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
【技术领域】
[0001] 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，RapidSolidificationProcess)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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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，MolyPermallyPowder)"）、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。
[0005] 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（airgap)，从而将在高频率中使急剧增加的祸流损耗（eddycurrentloss)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lOOKHz~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（％U:percentpermeability)来评 价直流重叠特性。
[0006] 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。
[0007] 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（107~140ym)达到35~45%、使-140~+200网眼通过百 分比（74~107ym)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。
[0008] 然而，在上述特许中采用的粒度分布中回升至100ym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l〇〇〇mW/Cm3以下 (参照韩国特许第10-0545849号的表1)。
[0009]另一方面，若粉末的尺寸极小的微粉占据相对较多的比率，则存在增加磁滞损耗 的问题，因此并不优选。一般情况下，磁芯损耗（coreloss)可分为磁滞损耗和涡流损耗， 磁滞损耗表示与滞后曲线的面积相对应的损失，涡流损耗表示基于通过感应电动势来产生 的涡流的电力损耗。这种涡流损耗表示为，
[0010]
[0011] B=磁通密度（Fluxdensity)，f=频率（Frequency)，d=厚度（thickness)。
[0012] 从而可知磁芯内部的粒子厚度（直径）的平方成比例。因此，若在整体上减小粉 末的粒度，则可期待涡流损耗的减少，但相反，因磁导率的减少和滞后曲线的He增加而使 磁滞损失增加，从而需要有限地使用低于50ym的微细粉末的含量。
[0013] 进而，目前由服务器个人计算机（PC)、通讯电源（TelecomPower)等主导切换电 源装置产业，主要制造商为IBM、DELL、HP等，根据个人计算机的大容量化、高级化及超薄 化，在电源装置的设计规格方面也发生巨大变化。首先，中央处理器（CPU)规格实现高频率 化、大电流化，以此，电源的稳定性供给成为焦点。并且，随着个人计算机的多功能化，电源 装置的容量增加，以此，义务性地采取力率改善电路的，且为了使力率改善电路的电源装置 的体积增加最小化，要求大电流稳定性、频率稳定性、低损耗粉末磁芯作为高性能的功率因 数校正（PFC)用扼流圈。为了满足这种现实性要求，有必要按市场的要求水准来改善在上 述韩国特许第10-0545849号中提出的利用铁类非晶质粉末的软磁磁芯的磁特性。
[0014] 本发明人对在如上所述的背景中对Fe类非晶质软磁磁芯的制备方法进行了研 宄，结果发现可有效控制构成软磁磁芯的粉末的粒度分布来实现最优化，由此可以增加磁 芯成型体的成型密度，在大电流中提高直流重叠特性，改善磁芯损失特性，最终完成了本发 明。
【发明内容】
[0015] 技术问题
[0016] 因此，本发明的目的在于，提供为了利用通过快速凝固方法制备的Fe类非晶质金 属带来制备具有优秀直流重叠特性的非晶质软磁磁芯而均匀地分布气隙且具有优秀成型 性的粒度分布结构，由此可以提高大电流直流重叠特性及改善磁芯损耗特性的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。
[0017] 解决问题的手段
[0018] 为了实现这种目的，根据本发明，提供非晶质软磁磁芯的制备方法，其特征在于， 包括：对通过快速凝固方法制备的Fe类非晶质金属带进行预热处理的步骤；对上述非晶 质金属带进行粉碎来得到非晶质金属粉末的步骤；以及在对上述非晶质金属粉末进行分级 后，以使粒度分布达到75~100ym: 10~85重量百分比、50~75ym: 10~70重量百分 比、5~50ym:5~20重量百分比的方式对非晶质金属粉末进行混合来得到混合粉末的步 骤。
[0019] 根据上述本发明，优选地，上述非晶质金属粉末用作制备直流重叠特性优秀的软 磁磁芯的原料。
[0020] 并且，根据本发明，提供非晶质软磁磁芯的制备方法，包括：对通过快速凝固方法 制备的Fe类非晶质金属带进行预热处理的步骤；对上述非晶质金属带进行粉碎来得到非 晶质金属粉末的步骤；在对上述非晶质金属粉末进行分级之后，以使粒度分