軟磁性材料及其制造方法

專利名稱：軟磁性材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在含有鐵的軟磁性粉末的表面和界面形成絕緣覆膜的軟磁性材料的 制造方法，特別是涉及絕緣覆膜的形成技術(shù)的改良。
背景技術(shù)：
在馬達(dá)和變壓器等電磁部件中使用軟磁性材料。圖9、10是用于說明現(xiàn)有軟磁性 材料的制造方法的圖，圖9是表示制造工序的圖，圖10是表示各工序中的生成物的示意性 構(gòu)成的圖。需要說明的是，圖10(A)、(B)中，為了方便僅記載了軟磁性粉末的一個顆粒。 現(xiàn)有軟磁性材料的制造方法中，如圖10(A)所示那樣，準(zhǔn)備含有鐵的軟磁性粉末101(步驟 Si)，如圖10 (B)所示的那樣，在軟磁性粉末101的表面形成絕緣覆膜102 (步驟S》。接著， 如圖10(C)所示的那樣，在模具內(nèi)(省略圖示)將該軟磁性粉末101擠壓成型，由此制作成 型體103 (步驟S3)。接下來，通過對該成型體103進(jìn)行熱處理，來除去擠壓成型時產(chǎn)生的成型體103的 應(yīng)變(歪& )(步驟S4)。經(jīng)如上步驟，制造出對軟磁性粉末的表面和界面實(shí)施了絕緣被覆 處理的軟磁性材料。需要說明的是，將在熱處理后形成有絕緣覆膜102的軟磁性粉末101 與空隙相接的部分(例如，圖10(C)中，符號101S)定義為軟磁性粉末101的表面，將熱處 理后形成有絕緣覆膜102的軟磁性粉末101彼此相接的部分(通過熱處理而化學(xué)結(jié)合的部 分，例如圖10(c)中，符號1011)定義為軟磁性粉末101的界面。軟磁性金屬粉末101的表面和界面的絕緣覆膜102是為了提高電磁部件的磁特性 而形成的。具體地說，絕緣覆膜102抑制通過交流磁場時產(chǎn)生渦電流，從而提高了電磁部件 的效率。在軟磁性材料的制造方法中，為了有效地進(jìn)行應(yīng)變的除去，希望在高溫下進(jìn)行上述 熱處理，因此作為絕緣覆膜，不使用耐火性較差的樹脂等，而使用金屬氧化物等無機(jī)質(zhì)的絕 緣覆膜。作為這樣的金屬氧化物，例如，有包含從氧化鋁、氧化鋯和二氧化硅組成的組中選 擇的至少一種的金屬氧化物(參照日本特開2005-79511號公報)。

發(fā)明內(nèi)容
但是，金屬氧化物等無機(jī)質(zhì)的絕緣覆膜較硬，因此存在如下問題。圖11表示軟磁 性材料的制造方法的擠壓成型工序，(A)為側(cè)截面圖，(B)為(A)的構(gòu)成簡化的放大圖。需 要說明的是，圖Il(B)中，為了方便僅記載了成型體的一個顆粒。如圖11㈧所示那樣，通 過擠壓成型制作的成型體103的密度較低，因此軟磁性材料的磁特性降低。并且，如圖11⑶所示的那樣，成型時絕緣覆膜102易出現(xiàn)裂紋C等損傷，因此軟 磁性材料的渦電流損失增大，磁特性進(jìn)一步降低。此外，這樣的成型體103的強(qiáng)度降低，因 此在成型后的工序中，易發(fā)生破碎等損傷，處理性較差，所以軟磁性材料的生產(chǎn)率降低。需 要說明的是，圖11的符號D1、D2表示模具的上模、下模。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種軟磁性材料的制造方法，該制造方法能夠?qū)崿F(xiàn) 生產(chǎn)率的提高，并且能夠同時實(shí)現(xiàn)高電阻化和磁特性的提高。
本發(fā)明的第1軟磁性材料是通過軟磁性粉末的成型而制作出的，該軟磁性粉末含 有鐵且在表面形成有絕緣覆膜，該軟磁性材料的特征在于，絕緣覆膜是由以金屬與硅形成 的氧化物構(gòu)成的絕緣覆膜，或者是由以半金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成的絕緣覆膜。本發(fā)明的第2軟磁性材料是通過軟磁性粉末的成型而制作出的，該軟磁性粉末含 有鐵且在表面形成有絕緣覆膜，該軟磁性材料的特征在于，絕緣覆膜是從軟磁性粉末的表 面起依次形成第1絕緣覆膜和第2絕緣覆膜而構(gòu)成的，所述第1絕緣覆膜是由金屬的氧化 物或者半金屬的氧化物構(gòu)成的，所述第2絕緣覆膜是由以金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成的或 者由以半金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成的。本發(fā)明的軟磁性材料的第1制造方法的特征在于，在含有鐵和氧的軟磁性粉末的 表面形成由金屬或者半金屬構(gòu)成的覆膜；通過對形成有覆膜的軟磁性粉末進(jìn)行擠壓成型， 來制作該軟磁性粉末的成型體；通過對成型體進(jìn)行熱處理，來對構(gòu)成該成型體的覆膜進(jìn)行 氧化，從而形成絕緣覆膜。本發(fā)明的軟磁性材料的第1制造方法的特征在于，在含有鐵和氧的軟磁性粉末的 表面形成由金屬或者半金屬構(gòu)成的覆膜；通過對形成有覆膜的軟磁性粉末進(jìn)行擠壓成型， 來制作該軟磁性粉末的成型體；通過對成型體進(jìn)行熱處理，來對構(gòu)成該成型體的軟磁性粉 末的表面和界面的覆膜進(jìn)行氧化，從而形成絕緣覆膜。需要說明的是，將熱處理后形成有絕 緣覆膜的軟磁性粉末與空隙相接的部分定義為表面，將熱處理后形成有絕緣覆膜的軟磁性 粉末彼此相接的部分(通過熱處理而化學(xué)結(jié)合的部分)定義為界面，以下的記述中基于該 定義來描述。在本發(fā)明的軟磁性材料的第1制造方法中，在含有鐵和氧的軟磁性粉末的表面形 成覆膜，對該軟磁性粉末進(jìn)行了擠壓成型。此處，在軟磁性粉末的表面形成的覆膜是由金屬 和/或半金屬構(gòu)成的延展性較大的金屬膜或者半金屬膜，因此該覆膜能夠跟隨軟磁性粉末 的塑性變形。由此，能夠提高通過擠壓成型制作的成型體的密度，且能夠防止在覆膜上出現(xiàn) 裂紋等損傷。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)磁特性的提高。并且，由于能夠使成型體的強(qiáng)度提高，因此能 夠使成型后的工序中的處理性提高，其結(jié)果可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率的提高。此外，通過對這樣的成型體進(jìn)行熱處理，來對構(gòu)成成型體的軟磁性粉末的表面和 界面的覆膜進(jìn)行氧化，形成了氧化膜作為絕緣覆膜。在這樣的氧化膜形成中，軟磁性粉末的 表面和界面的覆膜與軟磁性粉末中的氧發(fā)生了反應(yīng)。此處，覆膜無上述那樣的損傷，因此該 氧化膜的絕緣性良好。從而，能夠防止渦電流損失的發(fā)生，因此能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)磁特性的提 高。并且，與氧化物相互之間的情況相比，金屬相互之間、半金屬相互之間以及金屬和半金 屬相互之間在更低溫度就開始結(jié)合，隨著該結(jié)合反應(yīng)的進(jìn)行，覆膜變化為氧化膜，因此能夠 進(jìn)一步使強(qiáng)度提高，其結(jié)果，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械特性的提高。此外，不需要如現(xiàn)有技術(shù)那 樣將非磁性元素或其化合物較厚地涂布來作為絕緣覆膜以及在絕緣覆膜中添加非磁性元 素或其化合物，與絕緣覆膜的總膜厚同等的現(xiàn)有軟磁性材料相比較，能夠更良好地獲得上 述那樣的效果。如此，能夠同時實(shí)現(xiàn)高電阻化、磁特性、機(jī)械特性的提高。本發(fā)明的軟磁性材料的第2制造方法、第3制造方法如下在上述第1制造方法 中，在覆膜的表面形成含有硅的含硅膜，通過在成型后進(jìn)行熱處理，來對構(gòu)成該成型體的覆 膜和含硅膜進(jìn)行氧化，從而形成絕緣覆膜。這種情況下，第2制造方法中，作為絕緣覆膜，得 到本發(fā)明的第1軟磁性材料的絕緣覆膜(由以金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成的絕緣覆膜或者由以半金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成的絕緣覆膜)。第3制造方法中，作為絕緣覆膜，得到本 發(fā)明的第2軟磁性材料的絕緣覆膜(由第1絕緣覆膜和第2絕緣覆膜構(gòu)成的絕緣覆膜，該 第1絕緣覆膜由金屬的氧化物或者半金屬的氧化物構(gòu)成，該第2絕緣覆膜由以金屬與硅形 成的氧化物構(gòu)成或者由以半金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成)。S卩，本發(fā)明的軟磁性材料的第2制造方法的特征在于，在含有鐵和氧的軟磁性粉 末的表面形成由金屬或者半金屬構(gòu)成的覆膜；在覆膜的表面形成含有硅的含硅膜；通過對 形成有覆膜和含硅膜的軟磁性粉末進(jìn)行擠壓成型，來制作該軟磁性粉末的成型體；通過對 成型體進(jìn)行熱處理，來對構(gòu)成該成型體的覆膜和含硅膜進(jìn)行氧化，從而形成絕緣覆膜，絕緣 覆膜為由以金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成的絕緣覆膜或者為由以半金屬與硅形成的氧化物 構(gòu)成的絕緣覆膜。本發(fā)明的軟磁性材料的第3制造方法的特征在于，在含有鐵和氧的軟磁性粉末的 表面形成由金屬或者半金屬構(gòu)成的覆膜，在覆膜的表面形成含有硅的含硅膜；通過對形成 有覆膜和含硅膜的軟磁性粉末進(jìn)行擠壓成型，來制作該軟磁性粉末的成型體；通過對成型 體進(jìn)行熱處理，來對構(gòu)成該成型體的覆膜和含硅膜進(jìn)行氧化，從而形成絕緣覆膜，絕緣覆膜 是在軟磁性粉末的表面依次形成第1絕緣覆膜和第2絕緣覆膜而構(gòu)成的，所述第1絕緣覆 膜是由金屬的氧化物或者半金屬的氧化物構(gòu)成的，第2絕緣覆膜是由以金屬與硅形成的氧 化物構(gòu)成的或者由以半金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成的。本發(fā)明的軟磁性材料的第2制造方法、第3制造方法中，除上述第1制造方法的效 果以外，還可以得到如下效果。軟磁性粉末的表面存在未被覆有覆膜的部分的情況下，可利 用含硅膜被覆該部分，因此能夠充分地向軟磁性粉末的整個表面進(jìn)行被覆。與上述覆膜同 樣，這樣的含硅膜的延展性較大，因此在擠壓成型時，該含硅膜能夠跟隨軟磁性粉末的塑性 變形。其結(jié)果，能夠更良好地得到第1制造方法中的擠壓成型后的效果(磁特性和生產(chǎn)率 的提高)。并且，利用對成型體的熱處理，能夠在軟磁性粉末的整個表面充分地形成絕緣覆 膜，因此能夠更良好地得到第1制造方法中的熱處理后的效果(磁特性和生產(chǎn)率的提高)。 這種情況下，由于可在高溫下長時間地進(jìn)行熱處理，因此能夠增強(qiáng)顆粒間的結(jié)合，能夠更良 好地得到上述效果。另外，即使少量的覆膜，也能夠通過利用含硅膜進(jìn)行的被覆而得到上述 效果，因此能夠降低覆膜的材料量，其結(jié)果，能夠降低制造成本。與絕緣覆膜的總膜厚同等 的現(xiàn)有軟磁性材料相比較，能夠更良好地得到上述那樣的效果。如此，能夠同時實(shí)現(xiàn)高電阻 化、磁特性、機(jī)械特性的提高。特別是，當(dāng)使用Al (鋁)作為構(gòu)成覆膜的金屬時，熱處理后形成的第2制造方法的 絕緣覆膜和第3制造方法的第2絕緣覆膜變?yōu)殇X-硅氧化物，因此絕緣性變得更良好。從 而，能夠防止渦電流損失的發(fā)生，因此能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)磁特性的提高。并且，能夠進(jìn)一步使 強(qiáng)度提高，其結(jié)果，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械特性的提高。本發(fā)明的軟磁性材料及其制造方法可使用各種構(gòu)成。例如，覆膜的金屬和半金屬 的氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能的絕對值大于鐵氧化物是適合的。這種方式中，金屬和半金屬 在熱處理中能夠?qū)⒃诤需F和氧的軟磁性粉末中的氧還原，因此能夠容易地形成氧化膜。根據(jù)本發(fā)明的軟磁性材料的第1制造方法，對含有鐵和氧并且在表面形成有金屬 膜或者半金屬膜的覆膜的軟磁性粉末進(jìn)行擠壓成型，并通過對該成型體進(jìn)行熱處理，來對軟磁性粉末的表面和界面的覆膜進(jìn)行氧化，從而形成了氧化膜作為絕緣覆膜，因此能夠?qū)?現(xiàn)高密度化、強(qiáng)度提高和防止氧化膜的損傷發(fā)生。其結(jié)果，能夠同時實(shí)現(xiàn)高電阻化、磁特性、 機(jī)械特性的提高。根據(jù)本發(fā)明的第1軟磁性材料或者第2制造方法，在覆膜的表面形成了含有硅的 含硅膜，因此能夠更良好地得到第1制造方法中獲得的效果。根據(jù)本發(fā)明的第2軟磁性材料或者第3制造方法，在覆膜的表面形成了含有硅的 含硅膜，因此能夠更良好地得到第1制造方法中獲得的效果。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的軟磁性材料的制造方法的工序圖。圖2是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的軟磁性材料的制造方法的各工序中的生成物 的示意性構(gòu)成的圖。圖3表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的軟磁性材料的制造方法的擠壓成型工序，(A)是 側(cè)截面圖；(B)是(A)的構(gòu)成簡化的放大圖。圖4是表示粉體濺射裝置的構(gòu)成的一例的示意性側(cè)截面圖，該粉體濺射裝置是在 本發(fā)明的實(shí)施方式的軟磁性材料的制造方法的濺射中使用的粉體濺射裝置。圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的軟磁性材料的制造方法的工序圖。圖6是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的軟磁性材料的制造方法的各工序中的生成物 的示意性構(gòu)成的圖。圖7是表示緊接著圖6之后的工序中的生成物的示意性構(gòu)成的圖。圖8是表示緊接著圖6之后的工序中的生成物的變形例的示意性構(gòu)成的圖。圖9是表示現(xiàn)有軟磁性材料的制造方法的工序圖。圖10是表示現(xiàn)有軟磁性材料的制造方法的各工序中的生成物的示意性構(gòu)成的 圖。圖11表示現(xiàn)有軟磁性材料的制造方法的擠壓成型工序；㈧是側(cè)截面圖；⑶是 (A)的構(gòu)成簡化的放大圖。符號的說明1...軟磁性粉末、2...氧化膜、3...覆膜(金屬膜或者半金屬膜)、4、14...成型 體、5、15A...絕緣覆膜、15B...絕緣覆膜(第1絕緣覆膜)、15C...絕緣覆膜(第2絕緣覆 膜)、6、16···軟磁性材料、13...含硅膜
具體實(shí)施例方式(1)第1實(shí)施方式下文中，參考附圖對本發(fā)明的第1實(shí)施方式(軟磁性材料的第1制造方法的實(shí)施 方式)進(jìn)行說明。圖1、2是用于說明第1實(shí)施方式的軟磁性材料的制造方法的圖，圖1是 表示制造工序的圖，圖2是表示各工序中的生成物的示意性構(gòu)成的圖。圖2(A)、(B)中僅記 載了軟磁性粉末的一個顆粒。首先，如圖2(A)所示的那樣，準(zhǔn)備含有狗(鐵)和氧的軟磁性粉末1(步驟S101)。 具體地說，在軟磁性粉末1的表面形成了由氧化鐵構(gòu)成的氧化膜2。作為軟磁性粉末1的材料，使用例如純 Fe、Fe-Ni、Fe-Si、Fe-Co, Fe-Al-Si。接著，如圖2(B)所示的那樣，在軟磁性粉末1的表面形成金屬膜或者半金屬膜即 覆膜3 (步驟S102)。覆膜3是由金屬或者半金屬構(gòu)成的覆膜，作為其材料，例如，使用其氧 化物的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能的絕對值大于鐵氧化物的材料。具體地說，使用Al (鋁)、Si (硅)、 Mg(鎂)、Nb(鈮)、Li(鋰)、Gd(釓)、Y(釔)、Pr(鐠)、La(鑭)、Nd(釹)。對覆膜 3 的膜 厚沒有特別限定，但是Inm 10 μ m是合適的。當(dāng)覆膜3的膜厚小于Inm時，利用下述熱處 理對覆膜3進(jìn)行氧化，形成氧化膜作為絕緣覆膜5時，絕緣效果減小。另一方面，在覆膜3 的膜厚大于10 μ m的情況下，當(dāng)形成絕緣覆膜5時，磁導(dǎo)率大大降低，因此實(shí)用性喪失。在覆膜3的形成中使用例如圖4所示的粉體濺射裝置200。粉體濺射裝置200具 備利用真空泵(省略圖示)使內(nèi)部為真空氣氛的外殼201，在其內(nèi)部設(shè)有可按預(yù)定方向(例 如圖的右側(cè)的箭頭方向)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)滾筒202。在旋轉(zhuǎn)滾筒202的內(nèi)部配置有覆膜3的材 料的靶材203，并使該靶材203與供給軟磁性粉末1的旋轉(zhuǎn)滾筒202的底部上面相向。軟磁 性粉末1由試樣盒204供給。這樣的粉體濺射裝置200中，通過對靶材203施加高電壓，使離子化的稀有氣體元 素或氮與靶材203碰撞。這樣一來，從靶材203的表面飛濺出的原子到達(dá)旋轉(zhuǎn)滾筒202的 底部上面的軟磁性粉末1，在軟磁性粉末1表面形成覆膜3。此處，通過使旋轉(zhuǎn)滾筒202旋 轉(zhuǎn)，使軟磁性粉末1流動，因此覆膜3的形成在軟磁性粉末1的粉末顆粒的整個表面進(jìn)行。覆膜3的形成方法并不限定為如上述那樣的濺射，可以進(jìn)行各種變形。例如，還可 以使用熱蒸鍍或離子鍍等氣相成膜法、鍍覆等濕式成膜法、熱分解或氣相還原等化學(xué)氣相 法、機(jī)械融合法或混成(>、^寸'J ^ ^3 > )法等機(jī)械成膜法等，來代替濺射。接下來，如圖2(C)所示的那樣，在模具內(nèi)(省略圖示)對在表面形成了覆膜3的 軟磁性粉末1進(jìn)行擠壓成型，由此制作成型體4(步驟S103)。對成型壓力沒有特別限定，然 而成型壓力設(shè)定為IOOMPa 2500MPa是合適的。當(dāng)成型壓力小于IOOMPa時，成型體4的 密度不會提高，磁特性不會變得良好。另一方面，當(dāng)成型壓力大于2500MPa時，模具的壽命 縮短，導(dǎo)致成本增大或生產(chǎn)率降低，因此并不實(shí)用。對成型溫度沒有特別限定。例如，不僅 可以為常溫，還可以是提高了溫度的溫?zé)?。另外，擠壓成型時的潤滑劑根據(jù)需要而使用。在這樣的擠壓成型中，形成在軟磁性粉末1的表面的覆膜3的延展性較大，因此覆 膜3能夠跟隨軟磁性粉末1的塑性變形。由此，如圖3(A)所示的那樣，能夠提高通過擠壓 成型制作的成型體4的密度，并且如圖3 (B)所示的那樣，能夠防止在覆膜3上出現(xiàn)裂紋等 損傷。接下來，通過對成型體4進(jìn)行熱處理，除去擠壓成型時產(chǎn)生的成型體4的應(yīng)變，同 時對構(gòu)成成型體4的軟磁性粉末1的表面IS和界面II的覆膜3進(jìn)行氧化，從而形成氧化 膜作為絕緣覆膜5 (步驟S104)。這樣的絕緣覆膜5的形成中，覆膜3與軟磁性粉末1中的 構(gòu)成氧化膜2的氧化鐵中的氧發(fā)生了反應(yīng)。作為熱處理的氣氛，并無特別限定，例如可以使 用真空氣氛、大氣氣氛、氬氣或者氮?dú)?。對熱處理溫度無特別限定，400°C以上是合適的。如 果小于400°C，則無法充分地除去成型時產(chǎn)生的應(yīng)變。對于這樣的熱處理而言，如上所述，軟磁性粉末1表面的覆膜3無損傷，因此絕緣 覆膜5的絕緣性良好。與氧化物相互之間的情況相比，金屬相互之間、半金屬相互之間以及 金屬和半金屬相互之間在更低溫度開始結(jié)合，隨著該結(jié)合反應(yīng)的進(jìn)行，覆膜3變化為氧化膜，因此能夠進(jìn)一步使強(qiáng)度提高。經(jīng)如上所述的處理，制造出對軟磁性粉末的表面和界面實(shí) 施了絕緣被覆處理的軟磁性材料6。如上所述，本實(shí)施方式的軟磁性材料6的制造方法中，對含有鐵和氧并且在表面 形成有金屬膜或者半金屬膜即覆膜3的軟磁性粉末1進(jìn)行了擠壓成型，因此能夠提高通過 擠壓成型制作的成型體4的密度，并且能夠防止在覆膜3上出現(xiàn)裂紋等損傷。從而，能夠?qū)?現(xiàn)磁特性的提高。并且，能夠使成型體4的強(qiáng)度提高，因此能夠使成型后的工序中的處理性 提高，其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)率的提高。此外，通過對成型體4進(jìn)行熱處理，來對軟磁性粉末1的表面IS和界面II的覆 膜3進(jìn)行氧化，從而形成了氧化膜作為絕緣覆膜5，因此能夠防止渦電流損失的發(fā)生，由此 能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)磁特性的提高。并且，通過熱處理能夠使強(qiáng)度進(jìn)一步提高，因此能夠進(jìn)一步 實(shí)現(xiàn)機(jī)械特性的提高。并且，不需要如現(xiàn)有技術(shù)那樣較厚地涂布非磁性元素或其化合物來 作為絕緣覆膜以及在絕緣覆膜中添加非磁性元素或其化合物，與絕緣覆膜的總膜厚同等的 現(xiàn)有軟磁性材料相比較，能夠更良好地得到如上述那樣的效果。如此，能夠同時實(shí)現(xiàn)高電阻 化、磁特性、機(jī)械特性的提高。特別是，作為覆膜3的材料，使用其氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能的絕對值大于構(gòu)成 氧化膜2的鐵氧化物的材料，因此覆膜3的材料在熱處理中將軟磁性粉末中的、構(gòu)成氧化膜 的鐵氧化物中的氧還原。從而，能夠容易地形成氧化膜作為絕緣覆膜5。(2)第2實(shí)施方式下文中，參照附圖，對本發(fā)明的第2實(shí)施方式(第1、2軟磁性材料及其制造方法 (第2、3制造方法)的實(shí)施方式)進(jìn)行說明。圖5、6是用于說明第2實(shí)施方式的軟磁性材 料的制造方法的圖，圖5是表示制造工序的圖，圖6表示各工序中的生成物的示意性構(gòu)成的 圖。圖6(A)、(B)中僅記載了軟磁性粉末的一個顆粒。以下的實(shí)施方式中，對與第1實(shí)施 方式同樣的構(gòu)成賦予相同的符號，省略了具有與第1實(shí)施方式同樣的作用的構(gòu)成要件的說 明。首先，與第1實(shí)施方式同樣，如圖6 (A)所示的那樣，準(zhǔn)備含有鐵和氧的軟磁性粉末 1后(步驟S101)，如圖6 (B)所示的那樣，在軟磁性粉末1的表面形成金屬膜或者半金屬膜 即覆膜3 (步驟S102)。這種情況下，作為覆膜3的材料，使用在第1實(shí)施方式中舉出的材料 之中除Si以外的材料。接下來，如圖6(C)所示的那樣，在覆膜3的表面形成含有Si的含硅膜13(步驟 S201)。作為含硅膜13的材料，使用例如Si化合物，可以是無機(jī)物，也可以是有機(jī)物。含硅 膜13的形成中，使用混合法、濕式法、噴霧干燥法等。具體地說，可以舉出滾筒(〃 > ^ ) 混合法、氣流噴霧法、超聲波分散。第2實(shí)施方式中，在覆膜3的表面形成了含硅膜13，因此軟磁性粉末1的表面存在 未被覆有覆膜3的部分的情況下，可利用含硅膜13被覆該部分，所以能夠充分地向軟磁性 粉末1的整個表面進(jìn)行被覆。此處，對覆膜3與含硅膜13兩者的總膜厚沒有特別限定，但 是如下那樣，采用使這些膜的熱處理后形成的絕緣覆膜15的膜厚達(dá)到Inm 10 μ m這樣的 膜厚是實(shí)用的，優(yōu)選采用使熱處理后的絕緣覆膜15的膜厚達(dá)到IOOnm以下那樣的膜厚。如 果絕緣覆膜15的膜厚超過10 μ m，則磁導(dǎo)率大大降低，實(shí)用性喪失。接下來，與第1實(shí)施方式同樣，如圖6(D)所示的那樣，在模具內(nèi)(省略圖示)對表面形成有覆膜3和含硅膜13的軟磁性粉末1進(jìn)行擠壓成型，由此制作成型體14(步驟 S103)。這樣的擠壓成型中，與覆膜3同樣，含硅膜13的延展性較大，因此能夠跟隨軟磁性 粉末1的塑性變形。接下來，通過對成型體14進(jìn)行熱處理，除去擠壓成型時產(chǎn)生的成型體14的應(yīng)變， 同時對構(gòu)成成型體14的軟磁性粉末1的表面IS和界面II的覆膜3以及含硅膜13進(jìn)行氧 化，從而形成氧化膜作為絕緣覆膜(步驟S104)。作為熱處理的氣氛，與第1實(shí)施方式同樣， 并且對熱處理溫度無特別限定，400°C以上是合適的。如果小于400°C，則無法充分除去成型 時產(chǎn)生的應(yīng)變。如圖7所示，第2實(shí)施方式的絕緣覆膜是由以覆膜3的材料(金屬或者半金屬) 與含硅膜13的材料(硅)形成的氧化物構(gòu)成的絕緣覆膜15A?；蛘?，如圖8所示的那樣，第 2實(shí)施方式的絕緣覆膜是依次形成絕緣覆膜15B (第1絕緣覆膜)和絕緣覆膜15C(第2絕 緣覆膜)而構(gòu)成的，絕緣覆膜15B是由覆膜3的材料(金屬或者半金屬)的氧化物構(gòu)成的， 絕緣覆膜15C是由以覆膜3的材料(金屬或者半金屬)與含硅膜13的材料(硅)形成的 氧化物構(gòu)成的。此處，如上述那樣，利用含硅膜13，充分進(jìn)行了向軟磁性粉末1的整個表面的被 覆，因此利用熱處理能夠在軟磁性粉末1的整個表面充分形成氧化膜(絕緣覆膜15A、或者、 絕緣覆膜15B和絕緣覆膜15C)。這種情況下，能夠在高溫下長時間地進(jìn)行熱處理，因此能夠 增強(qiáng)顆粒間的結(jié)合。特別是，如果使用Al作為構(gòu)成覆膜3的金屬，則熱處理后形成的絕緣覆膜15A和 絕緣覆膜15C變?yōu)殇X-硅氧化物，因此絕緣性變得更良好。經(jīng)以上處理，制造出對軟磁性粉 末1的表面和界面實(shí)施了絕緣被覆處理的軟磁性材料16。如上述那樣，在第2實(shí)施方式的軟磁性材料的制造方法中，由于能夠充分地進(jìn)行 向軟磁性粉末1的整個表面的被覆，因此能夠更良好地得到在第1實(shí)施方式中的擠壓成型 后的效果(磁特性和生產(chǎn)率的提高)。并且，即使少量的覆膜3，也能夠利用含硅膜13的被 覆獲得上述的效果，因此能夠降低覆膜3的材料量，其結(jié)果，能夠降低制造成本。此外，絕緣 覆膜(絕緣覆膜15A、或者、絕緣覆膜15B和絕緣覆膜15C)的絕緣性變得更良好，因此能夠 防止渦電流損失的發(fā)生，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)磁特性的提高。此外，能夠使強(qiáng)度進(jìn)一步提高，其 結(jié)果，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械特性的提高。與絕緣覆膜的總膜厚同等的現(xiàn)有軟磁性材料相比 較，能夠更良好地得到如上述那樣的效果。如此，能夠同時實(shí)現(xiàn)高電阻化、磁特性、機(jī)械特性 的提高。實(shí)施例以下，參照具體的實(shí)施例，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的說明。(1)實(shí)施例1 (第1實(shí)施方式的實(shí)施例(僅利用覆膜3進(jìn)行的被覆))(A)成型體的特性評價首先，進(jìn)行本發(fā)明的第1實(shí)施方式的試樣11和比較試樣11的成型體的特性評價。 對于第1實(shí)施方式的試樣11，準(zhǔn)備含有0. 氧的水霧化純鐵粉末，通過濺射在該水霧化純 鐵粉末上以約20nm的厚度形成鋁膜作為覆膜(金屬膜)。需要說明的是，對于膜厚的計算， 假定鋁膜被均一地被覆在粉末的整個表面，由純鐵粉末的比表面積和鋁的被覆量計算出鋁 膜的厚度。接下來，使用具有IOmmX 40mm的面的長方體形狀的模具和外徑40mm、內(nèi)徑25mm的環(huán)形狀的模具，對形成有鋁膜的粉末進(jìn)行擠壓成型。成型壓力設(shè)定為600MPa。由此，制作 出長方體形狀和環(huán)形狀的成型體。對于比較試樣11，與試樣11同樣地準(zhǔn)備水霧化純鐵粉末，在該水霧化純鐵粉末上 以約20nm的厚度形成鋁膜。接著，對形成有鋁膜的粉末進(jìn)行熱處理，將鋁膜氧化，形成氧化 鋁膜作為絕緣覆膜。熱處理的條件為在大氣中、500°C。接著，使用與試樣11同樣的模具， 對形成有氧化鋁膜的粉末進(jìn)行擠壓成型。成型壓力設(shè)定為與試樣11相同。由此，制作出長 方體形狀和環(huán)形狀的成型體?？疾炝嗽嚇?1和比較試樣11的成型體的成型性。其結(jié)果列于表1。對于試樣11 的成型體而言，未發(fā)現(xiàn)破碎或微少的缺損等，成型性良好。對于比較試樣11的成型體而言， 確認(rèn)到微少的缺損，成型性不好。此外，測定了試樣11和比較試樣11的長方體形狀的成型體的密度和三點(diǎn)彎曲強(qiáng) 度。對于密度，測定重量和尺寸，并利用下式作為相對密度而計算出。相對密度(％ )=(成型體密度/真密度)X 100三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)按照J(rèn)IS R 1601進(jìn)行。這種情況下，跨距設(shè)為30mm、十字頭速 度設(shè)為0.5mm/min。其結(jié)果列于表1。需要說明的是，對于表1中的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度的測定結(jié) 果，以比較試樣11的成型體的結(jié)果為基準(zhǔn)(=1)，記載了試樣11的成型體的結(jié)果。[表1]
權(quán)利要求
1.一種軟磁性材料，該軟磁性材料是通過軟磁性粉末的成型而制作出的，所述軟磁性 粉末含有鐵且在表面形成有絕緣覆膜，其特征在于，所述絕緣覆膜是由以金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成的絕緣覆膜，或者是由以半金屬與硅 形成的氧化物構(gòu)成的絕緣覆膜。
2.一種軟磁性材料，該軟磁性材料是通過軟磁性粉末的成型而制作出的，所述軟磁性 粉末含有鐵且在表面形成有絕緣覆膜，其特征在于，所述絕緣覆膜是從所述軟磁性粉末的表面起依次形成第1絕緣覆膜和第2絕緣覆膜而 構(gòu)成的，所述第1絕緣覆膜是由金屬的氧化物或者半金屬的氧化物構(gòu)成的，所述第2絕緣覆 膜是由以所述金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成的或者由以所述半金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成 的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的軟磁性材料，其特征在于，所述金屬的氧化物和所述半金屬 的氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能的絕對值大于鐵氧化物。
4.一種軟磁性材料的制造方法，其特征在于，在含有鐵和氧的軟磁性粉末的表面形成由金屬或者半金屬構(gòu)成的覆膜， 通過對形成有所述覆膜的所述軟磁性粉末進(jìn)行擠壓成型，來制作該軟磁性粉末的成型體，通過對所述成型體進(jìn)行熱處理，來對構(gòu)成該成型體的所述覆膜進(jìn)行氧化，從而形成絕緣覆膜。
5.一種軟磁性材料的制造方法，其特征在于，在含有鐵和氧的軟磁性粉末的表面形成 由金屬或者半金屬構(gòu)成的覆膜，在所述覆膜的表面形成含有硅的含硅膜，通過對形成有所述覆膜和所述含硅膜的所述軟磁性粉末進(jìn)行擠壓成型，來制作該軟磁 性粉末的成型體，通過對所述成型體進(jìn)行熱處理，來對構(gòu)成該成型體的所述覆膜和所述含硅膜進(jìn)行氧 化，從而形成絕緣覆膜，所述絕緣覆膜是由以所述金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成的絕緣覆膜，或者是由以所述半 金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成的絕緣覆膜。
6.一種軟磁性材料的制造方法，其特征在于，在含有鐵和氧的軟磁性粉末的表面形成由金屬或者半金屬構(gòu)成的覆膜， 在所述覆膜的表面形成含有硅的含硅膜，通過對形成有所述覆膜和所述含硅膜的所述軟磁性粉末進(jìn)行擠壓成型，來制作該軟磁 性粉末的成型體，通過對所述成型體進(jìn)行熱處理，來對構(gòu)成該成型體的所述覆膜和所述含硅膜進(jìn)行氧 化，從而形成絕緣覆膜，所述絕緣覆膜是從所述軟磁性粉末的表面起依次形成第1絕緣覆膜和第2絕緣覆膜而 構(gòu)成的，所述第1絕緣覆膜是由金屬的氧化物或者半金屬的氧化物構(gòu)成的，所述第2絕緣覆 膜是由以所述金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成的或者由以所述半金屬與硅形成的氧化物構(gòu)成 的。
7.如權(quán)利要求4 6的任一項所述的軟磁性材料的制造方法，其特征在于，所述金屬的氧化物和所述半金屬的氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能的絕對值大于鐵氧化物。
全文摘要
在含有鐵和氧的軟磁性粉末的表面形成由金屬或者半金屬構(gòu)成的覆膜(步驟S102)。這種情況下，在覆膜的表面形成含硅膜是合適的。接著，通過對軟磁性粉末進(jìn)行擠壓成型來制作成型體(步驟S103)。由于覆膜是延展性較大的金屬膜或者半金屬膜，因而通過擠壓成型制作的成型體的密度升高，并且防止覆膜出現(xiàn)裂紋等損傷。如上述那樣形成含硅膜的情況也相同。接下來，通過對成型體進(jìn)行熱處理，來對構(gòu)成成型體的軟磁性粉末的表面和界面進(jìn)行氧化，從而形成氧化膜(步驟S104)。利用這樣的氧化膜防止渦電流損失的發(fā)生。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)率的提高和磁特性的提高。
文檔編號H01F1/24GK102067251SQ20098010334
公開日2011年5月18日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者平賀一仁, 平野芳樹, 相馬慎吾 申請人:本田技研工業(yè)株式會社