(57)【要約】  磁性体粉末は、組成が異なる第１の合金粉末と第２の合金粉末とを少なくとも含む複数種の合金粉末を含有している。第２の合金粉末は、第１の合金粉末よりも小さい平均粒径を有すると共に、原子比率に換算して０．３〜１４原子％の範囲でＣｒを含有している。第１の合金粉末の前記Ｃｒの含有量は、原子比率に換算して０．３原子％以下である。第１の合金粉末及び第２の合金粉末の総計に対する第２の合金粉末の含有量は、体積比率に換算して２０〜５０ｖｏｌ％であり、第２の合金粉末の平均粒径に対する前記第１の合金粉末の平均粒径の比率は、４〜２０である。第１の合金粉末は、非晶質相及び平均結晶子径が５０ｎｍ以下の結晶質相のうちのいずれか一方を含んでいる。これにより絶縁抵抗や飽和磁束密度を損なうことなく、低磁気損失で良好な耐食性を有する磁性体粉末を実現する。
2016204008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成が異なる第１の合金粉末と第２の合金粉末とを少なくとも含む複数種の合金粉末を含有し、
前記第２の合金粉末は、前記第１の合金粉末よりも小さい平均粒径を有すると共に、原子比率に換算して０．３〜１４原子％の範囲でＣｒを含有し、
前記第１の合金粉末の前記Ｃｒの含有量は、原子比率に換算して０．３原子％以下であり、
前記第１の合金粉末及び前記第２の合金粉末の総計に対する前記第２の合金粉末の含有量が、体積比率に換算して２０〜５０ｖｏｌ％であり、かつ前記第２の合金粉末の平均粒径に対する前記第１の合金粉末の平均粒径の比率が、４〜２０であり、
前記第1の合金粉末は、非晶質相及び平均結晶子径が５０ｎｍ以下の結晶質相のうちの少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする磁性体粉末。
【請求項２】
前記第１の合金粉末は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料を主成分としていることを特徴とする請求項１記載の磁性体粉末。
【請求項３】
前記第１の合金粉末は、前記Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料中のＦｅの一部が、１２原子％以下の範囲でＮｉ及びＣｏのうちのいずれかの元素と置換されていることを特徴とする請求項２記載の磁性体粉末。
【請求項４】
前記第１の合金粉末は、前記Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料中のＦｅの一部が、１．５原子％以下の範囲でＣｕと置換されていることを特徴とする請求項２記載の磁性体粉末。
【請求項５】
前記第１の合金粉末は、前記Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料中のＢの一部が、４原子％以下の範囲でＣと置換されていることを特徴とする請求項２記載の磁性体粉末。
【請求項６】
前記第１の合金粉末は、ガスアトマイズ法で作製されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の磁性体粉末。
【請求項７】
前記第２の合金粉末は、非晶質相及び結晶質相のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の磁性体粉末。
【請求項８】
前記第２の合金粉末は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系材料を主成分としていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の磁性体粉末。
【請求項９】
前記第２の合金粉末は、前記Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系材料が、Ｂ、Ｐ、Ｃ、Ｎｉ及びＣｏの群から選択された少なくとも１種以上の元素を含有していることを特徴とする請求項８記載の磁性体粉末。
【請求項１０】
前記第２の合金粉末は、水アトマイズ法で作製されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の磁性体粉末。
【請求項１１】
少なくとも組成及び平均粒径の異なる第１の合金粉末と第２の合金粉末とを含有した磁性体粉末を作製する磁性体粉末の製造方法であって、
前記第１の合金粉末を作製する工程は、所定の素原料を秤量し、調合する第１の調合工程と、前記調合された調合物を加熱して溶湯を作製する第１の加熱工程と、不活性ガスを前記溶湯に噴霧して前記溶湯を粉砕し、非晶質粉を作製する第１の噴霧工程とを含み、
前記第２の合金粉末を作製する工程は、原子比率に換算して０．３〜１４原子％の範囲でＣｒを含有するように、前記Ｃｒを含む所定の素原料を秤量し、調合する第２の調合工程と、前記調合された調合物を加熱して溶湯を作製する第２の加熱工程と、水を前記溶湯に噴霧して前記溶湯を粉砕し、前記第１の合金粉末と前記第２の合金粉末との各平均粒径の粒径比が４〜２０となるような第２の合金粉末を得る第２の噴霧工程とを含み、
前記非晶質粉を前記第１の合金粉末とし、前記第１の合金粉末及び前記第２の合金粉末の総計に対する前記第２の合金粉末の含有量が、体積比率に換算して２０〜５０ｖｏｌ％となるように、前記第１の合金粉末及び前記第２の合金粉末を混合し、磁性体粉末を作製することを特徴とする磁性体粉末の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の合金粉末を作製する工程は、前記第１の噴霧工程で作製された前記非晶質粉を熱処理し、平均結晶子径が５０ｎｍ以下の結晶質粉を作製する熱処理工程を含み、
前記非晶質粉に代えて前記結晶質粉を前記第１の合金粉末とし、前記第１の合金粉末及び前記第２の合金粉末の総計に対する前記第２の合金粉末の含有量が、体積比率に換算して２０〜５０ｖｏｌ％となるように、前記第１の合金粉末及び前記第２の合金粉末を混合し、磁性体粉末を作製することを特徴とする請求項１１記載の磁性体粉末の製造方法。
【請求項１３】
前記平均結晶子径は、前記熱処理時の熱処理温度に応じて異なることを特徴とする請求項１２記載の磁性体粉末の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の噴霧工程は、水素ガスが前記不活性ガスに添加された混合ガスを前記溶湯に噴霧することを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれかに記載の磁性体粉末の製造方法。
【請求項１５】
前記不活性ガスは、アルゴンガス及び窒素ガスのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれかに記載の磁性体粉末の製造方法。
【請求項１６】
主成分が、請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の磁性体粉末と樹脂粉末との複合材料で形成されていることを特徴とする磁心コア。
【請求項１７】
前記複合材料中の前記磁性体粉末の含有量は、体積比率で６０〜９０ｖｏｌ％であることを特徴とする請求項１６記載の磁心コア。
【請求項１８】
請求項１１至請求項１５のいずれかに記載の製造方法で作製された磁性体粉末と樹脂粉末とを混合して成形処理を行い、成形体を作製する成形工程と、
前記成形体を熱処理する熱処理工程とを含むことを特徴とする磁性コアの製造方法。
【請求項１９】
コイル導体がコア部に巻回されたコイル部品であって、
前記コア部が、請求項１６又は請求項１７記載の磁心コアで形成されていることを特徴とするコイル部品。
【請求項２０】
コイル導体が磁性体部に埋設されたコイル部品であって、
前記磁性体部は、主成分が請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の磁性体粉末と樹脂粉末とを含有した複合材料を主体としていることを特徴とするコイル部品。
【請求項２１】
前記磁性体部は、前記複合材料中の前記磁性体粉末の含有量が、体積比率で６０〜９０ｖｏｌ％であることを特徴とする請求項２０記載のコイル部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体粉末とその製造方法、磁心コアとその製造方法、及びコイル部品に関し、より詳しくはトランスやインダクタ等のコイル部品に適した合金系の磁性体粉末とその製造方法、この磁性体材料を使用した磁心コアとその製造方法、及び前記磁性体粉末を使用したリアクトルやインダクタ等のコイル部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーインダクタやトランス等に使用されるコイル部品では、金属磁性体を使用した磁性体粉末が広く使用されている。【０００３】
特に、これら磁性体粉末のうち非晶質合金類は軟磁性特性に優れていることから、従来より盛んに研究・開発されており、また、この種の磁性体粉末を使用したインダクタも開発されている。【０００４】
例えば、特許文献１には、磁心と、前記磁心の内部に配置されたコイルとを有し、前記磁心は、 ９０〜９８mass％の非晶質軟磁性粉末と２〜１０mass％の結晶質軟磁性粉末の配合比からなる混合粉末と、絶縁性材料との混合物が固化したものを含み、前記非晶質軟磁性粉末は、一般式（Ｆｅ１-ａＴＭａ）100-ｗ-ｘ-ｙ-ｚＰｗＢｘＬｙＳｉｚ（但し、不可避不純物が含まれ、ＴＭはＣｏ、Ｎｉから選ばれる１種以上、ＬはＡｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗから選ばれる１種以上であって、０≦ａ≦０．９８、２≦ｗ≦１６原子％、２≦ｘ≦１６原子％、０＜ｙ≦１０原子％、０≦ｚ≦８原子％）で表されるインダクタが提案されている。【０００５】
この特許文献１では、磁心の主成分が、結晶質軟磁性粉末の含有量が２〜１０mass％となるように調製された結晶質軟磁性粉末と非晶質軟磁性粉末との混合粉で形成されている。非晶質軟磁性粉末は比較的大きな平均粒径（例えば、平均粒径Ｄ50：１０μｍ）を有しており、これにより良好なインダクタンスと低磁気損失を確保している。また、結晶質軟磁性粉末は、非晶質軟磁性粉末よりも小さな平均粒径（例えば、平均粒径Ｄ50：１〜５μｍ）を有しており、これにより混合粉の充填性を向上させて透磁率を向上させ、さらに非晶質軟磁性粉末同士を結着させて粒子同士の磁気的な結合力を向上させている。【０００６】
また、この特許文献１では、非晶質軟磁性粉末が水アトマイズ法で作製されていることから、磁性体粉末の表面が腐食されるおそれがあり、このため耐腐食性を有するＡｌ、Ｖ、Ｃｒ等の特定元素Ｌを１０原子％以下の範囲で非晶質軟磁性粉末中に含有させ、これにより表面腐食が生じるのを抑制している。【０００７】
特許文献２には、非晶質軟磁性合金からなる粉末Ａと軟磁性合金微細粉末Ｂとを混合し加圧成形して得られる圧粉磁芯において、粉末Ａの粒度分布の最頻値が粉末Ｂのそれの５倍以上であり、かつ粉末Ａと粉末Ｂの体積の和全体に対する粉末Ｂの体積百分率が３％以上５０％以下である圧粉磁芯が提案されている。【０００８】
この特許文献２では、Ｆｅを主成分とし大きな粒度最頻値（例えば、５３μｍ）を有する非晶質軟磁性合金粉末ＡとＦｅ−Ａｌ−ＳｉやＦｅにＣｕ、Ｎｂ、Ｂ、Ｓｉ等を添加した小さな粒度最頻値（例えば、６．７μｍ）を有する非晶質磁性合金微細粉末Ｂを所定の体積比率で混合し、５００〜１５００ＭＰａの大きな加圧力で成形加工を行い、圧粉磁心を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１１８４８６号公報（請求項１〜３、段落[００２９]〜［００５０］等）
【特許文献２】特開２００１−１９６２１６号公報（請求項１、３、段落［００１１］〜［００１９］等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１は、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ等の特定元素Ｌを１０原子％以下の範囲で非晶質軟磁性粉末中に含有させ、これにより水アトマイズ法に起因して生じ得る表面腐食を抑制しているものの、これら特定元素Ｌは、いずれも非磁性の金属元素であり、このため飽和磁束密度が低下し、磁気特性の劣化を招くおそれがある。【００１１】
また、特許文献２は、非晶質軟磁性合金粉末ＡとしてＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系材料を使用しているが、このＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系材料は、耐腐食性は良好であるものの脆性に劣り、成形加工時に粉末が破壊されやすい。このため、例えば高周波用インダクタ等に使用した場合は、十分な磁気特性を確保するのが困難である。一方、ＦｅにＣｕ、Ｎｂ、Ｂ、Ｓｉ等の添加元素を含有させた材料系は、耐腐食性に劣り、錆びやすく、絶縁抵抗の低下を招くおそれがある。【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、絶縁抵抗や飽和磁束密度を損なうことなく、低磁気損失で良好な耐食性を有する合金系の磁性体粉末とその製造方法、この磁性体粉末を使用した磁心コアとその製造方法、及びこの磁性体粉末を使用した各種コイル部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
平均粒径の大きな磁性体合金粉末は、飽和磁束密度の向上や磁気損失の低下等の磁気特性の向上に寄与する。そして、このような平均粒径の大きな磁性粉末に平均粒径の小さい磁性粉末を混ぜ合わせて混合粉とすることにより、磁性体粉末の充填性を向上させることができ、これにより粒子同士の磁気的結合が促進され磁気特性の更なる向上が可能であると考えられる。【００１４】
そこで、本発明者は、互いに組成の異なる大きな平均粒径を有する合金粉末と小さな平均粒径を有する合金粉末とを使用し、鋭意研究を行ったところ、これら２種類の合金粉末のＣｒ含有量、混合比率、粒径比が所定範囲となるように制御することにより、絶縁抵抗や飽和磁束密度を損なうことなく、低磁気損失で良好な耐食性を有する磁性体粉末を得ることができるという知見を得た。【００１５】
さらに、大きな平均粒径を有する合金粉末は、非晶質相のみならず、平均結晶子径を５０ｎｍ以下の結晶質相とした場合であっても、非晶質相の場合と同様の効果を得ることができるという知見を併せて得た。【００１６】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る磁性体粉末は、組成が異なる第１の合金粉末と第２の合金粉末とを少なくとも含む複数種の合金粉末を含有し、前記第２の合金粉末は、前記第１の合金粉末よりも小さい平均粒径を有すると共に、原子比率に換算して０．３〜１４原子％の範囲でＣｒを含有し、前記第１の合金粉末の前記Ｃｒの含有量は、原子比率に換算して０．３原子％以下であり、前記第１の合金粉末及び前記第２の合金粉末の総計に対する前記第２の合金粉末の含有量が、体積比率に換算して２０〜５０ｖｏｌ％であり、かつ前記第２の合金粉末の平均粒径に対する前記第１の合金粉末の平均粒径の比率が、４〜２０であり、前記第1の合金粉末は、非晶質相及び平均結晶子径が５０ｎｍ以下の結晶質相のうちの少なくともいずれか一方を含むことを特徴としている。【００１７】
ここで、平均粒径とは、本発明では累積５０％粒子径Ｄ50（メジアン径）をいうものとする。【００１８】
また、本発明の磁性体粉末は、前記第１の合金粉末が、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料を主成分としているのが好ましい。【００１９】
さらに、本発明の磁性体粉末では、前記第１の合金粉末は、前記Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料中のＦｅの一部が、１２原子％以下の範囲でＮｉ及びＣｏのうちのいずれかの元素と置換されるのも好ましく、或いは前記Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料中のＦｅの一部が、１．５原子％以下の範囲でＣｕと置換されるのも好ましく、更には前記Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料中のＢの一部が、４原子％以下の範囲でＣと置換されるのも好ましい。【００２０】
これにより耐腐食性が良好で磁気損失が小さく、大電流の通電が可能な各種コイル部品に適した磁性体粉末を得ることができる。【００２１】
さらに、本発明の磁性体粉末は、前記第１の合金粉末は、ガスアトマイズ法で作製されてなるのが好ましい。【００２２】
磁気特性の向上に寄与する第１の合金粉末を、不純物の混入を抑制できるガスアトマイズ法で作製することにより、飽和磁束密度が大きく、球状で高品質の第１の合金粉末を得ることができる。【００２３】
また、本発明の磁性体粉末は、前記第２の合金粉末が、非晶質相及び結晶質相のいずれであってもよい。【００２４】
また、本発明の磁性体粉末は、前記第２の合金粉末が、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系材料を主成分としているのが好ましい。【００２５】
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系材料は、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系に比べて良好な靱性を有していることから、加工性に優れており、しかも所定量のＣｒを含有していることから、耐食性を確保することができ、第１の合金粉末の作用と相俟って良好な絶縁抵抗と磁気特性を有する磁性体粉末を得ることができる。【００２６】
さらに、本発明の磁性体粉末は、前記第２の合金粉末は、前記Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系材料が、Ｂ、Ｐ、Ｃ、Ｎｉ、及びＣｏの群から選択された少なくとも１種以上の元素を含有しているのが好ましい。【００２７】
また、本発明の磁性体粉末は、前記第２の合金粉末は、水アトマイズ法で作製されてなるのが好ましい。【００２８】
このようにＣｒを含有した第２の合金粉末を、高圧噴霧が可能な水アトマイズ法で作製することにより、第１の合金粉末よりも平均粒径が小さく耐腐食機能を有する第２の合金粉末を容易に得ることができる。【００２９】
すなわち、本発明に係る磁性体粉末の製造方法は、少なくとも組成及び平均粒径の異なる第１の合金粉末と第２の合金粉末とを含有した磁性体粉末を作製する磁性体粉末の製造方法であって、前記第１の合金粉末を作製する工程は、所定の素原料を秤量し、調合する第１の調合工程と、前記調合された調合物を加熱して溶湯を作製する第１の加熱工程と、不活性ガスを前記溶湯に噴霧して前記溶湯を粉砕し、非晶質粉を作製する第１の噴霧工程とを含み、前記第２の合金粉末を作製する工程は、原子比率に換算して０．３〜１４原子％の範囲でＣｒを含有するように、前記Ｃｒを含む所定の素原料を秤量し、調合する第２の調合工程と、前記調合された調合物を加熱して溶湯を作製する第２の加熱工程と、水を前記溶湯に噴霧して前記溶湯を粉砕し、前記第１の合金粉末と前記第２の合金粉末との各平均粒径の粒径比が４〜２０となるような第２の合金粉末を得る第２の噴霧工程とを含み、前記非晶質粉を前記第１の合金粉末とし、前記第１の合金粉末及び前記第２の合金粉末の総計に対する前記第２の合金粉末の含有量が、体積比率に換算して２０〜５０ｖｏｌ％となるように、前記第１の合金粉末及び前記第２の合金粉末を混合し、磁性体粉末を作製することを特徴としている。【００３０】
また、本発明の磁性体粉末の製造方法は、前記第１の合金粉末を作製する工程は、前記第１の噴霧工程で作製された前記非晶質粉を熱処理し、平均結晶子径が５０ｎｍ以下の結晶質粉を作製する熱処理工程を含み、前記非晶質粉に代えて前記結晶質粉を前記第１の合金粉末とし、前記第１の合金粉末及び前記第２の合金粉末の総計に対する前記第２の合金粉末の含有量が、体積比率に換算して２０〜５０ｖｏｌ％となるように、前記第１の合金粉末及び前記第２の合金粉末を混合し、磁性体粉末を作製するのも好ましい。【００３１】
この場合は、第１の合金粉末は、平均結晶子径が５０ｎｍ以下の結晶質相となることから、保磁力を小さくすることが可能となり、より低磁気損失の磁性体粉末を得ることが可能となる。【００３２】
さらに、本発明の磁性体粉末の製造方法は、前記第１の合金粉末の平均結晶子径は、前記熱処理時の熱処理温度に応じて異なるのが好ましい。【００３３】
また、本発明の磁性体粉末の製造方法では、前記第１の噴霧工程は、水素ガスが前記不活性ガスに添加された混合ガスを前記溶湯に噴霧するのが好ましい。【００３４】
これにより磁性体粉末中に酸素が混入するのをより一層効果的に回避することができ、したがって酸素に起因した不純物の混入を極力回避することができる。【００３５】
さらに、本発明の磁性体粉末の製造方法は、前記不活性ガスが、比較的安価で入手容易なアルゴンガス及び窒素ガスのいずれかであるのが好ましい。【００３６】
また、本発明に係る磁心コアは、主成分が、上述したいずれかに記載の磁性体粉末と樹脂粉末との複合材料で形成されていることを特徴としている。【００３７】
さらに、本発明の磁心コアは、前記複合材料中の前記磁性体粉末の含有量が、体積比率で６０〜９０ｖｏｌ％であるのが好ましい。【００３８】
これにより磁性体粉末同士の結着性を損なうことなく、耐腐食性が良好で所望の良好な磁気特性を有する磁心コアを得ることが可能となる。【００３９】
また、本発明に係る磁心コアの製造方法は、上述したいずれかに記載の製造方法で作製された磁性体粉末と樹脂粉末とを混合して成形処理を施し、成形体を作製する成形工程と、前記成形体を熱処理する熱処理工程とを含むことを特徴としている。【００４０】
また、本発明に係るコイル部品は、コイル導体がコア部に巻回されたコイル部品であって、前記コア部が、上述した磁心コアで形成されていることを特徴としている。【００４１】
さらに、本発明に係るコイル部品は、コイル導体が磁性体部に埋設されたコイル部品であって、前記磁性体部は、主成分が上述したいずれかに記載の磁性体粉末と樹脂粉末とを含有した複合材料を主体としていることを特徴としている。【００４２】
また、本発明のコイル部品では、前記磁性体部は、前記複合材料中の前記磁性体粉末の含有量が、体積比率で６０〜９０ｖｏｌ％であるのが好ましい。【００４３】
この場合も上述した磁心コアと同様、磁性体粉末同士の結着性を損なうことなく、耐腐食性が良好で所望の良好な磁気特性を有するコイル部品を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の磁性体粉末によれば、組成が異なる第１の合金粉末と第２の合金粉末とを少なくとも含む複数種の合金粉末を含有し、前記第２の合金粉末は、前記第１の合金粉末よりも小さい平均粒径を有すると共に、原子比率に換算して０．３〜１４原子％の範囲でＣｒを含有し、前記第１の合金粉末の前記Ｃｒの含有量は、原子比率に換算して０．３原子％以下であり、前記第１の合金粉末及び前記第２の合金粉末の総計に対する前記第２の合金粉末の含有量が、体積比率に換算して２０〜５０ｖｏｌ％であり、かつ前記第２の合金粉末の平均粒径に対する前記第１の合金粉末の平均粒径の比率が、４〜２０であり、前記第１の合金粉末は、非晶質相及び平均結晶子径が５０ｎｍ以下の結晶質相のうちの少なくともいずれか一方を含むので、平均粒径の大きな第１の合金粉末は、非磁性の金属元素であるＣｒが少ないことから、高い飽和磁束密度を得ることが可能となる。また、平均粒径の小さい第２の合金粉末は、Ｃｒを適度に含有していることから、表面腐食が生じにくく耐食性も確保することができる。そして、平均粒径が小さく表面積の大きな第２の合金粉末の表面にＣｒの酸化膜が形成されるので、絶縁抵抗を大きくすることができ、結果として低磁気損失の磁性体粉末を得ることができる。【００４５】
しかも、第１の合金粉末を、結晶子径が５０ｎｍ以下の結晶質相とすることにより、保磁力が小さくなることから、第１の合金粉末を結晶質相で形成した場合であっても、低磁気損失で諸特性が良好な磁性体粉末を得ることが可能となる。【００４６】
このように本磁性体粉末によれば、絶縁抵抗や飽和磁束密度が大きく、低磁気損失で良好な耐食性を有する磁性体粉末を得ることができる。【００４７】
また、本発明の磁性体粉末の製造方法によれば、少なくとも組成及び平均粒径の異なる第１の合金粉末と第２の合金粉末とを含有した磁性体粉末を作製する磁性体粉末の製造方法であって、第１の合金粉末を作製する工程は、所定の素原料を秤量し、調合する第１の調合工程と、前記調合された調合物を加熱して溶湯を作製する第１の加熱工程と、不活性ガスを前記溶湯に噴霧して前記溶湯を粉砕し、非晶質粉を作製する第１の噴霧工程とを含み、前記第２の合金粉末を作製する工程は、原子比率に換算して０．３〜１４原子％の範囲でＣｒを含有するように、前記Ｃｒを含む所定の素原料を秤量し、調合する第２の調合工程と、前記調合された調合物を加熱して溶湯を作製する第２の加熱工程と、水を前記溶湯に噴霧して前記溶湯を粉砕し、前記第１の合金粉末と前記第２の合金粉末との各平均粒径の粒径比が４〜２０となるような第２の合金粉末を得る第２の噴霧工程とを含み、前記非晶質粉を前記第１の合金粉末とし、前記第１の合金粉末及び前記第２の合金粉末の総計に対する前記第２の合金粉末の含有量が、体積比率に換算して２０〜５０ｖｏｌ％となるように、前記第１の合金粉末及び前記第２の合金粉末を混合し、磁性体粉末を作製するので、第１の合金粉末作製工程では、ガスアトマイズ法により球状で高品質の第１の合金粉末を得ることができ、第２の合金粉末作製工程では、水アトマイズ法により平均粒径が小さく、しかも適当量のＣｒが添加されていることから耐食性が良好で高絶縁抵抗を確保できる第２の合金粉末を得ることができ、これにより絶縁抵抗や飽和磁束密度が大きく、低磁気損失で良好な耐食性を有する所望の磁性体粉末を高効率で製造することができる。【００４８】
本発明の磁心コアによれば、主成分が、上述したいずれかに記載の磁性体粉末と樹脂粉末との複合材料で形成されているので、絶縁抵抗や飽和磁束密度を損なうことなく、耐腐食性が良好で低磁気損失の磁心コアを高効率で得ることができる。【００４９】
また、本発明の磁心コアの製造方法によれば、上記いずれかに記載の製造方法で作製された磁性体粉末と結合剤とを混合して成形処理を行い、成形体を作製する成形工程と、前記成形体を熱処理する熱処理工程とを含んでいるので、耐腐食性や磁気特性の良好な所望の磁心コアを容易に作製することができる。【００５０】
また、本発明のコイル部品によれば、コイル導体がコア部に巻回されたコイル部品であって、前記コア部が、上述した磁心コアで形成されているので、絶縁抵抗や飽和磁束密度を損なうことなく、耐腐食性が良好で低磁気損失のリアクトル等のコイル部品を容易に得ることができる。【００５１】
さらに、本発明のコイル部品によれば、コイル導体が磁性体部に埋設されたコイル部品であって、前記磁性体部は、主成分が上述したいずれかに記載の磁性体粉末と樹脂粉末とを含有しているので、絶縁抵抗や飽和磁束密度を損なうことなく、耐腐食性が良好で低磁気損失のインダクタ等のコイル部品を高効率で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】磁気ヒステリシス曲線の一例を示す図である。
【図２】本発明の磁性体粉末の要部回析プロファイルを示す図であり、（ａ）は結晶相の回析プロファイルを示す図、（ｂ）は非晶質相の回析プロファイルを示す図である。
【図３】アトマイズ装置の一例を示す断面図である。
【図４】本発明に係る磁心コアの一実施の形態を示す斜視図である。
【図５】本発明に係るコイル部品の一実施の形態（第１の実施の形態）としてのリアクトルの内部構造を示す斜視図である。
【図６】本発明に係るコイル部品の第２の実施の形態としてのインダクタの斜視図である。
【図７】上記インダクタの内部構造を示す斜視図である。
【図８】試料番号６のＳＥＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
次に、本発明の実施の形態を詳説する。
【００５４】
本発明に係る磁性体粉末は、組成が異なる平均粒径Ｄ50の第１の合金粉末と平均粒径Ｄ50′の第２の合金粉末とを少なくとも含む複数種の合金粉末を含有している。
【００５５】
そして、第２の合金粉末の平均粒径Ｄ50′は、第１の合金粉末の平均粒径Ｄ50よりも小さく、かつ、第２の合金粉末は、原子比率に換算して０．３〜１４原子％の範囲でＣｒを含有している。また、第１の合金粉末のＣｒの含有量は、原子比率に換算して０．３原子％以下である。
【００５６】
さらに、第１の合金粉末及び第２の合金粉末の総計に対する第２の合金粉末の含有量は、体積比率に換算して２０〜５０ｖｏｌ％とされ、かつ、第２の合金粉末の平均粒径Ｄ50′に対する第１の合金粉末の平均粒径Ｄ50の比率（以下、「粒径比Ｄ50／Ｄ50′」という。）が、４〜２０とされている。
【００５７】
すなわち、平均粒径Ｄ50の大きな第１の合金粉末は、飽和磁束密度の向上や磁気損失の低下等の磁気特性の向上に寄与する。この第１の合金粉末に該第１の合金粉末よりも小さい平均粒径Ｄ50′を有する第２の合金粉末を混ぜ合わせることにより、第１の合金粉末間に形成される空隙が前記第２の合金粉末で充填されることから、充填性を向上させることができ、これにより粒子同士の磁気的結合が促進され、更なる磁気特性の向上を図ることができる。
【００５８】
しかしながら、製造過程等で粒子表面が酸素等の不純物と接し、このため粒子表面の腐食が進行し、飽和磁束密度等の磁気特性の劣化を招くおそれがある。
【００５９】
そこで、磁気特性に大きく寄与する第１の合金粉末については耐腐食性を有する非磁性元素のＣｒ含有量を極力抑制する一方、平均粒径Ｄ50′が小さく磁気特性への寄与が比較的小さい第２の合金粉末についてはＣｒを所定量含有させ、かつ第１及び第２の合金粉末の混合比率や粒径比Ｄ50／Ｄ50′が上述した所定範囲となるように制御し、これにより絶縁抵抗や飽和磁束密度が高く、低磁気損失で良好な耐食性を有する磁性体粉末を得ている。
【００６０】
次に、第１及び第２の合金粉末のＣｒ含有量、混合比率、粒径比Ｄ50／Ｄ50′を上述の範囲にした理由を詳述する。
【００６１】
（１）第２の合金粉末のＣｒ含有量
平均粒径Ｄ50′が小さく比表面積の大きな第２の合金粉末は、磁気特性への寄与が比較的小さく、該第２の合金粉末中に非磁性ではあるが耐腐食性の良好なＣｒを含有させることにより、耐腐食性を向上させることができる。そしてそのためには第２の合金粉末中のＣｒ含有量は、原子比率で少なくとも０．３原子％は必要である。一方、第２の合金粉末中のＣｒ含有量が、原子比率で１４原子％を超えると、磁気特性に影響を及ぼし、飽和磁束密度の低下を招く。
【００６２】
そこで、本実施の形態では、第２の合金粉末中のＣｒ含有量を０．３〜１４原子％としている。尚、飽和磁束密度の低下を招くことなく、耐腐食性をより一層向上させるためには、第２の合金粉末中のＣｒ含有量は、１．０〜１４原子％が好ましい。
【００６３】
（２）第１の合金粉末のＣｒ含有量
平均粒径Ｄ50の大きい第１の合金粉末は、磁束飽和密度や磁気損失等の磁気特性に大きく寄与することから、非磁性元素であるＣｒの含有量は極力少ないのが好ましく、Ｃｒを含有しないのがより好ましいと考えられるが、磁性体粉末の製造過程で不可避的に混入してしまうおそれがある。
【００６４】
しかしながら、第１の合金粉末中のＣｒの含有量が、原子比率で０．３原子％を超えると、非磁性金属であるＣｒが過剰に含まれることとなり、所望の飽和磁束密度を確保することが困難となる。
【００６５】
そこで、本実施の形態では、第１の合金粉末中のＣｒ含有量を０．３原子％以下に抑制している。
【００６６】
（３）第１の合金粉末と第２の合金粉末との混合比率
平均粒径Ｄ50の大きな第１の合金粉末は、飽和磁束密度の向上や磁気損失の低下等、磁気特性の向上に寄与する。一方、平均粒径Ｄ50′の小さい第２の合金粉末は、磁性体粉末の充填性向上に寄与する。したがって、第１の合金粉末と第２の合金粉末とを混合することにより、粒子同士の磁気的結合を促進させて磁気特性の更なる向上を図ることが可能となる。
【００６７】
しかしながら、第１の合金粉末と第２の合金粉末との総計に対する第２の合金粉末の含有量が、体積比率で２０ｖｏｌ％未満になると、平均粒径Ｄ50の大きい第１の合金粉末が過剰となって充填性が低下し、粒子同士の磁気的結合が低下し、飽和磁束密度等の磁気特性の低下を招くおそれがある。
【００６８】
一方、上記第２の合金粉末の含有量が、体積比率で５０ｖｏｌ％を超えると、第２の合金粉末の体積含有量が過剰となり、磁気特性の向上に大きく寄与する第１の合金粉末の体積含有量が低下するため、飽和磁束密度が低下し、磁気特性の劣化を招くおそれがある。
【００６９】
そこで、本実施の形態では、第１の合金粉末と第２の合金粉末との総計に対する第２の合金粉末の含有量を２０〜５０ｖｏｌ％としている。
【００７０】
（４）粒径比Ｄ50／Ｄ50′
第１の合金粉末と第２の合金粉末とを混ぜ合わせることにより、所望の特性を得ることができることから、これら両者の平均粒径の粒径比Ｄ50／Ｄ50′にも適切な範囲がある。
【００７１】
すなわち、粒径比Ｄ50／Ｄ50′が４未満になると、第１の合金粉末の平均粒径Ｄ50と第２の合金粉末の平均粒径Ｄ50′の差が小さくなって第２の合金粉末による十分な充填性向上を得ることができず、したがって十分な飽和磁束密度を得ることができず、磁気特性の劣化を招くおそれがある。
【００７２】
一方、粒径比Ｄ50／Ｄ50′が２０を超えると、第１の合金粉末の平均粒径Ｄ50と第２の合金粉末の平均粒径Ｄ50′の差が大きくなり、この場合も第２の合金粉末による十分な充填性向上を得ることができず、したがって十分な飽和磁束密度を得ることができず、磁気特性の劣化を招くおそれがある。
【００７３】
そこで、本実施の形態では、粒径比Ｄ５０／Ｄ５０′を４〜２０としている。
【００７４】
また、磁気特性の向上に大きく寄与する第１の合金粉末の粉末構造相としては、良好な軟磁性特性を有する非晶質相が好ましいが、本実施の形態では、平均結晶子径が５０ｎｍ以下であれば、結晶質相であってもよく、これにより所望の低磁気損失を実現することができる。
【００７５】
図１は、磁場Ｈと磁束密度Ｂとの関係を示す磁気ヒステリシス曲線である。図中、横軸（ｘ軸）が磁場Ｈ、縦軸（ｙ軸）が磁束密度Ｂであり、ｘ切片が保磁力Ｒ、ｙ切片が残留磁束密度Ｑを示している。
【００７６】
斜線部Ａで示すヒステリシス面積が磁気損失に相当することから、保磁力Ｒの絶対値が小さい程、磁気損失は小さくなる。一方、単結晶とみなせる結晶子の平均粒径、すなわち平均結晶子径Ｄは、微粒になればなるほど、保磁力Ｒが小さくなることが知られている。
【００７７】
したがって、保磁力Ｒが十分に小さくなるように、平均結晶子径Ｄを制御することにより、磁気損失を効果的に抑制することが可能となる。
【００７８】
そこで、本発明者が鋭意研究を行ったところ、平均結晶子径Ｄを５０ｎｍ以下とすることにより、耐腐食性や絶縁抵抗、飽和磁束密度に影響を与えることなく、所望の低磁気損失を得ることができることが分かった。
【００７９】
すなわち、第１の合金粉末が、平均結晶子径が５０ｎｍ以下であれば、結晶質相の第１の合金粉末を使用することができ、これにより他の諸特性に影響を及ぼすことなく低磁気損失の磁性体粉末を実現することができる。
【００８０】
尚、第２の合金粉末は、結晶質相及び非晶質相のいずれであってもよい。
【００８１】
ここで、第１及び第２の合金粉末の粉末構造相は、Ｘ線回折法によりＸ線回折スペクトルを測定することにより容易に同定することができる。
【００８２】
図２は、Ｘ線回折スペクトルの要部を示しており、横軸が回折角２θ（°）、縦軸が回折強度（ａ．ｕ．）である。
【００８３】
例えば、第１及び第２の合金粉末が、結晶質相の場合は、図２（ａ）に示すように、回折角２θの所定角度近傍域で、結晶質相を示す部分が回折ピークＰを有する。一方、第１及び第２の合金粉末が、非晶質相の場合は、図２（ｂ）に示すように、回折角２θの所定角度近傍域で、非晶質相を示すハローＨを形成する。
【００８４】
このように第１及び第２の合金粉末の粉末構造相は、Ｘ線回折法を適用することにより容易に同定することができる。
【００８５】
また、後述する実施例から明らかなように、第１の合金粉末の平均結晶子径も、上記Ｘ線回析法による測定結果から求めることができる。
【００８６】
第１の合金粉末の材料系は、特に限定されるものではないが、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料を主成分とするのが好ましく、必要に応じてＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃ等を所定量含有させるのも好ましい。
【００８７】
例えば、第１の合金粉末として、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料を主成分とし、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料中のＦｅの一部が、１２原子％以下の範囲でＮｉ及びＣｏのうちのいずれかの元素と置換されていたり、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料中のＦｅの一部が、１．５原子％以下の範囲でＣｕと置換されているものを使用するのも好ましく、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料中のＢの一部が、４原子％以下の範囲でＣと置換されているのも好ましい。
【００８８】
このようにＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料に所定量のＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、及び／又はＣを含有させても、耐腐食性、絶縁抵抗や磁気特性が良好で、低磁気損失の磁性体粉末を得ることができる。
【００８９】
また、第２の合成粉末の材料種についても所定量のＣｒを含有していれば限定されるものではない。しかも、この第２の合成粉末は、第１の合成粉末に比べ磁気特性への寄与が小さいことから、より広範な材料種を選択することができる。例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒを主成分とする結晶質、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ−Ｃ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ−Ｃｒを主成分とする非晶質、或いはこれら結晶質材料又は非晶質材料のうちのＦｅの一部をＮｉ及び／又はＣｏで置換した材料を使用することができる。
【００９０】
このようなＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系材料は、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系に比べて良好な靱性を有していることから、加工性に優れており、しかも所定量のＣｒを含有していることから、耐食性を確保することができ、第１の合金粉末の作用と相俟って良好な絶縁抵抗と磁気特性を有する磁性体粉末を得ることができる。
【００９１】
第１及び第２の合金粉末の各平均粒径Ｄ50、Ｄ50′は、粒径比Ｄ50/Ｄ50′が４〜２０を満足すれば特に限定されるものではないが、第１の合金粉末の平均粒径Ｄ50は、２０〜５５μｍが好ましく、第２の合金粉末の平均粒径Ｄ50′は、１．５〜５．５μｍが好ましい。特に第１の合金粉末の平均粒径Ｄ50が過度に小さくなると、粒径比Ｄ50/Ｄ50′が４〜２０を満たすのが困難になるばかりか、耐腐食性も低下する。
【００９２】
上述した磁性体粉末の製造方法は、特に限定されるものではないが、第１の合金粉末は、ガスアトマイズ法で製造するのが好ましく、第２の合成粉末は、水アトマイズ法で作製するのが好ましい。
【００９３】
ガスアトマイズ法は、ジェット流体が不活性ガスを主体としていることから、水アトマイズ法のような高圧噴霧用途には適さないが、酸素の吸収も少なく不純物の混入を抑制することが可能となる。したがって、平均粒径Ｄ50が大きく、かつ球状で取扱い容易な高品質の第１の合金粉末を得るのに適している。
【００９４】
一方、水アトマイズ法は、ジェット流体に水を使用することから、高圧噴霧が可能であり、形状は不規則であるが、ガスアトマイズ法に比べ、平均粒径Ｄ50′の小さい第２の合金粉末を得るのに適している。また、ガスアトマイズ法に比べ、酸素等の不純物は混入し易いが、本実施の形態では耐腐食性に優れたＣｒを含有していることから、表面腐食を抑制することができる。
【００９５】
また、第１の合金粉末を５０ｎｍ以下の結晶子径の結晶質相で構成する場合は、上述した非結晶質相の第１の合金粉末を合成した後、４００〜４７５℃程度の温度で熱処理を行うことにより得ることができる。
【００９６】
以下、本発明の磁性体粉末の製造方法を詳述する。
【００９７】
[第１の合金粉末の作製]
素原料として第１の合金粉末を構成する各元素単体又はこれら元素を含有した化合物、例えばＦｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｆｅ３Ｐ等を用意し、所定量秤量して調合し、合金材料を得る。
【００９８】
次いで、ガスアトマイズ法を使用し、第１の合金粉末を作製する。
【００９９】
図３は、ガスアトマイズ装置の一実施の形態を示す断面図である。
【０１００】
このガスアトマイズ装置は、仕切板１を介して溶解室２と噴霧室３とに画成されている。
【０１０１】
溶解室２は、溶湯４が収容されるアルミナ等で形成された坩堝５と、該坩堝５の外周に配された誘導加熱コイル６と、坩堝５を閉蓋する天板７とを備えている。
【０１０２】
また、噴霧室３は、噴射ノズル８ａが設けられたガス噴射室８と、ジェット流体としての不活性ガスをガス噴射室８に供給するガス供給管９と、溶湯４を噴霧室３に案内する溶湯供給管１０とを備えている。
【０１０３】
このように構成されたガスアトマイズ装置では、まず、高周波電源を誘導加熱コイル６に印加し、坩堝５を加熱すると共に、坩堝５に合金材料を供給して該合金材料を溶解させ、溶湯４を作製する。
【０１０４】
次いで、ガス供給管９及びガス噴射室８にジェット流体としての不活性ガスを供給し、溶湯供給管１０から落下してきた溶湯４に対し、矢印に示すように噴射ノズル８ａから不活性ガスを噴霧し、粉砕・急冷し、これにより非晶質粉を作製し、この非晶質粉を第１の合金粉末とする。
【０１０５】
尚、上記製造方法では、噴霧処理でジェット流体に不活性ガスを使用しているが、分圧換算で０．５〜７％の水素ガスを不活性ガスに添加した混合ガスを使用するのも好ましい。
【０１０６】
また、不活性ガスは特に限定されるものではなく、ヘリウムガス、ネオンガス等も使用可能であるが、通常は入手容易で安価なアルゴンガスまたは窒素ガスが好んで使用される。
【０１０７】
また、第１の合金粉末の粉末構造相として、平均結晶子径が５０ｎｍ以下の結晶質相で形成する場合は、上記非晶質粉を所定温度で０．１〜１０分程度熱処理する。すると、粉末構造相は非晶質相から結晶質相に相変化し、これにより平均結晶子径が５０ｎｍ以下の結晶質粉が作製され、これが第１の合金粉末となる。
【０１０８】
尚、熱処理温度は、特に限定されるものではないが、平均結晶子径は熱処理温度に応じて異なることから、平均結晶子径が５０ｎｍ以下となるように適切な温度に設定され、例えば４００〜４７５℃程度に設定される。
【０１０９】
[第２の合金粉末の作製]
素原料として第２の合金粉末を構成する各元素単体又はこれら元素を含有した化合物、例えばＦｅ、Ｓｉ、Ｃｒ等を用意し、所定量秤量して調合し、合金材料を得る。
【０１１０】
次いで、水アトマイズ法を使用し、第２の合金粉末を作製する。
【０１１１】
水アトマイズ装置は、ジェット流を不活性ガスに代えて水にした以外は、ガスアトマイズ装置と同様である。
【０１１２】
すなわち、まず、第１の合金粉末の作製方法と同様の手順・方法で溶湯を作製する。
【０１１３】
次いで、水供給管及び水噴射室にジェット流体としての水を供給し、溶湯供給管から落下してきた溶湯に対し、噴射ノズルから水を高圧噴霧し、粉砕・急冷し、これにより粒径比Ｄ50/Ｄ50′が４〜２０を満たす平均粒径Ｄ50′を有する非晶質又は結晶質の第２の合金粉末が作製される。
【０１１４】
[磁性体粉末の作製]
粒径比Ｄ50/Ｄ50′が４〜２０の第１及び第２の合金粉末について、第１及び第２の合金粉末の総計に対する第２の合金粉末の体積含有量が２０〜５０ｖｏｌ％となるように、第１の合金粉末及び第２の合金粉末を混ぜ合わせ、これにより磁性体粉末が作製される。
【０１１５】
このように本発明の磁性粉末の製造方法によれば、第１の合金粉末を作製する工程では、ガスアトマイズ法により球状で高品質の非晶質相からなる第１の合金粉末を得ることができ、またその後の適切な熱処理により平均結晶子径が５０ｎｍ以下の結晶質相からなる第１の合金粉末を得ることができる。さらに、第２の合金粉末を作製する工程では、水アトマイズ法により平均粒径が小さく、しかも所定量のＣｒが添加されていることから耐腐食性が良好で所望の絶縁性が確保された第２の合金粉末を得ることができる。そしてこれにより絶縁抵抗や飽和磁束密度を損なうことなく、低磁気損失で良好な耐食性を有する所望の磁性体粉末を高効率で製造することができる。
【０１１６】
次に、上記磁性体粉末を使用した磁心コアについて説明する。
【０１１７】
図４は、本発明に係る磁心コアの一実施の形態を示す斜視図であって、この磁心コア１２は、長孔状の孔部１２ａを有するリング形状に形成されている。
【０１１８】
この磁心コア１２は、以下のようにして容易に製造することができる。
【０１１９】
すなわち、上述した本磁性体粉末とエポキシ樹脂等の樹脂材料（結合剤）とを混錬し、分散させて複合材料を得る。そして、例えば、圧縮成形法等を使用して成形処理を行い、成形体を作製する。すなわち、加熱された成型金型のキャビティに前記複合材料を流し込み、１００ＭＰａ程度に加圧してプレス加工を行い、成形体を作製する。
【０１２０】
そしてこの後、成形金型から成形体を取り出し、成形体を１２０〜１５０℃の温度で２４時間程度、熱処理を施して樹脂材料の硬化を促進し、これにより上述した磁心コア１２が作製される。
【０１２１】
尚、複合材料中の磁性体粉末の含有量は、特に限定されるものではないが、体積比率で６０〜９０ｖｏｌ％が好ましい。磁性体粉末の含有量が６０ｖｏｌ％未満になると、磁性体粉末の含有量が過少となって透磁率や磁束飽和密度が低下して磁気特性が低下を招くおそれがある。一方、磁性体粉末の含有量が９０ｖｏｌ％を超えると樹脂材料の含有量が少なくなって磁性体粉末同士を十分に結着できなくなるおそれがある。
【０１２２】
図５は、本発明に係るコイル部品の一実施の形態としてのリアクトルを示す斜視図である。
【０１２３】
このリアクトルは、コイル導体１３がコア部２０に巻回されており、該コア部２０が磁心コア１２で形成されている。
【０１２４】
すなわち、長孔状のコア部２０は、互いに平行な２つの長辺部２０ａ、２０ｂを有している。そして、コイル導体１３は、一方の長辺部２０ａに巻回された第１のコイル導体１３ａと、他方の長辺部２０ｂに巻回された第２のコイル導体１３ｂと、第１のコイル導体１３ａと第２のコイル導体１３ｂとを連接する連接部１３ｃとを有し、一体形成されている。具体的には、このコイル導体１３は、銅等からなる平角形状の一本のワイヤ導線がポリエステル樹脂やポリアミドイミド樹脂等の絶縁性樹脂で被覆され、コア部２０の一方の長辺部２０ａ及び他方の長辺部２０ｂにコイル状に巻回されている。
【０１２５】
このように本リアクトルは、磁心コア１２からなるコア部２０にコイル導体１３が巻回されているので、絶縁抵抗や飽和磁束密度を損なうことなく、耐腐食性が良好で低磁気損失のリアクトルを高効率で得ることができる。
【０１２６】
図６は、本発明に係るコイル部品の第２の実施の形態としてのインダクタの斜視図である。
【０１２７】
このインダクタは、矩形形状に形成された磁性体部１４の表面略中央部に保護層１５が形成されると共に、該保護層１５を挟むような形態で前記磁性体部１４の表面両端部には一対の外部電極１６ａ、１６ｂが形成されている。
【０１２８】
図７は、インダクタの内部構造を示す図である。この図７では説明の都合上、図６の保護層１５及び外部電極１６ａ、１６ｂを省略している。
【０１２９】
磁性体部１４は、本発明の磁性体粉末を主成分とし、エポキシ樹脂等の樹脂材料を含有した複合材料で形成されている。そして、磁性体部１４にはコイル導体１７が埋設されている。
【０１３０】
コイル導体１７は、平角線がコイル状に巻回された円筒形状とされ、両端部１７ａ、１７ｂは外部電極１６ａ、１６ｂと電気的に接続可能となるように磁性体部１４の端面に露出している。コイル導体１７は、具体的には、第１の実施の形態と同様、銅等からなる平角形状のワイヤ導線がポリエステル樹脂やポリアミドイミド樹脂等の絶縁性樹脂で被覆され、帯状に形成されると共に空芯を有するようにコイル状に巻回されている。
【０１３１】
このインダクタは、以下のようにして容易に作製することができる。
【０１３２】
まず、第１の実施の形態と同様、本磁性体粉末と樹脂材料とを混錬し、分散させて複合材料を作製する。次いで、コイル導体１７が複合材料で封止されるように該コイル導体１７を複合材料中に埋め込む。そして、例えば、圧縮成形法を使用して成形加工を施し、コイル導体１７が埋設された成形体を得る。次いで、この成形体を成形金型から取り出した後、熱処理を行い、表面研磨し、コイル導体１７の端部１７ａ、１７ｂが端面に露出した磁性体部１４を得る。
【０１３３】
次に、外部電極１６ａ、１６ｂの形成部位以外の磁性体部１４表面に絶縁性樹脂を塗布し硬化させて保護層１５を形成する。
【０１３４】
その後、磁性体部１４の両端部に導電性材料を主成分とした外部電極１６ａ、１６ｂを形成し、これによりインダクタが作製される。
【０１３５】
外部電極１６ａ、１６ｂの形成方法は特に限定されるものでなく、例えば塗布法、めっき法、薄膜形成方法等、任意の方法で形成することが可能である。
【０１３６】
このように本インダクタは、コイル導体１７が磁性体部１４に埋設されると共に、該磁性体部１４が上述した磁性体粉末を主成分としているので、絶縁抵抗や飽和磁束密度を損なうことなく、耐腐食性が良好で低磁気損失のコイル部品を高効率で得ることができる。
【０１３７】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。上記実施の形態では、磁性体粉末が第１の合金粉末と第２の合金粉末の２種類の混合物で形成されているが、第１の合金粉末と第２の合金粉末との関係が上述の範囲を満たしていればよく、更に微量の合金粉末が添加されていてもよい。
【０１３８】
また、第１の合金粉末の粉末構造相は、非晶質相及び平均結晶子径が５０ｎｍ以下の結晶質相のうちの少なくともいずれか一方を含んでいればよく、したがって双方を含んでいてもよい。
【０１３９】
上記実施の形態では、コイル部品としてリアクトルやインダクタを例示したが、モータ等に装備されるステータコアに応用することも可能である。
【０１４０】
また、磁心コア１２や磁性体部１４の作製方法についても、上述した圧縮成形法に限定されるものではなく、射出成形法やトランスファ成形法を使用してもよい。
【０１４１】
また、上記実施の形態では、高周波誘導加熱により調合物を加熱・溶解しているが、加熱・溶解方法は高周波誘導加熱に限定されるものではなく、例えばアーク溶解であってもよい。
【０１４２】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【０１４３】
［第１の合金粉末の作製］
第１の合金粉末用素原料としてＦｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｆｅ３Ｐ、及びＣｒを用意した。そして、組成式がＦｅ76Ｓｉ９Ｂ10Ｐ５、又は（Ｆｅ76Ｓｉ９Ｂ10Ｐ５）ｘＣｒｙ（ｘ＝９０〜９９．８、ｙ＝０．２〜１０）となるようにこれら素原料を秤量して調合した。そして、この調合物を高周波誘導加熱炉で融点以上に加熱し溶解させ、次いで、この溶解物を銅製の鋳込み型に流し込んで冷却し、これにより母合金を作製した。【０１４４】
次に、分圧換算で３％の水素ガスをアルゴンガスに添加した混合ガス雰囲気とされたガスアトマイズ装置を用意した。次いで、前記母合金を５ｍｍ程度の大きさに破砕し、ガスアトマイズ装置の坩堝に投入し、高周波誘導加熱を行って母合金を溶解させ、溶湯を得た。【０１４５】
次いで、上記混合ガス雰囲気下、ジェット流体としての水素添加されたアルゴンガスを前記溶湯に噴霧し、粉砕・急冷し、ふるいによって分級し、成分組成の異なる各種第１の合金粉末を得た。【０１４６】
この第１の合金粉末の各平均粒径Ｄ50を粒子径分布測定装置（堀場製作所社製ＬＡ−３００）で測定したところ、１４〜５３μｍであった。【０１４７】
また、粉末Ｘ線回折装置（リガク社製ＲＩＮＴ２２００）を使用し、回折角２θが３０°〜９０°の範囲で、ステップ幅０．０２°、ステップ時間２秒の測定条件で特性Ｘ線にＣｕΚα（波長λ：０．１５４０５３８ｎｍ）を使用し、Ｘ線回折スペクトルを測定し、Ｘ線回折スペクトルから各試料の粉末構造相を同定した。その結果、第１の合金粉末のいずれも、結晶質相を示すピークは検出されず、非晶質相を示すハローが検出され、したがって各試料は非晶質相であると同定された。【０１４８】
［第２の合金粉末の作製］
第２の合金粉末用素原料としてＦｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｆｅ３Ｐ、Ｃｒ、Ｃ、及びＮｉを用意した。そして、組成式がＦｅ88Ｓｉ12、ＦｅαＳｉ９Ｂ10Ｐ5Ｃｒβ（α＝７５〜７５．９、β＝０．１〜１）、ＦｅγＳｉδＣｒη（γ＝８１〜８４、δ＝１０又は１１、η＝５〜１４）、Ｆｅ77Ｓｉ11Ｂ10Ｃ1Ｃｒ1、又はＦｅ74Ｎｉ３Ｓｉ11Ｂ10Ｃ1Ｃｒ1となるようにこれら素原料を秤量して調合した。そして、上記第１の合金粉末の作製手順と同様、高周波誘導加熱炉で融点以上に加熱し溶解させ、次いで、この溶解物を銅製の鋳込み型に流し込んで冷却し、これにより母合金を作製した。【０１４９】
次に、坩堝の周囲が分圧換算で３％の水素ガスをアルゴンガスに添加した混合ガス雰囲気とされた水アトマイズ装置を用意した。次いで、前記母合金を５ｍｍ程度の大きさに破砕し、水アトマイズ装置の坩堝に投入し、高周波誘導加熱を行って母合金を溶解させ、溶湯を得た。【０１５０】
次いで、１０〜８０ＭＰａの高圧水を前記溶湯に噴霧し、粉砕・急冷し、成分組成の異なる各種第２の合金粉末を得た。【０１５１】
この第２の合金粉末の各平均粒径Ｄ50′及びＸ線回折スペクトルを、上述と同様の方法で測定した。その結果、平均粒径Ｄ50′は１．７〜２２μｍであり、粉末構造相は成分組成に応じ結晶相及び非結晶相のいずれかが形成されていることが分かった。【０１５２】
［試料の作製］
第２の合金粉末の体積含有量が表２に示すような体積比率となるように第１及び第２の合金粉末を秤量して混合し、この混合物１００重量部に対し３重量部のエポキシ樹脂を添加し（エポキシ樹脂の割合は１５ｖｏｌ％）、温度１６０℃で２０分間、１００ＭＰａの圧力でプレス成形し、外径８ｍｍ、厚さ５ｍｍの試料番号１〜２８の円板上の試料、および外径１３ｍｍ、内径８ｍｍ、厚さ２．５ｍｍのトロイダルコアを作製した。【０１５３】
〔試料の評価〕
（耐腐食性）
試料番号１〜２８の円板状の各試料について、雰囲気温度６０℃、相対湿度９５％ＲＨの条件で１００時間放置し、試料の表面色が試験前と同様、鼠色の場合を耐腐食性が良好（○）、試験前の鼠色から黄土色乃至茶色に変色した場合を不良（×）と判断した。【０１５４】
（比抵抗）
試料番号１〜２８の円板状の各試料について、絶縁抵抗計（日置電機社製、超絶縁計ＳＭ８２１３）を使用し、比抵抗を測定し、１．０×１０８Ω・ｍ以上を良品と判断した。【０１５５】
（飽和磁束密度の測定）
試料番号１〜２８の成形前の各混合物１０ｍｇを採取し、非磁性の粘着テープ上に試料を載せて該粘着テープを二つ折りにし、縦７ｍｍ、横７ｍｍの板状に成形した。次いで、振動試料型磁力計（東英工業社製ＶＳＭ−５−１０）を使用し、最大印加磁界を１２０００Ａ／ｍとし、室温（２５℃）での飽和磁化を測定した。そして、この測定値と試料の真比重から飽和磁束密度を算出し、飽和磁束密度が１．１５Ｔ以上を良品と判断した。【０１５６】
（コア損失）
試料番号１〜２８のトロイダルコアの各試料について、励磁用の一次側巻線と電圧検出用の二次側巻線の各巻数がいずれも１６となるように、エナメルで被覆された線径０．３ｍｍの銅線をトロイダルコアの外周に二重巻きにし、コア損失測定用試料を得た。【０１５７】
次いで、Ｂ−Ｈアナライザ（岩通計測社製ＳＹ−８２１７）を使用し、周波数１ＭＨｚ、磁界４０ｍＴでコア損失（磁気損失）を測定した。そして、コア損失が４０００ｋＷ／ｍ３未満の試料を良品（○）、４０００ｋＷ／ｍ３を超える試料を不良品（×）と判断した。【０１５８】
（測定結果）
表１、２は、試料番号１〜２８の各試料の成分組成、及び測定結果を示している。【０１５９】
【表１】
2016204008.tif 000003
【０１６０】
【表２】
2016204008.tif 000004
【０１６１】
試料番号１は、第２の合金粉末中にＣｒが含有されておらず、このため多湿下で長時間放置すると試料表面が変色し、耐腐食性に劣り、また比抵抗も４．０×１０７Ω・ｍと低く、絶縁性にも劣ることが分かった。【０１６２】
試料番号２は、第２の合金粉末中にＣｒを含有しているものの、その含有量が０．１原子％と少なく、このため耐腐食性に劣ることが分かった。【０１６３】
試料番号９〜１１は、第２の合金粉末のＣｒ含有量は５原子％であるが、第１の合金粉末のＣｒ含有量が、１〜１０原子％と多く、このため飽和磁束密度が０．８５〜１．１４Ｔと低く、磁気特性が劣化することが分かった。【０１６４】
試料番号１２は、第２の合金粉末が含有されていないため、第１の合金粉末間に空隙が形成されて充填性が低下し、このため飽和磁束密度が０．９４Ｔと低くなった。【０１６５】
試料番号１３は、第２の合金粉末の体積含有量が１０ｖｏｌ％であり、平均粒径Ｄ50が大きい第１の合金粉末が過剰に含まれているため、試料中に空隙が形成されて充填率を向上させることができず、このため磁束飽和密度Ｂｓが１．１１Ｔと低くなった。【０１６６】
試料番号１７〜１９は、第２の合金粉末の体積含有量が６０〜８０ｖｏｌ％であり、平均粒径Ｄ50ｄ′が小さい第２の合金粉末の体積比率が大きく、この場合も充填性を向上させることができず、磁束飽和密度Ｂｓが１．００〜１．１４と低くなった。【０１６７】
試料番号２５、２６は、粒径比Ｄ50／Ｄ50′がそれぞれ２．９、１．５と小さく、このため充填性が低下して空隙が形成され易くなり、飽和磁束密度が０．９７〜１．０８Ｔと低くなった。特に、試料番号２５は、第１の合金粉末の平均粒径Ｄ50も１４μｍと小さいため、耐腐食性も低下した。【０１６８】
これに対し試料番号３〜８、１４〜１６、２０〜２４、２７、及び２８は、平均粒径Ｄ50の大きい第１の合金粉末のＣｒ含有量は０．３原子％以下であり、平均粒径Ｄ50′の小さい第２の合金粉末のＣｒ含有量は０．３〜１４原子％であり、混合粉末中の第２の合金粉末の含有量が２０〜５０ｖｏｌ％であり、粒径比Ｄ50／Ｄ50′が４〜２０であり、いずれも本発明の範囲内であるので、耐腐食性やコア損失が良好で、比抵抗が１．０×１０８〜２．０×１０10Ω・ｍの良好な絶縁抵抗を有し、磁束飽和密度Ｂｓが１．１５〜１．２３Ｔの良好な磁気特性が得られることが分かった。【０１６９】
図８は、試料番号６を電子写真顕微鏡（ＳＥＭ）で撮像したＳＥＭ像である。【０１７０】
この図８に示すように、平均粒径Ｄ50の大きい第１の合金粉末間に形成される空隙を充填するような形態で、平均粒径Ｄ50′の小さい第２の合金粒子は、前記第１の合金粉末の周囲に配されていることが分かった。
【実施例２】
【０１７１】
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料のＦｅの一部を所定量のＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕと置換した各種粉末、及びＢの一部をＣで置換した各種粉末を上記実施例１と同様の方法・手順で作製し、これを第１の合金粉末とした。【０１７２】
また、Ｆｅ81Ｓｉ11Ｃｒ８、及びＦｅ77Ｓｉ８Ｂ９Ｐ４Ｃ1Ｃｒ1を上記実施例１と同様の方法・手順で作製し、これを第２の合金粉末とした。【０１７３】
次いで、これら第１及び第２の合金粉末について、実施例１と同様、平均粒径Ｄ50、Ｄ50′をそれぞれ測定し、また、Ｘ線回折スペクトルを測定し、粉末構造相を同定した。【０１７４】
次いで、第２の合金粉末の体積含有量が表４に示すような体積比率となるように第１及び第２の合金粉末を秤量して混合し、実施例１と同様の方法・手順で試料番号３１〜４８の各試料を作製した。【０１７５】
次に、実施例１と同様の方法・手順で、比抵抗、飽和磁束密度を測定し、耐腐食性、コア損失を評価した。【０１７６】
表３、４は、試料番号３１〜４８の成分組成及び測定結果を示している。【０１７７】
【表３】
2016204008.tif 000005
【０１７８】
【表４】
2016204008.tif 000006
【０１７９】
試料番号３５は、試料番号１２と同様、第２の合金粉末が含有されていないため、第１の合金粉末間に空隙が形成されて充填性が低下し、このため飽和磁束密度が０．９３Ｔと低くなった。【０１８０】
試料番号３６は、試料番号１３と同様、第２の合金粉末の体積含有量が１０ｖｏｌ％であり、平均粒径Ｄ50の大きな第１の合金粉末の体積比率が大きく、試料中に空隙が生成されて充填率を向上させることができず、このため磁束飽和密度Ｂｓが１．１０Ｔと低くなった。【０１８１】
試料番号４１〜４３は、試料番号１７〜１９と同様、第２の合金粉末の体積含有量が６０〜８０ｖｏｌ％であり、平均粒径Ｄ50′の小さい第２の合金粉末の体積比率が大きく、このため磁束飽和密度Ｂｓが１．０２〜１．１２と低くなった。【０１８２】
これに対し試料番号３１〜３４、３７〜４０、及び４４〜４８は、平均粒径Ｄ50の大きい第１の合金粉末のＣｒ含有量は０．３原子％以下であり、平均粒径Ｄ50′の小さい第２の合金粉末のＣｒ含有量は０．３〜１４原子％であり、混合粉末中の第２の合金粉末の含有量が２０〜５０ｖｏｌ％であり、粒径比Ｄ50／Ｄ50′が４〜２０であり、いずれも本発明の範囲内であるので、耐腐食性やコア損失が良好で、比抵抗が１．８×１０９〜１．４×１０10Ω・ｍの良好な絶縁抵抗を有し、磁束飽和密度Ｂｓが１．１５〜１．２３Ｔの良好な磁気特性が得られることが分かった。【０１８３】
すなわち、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ系材料のＦｅの一部を１２原子％以下の範囲内でＮｉやＣｏと置換したり、１．５原子％以下の範囲内でＣｕと置換したり、或いはＢの一部を４原子％以下の範囲内でＣと置換しても、実施例１と同様、良好な結果が得られることが確認された。
【実施例３】
【０１８４】
第１の合金粉末用素原料としてＦｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｆｅ３Ｐ、及びＣｕを用意した。そして、組成式がＦｅ79.5Ｓｉ６Ｂ６Ｐ８Ｃｕ0.5となるようにこれら素原料を秤量して調合した。次いで、この調合物を高周波誘導加熱炉で融点以上に加熱し溶解させ、この後、この溶解物を銅製の鋳込み型に流し込んで冷却し、これにより母合金を作製した。【０１８５】
次に、実施例１と同様、ガスアトマイズ法を使用し、合成物を得た。次に、この合成物の平均粒径Ｄ50を上述した粒子径分布測定装置で測定したところ、３７μｍであった。【０１８６】
また、この合成物を実施例１と同様の方法・手順でＸ線スペクトルを測定したところ、粉末構造相は非晶質相であることが確認された。【０１８７】
次に、この合成物について、４００〜５００℃の範囲の異なる温度で、それぞれ５分間熱処理し、これにより試料番号５１〜５５の第１の合金粉末を作製した。【０１８８】
この試料番号５１〜５５の各第１の合金粉末について、上述と同様、Ｘ線回折スペクトルを測定したところ、粉末構造相は、非晶質相から結晶相に変化していることが確認された。【０１８９】
次に、試料番号５１〜５５の各第１の合金粉末について、以下の方法で平均結晶子径Ｄを求めた。【０１９０】
すなわち、平均結晶子径Ｄは、数式（１）で示すシェラーの式で表すことができる。【０１９１】
Ｄ＝Ｋλ／Ｂcosθ  …（１）
ここで、Ｂは、α−Ｆｅ（フェライト相）の（１１０）回折ピーク近傍の半値全幅、λは測定に使用した特性Ｘ線、すなわちＣｕＫαの波長（＝０．１５４０５３８ｎｍ）、θは回折ピーク位置（＝２２．３５°）である。また、Ｋはシェラー定数である。【０１９２】
そして、Ｘ線回折プロファイルより半値全幅を測定し、該半値全幅を上記数式（１）に代入し、結晶子径Ｄを求めた。尚、シェラー定数Ｋは、体心立方晶構造であるα−Ｆｅ相の場合に簡易的に使用される０．９４を用いた。【０１９３】
また、第２の合金粉末として、実施例１で使用したＦｅ81Ｓｉ11Ｃｒ８を用意した。【０１９４】
次いで、第２の合金粉末の体積含有量が３０ｖｏｌ％となるように第１の合金粉末と第２の合金粉末とを混ぜ合わせ、実施例１と同様の方法・手順で試料番号５１〜５５の各試料を作製した。【０１９５】
次に、実施例１と同様の方法・手順で、比抵抗、飽和磁束密度を測定し、耐腐食性、コア損失を評価した。【０１９６】
表５及び表６は、試料番号５１〜５５の成分組成及び測定結果を示している。【０１９７】
【表５】
2016204008.tif 000007
【０１９８】
【表６】
2016204008.tif 000008
【０１９９】
試料番号５４、５５は、熱処理温度が４７５〜５００℃と高く、このため結晶子径が６０ｎｍ、６７ｎｍと大きくなり、保磁力を低くすることができず、コア損失が大きくなった。【０２００】
これに対し試料番号５１〜５３は、結晶子径が１９〜４７ｎｍであり、５０ｎｍ以下と小さく、このため保磁力を小さくすることができ、低コア損失のコイル部品が得られることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０２０１】
絶縁抵抗や飽和磁束密度を損なうことなく、良好な耐腐食性を有する低磁気損失の磁性体粉末及びこの磁性体粉末を使用した磁心コアやインダクタ等のコイル部品を実現することができる。
【符号の説明】
【０２０２】
１２  磁心コア
１３  コイル導体
１４  磁性体部
１７  コイル導体
２０  コア部
【図１】
2016204008.tif 000009
【図２】
2016204008.tif 000010
【図３】
2016204008.tif 000011
【図４】
2016204008.tif 000012
【図５】
2016204008.tif 000013
【図６】
2016204008.tif 000014
【図７】
2016204008.tif 000015
【図８】
2016204008.tif 000016
【国際調査報告】
2016204008.tif 000017
2016204008.tif 000018
2016204008.tif 000019
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