[发明专利]软磁性材料、压粉铁心、软磁性材料的制造方法以及压粉铁心的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及软磁性材料、压粉铁心、软磁性材料的制造方法和压粉铁心的制造方法。

背景技术

在具有电磁阀、电机或电源电路的电气装置中使用电磁钢板作为软磁性部件。在软磁性部件中，需要具有这样的磁性特征：通过施加小的磁场可以获得大的磁通密度，以及对于外部对磁场所产生的变化能够做出灵敏的反应。

当在交流磁场中使用这种软磁性部件时，产生称为铁耗的能量损耗。这种铁耗可由磁滞损耗和涡流损耗之和来表示。磁滞损耗等于改变软磁性部件的磁通密度所需的能量。由于磁滞损耗与工作频率成正比，因此其主要在小于或等于1kHz的低频范围内占主导地位。另外，本文中所称的涡流损耗是主要在软磁性部件中由涡流流动所产生的能量损耗。由于涡流损耗与工作频率的平方成正比，因此其主要在大于或等于1kHz的高频范围内占主导地位。

对于软磁性部件来说，需要具有使这种铁耗的产生得以减少的磁性特征。为了实现这一目的，需要使磁导率μ、饱和磁通密度BS和电阻率ρ变大，并使软磁性部件的矫顽磁力Hc变小。

近年来由于装置向高输出和高效率的方向制造，随之工作频率也向更高的频率发展，所以其涡流损耗比电磁钢板的涡流损耗要小的压粉铁心引起了人们的关注。这种压粉铁心由多个复合磁性颗粒制成，并且所述复合磁性颗粒包含金属磁性颗粒和涂敷在该金属磁性颗粒表面上的绝缘膜。

为了降低压粉铁心的铁耗中的磁滞损耗，可以通过除去金属磁性 颗粒中的畸变和位错并使磁畴壁容易移动来使压粉铁心的矫顽磁力Hc变小。为了充分地除去金属磁性颗粒中的畸变和位错，需要在400℃或更高的高温下、优选在550℃或更高的高温下、更优选在650℃或更高的高温下，对模制成型的压粉铁心进行热处理。

但是，绝缘膜是由对粉末(该粉末是通过磷化处理等而获得的)具有高附着性的、并富有弹性的磷酸铁非晶体化合物制成的，由于需要其对于模制成型时的粉末变形具有跟随性，所以不能获得充分的高温稳定性。换言之，当在高温(例如400℃或更高)下对压粉铁心进行热处理时，由于金属磁性颗粒的构成金属元素扩散并侵入到(例如)非晶体部分中，因此破坏了绝缘性。因此，在欲通过高温热处理来降低磁滞损耗时，压粉铁心的电阻率ρ减小，并存在涡流损耗变大的问题。近年来，人们要求使电气装置小型化且高效化以及要求电气装置具有高输出性，为了满足这些要求，需要在更高的频率范围内使用电气装置。如果在高频率范围内涡流损耗变大，这将阻碍使电气装置小型化和高效化以及使电气装置具有高输出性。

因此，一种可以提高绝缘膜的高温稳定性的技术在(例如)日本专利公开No.2003-272911(专利文献1)中有所批露。在上述专利文献1中，批露了由具有磷酸铝绝缘膜(其具有高温稳定性)的复合磁性颗粒制成的软磁性材料。在上述专利文献1中，软磁性材料是通过下述方法制造的。首先，将含有磷酸盐(包括磷酸铝)和重铬酸盐(包括重铬酸钾)的绝缘涂料溶液喷到铁粉上。然后，将喷有绝缘涂料溶液的铁粉在300℃下保持30分钟，随后在100℃下保持60分钟。通过所述操作使在铁粉上所形成的绝缘膜干燥。然后，将其上形成有绝缘膜的铁粉压制成型，在压制成型后进行热处理，由此制得软磁性材料。

专利文献1：日本专利公开No.2003-272911

发明内容

本发明所要解决的问题

然而，在上述专利文献1所批露的技术中，绝缘膜具有磷酸盐非 晶体结构(-O-P-O-)和铬酸盐非晶体结构(-O-Cr-O-)作为基础结构，并且通过阳离子元素(例如铝或钾)键合。在这种非晶体材料中，阳离子元素的键数(氧化数、共价键的价数)越多，就可以使基础结构(例如富有弹性的磷酸盐)的密度越高。但是，在上述专利文献1所批露的技术(其中阳离子元素为铝(三价)和钾(一价))中，价数相对较低，并且该技术存在着绝缘膜的弹性不高的缺点。结果，涡流损耗增加，并存在铁耗增加的问题。

因此，为了解决上述问题提出本发明。本发明的目的是提供能够降低铁耗的软磁性材料和压粉铁心，以及该软磁性材料的制造方法和该压粉铁心的制造方法。

解决问题的手段