[发明专利]软磁性材料和制造压粉体的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及软磁性材料以及制造压粉体的方法，更具体地说，本发明涉及含有多个铁颗粒的软磁性材料以及制造压粉体的方法。

背景技术

近年来，在电磁阀和电机的制造过程中，人们已经日益使用这样的压粉铁心来替代电磁钢板：该压粉铁心在较宽的频率范围内具有优异的磁性特征。例如，在日本未审查专利申请公开No.2002-246219(专利文献1)中公开了这种压粉铁心及其制造方法。根据专利文献1中公开的压粉铁心的制造方法，首先将磷酸盐膜覆盖的雾化铁粉与预定量的聚苯硫醚(PPS树脂)混合，然后将该混合物经过压制成型工艺。将所得压粉体在空气中、在320℃下加热1小时，然后在240℃下再加热1小时。然后冷却压粉体，从而制得压粉铁心。在机械部件和除了上述磁性部件之外的其它部件的制造过程中，也可以将通过对铁粉压制成型而获得的压粉体用作结构性材料。

专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2002-246219。

发明内容

本发明所要解决的问题

在所述压粉体的常规制造方法中，使用通过雾化法或还原法纯化的铁颗粒。在雾化法中，使用压缩气体或水喷出铁溶液，然后使所得铁粉经过粉碎、分级和其它工艺，从而制得铁颗粒。另一方面，在还原法中，使用焦炭来还原铁矿石和轧制铁鳞，然后在氢气气氛下进行加热，从而制得铁颗粒。因此，使用这些方法纯化的铁颗粒在其制造工艺中被快速冷却。这导致在铁颗粒内部产生严重的变形或极端的应力，进而增加了所得铁颗粒的硬度。这就是为什么在压粉体的实际制造工艺中使用维氏硬度HV为约800到1100的铁颗粒的原因。

压粉体通过在压制成型工艺中铁颗粒的塑性变形而使铁颗粒纠结来获得完整性。在烧结的压粉体中，通过在烧结工艺中颗粒间形成的金属结合及分散而使得完整性得到相对提高，但是在压粉体(特别是压粉铁心)中，加热工艺中使用的加热温度很低，使得颗粒间的烧结难以发生，因此颗粒间的结合强度是不够的。因此，在压制成型工艺中需要铁颗粒更复杂的纠结来制造具有高度的完整性的压粉体。

然而，如上所述，在压粉体的制造中所使用的铁颗粒的硬度较高。这种较高的硬度使压制成型工艺中铁颗粒的塑性变形难以发生，由此使铁颗粒难以纠结。这导致压粉体不具有足够的完整性，并由此引起一些问题，例如，铁颗粒从压粉体的表面上脱落，以及在切削工艺中和其它工艺中发生的压粉体的损坏。

因此，本发明的目的是解决上述问题并提供用于制造具有高度的完整性的压粉体的软磁性材料，以及制造这种压粉体的方法。

解决问题的手段

一种提高压粉体(通过对铁颗粒压制成型而制造)的完整性的可行的方法是，提高构成各个压粉体的铁颗粒本身的硬度和完整性。然而，本发明人进行了广泛的研究，发现降低铁颗粒的硬度反而可以有效地提高压粉体的完整性。基于这些发现，本发明人完成了本发明(如下所述)。

根据本发明的软磁性材料是在制造压粉体中使用的软磁性材料。这种软磁性材料包含多个维氏硬度HV低于800的铁颗粒。应该注意的是，本文所述的铁颗粒是包含纯度为95％到100％的铁的颗粒。

在具有上述构造的软磁性材料中，铁颗粒的维氏硬度HV低于800，因此在制造压粉体的压制成型工艺中容易发生塑性变形。这样能够使铁颗粒以颗粒被复杂地纠结的方式被压制成型，从而形成了具有高度的完整性的压粉体。

铁颗粒优选满足α/β≥2.5的关系，其中α表示通过气体吸附测定法(布鲁诺-埃梅特-特勒(Brunauer-Emmett-Teller)(BET)法)测量的铁颗粒的比表面积，β表示由平均粒径(通过激光衍射/散射法测量)计算所得的铁颗粒的表观比表面积。在这种构造中的软磁性材料中，铁颗粒的实际比表面积α与表观比表面积β之比被限定为2.5或更高，因此铁颗粒的表面具有较大的凸起和凹陷部分。结果，铁颗粒在用于制造压粉体的压制成型工艺中更复杂地纠结，由此所得压粉体的完整性得到进一步提高。

更优选的是，铁颗粒的维氏硬度HV为700或更低，并且满足α/β≥3.0的关系。在具有这种构造的软磁性材料中，上述效果被增强。

软磁性材料还包含覆盖铁颗粒表面的绝缘膜。在具有这种构造的软磁性材料中，存在于相邻的铁颗粒之间的间隙中的绝缘膜显著地抑制了被加工成压粉体的铁颗粒之间金属结合。此外，绝缘膜的润滑性使铁颗粒在用于制造压粉体的压制成型工艺中彼此间难以复杂地接合。结果，制造具有高度的完整性的压粉体变得困难。因此，本发明适用于这种包含绝缘膜的软磁性材料的制造工艺中。