JP6309149B1 - 軟磁性粉末、圧粉磁芯、磁性部品及び圧粉磁芯の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】防錆性と軟磁気特性とを高度に両立した軟磁性粉末を提供すること。【解決手段】軟磁性粉末は、不可避不純物を除き組成式ＦｅａＳｉｂＢｃＰｄＣｒｅＭｆで表される。上述の組成式において、Ｍは、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎから選ばれる１種以上の元素であり、０ａｔ％≦ｂ≦６ａｔ％、４ａｔ％≦ｃ≦１０ａｔ％、５ａｔ％≦ｄ≦１２ａｔ％、０ａｔ％＜ｅ、０．４ａｔ％≦ｆ＜６ａｔ％、且つ、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００ａｔ％である。【選択図】なし

Description

本発明は、圧粉磁芯等の磁性部品への使用に適している軟磁性粉末に関する。

特許文献１には、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ及びＣｕからなる軟磁性合金が開示されている。特許文献１の軟磁性合金は、所定の元素組成を有する合金溶湯をロール急冷法により急冷して薄帯として作製されている。また、特許文献２には、実施例５としてＦｅ_balＳｉ_１０Ｂ_１１Ｐ_５Ｃｒ_０．５にＣｕを０．０９質量％含む元素組成の軟磁性粉末が開示されている。特許文献２の軟磁性粉末の製造工程では、水アトマイズ法が急冷方法として採用されている。

特開２０１１−１４９０４５号公報 特開２００９−１７４０３４号公報

圧粉磁芯等の磁性部品に使用される軟磁性合金の形態としては、所望の形状への成形の容易性から粉末が求められている。ここで特許文献１の軟磁性合金の薄帯から軟磁性粉末を作製する場合には、粉砕工程が別途必要となり、プロセスが煩雑になると同時に球状粉末の作製が難しく成形性に劣るという問題がある。また、特許文献１の軟磁性合金の製造工程において水アトマイズ法やガスアトマイズ後に水で急冷する方法を採用した場合、軟磁性粉末を合金溶湯から直接的に得ることができるため、簡略化された工程で軟磁性粉末を作製できる利点がある。しかしながら、特許文献１の軟磁性合金は防錆性を持たせる元素であるＣｒを含有していないため、水で処理した際に粉体に錆が発生する可能性があり、作製された軟磁性粉末の信頼性に欠ける。一方、特許文献２の実施例５の軟磁性粉末は、防錆性を持たせる元素であるＣｒを含有しているが、ＳｉやＢを多量に含有していることから軟磁気特性が劣化する可能性がある。

そこで、本発明は、防錆性と軟磁気特性とを高度に両立した軟磁性粉末を提供することを目的とする。

本発明は、第１の軟磁性粉末として、
不可避不純物を除き組成式Ｆｅ_ａＳｉ_ｂＢ_ｃＰ_ｄＣｒ_ｅＭ_ｆで表される軟磁性粉末であって、
Ｍは、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎから選ばれる１種以上の元素であり、
０ａｔ％≦ｂ≦６ａｔ％、４ａｔ％≦ｃ≦１０ａｔ％、５ａｔ％≦ｄ≦１２ａｔ％、０ａｔ％＜ｅ、０．４ａｔ％≦ｆ＜６ａｔ％、且つ、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００ａｔ％である
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第２の軟磁性粉末として、第１の軟磁性粉末であって、
請求項１記載の軟磁性粉末であって、
前記ＭはＣｕを含んでおり、
Ｍ´をＶ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎから選ばれる１種以上の元素とすると、Ｍ_ｆはＣｕ_ｇＭ´_ｈで表され、
７８ａｔ％≦ａ≦８５ａｔ％、ｅ≦３ａｔ％、０．４ａｔ％≦ｇ＜０．７ａｔ％、且つｆ＝ｇ＋ｈである
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第３の軟磁性粉末として、第２の軟磁性粉末であって、
０．５ａｔ％≦ｇ≦０．６５ａｔ％である
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第４の軟磁性粉末として、第２又は第３の軟磁性粉末であって、
（０．２ｅ−０．１）ａｔ％≦ｇ≦（２ｅ＋０．５）ａｔ％、且つ（６−２ｅ）ａｔ％≦ｄ≦（２１−５ｅ）ａｔ％である
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第５の軟磁性粉末として、第１から第４までのいずれかの軟磁性粉末であって、
５ａｔ％＜ｄ≦１０ａｔ％、且つ、０．１ａｔ％≦ｅである
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第６の軟磁性粉末として、第１から第５までのいずれかの軟磁性粉末であって、
６ａｔ％＜ｄ≦８ａｔ％、且つ、０．５ａｔ％≦ｅである
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第７の軟磁性粉末として、第１から第５までのいずれかの軟磁性粉末であって、
８ａｔ％＜ｄ≦１０ａｔ％である
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第８の軟磁性粉末として、第１から第７までのいずれかの軟磁性粉末であって、
前記Ｆｅの３ａｔ％以下を、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓ、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｙ及び希土類元素から選ばれる１種類以上の元素と置換してなる
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第９の軟磁性粉末として、第１から第８までのいずれかの軟磁性粉末であって、
７９ａｔ％≦ａ≦８３．５ａｔ％、且つ、ｅ≦１．８ａｔ％である
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第１０の軟磁性粉末として、第１から第９までのいずれかの軟磁性粉末であって、
８０．５ａｔ％≦ａである
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第１１の軟磁性粉末として、第１から第１０までのいずれかの軟磁性粉末であって、
ｅ≦１．５ａｔ％である
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第１２の軟磁性粉末として、第１から第１１までのいずれかの軟磁性粉末であって、
ｅ≦１．０ａｔ％である
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第１３の軟磁性粉末として、第１から第１２までのいずれかの軟磁性粉末であって、
０．１ａｔ％≦ｂである
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第１４の軟磁性粉末として、第１から第１３までのいずれかの軟磁性粉末であって、
Ａｌ、Ｔｉ、Ｓ、Ｎ、Ｏの含有量がＡｌ≦０．０５質量％、Ｔｉ≦０．０５質量％、Ｓ≦０．５質量％、Ｎ≦０．０１質量％、Ｏ≦１．０質量％である
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第１５の軟磁性粉末として、第１から第１４までのいずれかの軟磁性粉末であって、
Ａｌ、Ｔｉ、Ｓ、Ｎ、Ｏの含有量がＡｌ≦０．００５質量％、Ｔｉ≦０．００５質量％、Ｓ≦０．０５質量％、Ｎ≦０．００２質量％、Ｏ≦０．３質量％である
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第１６の軟磁性粉末として、第１から第１５までのいずれかの軟磁性粉末であって、
平均粒径が２００μｍ以下である
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第１７の軟磁性粉末として、第１から第１６までのいずれかの軟磁性粉末であって、
非晶質相が９０％以上含まれている
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第１８の軟磁性粉末として、第１から第１７までのいずれかの軟磁性粉末であって、
タップ密度が３．５ｇ/ｃｍ^３以上である
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第１９の軟磁性粉末として、第１から第１８までのいずれかの軟磁性粉末であって、
前記軟磁性粉末はナノ結晶を含有しており、
前記ナノ結晶の結晶化度は３５％以上である
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第２０の軟磁性粉末として、第１９の軟磁性粉末であって、
前記ナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度が５％以下である
軟磁性粉末を提供する。

また、本発明は、第１の圧粉磁芯として、第１から第２０までのいずれかの軟磁性粉末を用いた
圧粉磁芯を提供する。

また、本発明は、圧粉磁芯の第１の製造方法として、第１から第２０までのいずれかの軟磁性粉末と結合剤との混合物を製造する工程と、前記混合物を加圧成型して成型体を製造する工程と、前記成型体を熱処理する工程とを備える
圧粉磁芯の製造方法を提供する。

また、本発明は、インダクタの磁芯の第１の製造方法として、第１から第２０までのいずれかの軟磁性粉末と結合剤との混合物を製造する工程と、前記混合物とコイルとを一体で加圧成型して成型体を製造する工程と、前記成型体を熱処理する工程とを備える
インダクタの磁芯の製造方法を提供する。

また、本発明は、第１の磁性部品として、第１から第２０までのいずれかの軟磁性粉末を用いた
磁性部品を提供する。

本発明による軟磁性粉末は、所定範囲のＦｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｃｒ及びＭ（Ｖ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎから選ばれる１種以上の元素）を含んでいるため、Ｃｒを含む酸化被膜が粉体の表面に形成されており、且つ、非晶質相を高い割合で含有することができる。これにより、本発明の軟磁性粉末においては、防錆性と軟磁気特性とが高度に両立されている。また、本発明の軟磁性粉末は防錆性を有していることから、本発明の軟磁性粉末の製造工程においては、量産性に優れ冷却性能の高い水などの冷媒を用いた急冷方法を採用することができる。

本発明の実施の形態によるインダクタを示す斜視図である。図において、圧粉磁芯の輪郭は点線で描画されている。 図１のインダクタを示す側面図である。図において、圧粉磁芯の輪郭は点線で描画されている。 比較例のインダクタを示す斜視図である。図において、圧粉磁芯の輪郭は点線で描画されている。 図１及び図３のインダクタの直流重畳特性を示すグラフである。グラフ中において、実施例を実線で、比較例を破線で、夫々示している。

本実施の形態による軟磁性粉末は、不可避不純物を除き組成式Ｆｅ_ａＳｉ_ｂＢ_ｃＰ_ｄＣｒ_ｅＭ_ｆで表される。組成式Ｆｅ_ａＳｉ_ｂＢ_ｃＰ_ｄＣｒ_ｅＭ_ｆにおいて、Ｍは、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎから選ばれる１種以上の元素であり、０ａｔ％≦ｂ≦６ａｔ％、４ａｔ％≦ｃ≦１０ａｔ％、５ａｔ％≦ｄ≦１２ａｔ％、０ａｔ％＜ｅ、０．４ａｔ％≦ｆ＜６ａｔ％、且つ、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００ａｔ％である。

本実施の形態の軟磁性粉末は、様々な磁性部品や圧粉磁芯、インダクタの磁芯を作製するための直接的な材料として使用可能である。

本実施の形態の軟磁性粉末は、アトマイズ法等の製造方法によって作製することができる。このようにして作製された軟磁性粉末は、非晶質相（アモルファス相）を主相としている。また本発明の軟磁性粉末は、ナノ結晶を含有していることが好ましい。ここで、ナノ結晶を含有する軟磁性粉末は、後述のように軟磁性粉末に所定の熱処理条件による熱処理を施してｂｃｃＦｅ（αＦｅ）のナノ結晶を析出させることにより得られる。

一般的に、軟磁性粉末をＡｒガス雰囲気のような不活性雰囲気中で熱処理した場合、２回以上結晶化される。最初に結晶化が開始する温度を第１結晶化開始温度（Ｔｘ１）といい、２回目の結晶化が開始する温度を第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）という。また、第１結晶化開始温度（Ｔｘ１）と第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）の間の温度差をΔＴ＝Ｔｘ２−Ｔｘ１という。第１結晶化開始温度（Ｔｘ１）は、αＦｅのナノ結晶析出の発熱ピークであり、第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）は、ＦｅＢやＦｅＰ等の化合物析出の発熱ピークである。これらの結晶化開始温度は、例えば、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）装置を使用して、４０℃／分程度の昇温速度で熱分析を行うことで評価可能である。

軟磁性粉末においてαＦｅのナノ結晶を析出させるためには、化合物相の析出を抑制するように、第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）以下の温度で熱処理することが望ましい。ここでΔＴが大きい場合、所定の熱処理条件における熱処理が容易になる。このため、熱処理によってαＦｅのナノ結晶のみを析出させて良好な軟磁気特性の軟磁性粉末を得ることができる。即ち、ΔＴが大きくなるように軟磁性粉末の元素組成を調整して熱処理することにより、軟磁性粉末に含まれるαＦｅのナノ結晶組織が安定し、αＦｅのナノ結晶を含む軟磁性粉末を備える圧粉磁芯やインダクタの磁芯のコアロスも低減することとなる。

以下、本実施の形態による軟磁性粉末の組成範囲について更に詳しく説明する。

本実施の形態による軟磁性粉末において、Ｆｅ元素は主元素であり、磁性を担う必須元素である。軟磁性粉末の飽和磁束密度Ｂｓの向上及び原料価格の低減のためには、基本的にはＦｅの割合が多い方が好ましい。Ｆｅの割合は、軟磁性粉末において高い飽和磁束密度Ｂｓを得るため、７８ａｔ％以上とすることが好ましく、また８５ａｔ％以下とすることが好ましい。Ｆｅの割合が７８ａｔ％以上の場合、上述の効果に加えて、ΔＴを大きくできる。Ｆｅの割合の増加により飽和磁束密度Ｂｓを更に向上させるため、７９ａｔ％以上であることがより好ましく、８０．５ａｔ％以上が更に好ましい。しかしながら、Ｆｅの割合が８５ａｔ％を超えると、Ｆｅ量が過多となって非晶質相が９０％以上の軟磁性粉末が得られない。また非晶質相の割合が高い軟磁性粉末を安定的に得るためには、Ｆｅの割合を８３．５ａｔ％以下とすることが好ましい。

本実施の形態による軟磁性粉末において、Ｓｉ元素は非晶質相形成を担う元素であり、ナノ結晶化にあたってはナノ結晶の安定化に寄与する。Ｓｉの割合は、圧粉磁芯やインダクタの磁芯のコアロスを低減するため、６ａｔ％以下（ゼロを含む）とする必要がある。Ｓｉの割合が６ａｔ％を超えるとＳｉ量が過多のためアモルファス形成能が低下し非晶質相が９０％以上の軟磁性粉末が得られない。一方、少量のＳｉ量においてもアモルファス形成能の向上に効果があることや、原料の溶解時の安定性を考慮すると、Ｓｉを含有することが好ましく、Ｓｉの割合は０．１ａｔ％以上であることがより好ましい。加えて、Ｓｉの割合は、ΔＴを大きくするため、２ａｔ％以上であることがより好ましい。

本実施の形態による軟磁性粉末において、Ｂ元素は非晶質相形成を担う必須元素である。Ｂの割合は、軟磁性粉末の非晶質相を９０％以上として圧粉磁芯やインダクタの磁芯のコアロスを低減するため、４ａｔ％以上かつ１０ａｔ％以下とする必要がある。Ｂの割合が１０ａｔ％を超えると、合金溶湯の融点が急激に高くなり製造上好ましくなく、アモルファス形成能も低下する。一方、Ｂの割合が４ａｔ％より小さくなると、メタロイド元素であるＳｉ、Ｂ、Ｐのバランスが悪くなりアモルファス形成能が低下する。

本実施の形態による軟磁性粉末において、Ｐ元素は非晶質相形成を担う必須元素である。前述のように、本実施の形態によるＰの割合は、５ａｔ％以上且つ１２ａｔ％以下である。Ｐの割合が５ａｔ％以上となると、アモルファス形成能が向上して非晶質相が多くなり、安定した軟磁気特性が得られる。一方、Ｐの割合が１２ａｔ％を超えると、メタロイド元素であるＳｉ、Ｂ、Ｐのバランスが悪くなりアモルファス形成能が低下すると同時に飽和磁束密度Ｂｓが著しく低下する。またＰの割合を１０ａｔ％以下にすると、飽和磁束密度Ｂｓの低下が抑制できるため好ましい。更に、Ｐの割合を８ａｔ％以下にすると、熱処理後に均一なナノ組織が得られやすく、良好な軟磁気特性を得られるため、より好ましい。一方、Ｐの割合が５ａｔ％を超えると、アモルファス形成能が向上してより安定な軟磁気特性が得られるため好ましい。また、Ｐの割合が、６ａｔ％を超えると耐食性が著しく向上し、８ａｔ％を超えるとアトマイズ時の軟磁性粉末の球状化が進むため充填率が向上し、また耐食性が更に高まって、熱処理後に均一なナノ組織が得られやすいため、より好ましい。

本実施の形態による軟磁性粉末において、Ｃｒ元素は防錆性に寄与する必須元素である。前述のように、本実施の形態によるＣｒの割合は、０ａｔ％よりも大きい。詳しくは、Ｃｒの割合が０ａｔ％よりも大きい場合、軟磁性粉末の粉体の表面に酸化被膜が形成されるため防錆性が付与され、また非晶質相の割合が向上する。軟磁性粉末の粉体の表面に酸化被膜が形成されるため、軟磁性粉末を水を用いた冷却法で作製する場合においても、作製された軟磁性粉末の粉体の表面に錆が生じることはない。一方、Ｃｒの割合は、軟磁性粉末において高い飽和磁束密度Ｂｓを得るため３ａｔ％以下とすることが好ましく、コアロスの低減を考慮すると１．８ａｔ％以下とするのがより好ましい。また、Ｃｒの割合は、高い飽和磁束密度Ｂｓを得るためには１．５ａｔ％以下とすることが好ましく、より高い飽和磁束密度Ｂｓを得るためには１．０ａｔ％以下とすることがより好ましい。加えて、Ｃｒの割合は、防錆性を向上させるため、０．１ａｔ％以上であることが好ましく、０．５ａｔ％以上がより好ましい。

本実施の形態による軟磁性粉末において、Ｍ元素は必須元素である。本実施の形態によるＭの割合は、０．４ａｔ％以上かつ６ａｔ％未満である。Ｍ元素とＰ元素との同時添加により、耐食性が著しく向上する。詳しくは、Ｍの割合は、軟磁性粉末におけるナノ結晶の粗大化を防止して圧粉磁芯において所望のコアロスを得るため、０．４ａｔ％以上とする必要があり、十分なアモルファス形成能によって非晶質相を９０％以上とするため、６ａｔ％未満とする必要がある。

本実施の形態のＭ元素には、Ｃｕを０．４ａｔ％以上且つ０．７ａｔ％未満で含むことが好ましい。より詳しくは、Ｍ´をＶ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎから選ばれる１種以上の元素とすると、Ｍ_ｆはＣｕ_ｇＭ´_ｈで表され、０．４ａｔ％≦ｇ＜０．７ａｔ％、且つｆ＝ｇ＋ｈを満たしていることが好ましい。Ｍ元素が上記の条件を満たすことにより、軟磁性粉末において防錆性の向上及びアモルファス形成能の増大が更に図られることとなる。Ｃｕの割合を０．７ａｔ％未満とすると、非晶質相の割合の高い粉末が得られるため好ましく、０．６５ａｔ％以下がより好ましい。また、Ｃｕの割合を０．４ａｔ％以上とすると、αＦｅのナノ結晶の析出量が多くなり均一なナノ組織を得やすいので好ましく、０．５ａｔ％以上とすると、耐食性が著しく向上すると共にαＦｅのナノ結晶の析出量が更に増加して軟磁気特性が向上するため、より好ましい。

本実施の形態の軟磁性粉末においては、前述のように、Ｃｒの割合はｅ（ａｔ％）であるが、ここでＣｕの割合は（０．２ｅ−０．１）ａｔ％以上であり、且つ、（２ｅ＋０．５）ａｔ％以下であることが好ましい。また、Ｐの割合は、（６−２ｅ）ａｔ％以上であり、且つ、（２１−５ｅ）ａｔ％以下であることが好ましい。Ｃｕ及びＰの割合をＣｒの割合ｅ（ａｔ％）に対して上記のように設定することにより、防錆性と軟磁気特性とをより高度に両立することができる。

本実施の形態による軟磁性粉末は、Ｆｅの３ａｔ％以下を、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓ、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｙ及び希土類元素から選ばれる１種類以上の元素と置換してなるものが好ましい。このような元素が含まれることにより、熱処理後の均一なナノ結晶化が容易となる。

本実施の形態の軟磁性粉末に含まれる微量元素のうち、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓ、Ｎ、Ｏは、原料や製造工程から混入する微量元素であるため、軟磁性粉末がこれらの微量元素を様々な含有量で含有する可能性がある。また、これらの微量元素は、製造される軟磁性粉末の軟磁気特性に影響を与えるものである。よって、製造される軟磁性粉末において良好な軟磁気特性を得るためには、軟磁性粉末に含まれるこれらの微量元素の含有量を制御する必要がある。

Ａｌは、Ｆｅ−ＰやＦｅ−Ｂなどの工業原料を用いることにより、製造される軟磁性粉末に混入する微量元素であり、Ａｌの軟磁性粉末への混入は非晶質の割合や軟磁気特性の低下を招来する。よって、Ａｌの含有量は、非晶質の割合の低下を避けるため、０．０５質量％以下とすることが好ましく、更なる非晶質の割合の向上と軟磁気特性への影響の抑制のため、０．００５質量％以下とすることがより好ましい。

Ｔｉは、Ｆｅ−ＰやＦｅ−Ｂなどの工業原料を用いることにより、製造される軟磁性粉末に混入する微量元素であり、Ｔｉの軟磁性粉末への混入は非晶質の割合や軟磁気特性の低下を招来する。よって、Ｔｉの含有量は、非晶質の割合の低下を避けるため、０．０５質量％以下にすることが好ましく、更なる非晶質の割合の向上と軟磁気特性への影響の抑制のため、０．００５質量％以下とすることがより好ましい。

Ｓは、Ｆｅ−ＰやＦｅ−Ｂなどの工業原料を用いることにより、製造される軟磁性粉末に混入する微量元素であり、Ｓの微量添加により軟磁性粉末の球状化を促進する効果がある。しかしながら、Ｓを過剰に添加した場合、不均一なナノ結晶の組織化や軟磁気特性の低下を招来する。よって、Ｓの含有量は、軟磁気特性の低下を避けるため、０．５質量％以下にすることが好ましく、０．０５質量％以下にすることがより好ましい。

Ｎは、工業原料に由来して、あるいは、アトマイズや熱処理時に空気中から軟磁性粉末に混入する微量元素であり、Ｎの軟磁性粉末への混入は、非晶質の割合の低下、成型時の充填性の悪化及び軟磁気特性の低下を招来する。よって、Ｎの含有量は、非晶質の割合や軟磁気特性の低下を抑制するため、０．０１質量％以下とすることが好ましく、０．００２質量％以下とすることがより好ましい。

Ｏは、工業原料に由来して、あるいは、アトマイズ時や乾燥時に空気中から軟磁性粉末に混入する微量元素であり、Оの軟磁性粉末への混入は、軟磁性粉末の非晶質の割合の低下、成型時の充填性の悪化及び軟磁気特性の低下を招来する。よって、Ｏの含有量は、非晶質の割合の低下を抑制するため、１．０質量％以下とすることが好ましく、また、軟磁性粉末の充填性の悪化や軟磁気特性の低下を抑制するため、０．３質量％以下とすることがより好ましい。なお本実施の形態においては、Ｃｒを含む酸化被膜が軟磁性粉末の粉体の表面に形成されているため、微量のＯが軟磁性粉末に意図的に含有されている。また、このような酸化被膜に加えて、軟磁性粉末の表面に樹脂やセラミックなどにより絶縁性被覆を形成することにより、軟磁性粉末間の絶縁性を向上させてもよく、またこれらの酸化被膜及び絶縁性被覆を含めて、Ｏの含有量は１．０質量％を超えてもよい。

以下、本実施の形態における軟磁性粉末、圧粉磁芯、磁性部品及びインダクタの磁芯の製造方法を説明しつつ、更に詳しく説明する。

本実施の形態による軟磁性粉末は、様々な製造方法で作製できる。例えば、軟磁性粉末は、水アトマイズ法やガスアトマイズ法のようなアトマイズ法によって作製してもよい。なお、本実施の形態の軟磁性粉末は、防錆性を付与するＣｒを含有しているため、水を用いた冷却法で作製しても粉体の表面に錆を生じることはない。アトマイズ法による粉末作製工程において、まず、原料を準備する。次に、原料を、所定の組成になるように秤量し、溶解して合金溶湯を作製する。このとき、本実施の形態の軟磁性粉末は、融点が低いため、溶解のための消費電力を削減できる。次に、合金溶湯をノズルから排出して、高圧のガスや水を使用して合金溶滴に分断し、これにより微細な軟磁性粉末を作製する。

上述の粉末作製工程において、分断に使用するガスは、アルゴンや窒素などの不活性ガスであってもよい。また、冷却速度を向上させるため、分断直後の合金溶滴を冷却用の液体や固体に接触させて急冷してもよいし、合金溶滴を再分断して更に微細化してもよい。冷却用に液体を使用する場合、例えば水や油を使用してもよい。冷却用に固体を使用する場合、例えば回転銅ロールや回転アルミ板を使用してもよい。但し、冷却用の液体や固体は、これに限定されず、様々な材料を使用できる。なお、本実施の形態の軟磁性粉末は防錆性を付与するＣｒを含有しているため、量産性に優れた水を用いた冷却法を採用することができる。

また上述の粉末作製工程において、作製条件を変えることにより、軟磁性粉末の粉末形状及び粒径を調整できる。本実施の形態によれば、合金溶湯の粘性が低いため、軟磁性粉末を球形状に作製しやすい。本実施の形態の軟磁性粉末の平均粒径は、２００μｍ以下であることが好ましく、非晶質化度を向上させるためには１００μｍ以下であることがより好ましい。また、軟磁性粉末の粒度分布が極端に広い場合には、望ましくない粒度偏析を引き起こす原因となり得る。このため、軟磁性粉末の最大粒径は、２００μｍ以下であることが好ましい。また本実施の形態の軟磁性粉末は、非晶質相を９０％以上含んでいることが好ましい。これにより、本実施の形態の軟磁性粉末は、優れた軟磁気特性を有している。加えて本実施の形態の軟磁性粉末は、タップ密度が３．５ｇ/ｃｍ^３以上である。これにより、本実施の形態の軟磁性粉末を用いて圧粉磁芯等を作製した場合、充填率を高くすることができる。

上記の軟磁性粉末の粒径は、レーザー粒度分布計によって評価できる。軟磁性粉末の平均粒径は、評価した粒径から算出できる。Ｘ線回析結果のピーク位置から、αＦｅ（−Ｓｉ）相、化合物相などの析出相を同定できる。また、タップ密度の試験方法は、規格ＪＩＳ Ｚ２５１２（金属粉−タップ密度測定方法）に従う。

また上述の粉末作製工程から作製された軟磁性粉末を、前述のように熱処理した場合、αＦｅのナノ結晶が軟磁性粉末中に析出するため、ナノ結晶を含む軟磁性粉末を作製することができる。なお、この熱処理は、前述のように、化合物相を析出させないように、第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）以下で行う必要がある。また、この熱処理は、アルゴンや窒素などの不活性雰囲気中において３００℃以上の温度下で行うことが好ましい。但し、軟磁性粉末の表面に酸化層を形成して耐食性や絶縁性を向上させるため、部分的に酸化雰囲気中で熱処理してもよい。また、軟磁性粉末の表面状態を改善するため、部分的に還元雰囲気中で熱処理してもよい。

上記の熱処理により軟磁性粉末中に析出したαＦｅのナノ結晶の平均粒径が５０ｎｍを超えると、結晶磁気異方性が大きくなり軟磁気特性が劣化する。また、αＦｅのナノ結晶の平均粒径が４０ｎｍを超えると、軟磁気特性が多少低下する。従って、αＦｅのナノ結晶の平均粒径は、５０ｎｍ以下であることが好ましく、４０ｎｍ以下であることがより好ましい。

また上記の熱処理により軟磁性粉末中に析出したαＦｅのナノ結晶の結晶化度が３５％以上の場合、飽和磁束密度Ｂｓが１．６Ｔ以上に向上する。従って、αＦｅのナノ結晶の結晶化度は、３５％以上であることが好ましい。更に、上記の熱処理により軟磁性粉末中に析出したαＦｅのナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度は、軟磁気特性の低下の抑制の観点から、７％以下が好ましく、５％以下がより好ましく、３％以下が更に好ましい。

上記のαＦｅのナノ結晶の平均粒径及び結晶化度、並びにαＦｅのナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度は、Ｘ線回析（ＸＲＤ：X‐ray diffraction）による測定結果をＷＰＰＤ法（Whole-powder-pattern decomposition method）によって解析することで算出できる。また、飽和磁束密度Ｂｓは、振動試料型磁力計（ＶＳＭ：Vibrating Sample Magnetometer）を使用して測定された飽和磁化と、密度から算出できる。

上述の粉末作製工程から作製された軟磁性粉末を使用して、圧粉磁芯を製造することができる。例えば、軟磁性粉末を所定の形状に成型した後に所定の熱処理条件による熱処理を施すことで、圧粉磁芯を製造できる。また、この圧粉磁芯を使用して、トランス、インダクタ、モーターや発電機などの磁性部品を製造することができる。以下、軟磁性粉末を使用した本実施の形態の圧粉磁芯の製造方法について説明する。

本実施の形態の圧粉磁芯の製造方法は、本実施の形態の軟磁性粉末と結合剤との混合物を製造する工程と、この混合物を加圧成型して成型体を製造する工程と、この成型体を熱処理する工程とを備えている。

まず軟磁性粉末と結合剤との混合物を製造する工程として、本実施の形態の軟磁性粉末を、樹脂等の絶縁性が良好な結合剤と混合して混合物（造粒粉）を得る。ここで結合剤として樹脂を使用する場合、例えば、シリコーン、エポキシ、フェノール、メラミン、ポリウレタン、ポリイミド、ポリアミドイミドを使用してもよい。絶縁性や結着性を向上させるために、樹脂に代えて、又は、樹脂と共に、リン酸塩、ホウ酸塩、クロム酸塩、酸化物(シリカ、アルミナ、マグネシア等)、無機高分子(ポリシラン、ポリゲルマン、ポリスタナン、ポリシロキサン、ポリシルセスキオキサン、ポリシラザン、ポリボラジレン、ポリホスファゼンなど)などの材料を結合剤として使用してもよい。また、複数の結合剤を併用しても良く、異なる結合剤によって２層またはそれ以上の多層構造の被覆を形成しても良い。なお、圧粉磁芯の製造においては、上述のように成型体を熱処理する工程を有していることから、耐熱性の高い結合剤を使用することが好ましい。結合剤の量は、一般的には、０．１〜１０質量％程度が好ましく、絶縁性及び充填率を考慮すると、０．３〜６質量％程度が好ましい。但し、結合剤の量は、粉末粒径、適用周波数、用途等を考慮して適切に決定すればよい。

次に、混合物を加圧成型して成型体を製造する工程として、造粒粉を金型を使用して加圧成型して成型体を得る。ここで造粒粉を加圧成型する際、充填性を向上させると共にナノ結晶化における発熱を抑制するため、本実施の形態による軟磁性粉末よりも軟質のＦｅ、ＦｅＳｉ、ＦｅＳｉＣｒ、ＦｅＳｉＡｌ、ＦｅＮｉ、カルボニル鉄粉等の粉末を１種類以上混ぜてもよい。また、上記の軟質粉末に代えて、又は、上記の軟質粉末と共に、本実施の形態による軟磁性粉末とは粒径の異なる任意の軟磁性粉末を混ぜても良い。このとき、本実施の形態による軟磁性粉末に対する混合量は、７５質量％以下であることが好ましい。

その後、成型体に所定の熱処理条件による熱処理を施す。この熱処理により、軟磁性粉末中にαＦｅのナノ結晶が析出する。この熱処理は、上述の軟磁性粉末に対する熱処理と同様であり、第２結晶化開始温度（Ｔｘ２）以下で行う必要がある。また、この熱処理は、アルゴンや窒素などの不活性雰囲気中において３００℃以上の温度下で行うことが好ましい。但し、成型体の表面に酸化層を形成して耐食性や絶縁性を向上させるため、部分的に酸化雰囲気中で熱処理してもよい。また、成型体の表面状態を改善するため、部分的に還元雰囲気中で熱処理してもよい。

上述の熱処理により圧粉磁芯を構成する軟磁性粉末中に析出したαＦｅのナノ結晶の平均粒径が５０ｎｍを超えると、結晶磁気異方性が大きくなり軟磁気特性が劣化する。また、αＦｅのナノ結晶の平均粒径が４０ｎｍを超えると、軟磁気特性が多少低下する。従って、αＦｅのナノ結晶の平均粒径は、５０ｎｍ以下であることが好ましく、４０ｎｍ以下であることがより好ましい。

上述の熱処理により圧粉磁芯を構成する軟磁性粉末中に析出したαＦｅのナノ結晶の結晶化度が３５％以上の場合、圧粉磁芯の飽和磁束密度が向上し、磁歪が低減できる。また、上述の熱処理により圧粉磁芯を構成する軟磁性粉末中に析出したαＦｅのナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度は、圧粉磁芯のコアロス低減の観点から、７％以下が好ましく、５％以下がより好ましく、３％以下が更に好ましい。

上記のαＦｅのナノ結晶の平均粒径及び結晶化度、並びにαＦｅのナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度は、Ｘ線回析（ＸＲＤ：X‐ray diffraction）による測定結果をＷＰＰＤ法（Whole-powder-pattern decomposition method）によって解析することで算出できる。

本実施の形態における圧粉磁芯は、熱処理していない軟磁性粉末を原料として製造されているが、本発明はこれに限定されず、予め熱処理してαＦｅのナノ結晶を析出させた軟磁性粉末を原料として圧粉磁芯を製造してもよい。この場合、上述の圧粉磁芯の製造工程と同様に、造粒および加圧成型を行うことで圧粉磁芯を製造することができる。

上述の粉末作製工程から作製された軟磁性粉末を使用して、インダクタの磁芯を製造することもできる。以下、軟磁性粉末を使用した本実施の形態のインダクタの磁芯の製造方法について説明する。

本実施の形態のインダクタの磁芯の製造方法は、本実施の形態の軟磁性粉末と結合剤との混合物を製造する工程と、この混合物とコイルとを一体で加圧成型して成型体を製造する工程と、この成型体を熱処理する工程とを備えている。

本実施の形態の軟磁性粉末と結合剤との混合物を製造する工程は、上述の圧粉磁芯の製造方法と同様であり、詳細な説明は省略する。

混合物とコイルとを一体で加圧成型して成型体を製造する工程としては、予め金型内にコイルを設置した後、混合物（造粒粉）を金型に入れて、混合物（造粒粉）とコイルとを一体で加圧成型して成型体を得る。ここで混合物（造粒紛）とコイルとを一体で加圧成型する際、充填性を向上させると共にナノ結晶化における発熱を抑制するため、本実施の形態による軟磁性粉末よりも軟質のＦｅ、ＦｅＳｉ、ＦｅＳｉＣｒ、ＦｅＳｉＡｌ、ＦｅＮｉ、カルボニル鉄粉等の粉末を１種類以上混ぜてもよい。また、上記の軟質粉末に代えて、又は、上記の軟質粉末と共に、本実施の形態による軟磁性粉末とは粒径の異なる任意の軟磁性粉末を混ぜても良い。このとき、本実施の形態による軟磁性粉末に対する混合量は、７５質量％以下であることが好ましい。

成型体を熱処理する工程についても、上述の圧粉磁芯の製造方法と同様であり、詳細な説明は省略する。

上述の熱処理によりインダクタの磁芯を構成する軟磁性粉末中に析出したαＦｅのナノ結晶の平均粒径が５０ｎｍを超えると、結晶磁気異方性が大きくなり軟磁気特性が劣化する。また、αＦｅのナノ結晶の平均粒径が４０ｎｍを超えると、軟磁気特性が多少低下する。従って、αＦｅのナノ結晶の平均粒径は、５０ｎｍ以下であることが好ましく、４０ｎｍ以下であることがより好ましい。

上述の熱処理によりインダクタの磁芯を構成する軟磁性粉末中に析出したαＦｅのナノ結晶の結晶化度が３５％以上の場合、圧粉磁芯の飽和磁束密度が向上し、磁歪が低減できる。また、上述の熱処理によりインダクタの磁芯を構成する軟磁性粉末中に析出したαＦｅのナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度は、インダクタの磁芯のコアロス低減の観点から、７％以下が好ましく、５％以下がより好ましく、３％以下が更に好ましい。

上記のαＦｅのナノ結晶の平均粒径及び結晶化度、並びにαＦｅのナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度は、上述の圧粉磁芯の場合と同様に測定することができる。

本実施の形態におけるインダクタの磁芯は、熱処理していない軟磁性粉末を原料として製造されているが、本発明はこれに限定されず、予め熱処理してαＦｅのナノ結晶を析出させた軟磁性粉末を原料としてインダクタの磁芯を製造してもよい。この場合、上述のインダクタの磁芯の製造工程と同様に、造粒および加圧成型を行うことでインダクタの磁芯を製造することができる。

以上のように作製した本実施の形態の圧粉磁芯及びインダクタの磁芯には、作製工程に係らず、本実施の形態の軟磁性粉末が用いられている。同様に、本実施の形態の磁性部品には、本実施の形態の軟磁性粉末が用いられている。

以下、本発明の実施の形態について、複数の実施例を参照しながら更に詳細に説明する。

（実施例１〜１２及び比較例１〜８）
下記の表１に記載の実施例１〜１２及び比較例１〜８の軟磁性粉末の原料として、工業純鉄、フェロシリコン、フェロリン、フェロボロン、及び電解銅を準備した。原料を表１に記載の実施例１〜１２及び比較例１〜８の合金組成となるように秤量し、アルゴン雰囲気中で高周波溶解によって溶解して合金溶湯を作製した。次に、作製された合金溶湯をガスアトマイズした後、冷却水により急冷して、平均粒径５０μｍの軟磁性粉末を作製した。作製された軟磁性粉末の表面に生じた錆の状態を外観観察し、また、軟磁性粉末の析出相をＸ線回析（ＸＲＤ：X‐ray diffraction）によって評価して非晶質相の割合を算出した。また、作製された軟磁性粉末を、電気炉にてアルゴン雰囲気中で表１に示す熱処理温度にて熱処理を行い、熱処理された軟磁性粉末について振動試料型磁力計（ＶＳＭ）で飽和磁束密度Ｂｓを測定した。作製された軟磁性粉末の測定及び評価の結果を表１に示す。

表１に示されるように、Ｃｒを含まない比較例１においては、非晶質相が４２％と低く、また表面に錆の発生が確認された。またＣｒを含まないＦｅアモルファスである比較例７においても、表面に錆の発生が認められた。比較例５はＣｒを含んでいるが、非晶質相が８４％と低かった。また、比較例４はＣｒを含んでいるが、非晶質相が６４％と低く、錆の発生を抑制できなかった。一方、実施例１〜１２においては、非晶質相が９６〜１００％と、全て９０％以上の値を示し、また表面に錆の発生も認められなかった。比較例３、５、７及び８においては、飽和磁束密度Ｂｓが、１．３２〜１．５５Ｔと、全てにおいて１．５５Ｔ以下を示した。一方、実施例１〜１２においては、飽和磁束密度Ｂｓは、１．５６〜１．７２Ｔと、全てにおいて１．５６Ｔ以上を示した。

実施例１〜１２及び比較例１〜８の軟磁性粉末から圧粉磁芯を作製した。詳しくは、上述の方法で作製された軟磁性粉末を、２質量％のシリコーン樹脂を使用して造粒し、外径１３ｍｍ且つ内径８ｍｍの金型を使用して１０ｔｏｎ／ｃｍ^２の成型圧力によって成型し硬化処理を施した。その後、電気炉にてアルゴン雰囲気中で表１に示す熱処理温度にて熱処理を行い、圧粉磁芯を作製した。得られた圧粉磁芯について、交流ＢＨアナライザーを使用して２０ｋＨｚ−１００ｍＴのコアロスを測定した。また、得られた圧粉磁芯について、６０℃-９０％ＲＨにおける恒温恒湿試験を実施し、外観観察にて腐食状況を確認した。加えて、得られた圧粉磁芯の表面をＸＲＤ測定してＷＰＰＤ法で解析することにより、圧粉磁芯に含まれる軟磁性粉末中のαＦｅのナノ結晶の平均粒径と結晶化度を算出した。作製された圧粉磁芯の測定及び評価の結果を表２に示す。また、実施例６、７及び８の圧粉磁芯の作製に使用した軟磁性粉末についてＤＳＣ分析を行い、得られたＤＳＣ曲線からΔＴを算出した。

表２に示されるように、比較例１〜８のコアロスは、７５〜１４５０ｋＷ/ｍ^３と幅広い値を示した。一方、実施例１〜１２のコアロスは、７０〜１６０ｋＷ/ｍ^３と、全てにおいて低い値を示した。また恒温恒湿試験においては、比較例１、２及び７において腐食が確認されたが、実施例１〜１２の全てにおいて腐食は確認されなかった。

上記の測定及び評価の結果から、軟磁性粉末中のＦｅの割合の上限としては、比較例１と比較例２とを非晶質相及び錆の発生の観点から比較すると、８５ａｔ％以下が好ましいことが理解され、同様に比較例２と実施例１から８３．５ａｔ％以下がより好ましいことが理解される。また、軟磁性粉末中のＦｅの割合の下限としては、実施例５と比較例３とを飽和磁束密度Ｂｓの観点から比較すると７８ａｔ％以上が好ましいことが理解され、同様に実施例４及び実施例５から７９ａｔ％以上がより好ましいことが理解され、実施例１１及び実施例１２から８０．５ａｔ％以上が更に好ましいことが理解される。

また上記の測定及び評価の結果から、軟磁性粉末中のＳｉの割合の下限としては、実施例６と実施例７とをコアロスの観点から比較すると０．１ａｔ％以上が好ましいことが理解される。また、軟磁性粉末中のＳｉの割合の上限としては、実施例９と比較例４とをコアロスの観点から比較すると６ａｔ％以下が好ましいことが理解される。

実施例６、７及び８の圧粉磁芯の作製に使用した軟磁性粉末についてＤＳＣ分析を実施したところ、ΔＴが夫々、８９℃、９３℃及び１０５℃と算出された。この結果から、Ｓｉの割合の増加に伴ってΔＴが増大することが理解される。特に、１０ｇ程度以上の大型コアを成型する場合には、ΔＴが１００℃以上となることが好ましいため、Ｓｉの割合としては２ａｔ％以上がより好ましいことが理解される。

また上記の測定及び評価の結果から、軟磁性粉末中のＢの割合の上限としては、比較例１と比較例２とを非晶質相およびコアロスの観点から比較すると、１０ａｔ％以下が好ましいことが理解される。また、軟磁性粉末中のＢの割合の下限としては、実施例１０と比較例５とを非晶質相およびコアロスの観点から比較すると、４ａｔ％以上が好ましいことが理解される。

加えて、上記の測定及び評価の結果から、軟磁性粉末中のＰの割合の上限としては、実施例１０、比較例５、比較例７及び比較例８を飽和磁束密度Ｂｓの観点から比較すると１２ａｔ％以下が好ましいことが理解され、同様に実施例６、実施例１０及び比較例６から１０ａｔ％以下がより好ましく、実施例５及び比較例３から８ａｔ％以下がより好ましいことが理解される。また、軟磁性粉末中のＰの割合の下限としては、比較例２及び実施例３をコアロスの観点から比較すると５ａｔ％以上であることが好ましいことが理解される。また軟磁性粉末中のＰの割合の下限としては、比較例２、実施例１、比較例７及び比較例８をコアロス及び恒温恒湿試験の観点から比較すると、６ａｔ％を超えることがより好ましいことが理解される。また、また軟磁性粉末中のＰの割合の下限としては、実施例８及び実施例９を非晶質相及びコアロスの観点から比較すると、８ａｔ％を超えることが更に好ましいことが理解される。

実施例１及び実施例２の圧粉磁芯において、析出したαＦｅのナノ結晶の平均粒径と結晶化度を算出したところ、実施例１の圧粉磁芯では粒径３６ｎｍ及び結晶化度５１％と算出され、実施例２の圧粉磁芯では粒径２９ｎｍ及び結晶化度４６％と算出された。これにより、実施例１及び実施例２の圧粉磁芯中の軟磁性粉末において、平均粒径が４０ｎｍ以下であって結晶化度３５％以上であるαＦｅのナノ組織が形成されていることが確認された。

（実施例１３〜２５及び比較例９、１０）
下記の表３に記載の実施例１３〜２５及び比較例９、１０の軟磁性粉末の原料として、工業純鉄、フェロシリコン、フェロリン、フェロボロン、及び電解銅を準備した。原料を表３に記載の実施例１３〜２５及び比較例９、１０の合金組成となるように秤量し、アルゴン雰囲気中で高周波溶解によって溶解して合金溶湯を作製した。次に、作製された合金溶湯をガスアトマイズした後、冷却水により急冷して、平均粒径５０μｍの軟磁性粉末を作製した。作製された軟磁性粉末の表面に生じた錆の状態を外観観察し、また、軟磁性粉末の析出相をＸ線回析（ＸＲＤ：X‐ray diffraction）によって評価して非晶質相の割合を算出した。また、作製された軟磁性粉末を電気炉にてアルゴン雰囲気中で表３に示す熱処理温度にて熱処理を行い、熱処理された軟磁性粉末について振動試料型磁力計（ＶＳＭ）で飽和磁束密度Ｂｓを測定した。作製された軟磁性粉末の測定及び評価の結果を表３に示す。

表３に示されるように、Ｃｒを含まない比較例９においては、表面に錆の発生が確認された。一方、実施例１３〜２５においては、表面に錆の発生が概ね認められなかった。飽和磁束密度Ｂｓについては、実施例１３〜２５においては１．３４〜１．７４Ｔであった。

実施例１３〜２５及び比較例９、１０の軟磁性粉末から圧粉磁芯を作製した。詳しくは、上述の方法で作製された軟磁性粉末を、２質量％のシリコーン樹脂を使用して造粒し、外径１３ｍｍ且つ内径８ｍｍの金型を使用して１０ｔｏｎ／ｃｍ^２の成型圧力によって成型し硬化処理を施した。その後、電気炉にてアルゴン雰囲気中で表３に示す熱処理温度にて熱処理を行い、圧粉磁芯を作製した。得られた圧粉磁芯について、交流ＢＨアナライザーを使用して２０ｋＨｚ−１００ｍＴのコアロスを測定した。また、得られた圧粉磁芯について、６０℃-９０％ＲＨにおける恒温恒湿試験を実施し、外観観察にて腐食状況を確認した。作製された圧粉磁芯の測定及び評価の結果を表４に示す。

表４に示されるように、比較例９、１０においては、コアロスが２９０〜６６０ｋＷ/ｍ^３と、幅広い値を示した。一方、実施例１３〜２５においては、コアロスが７５〜４２０ｋＷ/ｍ^３であった。また、恒温恒湿試験においては、比較例９、比較例１０及び実施例１３において腐食が確認されたが、実施例１４〜２５の全てにおいて腐食は概ね確認されなかった。

上記の測定及び評価の結果において、比較例９と実施例１３から、Ｃｒをわずかに添加した場合においても、軟磁性粉末における非晶質相の割合が著しく向上し、防錆の効果も発揮されることが理解される。軟磁性粉末中のＣｒの割合の上限として、実施例２１及び実施例２２から３ａｔ％以下が好ましく、実施例１８及び実施例１９から１．８ａｔ％以下がより好ましく、１．５ａｔ％以下が更に好ましく、実施例１７及び実施例１８を飽和磁束密度Ｂｓの観点から比較すると１ａｔ％以下がより好ましいことが理解される。また、軟磁性粉末中のＣｒの割合の下限として、実施例１３及び実施例１４から０．１ａｔ％以上が好ましいことが理解され、同様に実施例１４及び実施例１５をコアロスの観点から比較すると０．５ａｔ％以上がより好ましいことが理解される。

また上記の測定及び評価の結果において、比較例１０と実施例２４、２５から、Ｃｕの含有量の増大と共に防錆性が増大していることが理解される。軟磁性粉末中のＣｕの割合の上限としては、実施例１５と実施例２３とを非晶質相及びコアロスの観点から比較すると、０．７ａｔ％未満が好ましいことが理解され、実施例１５及び実施例１６とを非晶質相及びコアロスの観点から比較すると、０．６５ａｔ％以下がより好ましいことが理解される。また、軟磁性粉末中のＣｕの割合の下限としては、比較例１０と実施例２５から０．４ａｔ％以上が好ましいことが理解され、実施例２４と実施例２５から０．５ａｔ％以上がより好ましいことが理解される。

（実施例２６〜３６）
下記の表５に記載の実施例２６〜３６の軟磁性粉末の原料として、工業純鉄、フェロシリコン、フェロリン、フェロボロン、電解銅、フェロクロム、フェロカーボン、ニオブ、モリブデン、Ｃｏ、Ｎｉ、錫、亜鉛、Ｍｎを準備した。原料を表５に記載の実施例２６〜３６の合金組成となるように秤量し、アルゴン雰囲気中で高周波溶解によって溶解して合金溶湯を作製した。次に、作製された合金溶湯をガスアトマイズした後、冷却水により急冷して、平均粒径５０μｍの軟磁性粉末を作製した。作製された軟磁性粉末の表面に生じた錆の状態を外観観察し、また、軟磁性粉末の析出相をＸ線回析（ＸＲＤ：X‐ray diffraction）によって評価して非晶質相の割合を算出した。また、作製された軟磁性粉末を、電気炉にてアルゴン雰囲気中で表５に示す熱処理温度にて熱処理を行い、熱処理された軟磁性粉末について振動試料型磁力計（ＶＳＭ）で飽和磁束密度Ｂｓを測定した。作製された軟磁性粉末の測定及び評価の結果を表５に示す。

実施例２６〜３６においては、Ｍ元素（Ｃо、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎ）の添加や、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、ＣなどのＦｅへの置換が行われている。表５に示されるように、実施例２６〜３６においては、表面に錆の発生は認められず、飽和磁束密度Ｂｓについては１．５８〜１．７２Ｔであった。実施例２６、２９及び３１から、ＣをＦｅと置換した場合、Ｆｅの割合が高い場合においても非晶質の割合を高く維持できることが理解できる。また、実施例３２から、Ｃｏを添加すると飽和磁束密度Ｂｓが向上することが理解される。

実施例２６〜３６の軟磁性粉末から圧粉磁芯を作製した。詳しくは、上述の方法で作製された軟磁性粉末を、２質量％のシリコーン樹脂を使用して造粒し、外径１３ｍｍ且つ内径８ｍｍの金型を使用して１０ｔｏｎ／ｃｍ^２の成型圧力によって成型し硬化処理を施した。その後、電気炉にてアルゴン雰囲気中で表５に示す熱処理温度にて熱処理を行い、圧粉磁芯を作製した。得られた圧粉磁芯について、交流ＢＨアナライザーを使用して２０ｋＨｚ−１００ｍＴのコアロスを測定した。また、得られた圧粉磁芯について、６０℃-９０％ＲＨにおける恒温恒湿試験を実施し、外観観察にて腐食状況を確認した。作製された圧粉磁芯の測定及び評価の結果を表６に示す。

表６に示されるように、実施例２６〜３６においては、コアロスが７０〜１３０ｋＷ/ｍ^３と良好な結果を示した。また、恒温恒湿試験においては、実施例２６〜３６の全てにおいて腐食は概ね確認されなかった。

実施例２６〜２９、３１、３５に係る上記測定及び評価の結果から、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｓｎ、ＣをＦｅと３ａｔ％以下の範囲で置換しても良好な軟磁気特性や防食性を示すことが理解され、特に、実施例２７、２８のようにＮｂやＭｏへの置換によりコアロスの低減や防錆効果の向上が図られることが理解される。

実施例３２〜３４及び実施例３６に係る上記測定及び評価の結果から、Ｃｕ以外のＭ元素を添加しても良好な軟磁気特性や防食性を示すことが理解され、特に、実施例３３、３４のようにＮｉやＺｎを添加すると、防錆効果の向上が図られることが理解される。

（実施例３７〜４５、比較例１１）
下記の表７に記載の実施例３７〜４５、比較例１１の軟磁性粉末の原料として、工業純鉄、フェロシリコン、フェロリン、フェロボロン、電解銅、フェロクロムを準備した。原料を表７に記載の実施例３７〜４５、比較例１１の合金組成となるように秤量し、アルゴン雰囲気中で高周波溶解によって溶解して合金溶湯を作製した。次に、作製された合金溶湯をガスアトマイズした後、冷却水により急冷して、平均粒径５０μｍの軟磁性粉末を作製した。作製された軟磁性粉末を、２質量％のシリコーン樹脂を使用して造粒し、外径１３ｍｍ且つ内径８ｍｍの金型を使用して１０ｔｏｎ／ｃｍ^２の成型圧力によって成型し硬化処理を施した。その後、電気炉にてアルゴン雰囲気中で表７に示す熱処理温度にて熱処理を行い、圧粉磁芯を作製した。得られた圧粉磁芯について、交流ＢＨアナライザーを使用して２０ｋＨｚ−１００ｍＴのコアロスを測定した。加えて、得られた圧粉磁芯の表面をＸＲＤ測定してＷＰＰＤ法で解析することにより、圧粉磁芯に含まれる軟磁性粉末中のαＦｅのナノ結晶の平均粒径及び結晶化度、並びにαＦｅのナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度を、夫々算出した。作製された圧粉磁芯の測定及び評価の結果を表７に示す。なお、表７中において、αＦｅのナノ結晶の平均粒径、αＦｅのナノ結晶の結晶化度及びαＦｅのナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度を、夫々、αＦｅ結晶粒径、αＦｅ結晶化度及び化合物相結晶化度と表記している。

実施例３７〜４２は、互いに同じ元素組成を有しているが、熱処理条件のみが異なっている。また、実施例４３〜４５も、互いに同じ元素組成を有しているが、熱処理条件のみが異なっている。表７に示されるように、同じ元素組成を有する軟磁性粉末から作製された圧粉磁芯であっても、熱処理条件の相違により、コアロス、αＦｅのナノ結晶の結晶粒径及び結晶化度、並びにαＦｅのナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度が、大きく相違することが理解される。

表７から、実施例３８〜４１、４４、４５のように、熱処理を適切な温度及び時間で実施することにより、αＦｅのナノ結晶の結晶粒径の低減及び結晶化度の増大、並びにαＦｅのナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度の低減が図られ、圧粉磁芯のコアロスの低減が図られることが理解される。

比較例１１及び実施例４３を、コアロス及びαＦｅのナノ結晶の結晶粒径の観点から対比すると、比較例１１のようにαＦｅのナノ結晶の結晶粒径が粗大化した場合、コアロスが増大するため、αＦｅのナノ結晶の結晶粒径は５０ｎｍ以下が好ましいことが理解される。

また、実施例３７及び実施例４３を、コアロス及びαＦｅのナノ結晶の結晶化度の観点から対比すると、実施例４３のようにαＦｅのナノ結晶の結晶化度が低い場合、磁歪の低減が十分図られず、コアロスが増大するため、αＦｅのナノ結晶の結晶化度は３５％以上が好ましいことが理解される。

更に、実施例４０、４１、４２、４５を参照すると、αＦｅのナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度の増大と共に、コアロスが増大することが理解される。従って、実施例４０、４１、４５を参照して、αＦｅのナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度は、７％以下が好ましく、５％以下がより好ましく、３％以下が更に好ましいことが理解される。

（実施例４６〜６６）
下記の表８に記載の実施例４６〜６６の軟磁性粉末の原料として、工業純鉄、フェロシリコン、フェロリン、フェロボロン、電解銅、フェロクロム及び、Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉ、ＦｅＳを準備した。原料を表８に記載の実施例４６〜６６の合金組成となるように秤量し、アルゴン雰囲気中で高周波溶解によって溶解して合金溶湯を作製した。次に、作製された合金溶湯をガスアトマイズした後、冷却水により急冷して、平均粒径５０μｍの軟磁性粉末を作製した。

実施例４６〜６６の軟磁性粉末の表面に生じた錆の状態を外観観察し、また、軟磁性粉末の析出相をＸ線回析（ＸＲＤ：X‐ray diffraction）によって評価して非晶質相の割合を算出した。また、作製された軟磁性粉末を、電気炉にてアルゴン雰囲気中で表９に示す熱処理温度にて熱処理を行い、熱処理された軟磁性粉末について振動試料型磁力計（ＶＳＭ）で飽和磁束密度Ｂｓを測定した。作製された軟磁性粉末の測定及び評価の結果を表９に示す。

また、実施例４６〜６６の軟磁性粉末から圧粉磁芯を作製した。詳しくは、上述の方法で作製された軟磁性粉末を、２質量％のシリコーン樹脂を使用して造粒し、外径１３ｍｍ且つ内径８ｍｍの金型を使用して１０ｔｏｎ／ｃｍ^２の成型圧力によって成型し硬化処理を施した。その後、電気炉にてアルゴン雰囲気中で表９に示す熱処理温度にて熱処理を行い、圧粉磁芯を作製した。得られた圧粉磁芯について、交流ＢＨアナライザーを使用して２０ｋＨｚ−１００ｍＴのコアロスを測定した。また、得られた圧粉磁芯について、６０℃-９０％ＲＨにおける恒温恒湿試験を実施し、外観観察にて腐食状況を確認した。作製された圧粉磁芯の測定及び評価の結果を表９に示す。

実施例４６〜６６は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓ、Ｎ、Ｏを微量元素として様々な含有量で含有している。また、実施例４６〜６２は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｃｕ及びＣｒの元素組成が同一となっている。表９から、非晶質相の割合については、実施例４７及び実施例５０を除いて、９２％以上と高い値を示すことが理解される。また、飽和磁束密度Ｂｓについては、実施例５３を除いて、１．５８Ｔ以上と良好な値を示すことが理解される。更に、コアロスについては、実施例４７、実施例５０及び実施例５９を除いて、２２０ｋＷ/ｍ^３以下と良好な値を示すことが理解される。一方、微量元素のうち、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓ、Ｏの含有量が多い実施例４７、実施例５０、実施例５３及び実施例５９の飽和磁束密度Ｂｓは、微量元素の含有量が少ない他の実施例と比べて低いものの、１．５４Ｔ以上の値を示すことが理解される。

実施例４６及び実施例４７〜４９を参照すると、Ａｌの含有量の増大と共に、非晶質の割合及び飽和磁束密度Ｂｓが低下し、且つ、コアロスが増大することが理解される。即ち、Ａｌの含有量は、非晶質の割合、飽和磁束密度Ｂｓ及びコアロスの観点から、０．０５質量％以下であることが好ましく、またコアロスの低減の観点から０．００５質量％以下であることがより好ましいことが理解される。

実施例４６及び実施例５０〜５２を参照すると、Ｔｉの含有量の増大と共に、非晶質の割合及び飽和磁束密度Ｂｓが低下し、且つ、コアロスが増大することが理解される。即ち、Ｔｉの含有量は、非晶質の割合、飽和磁束密度Ｂｓ及びコアロスの観点から、０．０５質量％以下であることが好ましく、またコアロスの低減の観点から０．００５質量％以下であることがより好ましいことが理解される。

実施例４６及び実施例５３〜５５を参照すると、Ｓの含有量の増大と共に、非晶質の割合及び飽和磁束密度Ｂｓが低下することが理解される。Ｓの含有量は、非晶質の割合及び飽和磁束密度Ｂｓの観点から、０．５質量％以下であることが好ましく、また、防食性の観点から０．０５質量％以下であることがより好ましいことが理解される。

実施例４６及び実施例５６〜５８を参照すると、Ｎの含有量の増大と共に、非晶質の割合が低下し、且つ、コアロスが増大することが理解される。即ち、Ｎの含有量は、非晶質の割合及びコアロスの観点から、０．０１質量％以下であることが好ましく、０．００２質量％以下であることがより好ましいことが理解される。

実施例５９、実施例６０及び実施例６１を参照すると、Ｏの含有量の増大と共に耐食性が低下することが理解される。即ち、Ｏの含有量は、耐食性の観点から、１質量％以下であることが好ましく、０．３質量％以下であることがより好ましいことが理解される。

（インダクタ）
本実施の形態の軟磁性粉末を用いてインダクタを作製し、作製されたインダクタの直流重畳特性の評価を行った。インダクタの製作方法を以下に詳述する。

まず、軟磁性粉末の原料として、工業純鉄、フェロシリコン、フェロリン、フェロボロン、及び電解銅を準備した。原料をＦｅ_82.1Ｓｉ_2.9Ｂ₅Ｐ_8.8Ｃｕ_0.65Ｃｒ_0.55の合金組成となるように秤量し、アルゴン雰囲気中で高周波溶解によって溶解して合金溶湯を作製した。次に、作製された合金溶湯をガスアトマイズした後、冷却水により急冷して、平均粒径５０μｍの軟磁性粉末Ａを作製した。また、作製された合金溶湯を水アトマイズにより、平均粒径１０μｍの軟磁性粉末Ｂを作製した。作製された２種類の軟磁性粉末Ａ及びＢを、Ａ：Ｂ＝８：２の質量割合で混合したうえで、結合剤としてのシリコーン樹脂を添加してさらに混合し、この軟磁性粉末Ａ，Ｂと結合剤との混合物を造粒して造粒粉末を作製した。このとき、結合剤であるシリコーン樹脂は、軟磁性粉末Ａと軟磁性粉末Ｂの合量に対して２質量％となるように添加した。

次に、コイルとして、図１に示すコイル１２０を用意した。このコイル１２０は、平角導線１２１をエッジワイズ巻きしたものであり、巻数は３．５ターンとなっている。ここで、平角導線１２１は、断面形状が２．０ｍｍ×０．６ｍｍの長方形であり、表面に厚さ２０μｍのポリアミドイミドからなる絶縁層を有している。また、コイル１２０は、両端に表面実装用端子１２２を有している。このコイル１２０を予め金型内に配置した状態で、金型のキャビティに上述の造粒粉末を充填し、５ｔｏｎ／ｃｍ^２の成型圧力によって、造粒粉末とコイル１２０とを一体で加圧成型して硬化処理を施し、成型体を製造した。この成型体を、電気炉にてアルゴン雰囲気中で４００℃、３０分間熱処理を行い、圧粉磁芯１１０の内部にコイル１２０が埋め込まれた、実施例のインダクタ１００を作製した。

また、比較例のインダクタ１００Ａとして、軟磁性粉末Ａ及びＢの代わりにＦｅ-Ｓｉ-Ｃｒ粉末を用いて、上述の実施例のインダクタ１００と同様の製造方法により、圧粉磁芯１１０Ａの内部にコイル１２０が埋め込まれたインダクタ１００Ａを作製した。なお、比較例のインダクタ１００Ａのコイル１２０は、実施例のインダクタ１００のコイル１２０と同様の構造を有しているため、詳細な説明は省略する。

図１及び図２に示されるように、実施例のインダクタ１００は、圧粉磁芯１１０の内部にコイル１２０が埋め込まれた、一体成型型のインダクタ１００となっている。また、コイル１２０の表面実装用端子１２２は、圧粉磁芯１１０の外部に引き出されている。

また、図３に示されるように、比較例のインダクタ１００Ａは、実施例のインダクタ１００と同様に、圧粉磁芯１１０Ａの内部にコイル１２０が埋め込まれた、一体成型型のインダクタ１００Ａとなっており、コイル１２０の表面実装用端子１２２は、圧粉磁芯１１０Ａの外部に引き出されている。

図４は、実施例及び比較例のインダクタ１００，１００Ａの直流重畳特性を示している。図４から、実施例のインダクタ１００は、比較例のインダクタ１００Ａと比較して、印加する電流Ｉの増大に伴うインダクタンスＬの低下の割合が小さいことが理解される。即ち、実施例のインダクタ１００は、比較例のインダクタ１００Ａと比較して、優れた直流重畳特性を示すことが理解される。

１００，１００Ａ インダクタ
１１０，１１０Ａ 圧粉磁芯
１２０ コイル
１２１ 平角導線
１２２ 表面実装用端子

Claims (23)

1. 不可避不純物を除き組成式Ｆｅ_ａＳｉ_ｂＢ_ｃＰ_ｄＣｒ_ｅＭ_ｆで表される軟磁性粉末であって、
   Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎから選ばれる１種以上の元素であり、
   ０ａｔ％≦ｂ≦６ａｔ％、４ａｔ％≦ｃ≦１０ａｔ％、５ａｔ％≦ｄ≦１２ａｔ％、０ａｔ％＜ｅ、０．４ａｔ％≦ｆ＜６ａｔ％、且つ、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００ａｔ％であり、
   前記ＭはＣｕを含んでおり、
   Ｍ´をＣｏ、Ｎｉ、Ｚｎから選ばれる１種以上の元素とすると、Ｍ _ｆ はＣｕ _ｇ Ｍ´ _ｈ で表され、
   ７８ａｔ％≦ａ≦８５ａｔ％、ｅ≦３ａｔ％、０．４ａｔ％≦ｇ＜０．７ａｔ％、且つｆ＝ｇ＋ｈである
   軟磁性粉末。
2. 請求項１に記載の軟磁性粉末であって、
   ０．５ａｔ％≦ｇ≦０．６５ａｔ％である
   軟磁性粉末。
3. 請求項１又は請求項２記載の軟磁性粉末であって、
   （０．２ｅ−０．１）ａｔ％≦ｇ≦（２ｅ＋０．５）ａｔ％、且つ（６−２ｅ）ａｔ％≦ｄ≦（２１−５ｅ）ａｔ％である
   軟磁性粉末。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
   ５ａｔ％＜ｄ≦１０ａｔ％、且つ、０．１ａｔ％≦ｅである
   軟磁性粉末。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
   ６ａｔ％＜ｄ≦８ａｔ％、且つ、０．５ａｔ％≦ｅである
   軟磁性粉末。
6. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
   ８ａｔ％＜ｄ≦１０ａｔ％である
   軟磁性粉末。
7. 請求項１から請求項６までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
   前記Ｆｅの３ａｔ％以下を、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓ、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｙ及び希土類元素から選ばれる１種類以上の元素と置換してなる
   軟磁性粉末。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
   ７９ａｔ％≦ａ≦８３．５ａｔ％、且つ、ｅ≦１．８ａｔ％である
   軟磁性粉末。
9. 請求項１から請求項８までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
   ８０．５ａｔ％≦ａである
   軟磁性粉末。
10. 請求項１から請求項９までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
    ｅ≦１．５ａｔ％である
    軟磁性粉末。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
    ｅ≦１．０ａｔ％である
    軟磁性粉末。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
    ０．１ａｔ％≦ｂである
    軟磁性粉末。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
    Ａｌ、Ｔｉ、Ｓ、Ｎ、Ｏの含有量がＡｌ≦０．０５質量％、Ｔｉ≦０．０５質量％、Ｓ≦０．５質量％、Ｎ≦０．０１質量％、Ｏ≦１．０質量％である
    軟磁性粉末。
14. 請求項１から請求項１３までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
    Ａｌ、Ｔｉ、Ｓ、Ｎ、Ｏの含有量がＡｌ≦０．００５質量％、Ｔｉ≦０．００５質量％、Ｓ≦０．０５質量％、Ｎ≦０．００２質量％、Ｏ≦０．３質量％である
    軟磁性粉末。
15. 請求項１から請求項１４までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
    平均粒径が２００μｍ以下である
    軟磁性粉末。
16. 請求項１から請求項１５までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
    非晶質相が９０％以上含まれている
    軟磁性粉末。
17. 請求項１から請求項１６までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
    タップ密度が３．５ｇ/ｃｍ^３以上である
    軟磁性粉末。
18. 請求項１から請求項１７までのいずれかに記載の軟磁性粉末であって、
    前記軟磁性粉末はナノ結晶を含有しており、
    前記ナノ結晶の結晶化度は３５％以上である
    軟磁性粉末。
19. 請求項１８記載の軟磁性粉末であって、
    前記ナノ結晶におけるｂｃｃ相以外の化合物相の結晶化度が５％以下である
    軟磁性粉末。
20. 請求項１から請求項１９までのいずれかに記載の軟磁性粉末を用いた圧粉磁芯。
21. 請求項１から請求項１９までのいずれかに記載の軟磁性粉末と結合剤との混合物を製造する工程と、前記混合物を加圧成型して成型体を製造する工程と、前記成型体を熱処理する工程とを備える
    圧粉磁芯の製造方法。
22. 請求項１から請求項１９までのいずれかに記載の軟磁性粉末と結合剤との混合物を製造する工程と、前記混合物とコイルとを一体で加圧成型して成型体を製造する工程と、前記成型体を熱処理する工程とを備える
    インダクタの磁芯の製造方法。
23. 請求項１から請求項１９までのいずれかに記載の軟磁性粉末を用いた磁性部品。

Images