19≦x≦26。從阻燃性、過冷度及磁氣特性的觀點來看，較佳為21≦x≦26之範圍。
x的下限，係基於得到△Tx≧40K之過冷度及得到非晶質單相之觀點而設定。x的上限，第一係基於阻燃性之觀點，第二係考慮到要阻止伴隨著Fe量的減少之磁氣特性的降低及抑制材料成本而設定。
2-2-2.耐蝕性改質成分
第二態樣中之耐蝕性改質成分群的含有率係以合金成分的總質量為基準計為2.3至5.5wt%，較佳為2.3至4.0wt%。藉由鐵基金屬玻璃合金粉末中含有的Cr、Zr，而會在鐵基金屬玻璃合金粉末的表面形成氧化皮膜，因而使耐蝕性提高。基於經濟上的理由，耐蝕性改質成分較佳為Cr。
關於進一步之耐蝕性改質成分(Al)及耐蝕性改質副成分(由V、Ti、Ta、Cu及Mn所組成的群中選出的至少一種)之說明，援用前述第一態樣中之說明。
2-2-3.粒徑
本發明的第二態樣之鐵基金屬玻璃合金粉末的粒徑，係在3μm以上且未達10μm。一般而言，粒徑越小，越會使在鐵損中的渦電流損失降低，越具有良好的磁氣特性之點為有利，但在因為比表面積會變大而使反應性變高，材料的可靠性會降低之點卻不利。不過，若是本發明的第二態樣的組成之鐵基金屬玻璃合金粉末，則可消除如此的缺點。而且，一般而言，粒徑小則鐵基金屬玻璃合金粉末會容易腐蝕，但本發明的第二態樣之鐵基金屬玻璃合金粉末即使為3μm以上且未達10μm之如此小的粒徑，耐蝕性也一樣良好。
2-3.第三態樣 2-3-1.半金屬元素群的組成比率(x)
第三態樣中的半金屬元素群的總和的組成比率(x)係 19≦x≦26。從阻燃性、過冷度及磁氣特性的觀點來看，較佳為21≦x≦26之範圍。
x的下限，係基於得到△Tx≧40K之過冷度及得到非晶質單相之觀點而設定。x的上限，第一係基於阻燃性之觀點，第二係考慮到要阻止伴隨著Fe量的減少之磁氣特性的降低及抑制材料成本而設定。
2-3-2.耐蝕性改質成分
第三態樣中之耐蝕性改質成分群的含有率係以合金成分的總質量為基準計為0至5.5wt%，較佳為3.0至4.0wt%。藉由鐵基金屬玻璃合金粉末中含有的Cr、Zr，而會在鐵基金屬玻璃合金粉末的表面形成氧化皮膜，因而使耐蝕性提高。基於經濟上的理由，耐蝕性改質成分較佳為Cr。
關於進一步之耐蝕性改質成分(Al)及耐蝕性改質副成分(由V、Ti、Ta、Cu及Mn所組成的群中選出的至少一種)之說明，援用前述第一態樣中之說明。
2-3-3.粒徑
本發明的第三態樣之鐵基金屬玻璃合金粉末的粒徑，係10至30μm。一般而言，粒徑越小，越會使在鐵損中的渦電流損失降低，越具有良好的磁氣特性之點為有利，但在因為比表面積會變大而使反應性變高，材料的可靠性會降低之點卻不利。不過，若是本發明的第三態樣的組成之鐵基金屬玻璃合金粉末，則可消除如此的缺點。而且，一 般而言，粒徑小則鐵基金屬玻璃合金粉末會容易腐蝕，但本發明的第三態樣之鐵基金屬玻璃合金粉末即使為10至30μm之如此小的粒徑，耐蝕性也一樣良好。
3.製造方法
本發明之鐵基金屬玻璃合金粉末可利用水霧化法而製造。水霧化法係可在大氣中製造鐵基金屬玻璃合金粉末之方式，且可以低價格的設備費及製造成本而製造。
水霧化法之霧化裝置係如第1圖所示，具備：在直立設置成圓筒形狀的側板使向下方穿設有熔液孔口5之底板形成為一體而成之坩堝爐1、於該坩堝爐1的前述側板的整個外周面配置成螺旋狀之感應加熱線圈2、開閉前述溶解坩堝1且塞入溶解坩堝1內之熔液塞棒(stopper)3、以及配置於前述熔液孔口5的下方之霧化噴嘴6。
將相當於本發明之鐵基金屬玻璃合金粉末之熔融原材料4(基本組成、耐蝕性改質成分、及視需要之耐蝕性改質副成分)以使鐵基金屬玻璃合金粉末成為預定的組成之方式調整比例，並塞入至前述溶解坩堝1內。接著，利用感應加熱線圈2將該熔融原材料4加熱到熔點以上，藉此使其熔融而成為熔液。接著，以前述熔液塞棒3打開前述熔液孔口5，使前述熔液(熔融原材料4)從熔液孔口5流下。霧化噴嘴6係以在前述熔液孔口5的下方形成水膜之方式噴射水。從熔液孔口5流下之熔液係碰撞到該 水膜而被壓碎，同時急速冷卻而凝固。凝固而成為粉末之熔液，係滑下至配置於前述霧化噴嘴的下方之水槽(未圖示)中的水8，進一步被冷卻。將此粉末回收，使環經過乾燥步驟及分級步驟，得到具有目標的組成及粒度之鐵基金屬玻璃合金粉末。
本發明之鐵基金屬玻璃合金粉末與傳統的鐵基金屬玻璃合金粉末相比較，即使在以更緩慢的冷卻速度製造鐵基金屬玻璃合金粉末之情況，也不會結晶化。亦即，即使利用冷卻速度慢之泛用的大量生產設備，也可容易地製造不含有結晶相之非晶質單相的鐵基金屬玻璃合金粉末。此係因為以結晶開始溫度Tx與玻璃轉移溫度Tg之差表示之過冷度△Tx大，使得非晶質形成能提升的緣故。
經過上述的製程而得到之鐵基金屬玻璃合金粉末的真圓度高，所以在例如將鐵基金屬玻璃合金粉末充填至成形模具進行成形而得到磁芯等使用鐵基金屬玻璃合金粉末來形成電子零件等的製品之際，可提高該鐵基金屬玻璃合金粉末的充填密度，所以可製造具備良好的磁氣特性之電子零件等製品。
在本發明中，鐵基金屬玻璃合金粉末的粒徑，可藉由變更水霧化法的製造條件來控制，亦可藉由使用篩網等進行分級來得到想要的粒徑之粉末。
[實施例]
將基本組成及耐蝕性改質成分以使耐蝕性改質成分成為如下述表所示的含有率的方式調整，並將得 到的材料混合物在高頻感應爐內熔融，然後採用下述條件之水霧化法，得到具有目標的組成之粉末。
<水霧化條件>
‧水壓：100MPa
‧水量：100L/min
‧水溫：20℃
‧孔口徑： 4mm
‧熔液原材料溫度：1500℃
利用氣流分級裝置(Nisshin Engineering製：Turbo Classifier)將得到的鐵基金屬玻璃合金粉末分級成D50=2±0.3μm。粒徑係利用雷射繞射式粒度分析測定裝置(日機装製：Microtrac MT3300EX II(濕式))進行測定。半金屬元素及過冷度改善元素的含有率係利用ICP發光分析裝置(Hitachi High-Tech Science製：SPS3500DD)進行測定。
<阻燃性之評價>
以日本消防法中規定的危險物第2類試驗方法之小瓦斯火焰著火試驗調查所得到的第一態樣至第三態樣之鐵基金屬玻璃合金粉末的著火性。具體而言，係使評價粉體擴展為寬30mm×高15mm之半球狀。使用火焰長度為70mm之簡易著火器具(攜帶式簡易瓦斯打火機)，以30度之接觸角度使火焰接觸試料10秒鐘。在燃燒未持續時重複進行此操作10次。在一度曾著火，且使火焰離開後也繼續有焰燃 燒、或無焰燃燒之試料之中，若是在3秒以內著火者則判斷為易著火性(第1類可燃性固體)，若是在超過3秒且10秒以內著火者則判斷為著火性(第2類可燃性固體)，但在本評價中，若在10秒以內著火就是危險物而將其判斷為著火性，若超過10秒才著火、或燃燒未持續則判斷為非著火性。著火之有無係根據下述之評價區分來判斷。將結果合併記載於下述表中。
<評價區分>
○：不著火
×：著火
表4係第二實施態樣之鐵基金屬玻璃合金粉末的組成，粒徑為3μm以上且未達10μm。關於此等粉末，因為可從表1至表3之結果預想到，只要粒徑小者為不著火則即使粒徑大者也為不著火，所以不進行阻燃性試驗。
標註在「行」欄的數字的右上方之記號「*」係表示比較例。標註在「y」欄的數字的右上方之記號「*」係表示M為Mo。
(產業上之可利用性)
本發明之鐵基金屬玻璃合金粉末可合適地使用作為製造電感器、抗流線圈等的電子零件之磁性材料、電磁波遮蔽、雜訊抑制片及雜訊抑制過濾器等之材料。本發明之鐵基金屬玻璃合金粉末亦可使用於投射材及研磨材。

Claims (9)

  1. 一種鐵基金屬玻璃合金粉末，前述鐵基金屬玻璃合金係以下述組成式表示：(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy鐵基金屬元素群Fe、Co及Ni的組成比率為19≦x≦22、0≦y≦6.0、0≦s≦0.35、0≦t≦0.35、以及s+t≦0.35，半金屬元素群Si、B、P及C的組成比率為(0.5：1)≦(m：n)≦(6：1)、(2.5：7.5)≦(a：b)≦(5.5：4.5)、以及(5.5：4.5)≦(c：d)≦(9.5：0.5)，過冷度改善元素群M係由Nb及Mo所組成的群中選出的至少一種，前述鐵基金屬玻璃合金更含有由Cr及Zr所組成的群中選出的至少一種作為耐蝕性改質成分，該耐蝕性改質成分的含有率以合金成分的總質量為基準計為2.8至5.5wt%，且粒徑為0.5μm以上且未達3μm。
  2. 一種鐵基金屬玻璃合金粉末，前述鐵基金屬玻璃合金係以下述組成式表示：(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy鐵基金屬元素群Fe、Co及Ni的組成比率為19≦x≦26、0≦y≦6.0、0≦s≦0.35、0≦t≦0.35、以及s+t≦0.35， 半金屬元素群Si、B、P及C的組成比率為(0.5：1)≦(m：n)≦(6：1)、(2.5：7.5)≦(a：b)≦(5.5：4.5)、以及(5.5：4.5)≦(c：d)≦(9.5：0.5)，過冷度改善元素群M係由Nb及Mo所組成的群中選出的至少一種，前述鐵基金屬玻璃合金更含有由Cr及Zr所組成的群中選出的至少一種作為耐蝕性改質成分，該耐蝕性改質成分的含有率以合金成分的總質量為基準計為2.3至5.5wt%，且粒徑在3μm以上且未達10μm。
  3. 一種鐵基金屬玻璃合金粉末，前述鐵基金屬玻璃合金係以下述組成式表示：(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy鐵基金屬元素群Fe、Co及Ni的組成比率為19≦x≦26、0≦y≦6.0、0≦s≦0.35、0≦t≦0.35、以及s+t≦0.35，半金屬元素群Si、B、P及C的組成比率為(0.5：1)≦(m：n)≦(6：1)、(2.5：7.5)≦(a：b)≦(5.5：4.5)、以及(5.5：4.5)≦(c：d)≦(9.5：0.5)，過冷度改善元素群M係由Nb及Mo所組成的群中選出的至少一種，且粒徑為10至30μm。
  4. 一種鐵基金屬玻璃合金粉末，前述鐵基金屬玻璃合金係以下述組成式表示：(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy鐵基金屬元素群Fe、Co及Ni的組成比率為19≦x≦22、0≦y≦6.0、0≦s≦0.35、0≦t≦0.35、以及s+t≦0.35，半金屬元素群Si、B、P及C的組成比率為(0.5：1)≦(m：n)≦(6.1：1)、(2.5：7.5)≦(a：b)≦(5.6：4.4)、以及(4.2：5.8)≦(c：d)≦(9.5：0.5)，過冷度改善元素群M係由Nb及Mo所組成的群中選出的至少一種，前述鐵基金屬玻璃合金更含有由Cr及Zr所組成的群中選出的至少一種作為耐蝕性改質成分，該耐蝕性改質成分的含有率以合金成分的總質量為基準計為2.8至5.5wt%，且粒徑為0.5μm以上且未達3μm。
  5. 一種鐵基金屬玻璃合金粉末，前述鐵基金屬玻璃合金係以下述組成式表示：(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy鐵基金屬元素群Fe、Co及Ni的組成比率為19≦x≦26、0≦y≦6.0、0≦s≦0.35、0≦t≦0.35、以及s+t≦0.35，半金屬元素群Si、B、P及C的組成比率為 (0.5：1)≦(m：n)≦(6.1：1)、(2.5：7.5)≦(a：b)≦(5.6：4.4)、以及(4.2：5.8)≦(c：d)≦(9.5：0.5)，過冷度改善元素群M係由Nb及Mo所組成的群中選出的至少一種，前述鐵基金屬玻璃合金更含有由Cr及Zr所組成的群中選出的至少一種作為耐蝕性改質成分，該耐蝕性改質成分的含有率以合金成分的總質量為基準計為2.3至5.5wt%，且粒徑為3μm以上且未達10μm。
  6. 一種鐵基金屬玻璃合金粉末，前述鐵基金屬玻璃合金係以下述組成式表示：(Fe1-s-tCosNit)100-x-y{(SiaBb)m(PcCd)n}xMy鐵基金屬元素群Fe、Co及Ni的組成比率為19≦x≦26、0≦y≦6.0、0≦s≦0.35、0≦t≦0.35、以及s+t≦0.35，半金屬元素群Si、B、P及C的組成比率為(0.5：1)≦(m：n)≦(6.1：1)、(2.5：7.5)≦(a：b)≦(5.6：4.4)、以及(4.2：5.8)≦(c：d)≦(9.5：0.5)，過冷度改善元素群M係由Nb及Mo所組成的群中選出的至少一種，且粒徑為10至30μm。
  7. 如申請專利範圍第3或6項所述之鐵基金屬玻璃合金粉 末，前述鐵基金屬玻璃合金更含有以合金成分的總質量為基準計為超過0wt%且5.5wt%以下的比率之由Cr及Zr所組成的群中選出的至少一種作為耐蝕性改質成分。
  8. 如申請專利範圍第1、2、4、5或7項所述之鐵基金屬玻璃合金粉末，其中，耐蝕性改質成分為Cr。
  9. 一種成形物，其係使用申請專利範圍第1至8項中任一項所述之鐵基金屬玻璃合金粉末而作成者。
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