軟磁性混合粉末的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及軟磁性混合粉末。根據(jù)本發(fā)明的軟磁性混合粉末，能夠得到鐵損被降 低，成形性又優(yōu)異，且具有良好的機械強度的壓粉磁芯。
【背景技術(shù)】
[0002] 電動機、或扼流圈、電抗器這樣的電感器等的電磁部件，具有在磁芯的周圍形成有 導(dǎo)電體的線圈的結(jié)構(gòu)單元。磁芯使用的是板狀、箔狀、粉末狀等各種形狀的軟磁性材料。其 中，板狀和箔狀的軟磁性材料作為層疊磁芯使用。層疊磁芯是層疊有板狀或箔狀的軟磁性 材料而成的磁芯，因此層疊磁芯的形狀限制為二維，磁通的方向也限制為與板面或箔面平 行的方向。
[0003] 另一方面，成形加工軟磁性粉末而得到的壓粉磁芯，能夠通過改變金屬模具形狀 而成形為任意的形狀，因此可以三維地設(shè)計壓粉磁芯的形狀。此外，壓粉磁芯因為沒有所述 層疊磁芯這樣的磁通的方向性，所以磁特性是各向同性的，可以設(shè)計三維的磁路。電動機等 電磁部件中，磁通的方向?qū)D(zhuǎn)矩等的特性有很大影響，因此如果使用壓粉磁芯而形成三維 的磁路，則有能夠利用磁芯的形狀產(chǎn)生的效果提高電磁部件的特性的可能性，近年來，使用 壓粉磁芯的電動機等受到注目。
[0004] 電動機、電感器等的電磁部件多在交流磁場中使用，因此將壓粉磁芯使用于電動 機和電感器等時，從提高電磁轉(zhuǎn)換特性的觀點出發(fā)，要求鐵損的降低。
[0005] 鐵損定義為，向強磁性體內(nèi)部外加交流磁場時產(chǎn)生的在磁性體內(nèi)部的能量損失。 鐵損如果是在材料內(nèi)部沒有伴隨磁通變化的緩和現(xiàn)象（磁共振等）的區(qū)域，則由磁滯損失 和渦流損失之和表示。磁滯損失是改變材料內(nèi)的磁場方向所需要的最低限度的能量，而作 為磁場變化的閾值的矯頑力越小，磁滯損失的值越降低。渦流損失，是伴隨因?qū)τ诖艌鲎兓?的電磁感應(yīng)而發(fā)生的電動勢而來的感應(yīng)電流的焦耳損失，材料的電阻越小，渦流損失越降 低。另外，像壓粉磁芯這樣，在材料內(nèi)部還存在由獨立的軟磁性材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)單元時，在 各結(jié)構(gòu)單元內(nèi)部也會發(fā)生渦電流，結(jié)構(gòu)單元越小，源白結(jié)構(gòu)單元內(nèi)的渦電流的渦流損失越 降低。
[0006]為了降低鐵損，而將含有矯頑力低的軟磁性材料的兩種以上的軟磁性材料的粉末 加以混合而制造壓粉磁芯。作為兩種以上的軟磁性材料的組合，有純鐵、Fe-3%Si合金、 Fe-6. 5%Si合金、山達斯特合金（七 > 夕' > 卜：鐵娃錯磁合金注冊商標(biāo)）、非晶合金等，這 些兩種以上的軟磁性材料的混合物作為磁芯材料使用。其中，山達斯特合金是Fe-9. 5% Si-5.5%A1合金的稱謂，與純鐵等通常的軟磁性材料相比，因為導(dǎo)磁率高、矯頑力低，所以 高頻的交流磁特性尤其優(yōu)異，適于高頻用的磁芯材料。但是，山達斯特合金因為采取特有的 結(jié)晶結(jié)構(gòu)，所以存在的缺點是，為非常硬而脆的材料，將山達斯特合金粉像純鐵粉這樣進行 壓粉成形很難，一般來說，大多的情況是使山達斯特合金粉分散在樹脂中進行使用。雖然山 達斯特合金粉的壓粉成形也不是不可以，但需要非常高的成形壓力，因此存在成形用的金 屬模具壽命短等的問題。另外，高頻用磁芯材料中也有非晶合金（含微晶）和坡莫合金等， 但非晶合金是比山達斯特合金更硬更難以成形的材料，坡莫合金因為大量含有作為高價金 屬的Ni，所以與純鐵、Si合金粉和山達斯特合金粉相比，在成本方面有很大劣勢。
[0007] 另一方面，作為現(xiàn)有技術(shù)，有混合純鐵粉、Si合金粉、非晶合金粉、山達斯特合金粉 等一般軟磁性粉末的任意兩個以上，使磁特性、成形性提高的技術(shù)。例如，在專利文獻1中 記述，如果將非晶質(zhì)軟磁性合金粉末和軟磁性合金粉末（山達斯特合金等結(jié)晶質(zhì)材料）按 特定的比例，以粒度分布的眾數(shù)相差5倍以上這樣的粒度進行混合，則成形壓力降低，能夠 提高最大磁通密度、鐵損。專利文獻2是關(guān)于純鐵與山達斯特合金或坡莫合金的任意一種 進行混合的發(fā)明。專利文獻3是關(guān)于高壓縮性軟磁性金屬粉末（純鐵粉或Fe-3%Si合金 粉）和鐵合金粉（Fe-9. 5%Si合金粉或山達斯特合金粉）的混合，或它們與軟性鐵氧體的 混合的發(fā)明。專利文獻4是關(guān)于山達斯特合金與高展延性金屬粉末（純鐵粉、鑰-坡莫合 金粉、Fe-Si合金粉）的混合的發(fā)明。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻1 :日本特開2001-196216號公報
[0011] 專利文獻2 :日本專利4586399號
[0012] 專利文獻3 :日本特開平6-236808號公報
[0013] 專利文獻4 :日本特開2654944號
[0014] 發(fā)明所要解決的課題
[0015] 然而，即使將含有矯頑力低的軟磁性材料的兩種以上的軟磁性材料的粉末加以混 合而制造壓粉磁芯，仍有得不到充分的成形性、機械強度、鐵損的情況。
[0016] 在專利文獻1中，因為成形性差，成形體密度（占空系數(shù)）也低，所以存在成形體 的強度低這樣的問題。另外，在專利文獻1中，雖然混合的兩種的粉末A、B的粒度分布的眾 數(shù)相差5倍以上是既定的，但若將這樣的粒度差大的粉末填充到袋、容器中，則會發(fā)生只有 微細的粒子偏向底部等問題。
[0017] 此外，對于山達斯特合金、純鐵粉等的結(jié)晶質(zhì)粉末而言，在壓粉磁芯制造時，如果 在壓粉成形后不進行400°c以上的去應(yīng)力退火，則磁特性無法充分提高，但是，若非晶質(zhì)粉 末進行600°C左右的高溫?zé)崽幚恚瑒t結(jié)晶化，有晶粒粗大化的情況。因此，也存在不能充分提 高熱處理溫度，得不到熱處理帶來的強度提高效果這一非晶質(zhì)/結(jié)晶質(zhì)的混合粉末特有的 問題。
[0018] 另外，在專利文獻2~4中，還存在成形體的強度低，或不能充分降低鐵損這樣的 問題點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明鑒于這樣的情況而形成，其目的在于，提供一種用于壓粉磁芯的軟磁性混 合粉末，其是在廉價的純鐵粉中混合有軟磁性合金粉末的混合粉末，既可以降低鐵損，成形 性又優(yōu)異，且具有良好的機械強度。
[0020] 用于解決課題的手段
[0021] 能夠解決上述課題的本發(fā)明的軟磁性混合粉末是含有軟磁性鐵基合金粉和純鐵 粉的軟磁性混合粉末，其特征在于，軟磁性鐵基合金粉的混合比例為5質(zhì)量％以上且60質(zhì) 量％以下，軟磁性鐵基合金粉和純鐵粉的粒度的眾數(shù)之比（軟磁性鐵基合金粉的粒度的眾 數(shù)/純鐵粉的粒度的眾數(shù)）為0. 9以上且低于5,并且，軟磁性混合粉末的累計50%質(zhì)量平 均粒徑D50以上的粒度的軟磁性混合粉末中所占的軟磁性鐵基合金粉的質(zhì)量比例，與 低于所述D50的粒度的軟磁性混合粉末中所占的軟磁性鐵基合金粉的質(zhì)量比例之比 (URundJ為 1. 2 以上。
[0022] 另外，所述軟磁性鐵基混合粉的累計50%質(zhì)量平均粒徑D50優(yōu)選為45ym以上。
[0023] 優(yōu)選所述軟磁性鐵基合金粉含有Fe和1質(zhì)量％以上且低于19質(zhì)量％的Si。另 外，優(yōu)選所述軟磁性鐵基合金粉還含有1質(zhì)量％以上且低于35質(zhì)量％的A1。優(yōu)選所述軟磁 性鐵基合金粉是含有Fe、1質(zhì)量％以上且35質(zhì)量％以下的A1和1質(zhì)量％以上且19質(zhì)量％ 以下的Si的合金粉，或是含有Fe和1質(zhì)量％以上且19質(zhì)量％以下的Si的合金粉。
[0024] 優(yōu)選所述軟磁性混合粉末具有絕緣皮膜。另外，優(yōu)選在軟磁性混合粉末的表面或 絕緣皮膜中具有包含有機物的潤滑劑，優(yōu)選至少在軟磁性鐵基合金粉的表面或絕緣皮膜中 具有包含有機物的潤滑劑。優(yōu)選潤滑劑的含量相對于軟磁性混合粉末為〇. 1質(zhì)量％以上且 0. 6質(zhì)量％以下。
[0025] 在本發(fā)明中，也包括使用本發(fā)明的軟磁性混合粉末所得到的壓粉磁芯。
[0026] 發(fā)明效果
[0027] 本發(fā)明的軟磁性粉末是含有純鐵粉和軟磁性鐵基合金粉的軟磁性混合粉末，軟磁 性鐵基合金粉的混合比例為5質(zhì)量％以上且60質(zhì)量％以下，軟磁性鐵基合金粉與純鐵粉的 粒度的眾數(shù)之比（軟磁性鐵基合金粉的粒度的眾數(shù)/純鐵粉的粒度的眾數(shù)）為〇. 9以上且 低于5,并且，累計50%質(zhì)量平均粒徑D50以上的粒度的軟磁性混合粉末中所占的軟磁性鐵 基合金粉的質(zhì)量比例ROTe,，與低于累計50%質(zhì)量平均粒徑D50的粒度的軟磁性混合粉末中 所占的軟磁性鐵基合金粉的質(zhì)量比例Rmd"之比為1.2以上，因此，如果根據(jù)本 發(fā)明的軟磁性混合粉末，則能夠得到既可降低鐵損，成形性又優(yōu)異，且具有良好的機械強度 的壓粉磁芯。
[0028] 另外，對于混合有軟磁性合金粉末和純鐵粉的軟磁性混合粉末而言，因為在粉末 中具有不同硬度的粉末，所以軟質(zhì)粉末的一方比硬的粉末優(yōu)先變形，特別是位于硬的粉末 的周圍的軟質(zhì)的粉末受到高的應(yīng)力。基于這一觀點，對于向混合粉末添加潤滑劑與壓縮性 的變化進行研究時判明，通過在本發(fā)明的軟磁性混合粉末的表面或絕緣皮膜中具有包含有 機物的潤滑劑，能夠提高成型加工時的壓縮性，進一步提高成形體的密度。這樣的壓縮性 提高的效果，能夠通過減輕在難以變形的軟磁性鐵基合金粉的周圍產(chǎn)生的過度的摩擦而得 至IJ。另外，在軟磁性混合粉末中，重要的是至少在軟磁性鐵基合金粉的表面或絕緣皮膜中具 有包含有機物的潤滑劑。此外，若潤滑劑的質(zhì)量比例相對于軟磁性混合粉末100質(zhì)量％為 0. 1質(zhì)量％以上且0. 6質(zhì)量％以下，則成型加工時的壓縮性、成形體的密度更進一步提高。
【附圖說明】
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