專利名稱：非晶軟磁性合金粉末以及使用它的壓粉鐵心和電波吸收體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可以采用水霧化法制造的非晶軟磁性合金粉末以及使用它的壓粉鐵心和電波吸收體。
背景技術：
在現有技術中，Fe-Al-Ga-P-C-B-Si系合金作為通過合金熔體的急冷可以形成非晶相的非晶軟磁性合金已經為人們所了解(例如，美國專利第5738733號或美國專利第5876519號)。在結晶化前的溫度區(qū)，這些非晶軟磁性合金的特定組成作為具有深過冷液體狀態(tài)的金屬玻璃合金(Glass alloy)也已經為人們所了解。該金屬玻璃合金具有優(yōu)良的軟磁特性，與液體急冷法制造的其它組成系的非晶軟磁性合金薄帶相比，它作為容易得到的厚塊狀合金而備受矚目。
但是，這種金屬玻璃合金采用單輥法等液體急冷法來制造，因此要求合金本身的非晶形成能力要高達某種程度。所以，以合金的非晶形成能力的提高為主要目的，從能夠達成該目的的合金組成的探索入手，對這種金屬玻璃合金進行了開發(fā)。但是，能使合金的非晶形成能力提高的組成，未必與能夠使軟磁特性提高的合金組成相一致，因此，為高飽和磁化以及軟磁特性的提高而留有進一步改良的余地。
再者，以往組成的金屬玻璃合金因其含有價格昂貴的鎵(Ga)而不適合批量生產，從而要求可以降低制造成本的組成。
另一方面，基于上述單輥法制作的金屬玻璃合金能夠得到厚度為200μm左右的薄帶狀的材料，為了使該金屬玻璃合金薄帶適用于變壓器和扼流線圈等的磁心，便將薄帶粉碎而使之成為粉體，在該粉體中混合樹脂等粘結材料，并固化成形而制成壓粉鐵心。
對上述那樣的問題和課題，已經公開了Fe-Al-Si系合金和Mo坡莫合金等軟磁性合金粉末(例如參照美國專利第5651841號)。該種軟磁性合金粉末的制造方法，采用借助于惰性氣體對合金熔體進行噴霧從而使之急冷的氣體霧化法和將合金熔體噴往水中從而進行急冷的水霧化法。
根據上述Fe-Al-Si系合金粉末，盡管能夠得到較低的鐵心損耗，但飽和磁化降低，直流重疊特性惡化。另外，Mo坡莫合金的鐵心損耗較高，在實用上存在改善的余地。于是，為了解決這些課題，通過將Fe基非晶軟磁性合金粉末化，嘗試了獲得兼?zhèn)涓唢柡痛呕c低鐵心損耗特性的壓粉鐵心，但問題是不能充分進行粉體形狀的最優(yōu)化，在非晶合金粉末的壓粉鐵心中，難以獲得良好的磁特性。
根據上述氣體霧化法，可以得到球狀的、雜質較少(氧含量少)的非晶軟磁性合金粉末，但為了粉碎合金熔體并進行冷卻，需要大量使用高價的惰性氣體，因此制造成本有增高的傾向。另外，由于采用惰性氣體的噴流粉碎合金熔體，因此制造裝置難以放大，由于上述惰性氣體由氣瓶供給，因此粉碎壓力只能上升到20MPa左右，制造效率得以進一步提高是困難的。因此，采用氣體霧化法制造的非晶軟磁性粉末存在制造成本高、而且不適于批量生產的問題。
有人研究了采用在大氣氣氛中進行的水霧化法代替上述氣體霧化法的問題。如果采用水霧化法，則制造裝置可能實現大型化，合金熔體可能以高壓噴出，因此能夠提高批量生產能力，另外，一般地說，水霧化法與使用惰性氣體的場合相比，其冷卻速度高，因此容易非晶化，但對于想用水霧化法制造金屬玻璃合金的情況，高溫合金熔體的液滴一邊接觸水一邊進行急冷，因而存在合金成分容易產生不必要的腐蝕、所得到的粉末中大量含有氧化部分的問題。
在這樣的背景下，本專利發(fā)明者首先在特開2002-226956號公報或特開2004-156134號公報中，開發(fā)了一種如下組成系的金屬玻璃合金，該組成系添加了Cr和貴金屬等能夠產生耐蝕性提高效果的元素，藉此能夠獲得鐵心損耗特別低的材料，同時即使利用水霧化法來制造，腐蝕現象也難以發(fā)生，并對金屬玻璃合金粉末的特性改善進行了種種嘗試，推進了它的研究開發(fā)。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，從元素Si著眼，對即使采用水霧化法制造也難以被腐蝕的組成進行了研究，結果表明用水霧化法制造是可能的，旨在提供于降低鐵心損耗的狀態(tài)下、導磁率得以提高且直流重疊特性得以改善的非晶軟磁性合金粉末和扁平形非晶軟磁性合金粉末以及使用它們構成的固結鐵心和電波吸收體。
本發(fā)明是鑒于上述事項而完成的，是一種采用水霧化法形成的粉末，其中所述水霧化法是將水噴向合金熔體的液滴以便使其與水接觸而產生急冷，該粉末的特征在于以Fe為主成分且至少含有P、C、B、Si，組成用下述的組成式表示，由以式子ΔTx＝Tx-Tg(其中Tx表示結晶化開始溫度、Tg表示玻璃化轉變溫度)表示的過冷液體的溫度間隔ΔTx為20K或以上的非晶相所構成，硬度Hv≤1000且在表面部分生成Si的高濃度層。
Fe100-a-b-x-y-z-w-tCoaNibMxPyCzBwSit其中，M為選自Cr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Pt、Pd以及Au之中的1種、2種或更多種元素，表示組成比的a、b、x、y、z、w以及t分別表示為0原子％≤x≤3原子％、2原子％≤y≤15原子％、0原子％＜z≤8原子％、1原子％≤w≤12原子％、0.5原子％≤t≤8原子％、0原子％≤a≤20原子％、0原子％≤b≤5原子％、70原子％≤(100-a-b-x-y-z-w-t)≤80原子％。
本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末的特征在于上述Si與P的含量滿足0.28＜{Si/(P+Si)}＜0.45的關系。
本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末的特征在于上述Si的高濃度層在距粉末表面100?；蛞詢鹊纳疃却嬖?。
本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末的特征在于其由具有飽和磁化σs≥180×10-6Wbm/kg、頑磁力Hc≤10A/m的磁特性的合金所構成。
本發(fā)明的扁平形非晶軟磁性合金粉末的特征在于是將上述非晶軟磁性合金粉末扁平化而成的。
本發(fā)明的壓粉鐵心的特征在于其由上述非晶軟磁性合金粉末的多種或一種與絕緣材料和潤滑劑相混合并進行造粒而成的造粒粉末所構成，且所述造粒粉末使所述絕緣材料成為粘合劑而被固化成形。
本發(fā)明的壓粉鐵心的特征在于它由D50為5～30μm、堆積密度3.7Mg/m3或以上、比表面積為0.35m2/g或以下、氧濃度為3000ppm或以下的非晶軟磁性合金粉末固結而成，其中所述非晶軟磁性合金粉末由飽和磁化σs≥180×10-6Wbm/kg、頑磁力Hc≤10A/m的合金所構成，在100kHz、0.1T的條件下W≤400kW/m3，直至1MHz具有恒定的導磁率μ′＝60～100并顯示出μ(DC＝5500A/m)＝35～40的值。
本發(fā)明的電波吸收體的特征在于它由上述非晶軟磁性合金粉末或扁平形非晶軟磁性合金粉末與絕緣材料相混合而成。
上述構成的非晶軟磁性合金粉末因為以顯示磁性的Fe、具有非晶形成能力的P、C、B等準金屬元素以及Si為主體，因而可以構成以非晶相為主相、同時顯示出優(yōu)良的軟磁特性的非晶軟磁性合金粉末，另外，因為采用大氣氣氛下進行的水霧化法來制造，因而與使用惰性氣體的氣體霧化法相比，可以構成合金熔體的冷卻速度得以提高、容易非晶化、整個組織完全是非晶相的非晶軟磁性合金粉末。此外，本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末因為即使不添加貴重的Ga等元素仍然能夠非晶化，所以能夠降低成本，進而可能兼?zhèn)涓唢柡痛呕c低鐵心損耗的特性。
進而在本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末中必須含有Si。該Si在粉末粒子的外表面附近的部位濃縮成高濃度的薄層，其作為鈍化膜而使功能得以強化。該Si的鈍化膜存在于粒子的表面部分，這樣借助于水霧化法由合金熔體進行急冷時，即使在氣氛中存在高濃度的水并處于高溫狀態(tài)，也能夠防止容易腐蝕的元素即Fe等元素的不必要的腐蝕，在所得非晶軟磁性合金粉末中不會呈現出茶紅色等銹色，磁特性也不會退化。
另外，用Co、Ni置換Fe的一部分以代替Fe的組成系，與Fe相比，其耐蝕性得到提高，因此，即使在不添加用于提高耐蝕性的Cr等過渡元素、Pt等貴金屬元素的狀態(tài)下，也能得到氧濃度充分低的粉末，由此產生可以增加磁性元素的比例、飽和磁化得以提高以及可以提高直流重疊特性的效果。
另外，即使采用水霧化法也能夠獲得近似球狀的或橄欖球狀的非晶軟磁性合金粉末。之所以由水霧化法能夠制造近似球狀的或橄欖球狀的非晶軟磁性合金粉末，其原因如下本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末的制造中所使用的非晶軟磁性合金熔體(熔融狀態(tài)的合金)使用與本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末組成相同或大體相同的粉末，因此含有像上述那樣提高非晶形成能力的元素，并且過冷液體的溫度間隔ΔTx較大，達20K或以上，因此在大氣氣氛中從水噴嘴向上述合金熔體(熔融狀態(tài)的合金)噴射高壓水而使合金熔體粉碎并冷卻時，即使冷卻速度稍慢，仍然具有深過冷卻液體區(qū)而不會結晶，隨著溫度的降低，達到玻璃化轉變溫度Tg便能輕易形成非晶相，同時冷卻合金熔體時的冷卻速度達到使表面張力充分作用于合金熔體的程度，因此能夠獲得近似球狀的或橄欖球狀的非晶軟磁性合金粉末。
上述合金熔體的冷卻速度，通過控制水的噴射壓力、噴射流量(熔體噴嘴的內徑)以及合金熔體的流量等能夠加以改變。另外，在制造本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末時，除了合金熔體的冷卻速度以外，在非晶軟磁性合金粉末的制造裝置中，結果也對水噴嘴狹縫寬度、水噴嘴傾角、水噴射角、合金熔體的溫度與粘度以及霧化點(粉化點距離)等參數的控制加以調整。
另外，上述構成的非晶軟磁性合金粉末可以通過水霧化法來制造，因此有可能使制造裝置大型化，而且可能用高壓水粉碎合金熔體，從而可以提高批量生產能力，此外，即使不使用高價的惰性氣體也行，因而可以降低制造成本。
另外，上述構成的非晶軟磁性合金粉末與鐵硅鋁磁合金(Sendust)和坡莫合金等現有技術的材料相比，能夠減少損耗，能夠使導磁率進一步提高，同時能夠進一步提高直流重疊特性。


圖1是表示本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末的制造中所使用的高壓水噴霧裝置的一個例子的剖面示意圖。
圖2是表示本發(fā)明的壓粉鐵心的第1實施方案的立體圖。
圖3是表示本發(fā)明的壓粉鐵心的制造中所使用的金屬模的一個例子的分解立體圖。
圖4是本發(fā)明的壓粉鐵心在制造時使用的放電等離子體燒結裝置的主要部分的示意圖。
圖5表示在組成比為Fe77.4P7.3C2.2B7.7Si5.4的非晶軟磁性合金粉末中，對用氣體霧化法制造的試料、氣體霧化法經溫水處理的試料以及用水霧化法制造的試料進行最外表面的XPS廣區(qū)能譜分析所得到的結果。
圖6表示采用該XPS的窄區(qū)能譜分析重點對表1的試料9中的Si和SiO2進行測定的結果。
圖7表示采用該XPS的窄區(qū)能譜分析重點對表1的試料9、11中的Si和SiO2進行測定的結果。
圖8表示采用該XPS的窄區(qū)能譜分析重點對表1的試料7、9中的Si和SiO2進行測定的結果。
圖9表示對表1的試料9的非晶軟磁性合金粉末用霧化法制造的試料進行AES分析的結果。
圖10表示表3的試料30的固結鐵心之鐵心損耗-頻率特性的測定結果。
圖11是將表1～表6的各試料的ΔTx值與{Si/(P+Si)}的值的相關關系畫成曲線的說明圖。
具體實施例方式
以下就本發(fā)明的實施方案進行詳細說明。
(非晶軟磁性合金粉末的實施方案)本發(fā)明的實施方案的非晶軟磁性合金粉末是用水霧化法形成的非晶軟磁性合金粉末。另外，該粉末包含以Fe作為主成分、且至少含有P、C、B以及Si的非晶相。
更具體地說，上述非晶軟磁性合金粉末可以用以下的組成式表示。
Fe100-a-b-x-y-z-w-tCoaNibMxPyCzBwSit其中，M為選自Cr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Pt、Pd以及Au之中的1種、2種或更多種元素，表示組成比的a、b、x、y、z、w以及t分別表示為0原子％≤x≤3原子％、2原子％≤y≤15原子％、0原子％＜z≤8原子％、1原子％≤w≤12原子％、0.5原子％≤t≤8原子％、0原子％≤a≤20原子％、0原子％≤b≤5原子％、70原子％≤(100-a-b-x-y-z-w-t)≤80原子％。
本實施方案的非晶軟磁性合金粉末包含顯示磁性的Fe、具有非晶形成能力的P、C、B等準金屬元素，因此在以非晶相作為主相的同時顯示出優(yōu)良的軟磁特性。再者，除這些P、C、B外，還有必要添加Si。
另外，添加元素M(Cr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Pt、Pd以及Au之中的1種、2種或更多種元素)能夠提高耐蝕性。
再者，該非晶軟磁性合金粉末表現出以式子ΔTx＝Tx-Tg(其中Tx表示結晶化開始溫度、Tg表示玻璃化轉變溫度)表示的過冷液體的溫度間隔ΔTx為20K或以上，但根據組成的不同，可具有ΔTx為30K或以上、進而為50K或以上的明顯的溫度間隔，而且對軟磁性來說，在室溫下也具有優(yōu)良的特性。
上述非晶軟磁性合金粉末不僅能夠充分維持在制作非晶粉末方面所必需的非晶形成能力，而且與現有技術的Fe-Al-Ga-C-P-Si-B系合金相比，其磁特性可以更為提高，并且采用水霧化法能夠形成近似球狀的或橄欖球狀的粉末。此外，還可以獲得能夠承受水霧化法環(huán)境的耐蝕性。此外，即使不添加Ga也能夠實現非晶化，因而能夠降低成本，進而能夠兼?zhèn)涓唢柡痛呕c低鐵心損耗的特性。
另外，本發(fā)明的近似球狀的或橄欖球狀的非晶軟磁性合金粉末的整個組織為完全的非晶相，因此，對于以適度的條件進行熱處理的情況，不會使結晶相析出而能夠緩和內應力，能夠使軟磁特性得到進一步的提高。
另外，采用水霧化法制造的本發(fā)明的近似球狀的或橄欖球狀的非晶軟磁性合金粉末，能夠獲得與采用氣體霧化法制造的從前的球狀非晶軟磁性合金粉末同等或更高的飽和磁化。
本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末比從前的Fe-Al-Ga-C-P-Si-B系合金含有比更多的強磁性元素Fe，因而顯示出較高的飽和磁化。通過提高Fe的組成比，能夠使非晶軟磁性合金粉末的飽和磁化σs得以提高。
Fe的添加量優(yōu)選為70原子％～80原子％，更優(yōu)選為72原子％～79原子％，進一步優(yōu)選為73原子％～78原子％。
當Fe的添加量不足70原子％時，飽和磁化σs降低，因而是不優(yōu)選的。另外，當Fe的添加量超過80原子％時，體現合金的非晶形成能力的換算玻璃化溫度(Tg/Tm)不足0.54，非晶形成能力降低，因而是不優(yōu)選的。上述式中，Tm表示合金的熔點。
本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末，其中含有的Fe的一部分能夠由Co或Ni置換。在由Co或Ni置換Fe的一部分以代替Fe的組成系中，能夠使磁特性提高，例如能夠獲得飽和磁化的提高效果以及提高直流重疊特性的效果。
Co的置換量在0～20原子％的范圍內是可能的，Ni的置換量在0～5原子％的范圍內是可能的。Co在提高Tc的同時，還具有提高耐蝕性的效果。但是，在超過20原子％置換時，則Fe量減少，飽和磁化為180×10-6Wbm/kg或以下，同時Tc上升到Tg附近溫度，難于進行熱處理，因而是不優(yōu)選的。Ni使耐蝕性提高(在強磁性元素中耐蝕性最高)，但在6原子％或以上時，飽和磁化有降低的傾向。
C、P、B以及Si是為了提高非晶形成能力的元素，通過在Fe與上述元素M中添加這些元素而形成多元系，比只是Fe與上述元素M的2元體系的情況更穩(wěn)定，更能形成非晶相。
特別是P與Fe在低溫(約1050℃)具有共晶組成，因此在整個組織成為非晶相的同時，還容易表現出過冷液體的溫度間隔ΔTx。
另外，在同時添加P和Si時，過冷液體的溫度間隔ΔTx變得更大，非晶形成能力提高，獲得非晶單相組織時的制造條件能夠向比較簡易的方向緩和。
如果P的組成比y在上述范圍內，則可表現出過冷液體的溫度間隔ΔTx，且合金粉末的非晶形成能力得以提高。
另外，以Cr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr以及Hf為代表的元素M，能夠在合金粉末上形成鈍化的氧化膜，從而可以提高合金粉末的耐蝕性。在這些元素中，提高耐蝕性最有效果的元素是Cr。在水霧化法中，當合金熔體直接與水接觸時，進而在合金粉末的干燥工序中，以前將產生的腐蝕部分，通過所述元素的添加可以防止它的發(fā)生(目視水平)。另外，這些元素可以進行單獨添加，或者也可以組合2種或以上進行復合添加，例如，也可以組合Mo、V，Mo、Cr，V、Cr以及Cr、Mo、V等進行復合添加。在這些元素中，雖然Mo、V的耐蝕性比Cr差一些，但非晶形成能力提高，因此根據需要選擇這些元素。另外，當選自Cr、Mo、W、V、Nb以及Ta之中的元素的添加量超過8原子％時，則磁特性(飽和磁化)降低。
在作為上述組成式中的元素M而采用的元素中，Zr和Hf的玻璃形成能力最高。Ti、Zr以及Hf的氧化性強，因此這些元素的添加超過8原子％時，如果在大氣中熔煉合金粉末原料，則在原料熔化中熔體氧化，磁特性(飽和磁化)降低。這些元素也有助于粉末表面的鈍化膜的形成，從而使耐蝕性得以提高。
另外，作為非晶軟磁性合金粉末的耐蝕性提高效果，通過添加選自Pt、Pd以及Au之中的1種、2種或更多種的貴金屬元素也能獲得，通過將這些貴金屬元素分散在粉末表面，則耐蝕性得以提高。另外，這些貴金屬元素可以進行單獨添加，或者也可以與上述Cr等具有耐蝕性提高效果的元素組合進行復合添加。上述貴金屬元素不能與Fe進行攙合，因此添加量超過8原子％時，玻璃形成能力降低，而且磁特性(飽和磁化)也降低。
為了使非晶軟磁性合金粉末具有耐蝕性，上述元素M的添加量必須設定為0.5原子％或以上。
因此，上述組成式中的M為選自Cr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Pt、Pd以及Au之中的1種、2種或更多種元素，特別優(yōu)選使用Cr、Mo、W、V、Nb以及Ta之中的1種、2種或更多種，上述M的組成比x優(yōu)選為3原子％或以下。
其次，如果添加Si，則熱穩(wěn)定性提高，因此優(yōu)選添加0.5原子％或以上。另外，當Si的添加量超過8原子％時熔點上升。因此，Si的組成比必須為0.5原子％～8原子％，優(yōu)選為2～8原子％，更優(yōu)選為3原子％～7原子％。
該Si在本實施方案的非晶軟磁性合金粉末中是特別重要的元素，在合金熔體采用水霧化法于水存在的氣氛中進行急冷而實現非晶合金化的過程中，除了上述產生耐蝕性提高效果的元素以外，Si也可以防止非晶軟磁性合金粉末被腐蝕。
即采用水霧化法急冷合金熔體時，在高溫的合金熔體的液滴周圍存在大量的水，同時在合金熔體的液滴中含有大量容易被水腐蝕的Fe等元素，因此，Fe-M-P-C-B系合金熔體只是想用水霧化法制造時，則容易產生起因于Fe的腐蝕而呈鐵銹色的非晶軟磁性合金粉末，當腐蝕發(fā)生時，將使磁特性退化。與此相反，除了上述耐蝕性提高元素以外，如果為含有預定量Si的非晶軟磁性合金粉末，則Si在粉末粒子的外表面附近的部分濃縮成高濃度的薄層，起著鈍化膜的作用，作為其內部一側存在的容易腐蝕元素的耐蝕阻擋層而發(fā)揮作用。該Si的鈍化膜存在于粉末粒子的表面部分，這樣用水霧化法由合金熔體進行急冷時，即使氣氛中存在高濃度的水且處在高溫狀態(tài)下，仍然能夠防止容易腐蝕的元素即Fe等元素的腐蝕，所得到的非晶軟磁性合金粉末并不呈現鐵銹色，軟磁特性也不會退化。
其次，B的添加量不足1原子％時，很難得到非晶軟磁性合金粉末，當超過12原子％時導致熔點上升。因此，B的組成比w優(yōu)選為1原子％～12原子％，更優(yōu)選為2原子％～10原子％，進一步優(yōu)選為4原子％～9原子％。
當添加C時，熱穩(wěn)定性得以提高，因此優(yōu)選有C的添加。另外，在C的添加量超過8原子時導致熔點上升。因此，C的組成比z優(yōu)選為大于0原子％且不超過在8原子％，更優(yōu)選為大于0原子％且不超過6原子％，進一步優(yōu)選為1原子％～4原子％。
這些準金屬元素C、P、B以及Si的組成比合計(y+z+w+t)優(yōu)選為17原子％～25原子％，進一步優(yōu)選設定為18原子％～25原子％。
當準金屬元素的組成比合計超過25原子％時，特別使Fe的組成比相對降低，在飽和磁化σs降低的同時，硬度變得過高，壓粉時的固結變得困難，因而是不優(yōu)選的。準金屬元素的組成比合計在不足17原子％時，非晶形成能力降低，難以得到非晶相單相組織。
對于本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末，在上述組成中也可以含有4原子％或以下的Ge。
對于上述任何一種情況的組成，在本發(fā)明中可以得到20K或以上的過冷卻液體的溫度間隔ΔTx，根據組成的不同，甚至能夠達到35K或以上。
另外，除了用上述組成式表示的元素以外，也可以含有不可避免的雜質。
正如以上所說明的那樣，采用水霧化法得到的上述組成的非晶軟磁性合金粉末在室溫下具有磁性，而且通過熱處理顯示出更為良好的磁性。因此，作為具有優(yōu)良的軟磁特性的材料，在各種應用方面是有用的。
其次，本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末的平均長寬比優(yōu)選為1～3.5，平均長寬比更優(yōu)選為1～3，進一步優(yōu)選為1.2～2.5。當長寬比超過3.5時，不定形粉末增多，成形密度降低。另外，作為磁心時，產生導磁率的降低和直流重疊特性的下降，同時作為成形體時，難于處理粉末的絕緣。再者，平均長寬比為1.3或以上時，粉末的反磁場降低，鐵心的導磁率增高。
另外，本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末的平均粒徑(D50)優(yōu)選為30μm或以下，D50更優(yōu)選為5μm～30μm，進一步優(yōu)選為9μm～19μm。非晶軟磁性合金粉末的D50在超過30μm時，于粉末顆粒內產生渦流，鐵心損耗增加。在粒徑大于30μm時，粉末形狀逐漸異形化，這與成形密度降低、作為磁心時的導磁率與直流重疊特性的退化密切相關。另外，在不足5μm時，粉末的反磁場增大，粉末和磁心的導磁率下降，同時其表觀氧濃度增加。
另外，本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末的堆積密度優(yōu)選為3.7Mg/m3或以上，更優(yōu)選為3.8Mg/m3或以上，進一步3.9Mg/m3或以上。在該堆積密度高時，磁心成形體的密度、同時磁心的導磁率與直流重疊特性提高，成形體的強度也提高。
另外，本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末由于上述理由，其氧濃度優(yōu)選為3000ppm或以下，更優(yōu)選為2500ppm或以下，進一步優(yōu)選為2000ppm或以下。在氧濃度過高時，由于腐蝕，其表面容易發(fā)生銹蝕，使作為粉末的磁特性降低，且引起磁心損耗增大和導磁率的下降。
另外，本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末的比表面積優(yōu)選為0.40m2/g或以下，更優(yōu)選為0.38m2/g或以下，進一步優(yōu)選為0.35m2/g或以下。比表面積高的粉末在粉末形狀上有很多的凹凸，且比表面積高的粉末其氧濃度也增高。在比表面積高時，粉末之間的絕緣處理困難，而粉末之間的絕緣處理困難，將使磁心的成形密度降低，導磁率和直流重疊特性也降低。
(關于采用水霧化法制造非晶軟磁性合金粉末的方法)下面就采用水霧化法制造本發(fā)明的非晶軟磁性合金粉末的情況的一個例子進行說明。
本發(fā)明使用的水霧化法，是在大氣氣氛中將與上述非晶軟磁性合金粉末具有相同組成或大致相同組成的非晶軟磁性合金熔體隨高壓水一起在容器內噴成霧狀，粉碎并急冷上述合金熔體而制造近似球狀的或橄欖球狀的非晶軟磁性合金粉末的方法。
圖1是表示采用水霧化法制造合金粉末時適用的高壓水噴霧裝置一個例子的剖面圖。
該高壓水噴霧裝置1的構成以設置于上部的熔體坩堝2、設置于其下部的水噴霧器3以及設置于其下部的容器4為主體。該高壓水噴霧裝置1被配置在大氣氣氛中進行使用。
合金熔體5填充在熔體坩堝2的內部。另外，熔體坩堝2具有作為加熱手段的感應加熱線圈2a，其結構可以加熱合金熔體5并使之保持熔融狀態(tài)。而且在熔體坩堝2的底部設置熔體噴嘴6，合金熔體5從熔體噴嘴6往容器4的內部滴落。
水噴霧器3位于熔體坩堝2的下側，配設于熔體噴嘴6的周圍部分，在水噴霧器3上設置有水導入流路7以及該水導入流路7的環(huán)狀的水噴出部即水噴射噴嘴8。
另外，由圖中未示出的液體加壓泵(加壓手段)加壓的高壓水10通過導入流路7被引導到水噴射噴嘴8，成為高壓水流g從該噴嘴8往容器4的內部噴霧。
容器4的內部被設計成與高壓水噴霧裝置1的周圍氣氛相同的大氣氣氛，容器4內部壓力保持在100kPa左右，且其溫度保持在室溫左右。
為了制造近似球狀的或橄欖球狀的非晶軟磁性合金粉末，首先，將填充到熔體坩堝2的合金熔體5從熔體噴嘴6往容器4內滴落。同時，從水噴霧器3的水噴射噴嘴8噴射高壓水10。被噴射的高壓水10成為高壓水流g達到上述滴下的熔體，在噴霧點p與熔體碰撞而使熔體霧化，同時進行急冷凝固，形成由上述組成的非晶相構成的近似球狀的或橄欖球狀的非晶軟磁性合金粉末。這些非晶軟磁性合金粉末與水一起貯存在容器4的底部。
在此，合金熔體的冷卻速度被設計為使表面張力充分作用于合金熔體的程度。合金熔體的冷卻速度根據合金的組成以及目標的合金粉末的粒徑等來決定適宜的冷卻速度，不過，可供參考的范圍約為103～105K/s。實際上，通過確認是否得到了近似球狀的或橄欖球狀的非晶軟磁性合金粉末、是否在玻璃相(glass phase)中析出了作為結晶相的Fe3B、Fe2B、Fe3P等相，可以適宜設定合金熔體的冷卻速度。
接著，將這些近似球狀的或橄欖球狀的非晶軟磁性合金粉末在大氣氣氛中加熱干燥后，對這些粉末進行分級，便可以得到具有預定平均粒徑的、作為近似球狀的或橄欖球狀的產品的非晶軟磁性合金粉末。
在采用水霧化法制造非晶軟磁性合金粉末時，通過控制水的噴射壓力、噴射流量以及合金熔體流量等參數來控制合金熔體的冷卻速度，并通過控制水噴射噴嘴的狹縫寬度、水噴射噴嘴的傾斜角度、水噴射角、合金熔體溫度與粘度以及霧化點(粉化點距離)等參數來控制制造條件，藉此可以得到目標特性的、具體地說是長寬比、堆積密度、D50、氧濃度等在上述范圍內的非晶軟磁性合金粉末。
得到的非晶軟磁性合金粉末根據需要也可以進行熱處理。借助于熱處理使合金粉末的內應力得以緩和，使非晶軟磁性合金粉末的軟磁特性得到進一步的提高。熱處理溫度Ta優(yōu)選在合金的居里溫度Tc～玻璃化轉變溫度Tg的范圍內。在熱處理溫度Ta不足居里溫度Tc時，通過熱處理不能得到提高軟磁特性的效果，因而是不優(yōu)選的。另外，在熱處理溫度Ta超過玻璃化轉變溫度Tg時，合金粉末組織中容易析出結晶相，存在降低軟磁特性的危險，因而也是不優(yōu)選的。
另外，熱處理時間優(yōu)選在能夠使合金粉末的內應力得以充分緩和、同時又使結晶相析出的危險性較小的范圍內，例如優(yōu)選在30～300分鐘的范圍內。
本實施方案的非晶軟磁性合金粉末能夠用水霧化法制造，因此有可能使制造裝置大型化，而且可能用高壓水粉碎合金熔體，從而可以提高批量生產能力，此外，可以不使用高價的惰性氣體而在大氣中進行制造，因而可以降低制造成本。
再者，本實施方案的非晶軟磁性合金粉末，用水霧化法可形成近似球狀的或橄欖球狀的形狀，從而體積密度提高，表面的凹凸較少，所以成形密度可以提高，為制造壓粉鐵心等，在與樹脂等絕緣材料混合而進行固化成形的情況下，能夠保持粉末之間的絕緣，因此，作為壓粉鐵心制作用的軟磁性合金粉末是有用的。
另外，本實施方案的非晶軟磁性合金粉末為近似球狀的或橄欖球狀的粉末，因此為了制作電波吸收體，在采用磨碎機(attritor)等對所述非晶軟磁性合金粉末進行加工時，容易得到形狀一致的扁平化粒子，且容易控制粒徑，因此作為電波吸收體制作用軟磁性合金粉末是有用的。
(扁平形非晶軟磁性合金粉末的實施方案)本發(fā)明的實施方案的扁平形非晶軟磁性合金粉末，是將上述任何一種構成的實施方案的近似球狀的或橄欖球狀的非晶軟磁性合金粉末進行扁平化而成的。
在此，作為非晶軟磁性合金粉末的扁平化方法，例如將近似球狀或橄欖球狀的非晶軟磁性合金粉末投進磨碎機，通過范圍在10分鐘～16小時內的粉碎和混合，便得到主要含有扁平化的非晶軟磁性合金粉末的非晶軟磁性合金粉末。在此，對于扁平化前的非晶軟磁性合金粉末，優(yōu)選不進行熱處理。
采用磨碎機進行粉碎和混合優(yōu)選在10分鐘～16小時的范圍內進行，更優(yōu)選在4～8小時的范圍內。
在粉碎和混合的時間不足10分鐘時，則扁平化不充分，因而扁平形非晶軟磁性合金粉末的長寬比存在不能為1或以上、例如不能為10或以上的傾向；當粉劑混合的時間超過16小時時，扁平形非晶軟磁性合金粉末的長寬比則超過80或以上。扁平形非晶軟磁性合金粉末的厚度在0.1～5μm的范圍內(優(yōu)選為1～2μm)、同時長軸直徑在1～80μm(優(yōu)選為2～80μm)的范圍內是比較理想的。
對得到的扁平形非晶軟磁合金粉末，根據需要也可以與上述實施方案一樣進行熱處理。
本實施方案的扁平形非晶軟磁合金粉末使用的是表面凹凸較少的近似球狀的本實施方案的非晶軟磁性合金粉末，因此在借助于磨碎機等進行加工時，非晶合金粉末不會破碎得很微細，而能夠扁平加工成均勻的形狀，得到形狀整齊的扁平化粒子。這樣的扁平形非晶軟磁性合金粉末，為了制作電波吸收體等制品，在混合到樹脂等絕緣材料中時，這些粉末呈層狀排列，從而能夠密實地填充，能夠減小扁平化粒子之間的間隙。
(壓粉鐵心的實施方案)本發(fā)明的實施方案的壓粉鐵心(壓粉磁心)，由上述實施方案的近似球狀或橄欖球狀的非晶軟磁性合金粉末的多種或一種與絕緣材料和潤滑劑相混合并進行造粒而成的造粒粉末所構成，且所述造粒粉末使所述絕緣材料成為粘合劑而被固化成形。
該壓粉鐵心的形狀例如如圖2所示，可以列舉圓環(huán)狀的壓粉鐵心21，但形狀并不限于此，也可以是長圓環(huán)狀和橢圓環(huán)狀。另外，也可以在俯視圖中大致呈E字形狀、在俯視圖中大致呈U字形狀、在俯視圖中大致呈I字形狀等。
該壓粉鐵心是上述造粒粉末通過上述絕緣材料粘合而成的，因而將成為在組織中存在多種或一種非晶軟磁性合金粉末的狀態(tài)，而不是非晶軟磁性合金粉末經熔化而構成均勻的組織。另外，造粒粉末中的各個非晶軟磁性合金粉末優(yōu)選由絕緣材料來絕緣。
這樣，在壓粉鐵心21中，非晶軟磁性合金粉末與絕緣材料混合存在，因而由于絕緣材料的存在，壓粉鐵心本身的比電阻增大，渦流損耗減小且高頻區(qū)的導磁率的降低量減小。
另外，在非晶軟磁性合金粉末的過冷液體的溫度間隔ΔTx不足20K時，混合非晶軟磁合金粉末和絕緣材料以及潤滑劑而制作的造粒粉末在壓縮成形后進行熱處理時，不發(fā)生結晶化而充分緩和內應力是困難的。
為構成本實施方案的壓粉鐵心所使用的絕緣材料，優(yōu)選的是可以提高壓粉鐵心的比電阻，能夠形成含有非晶軟磁性合金粉末的造粒粉末，同時粘合形成的造粒粉末并保持壓粉鐵心的形狀，因此由不致使磁特性有很大損失的材料構成作為優(yōu)選。例如，可以列舉出環(huán)氧樹脂、硅樹脂、丙烯樹脂、硅橡膠、酚醛樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、PVA(聚乙烯醇)等液態(tài)或粉末狀的樹脂或橡膠，水玻璃(Na2O-SiO2)，氧化物玻璃粉末(Na2O-B2O3-SiO2、PbO-B2O3-SiO2、PbO-BaO-SiO2、Na2O-B2O3-ZnO、CaO-BaO-SiO2、Al2O3-B2O3-SiO2、B2O3-SiO2)以及溶膠-凝膠法生成的玻璃狀物質(以SiO2、Al2O3、ZiO2、TiO2等為主成分的材料)等。
作為絕緣材料，也可以使用各種彈性體(橡膠)。另外，從硬脂酸鹽(硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鎂以及硬脂酸鋁等)中選擇的潤滑劑可以與絕緣材料同時使用。特別是在上述絕緣材料中，優(yōu)選的是硅樹脂或硅橡膠作為優(yōu)選。
基于上述理由，本實施方案的壓粉鐵心21所使用的造粒粉末的粒徑優(yōu)選為45μm～500μm，更優(yōu)選為45μm～300μm，進一步45μm～150μm。
另外，粒徑為45μm～500μm的造粒粉末的含量大于構成壓粉鐵心1的全部造粒粉末的83重量％，或不足45μm的造粒粉末以及粒徑大于500μm的造粒粉末的含量(混入量)為全部造粒粉末的17重量％或以下，能夠使造粒粉末流入壓粉鐵心制作用金屬模時的流動性良好，這在可以提高批量生產能力方面是優(yōu)選的，更優(yōu)選的是15重量％或以下。
對于本實施方案的壓粉鐵心(壓粉磁心)，其合金組成顯示出飽和磁化σs≥180×10-6Wbm/kg、頑磁力Hc≤10A/m的磁特性，在使用D50為5～30μm、堆積密度3.7Mg/m3或以上、比表面積為0.35m2/g或以下、氧濃度3000ppm或以下的非晶軟磁性合金粉末制造時，在100kHz、0.1T的條件下可以得到W≤400kW/m3的值。并且直至1MHz可以得到恒定的導磁率μ′＝60～100以及μ(DC＝5500A/m)＝35～40的值。
其次，參考

本實施方案的壓粉鐵心的制造方法的實例。
本發(fā)明的壓粉鐵心的制造方法包括如下工序添加由水霧化法得到的實施方案的近似球狀的或橄欖球狀的非晶軟磁性合金粉末與上述絕緣材料和上述潤滑劑、進行混合并造粒從而形成造粒粉末的工序，壓縮成形所形成的造粒粉末從而形成鐵心的前驅體的工序，將上述鐵心前驅體在Tc～Tg的溫度下進行熱處理從而消除上述鐵心前驅體的內應力的熱處理工序。
在形成造粒粉末的工序中，上述非晶軟磁性合金粉末與絕緣材料和潤滑劑相混合的混合物中的絕緣材料的混合百分比優(yōu)選為0.3重量％～5重量％，更優(yōu)選為1重量％～3重量％。
當絕緣材料的混合百分比不足0.3重量％時，不能將非晶軟磁性合金粉末和潤滑劑與該絕緣材料一起形成為預定的形狀，因而是不優(yōu)選的。另外，當混合百分比超過5重量％時，造粒粉末的非晶軟磁性合金粉末的添加密度降低，使用造粒粉末制作的壓粉鐵心中的非晶軟磁性合金粉末的含量降低，壓粉鐵心的軟磁特性降低，因而是不優(yōu)選的。
另外，上述混合物中潤滑劑的混合百分比優(yōu)選為0.1重量％～2重量％，更優(yōu)選為0.1重量％～1重量％。
在潤滑劑的混合百分比不足0.1重量％時，不大可能提高非晶軟磁性合金粉末的流動性，因而不大可能指望使造粒粉末的制造效率提高，而且造粒粉末的非晶軟磁性合金粉末的添加密度降低，其結果，壓粉鐵心的軟磁特性降低，因而是不優(yōu)選的。另外，在潤滑劑超過2重量％時，造粒粉末的非晶軟磁性合金粉末的添加密度降低，壓粉鐵心的機械強度降低，因而也是不優(yōu)選的。
如果形成了上述造粒粉末，應對形成的造粒粉末進行分級，選擇粒徑在45μm～500μm范圍內的粉末，更優(yōu)選的是粒徑在45μm～300μm范圍內的粉末，進一步優(yōu)選的是粒徑在45μm～150μm范圍內的粉末，在以后的工序中加以使用。分級可以使用篩網、振動篩、聲波篩以及氣流式分級機等。
接著壓縮成形上述造粒粉末，進行形成磁心前驅體的成形工序。
另外，在壓縮成形前，優(yōu)選對造粒粉末中含有的溶劑、水分等進行蒸發(fā)，使非晶軟磁性合金粉末的表面形成絕緣材料層。
接著壓縮成形造粒粉末，制造磁心前驅體。為制造鐵心前驅體，使用圖3所示的金屬模110。該金屬模110包括中空圓筒形陰模111、插入該陰模111的中空部111a的上沖頭112以及下沖頭113。
在上沖頭112的下面設置圓柱狀的突起112a，這些上沖頭112、下沖頭113以及陰模111一體化而在金屬模110的內部形成環(huán)狀的模型。然后，在該金屬模110內填充上述造粒粉末。
接著對填充到金屬模110內的造粒粉末施加單軸壓力，同時在室溫下或加熱到預定的溫度進行壓縮成形。
圖4表示在壓縮成形時使用的適當的放電等離子體燒結裝置的一個例子的主要部件。
該例子的放電等離子體燒結裝置的主體結構包括填充混合物的金屬模110，支承金屬模110的下沖頭113、也成為流過后述脈沖電流時的一個電極的沖頭電極114，將金屬模110的上沖頭112向下側擠壓、成為流過脈沖電流的另一電極的沖壓電極115，以及測定金屬模110內的造粒粉末的溫度的熱電偶117。
而且該放電等離子體燒結裝置被收容在容器118內，該容器118與圖中省略的真空排氣裝置以及氣氛氣體的供給裝置相連接，在構成上能夠將填充在金屬模110內的造粒粉末保持在惰性氣體保護氣氛等所要求的氣氛下。此外，在圖4中省略了通電裝置，但另外設置的通電裝置在構成上連接在上下沖頭112、113以及沖頭電極114、115上，由該通電裝置能夠通過沖頭112、113以及沖頭電極114、115通以脈沖電流。
而且將填充上述造粒粉末的金屬模110設置在放電等離子體燒結裝置上，在對容器118的內部抽真空的同時，用沖頭112和113從上下向混合物施加單軸壓力P，與此同時施加脈沖電流，一邊加熱造粒粉末一邊進行壓縮成形。
在該放電等離子體的燒結處理中，借助于通電電流能夠以預定的速度快速地使造粒粉末升溫，能夠縮短壓縮成形的時間，因此對于保持非晶軟磁性合金粉末的非晶相狀態(tài)不變而進行壓縮成形是適宜的。
在本發(fā)明中，壓縮成形上述造粒粉末時的溫度例如在373K(100℃)～673K(400℃)的溫度范圍內，如果這樣對造粒粉末進行壓縮成形的話，則絕緣材料的固化適度，因而能夠使造粒粉末粘合而成形為預定的形狀。
另外，關于壓縮成形時向造粒粉末施加的單軸應力P，例如優(yōu)選設定為600MPa～1500MPa，這樣一來，便能夠得到圓環(huán)狀的磁心前驅體。
另外，在一邊施加單軸應力一邊對填充在金屬模110內的造粒粉末在室溫下進行壓縮成形的情況下，除了不與通電裝置連接以外，使用與圖4所示的裝置具有同樣構成的壓力機裝置也能夠制作圓環(huán)狀的磁心前驅體。
在使用硅橡膠作為絕緣材料的情況下，在上述成型工序中，通過在常溫下對造粒粒子進行壓縮成形，能夠得到預定形狀的磁心前驅體。由于硅橡膠具有彈性，所以固化應力小，在非晶軟磁性合金粉末中殘留的內應力小。因此，磁致伸縮的影響被消除，非晶軟磁性合金粉末的軟磁特性得以提高。由此可以大幅度降低壓粉鐵心的頑磁力以及鐵心損耗。
在使用硅橡膠的場合，對于壓縮成形時向造粒粉末施加的壓力，壓力過低時不能提高壓粉鐵心的密度，不能夠形成致密的壓粉鐵心。另外，在壓力過高時，陰模與沖頭的損耗加劇，為了消除成形時產生的應力，需要進行長時間的熱處理。因此，壓力例如優(yōu)選設定為500MPa～2500MPa。
接著進行對上述鐵心前驅體作熱處理以消除鐵心前驅體的內應力的熱處理工序。在預定的溫度范圍內將上述鐵心前驅體進行熱處理時，能夠消除在粉末制造工序或成型工序產生的鐵心前驅體本身的內應力以及鐵心前驅體含有的非晶軟磁性合金粉末的內應力，能夠制造頑磁力較低的壓粉鐵心。熱處理的溫度例如優(yōu)選在Tc～Tg的范圍內。
這樣一來，所得到的壓粉鐵心21含有本實施方案的非晶軟磁性合金粉末，因此，在室溫下具有優(yōu)良的軟磁特性，并且通過熱處理顯示出更為良好的軟磁特性。
因此，作為具有優(yōu)良的軟磁特性的材料，該壓粉鐵心能夠適用于各種磁元件的磁心，與從前的材料相比，能夠得到具有優(yōu)良軟磁特性的磁心。
根據實施方案的壓粉鐵心，是將采用本實施方案的非晶軟磁性合金粉末制作的造粒粉末進行固化成形而得到的壓粉鐵心，其中所述非晶軟磁性合金粉末顯示出優(yōu)良的軟磁特性，且體積密度高，表面的凹凸少，同時形成為大致的球狀，因此，能夠提高壓粉鐵心的成形密度，并且能夠保持粉末之間的絕緣，還可能提高磁特性。
另外，因為使用通過水霧化法制造的本實施方案的非晶軟磁性合金粉末，所以可以提高批量生產能力。
另外，不是在造粒粉末制作完成后添加潤滑劑，而是在造粒粉末的制作階段添加潤滑劑，由此在制作造粒粉末時，非晶軟磁性合金粉末之間的滑動良好，能夠提高造粒粉末的制造效率，而且能夠在造粒粉末內密實地含有非晶軟磁性合金粉末，所以造粒粉末的密度得以提高，其結果是可以得到軟磁特性優(yōu)良的壓粉鐵心。
(電波吸收體的實施方案)本發(fā)明的實施方案的電波吸收體，是由上述本實施方案的扁平形非晶軟磁性合金粉末與絕緣材料相混合而形成的。添加到電波吸收體內的多種扁平形非晶軟磁性合金粉末在上述絕緣材料中呈層狀排列。
作為在此使用的絕緣材料，可以使用兼?zhèn)浣^緣性和粘合劑的材料，可以從聚氯乙烯、聚丙烯、ABS樹脂、酚醛樹脂、氯化聚乙烯、硅樹脂、硅橡膠等熱塑性樹脂中加以選擇，在這些熱塑性樹脂中，在加工性方面優(yōu)選的是氯化聚乙烯。
在這種氯化聚乙烯中，為發(fā)揮一般可以認為處在聚乙烯和聚氯乙烯中間的特性，可以使用具有如下特性的樹脂作為氯含量例如為30～45％，作為延伸率例如為420～800％，門尼粘度為35～75(Ms1+4100℃)等。
另外，本發(fā)明的電波吸收體的另一種方案是，至少混合上述本實施方案的扁平形非晶軟磁性合金粉末與包含硅彈性體的粘合劑并固化成形為板狀物而成的電波吸收體。
另外，在上述電波吸收體中，除了上述本實施方案的扁平形非晶軟磁性合金粉末以及作為粘合劑的樹脂以外，也可以添加包含硬脂酸鋁的潤滑劑，進而也可以添加硅烷偶聯劑。
上述電波吸收體因為是上述本實施方案的扁平形非晶軟磁性合金粉末與作為粘合劑的樹脂一起固化成形的，因此，其所具有的結構是本實施方案的扁平形非晶軟磁性合金粉末分散在樹脂的內部且在樹脂中呈層狀排列。
另外，上述電波吸收體是上述本實施方案的扁平形非晶軟磁性合金粉末與包含硅彈性體的粘合劑一起固化成形的，其優(yōu)選的狀態(tài)是本實施方案的扁平形非晶軟磁性合金粉末得以分散且在粘合劑中呈層狀排列，特別是各個扁平形非晶軟磁性合金粉末通過硅彈性體來絕緣。
因為本實施方案的扁平形非晶軟磁性合金粉末像這樣通過樹脂的粘合劑來絕緣，所以電波吸收體本身的阻抗得以提高，由此可以抑制渦流的發(fā)生，能夠在很寬的范圍提高數百MHz～數GHz頻帶的復數導磁率的虛部μ″(以下記為虛數導磁率μ″)，能夠提高在高頻帶的電磁波抑制效果。
上述電波吸收體將熱塑性樹脂用作粘合劑，其在1GHz的虛數導磁率μ″為6或以上。當虛數導磁率μ″為6或以上時，因為在GHz帶的電磁波抑制效果得以提高，能夠有效地吸收不需要的高頻電波，所以是優(yōu)選的。另外，粘合劑通過選擇軟質的材料，能夠得到軟質的電波吸收體，例如能夠得到像板狀橡膠那樣處于用指尖的力就可以進行自由變形的狀態(tài)。例如具有遠比以上述硅彈性體作為粘合劑的電波吸收體柔軟且可以自由變形的特征。
另外，上述電波吸收體將硅彈性體用作粘合劑，可以得到的在1GHz的虛數導磁率μ″為10或以上。當虛數導磁率μ″為10或以上時，因為在GHz帶的電磁波抑制效果得以提高，能夠有效地吸收不需要的高頻電波，所以是優(yōu)選的。
另外，硅彈性體和氯化聚乙烯除了提高電波吸收體的阻抗以外，還可以粘合本實施方案的扁平形非晶軟磁性合金粉末，保持電波吸收體的形狀。此外，硅彈性體的壓縮成形性優(yōu)良，因此即使在常溫下固化成形，仍然能夠構成高強度的電波吸收體。再者，硅彈性體和氯化聚乙烯在電波吸收體內部顯示出充分的彈性，即使在使用顯示出例如為1×10-6～50×10-6的磁致伸縮常數的非晶軟磁性合金粉末的情況下，仍然能夠緩和磁致伸縮，從而可以緩和電波吸收體的內應力，提高虛數導磁率μ″。
在本實施方案的電波吸收體中，由于本實施方案的扁平形非晶軟磁性合金粉末在絕緣材料中以層狀排列，因此能夠密實地填充在電波吸收體中，可以減小扁平化粉末與粉末之間的間隙，且上述扁平化粉末與只是大致呈球狀的非晶軟磁性合金粉末相比較，其長寬比增大，電波吸收體本身的阻抗增大，可以抑制渦流的發(fā)生。具體地說，如果扁平形非晶軟磁性合金粉末的長寬比為1或以上，則粒子與粒子之間的接觸減小，電波吸收體本身的阻抗增大，渦流的發(fā)生被抑制，GHz帶的虛數導磁率μ″容易達到6或以上，由此電波吸收體的電磁波抑制效果得以提高。
如果扁平形非晶軟磁性合金粉末的長寬比為10或以上時，則粒子與粒子之間的接觸進一步減少，電波吸收體本身的阻抗增大的比例增加，渦流的發(fā)生被抑制，GHz帶的虛數導磁率μ″容易達到10或以上，由此電波吸收體的電磁波抑制效果得以提高。
長寬比的上限優(yōu)選設定為800或以下。在長寬比超過800時，粉末難以均勻分散，所得到的板材的表面容易形成粗糙的斑痕。如果長寬比為800或以下，則粉末能夠均勻地分散和填充，填充密度也得以提高，從而提高了復數導磁率的實部μ′。復數導磁率的虛數部μ″也隨之提高，該μ″容易達到6或以上，從而電磁波抑制效果得以提高。
長寬比的上限更優(yōu)選設定為300或以下。如果使長寬比在300或以下，則粉末能夠均勻地分散和填充，粉末的填充密度得以提高，復數導磁率的實部μ′也得以提高。復數導磁率的虛數部μ″也隨之提高，該虛數部μ″容易達到10或以上，從而電磁波抑制效果得以提高。
本實施方案的電波吸收體的扁平形非晶軟磁性合金粉末的含量優(yōu)選為30體積％～80體積％。當扁平形非晶軟磁性合金粉末的含量為30體積％或以上時，磁體的含量變得充分，能夠使其有效地發(fā)揮電磁波抑制效果。另外，在其含量為80體積％或以下時，合金粉末之間相互接觸而阻抗并不降低，虛數部μ″切實地維持在較高的值，能夠使其有效地發(fā)揮電磁波抑制效果。
硅彈性體或氯化聚乙烯的含量為除扁平形非晶軟磁性合金粉末以外的余量。
根據本實施方案的電波吸收體，通過使用將顯示優(yōu)良軟磁特性的近似球狀的非晶軟磁性合金粉末進行扁平化而得到的扁平形非晶軟磁性合金粉末，能夠密實地填充絕緣材料，因而可能提高數百MHz～數GHz頻帶的電磁波抑制效果。
另外，本實施方案的電波吸收體之所以具有良好的批量生產能力，是因為它是將扁平化非晶軟磁性合金粉末與絕緣材料混合而得到的，其中所述扁平化非晶軟磁性合金粉末是將采用水霧化法制造的本實施方案的近似球狀的非晶軟磁性合金粉末進行扁平化處理而制作的。
此外，上述扁平形非晶軟磁性合金粉末也可以用水玻璃包覆。當用水玻璃包覆扁平化粒子時，粒子與粒子之間絕緣性得到進一步提高，電波吸收體的阻抗也進一步提高，從而能夠更加提高其高頻帶的虛數部μ″，能夠提高電磁波抑制效果。
[實驗例1FeCrPCB系合金]分別稱取預定量的Fe、Fe-C合金、Fe-P合金、B和Cr、Si、P、Nb、Mo、Ni、Co作為原料，在大氣氣氛下進行稱量以便使這些原料成為目標成分，在減壓Ar氣氛下用高頻感應加熱爐進行熔煉，便制作出各種組成的鑄錠。將這些鑄錠裝入圖1所示的高壓水噴霧裝置的熔體坩堝內進行熔化，使其從熔體坩堝的熔體噴嘴滴下合金熔體，同時從圖1所示的水噴霧器的水噴射噴嘴噴射高壓水而使合金熔體成為霧狀，在容器內使霧狀的合金熔體急冷而制作軟磁性合金粉末，此時變更制造條件，制作各種軟磁性合金粉末。另外，與這些試料不同，使用上述各種組成的鑄錠，采用單輥法，由與這些試料具有相同組成的合金熔體進行急冷以獲得帶狀的非晶軟磁性合金薄帶試料，使用該非晶軟磁性合金薄帶測定其磁特性。
另外，為進行比較，也測定了組成為Fe81.5P10.5B8、Fe80P13C7、Fe78Cr2P13C7、Fe73Cr2B15Si10的各試料的非晶軟磁性合金薄帶試料以及非晶軟磁性合金粉末試料的磁特性。
對所得到的各種軟磁性合金粉末進行DSC測定(Differentialscanning calorimetry差示掃描量熱法)，測定玻璃化轉變溫度Tg、結晶化開始溫度Tx、居里溫度Tc以及熔點Tm，同時測定過冷液體的溫度間隔ΔTx以及Tg/Tx。這些結果如各表所示。另外，DSC測定時的升溫速度為0.67K/秒。表中的Tm*表示合金的熔化溫度。
另外，對于得到的各種軟磁性合金粉末，采用振動試料型磁力計(VSM)測定飽和磁化σs。
這些非晶軟磁性合金薄帶試料和非晶軟磁性合金粉末試料的組成以及磁特性的測定結果歸納于表1～表6。此外，在各表中，在各欄中標記的符號“↓”表示該欄的值與位于標記符號“↓”的該欄的上面的一欄中所記載的值相同。
表1

表2

表3

表4

表5

表6

表中的試料1～試料6相當于比較例。試料1～試料3的換算玻璃化溫度均較低，在粉末化的場合發(fā)現部分結晶相。試料4的準金屬+Si量較多，因而變硬，硬度Hv超過1000。試料5的準金屬+Si量較多，因而變硬，硬度Hv超過1000。另外，試料1～4的鐵心損耗均較大，超過1000kW/m3。試料6的Si量少、氧濃度增加，直流重疊特性μ(DC＝5500A/m)不足35。
試料28是含有4原子％的Cr(元素M)(超過本發(fā)明預定的3原子％的含量)的試料，飽和磁化σs較低，為155×10-6Wbm/kg。試料30是D50大到60.7μm的試料，鐵心損耗明顯地增加，為1600kW/m3。
對于其它試料，從表中結果可知其合金組成發(fā)揮出217×10-6Wbm/kg≥(飽和磁化σs)≥180×10-6Wbm/kg、1.6A/m≤(頑磁力Hc)≤6.1A/m的磁特性，在使用9.08≤(D50)≤18.31μm、3.99Mg/m3≤(堆積密度)≤4.35Mg/m3、0.35m2/g≤(比表面積)≤0.17m2/g以及氧濃度為0.21ppm或以下的非晶軟磁性合金粉末來制造的情況下，在100kHz、0.1T的條件下可以得到W≤390kW/m3的值。而且得知直到1MHz可以得到恒定的導磁率μ′＝61.8～100、μ(DC＝5500A/m)＝35～40的值。
試料73～77表示Fe的一部分由Ni置換的組成系的試料，試料79、80表示Fe的一部分由Co置換的試料。添加Ni的組成系即便不含Cr也能夠得到具有優(yōu)良耐蝕性的非晶軟磁性合金粉末，與此同時，添加Co的組成系由于Tc提高，因而能夠提高使用溫度。
在0.28＜{Si/(P+Si)}＜0.45的關系式中，當{Si/(P+Si)}的值不足0.28時，ΔTx比較低，為30K～40K左右；在{Si/(P+Si)}大于0.45時Tg/Tm為0.54或以下。
圖5表示對于試料9即組成比為Fe77.4P7.3C2.2B7.7Si5.4的非晶軟磁性合金粉末用氣體霧化法制造的試料與氣體霧化法經溫水處理的試料以及水霧化法制造的試料，其最外表面的XPS(X射線光電子能譜X-rayphotoelectron spectroscopy)廣區(qū)能譜分析的結果。氣體霧化法的制造條件是噴液溫度為1400℃、噴嘴直徑為φ1mm、氣體種類為Ar、氣體壓力為10MPa。氣體霧化法經溫水處理的試料，是指在50℃的純水中加入粉末后，在一邊攪拌一邊浸漬30分鐘的條件(與水霧化后直到粉末回收這一期間的環(huán)境接近的狀態(tài))下制作的試料。
從圖5所示的結果可知，水霧化法制造的非晶軟磁性合金粉末試料，其表面的氧量明顯增多，只在水霧化法制造的非晶軟磁性合金粉末試料的表面部分檢測有Si的存在。對于任何一種非晶軟磁性合金粉末，其Fe、Cr、B、Si等元素比單質金屬通常表現的峰值向高能側移動，因此可以推測生成了氧化物或氫氧化物，水霧化法制造的試料的峰值向高能側移動的幅度最大，一般認為該試料的表面與其它試料相比，氧量最多，處于更多的Fe產生了腐蝕的狀態(tài)，由于在表面部分存在Si，因此可以推測Si形成鈍化膜，可防止特性發(fā)生退化。
圖6、圖7以及圖8表示采用該XPS的窄區(qū)能譜分析重點對表1的試料7、9以及11中的Si和SiO2進行測定的結果，對于試料7、11以及9的任何試料，很明顯，在應該出現Si和SiO2峰值的區(qū)域有峰值的存在。
圖9表示對于組成比為Fe77.4P7.3C2.2B7.7Si5.4(表1的試料9)的非晶軟磁性合金粉末采用水霧化法制造的試料、根據AES(俄歇電子能譜法基于Ar濺射的深度方向的分析)分析的結果。從該結果可以確認非晶軟磁性合金粉末試料從深度100附近的區(qū)域開始生成Si的高濃度層，尤其從深度大約60至表面部分以高濃度生成了Si的高濃度層。另外，該表面區(qū)的氧濃度也較高。
根據這些測定結果以及迄今為止本發(fā)明者的研究結果，可以認為在非晶軟磁性合金粉末中，鈍化膜是以Fe、Cr、B以及Si為中心而形成的，一般認為其中Si與水霧化法粉末的耐蝕性密切相關，可防止Fe的過量氧化和腐蝕，可以推測非晶軟磁性合金粉末的表面狀態(tài)對鐵心特性產生影響。一般認為這是因為在采用水霧化法形成非晶軟磁性合金粉末的情況下，在從合金熔體開始的凝固的過程中，熔體液滴在進行對流時，含有元素中容易氧化的元素在表面部分因與水接觸而產生選擇性氧化，從而形成了氧化膜。與此相反，在采用氣體霧化法制造的情況下，可以認為即使Ar等稀有氣體與熔體液滴例如產生接觸，這樣的選擇性氧化現象也難于發(fā)生，因而一般認為因制造方法的不同，非晶軟磁性合金粉末的表面狀態(tài)也產生差異。
圖10表示表3的試料30的固結鐵心之鐵心損耗—頻率特性的測定結果?？芍摾脑嚵现钡礁哳l帶能夠維持低水平的鐵心損耗。
圖11是將表1～表6的各試料的ΔTx值與{Si/(P+Si)}的值的相關關系畫成曲線的說明圖。
從該圖11可以清楚地知道，{Si/(P+Si)}的值以0.3前邊的0.28附近為分界線，從這點開始隨著{Si/(P+Si)}值的提高，則ΔTx的值提高。因此，{Si/(P+Si)}的值優(yōu)選為超過0.2。另外，{Si/(P+Si)}的值的上限根據各表的值設定為0.45。
對試料6與試料7進行比較，在Si含有2原子％或以上時，粉末中的氧濃度和比表面積降低，其結果是鐵心的μ、直流重疊特性提高。一般認為這是由于形成了以Si為中心的鈍化膜而減少了Fe的氧化和腐蝕。反之，在Si低于2原子％時，鐵心的直流重疊特性退化，由此可知Si必須至少添加2原子％或以上。
權利要求
1.一種非晶軟磁性合金粉末，其是一種采用將水噴向合金熔體的液滴以便使其與水接觸而產生急冷的水霧化法所形成的粉末，其中所述粉末以Fe為主成分且至少含有P、C、B、Si；組成用下述的組成式表示；由以式子ΔTx＝Tx-Tg表示的過冷液體的溫度間隔ΔTx為20K或以上的非晶相所構成；硬度Hv≤1000且在表面部分生成Si的高濃度層；Fe100-a-b-x-y-z-w-tCoaNibMxPyCzBwSit其中，M為選自Cr、Mo、W、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、Pt、Pd以及Au之中的1種、2種或更多種元素，表示組成比的a、b、x、y、z、w以及t分別表示為0原子％≤x≤3原子％、2原子％≤y≤15原子％、0原子％＜z≤8原子％、1原子％≤w≤12原子％、0.5原子％≤t≤8原子％、0原子％≤a≤20原子％、0原子％≤b≤5原子％、70原子％≤(100-a-b-x-y-z-w-t)≤80原子％，Tx表示結晶化開始溫度，Tg表示玻璃化轉變溫度。
2.根據權利要求1所述的非晶軟磁性合金粉末，其中所述Si與P的含量滿足0.28＜{Si/(P+Si)}＜0.45的關系。
3.根據權利要求1所述的非晶軟磁性合金粉末，其中所述Si的高濃度層在距粉末表面100?；蛞詢鹊纳疃却嬖凇?br> 4.根據權利要求1所述的非晶軟磁性合金粉末，其中所述非晶軟磁性合金粉末由具有飽和磁化σs≥180×10-6Wbm/kg、頑磁力Hc≤10A/m的磁特性的合金所構成。
5.一種扁平形非晶軟磁性合金粉末，其是將權利要求1所述的非晶軟磁性合金粉末扁平化而成的。
6.一種壓粉鐵心，其由權利要求1所述的非晶軟磁性合金粉末的多種或一種與絕緣材料和潤滑劑相混合并進行造粒而成的造粒粉末所構成，且所述造粒粉末使所述絕緣材料成為粘合劑而被固化成形。
7.一種壓粉鐵心，其由權利要求1所述的非晶軟磁性合金粉末的多種或一種與絕緣材料和潤滑劑相混合并進行造粒而成的造粒粉末所構成，且所述造粒粉末使所述絕緣材料成為粘合劑而被固化成形；它由D50為5～30μm、堆積密度為3.7Mg/m3或以上、比表面積為0.35m2/g或以下、氧濃度為3000ppm或以下的非晶軟磁性合金粉末固結而成，其中所述非晶軟磁性合金粉末由飽和磁化σs≥180×10-6Wbm/kg、頑磁力Hc≤10A/m的合金所構成；在100kHz、0.1T的條件下W≤400kW/m3，直至1MHz具有恒定的導磁率μ′＝60～100并顯示出μ(DC＝5500A/m)＝35～40的值。
8.一種電波吸收體，其特征在于其是將扁平形非晶軟磁性合金粉末與絕緣材料相混合而成的，其中所述扁平形非晶軟磁性合金粉末是權利要求1所述的非晶軟磁性合金粉末經扁平化而成的。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種于降低鐵心損耗的狀態(tài)下、導磁率得以提高且直流重疊特性得以改善的非晶軟磁性合金粉末和扁平形非晶軟磁性合金粉末以及使用它們構成的固結鐵心和電波吸收體。本發(fā)明涉及采用水霧化法制作的粉末；組成用下述的組成式表示；由以式子ΔTx＝Tx－Tg表示的過冷液體的溫度間隔 ΔTx為20K或以上的非晶相所構成；硬度Hv≤1000且在表面部分生成Si的高濃度層；Fe
文檔編號C22C45/02GK1689733SQ20051006761
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權日2004年4月22日
發(fā)明者小柴壽人, 劍物英貴, 內藤豐, 水島隆夫 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社