TW201917225A - 鐵基合金、結晶鐵基合金粉化粉末及磁芯 - Google Patents

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Abstract

一種鐵基合金，係使用於結晶鐵基合金粉化粉末之製造，並具有組成式(1)表示之合金組成。組成式(1)中，a、b、c、d、e、及α滿足0.1≦a≦1.5、13.0≦b≦15.0、8.0＜c＜12.0、0.5≦d＜4.0、0≦e≦2.0、10.0＜c+d＜13.5、0≦α≦0.9、及71.0≦100-a-b-c-d-e≦74.0。 Fe100-a-b-c-d-e Cua Sib Bc (Mo1-α Nbα )d Cre …　組成式(1)

Description

鐵基合金、結晶鐵基合金粉化粉末及磁芯
本揭示係關於鐵基合金、結晶鐵基合金粉化粉末、及磁芯。
自以往，粉末形態之鐵基合金即鐵基合金粉末已為人們所知。 例如專利文獻1中，就軟磁特性(尤其高頻磁特性)優異，且因含浸、變形等所致之特性劣化小的低磁致伸縮之鐵基軟磁性合金而言，揭示了一種鐵基軟磁性合金，其特徵為：具有通式(Fe1-a Ma )100-x-y-z-α Cux Siy Bz M’α (惟，M係Co及/或Ni，M’係選自由Nb、W、Ta、Zr、Hf、Ti及Mo構成之群組中之至少1種元素，a、x、y、z及α分別滿足0≦a≦0.5、0.1≦x≦3、0≦y≦30、0≦z≦25、5≦y+z≦30及0.1≦α≦30。)表示之組成，且組織之至少50%係由微細結晶粒構成。該專利文獻1的第9頁揭示該鐵基軟磁性合金為粉末狀。
又，專利文獻2中，就進行壓粉時可確保粒子間之高絕緣性的軟磁性粉末而言，揭示了一種軟磁性粉末，其特徵為：具有Fe100-a-b-c-d-e-f Cua Sib Bc Md M’e Xf (原子%)[惟，M係選自由Nb、W、Ta、Zr、Hf、Ti及Mo構成之群組中之至少1種元素，M’係V、Cr、Mn、Al、鉑族元素、Sc、Y、Au、Zn、Sn及Re構成之群組中之至少1種元素，X係選自由C、P、Ge、Ga、Sb、In、Be及As構成之群組中之至少1種元素，a、b、c、d、e及f係滿足0.1≦a≦3、0＜b≦30、0＜c≦25、5≦b+c≦30、0.1≦d≦30、0≦e≦10及0≦f≦10的數。]表示之組成，並含有40體積%以上之粒徑1nm以上30nm以下之結晶組織，按照順序使用孔目45μm之JIS標準篩、孔目38μm之JIS標準篩、及孔目25μm之JIS標準篩進行分級處理時，若將通過孔目45μm之JIS標準篩但不通過孔目38μm之JIS標準篩的粒子定義為第1粒子，通過孔目38μm之JIS標準篩但不通過孔目25μm之JIS標準篩的粒子定義為第2粒子，通過孔目25μm之JIS標準篩的粒子定義為第3粒子的話，第1粒子之保磁力Hc1、第2粒子之保磁力Hc2、及第3粒子之保磁力Hc3滿足Hc2/Hc1為0.85以上1.4以下，且Hc3/Hc1為0.5以上1.5以下的關係。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開昭64-079342號公報 [專利文獻2]日本特開2017-110256號公報
[發明所欲解決之課題]
就獲得鐵基合金粉末之方法而言，有時會使用如下之方法：首先，利用粉化法獲得實質上由非晶相構成之鐵基合金粉末(以下，亦稱為非晶鐵基合金粉化粉末(Amorphous Fe-based alloy atomized powder))，然後，藉由將該非晶鐵基合金粉化粉末進行熱處理，以獲得非晶相之一部分經結晶化而得之鐵基合金粉化粉末(以下，亦稱為結晶鐵基合金粉化粉末(Crystalline Fe-based alloy atomized powder))(例如，參照上述專利文獻2之實施例)。 但，習知的結晶鐵基合金粉化粉末中，有時會有保磁力過大的情況。 又，即使結晶鐵基合金粉化粉末展現較小的保磁力時，亦會有展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍窄的情況。如此之結晶鐵基合金粉化粉末存在中值粒徑d50的選擇自由度低的問題。
本揭示係鑒於上述情事而成。 本揭示之一態樣之課題在於提供能製造展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍寬廣的結晶鐵基合金粉化粉末的鐵基合金。 本揭示之另一態樣之課題在於提供展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍寬廣的結晶鐵基合金粉化粉末。 本揭示之又一態樣之課題在於提供含有上述結晶鐵基合金粉化粉末之磁芯。 [解決課題之手段]
用以解決上述課題之手段包含以下之態樣。 ＜1＞一種鐵基合金，係使用於結晶鐵基合金粉化粉末之製造，並具有下列組成式(1)表示之合金組成。 Fe100-a-b-c-d-e Cua Sib Bc (Mo1-α Nbα )d Cre …　組成式(1) 組成式(1)中，a、b、c、d、e、及α滿足0.1≦a≦1.5、13.0≦b≦15.0、8.0＜c＜12.0、0.5≦d＜4.0、0≦e≦2.0、10.0＜c+d＜13.5、0≦α≦0.9、及71.0≦100-a-b-c-d-e≦74.0。 ＜2＞如＜1＞之鐵基合金，其中，該組成式(1)中，d滿足0.5≦d≦3.5。 ＜3＞如＜1＞或＜2＞之鐵基合金，其中，該組成式(1)中，e滿足0.5＜e≦2.0。 ＜4＞如＜1＞～＜3＞中任一項之鐵基合金，其中，該組成式(1)中，α滿足0＜α≦0.9。 ＜5＞如＜1＞～＜4＞中任一項之鐵基合金，其中，該組成式(1)中，c滿足10.0≦c＜12.0。 ＜6＞一種結晶鐵基合金粉化粉末，具有下列組成式(1)表示之合金組成，且具有含有平均粒徑40nm以下之奈米結晶粒之合金組織。 Fe100-a-b-c-d-e Cua Sib Bc (Mo1-α Nbα )d Cre …　組成式(1) 組成式(1)中，a、b、c、d、e、及α滿足0.1≦a≦1.5、13.0≦b≦15.0、8.0＜c＜12.0、0.5≦d＜4.0、0≦e≦2.0、10.0＜c+d＜13.5、0≦α≦0.9、及71.0≦100-a-b-c-d-e≦74.0。 ＜7＞如＜6＞之結晶鐵基合金粉化粉末，其中，於施加磁場40kA/m時之保磁力為190A/m以下。 ＜8＞如＜6＞或＜7＞之結晶鐵基合金粉化粉末，其中，該組成式(1)中，d滿足0.5≦d≦3.5。 ＜9＞如＜6＞～＜8＞中任一項之結晶鐵基合金粉化粉末，其中，該組成式(1)中，e滿足0.5＜e≦2.0。 ＜10＞如＜6＞～＜9＞中任一項之結晶鐵基合金粉化粉末，其中，該組成式(1)中，α滿足0＜α≦0.9。 ＜11＞如＜6＞～＜10＞中任一項之結晶鐵基合金粉化粉末，其中，該組成式(1)中，c滿足10.0≦c＜12.0。 ＜12＞一種磁芯，含有：如＜6＞～＜11＞中任一項之結晶鐵基合金粉化粉末，及使該結晶鐵基合金粉化粉末黏著的黏結劑； 該黏結劑係選自由環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、二甲苯樹脂、苯二甲酸二烯丙酯樹脂、聚矽氧樹脂、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺、及水玻璃構成之群組中之至少1種。 [發明之效果]
根據本揭示之一態樣，可提供能製造展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍寬廣的鐵基合金粉化粉末的鐵基合金。 根據本揭示之另一態樣，可提供展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍寬廣的鐵基合金粉化粉末。 根據本揭示之又一態樣，可提供含有上述鐵基合金粉化粉末之磁芯。
本說明書中，利用「～」表示之數值範圍，意指包括「～」之前後所記載之數值分別作為最小值及最大值的範圍。 本說明書中，關於「步驟」之用語，不僅包含獨立的步驟，即使是不能與其他步驟明確區別的情況，只要能達成該步驟所期待的目的，亦包含於本用語。
[鐵基合金] 本揭示之鐵基合金係使用於結晶鐵基合金粉化粉末之製造，並具有後述組成式(1)表示之合金組成的鐵基合金。
如前述，結晶鐵基合金粉化粉末係藉由將非晶鐵基合金粉化粉末進行熱處理來製造。藉由熱處理，非晶鐵基合金粉化粉末之一部分非晶相轉化為結晶相，藉此，可獲得結晶鐵基合金粉化粉末。 結晶鐵基合金粉化粉末之原料即非晶鐵基合金粉化粉末，係將具有鐵基合金之合金組成的熔融合金作為原料，並利用粉化法而製造。詳細而言，非晶鐵基合金粉化粉末係藉由將上述熔融合金予以粉碎而製成粒子狀，並將獲得之粒子狀熔融合金(以下，亦稱為「熔融合金粒子」)進行快速冷卻而製造。 具有鐵基合金之合金組成的熔融合金，可藉由使具有鐵基合金之合金組成的鑄錠溶解而製造，或使各成分(各元素)溶解並混合而直接製造。
本揭示之鐵基合金係結晶鐵基合金粉化粉末之原料。 本揭示之鐵基合金(亦即，結晶鐵基合金粉化粉末之原料)的概念包括非晶鐵基合金粉化粉末、及非晶鐵基合金粉化粉末之原料(例如鑄錠)之兩者。 本揭示中，有時將結晶鐵基合金粉化粉末中之粒子稱為結晶鐵基合金粉化粒子，將非晶鐵基合金粉化粉末中之粒子稱為非晶鐵基合金粉化粒子。
藉由使用本揭示之鐵基合金作為原料，可製造展現較小保磁力(例如，於施加磁場40kA/m時之值為190A/m以下)之中值粒徑d50之範圍寬廣的結晶鐵基合金粉化粉末。故，可獲得中值粒徑d50之選擇自由度高的結晶鐵基合金粉化粉末。 獲得該效果的理由據認為係因為本揭示之鐵基合金具有上述組成式(1)表示之合金組成。以下詳細地說明。
結晶鐵基合金粉化粒子之中，有時會有大粒徑之粒子的保磁力相較於小粒徑之粒子更大的情況。就其理由而言，吾等考慮以下之理由。 結晶鐵基合金粉化粒子之原料即非晶鐵基合金粉化粒子，如前述，係藉由將熔融合金粒子快速冷卻而製造。此時，小粒徑之熔融合金粒子的比表面積大，故整體會快速地冷卻。因此，由小粒徑之熔融合金粒子容易獲得均質且非晶性高(亦即，合金組織中不存在結晶粒或結晶粒極度減少)的非晶鐵基合金粉化粒子。 但，大粒徑之熔融合金粒子的比表面積小，故相對地冷卻速度容易變慢，且粒子內部之冷卻速度比起粒子表面之冷卻速度亦容易變慢。其結果，由大粒徑之熔融合金粒子，有時會獲得具有不均質之非晶相、或一部分有結晶粒析出之非晶相的非晶鐵基合金粉化粒子。將如此之非晶鐵基合金粉化粒子進行熱處理時，合金組織中會生成粗大的結晶，其結果，有時會有獲得之結晶鐵基合金粉化粒子之保磁力變大的情況。 關於上述問題，據認為由於本揭示之鐵基合金具有組成式(1)表示之合金組成，故主要藉由Si、B、及Mo之作用，而將熔融合金粒子快速冷卻之階段中的非晶化效果(以下，亦稱為「快速冷卻效果」)優異。因此，據認為使用本揭示之鐵基合金時，即使由粒徑相對較大之熔融合金粒子，亦容易獲得均質且非晶性高的非晶鐵基合金粉化粒子。就其結果而言，據認為在將非晶鐵基合金粉化粉末進行熱處理而獲得的結晶鐵基合金粉化粉末時，可抑制大粒徑之粒子的保磁力變得過大。
另外，藉由使用本揭示之鐵基合金作為原料，亦可使結晶鐵基合金粉化粉末中之小粒徑之粒子的保磁力減小。據認為其理由如下。 結晶鐵基合金粉化粉末具有預定的粒徑分布。據認為在該結晶鐵基合金粉化粉末中，小粒徑之粒子相較於大粒徑之粒子更容易受到熱處理的影響。 關於此點，就組成式(1)表示之合金組成而言，將熔融合金粒子快速冷卻之階段中的非晶化效果優異。因此，就組成式(1)表示之合金組成而言，在將非晶鐵基合金粉化粉末進行熱處理的階段中，使非晶鐵基合金粉化粉末中之從小粒徑到大粒徑的各種大小之粒子之非晶組織均質地結晶化的效果優異。 故，據認為藉由使用本揭示之鐵基合金作為原料，也可使結晶鐵基合金粉化粉末中之小粒徑之粒子的保磁力減小。
基於以上之理由，據認為藉由使用本揭示之鐵基合金作為原料，可製造展現較小保磁力(例如，於施加磁場40kA/m時之值為190A/m以下)之中值粒徑d50之範圍寬廣的結晶鐵基合金粉化粉末。
＜組成式(1)表示之合金組成＞ 本揭示之鐵基合金具有下列組成式(1)表示之合金組成。 又，由本揭示之鐵基合金獲得結晶鐵基合金粉化粉末為止的過程中，合金組成不會變化。故，由本揭示之鐵基合金獲得之結晶鐵基合金粉化粉末亦具有下列組成式(1)表示之合金組成。
Fe100-a-b-c-d-e Cua Sib Bc (Mo1-α Nbα )d Cre …　組成式(1) 組成式(1)中，a、b、c、d、e、及α滿足0.1≦a≦1.5、13.0≦b≦15.0、8.0＜c＜12.0、0.5≦d＜4.0、0≦e≦2.0、10.0＜c+d＜13.5、0≦α≦0.9、及71.0≦100-a-b-c-d-e≦74.0。
(Fe) 組成式(1)表示之合金組成中，Fe為構成鐵基合金之主元素，係會對結晶鐵基合金粉化粉末之飽和磁化產生影響的元素。 組成式(1)中之「100-a-b-c-d-e」，表示合金組成中之Fe之含量(原子%)，並滿足71.0≦100-a-b-c-d-e≦74.0。 藉由「100-a-b-c-d-e」為71.0以上，結晶鐵基合金粉化粉末之飽和磁化得到改善。 藉由「100-a-b-c-d-e」為74.0以下，可獲得展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍寬廣的結晶鐵基合金粉化粉末。
(Cu) 組成式(1)表示之合金組成中，Cu係在將非晶鐵基合金粉化粉末進行熱處理而獲得結晶鐵基合金粉化粉末之階段中，對於奈米結晶粒之生成(亦即，bccFe-Si相之形成)有貢獻的元素。 組成式(1)中之「a」，表示合金組成中之Cu之含量(原子%)，並滿足0.1≦a≦1.5。藉此，可發揮上述Cu的添加效果，且結晶鐵基合金粉化粉末之保磁力會變小。 不滿足0.1≦a時(亦即，Cu之含量未達0.1原子%時)，無法獲得上述Cu的添加效果。 不滿足a≦1.5時(亦即，Cu之含量超過1.5原子%時)，會有結晶鐵基合金粉化粉末之飽和磁化降低之虞。 又，不滿足a≦1.5時，非晶鐵基合金粉化粉末中容易生成奈米結晶的核，該核會因熱處理而成長為粗大結晶，其結果，會有結晶鐵基合金粉化粉末之保磁力變得過大之虞。考量該等觀點，「a」滿足a≦1.5。「a」宜滿足a≦1.1，滿足a≦1.0更佳。
(Si) 組成式(1)表示之合金組成中，Si對於將熔融合金粒子快速冷卻之階段中的快速冷卻效果(亦即，非晶化的效果)有貢獻，且藉由在結晶鐵基合金粉化粒子中固溶於係奈米結晶粒之主成分的Fe，而對於磁致伸縮或磁異向性的減低有貢獻。 組成式(1)中之「b」，表示合金組成中之Si之含量(原子%)，並滿足13.0≦b≦15.0。藉此，結晶鐵基合金粉化粉末之保磁力會變小。 不滿足13.0≦b時(亦即，Si之含量未達13.0原子%時)、及不滿足b≦15.0時(亦即，Si之含量超過15.0原子%時)，皆會有獲得非晶鐵基合金粉化粉末之階段中的快速冷卻效果變小，容易析出微米級之粗大結晶粒的情況。其結果，有時會有結晶鐵基合金粉化粉末之保磁力變得過大的情況。
(B) 組成式(1)表示之合金組成中，B對於將熔融合金粒子快速冷卻之階段中的快速冷卻效果有貢獻，且藉由在結晶鐵基合金粉化粒子中固溶於係奈米結晶粒之主成分的Fe，而對於磁致伸縮或磁異向性的減低有貢獻。 組成式(1)中之「c」，表示合金組成中之B之含量(原子%)，並滿足8.0＜c＜12.0。藉此，結晶鐵基合金粉化粉末之保磁力會變小，且結晶鐵基合金粉化粉末之飽和磁化得到改善。 不滿足8.0＜c時(亦即，B之含量為8.0原子%以下時)，有時會有將熔融合金粒子快速冷卻之階段中的快速冷卻效果變小，容易析出粗大的結晶粒的情況。其結果，有時會有結晶鐵基合金粉化粉末之保磁力變得過大的情況。 不滿足c＜12.0時(亦即，B之含量為12.0原子%以上時)，由於係非磁性元素的B的比例變高，故會導致結晶鐵基合金粉化粉末之飽和磁化降低。
考量使展現較小保磁力之中值粒徑之範圍變得更寬的觀點、及更為提高飽和磁化的觀點，組成式(1)中之「c」宜滿足9.0≦c＜12.0，滿足10.0≦c＜12.0更佳。
(Mo、Nb) 組成式(1)表示之合金組成中，Mo為必要元素，係對於將熔融合金粒子快速冷卻之階段中的快速冷卻效果有貢獻，且對於結晶鐵基合金粉化粒子中之奈米結晶粒的粒徑均勻化有貢獻。故，在結晶鐵基合金粉化粒子中，Mo對於使展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍變寬的效果有貢獻。 組成式(1)表示之合金組成中，Nb為任意含有之元素。Nb具有與Mo類似的效果，但相較於Mo，使結晶鐵基合金粉化粒子中之展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍變寬的效果差。其理由尚不詳，但據認為與Nb相較於Mo有促進粒子在表面附近濃化的傾向有關。 組成式(1)中之「α」，意指Nb之含量相對於Mo及Nb之合計含量的比例。「α」滿足0≦α≦0.9。 就0≦α≦0.9而言，意指不含Nb，或當含有Nb時，意指Nb之含量相對於Mo及Nb之合計含量的比例為0.9以下。 如前述，Nb相較於Mo，使結晶鐵基合金粉化粒子中之展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍變寬的效果差。因此，組成式(1)中之「α」超過0.9時(例如，α＝1.0時，亦即，不含Mo但含有Nb時)，有時會有結晶鐵基合金粉化粉末中展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍變窄的情況。
組成式(1)中之「α」宜滿足0＜α(亦即，合金組成含有Mo及Nb之兩者)。滿足0＜α時，結晶鐵基合金粉化粉末中展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍變得更寬。 α更佳為0.1以上，尤佳為0.2以上。 又，α的上限更佳為0.8，尤佳為0.6，又更佳為0.5。
組成式(1)中之「d」表示合金組成中之Mo及Nb之合計含量(原子%)，並滿足0.5≦d＜4.0。藉此，結晶鐵基合金粉化粒子中展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍變寬，且結晶鐵基合金粉化粉末之飽和磁化得到改善。 不滿足0.5≦d時(亦即，Mo及Nb之合計含量未達0.5原子%時)，無法獲得上述Mo單獨的添加效果、或Mo及Nb的添加效果。 另一方面，不滿足d＜4.0時(亦即，Mo及Nb之合計含量為4.0原子%以上時)，相對地Fe之含量減少，其結果，結晶鐵基合金粉化粉末之飽和磁化容易降低。詳細而言，據認為相較於其他構成元素(例如，Si、B等)，Mo及Nb的原子量較大，故相較於其他構成元素，Mo及Nb的含量超過上限時對飽和磁化造成的影響大。
如前述，組成式(1)中之「d」滿足0.5≦d＜4.0，但考慮進一步改善結晶鐵基合金粉化粉末之飽和磁化的觀點，組成式(1)中之「d」宜滿足0.5≦d≦3.5。
又，組成式(1)中，「c」(亦即，B之含量(原子%))及「d」(亦即，Mo及Nb之合計含量(原子%))滿足10.0＜c+d＜13.5。藉此，結晶鐵基合金粉化粒子中展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍會變寬，且結晶鐵基合金粉化粉末之飽和磁化得到改善。 不滿足10.0＜c+d時，有時會有結晶鐵基合金粉化粉末中展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍變窄的情況。 不滿足c+d＜13.5時，相對地Fe之含量減少，其結果，會有結晶鐵基合金粉化粉末之飽和磁化降低之虞。
(Cr) 組成式(1)表示之合金組成中，Cr為任意含有之元素。 組成式(1)中之「e」表示合金組成中之Cr之含量(原子%)，並滿足0≦e≦2.0。藉此，結晶鐵基合金粉化粉末之飽和磁化得到改善。 不滿足e≦2.0時，有時會有結晶鐵基合金粉化粉末之飽和磁化劣化的情況。 e可為0，也可超過0(亦即，0＜e)。 為0＜e時，結晶鐵基合金粉化粉末之耐腐蝕性更為改善。 又，為0＜e時，Cr會作為用以除去係雜質之O的脫氧劑而發揮功能，其結果，結晶鐵基合金粉化粉末之保磁力更為降低。
組成式(1)中，e宜滿足0.5＜e≦2.0。 藉此，結晶鐵基合金粉化粉末之耐腐蝕性更為改善，且結晶鐵基合金粉化粉末之保磁力變得更小。
就鐵基合金而言，除組成式(1)表示之合金組成外，還可含有雜質。 作為雜質，例如可列舉S(硫)、O(氧)、N(氮)、C(碳)、P(磷)等。 S之含量宜為200質量ppm以下。 O之含量宜為5000質量ppm以下。 N之含量宜為1000質量ppm以下。 C之含量宜為1000質量ppm以下。 P之含量宜為1000質量ppm以下。
[鐵基合金鑄錠] 然後，針對係本揭示之鐵基合金之一態樣的鐵基合金鑄錠進行說明。 一態樣之鐵基合金鑄錠之合金組成，如前述，為組成式(1)表示之合金組成。 一態樣之鐵基合金鑄錠，例如可藉由將組成式(1)表示之合金組成中之各元素的原料利用一般的方法予以溶解並混合，然後利用一般的方法進行冷卻而製造。
[非晶鐵基合金粉化粉末] 然後，針對係本揭示之鐵基合金之另一態樣的非晶鐵基合金粉化粉末進行說明。 一態樣之非晶鐵基合金粉化粉末之合金組成，如前述，為組成式(1)表示之合金組成。 一態樣之非晶鐵基合金粉化粉末之合金組織，係實質上由非晶相構成。惟，一態樣之非晶鐵基合金粉化粉末之合金組織也可含有微量的結晶相。
＜合金組織中之結晶相的含有率＞ 非晶鐵基合金粉化粉末中，合金組織中之結晶相的含有率相對於合金組織之整體，宜為2體積%以下，更佳為1體積%以下，實質上為0體積%特佳。 非晶鐵基合金粉化粉末中之合金組織中之結晶相的含有率為2體積%以下時，將非晶鐵基合金粉化粉末進行熱處理而獲得之結晶鐵基合金粉化粉末時可獲得更低的保磁力。
非晶鐵基合金粉化粉末中之合金組織中之結晶相的含有率(CP)，可根據利用粉末X射線繞射獲致之X射線繞射光譜中來自非晶相之寬廣的繞射圖案之面積(AA)及來自結晶相之繞射強度最大的主峰之面積(AC)，依下式算出。 含有率(CP)(體積%)＝AC/(AC+AA)×100
本揭示中，粉末X射線繞射係如下述般進行。 首先，將成為測定對象之粉末(具體而言，非晶鐵基合金粉化粉末或結晶鐵基合金粉化粉末)進行壓粉，製作具有平坦面之X射線繞射用試樣。針對製得之X射線繞射用試樣的平坦面，進行粉末X射線繞射，得到X射線繞射光譜。 就粉末X射線繞射而言，係使用Cu-Kα線源之X射線繞射裝置(例如，Rigaku製RINT2000)，以0.02deg/step及2step/sec之條件在2θ為20～60℃之範圍內進行。
＜中值粒徑d50＞ 如前述，藉由將本揭示之鐵基合金(例如，非晶鐵基合金粉化粉末)作為原料使用，可製造展現較小保磁力(例如，於施加磁場40kA/m時之值為190A/m以下的保磁力)之中值粒徑d50之範圍寬廣的結晶鐵基合金粉化粉末。 據認為用以獲得結晶鐵基合金粉化粉末的熱處理不會影響粉末之粒度分布。故，據認為非晶鐵基合金粉化粉末之中值粒徑d50，即使在將非晶鐵基合金粉化粉末進行熱處理而獲得之結晶鐵基合金粉化粉末中亦得到維持。 非晶鐵基合金粉化粉末之中值粒徑d50(以下，亦簡稱為「d50」)並無特別限制。 非晶鐵基合金粉化粉末之d50，例如可為3.0μm以上35.0μm以下。
非晶鐵基合金粉化粉末之d50為3.0μm以上的話，使用結晶鐵基合金粉化粉末製得之磁芯(例如，壓粉磁芯、金屬複合磁芯等)中，可改善鐵基合金粒子之佔積率，藉此，可改善上述磁芯之飽和磁通密度及磁導率。非晶鐵基合金粉化粉末之d50宜為3.5μm以上，更佳為5.0μm以上，尤佳為8.5μm以上。 非晶鐵基合金粉化粉末之d50為35.0μm以下的話，使用結晶鐵基合金粉化粉末製得之磁芯中，可減低渦電流損失。藉此，可減低例如於500kHz以上之高頻條件使用上述磁芯時的磁芯損失。非晶鐵基合金粉化粉末之d50宜為28.0μm以下，更佳為20.0μm以下。
本揭示中，中值粒徑d50，意指利用雷射繞射法求得的體積基準之中值粒徑。 以下，例示利用雷射繞射法所為之非晶鐵基合金粉化粉末之中值粒徑d50的測定方法之一例。 針對非晶鐵基合金粉化粉末之整體，使用雷射繞射散射式粒度分布測定裝置(例如，堀場製作所製LA-920)，求出代表粒徑(μm)與從小粒徑側起之累積頻率(體積%)之關係的累積分布曲線(亦即，體積基準之累積分布曲線)。 從獲得之累積分布曲線讀取對應於累積頻率50體積%之粒徑，將該粒徑定義為非晶鐵基合金粉化粉末之中值粒徑d50。
＜(d90-d10)/d50＞ 非晶鐵基合金粉化粉末的(d90-d10)/d50宜為1.00以上4.00以下。 (d90-d10)/d50的數值越小，意指粒徑變異越小。 關於d50如前述。 d10，意指前述累積分布曲線中對應於累積頻率10體積%之粒徑，d90，意指前述累積分布曲線中對應於累積頻率90體積%之粒徑。
＜氧化被膜＞ 非晶鐵基合金粉化粉末也可於各粒子之表層部含有氧化被膜。 將各粒子之表層部含有氧化被膜之態樣的非晶鐵基合金粉化粉末進行熱處理時，可獲得各粒子之表層部含有氧化被膜之態樣的結晶鐵基合金粉化粉末。
非晶鐵基合金粉化粉末含有氧化被膜時，在非晶鐵基合金粉化粉末、及藉由將非晶鐵基合金粉化粉末進行熱處理而獲得之結晶鐵基合金粉化粉末中，可獲得防鏽效果，且可防止無用的氧化。藉此，非晶鐵基合金粉化粉末及結晶鐵基合金粉化粉末之保存性得到改善。 又，非晶鐵基合金粉化粉末含有氧化被膜時，結晶鐵基合金粉化粉末中粒子間的絕緣性得到改善，其結果，係磁芯損失之主要原因之一的渦電流損失減低。 考量更有效地獲得上述氧化被膜之效果的觀點，氧化被膜之厚度宜為2nm以上。
又，考量不易妨礙因奈米結晶化所獲致之磁特性改善效果的觀點、及使用結晶鐵基合金粉化粉末製造磁芯時之成形性的觀點，氧化被膜之厚度的上限宜為50nm。
＜非晶鐵基合金粉化粉末之製造方法之一例(製法A)＞ 以下，例示用以製造非晶鐵基合金粉化粉末之製造方法之一例(以下，稱為「製法A」)。 製法A包括利用粉化法獲得非晶鐵基合金粉化粉末的步驟。 就粉化法而言，如前述，係藉由將熔融合金進行粉碎而製成粒子狀，並將獲得之熔融合金粒子快速冷卻，而製造熔融合金粉末的方法。 依據粉化法，容易形成表層部含有氧化被膜的非晶鐵基合金粉化粉末。
又，依據粉化法，可獲得具有由曲面包圍而成之形狀(例如，球形、近似球形的形狀、淚滴型形狀、葫蘆型形狀等)的非晶鐵基合金粉化粒子。 將該非晶鐵基合金粉化粒子進行熱處理而獲得之結晶鐵基合金粉化粒子，亦具有由曲面包圍而成的形狀(例如，球形、近似球形的形狀、淚滴型形狀、葫蘆型形狀等)。
粉化法並無特別限制，可使用氣體粉化法、水粉化法、轉盤粉化法(disk atomization method)、高速旋轉水流粉化法、高速燃燒火焰粉化法等公知的方法。 就粉化法而言，考量容易獲得非晶鐵基合金的觀點，宜為熔融原料之微粉化性能優異，且能以103 ℃/秒以上(更佳為105 ℃/秒以上)之速度冷卻的粉化法。
就水粉化法而言，係藉由利用從噴嘴噴射出的高壓水使流下的熔融原料成為飛沫而製成粉末狀，且亦利用該高壓水來進行粉末狀之熔融原料的冷卻，而獲得非晶鐵基合金粉化粉末(以下，亦簡稱為「粉末」)的方法。 就氣體粉化法而言，係藉由利用從噴嘴噴射出的鈍性氣體將熔融原料製成粉末狀，並將已成為粉末狀之熔融原料予以冷卻，而得到粉末的方法。氣體粉化法中之冷卻可列舉：利用高壓水所為之冷卻、利用設置於粉化裝置之下部的水槽所為之冷卻、使其掉落到流水中所為之冷卻等。 就高速旋轉水流粉化法而言，係使用內周面為圓筒面之冷卻容器，使冷卻液沿著內周面邊旋轉邊流下而呈層狀地形成冷卻液層，並使熔融原料掉落到冷卻液層，而使其粉末化、冷卻，以得到粉末的方法。 就高速燃燒火焰粉化法而言，係藉由利用高速燃燒器將火焰以超音速或接近音速之速度並以火焰噴射(flame jet)的形式噴射出，而將熔融原料製成粉末狀，並藉由利用以水等作為冷卻介質之快速冷卻機構使已成為粉末狀之熔融原料冷卻，而得到粉末的方法。關於高速燃燒火焰粉化法，例如可參照日本特開2014-136807號。
考量冷卻效率優異，可相對較容易地獲得非晶鐵基合金的觀點，粉化法宜為轉盤粉化法、高速旋轉水流粉化法、或高速燃燒火焰粉化法。 又，使用水粉化法或氣體粉化法時，宜使用超過50MPa的高壓水。
[結晶鐵基合金粉化粉末] 本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末具有前述組成式(1)表示之合金組成，並具有含有平均粒徑40nm以下之奈米結晶粒之合金組織。
本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末，展現較小保磁力之中值粒徑d50之範圍寬廣。 就獲得該效果的理由而言，據認為係因為本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末具有上述組成式(1)表示之合金組成所致。詳細內容如前述。 本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末之合金組成的較佳態樣，與前述本揭示之鐵基合金之合金組成的較佳態樣同樣。
＜奈米結晶粒＞ 本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末中，藉由奈米結晶粒之平均粒徑為40nm以下，保磁力會變小。 奈米結晶粒之平均粒徑超過40nm的話，奈米結晶粒之粒徑的調整變得困難，保磁力會變大。 奈米結晶粒之平均粒徑宜為35nm以下，更佳為30nm以下。
另一方面，奈米結晶粒之平均粒徑宜為5nm以上。藉此，容易獲得所要求之磁特性。
本揭示中，奈米結晶粒之平均粒徑係如下述般求得。 奈米結晶粒具有微細結晶結構，據認為一個奈米結晶粒為單結晶。因此，本說明書中，將結晶粒之大小作為奈米結晶粒之平均粒徑處理。 具體而言，首先，將本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末進行壓粉，製作具有平坦面之X射線繞射用試樣。針對製得之X射線繞射用試樣的平坦面，進行粉末X射線繞射，得到X射線繞射光譜。 就粉末X射線繞射而言，係使用Cu-Kα線源之X射線繞射裝置(例如，Rigaku製RINT2000)，以0.02deg/step及2step/sec之條件在2θ為20～60℃之範圍內進行。 使用獲得之X射線繞射光譜中的bccFe-Si[繞射面(110)]之峰部，依以下所示之謝樂(Scherrer)公式求出結晶粒之大小D。 將獲得之結晶粒之大小D定義為奈米結晶粒之平均粒徑。
D＝(K･λ)/(βcosθ)　…　謝樂公式 D表示結晶粒之大小，K表示謝樂常數，具體而言為0.9，λ表示X射線之波長，β表示繞射面(110)之峰部的半高寬，θ表示布拉格角(Bragg angle：繞射角2θ的一半)。
在後述實施例中，就所有試樣而言，X射線繞射光譜中之繞射強度最大的主峰均在2θ＝45°附近，且為bccFe-Si[繞射面(110)]之峰部。
如上述，奈米結晶粒含有bccFe-Si。 奈米結晶粒也可更含有FeB系化合物。
＜合金組織中之結晶相的含有率＞ 就本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末而言，合金組織中之結晶相的含有率相對於合金組織整體，宜為30體積%以上。此處所稱結晶相的概念包括前述奈米結晶粒。 合金組織中之結晶相的含有率為30體積%以上時，可進一步減少結晶鐵基合金粉化粉末之磁致伸縮。 合金組織中之結晶相的含有率的上限並無特別限制。磁致伸縮有時也會受到結晶相與非晶相之平衡的影響。考慮此點的話，合金組織中之結晶相的含有率的上限例如可為95體積%，也可為90體積%以下。
結晶鐵基合金粉化粉末之合金組織中之結晶相的含有率的測定方法，與前述非晶鐵基合金粉化粉末之合金組織中之結晶相的含有率的測定方法同樣。
＜保磁力＞ 本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末中，於施加磁場40kA/m時之保磁力宜為190A/m以下，更佳為130A/m以下，尤佳為60A/m以下。 於施加磁場40kA/m時之保磁力的下限並無特別限制，考量本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末之製造適性的觀點，下限可為5A/m，也可為10A/m。 此外，施加磁場40kA/m相當於施加磁場500Oe。
＜飽和磁化＞ 本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末中，於施加磁場800kA/m時之飽和磁化宜為110emu/g以上。 又，本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末中，於施加磁場800kA/m時之飽和磁化的上限係取決於Fe之組成量而定。
＜中值粒徑d50＞ 如前述，本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末，展現較小保磁力(例如，於施加磁場40kA/m時之值為190A/m以下的保磁力)之中值粒徑d50之範圍寬廣。 因此，本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末之d50並無特別限制。 本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末中之d50的示例及較佳範圍，分別與前述非晶鐵基合金粉化粉末中之d50的示例及較佳範圍同樣。
＜(d90-d10)/d50＞ 本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末中之(d90-d10)/d50的較佳範圍，與前述非晶鐵基合金粉化粉末中之(d90-d10)/d50的較佳範圍同樣。
＜氧化被膜＞ 本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末也可於各粒子之表層部含有氧化被膜。 因含有氧化被膜所獲致之效果，如非晶鐵基合金粉化粉末之項目中的說明。 可含於本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末中之氧化被膜的較佳厚度，與可含於非晶鐵基合金粉化粉末中之氧化被膜的較佳厚度同樣。
＜較佳用途＞ 以上所說明之本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末尤其適合作為磁芯用之材料。 就磁芯而言，可列舉壓粉磁芯、金屬複合磁芯等。
使用本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末獲得之磁芯，可理想地使用於電感器、雜訊濾波器、抗流線圈、變壓器、電抗器(reactor)等。
如前述，本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末可在寬廣的d50之範圍內獲得較小的保磁力。故，將本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末作為磁芯之原料使用時，磁芯之原料的選擇自由度(詳細而言，d50的選擇自由度)提高。 又，本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末的保磁力小，故對於電感器、雜訊濾波器、抗流線圈、變壓器、電抗器等的特性改善有貢獻。
＜結晶鐵基合金粉化粉末之製造方法之一例(製法X)＞ 以下，例示用以製造本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末之製造方法之一例(以下，稱為「製法X」)。 製法X包含如下步驟：藉由對前述係本揭示之鐵基合金之一態樣的非晶鐵基合金粉化粉末施以熱處理，而獲得本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末。
獲得本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末之步驟的較佳態樣為如下之態樣：對前述係本揭示之鐵基合金之一態樣的非晶鐵基合金粉化粉末，按照順序施以分級及熱處理，或按照順序施以熱處理及分級，以獲得本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末。 該態樣中，分級可在熱處理之前實施，亦可在熱處理之後實施。於熱處理之前進行分級時，在熱處理之後也可進行分級(亦即，可按照順序施以分級、熱處理、及分級)。
如前述，就本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末而言，展現較小保磁力(例如，於施加磁場40kA/m時之值為190A/m以下的保磁力)之中值粒徑d50之範圍寬廣。該效果係因原料即鐵基合金中之合金組成(亦即，組成式(1)表示之合金組成)所獲致的效果。 故，即使獲得本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末之步驟包含分級的情況，仍可減少藉由分級所除去之粒子。 故，製法X係生產性優異的結晶鐵基合金粉化粉末之製造方法。
(熱處理) 熱處理之條件可適當調整成使利用熱處理獲得之結晶鐵基合金粉化粒子中之奈米結晶粒之平均粒徑成為40nm以下的條件。 就熱處理而言，例如可使用批次式電氣爐、網帶式連續電氣爐等公知的加熱爐實施。
熱處理條件的調整，例如可藉由調整升溫速度、最高到達溫度(保持溫度)、於最高到達溫度之保持時間等來進行。 升溫速度例如為1℃/h～200℃/h，宜為3℃/h～100℃/h。 最高到達溫度(保持溫度)亦取決於成為熱處理對象之非晶鐵基合金粉化粒子之合金組織(亦即，實質上由非晶相構成之合金組織)的結晶化溫度，例如為450℃～550℃，宜為470℃～520℃。 於最高到達溫度之保持時間例如為1分鐘～3小時，宜為30分鐘～2小時。
非晶鐵基合金粉化粒子之合金組織的結晶化溫度，可藉由使用差示掃描熱量分析裝置(DSC：Differential Scanning Calorimeter)，於室溫(RT)至600℃之溫度範圍內以600℃/hr之升溫速度進行熱分析來求得。
進行熱處理之環境並無特別限制。 進行熱處理之環境可列舉大氣環境、鈍性氣體(氮氣、氬氣等)環境、真空環境等。
將利用熱處理獲得之結晶鐵基合金粉化粉末冷卻的方法並無特別限制。 冷卻的方法可列舉爐冷、空冷等。 又，也可對利用熱處理獲得之結晶鐵基合金粉化粉末噴吹鈍性氣體而強制地冷卻。
(分級) 分級的方法可列舉使用篩實施的方法、使用分級裝置實施的方法、將該等予以組合的方法等。 就分級裝置而言，例如可列舉離心力型氣流式分級機、電磁式篩振動器等公知的分級裝置。 離心力型氣流式分級機中，例如藉由調整分級轉子(classifying rotor)之轉速及風量來調整d50、粒徑2μm以下之粒子的比例等。 電磁式篩振動器中，例如藉由適當選擇篩的網目來調整d50、粒徑2μm以下之粒子的比例等。
使用離心力型氣流式分級機的粉末分級中，係分級之對象的粉末受到因高速旋轉之分級轉子形成的渦流所致之離心力、與從外部的吹風器供給予之氣流的阻力。藉此，上述粉末分為離心力顯著作用的大粒子之群、與阻力顯著作用的小粒子之群。 離心力可藉由改變分級轉子之轉速來調整，阻力可藉由改變來自吹風器之風量而輕易地調整。藉由調整離心力與阻力之平衡，可將上述粉末分級成預定的粒度。 將上述小粒子之群回收時，係從上述粉末除去大粒子之群。以下，亦將該態樣之分級稱為「過切(overcut)」。 將上述大粒子之群回收時，係從上述粉末除去小粒子之群。以下，亦將該態樣之分級稱為「底切(undercut)」。
分級宜包括使用篩實施的第1分級、及在第1分級後使用離心力型氣流式分級機實施的第2分級。 該態樣中之第2分級宜包括過切，包括過切及底切之兩者更佳，包括按照順序實施過切及底切的操作尤佳。
第1分級中之篩的孔目可適當選擇。 就孔目而言，考量進一步減少第1分級所需時間的觀點，例如為90μm以上，宜為150μm以上，尤佳為212μm以上。 就孔目的上限而言，考量進一步減小施於第2分級使用之裝置的負荷的觀點，例如為300μm，宜為250μm。 本說明書中所稱孔目，意指JIS Z8801-1所規定的公稱孔目。 第2分級中，離心力型氣流式分級機的分級轉子之轉速，例如為500rpm(revolution per minute)以上，宜為1000rpm以上。分級轉子之轉速的上限亦取決於離心力型氣流式分級機的性能，但轉速越大則粉末中之小徑的粒子越多，故例如為5000rpm，宜為4000rpm，尤佳為3000rpm。 第2分級中，供給至離心力型氣流式分級機的粉末之供給速度，例如為0.5kg/h以上，宜為1kg/h以上，尤佳為2kg/h以上。粉末之供給速度的上限取決於離心力型氣流式分級機的分級處理能力。 第2分級中，離心力型氣流式分級機中之氣流的風量，例如為0.5m3 /s以上，宜為1.0m3 /s以上，尤佳為2.0m3 /s以上。氣流的風量的上限取決於離心力型氣流式分級機之吹風器的能力。
[磁芯] 本揭示之磁芯含有前述本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末、及使上述結晶鐵基合金粉化粉末黏著的黏結劑。 就黏結劑而言，宜為選自由環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、二甲苯樹脂、苯二甲酸二烯丙酯樹脂、聚矽氧樹脂、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺、及水玻璃構成之群組中之至少1種。
本揭示之磁芯中，相對於結晶鐵基合金粉化粉末100質量份，黏結劑之含量宜為1質量份～10質量份，為1質量份～7質量份更佳，為1質量份～5質量份尤佳。 黏結劑之含量為1質量份以上時，粒子間之絕緣性及磁芯之強度更為改善。 黏結劑之含量為10質量份以下時，磁芯之磁特性更為改善。
本揭示之磁芯之形狀並無特別限制，可因應目的適當選擇。 本揭示之磁芯之形狀可列舉環形(例如，圓環狀、矩形框狀等)、棒狀等。
本揭示之磁芯例如可利用下列方法製造。 藉由將本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末與黏結劑之混合物填充至成形模具內，並利用油壓壓製成形機等以約1～2GPa之成形壓力進行加壓，而獲得成形體。混合物可更含有硬脂酸鋅等潤滑劑。 藉由將獲得之成形體於例如200℃～未達結晶化溫度之溫度熱處理約1小時，以使黏結劑硬化，而得到磁芯。 此時的熱處理環境可為鈍性氣體環境，亦可為氧化氣體環境。
係本揭示之磁芯之一例的金屬複合磁芯，例如可藉由將線圈埋設於本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末與黏結劑之混合物中並成形為一體而製造。成形為一體可利用射出成形等公知的成形方法來進行。
又，本揭示之磁芯也可含有本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末以外之其他金屬粉末。 其他金屬粉末可列舉軟磁性粉末，具體而言，可列舉非晶鐵基合金粉化粉末、純Fe粉末、Fe-Si合金粉化粉末、Fe-Si-Cr合金粉化粉末等。 其他金屬粉末之d50相較於本揭示之結晶鐵基合金粉化粉末之d50，可更小亦可更大也可為同等，可因應目的適當選擇。 [實施例]
以下，例示本揭示之實施例，但本揭示並不限定於下列實施例。
[試樣No.1～28] ＜鑄錠的製作＞ 稱量Fe、Cu、Si、B、和Nb及Mo中之至少其中一者、以及Cr作為原料，放入氧化鋁坩堝中並配置於高頻感應加熱裝置之真空腔室內，將真空腔室內抽真空。然後，於減壓狀態在鈍性氣體環境(Ar)中，利用高頻感應加熱使各原料熔解混合，然後進行冷卻，藉此，得到具有下列合金組成A～G之鑄錠。 各鑄錠之組成係利用ICP發光分析法進行分析。 合金組成A～G之中，合金組成A及D係不包含在組成式(1)表示之合金組成之範圍內的比較例之合金組成，其他合金組成係包含於組成式(1)表示之合金組成之範圍內的實施例之合金組成。
(合金組成A～G) A(比較例)：Fe74.4 Cu1.0 Si13.5 B7.6 Nb2.5 Cr1.0 B(實施例)：Fe72.5 Cu1.0 Si13.5 B9.0 Mo3.0 Cr1.0 C(實施例)：Fe72.5 Cu1.0 Si13.5 B11.0 Mo1.0 Cr1.0 D(比較例)：Fe72.5 Cu1.0 Si13.5 B9.0 Nb3.0 Cr1.0 E(實施例)：Fe72.5 Cu1.0 Si13.5 B9.0 Mo1.5 Nb1.5 Cr1.0 F(實施例)：Fe73.0 Cu1.0 Si13.5 B9.0 Mo1.3 Nb1.5 Cr0.7 G(實施例)：Fe71.0 Cu1.0 Si15.5 B9.0 Mo1.3 Nb1.3 Cr1.0
Fe100-a-b-c-d-e Cua Sib Bc (Mo1-α Nbα )d Cre …　組成式(1) 組成式(1)中，a、b、c、d、e、及α滿足0.1≦a≦1.5、13.0≦b≦15.0、8.0＜c＜12.0、0.5≦d＜4.0、0≦e≦2.0、10.0＜c+d＜13.5、0≦α≦0.9、及71.0≦100-a-b-c-d-e≦74.0。
此外，其後之步驟的操作幾乎不會影響鐵基合金之組成。 故，可認為鑄錠之組成即使在非晶鐵基合金粉化粉末及結晶鐵基合金粉化粉末中亦得到維持。
＜非晶鐵基合金粉化粉末之製造＞ 將鑄錠於1300～1700℃進行再熔解，利用粉化法使獲得之熔融合金粉末化，藉此，得到由非晶鐵基合金粒子構成之非晶鐵基合金粉化粉末。 此處，就粉化法而言，針對合金組成A～D使用水粉化法，針對合金組成E～G使用高速燃燒火焰粉化法。 水粉化法中，噴霧介質即水的溫度設定為20℃，上述水的噴射壓設定為100MPa。 又，高速燃燒火焰粉化法中，將從噴射構件噴射出之火焰噴射的溫度設定為1300℃，係原料之熔融合金的垂下速度設定為5kg/min。使用水作為冷卻介質，將該冷卻介質(水)利用冷卻構件製成液體霧氣並噴射出。熔融合金的冷卻速度係藉由使水的噴射量成為4.5公升/min～7.5公升/min來調整。
＜分級＞ 將上述獲得之非晶鐵基合金粉化粉末(分級前之非晶鐵基合金粉化粉末)如下述般進行分級，得到表1中之各試樣。 試樣No.5、6、11及16係僅實施了下列第1分級(亦即，使用篩之分級)的試樣。 試樣No.1～4、7～10、12～15、及17～28係按照順序實施了下列第1分級及下列第2分級的試樣。
(使用篩之分級(第1分級)) 首先，作為全部試樣所共通的第1分級，係藉由使上述獲得之分級前之非晶鐵基合金粉化粉末通過孔目250μm之篩，而從非晶鐵基合金粉化粉末除去粗大的粒子群。
將第1分級後之非晶鐵基合金粉化粉末與樹脂予以混合，並使獲得之混合物硬化。藉由對於獲得之硬化物施以拋光及離子研磨，而形成平滑面。利用穿透式電子顯微鏡(TEM：Transmission Electron Microscope)以50萬倍觀察獲得之平滑面中之存在有非晶鐵基合金粒子的部位，且進行組成映射(composition mapping)。 其結果，在所有試樣中之非晶鐵基合金粒子中，均確認到於粒子之表層部存在厚度2nm以上30nm以下之氧化被膜。 又，利用歐傑電子分光法(日本電子製JAMP-7830F)進行氧化被膜的鑑別，結果所有試樣中之氧化被膜均含有Fe、Si、Cu、及B。
(利用離心力型氣流式分級機所為之分級(第2分級)) 試樣No.1～4、7～10、12～15、及17～28中，使用離心力型氣流式分級機(日清工程製TC-15)，對第1分級後之非晶鐵基合金粉化粉末實施第2分級。 詳細而言，如表1所示般調整吹風器之風量、分級轉子之轉速、及粉末供給速度，並利用過切態樣之第2分級，從第1分級後之非晶鐵基合金粉化粉末除去大粒子之群。
＜各種測定＞ 針對分級後之各試樣，利用前述方法求出d10、d50、d90及(d90-d10)/d50。 又，針對各試樣，以前述「非晶鐵基合金粉化粉末」項目中之「合金組織中之結晶相的含有率」項目所記載之測定條件，測定利用粉末X射線繞射所為之X射線繞射光譜。X射線繞射光譜中，存在來自結晶相之繞射峰部時判斷為「有」結晶相，不存在來自結晶相之繞射峰部時，判斷為「無」結晶相。 以上之結果顯示於表1。
[表1]
又，使用掃描型顯微鏡(SEM：Scanning Electron Microscope，日立製作所製S-4700)，以100～5000倍觀察分級後之各試樣(亦即，經分級後的非晶鐵基合金粒子)。 其結果，各試樣中之各粒子的形狀係由曲面包圍而成的形狀。詳細而言，所有試樣均含有球形的粒子、近似球形之形狀的粒子、淚滴型形狀的粒子、及葫蘆型形狀的粒子。
使用差示掃描熱量分析裝置(Rigaku製DSC8270)，將分級後之各試樣(亦即，經分級後的非晶鐵基合金粉化粒子)以10℃/分鐘之速度升溫，得到DSC曲線。 從獲得之DSC曲線求出各試樣之結晶化溫度。 結果顯示於表2。
此外，下列熱處理幾乎不會影響粒子之粒度分布。 故，可認為分級後之各試樣的粒度分布(詳細而言，d10、d50、d90、及(d90-d10)/d50)即使在熱處理後之各試樣中亦得到維持。
＜熱處理＞ 使用電熱處理爐，對分級後之各試樣(惟，試樣No.10除外)實施表2所示之條件(升溫速度、保持溫度KT、保持時間、環境、及氧氣濃度)的熱處理。就該熱處理而言，係將10g各試樣(惟，試樣No.10除外)放入氧化鋁製的坩堝中，並於將該坩堝放入電熱處理爐之狀態進行。 此處，保持溫度KT意指熱處理中之最高到達溫度，保持時間意指於最高到達溫度(亦即，保持溫度KT)保持的時間。 於N2 環境下之熱處理，係邊將N2 氣導入至電熱處理爐內邊進行。 氧氣濃度意指熱處理之環境中之氧氣濃度(體積%)。氧氣濃度係利用配置於電熱處理爐內之氧氣濃度計進行測定。 N2 環境中之氧氣濃度係藉由調整導入至電熱處理爐內之N2 氣流量來調整。 熱處理後(詳細而言係保持時間後)，停止電熱處理爐之加熱，將各試樣(惟，試樣No.10除外)進行爐冷。
藉由上述熱處理，以熱處理後之試樣(惟，試樣No.10除外)的形式，得到結晶鐵基合金粉化粉末。 未對分級後之試樣No.10(亦即，非晶鐵基合金粉化粉末)實施上述熱處理。 表2中係將試樣No.10作為參考例。
＜奈米結晶粒之平均粒徑的測定＞ 針對各熱處理後之試樣(惟，試樣No.10除外)，利用前述方法測定粒子之組織內所含的奈米結晶粒之平均粒徑(nm)。 結果顯示於表2。
又，針對各熱處理後之試樣(惟，試樣No.10除外)，利用前述方法測定結晶鐵基合金粉化粉末之合金組織中之結晶相的含有率。 其結果，所有試樣中結晶鐵基合金粉化粉末之合金組織中之結晶相的含有率均為50～80體積%之範圍。
＜飽和磁化及保磁力的測定＞ 針對熱處理後之各試樣，實施磁測定並得到磁滯曲線(hysteresis loop)，從獲得之磁滯曲線分別求出於施加磁場800kA/m時之飽和磁化(emu/g)、及於施加磁場40kA/m時之保磁力(A/m)。 磁測定係使用VSM(Vibrating Sample Magnetometer(振動試樣型磁力計)，東英工業製VSM-5)實施。 結果顯示於表2。
[表2]
如表2所示，可確認到實施例及比較例的飽和磁化均為110emu/g以上。
然後，根據表2之結果，針對每種結晶鐵基合金粉化粉末之合金組成(A～G)，將d50與保磁力的關係圖表化。 圖1係表示結晶鐵基合金粉化粉末中每種合金組成(A～G)之d50與保磁力之關係的圖表。 圖1中，A～G分別意指合金組成A～G。
另外，根據圖1，依下式針對每種結晶鐵基合金粉化粉末之合金組成(A～G)估算展現190A/m以下之保磁力之d50之範圍的寬廣度(概算值)。結果顯示於表3。 展現190A/m以下之保磁力之d50之範圍的寬廣度(概算值)＝展現190A/m以下之保磁力之d50之最大值-展現190A/m以下之保磁力之d50之最小值。
[表3]
如圖1及表3所示，可確認到實施例之結晶鐵基合金粉化粉末(亦即，由具有合金組成B、C、及E～G之鐵基合金獲得的結晶鐵基合金粉化粉末)相較於比較例之結晶鐵基合金粉化粉末(亦即，由具有合金組成A及D之鐵基合金獲得的結晶鐵基合金粉化粉末)，前者展現190A/m以下之保磁力之d50之範圍更寬廣。 又，如圖1所示，可確認到實施例之結晶鐵基合金粉化粉末相較於比較例之結晶鐵基合金粉化粉末，前者保磁力的最小值亦較小。
詳細而言，合金組成A(比較例)係不含Mo，B含量未達下限，且Fe含量超過上限的組成。亦即，合金組成A不滿足組成式(1)中之71.0≦100-a-b-c-d-e≦74.0、0≦α≦0.9、及8.0＜c＜12.0。如圖1及表3所示，合金組成A(比較例)中，展現190A/m以下之保磁力之d50之範圍的寬廣度為0μm(亦即，不存在展現190A/m以下之保磁力之d50)。 相較於合金組成A(比較例)，合金組成D(比較例)的Fe含量及B含量滿足規定，但不含Mo。亦即，合金組成D滿足組成式(1)中之71.0≦100-a-b-c-d-e≦74.0、及8.0＜c＜12.0，但不滿足0≦α≦0.9。合金組成D(比較例)中，雖然存在展現190A/m以下之保磁力之d50之範圍，但相較於實施例群，展現190A/m以下之保磁力之d50之範圍變窄。 合金組成B(實施例)係將合金組成D(比較例)中之Nb置換成相同原子%之Mo的組成。合金組成B(實施例)相較於合金組成D(比較例)，前者展現190A/m以下之保磁力之d50之範圍變寬。
合金組成C(實施例)係相較於合金組成B(實施例)增加了B含量，且減少了Mo含量的組成。合金組成C(實施例)相較於合金組成B(實施例)，前者展現190A/m以下之保磁力之d50之範圍更寬。又，由表2可知：相較於合金組成B(實施例)，合金組成C(實施例)的飽和磁化亦優異。 合金組成E(實施例)係將合金組成B(實施例)中之一部分Mo置換成Nb的組成。合金組成E(實施例)相較於合金組成B(實施例)，前者展現90A/m以下之保磁力之d50之範圍更寬。
＜磁致伸縮常數的評價＞ 關於粉末，係難以直接測定磁致伸縮常數。 於是，針對具有與結晶鐵基合金粉化粉末之組織同樣組織的薄帶，進行磁致伸縮常數的測定，以作為用以推測結晶鐵基合金粉化粉末之磁致伸縮常數的替代試驗，。 詳細而言，針對前述各合金組成A～G分別使用具有各合金組成之鑄錠，利用單輥法製作厚度15μm、寬度5mm之非晶鐵基合金薄帶。單輥法中之快速冷卻係在Ar氣中進行。藉由將獲得之非晶鐵基合金薄帶以表4所示之條件進行熱處理，得到結晶鐵基合金薄帶。
[表4]
獲得之各結晶鐵基合金薄帶，在組織內均含有50體積%～80體積%之範圍的平均粒徑40nm以下之奈米結晶粒。 測定各結晶鐵基合金薄帶之磁致伸縮常數，結果所有結晶鐵基合金薄帶的磁致伸縮常數均在0～+5×10-6 之範圍內。 故，據推測熱處理後之各試樣(亦即，結晶鐵基合金粉化粉末)亦具有同樣的磁致伸縮常數。
＜磁芯的製作＞ 對於表2中之試樣No.21(具有合金組成E之結晶鐵基合金粉化粉末)100質量份(25.00g)，添加作為黏結劑之粉末狀的聚矽氧樹脂5質量份(1.25g)並混合。將獲得之混合粉填充至成形模具內，利用油壓壓製成形機施以400MPa的加壓，藉此形成混練物。將獲得之成形體在200℃熱處理1小時。 藉由上述處理可獲得外徑13.5mm×內徑7.7mm×高度2.0mm之圓環狀的磁芯。
-磁芯損失- 將上述環狀體之磁芯作為被測定物，對於該被測定物捲繞初級繞組與次級繞組各18匝。於該狀態利用岩通計測(股)公司製B-H analyzer SY-8218，以最大磁通密度30mT、頻率2MHz之條件在室溫測定上述環狀體之磁芯的磁芯損失(kW/m3 )。 其結果，磁芯損失(kW/m3 )為2400kW/m3 。
-佔積率(相體密度；%)- 從由圓環狀之磁芯之重量及體積算出的磁芯密度A、由氣體置換法求出的結晶鐵基合金粉化粉末與聚矽氧樹脂之混合粉的密度B、結晶鐵基合金粉化粉末的密度C、聚矽氧樹脂的密度D、混合粉中之結晶鐵基合金粉化粉末的重量E、及混合粉中之聚矽氧樹脂的重量F，依下式算出佔積率P。 P＝A/B×V×100(%) A：磁芯密度(×103 kg/m3 ) B：混合粉的密度(×103 kg/m3 ) C：結晶鐵基合金粉化粉末的密度(×103 kg/m3 ) D：聚矽氧樹脂的密度(×103 kg/m3 ) E：混合粉中之結晶鐵基合金粉化粉末的重量(kg) F：混合粉中之聚矽氧樹脂的重量(kg) V：結晶鐵基合金粉化粉末相對於混合粉整體的體積比 惟，V＝(E/C)/[(E/C)+(F/D)] 其結果，於上述圓環狀之磁芯中的佔積率(相體密度；%)為68%。
2017年8月7日提申之日本專利申請2017-152561號之揭示、及2017年9月1日提申之日本專利申請2017-168311號之揭示的全部內容援引於本說明書中以作參照。 本說明書所記載之全部文獻、專利申請、及技術規格，係和援引各個文獻、專利申請、及技術規格以作參照而具體且分別標記的情形同程度地援引於本說明書中以作參照。
[圖1]係表示結晶鐵基合金粉化粉末中每種合金組成(A～G)之d50與保磁力之關係的圖表。

Claims (12)

  1. 一種鐵基合金，係使用於結晶鐵基合金粉化粉末之製造，並具有下列組成式(1)表示之合金組成； Fe100-a-b-c-d-e Cua Sib Bc (Mo1-α Nbα )d Cre …　組成式(1) 組成式(1)中，a、b、c、d、e、及α滿足0.1≦a≦1.5、13.0≦b≦15.0、8.0＜c＜12.0、0.5≦d＜4.0、0≦e≦2.0、10.0＜c+d＜13.5、0≦α≦0.9、及71.0≦100-a-b-c-d-e≦74.0。
  2. 如申請專利範圍第1項之鐵基合金，其中，該組成式(1)中，d滿足0.5≦d≦3.5。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之鐵基合金，其中，該組成式(1)中，e滿足0.5＜e≦2.0。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之鐵基合金，其中，該組成式(1)中，α滿足0＜α≦0.9。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之鐵基合金，其中，該組成式(1)中，c滿足10.0≦c＜12.0。
  6. 一種結晶鐵基合金粉化粉末，具有下列組成式(1)表示之合金組成，且具有含有平均粒徑40nm以下之奈米結晶粒之合金組織； Fe100-a-b-c-d-e Cua Sib Bc (Mo1-α Nbα )d Cre …　組成式(1) 組成式(1)中，a、b、c、d、e、及α滿足0.1≦a≦1.5、13.0≦b≦15.0、8.0＜c＜12.0、0.5≦d＜4.0、0≦e≦2.0、10.0＜c+d＜13.5、0≦α≦0.9、及71.0≦100-a-b-c-d-e≦74.0。
  7. 如申請專利範圍第6項之結晶鐵基合金粉化粉末，其中，於施加磁場40kA/m時之保磁力為190A/m以下。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之結晶鐵基合金粉化粉末，其中，該組成式(1)中，d滿足0.5≦d≦3.5。
  9. 如申請專利範圍第6或7項之結晶鐵基合金粉化粉末，其中，該組成式(1)中，e滿足0.5＜e≦2.0。
  10. 如申請專利範圍第6或7項之結晶鐵基合金粉化粉末，其中，該組成式(1)中，α滿足0＜α≦0.9。
  11. 如申請專利範圍第6或7項之結晶鐵基合金粉化粉末，其中，該組成式(1)中，c滿足10.0≦c＜12.0。
  12. 一種磁芯，含有：如申請專利範圍第6至11項中任一項之結晶鐵基合金粉化粉末，及使該結晶鐵基合金粉化粉末黏著的黏結劑； 該黏結劑係選自由環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、二甲苯樹脂、苯二甲酸二烯丙酯樹脂、聚矽氧樹脂、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺、及水玻璃構成之群組中之至少1種。
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