JP2021027326A - Soft magnetic metal powder and electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軟磁性金属粉末、及び軟磁性金属粉末を含む電子部品に関する。 The present invention relates to a soft magnetic metal powder and an electronic component containing the soft magnetic metal powder.
インダクタ、トランス及びチョークコイル等の電子部品は、様々な電子機器の電源回路に多用される。これらの電子部品は、コイルとコイルの内側に配置される磁心とを備えている。近年、磁心の材料として、従来のフェライトの代わりに軟磁性金属粉末が多用される。軟磁性金属粉末は、フェライトに比べて、高い飽和磁化(飽和磁束密度)を有し、直流重畳特性に優れており(直流重畳許容電流が大きく)、電子部品(磁心)の小型化に適しているからである。(下記特許文献1参照。) Electronic components such as inductors, transformers and choke coils are often used in power supply circuits of various electronic devices. These electronic components include a coil and a magnetic core located inside the coil. In recent years, as a material for a magnetic core, soft magnetic metal powder is often used instead of conventional ferrite. Compared to ferrite, soft magnetic metal powder has higher saturation magnetization (saturation magnetic flux density) and excellent DC superimposition characteristics (large DC superimposition allowable current), making it suitable for miniaturization of electronic components (magnetic cores). Because there is. (See Patent Document 1 below.)
しかしながら、軟磁性金属粉末が磁心に用いられる場合、軟磁性金属粉末に含まれる複数の軟磁性金属粒子間の導通に因り、渦電流が磁心内で発生し易い。つまり軟磁性金属粉末が磁心に用いられる場合、コアロス(渦電流損失)が生じ易い。コアロスに因り、電源回路の効率が低下し、電子機器の消費電力が増加してしまう。したがって、コアロスを低減する必要がある。コアロスの低減のためには、軟磁性金属粒子間の電気的絶縁性が求められる。(下記特許文献2参照。)換言すれば、コアロスの低減のためには、高い耐電圧が軟磁性金属粉末に求められる。 However, when the soft magnetic metal powder is used for the magnetic core, an eddy current is likely to be generated in the magnetic core due to the conduction between the plurality of soft magnetic metal particles contained in the soft magnetic metal powder. That is, when soft magnetic metal powder is used for the magnetic core, core loss (eddy current loss) is likely to occur. Due to the core loss, the efficiency of the power supply circuit is reduced and the power consumption of the electronic device is increased. Therefore, it is necessary to reduce the core loss. In order to reduce core loss, electrical insulation between soft magnetic metal particles is required. (See Patent Document 2 below.) In other words, a high withstand voltage is required for the soft magnetic metal powder in order to reduce the core loss.
本発明の目的は、高い耐電圧を有する軟磁性金属粉末、及び当該軟磁性金属粉末を含む電子部品を提供することである。 An object of the present invention is to provide a soft magnetic metal powder having a high withstand voltage and an electronic component containing the soft magnetic metal powder.
本発明の一側面に係る軟磁性金属粉末は、複数の軟磁性金属粒子を含み、軟磁性金属粒子が、金属粒子と、金属粒子を覆う酸化部(oxidized part)と、を含み、金属粒子が、少なくともFeを含み、酸化部が、Fe、Si及びBからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素の酸化物と、Ca及びMgのうち少なくとも一種の元素と、を含み、金属粒子及び酸化部におけるCa又はMgの濃度は、酸化部において極大であり、酸化部におけるCa又はMgの濃度の極大値の平均値が、0.2原子%以上である。
酸化部におけるCaの濃度の極大値の平均値が、10.0原子%以下であってよく、酸化部におけるMgの濃度の極大値の平均値が、2.0原子%以下であってよい。
The soft magnetic metal powder according to one aspect of the present invention contains a plurality of soft magnetic metal particles, and the soft magnetic metal particles include metal particles and an oxide part covering the metal particles. , At least Fe, and the oxide part contains an oxide of at least one element selected from the group consisting of Fe, Si and B, and at least one element of Ca and Mg in the metal particles and the oxide part. The concentration of Ca or Mg is maximum in the oxidized portion, and the average value of the maximum value of the concentration of Ca or Mg in the oxidized portion is 0.2 atomic% or more.
The average value of the maximum value of the Ca concentration in the oxidized portion may be 10.0 atomic% or less, and the average value of the maximum value of the Mg concentration in the oxidized portion may be 2.0 atomic% or less.
酸化部におけるCa又はMgの濃度は、酸化部の最表面の領域において極大であってよい。 The concentration of Ca or Mg in the oxidized portion may be maximum in the outermost region of the oxidized portion.
金属粒子の少なくとも一部が、非晶質相であってよい。 At least a part of the metal particles may be in an amorphous phase.
金属粒子の少なくとも一部が、ナノ結晶相であってよい。 At least a part of the metal particles may be a nanocrystal phase.
軟磁性金属粒子が、酸化部を覆う被覆部を更に含んでよい。 The soft magnetic metal particles may further include a coating covering the oxidized portion.
Ca及びMgのうち少なくとも一種の元素が、酸化部及び被覆部の界面に存在していてよい。 At least one element of Ca and Mg may be present at the interface between the oxidized portion and the coated portion.
被覆部が、ガラスを含んでよい。 The coating may include glass.
本発明の一側面に係る電子部品は、上記の軟磁性金属粉末を含む。 The electronic component according to one aspect of the present invention includes the above-mentioned soft magnetic metal powder.
本発明によれば、高い耐電圧を有する軟磁性金属粉末、及び当該軟磁性金属粉末を含む電子部品が提供される。 According to the present invention, a soft magnetic metal powder having a high withstand voltage and an electronic component containing the soft magnetic metal powder are provided.
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態が説明される。図面において、同等の構成要素には同等の符号が付される。本発明は下記実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, equivalent components are labeled with equivalent reference numerals. The present invention is not limited to the following embodiments.
(軟磁性金属粉末)
本実施形態に係る軟磁性金属粉末は、複数の軟磁性金属粒子を含む。軟磁性金属粉末は、多数の軟磁性金属粒子の全体と言い換えられてよい。図1に示されるように、軟磁性金属粒子1は、金属粒子2と、金属粒子2を覆う酸化部3と、を含む。軟磁性金属粒子1は、金属粒子2及び酸化部3のみからなっていてよい。酸化部3は、酸化層と言い換えられてよい。酸化部3は、自然酸化膜であってよい。酸化部3自体の電気抵抗(電気抵抗率)は金属粒子2自体の電気抵抗(電気抵抗率)よりも高い。換言すれば、酸化部3は電気的絶縁性を有している。複数の軟磁性金属粒子1同士が、電気的絶縁性を有する酸化部3を介して接触することに因り、軟磁性金属粒子1の導通が抑制され、軟磁性金属粉末の耐電圧が増加する。つまり、軟磁性金属粉末は、酸化部3の電気的絶縁性に起因する耐電圧を有している。酸化部3は、金属粒子2の一部又は全体を覆っていてよい。軟磁性金属粉末の耐電圧が増加し易いことから、酸化部3は金属粒子2の全体を覆うことが好ましい。酸化部3は、所々で途切れていてもよい。軟磁性金属粉末の耐電圧が増加し易いことから、軟磁性金属粉末に含まれる全ての軟磁性金属粒子1が、金属粒子2及び酸化部3を含むことが好ましい。ただし、軟磁性金属粉末の耐電圧が損なわれない限りにおいて、酸化部3を含まない少数の金属粒子が軟磁性金属粉末に含まれていてもよい。酸化部3の組成の詳細は後述される。
(Soft magnetic metal powder)
The soft magnetic metal powder according to the present embodiment contains a plurality of soft magnetic metal particles. The soft magnetic metal powder can be paraphrased as a whole of a large number of soft magnetic metal particles. As shown in FIG. 1, the soft magnetic metal particle 1 includes a metal particle 2 and an oxidized portion 3 covering the metal particle 2. The soft magnetic metal particles 1 may consist of only the metal particles 2 and the oxidized portion 3. The oxidized portion 3 may be paraphrased as an oxide layer. The oxidized portion 3 may be a natural oxide film. The electrical resistance (electric resistivity) of the oxidized portion 3 itself is higher than the electrical resistance (electric resistivity) of the metal particles 2 themselves. In other words, the oxidized portion 3 has an electrical insulating property. Since the plurality of soft magnetic metal particles 1 come into contact with each other via the oxide portion 3 having an electrically insulating property, the conduction of the soft magnetic metal particles 1 is suppressed and the withstand voltage of the soft magnetic metal powder is increased. That is, the soft magnetic metal powder has a withstand voltage due to the electrical insulating property of the oxidized portion 3. The oxidized portion 3 may cover a part or the whole of the metal particles 2. Since the withstand voltage of the soft magnetic metal powder tends to increase, it is preferable that the oxidized portion 3 covers the entire metal particles 2. The oxidized portion 3 may be interrupted in some places. Since the withstand voltage of the soft magnetic metal powder tends to increase, it is preferable that all the soft magnetic metal particles 1 contained in the soft magnetic metal powder include the metal particles 2 and the oxidized portion 3. However, the soft magnetic metal powder may contain a small number of metal particles that do not contain the oxidized portion 3 as long as the withstand voltage of the soft magnetic metal powder is not impaired. Details of the composition of the oxidized portion 3 will be described later.
図2に示されるように、軟磁性金属粒子1は、金属粒子2及び酸化部3に加えて、酸化部3を覆う被覆部4を更に含んでよい。被覆部4自体の電気抵抗(電気抵抗率)は、金属粒子2自体の電気抵抗(電気抵抗率)よりも高い。換言すれば、被覆部4は電気的絶縁性を有している。複数の軟磁性金属粒子1同士が、電気的絶縁性を有する被覆部4を介して接触することに因り、軟磁性金属粒子1の導通が更に抑制され、軟磁性金属粉末の耐電圧が更に増加する。被覆部4は、酸化部3の一部又は全体を覆っていてよい。軟磁性金属粉末の耐電圧が増加し易いことから、被覆部4は酸化部3の全体を覆うことが好ましい。金属粒子2の一部分が酸化部3で覆われることなく露出している場合、被覆部4が金属粒子2の一部分を直接覆っていてよい。被覆部4は、組成において互いに異なる複数の被覆層からなっていてよく、複数の被覆層が酸化部3の最表面に垂直な方向において積層されていてよい。酸化部3の最表面とは、酸化部3の表面のうち金属粒子2に接していない面である。被覆部4は、組成が均一である一つの層であってもよい。 As shown in FIG. 2, the soft magnetic metal particles 1 may further include a covering portion 4 covering the oxidized portion 3 in addition to the metal particles 2 and the oxidized portion 3. The electrical resistance (electric resistivity) of the covering portion 4 itself is higher than the electrical resistance (electric resistivity) of the metal particles 2 themselves. In other words, the covering portion 4 has an electrical insulating property. Since the plurality of soft magnetic metal particles 1 come into contact with each other via the coating portion 4 having an electrically insulating property, the conduction of the soft magnetic metal particles 1 is further suppressed, and the withstand voltage of the soft magnetic metal powder is further increased. To do. The covering portion 4 may cover a part or the whole of the oxidized portion 3. Since the withstand voltage of the soft magnetic metal powder tends to increase, it is preferable that the covering portion 4 covers the entire oxidized portion 3. When a part of the metal particles 2 is exposed without being covered by the oxidized portion 3, the covering portion 4 may directly cover a part of the metal particles 2. The coating portion 4 may be composed of a plurality of coating layers different from each other in composition, and the plurality of coating layers may be laminated in a direction perpendicular to the outermost surface of the oxide portion 3. The outermost surface of the oxidized portion 3 is a surface of the oxidized portion 3 that is not in contact with the metal particles 2. The covering portion 4 may be a single layer having a uniform composition.
被覆部4はガラスを含んでよい。被覆部4はガラスのみからなっていてよい。被覆部4がガラスを含むことに因り、被覆部4の電気的絶縁性が向上し易く、軟磁性金属粉末の耐電圧が増加し易い。また被覆部4がガラスを含むことに因り、軟磁性金属粒子1同士の摩擦及び凝集が抑制され易く、軟磁性金属粉末の嵩密度及び充填率が増加し易く、軟磁性金属粉末全体の比透磁率が増加し易い。ただし、被覆部4の組成はガラスに限定されない。被覆部4の組成の詳細は、後述される。 The covering portion 4 may include glass. The covering portion 4 may be made of only glass. Since the covering portion 4 contains glass, the electrical insulating property of the covering portion 4 is likely to be improved, and the withstand voltage of the soft magnetic metal powder is likely to increase. Further, since the coating portion 4 contains glass, friction and aggregation between the soft magnetic metal particles 1 are likely to be suppressed, the bulk density and filling rate of the soft magnetic metal powder are likely to increase, and the relative permeability of the entire soft magnetic metal powder is likely to increase. Permeability tends to increase. However, the composition of the covering portion 4 is not limited to glass. Details of the composition of the covering portion 4 will be described later.
以下に記載の「被覆粒子」とは、被覆部4を備える軟磁性金属粒子1を意味する。以下に記載の「未被覆粒子」とは、被覆部4を備えていない軟磁性金属粒子1を意味する。 The "coated particles" described below mean the soft magnetic metal particles 1 provided with the coated portion 4. The "uncoated particles" described below mean soft magnetic metal particles 1 that do not have a coated portion 4.
軟磁性金属粉末は、被覆粒子と未被覆粒子の両方を含んでよい。軟磁性金属粉末に占める被覆粒子の個数の割合が高いほど、軟磁性金属粉末の耐電圧が高い。軟磁性金属粉末に占める被覆粒子の個数の割合は、90%以上100%以下、又95%以上100%以下であってよい。軟磁性金属粉末の耐電圧が増加し易いことから、軟磁性金属粉末は、被覆粒子のみからなっていてよい。ただし、軟磁性金属粉末が未被覆粒子のみからなっていてもよい。 The soft magnetic metal powder may contain both coated and uncoated particles. The higher the ratio of the number of coated particles to the soft magnetic metal powder, the higher the withstand voltage of the soft magnetic metal powder. The ratio of the number of coated particles to the soft magnetic metal powder may be 90% or more and 100% or less, and 95% or more and 100% or less. Since the withstand voltage of the soft magnetic metal powder tends to increase, the soft magnetic metal powder may consist of only coated particles. However, the soft magnetic metal powder may consist only of uncoated particles.
金属粒子2は、少なくともFe(鉄)を含む。金属粒子2は、Feのみからなっていてよい。金属粒子2は、Feを含む合金を含んでもよい。金属粒子2は、Feを含む合金のみからなっていてもよい。軟磁性金属粉末の軟磁気磁性は、金属粒子2の組成に起因する。軟磁気磁性とは、例えば、高い比透磁率、高い飽和磁化、及び低い保磁力を意味する。金属粒子2の組成の詳細は、後述される。 The metal particles 2 contain at least Fe (iron). The metal particles 2 may be composed of Fe only. The metal particles 2 may contain an alloy containing Fe. The metal particles 2 may consist only of an alloy containing Fe. The soft magnetic magnetism of the soft magnetic metal powder is due to the composition of the metal particles 2. Soft magnetic magnetism means, for example, high relative permeability, high saturation magnetization, and low coercive force. Details of the composition of the metal particles 2 will be described later.
酸化部3は、Fe、Si(ケイ素)及びB(ホウ素)からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素の酸化物を含む。この酸化物は酸化部3の主成分であってよい。酸化部3は、Ca(カルシウム)及びMg(マグネシウム)のうち少なくとも一種の元素を更に含む。例えば、酸化部3は、Ca及びMgのうち少なくとも一種の元素の酸化物を含んでよい。酸化部3が上記の組成を有することに因り、酸化部3が優れた電気的絶縁性を有することができる。その結果、軟磁性金属粉末が高い耐電圧を有することができる。酸化部3は、Fe、Si及びBのうちFeのみを含んでよい。酸化部3は、Fe、Si及びBのうちSiのみを含んでよい。酸化部3は、Fe、Si及びBのうちBのみを含んでよい。酸化部3は、Fe、Si及びBのうちFe及びSiのみを含んでよい。酸化部3は、Fe、Si及びBのうちSi及びBのみを含んでよい。酸化部3は、Fe、Si及びBのうちB及びFeのみを含んでよい。酸化部3は、Fe、Si及びBの全てを含んでよい。酸化部3は、Ca及びMgのうちCaのみを含んでよい。酸化部3は、Ca及びMgのうちMgのみを含んでよい。酸化部3は、Ca及びMgの両方を含んでよい。酸化部3に含まれる酸化物は、Fe、Si、B、Ca及びMgからなる群より選ばれる二種類以上の元素を含む複合酸化物であってよい。酸化部3は、Fe、Si、B、Ca及びMg以外の他の元素を更に含んでよい。例えば、酸化部3は、Li(リチウム)、Na(ナトリウム)及びK(カリウム)等の第1族元素(又はアルカリ金属)を更に含んでよい。酸化部3は、Be(ベリリウム)、Sr(ストロンチウム)及びBa(バリウム)等の第2族元素(又はアルカリ土類金属)を更に含んでよい。 The oxidized portion 3 contains an oxide of at least one element selected from the group consisting of Fe, Si (silicon) and B (boron). This oxide may be the main component of the oxidized portion 3. The oxidized portion 3 further contains at least one element of Ca (calcium) and Mg (magnesium). For example, the oxidized portion 3 may contain an oxide of at least one element of Ca and Mg. Since the oxidized portion 3 has the above composition, the oxidized portion 3 can have excellent electrical insulating properties. As a result, the soft magnetic metal powder can have a high withstand voltage. The oxidized portion 3 may contain only Fe among Fe, Si and B. The oxidized portion 3 may contain only Si among Fe, Si and B. The oxidized portion 3 may contain only B out of Fe, Si and B. The oxidized portion 3 may contain only Fe and Si among Fe, Si and B. The oxidized portion 3 may contain only Si and B among Fe, Si and B. The oxidized portion 3 may contain only B and Fe among Fe, Si and B. The oxidized portion 3 may contain all of Fe, Si and B. The oxidized portion 3 may contain only Ca among Ca and Mg. The oxidized portion 3 may contain only Mg among Ca and Mg. The oxidized portion 3 may contain both Ca and Mg. The oxide contained in the oxidized portion 3 may be a composite oxide containing two or more kinds of elements selected from the group consisting of Fe, Si, B, Ca and Mg. The oxidized portion 3 may further contain elements other than Fe, Si, B, Ca and Mg. For example, the oxidized portion 3 may further contain a Group 1 element (or alkali metal) such as Li (lithium), Na (sodium) and K (potassium). The oxidized portion 3 may further contain a Group 2 element (or alkaline earth metal) such as Be (beryllium), Sr (strontium) and Ba (barium).
金属粒子2及び酸化部3におけるCa又はMgの濃度は、酸化部3において極大である。つまり、金属粒子2及び酸化部3におけるCa又はMgの濃度分布は、一様ではなく、酸化部3において極大値を有する。金属粒子2及び酸化部3におけるCa及びMg其々の濃度の単位は、原子%である。金属粒子2及び酸化部3のうち、酸化部3のみがCa及びMgのうち少なくとも一つの元素を含んでよい。金属粒子2及び酸化部3の両方が、Ca及びMgのうち少なくとも一つの元素を含んでもよい。金属粒子2及び酸化部3におけるCaの濃度が、酸化部3において極大であり、且つ、金属粒子2及び酸化部3におけるMgの濃度も、酸化部3において極大であってよい。酸化部3におけるCaの濃度の極大値は、酸化部3及び金属粒子2におけるCaの濃度の最大値であってよい。酸化部3におけるMgの濃度の極大値は、酸化部3及び金属粒子2におけるMgの濃度の最大値であってよい。酸化部3におけるCa又はMgの濃度の極大値の平均値は、0.2原子%以上である。以下に記載の[Ca]とは、酸化部3におけるCaの濃度の極大値の平均値を意味する。以下に記載の[Mg]とは、酸化部3におけるMgの濃度の極大値の平均値を意味する。軟磁性金属粉末の耐電圧が増加し易いことから、軟磁性金属粉末に含まれる全ての軟磁性金属粒子1の酸化部3において、Ca又はMgの濃度が極大であることが好ましい。ただし、軟磁性金属粉末の耐電圧が損なわれない限りにおいて、Ca又はMgの濃度が酸化部3以外の部分において極大である少数の金属粒子が軟磁性金属粉末に含まれていてもよい。 The concentration of Ca or Mg in the metal particles 2 and the oxidized portion 3 is maximum in the oxidized portion 3. That is, the concentration distribution of Ca or Mg in the metal particles 2 and the oxidized portion 3 is not uniform, and has a maximum value in the oxidized portion 3. The unit of the concentration of Ca and Mg in the metal particle 2 and the oxidized portion 3 is atomic%. Of the metal particles 2 and the oxidized portion 3, only the oxidized portion 3 may contain at least one element of Ca and Mg. Both the metal particles 2 and the oxidized portion 3 may contain at least one element of Ca and Mg. The concentration of Ca in the metal particles 2 and the oxidized portion 3 may be the maximum in the oxidized portion 3, and the concentration of Mg in the metal particles 2 and the oxidized portion 3 may also be the maximum in the oxidized portion 3. The maximum value of the Ca concentration in the oxidized portion 3 may be the maximum value of the Ca concentration in the oxidized portion 3 and the metal particles 2. The maximum value of the Mg concentration in the oxidized portion 3 may be the maximum value of the Mg concentration in the oxidized portion 3 and the metal particles 2. The average value of the maximum value of the concentration of Ca or Mg in the oxidized portion 3 is 0.2 atomic% or more. The [Ca] described below means the average value of the maximum values of the Ca concentration in the oxidized portion 3. The [Mg] described below means the average value of the maximum values of the Mg concentration in the oxidized portion 3. Since the withstand voltage of the soft magnetic metal powder tends to increase, it is preferable that the concentration of Ca or Mg is maximum in the oxidized portion 3 of all the soft magnetic metal particles 1 contained in the soft magnetic metal powder. However, as long as the withstand voltage of the soft magnetic metal powder is not impaired, the soft magnetic metal powder may contain a small number of metal particles in which the concentration of Ca or Mg is maximum in the portion other than the oxidized portion 3.
[Ca]及び[Mg]のうち一つのみが、0.2原子%以上であってよく、[Ca]及び[Mg]の両方が、0.2原子%以上であってもよい。[Ca]又は[Mg]が0.2原子%以上であることに因り、軟磁性金属粉末が高い耐電圧を有することができる。つまり、[Ca]又は[Mg]が0.2原子%以上である軟磁性金属粉末の耐電圧は、[Ca]及び[Mg]のいずれも0.2原子%未満である軟磁性金属粉末の耐電圧よりも著しく高い。 Only one of [Ca] and [Mg] may be 0.2 atomic% or more, and both [Ca] and [Mg] may be 0.2 atomic% or more. Since [Ca] or [Mg] is 0.2 atomic% or more, the soft magnetic metal powder can have a high withstand voltage. That is, the withstand voltage of the soft magnetic metal powder in which [Ca] or [Mg] is 0.2 atomic% or more is less than 0.2 atomic% in both [Ca] and [Mg]. Significantly higher than withstand voltage.
以下に記載の「V1」とは、未被覆粒子のみからなる軟磁性金属粉末の耐電圧を意味する。以下に記載の「V2」とは、被覆粒子を含む軟磁性金属粉末の耐電圧を意味する。V1及びV2其々の単位は、V/mmである。以下で記載の「ΔV」とは、V2−V1を意味する。 The "V1" described below means the withstand voltage of the soft magnetic metal powder composed of only uncoated particles. The "V2" described below means the withstand voltage of the soft magnetic metal powder containing the coated particles. The unit of each of V1 and V2 is V / mm. The "ΔV" described below means V2-V1.
[Ca]又は[Mg]が0.2原子%以上である場合、V2が高い。つまり、[Ca]又は[Mg]が0.2原子%以上である場合、被覆粒子を含む軟磁性金属粉末が高い耐電圧を有することが可能である。また[Ca]又は[Mg]が0.2原子%以上である場合、ΔVが高い。つまり、[Ca]又は[Mg]が0.2原子%以上である場合、被覆部4の形成に伴う軟磁性金属粒子1の耐電圧の増加量が大きい。[Ca]又は[Mg]が0.2原子%以上である場合、被覆部4が酸化部3の最表面に密着し易く、被覆部4の密着に因りV2及びΔVが著しく増加する、と本発明者らは推測する。
また、[Ca]が10.0原子%よりも大きい場合、V1は小さくなる。[Mg]が2.0原子%よりも大きい場合も、V1は小さくなる。[Ca]又は[Mg]が大き過ぎる場合、Ca及びMgのうち少なくとも一種の元素を含む酸化部3の形状が不均一になり、酸化部3が金属粒子2を均一に被覆し難いため、V1が小さくなる、と考えられる。
さらに、[Ca]が10.0原子%よりも大きい場合、V2及びΔVが小さくなる。[Mg]が2.0原子%よりも大きい場合も、V2及びΔVが小さくなる。[Ca]又は[Mg]が大き過ぎる場合、Ca及びMgのうち少なくとも一種の元素を含む酸化部3の形状が不均一になり、被覆部4が金属粒子2及び酸化部3を均一に被覆し難いため、V2及びΔVが小さくなる、と考えられる。
When [Ca] or [Mg] is 0.2 atomic% or more, V2 is high. That is, when [Ca] or [Mg] is 0.2 atomic% or more, the soft magnetic metal powder containing the coated particles can have a high withstand voltage. Further, when [Ca] or [Mg] is 0.2 atomic% or more, ΔV is high. That is, when [Ca] or [Mg] is 0.2 atomic% or more, the amount of increase in the withstand voltage of the soft magnetic metal particles 1 due to the formation of the covering portion 4 is large. When [Ca] or [Mg] is 0.2 atomic% or more, the coating portion 4 easily adheres to the outermost surface of the oxide portion 3, and V2 and ΔV increase remarkably due to the adhesion of the coating portion 4. The inventors speculate.
Further, when [Ca] is larger than 10.0 atomic%, V1 becomes smaller. Even when [Mg] is larger than 2.0 atomic%, V1 becomes smaller. If [Ca] or [Mg] is too large, the shape of the oxidized portion 3 containing at least one element of Ca and Mg becomes non-uniform, and it is difficult for the oxidized portion 3 to uniformly cover the metal particles 2, so that V1 Is thought to be smaller.
Further, when [Ca] is larger than 10.0 atomic%, V2 and ΔV become smaller. When [Mg] is larger than 2.0 atomic%, V2 and ΔV become smaller. When [Ca] or [Mg] is too large, the shape of the oxidized portion 3 containing at least one element of Ca and Mg becomes non-uniform, and the coated portion 4 uniformly covers the metal particles 2 and the oxidized portion 3. Since it is difficult, it is considered that V2 and ΔV become small.
[Ca]及び[Mg]は、下記の線分析によって測定されてよい。 [Ca] and [Mg] may be measured by the following line analysis.
20個の軟磁性金属粒子1が、軟磁性金属粉末から無作為に選出される。各軟磁性金属粒子1の金属粒子2及び酸化部3におけるCa及びMg其々の濃度分布が測定される。測定された濃度分布に基づき、Ca及びMg其々の濃度の極大値が特定される。Ca及びMg其々の濃度分布は、酸化部3の最表面に垂直な方向における軟磁性金属粒子1の断面において測定される。つまりCa及びMg其々の濃度分布は、酸化部3の最表面に垂直な方向に沿って測定される。酸化部3の最表面に垂直な方向とは、図1に示される深さ方向dである。したがって、Ca及びMg其々の濃度分布は、深さ方向dに延びる線分に沿ったCa及びMg其々の濃度分布と言い換えられてよい。深さ方向dに延びる線分は、金属粒子2の中心と酸化部3の最表面とを結ぶ線分であってよい。深さ方向dに延びる線分は、金属粒子2及び酸化部3の全体を横断する線分であってもよい。Ca及びMg其々の濃度分布の測定手段は、エネルギー分散型X線分析(EDS)であってよい。EDSによって分析される断面は、例えば、走査型透過電子顕微鏡(STEM)によって観察されてよい。 Twenty soft magnetic metal particles 1 are randomly selected from the soft magnetic metal powder. The concentration distributions of Ca and Mg in the metal particles 2 and the oxidized portion 3 of each soft magnetic metal particle 1 are measured. Based on the measured concentration distribution, the maximum value of each concentration of Ca and Mg is specified. The concentration distributions of Ca and Mg are measured in the cross section of the soft magnetic metal particles 1 in the direction perpendicular to the outermost surface of the oxidized portion 3. That is, the concentration distributions of Ca and Mg are measured along the direction perpendicular to the outermost surface of the oxidized portion 3. The direction perpendicular to the outermost surface of the oxidized portion 3 is the depth direction d shown in FIG. Therefore, the concentration distributions of Ca and Mg can be rephrased as the concentration distributions of Ca and Mg along the line segment extending in the depth direction d. The line segment extending in the depth direction d may be a line segment connecting the center of the metal particle 2 and the outermost surface of the oxidized portion 3. The line segment extending in the depth direction d may be a line segment that traverses the entire metal particle 2 and the oxidized portion 3. The means for measuring the concentration distributions of Ca and Mg may be energy dispersive X-ray analysis (EDS). The cross section analyzed by EDS may be observed, for example, by a scanning transmission electron microscope (STEM).
上記の方法によって20個の軟磁性金属粒子1において測定されたCaの濃度の極大値から、Caの濃度の極大値の平均値が算出される。上記の方法によって20個の軟磁性金属粒子1において測定されたMgの濃度の極大値から、Mgの濃度の極大値の平均値が算出される。軟磁性金属粒子1に含まれる他の元素の濃度分布は、Ca及びMg其々の濃度分布と同様の方法によって測定されてよい。 The average value of the maximum value of the Ca concentration is calculated from the maximum value of the Ca concentration measured in the 20 soft magnetic metal particles 1 by the above method. From the maximum value of the Mg concentration measured in the 20 soft magnetic metal particles 1 by the above method, the average value of the maximum value of the Mg concentration is calculated. The concentration distribution of other elements contained in the soft magnetic metal particles 1 may be measured by the same method as the concentration distributions of Ca and Mg, respectively.
[Ca]は、0.2原子%以上10.0原子%以下、0.2原子%以上9.0原子%以下、0.2原子%以上8.0原子%以下、0.2原子%以上7.0原子%以下、0.2原子%以上6.0原子%以下、0.2原子%以上5.0原子%以下、0.2原子%以上4.0原子%以下、0.2原子%以上3.0原子%以下、0.2原子%以上2.0原子%以下、又は、0.2原子%以上1.0原子%以下であってよい。[Mg]は、0.2原子%以上2.0原子%以下、0.2原子%以上1.0原子%以下、又は0.2原子%以上0.8原子%以下であってよい。[Ca]又は[Mg]が上記のいずれかの範囲内である場合、軟磁性金属粉末が優れた軟磁気特性と高い耐電圧の両方を有し易い。 [Ca] is 0.2 atomic% or more and 10.0 atomic% or less, 0.2 atomic% or more and 9.0 atomic% or less, 0.2 atomic% or more and 8.0 atomic% or less, 0.2 atomic% or more. 7.0 atom% or less, 0.2 atom% or more and 6.0 atom% or less, 0.2 atom% or more and 5.0 atom% or less, 0.2 atom% or more and 4.0 atom% or less, 0.2 atom It may be% or more and 3.0 atomic% or less, 0.2 atomic% or more and 2.0 atomic% or less, or 0.2 atomic% or more and 1.0 atomic% or less. [Mg] may be 0.2 atomic% or more and 2.0 atomic% or less, 0.2 atomic% or more and 1.0 atomic% or less, or 0.2 atomic% or more and 0.8 atomic% or less. When [Ca] or [Mg] is within any of the above ranges, the soft magnetic metal powder tends to have both excellent soft magnetic properties and high withstand voltage.
各軟磁性金属粒子1の酸化部3におけるCa又はMgの濃度は、酸化部3の最表面の領域3aにおいて極大であってよい。酸化部3の最表面の領域3aにおいてCa又はMgの濃度が極大であることに因り、被覆部4が酸化部3の最表面に密着し易く、V2及びΔVが増加し易い。同様の理由から、Ca及びMgのうち少なくとも一種の元素が、酸化部3及び被覆部4の界面に存在していてよい。被覆部4が無い場合であっても、酸化部3の最表面の領域3aにおいてCa又はMgの濃度が極大であることに因り、軟磁性金属粉末(未被覆粒子)が高いV1を有し易い。酸化部3の最表面の領域3aは、酸化部3のうち酸化部3の最表面からの距離が5nm以内である領域であってよい。酸化部3の最表面の領域3aは、酸化部3のうち酸化部3の最表面からの距離が2nm以内である領域であってもよい。 The concentration of Ca or Mg in the oxidized portion 3 of each soft magnetic metal particle 1 may be maximum in the outermost surface region 3a of the oxidized portion 3. Due to the maximum concentration of Ca or Mg in the outermost surface region 3a of the oxidized portion 3, the covering portion 4 tends to adhere to the outermost surface of the oxidized portion 3, and V2 and ΔV tend to increase. For the same reason, at least one element of Ca and Mg may be present at the interface between the oxidized portion 3 and the coated portion 4. Even when there is no coated portion 4, the soft magnetic metal powder (uncoated particles) tends to have a high V1 due to the maximum concentration of Ca or Mg in the outermost surface region 3a of the oxidized portion 3. .. The outermost surface region 3a of the oxidized portion 3 may be a region of the oxidized portion 3 in which the distance from the outermost surface of the oxidized portion 3 is within 5 nm. The outermost surface region 3a of the oxidized portion 3 may be a region of the oxidized portion 3 in which the distance from the outermost surface of the oxidized portion 3 is within 2 nm.
金属粒子2の少なくとも一部は、非晶質相であってよい。金属粒子2が非晶質相のみからなっていてよい。つまり、金属粒子2の全体が非晶質相であってもよい。非晶質相を含む軟磁性金属粒子1は、粗大な結晶相から構成される従来の軟磁性金属粒子よりも軟磁気特性に優れている。例えば、非晶質相を含む軟磁性金属粒子1は、従来の軟磁性金属粒子に比べて、高い飽和磁化と低い保磁力を有することができる。従来の軟磁性金属粒子に含まれる粗大な結晶相とは、例えば、粒径(grain size)又は結晶子径が30nmより大きい結晶である。金属粒子2に占める非晶質相の体積割合の増加に伴って、軟磁性金属粒子1の結晶磁気異方性が低減され、軟磁性金属粒子1から形成される磁心の磁気損失(ヒステリシス損失)が低減される。 At least a part of the metal particles 2 may be an amorphous phase. The metal particles 2 may consist of only an amorphous phase. That is, the entire metal particle 2 may have an amorphous phase. The soft magnetic metal particles 1 containing an amorphous phase are superior in soft magnetic properties to conventional soft magnetic metal particles composed of a coarse crystal phase. For example, the soft magnetic metal particles 1 containing an amorphous phase can have higher saturation magnetization and lower coercive force than conventional soft magnetic metal particles. The coarse crystal phase contained in the conventional soft magnetic metal particles is, for example, a crystal having a grain size or a crystallite diameter larger than 30 nm. As the volume ratio of the amorphous phase to the metal particles 2 increases, the crystal magnetic anisotropy of the soft magnetic metal particles 1 is reduced, and the magnetic loss (hysteresis loss) of the magnetic core formed from the soft magnetic metal particles 1 is reduced. Is reduced.
金属粒子2の少なくとも一部は、結晶質相であってよい。金属粒子2の全体が結晶質相であってもよい。金属粒子2は、結晶質相及び非晶質相の両方を含んでよい。金属粒子2の少なくとも一部は、ナノ結晶相であってよい。ナノ結晶は、Fe単体の結晶、又はFeを含む合金の結晶であってよい。金属粒子2の全体がナノ結晶相であってもよい。ナノ結晶相を含む軟磁性金属粒子1は、ナノ結晶相を含まず非晶質相を含む軟磁性金属粒子よりも軟磁気特性に優れている。例えば、ナノ結晶相を含む軟磁性金属粒子1は、ナノ結晶相を含まず非晶質相を含む軟磁性金属粒子に比べて、高い飽和磁化と低い保磁力を有することができる。金属粒子2は、複数のナノ結晶相を含んでよい。金属粒子2は、複数のナノ結晶相のみからなっていてよい。金属粒子2が、一つのナノ結晶相のみからなっていてもよい。ナノ結晶相の結晶構造は、例えば、体心立方格子構造であってよい。ナノ結晶相の粒径(平均結晶子径)は、例えば、5nm以上30nm以下であってよい。 At least a part of the metal particles 2 may be in a crystalline phase. The entire metal particle 2 may be in a crystalline phase. The metal particles 2 may contain both a crystalline phase and an amorphous phase. At least a part of the metal particles 2 may be a nanocrystal phase. The nanocrystal may be a crystal of Fe alone or a crystal of an alloy containing Fe. The entire metal particle 2 may be a nanocrystal phase. The soft magnetic metal particles 1 containing the nanocrystal phase are superior in soft magnetic properties to the soft magnetic metal particles containing the amorphous phase without containing the nanocrystal phase. For example, the soft magnetic metal particles 1 containing the nanocrystal phase can have higher saturation magnetization and lower coercive force than the soft magnetic metal particles containing the amorphous phase without the nanocrystal phase. The metal particle 2 may include a plurality of nanocrystal phases. The metal particles 2 may consist of only a plurality of nanocrystal phases. The metal particles 2 may consist of only one nanocrystal phase. The crystal structure of the nanocrystal phase may be, for example, a body-centered cubic lattice structure. The particle size (average crystallite diameter) of the nanocrystal phase may be, for example, 5 nm or more and 30 nm or less.
軟磁性金属粉末が優れた軟磁気特性を有し易いことから、金属粒子2は非晶質相及びナノ結晶相のうち少なくとも一方を含むことが好ましい。同様の理由から、金属粒子2は、非晶質相及びナノ結晶相の両方を含んでよい。例えば、金属粒子2は、非晶質相と、非晶質相中に分散した複数のナノ結晶相と、からなるナノヘテロ構造を有してよい。金属粒子2がナノヘテロ構造を有する場合、軟磁性金属粉末の飽和磁化が増加し易く、軟磁性金属粉末の保磁力が低下し易い。ナノヘテロ構造に含まれるナノ結晶相の粒径(平均結晶子径)は、例えば、5nm以上30nm以下、又は0.3nm以上10nm以下であってよい。 Since the soft magnetic metal powder tends to have excellent soft magnetic properties, the metal particles 2 preferably contain at least one of an amorphous phase and a nanocrystal phase. For the same reason, the metal particles 2 may contain both an amorphous phase and a nanocrystalline phase. For example, the metal particles 2 may have a nanoheterostructure composed of an amorphous phase and a plurality of nanocrystal phases dispersed in the amorphous phase. When the metal particles 2 have a nanoheterostructure, the saturation magnetization of the soft magnetic metal powder tends to increase, and the coercive force of the soft magnetic metal powder tends to decrease. The particle size (average crystallite diameter) of the nanocrystal phase contained in the nanoheterostructure may be, for example, 5 nm or more and 30 nm or less, or 0.3 nm or more and 10 nm or less.
金属粒子2は非晶質相及びナノ結晶相を含まなくてもよい。例えば、金属粒子2の一部又は全体が、一つ以上の粗大な結晶相であってよい。 The metal particles 2 do not have to contain an amorphous phase and a nanocrystal phase. For example, part or all of the metal particles 2 may be one or more coarse crystal phases.
金属粒子2は、Feに加えて、Nb(ニオブ)、Hf(ハフニウム)、Zr(ジルコニウム)、Ta(タンタル)、Mo(モリブデン)W(タングステン)、V(バナジウム)、B(ホウ素)、P(リン)、Si(ケイ素)、C(炭素)、S(硫黄)及びTi(チタン)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Al(アルミニウム)、Mn(マンガン)、Ag(銀)、Zn(亜鉛)、Sn(錫)、As(ヒ素)Sb(アンチモン)、Cu(銅)、Cr(クロム)、Bi(ビスマス)、N(窒素)、O(酸素)及び希土類元素からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含む合金であってよい。 In addition to Fe, the metal particles 2 include Nb (niobium), Hf (hafnium), Zr (zirconium), Ta (tantal), Mo (molybdenum) W (tungsten), V (vanadium), B (boron), P. (Rin), Si (silicon), C (carbon), S (sulfur) and Ti (tungsten), Co (cobalt), Ni (nickel), Al (aluminum), Mn (manganese), Ag (silver), Zn Selected from the group consisting of (zinc), Sn (tin), As (arsenic) Sb (antimony), Cu (copper), Cr (chromium), Bi (bismus), N (nitrogen), O (oxygen) and rare earth elements. It may be an alloy containing at least one element.
金属粒子2は、下記化学式1で表される合金を含んでよい。金属粒子2は、下記化学式1で表される合金のみからなっていてよい。
(Fe(1−(α+β))X1αX2β)(1−h)MaBbPcSidCeSf (1)
The metal particles 2 may contain an alloy represented by the following chemical formula 1. The metal particles 2 may consist only of an alloy represented by the following chemical formula 1.
(Fe (1- (α + β)) X1 α X2 β ) (1-h) M a B b P c S d C e S f (1)
上記化学式1中のBは、ホウ素である。上記化学式1中のPは、リンである。上記化学式1中のSiは、ケイ素である。上記化学式1中のCは、炭素である。上記化学式1中のSは、硫黄である。上記化学式1中のhは、a+b+c+d+e+fに等しい。hは0より大きく1未満である。 B in the above chemical formula 1 is boron. P in the above chemical formula 1 is phosphorus. Si in the above chemical formula 1 is silicon. C in the above chemical formula 1 is carbon. S in the above chemical formula 1 is sulfur. H in the above chemical formula 1 is equal to a + b + c + d + e + f. h is greater than 0 and less than 1.
上記化学式1中のMは、Nb、Hf、Zr、Ta、Mo、W、Ti及びVからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素である。 M in the above chemical formula 1 is at least one element selected from the group consisting of Nb, Hf, Zr, Ta, Mo, W, Ti and V.
上記化学式1中のX1は、Co及びNiからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素である。 X1 in the above chemical formula 1 is at least one element selected from the group consisting of Co and Ni.
上記化学式1中のX2は、Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Cu、Cr、Bi、N、O及び希土類元素からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素である。希土類元素は、Sc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、La(ランタン)、Ce(セリウム)、Pr(プラセオジム)、Nd(ネオジム)Pm(プロメチウム)、Sm(サマリウム)、Eu(ユーロピウム)、Gd(ガドリニウム)、Tb(テルビウム)、Dy(ジスプロシウム)、Ho(ホルミウム)、Er(エルビウム)、Tm(ツリウム)、Yb(イッテルビウム)、及びLu(ルテチウム)からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素である。 X2 in the above chemical formula 1 is at least one element selected from the group consisting of Al, Mn, Ag, Zn, Sn, As, Sb, Cu, Cr, Bi, N, O and rare earth elements. Rare earth elements are Sc (scandium), Y (yttrium), La (lantern), Ce (cerium), Pr (placeodim), Nd (neodym) Pm (promethium), Sm (samarium), Eu (europyum), Gd ( It is at least one element selected from the group consisting of gadolinium), Tb (terbium), Dy (dysprosium), Ho (formium), Er (erbium), Tm (thulium), Yb (ytterbium), and Lu (lutetium). ..
上記化学式1中のaは、
0.020≦a≦0.140、
0.040≦a≦0.100、又は、
0.050≦a≦0.080、
を満たしてよい。
aが小さ過ぎる場合、軟磁性金属粉末の製造過程において、粒径が30nmよりも大きい粗大な結晶が金属粒子2中に析出し易く、微細なナノ結晶相が金属粒子2中に析出し難い。その結果、軟磁性金属粉末の保磁力が増加し易い。aが大き過ぎる場合、軟磁性金属粉末の飽和磁化が低下し易い。
A in the above chemical formula 1 is
0.020 ≤ a ≤ 0.140,
0.040 ≤ a ≤ 0.100, or
0.050 ≤ a ≤ 0.080,
May be met.
When a is too small, coarse crystals having a particle size of more than 30 nm are likely to be precipitated in the metal particles 2 in the process of producing the soft magnetic metal powder, and fine nanocrystal phases are difficult to be precipitated in the metal particles 2. As a result, the coercive force of the soft magnetic metal powder tends to increase. If a is too large, the saturation magnetization of the soft magnetic metal powder tends to decrease.
上記化学式1中のbは、
0≦b≦0.20、
0<b≦0.20、
0.020≦b≦0.20、
0.020<b≦0.20、
0.025≦b≦0.20、
0.060≦b≦0.15、又は、
0.080≦b≦0.12、
を満たしてよい。
bが小さ過ぎる場合、軟磁性金属粉末の製造過程において、粒径が30nmよりも大きい粗大な結晶が金属粒子2中に析出し易く、微細なナノ結晶相が金属粒子2中に析出し難い。その結果、軟磁性金属粉末の保磁力が増加し易い。bが大き過ぎる場合、軟磁性金属粉末の飽和磁化が低下し易い。
B in the above chemical formula 1 is
0 ≦ b ≦ 0.20,
0 <b ≤ 0.20,
0.020 ≤ b ≤ 0.20,
0.020 <b ≤ 0.20,
0.025 ≤ b ≤ 0.20,
0.060 ≤ b ≤ 0.15, or
0.080 ≤ b ≤ 0.12,
May be met.
When b is too small, in the process of producing the soft magnetic metal powder, coarse crystals having a particle size of more than 30 nm are likely to be precipitated in the metal particles 2, and fine nanocrystal phases are difficult to be precipitated in the metal particles 2. As a result, the coercive force of the soft magnetic metal powder tends to increase. If b is too large, the saturation magnetization of the soft magnetic metal powder tends to decrease.
上記化学式1中のcは、
0≦c≦0.15、
0<c≦0.15、
0.005≦c≦0.100、又は、
0.010≦c≦0.100、
を満たしてよい。
cが0.005≦c≦0.100を満たす場合、軟磁性金属粉末の電気抵抗率が増加し易く、保磁力が低下し易い。cが小さ過ぎる場合、保磁力が増加し易い。cが大き過ぎる場合、軟磁性金属粉末の飽和磁化が低下し易い。
C in the above chemical formula 1 is
0 ≦ c ≦ 0.15,
0 <c ≦ 0.15,
0.005 ≤ c ≤ 0.100, or
0.010 ≤ c ≤ 0.100,
May be met.
When c satisfies 0.005 ≦ c ≦ 0.100, the electrical resistivity of the soft magnetic metal powder tends to increase, and the coercive force tends to decrease. If c is too small, the coercive force tends to increase. If c is too large, the saturation magnetization of the soft magnetic metal powder tends to decrease.
上記化学式1中のdは、
0≦d≦0.175、
0≦d≦0.155、
0≦d≦0.150、
0≦d≦0.135、
0≦d≦0.100、
0≦d≦0.090、
0≦d≦0.060、
0.001≦d≦0.040、又は、
0.005≦d≦0.040、
を満たしてよい。
dが上記の範囲内である場合、軟磁性金属粉末の保磁力が低下し易い。dが大き過ぎる場合、軟磁性金属粉末の保磁力が増加し易い。
D in the above chemical formula 1 is
0 ≦ d ≦ 0.175,
0 ≦ d ≦ 0.155,
0 ≦ d ≦ 0.150,
0 ≦ d ≦ 0.135,
0 ≦ d ≦ 0.100,
0 ≦ d ≦ 0.090,
0 ≦ d ≦ 0.060,
0.001 ≤ d ≤ 0.040, or
0.005 ≤ d ≤ 0.040,
May be met.
When d is within the above range, the coercive force of the soft magnetic metal powder tends to decrease. If d is too large, the coercive force of the soft magnetic metal powder tends to increase.
上記化学式1中のeは、
0≦e≦0.150、
0≦e≦0.080、
0≦e≦0.040、
0≦e≦0.035、
0≦e≦0.030又は、
0.001≦e≦0.030、
を満たしてよい。
eが上記の範囲内である場合、軟磁性金属粉末の保磁力が低下し易い。eが大き過ぎる場合、軟磁性金属粉末の保磁力が増加し易い。
E in the above chemical formula 1 is
0 ≦ e ≦ 0.150,
0 ≦ e ≦ 0.080,
0 ≦ e ≦ 0.040,
0 ≦ e ≦ 0.035,
0 ≦ e ≦ 0.030 or
0.001 ≤ e ≤ 0.030,
May be met.
When e is within the above range, the coercive force of the soft magnetic metal powder tends to decrease. If e is too large, the coercive force of the soft magnetic metal powder tends to increase.
上記化学式1中のfは、
0≦f≦0.030、
0≦f≦0.010、
0<f≦0.010、
0.001≦f≦0.010、又は、
0.002≦f≦0.010、
を満たしてよい。
fが上記の範囲内である場合、軟磁性金属粉末の保磁力が低下し易い。fが大き過ぎる場合、軟磁性金属粉末の保磁力が増加し易い。fが0より大きい場合(fが0.001以上である場合)、各軟磁性金属粒子の球形度が高く、軟磁性金属粉末の圧縮成形によって作製される磁心の密度(充填率)が増加し易く、磁心の比透磁率が増加し易い。
F in the above chemical formula 1 is
0 ≦ f ≦ 0.030,
0 ≦ f ≦ 0.010,
0 <f ≦ 0.010,
0.001 ≤ f ≤ 0.010, or
0.002 ≤ f ≤ 0.010,
May be met.
When f is within the above range, the coercive force of the soft magnetic metal powder tends to decrease. If f is too large, the coercive force of the soft magnetic metal powder tends to increase. When f is larger than 0 (f is 0.001 or more), the sphericity of each soft magnetic metal particle is high, and the density (filling rate) of the magnetic core produced by compression molding of the soft magnetic metal powder increases. It is easy to increase the relative magnetic permeability of the magnetic core.
上記化学式1中の1−hは、
0.6844≦1−h≦0.9050、又は、
0.73≦1−h≦0.95、
を満たしてよい。
1−hが0.73≦1−h≦0.95を満たす場合、軟磁性金属粉末の製造過程において、粒径が30nmよりも大きい粗大な結晶が金属粒子2中に析出し難い。
1-h in the above chemical formula 1 is
0.6844 ≤ 1-h ≤ 0.9050, or
0.73 ≤ 1-h ≤ 0.95,
May be met.
When 1-h satisfies 0.73 ≦ 1-h ≦ 0.95, it is difficult for coarse crystals having a particle size of more than 30 nm to precipitate in the metal particles 2 in the process of producing the soft magnetic metal powder.
上記化学式1中のα及びhは、
0≦α(1−h)≦0.40、又は、
0.01≦α(1−h)≦0.40、
を満たしてよい。
Α and h in the above chemical formula 1 are
0 ≤ α (1-h) ≤ 0.40, or
0.01 ≤ α (1-h) ≤ 0.40,
May be met.
上記化学式1中のβ及びhは、
0≦β(1−h)≦0.050、
0.001≦β(1−h)≦0.050、
0≦β(1−h)≦0.030、又は、
0.001≦β(1−h)≦0.030、
を満たしてよい。
Β and h in the above chemical formula 1 are
0 ≤ β (1-h) ≤ 0.050,
0.001 ≤ β (1-h) ≤ 0.050,
0 ≦ β (1-h) ≦ 0.030, or
0.001 ≤ β (1-h) ≤ 0.030,
May be met.
上記化学式1中のα+βは、0≦α+β≦0.50を満たしてよい。α+βが大き過ぎる場合、微細なナノ結晶相が金属粒子2中に析出し難い。 Α + β in the above chemical formula 1 may satisfy 0 ≦ α + β ≦ 0.50. When α + β is too large, it is difficult for fine nanocrystal phases to precipitate in the metal particles 2.
被覆部4が軟磁性金属粒子1同士を電気的に絶縁する限り、被覆部4の組成は限定されない。例えば、被覆部4は、P(リン)、Si(ケイ素)、Bi(ビスマス)、Zn(亜鉛)、Na(ナトリウム)、Mg(マグネシウム)、Ca(カルシウム)、Sr(ストロンチウム)、Ba(バリウム)、B(ホウ素)、Al(アルミニウム)、In(インジウム)、C(炭素)、Ge(ゲルマニウム)、Pb(鉛)、As(ヒ素)、Sb(アンチモン)、O(酸素)、S(硫黄)、Se(セレン)、Te(テルル)、F(フッ素)、Cl(塩素)、Br(臭素)、Ti(チタン)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、Fe(鉄)、Cо(コバルト)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Zr(ジルコニウム)、Mo(モリブデン)及びW(タングステン)からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含んでよい。被覆部4は、P、Si、Bi及びZnからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素Aを含む化合物を含むことが好ましい。P、Si、Bi及びZnからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素Aを含む化合物は、「化合物A」と表記される。化合物Aは、例えば、Pを含む化合物であってよい。化合物Aは、酸化物(好ましくは、酸化物ガラス)であってもよい。これらの化合物Aは、金属粒子2及び酸化部3に含まれる元素(特に、P又はSi)との結合し易い。特に、化合物Aは、金属粒子2の非晶質相中に偏析した元素(特に、P又はSi)との結合し易い。その結果、被覆部4が酸化部3に密着し易く、軟磁性金属粉末の耐電圧が増加し易い。 The composition of the covering portion 4 is not limited as long as the covering portion 4 electrically insulates the soft magnetic metal particles 1 from each other. For example, the covering portion 4 includes P (phosphorus), Si (silicon), Bi (bismuth), Zn (zinc), Na (sodium), Mg (magnesium), Ca (calcium), Sr (strontium), Ba (barium). ), B (boron), Al (aluminum), In (indium), C (carbon), Ge (germanium), Pb (lead), As (arsenic), Sb (antimony), O (oxygen), S (sulfur) ), Se (selenium), Te (tellu), F (fluorine), Cl (chlorine), Br (bromine), Ti (titanium), V (vanadium), Cr (chromium), Fe (iron), Cо (cobalt) ), Ni (nickel), Cu (copper), Zr (zirconium), Mo (molybdenum) and W (tungsten) may contain at least one element selected from the group. The covering portion 4 preferably contains a compound containing at least one element A selected from the group consisting of P, Si, Bi and Zn. A compound containing at least one element A selected from the group consisting of P, Si, Bi and Zn is referred to as "Compound A". Compound A may be, for example, a compound containing P. Compound A may be an oxide (preferably oxide glass). These compounds A are likely to bind to the elements (particularly P or Si) contained in the metal particles 2 and the oxidized portion 3. In particular, the compound A easily binds to an element (particularly P or Si) segregated in the amorphous phase of the metal particles 2. As a result, the coating portion 4 easily adheres to the oxide portion 3, and the withstand voltage of the soft magnetic metal powder tends to increase.
化合物Aは、被覆部4の主成分であってよい。換言すれば、被覆部4に含まれる全元素(酸素を除く。)の質量の合計が100質量部である場合、元素Aの質量の合計が50質量部以上100質量部以下、又は60質量部以上100質量部以下であってよい。被覆部4は、化合物Aのみからなっていてよい。 Compound A may be the main component of the coating portion 4. In other words, when the total mass of all elements (excluding oxygen) contained in the covering portion 4 is 100 parts by mass, the total mass of element A is 50 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, or 60 parts by mass. It may be 100 parts by mass or less. The covering portion 4 may be composed of only the compound A.
被覆部4が酸化物ガラスを含む場合、酸化物ガラスは、リン酸塩系ガラス(P2O5系ガラス)、ビスマス酸塩系ガラス(Bi2O3系ガラス)、ケイ酸塩系ガラス(SiO2系ガラス)、及びホウケイ酸塩系ガラス(B2O3‐SiO2系ガラス)からなる群より選ばれる少なくとも一種のガラスであってよい。 When the covering portion 4 contains oxide glass, the oxide glass includes phosphate glass (P 2 O 5 glass), bismuth acid glass (Bi 2 O 3 glass), and silicate glass (Bi 2 O 3 glass). SiO 2 based glass), and may be at least one glass selected from the group consisting of borosilicate glass (B 2 O 3 -SiO 2 based glass).
P2O5系ガラスにおけるP2O5の含有量は、50質量%以上100質量%以下であってよい。P2O5系ガラスは、例えば、P2O5‐ZnO‐R2O‐Al2O3系ガラスであってよい。R、はアルカリ金属である。 The content of P 2 O 5 in the P 2 O 5 system glass may be 50% by mass or more and 100% by mass or less. The P 2 O 5 series glass may be, for example, P 2 O 5 -ZnO-R 2 O-Al 2 O 3 series glass. R, is an alkali metal.
Bi2O3系ガラスにおけるBi2O3の含有量は、50質量%以上100質量%以下であってよい。Bi2O3系ガラスは、例えば、Bi2O3‐ZnO‐B2O3‐SiO2系ガラスであってよい。 The content of Bi 2 O 3 in the Bi 2 O 3 system glass may be 50% by mass or more and 100% by mass or less. The Bi 2 O 3 system glass may be, for example, a Bi 2 O 3 -ZnO-B 2 O 3- SiO 2 system glass.
B2O3‐SiO2系ガラスにおけるB2O3の含有量は、10質量%以上90質量%以下であってよく、B2O3‐SiO2系ガラスにおけるSiO2の含有量は、10質量%以上90質量%以下であってよい。B2O3‐SiO2系ガラスは、例えば、BaO‐ZnO‐B2O3‐SiO2‐Al2O3系ガラスであってよい。 The content of B 2 O 3 in B 2 O 3 -SiO 2 -based glass may be 10 to 90 mass%, the content of SiO 2 in B 2 O 3 -SiO 2 -based glass, 10 It may be mass% or more and 90 mass% or less. The B 2 O 3- SiO 2 system glass may be, for example, BaO-ZnO-B 2 O 3- SiO 2- Al 2 O 3 system glass.
軟磁性金属粉末のメジアン径(D50)は、例えば、0.3μm以上100μm以下でであってよい。D50は、個数基準の軟磁性金属粉末の粒度分布に基づいて特定されてよい。軟磁性金属粉末は、粒子径(particle size)又は粒度分布において異なる二種以上の金属粉末の混合物であってよい。軟磁性金属粉末の粒子径及び粒度分布は、篩分級又は気流分級等によって調整されてよい。軟磁性金属粉末の粒子径及び粒度分布は、例えばレーザー回折散乱法によって測定されてよい。軟磁性金属粉末の嵩密度及び比透磁率が増加し易いことから、各軟磁性金属粒子1の形状は略球であってよい。ただし、各軟磁性金属粒子1の形状は限定されない。酸化部3の厚みは、例えば、1nm以上20nm以下であってよい。被覆部4の厚みは、例えば、5nm以上200nm以下、5nm以上150nm以下、又は5nm以上50nm以下であってよい。 The median diameter (D50) of the soft magnetic metal powder may be, for example, 0.3 μm or more and 100 μm or less. D50 may be specified based on the number-based particle size distribution of the soft magnetic metal powder. The soft magnetic metal powder may be a mixture of two or more kinds of metal powders having different particle sizes or particle size distributions. The particle size and particle size distribution of the soft magnetic metal powder may be adjusted by sieve classification, air flow classification, or the like. The particle size and particle size distribution of the soft magnetic metal powder may be measured by, for example, a laser diffraction / scattering method. Since the bulk density and the relative magnetic permeability of the soft magnetic metal powder are likely to increase, the shape of each soft magnetic metal particle 1 may be substantially spherical. However, the shape of each soft magnetic metal particle 1 is not limited. The thickness of the oxidized portion 3 may be, for example, 1 nm or more and 20 nm or less. The thickness of the covering portion 4 may be, for example, 5 nm or more and 200 nm or less, 5 nm or more and 150 nm or less, or 5 nm or more and 50 nm or less.
金属粒子2、酸化部3及び被覆部4其々の構造、寸法及び組成は、走査型透過電子顕微鏡(STEM)、透過電子顕微鏡(TEM)、エネルギー分散型X線分析(EDS)、電子エネルギー損失分光(EELS)、TEM画像の高速フーリエ変換(FFT)解析及び粉末X線回折(XRD)法等の方法によって分析されてよい。 The structures, dimensions and compositions of the metal particles 2, the oxide part 3 and the coating part 4 are as follows: scanning transmission electron microscope (STEM), transmission electron microscope (TEM), energy dispersive X-ray analysis (EDS), electron energy loss. It may be analyzed by methods such as spectroscopy (EELS), high-speed Fourier transform (FFT) analysis of TEM images, and powder X-ray diffraction (XRD) method.
(軟磁性金属粉末の製造方法)
本実施形態に係る軟磁性金属粉末は、ガスアトマイズ法又は水アトマイズ法によって製造することができる。軟磁性金属粒子1の金属粒子2中に非晶質相及びナノ結晶相のうち少なくともいずれかの相が形成され易いことから、軟磁性金属粉末はガスアトマイズ法によって製造されることが好ましい。ガスアトマイズ法及び水アトマイズ法其々の詳細は、以下の通りである。
(Manufacturing method of soft magnetic metal powder)
The soft magnetic metal powder according to the present embodiment can be produced by a gas atomizing method or a water atomizing method. Since at least one of an amorphous phase and a nanocrystal phase is likely to be formed in the metal particles 2 of the soft magnetic metal particles 1, the soft magnetic metal powder is preferably produced by a gas atomization method. Details of the gas atomization method and the water atomization method are as follows.
[ガスアトマイズ法]
ガスアトマイズ法は、金属原料を溶融して溶湯(molten metal)を形成し、高圧ガスを溶湯へ噴射して液滴を形成し、液滴を冷却水で急冷して軟磁性金属粉末を形成する。後述されるように、ガスアトマイズ法の後、軟磁性金属粉末の熱処理が更に実施されてよい。
[Gas atomization method]
In the gas atomization method, a metal raw material is melted to form a molten metal (molten metal), high-pressure gas is injected into the molten metal to form droplets, and the droplets are rapidly cooled with cooling water to form a soft magnetic metal powder. As will be described later, after the gas atomization method, heat treatment of the soft magnetic metal powder may be further carried out.
ガスアトマイズ法は、図3に示されるガスアトマイズ装置10を用いて実施されてよい。ガスアトマイズ装置10は、供給部20と、供給部20の下方に配置された冷却部30とを備える。図3に記載のZ軸方向は、鉛直方向である。 The gas atomizing method may be carried out using the gas atomizing apparatus 10 shown in FIG. The gas atomizing device 10 includes a supply unit 20 and a cooling unit 30 arranged below the supply unit 20. The Z-axis direction shown in FIG. 3 is a vertical direction.
供給部20は、耐熱性を有する容器22と、容器22の周囲に配置されたコイル24(加熱装置)とを備える。軟磁性金属粉末の原料として、金属原料が容器22内に収容される。 The supply unit 20 includes a heat-resistant container 22 and a coil 24 (heating device) arranged around the container 22. As a raw material for the soft magnetic metal powder, the metal raw material is housed in the container 22.
金属原料は、Fe等の金属の単体であってよい。金属原料は、合金であってもよい。金属原料の組成は、上記化学式1で表される組成であってよい。複数種の金属原料の混合物が用いられてよい。複数種の金属原料が用いられる場合、複数種の金属原料の全体の組成が上記化学式1に一致するように、各金属原料が秤量されてよい。金属原料は、不可避的不純物を含んでよい。全ての金属原料における不可避的不純物の含有量は、0質量%以上0.1質量%以下であってよい。金属原料の形態は、例えば、インゴット、チャンク(塊)、又はショット(粒子)であってよい。 The metal raw material may be a simple substance of a metal such as Fe. The metal raw material may be an alloy. The composition of the metal raw material may be the composition represented by the above chemical formula 1. A mixture of a plurality of metal raw materials may be used. When a plurality of types of metal raw materials are used, each metal raw material may be weighed so that the overall composition of the plurality of types of metal raw materials matches the above chemical formula 1. The metal raw material may contain unavoidable impurities. The content of unavoidable impurities in all metal raw materials may be 0% by mass or more and 0.1% by mass or less. The form of the metal raw material may be, for example, an ingot, a chunk (lump), or a shot (particle).
容器22内の金属原料がコイル24によって加熱される。その結果、容器22内の金属原料が溶融して溶湯21になる。溶湯21の温度は、金属原料に含まれる金属の融点に応じて調整されてよい。溶湯21の温度は、例えば、1200℃以上1500℃以下であってよい。 The metal raw material in the container 22 is heated by the coil 24. As a result, the metal raw material in the container 22 melts into the molten metal 21. The temperature of the molten metal 21 may be adjusted according to the melting point of the metal contained in the metal raw material. The temperature of the molten metal 21 may be, for example, 1200 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower.
溶湯21は、容器22の吐出口から、冷却部30に向けて滴下される。そして、高圧ガス26aが、ガスノズル26から溶湯21へ噴射される。その結果、溶湯21が多数の微細な液滴21aになる。液滴21aは、高圧ガス26aに沿って、冷却部30の筒体32の内部へ移動する。筒体32内の雰囲気は、例えば、真空であってよい。 The molten metal 21 is dropped from the discharge port of the container 22 toward the cooling unit 30. Then, the high pressure gas 26a is injected from the gas nozzle 26 to the molten metal 21. As a result, the molten metal 21 becomes a large number of fine droplets 21a. The droplet 21a moves inside the cylinder 32 of the cooling unit 30 along the high pressure gas 26a. The atmosphere inside the cylinder 32 may be, for example, a vacuum.
溶湯21へ噴射される高圧ガスは、例えば、不活性ガス又は還元性ガスであってよい。不活性ガスは、例えば、N2(窒素)、Ar(アルゴン)及びHe(ヘリウム)からなる群より選ばれる少なくとも一種のガスであってよい。還元性ガスは、例えば、アンモニア分解ガスであってよい。溶湯21が酸化され難い金属からなる場合、高圧ガスは、空気であってもよい。 The high-pressure gas injected into the molten metal 21 may be, for example, an inert gas or a reducing gas. The inert gas may be, for example, at least one gas selected from the group consisting of N 2 (nitrogen), Ar (argon) and He (helium). The reducing gas may be, for example, an ammonia decomposition gas. When the molten metal 21 is made of a metal that is difficult to oxidize, the high pressure gas may be air.
冷却水を導入部36から筒体32の内部へ供給することに因り、水流50が筒体32の内部に形成されている。水流50の形状は、逆円錐である。液滴21aが逆円錐状の水流50に衝突することにより、液滴21aが更に微細な液滴に分解される。微細な液滴は水流50によって急冷され、固化される。水流50(冷却水)は、Ca及びMgのうち少なくともいずれかを含んでいる。したがって、微細な液滴の表面が水流50と接触することにより、Ca及びMgのうち少なくとも一方が液滴の表面に付着する。さらに、液滴と水流50との接触より、液滴の表面が酸化されてよい。または、Ca及びMgのうち少なくとも一つが付着した金属粒子2が形成された後、金属粒子2の表面が大気中において自然に酸化されてよい。 A water stream 50 is formed inside the cylinder 32 because the cooling water is supplied from the introduction portion 36 to the inside of the cylinder 32. The shape of the water stream 50 is an inverted cone. When the droplet 21a collides with the inverted conical water stream 50, the droplet 21a is decomposed into finer droplets. The fine droplets are rapidly cooled by the water stream 50 and solidified. The water flow 50 (cooling water) contains at least one of Ca and Mg. Therefore, when the surface of the fine droplet comes into contact with the water stream 50, at least one of Ca and Mg adheres to the surface of the droplet. Further, the surface of the droplet may be oxidized by the contact between the droplet and the water stream 50. Alternatively, after the metal particles 2 to which at least one of Ca and Mg is attached are formed, the surface of the metal particles 2 may be naturally oxidized in the atmosphere.
上記のような液滴の急冷(及びその後の自然酸化)により、酸化部3と、酸化部3で覆われた金属粒子2と、を含む多数の軟磁性金属粒子1(未被覆粒子)が形成される。 A large number of soft magnetic metal particles 1 (uncoated particles) including the oxidized portion 3 and the metal particles 2 covered with the oxidized portion 3 are formed by the rapid cooling of the droplets (and the subsequent natural oxidation) as described above. Will be done.
上述の通り、逆円錐状の水流50を筒体32の内部に形成することにより、筒体32の内壁に沿って水流が形成される場合に比べて、空中での液滴21aの移動時間が短縮される。つまり、液滴21aが容器22から水流50へ到達するまでの所要時間が短縮される。空中での液滴21aの移動時間の短縮により、液滴21aの急冷が促進され、得られる軟磁性金属粒子内に非晶質相が形成され易い。また、空中での液滴21aの移動時間の短縮により、移動中の液滴21aの酸化が抑制される。その結果、液滴21aが水流50中において微細な液滴へ分解され易く、得られる軟磁性金属粉末の品質が向上する。 As described above, by forming the inverted conical water flow 50 inside the tubular body 32, the movement time of the droplet 21a in the air is longer than that in the case where the water flow is formed along the inner wall of the tubular body 32. It will be shortened. That is, the time required for the droplet 21a to reach the water flow 50 from the container 22 is shortened. By shortening the moving time of the droplet 21a in the air, rapid cooling of the droplet 21a is promoted, and an amorphous phase is likely to be formed in the obtained soft magnetic metal particles. Further, by shortening the moving time of the moving droplet 21a in the air, the oxidation of the moving droplet 21a is suppressed. As a result, the droplet 21a is easily decomposed into fine droplets in the water stream 50, and the quality of the obtained soft magnetic metal powder is improved.
冷却水は、例えば、CaCO3(炭酸カルシウム)の水溶液であってよい。冷却水は、MgCO3(炭酸マグネシウム)の水溶液であってもよい。冷却水は、例えば、CaCO3及びMgCO3の水溶液であってもよい。冷却水中のCaCO3の含有量は、800mg/リットル以上2500mg/リットル以下、又は1000mg/リットル以上2000mg/リットル以下であってよい。冷却水中のCaCO3の含有量が低過ぎる場合、酸化部3におけるCaの濃度の極大値の平均値が、0.2原子%未満になり易い。冷却水中のMgCO3の含有量は、160mg/リットル以上500mg/リットル以下、又は200mg/リットル以上400mg/リットル以下であってよい。冷却水中のMgCO3の含有量が低過ぎる場合、酸化部3におけるMgの濃度の極大値の平均値が、0.2原子%未満になり易い。 The cooling water may be, for example, an aqueous solution of CaCO 3 (calcium carbonate). The cooling water may be an aqueous solution of MgCO 3 (magnesium carbonate). The cooling water may be, for example, an aqueous solution of CaCO 3 and MgCO 3. The content of CaCO 3 in the cooling water may be 800 mg / liter or more and 2500 mg / liter or less, or 1000 mg / liter or more and 2000 mg / liter or less. When the content of CaCO 3 in the cooling water is too low, the average value of the maximum value of the concentration of Ca in the oxidized portion 3 tends to be less than 0.2 atomic%. The content of MgCO 3 in the cooling water may be 160 mg / liter or more and 500 mg / liter or less, or 200 mg / liter or more and 400 mg / liter or less. If the content of MgCO 3 in the cooling water is too low, the average value of the maximum concentration of Mg in the oxidized portion 3 tends to be less than 0.2 atomic%.
筒体32の中心軸線OとZ軸方向とがなす角度は、θ1と表される。θ1は、例えば、0°以上45°以下であってよい。θ1が0°以上45°以下であることにより、液滴21aが逆円錐状の水流50に接触し易い。 The angle formed by the central axis O of the tubular body 32 and the Z-axis direction is represented by θ1. θ1 may be, for example, 0 ° or more and 45 ° or less. When θ1 is 0 ° or more and 45 ° or less, the droplet 21a easily comes into contact with the inverted conical water stream 50.
筒体32の下方には、排出部34が設けられている。軟磁性金属粉末を含む冷却水は、排出部34から筒体32の外部へ排出される。排出部34から排出された冷却水は、例えば、貯留槽内に収容されてよい。貯留槽内において、軟磁性金属粉末はその自重により貯留槽の底に沈降する。その結果、軟磁性金属粉末が冷却水から分離される。 A discharge unit 34 is provided below the cylinder 32. The cooling water containing the soft magnetic metal powder is discharged from the discharge unit 34 to the outside of the cylinder 32. The cooling water discharged from the discharge unit 34 may be stored in the storage tank, for example. In the storage tank, the soft magnetic metal powder settles to the bottom of the storage tank due to its own weight. As a result, the soft magnetic metal powder is separated from the cooling water.
ガスアトマイズ法において液滴21aを冷却水で急冷することにより、非晶質相が軟磁性金属粒子1(金属粒子2)内に形成され易い。軟磁性金属粒子1の非晶質性及び形状は、冷却部30(筒体32)へ供給される冷却水の温度、水流50の形状、冷却水の流速又は流量によって制御されてよい。 By quenching the droplet 21a with cooling water in the gas atomization method, an amorphous phase is easily formed in the soft magnetic metal particles 1 (metal particles 2). The amorphousness and shape of the soft magnetic metal particles 1 may be controlled by the temperature of the cooling water supplied to the cooling unit 30 (cylinder 32), the shape of the water flow 50, the flow velocity or the flow rate of the cooling water.
図4は、図3に示される冷却水の導入部36の拡大図である。逆円錐状の水流50を筒体32の内部に形成するために、冷却水の流れが導入部36の構造によって制御される。 FIG. 4 is an enlarged view of the cooling water introduction portion 36 shown in FIG. In order to form the inverted conical water flow 50 inside the tubular body 32, the flow of cooling water is controlled by the structure of the introduction portion 36.
図4に示されるように、枠体38で囲まれた空間は、仕切部40により、外側部44と内側部46に区画されている。外側部44(外側空間部)は、筒体32の外側に位置する。内側部46(内側空間部)は、筒体32の内側に位置する。外側部44と内側部46は、通路部42を介して連通している。単一または複数のノズル37が、外側部44と連通している。冷却水は、ノズル37から外側部44へ供給され、通路部42を介して外側部44から内側部46へ流れる。内側部46の下方には、吐出部52が形成されている。内側部46内の冷却水は、吐出部52から、筒体32の内部へ供給される。 As shown in FIG. 4, the space surrounded by the frame body 38 is divided into an outer portion 44 and an inner portion 46 by a partition portion 40. The outer portion 44 (outer space portion) is located outside the tubular body 32. The inner portion 46 (inner space portion) is located inside the tubular body 32. The outer portion 44 and the inner portion 46 communicate with each other via the passage portion 42. A single or multiple nozzles 37 communicate with the outer portion 44. The cooling water is supplied from the nozzle 37 to the outer portion 44, and flows from the outer portion 44 to the inner portion 46 via the passage portion 42. A discharge portion 52 is formed below the inner portion 46. The cooling water in the inner portion 46 is supplied from the discharge portion 52 to the inside of the tubular body 32.
枠体38の外周面は、内側部46内の冷却水の流れを案内する流路面38bである。枠体38の下端38aには、凸部38a1が形成されている。凸部38a1は、筒体32の内壁33に向かって突出している。内側部46を向く凸部38a1の表面は、偏向面62である。偏向面62は流路面38bと連続しており、流路面38bを経た冷却水の向きを変える。凸部38a1の先端と筒体32の内壁33との間には、リング状の隙間が形成されている。このリング状の隙間が、冷却水の吐出部52に相当する。 The outer peripheral surface of the frame body 38 is a flow path surface 38b that guides the flow of cooling water in the inner portion 46. A convex portion 38a1 is formed at the lower end 38a of the frame body 38. The convex portion 38a1 projects toward the inner wall 33 of the tubular body 32. The surface of the convex portion 38a1 facing the inner portion 46 is the deflection surface 62. The deflection surface 62 is continuous with the flow path surface 38b, and changes the direction of the cooling water that has passed through the flow path surface 38b. A ring-shaped gap is formed between the tip of the convex portion 38a1 and the inner wall 33 of the tubular body 32. This ring-shaped gap corresponds to the cooling water discharge portion 52.
枠体38の凸部38a1が筒体32の内壁33に向かって突出しており、吐出部52の幅D1は、内側部46の幅D2よりも狭い。このような構造により、流路面38bを経た冷却水は、偏向面62によって方向づけられる。その結果、冷却水は、筒体32の内壁33に衝突して、筒体32の内側へ反射される。 The convex portion 38a1 of the frame body 38 projects toward the inner wall 33 of the tubular body 32, and the width D1 of the discharge portion 52 is narrower than the width D2 of the inner portion 46. With such a structure, the cooling water that has passed through the flow path surface 38b is directed by the deflection surface 62. As a result, the cooling water collides with the inner wall 33 of the cylinder 32 and is reflected inside the cylinder 32.
冷却水が上記の流路を経ることにより、吐出部52から筒体32の内部へ供給される冷却水が、逆円錐状の水流50になる。D1がD2と等しい場合、吐出部52から筒体32の内部へ供給される冷却水は、筒体32の内壁33に対して平行に流れるので、逆円錐状の水流50は形成され難い。 When the cooling water passes through the above flow path, the cooling water supplied from the discharge portion 52 to the inside of the tubular body 32 becomes an inverted conical water flow 50. When D1 is equal to D2, the cooling water supplied from the discharge portion 52 to the inside of the tubular body 32 flows in parallel with the inner wall 33 of the tubular body 32, so that it is difficult to form an inverted conical water flow 50.
逆円錐状の水流50が形成され易いことから、D1/D2は、1/10以上2/3以下、好ましくは1/10以上1/2以下であってよい。 Since the inverted conical water flow 50 is likely to be formed, D1 / D2 may be 1/10 or more and 2/3 or less, preferably 1/10 or more and 1/2 or less.
吐出部52から筒体32の内部へ供給される冷却水は、筒体32の中心軸線Oに向かって直進してよい。逆円錐状の水流50は、直進せずに、中心軸線Oの周りを旋回する水流であってもよい。 The cooling water supplied from the discharge unit 52 to the inside of the cylinder 32 may go straight toward the central axis O of the cylinder 32. The inverted conical water flow 50 may be a water flow that swirls around the central axis O without going straight.
ガスアトマイズ法では、高圧ガス26aの圧力、単位時間当たりの溶湯21の滴下量、及び水流50の圧力等により、軟磁性金属粉末の粒子径及び粒度分布が制御されてよい。 In the gas atomizing method, the particle size and particle size distribution of the soft magnetic metal powder may be controlled by the pressure of the high-pressure gas 26a, the dropping amount of the molten metal 21 per unit time, the pressure of the water stream 50, and the like.
ガスアトマイズ法の後、軟磁性金属粉末の熱処理が実施されてよい。軟磁性金属粉末の熱処理により、軟磁性金属粒子1の金属粒子2中にナノ結晶相が析出し易い。例えば、熱処理により、非晶質相の一部又は全部が、ナノ結晶相に変化してよい。熱処理により、複数のナノ結晶相が非晶質相中に析出して、ナノヘテロ構造が金属粒子2中に形成されてもよい。金属粒子2中にナノ結晶相が析出し易いことから、軟磁性金属粉末は400℃以上650℃以下の熱処理温度で加熱されてよい。同様の理由から、軟磁性金属粉末の温度が上記熱処理温度に維持される時間は、0.1時間以上10時間以下であってよい。軟磁性金属粉末の熱処理は、不活性ガス中で行われてよい。熱処理が軟磁性金属粒子1の表面の酸化を兼ねる場合、軟磁性金属粉末の熱処理は、酸化的雰囲気(例えば大気)中で行われてよい。つまり熱処理により、金属粒子2を覆う酸化部3が形成されてよい。高圧ガス26aの温度、高圧ガス26aの圧力、及び水流50の圧力等の調整によって、熱処理におけるナノ結晶相の析出を促進することができる。 After the gas atomization method, heat treatment of the soft magnetic metal powder may be carried out. By heat treatment of the soft magnetic metal powder, nanocrystal phases are likely to be precipitated in the metal particles 2 of the soft magnetic metal particles 1. For example, heat treatment may change part or all of the amorphous phase into a nanocrystalline phase. By the heat treatment, a plurality of nanocrystal phases may be precipitated in the amorphous phase, and a nanoheterostructure may be formed in the metal particles 2. Since the nanocrystal phase is likely to precipitate in the metal particles 2, the soft magnetic metal powder may be heated at a heat treatment temperature of 400 ° C. or higher and 650 ° C. or lower. For the same reason, the time for maintaining the temperature of the soft magnetic metal powder at the heat treatment temperature may be 0.1 hour or more and 10 hours or less. The heat treatment of the soft magnetic metal powder may be carried out in an inert gas. When the heat treatment also oxidizes the surface of the soft magnetic metal particles 1, the heat treatment of the soft magnetic metal powder may be performed in an oxidative atmosphere (for example, the atmosphere). That is, the oxidized portion 3 that covers the metal particles 2 may be formed by the heat treatment. By adjusting the temperature of the high-pressure gas 26a, the pressure of the high-pressure gas 26a, the pressure of the water stream 50, and the like, the precipitation of the nanocrystal phase in the heat treatment can be promoted.
ガスアトマイズ法の後、各軟磁性金属粒子1(未被覆粒子)の酸化部3の表面を被覆部4で覆ってよい。被覆部4の形成方法は、例えば、粉末スパッタ法、ゾルゲル法、メカノケミカルコーティング(mechanochemical cоating)法、リン酸塩処理法、浸漬法、及び熱処理法からなる群より選ばれる少なくとも一種の方法であってよい。例えば、被覆部4が、組成において互いに異なる複数の被覆層からなっている場合、複数の方法の組合せにより、被覆部4が形成されてよい。 After the gas atomization method, the surface of the oxidized portion 3 of each soft magnetic metal particle 1 (uncoated particles) may be covered with the coated portion 4. The method for forming the coating portion 4 is, for example, at least one method selected from the group consisting of a powder sputtering method, a sol-gel method, a mechanochemical coating method, a phosphate treatment method, a dipping method, and a heat treatment method. You can. For example, when the coating portion 4 is composed of a plurality of coating layers different from each other in composition, the coating portion 4 may be formed by a combination of a plurality of methods.
メカノケミカルコーティング法では、未被覆粒子と被覆部の原料との混合物(粉末)が、粉末被覆装置の容器内に収容される。容器を回転させることにより、混合物が、容器内に設置されたグラインダーと容器の内壁との間で圧縮され、摩擦熱が混合物内に発生する。摩擦熱により、被覆部の原料が軟化する。そして、被覆部の原料が圧縮作用により被覆粒子の表面(酸化部3の表面)に固着することにより、被覆部4が形成される。容器の回転速度、グラインダーと容器の内壁との間の距離の調整により、摩擦熱を制御することができる。摩擦熱は、被覆部の原料の組成に応じて制御されてよい。 In the mechanochemical coating method, a mixture (powder) of uncoated particles and a raw material of a coated portion is contained in a container of a powder coating device. By rotating the container, the mixture is compressed between the grinder installed in the container and the inner wall of the container, and frictional heat is generated in the mixture. The frictional heat softens the raw material of the coating. Then, the raw material of the coating portion is fixed to the surface of the coating particles (the surface of the oxide portion 3) by the compression action, so that the coating portion 4 is formed. Friction heat can be controlled by adjusting the rotational speed of the vessel and the distance between the grinder and the inner wall of the vessel. The frictional heat may be controlled according to the composition of the raw material of the coating portion.
[水アトマイズ法]
上述のガスアトマイズ法の代わりに、水アトマイズ法によって軟磁性金属粉末が作製されてよい。水アトマイズ法では、ガスアトマイズ法と同様に、金属原料の溶融により、溶湯が形成される。溶湯の形成には、坩堝が用いられてよい。
[Water atomization method]
Instead of the gas atomizing method described above, a soft magnetic metal powder may be produced by a water atomizing method. In the water atomization method, as in the gas atomization method, a molten metal is formed by melting the metal raw material. A crucible may be used to form the molten metal.
水アトマイズ法では、ノズルから噴出した溶湯を、高圧の水流と衝突させる。その結果、溶湯が多数の微細な液滴になり、微細な液滴が水流によって急冷され、固化される。水流は、Ca及びMgのうち少なくともいずれかを含んでいる。このCa及びMgのうち少なくともいずれかは、イオンとして水流に含まれてよい。そして、液滴(溶湯)と水流との接触により、Ca及びMgのうち少なくとも一方が液滴の表面に付着する。さらに、液滴と水流との接触より、液滴の表面が酸化されてよい。または、Ca及びMgのうち少なくとも一つが付着した金属粒子2が形成された後、金属粒子2の表面が大気中において自然に酸化されてよい。 In the water atomization method, the molten metal ejected from the nozzle collides with a high-pressure water stream. As a result, the molten metal becomes a large number of fine droplets, and the fine droplets are rapidly cooled by the water stream and solidified. The water stream contains at least one of Ca and Mg. At least one of Ca and Mg may be contained in the water stream as ions. Then, at least one of Ca and Mg adheres to the surface of the droplet due to the contact between the droplet (molten metal) and the water stream. Further, the surface of the droplet may be oxidized by the contact between the droplet and the water stream. Alternatively, after the metal particles 2 to which at least one of Ca and Mg is attached are formed, the surface of the metal particles 2 may be naturally oxidized in the atmosphere.
上記のような液滴の急冷(及びその後の自然酸化)により、酸化部3と、酸化部3で覆われた金属粒子2と、を含む多数の軟磁性金属粒子1(未被覆粒子)が形成される。 A large number of soft magnetic metal particles 1 (uncoated particles) including the oxidized portion 3 and the metal particles 2 covered with the oxidized portion 3 are formed by the rapid cooling of the droplets (and the subsequent natural oxidation) as described above. Will be done.
水アトマイズ法で用いられる水流の組成は、ガスアトマイズ法で用いられる冷却水の組成と同じであってよい。 The composition of the water stream used in the water atomization method may be the same as the composition of the cooling water used in the gas atomization method.
水アトマイズ法では、水流の圧力、及び単位時間当たりの溶湯の噴出量等の調整により、軟磁性金属粉末の粒子径及び粒度分布が制御されてよい。水流の圧力は、例えば、50MPa以上100MPa以下であってよい。溶融金属の噴出量は、例えば、1kg/分以上20kg/分以下であってもよい。 In the water atomization method, the particle size and particle size distribution of the soft magnetic metal powder may be controlled by adjusting the pressure of the water flow, the amount of molten metal ejected per unit time, and the like. The pressure of the water flow may be, for example, 50 MPa or more and 100 MPa or less. The amount of molten metal ejected may be, for example, 1 kg / min or more and 20 kg / min or less.
ガスアトマイズ法の後に行われる熱処理と同様の目的で、水アトマイズ法の後、軟磁性金属粉末の熱処理が実施されてよい。金属粒子2中にナノ結晶相が析出し易いことから、軟磁性金属粉末は350℃以上800℃以下の熱処理温度で加熱されてよい。同様の理由から、軟磁性金属粉末の温度が上記温度範囲に維持される時間は、0.1分以上120分以下であってよい。 A heat treatment of the soft magnetic metal powder may be carried out after the water atomization method for the same purpose as the heat treatment performed after the gas atomization method. Since the nanocrystal phase is likely to precipitate in the metal particles 2, the soft magnetic metal powder may be heated at a heat treatment temperature of 350 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. For the same reason, the time for maintaining the temperature of the soft magnetic metal powder in the above temperature range may be 0.1 minutes or more and 120 minutes or less.
ガスアトマイズ法の場合と同様に、水アトマイズ法の後、各軟磁性金属粒子1(未被覆粒子)の酸化部3の表面を被覆部4で覆ってよい。 As in the case of the gas atomization method, after the water atomization method, the surface of the oxidized portion 3 of each soft magnetic metal particle 1 (uncoated particles) may be covered with the coated portion 4.
(電子部品)
本実施形態に係る電子部品は、上記の軟磁性金属粉末を含む。例えば、電子部品は、インダクタ、トランス、チョークコイル及びEMI(Electro Magnetic Interference)フィルタであってよい。これらの電子部品は、コイルと、コイルの内側に配置される磁心とを備えてよい。磁心は、上記の軟磁性金属粉末を含んでよい。例えば、磁心は、軟磁性金属粉末と、バインダと、を含んでよい。バインダは、軟磁性金属粉末に含まれる複数の軟磁性合金粒子同士を結着する。バインダは、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含んでよい。コイルの内側が軟磁性金属粉末及びバインダの混合物で満たされ、且つ、コイルの全体が軟磁性金属粉末及びバインダの混合物で覆われていてよい。電子部品は、磁気ヘッド又は電磁波シールドであってもよい。
(Electronic components)
The electronic component according to the present embodiment includes the above-mentioned soft magnetic metal powder. For example, the electronic component may be an inductor, a transformer, a choke coil, and an EMI (ElectroMagnetic Interference) filter. These electronic components may include a coil and a magnetic core located inside the coil. The magnetic core may contain the above-mentioned soft magnetic metal powder. For example, the magnetic core may include a soft magnetic metal powder and a binder. The binder binds a plurality of soft magnetic alloy particles contained in the soft magnetic metal powder to each other. The binder may include, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin. The inside of the coil may be filled with a mixture of soft magnetic metal powder and binder, and the entire coil may be covered with a mixture of soft magnetic metal powder and binder. The electronic component may be a magnetic head or an electromagnetic wave shield.
下記の実施例及び比較例により、本発明がさらに詳細に説明される。ただし、本発明は下記の実施例によって何ら限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples below. However, the present invention is not limited to the following examples.
以下の方法で、試料1〜206其々の軟磁性金属粉末が作製され、分析された。ただし、試料86及び97〜99はない。 Soft magnetic metal powders of Samples 1 to 206 were prepared and analyzed by the following methods. However, there are no samples 86 and 97 to 99.
(金属原料の組成)
複数種の原料を所定の比率で混合することにより、試料1〜44及び193〜206其々の軟磁性金属粉末の金属原料が調製された。試料1〜44及び193〜206其々の金属原料全体の組成は、下記化学式1で表される。下記化学式1中のhは、a+b+c+d+e+fに等しい。試料1〜44及び193〜206のいずれの場合も、化学式1中のMは、Nbであった。試料1〜44のいずれの場合も、化学式1中のα、β、d、e及びf其々は、ゼロであった。試料1〜44其々の化学式1におけるa、b、c及び1−hは、下記の表1及び表2に示される値であった。試料193〜206其々の化学式1におけるa、b、c、d、e及びf及び1−hは、下記の表11に示される値であった。
(Fe(1−(α+β))X1αX2β)(1−h)MaBbPcSidCeSf (1)
(Composition of metal raw material)
By mixing a plurality of kinds of raw materials at a predetermined ratio, metal raw materials of soft magnetic metal powders of Samples 1-44 and 193-206 were prepared. The composition of each of the metal raw materials of Samples 1-44 and 193-206 is represented by the following chemical formula 1. H in the following chemical formula 1 is equal to a + b + c + d + e + f. In any of Samples 1-44 and 193-206, M in Chemical Formula 1 was Nb. In all of Samples 1 to 44, α, β, d, e and f in Chemical Formula 1 were zero. The values a, b, c and 1-h in Chemical Formula 1 of Samples 1-44 were the values shown in Tables 1 and 2 below. The values a, b, c, d, e and f and 1-h in each of the samples 193 to 206 in Chemical Formula 1 were the values shown in Table 11 below.
(Fe (1- (α + β)) X1 α X2 β ) (1-h) M a B b P c S d C e S f (1)
複数種の原料を所定の比率で混合することにより、試料45〜56其々の軟磁性金属粉末の金属原料が調製された。試料45〜56其々の金属原料全体の組成は、下記表3の「組成」の欄に記載される。 By mixing a plurality of kinds of raw materials in a predetermined ratio, metal raw materials of soft magnetic metal powders of each of Samples 45 to 56 were prepared. The composition of each of the samples 45 to 56 as a whole of the metal raw material is described in the “Composition” column of Table 3 below.
複数種の原料を所定の比率で混合することにより、試料57〜109、191及び192其々の軟磁性金属粉末の金属原料が調製された。試料57〜109、191及び192其々の金属原料全体の組成は、上記化学式1で表される。試料57〜109、191及び192のいずれの場合も、化学式1中のMは、Nbであった。試料57〜109、191及び192のいずれの場合も、化学式1中のα及びβ其々は、ゼロであった。試料57〜109、191及び192其々の化学式1におけるa、b、c、d、e、f及び1−hは、下記の表4、表5、表6又は表10に示される値であった。試料57、191及び192其々の金属原料全体の組成は、同じであった。 By mixing a plurality of kinds of raw materials in a predetermined ratio, metal raw materials of soft magnetic metal powders of Samples 57 to 109, 191 and 192 were prepared. The composition of each of the metal raw materials of Samples 57 to 109, 191 and 192 is represented by the above chemical formula 1. In all of Samples 57 to 109, 191 and 192, M in Chemical Formula 1 was Nb. In all of Samples 57 to 109, 191 and 192, α and β in Chemical Formula 1 were zero. Samples 57 to 109, 191 and 192 each of a, b, c, d, e, f and 1-h in the chemical formula 1 are the values shown in Table 4, Table 5, Table 6 or Table 10 below. It was. The composition of each of the metal raw materials of Samples 57, 191 and 192 was the same.
複数種の原料を所定の比率で混合することにより、試料110〜136其々の軟磁性金属粉末の金属原料が調製された。試料110〜136其々の金属原料全体の組成は、上記化学式1で表される。
試料110〜118其々の金属原料全体の組成は、元素Mの種類を除いて、試料59の金属原料全体の組成と同じであった。試料110〜118其々の化学式1中の元素Mは、下記の表7に示される。
試料119〜127其々の金属原料全体の組成は、元素Mの種類を除いて、試料57の金属原料全体の組成と同じであった。試料119〜127其々の化学式1中の元素Mは、下記の表7に示される。
試料128〜136其々の金属原料全体の組成は、元素Mの種類を除いて、試料63の金属原料全体の組成と同じであった。試料128〜136其々の化学式1中の元素Mは、下記の表7に示される。
By mixing a plurality of kinds of raw materials in a predetermined ratio, metal raw materials of soft magnetic metal powders of each of Samples 110 to 136 were prepared. The composition of each of the samples 110 to 136 as a whole metal raw material is represented by the above chemical formula 1.
The composition of each of the metal raw materials of Samples 110 to 118 was the same as that of the entire metal raw material of Sample 59 except for the type of element M. The element M in each of the samples 110 to 118 of Chemical Formula 1 is shown in Table 7 below.
The composition of the entire metal raw material of each of Samples 119 to 127 was the same as the composition of the entire metal raw material of Sample 57 except for the type of element M. The element M in each of the samples 119 to 127 of Chemical Formula 1 is shown in Table 7 below.
The composition of each of the metal raw materials of Samples 128 to 136 was the same as that of the entire metal raw material of Sample 63 except for the type of element M. The element M in each of the samples 128 to 136 in Chemical Formula 1 is shown in Table 7 below.
複数種の原料を所定の比率で混合することにより、試料137〜190其々の軟磁性金属粉末の金属原料が調製された。試料137〜190其々の金属原料全体の組成は、上記化学式1で表される。
試料137〜142其々の金属原料は、下記表8に示される元素X1を含んでいた。試料137〜142其々の化学式1におけるα(1−h)は、下記表8に示される値であった。
試料143〜174其々の金属原料は、下記の表8又は表9に示される元素X2を含んでいた。試料143〜174其々の化学式1におけるβ(1−h)は、下記の表8又は表9に示される値に調整された。
試料175〜190其々の金属原料は、下記表9に示される元素X1及び元素X2を含んでいた。試料175〜190其々の化学式1におけるα(1−h)及びβ(1−h)は、下記表9に示される値であった。
以上の事項を除いて、試料137〜190其々の金属原料全体の組成は、試料57の金属原料全体の組成と同じであった。
By mixing a plurality of kinds of raw materials in a predetermined ratio, metal raw materials of soft magnetic metal powder of each sample 137 to 190 were prepared. The composition of the entire metal raw material of each of the samples 137 to 190 is represented by the above chemical formula 1.
The metal raw materials of Samples 137 to 142 each contained the element X1 shown in Table 8 below. The α (1-h) in each of the samples 137 to 142 in Chemical Formula 1 was the value shown in Table 8 below.
The metal raw materials of Samples 143 to 174 each contained the element X2 shown in Table 8 or Table 9 below. The β (1-h) in each of the samples 143 to 174 in Chemical Formula 1 was adjusted to the value shown in Table 8 or Table 9 below.
Samples 175 to 190 Each metal raw material contained element X1 and element X2 shown in Table 9 below. The values of α (1-h) and β (1-h) in Chemical Formula 1 of Samples 175 to 190 were the values shown in Table 9 below.
Except for the above items, the composition of the entire metal raw material of Samples 137 to 190 was the same as the composition of the entire metal raw material of Sample 57.
(アトマイズ法)
試料1〜11、193、194及び201〜203の場合、各試料の金属原料を用いたガスアトマイズ法によって、各試料の軟磁性金属粉末(未被覆粒子)が作製された。試料1〜11、193、194及び201〜203の作製では、後述される熱処理は実施されなかった。ガスアトマイズ法では、上述された図3及び図4に示されるガスアトマイズ装置を用いた。ガスアトマイズ法の詳細は以下の通りであった。
(Atomize method)
In the case of Samples 1 to 11, 193, 194 and 201 to 203, soft magnetic metal powders (uncoated particles) of each sample were prepared by a gas atomization method using the metal raw material of each sample. In the preparation of Samples 1-11, 193, 194 and 201-203, the heat treatment described later was not performed. In the gas atomizing method, the gas atomizing apparatus shown in FIGS. 3 and 4 described above was used. The details of the gas atomization method were as follows.
金属原料が容器22内に収容された。コイル24を用いた高周波誘導により、容器22中の金属原料が加熱され、溶湯21が得られた。溶湯21の温度は、1500℃であった。 The metal raw material was housed in the container 22. The metal raw material in the container 22 was heated by high-frequency induction using the coil 24, and the molten metal 21 was obtained. The temperature of the molten metal 21 was 1500 ° C.
冷却部30の筒体32内の雰囲気を真空にした後、冷却水を導入部36から筒体32の内部へ供給することにより、水流50が筒体32の内部に形成された。水流50の形状は、逆円錐であった。水流50の圧力(ポンプ圧)は、7.5MPaであった。筒体32の内径は、300mmであった。図4中のD1及びD2の比(D1/D2)は、1/2であった。図4中の角度θ1は、20℃であった。 After the atmosphere inside the cylinder 32 of the cooling unit 30 was evacuated, the water flow 50 was formed inside the cylinder 32 by supplying the cooling water from the introduction unit 36 to the inside of the cylinder 32. The shape of the water stream 50 was an inverted cone. The pressure of the water stream 50 (pump pressure) was 7.5 MPa. The inner diameter of the tubular body 32 was 300 mm. The ratio of D1 and D2 (D1 / D2) in FIG. 4 was 1/2. The angle θ1 in FIG. 4 was 20 ° C.
冷却水(水流50)には、予めCaCO3(炭酸カルシウム)が添加された。各試料の作製に用いた冷却水におけるCaCO3の含有量(単位:mg/リットル)は、下記表中の「CaCO3」の欄に記載される。 CaCO 3 (calcium carbonate) was added to the cooling water (water flow 50) in advance. The content of CaCO 3 (unit: mg / liter) in the cooling water used for preparing each sample is described in the column of "CaCO 3" in the table below.
溶湯21が容器22の吐出口から、冷却部30に向けて滴下された。そして、高圧ガス26aが、ガスノズル26から溶湯21へ噴射された。高圧ガス26aは、アルゴンガスであった。高圧ガス26aの圧力は、5MPaであった。高圧ガス26aの噴射により、溶湯21が多数の微細な液滴21aになった。液滴21aは、高圧ガス26aに沿って、冷却部30の筒体32の内部へ移動した。液滴21aが筒体32内の逆円錐状の水流50に衝突することにより、液滴21aが更に微細な液滴に分解された。微細な液滴が水流50によって急冷され、固化されることにより、軟磁性金属粉末(未被覆粒子)が得られた。軟磁性金属粉末を含む水流50(冷却水)は、排出部34から筒体32の外部へ排出され、軟磁性金属粉末が冷却水から回収された。 The molten metal 21 was dropped from the discharge port of the container 22 toward the cooling unit 30. Then, the high pressure gas 26a was injected from the gas nozzle 26 into the molten metal 21. The high pressure gas 26a was argon gas. The pressure of the high pressure gas 26a was 5 MPa. By injecting the high pressure gas 26a, the molten metal 21 became a large number of fine droplets 21a. The droplet 21a moved to the inside of the cylinder 32 of the cooling unit 30 along the high pressure gas 26a. When the droplet 21a collides with the inverted conical water stream 50 in the cylinder 32, the droplet 21a is decomposed into finer droplets. The fine droplets were rapidly cooled by the water stream 50 and solidified to obtain a soft magnetic metal powder (uncoated particles). The water stream 50 (cooling water) containing the soft magnetic metal powder was discharged from the discharge unit 34 to the outside of the cylinder 32, and the soft magnetic metal powder was recovered from the cooling water.
試料12〜22、195、196及び204〜206の場合、各試料の金属原料を用いたガスアトマイズ法によって軟磁性金属粉末を得た後、軟磁性金属粉末の熱処理が行われた。試料12〜22、195、196及び204〜206の作製において行われたガスアトマイズ法は、上記の方法と同じであった。各試料の作製に用いた冷却水におけるCaCO3の含有量は、下記の表中の「CaCO3」の欄に記載される。熱処理では、5K/分の昇温速度で軟磁性金属粉末が600℃まで加熱され、軟磁性金属粉末の温度が1時間にわたって600℃に維持された。試料12〜22、195、196及び204〜206の場合、軟磁性金属粉末は、熱処理を経た軟磁性金属粉末を意味する。 In the case of Samples 12 to 22, 195, 196 and 204 to 206, a soft magnetic metal powder was obtained by a gas atomization method using a metal raw material of each sample, and then the soft magnetic metal powder was heat-treated. The gas atomization method performed in the preparation of Samples 12-22, 195, 196 and 204-206 was the same as the above method. The content of CaCO 3 in the cooling water used to prepare each sample is described in the column of "CaCO 3" in the table below. In the heat treatment, the soft magnetic metal powder was heated to 600 ° C. at a heating rate of 5 K / min, and the temperature of the soft magnetic metal powder was maintained at 600 ° C. for 1 hour. In the case of Samples 12-22, 195, 196 and 204-206, the soft magnetic metal powder means a soft magnetic metal powder that has undergone heat treatment.
試料23〜33、197及び198の場合、各試料の金属原料を用いたガスアトマイズ法によって、各試料の軟磁性金属粉末(未被覆粒子)が作製された。試料23〜33、197及び198の作製では、上記の熱処理は実施されなかった。試料23〜33、197及び198の場合、冷却水(水流50)には、予めCaCO3の代わりにMgCO3(炭酸マグネシウム)が添加された。各試料の作製に用いた冷却水におけるMgCO3の含有量(単位:mg/リットル)は、下記表中の「MgCO3」の欄に記載される。冷却水の組成を除いて、試料23〜33、197及び198の作製において行われたガスアトマイズ法は、上記の方法と同じであった。 In the case of Samples 23 to 33, 197 and 198, soft magnetic metal powder (uncoated particles) of each sample was prepared by a gas atomization method using a metal raw material of each sample. In the preparation of Samples 23-33, 197 and 198, the above heat treatment was not performed. In the case of Samples 23 to 33, 197 and 198, MgCO 3 (magnesium carbonate) was added to the cooling water (water flow 50) in advance instead of CaCO 3. The content of MgCO 3 (unit: mg / liter) in the cooling water used for preparing each sample is described in the column of "MgCO 3" in the table below. Except for the composition of the cooling water, the gas atomization method performed in the preparation of Samples 23-33, 197 and 198 was the same as the above method.
試料34〜44、199及び200の場合、各試料の金属原料を用いたガスアトマイズ法によって軟磁性金属粉末を得た後、軟磁性金属粉末の熱処理が行われた。試料34〜44、199及び200の場合、冷却水(水流50)には、予めCaCO3の代わりにMgCO3が添加された。各試料の作製に用いた冷却水におけるMgCO3の含有量は、下記表中の「MgCO3」の欄に記載される。冷却水の組成を除いて、試料34〜44、199及び200の作製において行われたガスアトマイズ法は、上記の方法と同じであった。試料34〜44、199及び200の作製において行われた熱処理の方法は、上記の方法と同じであった。試料34〜44、199及び200の場合、軟磁性金属粉末は、熱処理を経た軟磁性金属粉末を意味する。 In the case of Samples 34 to 44, 199 and 200, the soft magnetic metal powder was obtained by the gas atomization method using the metal raw material of each sample, and then the soft magnetic metal powder was heat-treated. In the case of samples 34 to 44, 199 and 200, MgCO 3 was added to the cooling water (water flow 50) in advance instead of CaCO 3. The content of MgCO 3 in the cooling water used for preparing each sample is described in the column of "MgCO 3" in the table below. Except for the composition of the cooling water, the gas atomization method performed in the preparation of Samples 34-44, 199 and 200 was the same as the above method. The method of heat treatment performed in the preparation of Samples 34-44, 199 and 200 was the same as the above method. In the case of Samples 34 to 44, 199 and 200, the soft magnetic metal powder means a soft magnetic metal powder that has undergone heat treatment.
試料45〜48の場合、各試料の金属原料を用いたガスアトマイズ法によって、各試料の軟磁性金属粉末(未被覆粒子)が作製された。試料45〜48の作製では、上記の熱処理は実施されなかった。試料45〜48の場合、冷却水(水流50)には、予めCaCO3及びMgCO3が添加された。各試料の作製に用いた冷却水におけるCaCO3の含有量は、下記表中の「CaCO3」の欄に記載される。各試料の作製に用いた冷却水におけるMgCO3の含有量は、下記表中の「MgCO3」の欄に記載される。冷却水の組成を除いて、試料45〜48の作製において行われたガスアトマイズ法は、上記の方法と同じであった。 In the case of samples 45 to 48, soft magnetic metal powder (uncoated particles) of each sample was prepared by a gas atomization method using the metal raw material of each sample. The above heat treatment was not performed in the preparation of the samples 45 to 48. In the case of samples 45 to 48, CaCO 3 and MgCO 3 were added in advance to the cooling water (water flow 50). The content of CaCO 3 in the cooling water used for preparing each sample is described in the column of "CaCO 3" in the table below. The content of MgCO 3 in the cooling water used for preparing each sample is described in the column of "MgCO 3" in the table below. Except for the composition of the cooling water, the gas atomization method performed in the preparation of the samples 45 to 48 was the same as the above method.
試料49〜52の場合、各試料の金属原料を用いたガスアトマイズ法によって軟磁性金属粉末を得た後、軟磁性金属粉末の熱処理が行われた。試料49〜52の場合、冷却水(水流50)には、予めCaCO3及びMgCO3が添加された。各試料の作製に用いた冷却水におけるCaCO3の含有量は、下記表中の「CaCO3」の欄に記載される。各試料の作製に用いた冷却水におけるMgCO3の含有量は、下記の表中の「MgCO3」の欄に記載される。冷却水の組成を除いて、試料49〜52の作製において行われたガスアトマイズ法は、上記の方法と同じであった。試料49〜52の作製において行われた熱処理の方法は、上記の方法と同じであった。試料49〜52の場合、軟磁性金属粉末は、熱処理を経た軟磁性金属粉末を意味する。 In the case of the samples 49 to 52, the soft magnetic metal powder was obtained by the gas atomization method using the metal raw material of each sample, and then the soft magnetic metal powder was heat-treated. In the case of samples 49 to 52, CaCO 3 and MgCO 3 were added in advance to the cooling water (water flow 50). The content of CaCO 3 in the cooling water used for preparing each sample is described in the column of "CaCO 3" in the table below. The content of MgCO 3 in the cooling water used to prepare each sample is described in the column of "MgCO 3" in the table below. Except for the composition of the cooling water, the gas atomizing method performed in the preparation of the samples 49 to 52 was the same as the above method. The method of heat treatment performed in the preparation of the samples 49 to 52 was the same as the above method. In the case of Samples 49 to 52, the soft magnetic metal powder means a soft magnetic metal powder that has undergone heat treatment.
試料53〜56の場合、各試料の金属原料を用いた水アトマイズ法によって、各試料の軟磁性金属粉末(未被覆粒子)が作製された。試料53〜56の作製では、上記の熱処理は実施されなかった。水アトマイズ法の詳細は、以下の通りであった。 In the case of samples 53 to 56, soft magnetic metal powder (uncoated particles) of each sample was prepared by a water atomization method using the metal raw material of each sample. The above heat treatment was not performed in the preparation of the samples 53 to 56. The details of the water atomization method were as follows.
金属原料が坩堝内に収容された。コイルを用いた高周波誘導により、坩堝中の金属原料が加熱され、溶湯が得られた。溶湯の温度は、1500℃であった。坩堝の下方に形成されたノズルから噴出した溶湯を、高圧の水流(冷却水)と衝突させた。その結果、溶湯が多数の微細な液滴になった。微細な液滴が水流によって急冷され、固化されることにより、軟磁性金属粉末(未被覆粒子)が得られた。軟磁性金属粉末が冷却水から回収された。 The metal raw material was housed in the crucible. The metal raw material in the crucible was heated by high frequency induction using a coil, and a molten metal was obtained. The temperature of the molten metal was 1500 ° C. The molten metal ejected from the nozzle formed below the crucible collided with a high-pressure water stream (cooling water). As a result, the molten metal became a large number of fine droplets. The fine droplets were rapidly cooled by a stream of water and solidified to obtain a soft magnetic metal powder (uncoated particles). The soft magnetic metal powder was recovered from the cooling water.
水アトマイズ法に用いた冷却水には、予めCaCO3及びMgCO3が添加された。各試料の作製に用いた冷却水におけるCaCO3の含有量は、下記表中の「CaCO3」の欄に記載される。各試料の作製に用いた冷却水におけるMgCO3の含有量は、下記表中の「MgCO3」の欄に記載される。 CaCO 3 and MgCO 3 were added in advance to the cooling water used in the water atomization method. The content of CaCO 3 in the cooling water used for preparing each sample is described in the column of "CaCO 3" in the table below. The content of MgCO 3 in the cooling water used for preparing each sample is described in the column of "MgCO 3" in the table below.
試料57〜192の場合、各試料の金属原料を用いたガスアトマイズ法によって軟磁性金属粉末を得た後、軟磁性金属粉末の熱処理が行われた。試料57〜192の場合、冷却水(水流50)には、予めCaCO3及びMgCO3が添加された。各試料の作製に用いた冷却水におけるCaCO3の含有量は、2000mg/リットルであった。各試料の作製に用いた冷却水におけるMgCO3の含有量は、400mg/リットルであった。冷却水の組成を除いて、試料57〜192の作製において行われたガスアトマイズ法は、上記の方法と同じであった。試料57〜192の作製において行われた熱処理の方法は、上記の方法と同じであった。試料57〜192の場合、軟磁性金属粉末は、熱処理を経た軟磁性金属粉末を意味する。 In the case of Samples 57 to 192, the soft magnetic metal powder was obtained by the gas atomization method using the metal raw material of each sample, and then the soft magnetic metal powder was heat-treated. In the case of samples 57 to 192, CaCO 3 and MgCO 3 were added in advance to the cooling water (water flow 50). The content of CaCO 3 in the cooling water used for preparing each sample was 2000 mg / liter. The content of MgCO 3 in the cooling water used for preparing each sample was 400 mg / liter. Except for the composition of the cooling water, the gas atomization method performed in the preparation of the samples 57 to 192 was the same as the above method. The method of heat treatment performed in the preparation of the samples 57 to 192 was the same as the above method. In the case of Samples 57 to 192, the soft magnetic metal powder means a soft magnetic metal powder that has undergone heat treatment.
(軟磁性金属粉末の分析)
以下の方法により、試料1〜206其々の軟磁性金属粉末(未被覆粒子)が分析された。
(Analysis of soft magnetic metal powder)
The soft magnetic metal powders (uncoated particles) of Samples 1 to 206 were analyzed by the following methods.
軟磁性金属粉末及び熱硬化性樹脂の混合物を成型し、且つ熱硬化性樹脂を硬化することにより、成型体を得た。成型体をイオンミリングで加工して、薄膜(測定用試料)を得た。薄膜に含まれる20個の軟磁性金属粒子の断面を、STEMで観察した。観察された各軟磁性金属粒子の断面において、各元素の濃度分布が測定された。各元素の濃度分布は、各軟磁性金属粒子の最表面に垂直な方向に沿って測定された。つまり、図1に示されるように、深さ方向dに延び、軟磁性金属粒子1を横断する線分に沿って、各元素の濃度分布が測定された。測定点の間隔は、約0.5nmであった。各元素の濃度分布の測定には、EDSが用いられた。各元素の濃度の単位は、原子%である。濃度分布の一例として、試料10の軟磁性金属粒子における各元素の濃度分布が、図5に示される。図5に示されるように、Ca、Si及びO其々の濃度のピーク(極大値)があった。Ca、Si及びO其々の濃度のピークは、軟磁性金属粒子の最表面からの深さが約10nm以内である領域で測定された。特に、Caの濃度のピークは、軟磁性金属粒子の最表面からの深さが約2nm以内である領域で測定された。 A molded product was obtained by molding a mixture of a soft magnetic metal powder and a thermosetting resin and curing the thermosetting resin. The molded body was processed by ion milling to obtain a thin film (measurement sample). The cross sections of the 20 soft magnetic metal particles contained in the thin film were observed by STEM. The concentration distribution of each element was measured in the cross section of each observed soft magnetic metal particle. The concentration distribution of each element was measured along the direction perpendicular to the outermost surface of each soft magnetic metal particle. That is, as shown in FIG. 1, the concentration distribution of each element was measured along a line segment extending in the depth direction d and crossing the soft magnetic metal particle 1. The interval between measurement points was about 0.5 nm. EDS was used to measure the concentration distribution of each element. The unit of concentration of each element is atomic%. As an example of the concentration distribution, the concentration distribution of each element in the soft magnetic metal particles of the sample 10 is shown in FIG. As shown in FIG. 5, there were peaks (maximum values) of the concentrations of Ca, Si and O respectively. The peaks of the concentrations of Ca, Si and O were measured in the region where the depth from the outermost surface of the soft magnetic metal particles was within about 10 nm. In particular, the peak concentration of Ca was measured in the region where the depth from the outermost surface of the soft magnetic metal particles was within about 2 nm.
分析の結果、試料1〜206其々の軟磁性金属粒子は、金属粒子と、金属粒子の全体を覆う酸化部と、からなっていた。試料1〜206のいずれも場合も、金属粒子の組成は、金属原料全体の組成に略一致した。試料1〜206のいずれも場合も、酸化部が、Fe、Si及びBからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素の酸化物を含んでいた。例えば、試料201〜206其々の酸化部は、Fe、Si、B、Ca及びOから構成されていた。Ca又はMgが軟磁性金属粒子から検出された場合、未被覆粒子におけるCa又はMgの濃度は、酸化部において極大であった。全ての実施例の場合において、未被覆粒子におけるCa又はMgの濃度は、酸化部の最表面の領域において極大であった。 As a result of the analysis, the soft magnetic metal particles of Samples 1 to 206 each consisted of metal particles and an oxidized portion covering the entire metal particles. In each of the samples 1 to 206, the composition of the metal particles substantially matched the composition of the entire metal raw material. In each of Samples 1 to 206, the oxide portion contained an oxide of at least one element selected from the group consisting of Fe, Si and B. For example, the oxidized part of each of the samples 201 to 206 was composed of Fe, Si, B, Ca and O. When Ca or Mg was detected in the soft magnetic metal particles, the concentration of Ca or Mg in the uncoated particles was maximum in the oxidized portion. In the case of all examples, the concentration of Ca or Mg in the uncoated particles was maximum in the outermost region of the oxidized portion.
20個の軟磁性金属粒子其々の酸化部において測定されたCaの濃度の極大値から、Caの濃度の極大値の平均値が算出された。各試料の酸化部におけるCaの濃度の極大値の平均値は、下記表の[Ca]の欄に記載される。下記表の[Ca]の欄がない試料の酸化部では、Caが検出されなかった。また、下記表の[Ca]の欄にゼロが記載されている試料の酸化部では、酸化部においてCaが検出されなかった。 The average value of the maximum value of Ca concentration was calculated from the maximum value of Ca concentration measured in the oxidized portion of each of the 20 soft magnetic metal particles. The average value of the maximum value of the concentration of Ca in the oxidized part of each sample is described in the column of [Ca] in the table below. Ca was not detected in the oxidized part of the sample without the [Ca] column in the table below. In addition, Ca was not detected in the oxidized part of the sample in which zero was described in the column of [Ca] in the table below.
20個の軟磁性金属粒子其々の酸化部において測定されたMgの濃度の極大値から、Mgの濃度の極大値の平均値が算出された。各試料の酸化部におけるMgの濃度の極大値の平均値は、下記表の[Mg]の欄に記載される。下記表の[Mg]の欄がない試料の酸化部では、Mgが検出されなかった。また、下記表の[Mg]の欄にゼロが記載されている試料の酸化部では、酸化部においてMgが検出されなかった。 The average value of the maximum value of the Mg concentration was calculated from the maximum value of the Mg concentration measured in the oxidized portion of each of the 20 soft magnetic metal particles. The average value of the maximum value of the concentration of Mg in the oxidized portion of each sample is described in the column of [Mg] in the table below. No Mg was detected in the oxidized part of the sample without the [Mg] column in the table below. Further, in the oxidized part of the sample in which zero was described in the column of [Mg] in the table below, Mg was not detected in the oxidized part.
粉末X線回折装置を用いて、試料1〜56及び193〜206其々のX線回折パターンが測定された。試料1〜56及び193〜206其々のX線回折パターンと、STEMによる各軟磁性金属粒子の観察に基づき、試料1〜56及び193〜206其々の軟磁性金属粉末の結晶構造が分析された。その結果は、下記表の「結晶構造」の欄に示される。「結晶構造」の欄に記載の「非晶質」とは、粒径が30nmよりも大きい結晶が軟磁性金属粒子から検出されず、且つ体心立方格子構造に由来する回折X線が検出されなったことを意味する。「結晶構造」の欄に記載の「ナノ結晶」とは、軟磁性金属粒子に含まれる結晶の平均粒径が5〜30nmであり、体心立方格子構造に由来する回折X線が検出されたことを意味する。「結晶構造」の欄に記載の「結晶」とは、粒径が30nmよりも大きい結晶が軟磁性金属粒子から検出され、軟磁性金属粒子に含まれる結晶の平均粒径が30nmより大きく、体心立方格子構造に由来する回折X線が検出されたことを意味する。 The X-ray diffraction patterns of Samples 1-56 and 193-206 were measured using a powder X-ray diffractometer. The crystal structures of the soft magnetic metal powders of Samples 1 to 56 and 193 to 206 were analyzed based on the X-ray diffraction patterns of Samples 1 to 56 and 193 to 206 and the observation of each soft magnetic metal particle by STEM. It was. The results are shown in the "Crystal Structure" column of the table below. “Amorphous” described in the “Crystal structure” column means that crystals having a particle size larger than 30 nm are not detected in the soft magnetic metal particles, and diffracted X-rays derived from the body-centered cubic lattice structure are detected. It means that it has become. The "nanocrystal" described in the "crystal structure" column means that the average particle size of the crystals contained in the soft magnetic metal particles is 5 to 30 nm, and diffracted X-rays derived from the body-centered cubic lattice structure are detected. Means that. The "crystal" described in the "crystal structure" column means that a crystal having a particle size larger than 30 nm is detected from the soft magnetic metal particles, and the average particle size of the crystal contained in the soft magnetic metal particle is larger than 30 nm. It means that diffracted X-rays derived from the body-centered cubic lattice structure were detected.
(磁気特性の測定)
以下の方法により、試料1〜206其々の軟磁性金属粉末(未被覆粒子)の保磁力及び飽和磁化が測定された。
(Measurement of magnetic characteristics)
The coercive force and saturation magnetization of each of the soft magnetic metal powders (uncoated particles) of Samples 1 to 206 were measured by the following methods.
20gの軟磁性金属粉末(未被覆粒子)とパラフィンが、筒状のプラスチックケース内に収容された。プラスチックケースの内径φは6mmであり、プラスチックケースの長さは5mmであった。プラスチックケース内のパラフィンを加熱により溶融させた後、パラフィンを凝固させることにより、測定用サンプルが得られた。この測定用サンプルの保磁力及び飽和磁化が測定された。保磁力の測定には、東北特殊鋼株式会社製の保磁力計(K‐HC1000型)が用いられた。測定磁界は150kA/mであった。飽和磁化の測定には、株式会社玉川製作所製のVSM(振動試料型磁力計)が用いられた。試料1〜206其々の保磁力Hc(単位:A/m)は、下記表に示される。試料1〜206其々の単位質量当たりの飽和磁化σs(単位:A・m2/kg)は、下記表に示される。保磁力Hcは低いことが好ましく、飽和磁化σsは高いことが好ましい。 20 g of soft magnetic metal powder (uncoated particles) and paraffin were housed in a tubular plastic case. The inner diameter φ of the plastic case was 6 mm, and the length of the plastic case was 5 mm. A sample for measurement was obtained by melting the paraffin in the plastic case by heating and then coagulating the paraffin. The coercive force and saturation magnetization of this measurement sample were measured. A coercive magnetometer (K-HC1000 type) manufactured by Tohoku Steel Co., Ltd. was used for measuring the coercive force. The measured magnetic field was 150 kA / m. A VSM (vibrating sample magnetometer) manufactured by Tamagawa Seisakusho Co., Ltd. was used for the measurement of saturation magnetization. The coercive force Hc (unit: A / m) of each of Samples 1 to 206 is shown in the table below. The saturation magnetization σs (unit: Am 2 / kg) per unit mass of each of Samples 1 to 206 is shown in the table below. The coercive force Hc is preferably low, and the saturation magnetization σs is preferably high.
(未被覆粒子の耐電圧の測定)
以下の方法により、試料1〜56及び193〜206其々の軟磁性金属粉末(未被覆粒子)の耐電圧が測定された。
(Measurement of withstand voltage of uncoated particles)
The withstand voltage of each of the soft magnetic metal powders (uncoated particles) of Samples 1 to 56 and 193 to 206 was measured by the following method.
エポキシ樹脂(熱硬化性樹脂)、イミド樹脂(硬化剤)及びアセトンを混合することにより、溶液が調製された。溶液を軟磁性金属粉末(未被覆粒子)と混合した後、アセトンを揮発させることにより、顆粒が得られた。エポキシ樹脂及びイミド樹脂の質量の合計は、100質量の軟磁性金属粉末に対して3質量部であった。メッシュを用いて、顆粒の整粒が行われた。メッシュの目開きは、355μmであった。トロイダル形状の金型を用いた顆粒の成型により、成型体が得られた。金型の内径は6.5mmであり、金型の外径は11mmであった。成形圧力は、3.0t/cm2であった。成型体を180℃で1時間加熱してエポキシ樹脂を硬化した。以上の方法により、圧粉磁心が得られた。 A solution was prepared by mixing an epoxy resin (thermosetting resin), an imide resin (curing agent), and acetone. Granules were obtained by mixing the solution with soft magnetic metal powder (uncoated particles) and then volatilizing acetone. The total mass of the epoxy resin and the imide resin was 3 parts by mass with respect to 100 mass of the soft magnetic metal powder. Granules were sized using a mesh. The mesh opening was 355 μm. A molded product was obtained by molding the granules using a toroidal mold. The inner diameter of the mold was 6.5 mm, and the outer diameter of the mold was 11 mm. The molding pressure was 3.0 t / cm 2 . The molded product was heated at 180 ° C. for 1 hour to cure the epoxy resin. By the above method, a dust core was obtained.
ソースメーターを用いて、電圧が圧粉磁心へ印加された。電圧を連続的に増加させながら、圧粉磁心における電流が連続的に測定された。圧粉磁心の耐電圧は、圧粉磁心における電流が1mAに達した時点の電圧と定義される。試料1〜56及び193〜206其々の軟磁性金属粉末(未被覆粒子)の耐電圧V1(単位:V/mm)は、下記表に示される。V1は高いことが好ましい。 A voltage was applied to the dust core using a source meter. The current in the dust core was continuously measured while continuously increasing the voltage. The withstand voltage of the dust core is defined as the voltage at the time when the current in the dust core reaches 1 mA. The withstand voltage V1 (unit: V / mm) of each of the soft magnetic metal powders (uncoated particles) of Samples 1 to 56 and 193 to 206 is shown in the table below. V1 is preferably high.
(被覆部の形成)
メカノケミカルコーティング法により、試料1〜206其々の未被覆粒子(軟磁性金属粉末)の表面全体に被覆部が形成された。被覆部の原料としては、粉末ガラスが用いられた。つまり、試料1〜206其々の未被覆粒子の酸化部全体が、ガラスからなる被覆部で覆われた。粉末ガラスの質量は、100質量部の未被覆粒子(軟磁性金属粉末)に対して0.5質量部であった。被覆部の厚みは、約50nmであった。
(Formation of covering part)
By the mechanochemical coating method, a coating portion was formed on the entire surface of the uncoated particles (soft magnetic metal powder) of each of Samples 1 to 206. Powdered glass was used as a raw material for the covering portion. That is, the entire oxidized portion of the uncoated particles of Samples 1 to 206 was covered with a coated portion made of glass. The mass of the powdered glass was 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of uncoated particles (soft magnetic metal powder). The thickness of the covering portion was about 50 nm.
試料1〜190及び193〜206其々の被覆部の形成に使用された粉末ガラスは、リン酸塩系ガラスであった。リン酸塩系ガラスの主成分は、P2O5‐ZnO‐R2O‐Al2O3と表される。Rは、アルカリ金属である。リン酸塩系ガラスにおけるP2O5の含有量は、50質量%であった。リン酸塩系ガラスにおけるZnOの含有量は、12質量%であった。リン酸塩系ガラスにおけるR2Oの含有量は、20質量%であった。リン酸塩系ガラスにおけるAl2O3の含有量は、6質量%であった。これらの4つの成分に加えて、12質量%の副成分がリン酸塩系ガラスに含まれていた。
試料191の被覆部の形成に使用された粉末ガラスは、ビスマス酸塩系ガラスであった。ビスマス酸塩系ガラスの主成分は、Bi2O3‐ZnO‐B2O3‐SiO2と表される。ビスマス酸塩系ガラスにおけるBi2O3の含有量は、80質量%であった。ビスマス酸塩系ガラスにおけるZnOの含有量は、10質量%であった。ビスマス酸塩系ガラスにおけるB2O3の含有量は、5質量%であった。ビスマス酸塩系ガラスにおけるSiO2の含有量は、5質量%であった。
試料192の被覆部の形成に使用された粉末ガラスは、ホウケイ酸塩系ガラスであった。ホウケイ酸塩系ガラスの主成分は、BaO‐ZnO‐B2O3‐SiO2−Al2O3と表される。ホウケイ酸塩系ガラスにおけるBaOの含有量は、8質量%であった。ホウケイ酸塩系ガラスにおけるZnOの含有量は、23質量%であった。ホウケイ酸塩系ガラスにおけるB2O3の含有量は、19質量%であった。ホウケイ酸塩系ガラスにおけるSiO2の含有量は、16質量%であった。ホウケイ酸塩系ガラスにおけるAl2O3は、6質量%であった。ホウケイ酸塩系ガラスは、上記主成分以外の残部として、更に副成分を含んでいた。
後述の通り、試料191及び192其々の被覆粒子は、被覆部としてリン酸塩系ガラスを備える被覆粒子(実施例)と同様に、高いV2を有していた。
The powdered glass used to form the coatings of Samples 1-190 and 193-206 was phosphate-based glass. The main component of the phosphate-based glass is represented as P 2 O 5 --ZnO-R 2 O-Al 2 O 3 . R is an alkali metal. The content of P 2 O 5 in the phosphate type glass, was 50 wt%. The ZnO content in the phosphate glass was 12% by mass. The content of R 2 O in phosphate type glass was 20 wt%. The content of Al 2 O 3 in the phosphate-based glass was 6% by mass. In addition to these four components, 12% by mass of sub-components were contained in the phosphate glass.
The powdered glass used to form the coating of Sample 191 was bismuthate-based glass. The main component of the bismuthate-based glass is represented as Bi 2 O 3- ZnO-B 2 O 3- SiO 2. The content of Bi 2 O 3 in the bismuth acid salt-based glass was 80% by mass. The ZnO content in the bismuth acid salt-based glass was 10% by mass. The content of B 2 O 3 in the bismuth acid salt-based glass was 5% by mass. The content of SiO 2 in the bismuthate-based glass was 5% by mass.
The powdered glass used to form the coating of Sample 192 was borosilicate glass. The main component of the borosilicate glass is represented as BaO-ZnO-B 2 O 3- SiO 2- Al 2 O 3 . The content of BaO in the borosilicate glass was 8% by mass. The ZnO content in the borosilicate glass was 23% by mass. The content of B 2 O 3 in the borosilicate glass was 19% by mass. The content of SiO 2 in the borosilicate glass was 16% by mass. Al 2 O 3 in the borosilicate glass was 6% by mass. The borosilicate-based glass further contained an auxiliary component as a balance other than the above-mentioned main component.
As will be described later, the coated particles of Samples 191 and 192 each had a high V2, similar to the coated particles having phosphate-based glass as a coating portion (Example).
(被覆粒子の耐電圧の測定)
被覆部の形成後、試料1〜206其々の軟磁性金属粉末(被覆粒子)の耐電圧V2が測定された。被覆粒子の耐電圧V2の測定方法は、未被覆粒子の耐電圧V1の測定方法と同じであった。試料1〜206其々の軟磁性金属粉末(被覆粒子)の耐電圧V2(単位:V/mm)は、下記表に示される。V2は高いことが好ましい。
(Measurement of withstand voltage of coated particles)
After the coating portion was formed, the withstand voltage V2 of each of the soft magnetic metal powders (coated particles) of Samples 1 to 206 was measured. The method for measuring the withstand voltage V2 of the coated particles was the same as the method for measuring the withstand voltage V1 of the uncoated particles. The withstand voltage V2 (unit: V / mm) of each of the soft magnetic metal powders (coated particles) of Samples 1 to 206 is shown in the table below. V2 is preferably high.
試料1〜56及び193〜206其々のΔVは、下記表に示される。上述の通り、ΔVは、V2−V1である。ΔVは高いことが好ましい。 The ΔVs of Samples 1-56 and 193-206 are shown in the table below. As mentioned above, ΔV is V2-V1. It is preferable that ΔV is high.
表4、表5、表6、表7、表8、表9又は表10に記載の試料57〜192の全ては、実施例である。 All of the samples 57 to 192 shown in Table 4, Table 5, Table 6, Table 7, Table 8, Table 9 or Table 10 are Examples.
本発明に係る軟磁性金属粉末は、例えば、インダクタの磁心用の材料に適している。 The soft magnetic metal powder according to the present invention is suitable, for example, as a material for the magnetic core of an inductor.
1…軟磁性金属粒子、2…金属粒子、3…酸化部、4…被覆部。
1 ... Soft magnetic metal particles, 2 ... Metal particles, 3 ... Oxidized part, 4 ... Coating part.
Claims (9)
前記軟磁性金属粒子が、金属粒子と、前記金属粒子を覆う酸化部と、を含み、
前記金属粒子が、少なくともFeを含み、
前記酸化部が、
Fe、Si及びBからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素の酸化物と、
Ca及びMgのうち少なくとも一種の元素と、
を含み、
前記金属粒子及び前記酸化部におけるCa又はMgの濃度は、前記酸化部において極大であり、
前記酸化部におけるCa又はMgの濃度の極大値の平均値が、0.2原子%以上である、
軟磁性金属粉末。 A soft magnetic metal powder containing a plurality of soft magnetic metal particles.
The soft magnetic metal particles include metal particles and an oxidized portion that covers the metal particles.
The metal particles contain at least Fe and
The oxidized part
An oxide of at least one element selected from the group consisting of Fe, Si and B, and
At least one element of Ca and Mg,
Including
The concentration of Ca or Mg in the metal particles and the oxidized portion is maximum in the oxidized portion.
The average value of the maximum value of the concentration of Ca or Mg in the oxidized portion is 0.2 atomic% or more.
Soft magnetic metal powder.
前記酸化部におけるMgの濃度の極大値の平均値が、2.0原子%以下である、
請求項1に記載の軟磁性金属粉末。 The average value of the maximum value of the Ca concentration in the oxidized portion is 10.0 atomic% or less.
The average value of the maximum value of the concentration of Mg in the oxidized portion is 2.0 atomic% or less.
The soft magnetic metal powder according to claim 1.
請求項1又は2に記載の軟磁性金属粉末。 The concentration of Ca or Mg in the oxidized portion is maximum in the outermost region of the oxidized portion.
The soft magnetic metal powder according to claim 1 or 2.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の軟磁性金属粉末。 At least a part of the metal particles is in an amorphous phase.
The soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の軟磁性金属粉末。 At least a part of the metal particles is a nanocrystal phase.
The soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の軟磁性金属粉末。 The soft magnetic metal particles further include a coating portion that covers the oxidized portion.
The soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載の軟磁性金属粉末。 At least one element of Ca and Mg is present at the interface between the oxidized portion and the coated portion.
The soft magnetic metal powder according to claim 6.
請求項6又は7に記載の軟磁性金属粉末。 The covering includes glass.
The soft magnetic metal powder according to claim 6 or 7.
An electronic component containing the soft magnetic metal powder according to any one of claims 1 to 8.
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