软磁性金属粉末及其制造方法以及软磁性金属压粉磁芯与流程

本发明涉及软磁性金属粉末及其制造方法以及软磁性金属压粉磁芯，特别是涉及适用于电感器、电抗器等电磁电路部件的铁芯的软磁性金属粉末及其制造方法以及软磁性金属压粉磁芯。

背景技术：

作为在施加大电流的用途中所使用的电抗器、电感器用的磁芯材料，使用铁氧体磁芯、由软磁性金属粉末构成的压粉磁芯、使用硅钢板的层叠电磁钢板等。

这些磁芯材料之中，软磁性金属压粉磁芯的磁芯损耗比层叠电磁钢板小，饱和磁通密度比铁氧体磁芯大，因此，正被广泛地用作磁芯材料。

对于电抗器及电感器，要求兼顾小型化和磁特性。作为磁特性，特别要求即使叠加直流电流也具有高的电感。因此，对于软磁性金属压粉磁芯，要求即使施加直流叠加磁场也具有高的导磁率，即直流叠加特性优异。

为了改善软磁性金属压粉磁芯的直流叠加特性，已知有效的是提高磁芯的密度、提高使用的软磁性金属粉末的圆形度等。例如，专利文献1中记载有通过使用圆形度高且细粉的量少的软磁性金属粉末来获得具有优异的直流叠加特性的压粉磁芯。

另外，由于对于电抗器及电感器要求高效率，因此，对于软磁性金属压粉磁芯要求磁芯损耗小。

为了降低软磁性金属压粉磁芯的磁芯损耗，需要降低构成磁芯损耗的磁滞损耗和涡流损耗两者。为了降低磁滞损耗，已知有效的是减小使用的软磁性金属粉末的矫顽力。例如，专利文献2中记载有通过在高温下对软磁性金属粉末进行热处理，从而得到降低矫顽力，且降低了磁芯损耗的软磁性金属压粉磁芯。另一方面，为了降低涡流损耗，有效的是减小使用的软磁性金属粉末的粒径，特别有效的是减少粗粉。

因此，对于软磁性金属压粉磁芯中所使用的软磁性金属粉末，要求矫顽力小，圆形度高且细粉的量少。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-139748号公报

专利文献2：日本特开2015-233119号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

专利文献1中记载有通过使用圆形度高、细粉的量少的软磁性金属粉末，能够获得具有优异的直流叠加特性的压粉磁芯。但是，在专利文献1中作为获得这样的软磁性金属粉末的具体方法，限于记载有通过分级从气雾化粉末等圆形度高的金属粉末中去除细粉的方法。

专利文献2中记载有通过在高温下对软磁性金属粉末进行热处理能够降低矫顽力。然而，颗粒的形状及粒度分布由成为原料的金属粉末的特性决定，而通过热处理不能改善这些。

为了获得上述的金属粉末，作为通常的制造方法，已知有水雾化法、气体雾化法等。

根据水雾化法，水雾化粉末能够以低成本制造。另外，根据水雾化法，由于通过熔融金属的液滴被急冷固化而得到颗粒，因此，能够得到平均粒径小的粉末。然而，颗粒的形状是无定形的，通过水雾化法难以得到具有球形的形状的颗粒。

另一方面，与水雾化粉末相比，通过气体雾化法制造的气雾化粉末高成本。然而，根据气体雾化法，熔融金属的液滴比较缓慢地被冷却固化而得到颗粒，因此，能够得到具有接近于球形的形状的颗粒。但是，如果与通过水雾化法制造的水雾化粉末相比，则具有得不到平均粒径大的粉末的问题。

另外，无论是水雾化法及气体雾化法的哪一种方法，均存在所制造的粉末的粒度分布广，细粉的含量多的问题。例如，如专利文献1所记载的，通过对气雾化粉末分级，去掉粗大的颗粒，从而减小粉末的平均粒径，并且通过去掉微细的颗粒，由此得到圆形度高、平均粒径小且细粉的量少的金属粉末。然而，由于需要同时去掉粗大的颗粒和微细的颗粒，固而产生用于进行分级的成本及分级导致的粉末的废弃损耗，因此不现实。

因此，具有非常难以得到矫顽力小、圆形度高且细粉的量少的软磁性金属粉末的问题。

本发明是鉴于这样的实际状况而开发的，其目的在于提供一种矫顽力小、圆形度高且细粉的量少的软磁性金属粉末及其制造方法，以及使用了软磁性金属粉末的软磁性金属压粉磁芯。

用于解决问题的技术方案

为了实现上述的目的，本发明的软磁性金属粉末的制造方法是[1]一种软磁性金属粉末的制造方法，其特征在于，具有下述工序：

原料粉末准备工序，准备具有包含铁、硅和硼的多种金属原料颗粒的金属原料粉末；

混合工序，混合金属原料粉末和碳源物质，得到混合粉末；

热处理工序，将混合粉末在含有氮的非氧化性气氛中，在1250℃以上的热处理温度下进行热处理，使金属原料颗粒球状化。

[2]根据[1]所述的软磁性金属粉末的制造方法，其特征在于，具有去除热处理工序后的软磁性金属粉末中所包含的氮化硼的一部分的氮化硼去除工序。

[3]根据[1]或[2]所述的软磁性金属粉末的制造方法，其特征在于，在原料粉末准备工序，金属原料粉末100质量％中所包含的硼的含量为0.4质量％以上且2.0质量％以下。

[4]根据[1]～[3]中任一项所述的软磁性金属粉末的制造方法，其特征在于，在原料粉末准备工序，金属原料粉末100质量％中所包含的氧的含量为0.100质量％以上且1.000质量％以下。

[5]根据[1]～[4]中任一项所述的软磁性金属粉末的制造方法，其特征在于，在热处理工序，在金属原料颗粒的表面形成包含氮化硼的包覆部。

[6]一种软磁性金属粉末，其特征在于，具有包含铁、硅、硼和碳的多种金属颗粒，

软磁性金属粉末100质量％中所包含的硼的含量为0.010质量％以上且2.0质量％以下，

软磁性金属粉末100质量％中所包含的碳的含量为0.010质量％以上且0.350质量％以下，

在金属颗粒的表面形成有氮化硼，

金属颗粒中80％以上的金属颗粒的圆形度为0.80以上，

金属颗粒中85％以上的金属颗粒由1个晶粒构成。

[7]根据[6]所述的软磁性金属粉末，其特征在于，软磁性金属粉末100质量％中所包含的铬的含量为1质量％以上且10质量％以下。

[8]根据[6]或[7]所述的软磁性金属粉末，其特征在于，在将软磁性金属粉末所包含的铁和镍的合计的含量设为100质量％时，镍的含量为40质量％以上且80质量％以下。

[9]根据[6]～[8]中任一项所述的软磁性金属粉末，其特征在于，金属颗粒中所包含的碳的含量为0.010质量％以上且0.150质量％以下。

[10]根据[6]～[9]中任一项所述的软磁性金属粉末，其特征在于，软磁性金属粉末100质量％中所包含的氧的含量为0.1000质量％以下。

[11]一种软磁性金属压粉磁芯，其特征在于，具有[6]～[10]中任一项所述的软磁性金属粉末。

发明的效果

根据本发明，能够提供矫顽力小、圆形度高且细粉的量少的软磁性金属粉末及其制造方法，以及使用了该软磁性金属粉末的软磁性金属压粉磁芯。

附图说明

图1是表示本实施方式的制造方法的工序图。

图2是构成金属原料粉末的颗粒的截面示意图。

图3是构成混合粉末的颗粒的截面示意图。

图4是用于说明在热处理工序的初期过程中，在颗粒表面形成氮化硼的情况的示意图。

图5是用于说明在热处理工序的球状化过程中，颗粒球状化的情况的示意图。

图6a是用于说明在热处理工序的球状化过程中，颗粒彼此结合的情况的示意图。

图6b是用于说明在热处理工序的球状化过程中，颗粒彼此一体化生成1个球状颗粒的情况的示意图。

图7是构成热处理工序后的软磁性金属粉末的颗粒的截面示意图。

图8a是本发明的实施例的试样编号2的粉末的外观的sem图像。

图8b是本发明的实施例的试样编号6-2的粉末的外观的sem图像。

符号的说明

1…金属原料颗粒

2…fe2b相

3…硼

4a…晶粒

4b…晶界

5…氧化物

7…碳源物质

8…薄片

9…液相

具体实施方式

以下，基于附图所示的实施方式，按以下的顺序详细地说明本发明。

1.软磁性金属粉末的制造方法

1.1.原料粉末准备工序

1.2.混合工序

1.3.热处理工序

1.3.1.初期过程

1.3.2.球状化过程

1.3.3.后期过程

1.4.氮化硼去除工序

2.软磁性金属粉末

2.1.硼量

2.2.碳量

2.3.氧量

2.4.氮量

2.5.颗粒的圆形度

2.6.颗粒的晶体粒径

2.7.粒度分布

3.软磁性金属压粉磁芯

本实施方式的软磁性金属粉末的制造方法是下述方法：在含氮的非氧化性气氛下对混合由包含铁(fe)、硅(si)、硼(b)及氧(o)的多种金属原料颗粒构成的金属原料粉末和成为碳源的添加物而得到的混合粉末进行热处理。以下，使用图1所示的工序图对该软磁性金属粉末的制造方法进行详细地说明。

(1.1.原料粉末准备工序)

首先，准备原料粉末。本实施方式中，原料粉末是具有包含铁、硅和硼的多种金属原料颗粒的金属原料粉末。

由于金属原料粉末是包含铁和硅的fe-si系合金粉末，因此。必然包含氧。另外，在金属原料粉末中也可以进一步含有铬(cr)。在金属原料粉末中也可以进一步含有镍(ni)。

在本实施方式中，硅除了具有减小软磁性金属粉末的晶体磁各向异性及磁致伸缩常数的效果以外，还承担在后述的热处理工序中使金属原料颗粒球状化的作用的一部分。

金属原料粉末100质量％中所包含的硅的含量优选为1.0质量％以上，更优选为3.0质量％以上。另外，硅的含量优选为10.0质量％以下，更优选为7.0质量％以下。如果硅的含量过少，则处于金属原料颗粒的球状化不充分的倾向。另一方面，如果硅的含量过多，则使金属原料颗粒球状化而得到的金属颗粒的硬度变得过大，处于软磁性金属压粉磁芯的密度降低的倾向。

软磁性金属所包含的硼通常处于使粉末的矫顽力增大的倾向，固而不优选。然而，本实施方式中，如后所述，在热处理工序中金属原料颗粒所包含的硼用于该颗粒的球状化，作为氮化硼向金属原料颗粒的外侧排出。因此，构成最终得到的软磁性金属粉末的金属颗粒所包含的硼量比构成金属原料粉末的金属原料颗粒中所包含的硼量少。因此，即使在金属原料粉末中含有规定量的硼，且金属原料粉末的矫顽力高的情况下，也能够降低最终得到的软磁性金属粉末的矫顽力。

金属原料粉末100质量％中所包含的硼的含量优选为0.4质量％以上，更优选为0.8质量％以上。另外，硼的含量优选为2.0质量％以下，更优选为1.6质量％以下，进一步优选为1.2质量％以下。在硼的含量过少的情况下，处于金属颗粒的球状化所需的硼不足的倾向。另一方面，如果硼的含量过多，则处于完成球状化的时间变长的倾向。

铬具有软磁性金属粉末的防锈效果及提高电阻的效果。金属原料粉末100质量％中所包含的铬的含量优选为1质量％以上且10质量％以下的范围。

镍具有减小软磁性金属粉末的晶体磁各向异性及磁致伸缩常数的效果。本实施方式中，在将金属原料粉末所包含的铁和镍的含量设为100质量％时，镍的含量(ni/(fe+ni)质量比)优选为40质量％以上且80质量％以下的范围。

在软磁性金属中含有氧的情况下，由于氧提高矫顽力，因此，通常被识别为杂质。因此，要求氧的含量少。然而，在本实施方式中，如后所述，在热处理工序中金属原料颗粒中包含的氧用于该颗粒的球状化时，由于氧从该颗粒分离成为气体，因此，构成最终得到的软磁性金属粉末的金属颗粒中所包含的氧量能够比构成金属原料粉末的金属原料颗粒中所包含的氧量低。因此，即使是金属原料粉末中含有规定量的氧，金属原料粉末的矫顽力较高的情况下，也能够降低最终得到的软磁性金属粉末的矫顽力。

金属原料粉末100质量％中所包含的氧的含量优选为0.100质量％以上，更优选为0.200质量％以上。另外，氧的含量优选为1.000质量％以下，更优选为0.600质量％以下。

金属原料粉末的平均粒径没有特别限制，但需要比通过本实施方式的方法制造的软磁性金属粉末的目标的平均粒径小。如下所述，在本实施方式中，是由于以构成金属原料粉末的金属原料颗粒彼此的结合为契机进行球状化。因此，构成金属原料粉末的金属原料颗粒的形状没有特别限制，也可以是无定形。

制作金属原料粉末的方法没有特别限制，在本实施方式中例示有水雾化法、气体雾化法、铸造粉碎法等，但优选容易得到微细的粉末的水雾化法。

将构成金属原料粉末的金属原料颗粒的截面的示意图示于图2。构成金属原料粉末的金属原料颗粒1的截面形状是无定形的。在颗粒1的内部，存在由fe-si系合金构成的晶粒4a及铁和硼的合金即fe2b相2，在晶粒4a之间及和晶粒4a和fe2b相2之间存在晶界4b。另外，在晶粒4a中存在fe-si系合金中所包含的硼3。颗粒1的表面由氧化物5包覆。

(1.2.混合工序)

在混合工序中，通过混合金属原料粉末和碳源物质，制作混合粉末。作为碳源物质，只要是在后述的热处理工序中能够供给碳的物质，就没有特别限制。在本实施方式中，碳源物质是碳及/或有机化合物。

作为碳，例示有石墨、碳黑、无定形碳等碳粉末。作为有机化合物，例示有在非氧化性的气氛中进行了加热的情况下，发生热分解且产生碳的物质。具体而言，例示有烃、醇、树脂等。

在后述的热处理工序中，碳源物质使含碳的微粒子附着于构成金属原料粉末的金属原料颗粒表面。该附着的包含碳的微粒子能够起到使该颗粒球状化的作用的一部分。在碳源物质是有机化合物的情况下，有机化合物通过在非氧化性的气氛中被加热而热分解，生成含有碳的微粒子，附着在颗粒表面。

碳源物质可以仅由碳构成，也可以仅由有机化合物构成，也可以由碳和有机化合物构成。另外，碳及有机化合物也可以分别含有2种以上的例示的物质。

在本实施方式中，碳源物质优选为碳粉末。是由于碳不进行热分解而附着于颗粒表面，因此，容易控制有助于球状化反应的碳量。

在碳源物质的形式是粉末的情况下，优选将碳源物质涂覆于金属原料粉末来使用。通过进行涂覆，能够提高原料粉末和碳源物质的分散性，提高热处理工序的球状化的效果。作为涂覆的方法，只要是公知的方法，就没有特别限制，例如，例示有通过将使碳源物质的粉末分散在有机溶剂中的溶剂与金属原料粉末混合并干燥来进行涂覆的方法。另外，作为涂覆的助剂，也可以使用树脂等有机化合物。

相对于金属原料粉末中所包含的氧的含量100质量％，混合粉末中所包含的碳源物质的含量以碳换算优选为30质量％以上，更优选为90质量％以上。通过在上述的范围内含有，促进在后述的热处理中金属原料颗粒的球状化。

将构成混合粉末的金属原料颗粒的截面示意图示于图3。碳源物质7存在于构成混合粉末的金属原料颗粒1a、1b的周围。

(1.3.热处理工序)

在热处理工序中，将准备的混合粉末在含氮的非氧化性气氛的气流中进行热处理。在本实施方式中，热处理工序能够分成初期过程、球状化过程及后期过程三个过程。

(1.3.1.初期过程)

在初期过程中，将混合粉末在含有氮的非氧化性气氛中进行升温。随着升温，气氛中的氮与构成混合粉末的金属原料粉末的金属原料颗粒中所包含的硼的一部分反应，在金属原料颗粒的表面形成含有氮化硼的包覆部。所形成的氮化硼的硼源是金属原料颗粒中的由fe-si系合金构成的晶粒4a中所包含的硼及铁和硼的合金即fe2b相2中所包含的硼两者。

fe2b相中所包含的硼的大部分以氮化硼的形成被消耗。其结果，如图4所示，fe2b相分解，大体上消失。另一方面，由fe-si系合金构成的晶粒4a释放包含在晶粒4a中的硼，并且一边吸收构成fe2b相的铁一边进行晶粒生长。其结果，颗粒1a、1b中所包含的晶粒的数量减少，但颗粒1a、1b仍包含多个晶粒4a。另外，在初期过程中，颗粒1a、1b的截面形状是无定形的，与图3所示的热处理工序前的原料粉末的金属原料颗粒的截面形状大致相同。

此外，晶粒4a中所包含的硼及fe2b相所包含的硼的全部量可以不用于氮化硼的形成，硼也可以残留在颗粒内。残留的硼主要存在于晶粒4a的内部或晶界4b。

另外，如图4所示，在本实施方式中，该包覆部是氮化硼的薄片8。该薄片8只要至少覆盖颗粒1a、1b的表面的一部分即可，如图4所示，优选覆盖表面整体。

构成金属原料粉末的各金属原料颗粒中的硼的含量大致一定，粒径越小的颗粒比表面积越大。因此，在初期过程形成的氮化硼的薄片的厚度，粒径小的颗粒变薄。

碳源物质作为碳的微粒子存在于金属原料颗粒1a、1b之间，碳的一部分扩散在金属原料颗粒1a、1b的内部，促进金属原料颗粒的球状化。此外，在碳源物质是有机化合物的情况下，在初期过程中，有机化合物热分解，在构成金属原料粉末的金属原料颗粒1a、1b的表面生成碳的微粒子。生成的碳的一部分扩散在金属原料颗粒的内部。

(1.3.2.球状化过程)

在球状化过程中，构成金属原料粉末的颗粒中所包含的氧被碳还原，生成一氧化碳(co)的气体。如图2～4所示，金属原料粉末中所包含的氧与硅等金属元素结合成为氧化物，该氧化物存在于金属原料颗粒的表面。存在于颗粒表面的氧化物通过上述混合粉末中所包含的碳或在初期过程生成的碳还原成金属。通过还原而生成的氧与碳反应生成一氧化碳的气体，因此，金属原料颗粒中所包含的氧的含量减少。

另外，如果生成一氧化碳气体，则颗粒表面附近的一氧化碳气体的分压增高，因此，其周围的氮的分压相对降低。氮化硼在氮分压高的情况下，能够稳定地存在，如果氮分压降低，则变得不稳定，处于分解为硼和氮的倾向。

因此，在球状化过程中，随着一氧化碳的生成，在初期过程中形成于金属原料颗粒表面的氮化硼的一部分分解。生成的硼吸收在金属原料颗粒中，与铁等金属成分反应生成含硼的合金。由于该合金的熔点低，因此，在金属原料颗粒的表层作为含硼的合金的液相9存在。此外，在初期过程中扩散在金属原料颗粒的内部的碳能够降低液相9的熔点，能够进一步促进球状化。

液相9与氮化硼的润湿性非常差。因此，在残存于颗粒表面的氮化硼8和液相9的界面，液相9不会附着于氮化硼8，液相9通过表面张力而减小表面积时，包围存在于液相9的内侧的晶粒4a。其结果，即使在球状化过程前金属原料颗粒的形状是无定形的，如图5所示，金属原料颗粒也球状化成为金属颗粒。

如上所述，粒径越小的金属原料颗粒，形成于表面的氮化硼的厚度越薄。因此，在粒径小的金属原料颗粒中，在起因于氮化硼的分解而生成的液相9的周围未分解的氮化硼存在的概率低，液相9容易在颗粒的外侧露出。其结果，粒径小的金属颗粒经由液相9与存在于周围的粒径小的金属颗粒接触的频率增加。

如图6a及图6b所示，接触的2个球状金属颗粒的液相通过表面张力而减小表面积，即由于要成为球状，因此，2个金属颗粒一体化形成1个球状金属颗粒。在球状金属颗粒中，在含有硼的合金的液相的内侧，存在未与硼反应的金属的晶粒4a，但为了降低液相9和晶粒4a的界面自由能，晶粒4a球状化，并且进行多个晶粒变成1个晶粒的单晶化。因此，在球状化过程中生成表层由含硼的合金的液相构成，并且其内侧由1个晶粒构成的球状金属颗粒。

此外，2个金属颗粒一体化时，附着在各自的金属颗粒的表面的氮化硼的至少一部分剥离，生成从金属颗粒游离的氮化硼的薄片。

在球状化过程中，如上所述，粒径小的金属颗粒优先与其它的金属颗粒结合，因此，粒径小的金属颗粒变成比球状化过程前的粒径大的金属颗粒的频率高。另一方面，在粒径大的金属颗粒中形成于表面的氮化硼的厚度相对比形成于粒径小的金属颗粒的表面的氮化硼的厚度厚。在粒径大的金属颗粒的内部虽然进行球状化，但液相彼此接触的频率比粒径小的金属颗粒低，因此，与其它的金属颗粒结合一体化的频率低。因此，粒径大的颗粒相比球状化过程前的粒径变大的频率低。

因此，如果比较金属原料粉末中所包含的金属原料颗粒的粒度分布和得到的软磁性金属粉末中所包含的金属颗粒的粒度分布，则在软磁性金属粉末中所包含的金属颗粒的粒度分布中，粒径小的颗粒减少，粒径大的颗粒几乎未增加。因此，能够得到金属颗粒的粒径的分散小的软磁性金属粉末。

通常已知利用碳还原硅的氧化物是非常困难的。例如，混合硅的氧化物和碳，在非氧化性气氛中即使加热也不会发生还原反应。

然而，如上所述，本发明者发现：存在于含有硅的铁合金的表面的硅的氧化物通过在非氧化性气氛中加热，利用碳能够被还原。另外，本发明者发现：通过进行还原反应的温度和硼与其它的成分一起生成液相的温度大体一致，颗粒的球状化才进行。

(1.3.3.后期过程)

上述的氧化物的还原反应进行，氧和碳因一氧化碳的生成而被消耗时，氧及碳的一方或两方的含量减少。其结果，一氧化碳的产生结束，随之，球状化过程也结束，进入后期过程。

在后期过程中，如果一氧化碳的产生结束，则其周围的氮分压再次增高，因此，如图7所示，位于金属颗粒的表层的液相中所包含的硼与气氛中的氮再反应，在金属颗粒的表面形成氮化硼。随着氮化硼的形成，液相中所包含的硼量减少时，含有硼的合金的液相量减少，溶解于液相的成分在存在于内侧的晶粒的表面结晶。

如果液相中所包含的硼在氮化反应中被消耗几乎消失，则形成氮化硼的反应结束，如图7所示，能够得到在由单晶构成的球状颗粒的表面形成有氮化硼的金属颗粒。在后期过程后中，金属颗粒中所包含的硼的大部分作为氮化硼的薄片8b向金属颗粒外排出，但微量的硼残存在金属颗粒的内部。

另外，通过在含有氮的非氧化性气氛中冷却，得到以在由单晶构成的球状颗粒的表面形成有氮化硼的金属颗粒构成的氧含量少的软磁性金属粉末。

优选上述的初期过程、球状化过程及后期过程在一次热处理工序中连续地进行，也能够分成数次的热处理工序，独立地进行各过程。另外，在本实施方式中，为了在热处理工序中使上述的反应均匀且顺利地进行，优选将混合粉末充填于带盖的容器中进行热处理。另外，优选控制气氛气体(氮气等)的流量。

在热处理工序中，气氛中的氮分压优选为0.5atm以上，更优选为0.9atm以上，进一步优选为1.0atm以上。在气氛的压力为大气压的情况下，氮浓度优选为50％以上，更优选为90％以上，特别优选为100％，即为纯氮。另外，气氛中的氧分压优选为0.0001atm以下。如果氧分压过高，则与氮化反应同时进行金属的氧化反应，处于包覆部的形成变得不均匀的倾向。

在热处理工序中，热处理温度为1250℃以上，优选为1300℃以上。另外，热处理温度优选为1500℃以下。如果热处理温度过低，则处于不进行随着球状化的一系列反应的倾向。另一方面，如果热处理温度过高，则氮化硼的分解反应过度进行，或者液相的合金的生成量过度增加，因此，处于难以控制的倾向。

此外，在1000℃以上的高温，金属原料粉末的金属原料颗粒彼此粘合变得容易烧结。然而，在本实施方式中，在初期过程中在金属原料颗粒的表面快速形成含有氮化硼的包覆部，并且源于混合粉末的碳的颗粒也介于颗粒间。其结果，充分抑制金属原料颗粒彼此的粘合，不进行烧结。是由于氮化硼及碳的耐热性高，是难烧结性的，从而阻碍颗粒彼此的烧结。

(1.4.氮化硼去除工序)

如从图7明确，由于在热处理工序后的金属颗粒的表面形成有氮化硼，因此，在热处理工序后的软磁性金属粉末中含有氮化硼的薄片。在使用该软磁性金属粉末，将压粉磁芯成型的情况下，氮化硼的薄片存在于软磁性金属颗粒间。氮化硼密度比金属颗粒低，因此，处于压粉磁芯的相对密度降低若干的倾向。另外，氮化硼由于是非磁性的，所以存在于软磁性金属颗粒间的氮化硼在软磁性金属颗粒内产生退磁场，其结果，压粉磁芯的导磁率下降。因此，在要求压粉磁芯的导磁率高的情况下，优选对于球状化工序后的软磁性金属粉末进行氮化硼去除工序。

这样的氮化硼的薄片能够利用规定的操作从软磁性金属颗粒中分离。在不要求高的导磁率的情况下，能够使用筛分、旋风分离器、静电分离、磁分级、风力分级、湿式沉降分离等分级装置，主要分离容易剥离的薄片。

另外，在要求高的导磁率的情况下，例如通过粉碎软磁性金属粉末，能够对软磁性金属颗粒施加小的冲击力强制从软磁性金属颗粒中分离氮化硼的薄片。粉碎时，能够使用湿式球磨机、干式球磨机、喷射磨机等通常的粉碎装置。另外，也可以使用具有分级功能的粉碎装置等复合装置。

本实施方式中，优选将粉碎和分离组合，强制从软磁性金属颗粒中分离氮化硼的薄片。例如，也可以进行利用湿式球磨机的粉碎，通过磁选强制分离软磁性金属颗粒和氮化硼的薄片。另外，也可以进行利用干式粉碎的粉碎，通过湿式的磁选强制分离软磁性金属颗粒和氮化硼的薄片。另外，也可以进行利用干式粉碎的粉碎，通过使用风力的分级，强制分离软磁性金属颗粒和氮化硼的薄片。

此外，氮化硼的去除率根据粉碎工序的条件或分离工序的条件而变化，但即使进行氮化硼去除工序，也不能够完全去除氮化硼的薄片。因此，在氮化硼去除工序后的软磁性金属粉末中至少含有微量的氮化硼。因此，只要根据希望的磁特性，控制分级、粉碎等，去除氮化硼即可。

另外，通过进行上述的氮化硼去除工序，也能够去除软磁性金属粉末所包含的碳粉末。此外，即使进行氮化硼去除工序，也不能完全去除碳粉末。因此，在氮化硼去除工序后的软磁性金属粉末中至少含有微量的碳。

(2.软磁性金属粉末)

通过经过上述的工序，能够得到本实施方式的软磁性金属粉末。本实施方式的软磁性金属粉末具有以下的特性。

(2.1.硼量)

本实施方式的软磁性金属粉末所包含的硼的形式由金属颗粒内所包含的硼、和存在于金属颗粒的外部的氮化硼构成。如上所述，在热处理工序的后期过程中硼其大部分成为氮化硼，但在金属颗粒内也残留微量的硼。因此，与金属原料粉末的金属原料颗粒中所包含的硼量相比，软磁性金属粉末的金属颗粒中所包含的硼量非常少，在热处理工序后的软磁性金属粉末中含有与金属原料粉末中所包含的硼相同量的硼。另外，如上所述，也可以在氮化硼去除工序中去除氮化硼的一部分。氮化硼去除工序后的软磁性金属粉末中含有比金属原料粉末中所包含的硼少的量的硼。

为了平稳地进行热处理工序的反应，如上所述，金属原料粉末100质量％中所包含的硼量优选为0.4质量％以上且2.0质量％以下。因此，热处理工序后的软磁性金属粉末100质量％中也含有0.4质量％以上且2.0质量％以下的硼。

在使用软磁性金属粉末制成压粉磁芯的情况下，为了调整导磁率，也可以进行氮化硼去除工序，去除一部分氮化硼。但是，完全去除氮化硼是极其困难的，在金属颗粒的表面残留氮化硼。另外，在金属颗粒内也包含微量的硼。因此，在氮化硼去除工序后的软磁性金属粉末100质量％中也含有0.010质量％以上的硼。

此外，由于软磁性金属、特别是结晶质的软磁性金属中所包含的硼量越多，则软磁性金属的矫顽力越增大，因此，优选软磁性金属的金属颗粒内所包含的硼量少。本实施方式中，虽然在金属原料粉末的金属原料颗粒中有意识地含有规定量的硼，但在热处理工序中，将该颗粒中所包含的硼作为氮化硼向金属颗粒外排出，能够降低热处理后的金属颗粒中所包含的硼。因此，优选硼尽可能在上述的热处理工序中作为氮化硼排出到金属颗粒外。

然而，随着金属颗粒中所包含的硼由于氮化反应而降低，难以在热力学上进行氮化反应。因此，完全排出残留在颗粒内的硼是极其困难的。特别是已知在金属相中固溶一定量的硼(例如，在900℃下相对于fe约15ppm)，难以将由以fe为主成分的软磁性金属相构成的金属颗粒内的硼量降低到15ppm以下。另一方面，本发明者们发现：只要金属颗粒内的硼量是150ppm以下，则对于矫顽力的影响是有限的。金属颗粒内的硼量更优选为100ppm以下。

软磁性金属粉末的硼的含量能够通过icp来测定。软磁性金属粉末的硼由金属颗粒内所包含的硼和氮化硼中所包含的硼构成。在测定软磁性金属粉末的金属颗粒内所包含的硼的含量的情况下，需要去除来自氮化硼中检测出的硼的影响。软磁性金属粉末所包含的氮其大部分作为氮化硼存在，因此，能够将氮化硼量定量计算颗粒内的硼量。

(2.2.碳量)

本实施方式的软磁性金属粉末所包含的碳的形式由金属颗粒内所包含的碳和存在于金属颗粒的外部的碳构成。

软磁性金属中所包含的碳量越多，则软磁性金属的矫顽力越增大，因此，优选金属颗粒中所包含的碳量少。在本实施方式中，虽然在原料粉末中有意添加碳源物质，在热处理工序中附着在金属原料颗粒的表面，但在球状化过程中，碳作为一氧化碳向软磁性金属粉末外排出。在本实施方式中，热处理后的软磁性金属粉末100质量％中所包含的碳量为0.010质量％以上且0.350质量％以下。

另外，在热处理工序中，来自碳源物质的碳的一部分在金属原料颗粒的内部扩散。构成热处理后的软磁性金属粉末的金属颗粒中所包含的碳量为0.010质量％以上且0.150质量％以下。

(2.3.氧量)

软磁性金属中所包含的氧量越多，则软磁性金属的矫顽力越增大，因此，优选金属颗粒中所包含的氧量少。在本实施方式中，虽然有意在金属原料粉末的金属原料颗粒中含有规定量的氧，但在热处理工序中，通过将形成于金属原料颗粒的表面的氧化物还原，将氧排出到金属颗粒外，排出的氧与碳反应形成一氧化碳。因此，通过氧化物的还原从金属原料颗粒分离的氧在热处理工序后的软磁性金属粉末中不存在。

因此，与金属原料粉末的金属原料颗粒所包含的氧量、即热处理工序前的软磁性金属粉末的氧量相比，能够减少热处理工序后的软磁性金属粉末的金属颗粒的氧量、即热处理工序后的软磁性金属粉末的氧量。具体而言，热处理工序后的软磁性金属粉末100质量％中所包含的氧量优选为0.1000质量％以下。只要调整热处理工序的条件，则能够将软磁性金属粉末中所包含的氧量设定为0.0500质量％以下。另外，在大气中处理软磁性金属粉末时，由于表面的氧化是不可避的，因此，在软磁性金属粉末中含有数ppm以上的氧。

(2.4.氮量)

本实施方式的软磁性金属粉末中所包含的氮以氮化硼的形式存在于金属颗粒的表面。氮在金属原料粉末中几乎不包含，但在热处理工序的后期过程中，金属颗粒所包含的硼的大部分与气氛中所包含的氮反应成为氮化硼，因此，在软磁性金属粉末中含有从气氛中吸入的氮。构成氮化硼的氮和硼的质量比(n/b)为14.0/10.8＝1.30。因此，软磁性金属粉末所包含的氮量是软磁性金属粉末所包含的硼量的100～150质量％。

(2.5.颗粒的圆形度)

通过进行上述的热处理工序，能够得到构成软磁性金属粉末的软磁性金属颗粒中80％以上的软磁性金属颗粒的截面的圆形度为0.80以上的粉末。只要调整热处理工序的条件，则能够得到90％以上的软磁性金属颗粒的截面的圆形度为0.80以上的粉末。即，能够得到含有具有球形或接近于球形的形状的颗粒的软磁性金属粉末。

作为测定圆形度的方法，只要如下所述即可。首先，将所得到的软磁性金属粉末埋入并固定在冷镶埋树脂中，以构成粉末的颗粒的截面露出的方式进行镜面抛光。接着，通过光学显微镜、扫描型电子显微镜(sem)等观察截面露出的颗粒，对观察图像进行图像处理测定该颗粒的圆形度。测定的颗粒数量优选为20个以上，更优选为100个以上。另外，作为圆形度，优选使用wadell的圆形度。即，评价与颗粒截面的投影面积相等的圆的直径相对于外接于颗粒截面的圆的直径。在完全圆形的情况下，wadell的圆形度为1。因此，wadell的圆形度越接近于1，则颗粒截面的形状也越接近于完全圆形。

在本实施方式中，不使用改善了金属原料颗粒的形状的金属原料粉末，而通过对金属原料粉末进行热处理，改善了热处理后的颗粒的形状。因此，金属原料颗粒的形状即使是无定形，在热处理后也能够得到具有球形或接近于球形的形状的颗粒。

(2.6.颗粒的晶体粒径)

通过进行上述的热处理工序，能够得到构成软磁性金属粉末的金属颗粒中85％以上、优选为90％以上的金属颗粒由1个晶粒构成的软磁性金属粉末。在由1个晶粒构成的金属颗粒中，不存在妨碍磁壁的移动的晶界，因此，能够得到矫顽力小的软磁性金属粉末。

作为晶粒的观察方法，如以下所述即可。首先，将得到的软磁性金属粉末埋入并固定在冷镶埋树脂中，以构成粉末的颗粒的截面露出的方式进行镜面抛光。接着，通过用硝酸酒精溶液(乙醇+1％硝酸)等腐蚀液蚀刻截面露出的颗粒，能够观察晶界。观察时能够使用光学显微镜或电子显微镜(sem)。晶界的观察条件可以预先使用成分接近的多晶的合金粉末确认，并在以此为基准的条件下进行。至少观察20个由此准备的金属颗粒的截面，优选观察100个以上，将未观察到晶界的金属颗粒计数为由1个晶粒构成的金属颗粒，求出相对于观察的金属颗粒的数量的比例即可。

(2.7.粒度分布)

通过进行上述的热处理工序，能够得到金属颗粒的粒度分布的标准偏差小的软磁性金属粉末。本实施方式中，软磁性金属粉末的粒度分布是根据使用激光衍射散射法算出的体积基准的粒径而得到的粒度分布。在这样的粒度分布中，标准偏差σ能够通过以下的式1～3表示。

标准偏差σ＝(σ1+σ2)/2···式1

σ1＝ln(d50/d16)···式2

σ2＝ln(d84/d50)···式3

d16、d50及d84分别表示粒度分布的16％累积粒径、50％累积粒径及84％累积粒径。

在本实施方式的软磁性金属粉末中含有在热处理工序的球状化过程中游离的氮化硼的薄片。氮化硼的薄片小于金属颗粒的大小，因此，测定粒度分布时被检测为微细的颗粒。在本质上测定软磁性金属粉末的金属颗粒的粒度分布时，可以进行上述的氮化硼去除工序的分离操作，去除游离的氮化硼的薄片后进行测定。此外，与金属颗粒粘合的氮化硼不对粒度分布产生大的影响。

通过进行上述的热处理工序制造软磁性金属粉末，去除了游离的氮化硼的薄片后的该软磁性金属粉末的粒度分布的标准偏差σ((σ1+σ2)/2)成为0.65以下。即，粒度分布变得尖锐。通过使用这样的标准偏差小的粉末，能够制造具有高的相対密度且磁芯损耗小的压粉磁芯。

(3.软磁性金属压粉磁芯)

本发明中所得到的软磁性金属粉末显示低的矫顽力，因此，在将其用于软磁性金属压粉磁芯的情况下，磁芯损耗减小。软磁性金属压粉磁芯的制作方法除了使用上述所得到的软磁性金属粉末作为软磁性金属粉末以外，能够用通常的制造方法来制作。以下表示其一例。

首先，将树脂与在上述得到的软磁性金属粉末混合制作颗粒。作为树脂，能够使用环氧树脂或硅酮树脂等公知的树脂，由于树脂具有成型时的保形性和电绝缘性，因此，优选能够均匀涂布在软磁性金属粉末颗粒表面。将得到的颗粒充填于希望的形状的金属模具中，进行加压成型得到成型体。成型压力能够根据软磁性金属粉末的组成及希望的成型密度适当选择，大概为600～1600mpa的范围。根据需要也可以使用润滑剂。将所得到的成型体热固化制成软磁性金属压粉磁芯。或者，为了消除成型时的变形进行热处理，制成软磁性金属压粉磁芯。优选在热处理的温度500～800℃、在氮气氛或氩气氛等非氧化性气氛中进行。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明完全不限定于上述的实施方式，也可以在本发明的范围内以各种方式进行改变。

[实施例1]

以下，在实施例中更详细地说明本发明。但是，本发明不限定于以下的实施例。

(实验例1)

首先，使金属原料颗粒的组成为表1所示的组成及金属原料颗粒中所包含的硼及氧的含量为表1所示的值，通过水雾化法制作金属原料粉末。制作的金属原料粉末的粒度分布相等。

对制作的金属原料粉末添加表1所示的量的表1所示的碳源物质并制作混合粉末。使用碳黑作为碳源物质，将使碳黑分散在丙酮中得到的溶液和金属原料粉末混合并干燥，在构成金属原料粉末的颗粒的表面附着碳黑进行简易的涂覆。另外，试样7使用pva(聚乙烯醇)作为碳源物质。就来自pva的碳量而言，将pva置于带盖容器中，在氮气氛中进行750℃的热处理，根据残渣的重量估算有效碳量，使用该量，算出相对于表1所示的氧量的碳量。

将制作的混合粉末充填于氧化铝制的坩埚，并载置于管状炉，在表1所示的热处理温度条件、热处理气氛条件下进行热处理工序。此外，试样编号1、2不添加碳源物质，并且也不进行热处理工序。即，试样编号1、2是水雾化粉末。

[表1]

将热处理工序后的软磁性金属粉末的形态示于表1。根据表1，试样编号34、14、15在热处理后，粉末中所包含的颗粒彼此烧结。

对于金属原料粉末及热处理后的软磁性金属粉末的形态是粉末的试样1～2、5～13、16～22，测定圆形度为0.80以上的颗粒的比例、1个颗粒由1个晶粒构成的比例。

利用冷镶埋树脂固定粉末，以颗粒的截面露出的方式进行镜面抛光。通过扫描型电子显微镜(sem)观察所得到的截面，随机选择50个颗粒截面，测定其圆形度，算出圆形度为0.80以上的颗粒的比例。作为圆形度，使用wadell的圆形度。将结果示于表2。

另外，利用硝酸酒精溶液蚀刻进行过镜面抛光的颗粒的截面后，随机选择50个颗粒截面，评价在颗粒内是否存在晶界，算出由1个晶粒构成的颗粒的比例。将结果示于表2。

对于试样1～2、5～13、16～22，如以下所述测定矫顽力。将20mg的软磁性金属粉末放入的塑料盒内，使用矫顽力计(东北特殊钢公司制造、k-hc1000型)测定使石蜡熔融并凝固将软磁性金属粉末固定后的矫顽力。测定磁场为150ka/m。将结果示于表2。

对于试样1～2、5～13、16～22，利用icp测定粉末的硼量。将结果示于表2。另外，利用氧分析装置(leco公司制造、tc600)测定粉末的氧量。将结果示于表2。另外，利用碳分析装置(leco公司制造、cs-600)测定粉末的碳量。将结果示于表2。

[表2]

试样6～12、16～22能够确认通过将碳源物质和具有包含铁、硅和硼的多种原料颗粒的原料粉末混合，将所得到的混合粉末在含氮的非氧化性气氛中，在1250℃以上的热处理温度下进行了热处理，由此得到圆形度高，含有大量由1个晶粒构成的金属颗粒，且具有350a/m以下的低的矫顽力的软磁性金属粉末。

另外，试样6～7、9～11、16～21可知，由于是软磁性金属粉末的硼含量为0.01～2.0质量％，碳含量为0.010～0.300质量％，在金属颗粒表面形成有氮化硼，80％以上的金属颗粒的圆形度为0.80以上，85％以上的金属颗粒由1个晶粒构成的形态，因此，可以得到250a/m以下的特别低的矫顽力。

另外，试样6～7、10～11可知，由于软磁性金属粉末的氧含量为0.100质量％以下，因此，可以得到比相同的硅含量的试样9更低的矫顽力。

另外，对于试样6，如以下测定颗粒内硼量和颗粒内碳量。用球磨机粉碎所得到的软磁性金属粉末，加入丙酮并搅拌，使附着于金属颗粒表面的氮化硼和碳的微粒子悬浮在丙酮中，通过分离去除上清液的丙酮，得到去除了氮化硼和碳的热处理后的软磁性金属粉末。

对于使粉碎时间变化为1小时、2小时、13小时、18小时的试样，测定氮含量、硼含量、碳含量。

氮含量与粉末的氮量同样地，用氮分析装置(leco公司制造的tc600)测定。硼含量与粉末的硼量同样地，用icp测定。碳含量与粉末的碳量同样地，用碳分析装置(leco公司制造、cs-600)测定。

通过粉碎时间增加来去除氮化硼，氮化硼量减少，因此，氮含量和硼含量均减少，但颗粒内的硼含量无变化。因此，求出氮含量和硼含量的相关关系，推断氮含量为0时的硼含量，将该值作为颗粒内的硼量，结果为0.009质量％。

另外，由于通过粉碎时间增加而附着于表面的碳减少，因此，存在于颗粒的外部的碳含量减少，但因逐渐接近于某值，所以将该收敛值作为颗粒内的碳含量，结果颗粒内的碳含量为0.08质量％。

对于金属原料粉末、及热处理后的软磁性金属粉末的形态为粉末的试样1～2、5～13、16～22，测定粉末的粒度分布及其标准偏差。

如上所述，热处理后的软磁性金属粉末由于含有游离的氮化硼，因此，检测出源自游离的氮化硼的细粉。因此，软磁性金属粉末的粒度分布发生变化。在此，为了测定软磁性金属粉末所包含的金属颗粒的粒度分布，首先，通过以下所示的氮化硼去除工序去除游离的氮化硼。

将热处理后的软磁性金属粉末加入容器中，加入丙酮进行搅拌，使游离的氮化硼悬浮在丙酮中，使用磁铁仅使金属颗粒沉淀，反复进行去除含有氮化硼的白浊的丙酮的该操作，进行该操作直至白浊消失。使用激光衍射式粒径分布测定装置helos&rodos(日本激光制造)测定去除了游离的氮化硼的软磁性金属粉末的粒度分布，根据所得到的粒度分布算出粒度分布及其标准偏差。将结果示于表2。

此外，在白浊的上清液的丙酮之中加入磁铁并进行搅拌，测定附着于磁铁的金属颗粒的重量，结果相对于投入的软磁性金属粉末的重量为1质量％以下，因此，也可以认为热处理后的软磁性金属粉末中所包含的金属颗粒和去除游离的氮化硼的氮化硼去除工序后的金属颗粒大致相同。

能够确认试样6～12、16～22得到了软磁性金属粉末的粒度分布的标准偏差σ为0.70以下，细粉的量比原料的水雾化粉末(σ＝0.78)少的软磁性金属粉末。另外，粗粉侧的粒径d90％为58～67μm，与原料的水雾化粉末(d90％＝57μm)相比，几乎无变化或保持在20％以下的增加，因此，涡流损耗也没有增大。

另外，能够确认试样6～7、9～11、16～21得到了软磁性金属粉末的粒度分布的标准偏差σ为0.65以下，另外，细粉的量少的软磁性金属粉末。

另外，在试样5～13、16～22中将白浊的上清液丙酮进行干燥，利用xrd测定所得到的白色粉末，结果确认生成氮化硼。利用sem观察热处理后的粉末的外观，结果确认氮化硼附着在金属颗粒表面的情况。

(实验例2)

对于试样6的软磁性金属粉末，进行去除游离的氮化硼和附着于金属颗粒表面的氮化硼的氮化硼去除工序。将热处理后的软磁性金属粉末、氧化锆制的介质和作为溶剂的乙醇加入球磨机，进行0.5小时(试样6-2)、1.0小时(试样6-3)、3小时(试样6-4)的粉碎处理，结果乙醇白浊，得到悬浊液。在所得到的悬浊液中追加乙醇，将热处理后的金属粉末和上清液的悬浊液进行磁分离，得到去除了氮化硼的热处理后的软磁性金属粉末。

对于所得到的氮化硼去除后的软磁性金属粉末，与上述试样6的情况同样地测定圆形度、由1个晶粒构成的金属颗粒的比例、软磁性金属粉末的氧含量、碳含量、硼含量、矫顽力，示于表3中。由表3明确，即使进行了氮化硼去除工序，也确认了圆形度高，由1个晶粒构成的金属颗粒多，并且得到了300a/m以下的低的矫顽力。

[表3]

另外，将金属原料粉末(试样2)和本实施方式的氮化硼去除工序后的软磁性金属粉末(试样6-2)的外观的sem照片分别示于图8a、图8b。如从这些图中明确，即使是使用了颗粒形状为无定形，且大量含有细粉的原料粉末的情况下，根据本实施方式的制造方法，也能够得到球形度高、细粉量少的软磁性金属粉末。

(实验例3)

使用试样1和试样6、试样6-2～6-4的软磁性金属粉末制作压粉磁芯，分别作为试样2-1～2-5。相对于软磁性金属粉末100质量％，添加1.0质量％硅酮树脂，用捏合机混炼制作颗粒。将其充填在外径17.5mm、内径11.0mm的环形的金属模具中，以成型压1180mpa进行加压获得成型体。磁芯重量为5g。在带式炉中对所得到的成型体在750℃，氮气氛中进行30min热处理，制成压粉磁芯。

对于所得到的压粉磁芯，评价导磁率和磁芯损耗。导磁率和磁芯损耗使用bh分析仪(岩通计测公司制造的sy-8258)在频率50khz、测定磁通密度50mt的条件下测定，示于表4中。另外，使用lcr测量仪(agilenttechnologiesinc.制造的4284a)和直流偏置电源(agilenttechnologiesinc.制造的42841a)，测定频率100khz下的软磁性金属压粉磁芯的电感，根据电感算出软磁性金属压粉磁芯的导磁率。对于直流叠加磁场为0a/m的情况和为8000a/m的情况进行测定，将各自的导磁率设为μ(0a/m)、μ(8ka/m)示于表4中。另外，计算其变化率并示于表4中。

[表4]

根据表4确认了，比较试样2-1和试样2-2～2-5时，使用了本发明的软磁性金属粉末的软磁性金属压粉磁芯能够改善磁芯损耗，使直流磁场叠加时的导磁率的变化率小，直流叠加特性优异。