專利名稱：非晶質(zhì)軟磁合金和使用這種合金的電感部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非晶質(zhì)軟磁合金，另外還涉及使用這種合金的條材、帶材、粉末、元件和部件。
背景技術(shù)：
非晶質(zhì)磁性合金起先于Fe-P-C，之后開發(fā)出低損耗材料Fe-Si-B、高飽和磁通量密度(Bs)材料Fe-B-C等。這些材料由于損耗低而已被期望作為變壓器材料，但因為其成本高并且與諸如硅鋼片的常規(guī)材料相比其Bs較低，所以還沒有得到廣泛應(yīng)用。另外，由于這些非晶質(zhì)合金要求冷卻速度為105K/sec或更高，所以只能生產(chǎn)厚度僅為大約200μm(實驗室最高水平)的帶材。因此，必須將所述帶材纏繞到磁芯內(nèi)或者將所述帶材層壓到磁芯內(nèi)，這極大地限制了非晶質(zhì)合金的應(yīng)用。
自從二十世紀(jì)八十年代后半期，已開始開發(fā)所謂金屬玻璃的合金體系，在該合金體系中，與那時之前的非晶質(zhì)合金相反，在結(jié)晶溫度的低溫側(cè)觀察到玻璃轉(zhuǎn)變并且出現(xiàn)了過冷液態(tài)范圍。過冷液態(tài)范圍被認(rèn)為關(guān)系到玻璃結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，這種合金體系的非晶質(zhì)形成能力非常好，這在當(dāng)時之前是不曾出現(xiàn)的。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Ln-Al-TM、Zr-Al-Ni，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Pd-Cu-Ni-P基合金，從中可以制得分別大約幾毫米厚的金屬玻璃塊元件。自從二十世紀(jì)九十年代中期以來還發(fā)現(xiàn)了Fe基金屬玻璃，并且已經(jīng)報道了可以實現(xiàn)厚度均為1mm或以上的金屬玻璃塊元件的成分。例如，發(fā)現(xiàn)了Fe-(Al，Ga)-(P，C，B，Si)(非專利文獻(xiàn)1Mater.Trans.，JIM，36(1995)，1180)，F(xiàn)e-(Co，Ni)-(Zr，Hf，Nb)-B(非專利文獻(xiàn)2Mater.Trans.，JIM，38(1997)，359；專利文獻(xiàn)1日本未審查專利申請公開(JP-A)No.2000-204452)，F(xiàn)e-(Cr，Mo)-Ga-P-C-B(專利文獻(xiàn)2日本未審查專利申請公開(JP-A)No.2001-316782)，F(xiàn)e-Co-RE-B(專利文獻(xiàn)3日本未審查專利申請公開(JP-A)No.2002-105607)等。然而，與常規(guī)的合金相比，盡管這些合金各自都提高了非晶質(zhì)形成能力，但存在由于含有大量的非磁性成分等而使得飽和磁通量密度低的問題。很難使得非晶質(zhì)形成能力和磁性能都令人滿意。
通常已知的非晶質(zhì)合金，諸如Fe-Si-B和Fe-P-C，是公知的高磁導(dǎo)率并且低損耗的材料，因此適合于變壓器芯、磁頭等。然而，由于非晶質(zhì)形成能力低，厚度均為大約20μm的帶材和厚度為大約100μm的線材僅被商品化，它們另外還應(yīng)該被形成層壓的或纏繞的磁芯。因此，形狀方面的自由度極小。另一方面，通過將具有良好軟磁性能的低損耗非晶質(zhì)粉末制成壓粉鐵芯可以實現(xiàn)三維成型，這因此被視為大有希望。然而，由于根據(jù)任一種所述成分非晶質(zhì)形成能力都不足夠，所以很難采用水霧化方法或類似方法來制得粉末。另外，如果使用含有雜質(zhì)的廉價的鐵鎳合金材料或類似材料，那么預(yù)期降低非晶質(zhì)形成能力，從而減少非晶質(zhì)的一致性，因此導(dǎo)致軟磁性能的減弱。同樣就Fe基金屬玻璃而言，盡管它們各自的非晶質(zhì)形成能力都很強(qiáng)，但由于它們含有大量的非金屬成分，而鐵系元素的含量又很低，所以很難同時滿足其磁性能的要求。另外，由于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高，同樣也會出現(xiàn)熱處理溫度等升高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，提出一種非晶質(zhì)軟磁合金，通過對合金組成進(jìn)行選擇和優(yōu)化，可使其具有過冷液態(tài)范圍，并且非晶質(zhì)形成能力很高，軟磁性能也很好。
本發(fā)明的另一個目的在于，提出都使用這種非晶質(zhì)軟磁合金的帶材、粉末、高頻磁芯、塊狀元件。
為了實現(xiàn)前述目的，在經(jīng)過對各種合金組合物進(jìn)行刻苦研究之后，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將從Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W中選取的一種或多種元素加入到Fe-P-B基合金中并且對那些組合物組分進(jìn)行確定，可以實現(xiàn)提高非晶質(zhì)形成能力和出現(xiàn)明顯的過冷液態(tài)范圍，并且完成本發(fā)明。
另外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將從Al、Cr、Mo和Nb中選取的一種或多種元素加入到Fe-P-B基合金中并且另外將Ti、C、Mn和Cu元素加入到Fe-P-B基合金中并且對那些組合物組分進(jìn)行確定，可以實現(xiàn)提高非晶質(zhì)形成能力和出現(xiàn)明顯的過冷液態(tài)范圍，這進(jìn)一步改善了合金組合物，并且完成了本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種非晶質(zhì)軟磁合金，其組成的表達(dá)式為(Fe1-αTMα)100-w-x-y-zPwBxLySiz，其中含有不可避免的雜質(zhì)，TM是從Co和Ni中選取的至少一種，L是從由Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W構(gòu)成的組中選取的至少一種，0≤α≤0.98，2原子％≤w≤16原子％，2原子％≤x≤16原子％，0原子％＜y≤10原子％，0原子％≤z≤8原子％。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種非晶質(zhì)軟磁合金，其組成的表達(dá)式為(Fe1-αTMα)100-w-x-y-zPwBxLySizTipCqMnrCus，其中含有不可避免的雜質(zhì)，TM是從Co和Ni中選取的至少一種，L是從由Al、Cr、Zr、Mo和Nb構(gòu)成的組中選取的至少一種，0≤α≤0.3，2原子％≤w≤18原子％，2原子％≤x≤5原子％，0原子％＜y≤10原子％，0原子％≤z≤4原子％，其中每個p、q、r和s都表示在Fe、TM、P、B、L和Si的總質(zhì)量為100時的添加比率，并且確定為0≤p≤0.3，0≤q≤0.5，0≤r≤2，0≤s≤1。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種由上述非晶質(zhì)軟磁合金制成的非晶質(zhì)軟磁合金元件。所述非晶質(zhì)軟磁合金元件的厚度為0.5mm或更厚，并且橫截面面積為0.15mm2或更大。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種由上述非晶質(zhì)軟磁制成的非晶質(zhì)軟磁合金帶材。所述非晶質(zhì)軟磁合金帶材的厚度為1至200μm。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種由上述非晶質(zhì)軟磁合金制成的非晶質(zhì)軟磁合金粉末。所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末的顆粒大小為200μm或以下(零除外)。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種通過對所述非晶質(zhì)軟磁合金元件進(jìn)行加工而形成的磁芯。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種通過對上述非晶質(zhì)軟磁合金帶材進(jìn)行環(huán)形纏繞而形成的磁芯。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種通過絕緣體對所述非晶質(zhì)軟磁合金帶材進(jìn)行環(huán)形纏繞而形成的上述磁芯。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種通過對上述非晶質(zhì)軟磁合金帶材的基本相同形狀的片件或件進(jìn)行層疊而形成的磁芯。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種通過對包括上述非晶質(zhì)軟磁合金粉末和以10質(zhì)量％或更少的量加入該述非晶質(zhì)軟磁合金粉末中的粘合劑的材料粉末的混合物進(jìn)行模制而形成的磁芯。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用在上述磁芯上而形成的電感部件。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種通過對上述磁芯和線圈進(jìn)行整體模制而形成的電感部件。在所述電感部件中，所述線圈通過纏繞至少一圈線狀導(dǎo)體而形成，并且被置于所述磁芯中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種電感部件，該電感部件將具有至少一圈的線圈應(yīng)用在磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括上述非晶質(zhì)軟磁合金粉末和以5質(zhì)量％或更少的量加入該非晶質(zhì)軟磁合金粉末中的粘合劑的材料粉末的混合物進(jìn)行模制而形成，在所述磁芯中的所述材料粉末的填充系數(shù)為50％或以上。在所述電感部件中，所述電感部件在10kHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為20或以上，所述電感部件在100kHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為25或以上，所述電感部件在500kHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為40或以上，或者所述電感部件在1MHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為50或以上。
通過對本發(fā)明的Fe非晶質(zhì)合金組合物進(jìn)行選擇，可以得到具有過冷液態(tài)范圍并且非晶質(zhì)形成能力很高、軟磁性能很好的合金。
另外，根據(jù)本發(fā)明，可以制得使用非晶質(zhì)形成能力很高并且軟磁性能很好的這種非晶質(zhì)軟磁合金的帶材、粉末、高頻磁芯和塊狀元件。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的高頻磁芯的基本結(jié)構(gòu)的一個實例的外部立體圖；圖2為通過將線圈纏繞在圖1所示的高頻磁芯上而形成的電感部件的外部立體圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的高頻磁芯的基本結(jié)構(gòu)的另一實例的外部立體圖；圖4為通過將線圈纏繞在圖3所示的高頻磁芯上而形成的電感部件的外部立體圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的高頻磁芯的基本結(jié)構(gòu)的又一實例的外部立體圖；圖6為具有不同厚度的Fe78P8B10Mo4帶材根據(jù)X射線衍射(XRD)法得到的XRD結(jié)果曲線圖；和圖7為具有不同顆粒尺寸的Fe78P8B10Mo4粉末根據(jù)X射線衍射(XRD)法得到的結(jié)果曲線圖。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明加以詳細(xì)闡述。
首先，對本發(fā)明的非晶質(zhì)軟磁合金的第一基本組合物加以闡述。
本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過多方面的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)通過選擇以確定合金組合物的組成表達(dá)式為(Fe1-αTMα)100-w-x-y-zPwBxLySiz時，可得到磁性優(yōu)良并且非晶質(zhì)形成能力高的經(jīng)濟(jì)的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中含有不可避免的雜質(zhì)，其中0≤α≤0.98，2原子％≤w≤16原子％，2原子％≤x≤16原子％，0原子％＜y≤10原子％，0原子％≤z≤8原子％，F(xiàn)e，P，B和Si分別表示鐵、磷、硼和硅，TM是從Co(鈷)和Ni(鎳)中選取的至少一種，L是從由Al(鋁)、V(釩)、Cr(鉻)、Y(釔)、Zr(鋯)、Mo(鉬)、Nb(鈮)、Ta(鉭)和W(鎢)構(gòu)成的組中選取的至少一種，并且發(fā)現(xiàn)可獲得高磁性和優(yōu)良的非晶質(zhì)形成能力，通過對所述非晶質(zhì)合金進(jìn)行適當(dāng)處理可得到由具有所述組成的所述合金制成的塊狀元件、ember、薄帶材和粉末。
例如，具有所述組成的非晶質(zhì)軟磁合金具有優(yōu)良的非晶質(zhì)形成能力，可得到的磁芯厚度為0.5mm或更厚，并且橫截面面積為5mm2或更小，這些尺寸是傳統(tǒng)上不曾出現(xiàn)的，并且其在寬頻帶或?qū)拵У拇艑?dǎo)率高和具有高飽和磁通量密度。
例如，就具有所述組成的非晶質(zhì)磁性帶材而言，通過對所述帶材進(jìn)行纏繞可以得到具有相似的磁性能的磁芯，和通過采用絕緣體將所述帶材層壓或?qū)盈B來形成磁芯以進(jìn)一步提高其性能。
例如，就具有所述組成的非晶質(zhì)磁性粉末而言，通過將所述粉末與粘合劑適當(dāng)?shù)鼗旌喜⑹褂脡褐萍蚰Ｖ颇＞哌M(jìn)行模制，并且通過對粉末表面進(jìn)行氧化處理或絕緣涂布，可以得到具有類似的極好性能的壓粉鐵芯。
也就是說，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)通過選擇以確定所選的合金組合物的組成表達(dá)式為(Fe1-αTMα)100-w-x-y-zPwBxLySiz時，可得到磁性優(yōu)良、非晶質(zhì)形成能力高并且粉末填充性能極好的經(jīng)濟(jì)的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中含有不可避免的雜質(zhì)元素，其中0≤α≤0.98，2原子％≤w≤16原子％，2原子％≤x≤16原子％，0原子％＜y≤10原子％，0原子％≤z≤8原子％，TM是從Co和Ni中選取的至少一種，L是從由Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W構(gòu)成的組中選取的至少一種，另外，由于使用壓制件或模制模具或類似物，以便根據(jù)一種適當(dāng)?shù)某尚畏椒?，通過對所得到的粉末進(jìn)行氧化處理或者涂敷絕緣層，將所得到的粉末形成模制的產(chǎn)品，來產(chǎn)生壓粉鐵芯，所以得到高磁導(dǎo)率的壓粉鐵芯，該壓粉鐵芯在寬帶上磁導(dǎo)率特性優(yōu)良，這在傳統(tǒng)情況下是不曾出現(xiàn)的，因此由具有高飽和磁通量密度和高電阻率的軟磁材料制成的高頻磁芯的制造成本比較低。另外，通過繞著所述高頻磁芯纏繞上一圈或多圈線圈，可以制得低成本高性能的電感部件，這在傳統(tǒng)情況下是不曾出現(xiàn)的，因此這種電感部件在工業(yè)上非常有益。
其中，根據(jù)本發(fā)明的第一基本組合物的第一實例，提供一種非晶質(zhì)磁性合金，其組成的表達(dá)式為Fe100-w-x-yPwBxLy(其中Fe是主要成分，可以含有不可避免的雜質(zhì)，L是從由Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W構(gòu)成的組中選取的至少一種元素，2原子％≤w≤16原子％，2原子％≤x≤16原子％，0原子％＜y≤10原子％)，該合金的玻璃化形成能力優(yōu)良，軟磁性能優(yōu)良，并且具有過冷液態(tài)范圍。
根據(jù)本發(fā)明的第二實例，提供一種非晶質(zhì)磁性合金，其組成的表達(dá)式為Fe100-w-x-yPwBxLySiz，其中Fe是主要成分，可以含有不可避免的雜質(zhì)，L是從由Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W構(gòu)成的組中選取的至少一種元素，2原子％≤w≤16原子％，2原子％≤x≤16原子％，0原子％＜y≤10原子％，0原子％＜z≤8原子％，該合金的玻璃化形成能力優(yōu)良，軟磁性能優(yōu)良，并且具有過冷液態(tài)范圍。
根據(jù)本發(fā)明的第三實例，提供一種非晶質(zhì)磁性合金，其組成的表達(dá)式為(Fe1-αTMα)100-w-x-yPwBxLy，其中Fe是主要成分，可以含有不可避免的雜質(zhì)，TM是從Co和Ni中選取的至少一種元素，L是從由Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W構(gòu)成的組中選取的至少一種元素，0＜α≤0.98，2原子％≤w≤16原子％，2原子％≤x≤16原子％，0原子％＜y≤10原子％，該合金的玻璃化形成能力優(yōu)良，軟磁性能優(yōu)良，并且具有過冷液態(tài)范圍。
根據(jù)本發(fā)明的第四實例，提供一種非晶質(zhì)磁性合金，其組成的表達(dá)式為(Fe1-αTMα)100-w-x-yPwBxLySiz，其中Fe是主要成分，可以含有不可避免的雜質(zhì)，TM是從Co和Ni中選取的至少一種元素，L是從由Al、Mo、Nb、Ta、W、V和Cr構(gòu)成的組中選取的至少一種元素，0＜α≤0.98，2原子％≤w≤16原子％，2原子％≤x≤16原子％，0原子％＜y≤10原子％，0原子％＜z≤8原子％，該合金的玻璃化形成能力優(yōu)良，軟磁性能優(yōu)良，并且具有過冷液態(tài)范圍。
如上所述，在本發(fā)明中，軟磁性能和非晶質(zhì)形成能力通過對所述組成加以限制和使其具有過冷液態(tài)范圍而得到提高。根據(jù)本發(fā)明，在過冷液態(tài)范圍超過20℃時，軟磁性能更好并且非晶質(zhì)形成能力更強(qiáng)。而且，過冷液態(tài)范圍中粘度迅速減小。因此可以利用粘性流動形變進(jìn)行加工。
根據(jù)本發(fā)明，在前述任一實例中，提供一種非晶質(zhì)軟磁元件，當(dāng)溫度升高時，非晶質(zhì)軟磁元件具有520℃或不到520℃的玻璃化轉(zhuǎn)變開始溫度。
根據(jù)本發(fā)明，主要組成元素是Fe、P和B，并且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為450℃至500℃。這樣的溫度比非專利文獻(xiàn)3(Mat.Trans.43(2002)pp.766-769)所披露的具有過冷液態(tài)范圍的傳統(tǒng)組合物(Fe0.75Si0.10B0.15)96Nb4低大約100℃。由于熱處理所需溫度下降，因而便于進(jìn)行熱處理，并且通過甚至在低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下長時間地進(jìn)行熱處理，可以大大地提高軟磁性能，從而諸如帶材或壓粉鐵芯的非晶質(zhì)磁性元件可以與銅線、線圈架、樹脂等一起同時進(jìn)行熱處理。
現(xiàn)在將對本發(fā)明的非晶質(zhì)軟磁合金的第二基本組合物加以闡述，該非晶質(zhì)軟磁合金在前述第一基本組合物中另外還含有(TipCqMnrCus)。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過選擇以確定所選的合金的組成的表達(dá)式為(Fe1-αTMα)100-w-x-y-zPwBxLySiz(TipCqMnrCus)，可得到磁性優(yōu)良并且非晶質(zhì)形成能力高的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中含有不可避免的雜質(zhì)，0≤α≤0.3，2原子％≤w≤18原子％，2原子％≤x≤18原子％，15原子％＜w+x≤23原子％，1原子％≤y≤5原子％，0原子％≤z≤4原子％，TM是從Co和Ni中選取的至少一種，L是從由Al、Cr、Mo和Nb構(gòu)成的組中選取的至少一種，0≤p≤0.3，0≤q≤0.5，0≤r≤2，0≤s≤1，其中每個p、q、r和s都表示在Fe、TM、P、B、L、Si的總質(zhì)量為100時的添加比率，并且發(fā)現(xiàn)可獲得較強(qiáng)的磁性和優(yōu)良的非晶質(zhì)形成能力，通過對所述非晶質(zhì)合金進(jìn)行適當(dāng)加工可得到由具有所述組成的所述合金制成的塊狀元件、ember、薄帶材和粉末。
例如，具有所述組成的非晶質(zhì)軟磁合金具有優(yōu)良的性能展示了優(yōu)良的非晶質(zhì)形成能力，可得到的磁芯厚度為0.5mm或更厚，并且橫截面面積為5mm2或更小，這些尺寸是傳統(tǒng)情況下不曾出現(xiàn)的，并且其在寬頻帶的磁導(dǎo)率高和具有高飽和磁通量密度。
例如，就具有所述組成的非晶質(zhì)磁性帶材而言，通過對所述帶材進(jìn)行纏繞可以得到具有相似的磁性能的磁芯，和通過利用絕緣體將所述帶材層壓或?qū)盈B來形成磁芯以進(jìn)一步提高其性能。
例如，就具有所述組成的非晶質(zhì)磁性粉末而言，通過將所述粉末與粘合劑適當(dāng)?shù)鼗旌喜⑹褂脡褐萍蚰Ｖ颇＞哌M(jìn)行模制，并且通過對粉末的表面進(jìn)行氧化處理或在粉末的表面涂敷絕緣層，可以得到具有類似的極好性能的壓粉鐵芯。
也就是說，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)通過選擇以確定所選的合金組合物的組成表達(dá)式為(Fe1-αTMα)100-w-x-y-zPwBxLySiz(TipCqMnrCus)時，可得到磁性優(yōu)良并且非晶質(zhì)形成能力高的經(jīng)改善的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中含有不可避免的雜質(zhì)元素，其中TM是從Co和Ni中選取的至少一種，L是從由Al、Cr、Mo和Nb構(gòu)成的組中選取的至少一種，0≤α≤0.3，2原子％≤w≤18原子％，2原子％≤x≤18原子％，15原子％≤w+x≤23原子％，1原子％≤y≤5原子％，0原子％≤z≤4原子％，0≤p≤0.3，0≤q≤0.5，0≤r≤2，0≤s≤1，其中每個p、q、r和s都表示在Fe、TM、P、B、L、Si的總質(zhì)量為100時的添加比率，另外，由于使用壓制件或類似物，以便根據(jù)適當(dāng)?shù)某尚畏椒?，將進(jìn)行氧化處理或者涂敷絕緣層獲得的粉末形成模制的產(chǎn)品，來產(chǎn)生壓粉鐵芯，所以獲得高磁導(dǎo)率的壓粉鐵芯，該壓粉鐵芯適合在寬頻帶磁上展現(xiàn)優(yōu)良的磁導(dǎo)率特性，這在傳統(tǒng)情況下是不曾出現(xiàn)的，因此由具有高飽和磁通量密度和高電阻率的軟磁材料制成的高頻磁芯的制造成本比較低。
其中，以本發(fā)明的基本組合物2為例，提供一種非晶質(zhì)磁性合金，其組成的表達(dá)式如下，所述合金的非晶質(zhì)形成能力很高，軟磁性能優(yōu)良，并且具有過冷液態(tài)范圍。
也就是說，根據(jù)本發(fā)明的關(guān)于基本組合物2的實例，提供一種非晶質(zhì)軟磁合金，其組成的表達(dá)式為(Fe1-αTMα)100-w-x-yPwBxLySiz(TipCqMnrCus)，其中TM是從Co和Ni中選取的至少一種，L是從由Al、Cr、Mo和Nb構(gòu)成的組中選取的至少一種，0≤α≤0.3，2≤w≤18，2≤x≤18，15≤w+x≤23，1≤y≤5，0≤z≤4，0≤p≤0.3質(zhì)量％，0≤p≤0.3，0≤q≤0.5，0≤r≤2，0≤s≤1，其中每個p、q、r和s都表示在Fe、TM、P、B、L、Si的總質(zhì)量為100時的添加比率，并且Tg(即玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)為520℃或更低，Tx(即結(jié)晶開始溫度)為550℃或更低，由ΔTx＝Tx-Tg表示的過冷液態(tài)范圍為20℃或更大。
非晶質(zhì)軟磁合金的特征在于，其具有前述組成，并且Tg(即玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)為520℃或更低，Tx(即結(jié)晶開始溫度)為550℃或更低，而且由ΔTx＝Tx-Tg表示的過冷液態(tài)范圍為20℃或更大。由于Tg為520℃或更低，因此預(yù)期在低于傳統(tǒng)溫度的熱處理溫度出現(xiàn)退火效應(yīng)，從而可以在對磁線進(jìn)行纏繞之后進(jìn)行熱處理。當(dāng)過冷液態(tài)范圍超過20℃時，軟磁性能極好并且非晶質(zhì)形成能力很高。而且，過冷液態(tài)范圍中粘度迅速減小，因此可以利用粘性流動形變進(jìn)行加工。
根據(jù)本發(fā)明，非晶質(zhì)軟磁合金具有第一或第二基本組合物，其居里溫度為240℃或更高。在這種非晶質(zhì)軟磁合金中，如果居里溫度低，那么在高溫下的磁性能就會惡化。因此，居里溫度限制在240℃或更高。
另外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過繞著由具有前述基本組合物1或2的非晶質(zhì)軟磁合金粉末制成的高頻磁芯纏繞上一圈或多圈線圈，可以制得低成本高性能的電感部件，這在傳統(tǒng)情況下是不曾出現(xiàn)的。
另外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過對非晶質(zhì)軟磁金屬粉末(其組成表達(dá)式如同前述基本組合物1或2)的顆粒大小加以限定，可以得到在高頻下的磁芯損耗方面更佳的壓粉鐵芯。
另外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過在纏繞線圈封入磁性體中的狀態(tài)下，采用加壓成形將磁體和纏繞線圈一起形成整體，可以得到適合于高頻下大電流的電感部件。
這里，在為了增加模制產(chǎn)品的電阻率而對其進(jìn)行模制之前，合金粉末可在空氣中被熱氧化，可以在等于或高于用作粘合劑的樹脂的軟化點的溫度下進(jìn)行模制，以便得到高密度模制產(chǎn)品，或者為了進(jìn)一步增加模制產(chǎn)品的密度可以在合金粉末的過冷液態(tài)范圍進(jìn)行模制。
具體地，通過對具有前述基本組合物1的非晶質(zhì)軟磁合金粉末和以預(yù)定質(zhì)量百分比量加入所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末的粘合劑的混合物進(jìn)行模制，可以得到所述模制產(chǎn)品，所述基本組合物1的組成表達(dá)式為(Fe1- αTMα)100-w-x-y-zPwBxLySiz，其中含有不可避免的雜質(zhì)元素，0≤α≤0.98，2原子％≤w≤16原子％，2原子％≤x≤16原子％，0原子％＜y≤10原子％，0原子％≤z≤8原子％，TM是從Co和Ni中選取的至少一種，L是從由Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W構(gòu)成的組中選取的至少一種。
關(guān)于具有前述基本組合物2的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其組成的表達(dá)式為(Fe1-αTMα)100-w-x-y-zPwBxLySiz(TipCqMnrCus)，其中含有不可避免的雜質(zhì)元素，0≤α≤0.3，2原子％≤w≤18原子％，2原子％≤x≤18原子％，15原子％≤W+X≤23原子％，1原子％≤y≤5原子％，0原子％≤z≤4原子％，0≤p≤0.3質(zhì)量％，0≤q≤0.5質(zhì)量％，0≤r≤2質(zhì)量％，0≤s≤1質(zhì)量％，TM是從Co和Ni中選取的至少一種，L是從由Al、Cr、Mo和Nb構(gòu)成的組中選取的至少一種。
此處將對本發(fā)明的非晶質(zhì)軟磁金屬粉末的合金組合物合金組合物的各組成加以詳細(xì)闡述。
主要成分Fe元素用于產(chǎn)生磁性并且是得到高飽和磁通量密度所必須的。部分Fe可由以TM表示的Co或Ni來代替。就Co而言，如果要求有高飽和磁通量密度，那么Co的含量優(yōu)選為0.05或以上和0.2或以下。另一方面，就Ni而言，加入Ni會增加過冷液態(tài)范圍而減小Bs，因此Ni的含量優(yōu)選為0.1或更少。就減小材料成本來說，優(yōu)選不加昂貴的Co或Ni。
根據(jù)本發(fā)明，P是必須的元素，其含量為2原子％或以上和18原子％或以下，但是當(dāng)加有Ti、C、Mn和Cu時其含量為16原子％或以下。將P的含量確定為2原子％或以上和18原子％或以下或者16原子％或以下的原因在于，當(dāng)P的含量低于2原子％時，過冷液態(tài)范圍就會減小并且非晶質(zhì)形成能力會降低，而當(dāng)其含量超過18原子％或16原子％時，居里溫度和非晶質(zhì)形成能力都會降低并且過冷液態(tài)范圍也會減少。優(yōu)選將P的含量設(shè)定在2原子％或以上和12原子％或以下。
根據(jù)本發(fā)明，B是必需的元素，其含量為2原子％或以上和18原子％或以下，但是當(dāng)加有Ti、C、Mn和Cu時其含量為16原子％或以下。將B的含量確定為2原子％或以上和18原子％或以下或者16原子％或以下的原因在于，當(dāng)B的含量低于2原子％時，居里溫度和非晶質(zhì)形成能力都會降低并且過冷液態(tài)范圍也會減少，而當(dāng)其含量超過18原子％或16原子％時，過冷液態(tài)范圍就會減小并且非晶質(zhì)形成能力會降低。優(yōu)選將B的含量設(shè)定在6原子％或以上和16原子％或以下。
當(dāng)加有Ti、C、Mn和Cu時，P和B的總含量為15原子％或以上和23原子％或以下。將P和B的總含量確定為15原子％或以上和23原子％或以下的原因在于，當(dāng)所述總含量低于15原子％或超過23原子％時，過冷液態(tài)范圍就會減小并且非晶質(zhì)形成能力會降低。P和B的總含量優(yōu)選為16原子％或以上和22原子％或以下。
L是明顯提高Fe-P-B合金的非晶質(zhì)形成能力的元素，其含量為10原子％或以下，但是當(dāng)加有Ti、C、Mn和Cu時其含量為5原子％或以下。根據(jù)本發(fā)明，將L的含量確定為10原子％或以下或者5原子％或以下的原因在于，當(dāng)L的含量超過10原子％或5原子％時，飽和磁通量密度會顯著減小并且居里溫度也會顯著降低。將L的含量確定為超過1％或0％的原因在于，當(dāng)L的含量為1％或以下或者0％或以下時，無法形成非晶質(zhì)相。
Si是可以用來代替Fe-P-B合金的P和B的元素，并且可以提高非晶質(zhì)形成能力，其含量為8原子％或以下，但是當(dāng)加有Ti、C、Mn和Cu時其含量為4原子％或以下。將Si的含量確定為8原子％或以下或者4原子％或以下的原因在于，當(dāng)Si的含量超過8原子％或4原子％時，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和結(jié)晶溫度都會上升，而過冷液態(tài)范圍則會減小并且非晶質(zhì)形成能力會降低。
Ti、Mn和Cu是有效提高合金的耐腐蝕性的元素。將Ti的含量確定為0.3質(zhì)量％或以下的原因在于，當(dāng)Ti的含量超過0.3質(zhì)量％時，非晶質(zhì)形成能力就會顯著降低。將Mn的含量確定為2質(zhì)量％或以下的原因在于，當(dāng)Mn的含量超過2質(zhì)量％時，飽和磁通量密度就會顯著減小并且居里溫度也會顯著降低。將Cu的含量確定為1質(zhì)量％或以下的原因在于，當(dāng)Cu的含量超過1質(zhì)量％時，非晶質(zhì)形成能力就會顯著降低。C是有效提高合金的居里溫度的元素。將C的含量確定為0.5質(zhì)量％或以下的原因在于，當(dāng)C的含量超過0.5質(zhì)量％時，非晶質(zhì)形成能力就會顯著降低，如同Ti的情況一樣。
非晶質(zhì)軟磁合金粉末采用水霧化方法(water atomizing method)或氣霧化方法(gas atomizing method)來生產(chǎn)，并且優(yōu)選其粒度的至少50％或以上為10μm或更大。水霧化方法特別地是低成本地生產(chǎn)大量合金粉末的方法，并且在工業(yè)上能采用這種方法來生產(chǎn)所述粉末是非常有益的。然而，就傳統(tǒng)的非晶質(zhì)組合物而言，其顆粒大小為10μm或更大的合金粉末被結(jié)晶，因此其磁性能顯著惡化，結(jié)果，產(chǎn)品產(chǎn)量顯著降低，因而此點妨礙了其工業(yè)化。另一方面，由于當(dāng)顆粒大小為150μm或更小時，本發(fā)明的非晶質(zhì)軟磁金屬粉末的合金組合物易于非晶質(zhì)化，所以產(chǎn)品產(chǎn)量較高，因而就成本來說此點非常有益。另外，由于采用水霧化方法生產(chǎn)的合金粉末已經(jīng)在粉末表面上形成有適當(dāng)?shù)难趸?，所以通過將樹脂混合到合金粉末中并且形成模制產(chǎn)品可以容易地得到具有高電阻率的磁芯。就此處所說明的采用水霧化方法生產(chǎn)的合金粉末和采用氣霧化方法生產(chǎn)的合金粉末中的任一個而言，如果其在等于或低于結(jié)晶溫度的溫度條件下在空氣中被熱處理，那么就會形成更好的氧化物膜，因此提高由這種合金粉末制成的磁芯的電阻率。此點可減小磁芯損耗。另一方面，就高頻電感部件而言，已知通過使用細(xì)小顆粒尺寸的金屬粉末可以降低渦流損耗。然而，就通常已知的合金組合物而言，具有缺點，即當(dāng)中心顆粒大小即平均顆粒大小為30μm或更小時，粉末在生產(chǎn)期間被顯著氧化，因此很難利用通常的水霧化設(shè)備生產(chǎn)的粉末得到預(yù)定的性能。另一方面，由于非晶質(zhì)軟磁金屬粉末的合金耐腐蝕性很高，所以即使粉末的顆粒尺寸比較細(xì)小時仍然可以相對容易地制得具有少量的氧的性能很好的粉末，這是比較有益的。
基本上，通過將諸如硅氧烷樹脂的粘合劑以10質(zhì)量％或更低的量混合到非晶質(zhì)軟磁金屬粉末中，并且使用壓制件或采用模制來得到模制產(chǎn)品，由此制得高頻磁芯。
通過在壓制件或模制件中對非晶質(zhì)軟磁金屬粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加到其中的粘合劑的混合物進(jìn)行壓縮成型，由此可以得到模制產(chǎn)品。在這種情況下，模制產(chǎn)品的粉末填充率為70％或更多，當(dāng)施加1.6×104A/m的磁場時磁通量密度為0.4T或更大，并且電阻率為1Ω·cm或更大。當(dāng)磁通量密度為0.4T或更多并且電阻率為1Ω·cm或更大時，模制產(chǎn)品的性能好于鐵氧體磁芯，因此其有效性得到增加。
另外，通過在等于或高于粘合劑的軟化點的溫度條件下，在壓制件中，對非晶質(zhì)軟磁金屬粉末和以3質(zhì)量％或更少的量被加到其中的粘合劑的混合物進(jìn)行壓縮成型，由此可以得到模制產(chǎn)品。在這種情況下，模制產(chǎn)品的粉末填充率為80％或更多，當(dāng)施加1.6×104A/m的磁場時磁通量密度為0.6T或更大，并且電阻率為0.1Ω·cm或更大。當(dāng)磁通量密度為0.6T或更多并且電阻率為0.1Ω·cm或更大時，模制產(chǎn)品的性能好于當(dāng)前商品化的壓粉鐵芯，因此其有用性得到增加。另外，通過在非晶質(zhì)軟磁金屬粉末的過冷液態(tài)范圍的溫度范圍內(nèi)，對非晶質(zhì)軟磁金屬粉末和以1質(zhì)量％或更少的量被加到其中的粘合劑的混合物進(jìn)行壓縮成型，由此可以得到模制產(chǎn)品。在這種情況下，模制產(chǎn)品的粉末填充率為90％或更多，當(dāng)施加1.6×104A/m的磁場時磁通量密度為0.9T或更大，并且電阻率為0.01Ω·cm或更大。當(dāng)磁通量密度為0.9T或更多并且電阻率為0.01Ω·cm或更大時，模制產(chǎn)品的磁通量密度基本等于實際應(yīng)用范圍內(nèi)非晶質(zhì)的且高硅含量的層壓鋼板芯的磁通量密度。然而，這里的模制產(chǎn)品的磁滯損耗小，并且其對應(yīng)于其高電阻率的鐵芯損耗特性非常好，因此進(jìn)一步提高了其作為磁芯的有效性。
而且，如果在模制之后在等于或高于其居里溫度的溫度條件下給用作高頻磁芯的前述每一模制產(chǎn)品都進(jìn)行熱處理，作為去除應(yīng)變的熱處理，那么會進(jìn)一步減小鐵芯損耗并且會進(jìn)一步提高其作為磁芯的有效性。
在由具有本發(fā)明的基本組合物1或2的非晶質(zhì)軟磁合金制得的粉末中，Tg(即玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)為520℃或更低，Tx(即結(jié)晶開始溫度)為550℃或更低，由ΔTx＝Tx-Tg表示的過冷液態(tài)范圍為20℃或更大。由于Tg為520℃或更低，因此退火效應(yīng)預(yù)期在低于傳統(tǒng)溫度的熱處理溫度，從而可以在對磁線進(jìn)行纏繞之后進(jìn)行熱處理。當(dāng)過冷液態(tài)范圍超過20℃時，軟磁性能極好并且非晶質(zhì)形成能力很高。而且，過冷液態(tài)范圍中粘度迅速減小，因此可以利用粘性流動形變進(jìn)行加工。
另外，本發(fā)明可以是頻率為1kHz時初始磁導(dǎo)率為5000或更高的非晶質(zhì)軟磁帶材。而且，本發(fā)明可以形成為非晶質(zhì)塊狀磁性元件，其厚度為0.5mm或更厚，并且橫截面面積為0.15mm2或更大。
這里，根據(jù)本發(fā)明，通過如上述選擇和優(yōu)化組成，可以采用金屬型鑄造方法來制得非晶質(zhì)塊狀磁性元件，其直徑為1.5mm并且其非晶質(zhì)形成能力明顯高于傳統(tǒng)非晶質(zhì)帶材，因此可以不同于帶材的層壓或粉末的壓縮成型或固化成型來實現(xiàn)磁芯的塊狀元件的形成。
在根據(jù)需要在部分磁路上形成缺口并且繞著這種高頻磁芯纏繞上一圈或多圈線圈時，可以制得其在強(qiáng)磁場內(nèi)的表現(xiàn)出高磁導(dǎo)率的優(yōu)良特性的作為產(chǎn)品的電感部件。
現(xiàn)在將參照附圖對本發(fā)明更加詳細(xì)地加以闡述。
參照圖1，其示出根據(jù)本發(fā)明的高頻磁芯1的基本結(jié)構(gòu)的一個實例，其狀態(tài)為使用前述非晶質(zhì)軟磁合金粉末使得高頻磁芯1形成環(huán)形板的形狀。
參照圖2，示出了通過將線圈3纏繞在高頻磁芯1周圍形成的電感部件10，其中，線圈3在環(huán)形板形狀的高頻磁芯1的周圍纏繞預(yù)定的次數(shù)，由此形成具有引出線部分3a和3b的電感部件10。
參照圖3，其示出根據(jù)本發(fā)明的高頻磁芯1的基本結(jié)構(gòu)的另一實例，其中，使用前述非晶質(zhì)軟磁合金粉末使得高頻磁芯1形成環(huán)形板的形狀(annular plate shape)，然后在其部分磁路上形成缺口2。
參照圖4，其示出通過將線圈3纏繞在具有缺口2的高頻磁芯1周圍而形成的電感部件20，其中，線圈3在環(huán)形板形狀的具有缺口2的高頻磁芯1周圍纏繞預(yù)定的次數(shù)，由此形成具有引出線部分3a和3b的電感部件20。
通過對非晶質(zhì)軟磁金屬粉末(其具有前述非晶質(zhì)金屬組成，并且最大粒度為篩分粒度45μm或更小，中心粒徑為30μm或更小)和以10質(zhì)量％或更少的量被加到其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制，可以得到具有在高頻下非常好的低損耗特性的壓粉鐵芯，這在傳統(tǒng)情況下是不曾出現(xiàn)的。通過將線圈應(yīng)用到這種壓粉鐵芯上，可以得到Q品質(zhì)因數(shù)優(yōu)良的電感部件。另外，通過在纏繞線圈封入磁體中的狀態(tài)下，采用壓縮成型將磁體和纏繞線圈一起形成整體，可以得到適合于高頻下大電流的電感部件。
對粉末的顆粒大小進(jìn)行限定的具體原因在于，如果最大顆粒尺寸的篩分粒度超過45μm，那么高頻區(qū)域的Q品質(zhì)因數(shù)就會惡化，另外，除非中心顆粒大小為30μm或更小，在500kHz或更高頻率下的Q品質(zhì)因數(shù)不會超過40。另外，除非中心顆粒大小為20μm或更小，在1MHz或更高頻率下的Q值(1/tanδ)不會變?yōu)?0或更大。由于非晶質(zhì)軟磁合金粉末的合金本身的電阻率高出傳統(tǒng)材料的大約2至10倍，在顆粒大小相同的情況下Q品質(zhì)因數(shù)最好變大。如果Q品質(zhì)因數(shù)是否相同無關(guān)緊要，那么可以通過增加可用顆粒大小的范圍來降低粉末制造成本。
參照圖5，其示出根據(jù)本發(fā)明的高頻電感部件103的基本結(jié)構(gòu)的又一實例，其中，通過在纏繞線圈6封入磁體8中的狀態(tài)下，采用壓縮成型將由前述非晶質(zhì)軟磁合金粉末制成的磁體8和纏繞線圈元件7集成在一起，可以形成電感部件103。數(shù)字“5”表示從纏繞線圈6延伸的線圈引出部分。
根據(jù)本發(fā)明，“非晶質(zhì)”表示這樣的狀態(tài)，其中采用通常的X射線衍射法對帶材或粉末的表面進(jìn)行測量，由此得到的X射線衍射(XRD)測試圖僅是寬峰。相反，當(dāng)由于結(jié)晶相而出現(xiàn)尖峰時，可以判定為“結(jié)晶相”。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在諸如Ar氣氛的惰性氣體氣氛中，非晶質(zhì)的帶材或粉末的溫度升高時，在溫度升高期間，在出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象之后出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。這種玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象的開始溫度以玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)來表示，并且在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和結(jié)晶溫度(Tx)之間的溫度范圍以過冷液態(tài)范圍(Tx-Tg)來表示。在加熱速率設(shè)定為40K/min的條件下對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、結(jié)晶溫度和過冷液態(tài)范圍進(jìn)行估定。
下面將以實例對本發(fā)明加以詳細(xì)闡述。
(實例1至15)根據(jù)預(yù)定的合金組合物分別對純金屬材料Fe、P、B、Al、V、Cr、Y、Zr、Nb、Mo、Ta和W進(jìn)行稱量，然后在經(jīng)過抽空的Ar氣氛減壓室內(nèi)進(jìn)行高頻加熱來將其熔化，由此制得母合金。之后，利用所制得的母合金，使用單輥法通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度來制得厚度分別為20μm和200μm的帶材。
為了比較，通過高頻加熱制得具有與商品化的METGLAS 2605-S2相同的組成的母合金，然后采用單輥法形成20μm和200μm的帶材。
就每個200μm的帶材而言，使用X射線衍射法對不與銅軋輥接觸的冷卻速度最慢的自由凝固表面進(jìn)行測量，由此得到X射線衍射測試圖，當(dāng)所得到的X射線衍射測試圖只有寬峰時可判定為“非晶質(zhì)相”，在其它情況下則可判定為“結(jié)晶相”。另外，使用20μm的帶材，通過示差掃描熱量計或量熱法(DSC)對熱性能進(jìn)行判定。據(jù)此對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和結(jié)晶溫度進(jìn)行測量，并且從中計算出過冷液態(tài)范圍。就磁性能而言，20μm的帶材被形成纏繞的磁芯，然后通過阻抗分析器對初始磁導(dǎo)率進(jìn)行測量，并且通過直流B-H示蹤儀對矯頑力進(jìn)行測量。在這種情況下，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下于Ar氣氛中對各樣品進(jìn)行5分鐘的熱處理。不具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的那些樣品分別在低于結(jié)晶溫度30℃的溫度下進(jìn)行5分鐘的熱處理。
如表1所示，由于實例1至15的合金組合物落在本發(fā)明的組成范圍內(nèi)，所以它們分別具有過冷液態(tài)范圍，并且玻璃化形成能力優(yōu)良，軟磁性能也很好。圖6為具有不同厚度的Fe78P8B10Mo4帶材的XRD結(jié)果曲線圖。由圖6可見，X射線衍射測試圖只有直到200μm的寬峰，因此是“非晶質(zhì)相”。此點同樣也適于其它實例。實際上，很難生產(chǎn)厚度為1μm或更薄的帶材。另一方面，比較實例2、4和5沒有過冷液態(tài)范圍，并且玻璃化形成能力較低，軟磁性能較差。比較實例1和3中的每一個都具有過冷液態(tài)范圍，盡管它比較小，但是玻璃化形成能力較低，并且不可能制得厚度為200μm或更厚的帶材。
(實例16至24)根據(jù)預(yù)定的合金組合物分別對純金屬材料Fe、P、B、Al、V、Cr、Nb、Mo、Ta、W和Si進(jìn)行稱量，然后在經(jīng)過抽空的減壓Ar氣氛的室內(nèi)中進(jìn)行高頻加熱來將其熔化，由此制得母合金。之后，利用所制得的母合金，使用單輥法通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度來制得厚度分別為20μm和200μm的帶材。
就每個200μm的帶材而言，使用X射線衍射法對不與銅軋輥接觸的冷卻速度最慢的自由凝固表面進(jìn)行測量，由此得到X射線衍射測試圖，當(dāng)所得到的X射線衍射測試圖只有寬峰時可判定為“非晶質(zhì)相”，在其它情況下則可判定為“結(jié)晶相”。另外，使用20μm的帶材，通過DSC對熱性能進(jìn)行判定。據(jù)此對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和結(jié)晶溫度進(jìn)行測量，并且從中計算出過冷液態(tài)范圍。就磁性能而言，20μm的帶材被形成纏繞的磁芯，然后通過阻抗分析器對初始磁導(dǎo)率進(jìn)行測量，并且通過直流B-H示蹤儀對矯頑力進(jìn)行測量。在這種情況下，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下在Ar氣氛中對各樣品進(jìn)行5分鐘的熱處理。不具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的那些樣品分別在低于結(jié)晶溫度30℃的溫度下進(jìn)行5分鐘的熱處理。
如表2所示，由于實例1624的合金組合物落在本發(fā)明的組成范圍內(nèi)，所以它們分別具有過冷液態(tài)范圍，并且玻璃化形成能力優(yōu)良，軟磁性能也很好。另一方面，比較實例6沒有過冷液態(tài)范圍，并且玻璃化形成能力較低，因此不可能制得厚度為200μm或更厚的帶材，而且比較實例6的軟磁性能較差。
(實例25至29)根據(jù)預(yù)定的合金組合物分別對純金屬材料Fe、Co、Ni、P、B和Mo進(jìn)行稱量，然后在經(jīng)過抽空的Ar氣氛減壓室內(nèi)進(jìn)行高頻加熱來將其熔化，由此制得母合金。之后，利用所制得的母合金，使用單輥法通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度來制得厚度分別為20μm和200μm的帶材。
就每個200μm的帶材而言，使用X射線衍射法對不與銅軋輥接觸的冷卻速度最慢的自由凝固表面進(jìn)行測量，由此得到X射線衍射測試圖，當(dāng)所得到的X射線衍射測試圖只有寬峰時可判定為“非晶質(zhì)相”，在其它情況下則可判定為“結(jié)晶相”。另外，使用20μm的帶材，通過DSC對熱性能進(jìn)行判定。據(jù)此對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和結(jié)晶溫度進(jìn)行測量，并且從中計算出過冷液態(tài)范圍。就磁性能而言，20μm的帶材被形成纏繞的磁芯，然后通過阻抗分析器對初始磁導(dǎo)率進(jìn)行測量，并且通過直流B-H示蹤儀對矯頑力進(jìn)行測量。在這種情況下，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下在Ar氣氛中對各樣品進(jìn)行5分鐘的熱處理。不具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的那些樣品分別在低于結(jié)晶溫度30℃的溫度下進(jìn)行5分鐘的熱處理。
如表3所示，由于實例25至29的合金組合物落在本發(fā)明的組成范圍內(nèi)，所以它們分別具有過冷液態(tài)范圍，并且玻璃化形成能力優(yōu)良，軟磁性能也很好。另一方面，盡管比較實例7具有過冷液態(tài)范圍，并且具有優(yōu)異的玻璃化形成能力，但它在室溫下沒有磁性。
(實例30至33)根據(jù)預(yù)定的合金組合物分別對純金屬材料Fe、Co、Ni、P、B、Mo和Si進(jìn)行稱量，然后在經(jīng)過抽空的Ar氣氛減壓室內(nèi)進(jìn)行高頻加熱來將其熔化，由此制得母合金。之后，利用所制得的母合金，使用單輥法通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度來制得厚度分別為20μm和200μm的帶材。
就每個200μm的帶材而言，使用X射線衍射法對不與銅軋輥接觸的冷卻速度最慢的自由凝固表面進(jìn)行測量，由此得到X射線衍射測試圖，當(dāng)所得到的X射線衍射測試圖只有寬峰時可判定為“非晶質(zhì)相”，在其它情況下則可判定為“結(jié)晶相”。另外，使用20μm的帶材，通過DSC對熱性能進(jìn)行判定。據(jù)此對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和結(jié)晶溫度進(jìn)行測量，并且從中計算出過冷液態(tài)范圍。就磁性能而言，20μm的帶材被形成纏繞的磁芯，然后通過阻抗分析器對初始磁導(dǎo)率進(jìn)行測量，并且通過直流B-H示蹤儀對矯頑力進(jìn)行測量。在這種情況下，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下在Ar氣氛中對各樣品進(jìn)行5分鐘的熱處理。不具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的那些樣品分別在低于結(jié)晶溫度30℃的溫度下進(jìn)行5分鐘的熱處理。
如表4所示，由于實例30至33的合金組合物落在本發(fā)明的組成范圍內(nèi)，所以它們分別具有過冷液態(tài)范圍，并且玻璃化形成能力優(yōu)良，軟磁性能也很好。另一方面，盡管比較實例8具有過冷液態(tài)范圍，并且具有優(yōu)異的玻璃化形成能力，但它在室溫下沒有磁性。
(實例34至36)根據(jù)預(yù)定的合金組合物分別對純金屬材料Fe、P、B、Al、Nb和Mo進(jìn)行稱量，然后在經(jīng)過抽空的Ar氣氛減壓室內(nèi)進(jìn)行高頻加熱來將其熔化，由此制得母合金。之后，利用所制得的母合金，采用水霧化方法來制得非晶質(zhì)軟磁粉末。
為了比較，通過高頻加熱制得具有與商品化的METGLAS 2605-S2相同的組成的母合金，然后采用水霧化方法形成非晶質(zhì)軟磁粉末。
所得到的非晶質(zhì)軟磁粉末都被歸類成200μm或更小的顆粒尺寸，然后使用X射線衍射法對其進(jìn)行測量，由此得到X射線衍射測試圖，當(dāng)所得到的X射線衍射測試圖只有寬峰時可判定為“非晶質(zhì)相”，在其它情況下則可判定為“結(jié)晶相”。
如表5所示，由于實例34至36的合金組合物落在本發(fā)明的組成范圍內(nèi)，所以可以采用水霧化方法來制得非晶質(zhì)軟磁粉末。圖7為通過歸類具有不同顆粒大小的Fe78P8B10Mo4粉末的XRD結(jié)果曲線圖。由圖7可見，X射線衍射測試圖只有直到200μm的寬峰，因此是“非晶質(zhì)相”。此點同樣也適于其它實例。另一方面，比較實例9沒有玻璃化形成能力，因此所得到的粉末處于結(jié)晶相。不可能得到非晶質(zhì)軟磁粉末。
(實例37至60)根據(jù)預(yù)定的合金組合物分別對材料Fe、Co、Ni、Fe-P、Fe-B、Fe-Si、Al、Fe-V、Fe-Cr、Y、Zr、Fe-Nb、Fe-Mo、Ta、W、Ti、C、Mn和Cu進(jìn)行稱量，然后在經(jīng)過抽空的Ar氣氛減壓室內(nèi)進(jìn)行高頻加熱來將其熔化，由此制得母合金。之后，利用所制得的母合金，使用單輥法通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度來制得厚度分別為20μm和200μm的帶材。
為了比較，通過高頻加熱制得具有與商品化的METGLAS 2605-S2相同的組成的母合金，然后采用單輥法形成20μm和200μm的帶材。
就每個200μm的帶材而言，使用X射線衍射法對不與銅軋輥接觸的冷卻速度最慢的自由凝固表面進(jìn)行測量，由此得到X射線衍射測試圖，當(dāng)所得到的X射線衍射測試圖只有寬峰時可判定為“非晶質(zhì)相”，在其它情況下則可判定為“結(jié)晶相”。另外，使用20μm的帶材，通過DSC對熱性能進(jìn)行判定。據(jù)此對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和結(jié)晶溫度進(jìn)行測量，并且從中計算出過冷液態(tài)范圍。就磁性能而言，使用20μm的帶材，并且使用振動探針式磁強(qiáng)計(VSM)對其飽和磁通量密度進(jìn)行測量。
如表6-1和表6-2所示，由于實例37至60的合金組合物落在本發(fā)明的組成范圍內(nèi)，所以它們分別具有過冷液態(tài)范圍，并且非晶質(zhì)形成能力很強(qiáng)，軟磁性能也很好。另一方面，比較實例10、11、12、13、14、15、17和20只有小的或沒有過冷液態(tài)范圍，并且非晶質(zhì)形成能力較低。比較實例16、18和19的非晶質(zhì)形成能力較高，但是Tc和Bs則較低。在比較實例15中，過冷液態(tài)范圍較小，非晶質(zhì)形成能力較低，而且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高。
(實例61至70)根據(jù)預(yù)定的合金組合物分別對材料Fe、Fe-P、Fe-B、Fe-Cr、Fe-Nb、Ti、C、Mn和Cu進(jìn)行稱量，然后在經(jīng)過抽空的Ar氣氛減壓室內(nèi)進(jìn)行高頻加熱來將其熔化，由此制得母合金。之后，利用所制得的母合金，使用單輥法來制得厚度為50μm的各個帶材。
為了比較，通過高頻加熱制得具有與商品化的METGLAS 2605-S2相同的組成的母合金，然后采用單輥法形成50μm的帶材。
對各帶材進(jìn)行腐蝕率檢查。50μm的帶材被放到1標(biāo)準(zhǔn)NaCl溶液中，并且對重量變化進(jìn)行檢查，并從表面面積和時間計算出腐蝕率。其結(jié)果如表7所示。
如表7所示，由于實例61至70的合金組合物落在本發(fā)明的組成范圍內(nèi)，所以它們的耐腐蝕性很強(qiáng)，即它們的腐蝕率較低。相反，比較實例21的耐腐蝕性很低，即它的腐蝕率較大。
(實例71至73)根據(jù)預(yù)定的合金組合物分別對材料Fe、Fe-P、Fe-B、Fe-Cr、Fe-Nb、Ti、C、Mn和Cu進(jìn)行稱量，然后在經(jīng)過抽空的Ar氣氛減壓室內(nèi)進(jìn)行高頻加熱來將其熔化，由此制得母合金。之后，利用所制得的母合金，使用單輥法來制得厚度為20μm的帶材。
為了比較，通過高頻加熱制得具有與商品化的METGLAS 2605-S2相同的組成的母合金，然后采用單輥法形成20μm的帶材。
每個20μm的帶材都被形成纏繞的磁芯，磁芯的疊置的部分通過置入其間的硅氧烷樹脂被粘合并絕緣，然后通過阻抗分析器對初始磁導(dǎo)率進(jìn)行測量。在這種情況下，在350℃在Ar氣氛中對各樣品進(jìn)行60分鐘的熱處理。另一方面，對由METGLAS 2605-S2制成的樣品在425℃進(jìn)行60分鐘的熱處理。
如表8所示，由于實例71至73的合金組合物落在本發(fā)明的組成范圍內(nèi)，所以它們的軟磁性能很好。相反，比較實例22的軟磁性能很差。
(實例74至78)根據(jù)預(yù)定的合金組合物分別對材料Fe、Fe-P、Fe-B、Fe-Cr、Fe-Nb、Ti、C、Mn和Cu進(jìn)行稱量，然后在經(jīng)過抽空的Ar氣氛減壓室內(nèi)進(jìn)行高頻加熱來將其熔化，由此制得母合金。之后，利用所制得的母合金，使用單輥法通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度來制得厚度為20μm至170μm的帶材。
為了比較，通過高頻加熱制得具有與商品化的METGLAS 2605-S2相同的組成的母合金，然后采用單輥法形成20μm的帶材。
對每個帶材片的都進(jìn)行層疊，以形成層疊的磁芯，磁芯寬度為1mm，長度為16mm，厚度為1mm。帶材片通過將硅氧烷樹脂置入其間被粘合在一起，并且相互絕緣，在每個層疊的磁芯上應(yīng)用1200圈的線圈之后，通過阻抗分析器對Ls和Q進(jìn)行測量。在這種情況下，在350℃在Ar氣氛中對各樣品進(jìn)行60分鐘的熱處理。另一方面，在425℃下對由METGLAS 2605-S2構(gòu)成的樣品進(jìn)行60分鐘的熱處理。樣品的測量結(jié)果如表9所示。
如表9所示，由于實例74至78的合金組合物落在本發(fā)明的組成范圍內(nèi)，所以它們的高頻軟磁性能很好。相反，由于比較實例23的厚度超過150μm，所以其高頻特性由于渦流損耗而很差。另外，比較實例24的組成落在本發(fā)明的組成范圍之外，其高頻軟磁性能差。
(實例79至82)根據(jù)預(yù)定的合金組合物分別對材料Fe、Fe-P、Fe-B、Fe-Cr、Fe-Nb、Ti、C、Mn和Cu進(jìn)行稱量，然后在經(jīng)過抽空的Ar氣氛減壓室內(nèi)進(jìn)行高頻加熱來將其熔化，由此制得母合金。之后，利用所制得的母合金，使用水霧化方法來制得粉末。
為了比較，通過高頻加熱，由此制得具有與商品化的METGLAS2605-S2相同的組成的母合金，然后采用水霧化方法形成粉末。
所得到的粉末都被歸類成200μm或更小的顆粒尺寸，然后使用X射線衍射法對其進(jìn)行測量，由此得到X射線衍射測試圖，當(dāng)所得到的X射線衍射測試圖只有寬峰時可判定為“非晶質(zhì)相”，在其它情況下則可判定為“結(jié)晶相”。
如表10所示，由于實例79至82的合金組合物落在本發(fā)明的組成范圍內(nèi)，所以可以采用水霧化方法來制得非晶質(zhì)軟磁粉末。另一方面，比較實例25和26沒有玻璃化形成能力，因此所得到的粉末處于結(jié)晶相。不可能得到非晶質(zhì)軟磁粉末。
(實例83至86)根據(jù)預(yù)定的合金組合物分別對材料Fe、Fe-P、Fe-B、Fe-Cr、Fe-Nb、Ti、C、Mn和Cu進(jìn)行稱量，然后在經(jīng)過抽空的Ar氣氛減壓室內(nèi)進(jìn)行高頻加熱來將其熔化，由此制得母合金。之后，利用所制得的母合金，使用水霧化方法來制得非晶質(zhì)軟磁粉末。使所述粉末分別與5質(zhì)量％的被溶解在溶劑中的硅氧烷樹脂混合，以便成為顆粒狀，然后在980MPa(10噸/cm2)的壓力下將所述粉末壓成外直徑為18mm，內(nèi)直徑為12mm，厚度為3mm的壓粉鐵芯。
為了比較，給采用水霧化方法制得的Fe粉末、Fe-Si-Cr粉末和鋁硅鐵粉末也分別混合有5質(zhì)量％的被溶解在溶劑中的硅氧烷樹脂，以便成為顆粒狀，然后在980MPa(10噸/cm2)的壓力下將所述粉末分別壓成外直徑為18mm，內(nèi)直徑為12mm，厚度為3mm的壓粉鐵芯。
就所得到的壓粉鐵芯而言，通過阻抗分析器對初始磁導(dǎo)率進(jìn)行測量，并且通過交流B-H示蹤儀對Fe損耗和密度進(jìn)行測量。在這種情況下，在350℃下在Ar氣氛中對各樣品進(jìn)行60分鐘的熱處理。另一方面，在500℃下對由Fe粉末和Fe-Si-Cr粉末構(gòu)成的樣品進(jìn)行60分鐘的熱處理，而在700℃下對由鋁硅鐵粉末構(gòu)成的樣品進(jìn)行60分鐘的熱處理。所測得的初始磁導(dǎo)率、損耗和密度如表11所示。
如表11所示，可以理解，由于由實例83至86的非晶質(zhì)軟磁粉末構(gòu)成的壓粉鐵芯落在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所以其損耗非常低。另一方面，比較實例27是由鐵粉末構(gòu)成的壓粉鐵芯，而密度較大，初始磁導(dǎo)率和高頻損耗非常差。同樣在比較實例28和29中，損耗非常差。
(實例87至110)首先，作為粉末生產(chǎn)過程，根據(jù)預(yù)定的合金組合物分別對純金屬元素材料Fe、Co、Ni、P、B、Si、Mo、Al、V、Cr、Y、Zr、Nb、Ta和W進(jìn)行稱量，由此制得母合金。之后，利用所制得的母合金，使用水霧化方法來制得各種軟磁合金粉末。
然后，作為模制產(chǎn)品生產(chǎn)過程，所得到的合金粉末都被歸類成45μm或更小的顆粒尺寸，然后將作為粘合劑的硅氧烷樹脂以4質(zhì)量％的量與所述粉末混合，之后，使用具有外直徑為27mm，內(nèi)直徑為14mm的凹槽的壓制件模制模具，在室溫下分別對所述粉末施加以1.18GPa(大約12t/cm2)的壓力，以便具有高度5mm，由此獲得相應(yīng)的模制產(chǎn)品。
另外，在對所得到的模制產(chǎn)品進(jìn)行樹脂固化之后，對模制產(chǎn)品的重量和尺寸進(jìn)行測量，然后在模制產(chǎn)品即磁芯上分別纏繞各具有適當(dāng)圈數(shù)的線圈，由此制得相應(yīng)的電感部件(每一個都如圖2所示)。
然后，就每個所得到的樣品即電感部件而言，使用LCR測定計在100kHz下由電感值求得磁導(dǎo)率，另外，當(dāng)施加以1.6×104A/m的磁場時，使用直流磁性能測量設(shè)備對飽和磁通量密度進(jìn)行測量。另外，對每個磁芯的上表面和下表面進(jìn)行拋光，然后進(jìn)行XRD(X射線衍射)測量以觀察相。結(jié)果如表12-1和表12-2所示。
在表12中示出了相應(yīng)的樣品的組成比例，并且當(dāng)在通過XRD測量而得到的XRD圖案中只探測到專屬于非晶質(zhì)相的寬峰時可以判定為“非晶質(zhì)相”，而當(dāng)與寬峰一起觀察到由于結(jié)晶相引起的尖峰時，或者當(dāng)在沒有寬峰的情況下只觀察到尖峰時，可以判定為“結(jié)晶相”。就那些具有呈現(xiàn)出非晶質(zhì)相的成分的樣品而言，通過DSC進(jìn)行熱分析，以對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和結(jié)晶溫度(Tx)進(jìn)行測量，并且確定對于所有的那些樣品來說ΔTx為20℃或更大。采用直流兩端子方法對相應(yīng)的模制產(chǎn)品(磁芯)的電阻率進(jìn)行測量，并且確定所有的樣品都有1Ω·cm或更大的較好的值。
在DSC中的加熱速率被設(shè)定為40K/min。由實例87至89和比較實例30至33可以理解到，當(dāng)P或B的含量低于2％或高于16％時，不能形成可得到高磁導(dǎo)率的非晶質(zhì)相，而當(dāng)P的含量和B的含量都在2％或以上和16％或以下的范圍內(nèi)時，能夠形成非晶質(zhì)相。由實例90至92和比較實例34與35可以理解到，當(dāng)Mo的含量為0％或高于10％時，不能形成非晶質(zhì)相，而當(dāng)Mo的含量高于0％并且為10％或以下時，能夠形成非晶質(zhì)相。由實例93與94和比較實例36可以理解到，甚至當(dāng)加入8％或更少量范圍的Si時，也能形成非晶質(zhì)相。由實例95至102可以理解到，甚至當(dāng)Mo由Al、V、Cr、Y、Zr、Nb、Ta或W代替時，也能形成非晶質(zhì)相。由實例103至110可以理解到，F(xiàn)e可以部分地由Co和/或Ni代替，但由比較實例37和38可以理解到，如果Fe被完全代替，那么盡管得到了非晶質(zhì)相，磁通量密度卻變?yōu)榱?，因此這不適合本發(fā)明的領(lǐng)域。
(實例111至132)首先，作為粉末生產(chǎn)過程，根據(jù)預(yù)定的合金組合物分別對純金屬元素材料Fe、Co、Ni、P、B、Si、Mo、Al、V、Cr、Y、Zr、Nb、Ta、W、Ti、C、Mn和Cu進(jìn)行稱量，由此制得母合金。之后，利用所制得的母合金，使用水霧化方法來制得各種軟磁合金粉末。
然后，作為模制產(chǎn)品生產(chǎn)過程，所得到的合金粉末都被歸類成45μm或更小的顆粒尺寸，然后將作為粘合劑的硅氧烷樹脂以4質(zhì)量％的量與所述粉末混合，之后，使用具有外直徑為27mm，內(nèi)直徑為14mm的凹槽的壓制件，在室溫下分別對所述粉末施加以1.18GPa(大約12t/cm2)的壓力，以便具有5mm的高度，因此得到相應(yīng)的模制產(chǎn)品。
另外，在對所得到的模制產(chǎn)品進(jìn)行樹脂固化之后，對模制產(chǎn)品的重量和尺寸進(jìn)行測量，然后在模制產(chǎn)品即磁芯上分別應(yīng)用各具有適當(dāng)圈數(shù)的線圈，由此制得相應(yīng)的電感部件(每一個都如圖2所示)。
然后，就每個所得到的樣品即電感部件而言，使用LCR測定計在100kHz下由電感值求得磁導(dǎo)率，另外，當(dāng)施加以1.6×104A/m的磁場時，使用直流磁性能測量設(shè)備對飽和磁通量密度進(jìn)行測量。另外，對每個磁芯的上表面和下表面進(jìn)行拋光，然后進(jìn)行XRD(X射線衍射)測量以觀察相。結(jié)果如表13-1和表13-2所示。
在表13-1和表13-2中示出了相應(yīng)的樣品的組成比例，并且當(dāng)在通過XRD測量而得到的XRD圖案中只探測到專屬于非晶質(zhì)相的寬峰時可以判定為“非晶質(zhì)相”，而當(dāng)與寬峰一起觀察到由于結(jié)晶相引起的尖峰時，或者當(dāng)在沒有寬峰的情況下只觀察到尖峰時，可以判定為“結(jié)晶相”。就那些具有呈現(xiàn)出非晶質(zhì)相的成分的樣品而言，通過DSC進(jìn)行熱分析，以對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和結(jié)晶溫度(Tx)進(jìn)行測量，并且確定對于所有的那些樣品來說ΔTx為20℃或更大。采用直流兩端子方法對相應(yīng)的模制產(chǎn)品(磁芯)的電阻率進(jìn)行測量，并且確定所有的樣品都有1Ω·cm或更大的較好的值。
如表13-1和表13-2所示，由于實例111至132的合金組合物落在本發(fā)明的組成范圍內(nèi)，所以它們分別具有過冷液態(tài)范圍，并且非晶質(zhì)形成能力優(yōu)良，軟磁性能也很好。另一方面，可以理解到，比較實例39至53的非晶質(zhì)形成能力較低，因此只能得到結(jié)晶相，并且不能得到良好的導(dǎo)磁性能。
(實例133)在實例133中，采用水霧化方法制得組成為Fe77P10B10Nb2Cr1Ti0.1C0.1Mn0.1Cu0.1的合金粉末，然后所得到的合金粉末被歸類成45μm或更小的顆粒尺寸，然后對其進(jìn)行XRD測量，之后確定專屬于非晶質(zhì)相的寬峰。另外，通過DSC進(jìn)行熱分析，以測量玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和結(jié)晶溫度(Tx)，由此確定ΔTx(Tg-Tx)為36℃。然后，將粉末保持在低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度400℃，以便在大氣中進(jìn)行0.5小時的熱處理，由此在粉末表面上形成氧化物。
另外，分別以5％、2.5％、1％和0.5％的量將作為粘合劑的硅氧烷樹脂加入到所述形成有氧化物的粉末中，以得到各自的粉末。使用具有外直徑為27mm，內(nèi)直徑為14mm的凹槽的壓制件，在室溫下，在高于樹脂軟化溫度的150℃或在非晶質(zhì)軟磁金屬粉末的過冷液態(tài)范圍的480℃分別對所得到的粉末施加以1.18GPa(大約12噸/cm2)的壓力，以便具有5mm的高度，因此得到相應(yīng)的模制產(chǎn)品。
在對所得到的模制產(chǎn)品進(jìn)行樹脂固化之后，對模制產(chǎn)品的重量和尺寸進(jìn)行測量，然后在模制產(chǎn)品即磁芯上分別應(yīng)用各具有適當(dāng)圈數(shù)的線圈，由此制得相應(yīng)的電感部件(每一個都如圖2所示)。
然后，就第1至第12樣品的每個所得到的電感部件而言，對粉末填充率(％)、直流磁性能引起的磁通量密度(在1.6×104A/m時)和直流電阻率(Ω·cm)進(jìn)行測量。結(jié)果如表14所示。
由表14可以理解到，當(dāng)粘合劑的加入量(樹脂量)超過5％時，可得到可與鐵氧磁芯相比較的≥10E4(＝105)的高電阻率，而即使通過提高模制溫度也不會觀察到這種效果，并且比如室溫的模制條件就足夠了?？梢岳斫獾?，當(dāng)樹脂量為5％時也可以得到1Ω·cm或以上的高電阻率，但同樣在室溫下進(jìn)行模制就足夠了。另外，可以理解到，就2.5％的樹脂量而言，當(dāng)在150℃下進(jìn)行模制時，粉末填充率得到顯著提高，以增加磁通量密度，并且另外得到了0.1Ω·cm或以上的電阻率。另外，可以理解到，就1％或0.5％的樹脂量而言，當(dāng)在480℃進(jìn)行模制時，粉末填充率得到顯著提高，以增加飽和磁通量密度，并且另外得到了0.01Ω·cm或以上的電阻率。
(實例134)在實例134中，對應(yīng)于在實例133中的第10樣品的電感部件被制得，使用通過同樣的合金粉末和同樣的制造過程并在450℃在氮氣氣氛中經(jīng)過0.5小時的熱處理而制得的高頻磁芯來制造電感部件。另外，為了比較，使用作為磁芯材料的鋁硅鐵粉、6.5％的硅鋼、Fe基非晶質(zhì)材料制得電感部件。每個電感部件都如圖2所示，但也可以是如圖4所示的在部分磁路上具有缺口的電感部件。就這些電感部件中的每一個而言，對由直流磁性能引起的磁通量密度(在1.6×104A/m時)、直流電阻率(Ω·cm)、用于電感值標(biāo)準(zhǔn)化的磁導(dǎo)率和磁芯損耗(20kHz 0.1T)進(jìn)行測量。結(jié)果如表15所示。
由表15可以理解到，本發(fā)明的電感部件的磁通量密度基本等于使用Fe基非晶質(zhì)磁芯的電感部件的磁通量密度，而其芯損耗則低于使用鋁硅鐵粉磁芯的電感部件的芯損耗，其性能非常好。另外，可以理解到，具有經(jīng)熱處理的磁芯的電感部件的磁導(dǎo)率和芯損耗得到了改善，因此其性能更優(yōu)良。
(實例135)在實例135中，分別以表16所示的比例，將具有表16所示合金組合物并且各自通過標(biāo)準(zhǔn)濾網(wǎng)所篩選的顆粒尺寸為20μm或更小的水霧化粉末加到與根據(jù)實例133制得的粉末相同的粉末中，由此得到相應(yīng)粉末。
另外，以1.5質(zhì)量％的量將作為粘合劑的硅氧烷樹脂加入到所得到的每一種粉末中，然后使用具有外直徑為27mm，內(nèi)直徑為14mm的凹槽的壓制件，在室溫下對所得到的粉末施加以1.18GPa(大約12噸/cm2)的壓力，以便具有5mm的高度，因此得到相應(yīng)的模制產(chǎn)品。模制之后，在450℃的Ar氣氛中對模制產(chǎn)品進(jìn)行熱處理。
然后，在對所得到的模制產(chǎn)品進(jìn)行樹脂固化之后，對模制產(chǎn)品的重量和尺寸進(jìn)行測量，然后在模制產(chǎn)品即磁芯上分別應(yīng)用各具有適當(dāng)圈數(shù)的線圈，由此制得相應(yīng)的電感部件(每一個都如圖2所示)。
然后，就每個所得到的樣品即電感部件而言，對粉末填充率(％)、磁導(dǎo)率和芯損耗(20kHz 0.1T)進(jìn)行測量。結(jié)果如表16所示。
由表16可以理解到，通過向非晶質(zhì)金屬粉末加入具有較小顆粒的軟磁粉末，本發(fā)明的電感部件的粉末填充率得到了提高，因此磁導(dǎo)率也得到了提高。另一方面，可以理解到，由于當(dāng)加入量超過50％時，改善的效果受到削弱，芯損耗特性能極度惡化，所以加入量優(yōu)選為50％或更少。
(實例136)在實例136中，制得組成為Fe77P10B10Nb2Cr1Ti0.1C0.1Mn0.1Cu0.1的合金粉末，使得通過改變水霧化方法的制造條件，使其具有如表17所示的高徑比(aspect ratio)，然后所得到的粉末被歸類成45μm或更小的顆粒尺寸，然后對其進(jìn)行XRD測量，由此確定專屬于非晶質(zhì)相的寬峰。另外，通過DSC對所有粉末進(jìn)行熱分析，以測量玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和結(jié)晶溫度，由此確定過冷溫度范圍ΔTx為20℃。
另外，以3.0質(zhì)量％的量將作為粘合劑的硅氧烷樹脂加入到所得到的粉末中，之后，使用具有外直徑為27mm，內(nèi)直徑為14mm的凹槽的壓制件，在室溫下，對所得到的粉末施加1.47GPa(15噸/cm2)的壓力，以便具有高度5mm，由此獲得相應(yīng)的模制產(chǎn)品。模制之后，在450℃在Ar氣氛中對模制產(chǎn)品進(jìn)行熱處理。
然后，在對所得到的模制產(chǎn)品進(jìn)行樹脂固化之后，對模制產(chǎn)品的重量和尺寸進(jìn)行測量，然后在模制產(chǎn)品即磁芯上分別應(yīng)用各具有適當(dāng)圈數(shù)的線圈，由此制得相應(yīng)的電感部件(每一個都如圖2所示)。
然后，針對每個所得到的樣品即電感部件，對粉末填充率(％)和磁導(dǎo)率進(jìn)行測量。結(jié)果如表17所示。
由表17可以理解到，通過增加非晶質(zhì)金屬粉末的高徑比，本發(fā)明的電感部件的磁導(dǎo)率得到了改善。另一方面，可以理解到，由于當(dāng)高徑比超過2.0時，初始磁導(dǎo)率較高，但直流疊加時的磁導(dǎo)率卻惡化，所以粉末的高徑比優(yōu)選為2.0或更小。
(實例137)首先，作為粉末生產(chǎn)過程，對材料進(jìn)行稱量，以得到組合物Fe77P10B10Nb2Cr1Ti0.1C0.1Mn0.1Cu0.1，并且，利用該組合物，使用高壓水霧化方法來制得具有不同中心粒徑的細(xì)軟磁合金粉末。
然后，作為模制產(chǎn)品生產(chǎn)過程，通過利用各種標(biāo)準(zhǔn)濾網(wǎng)對所得到的合金粉末進(jìn)行篩選，由此制得如表18所示的粉末，然后將作為粘合劑的硅氧烷樹脂以3質(zhì)量％的量與所述粉末混合，然后與3.5圈的外直徑為8mm，內(nèi)直徑為4mm，高度為2mm的線圈一起，將所述粉末置于10mm×10mm的壓制件中，并且所述線圈被設(shè)置以便在模制之后位于模制產(chǎn)品的中心，然后在室溫下分別對所述粉末施加以490MPa(5噸/cm2)的壓力，以便具有4mm的高度，因此得到相應(yīng)的模制產(chǎn)品。然后在150℃下對所得到的模制產(chǎn)品進(jìn)行樹脂固化。就第5樣品的條件而言，同樣也在450℃在氮氣氣氛中對模制產(chǎn)品進(jìn)行0.5小時的熱處理，由此制得樣品。
然后，就每個所得到的樣品即電感部件而言，1MHz的電感值、峰值頻率和Q的峰值可由使用LCR測定計在相應(yīng)的頻率下對電感和阻抗進(jìn)行的測量來求得。結(jié)果如表18所示。
然后，就每個樣品電感部件而言，使用通常的直流-直流變流器評價套件(dc-dc converter evaluation kit)對電源變換效率進(jìn)行測量。測量條件為，輸入12V，輸出5V，驅(qū)動頻率300kHz，輸出電流1A。結(jié)果也如表18所示。
如表18所示，通過將濾網(wǎng)粒徑(sieve particle size)設(shè)為45μm或更小，并將中心粒徑設(shè)為30μm或更小，可使得本發(fā)明的電感部件的Q峰值頻率為5000kHz或以上，Q峰值為40或以上，同時使得電源變換效率為80％或以上，這是非常好的。另外，通過將濾網(wǎng)粒徑設(shè)為45μm或更小，并將中心粒徑設(shè)為20μm或更小，可使得Q峰值頻率為1MHz或以上，Q峰值為50或以上，在這種情況下，電源變換效率為85％或以上，這是非常好的。另外，可以理解到，通過對電感部件進(jìn)行熱處理，可以進(jìn)一步提高變換效率。
(實例138)首先，作為粉末生產(chǎn)過程，對材料進(jìn)行稱量，以得到組合物Fe77P10B10Nb2Cr1Ti0.1Mn0.1Cu0.1，并且，利用該組合物，使用高壓水霧化方法來制得細(xì)軟磁合金粉末。
然后，作為模制產(chǎn)品生產(chǎn)過程，通過利用各種標(biāo)準(zhǔn)濾網(wǎng)對所得到的合金粉末進(jìn)行篩選，由此制得如表19所示的粉末，然后將作為粘合劑的硅氧烷樹脂以3質(zhì)量％的量與所述粉末混合，然后對所述粉末施加以490Mpa(5t/cm2)的壓力，以便形成外直徑為32mm，內(nèi)直徑為20mm，高度為5mm的環(huán)形，由此制得相應(yīng)的模制產(chǎn)品。在150℃下對所得到的模制產(chǎn)品進(jìn)行樹脂固化。為了比較，采用同樣的方式可制得使用Fe-6.5質(zhì)量％的Si的粉末的樣品。
然后，繞著每個制得的樣品纏繞十圈直徑為0.1mm的，敷有酰胺-酰亞胺(amide-imide)涂層的銅線，由此制得電感部件。
然后，就每個所得到的電感部件而言，在10kHz處的電感值、峰值頻率和Q的峰值可由使用LCR測定計在相應(yīng)的頻率處對電感和阻抗進(jìn)行的測量來求得。結(jié)果如表19所示。
然后，就這些電感部件中的每一個而言，使用通常的直流-直流變流器評價套件對電源變換效率進(jìn)行測量。測量條件為，輸入12V，輸出5V，驅(qū)動頻率10kHz，輸出電流1A。結(jié)果也如表19所示。
(實例139和140)根據(jù)預(yù)定的合金組合物分別對材料Fe、Fe-P、Fe-B、Fe-Cr、Fe-Nb、Ti、C、Mn和Cu進(jìn)行稱量，然后在經(jīng)過抽空的Ar氣氛減壓室內(nèi)進(jìn)行高頻加熱來將其熔化，由此制得母合金。之后，利用所制得的母合金，使用單輥法來制得厚度為20μm的帶材。
每個20μm的帶材都被形成纏繞的磁芯，磁芯的疊置的部分通過置入其間的硅氧烷樹脂被粘合并絕緣，然后通過阻抗分析器對在1kHz處的初始磁導(dǎo)率進(jìn)行測量。在這種情況下，分別在室溫、250℃、300℃、400℃、450℃和550℃下在Ar氣氛中對各樣品進(jìn)行5分鐘的熱處理。
如表20所示，當(dāng)在居里溫度或以上和結(jié)晶溫度或以下的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理時，本發(fā)明的實例139和140的合金組合物會呈現(xiàn)出非常好的軟磁性能。特別當(dāng)在結(jié)晶溫度或以上時，軟磁性能迅速惡化。
工業(yè)應(yīng)用如上所述，使用具有高飽和磁通量密度和高電阻率的非晶質(zhì)軟磁金屬材料可以低成本得到本發(fā)明的高頻磁芯。另外，通過將線圈應(yīng)用至所述高頻磁芯上而形成的電感部件的高頻帶磁性能非常好，這在傳統(tǒng)情況下是不曾出現(xiàn)的。因此可以低成本制得高性能高磁導(dǎo)率的壓粉鐵芯，這在傳統(tǒng)情況下是不曾出現(xiàn)的。本發(fā)明的高頻磁芯適合用于各種電子設(shè)備的諸如抗流圈和變壓器的電源部件。
另外，由細(xì)顆粒尺寸的粉末構(gòu)成的本發(fā)明的高頻磁芯可以實現(xiàn)制造用于高頻的高性能電感部件。由細(xì)顆粒尺寸粉末構(gòu)成的高頻磁芯另外還可以實現(xiàn)，通過在纏繞線圈封入磁體中的狀態(tài)下進(jìn)行壓縮成型，從而將磁體和纏繞線圈集成在一起，由此制造小尺寸但適合于大電流的電感部件。因此本發(fā)明的高頻磁芯適合用于抗流圈、變壓器等的電感部件。
表1

表2

表3

表4

表5

表6-1

表6-2

表7

表8

表9

表10

表11

表12-1

表12-2

表13-1

表13-2

表14

表15

*由于在部分磁路上形成缺口的電源規(guī)格表16

表17

表18

表19

表20

權(quán)利要求
1.一種非晶質(zhì)軟磁合金，其組成的表達(dá)式為(Fe1-αTMα)100-w-x-y-zPwBxLySiz，其中含有不可避免的雜質(zhì)，TM是從Co和Ni中選取的至少一種，L是從由Al、V、Cr、Y、Zr、Mo、Nb、Ta和W構(gòu)成的組中選取的至少一種，0≤α≤0.98，2原子％≤w≤16原子％，2原子％≤x≤16原子％，0原子％＜y≤10原子％和0原子％≤z≤8原子％。
2.如權(quán)利要求1所述的非晶質(zhì)軟磁合金，其中結(jié)晶開始溫度(Tx)為550℃或更低，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為520℃或更低，由ΔTx＝Tx-Tg表示的過冷液態(tài)范圍為20℃或更大。
3.如權(quán)利要求1所述的非晶質(zhì)軟磁合金，其中飽和磁通量密度為1.2T或更大。
4.如權(quán)利要求1所述的非晶質(zhì)軟磁合金，其中居里溫度為240℃或更高。
5.一種由如權(quán)利要求1所述的非晶質(zhì)軟磁合金制得的非晶質(zhì)軟磁合金元件，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金元件的厚度為0.5mm或更厚，并且橫截面面積為0.15mm2或更大。
6.一種由如權(quán)利要求1所述的非晶質(zhì)軟磁合金制得的非晶質(zhì)軟磁合金帶材，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金帶材的厚度為1至200μm。
7.如權(quán)利要求6所述的非晶質(zhì)軟磁合金帶材，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金帶材在頻率為1kHz的磁導(dǎo)率為5000或以上。
8.一種由如權(quán)利要求1所述的非晶質(zhì)軟磁合金制成的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末的顆粒大小為200μm或以下，零除外。
9.如權(quán)利要求8所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末含有通過水霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末和通過氣霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末中的至少一種，并且所述粉末顆粒的50％或更高數(shù)量的顆粒尺寸大于3μm。
10.如權(quán)利要求8所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末含有通過水霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末和通過氣霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末中的至少一種，使所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末通過網(wǎng)目大小為250μm的濾網(wǎng)，并且其顆粒尺寸的中心直徑為200μm或更小。
11.如權(quán)利要求8所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末含有通過水霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末和通過氣霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末中的至少一種，使所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末通過網(wǎng)目大小為150μm的濾網(wǎng)，并且使其顆粒尺寸的中心直徑為100μm或更小。
12.如權(quán)利要求8所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末含有通過水霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末和通過氣霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末中的至少一種，使所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末通過網(wǎng)目大小為45μm的濾網(wǎng)，并且使其顆粒尺寸的中心直徑為30μm或更小。
13.如權(quán)利要求8所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末含有通過水霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末和通過氣霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末中的至少一種，使所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末通過網(wǎng)目大小為45μm的濾網(wǎng)，并且使其顆粒尺寸的中心直徑為20μm或更小。
14.如權(quán)利要求8所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末的高徑比為1至2。
15.一種通過對如權(quán)利要求5所述的非晶質(zhì)軟磁合金元件進(jìn)行加工而形成的磁芯。
16.一種通過對如權(quán)利要求6所述的非晶質(zhì)軟磁合金帶材進(jìn)行環(huán)形纏繞而形成的磁芯。
17.如權(quán)利要求16所述的磁芯，通過絕緣體對所述非晶質(zhì)軟磁合金帶材進(jìn)行環(huán)形纏繞而形成。
18.一種通過將所述基本相同形狀的多片如權(quán)利要求6所述的非晶質(zhì)軟磁合金帶材進(jìn)行層疊而形成的磁芯。
19.如權(quán)利要求18所述的磁芯，其是通過將所述基本相同形狀的多片所述非晶質(zhì)軟磁合金帶材經(jīng)由介于其間的絕緣體進(jìn)行層疊而形成的。
20.一種通過對包括如權(quán)利要求8所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以10質(zhì)量％或更低的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成的磁芯。
21.如權(quán)利要求20所述的磁芯，其中所述粘合劑在所述混合物中的混合比率為5質(zhì)量％或更少，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為70％或以上，當(dāng)施加1.6×104A/m的磁場時磁通量密度為0.4T或以上，并且電阻率為1Ω·cm或更大。
22.如權(quán)利要求20所述的磁芯，其中所述粘合劑在所述混合物中的混合比率為3質(zhì)量％或更少，模制溫度等于或高于所述粘合劑的軟化點，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為80％或以上，當(dāng)施加1.6×104A/m的磁場時磁通量密度為0.6T或以上，并且電阻率為0.1Ω·cm或更大。
23.如權(quán)利要求20所述的磁芯，其中所述粘合劑在所述混合物中的混合比率為1質(zhì)量％或更少，模制溫度位于所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末的過冷液態(tài)范圍內(nèi)，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為90％或以上，當(dāng)施加1.6×104A/m的磁場時磁通量密度為0.9T或以上，并且電阻率為0.01Ω·cm或更大。
24.如權(quán)利要求20所述的磁芯，其中所述材料粉末含有5體積％至50體積％的軟磁合金粉末，與所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末相比，所述軟磁合金粉末的中心粒徑較小并且硬度較低。
25.如權(quán)利要求15所述的磁芯，其中所述磁芯通過在等于或高于所述非晶質(zhì)軟磁合金的居里溫度和等于或低于所述非晶質(zhì)軟磁合金的結(jié)晶起始溫度的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理而形成。
26.一種通過在如權(quán)利要求15所述的磁芯上應(yīng)用具有至少一圈的線圈而形成的電感部件。
27.一種通過對如權(quán)利要求20所述的磁芯和線圈進(jìn)行整體模制而形成的電感部件，其中所述線圈通過纏繞至少一圈線狀導(dǎo)體而形成，并且被置于所述磁芯中。
28.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求10所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在10kHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為20或以上。
29.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求11所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在100kHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為25或以上。
30.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求12所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在500kHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為40或以上。
31.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求13所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在1MHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為50或以上。
32.如權(quán)利要求28所述的電感部件，其中所述線圈通過纏繞至少一圈線狀導(dǎo)體而形成，并被置于所述磁芯中，所述磁芯和所述線圈被整體模制。
33.如權(quán)利要求26所述的電感部件，其中所述磁芯形成有缺口。
34.如權(quán)利要求26所述的磁芯，其中所述磁芯通過在等于或高于所述非晶質(zhì)軟磁合金的居里溫度和等于或低于所述非晶質(zhì)軟磁合金的結(jié)晶起始溫度的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理而形成。
35.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求14所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在10kHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為20或以上。
36.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求14所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在100kHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為25或以上。
37.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求14所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在500kHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為40或以上。
38.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求14所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在1MHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為50或以上。
39.如權(quán)利要求35所述的電感部件，其中所述線圈通過纏繞至少一圈線狀導(dǎo)體而形成，并被置于所述磁芯中，所述磁芯和所述線圈被整體模制。
40.一種非晶質(zhì)軟磁合金，其組成的表達(dá)式為(Fe1-αTMα)100-w-x-y-zPwBxLySizTipCqMnrCus，其中含有不可避免的雜質(zhì)，TM是從Co和Ni中選取的至少一種，L是從由Al、Cr、Zr、Mo和Nb構(gòu)成的組中選取的至少一種，0≤α≤0.3，2原子％≤w≤18原子％，2原子％≤x≤5原子％，0原子％＜y≤10原子％，0原子％≤z≤4原子％，其中每個p、q、r和s都表示在Fe、TM、P、B、L和Si的總質(zhì)量為100時的添加比率，并且確定為0≤p≤0.3，0≤q≤0.5，0≤r≤2，0≤s≤1。
41.如權(quán)利要求40所述的非晶質(zhì)軟磁合金，其中結(jié)晶開始溫度(Tx)為550℃或更低，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為520℃或更低，而由ΔTx＝Tx-Tg表示的過冷液態(tài)范圍為20℃或更高。
42.如權(quán)利要求40所述的非晶質(zhì)軟磁合金，其中飽和磁通量密度為1.2T或更高。
43.如權(quán)利要求40所述的非晶質(zhì)軟磁合金，其中居里溫度為240℃或更高。
44.一種由如權(quán)利要求40所述的非晶質(zhì)軟磁合金制成的非晶質(zhì)軟磁合金元件，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金元件的厚度為0.5mm或更厚，并且橫截面面積為0.15mm2或更大。
45.一種由如權(quán)利要求40所述的非晶質(zhì)軟磁合金制成的非晶質(zhì)軟磁合金帶材，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金帶材的厚度為1至200μm。
46.如權(quán)利要求45所述的非晶質(zhì)軟磁合金帶材，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金帶材在頻率為1kHz的磁導(dǎo)率為5000或更高。
47.一種由如權(quán)利要求40所述的非晶質(zhì)軟磁合金制成的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末的顆粒大小為200μm或以下，零除外。
48.如權(quán)利要求47所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末含有通過水霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末和通過氣霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末中的至少一種，并且所述粉末顆粒的50％或以上數(shù)量的顆粒大小大于3μm。
49.如權(quán)利要求47所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末含有通過水霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末和通過氣霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末中的至少一種，使所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末通過網(wǎng)目大小為250μm的濾網(wǎng)，并且使其顆粒尺寸的中心直徑為200μm或更小。
50.如權(quán)利要求47所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末含有通過水霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末和通過氣霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末中的至少一種，使所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末通過網(wǎng)目大小為150μm的濾網(wǎng)，并且使其顆粒尺寸的中心直徑為100μm或更小。
51.如權(quán)利要求47所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末含有通過水霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末和通過氣霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末中的至少一種，使所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末通過網(wǎng)目大小為45μm的濾網(wǎng)，并且使其顆粒尺寸的中心直徑為30μm或更小。
52.如權(quán)利要求47所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末含有通過水霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末和通過氣霧化制得的非晶質(zhì)軟磁合金粉末中的至少一種，使所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末通過網(wǎng)目大小為45μm的濾網(wǎng)，并且使其顆粒尺寸的中心直徑為20μm或更小。
53.如權(quán)利要求47所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末，其中所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末的高徑比為1至2。
54.一種通過對如權(quán)利要求44所述的非晶質(zhì)軟磁合金元件進(jìn)行加工而形成的磁芯。
55.一種通過對如權(quán)利要求45所述的非晶質(zhì)軟磁合金帶材進(jìn)行環(huán)形纏繞而形成的磁芯。
56.如權(quán)利要求55所述的磁芯，其通過絕緣體對所述非晶質(zhì)軟磁合金帶材進(jìn)行環(huán)形纏繞而形成。
57.一種通過將所述基本相同形狀的多片如權(quán)利要求45所述的非晶質(zhì)軟磁合金帶材進(jìn)行層疊而形成的磁芯。
58.如權(quán)利要求57所述的磁芯，其通過將所述基本相同形狀的多片所述非晶質(zhì)軟磁合金帶材經(jīng)由介于其間的絕緣體進(jìn)行層疊而形成。
59.一種通過對包括如權(quán)利要求47所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以10質(zhì)量％或更低的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成的磁芯。
60.如權(quán)利要求59所述的磁芯，其中所述粘合劑在所述混合物中的混合比率為5質(zhì)量％或更少，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為70％或以上，當(dāng)施加1.6×104A/m的磁場時磁通量密度為0.4T或以上，并且電阻率為1Ω·cm或更大。
61.如權(quán)利要求59所述的磁芯，其中所述粘合劑在所述混合物中的混合比率為3質(zhì)量％或更少，模制溫度等于或高于所述粘合劑的軟化點，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為80％或以上，當(dāng)施加1.6×104A/m的磁場時磁通量密度為0.6T或以上，并且電阻率為0.1Ω·cm或更大。
62.如權(quán)利要求59所述的磁芯，其中所述粘合劑在所述混合物中的混合比率為1質(zhì)量％或更少，模制溫度位于所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末的過冷液態(tài)范圍內(nèi)，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為90％或以上，當(dāng)施加1.6×104A/m的磁場時磁通量密度為0.9T或以上，并且電阻率為0.01Ω·cm或更大。
63.如權(quán)利要求59所述的磁芯，其中所述材料粉末含有5體積％至50體積％的軟磁合金粉末，與所述非晶質(zhì)軟磁合金粉末相比，所述軟磁合金粉末的中心粒徑較小，并且硬度較低。
64.如權(quán)利要求54所述的磁芯，其中所述磁芯通過在等于或高于所述非晶質(zhì)軟磁合金的居里溫度和等于或低于所述非晶質(zhì)軟磁合金的結(jié)晶起始溫度的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理而形成。
65.一種通過在如權(quán)利要求54所述的磁芯上應(yīng)用具有至少一圈的線圈而形成的電感部件。
66.一種通過對如權(quán)利要求59所述的磁芯和線圈進(jìn)行整體模制而形成的電感部件，其中所述線圈通過纏繞至少一圈線狀導(dǎo)體而形成，并且被置于所述磁芯中。
67.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求49所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在10kHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為20或以上。
68.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求50所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在100kHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為25或以上。
69.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求51所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在500kHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為40或以上。
70.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求52所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在1MHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為50或以上。
71.如權(quán)利要求67所述的電感部件，其中所述線圈通過纏繞至少一圈線狀導(dǎo)體而形成，并被置于所述磁芯中，所述磁芯和所述線圈被整體模制。
72.如權(quán)利要求65所述的電感部件，其中所述磁芯形成有缺口。
73.如權(quán)利要求65所述的磁芯，其中所述磁芯通過在等于或高于所述非晶質(zhì)軟磁合金的居里溫度和等于或低于所述非晶質(zhì)軟磁合金的結(jié)晶起始溫度的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理而形成。
74.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求53所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在100kHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為25或以上。
75.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求53所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在500kHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為40或以上。
76.一種電感部件，所述電感部件通過將具有至少一圈的線圈應(yīng)用到磁芯上而形成，所述磁芯通過對包括如權(quán)利要求53所述的非晶質(zhì)軟磁合金粉末的材料粉末和以5質(zhì)量％或更少的量被加入其中的粘合劑的混合物進(jìn)行模制而形成，所述材料粉末在所述磁芯中的填充系數(shù)為50％或以上，其中所述電感部件在1MHz或以上的頻帶內(nèi)的Q(1/tanδ)峰值為50或以上。
77.如權(quán)利要求74所述的電感部件，其中所述線圈通過纏繞至少一圈線狀導(dǎo)體而形成，并被置于所述磁芯中，所述磁芯和所述線圈被整體模制。
全文摘要
提出一種非晶質(zhì)軟磁合金，通過對合金組成進(jìn)行選擇和優(yōu)化，可使其具有過冷液態(tài)范圍，并且非晶質(zhì)形成能力很高，軟磁性能也很好，另外還提出都使用這種非晶質(zhì)軟磁合金的帶材、粉末、高頻磁芯、塊狀元件。所述非晶質(zhì)軟磁合金的組成的表達(dá)式為(Fe
文檔編號C22C45/00GK101034609SQ20071000638
公開日2007年9月12日 申請日期2007年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月2日
發(fā)明者浦田顯理, 藤原照彥, 松元裕之, 山田健伸, 井上明久 申請人:Nec東金株式會社, 東北大學(xué)