[发明专利]软磁性材料和压粉铁心

说明书

技术领域

本发明涉及软磁性材料和压粉铁心，具体地说，本发明涉及成形性良好的软磁性材料和压粉铁心，其中，绝缘涂层良好地发挥作用，从而使得铁耗充分降低。

背景技术

近年来，人们强烈地希望包括电磁阀、电机、电源电路等在内的电气装置的尺寸减小、效率增加以及输出功率提高。提高这些电气装置的工作频率可以有效地满足这些要求。电磁阀、电机等的工作频率已经从几百赫兹增加到了几千赫兹，而电源电路的工作频率已经从几万赫兹增加到了几十万赫兹。

迄今为止，诸如电磁阀和电机之类的电气装置通常在几百赫兹或者更低的频率下工作，并且铁心硅钢板(electrical steel sheet)(其优点在于可提供较低的铁耗)被用作这种电气装置的铁心材料。磁性铁心材料的铁耗广义上分为磁滞损耗和涡流损耗。上述铁心硅钢板是通过以下方法制备的：由具有相对较低的矫顽力的铁-硅合金制备硅钢板，对该硅钢板的表面进行绝缘处理，然后将所得的硅钢板叠层。这种铁心硅钢板作为一种(特别是)磁滞损耗低的材料是人们所公知的。涡流损耗与工作频率的平方成比例，而磁滞损耗与工作频率成比例。因此，当工作频率处于几百赫兹或者更低的频带时，磁滞损耗是主要的。在这种频带中，使用上述的(特别是)磁滞损耗低的铁心硅钢板是有效的。

然而，在几千赫兹的工作频带中，涡流损耗则是主要的，因此需要一种可供选择的、用于替代上述铁心硅钢板的铁心材料。在这种情况中，有效地使用一种相对较好的具有较低涡流损耗性能的压粉铁心和软磁铁氧体磁心。使用粉末状软磁性材料(例如铁、铁-硅合金、森达斯特铝硅铁合金、坡莫合金或者铁基无定形合金)来制备压粉铁心。更具体地说，通过下述方法来制备压粉铁心：将具有优良绝缘性能的粘结剂与软磁性材料混合，或者对粉末的表面进行绝缘处理。然后对由此制得的材料进行加压模制。

在另一方面，软磁铁氧体磁心作为一种特别优良的低涡流损耗材料是人们所公知的，这是因为该材料本身具有较高的电阻。然而，由于使用软磁铁氧体会降低饱和磁通密度，因此难以获得高的输出。从这点上来说，压粉铁心是有利的，这是因为其采用饱和磁通密度较高的软磁性材料作为主要成分。

在压粉铁心的制备过程中要进行加压模制，而在加压模制过程中产生的变形会导致粉末发生畸变。因此，矫顽力增大，从而导致压粉铁心的磁滞损耗增加。因此，当用压粉铁心作为铁心材料时，在通过加压模制的方式制得成形体后，必须要实施除去所述畸变的操作。

一种用于除去这种畸变的有效方法是对该成形体进行热退火。当热处理过程中的温度被设置为较高的值时，除去畸变的效果会增强，从而减少磁滞损耗。然而，当热处理过程中的温度被设置为过高的值时，构成软磁性材料的绝缘粘结剂或者绝缘涂层会分解或降解，从而导致涡流损耗增加。因此，热处理必然要仅仅在不会引起这种问题的温度范围内进行。从而，为了减少压粉铁心的铁耗，重要的是：使构成软磁性材料的绝缘粘结剂或者绝缘涂层的耐热性提高。

一种已知的典型的压粉铁心是通过以下方式来制备的：向纯铁粉(其具有起绝缘涂层作用的磷酸盐涂层)中加入约0.05质量％到0.5质量％的树脂，在加热的条件下对该粉末进行模制，然后进行用于除去畸变的热退火操作。在这个实例中，热处理过程中的温度在约200℃到500℃(绝缘涂层的热分解温度)的范围内。然而，在这种情况下，热处理过程中的温度较低，因此不能获得良好的除去畸变的效果。

日本未审专利申请公开No.2003-303711(专利文献1)披露了一种铁基粉末、以及包含该铁基粉末的压粉铁心，其中所述的铁基粉末具有一种在为了减少磁滞损耗而实施的热退火过程中其绝缘性不会被破坏的耐热性绝缘涂层。在专利文献1公开的铁基粉末中，含有铁(作为主要成分)的粉末的表面被含有硅树脂和颜料的涂层覆盖。更优选的是，提供一种含有硅化合物等的涂层作为所述的含有硅树脂和颜料的涂层的底层。该颜料优选为这样一种粉末，该粉末的平均粒径(规定为D50)为40纳米或更小。

专利文献1：日本未审专利申请公开No.2003-303711。

发明内容

本发明所要解决的问题