磁芯的制作方法

[0001]
实施例涉及一种具有改善的可靠性的磁芯。


背景技术：

[0002]
近年来，根据对环境的持续关注以及与环境有关的立法，对配备有电动机的车辆的研究已经积极地进行，并且其市场也在扩大。因此，车辆电力电子(pe)领域的重要性也在增加。
[0003]
典型的车辆电力电子部件是dc-dc转换器。使用电动机作为动力源的车辆通常设置有与用于向电力负载供电的辅助电池组合来驱动电动机的高压电池，并且可以通过高压电池的电力对辅助电池进行充电。为了对辅助电池进行充电，有必要将高压电池的直流电转换成与辅助电池的电压相对应的直流电。为此，可以使用dc转换器。
[0004]
dc转换器将直流电转换为交流电，然后通过变压器对其进行转换，再次对结果进行整流，并以所需的输出电压输出直流电。因此，dc转换器包括无源元件，例如在高频下工作的电感器。
[0005]
然而，通常，构成电感器或变压器的磁芯具有难以满足诸如低温特性或车辆环境所需的热冲击的可靠性的问题。
[0006]
另外，部件薄型化的趋势近来已应用于磁性元件，但是变薄的磁性元件具有相对较小的尺寸和表面积，这从热容量和散热方面是不利的。因此，也有必要考虑一种减少热量产生以试图减少损失的方法。


技术实现要素：

[0007]
实施例提供一种具有改善的可靠性的磁芯。
[0008]
此外，实施例提供一种具有优异的低温特性或热冲击特性的磁芯。
[0009]
其中要实现的目的不限于上述的目的，并且根据以下描述，本文中未描述的其他目的对于本领域技术人员将是显而易见的。
[0010]
在一个实施例中，磁芯包括37mol％至44mol％的锰(mn)、9mol％至16mol％的锌(zn)、42mol％至52mol％的铁(fe)、磁性添加剂和非磁性添加剂，并且具有2900以上的磁导率和500mw/cm
3
以下的芯损耗。
[0011]
例如，在-40℃至125℃的温度下在1000个循环(每个循环，30分钟)中，磁芯的磁导率降低是4％至9％，并且磁芯的芯损耗增大是0.5％至7％。
[0012]
例如，在由x轴、y轴和z轴的
±
方向中的每个方向上的100g的半正弦波的冲击加速度持续6ms所引起的冲击下，磁芯的磁导率降低是2％至5％，并且磁芯的芯损耗增大是0.05％至3.00％。
[0013]
例如，在x轴、y轴和z轴中的每个轴上以对于20分钟的扫描时间10hz至2000hz的振动频率、5g的振动加速度保持振动4小时后，磁芯的磁导率降低是1％至3％，并且磁芯的芯损耗增大是0.2％至1.0％。
[0014]
例如，磁芯可以具有环形形状，并且在沿着环形形状的高度方向垂直向下的1000n的极限载荷下以30mm/min的速度施加载荷5次后，磁芯的平均断裂载荷为800n以上。
[0015]
例如，磁性添加剂可以包括钴(co)和镍(ni)。
[0016]
例如，钴可以以0.1mol％至1mol％的量存在，并且镍可以以0.1mol％至0.5mol％的量存在。
[0017]
例如，非磁性添加剂可以包括硅(si)、钙(ca)、钽(ta)、钒(v)或锆(zr)中的至少一种。
[0018]
例如，硅可以以50ppm至200ppm的量存在，钙可以以200ppm至700ppm的量存在，钽可以以200ppm至900ppm的量存在，钒可以以50ppm至500ppm的量存在，锆可以以50ppm至500ppm的量存在。
[0019]
在另一个实施例中，磁芯包括磁性化合物和添加剂，所述磁性化合物包含37mol％至44mol％的锰(mn)、9mol％至16mol％的锌(zn)、42mol％至52mol％的铁(fe)、0.1mol％至1mol％的钴(co)、0.1mol％至0.5mol％的镍(ni)，其中，磁性化合物包括多个晶粒和相应的晶粒之间的晶界，其中，多个晶粒中的第一晶粒的中心处的钴含量、与位于第一晶粒和与第一晶粒相邻的第二晶粒之间的第一晶界的中心处的钴的含量之比可以为0.4以上。
[0020]
例如，钴的含量可以从第一晶粒到第一晶界逐渐降低。
[0021]
例如，多个晶粒中的第三晶粒的中心处的钴含量与位于第三晶粒和与其相邻的第四晶粒之间的第二晶界的中心处的钴含量之比可以为0.4以上。
[0022]
例如，添加剂可以包括非磁性材料。
[0023]
例如，非磁性材料可以包括硅(si)、钙(ca)、钽(ta)、钒(v)、铌(nb)或锆(zr)中的至少四种。
[0024]
例如，硅可以以50ppm至200ppm的量存在，钙可以以200ppm至700ppm的量存在，钽可以以200ppm至900ppm的量存在，钒可以以50ppm至500ppm的量存在，锆可以以50ppm至500ppm的量存在。
[0025]
在另一个实施例中，磁芯包括磁性化合物和非磁性添加剂，所述磁性化合物包含37mol％至44mol％的锰(mn)、9mol％至16mol％的锌(zn)、42mol％至52mol％的铁(fe)，其中，非磁性添加剂包括50ppm至200ppm的sio
2
、200ppm至700ppm的cao、200ppm至900ppm的ta
2
o
5
、50ppm至500ppm的zro
2
、以及50ppm至500ppm的v
2
o
5
，其中，磁性化合物包括多个晶粒和相应的晶粒之间的晶界，其中，非磁性添加剂中的至少一者的含量在从第一晶粒的中心到与第一晶粒相邻的第二晶粒的第一方向上逐渐增加，并且第一晶粒中的非磁性添加剂中的至少一者的总含量与第一晶粒和第二晶粒之间的第一晶界中的非磁性添加剂中的至少一者的总含量之比可以为0.1以上。
[0026]
例如，磁芯可以进一步包含钴(co)或镍(ni)中的至少一者的磁性添加剂。
[0027]
例如，钴可以以0.1mol％至1mol％的量存在，并且镍可以以0.1mol％至0.5mol％的量存在。
[0028]
例如，第一晶粒的中心处的钴含量与第一晶界的中心处的钴含量之比可以为0.4以上。
[0029]
例如，第一晶粒的中心处的镍含量与第一晶界的中心处的镍含量之比可以为0.4以上。
[0030]
在另一个实施例中，磁芯包括：含有37mol％至44mol％的锰(mn)、9mol％至16mol％的锌(zn)、42mol％至52mol％的铁(fe)的化合物；以及添加剂，其中，该添加剂包含在元素周期表的第4和5族中的至少三种元素。
[0031]
例如，第5族中的元素可以包括钽(ta)、钒(v)或铌(nb)中的至少两种。
[0032]
例如，第4族中的元素可以包括锆(zr)或钛(ti)中的至少一种。
[0033]
例如，第4族和第5族中的元素的总含量可以为1500ppm以下。
[0034]
例如，添加剂可以进一步包含钴(co)、镍(ni)、硅(si)或钙(ca)中的至少三种。
[0035]
例如，添加剂可以包含氧化物。
[0036]
例如，添加剂可以包含50ppm至200ppm的sio
2
、200ppm至700ppm的cao、200ppm至900ppm的ta
2
o
5
、50ppm至500ppm的zro
2
、以及50ppm至500ppm的v
2
o
5
。
[0037]
例如，磁性化合物包括多个晶粒和相应的晶粒之间的晶界，其中，该化合物包括至少一种非磁性材料，并且至少一种非磁性添加剂的含量沿从第一晶粒的中心到与第一晶粒相邻的第二晶粒的第一方向逐渐增加，并且第一晶粒中的至少一种非磁性添加剂的总含量与第一晶粒和第二晶粒之间的第一晶界中的至少一种非磁性添加剂的总含量之比可以为0.1以上。
附图说明
[0038]
可以参考以下附图来详细描述布置和实施例，附图中相同的附图标记指代相同的元件，并且其中：
[0039]
图1示出了根据实施例的构成磁芯的材料的粘结形式的示例；
[0040]
图2是示出根据实施例的磁芯的制造工艺的示例的流程图；
[0041]
图3示出了根据实施例的后添加工艺的效果；
[0042]
图4示出了根据实施例的添加剂的效果；
[0043]
图5示出了根据实施例的取决于磁芯的镍含量的磁导率和损耗的变化的示例；
[0044]
图6示出了根据实施例的取决于磁芯的钴含量的磁导率和损耗的变化的示例；
[0045]
图7示出了根据实施例的应用于磁芯的热冲击测试的温度变化的示例；
[0046]
图8示出了根据实施例的磁芯的强度测试的示例性结果；以及
[0047]
图9a示出了根据实施例的磁芯的钴和镍的组分的分布，图9b示出了根据比较例的磁芯的钴和镍的组分的分布，图9c示出了根据实施例的非磁性添加剂的其他组分的分布。
具体实施方式
[0048]
应当理解，许多其他的修改和实施例将落入本公开的原理的精神和范围内，并且某些实施例将参考附图进行示例和描述。然而，应该解释为，这些实施例不限制本公开的范围，并且包括落入本公开的范围内的所有可能的变化、等同物和替换。
[0049]
将理解的是，尽管在本文中可以使用包括诸如“第二”或“第一”的序数的术语来描述各种元件，但是这些元件不应被解释为受这些术语的限制，这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。例如，在本公开定义的范围内，第二元件可以被称为第一元件，并且类似地，第一元件可以被称为第二元件。术语“和/或”包括多个相关描述的项或多个相关描述的项中的任一者的组合。
[0050]
将理解的是，当一个元件被称为“粘结”或“连接”到另一元件时，它可以直接粘结或连接到该元件，或者在它们之间也可以存在一个或多个中间元件。另一方面，将理解的是，当一个元件被称为“直接粘结”或“直接连接”至另一元件时，在它们之间不存在中间元件。
[0051]
将理解的是，当诸如层(膜)、区域、图案或结构的元件被称为在诸如基板、每层(膜)、区域、焊盘或图案的另一元件“上”或“下”时，它可以直接在该元件上/下，或者也可以存在一个或多个中间元件。当元件被称为在其“上”或“下”时，基于该元件可以包括“在元件下”以及“在元件上”。另外，在附图中，为了清楚和方便起见，层(膜)、区域、图案或结构的厚度或尺寸可能被放大，并因此可能不同于其实际的厚度或尺寸。
[0052]
另外，本文所使用的术语仅被提供用于说明某些实施例，并且不应被解释为限制本公开的范围。除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解的是，本文中使用的术语“包括”和/或“具有”指定所述的特征、数量、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在，但是不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在或追加。
[0053]
除非不同地定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语或科学术语)具有与本领域技术人员通常理解的含义相同含义。另外，与通用的词典中定义的术语相同的术语应被解释为具有与现有技术中的上下文的含义相同的含义，并且除非在本文中明确定义，否则不应被解释为具有异常或过分正式的含义。
[0054]
根据一个实施例，可以增加晶界处的特定金属元素的比例，从而磁芯可以表现出更好的可靠性。
[0055]
图1示出了根据实施例的构成磁芯的材料的粘结形式的示例。图1示出了环形磁芯10的一个端面11的放大的形状。
[0056]
参考图1，根据实施例的构成磁芯10的材料包括：从晶核生长的实心部分21和22，即晶粒；以及与相应的晶粒21和22之间的边界31相对应的晶界。在一般的芯中，晶界31中的主要成分材料的含量较低，并且晶粒21和22中的主要成分材料的含量相对较高。然而，通过增加晶界31的至少一部分中的主要成分材料的含量比，可以赋予根据本实施例的磁芯优异的可靠性。
[0057]
为此，与在初始阶段将添加剂与主要成分材料混合的一般的芯制造工艺不同，在本实施例中，至少一部分添加剂可以在混合主要成分材料然后煅烧之后被混合。
[0058]
在下文中，将首先描述根据本实施例的主要成分材料和添加剂，然后将描述制造工艺。
[0059]
根据实施例的磁芯的主要成分可以具有下表1中所示的含量比。
[0060]
[表1]
[0061]
主要成分含量(mol％)mn(第7族)37～44zn(第12族)9～16fe(第7族)42～52coo(第9族)0.1～1nio(第10族)0.1～0.5
[0062]
参考表1，根据实施例的磁芯包含锰(mn)、锌(zn)和铁(fe)作为主要成分材料，并且包含氧化钴(coo)和氧化镍(nio)作为磁性添加剂。表1的含量比基于摩尔比(mol％)，并且基于重量比(wt％)的组合特性的实验的结果示于下表2。
[0063]
[表2]
[0064][0065]
表2示出了在相同的烧结条件下(不包括稍后描述的添加剂)，在样品1至4中fe的含量被固定在约71％并且在样品5至8中fe的含量被固定在约67％的实验的结果。
[0066]
首先，在样品1至4的情况下，通过从样品1至样品4增加mn含量的同时降低zn含量来改变组分，并且从损耗方面而言样品3被确定为最佳。也就是说，当mn的含量为20wt％以上并且zn的含量为8.56wt％以下时，性能得到改善。
[0067]
另外，在样品5至8的情况下，通过从样品5至样品8增加mn含量的同时降低zn含量来改变组分。当zn的含量为4.3wt％至12.83wt％时，关于损耗的性能优异，并且从损耗方面而言zn含量为8.56％的样品6被确定为最佳。当mn的含量为28.2wt％以上时，zn比率过度降低，从而导致性能的下降。
[0068]
[表3]
[0069] fe
2
o
3
mn
3
o
4
znoco
3
o
4
nio磁导率损耗170.4623.595.610.30.048043009270.1323.885.650.30.048822785370.1123.336.220.30.0410282041470.0221.867.790.30.0410572263569.7122.097.860.30.049912380669.9920.798.880.30.0410382191769.6621.028.980.30.0410552398
[0070]
总之，如上表3所示，当fe
2
o
3
以约70wt％的量存在时，考虑到损耗，zn的最佳含量为6wt％以上。
[0071]
接下来，将参考下表4描述非磁性添加剂。
[0072]
[表4]
[0073]
添加剂的类型含量(ppm)sio
2
(第14族)50～200cao(第2族)200～700
ta
2
o
5
(第5族)200～900zro
2
(第5族)50～500v
2
o
5
(第5族)50～500
[0074]
从表4可以看出，除了上述的主要组分材料之外，根据实施例的磁芯还包括包含氧化硅(sio
2
)、氧化钙(cao)、五氧化钽(ta
2
o
5
)、二氧化锆(zro
2
)和五氧化二钒(v
2
o
5
)的非磁性添加剂中的至少一种。这种非磁性添加剂可以用于维持后述的热处理(即，烧结)之后的主要成分之间的结合强度。
[0075]
将参考图2描述根据实施例的使用表1至表4所示的各材料制造磁芯的方法。
[0076]
图2是示出根据实施例的磁芯的制造工艺的示例的流程图。
[0077]
参考图2，首先，可以将制备作为原料(即，主要成分材料或主要成分)的fe
2
o
3
、mno、zno、coo和nio粉末彼此混合(s210)。这里，各原料的纯度可以为99％以上，并且粉末的粒径可以为10μm以下，但是本公开不限于此。例如，该工序可以使用球磨机进行，球的量可以是原料重量的2.5倍，并且该工序可以以24rpm进行18小时。
[0078]
接下来，可以在喷涂干燥(s250)工序中煅烧混合的原料粉末以增加球形颗粒的密度(s220)，这将在后面描述。例如，该工序可以通过以3.5℃/min的加热速率将温度提高到最高950℃并且保持该温度4小时来进行，但是本公开不限于此。
[0079]
接下来，通常，由于煅烧的粉末颗粒经常彼此聚集(缠结)，因此可以进行使粒径最小化的分解工序(s230)。此时，可以在该工序中混合除原料以外的组分，即诸如sio、cao、ta
2
o
5
、zro2和v
2
o
5
的非磁性添加剂。该工序也可以使用球磨机进行，但是本公开不限于此。
[0080]
接着，可以制备将在下述的喷涂干燥(s250)工序中喷涂的浆料(s240)。该工序可以通过搅拌溶剂、粘合剂和粘合剂分散剂以及s230的所得产物来执行。例如，溶剂可以是蒸馏水，粘合剂可以是以s230的所得产物的1wt％的量存在的聚乙烯醇，并且粘合剂分散剂可以以s230的所得产物的0.1wt％至0.3wt％的量存在。搅拌时间可以是10小时以上，但是本公开不必限于此。
[0081]
可以通过喷涂干燥(s250)工序将制备的浆料切粒成球形。该工序通过颗粒的成粒改善了粉末的流动性，从而使得能够在随后的成型步骤(s260)中进行高压成型。这是因为，随着成型过程中压力增加，所得产物的密度增加，磁性能因此得到改善。
[0082]
喷涂干燥的成粒颗粒可以在高压下成型为所需的形状(s260)。例如，根据应用，所需的形状包括环型、e型、epc型、i型等，并且压力可以是3吨/单位面积至5吨/单位面积，但是本公开不限于此。
[0083]
当成型完成时，可以执行用于确保所需的芯性能的烧结工序(s270)。例如，该工序可以通过保持1360℃的最高温度4小时来执行，但是本公开不限于此。
[0084]
烧结之后，可以执行用于部件应用的表面抛光工序(s280)。
[0085]
目前为止描述的工艺与一般工艺在非磁性添加剂(而不是主要成分)的混合时间方面具有最大差异。换句话说，在一般工艺中，最初将主要成分和非磁性添加剂混合在一起，而在根据本实施例的工艺中，可以在原料的混合、煅烧和分解之后混合和加入非磁性添加剂。根据该实施例的工艺可以被称为“后添加工艺”。
[0086]
此外，根据另一实施例，可以以两个步骤来执行后添加工艺。例如，如上所述，在原料的混合、煅烧和分解之后，添加92％至96％的非磁性添加剂，并在喷涂干燥(s250)期间添
加剩余量的非磁性添加剂(即，先前添加量的4％至8％)。在这种情况下，更多量的添加剂可以分布于晶界处。
[0087]
将参考图3和表5描述后添加工艺的效果。
[0088]
图3示出了根据实施例的后添加工艺的效果。
[0089]
在图3中，示出了应用实施例的后添加工艺时和应用一般工艺(称为“常规工艺”)时在每个温度下的磁导率和损耗。
[0090]
烧结条件和主要组分比(即，fe 69.75wt％，mn 22.94wt％，zn 6.97wt％)和添加剂含量(si 100ppm，ca 500ppm，ta 500ppm，zr 100ppm，v 100ppm，co 2000ppm，ni 200ppm)在后添加工艺和常规工艺这两者中是固定的。然而，在后添加工艺中，在原料的混合、煅烧和分解之后添加的co和ni占相应的添加剂的量的10％。
[0091]
图3中所示的、25℃和-30℃下的损耗和磁导率示于下表5中。
[0092]
[表5]
[0093]
特性常规工艺后添加工艺25℃损耗55847725℃磁导率3,0343,037-30℃损耗730543-30℃磁导率2,3892,702
[0094]
如图3和表5所示，可以看出，与常规工艺相比，低温(这里为-30℃)下的损耗和磁导率均得到改善，即，低温特性得到改善，尤其是当应用后添加工艺时。
[0095]
另一方面，在所描述的工艺中每个部件的功能如下。
[0096]
首先，当sio
2
以200ppm以上的量存在时，sio
2
能够通过引起晶界的流经而产生过度的晶粒生长。
[0097]
非磁性添加剂(例如sio
2
、cao、ta
2
o
5
、nb
2
o
5
和zro
2
)通常能够有助于减少磁滞损耗。例如，ta
2
o
5
可以帮助cao良好地分布于晶界处。这里，ta
2
o
5
可以用nb
2
o
5
或zro
2
(即，(sio
2
+cao)+(ta
2
o
5
，nb
2
o
5
，zro
2
)代替。
[0098]
另外，非磁性添加剂也有助于减少涡流损耗。具体地，由于cao存在于晶界处的可能性很高，cao沉淀在晶界上，因此增大了晶界的电阻率。另外，v
2
o
5
可以在晶界上形成液膜，从而抑制晶粒生长。另外，ta
2
o
5
可以起到抑制由于电阻率的增加和sio
2
的添加而引起的晶粒过度生长的作用。
[0099]
另一方面，co能够使fe
2+
被co
2+
取代以改善磁导率的温度依赖性，从而有助于各向异性的控制。
[0100]
另外，取代zno的nio可以增加fe
2
o
3
的相对含量，从而将芯损耗最小表达温度转变为高温。
[0101]
另外，存在于晶界处的cao具有如上所述降低磁滞损耗的效果、以及提高高频响应的效果。
[0102]
将参考图4和表6描述添加上述的诸如si、zr和ta的添加剂的效果。图4示出了根据实施例的添加剂的效果。
[0103]
在图4中，为了更清楚地阐明添加剂的添加效果，应用了一般工艺(即，在初始混合期间添加主要成分和非磁性添加剂)，而不是所描述的后添加(其中，在原料的混合、煅烧和
分解之后混合非磁性添加剂)。将主要成分和非磁性添加剂混合在一起，并在每种情形下固定烧结工序和主要组分比(即，fe70.7wt％，mn 23.17wt％，zn 6.13wt％)。
[0104]
参考图4，实验在三组条件下进行：i)当未添加添加剂时，ii)当添加了co和ni时，以及iii)当si、zr和ta与co和ni一起被添加时。
[0105]
图4中的在25℃下的损耗和磁导率如下表6所示。
[0106]
[表6]
[0107]
特性未添加添加剂添加co,ni添加si,zr,ta25℃损耗4,0341,74182725℃磁导率6522,0632,682
[0108]
如图4和表6所示，可以看出，当si、zr和ta与co和ni一起被添加时，获得了关于磁导率和损耗的最佳性能。
[0109]
在下文中，将描述根据实施例的组分的最佳含量。
[0110]
首先，与ni的含量有关的实验条件如下。
[0111]
ni的含量被改变为200ppm、400ppm和600ppm，但是烧结工序在每种情况下都是相同的，并且主要成分被固定为fe为71.13wt％、mn为21.76wt％、zn为7.11wt％，并且添加剂被固定为3000ppm的co、100ppm的si、300ppm的ca和500ppm的ta。这些条件下的实验结果如图5所示。
[0112]
参考图5，ni为200ppm以及ni为400ppm时，对于磁导率和损耗中的每一个，获得了相似的结果。然而，ni为600ppm时，在损耗和磁导率方面，具有曲线图的形状变化的差异。这可能意味着600ppm的ni是过量的。因此，ni的最佳含量小于600ppm，但是本公开不必限于此。
[0113]
接下来，与co含量有关的实验条件如下。
[0114]
co的含量被改变为500ppm和1500ppm中的每一个，在两种情况下，通过上述的后添加工艺将co与200ppm的ni混合在一起，烧结工序是相同的，主要成分包括fe 69.75wt％、mn 22.94wt％和zn 6.97wt％，并且添加剂的含量被固定为100ppm的si、500ppm的ca、500ppm的ta、100ppm的zr和100ppm的v。在这些条件下的实验结果如图6所示。
[0115]
图6示出了根据实施例的取决于磁芯的钴含量的磁导率和损耗的变化的示例。
[0116]
从图6可以看出，当co的含量为1500ppm时，磁导率和损耗特性相比于co的含量为500ppm时更好。然而，从图6中可以看出，当co的含量为500ppm时，存在与常规工艺而不是后添加工艺相比表现出较差性能的部分。因此，co的最佳含量大于500ppm，但是本公开不必限于此。
[0117]
为了确定根据本实施例的组分的最佳含量，一些主要成分的含量固定，其他主要成分和非磁性添加剂的含量改变，在100khz和200mt的条件下测得特性，结果示于表7中。
[0118]
[表7]
[0119][0120]
在表7中，在主要成分中，锰(mn)的含量为22.94wt％，锌(zn)的含量为6.97wt％，铁(fe)的含量为69.75wt％，并且sio、cao、ta
2
o
5
、zro
2
和v
2
o
5
中的每一者(不含某些添加剂)的含量(ppm)也被固定。作为在这些条件下改变coo和nio的含量的同时进行的实验的结果，当coo的含量为3000ppm并且nio的含量为400ppm时，获得了3349的磁导率和349的损耗。以重量比计，这些含量相当于0.3wt％的coo和0.004wt％的nio，与其他情况相比获得了最高的磁导率和最低的损耗这两者，并且可以看出，相应的含量比具有重要的意义。
[0121]
在下文中，将描述在表7的条件下根据图2的工艺制造的磁芯的性能，在表7的条件中coo含量为3000ppm并且nio含量为400ppm。假定将磁芯应用于车辆部件，以下描述的磁芯的性能将基于车辆可靠性项目中根据aec-q200进行的实验结果。aec-q200是汽车电子协会(aec)制定的应用于无源装置的可靠性测试标准。
[0122]
具体地，对诸如热冲击、耐冲击性、振动和强度的项目进行了测试。
[0123]
首先，热冲击测试在-40/+125℃下进行1000个循环，每个循环为30分钟，其对应于aec-q200的1级。在该测试中施加的温度变化如图7所示。如图7所示，一个循环包括在-40℃保持30分钟以及在+125℃保持30分钟，并且温度变化线性地进行5分钟。
[0124]
测试结果示于下表8中。
[0125]
[表8]
[0126]
[0127]
如表8所示，测试结果表明，磁导率降低是5.0％至8.2％，芯损耗(在100℃下)提高为0.8％至6.7％，而没有裂纹或破裂，因此满足aec-q200合格条件(即，在
±
15％以内)。
[0128]
接下来，对于半正弦波的冲击波形，以100g以下的冲击加速度进行了耐冲击性测试，在x、y、z轴中的每个轴的各+/-方向上进行三次，共计进行18次，进行6ms的时间。测试结果示于下表9中。
[0129]
[表9]
[0130][0131]
如表9所示，测试结果表明，磁导率降低是2.3％至4.5％，芯损耗(在100
°
c下)提高为2.4％，而没有裂纹或破裂，因此满足aec-q200合格条件。
[0132]
接下来，在以下条件下进行振动测试，所述条件包括：振动频率为振动加速度为5g，扫描时间为20分钟/扫描，对x、y和z轴中的每个轴的测试时间均为4小时，总时间为12小时。测试结果示于下表10中。
[0133]
[表10]
[0134][0135]
如表10所示，测试结果表明，磁导率降低是1.0％至2.7％，芯损耗(在100℃下)提高最大0.9％，而没有裂纹或破裂，因此满足aec-q200合格条件。
[0136]
另一方面，通过使用能够施加最大载荷为1kn(即，方向：压力)的utm ls1设备沿着环形芯的高度方向垂直向下施加载荷来进行强度测试。此时，施加的速度为30mm/min，施加的极限载荷为1000n。另外，在下表11中示出了在测试中使用的磁芯的规格。
[0137]
[表11]
[0138][0139]
对在表11所示的条件下的芯的强度测试的结果示于下表12中。
[0140]
[表12]
[0141]
周期数12345平均值测量值(n)890670770960830824
[0142]
参考表12，在总共5次测试中，引起断裂的载荷在670n至960n的范围内，并且其平均值为824n。在这些结果中，第四次测试的结果的原始数据示于图8中。
[0143]
根据至此描述的的实施例的磁芯的优异性能，即在诸如热冲击、抗冲击性、振动和强度等项目中的优异性能是由于由组分的后添加产生的晶界的组分的分布引起的，这不同于原料。将参考图9a至图9c对此进行描述。
[0144]
图9a示出了根据实施例的磁芯的钴和镍组分的分布，图9b示出了根据比较例的磁芯的钴和镍组分的分布，图9c示出了根据实施例的非磁性添加剂的其他组分的分布。
[0145]
图9a至图9c中的各图示出了使用扫描电子显微镜(sem)和能量色散x射线光谱法(eds)进行的在晶粒和与其相邻的晶界中的各组分材料的分布。另外，在比较例中，组分的组成比与根据一个实施例的磁芯的组分的组成比相同，但是通过在初始混合时将所有的组分添加在一起而不需要后添加来制造磁芯。
[0146]
首先，参考图9a和图9b，在根据实施例的磁芯中，钴和镍在晶界中以晶粒区域中的最大分布(即1wt％)的40％以上(即0.4wt％)的量存在，这意味着在晶界中的co和ni相对于晶粒的含量比为0.4以上。然而，在根据比较例的磁芯中，可以看出，晶界中的钴和镍的含量降低至0.3wt％。更具体地，当将根据实施例的晶界中的磁性添加剂的最低含量点(910)与根据比较例的晶界中的磁性添加剂的最低含量点920进行比较时，在根据实施例的晶界中的磁性添加剂的最低含量点(910)中，分布多了约0.04wt％至0.08wt％，即约4％至约8％的磁性添加剂(co，ni)。
[0147]
总之，在根据实施例的磁芯中，即使在晶界处，也分布了相当大量的钴和镍(对应于0.4wt％以上)，从而可以获得优异的热冲击和低温特性。另一方面，如图9c所示，非磁性添加剂，即诸如si、ca、ta、zr和v的成分主要存在于晶界中。具体地，晶粒区域中非磁性添加剂的含量沿距离从0开始增加的方向(即，沿相邻的晶粒方向)逐渐增加。如果假定对应区域中与非磁性添加剂的含量相对应的区域的尺寸为1，则与晶界的非磁性添加剂的含量相对应的区域的尺寸为9至10。因此，至少一个晶粒中的非磁性添加剂的总含量与位于该晶粒和在特定方向上与其相邻的另一晶粒之间的晶界中的非磁性添加剂的总含量之比为0.1以上。这些主要成分和添加剂的含量可以使用wdxrf(波长色散x射线荧光)设备来测量。
[0148]
每个实施例的描述可以应用于其他实施例，只要内容彼此不冲突即可。
[0149]
从以上描述显而易见的是，根据实施例的磁芯在晶界处具有改善的组成比，因此表现出优异的低温特性和热冲击特性。
[0150]
根据以上给出的描述，本文中可以实现的效果不限于上述效果，并且本文中未描述的其他效果对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
[0151]
尽管已经参考本公开的多个说明性实施例描述了实施例，但是应当理解，本领域技术人员可以设计出落入本公开原理的精神和范围内的许多其他修改和实施例。更具体地，在本公开内容、附图和所附权利要求的范围内的主题组合布置的组成部分和/或布置中，各种变化和修改是可能的。除了组成部分和/或布置的变化和修改之外，替代使用对本领域技术人员而言也是显而易见的。