(57)【要約】【課題】高周波数下においても低鉄損を実現する圧粉磁心を製造可能な非晶質合金粉末、この非晶質合金粉末を用いて製造された高性能の圧粉磁心、この圧粉磁心を備えた高性能の磁性素子、およびこの磁性素子を備えた信頼性の高い電子機器を提供すること。【解決手段】チョークコイル（磁性素子）１０は、リング状（トロイダル形状）の圧粉磁心１１と、この圧粉磁心１１に巻き回された導線１２と、を有する。また、圧粉磁心１１は、本発明の非晶質合金粉末と結合材とを混合し、得られた混合物を成形型に供給するとともに、加圧・成形して得られたものである。また、本発明の非晶質合金粉末は、Ｆｅ、ＳｉおよびＢを含む非晶質合金で構成され、平均粒径が１μｍ以上４．５μｍ以下であり、保磁力が０．１［Ｏｅ］以上２．５［Ｏｅ］以下であり、単位質量当たりの最大磁気モーメントが１２０［ｅｍｕ／ｇ］以上２１０［ｅｍｕ／ｇ］以下であることを特徴とする。【選択図】図１
2016014162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ、ＳｉおよびＢを含む非晶質合金で構成され、
平均粒径が１μｍ以上４．５μｍ以下であり、
保磁力が０．１［Ｏｅ］以上２．５［Ｏｅ］以下であり、
単位質量当たりの最大磁気モーメントが１２０［ｅｍｕ／ｇ］以上２１０［ｅｍｕ／ｇ］以下であることを特徴とする非晶質合金粉末。
【請求項２】
当該非晶質合金粉末を用いて圧粉磁心を製造したとき、駆動周波数６００ｋＨｚ、最大磁束密度３０ｍＴにおける前記圧粉磁心の鉄損が５００［ｋＷ／ｍ３］以上１７００［ｋＷ／ｍ３］以下である請求項１に記載の非晶質合金粉末。
【請求項３】
体積基準の粒度分布において小径側から累積１０％となるときの粒径をＤ１０とし、累積５０％となるときの粒径をＤ５０とし、累積９０％となるときの粒径をＤ９０としたとき、（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０が０．５以上２以下である請求項１または２に記載の非晶質合金粉末。
【請求項４】
タップ密度が３．７ｇ／ｃｍ３以上４．３ｇ／ｃｍ３以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の非晶質合金粉末。
【請求項５】
前記非晶質合金は、Ｆｅを主成分とし、
Ｓｉを２質量％以上９質量％以下の割合で含み、
Ｂを１質量％以上５質量％以下の割合で含み、
Ｃｒを１質量％以上３質量％以下の割合で含むものである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の非晶質合金粉末。
【請求項６】
Ｆｅ、ＳｉおよびＢを含む非晶質合金で構成され、平均粒径１μｍ以上４．５μｍ以下であり、保磁力が０．１［Ｏｅ］以上２．５［Ｏｅ］以下であり、単位質量当たりの最大磁気モーメントが１２０［ｅｍｕ／ｇ］以上２１０［ｅｍｕ／ｇ］以下である非晶質合金粉末と、
前記非晶質合金粉末の粒子表面に設けられ、絶縁性を有する絶縁膜と、
を有することを特徴とする圧粉磁心。
【請求項７】
請求項６に記載の圧粉磁心を備えることを特徴とする磁性素子。
【請求項８】
請求項７に記載の磁性素子を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非晶質合金粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パソコンのようなモバイル機器の小型化・軽量化が顕著である。また、ノート型パソコンの性能は、デスクトップ型パソコンの性能と遜色ない程度まで向上が図られつつある。
【０００３】
このように、モバイル機器の小型化および高性能化を図るためには、スイッチング電源の高周波数化が必要となる。現在、スイッチング電源の駆動周波数は数１００ｋＨｚ程度まで高周波数化が進んでいるが、それに伴って、モバイル機器に内蔵されたチョークコイルやインダクター等の磁性素子の駆動周波数も高周波数化への対応が必要となる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、Ｆｅ、Ｍ（ただし、Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選ばれた少なくとも１種の元素）、Ｓｉ、Ｂ、およびＣを含む非晶質合金からなる薄帯が開示されている。また、この薄帯を積層し、打ち抜き加工等を施すことにより製造された磁心が開示されている。このような磁心により、交流磁気特性の向上が図られることが期待されている。
【０００５】
しかしながら、薄帯から製造された磁心では、磁性素子の駆動周波数がさらに高周波数化した場合、渦電流によるジュール損失（渦電流損失）の著しい増大が避けられないおそれがある。
【０００６】
かかる問題を解決するため、軟磁性粉末と結合材（バインダー）との混合物を加圧・成形した圧粉磁心が使用されている。圧粉磁心では、粒子間を絶縁することにより、電流経路が短く分断され、渦電流損失を低減することができる。
【０００７】
また、非晶質合金で構成された軟磁性粉末は、粒子自体の電気抵抗値が高くなるため、渦電流損失の抑制が図られることとなる。その結果、高周波における鉄損を低下させることができる。特にＦｅ基非晶質合金は、飽和磁束密度が高いため、磁性デバイス用の軟磁性材料として有用である。
【０００８】
例えば、特許文献２には、Ｆｅ、ＴＭ（ただし、ＴＭは、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種以上）、Ｐ、Ｂ、Ｌ（ただし、Ｌは、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗから選ばれる１種以上）、およびＳｉを含み、平均粒径１０．０μｍの非晶質軟磁性粉末を有するインダクターが開示されている。
【０００９】
ところが、最近になって、スイッチング電源の駆動周波数をさらに高める動きが加速しており、駆動周波数は１ＭＨｚを大きく超えることが予想されている。このような高周波数の駆動周波数においては、非晶質軟磁性粉末を含む圧粉磁心を用いることによる渦電流損失の低減だけでは不十分であり、渦電流損失とヒステリシス損失の双方について低減させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１８２５９４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１８４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、高周波数下においても低鉄損を実現する圧粉磁心を製造可能な非晶質合金粉末、この非晶質合金粉末を用いて製造された高性能の圧粉磁心、この圧粉磁心を備えた高性能の磁性素子、およびこの磁性素子を備えた信頼性の高い電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の非晶質合金粉末は、Ｆｅ、ＳｉおよびＢを含む非晶質合金で構成され、
平均粒径が１μｍ以上４．５μｍ以下であり、
保磁力が０．１［Ｏｅ］以上２．５［Ｏｅ］以下であり、
単位質量当たりの最大磁気モーメントが１２０［ｅｍｕ／ｇ］以上２１０［ｅｍｕ／ｇ］以下であることを特徴とする。
【００１３】
これにより、高周波数下においても低鉄損を実現する圧粉磁心を製造可能な非晶質合金粉末が得られる。
【００１４】
本発明の非晶質合金粉末では、当該非晶質合金粉末を用いて圧粉磁心を製造したとき、駆動周波数６００ｋＨｚ、最大磁束密度３０ｍＴにおける前記圧粉磁心の鉄損が５００［ｋＷ／ｍ３］以上１７００［ｋＷ／ｍ３］以下であることが好ましい。
【００１５】
これにより、当該非晶質合金粉末を用いて製造された圧粉磁心を電源回路に搭載した場合、電圧変換効率が高く、かつ発熱量の小さい電源回路を構築することができる。
【００１６】
本発明の非晶質合金粉末では、体積基準の粒度分布において小径側から累積１０％となるときの粒径をＤ１０とし、累積５０％となるときの粒径をＤ５０とし、累積９０％となるときの粒径をＤ９０としたとき、（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０が０．５以上２以下であることが好ましい。
【００１７】
これにより、非晶質合金粉末の成形密度をより高めることができる。また、粒径のバラつきが比較的小さくなるので、非晶質合金粉末を用いて製造された圧粉磁心における渦電流損失をより小さく抑えることができる。
【００１８】
本発明の非晶質合金粉末では、タップ密度が３．７ｇ／ｃｍ３以上４．３ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
【００１９】
これにより、非晶質合金粉末の充填性を特に高めることができ、高い飽和磁束密度を有する圧粉磁心が得られる。
【００２０】
本発明の非晶質合金粉末では、前記非晶質合金は、Ｆｅを主成分とし、
Ｓｉを２質量％以上９質量％以下の割合で含み、
Ｂを１質量％以上５質量％以下の割合で含み、
Ｃｒを１質量％以上３質量％以下の割合で含むものであることが好ましい。
【００２１】
これにより、高飽和磁束密度と低鉄損とを高度に両立させ得る圧粉磁心を製造可能な非晶質合金粉末が得られる。
【００２２】
本発明の圧粉磁心は、Ｆｅ、ＳｉおよびＢを含む非晶質合金で構成され、平均粒径１μｍ以上４．５μｍ以下であり、保磁力が０．１［Ｏｅ］以上２．５［Ｏｅ］以下であり、単位質量当たりの最大磁気モーメントが１２０［ｅｍｕ／ｇ］以上２１０［ｅｍｕ／ｇ］以下である非晶質合金粉末と、
前記非晶質合金粉末の粒子表面に設けられ、絶縁性を有する絶縁膜と、
を有することを特徴とする。
これにより、高周波数下においても低鉄損を実現する圧粉磁心が得られる。
【００２３】
本発明の磁性素子は、本発明の圧粉磁心を備えることを特徴とする。
これにより、高性能の磁性素子が得られる。
本発明の電子機器は、本発明の磁性素子を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の磁性素子の第１実施形態を適用したチョークコイルを示す模式図（平面図）である。
【図２】本発明の磁性素子の第２実施形態を適用したチョークコイルを示す模式図（透過斜視図）である。
【図３】本発明の磁性素子を備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の磁性素子を備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の磁性素子を備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の非晶質合金粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
［非晶質合金粉末］
本発明の非晶質合金粉末は、必要に応じて粒子表面に絶縁膜が形成され、絶縁性の結着剤を介して粒子同士を結着させるとともに所定の形状に成形されることで、圧粉磁心を製造するのに用いられる。このような圧粉磁心は、高周波数下での磁気特性に優れることから、各種の磁性素子に用いられる。
【００２７】
本発明の非晶質合金粉末は、Ｆｅ、ＳｉおよびＢが含まれる非晶質合金で構成された粉末である。非晶質合金は、比較的電気抵抗値が高く、保磁力が小さいため、高周波数下においても低鉄損を実現する圧粉磁心を製造可能な粉末の構成材料として有用である。
【００２８】
また、本発明の非晶質合金粉末は、上述した非晶質合金で構成された粉末であって、平均粒径が１μｍ以上４．５μｍ以下であり、保磁力が０．１［Ｏｅ］以上２．５［Ｏｅ］以下であり、単位質量当たりの最大磁気モーメントが１２０［ｅｍｕ／ｇ］以上２１０［ｅｍｕ／ｇ］以下であるという要素を満足する粉末である。このような非晶質合金粉末は、高周波数下においても低鉄損を実現する圧粉磁心を製造可能なものとなる。
【００２９】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明の非晶質合金粉末の平均粒径は、前述したように１μｍ以上４．５μｍ以下とされるが、好ましくは１．５μｍ以上４μｍ以下とされ、さらに好ましくは２μｍ以上３．７μｍ以下とされる。このような粒径の非晶質合金粉末を用いることにより、渦電流が流れる経路を短くすることができるので、非晶質合金粉末の粒子内において発生する渦電流損失を十分に抑制可能な圧粉磁心を製造することができる。このとき、本発明の非晶質合金粉末を単独で用いて圧粉磁心を製造するようにしてもよく、本発明の非晶質合金粉末とは別の軟磁性粉末とともに用いることで圧粉磁心を製造するようにしてもよい。その結果、圧粉磁心の充填密度を高め、圧粉磁心の飽和磁束密度や透磁率を高めることができる。なお、本発明の非晶質合金粉末と混合して用いられる別の軟磁性粉末は、非晶質合金粉末であっても、結晶質合金粉末であってもよい。また、別の軟磁性粉末の平均粒径は、本発明の非晶質合金粉末の平均粒径より小さくても大きくてもよい。
【００３０】
なお、非晶質合金粉末の平均粒径が前記下限値を下回ると、非晶質合金粉末が細かくなり過ぎるため、非晶質合金粉末の充填性が低下し、圧粉磁心の成形密度が低下するため、圧粉磁心の飽和磁束密度や透磁率が低下する。一方、非晶質合金粉末の平均粒径が前記上限値を上回ると、粒子内において発生する渦電流損失を十分に抑制することができず、圧粉磁心の鉄損が増加する。なお、非晶質合金粉末の平均粒径は、レーザー回折法により、体積基準の粒度分布において小径側から累積５０％となるときの粒径として求められる。
【００３１】
また、本発明の非晶質合金粉末の保磁力は、前述したように０．１［Ｏｅ］以上２．５［Ｏｅ］以下（７．９８［Ａ／ｍ］以上１９９［Ａ／ｍ］以下）とされるが、好ましくは０．５［Ｏｅ］以上２［Ｏｅ］以下（３９．９［Ａ／ｍ］以上１６０［Ａ／ｍ］以下）とされる。このように保磁力が小さい非晶質合金粉末を用いることにより、高周波数下であってもヒステリシス損失を十分に抑制可能な圧粉磁心を製造することができる。
【００３２】
また、非晶質合金粉末の保磁力が前記下限値を下回ると、非晶質合金粉末の製造難易度が非常に高くなり、安定的に製造することができなくなるので、粒子間で保磁力のバラつきが大きくなる。一方、非晶質合金粉末の保磁力が前記上限値を上回ると、高周波数下でヒステリシス損失が大きくなり、圧粉磁心の低鉄損化が図られなくなる。
【００３３】
なお、非晶質合金粉末の保磁力は、振動試料型磁力計（例えば、株式会社玉川製作所製、ＴＭ−ＶＳＭ１２３０−ＭＨＨＬ等）により測定することができる。
【００３４】
また、本発明の非晶質合金粉末の単位質量当たりの最大磁気モーメントは、前述したように１２０［ｅｍｕ／ｇ］以上２１０［ｅｍｕ／ｇ］以下（１２０［Ａ・ｍ２／ｋｇ］以上２１０［Ａ・ｍ２／ｋｇ］以下）とされるが、好ましくは１３０［ｅｍｕ／ｇ］以上１８０［ｅｍｕ／ｇ］以下（１３０［Ａ・ｍ２／ｋｇ］以上１８０［Ａ・ｍ２／ｋｇ］以下）とされる。このような単位質量当たりの最大磁気モーメントを有する非晶質合金粉末は、飽和磁束密度が高い圧粉磁心の製造を可能にする。圧粉磁心の飽和磁束密度を高くすることにより、同じ磁束を得る場合に圧粉磁心をより小型化することができる。また、圧粉磁心が磁気飽和し難くなるので、圧粉磁心を用いたコイルでは、より大きい電流を流すことができるようになり、性能の向上が図られる。
【００３５】
なお、非晶質合金粉末の単位質量当たりの最大磁気モーメントが前記下限値を下回ると、圧粉磁心の飽和磁束密度が低くなり、圧粉磁心の小型化が難しくなり、また、磁気飽和を生じ易くなる。一方、非晶質合金粉末の単位質量当たりの最大磁気モーメントが前記上限値を上回ると、非晶質合金粉末の製造安定性が低下する（個体差が大きくなる）おそれがある。
【００３６】
なお、非晶質合金粉末の単位質量当たりの最大磁気モーメントは、磁化測定装置（例えば、株式会社玉川製作所製、ＴＭ−ＶＳＭ１２３０−ＭＨＨＬ等）により測定することができる。
【００３７】
また、本発明の非晶質合金粉末は、前述したように非晶質合金で構成されている。非晶質合金は、原子配列が不規則であり、内部に結晶構造や結晶粒界をほとんど含まない。このため、結晶金属のように転位による変形や結晶粒界を起点とする破壊等が生じ難く、硬度が高いという特徴を有する。また、原子配列が不規則であることから、比較的電気抵抗値が高く、保磁力も小さい。
【００３８】
従来も、非晶質合金で構成された粉末は知られていたが、粒径が大きいことから、異形状の粒子が含まれており、その成形時の充填性において形状の影響が大きい。ところが、非晶質合金は前述したように硬度が高いため、成形時に粒子が塑性変形し難く、このため、圧粉成形時の「詰まり」が低下する。その結果、圧粉磁心の成形密度が低く、機械的特性や磁束密度の低下を招くという問題があった。
【００３９】
これに対し、本発明の非晶質合金粉末は、前述したように平均粒径が非常に小さいという特徴を有する。このため、異形状の粒子がほとんど含まれておらず、圧粉成形時の充填性にそれほど大きな影響が生じない。その結果、成形密度を高めつつ、圧粉磁心の機械的特性や磁束密度も高めることができる。
【００４０】
したがって、本発明の非晶質合金粉末を用いることにより、高周波数下においても低鉄損を実現するとともに、機械的特性や磁束密度が高い圧粉磁心が得られる。このような圧粉磁心は、電子機器等に搭載されることで、電子機器の性能向上を図るとともに、消費電力を削減することができる。
【００４１】
ここで、高周波数下にある圧粉磁心における鉄損には、主に保磁力に起因するヒステリシス損失と、主に電磁誘導による電流に起因する渦電流損失とがあるが、鉄損の低減にあたっては、これらの損失の双方を同時に低減させることが必要である。その一方、圧粉磁心の磁束密度が著しく低下することのないようにしなければならない。
【００４２】
本発明によれば、粒子の磁気モーメントの低下を抑えつつ、低保磁力化を図ることによって、高周波数下におけるヒステリシス損失の増大を抑制している。また、同時に、粒子の磁気モーメントの低下を抑えつつ、誘導電流の流れる経路を十分に短くするとともに、誘導電流自体を流れ難くすることによって、誘導電流のジュール損失を抑えることができるので、高周波数下における渦電流損失の増大も抑制している。
【００４３】
以上のことから、本発明の非晶質合金粉末は、高周波数下においても高磁束密度と低鉄損とを両立する圧粉磁心を製造可能なものとなる。
【００４４】
本発明の非晶質合金粉末を用いた圧粉磁心は、例えば、以下のような手順を経て製造される。
【００４５】
まず、本発明の非晶質合金粉末に対してエポキシ樹脂を２質量％の割合で添加し、造粒する。次いで、得られた造粒粉末を、成形圧力４ｔ／ｃｍ２（３９２ＭＰａ）で成形して圧粉成形体を得る。次いで、得られた圧粉成形体を１５０℃の加熱温度で３０分間、大気雰囲気中で加熱し、エポキシ樹脂を硬化させる。これにより、外径２８ｍｍ、内径１４ｍｍ、厚さ５ｍｍのリング形状をなす圧粉磁心が得られる。
【００４６】
このようにして得られた圧粉磁心は、駆動周波数６００ｋＨｚ、最大磁束密度３０ｍＴにおける鉄損が、好ましくは５００［ｋＷ／ｍ３］以上１７００［ｋＷ／ｍ３］以下とされ、より好ましくは６００［ｋＷ／ｍ３］以上１５００［ｋＷ／ｍ３］以下とされる。このような圧粉磁心は、鉄損の個体差が大きくなるのを防止しつつ、高周波数下においても十分に鉄損が小さいものとなる。このため、例えばこのような圧粉磁心を電源回路に搭載することで、電圧変換効率が高く、かつ発熱量の小さい電源回路を構築することができる。
【００４７】
なお、圧粉磁心の鉄損が前記下限値を下回ると、鉄損の個体差が大きくなるため、一定の品質の圧粉磁心を製造することが難しくなるおそれがある。一方、圧粉磁心の鉄損が前記上限値を上回ると、圧粉磁心における電磁変換の際の損失が大きくなり、例えば電源回路に搭載されたときに電圧変換効率が低下するおそれがある。
【００４８】
また、このようにして得られた圧粉磁心は、駆動周波数１ＭＨｚ、最大磁束密度３０ｍＴにおける鉄損が、好ましくは９００［ｋＷ／ｍ３］以上３５００［ｋＷ／ｍ３］以下とされ、より好ましくは１０００［ｋＷ／ｍ３］以上２８００［ｋＷ／ｍ３］以下とされる。
【００４９】
なお、圧粉磁心の鉄損を測定する際には、圧粉磁心に対して線径０．５ｍｍの導線を３０回巻いた励磁コイルと、線径０．５ｍｍの導線を３０回巻いた検出コイルと、を用いる。
【００５０】
ここで、本発明の非晶質合金粉末について、体積基準の粒度分布において小径側から累積１０％となるときの粒径をＤ１０とし、累積５０％となるときの粒径（平均粒径）をＤ５０とし、累積９０％となるときの粒径をＤ９０としたとき、（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０が０．５以上２以下であるのが好ましく、０．７以上１．５以下であるのがより好ましく、０．８以上１．３以下であるのがさらに好ましい。（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０が前記範囲内にあることで、非晶質合金粉末の成形密度をより高めることができる。また、粒径のバラつきが比較的小さくなるので、粗大粒の混入確率を特に下げることが可能になり、非晶質合金粉末を用いて製造された圧粉磁心における渦電流損失を特に小さく抑えることができる。
【００５１】
なお、Ｄ１０、Ｄ５０およびＤ９０は、いずれもレーザー回折法により取得された体積基準の粒度分布に基づいて求められる。
【００５２】
また、Ｄ１０は、特に限定されないが、０．８μｍ以上２．８μｍ以下程度であるのが好ましく、１．２μｍ以上２．３μｍ以下程度であるのがより好ましい。
【００５３】
また、Ｄ９０も、特に限定されないが、４．３μｍ以上６．５μｍ以下程度であるのが好ましく、４．７μｍ以上５．８μｍ以下程度であるのがより好ましい。
【００５４】
Ｄ１０およびＤ９０が前記範囲内であることにより、非晶質合金粉末の成形密度をさらに高めつつ、非晶質合金粉末を用いて製造された圧粉磁心における渦電流損失をさらに小さく抑えることができる。
【００５５】
なお、本発明の非晶質合金粉末について、体積基準の粒度分布において小径側から累積９９％となるときの粒径をＤ９９とすると、Ｄ９９は６．３μｍ以上９μｍ以下程度であるのが好ましく、６．５μｍ以上８．５μｍ以下程度であるのがより好ましい。Ｄ９９は、実質的に非晶質合金粉末の最大粒径に等しいと考えられるため、Ｄ９９が前記範囲内であることにより、圧粉磁心の成形密度や渦電流損失に特に大きな影響を及ぼす最大粒径相当の粒径が比較的小さくなり、圧粉磁心の低鉄損化をさらに促進することができる。
【００５６】
また、本発明の非晶質合金粉末のタップ密度は、３．７ｇ／ｃｍ３以上４．３ｇ／ｃｍ３以下とされるが、好ましくは３．８ｇ／ｃｍ３以上４．２ｇ／ｃｍ３以下とされる。このようなタップ密度の非晶質合金粉末を用いることにより、非晶質合金粉末の充填性を特に高めることができ、高い飽和磁束密度を有する圧粉磁心が得られる。なお、非晶質合金粉末のタップ密度が前記下限値を下回ると、非晶質合金粉末の粒度分布によっては、充填性が低下し、ひいては圧粉磁心の成形密度が低下して、圧粉磁心の飽和磁束密度が低下するおそれがある。一方、非晶質合金粉末のタップ密度が前記上限値を上回ると、製造難易度が非常に高くなり、安定的に製造することができなくなるため、例えば製造するたびにタップ密度のバラつきが大きくなる。その結果、圧粉磁心の飽和磁束密度が製造ロットによって安定しないという問題が生じるおそれがある。
【００５７】
なお、非晶質合金粉末のタップ密度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２５１２に規定された方法により測定することができる。
【００５８】
また、本発明の非晶質合金粉末の粒子の短径をＳ［μｍ］とし、長径をＬ［μｍ］としたとき、Ｌ／Ｓで定義されるアスペクト比の平均値は、１以上３以下程度であるのが好ましく、１以上２．５以下程度であるのがより好ましい。このようなアスペクト比の粒子を含む非晶質合金粉末は、その形状が比較的球形に近くなるので、圧粉成形された際の充填率が高められる。その結果、飽和磁束密度の高い圧粉磁心を得ることができる。
【００５９】
なお、前記長径とは、粒子の投影像においてとりうる最大長さであり、前記短径とは、その最大長さに直交する方向の最大長さである。そして、本発明の非晶質合金粉末についての粒子のアスペクト比の平均値とは、粒子のアスペクト比を１００個以上の粒子で平均した平均値のことである。
【００６０】
本発明に用いられる非晶質合金としては、特に限定されないが、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ−Ｃ系、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｎｂ系等の各種Ｆｅ基非晶質合金が挙げられる。また、用いる非晶質合金は、過冷却液体状態が比較的安定な、いわゆる金属ガラスであってもよい。なお、本明細書中では、金属ガラスも含めて非晶質合金という。
【００６１】
これらの非晶質合金の中でも、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ系およびＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ−Ｃ系のうちのいずれかが好ましく用いられ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系またはＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ−Ｃ系がより好ましく用いられる。これらの非晶質合金は、十分な低保磁力化が可能であり、かつ、溶融して粉末を製造する際の粒子形状の制御が容易である。したがって、これらの組成の非晶質合金は、本発明の非晶質合金粉末を安定的に製造可能である点で有用である。
【００６２】
また、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系およびＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ−Ｃ系の非晶質合金は、それぞれアモルファス形成能が高いため、本発明の非晶質合金粉末を特に安定的に製造可能である。また、鉄錆を発生させ難い組成であることから、湿式の製造方法においても錆の発生が抑えられ、特性に優れた非晶質合金粉末を製造することができる。そして、製造された非晶質合金粉末についても発錆が抑えられることから、耐候性に優れた圧粉磁心や磁性素子を実現することができる。
【００６３】
以下、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系およびＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ−Ｃ系の非晶質合金についてさらに詳述する。なお、以下の説明では、これらの非晶質合金を合わせて「Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ（−Ｃ）系」ともいう。
【００６４】
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系の非晶質合金は、Ｓｉを２質量％以上９質量％以下の割合で含み、Ｂを２質量％以上５質量％以下の割合で含み、Ｃｒを１質量％以上３質量％以下の割合で含み、残部がＦｅおよび不可避元素で占められた非晶質合金である。
【００６５】
また、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ−Ｃ系の非晶質合金は、前述した割合でＳｉ、ＢおよびＣｒを含み、さらにＣを０．１質量％以上１質量％以下の割合で含むとともに、残部がＦｅおよび不可避元素で占められた材料である。
【００６６】
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ（−Ｃ）系非晶質合金を構成する各元素のうち、Ｆｅ（鉄）は、最も含有率が大きい主成分である。このため、Ｆｅは、非晶質合金粉末の基本的な磁気特性や機械的特性に大きな影響を与える。また、非晶質合金の単位質量当たりの最大磁気モーメントを高めることに寄与する。
【００６７】
一方、不可避元素は、非晶質合金粉末の原料または非晶質合金粉末の製造時に意図せず混入する元素（不純物）である。不可避元素は特に限定されるものではないが、一例として、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｋ（カリウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｇａ（ガリウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ａｓ（ヒ素）、Ｓｅ（セレン）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｇ（銀）、Ｃｄ（カドミウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（錫）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｔｅ（テルル）等が挙げられる。なお、不可避元素が混入する場合、その混入量は非晶質合金の０．２質量％未満であるのが好ましく、０．１質量％以下であるのがより好ましい。
【００６８】
また、本発明の非晶質合金粉末は、不可避的に混入する微量の酸素を含んでいてもよい。その場合、酸素含有率が質量比で１０００ｐｐｍ以上８０００ｐｐｍ以下であるのが好ましく、２０００ｐｐｍ以上７０００ｐｐｍ以下であるのがより好ましく、２５００ｐｐｍ以上６０００ｐｐｍ以下であるのがさらに好ましい。酸素含有率を前記範囲内に抑えることにより、非晶質合金粉末は、低鉄損、高飽和磁束密度および耐候性を高度に両立し得る圧粉磁心を製造可能なものとなる。すなわち、酸素含有率が前記下限値を下回る場合には、非晶質合金粉末の粒径によっては、非晶質合金粉末の粒子に適度な厚さの不働態皮膜が形成されない等の理由から、Ｃｒを添加した効果が十分に発揮されないおそれがあり、一方、酸素含有率が前記上限値を上回る場合には、酸化鉄の生成量が多くなり過ぎ、その分、飽和磁束密度等が低下するおそれがある。
【００６９】
Ｓｉ（ケイ素）は、非晶質合金の透磁率を高めることに寄与する。また、一定量のＳｉを添加することにより、非晶質合金の電気抵抗値を高めることができるので、非晶質合金粉末を用いて製造された渦電流損失を抑制することができる。さらには、一定量のＳｉを添加することにより、保磁力も低下させることができる。
【００７０】
非晶質合金におけるＳｉの含有率は、２質量％以上９質量％以下であるのが好ましく、４質量％以上８．５質量％以下であるのがより好ましく、５質量％以上８質量％以下であるのがさらに好ましい。Ｓｉの含有率を前記範囲内に設定することにより、非晶質合金の透磁率と電気抵抗値とを十分に高めつつ、保磁力の小さい軟磁性粉末が得られる。なお、Ｓｉの含有率が前記下限値を下回ると、組成比によっては、透磁率が低下するおそれがある。また、組成比によっては、電気抵抗値が低下したり、保磁力が上昇したりして、鉄損が増大するおそれがある。一方、Ｓｉの含有率が前記上限値を上回ると、組成比によっては、相対的にＦｅの含有率が低下する分、飽和磁束密度が低下し、圧粉磁心の直流重畳特性が低下するおそれがある。圧粉磁心の直流重畳特性が低下すると、例えば電源回路に流すことのできる電流に制限が課せられるため、電源の効率が低下するおそれがある。また、保磁力が上昇するおそれがある。
【００７１】
Ｂ（ホウ素）は、非晶質合金の融点を低下させ、非晶質化を容易にする。このため、非晶質合金の電気抵抗値を高めることができ、非晶質合金粉末を用いて製造された渦電流損失を抑制することができる。また、保磁力を低下させることに寄与する。さらに、溶融時の粘度が低下するため、微細化および球形化が容易に図られる。その結果、粒径が小さくタップ密度の大きい非晶質合金粉末が得られる。
【００７２】
非晶質合金におけるＢの含有率は、１質量％以上５質量％以下であるのが好ましく、１．２質量％以上４．５質量％以下であるのがより好ましく、１．４質量％以上４．２質量％以下であるのがさらに好ましい。Ｂの含有率を前記範囲内に設定することにより、製造される圧粉磁心において渦電流損失とヒステリシス損失の双方を減少させつつ、非晶質合金粉末の平均粒径およびタップ密度を前記範囲内に確実に収めることができる。その結果、高飽和磁束密度と低鉄損とを両立させた圧粉磁心が得られる。なお、Ｂの含有率が前記下限値を下回ると、組成比によっては、非晶質合金の電気抵抗値を十分に高めることができず、圧粉磁心の渦電流損失が増大するとともに、保磁力を十分に低下させることができず、ヒステリシス損失が増大し、その結果、圧粉磁心の鉄損が増大するおそれがある。一方、Ｂの含有率が前記上限値を上回ると、組成比によっては、相対的にＦｅの含有率が低下する分、飽和磁束密度が低下するおそれがある。
【００７３】
Ｃｒ（クロム）は、非晶質合金の耐食性を向上させるよう作用する。すなわち、Ｃｒの酸化物（Ｃｒ２Ｏ３等）を主とする不働態皮膜が粒子表面に形成されることにより、粒子の耐食性が向上する。耐食性の向上によってＦｅの経時的な酸化が抑えられるため、Ｆｅの酸化に伴う磁気特性の低下、例えば飽和磁束密度の低下を防止することができる。特に、本発明の非晶質合金粉末は、平均粒径が極めて小さいため、粒子表面に酸化鉄が形成された場合、粒子における酸化鉄の体積比が従来よりも相対的に大きくなり、飽和磁束密度への影響が大きくなるおそれがある。したがって、このようなＦｅの酸化を抑えることにより、小径化しても飽和磁束密度の低下を最小限に抑えることができる。
【００７４】
一方、耐食性の高い不働態皮膜の形成により、粒子表面に強固な絶縁性皮膜が形成されることとなる。このため、粒子間の電気抵抗値を高め易くなり、渦電流の流れる経路をより小さく分断することができる。その結果、渦電流損失の小さい圧粉磁心を製造可能な非晶質合金粉末が得られる。
【００７５】
非晶質合金におけるＣｒの含有率は、１質量％以上３質量％以下であるのが好ましく、１．５質量％以上２．５質量％以下であるのがより好ましい。Ｃｒの含有率を前記範囲内に設定することにより、十分な耐食性を備えた非晶質合金粉末が得られるとともに、鉄損が十分に小さい圧粉磁心を製造可能な非晶質合金粉末が得られる。なお、Ｃｒの含有率が前記下限値を下回ると、組成比によっては、非晶質合金粉末に形成される不働態皮膜の厚さや形成領域が不十分となり、耐食性が低下するとともに、酸化鉄が多く生成される分、飽和磁束密度が低下するおそれがある。一方、Ｃｒの含有率が前記上限値を上回ると、組成比によっては、非晶質化が阻害され、電気抵抗値が低下するとともに保磁力が上昇するため、圧粉磁心の鉄損が増大するおそれがある。また、相対的にＦｅの含有率が低下する分、飽和磁束密度が低下するおそれがある。
【００７６】
Ｃ（炭素）は、非晶質合金の溶融時の粘性を下げ、非晶質化を容易にする。このため、非晶質合金の電気抵抗値を高めることができ、非晶質合金粉末を用いて製造された圧粉磁心の渦電流損失を抑制することができる。また、保磁力を低下させることに寄与する。さらに、微細化および球形化が容易に図られるので、粒径が小さくタップ密度の大きい非晶質合金粉末が得られる。
【００７７】
非晶質合金におけるＣの含有率は、０．１質量％以上１質量％以下であるのが好ましく、０．３質量％以上０．８質量以下であるのがより好ましい。Ｃの含有率を前記範囲内に設定することにより、製造される圧粉磁心において渦電流損失とヒステリシス損失の双方を減少させつつ、非晶質合金粉末の平均粒径およびタップ密度を前記範囲内に確実に収めることができる。その結果、高飽和磁束密度と低鉄損とを両立させた圧粉磁心が得られる。なお、Ｃの含有率が前記下限値を下回ると、組成比によっては、非晶質合金の電気抵抗値を十分に高めることができず、渦電流損失が増大するとともに、保磁力を十分に低下させることができず、ヒステリシス損失が増大し、その結果、圧粉磁心の鉄損が増大するおそれがある。一方、Ｃの含有率が前記上限値を上回ると、組成比によっては、相対的にＦｅの含有率が低下する分、飽和磁束密度が低下するおそれがある。
【００７８】
なお、Ｃｒの含有率に対するＣの含有率の割合（Ｃ／Ｃｒ）は、０．０５質量％以上１質量％以下であるのが好ましく、０．１質量％以上０．８質量％以下であるのがより好ましく、０．２質量％以上０．７質量％以下であるのがさらに好ましい。Ｃｒの含有率に対するＣの含有率の割合を前記範囲内に設定することで、非晶質化度が低下するのを抑えつつ、高い磁気モーメントと高い球形度とを両立させることができる。その結果、非晶質合金粉末の保磁力を十分に低くするとともに、圧粉磁心の飽和磁束密度を十分に高めることができる。したがって、Ｃｒの含有率に対するＣの含有率の割合が前記下限値を下回ったり、前記上限値を上回ったりすると、Ｃｒの含有率とＣの含有率とのバランスが崩れるため、非晶質化度が低下したり、磁気モーメントを十分に高めることができなかったり、球形度が低下したりするおそれがある。
【００７９】
また、Ｃｒの含有率とＣの含有率との和（Ｃｒ＋Ｃ）は、１．８質量％以上４．３質量％以下であるのが好ましく、２質量％以上４質量％以下であるのがより好ましく、２．２質量％以上３．５質量％以下であるのがさらに好ましい。Ｃｒの含有率とＣの含有率との和を前記範囲内に設定することで、非晶質化度および耐食性を高めつつ、磁気モーメントを高めることができる。その結果、低鉄損と高飽和磁束密度とを両立する圧粉磁心が得られる。
【００８０】
以上、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ（−Ｃ）系非晶質合金について説明したが、上記各元素の組成比や各元素が担う役割は、他の組成の非晶質合金、例えばＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｂ系等においても同様である。
【００８１】
また、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ（−Ｃ）系非晶質合金は、必要に応じてＭｎを含んでいてもよい。この場合、Ｍｎの含有率は、１質量％以上３質量％以下であるのが好ましく、１．５質量％以上２．５質量％以下であるのがより好ましい。これにより、透磁率をより高めるとともに、保磁力をより下げることができる。なお、Ｍｎを添加する場合、Ｓｉ、ＢおよびＣｒの添加量が、それぞれ前述した範囲を下回ってもよい。その場合であっても、Ｍｎを添加したことにより、上述したような効果が発揮されるとともに、Ｓｉ、ＢおよびＣｒの減少に伴う効果の希薄化を最小限に留めることができる。
【００８２】
なお、非晶質合金の組成比は、例えば、ＪＩＳ  Ｇ  １２５７に規定された原子吸光法、ＪＩＳ  Ｇ  １２５８に規定されたＩＣＰ発光分析法、ＪＩＳ  Ｇ  １２５３に規定されたスパーク発光分析法、ＪＩＳ  Ｇ  １２５６に規定された蛍光Ｘ線分析法、ＪＩＳ  Ｇ  １２１１〜Ｇ  １２３７に規定された重量・滴定・吸光光度法等により特定することができる。具体的には、例えばＳＰＥＣＴＲＯ社製固体発光分光分析装置（スパーク発光分析装置、モデル：ＳＰＥＣＴＲＯＬＡＢ、タイプ：ＬＡＶＭＢ０８Ａ）や、（株）リガク製ＩＣＰ装置（ＣＩＲＯＳ１２０型）が挙げられる。
【００８３】
また、Ｃ（炭素）およびＳ（硫黄）の特定に際しては、特に、ＪＩＳ  Ｇ  １２１１に規定された酸素気流燃焼（高周波誘導加熱炉燃焼）−赤外線吸収法も用いられる。具体的には、ＬＥＣＯ社製炭素・硫黄分析装置、ＣＳ−２００が挙げられる。
【００８４】
さらに、Ｎ（窒素）およびＯ（酸素）の特定に際しては、特に、ＪＩＳ  Ｇ  １２２８に規定された鉄および鋼の窒素定量方法、ＪＩＳ  Ｚ  ２６１３に規定された金属材料の酸素定量方法も用いられる。具体的には、ＬＥＣＯ社製酸素・窒素分析装置、ＴＣ−３００／ＥＦ−３００が挙げられる。
【００８５】
また、Ｘ線回折法を用いることにより、粉末の構成材料が非晶質であるか否かを特定することができる。一般的には明瞭な回折ピークが認められない場合、非晶質であると特定することができる。
【００８６】
また、本発明の非晶質合金粉末は、粒子断面の中心部のビッカース硬度が、８５０以上２０００以下であるのが好ましく、９００以上１８００以下であるのがより好ましい。このような硬度の粒子で構成された非晶質合金粉末は、高硬度ではあるものの、成形時にはわずかに塑性変形可能であり、非晶質合金粉末の充填性を高めるのに寄与する。したがって、ビッカース硬度が前記下限値を下回ると、非晶質合金の組成にもよるが、粒子が変形し易くなるため、充填性は上がるものの、粒子表面に絶縁膜を形成したとき、粒子の変形に伴って絶縁膜が破れるおそれがある。その結果、圧粉磁心の渦電流損失が増大するおそれがある。一方、ビッカース硬度が前記上限値を上回ると、非晶質合金の組成にもよるが、非晶質合金粉末の成形時に塑性変形し難くなるので、非晶質合金粉末の充填性が低下し、圧粉磁心の飽和磁束密度が低下するおそれがある。
【００８７】
なお、粒子断面の中心部とは、粒子の最大長さである長軸を通過するように粒子を切断したとき、その切断面上の長軸の中点にあたる部位である。また、中心部のビッカース硬度は、マイクロビッカース硬さ試験機により測定することができる。
【００８８】
［非晶質合金粉末の製造方法］
本発明の非晶質合金粉末は、例えば、アトマイズ法（例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等）、粉砕法等の各種粉末化法により製造される。
【００８９】
このうち、本発明の非晶質合金粉末は、アトマイズ法により製造されたものであるのが好ましく、水アトマイズ法または高速回転水流アトマイズ法により製造されたものであるのがより好ましい。アトマイズ法は、溶融金属（溶湯）を、高速で噴射された流体（液体または気体）に衝突させることにより、微粉化するとともに冷却して、金属粉末（非晶質合金粉末）を製造する方法である。非晶質合金粉末をこのようなアトマイズ法によって製造することにより、極めて微小な粉末を効率よく製造することができる。また、得られる粉末の粒子形状が表面張力の作用により球形状に近くなる。このため、圧粉磁心を製造したとき充填率の高いものが得られる。すなわち、透磁率および飽和磁束密度の高い圧粉磁心を製造可能な非晶質合金粉末を得ることができる。
【００９０】
なお、アトマイズ法として、水アトマイズ法を用いた場合、溶融金属に向けて噴射される水（以下、「アトマイズ水」という。）の圧力は、特に限定されないが、好ましくは７５ＭＰａ以上１２０ＭＰａ以下（７５０ｋｇｆ／ｃｍ２以上１２００ｋｇｆ／ｃｍ２以下）程度とされ、より好ましくは、９０ＭＰａ以上１２０ＭＰａ以下（９００ｋｇｆ／ｃｍ２以上１２００ｋｇｆ／ｃｍ２以下）程度とされる。
【００９１】
また、アトマイズ水の水温も、特に限定されないが、好ましくは１℃以上２０℃以下程度とされる。
【００９２】
また、アトマイズ水に加える圧力は、特に限定されないものの、好ましくは５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下程度とされる。
【００９３】
さらに、アトマイズ水は、溶湯の落下経路上に頂点を有し、外径が下方に向かって漸減するような円錐状に噴射される場合が多い。この場合、アトマイズ水が形成する円錐の頂角θは、１０°以上４０°以下程度であるのが好ましく、１５°以上３５°以下程度であるのがより好ましい。これにより、前述したような組成の非晶質合金粉末を、確実に製造することができる。
【００９４】
また、水アトマイズ法（特に高速回転水流アトマイズ法）によれば、とりわけ速く溶湯を冷却することができる。このため、広い合金組成において非晶質化度の高い非晶質合金粉末が得られる。
【００９５】
また、アトマイズ法において溶湯を冷却する際の冷却速度は、１×１０４℃／ｓ以上であるのが好ましく、１×１０５℃／ｓ以上であるのがより好ましい。このような急速な冷却により、溶湯の状態における原子配列、すなわち、各種の原子が均一に混じり合った状態が保存されたまま固化に至るので、とりわけ非晶質化度の高い非晶質合金粉末が得られるとともに、非晶質合金粉末の粒子間における組成比のバラつきが抑えられることとなる。その結果、均質で保磁力の小さい非晶質合金粉末が得られる。
【００９６】
また、非晶質合金の原料を溶融する際、その溶融温度は非晶質合金の融点Ｔｍに対し、Ｔｍ＋２０℃以上Ｔｍ＋２００℃以下程度に設定されるのが好ましく、Ｔｍ＋５０℃以上Ｔｍ＋１５０℃以下程度に設定されるのがより好ましい。これにより、溶融金属を流体に衝突させて微粉化する際、小径化と非晶質化とを高度に両立させることができ、小径で保磁力が小さい非晶質合金粉末を確実に製造することができる。
【００９７】
また、上述したような方法で製造された後、非晶質合金粉末に対しては必要に応じて焼鈍処理を施すようにしてもよい。この焼鈍処理における加熱条件は、非晶質合金材料における結晶化温度をＴｘ［℃］としたとき、加熱温度をＴｘ−２５０℃以上Ｔｘ−１００℃未満としたとき、加熱時間を５分以上１２０分以下にするのが好ましく、加熱温度をＴｘ−１００℃以上Ｔｘ未満としたとき、加熱時間を１０分以上６０分以下にするのがより好ましい。このような加熱条件で焼鈍処理を施すことにより、非晶質合金で構成された非晶質合金粉末が焼鈍され、粉末製造時に生じた急冷凝固による残留応力を緩和することができる。これにより、残留応力に伴う非晶質合金粉末の歪みが緩和され、保磁力を十分に小さくすることができる。
【００９８】
なお、このようにして得られた非晶質合金粉末に対し、必要に応じて分級を行ってもよい。分級の方法としては、例えば、ふるい分け分級、慣性分級、遠心分級、風力分級のような乾式分級、沈降分級のような湿式分級等が挙げられる。
また、必要に応じて、得られた非晶質合金粉末を造粒するようにしてもよい。
【００９９】
さらには、必要に応じて、得られた非晶質合金粉末の各粒子表面に絶縁膜を成膜するようにしてもよい。この絶縁膜の構成材料としては、例えば、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸カドミウムのようなリン酸塩、ケイ酸ナトリウムのようなケイ酸塩（水ガラス）等の無機材料等が挙げられる。また、後述する結合材の構成材料として列挙した有機材料から適宜選択されたものであってもよい。
【０１００】
［圧粉磁心および磁性素子］
本発明の磁性素子は、チョークコイル、インダクター、ノイズフィルター、リアクトル、トランス、モーター、アクチュエーター、電磁弁、発電機のように、磁心を備えた各種磁性素子に適用可能である。また、本発明の圧粉磁心は、これらの磁性素子が備える磁心に適用可能である。
【０１０１】
以下、磁性素子の一例として、２種類のチョークコイルを代表に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の磁性素子の第１実施形態を適用したチョークコイルについて説明する。
【０１０２】
図１は、本発明の磁性素子の第１実施形態を適用したチョークコイルを示す模式図（平面図）である。
【０１０３】
図１に示すチョークコイル１０は、リング状（トロイダル形状）の圧粉磁心１１と、この圧粉磁心１１に巻き回された導線１２と、を有する。このようなチョークコイル１０は、一般に、トロイダルコイルと称される。
【０１０４】
圧粉磁心（本発明の圧粉磁心）１１は、本発明の非晶質合金粉末と結合材（バインダー）と有機溶媒とを混合し、得られた混合物を成形型に供給するとともに、加圧・成形して得られたものである。
【０１０５】
圧粉磁心１１の作製に用いられる結合材の構成材料としては、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等の有機材料、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸カドミウムのようなリン酸塩、ケイ酸ナトリウムのようなケイ酸塩（水ガラス）等の無機材料等が挙げられるが、特に、熱硬化性ポリイミドまたはエポキシ系樹脂が好ましい。これらの樹脂材料は、加熱されることによって容易に硬化するとともに、耐熱性に優れたものである。したがって、圧粉磁心１１の製造容易性および耐熱性を高めることができる。
【０１０６】
また、非晶質合金粉末に対する結合材の割合は、作製する圧粉磁心１１の目的とする飽和磁束密度や機械的特性、許容される渦電流損失等に応じて若干異なるが、０．５質量％以上５質量％以下程度であるのが好ましく、１質量％以上３質量％以下程度であるのがより好ましい。これにより、非晶質合金粉末の各粒子同士を確実に絶縁しつつ、圧粉磁心１１の密度をある程度確保して、圧粉磁心１１の飽和磁束密度や透磁率が著しく低下するのを防止することができる。その結果、より飽和磁束密度および透磁率が高く、かつ、より低鉄損の圧粉磁心１１が得られる。
【０１０７】
また、有機溶媒としては、結合材を溶解し得るものであれば特に限定されないが、例えば、トルエン、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、クロロホルム、酢酸エチル等の各種溶媒が挙げられる。
【０１０８】
なお、前記混合物中には、必要に応じて、任意の目的で各種添加剤を添加するようにしてもよい。
【０１０９】
以上のような結合材により、非晶質合金粉末の粒子同士が結着されるとともに絶縁される。これにより、圧粉磁心１１に高周波数で変化する磁場を付与しても、この磁場変化に対する電磁誘導で発生する起電力に伴う誘導電流は、各粒子中の比較的短い経路にしか流れない。このため、この誘導電流によるジュール損失（渦電流損失）を小さく抑えることができる。また、各粒子の保磁力は小さいので、ヒステリシス損失を小さく抑えることもできる。
【０１１０】
一方、導線１２の構成材料としては、導電性の高い材料が挙げられ、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ等を含む金属材料が挙げられる。
【０１１１】
なお、導線１２の表面に、絶縁性を有する表面層を備えているのが好ましい。これにより、圧粉磁心１１と導線１２との短絡を確実に防止することができる。かかる表面層の構成材料としては、例えば、各種樹脂材料等が挙げられる。
【０１１２】
次に、チョークコイル１０の製造方法について説明する。
まず、本発明の非晶質合金粉末と、結合材と、各種添加剤と、有機溶媒とを混合し、混合物を得る。
【０１１３】
次いで、混合物を乾燥させて塊状の乾燥体を得た後、この乾燥体を粉砕することにより、造粒粉末を形成する。
【０１１４】
次に、この造粒粉末を、作製すべき圧粉磁心の形状に成形し、成形体を得る。
この場合の成形方法としては、特に限定されないが、例えば、プレス成形、押出成形、射出成形等の方法が挙げられる。なお、この成形体の形状寸法は、以後の成形体を加熱した際の収縮分を見込んで決定される。また、プレス成形の場合の成形圧力は、１ｔ／ｃｍ２（９８ＭＰａ）以上１０ｔ／ｃｍ２（９８１ＭＰａ）以下程度とされる。
【０１１５】
次に、得られた成形体を加熱することにより、結合材を硬化させ、圧粉磁心１１を得る。このとき、加熱温度は、結合材の組成等に応じて若干異なるものの、結合材が有機材料で構成されている場合、好ましくは１００℃以上５００℃以下程度とされ、より好ましくは１２０℃以上２５０℃以下程度とされる。また、加熱時間は、加熱温度に応じて異なるものの、０．５時間以上５時間以下程度とされる。
【０１１６】
以上により、本発明の非晶質合金粉末を加圧・成形してなる圧粉磁心１１、および、かかる圧粉磁心１１の外周面に沿って導線１２を巻き回してなるチョークコイル（本発明の磁性素子）１０が得られる。かかるチョークコイル１０は、高周波数下での鉄損が小さいものとなる。
【０１１７】
また、本発明の非晶質合金粉末によれば、磁気特性に優れた圧粉磁心１１を容易に得ることができる。これにより、圧粉磁心１１の磁束密度の向上や、それに伴うチョークコイル１０の小型化や定格電流の増大、発熱量の低減を容易に実現することができる。すなわち、高性能のチョークコイル１０が得られる。
【０１１８】
なお、圧粉磁心１１の形状は、上述したリング状に限定されず、例えばリングの一部が欠損した形状であってもよく、棒状であってもよい。
【０１１９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の磁性素子の第２実施形態を適用したチョークコイルについて説明する。
【０１２０】
図２は、本発明の磁性素子の第２実施形態を適用したチョークコイルを示す模式図（透過斜視図）である。
【０１２１】
以下、第２実施形態に係るチョークコイルについて説明するが、以下の説明では、前記第１実施形態に係るチョークコイルとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１２２】
本実施形態に係るチョークコイル２０は、図２に示すように、コイル状に成形された導線２２を、圧粉磁心２１の内部に埋設してなるものである。すなわち、チョークコイル２０は、導線２２を圧粉磁心２１でモールドしてなる。
【０１２３】
このような形態のチョークコイル２０は、比較的小型のものが容易に得られる。そして、このような小型のチョークコイル２０を製造するにあたって、飽和磁束密度および透磁率が大きく、かつ、損失の小さい圧粉磁心２１を用いることにより、小型であるにもかかわらず、大電流に対応可能な低損失・低発熱のチョークコイル２０が得られる。
【０１２４】
また、導線２２が圧粉磁心２１の内部に埋設されているため、導線２２と圧粉磁心２１との間に隙間が生じ難い。このため、圧粉磁心２１の磁歪による振動を抑制し、この振動に伴う騒音の発生を抑制することもできる。
【０１２５】
以上のような本実施形態にかかるチョークコイル２０を製造する場合、まず、成形型のキャビティ内に導線２２を配置するとともに、キャビティ内を本発明の非晶質合金粉末で充填する。すなわち、導線２２を包含するように、非晶質合金粉末を充填する。
【０１２６】
次に、導線２２とともに、非晶質合金粉末を加圧して成形体を得る。
次いで、前記第１実施形態と同様に、この成形体に熱処理を施す。これにより、チョークコイル２０が得られる。
【０１２７】
［電子機器］
次いで、本発明の磁性素子を備える電子機器（本発明の電子機器）について、図３〜図５に基づき、詳細に説明する。
【０１２８】
図３は、本発明の磁性素子を備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、例えばスイッチング電源用のチョークコイルやインダクター、モーター等の磁性素子１０００が内蔵されている。
【０１２９】
図４は、本発明の磁性素子を備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、例えばインダクター、ノイズフィルター、モーター等の磁性素子１０００が内蔵されている。
【０１３０】
図５は、本発明の磁性素子を備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【０１３１】
ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて撮像した画像を表示する構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
【０１３２】
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ１３００にも、例えばインダクター、ノイズフィルター等の磁性素子１０００が内蔵されている。
【０１３３】
なお、本発明の磁性素子を備える電子機器は、図３のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図４の携帯電話機、図５のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、移動体制御機器類（例えば、自動車駆動用制御機器等）、フライトシミュレーター等に適用することができる。
【０１３４】
以上、本発明の非晶質合金粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１３５】
例えば、前記実施形態では、本発明の非晶質合金粉末の用途例として圧粉磁心を挙げて説明したが、用途例はこれに限定されず、例えば磁性流体、磁気遮蔽シート、磁気ヘッド等の磁性デバイスであってもよい。
【０１３６】
また、圧粉磁心や磁性素子の形状も、図示したものに限定されず、いかなる形状であってもよい。
【実施例】
【０１３７】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．圧粉磁心およびチョークコイルの製造
（サンプルＮｏ．１）
［１］まず、原材料を高周波誘導炉で溶融するとともに、水アトマイズ法により粉末化して非晶質合金粉末を得た。このとき、アトマイズ水に加える圧力を１００ＭＰａとした。また、原材料の溶融温度を融点より１５０℃高い温度とした。次いで、得られた非晶質合金粉末について、風力分級機により分級を行った。得られた非晶質合金粉末の合金組成を表１に示す。なお、合金組成の特定には、ＳＰＥＣＴＲＯ社製固体発光分光分析装置（スパーク発光分析装置）、モデル：ＳＰＥＣＴＲＯＬＡＢ、タイプ：ＬＡＶＭＢ０８Ａを用いた。また、Ｃ（炭素）の定量分析には、ＬＥＣＯ社製炭素・硫黄分析装置、ＣＳ−２００を用いた。また、Ｏ（酸素）の定量分析には、ＬＥＣＯ社製酸素・窒素分析装置、ＴＣ−３００／ＥＦ−３００を用いた。
【０１３８】
［２］次に、分級後の非晶質合金粉末について、粒度分布測定を行った。なお、この測定は、レーザー回折方式の粒度分布測定装置（マイクロトラック、ＨＲＡ９３２０−Ｘ１００  日機装株式会社製）により行った。そして、粒度分布から非晶質合金粉末のＤ１０、Ｄ５０（平均粒径）、Ｄ９０およびＤ９９を求めた。また、併せて、非晶質合金粉末のタップ密度を測定した。測定結果を表２に示す。
【０１３９】
［３］次に、得られた非晶質合金粉末と、エポキシ樹脂（結合材）、トルエン（有機溶媒）とを混合して、混合物を得た。なお、エポキシ樹脂の添加量は、非晶質合金粉末１００質量部に対して２質量部とした。
【０１４０】
［４］次に、得られた混合物を撹拌したのち、短時間乾燥させ、塊状の乾燥体を得た。次いで、この乾燥体を、目開き４００μｍのふるいにかけ、乾燥体を粉砕して、造粒粉末を得た。得られた造粒粉末を５０℃で１時間乾燥させた。
【０１４１】
［５］次に、得られた造粒粉末を、成形型に充填し、下記の成形条件に基づいて成形体を得た。
【０１４２】
＜成形条件＞
・成形方法    ：プレス成形
・成形体の形状：リング状
・成形体の寸法：外径２８ｍｍ、内径１４ｍｍ、厚さ５ｍｍ
・成形圧力    ：４ｔ／ｃｍ２（３９２ＭＰａ）
【０１４３】
［６］次に、成形体を、大気雰囲気中において、温度１５０℃で０．５時間加熱して、結合材を硬化させた。これにより、圧粉磁心を得た。
【０１４４】
［７］次に、得られた圧粉磁心を用い、以下の作製条件に基づいて、図１に示すチョークコイル（磁性素子）を作製した。
【０１４５】
＜コイル作製条件＞
・導線の構成材料：Ｃｕ
・導線の線径    ：０．５ｍｍ
・巻き数        ：励磁コイル側３０ターン、検出コイル側３０ターン
【０１４６】
（サンプルＮｏ．２〜２５）
非晶質合金粉末として表１に示すものをそれぞれ用いるようにした以外は、サンプルＮｏ．１と同様にして圧粉磁心を得るとともに、この圧粉磁心を用いてチョークコイルを得た。
【０１４７】
【表１】
2016014162.tif 000003
【０１４８】
なお、表１においては、各サンプルＮｏ．の非晶質合金粉末のうち、本発明に相当するものについては「実施例」、本発明に相当しないものについては「比較例」と示した。
【０１４９】
２．非晶質合金粉末、圧粉磁心およびチョークコイルの評価
２．１  非晶質合金粉末の粒子のアスペクト比の測定
各実施例および各比較例で得られた非晶質合金粉末について、走査型電子顕微鏡により観察し、観察像を得た。次いで、得られた観察像から、１００個の粒子の像の長径と短径とを測定するとともに、長径／短径で定義されるアスペクト比を求めた。そして、１００個のデータの平均値を求めた。
【０１５０】
その結果、サンプルＮｏ．１〜２２で得られた非晶質合金粉末の粒子およびサンプルＮｏ．２５で得られた粒子は、いずれもアスペクト比の平均値が１以上２．５以下であった。
【０１５１】
一方、サンプルＮｏ．２３、２４で得られた粉末の粒子は、いずれもアスペクト比の平均値が３を超えていた。
【０１５２】
２．２  非晶質合金粉末の磁気特性の測定
各実施例および各比較例で得られた非晶質合金粉末について、それぞれの保磁力および単位質量当たりの最大磁気モーメントを以下の測定条件に基づいて測定した。
【０１５３】
＜保磁力および単位質量当たりの最大磁気モーメントの測定条件＞
・測定装置    ：磁化測定装置（株式会社玉川製作所製ＶＳＭシステム、ＴＭ−ＶＳＭ１２３０−ＭＨＨＬ）
【０１５４】
２．３  圧粉磁心の成形密度の測定
各実施例および各比較例で得られた圧粉磁心について、アルキメデス法（ＪＩＳ  Ｚ  ２５０１に規定）に準じた方法により成形密度を測定した。そして、測定された成形密度から、非晶質合金の真密度に対する相対密度を算出し、以下の評価基準にしたがって評価した。
【０１５５】
＜成形密度の評価基準＞
Ａ：成形密度が６６％以上である
Ｂ：成形密度が６４％以上６６％未満である
Ｃ：成形密度が６２％以上６４％未満である
Ｄ：成形密度が６０％以上６２％未満である
Ｅ：成形密度が５８％以上６０％未満である
Ｆ：成形密度が５８％未満である
【０１５６】
２．４  チョークコイルの磁気特性の測定
各実施例および各比較例で得られたチョークコイルについて、それぞれの透磁率μ’、鉄損（コアロスＰｃｖ）および最大磁束密度を以下の測定条件に基づいて測定した。
【０１５７】
＜鉄損の測定条件＞
・測定周波数  ：６００ｋＨｚ、１ＭＨｚ
・最大磁束密度：３０ｍＴ
・透磁率μ’  ：１８
・測定装置    ：交流磁気測定装置（Ｂ−Ｈアナライザー  ＩＷＡＴＳＵ  ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＳＹ−８２３２）
【０１５８】
＜透磁率μ’の測定条件＞
・測定装置    ：インピーダンスアナライザー（ＨＥＷＬＥＴＴ  ＰＡＣＫＡＲＤ  ４１９４Ａ）
【０１５９】
＜最大磁束密度の測定条件＞
・測定装置    ：交流磁気測定装置（Ｂ−Ｈアナライザー  ＩＷＡＴＳＵ  ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＳＹ−８２３２）
【０１６０】
そして、測定した最大磁束密度について、以下の評価基準にしたがって評価した。なお、評価にあたっては、サンプルＮｏ．２３で得られた圧粉磁心の最大磁束密度を１としたときの相対値を算出し、その相対値を以下の評価基準に当てはめることにより行った。
【０１６１】
＜最大磁束密度の評価基準＞
Ａ：相対値が１．１０以上である
Ｂ：相対値が１．０６以上１．１０未満である
Ｃ：相対値が１．０２以上１．０６未満である
Ｄ：相対値が０．９８以上１．０２未満である
Ｅ：相対値が０．９４以上０．９８未満である
Ｆ：相対値が０．９４未満である
【０１６２】
２．５  圧粉磁心の耐食性の評価
各実施例および各比較例で得られた圧粉磁心を、それぞれの高温高湿環境下に放置した。そして、放置後の圧粉磁心の外観を観察することにより、圧粉磁心の耐食性を評価した。
【０１６３】
なお、高温高圧環境の作製は恒温恒湿機（大研理化学器械製）で行い、温度８５℃、相対湿度９０％とした。この高温高湿環境下に圧粉磁心を入れ、５日間経過後の外観を試験前のものと比較し、以下の評価基準にしたがって評価した。
【０１６４】
＜耐食性の評価基準＞
Ａ：さびが発生した面積が表面積の１％未満である
Ｂ：表面積の１％以上１０％未満にさびの発生が認められる
Ｃ：表面積の１０％以上２５％未満にさびの発生が認められる
Ｄ：表面積の２５％以上５０％未満にさびの発生が認められる
Ｅ：表面積の５０％以上にさびの発生が認められる
【０１６５】
２．６  圧粉磁心の抗折性の評価
各実施例および各比較例で得られた非晶質合金粉末を用い、前述した圧粉磁心の製造方法と同様の方法で、抗折試験用テストピースを作製した。抗折試験用テストピースの寸法は、幅１２．７ｍｍ、長さ３１、７５ｍｍ、厚さ５ｍｍの直方体形状とした。
【０１６６】
次いで、室温下にて、テストピースの３点曲げ試験を行い、以下の評価基準にしたがって評価した。
【０１６７】
＜抗折性の評価基準＞
Ａ：３点曲げ強さが８０ＭＰａ以上
Ｂ：３点曲げ強さが６５ＭＰａ以上８０ＭＰａ未満
Ｃ：３点曲げ強さが５０ＭＰａ以上６５ＭＰａ未満
Ｄ：３点曲げ強さが３５ＭＰａ以上５０ＭＰａ未満
Ｅ：３点曲げ強さが３５ＭＰａ未満
【０１６８】
以上の評価結果をそれぞれ表２、３に示す。なお、表２、３では、各サンプルＮｏ．のうち、本発明に相当するものを「実施例」とし、本発明に相当しないものを「比較例」としている。
【０１６９】
【表２】
2016014162.tif 000004
【０１７０】
【表３】
2016014162.tif 000005
【０１７１】
表２、３から明らかなように、各実施例で得られたチョークコイルは、鉄損が特に低く、また、最大磁束密度が十分に高いものであった。したがって、本発明の非晶質合金粉末は、高飽和磁束密度と低鉄損とを両立し得る圧粉磁心を製造可能なものであると認められる。
【符号の説明】
【０１７２】
１０、２０……チョークコイル
１１、２１……圧粉磁心
１２、２２……導線
１００……表示部
１０００……磁性素子
１１００……パーソナルコンピューター
１１０２……キーボード
１１０４……本体部
１１０６……表示ユニット
１２００……携帯電話機
１２０２……操作ボタン
１２０４……受話口
１２０６……送話口
１３００……ディジタルスチルカメラ
１３０２……ケース
１３０４……受光ユニット
１３０６……シャッターボタン
１３０８……メモリー
１３１２……ビデオ信号出力端子
１３１４……入出力端子
１４３０……テレビモニター
１４４０……パーソナルコンピューター
【図１】
2016014162.tif 000006
【図２】
2016014162.tif 000007
【図３】
2016014162.tif 000008
【図４】
2016014162.tif 000009
【図５】
2016014162.tif 000010