TWI577809B - 軟磁性粉末、壓粉磁心及磁性元件 - Google Patents

軟磁性粉末、壓粉磁心及磁性元件 Download PDF

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TWI577809B TW102110749A TW102110749A TWI577809B TW I577809 B TWI577809 B TW I577809B TW 102110749 A TW102110749 A TW 102110749A TW 102110749 A TW102110749 A TW 102110749A TW I577809 B TWI577809 B TW I577809B
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Description

軟磁性粉末、壓粉磁心及磁性元件
本發明係關於一種軟磁性粉末、壓粉磁心及磁性元件。
近年來，筆記型電腦之類之移動機器之小型化、輕量化明顯。又，筆記型電腦之性能正謀求不遜色於桌上型電腦之性能之程度的提高。
如上所述，為謀求移動機器之小型化及高性能化，開關電源之高頻化成為必需。因此，開關電源之驅動頻率之高頻化進展至數100 kHz左右。又，伴隨其，移動機器所內蔵之扼流圏或電感器等磁性元件之驅動頻率亦必需向高頻化之應對。
例如，於專利文獻1中，揭示有一種包含含有Fe、M(其中，M係選自Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W中之至少1種之元素)、Si、B、C之非晶質合金之薄帶。又，揭示有一種藉由積層該薄帶並實施沖裁加工等而製造之磁心。期待藉由此種磁心而謀求交流磁性特性之提高。
然而，由薄帶製造之磁心於磁性元件之驅動頻率進而高頻化之情形時，無法避免由於渦電流而導致之焦耳損失(渦電流損失)之明顯增大。
為解決此種問題而使用對軟磁性粉末與結合材料(黏合劑)之混合物進行加壓、成形而成的壓粉磁心。
另一方面，由非晶質合金材料所構成之軟磁性粉末之固有電阻值較高，故而以包含此種軟磁性粉末之磁心可謀求渦電流損失之抑制。其結果，可使高頻下之鐵損降低。特別是Fe基非晶質合金之飽和磁通密度較高，故作為磁性器件用之軟磁性材料有用。
然而，Fe基非晶質合金之磁應變較高，故有如下問題：於特定頻率下產生響笛，並且阻礙磁性特性之提高(例如低矯頑磁力化及高磁導率化)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-182594號公報
本發明之目的在於提供一種用作磁心時可兼顧鐵損之降低與磁性特性之提高的軟磁性粉末、使用該軟磁性粉末製造之壓粉磁心、及包含該壓粉磁心之磁性元件。
上述目的係藉由下述之本發明而達成。
本發明之軟磁性粉末之特徵在於：其係由組成為Fe100-a-b-c-dMnaSibBcCd(a、b、c、d均為原子%)，其中0.1≦a≦10、3≦b≦15、3≦c≦15、0.1≦d≦3之非晶質合金材料所構成。
藉此，可藉由降低非晶質合金材料之磁應變而獲得用作磁心時能高度兼顧鐵損之降低與磁性特性之提高的軟磁性粉末。
於本發明之軟磁性粉末中，上述非晶質合金材料較佳為滿足0.05≦c/(a+b)≦1.5之關係。
藉此，可確實地降低非晶質合金材料之熔點而不會由於B之 添加而阻礙磁性特性之提高。
於本發明之軟磁性粉末中，上述非晶質合金材料較佳為滿足6≦b+c≦30之關係。
藉此，可高度兼顧非晶質合金材料之鐵損之降低與磁性特性之提高而不會招致飽和磁通密度之明顯降低。
於本發明之軟磁性粉末中，上述非晶質合金材料較佳為滿足0.01≦d/(a+b)≦0.3之關係。
藉此，可一面維持優異之磁性特性，一面確實地實現非晶質合金材料之非晶質化及軟磁性粉末之球形化。
於本發明之軟磁性粉末中，平均粒徑較佳為3 μm以上、100 μm以下。
藉此，可使渦電流流過之路徑變短，因此可獲得渦電流損失得到充分抑制之壓粉磁心。
於本發明之軟磁性粉末中，矯頑磁力較佳為4[Oe]以下。
藉此，可確實地抑制磁滯損，從而可充分降低鐵損。
於本發明之軟磁性粉末中，含氧率以質量比計較佳為150 ppm以上、3000 ppm以下。
藉此，可使軟磁性粉末成為能高度兼顧鐵損、磁性特性及耐候性者。
本發明之壓粉磁心之特徵在於包含如下軟磁性粉末，該軟磁性粉末係由合金組成以Fe100-a-b-c-dMnaSibBcCd(a、b、c、d均為原子%)表示，且滿足0.1≦a≦10、3≦b≦15、3≦c≦15、及0.1≦d≦3之關係之非晶質合金材料所構成。
藉此，可獲得高度兼顧低鐵損與高磁性特性之壓粉磁心。
本發明之磁性元件之特徵在於包含本發明之壓粉磁心。
藉此，可獲得小型且高性能之磁性元件。
10、20‧‧‧扼流圏
11、21‧‧‧壓粉磁心
12、22‧‧‧導線
圖1係表示應用有本發明之磁性元件之第1實施形態的扼流圏之模式圖(平面圖)。
圖2係表示應用有本發明之磁性元件之第2實施形態的扼流圏之模式圖(穿透立體圖)。
圖3係表示表1所示之飽和磁通密度、磁導率及矯頑磁力與軟磁性粉末中之Mn之含有率的關係之圖。
以下，基於隨附圖式所示之較佳實施形態而對本發明之軟磁性粉末、壓粉磁心及磁性元件進行詳細說明。
[軟磁性粉末]
本發明之軟磁性粉末係由合金組成以Fe100-a-b-c-dMnaSibBcCd(a、b、c、d均為原子%)表示，且滿足0.1≦a≦10、3≦b≦15、3≦c≦15、及0.1≦d≦3之關係之非晶質合金材料所構成的粉末。
此種軟磁性粉末係Fe基非晶質合金粉末，因此渦電流損失較小，飽和磁通密度較高，並且由於含有Mn，故而矯頑磁力較低且磁導率較高。因此，藉由使用該軟磁性粉末，可獲得高頻下之鐵損較小且小型化容易之壓粉磁心。
以下，對軟磁性粉末進行進一步詳細說明。
如上所述，本發明之軟磁性粉末係由合金組成以Fe100-a-b-c-dMnaSibBcCd(a、b、c、d均為原子%)表示之非晶質合金材料所構成的粉末。並且，a、b、c、d滿足0.1≦a≦10、3≦b≦15、3≦c≦15、及0.1≦d≦3之關係。
於各元素中，Mn(錳)係為降低非晶質合金材料之磁應變而發 揮作用。藉由磁應變之降低，矯頑磁力亦降低。藉此，磁滯損減少，鐵損降低，因此變得有利於高頻區域下之鐵損之降低。又，伴隨著磁應變之降低，磁導率上升，對外部磁場之響應性提高。
此種現象產生之原因雖未明確，但可認為原因在於：Mn之原子尺寸非常接近Fe之原子尺寸，藉由Mn之原子可容易地取代Fe之原子，因此可相對容易地降低磁應變而不會由於含有一定量之Mn而阻礙非晶質之原子配置。因此，認為其可謀求低矯頑磁力化及高磁導率化。然而，過量之Mn之添加招致飽和磁通密度之降低，因此Mn添加量下之磁通密度之設定較為重要。
又，Mn比Si容易氧化，因此於軟磁性粉末之製造時會於表面析出氧化錳。可認為，該氧化錳傾向於以散佈於粒子表面上之方式析出，且次於Mn容易氧化之元素之氧化物(例如氧化矽等)以填充其間隙之方式析出。如上所述，粒子表面由包含不同組成之氧化物的不連續之析出物所覆蓋，因此粒子表面之絕緣性提高，粒子間電阻增大。藉此，獲得可製造磁通密度及磁導率較高，且渦電流損失較小之壓粉磁心之軟磁性粉末。
非晶質合金材料中之Mn之含有率a滿足0.1≦a≦10之關係。若Mn之含有率a低於上述下限值，則磁應變之降低受到限定，而無法兼顧鐵損之降低與磁性特性之提高。另一方面，若Mn之含有率a高於上述上限值，則阻礙非晶質化，並且飽和磁通密度降低，仍無法兼顧鐵損之降低與磁性特性之提高。
又，Mn之含有率a較佳為滿足0.5≦a≦9之關係，更佳為滿足0.7≦a≦8.5之關係，進而較佳為滿足1≦a≦8之關係。
於各元素中，Si(矽)有助於提高非晶質合金材料之磁導率。又，藉由添加一定量之Si，可提高非晶質合金材料之固有電阻 值，因此可抑制軟磁性粉末之渦電流損失。進而，藉由添加一定量之Si亦可降低矯頑磁力。
非晶質合金材料中之Si之含有率b滿足3≦b≦15之關係。若Si之含有率b低於上述下限值，則無法充分提高非晶質合金材料之磁導率及固有電阻值，從而無法充分實現對外部磁場之響應性提高或渦電流損失之降低。另一方面，若Si之含有率b高於上述上限值，則阻礙非晶質化，並且飽和磁通密度降低，從而無法兼顧鐵損之降低與磁性特性之提高。
又，Si之含有率b較佳為滿足4.5≦b≦13之關係，更佳為滿足5.5≦b≦12.5之關係，進而較佳為滿足6≦b≦11.5之關係。
於各元素中，B(硼)可降低非晶質合金材料之熔點而使非晶質化變得容易。因此，可提高非晶質合金材料之固有電阻值，從而可抑制軟磁性粉末之渦電流損失。
非晶質合金材料中之B之含有率c滿足3≦c≦15之關係。若B之含有率c低於上述下限值，則無法充分降低非晶質合金材料之熔點，非晶質化變得困難。另一方面，若B之含有率c高於上述上限值，則仍無法充分降低非晶質合金材料之熔點，非晶質化變得困難，並且飽和磁通密度降低。
又，B之含有率c較佳為滿足4.5≦c≦13之關係，更佳為滿足5.5≦c≦12.5之關係，進而較佳為滿足6.5≦c≦11.5之關係。
於各元素中，C(碳)可降低非晶質合金材料之熔融時之黏性而使非晶質化及粉末化變得容易。因此，可進一步提高非晶質合金材料之固有電阻值，並且提高軟磁性粉末之球形度，若使用該軟磁性粉末製造壓粉磁心，則粒子間之間隙變小而可提高填充率。又，可高效率地製造粒徑一致之軟磁性粉末及小徑之軟磁性 粉末。
非晶質合金材料中之C之含有率d滿足0.1≦d≦3之關係。若C之含有率d低於上述下限值，則熔融非晶質合金材料時之黏性過高，而使軟磁性粉末成為異形。因此，無法充分提高製造壓粉磁心時之填充性，從而無法充分提高壓粉磁心之飽和磁通密度或磁導率。另一方面，若C之含有率d高於上述上限值，則阻礙非晶質化而使矯頑磁力增加。
又，C之含有率d較佳為滿足0.5≦d≦2.8之關係，更佳為滿足0.7≦d≦2.6之關係，進而較佳為滿足1.2≦d≦2.5之關係。
再者，Si之含有率b與B之含有率c之和(b+c)較佳為滿足6≦b+c≦30的關係，更佳為滿足12≦b+c≦28之關係，進而較佳為滿足15≦b+c≦25之關係。藉由以滿足該關係之方式添加Si及B，可高度兼顧非晶質合金材料之鐵損之降低與磁性特性之提高而不會招致飽和磁通密度之明顯降低。
又，Si之含有率b與B之含有率c及C之含有率d較佳為滿足b>c>d之關係。藉此，可獲得更高程度兼顧了低鐵損與高磁性特性之軟磁性粉末。
另一方面，Mn之含有率a相對於上述和(b+c)之比例較佳為滿足0.01≦a/(b+c)≦3之關係，更佳為滿足0.03≦a/(b+c)≦2之關係，進而較佳為滿足0.05≦a/(b+c)≦1之關係。藉此，由Mn之添加獲得之磁應變之降低與利用Si及B獲得之固有電阻值之上升不會相互抵消而可謀求最佳化。其結果，可謀求渦電流損失之最小化。又，於非晶質合金材料之熔融時，氧化錳與氧化矽兩者於熔點較低之狀態下確實地析出，而可確實地實現軟磁性粉末之粒子表面之絕緣性之提高。藉此，獲得可確實地製造磁通密度及磁 導率較高，且渦電流損失較小之壓粉磁心的軟磁性粉末。
又，B之含有率c相對於Mn之含有率a與Si之含有率b之和(a+b)的比例較佳為滿足0.05≦c/(a+b)≦1.5之關係，更佳為滿足0.07≦c/(a+b)≦1.2之關係，進而較佳為滿足0.1≦c/(a+b)≦1之關係。藉此，可確實地降低非晶質合金材料之熔點而不會由於B之添加而阻礙磁性特性之提高。其結果，獲得可確實地製造磁通密度及磁導率較高，且渦電流損失較小之壓粉磁心之軟磁性粉末。
又，C之含有率d相對於Mn之含有率a與Si之含有率b之和(a+b)的比例較佳為滿足0.01≦d/(a+b)≦0.3之關係，更佳為滿足0.02≦d/(a+b)≦0.25之關係，進而較佳為滿足0.03≦d/(a+b)≦0.2之關係。藉此，可一面維持優異之磁性特性，一面確實地實現非晶質合金材料之非晶質化及軟磁性粉末之球形化。
進而，Mn之含有率a相對於B之含有率c與C之含有率d之和(c+d)的比例較佳為滿足0.01≦a/(c+d)≦1之關係，更佳為滿足0.03≦a/(c+d)≦0.85之關係，進而較佳為滿足0.05≦a/(c+d)≦0.7之關係。藉此，可高度兼顧磁性特性之提高與非晶質化。
再者，Mn、Si、B、C以外之剩餘部分係Fe或不可避免之元素。
Fe係非晶質合金材料之主成分，較大地影響軟磁性粉末之基本之磁性特性或機械特性。
又，不可避免之元素係原料或軟磁性粉末之製造時無意混入之元素。不可避免之元素並無特別限定，可列舉：O(氧)、N(氮)、P(磷)、S(硫)、Al(鋁)等。混入量雖根據原料或製造方法而不同，但較佳為未達0.1原子%，更佳為0.05原子%以下。
又，本發明之軟磁性粉末之平均粒徑較佳為3 μm以上、100 μm以下，更佳為4 μm以上、80 μm以下，進而較佳為5 μm以上、60 μm以下。藉由使用此種粒徑之軟磁性粉末，可使渦電流流過之路徑變短，因此可獲得渦電流損失得到充分抑制之壓粉磁心。
再者，平均粒徑係藉由雷射繞射法而求出以質量基準計累積量成為50%時之粒徑。
又，於軟磁性粉末之平均粒徑低於上述下限值之情形時，對軟磁性粉末進行加壓、成形時之成形性降低，因此有獲得之壓粉磁心之密度降低，飽和磁通密度或磁導率降低之虞。另一方面，於軟磁性粉末之平均粒徑高於上述上限值之情形時，壓粉磁心中渦電流流過之路徑變長，因此有渦電流損失增大之虞。
又，軟磁性粉末之粒度分佈較佳為儘量較窄。具體而言，若軟磁性粉末之平均粒徑為上述範圍內，則最大粒徑較佳為200 μm以下，更佳為150 μm以下。藉由將軟磁性粉末之最大粒徑控制於上述範圍內，可使軟磁性粉末之粒度分佈變得更窄，而消除渦電流損失局部增加等問題。
再者，所謂上述之最大粒徑，係指以質量基準計累積量成為99.9%時之粒徑。
又，將軟磁性粉末之粒子之短徑設為S[μm]，長徑設為L[μm]時，S/L所定義之縱橫比之平均值較佳為0.4~1左右，更佳為0.7~1左右。此種縱橫比之軟磁性粉末之形狀變得相對接近球形，因此壓粉成形時之填充率得到提高。其結果，可獲得飽和磁通密度及磁導率較高之壓粉磁心。
再者，所謂上述長徑，係指於粒子之投影影像中可取得之最大長度，所謂上述短徑，係指正交於該最大長度之方向上之最大 長度。
又，本發明之軟磁性粉末之視密度較佳為3 g/cm3以上，更佳為3.5 g/cm3以上。於使用視密度如此般大之軟磁性粉末製造壓粉磁心之情形時，各粒子之填充率變高，因此可獲得密度特別高之壓粉磁心。藉此，可獲得磁導率及磁通密度特別高之壓粉磁心。
再者，本發明中之視密度係以JIS Z 2504所規定之方法進行測定。
又，本發明之軟磁性粉末藉由具有如上所述之合金組成，可謀求較佳為低至4 Oe(318 A/m)以下、更佳為低至1.5 Oe(119 A/m)以下之低矯頑磁力化。藉由謀求至此種範圍之低矯頑磁力化，可確實地抑制磁滯損，從而可充分降低鐵損。
再者，軟磁性粉末之飽和磁通密度只要儘量大即可，但較佳為0.8 T以上，更佳為1.0 T以上。若軟磁性粉末之飽和磁通密度為上述範圍內，則可使壓粉磁心充分小型化而不會降低性能。
再者，本發明之軟磁性粉末較佳為以質量比計含氧率為150 ppm以上、3000 ppm以下，更佳為200 ppm以上、2500 ppm以下，進而較佳為200 ppm以上、1500 ppm以下。藉由將含氧率抑制於上述範圍內，可使軟磁性粉末成為能高度兼顧鐵損、磁性特性及耐候性者。即，於含氧率低於上述下限值之情形時，由於於軟磁性粉末之粒子上未形成適度厚度之氧化物覆膜等原因，故而有軟磁性粉末之粒子間絕緣性降低，鐵損增大，或耐候性降低之虞，另一方面，於含氧率高於上述上限值之情形時，有氧化物覆膜變得過厚，磁性特性相應降低之虞。
磁性粉末中之含氧率例如可藉由原子吸光分析裝置、ICP(Inductively Coupled Plasma，感應耦合電漿)發光分光分析裝 置、氧氮同時分析裝置等而進行測定。
以上之類之軟磁性粉末例如可藉由霧化法(例如，水霧化法、氣體霧化法、高速旋轉水流霧化法等)、還原法、羰基化法、粉碎法等各種粉末化法而製造。
其中，本發明之軟磁性粉末較佳為藉由霧化法而製造者，更佳為藉由高速旋轉水流霧化法而製造者。霧化法係使熔融金屬(熔液)碰撞於以高速噴射之流體(液體或氣體)，藉此將熔液微粉化並加以冷卻，而製造金屬粉末(軟磁性粉末)之方法。藉由利用此種霧化法製造軟磁性粉末，可高效率地製造極微小之粉末。又，獲得之粉末之粒子形狀藉由表面張力之作用而變得接近球形狀。因此，可獲得製造壓粉磁心時填充率較高者。即，可獲得能製造磁導率及飽和磁通密度較高之壓粉磁心之軟磁性粉末。
再者，於使用水霧化法作為霧化法之情形時，所噴射之霧化水之壓力並無特別限定，較佳為設為75 MPa以上、120 MPa以下(750 kgf/cm2以上、1200 kgf/cm2以下)之程度，更佳為設為90 MPa以上、120 MPa以下(900 kgf/cm2以上、1200 kgf/cm2以下)之程度。
又，霧化水之水溫亦無特別限定，較佳為設為1℃以上、20℃以下之程度。
進而，霧化水係以於熔液之滴落路徑上具有頂點，且外徑朝向下方遞減之圓錐狀進行噴射。該情形時，霧化水形成之圓錐之頂角θ較佳為10~40°左右，更佳為15~35°左右。藉此，可確實地製造如上所述之組成之軟磁性粉末。
又，根據水霧化法(特別是高速旋轉水流霧化法)，可特別迅速地冷卻熔液。因此，可獲得於廣泛之合金組成中非晶質化度較 高之軟磁性粉末。
又，於霧化法中冷卻熔液時之冷卻速度較佳為1×104℃/s以上，更佳為1×105℃/s以上。藉由此種急速之冷卻，可保持熔液狀態下之原子序列，即各種原子均勻混合之狀態不變直至固化，因此可獲得非晶質化度特別高之軟磁性粉末，並且軟磁性粉末之粒子間之組成比不均得到抑制。其結果，可獲得均質且磁性特性較高之軟磁性粉末。
又，由非晶質合金材料所構成之軟磁性粉末較佳為實施有退火處理者。該退火處理中之加熱條件較佳為非晶質合金材料之結晶化溫度Tx-250℃以上且未達Tx×5分鐘以上、120分鐘以下之範圍，更佳為非晶質合金材料之結晶化溫度Tx-100℃以上且未達Tx×10分鐘以上、60分鐘以下之範圍。藉由在此種加熱條件下實施退火處理，可使由非晶質合金材料所構成之軟磁性粉末退火，而緩和由粉末製造時產生之急冷凝固導致之殘留應力。藉此，可緩和伴隨著殘留應力之非晶質軟磁性粉末之應變，而使磁性特性得到提高。
再者，對於以上述方式獲得之軟磁性粉末，根據需要亦可進行分級。作為分級之方法，例如可列舉篩選分級、慣性分級、離心分級之類之乾式分級；沈澱分級之類之濕式分級等。
又，根據需要，亦可對獲得之軟磁性粉末進行造粒。
[壓粉磁心及磁性元件]
本發明之磁性元件可應用於扼流圏、電感器、噪音濾波器、電抗器(reactor)、變壓器、馬達、發電機之類之具備磁心之各種磁性元件。又，本發明之壓粉磁心可應用於具備該等磁性元件之磁心。
以下，作為磁性元件之一例，代表性地說明2種扼流圏。
<第1實施形態>
首先，對應用有本發明之磁性元件之第1實施形態之扼流圏進行說明。
圖1係表示應用有本發明之磁性元件之第1實施形態的扼流圏之模式圖(平面圖)。
圖1所示之扼流圏10包含環狀(環形狀)之壓粉磁心11與捲繞於該壓粉磁心11上之導線12。此種扼流圏10通常被稱為磁環線圈。
壓粉磁心11係將混合本發明之軟磁性粉末、結合材料(黏合劑)及有機溶劑而獲得之混合物供應給成形模，並且進行加壓、成形而獲得者。
作為壓粉磁心11之製作中所用的結合材料之構成材料，例如可列舉：聚矽氧系樹脂、環氧系樹脂、酚系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、聚苯硫醚系樹脂等有機黏合劑；磷酸鎂、磷酸鈣、磷酸鋅、磷酸錳、磷酸鎘之類之磷酸鹽、矽酸鈉之類之矽酸鹽(水玻璃)等無機黏合劑等，尤佳為熱硬化性聚醯亞胺或環氧系樹脂。該等樹脂材料係藉由加熱而容易硬化，並且耐熱性優異者。因此，可提高壓粉磁心11之製造容易性及耐熱性。
又，結合材料相對於軟磁性粉末之比例根據所製作之壓粉磁心11的目標之磁通密度或所容許之渦電流損失等而略有不同，但較佳為0.5質量%以上、5質量%以下之程度，更佳為1質量%以上、3質量%以下之程度。藉此，可使軟磁性粉末之各粒子彼此確實地絕緣，同時於某程度上確保壓粉磁心11之密度，而防止壓粉磁心11之磁導率明顯降低。其結果，可獲得磁導率更高，且損失更低之壓粉磁心11。
又，作為有機溶劑，若為可溶解結合材料者，則無特別限定，例如可列舉：甲苯、異丙醇、丙酮、甲基乙基酮、氯仿、乙酸乙酯等各種溶劑。
再者，於上述混合物中，根據需要亦可以任意之目的添加各種添加劑。
藉由如上之結合材料而被覆軟磁性粉末之表面。藉此，軟磁性粉末之各粒子分別藉由絕緣性之結合材料而絕緣，因此即便賦予壓粉磁心11於高頻率下變化之磁場，因相對於該磁場變化之電磁感應產生之伴隨電動勢之感應電流亦僅及於各粒子之相對較窄之區域。因此，可較小地抑制由於該感應電流而導致之焦耳損失。
又，因該焦耳損失招致壓粉磁心11之發熱，故亦可藉由抑制焦耳損失而減少扼流圏10之發熱量。
另一方面，作為導線12之構成材料，可列舉導電性較高之材料，例如可列舉Cu、Al、Ag、Au、Ni等金屬材料或包含此種金屬材料之合金等。
再者，較佳為於導線12之表面上包含具有絕緣性之表面層。藉此，可確實地防止壓粉磁心11與導線12之短路。
作為此種表面層之構成材料，例如可列舉各種樹脂材料等。
繼而，對扼流圏10之製造方法進行說明。
首先，混合本發明之軟磁性粉末、結合材料、各種添加劑、及有機溶劑，而獲得混合物。
繼而，乾燥混合物而獲得塊狀之乾燥體後，粉碎該乾燥體，藉此形成造粒粉。
繼而，將該混合物或造粒粉成形為欲製作之壓粉磁心之形 狀，而獲得成形體。
作為該情形之成形方法，並無特別限定，例如可列舉加壓成形、擠出成形、射出成形等方法。再者，該成形體之形狀尺寸係估計以後之加熱成形體時之收縮量而決定。
繼而，藉由對獲得之成形體進行加熱而使結合材料硬化，獲得壓粉磁心11。此時，加熱溫度雖根據結合材料之組成等而略有不同，但於結合材料由有機黏合劑所構成之情形時，較佳為設為100℃以上、500℃以下之程度，更佳為設為120℃以上、250℃以下之程度。又，加熱時間雖根據加熱溫度而不同，但設為0.5小時以上、5小時以下之程度。
藉由以上，可獲得對本發明之軟磁性粉末進行加壓、成形而成之壓粉磁心(本發明之壓粉磁心)11及沿此種壓粉磁心11之外周面捲繞導線12而成之扼流圏(本發明之磁性元件)10。此種扼流圏10成為長期之耐蝕性優異，且高頻區域下之損失(鐵損)較小之低損失者。
又，根據本發明之軟磁性粉末，可容易獲得磁性特性優異之壓粉磁心11。藉此，可容易地實現壓粉磁心11之磁通密度之提高、伴隨其之扼流圏10之小型化或額定電流之增大、及發熱量之降低。即，獲得高性能之扼流圏10。
<第2實施形態>
繼而，對應用有本發明之磁性元件之第2實施形態之扼流圏進行說明。
圖2係表示應用有本發明之磁性元件之第2實施形態的扼流圏之模式圖(穿透立體圖)。
以下，對第2實施形態之扼流圏進行說明，但分別以與上述 第1實施形態之扼流圏之不同點為中心進行說明，關於相同之事項，省略其說明。
如圖2所示，本實施形態之扼流圏20係將成形為線圈狀之導線22埋設於壓粉磁心21之內部而成者。即，扼流圏20係以壓粉磁心21鑄模導線22而成。
此種形態之扼流圏20容易獲得相對小型者。並且，於製造此種小型之扼流圏20之情形時，磁導率及磁通密度較大且損失較小之壓粉磁心21更有效地發揮其作用、效果。即，可獲得雖然更為小型，但可應對大電流之低損失、低發熱之扼流圏20。
又，因導線22埋設於壓粉磁心21之內部，故於導線22與壓粉磁心21之間難以產生間隙。因此，亦可抑制由於壓粉磁心21之磁應變而導致之振動，從而抑制伴隨著該振動之噪音之產生。
於製造如上所述之本實施形態之扼流圏20之情形時，首先，於成形模之模穴內配置導線22，並且以本發明之軟磁性粉末填充模穴內。即，以包含導線22之方式填充軟磁性粉末。
繼而，對導線22與軟磁性粉末一起進行加壓而獲得成形體。
繼而，以與上述第1實施形態相同之方式對該成形體實施熱處理。藉此獲得扼流圏20。
以上，基於較佳之實施形態對本發明之軟磁性粉末、壓粉磁心及磁性元件進行了說明，但本發明並不受其限定。
例如，於上述實施形態中，作為本發明之軟磁性粉末之應用例，對壓粉磁心進行了說明，但應用例並不受其限定，例如亦可為磁性流體、磁性屏蔽片材、磁頭等磁性元件。
[實施例]
繼而，對本發明之具體之實施例進行說明。
1.壓粉磁心及扼流圏之製造 (樣品No.1)
[1]首先，利用高頻感應爐熔融原材料，並且藉由高速旋轉水流霧化法(各表中，記載為「SWAP」)進行粉末化，從而獲得軟磁性粉末。繼而，使用網眼150 μm之標準篩進行分級。將獲得之軟磁性粉末之合金組成示於表1。
[2]繼而，對獲得之軟磁性粉末進行粒度分佈測定。再者，該測定係藉由雷射繞射方式之粒度分佈測定裝置(Microtrac，HRA9320-X100，日機裝股份有限公司製造)而進行。然後，自粒度分佈求出軟磁性粉末之平均粒徑。
[3]繼而，混合獲得之軟磁性粉末、環氧樹脂(結合材料)、甲苯(有機溶劑)，而獲得混合物。再者，環氧樹脂之添加量相對於軟磁性粉末100質量份，設為2質量份。
[4]繼而，攪拌獲得之混合物後，於溫度60℃下加熱1小時而進行乾燥，獲得塊狀之乾燥體。繼而，將該乾燥體倒在網眼500 μm之篩子上，粉碎乾燥體而獲得造粒粉末。
[5]繼而，將獲得之造粒粉末填充於成形模中，並基於下述之成形條件而獲得成形體。
<成形條件>
．成形方法：加壓成形
．成形體之形狀：環狀
．成形體之尺寸：外徑28 mm、內徑14 mm、厚度10.5 mm
．成形壓力：20 t/cm2(1.96 GPa)
[6]繼而，於大氣環境中，將成形體於溫度450℃下加熱0.5小時，而使結合材料硬化。藉此獲得壓粉磁心。
[7]繼而，使用獲得之壓粉磁心，並基於以下之製作條件製作圖1所示之扼流圏(磁性元件)。
<線圈製作條件>
．導線之構成材料：Cu
．導線之線徑：0.5 mm
．捲繞數(磁導率測定時)：7轉
．捲繞數(鐵損測定時)：1次側30轉、2次側30轉
(樣品No.2~12)
分別使用表1所示者作為軟磁性粉末，除此以外，以與樣品No.1相同之方式獲得壓粉磁心，並且使用該壓粉磁心獲得扼流圏。
(樣品No.13~21)
分別使用表2所示者作為軟磁性粉末，除此以外，以與樣品No.1相同之方式獲得壓粉磁心，並且使用該壓粉磁心獲得扼流圏。
(樣品No.22~30)
分別使用表3所示者作為軟磁性粉末，除此以外，以與樣品No.1相同之方式獲得壓粉磁心，並且使用該壓粉磁心獲得扼流圏。
(樣品No.31~39)
分別使用表4所示者作為軟磁性粉末，除此以外，以與樣品No.1相同之方式獲得壓粉磁心，並且使用該壓粉磁心獲得扼流圏。
(樣品No.2a、6a~9a)
使用水霧化法(各表中，記載為「W-atm」)而代替高速旋轉水流霧化法，除此以外，以與樣品No.2、6~9相同之方式獲得壓粉磁心，並且使用該壓粉磁心獲得扼流圏。
再者，於各表中，將各樣品No.之軟磁性粉末中，相當於本發明者表示為「實施例」，而將不相當於本發明者表示為「比較例」。
2.軟磁性粉末、壓粉磁心及扼流圏之評價 2.1軟磁性粉末之含氧率之測定
關於各實施例及各比較例中獲得之軟磁性粉末，藉由氧氮同時分析裝置(LECO公司製造，TC-136)而測定其含氧率。
2.2扼流圏之磁性特性之測定
關於各實施例及各比較例中獲得之扼流圏，基於以下之測定條件測定各自之磁導率μ'、鐵損(磁芯損耗Pcv)、矯頑磁力及飽和磁通密度。
<測定條件>
．測定頻率：100 kHz、1000 kHz
．最大磁通密度：50 mT
．測定裝置：交流磁性特性測定裝置(岩通計股份有限公司製造，B-H分析儀SY8258)
以上，將評價結果示於表1~4。
由表1~4可明確地確認，於各實施例中獲得之扼流圏之飽和磁通密度及磁導率兩者相對較高，而矯頑磁力相對較低。即，可確認該等扼流圏成為可高度兼顧低鐵損與高磁性特性者。
此處，將表1所示之飽和磁通密度、磁導率及矯頑磁力與軟磁性粉末中之Mn之含有率的關係示於圖3。由圖3亦可確認，於各實施例中獲得之扼流圏可高度兼顧低鐵損與高磁性特性。
另一方面，可確認，於各比較例中獲得之扼流圏之飽和磁通密度或磁導率之任一者均相對較低，或矯頑磁力相對較高。即，可確認該等扼流圏難以兼顧低鐵損與高磁性特性。

Claims (8)

  1. 一種軟磁性粉末，其特徵在於：其係由組成為Fe100-a-b-c-dMnaSibBcCd(a、b、c、d均為原子%)，其中0.1≦a≦10、3≦b≦15、3≦c≦15、1.07≦d≦3、0.05≦c/(a+b)≦1.462、及0.02≦d/(a+b)≦0.3之非晶質合金材料所構成。
  2. 如請求項1之軟磁性粉末，其中上述非晶質合金材料滿足b>c>d之關係。
  3. 如請求項1或2之軟磁性粉末，其中上述非晶質合金材料滿足6≦b+c≦30之關係。
  4. 如請求項1或2之軟磁性粉末，其中平均粒徑為3μm以上、100μm以下。
  5. 如請求項1或2之軟磁性粉末，其中矯頑磁力為4[Oe]以下。
  6. 如請求項1或2之軟磁性粉末，其中含氧率以質量比計為150ppm以上、3000ppm以下。
  7. 一種壓粉磁心，其特徵在於含有由合金組成以Fe100-a-b-c-dMnaSibBcCd(a、b、c、d均為原子%)表示，且滿足0.1≦a≦10、3≦b≦15、3≦c≦15、1.07≦d≦3、0.05≦c/(a+b)≦1.462、及0.02≦d/(a+b)≦0.3之關係的非晶質合金材料所構成之軟磁性粉末。
  8. 一種磁性元件，其特徵在於包含如請求項7之壓粉磁心。
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