(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ１（ただし、Ｍ１は、Ａｌ及びＣｒの両方の元素）、Ｓｉ及びＲ（ただし、Ｒは、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆ及びＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素）を含むＦｅ基軟磁性合金粒により形成された合金相を含み、前記合金相が粒界相で繋がれた組織を有し、
前記粒界相に、Ｆｅ、Ｍ１、Ｓｉ及びＲを含み、且つ、質量比で前記合金相よりも多くのＡｌを含む酸化物領域を備え、
前記酸化物領域が、その前記酸化物領域内の他の領域よりもＲの比率が高い領域を備える磁心。
【請求項２】
前記磁心は、Ｆｅ、Ｍ１及びＲの和を１００質量％として、Ａｌを３質量％以上且つ１０質量％以下、Ｃｒを３質量％以上且つ１０質量％以下、Ｒを０．０１質量％以上且つ１質量％以下で含み、残部がＦｅ及び不可避不純物である請求項１に記載の磁心。
【請求項３】
Ｍ２（ただし、Ｍ２は、Ａｌ又はＣｒのいずれかの元素）、Ｓｉ及びＲ（ただし、Ｒは、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆ及びＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素）を含むＦｅ基軟磁性合金粒により形成された合金相を含み、前記合金相が粒界相で繋がれた組織を有し、
前記粒界相に、Ｆｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲを含み、且つ、質量比で前記合金相よりも多くのＭ２を含む酸化物領域を備え、
前記酸化物領域が、その前記酸化物領域内の他の領域よりもＲの比率が高い領域を備える磁心。
【請求項４】
前記磁心は、Ｆｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲの和を１００質量％として、Ｍ２を１．５質量％以上且つ８質量％以下、Ｓｉを１質量％超え且つ７質量％以下、Ｒを０．０１質量％以上且つ３質量％以下で含み、残部がＦｅ及び不可避不純物である請求項３に記載の磁心。
【請求項５】
ＲがＺｒ又はＨｆである請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁心。
【請求項６】
Ｒを０．３質量％以上で含む請求項２または４に記載の磁心。
【請求項７】
Ｒを０．６質量％以下で含む請求項２，４または６に記載の磁心。
【請求項８】
前記粒界相が、Ｆｅ、Ｍ１、Ｓｉ及びＲの和に対するＡｌの比率がＦｅ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＲの各々の比率よりも高い第１領域と、Ｆｅ、Ｍ１、Ｓｉ及びＲの和に対するＦｅの比率がＭ１、Ｓｉ及びＲの各々の比率よりも高い第２領域とを有している請求項１または２に記載の磁心。
【請求項９】
比抵抗が１×１０５Ω・ｍ以上で、圧環強度が１２０ＭＰａ以上である請求項１または２に記載の磁心。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の磁心と、その磁心に施されたコイルとを有するコイル部品。
【請求項１１】
Ｍ１（ただし、Ｍ１は、Ａｌ及びＣｒの両方の元素）、Ｓｉ及びＲ（ただし、Ｒは、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆ及びＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素）を含むＦｅ基軟磁性合金粒とバインダとを混合して混合粉を得る工程と、
前記混合粉を加圧成形して成形体を得る工程と、
酸素を含む雰囲気中で前記成形体を熱処理して、前記Ｆｅ基軟磁性合金粒により形成された合金相を含む組織を有する磁心を得る工程とを備え、
前記熱処理によって、前記合金相を繋ぐ粒界相を形成するとともに、前記粒界相に、Ｆｅ、Ｍ１、Ｓｉ及びＲを含み、且つ、質量比で前記合金相よりも多くのＡｌを含む酸化物領域を生成し、
前記酸化物領域が、その前記酸化物領域内の他の領域よりもＲの比率が高い領域を備える磁心の製造方法。
【請求項１２】
Ｍ２（ただし、Ｍ２は、Ｃｒ又はＡｌのいずれかの元素）、Ｓｉ及びＲ（ただし、Ｒは、Ｙ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、及びＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素）を含むＦｅ基軟磁性合金粒とバインダとを混合して混合粉を得る工程と、
前記混合粉を成形して成形体を得る工程と、
酸素を含む雰囲気中で前記成形体を熱処理して、前記Ｆｅ基軟磁性合金粒により形成された合金相を含む組織を有する磁心を得る工程とを備え、
前記熱処理によって、前記合金相を繋ぐ粒界相を形成するとともに、前記粒界相に、Ｆｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲを含み、且つ、質量比で前記合金相よりも多くのＭ２を含む酸化物領域を生成し、
前記酸化物領域が、その前記酸化物領域内の他の領域よりもＲの比率が高い領域を備える磁心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒状の合金相を含む組織を有する磁心と、その磁心を用いたコイル部品と、その磁心の製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、家電機器、産業機器、車両など多種多様な用途において、インダクタ、トランス、チョークなどのコイル部品が用いられている。コイル部品は、磁心（磁性コア）と、その磁心に巻線を施してなるコイルとを備え、かかる磁心には、磁気特性や形状自由度、価格に優れるフェライト磁心が広く用いられている。【０００３】
近年、電子機器などの電源装置の小型化が進んだ結果、小型・低背で且つ大電流に対しても使用可能なコイル部品の要求が強くなり、フェライト磁心と比較して飽和磁束密度が高い金属系磁性粉末を使用した磁心の採用が進んでいる。金属系磁性粉末としては、例えば純Ｆｅや、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系などのＦｅ基磁性合金粒が知られている。【０００４】
Ｆｅ基磁性合金の飽和磁束密度は例えば１Ｔ以上で、それを用いた磁心は小型化しても優れた直流重畳特性を有する。一方で、かかる磁心は、Ｆｅを多く含むので比抵抗が小さく、渦電流損失が大きいため、１００ｋＨｚを超える高周波用途には、樹脂やガラスなどの絶縁物で合金粒をコートしなければ使用することが難しいと考えられていた。しかし、そのような絶縁物を介してＦｅ基磁性合金粒が結合された磁心は、その絶縁物の影響によりフェライト磁心に比べて強度が劣る場合があった。【０００５】
特許文献１には、Ｃｒ：２〜８ｗｔ％、Ｓｉ：１．５〜７ｗｔ％、Ｆｅ：８８〜９６．５ｗｔ％の組成を有する軟磁性合金や、Ａｌ：２〜８ｗｔ％、Ｓｉ：１．５〜１２ｗｔ％、Ｆｅ：８０〜９６．５ｗｔ％の組成を有する軟磁性合金を用い、その軟磁性合金の粒子群で構成された成形体を、酸素を含む雰囲気中で熱処理して得られる磁心が開示されている。熱処理温度を１０００℃に上げた場合には、破断応力が２０ｋｇｆ／ｍｍ２（１９６ＭＰａ）と向上するものの、比抵抗は２×１０２Ω・ｃｍと著しく低下しており、比抵抗と強度の両方を十分に確保するには至っていない。【０００６】
特許文献２には、Ｃｒ：１．０〜３０．０質量％、Ａｌ：１．０〜８．０質量％含み、残部が実質的にＦｅからなるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末を酸化性雰囲気中で、８００℃以上で熱処理し、それによってアルミナを含む酸化皮膜を表面に自己生成させたうえで、その磁性粉末を真空チャンバー内で放電プラズマ焼結により固化成形してなる磁心が開示されている。このＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末は、Ｔｉ：１．０質量％以下、Ｚｒ：１．０質量％以下のうち一種または二種を含有してもよく、不純物元素としてＳｉ：０．５質量％以下で含んでもよい。しかし、抵抗値は数ｍΩ程度に過ぎないため、高周波用途での使用や、磁心の表面に電極を直接形成する場合には満足できるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２４９７７４号公報
【特許文献２】特開２００５−２２０４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、比抵抗と強度に優れた磁心と、それを用いたコイル部品と、その磁心の製造方法と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】
【０００９】
上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明の第１の態様によれば、Ｍ１（ただし、Ｍ１は、Ａｌ及びＣｒの両方の元素）、Ｓｉ及びＲ（ただし、Ｒは、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆ及びＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素）を含むＦｅ基軟磁性合金粒により形成された合金相を含み、前記合金相が粒界相で繋がれた組織を有し、前記粒界相に、Ｆｅ、Ｍ１、Ｓｉ及びＲを含み、且つ、質量比で前記合金相よりも多くのＡｌを含む酸化物領域を備える磁心が提供される。【００１０】
この第１の態様における磁心は、Ｆｅ、Ｍ１及びＲの和を１００質量％として、Ａｌを３質量％以上且つ１０質量％以下、Ｃｒを３質量％以上且つ１０質量％以下、Ｒを０．０１質量％以上且つ１質量％以下で含み、残部がＦｅ及び不可避不純物であるものが好ましい。また、Ｒを０．３質量％以上で含むものが好ましい。また、Ｒを０．６質量％以下で含むものが好ましい。【００１１】
また、本発明の第２の態様によれば、Ｍ２（ただし、Ｍ２は、Ａｌ又はＣｒのいずれかの元素）、Ｓｉ及びＲ（ただし、Ｒは、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆ及びＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素）を含むＦｅ基軟磁性合金粒により形成された合金相を含み、前記合金相が粒界相で繋がれた組織を有し、前記粒界相に、Ｆｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲを含み、且つ、質量比で前記合金相よりも多くのＭ２を含む酸化物領域を備える磁心が提供される。【００１２】
この第２の態様における磁心は、Ｆｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲの和を１００質量％として、Ｍ２を１．５質量％以上且つ８質量％以下、Ｓｉを１質量％超え且つ７質量％以下、Ｒを０．０１質量％以上且つ３質量％以下で含み、残部がＦｅ及び不可避不純物であるものが好ましい。また、Ｒを０．３質量％以上で含むものが好ましい。また、Ｒを０．６質量％以下で含むものが好ましい。【００１３】
本発明の磁心では、前記酸化物領域が、その前記酸化物領域内の他の領域よりもＲの比率が高い領域を備えるものが好ましい。また、ＲがＺｒ又はＨｆであることが好ましい。【００１４】
本発明の第１の態様における磁心では、前記粒界相が、Ｆｅ、Ｍ１、Ｓｉ及びＲの和に対するＡｌの比率がＦｅ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＲの各々の比率よりも高い第１領域と、Ｆｅ、Ｍ１、Ｓｉ及びＲの和に対するＦｅの比率がＡｌ、Ｃｒ及びＲの各々の比率よりも高い第２領域とを有するものが好ましい。【００１５】
また、本発明の第１の態様における磁心では、比抵抗が１×１０５Ω・ｍ以上で、圧環強度が１２０ＭＰａ以上であるものが好ましい。この比抵抗や圧環強度の値は、具体的には後述する実施例の測定方法により求められる値である。【００１６】
本発明に係るコイル部品は、上記した本発明に係る磁心と、その磁心に施されたコイルとを有するものである。【００１７】
本発明に係る磁心の製造方法は、Ｍ１（ただし、Ｍ１は、Ａｌ及びＣｒの両方の元素）、Ｓｉ及びＲ（ただし、Ｒは、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆ及びＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素）を含むＦｅ基軟磁性合金粒とバインダとを混合して混合粉を得る工程と、前記混合粉を加圧成形して成形体を得る工程と、酸素を含む雰囲気中で前記成形体を熱処理して、前記Ｆｅ基軟磁性合金粒により形成された合金相を含む組織を有する磁心を得る工程とを備え、前記熱処理によって、前記合金相を繋ぐ粒界相を形成するとともに、前記粒界相に、Ｆｅ、Ｍ１、Ｓｉ及びＲを含み、且つ、質量比で前記合金相よりも多くのＡｌを含む酸化物領域を生成するものである。【００１８】
また、本発明に係る別の磁心の製造方法は、Ｍ２（ただし、Ｍ２は、Ｃｒ又はＡｌのいずれかの元素）、Ｓｉ及びＲ（ただし、Ｒは、Ｙ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、及びＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素）を含むＦｅ基軟磁性合金粒とバインダとを混合して混合粉を得る工程と、前記混合粉を成形して成形体を得る工程と、酸素を含む雰囲気中で前記成形体を熱処理して、前記Ｆｅ基軟磁性合金粒により形成された合金相を含む組織を有する磁心を得る工程とを備え、前記熱処理によって、前記合金相を繋ぐ粒界相を形成するとともに、前記粒界相に、Ｆｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲを含み、且つ、質量比で前記合金相よりも多くのＭ２を含む酸化物領域を生成するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、比抵抗と強度に優れた磁心を提供できるとともに、その磁心を用いたコイル部品と、その磁心の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る磁心の一例を示す外観図
【図２】本発明の第１の態様に係る磁心の断面におけるミクロ組織の一例を示す模式図
【図３】本発明に係るコイル部品の一例を示す外観図
【図４】参考例１の磁心を断面観察したＳＥＭ写真
【図５】実施例１の磁心を断面観察したＳＥＭ写真
【図６】実施例２の磁心を断面観察したＳＥＭ写真
【図７】比較例１の磁心を断面観察したＳＥＭ写真
【図８】実施例３の磁心を断面観察したＳＥＭ写真
【図９】実施例１の磁心を断面観察したＳＥＭ写真とマッピング図
【図１０】実施例２の磁心を断面観察したＳＥＭ写真とマッピング図
【図１１】参考例１の磁心を断面観察したＴＥＭ写真
【図１２】実施例１の磁心を断面観察したＴＥＭ写真
【図１３】本発明の第２の態様に係る磁心を断面観察したＳＥＭ写真
【図１４】図１３の磁心を断面観察したＳＥＭ写真
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
［第１の態様］
本発明の第１の態様について具体的に説明する。後述するように、第１の態様における磁心は、Ｍ１、Ｓｉ及びＲを含むＦｅ基軟磁性合金粒により形成された合金相を含み、その合金相が粒界相で繋がれた組織を有する。
【００２３】
図１に示す磁心１は、例えば図２に示すような断面ミクロ組織を有する。かかる断面ミクロ組織は、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた６０万倍以上の観察により看取される。この組織は、Ｆｅ（鉄）、Ｍ１及びＳｉを含む粒状の合金相２０を含み、隣り合う合金相２０が粒界相３０で繋がれている。ここで、Ｍ１は、Ａｌ（アルミニウム）及びＣｒ（クロム）の両方の元素である。粒界相３０は、主に、後述するような酸素を含む雰囲気中での熱処理によって形成される。その粒界相３０には、Ｆｅ、Ｍ１、Ｓｉ及びＲを含み、且つ、質量比で合金相２０よりもＡｌを多く含む酸化物領域を有する。酸化物領域は、その合金相２０との界面側に合金相２０よりもＲを多く含む領域を備えている。ここで、Ｒは、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｌａ（ランタン）、Ｈｆ（ハフニウム）及びＴａ（タンタル）からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素である。
【００２４】
合金相２０は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＲを含み且つ残部がＦｅ及び不可避不純物からなるＦｅ基軟磁性合金粒により形成される。Ｆｅ基軟磁性合金粒に含まれる非鉄金属（即ち、Ａｌ、Ｃｒ及びＲ）はＦｅよりもＯ（酸素）との親和力が大きく、酸素を含む雰囲気中で熱処理を行うと、これらの非鉄金属の酸化物、あるいはＦｅとの複合酸化物が生成されてＦｅ基軟磁性合金粒の表面を覆い、さらに粒子間の空隙を充填する。このように、酸化物領域は、主に、熱処理によりＦｅ基軟磁性合金粒と酸素とを反応させ成長させたものであって、Ｆｅ基軟磁性合金粒の自然酸化を超える酸化反応により形成される。Ｆｅや上記非鉄金属の酸化物は金属単体に比べて高い電気抵抗を有し、合金相２０の間に介在する粒界相３０は絶縁層として機能する。
【００２５】
合金相２０の形成に用いられるＦｅ基軟磁性合金粒は、その構成成分の中で最も含有率の高い主成分としてＦｅを含み、副成分としてＡｌと、Ｃｒと、Ｓｉと、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆ及びＴａのうち少なくともひとつとを含む。Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆ及びＴａは、いずれもＦｅと固溶し難い金属であり、しかも酸化物の標準生成ギブズエネルギーの絶対値が比較的大きい（酸化物を生成しやすい）。Ｆｅは、Ｆｅ基軟磁性合金粒を構成する主元素であり、飽和磁束密度などの磁気特性や強度などの機械的特性に影響を与える。他の非鉄金属とのバランスにもよるが、Ｆｅ基軟磁性合金粒はＦｅを８０質量％以上で含むことが好ましく、それにより飽和磁束密度が高い軟磁性合金を得ることができる。
【００２６】
Ａｌは、Ｆｅや他の非鉄金属と比較してＯとの親和力が大きい。そのため、熱処理時には、大気中のＯやバインダに含まれるＯがＦｅ基軟磁性合金粒の表面近傍のＡｌと優先的に結合し、化学的に安定なＡｌ２Ｏ３や他の非鉄金属との複合酸化物が合金相２０の表面に生成される。また、合金相２０に侵入しようとするＯがＡｌと反応し、それによりＡｌを含む酸化物が次々に生成されるため、合金相２０内へのＯの侵入を防ぎ、不純物であるＯ濃度の増加を抑えて磁気特性の劣化を防止できる。耐食性や安定性に優れたＡｌを含む酸化物領域が合金相２０の表面に生成されることにより、合金相２０間の絶縁性が高められ、渦電流損失を低減して磁心の比抵抗を向上できる。
【００２７】
Ｆｅ基軟磁性合金粒は、Ａｌを３質量％以上且つ１０質量％以下で含むことが好ましい。これが３質量％未満であると、Ａｌを含む酸化物の生成が十分でない場合があり、絶縁性や耐食性が低下する恐れがある。Ａｌの含有量は、より好ましくは３．５質量％以上、更に好ましくは４．０質量％以上、特に好ましくは４．５質量％以上である。一方、これが１０質量％を超えると、Ｆｅ量の減少により飽和磁束密度や初透磁率の低下、あるいは保磁力の増加など、磁気特性が劣化する場合がある。Ａｌの含有量は、より好ましくは８．０質量％以下、更に好ましくは６．０質量％以下、特に好ましくは５．０質量％以下である。
【００２８】
Ｃｒは、Ａｌに次いでＯとの親和力が大きく、熱処理時にはＡｌと同様にＯと結合して、化学的に安定なＣｒ２Ｏ３や他の非鉄金属との複合酸化物が生成される。その一方で、Ａｌを含む酸化物が優先的に生成されるので、生成された酸化物中のＣｒはＡｌよりも少量になりやすい。Ｃｒを含む酸化物は耐食性や安定性に優れるため、合金相２０間の絶縁性を高めて渦電流損失を低減できる。
【００２９】
Ｆｅ基軟磁性合金粒は、Ｃｒを３質量％以上且つ１０質量％以下で含むことが好ましい。これが３質量％未満であると、Ｃｒを含む酸化物の生成が十分でない場合があり、絶縁性や耐食性が低下する恐れがある。Ｃｒの含有量は、より好ましくは３．５質量％以上、更に好ましくは３．８質量％以上である。一方、これが１０質量％を超えると、Ｆｅ量の減少により飽和磁束密度や初透磁率の低下、あるいは保磁力の増加など、磁気特性が劣化する場合がある。Ｃｒの含有量は、より好ましくは９．０質量％以下、更に好ましくは７．０質量％以下、特に好ましくは５．０質量％以下である。
【００３０】
絶縁性や耐食性を高める観点から、ＡｌとＣｒを合計した含有量は、７質量％以上が好ましく、８質量％以上がより好ましい。熱処理温度に対する磁心損失の変化率を抑え、熱処理温度の管理幅を広く確保する観点から、ＣｒとＡｌを合計した含有量は、１１質量％以上が更に好ましい。また、合金相２０間の酸化物領域にはＣｒに比べてＡｌが顕著に濃化するため、ＣｒよりもＡｌの含有量が多いＦｅ基軟磁性合金粒を用いることがより好ましい。
【００３１】
Ｒ（Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆ及びＴａのうち少なくともひとつ）は、Ｆｅに固溶しにくいうえ、その酸化物の標準生成ギブズエネルギーの絶対値が大きい。上記Ｒの作る代表的な酸化物の標準生成ギブズエネルギーを表１に示す。いずれのＲ酸化物も、標準生成ギブズエネルギーが負の値であって、その絶対値がＦｅ２Ｏ３やＦｅ３Ｏ４よりも大きい。これは、上記ＲがＦｅよりも酸化しやすく、Ｏと強く結び付いてＺｒＯ２などの安定な酸化物を形成しやすいことを示している。またＦｅに固溶し難いため、Ｒが粒子表面に酸化膜として析出しやすく、熱処理時に粒界相３０に現れる酸化物領域の主体をなすＡｌの酸化物と相まって、粒界相３０に現れる強固な酸化被膜が形成され、合金相間の絶縁性を高めて磁心の比抵抗を向上できる。
【００３２】
また、後述するように、合金相２０と粒界相３０との界面に沿った酸化物領域の縁部に沿ってＲを含む酸化物が生成されることにより、合金相２０から粒界相３０へのＦｅの拡散を効果的に抑えて、合金相同士の接触を少なくし、酸化物領域による絶縁性を高めて比抵抗を向上できる。Ｒは、上記のようにＦｅに固溶しにくいので、後述するアトマイズ法により作製したＦｅ基軟磁性合金粒において、その粒子表面に濃縮しやすく、微量の添加でも十分な効果が得られる。
【００３３】
【表１】
0006519754.tif 000002
【００３４】
Ｆｅ基軟磁性合金粒は、Ｒを０．０１質量％以上且つ１質量％以下で含むことが好ましい。これが０．０１質量％未満であると、Ｒを含む酸化物の生成が十分でなく、比抵抗の向上効果が十分に得られない場合がある。Ｒの含有量は、より好ましくは０．１質量％以上、更に好ましくは０．２質量％以上、特に好ましくは０．３質量％以上である。一方、これが１質量％を超えると、磁心損失が増加するなどして磁心の磁気特性が適切に得られない場合がある。Ｒの含有量は、もっと好ましくは０．９質量％以下、より好ましくは０．８質量％以下、更に好ましくは０．７質量％以下、特に好ましくは０．６質量％以下である。ＲがＹ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆ及びＴａからなる群より選ばれる２種以上の元素である場合には、それらの総量が０．０１質量％以上且つ１質量％以下であることが好ましい。
【００３５】
ＺｒやＨｆと同じ周期律表の第４属元素であるＴｉ（チタン）は、これを単独で用いる場合には、Ｒを含む場合と同様に圧環強度が増加し、Ｒを含む場合よりも相対的に高い初透磁率と小さい磁心損失が得られるものの比抵抗が低下する傾向にあることが判明した。ＴｉＯ２の標準生成ギブズエネルギーは−８９０ｋＪ／ｍｏｌであり、その絶対値はＦｅ３Ｏ４に比べて小さく、強固な酸化被膜が適切に形成されないことが一因と考えられる。但し、Ｔｉを含む場合であっても、上記のＲと併用することにより、強度を維持しながら比抵抗を改善することができる。Ｔｉを含む場合、その含有量は０．３質量％未満が好ましく、０．１質量％未満がより好ましく、０．０１質量％未満であることが更に好ましい。また、磁心の磁気特性を適切に得る観点から、ＲとＴｉの含有量の合計は１質量％以下であることが好ましい。
【００３６】
Ｆｅ基軟磁性合金粒は、Ｃ（炭素）やＭｎ（マンガン）、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）、Ｏ、Ｎｉ（ニッケル）、Ｎ（窒素）などを不可避不純物として含みうる。これらの不可避不純物の含有量は、それぞれ、Ｃ≦０．０５質量％、Ｍｎ≦１質量％、Ｐ≦０．０２質量％、Ｓ≦０．０２質量％、Ｏ≦０．５質量％、Ｎｉ≦０．５質量％、Ｎ≦０．１質量％であることが好ましい。Ｓｉ（ケイ素）についても、不可避的不純物としてＦｅ基軟磁性合金粒に含まれる場合がある。
【００３７】
一般的なＦｅ基合金の精錬工程においては、不純物である酸素Ｏを除くために脱酸剤として通常Ｓｉが用いられる。添加されたＳｉは酸化物として分離し、精錬工程中に取り除かれるが、一部は残留し、不可避不純物として０．５質量％程度まで合金中に含まれる場合が多い。また、使用する原料によっては、１質量％程度まで合金中に含まれる場合もある。純度が高い原料を用い、真空溶解するなどして精錬することは可能だが、０．０５質量％未満とするのは量産性が乏しく、コストの面からも好ましくない。よって、第１の態様においては、Ｓｉ量を０．０５〜１質量％とするのが好ましい。このＳｉ量の範囲は、Ｓｉが不可避的不純物として存在する場合（典型的には０．５質量％以下）だけでなく、Ｓｉを少量添加する場合をも含めた範囲である。Ｓｉ量がこの範囲内であることで、初透磁率を高めるとともに、磁心損失を低減できる。なお、Ｓｉ量の増加に伴って比抵抗と圧環強度が低下する傾向がある。高い比抵抗と高い圧環強度を得るには、Ｓｉ量を不可避不純物程度に抑えてＳｉ量よりもＲ量を多くすることが好ましい。
【００３８】
図２の例では、合金相２０と粒界相３０との界面に沿った酸化物領域の縁部３０ｃに、Ｒ（例えばＺｒ）を含む酸化物が生成されている。既述のように酸化物領域は合金相２０よりも多くのＡｌを含んでおり、その酸化物領域において縁部３０ｃは中央部３０ａよりも多くのＲを含んでいる。Ｒを含む酸化物が縁部３０ｃに沿って生成されることにより、合金相２０から粒界相３０へのＦｅの拡散が効果的に抑えられ、酸化物領域による絶縁性を高めて比抵抗の向上に寄与する。
【００３９】
粒界相３０は、実質的に酸化物で形成されるが、図２のように中央部３０ａや縁部３０ｃに囲まれた島状の領域３０ｂが形成されていてもよい。以下では、酸化物領域における中央部３０ａを第１領域、島状の領域３０ｂを第２領域とし、縁部３０ｃを第３領域と称して説明する。図２に示した断面ミクロ組織では、粒界相３０に島状の第２領域３０ｂを１つだけ描いているが、複数の第２領域が点在してよい。第１領域３０ａ及び第３領域３０ｃは、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＲの和に対するＡｌの比率が、Ｆｅ、Ｃｒ及びＲの各々の比率よりも高い領域である。第２領域３０ｂは、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｉ及びＲの和に対するＦｅの比率が、Ａｌ、Ｃｒ及びＲの各々の比率よりも高い領域である。Ａｌが濃化した第１領域３０ａや第３領域３０ｃが、Ｆｅが濃化した第２領域３０ｂを取り囲んでいることで、比抵抗に優れた磁心が得られる。
【００４０】
合金相は粒状をなし、その粒は複数の合金結晶から成る多結晶になっている場合が多いが、単一の結晶のみで構成される単結晶であってもよい。また、合金相同士は直接接触せず、粒界相３０を介して独立していることが好ましい。なお、磁心が有する組織には合金相２０と粒界相３０とが含まれ、その粒界相３０は、主に、熱処理によるＦｅ基軟磁性合金粒の酸化によって形成される。このため、合金相の組成は、前述したＦｅ基軟磁性合金粒の組成とは異なるが、熱処理に起因したＦｅ、Ａｌ、Ｃｒ及びＲの蒸散などによる組成のずれは生じ難く、合金相と粒界相とを含んだ領域において、Ｏを除いた磁心の組成は、Ｆｅ基軟磁性合金粒の組成と実質的に同じとなる。このような磁心の組成は、走査型電子顕微鏡を使用したエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＳＥＭ／ＥＤＸ）などの分析手法にて磁心断面を分析することによって定量できる。したがって、上記の如きＦｅ基軟磁性合金粒を用いて構成された磁心は、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ及びＲの和を１００質量％として、Ａｌを３質量％以上且つ１０質量％以下、Ｃｒを３質量％以上且つ１０質量％以下、Ｒを０．０１質量％以上且つ１質量％以下で含み、残部がＦｅ及び不可避不純物となる。また、この磁心は、Ｓｉを１質量％以下で含む。
【００４１】
本発明に係るコイル部品は、上記の如き磁心と、その磁心に施されたコイルとを有し、例えばチョークやインダクタ、リアクトル、トランスとして用いられる。コイルの端部を接続するための電極を、メッキや焼き付けなどの手法によって磁心の表面に形成してもよい。コイルは、導線を磁心に直接巻回することにより構成してもよく、導線を耐熱性樹脂製のボビンに巻回することにより構成してもよい。コイルは、磁心の周囲に巻回され或いは磁心の内部に配置され、後者であれば、対をなす磁心間にコイルを挟んで配置したコイル封入構造の磁心を有するコイル部品を構成することが可能である。
【００４２】
図３に示したコイル部品は、一対の鍔部５０ａ，５０ｂの間に一体の胴部６０を備えた角鍔形状の磁心１を有し、一方の鍔部５０ａの一面には２つの端子電極７０が形成されている。端子電極７０は、磁心１の表面に直接、銀導体ペーストを印刷し焼き付けして形成されている。図示を省略しているが、胴部６０の周りには、エナメル導線の巻線８０からなるコイルが配置されている。巻線８０の両端部は端子電極７０の各々と熱圧着により接続され、チョークコイルなどの面実装型コイル部品が構成されている。本実施形態では、端子電極７０が形成された鍔部面を回路基板への実装面としている。
【００４３】
磁心１の比抵抗が高いことにより、絶縁のための樹脂ケース（ボビンとも呼ばれる）を用いなくても、導線を磁心１に直接的に敷設できるとともに、巻線を接続する端子電極７０を磁心の表面に形成できるため、コイル部品を小型に構成できる。また、コイル部品の実装高さを低く抑えるとともに、安定した実装性を得ることができる。かかる観点から、磁心の比抵抗は、１×１０３Ω・ｍ以上が好ましく、１×１０５Ω・ｍ以上がより好ましい。しかも、磁心１の強度が高いことにより、胴部６０の周りに導線を巻く際に、鍔部５０ａ，５０ｂまたは胴部６０に外力が作用しても簡単に破壊することがなく、実用性に優れる。かかる観点から、磁心の圧環強度は、１２０ＭＰａ以上が好ましく、２００ＭＰａ以上がより好ましく、２５０ＭＰａ以上が更に好ましい。
【００４４】
この磁心の製造方法は、Ｍ１（ただし、Ｍ１は、Ａｌ及びＣｒの両方の元素）、Ｓｉ及びＲ（ただし、Ｒは、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆ及びＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素）を含むＦｅ基軟磁性合金粒とバインダとを混合して混合粉を得る工程（第１の工程）と、その混合粉を加圧成形して成形体を得る工程（第２の工程）と、酸素を含む雰囲気中で成形体を熱処理して、そのＦｅ基軟磁性合金粒により形成された合金相を含む組織を有する磁心を得る工程（第３の工程）とを備える。この熱処理によって、図２のように隣り合う合金相２０を繋ぐ粒界相３０を形成するとともに、その粒界相３０に、Ｆｅ、Ｍ１、Ｓｉ及びＲを含み、且つ、質量比で合金相２０よりも多くのＡｌを含む酸化物領域を生成する。酸化物領域では、合金相２０の内部に比べて、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＲの和に対するＡｌの比率が高い。
【００４５】
第１の工程では、Ａｌを３質量％以上且つ１０質量％以下、Ｃｒを３質量％以上且つ１０質量％以下、Ｓｉを１質量％以下、Ｒを０．０１質量％以上且つ１質量％以下で含み、残部がＦｅ及び不可避不純物からなるＦｅ基軟磁性合金粒が用いられる。このＦｅ基軟磁性合金粒のより好ましい組成などは上述の通りであるので、重複した説明を省略する。
【００４６】
上記のＦｅ基軟磁性合金粒は、累積粒度分布におけるメジアン径ｄ５０で１〜１００μｍの平均粒径を有することが好ましい。このように粒径が小さいことにより、磁心の強度を向上するとともに、渦電流損失を低減して磁心損失を改善できる。強度や磁心損失、高周波特性を改善する観点から、上記のメジアン径ｄ５０は、より好ましくは３０μｍ以下であり、更に好ましくは２０μｍ以下である。一方、粒径が小さ過ぎると透磁率が低くなりやすいため、上記のメジアン径ｄ５０は５μｍ以上であることが好ましい。
【００４７】
Ｆｅ基軟磁性合金粒の作製には、展性や延性が高くて粉砕しにくい略球状の合金粒の作製に適したアトマイズ法（水アトマイズ法やガスアトマイズ法など）を用いることが好ましく、中でも微細な合金粒を効率良く作製できる水アトマイズ法が特に好ましい。水アトマイズ法によれば、所定の合金組成となるように秤量された素原料を、高周波加熱炉により溶融させ、あるいは予め合金組成となるように作製された合金インゴットを、高周波加熱炉により溶融させて、その溶湯（溶融金属）を高速且つ高圧で噴射された水に衝突させることによって、微細粒化とともに冷却してＦｅ基軟磁性合金粒を得ることができる。
【００４８】
水アトマイズ法で得られた合金粒（水アトマイズ粉）の表面には、Ａｌの酸化物であるＡｌ２Ｏ３を主体とした自然酸化被膜が５〜２０ｎｍ程度の厚みで形成される。この自然酸化被膜には、Ａｌ以外にＦｅ、Ｃｒ、ＳｉおよびＲが含まれる。特にＦｅに固溶しにくいＲは、合金粒内よりも高い濃度でこの自然酸化被膜中に存在する。また、この自然酸化被膜の表面側（合金粒全体から見ると最表面側）に、更にＦｅ酸化物を主体とした島状の酸化物が形成される場合もある。この島状の酸化物には、Ｆｅ以外にＡｌ、Ｃｒ、ＳｉおよびＲが含まれている。
【００４９】
合金粒の表面に自然酸化被膜が形成されると防錆効果が得られるので、Ｆｅ基軟磁性合金を熱処理するまでの間において無用な酸化を防止でき、Ｆｅ基軟磁性合金粒を大気中で保管することもできる。一方で、酸化被膜が厚くなると合金粒が硬くなり、成形性が阻害される場合がある。例えば水アトマイズ直後の水アトマイズ粉は水に濡れた状態であるため、乾燥を要する場合には、乾燥温度（例えば、乾燥炉内の温度）を１５０℃以下とすることが好ましい。
【００５０】
得られたＦｅ基軟磁性合金粒の粒径は分布を持っているため、成形金型に充填した際には、粒子径の大きな粒の粒間に大きな隙間が形成されて充填率が上がらず、加圧成形により得られる成形体の密度が下がる傾向にある。このため、得られたＦｅ基軟磁性合金粒を分級し、粒子径の大きな粒を除くことが好ましい。分級の方法としては、ふるい分け分級などの乾式分級を用いることができ、少なくとも３２μｍアンダーの（すなわち、目開き３２μｍの篩を通過した）合金粒を得ることが好ましい。
【００５１】
Ｆｅ基軟磁性合金粒に混合されるバインダは、加圧成形する際に合金粒同士を結着させ、成形後のハンドリングに耐える強度を成形体に付与する。Ｆｅ基軟磁性合金粒とバインダとの混合粉は、造粒によって顆粒とすることが好ましく、それにより成形金型内での流動性や充填性を向上できる。バインダの種類は特に限定されないが、例えば、ポリエチレンやポリビニルアルコール、アクリル樹脂などの有機バインダを使用できる。熱処理後も残存する無機系バインダの併用も可能であるが、第３の工程で生成される粒界相が合金粒同士を結着する作用を奏するため、無機系バインダは省略して工程を簡略化することが好ましい。
【００５２】
バインダの添加量は、Ｆｅ基軟磁性合金粒間にバインダが十分に行きわたり、成形体の強度を十分に確保できる程度であればよいが、バインダの添加量が多過ぎると、成形体の密度や強度が低下する傾向にある。かかる観点から、バインダの添加量は、Ｆｅ基軟磁性合金粒１００重量部に対して、０．２〜１０重量部にすることが好ましく、０．５〜３．０重量部にすることがより好ましい。
【００５３】
Ｆｅ基軟磁性合金粒とバインダとの混合方法は、特に限定されるものではなく、従来から知られている混合方法や混合機を用いることができる。また、造粒方法としては、例えば転動造粒や噴霧乾燥造粒などの湿式造粒方法を採用できる。中でもスプレードライヤーを用いた噴霧乾燥造粒が好ましく、これによれば顆粒の形状が球形に近付き、また加熱空気に曝される時間が短く、大量の顆粒を得ることができる。
【００５４】
得られる顆粒は、嵩密度：１．５〜２．５×１０３ｋｇ／ｍ３、平均粒径（ｄ５０）：６０〜１５０μｍであることが好ましい。このような顆粒によれば、成形時の流動性に優れるとともに、合金粒間の隙間が小さくなって金型内への充填性が増し、その結果、成形体が高密度になって透磁率の高い磁心が得られる。所望の大きさの顆粒径を得るために、振動篩などによる分級が使用できる。
【００５５】
また、加圧成形時の混合粉（顆粒）と成形金型との摩擦を低減させるために、ステアリン酸やステアリン酸塩などの潤滑剤を添加することが好ましい。潤滑剤の添加量は、Ｆｅ基軟磁性合金粒１００重量部に対して０．１〜２．０重量部とすることが好ましい。潤滑剤は、金型に塗布することも可能である。
【００５６】
第２の工程では、Ｆｅ基軟磁性合金粒とバインダとの混合粉が、好適には上述のように造粒されたうえで加圧成形に供される。加圧成形では、油圧プレスやサーボプレスといったプレス機械と成形金型を用いて、トロイダル形状や直方体形状などの所定形状に混合粉を成形する。この加圧成形は、室温成形でもよいし、バインダの材質によっては、バインダが消失しない程度であって、バインダが軟化するガラス転移温度付近まで顆粒を加熱して行う温間成形でもよい。Ｆｅ基軟磁性合金粒の形状や、顆粒の形状、それらの平均粒径の選択、バインダ及び潤滑剤の効果によって、成形金型内での顆粒の流動性を向上させることができる。
【００５７】
加圧成形により得られた成形体におけるＦｅ基軟磁性合金粒は、バインダや自然酸化被膜を介して互いに点接触あるいは面接触し、部分的に空隙を介して隣接する。前述のＦｅ基軟磁性合金粒は、１ＧＰａ以下の低い成形圧力で成形を行なった場合でも、十分に大きい成形密度と、成形体での圧環強度を得ることができる。このような低圧での成形により、Ｆｅ基軟磁性合金粒の表面に形成されたＡｌを含む自然酸化被膜の破壊を低減でき、成形体の耐食性を高められる。成形体の密度は５．６×１０３ｋｇ／ｍ３以上が好ましい。成形体の圧環強度は３ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００５８】
第３の工程では、加圧成形で導入された応力歪を緩和して良好な磁気特性を得るために、成形体に対する熱処理として焼鈍が実施される。この焼鈍によって、隣り合う合金相２０を繋ぐ粒界相３０を形成するとともに、その粒界相３０に、Ｆｅ、Ｍ１及びＲを含み、且つ、質量比で合金相２０よりも多くのＡｌを含む酸化物領域を生成する。有機バインダは、焼鈍により熱分解を起こして消失する。このように、成形後の熱処理により酸化物領域を生成することから、ガラスなどの絶縁物を用いなくても、強度などに優れた磁心を簡易な方法により製造できる。
【００５９】
焼鈍は、大気中、または酸素と不活性ガスとの混合気体中、あるいは水蒸気を含む雰囲気中など、酸素を含む雰囲気中で行われ、中でも大気中での熱処理が簡便で好ましい。既述のように、酸化物領域は、熱処理時のＦｅ基軟磁性合金粒と酸素との反応により得られ、Ｆｅ基軟磁性合金粒の自然酸化を超える酸化反応によって生成される。かかる酸化物領域が生成されることにより、優れた絶縁性や耐食性を有して、多数のＦｅ基軟磁性合金粒が堅固に結合された高強度の磁心が得られる。
【００６０】
熱処理を経て得られた磁心において、占積率は８２〜９０％の範囲内であることが好ましい。これにより、設備的、コスト的な負荷を抑えながらも、占積率を高めて磁気特性を向上することができる。
【００６１】
焼鈍後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を用いて磁心の断面観察を行い、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Energy Dispersive X-ray spectroscopy）により各構成元素の分布調査を行うと、粒界相３０ではＡｌが濃化していることが観察される。また、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）を用いて磁心の断面観察を行うと、図２に示すような層状組織を呈する酸化物領域が観察される。
【００６２】
更に、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いてＥＤＸにより詳細に組成分析を行うと、粒界相３０は、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＲを含んでいることが観察される。しかも、合金相２０の近傍となる酸化物領域の縁部３０ｃでは、合金相２０と粒界相３０との界面に沿ってＲを含む酸化物が現れる。また、粒界相３０は、後述する島状の領域を除き、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ及びＲの和に対する比率に関して、Ａｌの比率が、Ｆｅの比率、Ｃｒの比率、Ｓｉの比率及びＲの比率の各々よりも高く、かかる領域が「第１領域」と「第３領域」に相当する。また、「第３領域」は「第１領域」よりもＲの比率が高く、この酸化物領域は、その酸化物領域内の他の領域（第１領域）よりもＲの比率が高い領域（第３領域）を備えている。そして、酸化物領域内で島状に現れる領域では、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ及びＲの和に対する比率に関して、Ｆｅの比率が、Ａｌの比率、Ｃｒの比率及びＲの比率の各々よりも高く、かかる領域が「第２領域」に相当する。
【００６３】
成形体の応力歪を緩和し、粒界相３０に酸化物領域を生成する観点から、焼鈍温度は、成形体が６００℃以上となる温度であることが好ましい。また、粒界相３０の部分的な消失や変質などにより絶縁性が低下したり、焼結が著しく進んで合金相同士が直接接触し、それらが部分的に繋がった部分（ネック部）が増えたりすることで、磁心の比抵抗が低下して渦電流損失が増加することを避ける観点から、焼鈍温度は、成形体が８５０℃以下となる温度であることが好ましい。上記の観点から、焼鈍温度は６５０〜８３０℃がより好ましく、７００〜８００℃が更に好ましい。かかる焼鈍温度での保持時間は、磁心の大きさや処理量、特性ばらつきの許容範囲などによって適宜に設定され、例えば０．５〜３時間に設定される。比抵抗や磁心損失に特段の支障を来すものでなければ、一部にネック部が形成されることは許容される。
【００６４】
粒界相３０の厚みが大き過ぎると、合金相の間隔が広くなり、透磁率の低下やヒステリシス損失の増加を招来し、また非磁性酸化物を含む酸化物領域の割合が増加して、飽和磁束密度が低下する場合がある。そのため、粒界相３０の平均厚みは、１００ｎｍ以下が好ましく、８０ｎｍ以下がより好ましい。一方、粒界相３０の厚みが小さ過ぎると、粒界相３０を流れるトンネル電流によって渦電流損失が増加する場合があるため、粒界相３０の平均厚みは１０ｎｍ以上が好ましく、３０ｎｍ以上がより好ましい。粒界相３０の平均厚みは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて６０万倍以上で磁心の断面を観察し、その観察視野内の合金相の輪郭が確認される部分で、合金相同士が最も近接する部分の厚み（最小厚み）と最も離間する部分の厚み（最大厚み）とを計測し、その算術平均により算出される。
【００６５】
磁心の強度と高周波特性を改善する観点から、粒状をなす合金相の各々の最大径の平均は１５μｍ以下が好ましく、８μｍ以下がより好ましい。一方、透磁率の低下を抑える観点から、合金相の各々の最大径の平均は０．５μｍ以上が好ましい。この最大径の平均は、磁心の断面を研磨して顕微鏡観察し、一定の面積の視野内に存在する３０個以上の粒子について最大径を読み取り、その個数平均により算出される。成形後のＦｅ基軟磁性合金粒は塑性変形しているが、断面観察では殆どの合金相が中心以外の部分の断面で露出するため、上記最大径の平均は粉末状態で評価したメジアン径ｄ５０よりも小さい値となる。
【００６６】
また、磁心の強度と高周波特性を改善する観点から、ＳＥＭによる磁心の１０００倍の断面観察像において、最大径が４０μｍ以上の合金相の存在比率は１％以下であることが好ましい。この存在比率は、少なくとも０．０４ｍｍ２以上の観察視野にて四方が粒界に囲まれた合金相の全体数Ｋ１と、そのうち最大径が４０μｍ以上の合金相数Ｋ２を計測し、Ｋ２をＫ１で除して百分率で示したものである。なお、Ｋ１及びＫ２の計測は、最大径が１μｍ以上の合金相を対象として行われる。磁心を構成するＦｅ基軟磁性合金粒を細かくすることで高周波特性が改善される。
【００６７】
［第１の態様の実施例］
本発明の第１の態様の実施例について具体的に説明する。まず、Ｆｅ−Ａｌ−Ｃｒ合金インゴットと所定量のＺｒやＴｉ（いずれも純度が９９．８％以上）をルツボに装入し、Ａｒ雰囲気中で高周波溶解した後、水アトマイズ法により合金粉末を作製した。次に、作製した合金粉末を４４０メッシュ（目開き３２μｍ）の篩に通して、粗大粒を取り除いた。なお、溶解方法としては、Ｆｅ，Ａｌ，Ｃｒの素原料を使用して溶解してもよい。また、アトマイズ方法としては、水アトマイズ法に限らず、ガスアトマイズ法などでも可能である。このようにして得られた粉末の組成分析結果および平均粒径（メジアン径ｄ５０）を表２に示す。ＡｌとＺｒはＩＣＰ発光分析法により、Ｃｒは容量法により、ＳｉとＴｉは吸光光度法により、それぞれ得られた分析値である。Ｒの他の元素もＩＣＰ発光分析法によって測定される。平均粒径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ−９２０）による測定値である。これらのＦｅ基軟磁性合金粒を用いて下記（１）〜（３）の工程により磁心を製造し、それぞれ参考例１、比較例１及び実施例１〜５とした。
【００６８】
【表２】
0006519754.tif 000003
【００６９】
（１）混合
撹拌擂潰機を用いて、Ｆｅ基軟磁性合金粒１００重量部に対して、バインダとしてＰＶＡ（株式会社クラレ製ポバールＰＶＡ−２０５；固形分１０％）を２．５重量部添加して混合した。得られた混合物を１２０℃で１０時間乾燥した後、篩に通して混合粉の顆粒を得て、その平均粒径（ｄ５０）を６０〜８０μｍの範囲内とした。また、顆粒１００重量部に対して、ステアリン酸亜鉛を０．４重量部添加し、容器回転揺動型粉体混合機により混合して、加圧成形に供する混合粉の顆粒を得た。
【００７０】
（２）加圧成形
得られた顆粒を成形金型内に給粉し、油圧プレス機を使用して室温で加圧成形した。成形圧力は０．７４ＧＰａとした。得られた成形体は、内径φ７．８ｍｍ、外径φ１３．５ｍｍ、厚み４．３ｍｍのトロイダル形の環状体とした。
【００７１】
（３）熱処理
得られた成形体を電気炉により大気中で焼鈍し、代表寸法を内径φ７．７ｍｍ、外径φ１３．４ｍｍ、厚み４．３ｍｍとする磁心を得た。熱処理では、室温から焼鈍温度である７５０℃まで２℃／分で昇温し、その焼鈍温度で１時間保持した後、炉冷した。また、造粒時に添加したバインダなどの有機物が分解されるように、４５０℃で１時間保持する脱脂工程を熱処理の途中に含めた。
【００７２】
上記のようにして得られた成形体や磁心に対し、下記（Ａ）〜（Ｇ）の特性を評価した。
（Ａ）成形体密度ｄｇ、焼鈍後密度ｄｓ
環状体の成形体と磁心に対し、それらの寸法と質量から体積重量法により密度（ｋｇ／ｍ３）を算出し、それぞれを成形体密度ｄｇ、焼鈍後密度ｄｓとした。
【００７３】
（Ｂ）占積率（相対密度）
算出した焼鈍後密度ｄｓを軟磁性合金の真密度で除して磁心の占積率（相対密度）［％］を算出した。なお、上記の真密度は、あらかじめ鋳造して得られた軟磁性合金のインゴットに対する体積重量法により求めた。
【００７４】
（Ｃ）磁心損失Ｐｃｖ
環状体の磁心を被測定物として、一次側巻線と二次側巻線とをそれぞれ１５ターン巻回し、岩通計測株式会社製Ｂ−ＨアナライザーＳＹ−８２３２を用いて、最大磁束密度３０ｍＴ、周波数５０ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚの条件で、室温における磁心損失Ｐｃｖ（ｋＷ／ｍ３）を測定した。
【００７５】
（Ｄ）初透磁率μｉ
環状体の磁心を被測定物として、導線を３０ターン巻回し、ＬＣＲメータ（アジレント・テクノロジー株式会社製４２８４Ａ）を用いて、周波数１００ｋＨｚで室温にてインダクタンスＬを測定し、次式により初透磁率μｉを求めた。
初透磁率μｉ=（ｌｅ×Ｌ）／（μ０×Ａｅ×Ｎ２）
［ｌｅ：磁路長（ｍ）、Ｌ：試料のインダクタンス（Ｈ）、μ０：真空の透磁率＝４π×１０−７（Ｈ／ｍ）、Ａｅ：磁心の断面積（ｍ２）、Ｎ：コイルの巻数］
【００７６】
（Ｅ）増分透磁率μΔ
環状体の磁心を被測定物として、導線を３０ターン巻回し、１０ｋＡ／ｍの直流磁界を印加した状態にて、ＬＣＲメータ（アジレント・テクノロジー株式会社製４２８４Ａ）を用いて、周波数１００ｋＨｚで室温にてインダクタンスＬを測定し、前述した初透磁率μｉと同様にして増分透磁率μΔを求めた。
【００７７】
（Ｆ）圧環強度σｒ
ＪＩＳＺ２５０７に基づき、引張・圧縮試験機（株式会社島津製作所製オートグラフＡＧ−１）の定盤間に被測定物である環状体の磁心を配置し、その磁心に径方向から荷重を与えて破壊時の最大加重Ｐ（Ｎ）を測定し、次式から圧環強度σｒ（ＭＰａ）を求めた。
圧環強度σｒ（ＭＰａ）=Ｐ（Ｄ−ｄ）／（Ｉｄ２）
［Ｄ：磁心の外径（ｍｍ）、ｄ：磁心の厚み〔内外径差の１／２〕（ｍｍ）、Ｉ：磁心の高さ（ｍｍ）］
【００７８】
（Ｇ）比抵抗ρ（電気抵抗率）
被測定物である磁心の対向する二平面に導電性接着剤を塗り、その接着剤が乾燥し固化してから電極の間に磁心をセットし、電気抵抗測定装置（株式会社エーディーシー製８３４０Ａ）により５０Ｖの直流電圧を印加して抵抗値Ｒ（Ω）を測定し、次式により比抵抗ρ（Ω・ｍ）を算出した。
比抵抗ρ（Ω・ｍ）=抵抗値Ｒ×（Ａ／ｔ）
［Ａ：磁心の平面の面積〔電極面積〕（ｍ２）、ｔ：磁心の厚み〔電極間距離〕（ｍ）］
【００７９】
参考例１、比較例１及び実施例１〜５の磁心における上記特性の評価結果を表３に示す。
【００８０】
【表３】
0006519754.tif 000004
【００８１】
表３に示すように、Ｚｒを含有した実施例１，２，４では、参考例１に比べて比抵抗が大幅に向上しており、いずれも１×１０５Ω・ｍ以上の優れた比抵抗が得られた。これに対し、Ｚｒを含まずＴｉを含有した比較例１では絶縁性が発揮されておらず、Ｔｉの含有によって比抵抗が低下したものと考えられる。しかし、実施例３では、比較例１と同じ量のＴｉを含有しながらも、Ｚｒを含有することによって比抵抗が向上しており、１×１０３Ω・ｍ以上の比抵抗が得られている。
【００８２】
磁心の密度においては顕著な差が見られなかったが、Ｚｒを含有した実施例１〜５では、参考例１に比べて圧環強度が向上しており、いずれも２５０ＭＰａを超える優れた圧環強度が得られている。また、実施例１〜５の磁心損失や初透磁率は参考例１よりも劣るが、磁心損失は３００ｋＨｚにて６９１ｋＷ／ｍ３以下であり、初透磁率は２０を上回っており、いずれも実用に支障のない水準であった。そのうえ、増分透磁率については顕著な差が見られず、実施例１〜５でも直流重畳特性が確保されると言える。
【００８３】
これらの磁心について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ／ＥＤＸ）を用いて断面観察を行い、同時に各構成元素の分布を調べた。図４〜８は、各例の磁心を断面観察したＳＥＭ写真であり、（ｂ）の写真は（ａ）の写真と同じ観察点にて断面を拡大して撮影したものである。明度の高い部分がＦｅ基軟磁性合金粒であり、その表面に形成された明度の低い部分が粒界部または空隙部である。各例の断面の比較において、特に顕著な差は確認できなかった。
【００８４】
図９，１０は、それぞれ実施例１，２の磁心を断面観察したＳＥＭ写真と、その対応視野での元素分布を示すマッピング図である。（ｂ）〜（ｆ）のマッピング図は、それぞれＦｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｏの分布を示し、明るい色調ほど対象元素が多い。実施例１，２のいずれにおいても、合金相の間の粒界相でＡｌの濃度が高く、それでいてＯも多くて酸化物が生成されており、隣り合う合金相が粒界相を介して結合されている様子が観察される。また、粒界相では、その合金相の内部に比べてＦｅの濃度が低い。ＣｒやＺｒでは大きな濃度分布が確認されなかった。
【００８５】
図１１，１２は、それぞれ参考例１と実施例１の磁心を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により６０万倍以上で断面観察したＴＥＭ写真であり、Ｆｅ基軟磁性合金粒により形成された合金相の２粒子の断面の輪郭が確認される部分を示している。これらのＴＥＭ写真において、上下方向に横断する帯状部が粒界相であり、その粒界相を介して隣り合うように位置し、粒界相よりも明度が低い部分が合金相である。
【００８６】
図１１に示すように、参考例１では、粒界相の中央部と、合金相の近傍となる粒界相の縁部とで、色調が異なる部分が確認された。その粒界相の中央部（酸化物領域の中央部：マーカー１）と、粒界相の縁部（酸化物領域の縁部：マーカー２，３）と、合金相の内部（マーカー４）とに対し、ＴＥＭ−ＥＤＸによる組成分析を直径１ｎｍの領域で行った結果を表４に示す。粒界相の縁部は、合金相の近傍であって、断面の輪郭として現れる合金粒の表面からおよそ５ｎｍ離れた位置とした。
【００８７】
【表４】
0006519754.tif 000005
【００８８】
表４に示すように、参考例１では、隣り合う合金相を繋ぐ粒界相に、Ｆｅ、Ａｌ及びＣｒを含み、且つ、合金相よりも多くのＡｌを含む酸化物領域が生成されている。Ａｌの比率が高い酸化物領域の中でも、合金相と粒界相との界面に沿った酸化物領域の縁部ではＡｌの比率が特に高い。そして、そのＡｌの比率が特に高い領域の間に挟まれるようにして、Ｆｅの比率が高い領域が帯状に生成されている。粒界相には、潤滑剤として添加したステアリン酸亜鉛に由来するＺｎも確認されたが、省略している（表５も同じ）。
【００８９】
図１２に示すように、実施例１では、粒界相の色調が全体的に均一であった。その粒界相の中央部（マーカー１）と、粒界相の縁部（縁部Ａ：マーカー３）と、粒界相の縁部の中で明度の低い島状の部分（縁部Ｂ：マーカー２）と、合金相の内部（マーカー４）とに対し、ＴＥＭ−ＥＤＸによる組成分析を直径１ｎｍの領域で行った結果を表５に示す。粒界相の縁部Ａは、合金相の近傍であって、断面の輪郭として現れる合金粒の表面からおよそ５ｎｍ離れた位置とした。
【００９０】
【表５】
0006519754.tif 000006
【００９１】
表５に示すように、実施例１では、隣り合う合金相を繋ぐ粒界相に、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＺｒを含み、且つ、合金相よりも多くのＡｌを含む酸化物領域が生成されている。Ａｌの比率は、酸化物領域の縁部だけでなく、その酸化物領域の中央部でも高く、図１１とは異なる状態となっている。また、酸化物領域の縁部の中でも、合金相と粒界相との界面に近い縁部Ａでは合金相よりもＺｒが多く存在し、２質量％以上のＺｒが含まれているのに対し、酸化物相の中央部にはＺｒが殆ど存在していない。このように、ＡｌやＺｒを含む酸化物が合金相の表面を覆うことにより、熱処理時のＦｅの拡散が抑えられて比抵抗が向上したと考えられる。
【００９２】
実施例１において、酸化物領域の中央部と縁部Ａでは、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＺｒの和に対するＡｌの比率がＦｅ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＺｒの各々の比率よりも高く、この領域が粒界相における第１領域に相当する。また、縁部Ａは縁部ＢよりもＺｒの比率が高く、これが第３領域に相当する。一方、酸化物領域の縁部Ｂでは、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＺｒの和に対するＦｅの比率がＡｌ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＺｒの各々の比率よりも高く、この領域が粒界相における第２領域に相当する。第２領域は第１領域と第３領域により囲まれて島状に形成され、熱処理時にＦｅの拡散が抑えられたものと考えられる。
【００９３】
上記とは別の実施例として、造粒方法に噴霧乾燥造粒法を使用して磁心を作製し、諸特性を評価した。本実施例で使用した原料粉の組成及び平均粒径を表６に示す。これらの原料粉を用いて以下の条件で噴霧乾燥造粒を行った。まず、撹拌装置の容器に、軟磁性合金粒、バインダとしてＰＶＡ（株式会社クラレ製ポバールＰＶＡ−２０５；固形分１０％）、及び、溶媒としてイオン交換水を投入し、撹拌混合して泥漿（スラリー）とした。スラリー濃度は８０質量％である。前記軟磁性合金粒１００重量部に対して、バインダは１０重量部とした。そのスラリーをスプレードライヤーにより装置内部で噴霧し、２４０℃に温度調整された熱風でスラリーを瞬時に乾燥させて、装置下部から粒状になった顆粒を回収した。得られた顆粒の粗大粒を除去するため、６０メッシュ（目開き２５０μｍ）のふるいを通し、ふるい通し後の顆粒の平均粒径を６０〜８０μｍの範囲内とした。得られた顆粒１００重量部に対して、ステアリン酸亜鉛を０．４重量部添加し、容器回転揺動型粉体混合機により混合した。加圧成形以降の工程および特性評価方法は、上記（２）、（３）及び（Ａ）〜（Ｇ）に記載の通りである。なお、本実施例では加圧成形時に成形体密度ｄｇが６．０×１０３ｋｇ／ｍ３となるように成形圧を調整した。
【００９４】
【表６】
0006519754.tif 000007
【００９５】
上記で得られた磁心の特性評価結果を表７に示す。表７中の磁心損失Ｐｃｖの値は、周波数３００ｋＨｚ、励磁磁束密度３０ｍＴで測定されたものである。本実施例では、いずれも比抵抗が３００×１０３Ω・ｍ以上と高い。これは、本実施例では、前述の実施例１〜５に比べて成形時に若干低密度となるようにコントロールしたため金属粒子間の隙間が大きくなり、熱処理時にその隙間を埋めるように比較的厚い粒界相が形成されたためと考えられる。この状態においても、Ｚｒを０．０９質量％以上添加することによりさらに比抵抗が上昇し、０．２５質量％以上で１０６Ω・ｍ台の非常に高い比抵抗が得られた。また、圧環強度もＺｒの添加とともに向上することが確認された。さらに、Ｚｒの代わりにＨｆを０．２１質量％添加した実施例１１においても１０６Ω・ｍ台の高い比抵抗と圧環強度の向上が見られた。
【００９６】
【表７】
0006519754.tif 000008
【００９７】
本実施例では、鉄に固溶し難い金属としてＺｒ又はＨｆを含む例を示したが、これに代えて又は加えてＹ、Ｎｂ、Ｌａ及びＴａのうち少なくともひとつを含有しても構わない。これらの金属は、いずれもＦｅに固溶しにくいうえ、その酸化物の標準生成ギブズエネルギーの絶対値がＺｒＯ２やＨｆＯ２に比べて大きいため、ＺｒやＨｆを含む場合と同様に、Ｆｅの拡散を効果的に抑える強固な酸化被膜が粒界相に生成され、磁心の比抵抗を向上することができる。
【００９８】
［第２の態様］
本発明の第２の態様について具体的に説明する。第２の態様は、以下で説明する事柄の他は第１の態様と略同様であるので、共通点を省略して主に相違点について説明する。また、第１の態様において説明した構成に相当する構成には、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。後述するように、第２の態様における磁心は、Ｍ２、Ｓｉ及びＲを含むＦｅ基軟磁性合金粒により形成された合金相を含み、その合金相が粒界相で繋がれた組織を有する。
【００９９】
第２の態様に係る磁心の外観が、図１に例示される。この磁心１は、図１３に示す磁心断面観察図のように、複数の合金相と、前記合金相を繋ぐ粒界相とを備え、例えば図１４に示すような断面ミクロ組織を有する。かかる断面ミクロ組織は、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた６０万倍以上の観察により看取される。この組織は、Ｆｅ、Ｓｉ及びＭ２を含む粒状の合金相２０を含み、隣り合う合金相２０が粒界相３０で繋がれている。ここで、Ｍ２は、Ａｌ又はＣｒのいずれかの元素である。その粒界相３０には、Ｆｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲを含み、且つ、質量比で合金相２０よりも多くのＭ２（即ち、Ａｌ又はＣｒ）を含む酸化物領域を有する。酸化物領域は、その合金相２０との界面側に合金相２０よりもＲを多く含む領域を備えている。ここで、Ｒは、Ｙ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ及びＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素である。
【０１００】
合金相２０は、Ｍ２、Ｓｉ及びＲを含み且つ残部がＦｅ及び不可避不純物からなるＦｅ基軟磁性合金粒により形成される。Ｆｅ基軟磁性合金粒に含まれる非鉄金属（即ち、Ｍ２、Ｓｉ及びＲ）はＦｅよりもＯ（酸素）との親和力が大きい。これらの非鉄金属の酸化物、あるいはＦｅとの複合酸化物が合金相間の粒界相３０を形成する。Ｆｅや上記非鉄金属の酸化物は金属単体に比べて高い電気抵抗を有し、合金相２０の間に介在する粒界相３０の酸化物領域は絶縁層として機能する。
【０１０１】
合金相２０の形成に用いられるＦｅ基軟磁性合金粒は、その構成成分の中で最も含有率の高い主成分としてＦｅを含み、副成分としてＳｉと、Ｍ２と、Ｒとを含む。ＲはいずれもＦｅと固溶し難い金属であり、しかも酸化物の標準生成ギブズエネルギーの絶対値が比較的大きい（酸化物を生成しやすい）。他の非鉄金属とのバランスにもよるが、Ｆｅ基軟磁性合金粒はＦｅを８０質量％以上で含むことが好ましく、それにより飽和磁束密度が高い軟磁性合金を得ることができる。Ｍ２はＯとの親和力が大きく、熱処理時には、大気中のＯやバインダに含まれるＯがＦｅ基軟磁性合金粒のＭ２と優先的に結合し、化学的に安定な酸化物が合金相２０の表面に生成される。
【０１０２】
Ｆｅ基軟磁性合金粒は、Ａｌ又はＣｒのどちらか一方を、１.５質量％以上且つ８質量％以下で含むことが好ましい。これが１．５質量％未満であると、Ａｌ又はＣｒを含む酸化物の生成が十分でない場合があり、絶縁性や耐食性が低下する恐れがある。Ａｌ又はＣｒの含有量は、より好ましくは２．５質量％以上、更に好ましくは３質量％以上である。一方、これが８質量％を超えると、Ｆｅ量の減少により飽和磁束密度や初透磁率の低下、あるいは保磁力の増加など、磁気特性が劣化する場合がある。Ａｌ又はＣｒの含有量は、より好ましくは７質量％以下、更に好ましくは６質量％以下である。
【０１０３】
Ｓｉは、ＡｌやＣｒと同様にＯと結合し、化学的に安定なＳｉＯ２や他の非鉄金属との複合酸化物が生成される。Ｓｉを含む酸化物は耐食性や安定性に優れるため、合金相２０間の絶縁性を高めて磁心の渦電流損失を低減できる。Ｓｉは、磁心の透磁率を向上させるとともに、磁気損失を低下させる効果を有するものの、その含有量が多過ぎると合金粒が固くなって成形金型での充填性が悪化し、加圧成形により得られる成形体の低密度化を引き起こして、透磁率が低下し、磁気損失が増加する傾向にある。
【０１０４】
Ｆｅ基軟磁性合金粒は、Ｓｉを１質量％超え且つ７質量％以下で含む。これが１質量％以下であると、Ｓｉを含む酸化物の生成が十分でない場合があり、磁心損失が悪化するとともに、Ｓｉによる透磁率の向上効果が十分に得られない。磁心損失と透磁率を改善する観点から、Ｓｉの含有量は３質量％以上が好ましい。一方、Ｓｉの含有量が７質量％を超えると、上述した理由により透磁率が低下し、磁気損失が増加する傾向にある。比抵抗や強度を高めつつ、磁気損失を低下させて透磁率の低下を効果的に防ぐうえで、Ｓｉの含有量は５質量％以下が好ましい。
【０１０５】
既述のように、Ｒは、Ｆｅに固溶しにくいうえ、その酸化物の標準生成ギブズエネルギーの絶対値が大きく、Ｏと強く結び付いて安定な酸化物を形成しやすい。そのため、Ｒの酸化物として析出しやすく、熱処理時に粒界相に現れる酸化物領域の主体をなすＡｌ又はＣｒの酸化物と相まって、強固な酸化被膜を形成する。
【０１０６】
Ｆｅ基軟磁性合金粒は、Ｒを０．０１質量％以上且つ３質量％以下で含むことが好ましい。これが０．０１質量％未満であると、Ｒを含む酸化物の生成が十分でなく、比抵抗の向上効果が十分に得られない場合がある。Ｒの含有量は、より好ましくは０．１質量％以上、更に好ましくは０．２質量％以上、特に好ましくは０．３質量％以上である。一方、これが３質量％を超えると、磁心損失が増加するなどして磁心の磁気特性が適切に得られない場合がある。Ｒの含有量は、もっと好ましくは１．５質量％以下、より好ましくは１．０質量％以下、更に好ましくは０．７質量％以下、特に好ましくは０．６質量％以下である。ＲがＹ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、及びＴａからなる群より選ばれる２種以上の元素である場合には、それらの総量が０．０１質量％以上且つ３質量％以下であることが好ましい。
【０１０７】
Ｆｅ基軟磁性合金粒は、ＣやＭｎ、Ｐ、Ｓ、Ｏ、Ｎｉ、Ｎなどを不可避不純物として含みうる。これらの不可避不純物の好ましい含有量については、第１の態様において説明した通りである。
【０１０８】
図１４の例では、合金相２０と粒界相３０との界面に沿った酸化物領域の縁部３０ｃに、Ｒ（例えばＺｒ）を含む酸化物が生成されている。既述のように酸化物領域は合金相２０よりも多くのＡｌ又はＣｒを含んでおり、その酸化物領域において縁部３０ｃは中央部よりも多くのＲを含んでいる。Ｒを含む酸化物が縁部３０ｃに沿って生成されることにより、合金相２０から粒界相３０へのＦｅの拡散が効果的に抑えられ、酸化物領域による絶縁性を高めて比抵抗の向上に寄与する。
【０１０９】
合金相は粒状をなし、合金相同士は直接接触せず、粒界相を介して独立していることが好ましい。なお、磁心が有する組織には合金相と粒界相とが含まれ、その粒界相はＦｅ基軟磁性合金粒の酸化によって形成される。このため、合金相の組成は、前述したＦｅ基軟磁性合金粒の組成とは異なるが、焼鈍等の熱処理に起因したＦｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲの蒸散などによる組成のずれは生じ難く、合金相と粒界相とを含んだ領域において、Ｏを除いた磁心の組成は、Ｆｅ基軟磁性合金粒の組成と実質的に同じとなる。したがって、上記の如きＦｅ基軟磁性合金粒を用いて構成された磁心は、Ｆｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲの和を１００質量％として、Ｍ２を１.５質量％以上且つ８質量％以下、Ｓｉを１質量％超え且つ７質量％以下、Ｒを０．０１質量％以上且つ３質量％以下で含み、残部がＦｅ及び不可避不純物となる。
【０１１０】
本発明に係るコイル部品は、上記の如き磁心と、その磁心に施されたコイルとを有するものでもよく、その外観の一例が図３に示される。コイル部品の構成については、第１の態様で説明した通りである。この磁心の圧環強度は、１００ＭＰａ以上が好ましい。
【０１１１】
この磁心の製造方法は、Ｍ２（ただし、Ｍ２は、Ａｌ又はＣｒのいずれかの元素）、Ｓｉ及びＲ（ただし、Ｒは、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆ及びＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素）を含むＦｅ基軟磁性合金とバインダとを混合して混合粉を得る工程（第１の工程）と、前記混合粉を成形して成形体を得る工程（第２の工程）と、酸素を含む雰囲気中で前記成形体を熱処理して、前記Ｆｅ基軟磁性合金粒により形成された合金相と粒界相とを含む組織を有する磁心を得る工程（第３の工程）とを備える。この熱処理によって、隣り合う合金相２０を繋ぐ粒界相３０を形成するとともに、その粒界相３０に、Ｆｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲを含み、且つ、質量比で合金相２０よりも多くのＭ２を含む酸化物領域を生成する。酸化物領域では、合金相２０の内部に比べて、Ｆｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲの和に対するＭ２の比率が高い。
【０１１２】
第１の工程では、Ｆｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲの和を１００質量％として、Ｍ２を１.５質量％以上且つ８質量％以下、Ｓｉを１質量％超え且つ７質量％以下、Ｒを０．０１質量％以上且つ３質量％以下で含み、残部がＦｅ及び不可避不純物からなるＦｅ基軟磁性合金粒が用いられる。このＦｅ基軟磁性合金粒のより好ましい組成などは上述の通りであるので、重複した説明を省略する。
【０１１３】
第１の態様において説明した、Ｆｅ基軟磁性合金粒の粒径や作製方法、バインダ、顆粒、潤滑剤などの第１の工程に関する事項、加圧成形とそれにより得られた成形体などの第２の工程に関する事項、及び、熱処理（焼鈍）の雰囲気や焼鈍温度などの第３の工程に関する事項は、いずれも第２の態様においても該当するものである。また、熱処理を経て得られた磁心の占積率、粒界相の厚み、合金相の最大径とその存在比率などについても、第１の態様で説明した通りである。ただし、粒界相に生成される酸化物領域は、Ｆｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲを含み、且つ、質量比で前記合金相よりも多くのＭ２を含むものとなる。
【０１１４】
焼鈍後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ／ＥＤＸ）を用いて、磁心の断面観察と各構成元素の分布調査を行うと、粒界相３０に形成された酸化物領域ではＭ２（Ｃｒ又はＡｌ）が濃化していることが観察される。また、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、磁心の断面観察を行うと、図１４に示すような層状組織を呈する酸化物領域が観察される。
【０１１５】
更に詳細に組成分析（ＴＥＭ−ＥＤＸ：transmission electron microscope with energy dispersive X-ray spectroscopy）を行うと、酸化物領域は、Ｆｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲを含んでいることが観察される。しかも、合金相２０の近傍となる酸化物領域の縁部３０ｃでは、合金相２０と粒界相３０との界面に沿ってＲを含む酸化物が現れる。また、酸化物領域は、Ｆｅ、Ｍ２、Ｓｉ及びＲの和に対する比率に関して、Ｍ２の比率が、Ｆｅの比率、Ｓｉの比率及びＲの比率の各々よりも高い領域となっている。
【０１１６】
［第２の態様の実施例］
本発明の第２の態様の実施例について具体的に説明する。表８には、Ｆｅ基軟磁性合金粒を水アトマイズ法により作製した後、４４０メッシュ（目開き３２μｍ）の篩を通して粗い粒子を取り除いた合金粒について、それらの組成分析と平均粒径（メジアン径ｄ５０）の測定結果を示している。本実施例では、選択元素Ｍ２としてＣｒを、選択元素ＲとしてＺｒを選択している。組成の分析や粒径の測定に用いた手法や装置は、第１の態様において説明した通りである。これらのＦｅ基軟磁性合金粒を用いて、（１）混合、（２）加圧成形及び（３）熱処理の工程により磁心を製造し、それぞれ実施例１２、比較例２とした。この（１）〜（３）の工程は、加圧成形時の成形圧力を０．９３ＧＰａとしたこと以外は、第１の態様と同じである。
【０１１７】
【表８】
0006519754.tif 000009
【０１１８】
上記のようにして得られた磁心に対し、（Ａ）焼鈍後密度ｄｓ、（Ｂ）占積率（相対密度）、（Ｃ）磁心損失Ｐｃｖ、（Ｄ）初透磁率μｉ、（Ｅ）増分透磁率μΔ、（Ｆ）圧環強度σｒ、及び、（Ｇ）比抵抗ρ（電気抵抗率）の各特性を評価した。これらの特性を評価する手法は、第１の態様と同じである。実施例１２及び比較例２の磁心における上記特性の評価結果を表９に示す。表９中の磁心損失Ｐｃｖの値は、周波数３００ｋＨｚ、励磁磁束密度３０ｍＴで測定されたものである。
【０１１９】
【表９】
0006519754.tif 000010
【０１２０】
表９に示すように、Ｚｒを含有した実施例１２では、比較例２に比べて比抵抗が向上しており、１×１０５Ω・ｍ以上の優れた比抵抗が得られた。
【０１２１】
磁心の密度においては顕著な差が見られなかったが、Ｚｒを含有した実施例１２では、比較例２に比べて圧環強度が向上しており、１００ＭＰａを超える優れた圧環強度が得られている。また、初透磁率は２５を上回っており、比較例２と同等で、実用に支障のない水準であった。
【０１２２】
これらの磁心について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ／ＥＤＸ）を用いて断面観察を行い、同時に各構成元素の分布を調べた。実施例１２、比較例２のいずれにおいても、合金相の間の粒界相でＣｒの濃度が高く、それでいてＯも多くて酸化物が生成されており、隣り合う合金相が酸化物領域を介して結合されている様子が観察される。また、粒界相では、その合金相の内部に比べてＦｅの濃度が低い。
【０１２３】
実施例１２の磁心を切断し、切断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により６０万倍で合金相と、合金相を繋ぐ粒界相を観察した。観察像において、粒界相の酸化物領域は、粒界相の厚み方向の中央部を含む領域と、粒界相の縁部であって合金相との界面側とで、異なる色調を呈し、層状を呈していた。隣り合う合金相を繋ぐ粒界相には、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ及びＺｒを含み、且つ、合金相よりも多くのＣｒを含む酸化物領域が生成されている。また、酸化物領域の縁部で、合金相と粒界相との界面に近い酸化物領域の縁部３０ｃでは合金相よりもＺｒが多く存在し、酸化物領域の中央部３０ａにはＺｒが殆ど存在していない。このように、ＣｒやＺｒを含む酸化物が合金相の表面を覆うことにより、熱処理時のＦｅの拡散が抑えられて比抵抗が向上したと考えられる。
【０１２４】
本実施例では、選択元素Ｍ２としてＣｒを選択した例を示したが、これに代えてＡｌを選択してもよい。ＡｌはＣｒよりもいっそうＯとの親和力が大きく、大気中のＯやバインダに含まれるＯがＦｅ基軟磁性合金粒の表面近傍のＡｌと優先的に結合し、化学的に安定なＡｌ２Ｏ３、あるいは他の非鉄金属との複合酸化物が合金相を表面に形成する。また、選択元素Ｒとして、Ｚｒに代えて又は加えて、Ｙ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆ及びＴａのうち少なくともひとつを含有しても構わない。これらの金属は、いずれもＦｅに固溶しにくいうえ、その酸化物の標準生成ギブズエネルギーの絶対値がＺｒＯ２に比べて大きいため、Ｚｒを含む場合と同様に、Ｆｅの拡散を効果的に抑える強固な酸化被膜が粒界相に生成され、磁心の比抵抗と強度が向上する。
【符号の説明】
【０１２５】
１      磁心
２０    合金相
３０    粒界相
３０ａ  酸化物領域の第１領域（中央部）
３０ｂ  酸化物領域の第２領域
３０ｃ  酸化物領域の第３領域（縁部）
【図１】
0006519754.tif 000011
【図２】
0006519754.tif 000012
【図３】
0006519754.tif 000013
【図４】
0006519754.tif 000014
【図５】
0006519754.tif 000015
【図６】
0006519754.tif 000016
【図７】
0006519754.tif 000017
【図８】
0006519754.tif 000018
【図９】
0006519754.tif 000019
【図１０】
0006519754.tif 000020
【図１１】
0006519754.tif 000021
【図１２】
0006519754.tif 000022
【図１３】
0006519754.tif 000023
【図１４】
0006519754.tif 000024