[發(fā)明專利]磁性粉末材料、低損耗復(fù)合磁性材料和磁性元件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210016393.6
• 申請(qǐng)日: 2012-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102623120A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 中村昭彥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 勝美達(dá)集團(tuán)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01F1/047
• 分類號(hào): H01F1/047;H01F1/06;C22C38/34
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

交叉引用的相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求于2011年1月28日提交的美國(guó)申請(qǐng)61/437,132的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益。將該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容在此引入以作參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁性粉末材料、包含所述磁性粉末材料的低損耗復(fù)合磁性材料和使用所述低損耗復(fù)合磁性材料的磁性元件。

背景技術(shù)

近年來(lái)，對(duì)在大電流下可用的功率電感器的需求與低電壓電源的開(kāi)發(fā)一起日益增加。特別地，將高頻電源用于筆記本電腦、PDA和其它電子器件。

代替迄今使用的金屬磁性材料粉末，鐵素體由于其成本上大優(yōu)勢(shì)目前常用于生產(chǎn)多種扼流線圈和噪聲濾波器等。

另一方面，鐵素體不適于生產(chǎn)尺寸小型化和在大電流下可用的磁性元件，這是因?yàn)殍F素體的飽和磁通密度過(guò)低。因此，存在再次使用金屬磁性材料粉末以生產(chǎn)磁性元件的芯的傾向；這是因?yàn)榻饘俅判圆牧系娘柡痛磐芏茸銐蚋摺?/p>

作為用于磁性元件的金屬磁性材料粉末，例如為Fe粉末和主要組分為Fe的合金粉末，如Fe-Si合金粉末和Fe-Si-Al合金粉末。通常，由于使用該金屬磁性粉末的磁性元件具有大的芯損，提出通過(guò)將非晶質(zhì)和結(jié)晶的合金粉末混合而降低芯損的技術(shù)(參見(jiàn)專利文獻(xiàn)1(其稱為“現(xiàn)有技術(shù)1”))。

此外，還提出通過(guò)添加結(jié)晶的合金粉末至非晶質(zhì)的合金粉末以增加這些金屬粉末在模具中的填充比，從而改進(jìn)所生產(chǎn)磁性元件的磁導(dǎo)率和強(qiáng)度的其它技術(shù)(參見(jiàn)專利文獻(xiàn)2(其稱為“現(xiàn)有技術(shù)2”))。

[專利文獻(xiàn)1]JP?2007-134381A

[專利文獻(xiàn)2]JP?2010-118486A

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有技術(shù)1中公開(kāi)的技術(shù)具有通過(guò)使用具有不同結(jié)晶性質(zhì)的兩種合金粉末和絕緣粘合劑而降低芯損的優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)提出鐵芯(dust?core)的生產(chǎn)作為例子時(shí)，由鐵芯的原料產(chǎn)生的芯損基本上80-90％由滯后損耗引起。此類滯后損耗可通過(guò)使用具有小矯頑力的非晶質(zhì)粉末而改進(jìn)。

通常，通過(guò)在常溫下混合金屬粉末與粘合劑以進(jìn)行加壓成型而生產(chǎn)由合金粉末制成的磁性元件。然而，當(dāng)非晶質(zhì)粉末用作合金粉末時(shí)，需要高成型壓力以獲得預(yù)定密度的成型體，這是因?yàn)榉蔷з|(zhì)合金粉末過(guò)硬以致不能進(jìn)行塑性變形。另外，存在當(dāng)進(jìn)行成型時(shí)非晶質(zhì)粉末用高成型壓力可能引起大的芯損的問(wèn)題。

因此，存在對(duì)能利用非晶質(zhì)粉末的低矯頑力特性，同時(shí)進(jìn)行低壓力成型的低損耗磁性材料的社會(huì)需求。

鑒于上述說(shuō)明情況進(jìn)行本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供磁性粉末材料、包含所述磁性粉末材料的低損耗復(fù)合磁性材料和使用所述低損耗復(fù)合磁性材料的磁性元件，所述磁性粉末材料具有良好的電性質(zhì)并能夠改進(jìn)磁性元件的生產(chǎn)率。

即，本發(fā)明的第一方面提供磁性粉末材料，其包含相對(duì)于磁性粉末材料的重量為45-80wt％的非晶質(zhì)粉末和55-20wt％的結(jié)晶粉末。優(yōu)選磁性粉末材料應(yīng)當(dāng)包含相對(duì)于磁性粉末材料的重量為45-55wt％的非晶質(zhì)粉末和55-45wt％的結(jié)晶粉末。

本發(fā)明的磁性粉末材料包含相對(duì)于磁性粉末材料的質(zhì)量為：4.605-6.60質(zhì)量％的Si；2.64-3.80質(zhì)量％的Cr；0.225-0.806質(zhì)量％的C；0.018-0.432質(zhì)量％的Mn；0.99-2.24質(zhì)量％的B；等于或小于0.0248質(zhì)量％的P；等于或小于0.0165質(zhì)量％的S；等于或小于0.0165質(zhì)量％的Co；以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的磁性粉末材料，非晶質(zhì)粉末包含相對(duì)于磁性粉末材料的質(zhì)量為：不小于6.2質(zhì)量％但不大于7.2質(zhì)量％的Si；不小于2.3質(zhì)量％但不大于2.7質(zhì)量％的Cr；不小于0.5質(zhì)量％但不大于1.0質(zhì)量％的C；不小于0.04質(zhì)量％但不大于0.49質(zhì)量％的Mn；不小于2.2質(zhì)量％但不大于2.8質(zhì)量％的B；以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)；結(jié)晶粉末包含相對(duì)于磁性粉末材料的質(zhì)量為：不小于3.3質(zhì)量％但不大于4.2質(zhì)量％的Si；不小于4.0質(zhì)量％但不大于4.7質(zhì)量％的Cr；等于或小于0.03質(zhì)量％的C；等于或小于0.20質(zhì)量％的Mn；等于或小于0.045質(zhì)量％的P；等于或小于0.03質(zhì)量％的S；等于或小于0.03質(zhì)量％的Co；以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)。

非晶質(zhì)粉末的平均粒徑(D_50A)小于45μm，結(jié)晶粉末的平均粒徑(D_50C)小于13μm，以及比例D_50A/D_50C不小于2.18。