复合软磁性材料及其制造方法技术

本发明专利技术涉及复合软磁性材料，其特征在于：该复合软磁性材料是绝缘处理过的铁粉末与铁硅铝合金粉末和粘结剂混合压密并焙烧而成的材料；该复合软磁性材料具备主相和晶界相，所述主相是上述铁粉末与铁硅铝合金粉末压密而成的相，所述晶界相是在上述主相的周围形成的以粘结剂为主体的相；其中，铁硅铝合金在上述主相中所占的比例为５％（质量）以上、低于２０％（质量），磁场１０ｋＡ／ｍ时的饱和磁通密度为１Ｔ以上，矫顽力为２６０Ａ／ｍ以下，铁损（０．１Ｔ、１０ｋＨｚ时）为２０Ｗ／ｋｇ以下。根据本发明专利技术，可以提供保持铁粉末原本所具有的高饱和磁通密度，同时兼具铁硅铝合金所具有的高导磁率、低矫顽力、低铁损耗的特性的复合软磁性材料及其制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将绝缘处理过的铁粉末和铁硅铝合金粉末与粘结剂一起混合压密并焙烧而成的。本申请基于2008年12月25日在日本提交的特愿2008-330597号，主张优先权， 并将其内容援引在本说明书中。
技术介绍
伴随着电子仪器的小型化、高性能化，对变频器或变压器(卜，> 7 )的芯(-7 )、扼流圈等电子仪器用电磁部件要求更为严格的材料特性。作为上述部件中使用的软磁性材料，以往是使用铁硅铝合金或硅钢等金属磁性材料、铁氧体等氧化物磁性材料。但是， 铁硅铝合金等金属磁性材料存在在制成粉末时硬度高、难以通过粉末成型来实现高密度化的问题。例如，在通过粉末成型制造高密度复合软磁性材料时，首先是将含有具绝缘包覆膜的金属软磁粉末、根据需要添加的润滑剂粉末和粘结剂的原料粉末填充在模具的模腔内，然后通过加压成型制造目标形状的压粉体，其后，通过焙烧压粉体来制造复合软磁性材料。因此，成型所使用的粉末本身的硬度高时，存在压粉体难以获得高的压密度的问题。例如，铁硅铝合金在室温下加工时，塑性变形极小，可通过粉碎实现微粉末化，但无法成型为板状。因此，为了制造磁芯等的磁部件，即使将铁硅铝合金粉末成型也几乎不发生塑性变形，因此铁硅铝合金粉末只是通过添加的粘结剂形成单纯地粘结的状态，即使铁硅铝合金粉末本身的导磁率高，也存在制成压粉磁芯时无法获得高导磁率的问题。因此，以往是将氧化物磁性材料与金属磁性材料混合、复合化，来进行高性能化的尝试ο例如，已知有将坡莫合金等的金属磁性粉末用铁氧体等的氧化物磁性材料包覆， 其后进行成型，再进行热处理的方法(参照专利文献1)。还已知有将具有氧化包覆膜的铁硅铝合金粉末、高压缩性的软磁金属粉末、软磁铁氧体粉末和粘结剂混合、压密后进行焙烧处理而成的复合磁性材料(参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开昭56-38402号公报专利文献2 日本特开平6-236808号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如果对将上述坡莫合金等的金属磁性粉末用铁氧体等的氧化物磁性材料包覆而制造的软磁性复合材料进行热处理，则在它们的界面，金属与铁氧体容易反应，因此存在磁特性劣化的问题。另外，在将铁硅铝合金粉末与其它软磁性金属粉末混合的方法中，铁硅铝合金粉末非常硬，因此即使混合压缩性良好的软磁性金属粉末，也具有以下问题需要20吨/cm2 左右的高压成型技术，只能得到如压粉磁芯(夕‘7卜二 τ·)等、圆筒型的单纯形状的产品。本专利技术针对上述以往的情况而提出，其目的在于通过选定与铁硅铝合金粉末混合的铁粉末、适当选择它们的添加量范围、各自的粒径范围，并考虑粘结剂的条件等，采取最佳的配合，提供可以保持铁粉末本身所具有的高饱和磁通密度，同时可以兼具铁硅铝合金粉末本身所具有的高导磁率、低矫顽力、低铁损耗的特性的。解决课题的方法为了实现上述目的，本专利技术涉及的复合软磁性材料，其特征在于该复合软磁性材料是绝缘处理过的铁粉末与铁硅铝合金粉末和粘结剂混合压密并焙烧而成的材料；该复合软磁性材料具备主相和晶界相，所述主相是上述铁粉末和铁硅铝合金粉末压密并焙烧而成的相，所述晶界相是在上述主相的周围生成的以粘结剂为主体的相；其中，铁硅铝合金在上述主相中所占的比例为5% (质量)以上、低于20% (质量)，磁场10kA/m时的饱和磁通密度为IT以上，矫顽力为^OA/m以下，铁损(0. ITUOkHz时)为20W/kg以下。本专利技术涉及的复合软磁性材料中，将上述铁粉末压密并焙烧而成的铁主相的平均粒径可以是20 50 μ m，将铁硅铝合金粉末压密并焙烧而成的合金主相的平均粒径可以是 50 120 μ m。本专利技术涉及的复合软磁性材料中，绝缘处理过的铁粉末可以使用具备含Mg氧化物包覆膜的纯铁粉末。本专利技术涉及的复合软磁性材料的制造方法，其特征在于通过至少将绝缘处理过的铁粉末与铁硅铝合金粉末和粘结剂混合压密并焙烧，来制造具备主相和晶界相的复合软磁性材料，所述主相是将上述铁粉末和铁硅铝合金粉末压密并焙烧而成的相，所述晶界相是在上述主相的周围形成的以粘结剂为主体的相；其中，铁硅铝合金粉末在绝缘处理过的铁粉末和铁硅铝合金粉末的质量总和中所占的添加比例为5% (质量)以上、低于20% (质量)，通过将绝缘处理过的铁粉末和铁硅铝合金粉末混合压密并焙烧，得到磁场10kA/m时的饱和磁通密度为IT以上、矫顽力为^OA/m以下、铁损(0. ITUOkHz时)为20W/kg以下的复合软磁性材料。本说明书中，如没有特别限定，铁硅铝合金粉末的添加比例或配合比是指铁硅铝合金粉末在通过含Mg氧化物包覆膜等进行绝缘处理过的铁粉末和铁硅铝合金粉末的质量总和中所占的配合比(％ (质量))。本专利技术涉及的复合软磁性材料的制造方法，其特征在于使用平均粒径为20 50 μ m的绝缘处理过的铁粉末，使用平均粒径为50 120 μ m的铁硅铝合金粉末。本专利技术涉及的复合软磁性材料的制造方法，其特征在于使用通过含Mg氧化物包覆膜进行绝缘处理过的纯铁粉末作为绝缘处理过的铁粉末。专利技术效果根据本专利技术，可以提供复合软磁性材料，该复合软磁性材料可以保持绝缘处理过的铁粉末所具有的高饱和磁通密度，同时可以有效获得适量混合的铁硅铝合金粉末所具有的低铁损、低矫顽力和较少的涡电流损耗这样的软磁特性。并且，根据本专利技术，可以提供无需以往的铁硅铝合金粉末的成型中所需的高成型力、以常规粉末成型中所需程度的压力即可以压密成型、且可以发挥上述特性的复合软磁性材料。另外，本专利技术中，使用通过含Mg氧化物包覆膜进行绝缘处理过的纯铁粉末作为绝缘处理过的铁粉末，由此可以确实获得高饱和磁通密度、低铁损、低矫顽力和较少的涡电流损耗。附图说明图1是在本专利技术涉及的复合软磁性材料的实施例中，表示铁硅铝合金粉末的配合比与电阻率的关系的图。图2是在本专利技术涉及的复合软磁性材料的实施例中，表示铁硅铝合金粉末的配合比与饱和磁通密度的关系的图。图3是在本专利技术涉及的复合软磁性材料的实施例中，表示饱和磁通密度与损耗的关系的图。图4是在本专利技术涉及的复合软磁性材料的实施例中，表示铁硅铝合金粉末的配合比与损耗的关系的图。图5是在本专利技术涉及的复合软磁性材料的实施例中，表示铁硅铝合金粉末的配合比与机械强度的关系的图。具体实施例方式以下，对于适用本专利技术的进行详细说明。利用本专利技术制造复合软磁性材料时，例如可以使用加压成型机等的压密装置，例如在带有MgO系绝缘包覆膜的纯铁粉末和铁硅铝合金粉末中添加粘结剂和根据需要添加润滑剂，进行混合，将所得混合粉末作为复合软磁性材料的原料粉末，填充在压密装置的模具的模腔内，然后通过加压成型，可以获得规定形状的压粉体。其后，将所得压粉体在规定的温度范围内进行焙烧，由此可以得到目标形状的复合软磁性材料。本专利技术中使用的绝缘处理过的纯铁粉末例如可使用包含(Mg，Fe) 0的Mg-Fe-O三元系氧化物堆积膜在纯铁颗粒的表面包覆形成的含Mg氧化物包覆纯铁粉末；或者磷酸盐包覆纯铁粉末；或者添加二氧化硅的溶胶凝胶溶液(硅酸盐)或氧化铝的溶胶凝胶溶液等的湿式溶液，进行混合，包覆在纯铁粉末表面，然后干燥并焙烧的氧化硅或氧化铝包覆纯铁粉末等，但并不限于这些，可以广泛适用利用绝缘包覆层包覆纯铁粉末的结构的、绝缘处理过的纯铁粉末。上述包覆有Mg-Fe-O三元系氧化物堆积本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．复合软磁性材料，其特征在于：该复合软磁性材料是绝缘处理过的铁粉末与铁硅铝合金粉末和粘结剂混合压密并焙烧而成的材料；该复合软磁性材料具备主相和晶界相，所述主相是上述铁粉末与铁硅铝合金粉末压密并焙烧而成的相，所述晶界相是在上述主相的周围生成的以粘结剂为主体的相；其中，铁硅铝合金在上述主相中所占的比例为５％（质量）以上、低于２０％（质量），磁场１０ｋＡ／ｍ时的饱和磁通密度为１Ｔ以上，矫顽力为２６０Ａ／ｍ以下，０．１Ｔ、１０ｋＨｚ时的铁损为２０Ｗ／ｋｇ以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边宗明，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：JP