[发明专利]磁芯的制造方法及热处理方法

说明书

本发明涉及具有极恒定的导磁率的磁芯的制造方法，该磁芯用作滤除叠加在直流电流上的平稳脉动分量的噪声滤波器的磁芯或作常规使用噪声滤波器的磁芯，如用于有源滤波器或高频变压器。本发明还涉及制造方法应用的有效技术。

噪声滤波器或高频变压器用的扼流线圈这类产品中的磁芯，要求具有基本恒定的导磁率，这就是说，导磁率与磁场强度H不能密切相关，但保持基本恒定。为实现恒定的导磁率，在用非晶合金制成的所说的非晶形磁芯中，用铁基非晶合金薄带(以下称作非晶带或磁带)按所需的匝数卷绕成所说的非晶磁芯，经过热处理，并用环氧树脂一类的粘合剂浸渍，固化以后，安置了使磁通路断开的气隙部分，能实现恒定的导磁率。

由于希望在不久的将来这类扼流线圈能在几百千赫或更高的高频率范围内使用，因此在这样的高频范围内必须减小磁芯所产生的热量，也就是说，磁芯的损耗应尽可能低。

考虑到上述的情况，已制成的带有上述气隙的磁芯存在的问题是，由于绝缘破坏使磁芯损耗明显增大，或像在切割面磁芯损耗明显增大。此外，在浸渍环氧树脂时或在环氧树脂固化时会产生压应力，且在切割时会出现加工变形。

如上所述，只要不形成气隙。多种技术可能实现恒定的导磁率。

由A.Datta等人进行的早期研究中表明，该文发表在1981年出版的“Proc.4th Int.Conf.on Rapidly Metals”(PP1007～1010)，热处理后α-铁晶粒淀积在非晶带表面附近，提供恒定导磁率。

此后，日本专利公开说明书63-24016提出，在低于结晶温度下进行10小时以上的低温处理，并稳定地抑制在表面上结晶化来实现恒定导磁率。

然而，上述的现有技术中，由于具有指定的恒定导磁率的磁芯是用在非晶带表面淀积晶粒的方法获得的，因此，在热处理中甚至有轻微的温度变化也会引起导磁率波动，并且会出现不能大量提供质量稳定的产品问题。

另一方面，为了在非晶带表面结晶化，Morita在J.Japan.Inst.Metals.Vol.52，No.4，(1988).PP420-427中报道说，他发现在非晶带(铁-硼-硅系)的邻近表面层处出现结晶的现象。然而，如果热处理气氛中含有水分，则磁芯损耗变坏。

根据他的报道，当Fe_78.5B₁₃Si_8.5非晶合金带在温度为673K，在氩气(Ar)、氮气(N₂)、干燥氢气(H₂)和氮气加氧(N₂+O₂)的气氛中退火处理后，磁芯损耗被改善，且磁芯损耗值之间基本没有差别。但当非晶合金带在潮湿的氢气(H₂)气氛中在323K(50℃)的露点温度下退火处理后，磁芯损耗变坏。然而，文章没有说到关于为实现恒定的导磁率所用的热处理方法。

顺便说及，非晶带的恒定导磁率与退火条件密切相关，也就是说，正如上述的磁芯制造工艺中热处理温度与恒定导磁率密切相关，并且，为获得恒定导磁率必须严格控制热处理的温度。然而，已经知道无论怎样严格控制热处理条件，也未必总是能获得具有指定的恒定导磁率的磁芯。

本发明人认为，造成这种现象的原因是由于材料决定的磁带(非晶带)的特性分散(也就是说组分的分散)。

图1表示的是热处理温度与14个样品(R₁-R₁₄)的导磁率之间的关系，样品是从许多不同的磁带坯料中任选出来的。图中，热处理是在空气中热处理2小时。

导磁率的测试条件是100KHz交流磁场5mOe(毫奥斯特)和直流磁场O奥斯特，用Hewlett Packard公司制造的HP4280A和HP4281A型精密LCR(电感电容电阻)测定计测试。

导磁率与恒定导磁率之间的关系如图2所示，也就是说，图2示出了导磁率随各个热处理温度中直流叠加磁场的增大所起的变化。

正如所描绘的，以指定的恒定导磁率为基准，用增加直流叠加磁场的方法，例如用粉末型平滑扼流圈，可以使导磁率不急剧降低。

正如从图2中看到的，叠加直流磁场下的导磁率，即恒定导磁率可以用只测量不加磁场O Oe(O奥斯特)的导磁率来测定。

此外，在不加磁场O Oe(O奥斯特)状态下降低导磁率，自然能够获得恒定导磁率。