CN113228205A - 烧结体及其制造方法 - Google Patents

烧结体及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113228205A
CN113228205A CN201980086625.5A CN201980086625A CN113228205A CN 113228205 A CN113228205 A CN 113228205A CN 201980086625 A CN201980086625 A CN 201980086625A CN 113228205 A CN113228205 A CN 113228205A
Authority
CN
China
Prior art keywords
particles
sintered body
ferrite
metal
metallic magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201980086625.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113228205B (zh
Inventor
小林英悟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN113228205A publication Critical patent/CN113228205A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113228205B publication Critical patent/CN113228205B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0246—Manufacturing of magnetic circuits by moulding or by pressing powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/052—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles characterised by a mixture of particles of different sizes or by the particle size distribution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/08—Metallic powder characterised by particles having an amorphous microstructure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/09—Mixtures of metallic powders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/102—Metallic powder coated with organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/12—Metallic powder containing non-metallic particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00—Compounds of iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00—Compounds of nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/24—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/33—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials mixtures of metallic and non-metallic particles; metallic particles having oxide skin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
    • H01F1/36—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites in the form of particles
    • H01F1/37—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites in the form of particles in a bonding agent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明提供提供一种包含金属磁性体的烧结体，其可以减少因成型导致的电特性的劣化，并且可以得到优异的直流叠加特性。是一种包含金属磁性体的烧结体，包含：金属磁性体粒子被树脂层被覆的多个被覆粒子、多个铁氧体粒子、以及存在于该多个被覆粒子和该多个铁氧体粒子间的非晶相。非晶相可以包含与上述铁氧体粒子所包含的金属元素相同的金属元素。

Description

烧结体及其制造方法
技术领域
本发明涉及烧结体，更详细来说，涉及包含金属磁性体的烧结体及其制造方法。
背景技术
包含金属磁性体的烧结体作为成型为规定的形状的烧结磁性零件，可用于各种电磁装置/设备中。至今为止，例如在电源回路周边所使用的功率电感器等中，在使用压粉磁芯。压粉磁芯可以通过用树脂等绝缘材料将金属磁性体粒子被覆而形成的粒子进行成型，从而制造。一般来说，与铁氧体这样的氧化物磁性体相比，金属磁性体的饱和磁通密度更高，因此直流叠加特性优异。但是，金属磁性体存在比电阻低，特别是在高频区域中涡流损耗会变大的特征。因此，在压粉磁芯中，通过将金属磁性体粒子的表面用树脂等绝缘材料被覆，从而抑制涡流损耗增大。
上述现有的压粉磁芯中所使用的绝缘材料为树脂等非磁性体，由于其作为非磁性间隙发挥作用，因而存在会使压粉磁芯整体的磁导率降低这一难点。为了消除该难点，尝试通过在金属磁性体粒子间导入作为强磁性体的铁氧体来使磁导率提高。但是，铁氧体可以与金属磁性体反应，其结果又产生新的问题，即，金属磁性体被氧化而形成非磁性的氧化层，另一方面，铁氧体被还原使得比电阻下降。
因此，为了应对这样的问题，在专利文献1中提出了如下方法：在金属磁性粉的表面形成由Li、Ca、Al等元素的氧化物或碳氧化物形成的被覆层，从而形成复合粉末，在该复合粉末的周围配置铁氧体材料，利用加压成型制成规定形状的成型体，对其实施热处理，制成烧结体，从而得到包含金属磁性体的烧结体。上述被覆层由对金属磁性体的反应性低且对铁氧体的反应性高的物质形成。根据该烧结体的制造方法，通过在热处理(烧成)时用上述被覆层抑制金属磁性粉与铁氧体之间的反应并使被覆层与铁氧体反应，从而可以形成与原铁氧体材料组成不同的铁氧体层，得到在该铁氧体层的连续体中金属磁性粉互相独立存在的烧结体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-243794号公报
发明内容
但是，在专利文献1记载的烧结体的制造方法中，作为金属磁性粉间的绝缘材料的被覆层和铁氧体材料(或由它们形成的铁氧体层)为属于脆性材料的陶瓷，因此，无法跟随由于(例如成型时的)外力负荷而产生的金属磁性粉的移动(或塑性变形)。因此，金属磁性粉彼此接近或接触，从而导致比电阻的降低和涡流损耗的增大，使电特性劣化。
而且，由专利文献1记载的制造方法得到的烧结体中还存在直流叠加特性低这一难点。这是由于该烧结体由金属磁性粉和铁氧体层构成，不含非磁性体所致。更详细来说为如下所述。
如图7(a)所示，由专利文献1记载的制造方法得到的烧结体70是由金属磁性粉(即、金属磁性体粒子)61存在于铁氧体层(即、铁氧体相)63的连续体中而构成的。在如此构成的烧结体70中施加直流磁场的情况下，如图7(b)所示，在铁氧体层63产生了比外部磁场更大的磁场(图7(b)表示对烧结体70施加外部磁场4kA/m的情况下的磁场分布，由其可以理解虽然金属磁性粉61中产生的磁场为外部磁场以下，但铁氧体层63中产生的磁场却比外部磁场更大，特别是在金属磁性粉61彼此接近的区域中，铁氧体层63中产生了约50kA/m的磁场)。其原因是，由于金属磁性粉的磁化率大，因而通过金属磁性粉的磁化而在铁氧体层中产生与外部磁场相同方向的磁场。如此，铁氧体层中产生比外部磁场更大的磁场，而且本来就是饱和磁通密度低的材料，因此，相比于金属磁性粉，在低磁场中就会磁饱和。根据以上的原理，铁氧体层在低磁场中磁饱和，磁导率减少，因此，作为烧结体整体，在低磁场中磁导率会减少。其结果，烧结体的直流叠加特性降低。
本发明的一个目的是提供一种包含金属磁性体的烧结体，其可以减少因外力负荷导致的电特性的劣化，并且可以得到优异的直流叠加特性。本发明的另一目的是提供该烧结体的制造方法。
根据本发明的一个要旨，提供一种包含金属磁性体的烧结体，其包含：
金属磁性体粒子被树脂层被覆的多个被覆粒子、
多个铁氧体粒子、以及
存在于该多个被覆粒子和该多个铁氧体粒子间的非晶相。
本发明的一个实施方式中，上述非晶相可以包含与上述铁氧体粒子所包含的金属元素相同的金属元素。
本发明的一个实施方式中，上述铁氧体粒子的平均粒径可以比上述金属磁性体粒子的平均粒径小。
本发明的一个实施方式中，上述树脂层可以包含选自聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、环氧树脂和硅系树脂中的至少一者。
本发明的一个实施方式中，上述金属磁性体粒子可以包含选自Fe、Fe-Si系、Fe-Ni系、Fe-Ni-Mo系、Fe-Si-Al系、Fe-Si-Cr系、Fe系非晶质金属和Fe纳米晶体的金属磁性体中的至少一者。
本发明的一个实施方式中，上述铁氧体粒子可以包含选自Ni-Zn系、Ni-Zn-Cu系、Ni系、Co系、Co-Zn系、Mn-Zn系、Mg-Zn系、Mg-Zn-Cu系的尖晶石型铁氧体和磁铅石型的六方晶Ba铁氧体中的至少一者。
本发明的一个实施方式中，上述树脂层可以具有100nm以下的平均厚度。
根据本发明的另一个要旨，可以提供包含金属磁性体的烧结体的制造方法，其包含：
将包含金属磁性体粒子被树脂层被覆的多个被覆粒子、多个铁氧体粒子和乙酰丙酮金属盐的混合物，在加压下，以上述乙酰丙酮金属盐的熔点以上且350℃以下的温度进行加热。
本发明的一个实施方式中，可以在流体的存在下对上述混合物进行加热。
本发明的一个实施方式中，上述流体可以混合在上述混合物中。
本发明的一个实施方式中，上述乙酰丙酮金属盐可以包含与上述铁氧体粒子所包含的金属元素相同的金属元素。
本发明的一个实施方式中，上述铁氧体粒子的平均粒径可以比上述金属磁性体粒子的平均粒径小。
本发明的一个实施方式中，上述树脂层可以包含选自聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、环氧树脂和硅系树脂中的至少一者。
本发明的一个实施方式中，上述金属磁性体粒子可以包含选自Fe、Fe-Si系、Fe-Ni系、Fe-Ni-Mo系、Fe-Si-Al系、Fe-Si-Cr系、Fe系非晶质金属和Fe纳米晶体的金属磁性体中的至少一者。
本发明的一个实施方式中，上述铁氧体粒子可以包含选自Ni-Zn系、Ni-Zn-Cu系、Ni系、Co系、Co-Zn系、Mn-Zn系、Mg-Zn系、Mg-Zn-Cu系的尖晶石型铁氧体和磁铅石型的六方晶Ba铁氧体中的至少一者。
本发明的一个实施方式中，上述树脂层可以具有100nm以下的平均厚度。
根据本发明，可以提供一种包含金属磁性体的烧结体，其可以减少因外力负荷导致的电特性的劣化、并且可以得到优异的直流叠加特性。而且，根据本发明，可以提供该烧结体的制造方法。
附图说明
图1为表示本发明的一个实施方式和实施例1～3中的烧结体的结构的部分示意图。
图2为表示比较例1中的烧结体的结构的部分示意图。
图3为表示比较例2中的烧结体的结构的部分示意图。
图4为表示比较例3中的烧结体的结构的部分示意图。
图5为表示实施例1～3和比较例1～3中的烧结体的μ'与(饱和磁场)Hsat的关系的坐标图。
图6为表示实施例1～3和比较例2中的烧结体的μ'与金属磁性体粒子的填充率的关系的坐标图。
图7中，(a)为表示由专利文献1记载的制造方法得到的烧结体的结构的部分示意图，(b)为对应于(a)的图，表示通过对施加了外部磁场4kA/m的情况的模拟而得到的磁场分布的图。
具体实施方式
对于本发明的一个实施方式中的烧结体及其制造方法，以下参照图进行说明。图中，对同样的构件标注同样的符号，并且，除非另有说明，否则也属于同样的说明。
如图1所示，本实施方式中的包含金属磁性体的烧结体10包含：
金属磁性体粒子1被树脂层3被覆的多个被覆粒子(或树脂被覆金属磁性体粒子)5、
多个铁氧体粒子7、以及
在该多个被覆粒子5和该多个铁氧体粒子7间存在的非晶相9。
金属磁性体粒子1可以由金属磁性体构成。金属磁性体是由1种或2种以上的金属或合金构成的磁性体。本实施方式中可使用的金属磁性体没有特别限定，例如可包含选自Fe、Fe-Si系、Fe-Ni系、Fe-Ni-Mo系、Fe-Si-Al系、Fe-Si-Cr系、Fe系非晶质金属和Fe纳米晶体的金属磁性体中的至少一者。其中，Fe-Si系的金属磁性体具有高饱和磁通密度，可以使烧结体10的直流叠加特性提高，因此优选。在金属磁性体为合金的情况下，各金属元素的含有比例可以根据期望的电特性而适当选择。并不是要限定本实施方式，但是，例如Fe-Si系金属磁性体可以包含0.1～8.0质量％的Si，剩余部分为Fe。Fe-Ni系金属磁性体可以包含36～90质量％的Ni，剩余部分为Fe。Fe-Ni-Mo系金属磁性体可以包含36～90质量％的Ni、0.1～10质量％的Mo，剩余部分为Fe。Fe-Si-Al系金属磁性体可以包含0.1～10质量％的Si、0.1～12质量％的Al，剩余部分为Fe。Fe-Si-Cr系金属磁性体可以包含0.1～8.0质量％的Si、0.1～20质量％的Cr，剩余部分为Fe。Fe系非晶质金属是由Fe或Fe系金属(例如Fe-Si-B)构成且为非晶质(amorphous)的金属。Fe纳米晶体是由Fe构成且以非晶质为主相的、混杂有平均粒径为5nm～25nm的纳米晶体的金属。
金属磁性体粒子1的平均粒径例如可以是0.01μm～1000μm，特别是0.02μm～100μm。通过使金属磁性体粒子1的平均粒径在0.01μm～1000μm的范围，从而在本实施方式后述的制造方法中容易地利用来自乙酰丙酮金属盐的液体介质和/或流体(优选为溶剂)而使金属磁性体粒子搬运到其它金属磁性体粒子彼此的空隙中，由此可以高效地实现得到的烧结体的高密度化。本说明书中，平均粒径是指：以体积基准求出粒度分布，在将总体积作为100％的累积曲线中，累积值为50％的点的粒径(D50)。该平均粒径可以使用激光衍射·散射式粒径·粒度分布测定装置或电子扫描显微镜来测定。
金属磁性体粒子1可以是金属磁性体组成和/或平均粒径不同的2种以上的金属磁性体粒子的混合物。
树脂层3可以由树脂材料构成。本实施方式中可使用的树脂材料只要没有导电性就没有特别限定，例如可以包含选自聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、环氧树脂和硅系树脂中的至少一者。其中，聚酰亚胺具有高绝缘性，而且耐热性和强度优异，可以使烧结体10的比电阻、耐热性和强度提高，因此优选。树脂层3可以是1层，也可以具有由组成不同的树脂材料形成的2层以上的多层结构。
树脂层3的厚度只要能妨碍金属磁性体粒子1间的导电，优选为使其绝缘，就没有特别限定。例如，树脂层3的平均厚度例如可以是200nm以下，优选为100nm以下，下限没有特别限定，例如可以是10nm以上。通过使树脂层3的平均厚度为200nm以下，在实质上不降低烧结体10整体的磁导率的情况下能够减少涡流损耗，得到优异的直流叠加特性。而且，通过使树脂层3的平均厚度为100nm以下，即使金属磁性体粒子1的填充率变高，但与现有一般的烧结体由金属磁性体粒子和树脂相构成的情况(例如比较例2)相比，仍可以使磁导率显著提高。
树脂层3优选被覆金属磁性体粒子1的整个表面，但也可以不是覆盖整个表面。金属磁性体粒子1可以部分地从树脂层3露出，例如露出小于整个表面的50％，更详细来说小于10％。
树脂层的平均厚度可如下求出：在烧结体的剖面的扫描型电子显微镜(SEM)观察图像中，对一个金属磁性体粒子计测其表面上相互间隔基本均等的10个点以上处的树脂层的厚度，算出它们的平均值，同样地对合计5个以上的金属磁性体粒子1算出平均值，再进行平均，从而求出。
被覆粒子5的平均粒径可以理解为金属磁性体粒子1的平均粒径和树脂层3的平均厚度的合计，也可以根据用作原料的被覆粒子来测定。被覆粒子5的平均粒径例如可以是0.02μm～1000μm，特别是0.11μm～100μm。
铁氧体粒子7可以由铁氧体构成。铁氧体为包含氧化铁的磁性体，优选为强磁性体。本实施方式中可使用的铁氧体没有特别限定，例如可以包含选自Ni-Zn系、Ni-Zn-Cu系、Ni系、Co系、Co-Zn系、Mn-Zn系、Mg-Zn系、Mg-Zn-Cu系的尖晶石型铁氧体和磁铅石型的六方晶Ba铁氧体中的至少一者。其中，包含Ni和Zn的铁氧体(例如N-Zn系、Ni-Zn-Cu系)、Ni系、Co系、Co-Zn系、Mg-Zn系、Mg-Zn-Cu系的铁氧体具有高比电阻，可以使烧结体10的涡流损耗减少，因此优选。
尖晶石型铁氧体为包含具有尖晶石型结构的氧化铁的磁性材料，可以包含组成式AFe2O4表示的铁氧体、组成式A1 XA2 1-XFeaO4±δ表示的铁氧体、组成式A3 XA4 yA5 zFeaO4±δ(其中，x+y+z＝1、1.5≤a≤2.55、0≤δ＜1)表示的铁氧体等。上述A、A1～A5分别可以是Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Li、Fe、Mg等任意的金属，优选为Ni、Zn、Fe、Mn、Co或Li。
铁氧体粒子7的平均粒径优选比金属磁性体粒子1的平均粒径小(因此，必然会比被覆树脂5的平均粒径小)。铁氧体粒子7的平均粒径可以是金属磁性体粒子1的平均粒径的50％以下，更详细来说为0.1％～30％。具体来说，铁氧体粒子7的平均粒径例如可以是0.01μm～100μm，特别是0.02μm～1μm。通过使金属磁性体粒子1的平均粒径比金属磁性体粒子1的平均粒径更小，从而在本实施方式后述的制造方法中，容易地利用来自乙酰丙酮金属盐的液体介质和/或流体(优选为溶剂)而使铁氧体粒子搬运到金属磁性体粒子的空隙中，由此可以提高得到的烧结体的磁导率。
铁氧体粒子7可以是铁氧体组成和/或平均粒径不同的2种以上的铁氧体粒子的混合物。
非晶相9存在于被覆粒子5和铁氧体粒子7之间，可以使这些粒子牢固地粘接。虽然不是要限定本实施方式，但在非晶相9的连续相中可以形成多个被覆粒子5和铁氧体粒子7分散的结构。另外，本实施方式的烧结体10可以通过非晶相9来高密度地含有这些粒子，特别是以高填充率含有金属磁性体粒子1。应予说明，金属磁性体粒子的填充率可以通过在烧结体的剖面的扫描型电子显微镜(SEM)观察图像中进行图像解析而求出。
因此，对于本实施方式的烧结体10而言，其自身具有高强度和高密度，并且，即使在负荷(例如成型时的)外力的情况下，也可以因比较柔软且可以塑性变形的非晶相9而跟随被覆粒子5的移动(例如金属磁性体的塑性变形)。因此，可以抑制由树脂层3的破坏而导致的金属磁性体粒子1彼此的接近或接触，可以实现比电阻的增加和涡流损耗的减少，可以防止电特性的劣化。虽然不是要限定本实施方式，但通过涡流损耗的减少从而减少10MHz以上的高频区域的铁损，因此，在面向高频的功率电感器中，本实施方式的烧结体10可以优选用作芯材。
进而，本实施方式的烧结体10通过使金属磁性体粒子1被树脂层3被覆，从而可以减少涡流损耗，显示出优异的直流叠加特性。进而，本实施方式的烧结体10在金属磁性体粒子1与铁氧体粒子7之间导入树脂层3作为非磁性间隙，因此，可以使铁氧体粒子7中产生的直流磁场降低，使直流叠加特性提高。
而且，本实施方式的烧结体10除树脂层3以外不含树脂，可以实现除了用树脂层3被覆金属磁性体粒子1的被覆粒子5和非晶相9之外的空间被铁氧体粒子7占据的结构。因此，与现有一般的烧结体由金属磁性体粒子和树脂相构成的情况(例如比较例2)相比，即使金属磁性体粒子1的填充率降低，也可以得到高磁导率。由此，在得到规定的磁导率的情况下，可以减少金属磁性体粒子1的填充率，因此，可以使金属磁性体粒子1间的距离变长，可以实现比电阻的增加和涡流损耗的减少。
非晶相9包含与铁氧体粒子7所包含的金属元素相同的金属元素。由此，非晶相9可以显示与铁氧体粒子7相近的电特性。另外，即使在产生了铁氧体粒子7与非晶相9之间的相互扩散的情况下，也能有效地防止烧结体10的电特性劣化。
本说明书中，非晶相是指实质上没有结晶性或结晶度比较低的相，这可以基于本领域技术人员所公知的手法即电子束衍射图像，与具有结晶结构的粒子相区别判别。另外，非晶相所包含的元素(特别是金属元素)可以使用扫描型透射电子显微镜(STEM)进行确认。
应注意的是，本实施方式的烧结体10中，非晶相9实质上不包含SiO2玻璃等硅氧化物。硅氧化物会导致电特性显著降低，因此不优选。非晶相9中的硅氧化物的含量例如为0.1质量％以下，优选为0.01质量％以下，更优选为实质上的0质量％。
本发明中“烧结体”是指将包含金属磁性体粒子的原料混合物在小于构成该粒子的金属磁性体的熔点下进行加热而得到的物体。烧结体的形状没有特别限定，可以是膜状，也可以是块状，还可以是成型体。
上述本实施方式的烧结体10可由任意适当的方法制造，例如可通过下述的方法制造。
首先，用树脂层3被覆金属磁性体粒子1，准备被覆粒子5。树脂层3被覆金属磁性体粒子1的方法没有特别限定。例如，可以将金属磁性体粒子1浸渍于树脂前体溶液中，从树脂前体溶液的本体中拉出被树脂前体溶液被覆的金属磁性体粒子1、或通过磁铁进行分离，通过加热使树脂前体变化为树脂，形成被覆金属磁性体粒子1的树脂层3。
另外准备铁氧体粒子7。铁氧体粒子7可以通过任意适当的方法制作。例如，为了得到期望的铁氧体组成，可以将混合了各原料氧化物的混合物进行预煅烧(预煅烧粉)，将产物粉碎至期望的尺寸，从而制作铁氧体粒子7。
接下来，在成型用的模框内或任意适当的基材(该基材最终可以从烧结体10中除去，也可以不除去)上，供给包含被覆粒子5、铁氧体粒子7和乙酰丙酮金属盐的混合物(以下，本说明书中也称为“原料混合物”)，在加压下，于上述乙酰丙酮金属盐的熔点以上且350℃以下的温度进行加热，从而得到包含金属磁性体的烧结体10。
对供给了原料混合物的模框或基材，可以根据需要赋予加温下干燥或自然干燥等处理，其后，可以使用压制机等本领域技术人员所公知的的手段等，在加压下于乙酰丙酮金属盐的熔点以上且350℃以下的温度进行加热。
本说明书中，乙酰丙酮金属盐是指金属的乙酰丙酮盐，更详细来说，是指具有双齿配体的乙酰丙酮离子((CH3COCHCOCH3)-，以下也略记为(acac)-)和中心金属的螯合络合物。乙酰丙酮金属盐所包含的金属元素优选为与铁氧体粒子7所包含的金属元素相同的金属元素。
对于乙酰丙酮金属盐而言，可以使用1种乙酰丙酮金属盐，也可以组合使用2种以上的乙酰丙酮金属盐。在铁氧体粒子7所包含的金属元素存在2种以上的情况下，可以按照这些金属元素的存在比来组合使用2种以上的乙酰丙酮金属盐。由此，铁氧体粒子7和包含来自乙酰丙酮金属盐的物质的非晶相9具有包含相同种类的金属元素的组成，即使在产生了铁氧体粒子与非晶相之间的相互扩散的情况下，也可以抑制烧结体的特性劣化。
通过混合被覆粒子5、铁氧体粒子7和乙酰丙酮金属盐，可以得到原料混合物。该混合可以在常温常湿的大气压下的气氛进行。乙酰丙酮金属盐相对于被覆粒子5和铁氧体粒子7的总质量，例如可以以0.1质量％～50质量％的比例进行混合，优选以1质量％～30质量％的比例进行混合，更优选以2质量％～10质量％的比例进行混合。
混合的乙酰丙酮金属盐可以以任意状态使用。例如，原料混合物可以通过将被覆粒子5、铁氧体粒子7、干燥的粉末状的固体乙酰丙酮金属盐混合而得到。该情况下，可以通过在例如大气压下，在选自水、乙酰丙酮、包含甲醇和/或乙醇的醇等的1种或2种以上的溶剂中，或者在选自空气、氮等的1种或2种以上的气体中，使用一般的混合方法，将被覆粒子5、铁氧体粒子7和粉末状的乙酰丙酮金属盐进行混合，从而得到原料混合物。
另外，原料混合物可以通过将被覆粒子5、铁氧体粒子7、乙酰丙酮金属盐和溶剂混合而得到。对于溶剂而言，可以使用任意适当的溶剂，例如可以是水、乙酰丙酮、包含甲醇和/或乙醇的醇等中的1种或2种以上的混合物。溶剂只要不多于适合将原料混合物进行加压下的加热的程度即可，没有特别限定、相对于被覆粒子5和铁氧体粒子7的总质量，例如可以以50质量％以下、优选30质量％以下的比例进行混合。在混合时，乙酰丙酮金属盐和溶剂可以分别使用，也可以使用乙酰丙酮金属盐分散或溶解在溶剂中的液状物。在后者的情况下，可以使用合成了乙酰丙酮金属盐的液状物，而无需从其中分离出乙酰丙酮金属盐。更详细来说，可以将液体的乙酰丙酮和金属化合物(例如金属的氢氧化物、氯化物)混合而合成乙酰丙酮金属盐，可以直接使用合成后的液状物，或根据需要追加溶剂来使用。
应予说明，原料混合物除了被覆粒子5、铁氧体粒子7和乙酰丙酮金属盐之外，还可以进一步以不会对期望的电特性产生负面影响的程度包含任意适当的材料。更详细来说，原料混合物可以进一步包含例如pH调节剂、烧结助剂、压力缓和剂等添加物。这些添加物相对于被覆粒子5和铁氧体粒子7的总质量，例如可以以0.01质量％～10质量％的比例进行混合，优选以0.01质量％～1质量％的比例进行混合，更优选以0.01质量％～0.1质量％的比例进行混合。
通过使以上述方式而得到的原料混合物在加压下于乙酰丙酮金属盐的熔点以上且350℃以下的温度进行加热，从而可以形成较高密度的烧结体。在该加热工序中，乙酰丙酮金属盐可以液化并作为液体介质发挥作用。加热优选在流体的存在下进行。本说明书中，流体是指例如液体，优选为可用作溶剂的液体，更优选为水。例如，在进行原料混合物的加热和加压时存在水的情况下，使原料混合物所包含的被覆粒子5和铁氧体粒子7的界面上存在水。由此，可以在更低温下烧结原料混合物，另外，可以有效地提高烧结体的强度。
本说明书中，混合物在水的存在下的状态可以是指不是积极地向混合物中添加水，只要在被覆粒子5和铁氧体粒子7的界面上存在少许即可。可以是被覆粒子5和铁氧体粒子7在室温中吸湿的程度。积极地添加水可以通过使原料混合物包含(混合)来进行，也可以通过在水蒸气气氛下进行原料混合物的加热和加压来进行。特别是在水通过混合在原料混合物中而存在的情况下，可以使水有效地分布在各粒子的界面上。在水混合在原料混合物中的情况下，其量没有特别限定，相对于被覆粒子5和铁氧体粒子7的总质量，例如为20质量％以下，优选为15质量％以下，代表性地为10质量％。通过使混合在原料混合物中的水为20质量％以下，从而可以将水混合在原料混合物中，并有效地防止原料混合物的成型性的降低。为了有效地实现烧结体的强度的提高，优选在上述范围内使用尽可能多的水，具体为10质量％～20质量％的水。另外，为了更容易地实施成型，优选在上述范围内使用尽可能少的水，具体为大于0质量％且为10质量％以下的水。
原料混合物的加压的压力例如可以为1MPa～5000MPa，优选为5MPa～1000MPa，更优选为10MPa～500MPa。本说明书中，原料混合物的加压是指，使用例如加压成型器等对原料混合物(更详细来说，是原料混合物所包含的固体成分)施加挤压力(或物理的/机械的压力)。因此，应留意的是，即使在原料混合物为加压的状态下，原料混合物所包含的液体成分仍暴露在周围气氛的压力(通常为大气压)下。
原料混合物的加热的温度(以下，本说明书中也称为“加热温度”)为烧成温度，只要是原料混合物所包含的乙酰丙酮金属盐的熔点以上且350℃以下的温度即可。本说明书中，熔点是指在室温且大气压下，依据JIS规定的测定法而测定的温度。应予说明，各熔点会随加压时的压力等各种条件而变化。各种乙酰丙酮金属盐的熔点示于以下表1。在使用2种以上的乙酰丙酮金属盐的情况下，“乙酰丙酮金属盐的熔点”是指所有乙酰丙酮金属盐的熔点中最高的熔点。原料混合物的加热温度也取决于使用的金属磁性体粒子1、树脂层3和铁氧体粒子7的材料等，特别是树脂层3的树脂，只要比乙酰丙酮金属盐的熔点高5℃以上且为350℃以下的温度即可，优选为100℃～320℃。
[表1]
乙酰丙酮金属盐 熔点(℃)
乙酰丙酮铁盐 185
乙酰丙酮镍盐 230
乙酰丙酮锌盐 125
乙酰丙酮铜盐 284
乙酰丙酮钴盐 198
乙酰丙酮锰盐 161
乙酰丙酮镁盐 276
乙酰丙酮钡盐 320
通过以这样的方式将原料混合物在加压下于乙酰丙酮金属盐的熔点以上的温度进行加热，从而可以在上述这样的低温下形成较高密度的烧结体。根据本实施方式，在金属磁性体粒子1与铁氧体粒子7之间存在树脂层3，由此，可以抑制金属磁性体与铁氧体之间的相互反应。可以认为得到的烧结体所包含的金属磁性体粒子1与原料混合物所包含的金属磁性体粒子1实质上相同。进行原料混合物的加热和加压的时间可以适当选择，但优选为10分钟以上且120分钟以内。
由此，可以制造本实施方式的烧结体10。该烧结体10具有来自乙酰丙酮金属盐的非晶相9插于被覆粒子5和铁氧体粒子7之间的结构。非晶相9中包含来自乙酰丙酮金属盐的金属元素。另外，非晶相9中可以包含铁氧体粒子7所包含的金属元素。
本实施方式的烧结体10的制造方法中，在加压下、于乙酰丙酮金属盐的熔点以上且350℃以下的温度加热原料混合物。通过使加热温度不大于350℃，可以防止构成树脂层3的树脂的热分解。进而，可以抑制构成金属磁性体粒子1的金属磁性体的氧化和/或构成铁氧体粒子7的铁氧体的还原，并抑制该氧化/还原引发的电特性的劣化。另外，通过来自乙酰丙酮金属盐的液体介质和/或流体(优选为溶剂)使得被覆粒子5和铁氧体粒子7的流动性增加，因此，可以得到包含金属磁性体粒子和铁氧体粒子的强磁性物质的填充率高的烧结体，使烧结体的磁导率提高。
以上对本发明的一个实施方式中的烧结体及其制造方法进行了说明，但本发明不限于该实施方式。
实施例
(实施例1)
本实施例涉及在上面参照图1所述的实施方式的烧结体30。
首先，用树脂层被覆金属磁性体粒子，准备被覆粒子。作为金属磁性体粒子，使用平均粒径5μm的由Fe-6.5Si形成的粒子(“Fe-6.5Si”如通常所理解那样，是指Si为6.5质量％，剩余部分由Fe形成的合金，以下将该粒子简称为“Fe-6.5Si粒子”)。作为形成树脂层的树脂材料，使用聚酰亚胺。作为聚酰亚胺的原料，使用聚酰胺酸以12质量％的比例(整体基准)溶于N-甲基-2-吡咯烷酮(以下简称为“NMP”)得到的聚酰亚胺清漆。将该聚酰亚胺清漆和NMP以1：2的质量比例混合至合计1.596g，制备树脂前体溶液。在该树脂前体溶液1.596g(表2中四舍五入表示为1.6g)中，添加上述Fe-6.5Si粒子5g，搅拌混合。将得到的混合物在130℃的热板上加热，蒸发除去不必要的液状物(主要是NMP)，使之干燥。应予说明，干燥中，为了防止溶液与Fe-6.5Si粒子的分离，需不停进行搅拌。将干燥的混合物(粒状物)在乳钵中粉碎，在N2气氛(30L/分钟)中以350℃热处理1小时，从而引发聚酰亚胺化反应。通过以上步骤，从而得到在Fe-6.5Si粒子的表面形成聚酰亚胺层的被覆粒子。
接下来，为了准备铁氧体粒子，进行铁氧体预煅烧粉的粉碎。作为铁氧体预煅烧粉，使用具有Ni0.75Zn0.07Cu0.18Fe1.65O4±δ的组成(下标数字是指原子比)的Ni-Zn-Cu系铁氧体预煅烧粉。将该Ni-Zn-Cu系铁氧体预煅烧粉100g、公称直径2mm的PSZ(部分稳定氧化锆)玉石2.4kg、纯水600g放入容量1L的瓶中，用转速100～200rpm的球磨机粉碎113小时后，在130℃的热板上加热，蒸发除去不必要的液状物(水)，使之干燥。将干燥的混合物(粒状物)在乳钵中粉碎，得到铁氧体粒子。使用比表面积测定装置“Macsorb”(注册商标，株式会社Mountech制)测定得到的铁氧体粒子的比表面积(SSA)，结果为28m2/g。
最后，使用上述准备的被覆粒子和铁氧体粒子，制造具有环形的烧结体。相对于被覆粒子和铁氧体粒子的总质量，以铁氧体粒子为表2所示的铁氧体比例且被覆粒子和铁氧体粒子的总质量为3g的方式，称量这些粒子，放入乳钵。进而，相对于这些粒子的混合物3g，添加乙酰丙酮金属盐0.03g、即1质量％(粒子混合物基准)，粒子交换水0.3g、即10质量％(粒子混合物基准)，用杵充分混合，制备原料混合物。应予说明，作为乙酰丙酮金属盐，使用Zn(acac)2、Ni(acac)2和Fe(acac)2，使Zn：Ni：Fe的比例(原子比)为0.07：0.75：1.65，与铁氧体粒子所包含的Zn、Ni和Fe的比例(原子比)相同。将由此得到的原料混合物填充到通常用于加压成型的环形的模具(外径17mm、内径10mm)中，将填充到模具中的混合物用压制机夹在上下加热板间，加压至1000MPa。通过使夹住填充到模具中的原料混合物的上下加热板的温度升高至300℃，从而将原料混合物加热。以这些压力和温度经过30分钟后，结束加热，进行自然空冷，在成为100℃以下后将烧结体从模具取出，得到环形的烧结体。
得到的烧结体的磁导率和直流叠加特性如下评价：在施加了最大100kA/m为止的磁场的基础上，通过4991A精密阻抗分析仪(KEYSIGHTTECHNOLOGIES制)评价。更详细来说，作为磁导率(严格来说是比磁导率)的评价指标，使用未施加磁场的1MHz下的复数磁导率的实部μ′(-)，作为直流叠加特性的评价指标，使用该磁导率μ′下降20％的磁场Hsat(A/m)。应予说明，该测定范围中，可认为μ′实质上与磁导率(严格来说是比磁导率)相等。
另外，将烧结体在中央附近切断并抛光，对剖面进行SEM观察，算出得到的烧结体中的金属磁性体粒子的填充率(体积％)和树脂层的厚度。更详细来说，金属磁性体粒子的填充率是通过在SEM观察图像中进行图像解析而求出的。树脂层的厚度可如下求出：对一个金属磁性体粒子计测其表面上相互间隔基本均等的10个点的树脂层的厚度，算出它们的平均值，同样地对合计5个的金属磁性体粒子算出平均值，再进行平均，从而求出。
其结果是树脂层的平均厚度为50nm。μ′、Hsat和金属磁性体粒子的填充率的结果一并示于表2，将对μ′和Hsat作图的坐标图示于图5，将对μ′和金属磁性体粒子的填充率作图的坐标图示于图6。
[表2]
Figure BDA0003133864900000141
(实施例2)
本实施例也涉及在上面参照图1所述的实施方式的烧结体30。本实施例中，在准备被覆粒子时，将使用的树脂前体溶液的量设为3.256g(表3中四舍五入表示为3.3g)，并且，在制备原料混合物时，相对于被覆粒子和铁氧体粒子的总质量，使铁氧体粒子为如表3所示的铁氧体比例，除此以外，与实施例1同样地进行，制作烧结体，对其进行评价。
其结果是树脂层的平均厚度为100nm。μ′、Hsat和金属磁性体粒子的填充率的结果一并示于表3，将对μ′和Hsat作图的坐标图示于图5，将对μ′和金属磁性体粒子的填充率作图的坐标图示于图6。
[表3]
Figure BDA0003133864900000151
(实施例3)
本实施例也涉及在上面参照图1所述的实施方式的烧结体30。本实施例中，在准备被覆粒子时，将使用的树脂前体溶液的量设为4.982g(表4中四舍五入表示为5.0g)，并且，在制备原料混合物时，相对于被覆粒子和铁氧体粒子的总质量，使铁氧体粒子为如表4所示的铁氧体比例，除此以外，与实施例1同样地进行，制作烧结体，对其进行评价。
其结果是树脂层的平均厚度为150nm。μ′、Hsat和金属磁性体粒子的填充率的结果一并示于表4，将对μ′和Hsat作图的坐标图示于图5，将对μ′和金属磁性体粒子的填充率作图的坐标图示于图6。
[表4]
Figure BDA0003133864900000161
(比较例1)
例如图2所示，本比较涉及由未被树脂层被覆的金属磁性体粒子21、铁氧体粒子27、存在于这些粒子间的非晶相29构成的烧结体30。本比较例中，不准备被覆粒子(即将树脂前体溶液的量设为0g)，在制备原料混合物时，代替被覆粒子而是使用Fe-6.5Si粒子，相对于Fe-6.5Si粒子和铁氧体粒子的总质量，使铁氧体粒子为如表5所示的铁氧体比例，除此以外，与实施例1同样地进行，制作烧结体，对其进行评价。
μ′、Hsat和金属磁性体粒子的填充率的结果一并示于表5，对μ′和Hsat作图的坐标图示于图5。
[表5]
Figure BDA0003133864900000162
(比较例2)
如图3所示，本比较例涉及由未被树脂层被覆的金属磁性体粒子21、存在于这些粒子间的树脂相23构成的烧结体31。本比较例中，在准备被覆粒子时，将使用的树脂前体溶液的量设为表6所示的量，并且，将由此得到的被覆粒子填充到通常使用的加压成型的环形模具(外径17mm、内径10mm)中，之后，与实施例1同样地进行，制作烧结体，对其进行评价。
μ′、Hsat和金属磁性体粒子的填充率的结果一并示于表6，将对μ′和Hsat作图的坐标图示于图5，将对μ′和金属磁性体粒子的填充率作图的坐标图示于图6。
[表6]
Figure BDA0003133864900000171
(比较例3)
如图4所示，本比较例涉及由金属磁性体粒子21被铁氧体层24被覆的被覆粒子25、存在于这些粒子间的树脂相23构成的烧结体32。本比较例中，首先，按与实施例1同样的步骤准备铁氧体粒子。接下来，以相对于铁氧体粒子和Fe-6.5Si粒子的总质量，铁氧体粒子成为表7所示的铁氧体比例的方式，称量这些粒子，放入乳钵并混合。用Nobilta Mini(细川密克朗株式会社制)对得到的混合物施加干式复合化处理，得到Fe-6.5Si粒子被铁氧体层(其组成对应于铁氧体粒子的组成)被覆的铁氧体被覆粒子。应予说明，铁氧体层的目标厚度设为100nm。接下来，代替Fe-6.5Si粒子而是使用该铁氧体被覆粒子，将使用的树脂前体溶液的量设为表7所示的量，除此以外，按与实施例1同样的步骤，用树脂层被覆上述铁氧体被覆粒子。最后，将由此得到的粒子填充到一般使用的加压成型的环形模具(外径17mm、内径10mm)中，之后，与实施例1同样地进行，制作烧结体，对其进行评价。
如上所述，铁氧体层的目标厚度设为100nm。μ′、Hsat和金属磁性体粒子的填充率的结果一并示于表7，对μ′和Hsat作图的坐标图示于图5。
[表7]
Figure BDA0003133864900000181
根据图5和表2～4可理解，实施例1～3的烧结体显示出4000A/m以上的高Hsat，并且显示出15以上的高μ′。其中，与实施例1的烧结体相比，实施例2的烧结体中μ′降低但Hsat提高，进而，实施例3的烧结体中μ′降低但Hsat进一步提高。可以认为，这是由于实施例1、2、3中树脂层的平均厚度依次增大所导致的。
根据图5和表2～5可理解，实施例1～3的烧结体相比于比较例1的烧结体显示出高Hsat。可以认为，在实施例1～3的烧结体中，在金属磁性体与铁氧体之间，导入了树脂作为非磁性间隙，由此，铁氧体中产生的直流磁场降低且直流叠加特性提高，与此相对，在比较例1的烧结体中没有导入树脂，因此，未能起到该作用。
根据图5和表2～4、6可理解，实施例1～3的烧结体与比较例3的烧结体相比，对相同的Hsat显示出了高μ′(简单来说，在图5的坐标图中，对实施例1～3的烧结体的Hat和μ′作图得到的点位于对比较例3的烧结体的Hat和μ′作图得到的点的右上方)。可以认为，这是由于：在实施例1～3的烧结体中，在金属磁性体与铁氧体之间，导入了树脂作为非磁性间隙，由此，铁氧体中产生的直流磁场降低且直流叠加特性提高，与此相对，在比较例3的烧结体中虽然没有导入树脂，但在金属磁性体与树脂之间存在铁氧体，金属磁性体与铁氧体直接接触，通过金属磁性体的磁化使铁氧体产生了直流磁场。
根据图6和表2～5可理解，实施例1～2的烧结体与比较例2的烧结体相比，μ′相对于金属磁性体粒子的填充率(即使金属磁性体粒子的填充率升高、例如即使为76体积％以上)升高了。可以认为，在实施例1～2的烧结体中，在金属磁性体粒子被树脂层被覆的被覆粒子之间高密度地导入了平均粒径更小的铁氧体粒子，通过作为强磁性体的铁氧体使μ′升高，与此相对，在比较例2的烧结体中，没有导入作为强磁性体的铁氧体，因此，未能起到该作用。
应予说明，根据图6和表4～5可理解，实施例3的烧结体与比较例2的烧结体相比，在金属磁性体粒子的填充率为76体积％以上的情况下，无法观察到更好的μ'的提高效果。可以认为，在实施例3的烧结体中，树脂层的平均厚度大(150nm)，因此，在金属磁性体粒子被树脂层被覆的被覆粒子之间无法以充分高的密度导入铁氧体粒子。
在实施例1～3的烧结体中，在其制造过程中，使用了以树脂层预先被覆金属磁性体粒子的被覆粒子。因此，可以在烧结时抑制金属磁性体粒子彼此直接接触，可以预期比电阻的增加和涡流损耗的降低。另外，可以认为，通过在金属磁性体粒子与铁氧体粒子之间存在树脂层，从而可以在烧结时抑制金属磁性体与铁氧体之间的相互反应(金属磁性体的氧化和铁氧体的还原)，由此，可以抑制μ'的劣化。
进而，实施例1～3的烧结体中，在其制造过程中，在加压下、于乙酰丙酮金属盐的熔点以上且350℃以下的温度加热原料混合物。可以认为，通过该低温烧结，可以抑制树脂的热分解、实现烧结体的致密化。另外，可以认为，通过该低温烧结，可以抑制金属磁性体的氧化和/或铁氧体的还原，实现烧结体的致密化，抑制μ'的劣化。进而，可以认为，通过该低温烧结，利用来自乙酰丙酮金属盐的液体介质和/或流体(本实施例中为作为溶剂的水)，从而使金属磁性体粒子和铁氧体粒子的流动性增加，可以得到包含金属磁性体粒子和铁氧体粒子的强磁性物质的填充率高的烧结体，提高烧结体的磁导率。
产业上的可利用性
本发明的烧结体作为烧结磁性零件，可用于各种电磁装置/设备，例如电感器、变压器、线圈等。本发明的烧结体特别优选在功率电感器中用作芯材，但不限于此。
本申请基于2018年12月28日在日本申请的特愿2018-248099主张优先权，本说明书通过参照引用其全部记载内容。
附图标记说明
1 金属磁性体粒子
3 树脂层
5 被覆粒子
7 铁氧体粒子
9 非晶相
10 烧结体
21 金属磁性体粒子
23 树脂相
24 铁氧体层
25 被覆粒子
27 铁氧体粒子
29 非晶相
30、31、32 烧结体
61 金属磁性粉(金属磁性体粒子)
63 铁氧体层(铁氧体相)
70 烧结体

Claims (16)

1.一种烧结体，是包含金属磁性体的烧结体，包含：
金属磁性体粒子被树脂层被覆的多个被覆粒子，
多个铁氧体粒子，以及
存在于该多个被覆粒子和该多个铁氧体粒子间的非晶相。
2.根据权利要求1所述的烧结体，其中，所述非晶相包含与所述铁氧体粒子所包含的金属元素相同的金属元素。
3.根据权利要求1或2所述的烧结体，其中，所述铁氧体粒子的平均粒径小于所述金属磁性体粒子的平均粒径。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的烧结体，其中，所述树脂层包含选自聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、环氧树脂和硅系树脂中的至少一者。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的烧结体，其中，所述金属磁性体粒子包含选自Fe、Fe-Si系、Fe-Ni系、Fe-Ni-Mo系、Fe-Si-Al系、Fe-Si-Cr系、Fe系非晶质金属和Fe纳米晶体的金属磁性体中的至少一者。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的烧结体，其中，所述铁氧体粒子包含选自Ni-Zn系、Ni-Zn-Cu系、Ni系、Co系、Co-Zn系、Mn-Zn系、Mg-Zn系、Mg-Zn-Cu系的尖晶石型铁氧体和磁铅石型的六方晶Ba铁氧体中的至少一者。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的烧结体，其中，所述树脂层具有100nm以下的平均厚度。
8.一种烧结体的制造方法，是包含金属磁性体的烧结体的制造方法，包含：
将包含金属磁性体粒子被树脂层被覆的多个被覆粒子、多个铁氧体粒子和乙酰丙酮金属盐的混合物，在加压下，以所述乙酰丙酮金属盐的熔点以上且350℃以下的温度进行加热。
9.根据权利要求8所述的烧结体的制造方法，其中，在流体的存在下对所述混合物进行加热。
10.根据权利要求8或9所述的烧结体的制造方法，其中，所述流体混合在所述混合物中。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的烧结体的制造方法，其中，所述乙酰丙酮金属盐包含与所述铁氧体粒子所包含的金属元素相同的金属元素。
12.根据权利要求8～11中任一项所述的烧结体的制造方法，其中，所述铁氧体粒子的平均粒径小于所述金属磁性体粒子的平均粒径。
13.根据权利要求8～12中任一项所述的烧结体的制造方法，其中，所述树脂层包含选自聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、环氧树脂和硅系树脂中的至少一者。
14.根据权利要求8～13中任一项所述的烧结体的制造方法，其中，所述金属磁性体粒子包含选自Fe、Fe-Si系、Fe-Ni系、Fe-Ni-Mo系、Fe-Si-Al系、Fe-Si-Cr系、Fe系非晶质金属和Fe纳米晶体的金属磁性体中的至少一者。
15.根据权利要求8～14中任一项所述的烧结体的制造方法，其中，所述铁氧体粒子包含选自Ni-Zn系、Ni-Zn-Cu系、Ni系、Co系、Co-Zn系、Mn-Zn系、Mg-Zn系、Mg-Zn-Cu系的尖晶石型铁氧体和磁铅石型的六方晶Ba铁氧体中的至少一者。
16.根据权利要求8～15中任一项所述的烧结体的制造方法，其中，所述树脂层具有100nm以下的平均厚度。
CN201980086625.5A 2018-12-28 2019-12-11 烧结体及其制造方法 Active CN113228205B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018248099 2018-12-28
JP2018-248099 2018-12-28
PCT/JP2019/048434 WO2020137542A1 (ja) 2018-12-28 2019-12-11 焼結体およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113228205A true CN113228205A (zh) 2021-08-06
CN113228205B CN113228205B (zh) 2023-11-07

Family

ID=71127119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980086625.5A Active CN113228205B (zh) 2018-12-28 2019-12-11 烧结体及其制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11942267B2 (zh)
JP (1) JP7338644B2 (zh)
CN (1) CN113228205B (zh)
WO (1) WO2020137542A1 (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1986007489A1 (en) * 1985-06-10 1986-12-18 Takeuchi Press Industries Co., Ltd. Resin-bonded magnetic composition and process for producing magnetic molding therefrom
JP2005243794A (ja) * 2004-02-25 2005-09-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 複合焼結磁性材料の製造方法
JP2006128521A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Jfe Steel Kk 圧粉磁心用の軟磁性金属粉末および圧粉磁心
JP2007013072A (ja) * 2005-05-30 2007-01-18 Mitsubishi Materials Pmg Corp 圧粉磁心の製造方法とその圧粉磁心並びに圧粉磁心を用いたリアクトル
JP2007129093A (ja) * 2005-11-04 2007-05-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 軟磁性材料およびこれを用いて製造された圧粉磁心
JP2009158652A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Panasonic Corp 複合磁性材料およびその製造方法
JP2010238930A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Mitsubishi Materials Corp 複合軟磁性材料、複合軟磁性材料の製造方法及び電磁気回路部品
JP2011089191A (ja) * 2009-10-26 2011-05-06 Tdk Corp 軟磁性材料、並びに、圧粉磁芯及びその製造方法
JP2012212853A (ja) * 2011-03-24 2012-11-01 Alps Green Devices Co Ltd 圧粉磁心及びその製造方法
CN102969105A (zh) * 2011-08-31 2013-03-13 株式会社东芝 磁性材料、磁性材料的制造方法及感应器元件
US20180261364A1 (en) * 2017-03-09 2018-09-13 Tdk Corporation Dust core
JP2018206834A (ja) * 2017-05-31 2018-12-27 Tdk株式会社 圧粉磁心

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63220504A (ja) * 1987-03-10 1988-09-13 Toyama Pref Gov 樹脂結合型磁性体組成物及びその成形体製造法
JP6501148B2 (ja) 2015-03-12 2019-04-17 日立化成株式会社 圧粉成形体を用いた磁気シート材およびその製造方法
JP6730785B2 (ja) 2015-05-26 2020-07-29 株式会社タムラ製作所 メタルコンポジットコアの製造方法、及びリアクトルの製造方法
WO2019008711A1 (ja) 2017-07-05 2019-01-10 株式会社村田製作所 焼結体の製造方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1986007489A1 (en) * 1985-06-10 1986-12-18 Takeuchi Press Industries Co., Ltd. Resin-bonded magnetic composition and process for producing magnetic molding therefrom
JP2005243794A (ja) * 2004-02-25 2005-09-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 複合焼結磁性材料の製造方法
JP2006128521A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Jfe Steel Kk 圧粉磁心用の軟磁性金属粉末および圧粉磁心
JP2007013072A (ja) * 2005-05-30 2007-01-18 Mitsubishi Materials Pmg Corp 圧粉磁心の製造方法とその圧粉磁心並びに圧粉磁心を用いたリアクトル
JP2007129093A (ja) * 2005-11-04 2007-05-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 軟磁性材料およびこれを用いて製造された圧粉磁心
JP2009158652A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Panasonic Corp 複合磁性材料およびその製造方法
JP2010238930A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Mitsubishi Materials Corp 複合軟磁性材料、複合軟磁性材料の製造方法及び電磁気回路部品
JP2011089191A (ja) * 2009-10-26 2011-05-06 Tdk Corp 軟磁性材料、並びに、圧粉磁芯及びその製造方法
JP2012212853A (ja) * 2011-03-24 2012-11-01 Alps Green Devices Co Ltd 圧粉磁心及びその製造方法
CN102969105A (zh) * 2011-08-31 2013-03-13 株式会社东芝 磁性材料、磁性材料的制造方法及感应器元件
US20180261364A1 (en) * 2017-03-09 2018-09-13 Tdk Corporation Dust core
JP2018206834A (ja) * 2017-05-31 2018-12-27 Tdk株式会社 圧粉磁心

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020137542A1 (ja) 2020-07-02
US11942267B2 (en) 2024-03-26
JPWO2020137542A1 (ja) 2021-11-04
US20210313102A1 (en) 2021-10-07
JP7338644B2 (ja) 2023-09-05
CN113228205B (zh) 2023-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7744702B2 (en) Soft magnetic alloy powder, compact, and inductance element
EP1808242B1 (en) METHOD FOR PRODUCING SOFT MAGNETIC METAL POWDER COATED WITH Mg-CONTAINING OXIDIZED FILM AND METHOD FOR PRODUCING COMPOSITE SOFT MAGNETIC MATERIAL USING SAID POWDER
EP2219195A1 (en) High-strength soft-magnetic composite material obtained by compaction/burning and process for producing the same
WO2010073590A1 (ja) 複合軟磁性材料とその製造方法
JP5063861B2 (ja) 複合圧粉磁心及びその製造法
JP2007019134A (ja) 複合磁性材料の製造方法
JP2005113169A (ja) 複合焼結磁性材とその製造方法および複合焼結磁性材を用いた磁性素子
KR20120115490A (ko) 자석용 분말
JP2008028162A (ja) 軟磁性材料の製造方法、軟磁性材料、および圧粉磁心
KR20160132838A (ko) 자심, 코일 부품 및 자심의 제조 방법
JP2008244347A (ja) 高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法および高強度軟磁性複合圧密焼成材
JP4534523B2 (ja) 複合焼結磁性材料の製造方法
JP2006287004A (ja) 高周波用磁心及びそれを用いたインダクタンス部品
JP2009060050A (ja) 高比抵抗低損失複合軟磁性材とその製造方法
JP4863628B2 (ja) Ｍｇ含有酸化膜被覆軟磁性金属粉末の製造方法およびこの粉末を用いて複合軟磁性材を製造する方法
JP2005286145A (ja) 軟磁性材料の製造方法、軟磁性粉末および圧粉磁心
JP4863648B2 (ja) Ｍｇ含有酸化膜被覆軟磁性金属粉末の製造方法およびこの粉末を用いて複合軟磁性材を製造する方法
CN109716454B (zh) 磁芯及线圈部件
CN113228205B (zh) 烧结体及其制造方法
JP4613586B2 (ja) 複合焼結磁性材料の製造方法
JP2022168543A (ja) 磁性金属／フェライトコンポジット及びその製造方法
EP1675137A1 (en) Process for producing soft magnetism material, soft magnetism material and powder magnetic core
JP2010185126A (ja) 複合軟磁性材料とその製造方法
JP2004327762A (ja) 複合軟磁性材料
CN111599567B (zh) 复合磁性材料、磁芯和电子零件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant