JP7702238B2 - Soft magnetic alloy powder, magnetic cores, magnetic components and electronic devices - Google Patents
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Description
本発明は、軟磁性合金粉末、磁気コア、磁性部品および電子機器に関する。 The present invention relates to soft magnetic alloy powders, magnetic cores, magnetic components, and electronic devices.
近年、電子・情報・通信機器等、特に電子機器において低消費電力化および高効率化が求められている。さらに、低炭素化社会へ向け、上記の要求が一層強くなっている。そのため、電子・情報・通信機器等、特に電子機器の電源回路にも、エネルギー損失の低減や電源効率の向上が求められている。 In recent years, there has been a demand for lower power consumption and higher efficiency in electronic, information, and communication devices, especially electronic devices. Furthermore, these demands are becoming even stronger as we move toward a low-carbon society. For this reason, there is a demand for reduced energy loss and improved power efficiency in the power supply circuits of electronic, information, and communication devices, especially electronic devices.
ここで、エネルギー損失の低減や電源効率の向上のためには、軟磁気特性に優れ、かつ、磁気コアに用いる場合に充填率が向上させられる軟磁性合金粉末を得ることが求められている。 Here, in order to reduce energy loss and improve power supply efficiency, it is necessary to obtain soft magnetic alloy powder that has excellent soft magnetic properties and can improve the filling rate when used in magnetic cores.
特許文献1には、ワーデルの球形度を改善した軟磁性金属粉末が記載されている。また、球形度を改善することで優れたパワーインダクタを製造できる旨、記載されている。
特許文献2には、Co系の非晶質合金薄帯が記載されている。そして、Sの含有量を30ppm以下かつAlの含有量を40ppm以下とすることで透磁率および角形比が向上する旨、記載されている。
本発明は、粒径を大きく変化させずに透磁率を向上させた磁気コアを得ることができる軟磁性合金粉末を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a soft magnetic alloy powder that can produce a magnetic core with improved magnetic permeability without significantly changing the particle size.
上記の目的を達成するために、本発明の軟磁性合金粉末は、
組成式(Co(1-(α+β))X1αX2β)(1-(a+b+c+d+e+f))MaBbPcSidCreSf(原子数比)からなる主成分を有する軟磁性合金粉末であって、
X1はFeおよびNiからなる群から選択される1つ以上、
X2はAl,Mn,Ag,Zn,Sn,As,Sb,Cu,Bi,N,O,Cおよび希土類元素からなる群より選択される1つ以上、
MはNb,Hf,Zr,Ta,Mo,W,TiおよびVからなる群から選択される1つ以上であり、
0<a≦0.140
0.160<b≦0.250
0≦c≦0.200
0≦d≦0.250
0≦e≦0.030
0≦f≦0.010
0.160<b+c+d+e+f≦0.430
0.500<1-(a+b+c+d+e+f)<0.840
α≧0
β≧0
0≦α+β<0.50
であり、
前記軟磁性合金粉末はガラス遷移点Tgおよび融点Tmを有し、
900℃≦Tm≦1200℃である。
In order to achieve the above object, the soft magnetic alloy powder of the present invention comprises:
A soft magnetic alloy powder having a main component represented by the composition formula (Co (1-(α+β)) X1 α X2 β ) (1-(a+b+c+d+e+f)) M a B b P c Si d Cr e S f (atomic ratio),
X1 is one or more selected from the group consisting of Fe and Ni;
X2 is one or more selected from the group consisting of Al, Mn, Ag, Zn, Sn, As, Sb, Cu, Bi, N, O, C and rare earth elements;
M is one or more selected from the group consisting of Nb, Hf, Zr, Ta, Mo, W, Ti and V;
0<a≦0.140
0.160<b≦0.250
0≦c≦0.200
0≦d≦0.250
0≦e≦0.030
0≦f≦0.010
0.160<b+c+d+e+f≦0.430
0.500<1-(a+b+c+d+e+f)<0.840
α≧0
β≧0
0≦α+β<0.50
and
The soft magnetic alloy powder has a glass transition point Tg and a melting point Tm,
900°C≦Tm≦1200°C.
本発明に係る軟磁性合金粉末は、上記の組成を有し、ガラス遷移点および上記の融点を有することにより、軟磁性合金粉末自体の透磁率を好適にし、さらに、粉末粒子の球形度が高くなり異形粒子の割合が小さくなる。その結果、当該軟磁性合金粉末の粒径を変化させずに、当該軟磁性合金粉末を用いた磁気コアの透磁率を向上させることができる。 The soft magnetic alloy powder according to the present invention has the above composition and has the above-mentioned glass transition point and melting point, which makes the magnetic permeability of the soft magnetic alloy powder itself favorable, and further increases the sphericity of the powder particles and reduces the proportion of irregularly shaped particles. As a result, the magnetic permeability of a magnetic core using the soft magnetic alloy powder can be improved without changing the particle size of the soft magnetic alloy powder.
本発明に係る軟磁性合金粉末に含まれる粉末粒子の平均円形度が0.93以上であってもよく、前記粉末粒子の円形度が低いほうから0.50までの累積個数割合が2.0%以下であってもよい。 The powder particles contained in the soft magnetic alloy powder according to the present invention may have an average circularity of 0.93 or more, and the cumulative percentage of the powder particles having a circularity of from 0.50 to 0.50 may be 2.0% or less.
本発明に係る軟磁性合金粉末に含まれる粉末粒子の平均円形度が0.95以上であってもよく、かつ、前記粉末粒子の円形度が低いほうから0.50までの累積個数割合が1.5%以下であってもよい。 The powder particles contained in the soft magnetic alloy powder according to the present invention may have an average circularity of 0.95 or more, and the cumulative percentage of the powder particles having a circularity of from the lowest to 0.50 may be 1.5% or less.
本発明に係る軟磁性合金粉末はCoの含有割合をBの含有割合で割った値が2.000より大きく5.000より小さくてもよい。 The soft magnetic alloy powder according to the present invention may have a value obtained by dividing the Co content by the B content greater than 2.000 and less than 5.000.
本発明に係る軟磁性合金粉末は非晶質を有してもよい。 The soft magnetic alloy powder according to the present invention may be amorphous.
本発明に係る軟磁性合金粉末はナノ結晶を有してもよい。 The soft magnetic alloy powder according to the present invention may have nanocrystals.
本発明に係る磁気コアは上記の軟磁性合金粉末を含む。 The magnetic core according to the present invention contains the soft magnetic alloy powder described above.
本発明に係る磁性部品は上記の軟磁性合金粉末を含む。 The magnetic component according to the present invention contains the soft magnetic alloy powder described above.
本発明に係る電子機器は上記の軟磁性合金粉末を含む。 The electronic device according to the present invention contains the soft magnetic alloy powder described above.
以下、本発明の実施形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention.
本実施形態の軟磁性合金粉末は、組成式(Co(1-(α+β))X1αX2β)(1-(a+b+c+d+e+f))MaBbPcSidCreSf(原子数比)からなる主成分を有する軟磁性合金粉末であって、
X1はFeおよびNiからなる群から選択される1つ以上、
X2はAl,Mn,Ag,Zn,Sn,As,Sb,Cu,Bi,N,O,Cおよび希土類元素からなる群より選択される1つ以上、
MはNb,Hf,Zr,Ta,Mo,W,TiおよびVからなる群から選択される1つ以上であり、
0<a≦0.140
0.160<b≦0.250
0≦c≦0.200
0≦d≦0.250
0≦e≦0.030
0≦f≦0.010
0.160<b+c+d+e+f≦0.430
0.500<1-(a+b+c+d+e+f)<0.840
α≧0
β≧0
0≦α+β<0.50
であり、
前記軟磁性合金粉末はガラス遷移点Tgおよび融点Tmを有し、
900℃≦Tm≦1200℃であることを特徴とする。
The soft magnetic alloy powder of the present embodiment is a soft magnetic alloy powder having a main component represented by the composition formula (Co (1-(α+β)) X1 α X2 β ) (1-(a+b+c+ d +e+f)) M a B b P c Si d Cr e S f (atomic ratio),
X1 is one or more selected from the group consisting of Fe and Ni;
X2 is one or more selected from the group consisting of Al, Mn, Ag, Zn, Sn, As, Sb, Cu, Bi, N, O, C and rare earth elements;
M is one or more selected from the group consisting of Nb, Hf, Zr, Ta, Mo, W, Ti and V;
0<a≦0.140
0.160<b≦0.250
0≦c≦0.200
0≦d≦0.250
0≦e≦0.030
0≦f≦0.010
0.160<b+c+d+e+f≦0.430
0.500<1-(a+b+c+d+e+f)<0.840
α≧0
β≧0
0≦α+β<0.50
and
The soft magnetic alloy powder has a glass transition point Tg and a melting point Tm,
It is characterized in that 900°C≦Tm≦1200°C.
一般的に、Coを多く含む組成を有する軟磁性合金粉末は、Feを多く含む組成を有する軟磁性合金粉末と比較して比透磁率が高くなる。また、Coを多く含む組成を有する軟磁性合金粉末は、耐食性および電気抵抗が高くなりやすく、誘電損失が低くなりやすい。さらに、Coを多く含む組成を有する軟磁性合金粉末はFeを多く含む組成を有する軟磁性合金粉末よりも融点が低い。その結果、後述するガスアトマイズなどのアトマイズ法で軟磁性合金粉末を作製する場合にアトマイズ温度を低下させやすい。なお、アトマイズ前の軟磁性合金からなる溶湯の融点と、アトマイズにより得られる軟磁性合金粉末の融点とは、通常は同一である。 In general, soft magnetic alloy powders having a composition containing a large amount of Co have a higher relative magnetic permeability than soft magnetic alloy powders having a composition containing a large amount of Fe. In addition, soft magnetic alloy powders having a composition containing a large amount of Co tend to have high corrosion resistance and electrical resistance, and low dielectric loss. Furthermore, soft magnetic alloy powders having a composition containing a large amount of Co have a lower melting point than soft magnetic alloy powders having a composition containing a large amount of Fe. As a result, when producing soft magnetic alloy powders by an atomization method such as gas atomization, which will be described later, it is easy to lower the atomization temperature. Note that the melting point of the molten metal made of the soft magnetic alloy before atomization is usually the same as the melting point of the soft magnetic alloy powder obtained by atomization.
本実施形態に係る軟磁性合金粉末は、上記の組成を有し、ガラス遷移点および上記の融点を有することにより、粉末粒子の粒子形状を良好にすることができる。具体的には、上記の組成を有し、ガラス遷移点および上記の融点を有することにより、平均球形度の高い粉末粒子からなる軟磁性合金粉末を得ることができる。さらに、円形度が低い粒子形状の粉末粒子が少ない軟磁性合金粉末、すなわち、異形粒子の割合が小さい軟磁性合金粉末を得ることができる。 The soft magnetic alloy powder according to this embodiment has the above composition, glass transition point, and melting point, which allows the powder particles to have a good particle shape. Specifically, by having the above composition, glass transition point, and melting point, it is possible to obtain a soft magnetic alloy powder consisting of powder particles with a high average sphericity. Furthermore, it is possible to obtain a soft magnetic alloy powder with a small number of powder particles with a particle shape with a low degree of circularity, that is, a soft magnetic alloy powder with a small proportion of irregularly shaped particles.
そして、本実施形態に係る軟磁性合金粉末は、上記の粒子形状の粉末粒子からなることにより、当該軟磁性合金粉末を用いた磁気コア等の充填率を向上させることができ、磁気コア等の比透磁率等の各種特性を向上させることができる。以下、粉末粒子のことを単に粒子という場合がある。 The soft magnetic alloy powder according to this embodiment is made of powder particles having the above particle shape, and therefore can improve the filling rate of magnetic cores and the like that use the soft magnetic alloy powder, and can improve various properties such as the relative permeability of magnetic cores and the like. Hereinafter, powder particles may be simply referred to as particles.
また、本実施形態の軟磁性合金粉末を熱処理する場合には、結晶粒径が50nm以下のナノ結晶を析出しやすい。言いかえれば、本実施形態の軟磁性合金粉末は、ナノ結晶を析出させた軟磁性合金粉末の出発原料としやすい。ナノ結晶を含むか否か、および非晶質を含むか否かは、XRDにより確認することができる。 In addition, when the soft magnetic alloy powder of this embodiment is heat treated, nanocrystals with a crystal grain size of 50 nm or less are likely to precipitate. In other words, the soft magnetic alloy powder of this embodiment is likely to be used as the starting material for soft magnetic alloy powder in which nanocrystals have been precipitated. Whether or not the powder contains nanocrystals and whether or not it contains amorphous matter can be confirmed by XRD.
なお、本実施形態の軟磁性合金粉末がナノ結晶を含む場合には、個々の粒子ごとに多数のナノ結晶を含む。すなわち、後述する軟磁性合金粉末の粒子径とナノ結晶の結晶粒径とは異なる。 In addition, when the soft magnetic alloy powder of this embodiment contains nanocrystals, each particle contains a large number of nanocrystals. In other words, the particle size of the soft magnetic alloy powder described below is different from the crystal grain size of the nanocrystals.
以下、本実施形態に係る軟磁性合金粉末の各成分について詳細に説明する。 The components of the soft magnetic alloy powder according to this embodiment are described in detail below.
MはNb,Hf,Zr,Ta,Mo,W,TiおよびVからなる群から選択される1つ以上である。 M is one or more selected from the group consisting of Nb, Hf, Zr, Ta, Mo, W, Ti and V.
Mの含有量(a)は0<a≦0.140を満たす。0.001≦a≦0.140を満たしてもよい。さらに、0.003≦a≦0.140を満たしていてもよく、0.040≦a≦0.100を満たしていてもよい。Mを含まない場合には、軟磁性合金粉末がガラス遷移点Tgを有しにくくなる。その結果、粒子の円形度が低下しやすくなり、比透磁率が低下する。aが大きすぎる場合には、軟磁性合金粉末の融点Tmが低下しやすくなる。その結果、粒子の円形度が低下しやすくなり、軟磁性合金粉末における異形粒子の割合が増加し、比透磁率が低下する。さらに、飽和磁束密度が低下しやすくなる。なお、保磁力を低下させやすくする観点からは0.010≦a≦0.140であることが好ましい。 The content (a) of M satisfies 0<a≦0.140. It may also satisfy 0.001≦a≦0.140. It may also satisfy 0.003≦a≦0.140, or 0.040≦a≦0.100. If M is not included, the soft magnetic alloy powder is less likely to have a glass transition point Tg. As a result, the circularity of the particles is likely to decrease, and the relative permeability is likely to decrease. If a is too large, the melting point Tm of the soft magnetic alloy powder is likely to decrease. As a result, the circularity of the particles is likely to decrease, the proportion of irregularly shaped particles in the soft magnetic alloy powder increases, and the relative permeability is likely to decrease. Furthermore, the saturation magnetic flux density is likely to decrease. In addition, from the viewpoint of making it easier to decrease the coercive force, it is preferable that 0.010≦a≦0.140.
Bの含有量(b)は0.160<b≦0.250を満たす。0.180≦b≦0.250を満たしてもよい。bが小さすぎる場合には、軟磁性合金の融点Tmが高くなりすぎて溶湯を噴射できず軟磁性合金粉末が製造できなくなる場合がある。bが大きすぎる場合には、融点Tmが低くなりすぎ、軟磁性合金粉末における異形粒子の割合が多くなり、保磁力が増大し、比透磁率が低下する。 The B content (b) satisfies 0.160<b≦0.250. It may also satisfy 0.180≦b≦0.250. If b is too small, the melting point Tm of the soft magnetic alloy may become too high, making it impossible to inject the molten metal and producing soft magnetic alloy powder. If b is too large, the melting point Tm becomes too low, increasing the proportion of irregularly shaped particles in the soft magnetic alloy powder, increasing the coercive force, and decreasing the relative permeability.
Pの含有量(c)は0≦c≦0.200を満たす。すなわち、Pを含有しなくてもよい。より好ましくは0≦c≦0.150を満たし、さらに好ましくは、0.010≦c≦0.050を満たす。cが大きすぎる場合には、軟磁性合金粉末の融点Tmが低くなりすぎ、軟磁性合金粉末における異形粒子の割合が多くなり、保磁力が増大し、比透磁率が低下する。 The P content (c) satisfies 0≦c≦0.200. In other words, P need not be contained. More preferably, it satisfies 0≦c≦0.150, and even more preferably, it satisfies 0.010≦c≦0.050. If c is too large, the melting point Tm of the soft magnetic alloy powder becomes too low, the proportion of irregular-shaped particles in the soft magnetic alloy powder increases, the coercive force increases, and the relative permeability decreases.
Siの含有量(d)は0≦d≦0.250を満たす。すなわち、Siは含有しなくてもよい。より好ましくは0≦d≦0.200を満たす。dが大きすぎる場合には、軟磁性合金粉末の融点Tmが低くなりすぎ、円形度が低下し、軟磁性合金粉末における異形粒子の割合が多くなり、保磁力が増大し、比透磁率が低下する。 The Si content (d) satisfies 0≦d≦0.250. In other words, Si need not be contained. More preferably, it satisfies 0≦d≦0.200. If d is too large, the melting point Tm of the soft magnetic alloy powder becomes too low, the circularity decreases, the proportion of irregularly shaped particles in the soft magnetic alloy powder increases, the coercive force increases, and the relative permeability decreases.
Crの含有量(e)は0≦e≦0.030を満たす。すなわち、Crは含有しなくてもよい。より好まくは0.001≦e≦0.010を満たす。Crを含有することで軟磁性合金粉末の耐食性が増加しやすくなる。eが大きすぎる場合には、軟磁性合金粉末における異形粒子の割合が多くなり、保磁力が増大し、比透磁率が低下する。 The Cr content (e) satisfies 0≦e≦0.030. In other words, Cr does not have to be contained. More preferably, it satisfies 0.001≦e≦0.010. The inclusion of Cr increases the corrosion resistance of the soft magnetic alloy powder. If e is too large, the proportion of irregularly shaped particles in the soft magnetic alloy powder increases, the coercive force increases, and the relative permeability decreases.
Sの含有量(f)は0≦f≦0.010を満たす。すなわち、Sは含有しなくてもよい。fが大きいほど軟磁性合金粉末における異形粒子の割合が小さくなるが、fが大きすぎると保磁力が増大し、比透磁率が低下する。 The S content (f) satisfies 0≦f≦0.010. In other words, S does not have to be contained. The larger f is, the smaller the proportion of irregularly shaped particles in the soft magnetic alloy powder, but if f is too large, the coercive force increases and the relative permeability decreases.
また、本実施形態に係る軟磁性合金粉末は、0.160<b+c+d+e+f≦0.430を満たす。0.190≦b+c+d+e+f≦0.430を満たしてもよい。b+c+d+e+fが大きすぎる場合には比透磁率の高い軟磁性合金粉末を得ることができない。 The soft magnetic alloy powder according to this embodiment satisfies 0.160<b+c+d+e+f≦0.430. It may also satisfy 0.190≦b+c+d+e+f≦0.430. If b+c+d+e+f is too large, it is not possible to obtain a soft magnetic alloy powder with a high relative magnetic permeability.
さらに、本実施形態に係る軟磁性合金粉末は、0.500<1-(a+b+c+d+e+f)<0.840を満たす。0.550≦1-(a+b+c+d+e+f)≦0.800を満たしてもよい。1-(a+b+c+d+e+f)が小さすぎる場合にも大きすぎる場合にも比透磁率の高い軟磁性合金粉末を得ることができない。 Furthermore, the soft magnetic alloy powder according to this embodiment satisfies 0.500<1-(a+b+c+d+e+f)<0.840. It may also satisfy 0.550≦1-(a+b+c+d+e+f)≦0.800. If 1-(a+b+c+d+e+f) is too small or too large, it is not possible to obtain a soft magnetic alloy powder with a high relative magnetic permeability.
また、本実施形態の軟磁性合金粉末においては、Coの一部をX1および/またはX2で置換してもよい。 In addition, in the soft magnetic alloy powder of this embodiment, a portion of Co may be replaced with X1 and/or X2.
X1はFeおよびNiからなる群から選択される1つ以上である。X1の含有量に関してはα=0でもよい。すなわち、X1は含有しなくてもよい。また、X1の原子数は組成全体の原子数を100at%として40at%以下であることが好ましい。すなわち、0≦α{1-(a+b+c+d+e+f)}≦0.400を満たすことが好ましい。また、0≦α{1-(a+b+c+d+e+f)}≦0.100を満たすことがさらに好ましい。また、Feを全く含まない場合よりFeをわずかに含む場合の方が、保磁力が低下しやすく、比透磁率が高くなりやすくなる。特にCo/Feが原子数比で5以上20以下である場合に保磁力が低下しやすく、比透磁率が高くなりやすくなる。 X1 is one or more selected from the group consisting of Fe and Ni. The content of X1 may be α=0. In other words, X1 may not be contained. In addition, the number of atoms of X1 is preferably 40 at% or less, with the number of atoms in the entire composition being 100 at%. In other words, it is preferable to satisfy 0≦α{1-(a+b+c+d+e+f)}≦0.400. It is even more preferable to satisfy 0≦α{1-(a+b+c+d+e+f)}≦0.100. In addition, the coercive force is more likely to decrease and the relative permeability is more likely to increase when a small amount of Fe is contained than when no Fe is contained at all. In particular, the coercive force is more likely to decrease and the relative permeability is more likely to increase when the atomic ratio of Co/Fe is 5 to 20.
X2はAl,Mn,Ag,Zn,Sn,As,Sb,Cu,Bi,N,O,Cおよび希土類元素からなる群より選択される1つ以上である。X2の含有量に関してはβ=0でもよい。すなわち、X2は含有しなくてもよい。また、X2の原子数は組成全体の原子数を100at%として5.0at%以下であることが好ましい。すなわち、0≦β{1-(a+b+c+d+e+f+g)}≦0.050を満たすことが好ましい。 X2 is one or more selected from the group consisting of Al, Mn, Ag, Zn, Sn, As, Sb, Cu, Bi, N, O, C, and rare earth elements. The content of X2 may be β=0. In other words, X2 may not be contained. In addition, the number of atoms of X2 is preferably 5.0 at% or less, with the number of atoms in the entire composition being 100 at%. In other words, it is preferable to satisfy 0≦β{1-(a+b+c+d+e+f+g)}≦0.050.
CoをX1および/またはX2に置換する置換量の範囲としては、原子数ベースでCoの半分未満とする。すなわち、0≦α+β<0.50とする。0≦α+β≦0.40であってもよい。α+βが大きすぎる場合、特にα+β≧0.50の場合には、軟磁性合金の融点が高くなりすぎて溶湯を噴射できず軟磁性合金粉末が製造できなくなる場合がある。 The range of substitution amount of Co with X1 and/or X2 is less than half of Co based on the number of atoms. That is, 0≦α+β<0.50. It may also be 0≦α+β≦0.40. If α+β is too large, particularly if α+β≧0.50, the melting point of the soft magnetic alloy becomes too high, making it impossible to spray the molten metal and producing soft magnetic alloy powder.
なお、軟磁性合金の融点が高い場合でもアトマイズ温度を上げることで溶湯を噴射させることは可能である。しかし、アトマイズ温度が高い場合には、軟磁性合金粉末の円形度が低下しやすく、軟磁性合金粉末における異形粒子の割合が増加しやすく、保磁力が上昇しやすく、比透磁率が低下しやすい。 Even if the melting point of the soft magnetic alloy is high, it is possible to spray the molten metal by increasing the atomization temperature. However, if the atomization temperature is high, the circularity of the soft magnetic alloy powder is likely to decrease, the proportion of irregularly shaped particles in the soft magnetic alloy powder is likely to increase, the coercive force is likely to increase, and the relative permeability is likely to decrease.
また、Coの含有割合をBの含有割合で割った値(以下、Co/Bと記載する場合がある)が2.000より大きく5.250より小さくてもよく、2.000より大きく5.000より小さくてもよく、2.340以上4.000以下であってもよい。Co/Bが上記の範囲内であることにより、後述する軟磁性合金粉末の融点Tmが低くなりやすくなり、アトマイズ温度を低下させやすくなる。 In addition, the value obtained by dividing the Co content by the B content (hereinafter, may be referred to as Co/B) may be greater than 2.000 and less than 5.250, greater than 2.000 and less than 5.000, or may be 2.340 or more and 4.000 or less. By having Co/B within the above range, the melting point Tm of the soft magnetic alloy powder described below tends to be lower, and the atomization temperature can be easily reduced.
なお、本実施形態の軟磁性合金粉末は、上記の主成分に含まれる元素以外の元素を不可避的不純物として比透磁率等の特性に大きな影響を与えない範囲で含んでいてもよい。例えば、軟磁性合金粉末100質量%に対して0.1質量%以下、含んでいてもよい。 The soft magnetic alloy powder of this embodiment may contain elements other than the elements contained in the main components as unavoidable impurities to the extent that they do not significantly affect the properties such as the relative permeability. For example, the soft magnetic alloy powder may contain 0.1% by mass or less relative to 100% by mass of the soft magnetic alloy powder.
以下、本実施形態の軟磁性合金粉末における粒子形状および粒子径の評価方法について説明する。 The following describes how to evaluate the particle shape and particle size of the soft magnetic alloy powder of this embodiment.
軟磁性合金粉末の球形度の評価は、軟磁性合金粉末の粒子形状を投影した図形の円形度を評価することにより行ってもよい。 The sphericity of the soft magnetic alloy powder may be evaluated by evaluating the circularity of a projection of the particle shape of the soft magnetic alloy powder.
本実施形態では、粒子形状についてモフォロギG3(マルバーン・パナティカル社)を用いて評価する。モフォロギG3はエアーにより粉末を分散させ、個々の粒子形状を投影し、評価することができる装置である。光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡で粒子径が概ね0.5μm~数mmの範囲内である粒子形状を評価することができる。具体的には、図1、図2に示す粒子形状測定結果1、2からもわかるように多数の粒子形状を一度に投影し評価することができる。しかし、実際には図1、図2に示す粒子形状測定結果1、2に記載されているよりもはるかに多数の粒子形状を一度に投影し評価することができる。なお、図1は粒子形状が良好であり球形度が高い粉末粒子の投影結果であり、図2は粒子形状が良好ではなく球形度が低い粉末粒子の投影結果である。
In this embodiment, the particle shape is evaluated using a Morphologi G3 (Malvern Panatical). The Morphologi G3 is a device that can disperse powder with air, project and evaluate the individual particle shapes. The shape of particles with diameters ranging from approximately 0.5 μm to several mm can be evaluated using an optical microscope or a laser microscope. Specifically, as can be seen from the particle
モフォロギG3は多数の粒子の投影図を一度に作製し評価することができるため、従来のSEM観察などでの評価方法と比べて短時間で多数の粒子の形状を評価することができる。例えば後述する実施例では20000個の粒子について投影図を作製し、個々の粒子の円形度を自動的に算出し、平均円形度を個数基準で算出している。これに対し、従来のSEM観察では、SEM画像を用いて1個1個の粒子について円形度を計算するため、短時間で多数の粒子の形状を評価することが難しい。 Morphologi G3 can create and evaluate projection images of many particles at once, making it possible to evaluate the shapes of many particles in a short time compared to conventional evaluation methods such as SEM observation. For example, in the example described below, projection images are created for 20,000 particles, the circularity of each particle is automatically calculated, and the average circularity is calculated on a number basis. In contrast, conventional SEM observation uses SEM images to calculate the circularity of each particle, making it difficult to evaluate the shapes of many particles in a short time.
粒子の円形度は投影図における面積をS、投影図における周囲の長さをLとして、2(πS)1/2/Lで表される。円の円形度が1であり、粒子の円形度が1に近いほど、粒子の球形度が高くなる。 The circularity of a particle is expressed as 2(πS) 1/2 /L, where S is the area in the projection and L is the perimeter in the projection. The circularity of a circle is 1, and the closer the circularity of a particle is to 1, the higher the sphericity of the particle.
本実施形態に係る軟磁性合金粉末は、上記の組成を有することにより、平均円形度を高くすることができ、具体的には、0.93以上とすることができる。平均円形度は、好ましくは0.95以上である。 The soft magnetic alloy powder according to this embodiment has the above composition, which allows the average circularity to be high, specifically, 0.93 or more. The average circularity is preferably 0.95 or more.
異形粒子の割合については、下記の方法で評価する。 The proportion of irregularly shaped particles is evaluated using the following method.
円形度を測定した20000個の粒子について、円形度が低いほうからの累積個数割合(累積度数)を計算する。そして、円形度が低いほうから0.50までの累積個数割合が小さいほど、異形粒子の割合が小さいとする。 For the 20,000 particles whose circularity was measured, the cumulative number ratio (cumulative frequency) from the lowest circularity was calculated. The smaller the cumulative number ratio from the lowest circularity to 0.50, the smaller the proportion of irregularly shaped particles.
本実施形態に係る軟磁性合金粉末は、上記の組成を有することにより、融点Tmを900℃≦Tm≦1200℃の範囲にすることができ、異形粒子の割合を小さくすることができる。そして、円形度が低いほうから0.50までの累積個数割合を、具体的には、2.5%以下とすることができる。円形度が低いほうから0.50までの累積個数割合は、好ましくは1.5%以下である。なお、円形度が低いほうから0.50までの累積個数割合には特に下限はない。例えば0.05%以上であってもよい。 The soft magnetic alloy powder according to this embodiment has the above composition, and therefore the melting point Tm can be set in the range of 900°C≦Tm≦1200°C, and the proportion of irregularly shaped particles can be reduced. The cumulative number ratio from the lowest circularity to 0.50 can be specifically set to 2.5% or less. The cumulative number ratio from the lowest circularity to 0.50 is preferably 1.5% or less. There is no particular lower limit to the cumulative number ratio from the lowest circularity to 0.50. For example, it may be 0.05% or more.
円形度を横軸とし、累積個数割合を縦軸としたグラフの例を図3および図4に示す。実線の場合には、円形度が小さいほうから0.50までの累積個数割合が1.5%以下である。これに対し、点線の場合には、円形度が低いほうから0.50までの累積個数割合が1.5%を上回り2.0%以下である。すなわち、実線の場合は点線の場合よりも異形粒子の割合が小さいと評価できる。 Examples of graphs with circularity on the horizontal axis and cumulative number ratio on the vertical axis are shown in Figures 3 and 4. In the case of the solid line, the cumulative number ratio from the lowest circularity to 0.50 is 1.5% or less. In contrast, in the case of the dotted line, the cumulative number ratio from the lowest circularity to 0.50 is greater than 1.5% and is 2.0% or less. In other words, it can be evaluated that the proportion of irregularly shaped particles is smaller in the case of the solid line than in the case of the dotted line.
粒子径の評価方法について以下に示す。 The method for evaluating particle size is shown below.
本実施形態および後述する実施例では、体積基準で粒子径を評価する。体積基準での平均粒子径(D50)の測定方法には特に制限はない。例えば、レーザ回折式の粒度分布測定装置を用いて体積基準での平均粒子径(D50)を求めることができる。 In this embodiment and in the examples described later, particle size is evaluated on a volume basis. There are no particular limitations on the method for measuring the volume-based average particle size (D50). For example, the volume-based average particle size (D50) can be determined using a laser diffraction particle size distribution measuring device.
本実施形態では、軟磁性金属粉末の平均粒子径には特に制限はない。例えば5μm以上50μm以下であってもよい。 In this embodiment, there is no particular limit to the average particle size of the soft magnetic metal powder. For example, it may be 5 μm or more and 50 μm or less.
以下、ガラス遷移点Tgおよび融点Tm等について図面を用いて説明する。 The glass transition point Tg and melting point Tm are explained below with reference to the drawings.
図5では、実線が本実施形態の軟磁性合金粉末における示差走査熱量計(DSC)による熱物性測定の結果(以下、単にDSC測定結果とも呼ぶ)の例であり、点線が非晶質からなるFe基軟磁性合金粉末におけるDSC測定結果の例である。昇温速度は一定である。一般的には、軟磁性合金が溶融を始める温度(図5ではTm1)を融点とする場合、および、溶融が完了する温度(図5ではTm2)を融点とする場合がある。本願では、溶融が完了する温度(図5ではTm2)を融点Tmとする。溶融が完了する温度のほうが、後述するガスアトマイズなどのアトマイズ法を実施する際のアトマイズ温度や溶融金属の温度に与える影響が大きく、アトマイズ法により得られる軟磁性合金粉末の特性に与える影響が大きいためである。 In FIG. 5, the solid line is an example of the results of thermal property measurement by a differential scanning calorimeter (DSC) for the soft magnetic alloy powder of this embodiment (hereinafter, simply referred to as the DSC measurement result), and the dotted line is an example of the DSC measurement result for the Fe-based soft magnetic alloy powder made of amorphous. The heating rate is constant. In general, the melting point is the temperature at which the soft magnetic alloy starts to melt (Tm1 in FIG. 5), and the melting point is the temperature at which melting is completed (Tm2 in FIG. 5). In this application, the melting point Tm is the temperature at which melting is completed (Tm2 in FIG. 5). This is because the temperature at which melting is completed has a greater effect on the atomization temperature and the temperature of the molten metal when performing an atomization method such as gas atomization described later, and has a greater effect on the characteristics of the soft magnetic alloy powder obtained by the atomization method.
また、非晶質を含む本実施形態の軟磁性合金粉末の温度を上昇させていくと、特定の温度においてガラス遷移反応(吸熱反応)が起こる。この温度がガラス遷移点Tgである。さらに高温になると、ある温度で結晶化反応(発熱反応)が起こる。この温度が結晶化開始点Txである。この場合に、過冷却液体領域ΔTはTx-Tgで表される。 In addition, when the temperature of the amorphous soft magnetic alloy powder of this embodiment is increased, a glass transition reaction (endothermic reaction) occurs at a specific temperature. This temperature is the glass transition point Tg. At an even higher temperature, a crystallization reaction (exothermic reaction) occurs at a certain temperature. This temperature is the crystallization onset point Tx. In this case, the supercooled liquid region ΔT is expressed as Tx-Tg.
過冷却液体領域は非晶質の安定化に関係しており、過冷却液体領域が広くΔTが大きいほど、非晶質形成能が高い。これに対し、過冷却液体領域が狭いと、非晶質形成能が低い。ΔTは20℃以上であることが好ましい。 The supercooled liquid region is related to the stabilization of amorphous matter, and the wider the supercooled liquid region and the larger ΔT, the higher the ability to form amorphous matter. In contrast, if the supercooled liquid region is narrow, the ability to form amorphous matter is low. It is preferable that ΔT is 20°C or higher.
図6、図7では、実線が本実施形態の軟磁性合金粉末におけるDSCによる熱物性測定結果の例であり、点線が非晶質からなるFe基軟磁性合金粉末におけるDSC測定結果の例である。昇温速度は一定である。本実施形態の軟磁性合金粉末ではガラス遷移点Tgおよび結晶化開始点Txを有する。これに対し、非晶質からなるFe基軟磁性合金粉末はガラス遷移点Tgを有さない。なお、非晶質からなるFe基軟磁性合金粉末の結晶化開始点は図示していない。 In Figures 6 and 7, the solid line is an example of the thermal property measurement results by DSC for the soft magnetic alloy powder of this embodiment, and the dotted line is an example of the DSC measurement results for the Fe-based soft magnetic alloy powder made of amorphous. The heating rate is constant. The soft magnetic alloy powder of this embodiment has a glass transition point Tg and a crystallization onset point Tx. In contrast, the Fe-based soft magnetic alloy powder made of amorphous does not have a glass transition point Tg. Note that the crystallization onset point of the Fe-based soft magnetic alloy powder made of amorphous is not shown.
本実施形態の軟磁性合金粉末は非晶質からなるFe基軟磁性合金粉末と比較してTmが低く、かつ、Tgを有するという特徴がある。これにより、アトマイズ温度を低くすることができる。そして、軟磁性合金粉末の保磁力を低下させ、軟磁性合金粉末自身の比透磁率を向上させ、軟磁性合金粉末の平均円形度を高くし、軟磁性合金粉末における異形粒子の割合を低くすることができる。そして、当該軟磁性合金粉末を用いた磁気コアの充填率を向上させ、比透磁率を向上させることができる。 The soft magnetic alloy powder of this embodiment has the characteristic that it has a lower Tm and a higher Tg than amorphous Fe-based soft magnetic alloy powder. This allows the atomization temperature to be lowered. This reduces the coercive force of the soft magnetic alloy powder, improves the relative permeability of the soft magnetic alloy powder itself, increases the average circularity of the soft magnetic alloy powder, and reduces the proportion of irregularly shaped particles in the soft magnetic alloy powder. This improves the filling rate of the magnetic core using the soft magnetic alloy powder, and improves the relative permeability.
以下、本実施形態の軟磁性合金粉末の製造方法について説明する。 The manufacturing method of the soft magnetic alloy powder of this embodiment is described below.
本実施形態の軟磁性合金粉末の製造方法としては、例えばガスアトマイズ法が挙げられる。 The soft magnetic alloy powder of this embodiment can be manufactured, for example, by gas atomization.
以下、ガスアトマイズ法による軟磁性合金粉末の製造方法について記載する。 The following describes how to manufacture soft magnetic alloy powder using the gas atomization method.
本発明者らは、アトマイズ装置として、図8Aおよび図8Bに示すアトマイズ装置を用いる場合には、粒子形状が良好な軟磁性金属粉末を得やすくなることを見出した。 The inventors have found that when the atomizing device shown in Figures 8A and 8B is used as the atomizing device, it is easier to obtain soft magnetic metal powder with a good particle shape.
図8Aに示すように、アトマイズ装置10は、溶融金属供給部20と、金属供給部20の鉛直方向の下方に配置してある冷却部30とを有する。図面において、鉛直方向は、Z軸に沿う方向である。
As shown in FIG. 8A, the
溶融金属供給部20は、溶融金属21を収容する耐熱性容器22を有する。耐熱性容器22において、最終的に得られる軟磁性合金粉末の組成となるように秤量された各金属元素の原料が、加熱用コイル24により溶解され、溶融金属21となる。溶解時の温度、すなわち溶融金属21の温度は、各金属元素の原料の融点や溶融金属21の融点(上記のTm)を考慮して決定すればよいが、たとえば1200~1600℃とすることができる。
The molten
溶融金属21は、吐出口23から冷却部30に向けて、滴下溶融金属21aとして吐出される。吐出された滴下溶融金属21aに向けて、ガス噴射ノズル26から高圧ガスが噴射され、滴下溶融金属21aは、多数の溶滴となり、ガスの流れに沿って筒体32の内面に向けて運ばれる。
The
ガス噴射ノズル26から噴射されるガスとしては、不活性ガスまたは還元性ガスが好ましい。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどを用いることができる。還元性ガスとしては、例えば、アンモニア分解ガスなどを用いることができる。しかし、溶融金属21が酸化しにくい金属である場合には、ガス噴射ノズル26から噴射されるガスが空気であってもよい。
The gas injected from the
筒体32の内面に向けて運ばれた滴下溶融金属21aは、筒体32の内部で逆円錐状に形成してある冷却液流れ50に衝突し、さらに分断され微細化されるとともに冷却固化され、固体状の合金粉末となる。筒体32の軸心Oは、鉛直線Zに対して所定角度θ1で傾斜してある。所定角度θ1としては、特に限定されないが、好ましくは、0~45度である。このような角度範囲とすることで、吐出口23からの滴下溶融金属21aを、筒体32の内部で逆円錐状に形成してある冷却液流れ50に向けて吐出させ易くなる。
The dripping
筒体32の軸心Oに沿って下方には、排出部34が設けられ、冷却液流れ50に含まれる合金粉末を冷却液と共に、外部に排出可能になっている。冷却液と共に排出された合金粉末は、外部の貯留槽などで、冷却液と分離されて取り出される。なお、冷却液としては、特に限定されないが、冷却水が用いられる。
A
ここで、冷却水の水圧を調整することにより、最終的に得られる軟磁性合金粉末の平均円形度を調整することができる。水圧が低いほど最終的に得られる軟磁性合金粉末の平均円形度が高くなるが、水圧が低すぎると逆円錐状に形成してある冷却水流れ50が得られない。ただし、異形粒子の割合は水圧を変化させてもあまり変化しない。なお、水圧の調整方法には特に制限はない。冷却水の供給方法により適宜決定すればよい。例えば冷却水をポンプで供給する場合にはポンプ圧を調整することで冷却水の水圧を調整することができる。
Here, the average circularity of the soft magnetic alloy powder finally obtained can be adjusted by adjusting the water pressure of the cooling water. The lower the water pressure, the higher the average circularity of the soft magnetic alloy powder finally obtained, but if the water pressure is too low, the cooling
本実施形態では、滴下溶融金属21aが逆円錐状に形成してある冷却液流れ50に衝突するので、冷却液流れが筒体32の内面33に沿っている場合に比べて、滴下溶融金属21aの溶滴の飛行時間が短縮される。飛行時間が短縮されると、急冷効果が促進され、得られる軟磁性合金粉末の非晶質化率Xが上昇する。さらに、平均円形度が高くなりやすくなる。また、飛行時間が短縮されると、滴下溶融金属21aの溶滴が酸化されにくいので、得られる軟磁性合金粉末の微細化も促進されると共に軟磁性合金粉末の品質も向上する。
In this embodiment, the dripping
本実施形態では、筒体32の内部で、冷却液流れを逆円錐状に形成するために、冷却液を筒体32の内部に導入するための冷却液導入部(冷却液導出部)36における冷却液の流れを制御している。図8Bに、冷却液導入部36の構成を示す。
In this embodiment, in order to form an inverted cone-shaped coolant flow inside the
図8Bに示すように、枠体38により、筒体32の径方向の外側に位置する外側部(外側空間部)44と、筒体32の径方向の内側に位置する内側部(内側空間部)46とが規定される。外側部44と内側部46とは、仕切部40で仕切られ、仕切部40の軸芯O方向の上部に形成してある通路部42で、外側部44と内側部46とは、連絡しており、冷却液が流通可能になっている。
As shown in FIG. 8B, the
外側部44には、単一または複数のノズル37が接続してあり、ノズル37から冷却液が外側部44に入り込むようになっている。また、内側部46の軸芯O方向の下方には、冷却液吐出部52が形成してあり、そこから内側部46内の冷却液が筒体32の内部に吐出(導出)されるようになっている。
A single or
枠体38の外周面は、内側部46内の冷却液の流れを案内する流路内周面38bとなっており、枠体38の下端38aには、枠体38の流路内周面38bから連続し、半径方向の外側に突出している外方凸部38a1が形成してある。したがって、外方凸部38a1の先端と筒体32の内面33との間のリング状の隙間が冷却液吐出部52となる。外方凸部38a1の流路側上面には、流路偏向面62が形成してある。
The outer peripheral surface of the
図8Bに示すように、外方凸部38a1により、冷却液吐出部52の径方向幅D1は、内側部46の主要部における径方向幅D2よりも狭くなっている。D1がD2よりも狭いことにより、内側部46の内部を流路内周面38bに沿って軸芯Oの下方に下る冷却液は、次に、枠体38の流路偏向面62に沿って流れて筒体32の内面33に衝突して反射する。その結果、図8Aに示すように、冷却液は、冷却液吐出部52から筒体32の内部に逆円錐状に吐出され、冷却液流れ50を形成する。なお、D1=D2である場合には、冷却液吐出部52から吐出される冷却液は、筒体32の内面33に沿って冷却液流れを形成する。
8B, the radial width D1 of the cooling
D1/D2は、好ましくは2/3以下であり、さらに好ましくは1/2以下であり、最も好ましくは1/10以上である。 D1/D2 is preferably 2/3 or less, more preferably 1/2 or less, and most preferably 1/10 or more.
なお、冷却液吐出部52から流出する冷却液流れ50は、冷却液吐出部52から軸芯Oに向けて直進する逆円錐流れであるが、渦巻き状の逆円錐流れであってもよい。
The cooling
また、ガス噴射温度、ガス噴射圧、等は、目的とする軟磁性合金粉末の粒子径により適宜設定すればよい。ガス噴射温度は、例えば室温以上200℃以下であってもよい。ガス噴射圧は、例えば0.5MPa以上19MPa以下であってもよい。 The gas injection temperature, gas injection pressure, etc. may be set appropriately depending on the particle size of the target soft magnetic alloy powder. The gas injection temperature may be, for example, from room temperature to 200°C. The gas injection pressure may be, for example, from 0.5 MPa to 19 MPa.
以上の方法により、本実施形態に係る軟磁性合金粉末が得られる。粒子形状および粒子径を好適に制御するためには、軟磁性合金粉末が非晶質からなり結晶(ナノ結晶)を含まないことが好ましい。 The soft magnetic alloy powder according to this embodiment can be obtained by the above method. In order to suitably control the particle shape and particle size, it is preferable that the soft magnetic alloy powder is amorphous and does not contain crystals (nanocrystals).
上記のガスアトマイズ法により得られた非晶質からなる軟磁性合金粉末に対して熱処理を行うことが好ましい。例えば、350~575℃で0.1~2時間、熱処理を行うことで、各粉体同士が焼結し粉体が粗大化することを防ぎつつ元素の拡散を促し、熱力学的平衡状態に短時間で到達させることができ、歪や応力を除去することができる。なお、この時点でナノ結晶が析出してもよい。 It is preferable to perform a heat treatment on the amorphous soft magnetic alloy powder obtained by the gas atomization method. For example, by performing heat treatment at 350 to 575°C for 0.1 to 2 hours, it is possible to promote the diffusion of elements while preventing the individual powder particles from sintering together and becoming coarse, thereby allowing the powder to reach a thermodynamic equilibrium state in a short period of time and removing distortion and stress. Nanocrystals may precipitate at this point.
本実施形態に係る軟磁性合金粉末の用途には特に制限はなく、高比透磁率が求められる用途に好適に用いられる。例えば、磁気コアが挙げられる。特にパワーインダクタ用の磁気コアとして好適に用いることができる。また、軟磁性合金粉末を用いた磁性部品、例えば薄膜インダクタ、磁気ヘッドにも好適に用いることができる。さらに、当該軟磁性合金粉末を用いた磁気コアや磁性部品は電子機器に好適に用いることができる。 The soft magnetic alloy powder according to this embodiment can be used in any application requiring high relative magnetic permeability. For example, it can be used as a magnetic core. In particular, it can be used as a magnetic core for a power inductor. It can also be used in magnetic parts using the soft magnetic alloy powder, such as thin film inductors and magnetic heads. Furthermore, magnetic cores and magnetic parts using the soft magnetic alloy powder can be used in electronic devices.
なお、軟磁性合金粉末の平均粒子径が小さいほど、高周波における損失を低減させることができる。このため、平均粒子径が小さい軟磁性合金粉末は、特に高周波用の部品に好適に用いられる。また、軟磁性合金粉末の平均粒子径が大きいほど、磁気コアの透磁率を向上させやすい。このため、平均粒子径が大きい軟磁性合金粉末は高透磁率が求められる部品に好適に用いられる。 The smaller the average particle size of the soft magnetic alloy powder, the more the loss at high frequencies can be reduced. For this reason, soft magnetic alloy powders with a small average particle size are particularly suitable for use in high frequency components. In addition, the larger the average particle size of the soft magnetic alloy powder, the easier it is to improve the magnetic permeability of the magnetic core. For this reason, soft magnetic alloy powders with a large average particle size are suitable for use in components that require high magnetic permeability.
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。 The present invention will now be described in detail with reference to the following examples.
(実験例1)
表1に示す組成の母合金が得られるように各種材料のインゴットを準備し、秤量した。そして、ガスアトマイズ装置内に配置されたルツボに収容した。
(Experimental Example 1)
Ingots of various materials were prepared and weighed so as to obtain master alloys having the compositions shown in Table 1. Then, the ingots were placed in a crucible disposed in a gas atomizing device.
次に、アトマイズ装置10内に配置された耐熱性容器22に母合金を収容した。続いて、筒体32内を真空引きした後、耐熱性容器22外部に設けた加熱用コイル24を用いて、耐熱性容器22を高周波誘導により加熱し、耐熱性容器22中の原料金属を溶融、混合して溶融金属(溶湯)を得た。
Next, the master alloy was placed in the heat-
得られた溶湯を冷却部30の筐体32内に表1に記載のアトマイズ温度で噴射して、アルゴンガスを噴射ガス圧7MPaで噴射することにより、多数の溶滴とした。溶滴は、ポンプ圧10MPaで供給された冷却水により形成された逆円錐状の冷却水流れに衝突して、微細な粉末となり、その後回収された。ただし、表1の試料No.3、4はアトマイズ温度が低すぎて溶湯を噴射することができなかった。
The obtained molten metal was sprayed into the
なお、図8A、図8Bに示すアトマイズ装置10において、筒体32の内面の内径は300mm、D1/D2は1/2、角度θ1は20度であった。
In the
さらに、実験例1では、475℃で60分、熱処理を行った。また、母合金の組成と軟磁性合金粉末の組成とが概ね一致していることをICP分析により確認した。 Furthermore, in Experimental Example 1, heat treatment was performed at 475°C for 60 minutes. In addition, ICP analysis confirmed that the composition of the master alloy and the composition of the soft magnetic alloy powder were roughly the same.
得られた各軟磁性合金粉末が非晶質を含むのか、ナノ結晶を含むのかを確認した。XRDを用いてナノ結晶起因のピークの有無を確認した。非晶質を含む場合には微細構造欄に非晶質と記載し、非晶質およびナノ結晶を含む場合には、非晶質+ナノ結晶と記載した。結果を表1に示す。 It was confirmed whether each of the obtained soft magnetic alloy powders contained amorphous matter or nanocrystals. The presence or absence of peaks due to nanocrystals was confirmed using XRD. If it contained amorphous matter, it was recorded as amorphous in the microstructure column, and if it contained both amorphous and nanocrystals, it was recorded as amorphous + nanocrystals. The results are shown in Table 1.
得られた各軟磁性合金粉末における粉末粒子の形状を評価した。具体的には、20000個の粒子の円形度を測定し、個数基準での平均円形度および円形度が低いほうから0.50までの累積個数割合を算出した。結果を表1に示す。さらに、各実施例および比較例について、累積個数割合が2.0%以下である場合に異形粒子が少なく、累積個数割合が1.5%以下である場合に異形粒子が特に少ないとした。また各実施例および比較例について体積基準での平均粒子径(D50)が約25μmとなっていることをレーザ回折式の粒度分布測定装置(HELOS&RODOS(Sympatec社))を用いて確認した。 The shape of the powder particles in each of the obtained soft magnetic alloy powders was evaluated. Specifically, the circularity of 20,000 particles was measured, and the average circularity on a number basis and the cumulative number ratio of particles with a circularity from the lowest to 0.50 were calculated. The results are shown in Table 1. Furthermore, for each example and comparative example, when the cumulative number ratio was 2.0% or less, there were few irregularly shaped particles, and when the cumulative number ratio was 1.5% or less, there were particularly few irregularly shaped particles. It was also confirmed that the average particle size (D50) on a volume basis for each example and comparative example was approximately 25 μm using a laser diffraction particle size distribution analyzer (HELOS&RODOS (Sympatec)).
得られた各軟磁性合金粉末に対して(STA449F3(NETZSCH社))を用いてDSC測定を行い、Tgの有無を確認した。さらに、TmおよびΔTの測定を行った。結果を表1に示す。 DSC measurements were performed on each of the obtained soft magnetic alloy powders using STA449F3 (NETZSCH) to confirm the presence or absence of Tg. In addition, Tm and ΔT were measured. The results are shown in Table 1.
得られた各軟磁性合金粉末の保磁力Hcを(K-HC1000型(東北特殊鋼社))を用いて測定した。結果を表1に示す。Hcには特に制限はない。Hcは0.50Oe以下であってもよい。Hcは0.20Oe以下であることが好ましい。 The coercive force Hc of each of the obtained soft magnetic alloy powders was measured using a K-HC1000 model (Tohoku Special Steel Co., Ltd.). The results are shown in Table 1. There is no particular limit to Hc. Hc may be 0.50 Oe or less. It is preferable that Hc is 0.20 Oe or less.
次に、各軟磁性合金粉末からトロイダルコアを作製した。具体的には、各軟磁性合金粉末に対して絶縁バインダとなるフェノール樹脂量が全体の3質量%になるよう混合し、攪拌機として一般的なプラネタリーミキサーを用いて500μm程度の造粒粉となるように造粒した。次に、得られた造粒粉を面圧4ton/cm2(392MPa)で成形し、外形13mmφ、内径8mmφ、高さ6mmのトロイダル形状の成形体を作製した。得られた成形体を150℃で硬化させ、トロイダルコアを作製した。 Next, a toroidal core was produced from each soft magnetic alloy powder. Specifically, each soft magnetic alloy powder was mixed with phenol resin as an insulating binder so that the amount of the phenol resin was 3% by mass of the total, and granulated to obtain a granulated powder of about 500 μm using a general planetary mixer as a mixer. Next, the obtained granulated powder was molded at a surface pressure of 4 ton/cm 2 (392 MPa) to produce a toroidal-shaped molded body with an outer diameter of 13 mmφ, an inner diameter of 8 mmφ, and a height of 6 mm. The obtained molded body was hardened at 150° C. to produce a toroidal core.
そして、トロイダルコアにUEW線を巻き線し、4284A PRECISION LCR METER(ヒューレットパッカード)を用いて100kHzでμ(比透磁率)を測定した。結果を表1に示す。なお、比透磁率μは30以上である場合を良好とした。 Then, UEW wire was wound around the toroidal core, and μ (relative magnetic permeability) was measured at 100 kHz using a 4284A PRECISION LCR METER (Hewlett-Packard). The results are shown in Table 1. Note that a relative magnetic permeability μ of 30 or more was considered good.
表1より、非晶質からなるFe基軟磁性合金である試料No.1~4、1aはTmが高いため、噴射に必要なアトマイズ温度が1500℃以上と高かった。すなわち、軟磁性合金粉末を作製可能なアトマイズ温度の幅が狭かった。さらに、得られた軟磁性合金粉末がTgを有さなかった。そのため、軟磁性合金粉末の保磁力が高くなり、円形度が低くなり、異形粒子が多かった。さらに、軟磁性合金粉末を用いて作製したトロイダルコアの比透磁率μが低くなった。 As can be seen from Table 1, samples No. 1 to 4 and 1a, which are amorphous Fe-based soft magnetic alloys, had high Tm, and therefore the atomization temperature required for injection was high, at 1500°C or higher. In other words, the range of atomization temperatures at which soft magnetic alloy powder could be produced was narrow. Furthermore, the soft magnetic alloy powder obtained did not have a Tg. As a result, the soft magnetic alloy powder had a high coercive force, a low circularity, and many irregularly shaped particles. Furthermore, the relative permeability μ of the toroidal core produced using the soft magnetic alloy powder was low.
これに対し、Coを多く含む組成である試料No.5~8、5aはTmが低いため、噴射に必要なアトマイズ温度が低く、アトマイズ温度1300℃で噴射できた。すなわち、軟磁性合金粉末を作製可能なアトマイズ温度の幅が広かった。さらに、得られた軟磁性合金粉末がTgを有した。そのため、軟磁性合金粉末の保磁力が低くなり、円形度が高くなり、異形粒子が少なかった。さらに、軟磁性合金粉末を用いて作製したトロイダルコアの比透磁率μが高くなった。 In contrast, samples No. 5 to 8 and 5a, which have compositions containing a large amount of Co, had low Tm, so the atomization temperature required for injection was low and they could be injected at an atomization temperature of 1,300°C. In other words, the range of atomization temperatures at which soft magnetic alloy powder could be produced was wide. Furthermore, the obtained soft magnetic alloy powder had a Tg. As a result, the soft magnetic alloy powder had a low coercive force, a high circularity, and few irregularly shaped particles. Furthermore, the relative permeability μ of the toroidal core produced using the soft magnetic alloy powder was high.
(実験例2)
実験例2では、冷却水を供給するポンプ圧を試料No.1から変化させた点以外は実験例1に記載した条件で試料No.9、10の軟磁性合金粉末およびトロイダルコアを作製した。結果を表2に示す。
(Experimental Example 2)
In Experimental Example 2, soft magnetic alloy powders and toroidal cores of Samples No. 9 and 10 were produced under the same conditions as in Experimental Example 1, except that the pump pressure for supplying the cooling water was changed from that of Sample No. 1. The results are shown in Table 2.
表2より、ポンプ圧を低下させることで軟磁性合金粉末の粒子の平均円形度が向上した。しかし、累積個数割合の変化は小さく、異形粒子の割合の変化も小さかった。試料No.9、10は非晶質からなるFe基軟磁性合金であるため、Tmが高かった。さらに、得られた軟磁性合金粉末がTgを有さなかった。そのため、軟磁性合金粉末の保磁力が高くなり、異形粒子が多かった。さらに、軟磁性合金粉末を用いて作製したトロイダルコアの比透磁率μが低くなった。 As can be seen from Table 2, the average circularity of the particles of the soft magnetic alloy powder was improved by lowering the pump pressure. However, the change in the cumulative number ratio was small, and the change in the ratio of irregularly shaped particles was also small. Samples No. 9 and 10 were Fe-based soft magnetic alloys made of amorphous material, so they had high Tm. Furthermore, the soft magnetic alloy powder obtained did not have a Tg. As a result, the coercive force of the soft magnetic alloy powder was high and there were many irregularly shaped particles. Furthermore, the relative permeability μ of the toroidal core made using the soft magnetic alloy powder was low.
(実験例3)
実験例3では、試料No.8からCoの一部をFeに置換させた点以外は実験例1に記載した条件で試料No.9~16の軟磁性合金粉末およびトロイダルコアを作製した。結果を表3に示す。
(Experimental Example 3)
In Experimental Example 3, soft magnetic alloy powders and toroidal cores of Samples Nos. 9 to 16 were produced under the same conditions as in Experimental Example 1, except that part of the Co in Sample No. 8 was replaced with Fe. The results are shown in Table 3.
さらに、組成を変化させた点以外は試料番号8と同条件で試料番号8a~8eの軟磁性合金粉末およびトロイダルコアを作製した。結果を表3Aに示す。 In addition, soft magnetic alloy powders and toroidal cores of sample numbers 8a to 8e were produced under the same conditions as sample number 8, except for the change in composition. The results are shown in Table 3A.
表3より、所定の範囲内の組成を有する試料No.11~14は粒子形状が良好であり、トロイダルコアの比透磁率μが良好であった。試料No.11~14より、Fe量が増加するほど、Tmが上昇し、保磁力が増加し、比透磁率μが低下する傾向にあった。そして、α+β>0.500でありCoの含有割合が小さすぎる試料No.16は軟磁性合金の融点が高くなりすぎ、アトマイズ温度1300℃で溶湯を噴射することができなかった。ただし、Co/Feの原子数比が5以上20以下である試料No.11は上記の範囲外である試料No.8、12と比較して保磁力が低下し、比透磁率μが上昇した。 From Table 3, samples No. 11 to 14, which have compositions within the specified range, have good particle shapes and good relative magnetic permeability μ of the toroidal core. Samples No. 11 to 14 show that as the Fe content increases, Tm increases, coercivity increases, and relative magnetic permeability μ decreases. Sample No. 16, which has α+β>0.500 and a small Co content, has a too high melting point of the soft magnetic alloy, and it was not possible to spray the molten metal at an atomization temperature of 1300°C. However, sample No. 11, which has a Co/Fe atomic ratio of 5 to 20, has a lower coercivity and a higher relative magnetic permeability μ than samples No. 8 and 12, which are outside the above range.
表3Aより、所定の範囲内の組成を有し、Tgを有し、Tmが所定の範囲内である各試料は、噴射に必要なアトマイズ温度が低く、アトマイズ温度1300℃で噴射できた。すなわち、軟磁性合金粉末を作製可能なアトマイズ温度の幅が広かった。さらに、得られた軟磁性合金粉末がTgを有した。そのため、軟磁性合金粉末の保磁力が低くなり、円形度が高くなり、異形粒子が少なかった。さらに、軟磁性合金粉末を用いて作製したトロイダルコアの比透磁率μが高くなった。また、試料No.8よりもCo/Bが高い場合には、Co/Bが高くなるほどTmが上昇し、平均円形度が小さくなり、保磁力が増加し、比透磁率μが低下する傾向にあった。 From Table 3A, each sample having a composition within a specified range, a Tg, and a Tm within a specified range required a low atomization temperature for injection, and could be injected at an atomization temperature of 1300°C. In other words, the range of atomization temperatures at which soft magnetic alloy powder could be produced was wide. Furthermore, the obtained soft magnetic alloy powder had a Tg. Therefore, the soft magnetic alloy powder had a low coercive force, a high circularity, and few irregularly shaped particles. Furthermore, the toroidal core produced using the soft magnetic alloy powder had a high relative permeability μ. Also, when the Co/B was higher than that of sample No. 8, the higher the Co/B, the higher the Tm, the smaller the average circularity, the higher the coercive force, and the lower the relative permeability μ.
(実験例4)
実験例4では、主成分に含まれる各元素の含有量を変化させた点以外は実験例3、試料No.11と同条件で軟磁性合金粉末およびトロイダルコアを作製した。結果を表4~表7に示す。
(Experimental Example 4)
In Experimental Example 4, soft magnetic alloy powders and toroidal cores were produced under the same conditions as in Experimental Example 3 and Sample No. 11, except that the contents of the elements contained in the main components were changed. The results are shown in Tables 4 to 7.
表4では、Co、FeおよびM(Nb)の含有量を変化させた実験例を示した。所定の範囲内の組成を有する試料No.18~22はTgを有し、所定の範囲内のTmを有していた。そして、軟磁性合金粉末の平均円形度が高く、異形粒子が少なく、保磁力が低くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が高くなった。 Table 4 shows experimental examples in which the contents of Co, Fe and M (Nb) were changed. Samples No. 18 to 22, which had compositions within the specified ranges, had Tg and Tm within the specified ranges. The soft magnetic alloy powder had a high average circularity, few irregularly shaped particles and low coercive force. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was high.
これに対し、M(Nb)を含まない試料No.17はTgを有さなかった。その結果、軟磁性合金粉末の平均円形度が低く、異形粒子が多く、保磁力が高くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が高くなった。また、Mの含有量が多すぎる試料No.23は、Tmが低くなりすぎた。その結果、軟磁性合金粉末の平均円形度が低く、異形粒子が多く、保磁力が高くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が高くなった。 In contrast, sample No. 17, which does not contain M (Nb), did not have a Tg. As a result, the average circularity of the soft magnetic alloy powder was low, there were many irregularly shaped particles, and the coercive force was high. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was high. Moreover, sample No. 23, which contained too much M, had a too low Tm. As a result, the average circularity of the soft magnetic alloy powder was low, there were many irregularly shaped particles, and the coercive force was high. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was high.
表5、試料No.24~27は、試料No.11からCo、FeおよびBの含有量(b)を変化させた実験例である。所定の範囲内の組成を有する試料No.25、26はTgを有し、所定の範囲内のTmを有していた。そして、軟磁性合金粉末の平均円形度が高く、異形粒子が少なく、保磁力が低くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が高くなった。これに対し、Bの含有量が少なすぎる試料No.24は軟磁性合金の融点が高くなりすぎ、アトマイズ温度1300℃で溶湯を噴射することができなかった。Bの含有量が多すぎる試料No.27はTmが低くなりすぎた。その結果、軟磁性合金粉末の異形粒子が多く、保磁力が高くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が低くなった。 Table 5, Samples No. 24 to 27 are experimental examples in which the contents (b) of Co, Fe, and B were changed from Sample No. 11. Samples No. 25 and 26, which have compositions within a specified range, had Tg and Tm within a specified range. The average circularity of the soft magnetic alloy powder was high, there were few irregularly shaped particles, and the coercive force was low. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was high. In contrast, Sample No. 24, which has too little B content, had too high a melting point of the soft magnetic alloy, and it was not possible to spray the molten metal at the atomization temperature of 1300°C. Sample No. 27, which has too much B content, had too low a Tm. As a result, there were many irregularly shaped particles in the soft magnetic alloy powder, and the coercive force was high. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was low.
表5、試料No.28~34は、試料No.11からCo、FeおよびPの含有量(c)を変化させた実験例である。所定の範囲内の組成を有する試料No.28~33はTgを有し、所定の範囲内のTmを有していた。そして、軟磁性合金粉末の平均円形度が高く、異形粒子が少なく、保磁力が低くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が高くなった。これに対し、Pの含有量が多すぎる試料No.34は、Tmが低くなりすぎた。その結果、軟磁性合金粉末の平均円形度が低く、異形粒子が多く、保磁力が高くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が低くなった。 Table 5, Samples No. 28 to 34 are experimental examples in which the contents (c) of Co, Fe, and P were changed from Sample No. 11. Samples No. 28 to 33, which have compositions within a specified range, had Tg and Tm within a specified range. The average circularity of the soft magnetic alloy powder was high, there were few irregularly shaped particles, and the coercive force was low. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was high. In contrast, Sample No. 34, which contains too much P, had a too low Tm. As a result, the average circularity of the soft magnetic alloy powder was low, there were many irregularly shaped particles, and the coercive force was high. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was low.
表5、試料No.35~41は、試料No.11からCo、FeおよびSiの含有量(d)を変化させた実験例である。所定の範囲内の組成を有する試料No.35~40はTgを有し、所定の範囲内のTmを有していた。そして、軟磁性合金粉末の平均円形度が高く、異形粒子が少なく、保磁力が低くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が高くなった。これに対し、Siの含有量が多すぎる試料No.41は、Tmが低くなりすぎた。その結果、軟磁性合金粉末の平均円形度が低く、異形粒子が多く、保磁力が高くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が低くなった。 Table 5, Samples No. 35 to 41 are experimental examples in which the contents (d) of Co, Fe, and Si were changed from Sample No. 11. Samples No. 35 to 40, which have compositions within a specified range, had Tg and Tm within a specified range. The soft magnetic alloy powder had a high average circularity, few irregularly shaped particles, and low coercive force. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was high. In contrast, Sample No. 41, which has too much Si content, had a too low Tm. As a result, the soft magnetic alloy powder had a low average circularity, many irregularly shaped particles, and high coercive force. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was low.
表6、試料No.42~46は、試料No.11からCo、FeおよびCrの含有量(e)を主に変化させた実験例である。所定の範囲内の組成を有する試料No.42~45はTgを有し、所定の範囲内のTmを有していた。そして、軟磁性合金粉末の平均円形度が高く、異形粒子が少なく、保磁力が低くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が高くなった。これに対し、Crの含有量が多すぎる試料No.46は、軟磁性合金粉末の異形粒子が多く、保磁力が高くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が低くなった。 Table 6, Samples No. 42 to 46 are experimental examples in which the contents (e) of Co, Fe, and Cr were mainly changed from Sample No. 11. Samples No. 42 to 45, which have compositions within a specified range, had Tg and Tm within a specified range. The average circularity of the soft magnetic alloy powder was high, there were few irregularly shaped particles, and the coercive force was low. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was high. In contrast, Sample No. 46, which has too much Cr content, had many irregularly shaped particles in the soft magnetic alloy powder, and the coercive force was high. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was low.
表7、試料No.47~49は、試料No.11からCo、FeおよびSの含有量(f)を主に変化させた実験例である。所定の範囲内の組成を有する試料No.47、48はTgを有し、所定の範囲内のTmを有していた。そして、軟磁性合金粉末の平均円形度が高く、異形粒子が少なく、保磁力が低くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が高くなった。また、試料No.47、48はSを含有するために異形粒子の存在割合が試料No.11と比較して低下した。これに対し、Sの含有量が多すぎる試料No.49は、軟磁性合金粉末の保磁力が高くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が低くなった。 Table 7, Samples No. 47 to 49 are experimental examples in which the contents (f) of Co, Fe, and S were mainly changed from Sample No. 11. Samples No. 47 and 48, which have compositions within a specified range, had Tg and Tm within a specified range. The average circularity of the soft magnetic alloy powder was high, the number of irregularly shaped particles was small, and the coercive force was low. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was high. Furthermore, since Samples No. 47 and 48 contain S, the proportion of irregularly shaped particles was lower than that of Sample No. 11. In contrast, Sample No. 49, which contains too much S, had a high coercive force of the soft magnetic alloy powder. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was low.
(実験例5)
実験例5では、試料No.8について、Coの一部をX1および/またはX2に置換した点以外は実験例1に記載した条件で軟磁性合金粉末およびトロイダルコアを作製した。結果を表8、表9に示す。
(Experimental Example 5)
In Experimental Example 5, soft magnetic alloy powder and toroidal cores were produced under the same conditions as in Experimental Example 1, except that part of Co in Sample No. 8 was replaced with X1 and/or X2. The results are shown in Tables 8 and 9.
Coの一部をX1および/またはX2に置換しても所定の範囲内の組成を有する各試料はTgを有し、所定の範囲内のTmを有していた。そして、軟磁性合金粉末の平均円形度が高く、異形粒子が少なく、保磁力が低くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が高くなった。 Even when part of the Co was replaced with X1 and/or X2, each sample having a composition within the specified range had a Tg and a Tm within the specified range. The soft magnetic alloy powder had a high average circularity, few irregularly shaped particles, and a low coercive force. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was increased.
(実験例6)
実験例6では、試料No.8について、Mの種類を変化させた点以外は実験例1に記載した条件で軟磁性合金粉末およびトロイダルコアを作製した。結果を表10に示す。
(Experimental Example 6)
In Experimental Example 6, soft magnetic alloy powder and toroidal cores were produced for Sample No. 8 under the same conditions as in Experimental Example 1, except that the type of M was changed. The results are shown in Table 10.
Mの種類を変化させても所定の範囲内の組成を有する各試料はTgを有し、所定の範囲内のTmを有していた。そして、軟磁性合金粉末の平均円形度が高く、異形粒子が少なく、保磁力が低くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が高くなった。 Even when the type of M was changed, each sample with a composition within the specified range had a Tg and a Tm within the specified range. The soft magnetic alloy powder had a high average circularity, few irregularly shaped particles, and low coercive force. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was high.
(実験例7)
実験例7では、試料No.8について、熱処理条件を変化させた点以外は実験例1に記載した条件で軟磁性合金粉末およびトロイダルコアを作製した。具体的には、試料No.109では熱処理を行わなかった。試料No.110では、熱処理温度を575℃に上昇させた。結果を表11に示す。なお、表11には記載していないが、各試料はTgを有し、所定の範囲内のTmを有していた。そして、軟磁性合金粉末の平均円形度が高く、異形粒子が少なく、保磁力が低くなった。
(Experimental Example 7)
In Experimental Example 7, soft magnetic alloy powder and toroidal cores were produced under the same conditions as in Experimental Example 1 except that the heat treatment conditions for Sample No. 8 were changed. Specifically, Sample No. 109 was not heat-treated. Sample No. 110 was heat-treated at 575°C. The results are shown in Table 11. Although not shown in Table 11, each sample had a Tg and a Tm within a predetermined range. The soft magnetic alloy powder had a high average circularity, few irregularly shaped particles, and low coercive force.
試料No.109の軟磁性合金粉末は、試料No.8の軟磁性合金粉末の製造工程中における熱処理前の軟磁性合金粉末であるといえる。475℃での熱処理の前後で比較すると、熱処理では結晶は生じず、歪や応力を除去することができたために比透磁率μが上昇したと考えられる。 The soft magnetic alloy powder of sample No. 109 can be said to be the soft magnetic alloy powder before heat treatment in the manufacturing process of the soft magnetic alloy powder of sample No. 8. When comparing before and after heat treatment at 475°C, it is believed that the heat treatment did not produce crystals and was able to remove distortion and stress, resulting in an increase in the relative permeability μ.
試料No.110の軟磁性合金粉末は、575℃で熱処理を行ったため、ナノ結晶が生じ、ナノ結晶が非晶質中に含まれるナノヘテロ構造を有する。 The soft magnetic alloy powder of sample No. 110 was heat-treated at 575°C, which resulted in the formation of nanocrystals and a nanoheterostructure in which the nanocrystals are contained within the amorphous phase.
(実験例8)
実験例8では、体積基準での平均粒子径を試料No.11から変化させた点以外は実験例3に記載した条件で試料No.111、112の軟磁性合金粉末およびトロイダルコアを作製した。さらに、Bの含有量(b)を低下させ、かつ、アトマイズ温度を1600℃とした点以外は試料No.11、111、112と同条件で試料No.113~115の軟磁性合金粉末およびトロイダルコアを作製した。結果を表12に示す。
(Experimental Example 8)
In Experimental Example 8, soft magnetic alloy powders and toroidal cores of Samples No. 111 and 112 were produced under the same conditions as in Experimental Example 3, except that the average particle size on a volume basis was changed from that of Sample No. 11. Furthermore, soft magnetic alloy powders and toroidal cores of Samples No. 113 to 115 were produced under the same conditions as Samples No. 11, 111, and 112, except that the B content (b) was reduced and the atomization temperature was set to 1600° C. The results are shown in Table 12.
表12より、平均粒子径が大きいほどトロイダルコアの比透磁率が上昇した。また、所定の範囲内の組成を有する試料No.11、111、112の各試料はTgを有し、所定の範囲内のTmを有していた。そして、軟磁性合金粉末の平均円形度が高く、異形粒子が少なく、保磁力が低くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が高くなった。 As shown in Table 12, the larger the average particle size, the higher the relative permeability of the toroidal core. In addition, each of samples No. 11, 111, and 112, which have compositions within the specified range, had a Tg and a Tm within the specified range. The soft magnetic alloy powder had a high average circularity, few irregularly shaped particles, and a low coercive force. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was high.
これに対し、Bの含有量(b)が小さすぎる試料No.113~115の各試料はTgを有さず、Tmが高くなりすぎた。この結果、軟磁性合金粉末の平均円形度が低く、異形粒子が多く、保磁力が高くなった。さらに、トロイダルコアの比透磁率が低くなった。 In contrast, samples No. 113 to 115, which had too small a B content (b), did not have a Tg and had too high a Tm. As a result, the soft magnetic alloy powder had a low average circularity, many irregularly shaped particles, and a high coercive force. Furthermore, the relative permeability of the toroidal core was low.
1、2… 粒子形状測定結果
10…アトマイズ装置
20…溶融金属供給部
21…溶融金属
21a…滴下溶融金属
30…冷却部
36…冷却液導入部
38a1…外方凸部
50…冷却液流れ
Claims (8)
X1はFeおよびNiからなる群から選択される1つ以上、
X2はAl,Mn,Ag,Zn,Sn,As,Sb,Cu,Bi,N,O,Cおよび希土類元素からなる群より選択される1つ以上、
MはNb,Hf,Zr,Ta,Mo,W,TiおよびVからなる群から選択される1つ以上であり、
0<a≦0.140
0.160<b≦0.250
0.010≦c≦0.050
0≦d≦0.250
0≦e≦0.030
0≦f≦0.010
0.160<b+c+d+e+f≦0.430
0.500<1-(a+b+c+d+e+f)<0.840
α≧0
β≧0
0≦α+β≦0.40
であり、
前記軟磁性合金粉末に含まれる粉末粒子の平均円形度が0.93以上であり、かつ、前記粉末粒子の円形度が低いほうから0.50までの累積個数割合が2.0%以下であり、
前記軟磁性合金粉末はガラス遷移点Tgおよび融点Tmを有し、
900℃≦Tm≦1200℃である軟磁性合金粉末。 A soft magnetic alloy powder having a main component represented by the composition formula (Co (1-( α + β )) X1αX2β)(1-( a + b +c+d+e+f)) MaBbPcSidCrESf ( atomic ratio ),
X1 is one or more selected from the group consisting of Fe and Ni;
X2 is one or more selected from the group consisting of Al, Mn, Ag, Zn, Sn, As, Sb, Cu, Bi, N, O, C and rare earth elements;
M is one or more selected from the group consisting of Nb, Hf, Zr, Ta, Mo, W, Ti and V;
0<a≦0.140
0.160<b≦0.250
0.010≦c≦0.050
0≦d≦0.250
0≦e≦0.030
0≦f≦0.010
0.160<b+c+d+e+f≦0.430
0.500<1-(a+b+c+d+e+f)<0.840
α≧0
β≧0
0≦α+β ≦0.40
and
The average circularity of powder particles contained in the soft magnetic alloy powder is 0.93 or more, and a cumulative number ratio of the powder particles having a circularity of from 0.50 to 0.50 is 2.0% or less,
The soft magnetic alloy powder has a glass transition point Tg and a melting point Tm,
A soft magnetic alloy powder having a temperature of 900°C≦Tm≦1200°C.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2000204452A (en) | 1999-01-08 | 2000-07-25 | Alps Electric Co Ltd | High permeability metallic glass alloy for high- frequency |
| JP2008214665A (en) | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Seiko Epson Corp | Co-based metallic glass alloy, magnetic core, electromagnetic transducer and watch |
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| JP2011231351A (en) | 2010-04-26 | 2011-11-17 | Seiko Epson Corp | Co-BASED METALLIC GLASS ALLOY, MAGNETIC CORE, ELECTRO-MAGNETIC TRANSDUCER AND CLOCK |
| CN104694784A (en) | 2014-08-30 | 2015-06-10 | 孙怀君 | Cobalt-based massive amorphous soft magnetic alloy with preferable plastic deformation capacity and preparation method thereof |
-
2020
- 2020-10-08 JP JP2020170481A patent/JP7702238B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000204452A (en) | 1999-01-08 | 2000-07-25 | Alps Electric Co Ltd | High permeability metallic glass alloy for high- frequency |
| JP2008214665A (en) | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Seiko Epson Corp | Co-based metallic glass alloy, magnetic core, electromagnetic transducer and watch |
| CN101519759A (en) | 2009-03-25 | 2009-09-02 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | Cobalt-base body amorphous alloy and preparation method thereof |
| JP2011231351A (en) | 2010-04-26 | 2011-11-17 | Seiko Epson Corp | Co-BASED METALLIC GLASS ALLOY, MAGNETIC CORE, ELECTRO-MAGNETIC TRANSDUCER AND CLOCK |
| CN104694784A (en) | 2014-08-30 | 2015-06-10 | 孙怀君 | Cobalt-based massive amorphous soft magnetic alloy with preferable plastic deformation capacity and preparation method thereof |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Hossein Raanaei, Morteza Fakhraee,Synthesis and characterization of nanocrystalline Co-Fe-Nb-Ta-B alloy,Journal of Magnetism and Magnetic Materials,438,2017年,p.144-151 |
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