[發明專利]軟磁性合金粉末、壓粉體、壓粉磁芯以及磁性元件

有效

• 申請號: 201210544009.X
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN103165256A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 小枝真仁;新海芳浩;黑田朋史
• 申請（專利權）人: TDK株式會社
• 主分類號: H01F1/147
• 分類號: H01F1/147;H01F1/20;H01F3/08;H01F27/255
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 楊琦

技術領域

本發明涉及一種軟磁性合金粉末、壓粉體、用于扼流圈或感應器等的高性能壓粉磁芯以及利用該壓粉磁芯的磁性元件。

背景技術

目前，作為設置在電感元件等中的磁芯的一種，一般采用壓粉磁芯。作為該壓粉磁芯的材料大多采用軟磁性材料即Fe系軟磁性金屬粉。Fe系軟磁性金屬粉末由于材料本身的電阻較低，因而即使提高顆粒之間的絕緣性，磁芯損耗(core?loss)也比較高。近年來，隨著人們對電感元件等的小型化的要求，對于壓粉磁芯，希望提高電阻以減小磁芯損耗。因此，對如上所述的現有的軟磁性材料需要進行進一步的改良。于是，為了提高Fe系軟磁性金屬粉的電阻，有人提出向金屬粉末中添加Si的方法。然而，由于Si的添加使Fe系軟磁性金屬粉的硬度提高，使作為壓粉磁芯的成形性變差，無法實用。

除了Fe系軟磁性金屬粉以外的壓粉磁芯的材料，大多采用Fe-Ni系列軟磁性合金(所謂的坡莫合金)粉。然而，Fe-Ni系軟磁性合金粉不能充分地抑制高頻中的磁芯損耗。于是，為了減小Fe-Ni系軟磁性合金粉的磁芯損耗，日本公開專利特開2001-23811號公報(以下簡稱專利文獻1)提出添加14族元素即Si、Ge或Sn的方法。根據專利文獻1，通過向Fe-Ni系軟磁性合金粉添加規定量的Si等的14族元素，可增大材料本身的電阻。

另外，在日本公開專利特開2002-173745號公報(以下簡稱專利文獻2)中同樣地公開了添加Si的坡莫合金。根據專利文獻2，通過添加Si作為脫氧劑，能夠減小氧對磁性能所帶來的影響。然而，在專利文獻2中說明了過多添加Si對軟磁性能有害，因而Si被限定在小于或等于1wt%。并且，在該專利文獻2中記載了為了提高磁通量密度，可以向坡莫合金添加Co。

另外，在日本公開專利特開昭63-114108號公報(以下簡稱專利文獻3)中，雖然公開了使用Cr、Si、Cu、Co作為向PC坡莫合金添加的元素的內容，但是沒有任何關于其添加量的記載。

在日本公開專利特開2008-135674號公報(以下簡稱專利文獻4)中記載了一種改善了專利文獻1和2中所述的有關Fe-Ni系軟磁性合金粉的缺點的Fe-Ni類合金粉末，該Fe-Ni系軟磁性合金粉末相對于Fe、Ni、Co以及Si的合計質量，含有1～6質量%的Co和1.2～4.5質量%的Si。

如專利文獻1所提出的方法，若向Fe-Ni系軟磁性合金粉僅添加規定量的Si，則居里溫度(Tc)以及飽和磁通量密度(Bs)會明顯降低，這種軟磁性材料即使作為壓粉磁芯被用于電感元件等中，在實際的工作溫度下的元件的磁性能也會下降，因此仍沒有足夠的實用性。在專利文獻2中公開的坡莫合金由于對磁芯損耗的抑制不充分，因而還有進一步改善的余地。在專利文獻4中記載了利用相對于Fe、Ni、Co以及Si的合計質量，含有1～12質量%的Co和1.2～6.5質量%的Si的Fe-Ni系合金粉末來改善有關專利文獻1和2所記載的Fe-Ni系軟磁性合金的缺點。然而，近幾年，隨著電子儀器的小型化以及電源的高頻化，要求在幾MHz左右的高頻區域中具有良好性能的電感元件。本發明者們對上述專利文獻中所記載的現有的Fe-Ni系合金粉進行了詳細研究，結果發現，在幾MHz左右的高頻區域中Fe-Ni系合金粉在用途上得不到足夠的性能。并且，壓粉磁芯因腐蝕造成磁性能下降，因此需要具有較高的耐蝕性。

發明內容

本發明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于，提供一種Fe-Ni合金粉末以及使用該Fe-Ni合金粉末的壓粉磁芯，該Fe-Ni合金粉末即使在幾MHz左右的高頻區域中也具有低損耗、高導磁率，且耐蝕性強，生產性以及經濟性優良，并適合于制造壓粉磁芯。

本發明者們通過反復進行銳意研究的結果發現，當采用含有Fe-Ni系粒子的軟磁性合金粉末，所述Fe-Ni系粒子相對于Fe、Ni、Co以及Si的合計質量，含有38～48質量%的所述Ni、1.0～15質量%的Co以及1.2～10質量%的Si，剩余部分為所述Fe，平均粒徑大于1μm小于10μm時，由所述軟磁性合金粉末組成的壓粉體在幾MHz區域的高頻性能特別良好并且可以得到很強的耐蝕性，由此完成了本發明。

根據本發明，通過使用含有合金組成以及平均粒徑控制在如上所述的FeNi系粒子的軟磁性合金粉末，可以得到具備在幾MHz左右的高頻區域中滯后損失以及渦流損失較低、導磁率較高的壓粉體的壓粉磁芯。