磁芯、线圈部件以及磁芯的制造方法技术

本发明专利技术的磁芯具有含有由含有M1、Si以及R的Fe基软磁性合金粒子形成的合金相(20)、该合金相(20)通过晶界相(30)连接的组织，其中，M1是Al和Cr这两种元素，R是选自于由Y、Zr、Nb、La、Hf以及Ta所组成的组中的至少一种元素。在晶界相(30)生成含有Fe、M1、Si以及R并且含有以质量比计比合金相(20)多的Al的氧化物区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】技术区域本专利技术涉及具有含有粒状的合金相的组织的磁芯、使用了该磁芯的线圈部件和该磁芯的制造方法。
技术介绍
以往而言，在家电设备、工业设备、车辆等各种各样的用途中，使用感应器、变压器、扼流圈等线圈部件。线圈部件具有磁芯(磁心)和在该磁芯实施绕线而成的线圈，对于该磁芯而言，广泛利用磁性特性、形状自由度、价格优异的铁氧体磁芯。近年来，随着电子设备等的电源装置向小型化的推进，对小型、低高度且大电流下也能够使用的线圈部件的要求越来越强烈，相比于铁氧体磁芯，更趋向采用使用了饱和磁通密度高的金属系磁性粉末的磁芯。作为金属系磁性粉末，例如，已知纯Fe、Fe-Si系、Fe-Al-Si系、Fe-Cr-Si系等Fe基磁性合金粒子。Fe基磁性合金的饱和磁通密度为，例如，1T以上，使用了Fe基磁性合金的磁芯即使小型化也具有优异的直流叠加特性。另一方面，该磁芯由于大量含有Fe，所以电阻率小，涡流损耗大，因此，认为在大于100kHz的高频用途中，如果不使用树脂、玻璃等绝缘物包覆合金粒子，则难以使用。但是，对于这种通过绝缘物结合了Fe基磁性合金粒子的磁芯而言，存在由于该绝缘物的影响，强度比铁氧体磁芯差的情况。在专利文献1中，公开了使用具有Cr：2～8wt％、Si：1.5～7wt％、Fe：88～96.5wt％的组成的软磁性合金、具有Al：2～8wt％、Si：1.5～12wt％、Fe：80～96.5wt％的组成的软磁性合金，在含有氧的环境中，对由该软磁性合金的粒子群构成的成型体进行热处理而得到的磁芯。将热处理温度提高至1000℃时，虽然断裂应力提高至20kgf/mm2(196MPa)，但是电阻率显著地下降至2×102Ω·cm，导致不能充分地确保电阻率和强度这两方面。在专利文献2中，公开了在氧化性环境中、800℃以上，对含有Cr：1.0～30.0质量％、Al：1.0～8.0质量％、剩余部分实质上由Fe构成的Fe-Cr-Al系磁性粉末进行热处理，由此，在表面自生成含有氧化铝的氧化覆膜后，在真空腔内，通过放电等离子体烧结对该磁性粉末进行固化成型而成的磁芯。对于该Fe-Cr-Al系磁性粉末而言，也可以含有Ti：1.0质量％以下、Zr：1.0质量％以下中的一种或者两种，作为杂质元素，也可以含有Si：0.5质量％以下。但是，由于电阻值仅为几mΩ左右，所以不能满足高频用途中的使用、在磁芯的表面直接形成电极的情况。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-249774号公报；专利文献2：日本特开2005-220438号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供电阻率和强度优异的磁芯、使用了该磁芯的线圈部件和该磁芯的制造方法。解决问题的技术方案通过如下所述的本专利技术，能够达到上述目的。即，根据本专利技术的第一方案，提供一种磁芯，所述磁芯具有含有由含有M1、Si以及R的Fe基软磁性合金粒子形成的合金相、所述合金相通过晶界相连接的组织，在所述晶界相中具有含有Fe、M1、Si以及R并且含有以质量比计比所述合金相多的Al的氧化物区域，其中，M1是Al和Cr这两种元素，R是选自于由Y、Zr、Nb、La、Hf以及Ta所组成的组中的至少一种元素。将Fe、M1以及R的和设为100质量％，该第一方案中的磁芯优选为含有3质量％以上并且10质量％以下的Al、3质量％以上并且10质量％以下的Cr以及0.01质量％以上并且1质量％以下的R，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。另外，优选含有0.3质量％以上的R。另外，优选含有0.6质量％以下的R。另外，根据本专利技术的第二方案，提供一种磁芯，所述磁芯具有含有由含有M2、Si以及R的Fe基软磁性合金粒子形成的合金相、所述合金相通过晶界相连接的组织，在所述晶界相中具有含有Fe、M2、Si以及R并且含有以质量比计比所述合金相多的M2的氧化物区域，其中，M2是Al或者Cr中的任一种元素，R是选自于由Y、Zr、Nb、La、Hf以及Ta所组成的组中的至少一种元素。将Fe、M2、Si以及R的和设为100质量％，该第二方案中的磁芯优选为含有1.5质量％以上并且8质量％以下的M2、大于1质量％并且7质量％以下的Si以及0.01质量％以上并且3质量％以下的R，残余部分为Fe和不可避免的杂质。另外，优选含有0.3质量％以上的R。另外，优选含有0.6质量％以下的R。在本专利技术的磁芯中，优选所述氧化物区域具有R的比率比所述氧化物区域内的其他区域高的区域。另外，R优选为Zr或者Hf。在本专利技术的第一方案中的磁芯中，优选所述晶界相具有Al相对于Fe、M1、Si以及R的和的比率比Fe、Cr、Si以及R的各比率都高的第一区域和Fe相对于Fe、M1、Si以及R的和的比率比Al、Cr以及R的各比率都高的第二区域。另外，在本专利技术的第一方案中的磁芯中，优选电阻率为1×105Ω·m以上，径向抗压强度为120MPa以上。该电阻率、径向抗压强度的值具体为通过下文所述的实施例的测定方法求出的值。本专利技术的线圈部件具有上述本专利技术的磁芯和施加于该磁芯的线圈。本专利技术的磁芯的制造方法包括：将含有M1、Si以及R的Fe基软磁性合金粒子与粘合剂混合，得到混合粉末的工序；对所述混合粉末进行加压成型，得到成型体的工序；以及在含有氧的环境中，对所述成型体进行热处理，得到具有含有由所述Fe基软磁性合金粒子形成的合金相的组织的磁芯的工序，通过所述热处理，形成连接所述合金相的晶界相，并且在所述晶界相中生成含有Fe、M1、Si以及R并且含有以质量比计比所述合金相多的Al的氧化物区域，其中，M1是Al和Cr这两种元素，R是选自于由Y、Zr、Nb、La、Hf以及Ta所组成的组中的至少一种元素。另外，本专利技术的另一种磁芯的制造方法包括：将含有M2、Si以及R的Fe基软磁性合金粒子与粘合剂混合，得到混合粉末的工序；对所述混合粉进行成型，得到成型体的工序；以及在含有氧的环境中，对所述成型体进行热处理，得到具有含有由所述Fe基软磁性合金粒子形成的合金相的组织的磁芯的工序，通过所述热处理，形成连接所述合金相的晶界相，并且在所述晶界相中生成含有Fe、M2、Si以及R并且含有以质量比计比所述合金相多的M2的氧化物区域，其中，M2是Cr或者Al中的任一种元素，R是选自于由Y、La、Zr、Hf、Nb以及Ta所组成的组中的至少一种元素。专利技术效果根据本专利技术，能够提供电阻率和强度优异的磁芯，并且能够提供使用了该磁芯的线圈部件和该磁芯的制造方法。附图说明图1是表示本专利技术的磁芯的一个实例的外观图。图2是表示本专利技术的第一方案的磁芯的剖面中的微观组织的一个实例的示意图。图3是表示本专利技术的线圈部件的一个实例的外观图。图4是对参考例1的磁芯进行剖面观察的SEM照片。图5是对实施例1的磁芯进行剖面观察的SEM照片。图6是对实施例2的磁芯进行剖面观察的SEM照片。图7是对比较例1的磁芯进行剖面观察的SEM照片。图8是对实施例3的磁芯进行剖面观察的SEM照片。图9是对实施例1的磁芯进行剖面观察的SEM照片和映射图。图10是对实施例2的磁芯进行剖面观察的SEM照片和映射图。图11是对参考例1的磁芯进行剖面观察的TEM照片。图12是对实施例1的磁芯进行剖面观察的TEM照片。图13是对本专利技术的第二方案的磁芯进行剖面观察的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁芯，具有含有合金相、且所述合金相通过晶界相连接的组织，所述合金相由含有M1、Si以及R的Fe基软磁性合金粒子形成，所述晶界相中具有含有Fe、M1、Si以及R并且含有以质量比计比所述合金相多的Al的氧化物区域，其中，M1是Al和Cr两种元素，R是选自于由Y、Zr、Nb、La、Hf以及Ta所组成的组中的至少一种元素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.13 JP 2014-050231;2014.03.28 JP 2014-068361.一种磁芯，具有含有合金相、且所述合金相通过晶界相连接的组织，所述合金相由含有M1、Si以及R的Fe基软磁性合金粒子形成，所述晶界相中具有含有Fe、M1、Si以及R并且含有以质量比计比所述合金相多的Al的氧化物区域，其中，M1是Al和Cr两种元素，R是选自于由Y、Zr、Nb、La、Hf以及Ta所组成的组中的至少一种元素。2.如权利要求1所述的磁芯，其中，将Fe、M1以及R的质量和设为100质量％时，所述磁芯含有3质量％以上并且10质量％以下的Al、3质量％以上并且10质量％以下的Cr、0.01质量％以上并且1质量％以下的R，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。3.一种磁芯，具有含有合金相、且所述合金相通过晶界相连接的组织，所述合金相由含有M2、Si以及R的Fe基软磁性合金粒子形成，所述晶界相中具有含有Fe、M2、Si以及R并且含有以质量比计比所述合金相多的M2的氧化物区域，其中，M2是Al和Cr中的任一种元素，R是选自于由Y、Zr、Nb、La、Hf以及Ta所组成的组中的至少一种元素。4.如权利要求3所述的磁芯，其中，将Fe、M2、Si以及R的质量和设为100质量％时，所述磁芯含有1.5质量％以上并且8质量％以下的M2、1质量％以上并且7质量％以下的Si、0.01质量％以上并且3质量％以下的R，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。5.如权利要求1～4中任一项所述的磁芯，其中，所述氧化物区域具有R的比率比所述氧化物区域内的其他区域高的区域。6.如权利要求1～5中任一项所述的磁芯，其中，R是Zr或者Hf。7.如权利要求2或4所述的磁芯，其中，所述磁芯含有0.3质量％以上的R。8.如权利要求2、4或7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：西村和则，三原敏男，野口伸，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP