[发明专利]Fe类非晶质金属粉末的制备方法及利用其的非晶质软磁磁芯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用Fe类非晶质金属粉末的非晶质软磁磁芯的制备方法，具体地，涉及对通过快速凝固方法(RSP，Rapid Solidification Process)制备的Fe类非晶带进行粉碎，从而在大电流中具有优秀的直流重叠特性，且磁芯损耗特性也良好的Fe类非晶质金属粉末的制备方法及利用其的非晶质软磁磁芯的制备方法。

背景技术

以往，通常用作高频率用软磁性体的Fe类非晶质软磁性体的饱和磁通密度(Bs)虽然高，但磁导率低，磁致伸缩大，高频率特性不好，且Co类非晶质软磁性体的饱和磁通密度低，且因原料上的制约而存在高价的缺点。并且，非晶质软磁合金很难加工成条形状，在形成为如环形(toroidal)形状的产品方面存在制约，而铁氧软磁性体虽然高频率损耗小，但因饱和磁通密度小而很难实现小型化，且非晶质及铁氧软磁性体均因低的结晶化温度而在热稳定性方面存在可靠性下降的问题。

目前，使用卷绕有通过快速凝固方法制备的非晶带作为软磁磁芯，但在此情况下，直流重叠特性及高频率磁导率显著低，且磁芯损耗也非常大。这是因为，在粉末磁芯产品的情况下，气隙均匀地分布于粉末和粉末之间，相反，在非晶带卷绕型磁芯的情况下，带内不存在气隙。为了获得在高频率中的磁导率和磁芯损耗特性优秀的磁芯，优选地，使用在内部均匀地分布有气隙的粉末磁芯。

另一方面，用于抑制电子噪声或平滑用扼流圈的软磁磁芯通常在纯铁、Fe-Si-Al合金(以下称之为“铝硅铁粉(sendust)”)、Ni-Fe-Mo类透磁合金(以下称之为“钼坡莫合金粉(MPP，Moly Permally Powder)”)、Ni-Fe类透磁合金(以下，称之为“高透量(high flux)”)、Fe类非晶质粉末磁芯或纳米晶(Nano-crystalline)粉末磁芯等金属磁性粉末涂敷陶瓷绝缘体后，添加成型润滑剂来加压、成型后进行热处理来制备。

以往，当以这种方式制备上述软磁磁芯时，在粉末和粉末之间形成绝缘层来均匀地分布气隙(air gap)，从而将在高频率中使急剧增加的涡流损耗(eddy current loss)最小化，在整体上维持气隙来使直流重叠特性在大电流中变得良好。例如，在纯铁粉末磁芯的情况下，用于抑制在切换频率50KHz以下的切换模式供电装置(SMPS)的扼流圈中高频率电流重叠的电子噪声，铝硅铁磁芯用于在切换频率100KHz～1MHz范围的切换模式供电装置的二次平滑扼流圈用磁芯及噪声抑制用磁芯。其中，“直流重叠特性”作为在将电源装置的交流输入转换为直流的过程中发生的微弱的交流中重叠直流的波形的磁芯的特性，通常在交流重叠直流的情况下，与直流电流成比例地使磁芯的磁导率下降，此时，利用对于直流未成重叠状态的磁导率的直流重叠时的磁导率的比率(％μ：percent permeability)来评价直流重叠特性。

钼坡莫合金粉和高通量磁芯也在与铝硅铁粉磁芯相同的频率范围中使用，且与铝硅铁粉磁芯相比，具有优秀的直流重叠特性和低磁芯损耗特性，但存在价格较高的缺点。对此，依然存在开发与钼坡莫合金粉和高通量具有相同程度的特性且价格低廉的磁芯的必要性。另一方面，用于这种用途的软磁磁芯根据切换模式供电装置的小型化、集成化、高可靠性化的倾向而对所需特性越来越苛刻。

切换模式供电装置的平滑扼流圈用磁芯要求适当的感应系数L、低的磁芯损耗及优秀的直流重叠特性等，为了达到这种要求，韩国特许第10-0545849号中提出了利用以使100～+140网眼通过百分比(107～140μm)达到35～45％、使-140～+200网眼通过百分比(74～107μm)达到55～65％的方式对铁类非晶质粉末的粒度分布进行调节的混合粉末的非晶质软磁磁芯的制备方法。

然而，在上述特许中采用的粒度分布中回升至100μm的尺寸大的粉末含量占据较大比率，从而使粉末和粉末之间的孔隙的大小会变得过大。尤其，在非晶质粉末的情况下，若考虑到因成型时的成型压力而几乎不发生塑性变形的事实，则在后续的成型过程中，这种孔隙的大小实际上也未减少，从而限制直流重叠特性的提高。并且，若粉末和粉末间的孔隙过大，则成型品的强度变小，从而对产品的处理性产生不良影响。作为另一问题，若粉末的粒度变大，则会增加涡流损耗，因此，在整体上很难将磁芯损耗减少到1000mW/cm³以下(参照韩国特许第10-0545849号的表1)。