铁合金粒子和铁合金粒子的制造方法技术

本发明专利技术的铁合金粒子是由铁合金构成的粒子，由包含微晶直径为10nm～100nm的纳米晶体和非晶的多个混相粒子构成，在上述混相粒子间具有粒界层，上述铁合金在组成中含有Fe、Si、P、B、C和Cu。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铁合金粒子和铁合金粒子的制造方法
本专利技术涉及铁合金粒子和铁合金粒子的制造方法。
技术介绍
以往，作为各种电抗器、马达、变压器等中使用的软磁性材料，可使用铁、硅钢等。这些虽然具有高磁束密度，但晶体磁各向异性大，因此，磁滞大。因此，使用这些材料的磁性部件存在损耗变大的问题。针对这样的问题，在专利文献1中公开了一种软磁性合金粉末，由组成式：Fe100－x－yCuxBy(其中，以原子％计，1＜x＜2，10≤y≤20)表示，具有平均粒径60nm以下的体心立方结构的晶粒以体积分数为30％以上分散在非晶母相中的组织。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013－67863号公报
技术实现思路
根据专利文献1中记载的专利技术，发挥饱和磁通密度高且具备优异的软磁特性的效果。但是，专利文献1记载的专利技术存在高频特性不充分的问题。本专利技术是为了解决上述问题而作出的，目的在于提供一种饱和磁通密度高且高频特性良好的铁合金粒子。本专利技术的目的还在于提供一种制造上述铁合金粒子的方法。本专利技术的铁合金粒子是由铁合金构成的粒子，由包含微晶直径为10nm～100nm的纳米晶体和非晶的多个混相粒子构成，在上述混相粒子间具有晶界层，上述铁合金在组成中含有Fe、Si、P、B、C和Cu。在本专利技术的铁合金粒子中，上述晶界层的厚度优选为200nm以下。本专利技术的铁合金粒子的制造方法包括：通过对由在组成中含有Fe、Si、P、B、C和Cu的铁合金构成的非晶材料进行剪切加工而使其塑性变形为粒子状，并且向该粒子内导入晶界层的工序，以及通过对具有上述晶界层的粒子进行热处理而使微晶直径为10nm～100nm的纳米晶体在该粒子内析出的工序。在本专利技术的铁合金粒子的制造方法中，优选上述剪切加工使用高速旋转式粉碎机来进行，上述高速旋转式粉碎机的转子的圆周速度为40m/s以上。在本专利技术的铁合金粒子的制造方法中，优选对由铁合金构成的非晶合金薄带进行上述剪切加工。根据本专利技术，能够提供一种饱和磁束密度高且高频特性良好的铁合金粒子。附图说明图1是示意地表示本专利技术的铁合金粒子的一个例子的截面图。图2是图1所示的铁合金粒子的部分放大图。具体实施方式以下，对本专利技术的铁合金粒子进行说明。然而，本专利技术并不限定于以下的构成，可以在不变更本专利技术的主旨的范围内适当变更而应用。应予说明，将以下记载的本专利技术的各个优选的构成组合2个以上而得的构成也仍然是本专利技术。[铁合金粒子]图1是示意地表示本专利技术的铁合金粒子的一个例子的截面图。图1所示的铁合金粒子1为由铁合金构成的软磁性粒子。铁合金粒子1由多个混相粒子10构成1个粒子，在混相粒子10间具备晶界层20。图2是图1所示的铁合金粒子的部分放大图。如图2所示，混相粒子10包含纳米晶体11和非晶12，其周围由晶界层20包围。纳米晶体11是微晶直径为10nm～100nm的晶体粒子。混相粒子10的主相可以为纳米晶体11和非晶12中的任一者。如图2所示，在纳米晶体11间也存在晶界，但图1所示的铁合金粒子1具有与纳米晶体11间的晶界不同的晶界层20。在本专利技术的铁合金粒子中，由于粒子的相状态为包含纳米晶体和非晶的混相，因此，与仅为非晶相的情况相比，能够提高饱和磁通密度。混相粒子内存在纳米晶体例如可以通过使用透射式电子显微镜(TEM)等观察粒子的截面来确认。对纳米晶体的微晶直径也同样地由使用TEM等的截面观察来测定。另一方面，混相粒子内存在非晶例如可以由铁合金粒子的X射线衍射图来确认。在本专利技术的铁合金粒子中，铁合金在组成中含有Fe、Si、P、B、C和Cu。Fe是担负磁性作用的主元素，其比例多于50at％。Si、P、B和C是担负非晶的形成的元素，Cu是有助于纳米晶体化的元素。在本专利技术的铁合金粒子中，将铁合金的组成用FeaBbSicPxCyCuz表示时，优选为79≤a≤86at％，5≤b≤13at％，0＜c≤8at％，1≤x≤8at％，0≤y≤5at％，0.4≤z≤1.4at％和0.08≤z/x≤0.8。对于b、c和x，更优选为6≤b≤10at％，2≤c≤8at％和2≤x≤5at％。对于y、z和z/x，更优选为0≤y≤3at％，0.4≤z≤1.1at％和0.08≤z/x≤0.55。应予说明，可以将Fe的3at％以下用Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Cr、Co、Ni、Al、Mn、Ag、Zn、Sn、As、Sb、Bi、Y、N、O和稀土元素中的1种以上的元素进行置换。如果对具有FeSiPBCCu的组成的非晶合金进行热处理，则结晶化以2个阶段进行。在第1阶段，纳米晶体在粒子内析出，在第2阶段，剩余的非晶结晶化。因此，可以通过差示扫描量热分析(DSC)测定而求出第一结晶化放热量和第二结晶化放热量，将设第一结晶化放热量成为0的状态为100％时的放热量的减少率评价为“纳米晶体的析出率”。此外，在本专利技术的铁合金粒子中，通过向粒子内导入晶界层，能够改善高频特性。认为其理由如下。作为线圈、电感器的损耗的磁芯损耗Pcv由下式(1)表示。Pcv＝Phv+Pev＝Wh·f+A·f2·d2/ρ(1)Pcv：磁芯损耗(kW/m3)Phv：磁滞损耗(kW/m3)Pev：涡流损耗(kW/m3)f：频率(Hz)Wh：磁滞损耗系数(kW/m3·Hz)d：粒径(m)ρ：晶粒内电阻率(Ω·m)A：系数高频下的损耗取决于随频率的平方而变大的涡流损耗Pev。因此，为了改善高频特性，需要降低Pev。根据上述的式(1)，Pev受频率、粒径、晶粒内电阻率的影响。在本专利技术中，通过向粒子内导入晶界层，能够提高晶粒内电阻率，因此能够降低Pev。其结果，认为高频特性得到改善。本专利技术的铁合金粒子只要在1个粒子内具有至少1个晶界层即可。粒子内存在晶界层例如可以根据使用TEM等观察粒子的截面时，相当于由晶界层包围的混相粒子的部分的对比度不同来确认。本专利技术的铁合金粒子所具有的晶界层是由包含铁合金中所含的金属元素和氧元素的氧化物构成的层。因此，通过对粒子的截面进行氧的元素映射，能够测定晶界层的厚度。在本专利技术的铁合金粒子中，通过加厚晶界层，能够提高晶粒内电阻率，但另一方面，如果晶界层变厚，则饱和磁通密度降低。这是由于非磁性的氧化物或饱和磁通密度低的氧化物的体积比率变高。因此，从兼具高频特性和饱和磁通密度的观点考虑，晶界层的厚度优选为200nm以下，更优选为50nm以下。另外，晶界层的厚度优选为1nm以上，更优选为10nm以上。应予说明，晶界层的厚度是指在1μm×1μm的范围确定视场进行截面观察，并利用线段法对晶界层的厚度测定10处以上时，该视场中的晶界层的厚度的平均值。本专利技术的铁合金粒子的平均粒径没有特别限定，例如，优选为0.1μm以上，另外，优选为100μm以下。应予说明，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁合金粒子，是由铁合金构成的粒子，/n由包含微晶直径为10nm～100nm的纳米晶体和非晶的多个混相粒子构成，/n在所述混相粒子间具有粒界层，/n所述铁合金在组成中含有Fe、Si、P、B、C和Cu。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180323 JP 2018-0564471.一种铁合金粒子，是由铁合金构成的粒子，
由包含微晶直径为10nm～100nm的纳米晶体和非晶的多个混相粒子构成，
在所述混相粒子间具有粒界层，
所述铁合金在组成中含有Fe、Si、P、B、C和Cu。


2.根据权利要求1所述的铁合金粒子，其中，所述粒界层的厚度为200nm以下。


3.一种铁合金粒子的制造方法，包括：
通过对由在组成中含有Fe、Si、P、B、C...

【专利技术属性】
技术研发人员：中野学，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP