專利名稱：壓粉磁芯及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓粉磁芯及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，正在進行燃料電池車、電動車、混合動カ車等所謂低公害車的開發(fā)。特別是混合動カ車，在國內(nèi)外正進行普及。對于這種混合動カ車來說，近年來為了提高電動機的輸出功率而希望驅(qū)動電動機的電壓的高電壓化，從而具有對所搭載電池的電壓進行升壓的升壓電路的混合動カ車正在實用化。在升壓電路中可以設(shè)置由鐵芯(磁芯)以及卷繞在該鐵芯周圍的線圈所構(gòu)成的電抗器。一般來說，作為電抗器用鐵芯的材質(zhì)，有硅鋼板、無定形薄帶、氧化物鐵氧體等，并且鐵芯是通過板材的疊層、壓粉成型、壓粉燒結(jié)等而制造的。此外，為了改善直流重疊特性， 也可進行在鐵芯的磁路中設(shè)置適當(dāng)?shù)目障?間隙)來調(diào)整表面導(dǎo)磁率。此外，作為鐵芯的材質(zhì)，有將鐵等軟磁性金屬粉末壓縮成型而制作的壓粉磁芯。與使用電磁鋼板等的疊層磁芯相比，壓粉磁芯在制作時的材料成品率良好，并且可以降低材料成本。此外，形狀自由度高，并且通過進行磁芯形狀的最佳設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)特性提高。進一歩，通過將有機樹脂、無機粉末等絕緣物與金屬粉末混合或在金屬粉末的表面上形成絕緣層而使金屬粉末間的絕緣性上升，可以大幅降低渦流損耗(鐵損)，特別是在高頻區(qū)域中可以得到優(yōu)異的磁特性。由于這些原因，近年來，壓粉磁芯作為在要求小型化、高效化的旋轉(zhuǎn)電機、變壓器、電抗器、扼流圈等中使用的軟磁性鐵芯而受到關(guān)注。作為壓粉磁芯的制造方法，有在表面上形成了無機絕緣覆膜的軟磁性粉末中添加熱固化型樹脂粉末，將所得的混合粉末壓縮成型，并對壓粉體實施樹脂固化處理的方法(專利文獻I等)。此外，近年來要求壓粉磁芯的進ー步低鐵損化，為了降低磁滯損耗，進行了對壓粉磁芯實施熱處理來緩和壓粉成型所致應(yīng)變，從而降低磁滯損耗(專利文獻2等)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開平9 一 320830號公報專利文獻2 日本特開2000 — 235925號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題然而，近年來，隨著電動機的大輸出功率化等，逐漸要求電抗器等的鐵芯在10000A/m的高磁場下以I. OT以上的磁通密度進行使用。通常的鐵芯在高磁場下磁通密度飽和，并且作為磁化曲線的切線斜率的微分導(dǎo)磁率會下降，而對于在高磁場下使用的電抗器用鐵芯，要求在高磁場側(cè)微分導(dǎo)磁率也不會下降，即永久導(dǎo)磁率優(yōu)異。壓粉磁芯由于分散有絕緣物質(zhì)、氣孔等磁隙，因此雖然在高磁場下以外的永久導(dǎo)磁率性優(yōu)異，但在高磁場下的永久導(dǎo)磁率性可以說尚不充分。
壓粉磁芯的永久導(dǎo)磁率性和鐵損具有消長的關(guān)系。例如，對于添加了樹脂作為絕緣物的壓粉磁芯而言，最大導(dǎo)磁率低，在高磁場下的永久導(dǎo)磁率性優(yōu)異。然而，在對添加了樹脂作為絕緣物的壓粉磁芯實施熱處理吋，如果過度升高熱處理溫度，則樹脂會劣化 分解而導(dǎo)致絕緣性變差等。因此，熱處理溫度低于樹脂的耐熱溫度(300°C左右)，應(yīng)變的除去不完全，并且無法充分降低磁滯損耗，鐵損會變高。另ー方面，如果不添加樹脂而僅使用表面上形成了磷酸鹽系絕緣層的鐵基軟磁性粉末來制作壓粉磁芯，則能夠在高溫下對壓粉磁芯進行熱處理，并且可期待低鐵損化。這吋，熱處理溫度越高，則高磁場下的導(dǎo)磁率相對于最大導(dǎo)磁率越會大幅下降，永久導(dǎo)磁率性變差。為了使永久導(dǎo)磁率性差的鐵芯適用于電抗器，需要使鐵芯中所設(shè)置的間隙變厚、増加間隙數(shù)等設(shè)計，而這種鐵芯的設(shè)計會導(dǎo)致?lián)p耗增加、噪音増大、電抗器的大型化，特別是在燃料費性能要求、搭載空間有限的車載用等用途中不優(yōu)選。因此，本發(fā)明目的在于提供一種兼顧了高磁場下的永久導(dǎo)磁率特性的確保以及鐵 損的降低的壓粉磁芯及其制造方法。解決問題的方法本發(fā)明的壓粉磁芯是在金屬粉間具有包含粒子狀金屬氧化物的絕緣層的壓粉磁芯，并且絕緣層含有Ca、P、O、Si和C作為元素。此外，絕緣層優(yōu)選含有磷酸鈣和氧化硅。這時，絕緣層含有粒子狀金屬氧化物、磷酸鈣和氧化硅，并且絕緣層是以ー邊與金屬粉牢固結(jié)合一邊包圍金屬粉的方式形成的。因此，可以得到在不損害永久導(dǎo)磁率特性的情況下抑制了鐵損的壓粉磁芯。另外，作為用于改善永久導(dǎo)磁率特性的方法，有在具有含磷酸鹽的絕緣層的被覆金屬粉中添加成為填充材料的金屬氧化物粉末的方法。這時，由于存在填充材料，因此具有壓粉磁芯密度會下降這樣的缺點。與此相対，由于本發(fā)明的壓粉磁芯可以僅由具有包含金屬氧化物的復(fù)合絕緣層的被覆金屬粉來形成壓粉磁芯，因此可以提供強度高的壓粉磁芯。從車載用部件的觀點出發(fā)，壓粉磁芯的高強度化的適用范圍變寬。作為金屬氧化物的粒徑，優(yōu)選為IOnm以上350nm以下。越使用粒徑大的金屬氧化物，則絕緣性越優(yōu)異，而越使用粒徑小的金屬氧化物，則有形成成型體時的強度、成型體密度升高的傾向。此外，從提高金屬粉表面的被覆率的觀點、以及使金屬氧化物層更加致密的觀點考慮，還可以并用粒徑不同的金屬氧化物。通過在堆積于金屬粉表面上的較大的金屬氧化物間混合存在較小的金屬氧化物微粒，能夠形成高密度的絕緣物。此外，在金屬粉表面的凸部·彎部，難以使用粒徑為IOOnm以上的金屬氧化物來形成均勻的覆膜。在難以使用金屬氧化物來形成覆膜的凸部 彎部，通過使用以粒徑計不到lOOnm、更優(yōu)選為50nm以下的金屬氧化物，可以提高覆膜的均勻性。壓粉磁芯的比電阻優(yōu)選為ΙΟΟΟΟμ Qcm以上。此外，比電阻優(yōu)選為15000 20000 μ Ω cm,并特別優(yōu)選為20000 μ Ω cm。比電阻不到10000 μ Ω cm的壓粉磁芯存在有在5kHz以上的交流下的渦流損耗(粒間渦流損耗)顯著增加的傾向。壓粉磁芯優(yōu)選在0. IT>5kHz下的鐵損為70kW/m3以下、并且最大導(dǎo)磁率μ max為60 150?；騼?yōu)選在0. IT、IOkHz下的鐵損為150kW/m3以下、并且最大導(dǎo)磁率μ max為60 150，或在0. lT、20kHz下的鐵損為400kW/m3以下、并且最大導(dǎo)磁率μ max為60 150。壓粉磁芯的制造方法包括如下エ序在金屬氧化物的存在下，使含有鈣離子和磷酸離子的水溶液與金屬粉進行反應(yīng)，從而在金屬粉表面上形成絕緣層的エ序；使有機硅化合物與形成了絕緣層的被覆金屬粉接觸，從而在絕緣層的表面或內(nèi)部配置有機硅化合物而制造被覆金屬粉的エ序；和對被覆金屬粉在980 1480MPa下進行加壓以及在600°C以上進行加熱的エ序。如果在600°C以上的高溫下對被覆金屬粉進行熱處理，則能夠使所得的壓粉磁芯低鐵損化。在制造壓粉磁芯時，優(yōu)選在H2或N2氛圍下進行加熱。通過像這樣在還原性氣體或非活性氣體氛圍下進行加熱，所制造的壓粉磁芯的絕緣性提高。其原因雖然尚未明確，但本發(fā)明人等推測起因于來自有機硅化合物的硅氧烷鍵(一 Si — O — Si —)受熱被切斷后變化為娃醇基。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種在維持了永久導(dǎo)磁率特性的狀態(tài)下實現(xiàn)了鐵損降低的壓粉磁芯及其制造方法。



圖I是用于說明壓粉磁芯的截面構(gòu)造的示意圖。圖2是實施例I中所得的壓粉磁芯的SEM照片以及該壓粉磁芯中Fe的EDX的元素測繪(element mapping)的結(jié)果。圖3是實施例I中所得的壓粉磁芯通過EDX進行的元素測繪的結(jié)果。
具體實施例方式以下，對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。為了容易理解說明，對于各附圖中相同的構(gòu)成要素，附帶盡可能相同的參照序號，并省略重復(fù)的說明。另外，各圖的尺寸為了進行說明而有夸張的部分，并不一定與實際尺寸比一致。圖I是用于說明壓粉磁芯的截面構(gòu)造的示意圖。如圖I所示，本實施方式中的壓粉磁芯10包含多個金屬粉I和存在于金屬粉I之間的絕緣層2。絕緣層2由粒子狀的金屬氧化物3和絕緣材料4構(gòu)成，并且絕緣層2含有Ca、P、0、Si和C作為元素。此外，絕緣層2優(yōu)選含有磷酸鈣和氧化硅，并更優(yōu)選磷酸鈣構(gòu)成絕緣材料4、氧化硅構(gòu)成粒子狀的金屬氧化物3。此外，還含有在對被覆金屬粉進行加壓和加熱而成型時殘留的氣孔5等。制造壓粉磁芯10的被覆金屬粉是具有金屬粉、以及形成在金屬粉表面上的由磷酸鈣和金屬氧化物構(gòu)成的絕緣層的被覆金屬粉，并且在絕緣層的表面或內(nèi)部具有有機硅化合物。因此，在對被覆金屬粉進行加熱和加壓并進行成型從而制造壓粉磁芯吋，絕緣層2以ー邊與金屬粉I牢固地結(jié)合一邊覆蓋金屬粉I的方式形成。其結(jié)果，壓粉磁芯10的絕緣性得到保證，因此能夠確保永久導(dǎo)磁率特性，同時抑制鐵損。此處，在本實施方式中，將形成在金屬粉表面上的由磷酸鈣和金屬氧化物構(gòu)成的部分稱為“絕緣層”，將在其表面或內(nèi)部包含有機硅化合物的絕緣層稱為“有機硅處理絕緣層”。另外，原本絕緣層中所含的磷酸鈣等粉末粒子每一粒都形成了絕緣層是理想的。然而，實際中，也有時幾個粒子以凝結(jié)的狀態(tài)形成了層，并且即使為這種狀態(tài)，在特性方面也沒有任何問題。磷酸鈣的層作為使金屬氧化物固定在金屬粒子上的結(jié)合劑起作用，但由于磷酸鈣的晶體結(jié)構(gòu)堅固，因此在成型過程的預(yù)處理中金屬粉I表面磷酸鈣的層有可能會破損。因此，在磷酸鈣層遭破損時，金屬氧化物3的層由于預(yù)處理的壓カ而擠進金屬粒子，從而承擔(dān)修復(fù)磷酸鈣的層的作用。有機硅處理絕緣層承擔(dān)避免金屬氧化物3粒子從僅為無機物的絕緣層上脫落的作用。適合作為有機硅化合物的有機硅樹脂是耐熱性優(yōu)異的有機系絕緣材料。因此，通過在金屬粉表面上具 有該材料，能夠進行600°C左右高溫下的熱處理，并且能夠?qū)崿F(xiàn)所得的壓粉磁芯的低鐵損化。具有僅由磷酸鹽構(gòu)成的絕緣層的被覆金屬粉中，熱處理溫度的界限為500 550°C左右。此外，由于有機硅樹脂可以形成平滑性優(yōu)異的覆膜，因此不會因預(yù)處理的壓カ而導(dǎo)致絕緣覆膜脫落或破損，可以得到良好的壓粉磁芯。以下，依次記載各個構(gòu)成要素。被覆金屬粉由上述構(gòu)成形成，但優(yōu)選具有強磁性且顯示出高飽和磁通密度。作為金屬粉，優(yōu)選以鐵為主成分的金屬粉。此處以鐵為主成分的金屬粉是指由純鐵構(gòu)成的粉體、在由鐵合金構(gòu)成的粉體中鐵的含量作為金屬含量最大的粉體。作為金屬粉，例如可以優(yōu)選使用鐵粉、娃鋼粉、招娃鐵粉(sendust)、Permendur鈷鐵合金粉、鐵基的無定形磁性合金粉(例如，F(xiàn)e — Si — B系)和坡莫合金(permalloy)粉等軟磁性材料。它們可以單獨使用，或?qū)煞N以上混合使用。其中，從磁性強并且可以廉價獲得的觀點考慮，優(yōu)選鉄粉。該金屬粉的組成沒有特別問題，但純鉄粉、Fe 一 Si粉末等是代表性的。本實施方式的發(fā)明中，對于純鐵粉、特別是形狀變形的水霧化粉等是有效的。將金屬粉的總質(zhì)量設(shè)為100質(zhì)量％時，以鐵為主成分的金屬粉通常由O 10質(zhì)量％Si，和剰余部分的(I)作為主成分的Fe、(2)為了提高磁特性而添加的Al、Ni、Co等改性元素、以及(3 )不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。該不可避免的雜質(zhì)有金屬粉原料(熔液等)中所含的雜質(zhì)、形成粉末時混入的雜質(zhì)等，是因成本或技術(shù)原因等而難以除去的元素。在本發(fā)明的金屬粉的情況下，例如有C、S、Cr、P、Mn等。當(dāng)然，金屬粉中基本元素(Fe、Co和Ni、Si等)的種類和組成是重要的，因此改性元素、不可避免的雜質(zhì)的比例沒有特別限定。在采用鐵粉作為金屬粉時，從飽和磁通密度、導(dǎo)磁率、壓縮性優(yōu)異的觀點考慮，特別優(yōu)選純鐵粉。作為這種純鐵粉，可以列舉霧化鐵粉、還原鐵粉和電解鐵粉等，例如，可以列舉株式會社神戶制鋼所制的300NH ；JFE Steel株式會社制的JIP — MG270H、JIP — 304AS ；Hoganas公司制的霧化純鐵粉(商品名ABC100. 30)等。金屬粉的制造方法是沒有限制的?？梢允欠鬯榉?，也可以是霧化粉，并且霧化粉也可以是水霧化粉、氣霧化粉、氣水霧化粉中的任ー種。水霧化粉的現(xiàn)狀是獲得性最好并且成本最低。對于水霧化粉而言，由于其粒子形狀是變形的，因此容易提高對其加壓成型所得的壓粉體的機械強度，但難以形成均勻的絕緣層，并且難以獲得高比電阻。另ー方面，氣霧化粉是形成了大致球狀的擬球狀粉。由于各粒子的形狀形成了大致球狀，因此在加壓成型軟磁性粉末時，各粉末粒子間的攻擊性變低，可抑制絕緣層的破壞等，容易穩(wěn)定獲得比電阻高的壓粉磁芯。此外，由于氣霧化粉由大致球狀粒子構(gòu)成，因此其表面積小于粒子形狀變形的水霧化粉等。因此，即使構(gòu)成有機硅處理絕緣層的微?？偭肯嗤?，使用氣霧化粉的情況也能夠形成更厚的絕緣層，并且容易進ー步降低渦流損耗。相反，如果設(shè)置相同膜厚的絕緣層，則可以減少有機硅處理絕緣層的總量，并且能夠提高壓粉磁芯的磁通密度。進ー步，氣霧化粉由于粉末粒子內(nèi)的晶體粒徑大，因此矯頑カ變小，容易實現(xiàn)磁滯損耗的降低。因此，通過使用氣霧化粉這種擬球狀粉，容易實現(xiàn)兼顧磁特性的提高和鐵損的降低。當(dāng)然，軟磁性粉末也可以是霧化粉以外的粉末，例如，可以是使用球磨機等將合金錠粉碎所得的粉碎粉。這種粉碎粉也可以通過熱處理(例如，在非活性氛圍中加熱至800°C以上)來增大晶體粒徑。金屬粉還可以使用為防止氧化而進行了磷酸處理的金屬粉。通過使用這種預(yù)先進行了處理的金屬粉，可以防止金屬粉表面的氧化。磷酸處理例如可以通過日本特開平7 —245209公報、日本特開2000 — 504785號公報、日本特開2005 — 213621公報所記載的方法進行，也可以使用作為磷酸處理過的金屬粉而進行銷售的材料。金屬粉的粒徑?jīng)]有特別限制，可以根據(jù)壓粉磁芯的用途、要求特性而適當(dāng)確定，通?？梢詮腎ym 300μπι的范圍選擇。如果粒徑為I μπι以上，則在制作壓粉磁芯時具有容易成型的傾向，如果為300μπι以下，則有可以抑制壓粉磁芯的渦電流變大、也容易形成磷酸鈣的傾向。此外，作為平均粒徑(通過篩分法算出)，優(yōu)選為50 250μπι。金屬粉的形狀沒有限制，可以使用球狀、塊狀的粉末，也可以使用通過公知的制法或機械加工而進行了扁平加工的扁平狀粉末。
接著，對有機硅處理絕緣層進行說明。有機硅處理絕緣層的膜厚優(yōu)選為10 lOOOnm、進ー步優(yōu)選為30 900nm、并特別優(yōu)選為50 300nm。當(dāng)有機硅處理絕緣層的膜厚過小時，壓粉磁芯的比電阻變小，無法充分降低鐵損。另ー方面，當(dāng)有機硅處理絕緣層的膜厚等過大時，會導(dǎo)致壓粉磁芯的磁特性下降。以下，依次對磷酸鈣、金屬氧化物、氧化硅的各構(gòu)成進行說明。被覆金屬粉表面的磷酸鈣主要具有作為金屬粉的絕緣覆膜的功能。此外，通過形成磷酸鈣，可以在金屬粉表面上也形成后述的金屬氧化物。從這種觀點考慮，磷酸鈣優(yōu)選形成以層狀覆蓋金屬粉表面的覆膜結(jié)構(gòu)。就使用磷酸鈣的絕緣覆膜而言，只要是金屬粉，則無論怎樣的粉末都可以形成。作為利用磷酸鈣的金屬粉的被覆程度，可以是露出一部分金屬粉，但在被覆率高的情況下，成型時壓粉磁芯的比電阻值(絕緣性的指標)也升高，并且后述的金屬氧化物、烷氧基硅烷容易附著，結(jié)果抗折強度也提高，從以上方面考慮是優(yōu)選的。具體來說，優(yōu)選金屬粉表面被包含磷酸鈣和金屬氧化物的2種以上無機物被覆了 90%以上，更優(yōu)選被覆了 95%以上，并進ー步優(yōu)選被覆了全部(基本上100%)。由磷酸I丐構(gòu)成的絕緣覆膜的厚度優(yōu)選為IOnm IOOOnm,并更優(yōu)選為20 500nm。如果厚度為IOnm以上，則有獲得絕緣效果的傾向，如果為IOOOnm以下，則也不會產(chǎn)生成型體密度的大幅下降。作為在金屬粉表面上形成磷酸1丐的量，相對于金屬粉100質(zhì)量份,優(yōu)選為O. I
I.5質(zhì)量份,并更優(yōu)選為O. 4 O. 8質(zhì)量份。如果為O. I質(zhì)量份以上,則可以獲得絕緣性(t匕電阻)的提高、后述的金屬氧化物的附著作用。而如果為I. 5質(zhì)量份以下，則有在形成壓粉磁芯時可以防止成型體密度下降的傾向。磷酸鈣的質(zhì)量可以通過測定所得的被覆金屬粉的質(zhì)量增加的相應(yīng)量而求出。作為磷酸鈣，可以列舉磷酸ニ氫鈣ICa(H2PO4)2 · O 1H20}、磷酸氫鈣(無水)(CaHPO4)、磷酸氫鈣 ICaHPO4 · 2H20}、磷酸鈣{3Cas (PO4)2 · Ca (OH) 2}、磷酸三鈣(Ca3 (PO4)J、α型磷酸三鈣{ α — Ca3(PO4)J、β型磷酸三鈣{β — Ca3(PO4)J、羥基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)J、磷酸四鈣(Ca4(PO4)2Oj、焦磷酸鈣(Ca2P2O7)、焦磷酸ニ氫鈣(CaH2P2O7)等。其中，優(yōu)選耐熱性優(yōu)異的羥基磷灰石。羥基磷灰石的耐熱溫度為1000°c以上，當(dāng)用作被覆金屬粉的絕緣層吋，能夠進行600°c左右高溫下的熱處理，并且能夠?qū)崿F(xiàn)所得的壓粉磁芯的低鐵損化。此外，羥基磷灰石由于在結(jié)構(gòu)內(nèi)具有OH一基，因此與金屬氧化物、烷氧基硅烷的反應(yīng)性也優(yōu)異。輕基磷灰石是磷酸I丐的ー種形式，以化學(xué)式Caltl (PO4) J5(OH)2表不。本實施方式中所示的羥基磷灰石的結(jié)構(gòu)內(nèi)的一部分可以取代為其它元素。使羥基磷灰石作為磷酸鈣析出時，所得的羥基磷灰石的化學(xué)計量組成式為Caltl (PO4)6(OH)2,但只要大部分為磷灰石結(jié)構(gòu)，并且可以維持該結(jié)構(gòu)，就也可以如Ca不足的羥基磷灰石那樣是非化學(xué)計量組成。也就是說，在本發(fā)明中，認為羥基磷灰石還包括如Ca不足的羥基磷灰石那樣非化學(xué)計量的材料。具體來說，理論上羥基磷灰石以Ca/P = I. 66那樣的摩爾比形成，但Ca/P也可以為I. 4 I. 8。此外，羥基磷灰石也可以在不損害特性的范圍內(nèi)將結(jié)構(gòu)內(nèi)的一部分離子取代為其 它元素。以羥基磷灰石為代表的磷灰石化合物是下述通式(I)所表示的組合物，并且通過取代M2+、ZO4-、Γ而具有多種化合物的組合。當(dāng)Γ為OH—時，特別稱之為羥基磷灰石。M10 (ZO4)6X2 (I)在通式(I)中，在提供陽離子的原子M2+的位置引入可以取代為鈣的金屬離子，具體來說，可以列舉鈉、鎂、鉀、鋁、鈧、鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、鋅、鍶、釔、鋯、釕、銠、鈀、銀、鎘、鋼、錫、鋪、締、鋇、鑭、鋪、鐠、釹、紅、銪、,L、鋪、鏑、欽、鉺、錢、鐿、镥、鉿、鉬、金、萊、 它、鉛、秘等的離子。并且在 ZO4 —的位置引入 PO43 —、CO32 —、CrO43 —、AsO43 —、VO43 —、U043 —、SO42 —、SiO44一、GeO44 一等。在 X 一的位置引入 OH 一、鹵化物離子(F 一、Cl 一、Br'I 一)、BO2—、CO32 一、O2 一等。另夕卜，與Μ2+、Z04 —、X—進行取代的離子可以是I種，也可以是2種以上。此處，上述X優(yōu)選為0H —和F —。當(dāng)其為0H —時，親水性増大，從而對金屬粉的涂布性優(yōu)異，從這點考慮是優(yōu)選的，當(dāng)其為F —時，從強度優(yōu)異的方面考慮是優(yōu)選的。S卩，從形成壓粉磁芯時的絕緣性、耐熱性以及力學(xué)特性優(yōu)異的方面考慮，特別優(yōu)選使用羥基磷灰石Ca10 (PO4) 6 (OH) 2 或氟磷灰石=Ca10 (PO4) 6F2。就使用其它元素的各成分取代度而言，當(dāng)鈣被其它原子取代時，其取代度(取代的其它原子的摩爾數(shù)/鈣的摩爾數(shù))優(yōu)選為30%以下。同樣，當(dāng)磷酸離子被取代時，其取代度也優(yōu)選為30%以下，而對于羥基來說，其可以被其它原子100%地取代。磷酸鈣可以通過使含有鈣離子(當(dāng)含有鈣以外的原子時，提供后述的鈣以外的陽離子的原子M的離子)的溶液與含有磷酸離子的水溶液反應(yīng)而得到。在使后述的原子M的離子代替鈣離子進行反應(yīng)時，可以得到在通式(I)中，提供陽離子的原子M2+的位置被取代為該M的離子的磷酸鈣(磷灰石化合物等)。為了在金屬粉表面上析出磷酸化合物，首先，向金屬、塑料、玻璃等的容器中加入含有鈣離子并在堿環(huán)境下進行了 PH調(diào)整的水溶液和金屬粉，接著，添加含有磷酸離子的水溶液，將混合后的水溶液中的PH調(diào)整為7以上，并將Ca/P調(diào)整為所希望的比值。調(diào)整水溶液后，優(yōu)選將水溶液和水溶液中的金屬粉ー邊粉碎ー邊混合。這時，也可以改變添加順序地加入含有磷酸離子的水溶液和金屬粉，然后添加含有鈣離子的水溶液。此外，還可以同時加入含有磷酸離子的水溶液和金屬粉以及鈣離子。作為鈣離子，只要來自于鈣化合物，就沒有特別限制。具體來說，例如，作為鈣離子源，可以列舉氫氧化鈣等無機堿的鈣鹽、硝酸鈣等無機酸的鈣鹽、こ酸鈣等有機酸的鈣鹽、有機堿的鈣鹽等。作為前述磷酸源，可以列舉磷酸，磷酸ニ氫銨、磷酸氫ニ銨等磷酸鹽，焦磷酸(ニ磷酸)、偏磷酸等縮合磷酸。在這些磷酸化合物中，只要可以通過在水溶液中使磷酸與提供鈣離子的鹽(硝酸鹽、こ酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、氫氧化物)反應(yīng)而析出，就可以是任意的磷酸化合物。此外，如果考慮混入的雜質(zhì)方面，則特別優(yōu)選使用磷酸銨鹽而使其析出。在金屬粉表面上形成磷酸鈣時的反應(yīng)溶液優(yōu)選為中性區(qū)域 堿性區(qū)域。由此，可以防止金屬粉表面的氧化，此外，在磷酸鈣中，特別是可以形成羥基磷灰石?？紤]到磷酸鈣類的溶度積，形成時的反應(yīng)溶液也優(yōu)選為PH7以上，更優(yōu)選為8 11，并進一歩優(yōu)選為10
11。羥基磷灰石在酸性區(qū)域中溶解，在中性區(qū)域中羥基磷灰石以外的磷酸鈣析出或混合存在。此外，在酸性區(qū)域中，根據(jù)金屬粉的種類，也有時會發(fā)生氧化，轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠盅趸?，從而生銹、變色。因此，需要使用氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿來準確地調(diào)整反應(yīng)液的pH。前述粉碎是指在攪拌時通過金屬粉彼此之間的摩擦、沖撞而對金屬粉施加剪切 力，由此解開金屬粉的凝聚部分。作為ー邊粉碎金屬粉ー邊混合含有金屬粉的水溶液的方法，只要是行星混合機、球磨機、珠磨機、噴射磨、混合轉(zhuǎn)子、蒸發(fā)器、超聲波分散等能夠進行濕式攪拌(混合)的方法，就可以任意使用。其中，優(yōu)選使用混合轉(zhuǎn)子等調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)，井根據(jù)樣品進行攪拌。在金屬粉中，壓粉磁芯用的鐵粉是通過霧化法制造的，其具有較寬的粒度分布，并且可以觀察到粉碎不充分的粗大鉄粉、鉄粉彼此之間的凝聚。由于粗大粉末的混入也可能成為磁特性、成型體密度下降的主要原因，因此通過進行這樣的攪拌，可以防止磁特性、成型體密度的下降，同時可以在金屬粉上被覆磷酸鈣。作為上述攪拌速度，根據(jù)所用容器的容積和所用金屬粉的質(zhì)量、表觀體積以及水溶液的體積，其最佳旋轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化，例如，當(dāng)容器的容積為IOOOcm3、所用的金屬粉為300g、水溶液的體積是金屬粉表觀體積的120 130%吋，優(yōu)選為30 300rpm，并更優(yōu)選為40 lOOrpm。這時，需要使金屬粉隨著容器的旋轉(zhuǎn)而在容器內(nèi)壁上適當(dāng)?shù)亓鲃樱绻麨?00rpm以上，則金屬粉不流動而是粘在內(nèi)壁上進行旋轉(zhuǎn)，結(jié)果無法進行有效的攪拌。另一方面，如果不到30rpm，則容器旋轉(zhuǎn)過慢，會產(chǎn)生金屬粉因自重而一定程度地停留在容器內(nèi)底部(攪拌時的最低位置)的位置的狀態(tài)，完全無法攪拌。磷酸鈣在金屬粉表面上形成時的反應(yīng)溫度即使是室溫也沒有特別的問題，但通過提高溫度，也可以促進反應(yīng)、縮短形成所需的時間。作為反應(yīng)溫度，優(yōu)選為50°C以上，并更優(yōu)選為70°C以上。作為磷酸鈣在金屬粉表面上形成時的反應(yīng)時間，根據(jù)含有鈣離子的水溶液和含有磷酸離子的水溶液的濃度而不同。含有各離子的溶液的濃度分別優(yōu)選為O. 003 I. OM的范圍。含有各離子的溶液的濃度分別優(yōu)選為O. 001 2. OM的范圍，并更優(yōu)選為O. I I. OM的范圍。作為這時的反應(yīng)時間，優(yōu)選為I 10小時，并更優(yōu)選為2 5小時。如果為2. OM以上，則金屬彼此容易凝聚、形成成型體時的低密度成為問題。另ー方面，如果為O. OlM以下，則反應(yīng)時間延長至必要時間以上，根據(jù)選擇的材料，金屬粉難以均勻被覆。此外，在反應(yīng)時間少的情況下，例如，在I 10分鐘左右時，在金屬粉表面上目標磷酸鈣的生成不充分，導(dǎo)致收率下降、絕緣性(比電阻)不足。作為磷酸鈣在金屬粉表面上形成時的水溶液量，必須為金屬粉能夠隨著容器的旋轉(zhuǎn)而有效流動的量，優(yōu)選為所用金屬粉的表觀體積的100 200%，更優(yōu)選為110 140%，并最優(yōu)選為120 130%。接著，對金屬氧化物進行說明。對于本實施方式所涉及的金屬氧化物，通過在水中在金屬粉表面上形成磷酸鈣時或形成磷酸鈣后，向該水溶液中添加金屬氧化物，從而在金屬粉表面上形成金屬 氧化物。金屬氧化物可以在金屬粉表面上形成，也可以在磷酸鈣上形成，并且在哪ー者上形成都沒有關(guān)系。通過使用前述的磷酸鈣和金屬氧化物，并由無機物形成均勻的絕緣層，可以得到高比電阻。金屬氧化物可以使用粉末狀材料。并且可以優(yōu)選使用將金屬氧化物分散所形成的漿料狀材料。也就是說，金屬氧化物優(yōu)選在溶劑(水、有機溶剤)中不凝聚地進行分散。在金屬粉表面上形成上述金屬氧化物的エ序中，金屬氧化物的添加是在磷酸鈣形成時或形成后添加的。這意味著由于磷酸鈣對金屬粉的被覆是以水為溶劑而進行的，因此金屬氧化物的滴加順序沒有特別限定。如果在形成時投入金屬氧化物，則磷酸鈣和金屬氧化物混合存在，可形成磷酸鈣和金屬氧化物在鐵粉整體中分布均勻、并且致密的層。另ー方面，在磷酸鈣層形成后添加金屬氧化物的情況下，在磷酸鈣層表面上可形成微細的金屬氧化物膜。特別地，金屬氧化物集中在制作成型體時容易產(chǎn)生裂縫的具有凹凸的表面部位上而附著，因此作為緩沖材料的效果更加提高。作為金屬氧化物,可以列舉氧化招、氧化鈦、氧化鋪、氧化釔、氧化鋅、氧化娃、氧化錫、氧化銅、氧化欽、氧化鉍、氧化鈷、氧化銦等。這些金屬氧化物可以單獨使用，或?qū)煞N以上組合使用，還可以直接投入粉末，但優(yōu)選漿料那樣的形式。通過將目標金屬氧化物的粉末分散在適當(dāng)?shù)娜軇?水、有機溶剤)中進行使用，可以形成更均勻的微粒膜。金屬氧化物的分散方法沒有特別限定，具體來說，可以舉例使用珠磨機、噴射磨等設(shè)備的粉碎方法，或超聲波分散等。此外，也可以直接使用作為漿料而銷售的制品。形狀有球狀、圓形狀等各種形狀，但沒有特別限制。作為具體的漿料制品，可以舉例C. I.化成株式會社制的NanoTek Slurry系列，扶桑化學(xué)エ業(yè)株式會社的Quartron PL系列、SP系列，日產(chǎn)化學(xué)エ業(yè)株式會社制的SN0WTEX系列(膠體ニ氧化硅、有機溶膠)、氧化鋁溶膠、NAN0USE,株式會社Admatechs的ADMAFINE等。作為金屬氧化物的粒徑，可以使用各種大小的粒徑，但為了成膜性，優(yōu)選為亞微米以下的粒徑。這些金屬氧化物的(平均)粒徑可以使用動態(tài)光散射法、激光衍射法等儀器分析進行測定。此外，還可以使用SEM等電子顯微鏡、光學(xué)顯微鏡等直接觀察在磷酸鈣表面上所形成的微細的金屬氧化物而進行測定。在直接觀察時，例如，從I張掃描型電子顯微鏡照片中任意選擇10個該金屬氧化物粒子，得到10個各自的測定值，并將該各測定值的總和除以10所得的“平均值”稱為粒徑。以下，僅將其記作粒徑。作為金屬氧化物的粒徑，以粒徑計優(yōu)選為IOnm以上350nm以下。越使用粒徑大的金屬氧化物，則絕緣性越優(yōu)異，而越使用粒徑小的金屬氧化物，則有形成成型體時的強度、成型體密度提高的傾向。此外，從提高金屬粉表面的被覆率的觀點、以及使金屬氧化物層更加致密的觀點考慮，還可以并用粒徑不同的金屬氧化物。通過在堆積于金屬粉表面上的較大的金屬氧化物間混合存在較小的金屬氧化物微粒，能夠形成高密度的絕緣物。此外，在金屬粉表面的凸部 彎部，難以使用粒徑為IOOnm以上的金屬氧化物來形成均勻的覆膜。在難以使用金屬氧化物來形成覆膜的凸部 彎部，通過使用以粒徑計不到lOOnm、更優(yōu)選為50nm以下的金屬氧化物，可以提高覆膜的均勻性。作為分散金屬氧化物的溶劑，沒有特別限制，具體來說，可以列舉以甲醇、こ醇、異丙醇等為代表的醇系溶剤，以丙酮、甲こ酮為代表的酮系溶剤，以甲苯為代表的芳香族系溶齊U。此外，即使使用水，也沒有任何問題。另外，金屬氧化物的添加量相對于所用的金屬粉100質(zhì)量份優(yōu)選為O. 05 2. O質(zhì)量份。如果添加量為O. 05質(zhì)量份以上，則有金屬氧化物可以均勻地被覆在金屬粉上，并且可以得到絕緣性(比電阻)提高效果的傾向。另ー方面，如果為2. O質(zhì)量份以下，則有在形成壓粉磁芯時可以防止成型體密度下降，并且還可以防止所得的壓粉磁芯的抗折強度下降的傾向。接著，對有機硅化合物進行說明。作為有機硅化合物，可以列舉烷氧基硅烷或其反應(yīng)物、有機硅樹脂，但更優(yōu)選有機硅樹脂。作為有機硅樹脂，優(yōu)選含有下述(I)、( 2 )和(3 )的化合物的至少ー種。(I)由2官能性的硅氧烷單元(D單元)構(gòu)成的聚有機硅氧烷(例如，聚 _■甲基娃氧燒、聚甲基苯基娃氧燒)，(2)由I官能性的娃氧燒單兀(M單兀)、3官能性的娃氧烷單元(T單元)和4官能性的硅氧烷單元(Q單元)的至少ー種構(gòu)成的聚有機硅氧烷(例如，由M單元和Q單元構(gòu)成的MQ樹脂)與由2官能性的硅氧烷單元(D單元)構(gòu)成的聚有機硅氧烷(例如，聚ニ甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷)的混合物(該混合物可以是在室溫下具有粘著性，也可以是通過加熱而產(chǎn)生粘著性)，(3)由I官能性的硅氧烷単元(M単元)、3官能性的硅氧烷單元(T單元)和4官能性的硅氧烷單元(Q單元)的至少ー種與2官能性的硅氧烷單元(D單元，例如ニ甲基硅氧烷單元、甲基苯基硅氧烷單元)構(gòu)成的聚有機硅氧烷(優(yōu)選D單元的數(shù)量多于M單元、T單元和Q單元的合計數(shù)量。)。作為該聚有機娃氧燒，優(yōu)選由T單元和Q單元的至少ー種與D單元構(gòu)成的有機硅氧烷。有機硅樹脂優(yōu)選為固化型(特別是熱固化型)的有機硅樹脂。該有機硅樹脂覆膜不僅作為被覆無機絕緣物表面的絕緣覆膜發(fā)揮作用，還作為構(gòu)成粒子間結(jié)合的粘合劑發(fā)揮作用。有機硅樹脂凝膠化的變態(tài)溫度根據(jù)有機硅樹脂的種類而不同，因此不能一概確定，但大致為150 300°C左右。通過加熱至該溫度，附著在軟磁性粉末的粒子表面上的有機硅樹脂形成硬質(zhì)的有機硅樹脂覆膜。該有機硅樹脂覆膜隨著溫度的上升而進行硅氧烷鍵合，因此，通過進行退火等高溫加熱處理，其由部分交聯(lián)變?yōu)槿拷宦?lián)，覆膜強度提高。此外，由于該有機硅樹脂覆膜的耐熱性優(yōu)異，因此即使對成型后的壓粉磁芯進行退火等高溫加熱，也不會被破壞等，并且前述交聯(lián)進ー步進行，可強化磁芯用粉末的粒子彼此之間的結(jié)合。有機硅樹脂可以大致分為受熱縮合·固化的加熱固化型和在室溫下固化的室溫固化型。前者通過加熱，其官能團發(fā)生反應(yīng)，引起硅氧烷鍵合，由此進行交聯(lián)，并發(fā)生縮合·固化。另ー方面，后者通過水解反應(yīng)，官能團在室溫下反應(yīng)，引起硅氧烷鍵合，由此進行交聯(lián)，并發(fā)生縮合·固化。有機硅樹脂的硅烷化合物的官能團數(shù)量從I到最大值4。本發(fā)明中所用的有機硅樹脂的官能團數(shù)量沒有限制，但優(yōu)選通過使用具有3或4官能性硅烷化合物的有機硅來提高交聯(lián)密度。作為有機硅樹脂的種類，以樹脂系為首，硅烷化合物系、橡膠系有機硅、有機硅粉末、有機改性硅油、或它們的復(fù)合物等根據(jù)用途而形態(tài)不同。在本發(fā)明中，可以使用任一有機硅樹脂。如果使用樹脂系的涂布用有機硅樹脂，即僅由有機硅所構(gòu)成的純有機硅樹脂或由有機硅和有機系聚合物(醇酸、聚酯、環(huán)氧、丙烯酸系等)所構(gòu)成的改性用有機硅樹脂，則在耐熱性、耐候性、耐濕性、電絕緣性、被覆時的簡便性方面是最優(yōu)選的。作為有機硅樹脂，通常是Si上的官能團為甲基或苯基的甲基苯基有機硅樹脂。在具有較多苯基的情況下，由于具有耐熱性優(yōu)異的傾向，因此更優(yōu)選。另外，對于有機硅樹脂的甲基和苯基的比率、官能性來說，可以通過FT — IR等進行分析。作為本發(fā)明中所使用的有機硅樹脂，例如，可以列舉東麗道康寧株式會社制的SH805、SH806A、SH840、SH997、SR620、SR2306、SR2309、SR2310、SR2316、DC12577、SR2400、SR2402、SR2404、SR2405、SR2406、SR2410、SR2411、SR2416、SR2420、SR2107、SR2115、SR2145、SH6018、DC6 — 2230、DC3037、DC3074、QP8 — 5314,217 — Flake Resin ；Momentive Performance 株式會社制的 YR3370、YR3286、TSR194、TSR125R ;信越化學(xué)エ業(yè)株式會社制的 KR251、KR255、KR114A、KRl12、KR261OB、KR2621 — I、KR230B、KR220、KR220L、KR285、K295、KR300、KR2019、KR2706、KR165、KR166、KR169、KR2038、KR221、KR155、KR240、KRlOl — 10、KR120、KR105、KR271、KR282、KR311、KR211、KR212、KR216、KR213、KR217、KR9218、SA — 4、KR206、KR5206、ES1001N、ES1002T、ES1004、KR9706、KR5203、KR5221、X — 52 — 1435 等。也可以使用此處所列舉之外的有機硅樹脂。此外，也可以使用將這些物質(zhì)或它們的原料物質(zhì)改性而得到的有機硅樹月旨。進一歩，還可以使用以適當(dāng)比例混合種類、分子量、官能團不同的2種以上有機硅樹脂 所得的有機硅樹脂。有機娃樹脂覆膜的附著量相對于金屬粉優(yōu)選調(diào)整為O. 01 O. 8質(zhì)量％。如果少于O. 01質(zhì)量％，則絕緣性差，電阻變低。另ー方面，如果添加多于O. 8質(zhì)量％，則加熱干燥后的粉末容易成團，而且使用這種團狀粉末所制作的成型體難以實現(xiàn)高密度化，并且成型時覆膜會被破壞，因此渦流損耗的降低也容易變得不充分。有機硅樹脂覆膜可以通過將有機硅樹脂溶解在醇類、酮類、甲苯、ニ甲苯等石油系有機溶劑等中，并將該溶液和鉄粉混合，使有機溶劑揮發(fā)而形成。覆膜形成條件沒有特別限定，只要相對于前述被絕緣粒子被覆的磁性粉末100質(zhì)量份添加并混合O. 5 10質(zhì)量份左右的、以固體成分成為O. 5 5. O質(zhì)量％的方式調(diào)制的樹脂溶液，并進行干燥即可。如果少于O. 5質(zhì)量份，則混合會耗費時間，覆膜可能不均勻。另ー方面，如果超過10質(zhì)量份，則由于溶液量多，因此干燥耗費時間，或者干燥可能不充分。樹脂溶液也可以適當(dāng)?shù)丶訜?。有機硅樹脂覆膜的厚度對磁通密度的下降產(chǎn)生較大影響。因此，優(yōu)選為10 500nm。更優(yōu)選的厚度為20 200nm。此外，無機絕緣物和有機硅樹脂覆膜的合計厚度優(yōu)選為 IOOnm 1500nm。有機硅樹脂的干燥エ序中，優(yōu)選在所用的有機溶劑揮發(fā)的溫度下，并且加熱至不到有機硅樹脂的固化溫度，使有機溶劑充分地蒸發(fā)揮發(fā)。作為具體的干燥溫度，在各有機溶劑的沸點以上的溫度下進行，例如，作為使用酮類等溶劑時干燥的具體例子，適合優(yōu)選在100 250°C下進行10 60分鐘的加熱干燥，并更優(yōu)選在120 200°C下加熱干燥10 30分鐘。前述干燥エ序中，目的是樹脂覆膜的干燥(除去溶剤)以及有機硅樹脂的預(yù)固化。涂布了有機硅樹脂的粉末在進行了真空干燥時，表面發(fā)粘，操作性差。因此，通過根據(jù)需要進行預(yù)固化，可以確保成型時磁性粉末的流動性、抑制成型體產(chǎn)生裂縫。作為具體的方法，在有機硅樹脂的固化溫度附近，對形成了有機硅樹脂覆膜的磁性粉末進行短時間加熱。該預(yù)固化與固化的差異是，在預(yù)固化中，粉末彼此不會完全粘接固化，能夠容易地粉碎，而在粉末成型后所進行的高溫加熱處理工序(退火)中，樹脂固化，粉末彼此粘接固化，成型體強
度提高。如上所述，使有機硅樹脂預(yù)固化后，通過粉碎可以得到填充模具時流動性優(yōu)異的粉末。如果不進行預(yù)固化，則例如在溫間成型時，粉末彼此附著，有時難以在短時間內(nèi)投入成型模具中。在實際操作中，操作性的提高是非常有意義的，并且發(fā)現(xiàn)通過進行預(yù)固化，所得的壓粉磁芯的比電阻提高。其原因雖然 尚未明確，但可以認為是由于固化時與鐵粉的密合性提高。此外，根據(jù)需要，為了在干燥后除去凝聚團，也可以使其通過網(wǎng)眼為50 500 μ m左右的篩子。(壓粉磁芯的制造)壓粉磁芯可以通過包括對上述被覆金屬粉進行加壓和加熱的エ序的制造方法而得到。此處，壓粉磁芯的制造方法也可以包括在被覆金屬粉中根據(jù)需要混合潤滑劑，并對其進行加壓和加熱的エ序。即，該壓粉磁芯可以通過在被覆金屬粉中根據(jù)需要混合潤滑劑，并對其進行加壓和加熱而得到。此外，潤滑劑還可以分散在適當(dāng)?shù)姆稚⒔橘|(zhì)中形成分散液，并將其涂布在模具鍛模內(nèi)壁面(與沖壓機接觸的壁面)上，干燥后進行使用。制作的被覆金屬粉經(jīng)過將較大的磁芯用粉末填充到成型用模具中的填充エ序和對該壓粉磁芯用金屬粉進行加壓成型的成型エ序而形成被稱為壓粉磁芯的成型體。對填充在成型用模具中的壓粉磁芯用被覆金屬粉(包括上述混合粉末)的加壓成型，無論是冷間、溫間、熱間，都可以通過在粉末中混合內(nèi)部潤滑劑等的常規(guī)成型法進行。但是，從通過高密度化而實現(xiàn)磁特性提高的觀點考慮，更優(yōu)選采用下述的模具潤滑溫間加壓成型法。由此，即使増大成型壓力，在成型用模具的內(nèi)面與被覆金屬粉之間也不會產(chǎn)生粘著或使起模壓カ變得過大，還可以抑制模具壽命的下降。并且，能夠以エ業(yè)水平而非試驗水平量產(chǎn)高密度的壓粉磁芯。作為潤滑劑，可以使用硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鋰等金屬皂，蠟等長鏈烴，硅油
坐寸ο對于成型エ序中的加壓程度而言，從模具壽命、生產(chǎn)率的觀點考慮，優(yōu)選使成型壓カ為 98O 1480MPa。在對被覆金屬粉進行加壓成型時，在其內(nèi)部會產(chǎn)生殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)變。為了將其除去，優(yōu)選實施對成型體進行加熱、慢慢冷卻的熱處理工序(退火)。由此，可以降低磁滯損耗。此外，可以得到對交變磁場的追隨性等良好的壓粉磁芯。另外，通過退火エ序除去的殘余應(yīng)變等也可以是成型エ序之前在金屬粉內(nèi)積累的應(yīng)變等。對殘余應(yīng)變等來說，熱處通溫度越聞，則越能有效除去。即使是具有最聞耐熱性的有機硅處理絕緣層，也會產(chǎn)生至少部分的破壞。因此，優(yōu)選也考慮有機硅處理絕緣層的耐熱性來確定熱處理溫度。例如，當(dāng)使熱處理溫度為600 800°C時，可實現(xiàn)兼顧殘余應(yīng)變的除去和有機硅處理絕緣層的保護。加熱時間，從效果和經(jīng)濟性考慮，為I 300分鐘，并優(yōu)選為10 60分鐘。進行熱處理時的氛圍優(yōu)選非氧化氛圍中。例如，為真空氛圍、非活性氣體(N2、Ar)氛圍或還原氣體(H2)氛圍。另外，在非氧化氛圍中進行熱處理工序是為了抑制壓粉磁芯、構(gòu)成它的磁性粉末過度被氧化而導(dǎo)致磁特性、電特性下降。具體來說，有生成FeO、生成Fe2SiO4層的情況。
使用上述被覆金屬粉制作的壓粉磁芯例如可以用于電動機(特別是鐵芯、磁軛(yoke))、驅(qū)動器、電抗器鐵芯、變壓器、感應(yīng)加熱器(IH)、揚聲器等各種電磁設(shè)備。特別地，該壓粉磁芯還可在實現(xiàn)高磁通密度的同時，通過退火等實現(xiàn)磁滯損耗的降低，并且還能夠適應(yīng)較低頻率區(qū)域中所使用的設(shè)備等。實施例為了進一歩詳細說明本發(fā)明，以下用實施例進行說明。另外，本發(fā)明并不限定于該實施例。[被覆金屬粉的制作](實施例I)向300ml水中投入Ikg分級至最大粒徑為75μηι以下的鐵粉(HoganasAB制， ABC100. 30)，并ー邊攪拌，ー邊投入6g表I所示的磷酸鈣，再攪拌IOOrpmX 30分鐘，從而使磷酸鈣附著在鉄粉表面上(形成第I層)。接著，作為使金屬氧化物附著的エ序，投入表I所示的膠體ニ氧化硅(水分散漿料)，使得以SiO2的形式達到Sg，并繼續(xù)攪拌30分鐘使其附著(形成第2層)。此處，一旦進行干燥處理后，與有機硅樹脂(信越Silicone制KR311)進行混煉處理，并進行干燥處理，從而形成具有有機硅處理絕緣層的被覆金屬粉。另外，作為現(xiàn)有技術(shù)，準備對相同的鐵粉僅進行磷酸被覆處理并使其干燥所制作的磷酸被覆處理粉和市售品的絕緣處理粉(Hoganas AB制)。(實施例2)除了將實施例I中用于第2層的SiO2變更為粒徑為125nm的SiO2以外，通過和實施例I同樣的方法制作被覆金屬粉。(實施例3)除了將實施例I中用于第2層的SiO2變更為Al2O3以外，通過和實施例I同樣的方法制作被覆金屬粉。(實施例4)除了將實施例I中用于第2層的SiO2變更為TiO2以外，通過和實施例I同樣的方法制作被覆金屬粉。(實施例5)除了將實施例I中用于第2層的SiO2變更為ZrO2以外，通過和實施例I同樣的方法制作被覆金屬粉。(實施例6)除了將實施例I中用于第2層的SiO2變更為Y2O3以外，通過和實施例I同樣的方法制作被覆金屬粉。(實施例7)除了將實施例I中用于第I層的羥基磷灰石(Caltl (PO4)6 (OH)2)變更為磷酸ニ氫鈣(Ca (H2PO4)2)以外，通過和實施例I同樣的方法制作被覆金屬粉。(實施例8)除了將實施例I中用于第I層的羥基磷灰石(Caltl (PO4)6 (OH)2)變更為磷酸氫鈣(CaHPO4)以外，通過和實施例I同樣的方法制作被覆金屬粉。(實施例9)
除了將實施例I中用于第I層的羥基磷灰石(Caltl (PO4)6 (OH)2)變更為β型磷酸三鈣(Ca3 (PO4)2)以外，通過和實施例I同樣的方法制作被覆金屬粉。(實施例10)除了將實施例I中用于第3層的有機硅樹脂(信越化學(xué)エ業(yè)株式會社制KR311)變更為Momentive Performance公司制YR3286以外，通過和實施例I同樣的方法制作被覆
金屬粉。(實施例11)除了將實施例I中用于第3層的有機硅樹脂(信越化學(xué)エ業(yè)株式會社制KR311)變更為Momentive Performance公司制TSR194以外，通過和實施例I同樣的方法制作被覆
金屬粉。 (實施例12)研究濕式合成作為第I層的磷酸鈣層的方法。分別將14. 2g硝酸鈣四水合物(和光純藥エ業(yè)株式會社制)和4. 15g磷酸ニ氫銨溶解在150g純水中。接著，向塑料制的容器中投入Ikg最大粒徑為75 μ m以下的鐵粉(Hoganas AB制，ABClOO)和前述硝酸鈣四水合物的水溶液及磷酸ニ氫銨四水合物的水溶液，并慢慢地滴加氨水從而將水溶液的pH調(diào)整至9，使羥基磷灰石析出。滴加氨水后,立即封住容器，并以IOOrpm轉(zhuǎn)數(shù)攪拌30分鐘，從而在鉄粉表面上形成羥基磷灰石。接著，作為使金屬氧化物附著的エ序，投入粒徑為60nm的膠體ニ氧化硅(水分散漿料)，使得以SiO2的形式達到Sg，并再次以IOOrpm轉(zhuǎn)數(shù)進行30分鐘攪拌。對所得的涂覆鐵粉進行過濾干燥處理后，與有機硅樹脂(信越Silicone制KR311)進行混煉處理，并進行干燥處理，從而形成具有有機硅處理絕緣層的被覆金屬粉。(實施例13)除了在實施例12中，使用粒徑為125nm的SiO2代替第2層中所用的粒徑為60nm的SiO2以外，和實施例12同樣地制作被覆金屬粉。(比較例I)在實施例I中，制作在金屬粉表面上僅形成羥基磷灰石作為第I層的被覆金屬粉。(比較例2)在實施例I中，制作僅由作為第I層的羥基磷灰石和作為第2層的SiO2構(gòu)成的被覆金屬粉。(比較例3)對分級至最大粒徑為75 μ m以下的鐵粉(Hoganas AB制，ABC100. 30)僅進行磷酸被覆處理，并干燥，制作被覆金屬粉。(比較例4)準備市售的Hoganas 公司制的“SomaloyllOilP”。[抗折試驗用試驗片的制作方法]稱量15g所得的磁芯用粉末，在12mmX34mm的成型模具中涂布用醇進行了分散的硬脂酸鋰，并在將磁芯用粉末、成型模具加熱至130°C的狀態(tài)下將磁芯用粉末填充到成型模具中，使用2000kN Amsler型萬能試驗機在980 1480MPa的成型壓カ下制作多個密度為7. 3Mg/m3 7. 35Mg/m3的抗折試驗片(12 X 34X 5mm)。密度使用由干燥重量、水中重量進行計算的阿基米德法來實施測定。[加熱エ序]制作出的環(huán)狀成型體和抗折試驗片在氛圍調(diào)整感應(yīng)加熱爐中，在N2氛圍下，使升溫速度為10°c /min,并在650°C的溫度下進行30分鐘加熱處理。30分鐘的加熱之后，通過爐內(nèi)冷卻進行冷卻，得到壓粉磁芯。[鐵損測定]鐵損表示因勵磁磁通密度、頻率而導(dǎo)致的能量損耗，損耗越低，則越表示為高效率的材料。鐵損測定使用巖通計測制SY — 8232進行評價。測定壓粉磁芯的內(nèi)徑、外徑、全長尺寸、重量后，將絕緣紙卷繞在壓粉磁芯表層上，然后施加檢測用、勵磁用的線圈。檢測用銅線的線圈數(shù)為20圈，勵磁用銅線的線圈數(shù)為60圈，形成試驗片。勵磁磁通密度為O. 1T，設(shè)為固定，頻率設(shè)為5kHz、IOkHz、20kHz，分別測定鐵損。[最大相對導(dǎo)磁率測定]最大相對導(dǎo)磁率測定使用理研電子制的B — H分析器進行評價。測定壓粉磁芯的內(nèi)徑、外徑、全長尺寸、重量后，將絕緣紙卷繞在壓粉磁芯表層上，然后施加檢測用、勵磁用的線圈。檢測用銅線設(shè)為Φ0. 26mm，并卷繞20圈，勵磁用銅線設(shè)為Φ0. 5mm，并卷繞200圏，形成環(huán)狀試驗片。磁化力H的最大值設(shè)為10000A/m，使磁化カ變化，由磁通密度B的變化測定相對導(dǎo)磁率，并將其最大值作為最大相對導(dǎo)磁率。[抗折強度]抗折試驗是根據(jù)JIS -Z- 2248并使用精密萬能試驗機(Autograph)實施3點彎曲試驗。支點間距離設(shè)為25. 4mm,加壓速度設(shè)為0. 5mm/min,并由最大試驗カ求出抗折強度。[比電阻]使用磁芯用粉末所得的壓粉磁芯的比電阻值是使用4探針測定器測定前述退火后的環(huán)狀成型體的加壓面。這時，為了排除成型時、退火時殘留在表層部的潤滑劑的影響，使用400 600號的研磨紙對加壓面進行研磨，并在除去表層部的殘渣后，實施比電阻測定。[L 一 I 特性]L 一 I特性是評價在交流電流下施加重疊電流(I)時的電感(L)的方法，相對于無重疊(OA)時的電感值，附加了電流下的電感值的下降越低越好。由于電感值也根據(jù)鐵芯形狀、鐵芯重量、銅線的線圈數(shù)而變化，因此評價是固定為Φ20Χ Φ 30 X 5mm、14. 5g，銅線設(shè)為Φ I. 0mm，卷繞20圈而實施評價的。評價使用國洋電機制的LCR METER LM — 2101B，使頻率為IOkHz，從無重疊(OA)起每隔50mSec每IA地增加施加電流，使最大施加電流為30A，測定各施加電流下的電感。評價這時在30A下的電感值相對于無重疊時的電感值的下降率。[能量分散型X射線分析(EDX分析)]使用離子研磨裝置(日立高新技術(shù)公司制E — 3500)，在加速電壓為6kV、放電電壓為4kV、振動速度為I (無單位)的條件下，進行成型體端部的截面研磨，并使用能量分散型分析裝置(Oxford Instruments株式會社制，INCAEnergy350),在加速電壓為15kV、蒸鍍物質(zhì)為Pt — Pd、資料傾斜角度為0°C的條件下，進行截面的EDX元素測繪分析。將實施例I 13和比較例I 4的壓粉磁芯的鐵損、最大導(dǎo)磁率、抗折強度、比電阻和L 一 I特性的評價結(jié)果示于表I。此外，圖2表示實施例I中所得的壓粉磁芯的EDX分析結(jié)果。圖2 (a)是實施例I中所得的壓粉磁芯的SEM圖像，(b)是FeEDX分析結(jié)果。圖3表示Ca、O、P和Si的EDX分析結(jié)果。
[表 I]
權(quán)利要求
1.一種壓粉磁芯，其為在金屬粉間具有包含粒子狀金屬氧化物的絕緣層的壓粉磁芯，并且所述絕緣層含有Ca、P、O、Si和C作為元素。
2.如權(quán)利要求I所述的壓粉磁芯，所述絕緣層含有磷酸鈣和氧化硅。
3.如權(quán)利要求I所述的壓粉磁芯，所述粒子狀金屬氧化物的平均粒徑為IOnm以上350nm以下。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項所述的壓粉磁芯，比電阻為10000μ Qcm以上。
5.如權(quán)利要求I 4中任一項所述的壓粉磁芯，在O.lT、5kHz下的鐵損為70kW/m3以下，并且最大導(dǎo)磁率μ m為60 150。
6.如權(quán)利要求I 5中任一項所述的壓粉磁芯，在O.ITUOkHz下的鐵損為150kW/m3以下，并且最大導(dǎo)磁率μ m為60 150。
7.如權(quán)利要求I 6中任一項所述的壓粉磁芯，在O.lT、20kHz下的鐵損為400kW/m3以下，并且最大導(dǎo)磁率μ m為60 150。
8.一種壓粉磁芯的制造方法，其為制造權(quán)利要求I 7中任一項所述的壓粉磁芯的制造方法，包括 在金屬氧化物的存在下，使含有鈣離子和磷酸離子的水溶液與金屬粉進行反應(yīng)，從而在所述金屬粉表面上形成絕緣層的工序； 使有機硅化合物與形成了絕緣層的所述被覆金屬粉接觸，從而在所述絕緣層的表面或內(nèi)部配置所述有機硅化合物而制造被覆金屬粉的工序；和 對所述被覆金屬粉在980 1480MPa下進行加壓以及在600°C以上進行加熱的工序。
9.如權(quán)利要求8所述的制造方法，在H2或N2氛圍下進行所述加熱。
全文摘要
本發(fā)明的壓粉磁芯是在金屬粉間具有包含粒子狀金屬氧化物的絕緣層的壓粉磁芯，并且絕緣層含有Ca、P、O、Si和C作為元素。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種兼顧了高磁場下的永久導(dǎo)磁率特性的確保以及鐵損的降低的壓粉磁芯及其制造方法。
文檔編號H01F1/24GK102834208SQ20118001795
公開日2012年12月19日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者稻垣孝, 下山雄大, 石原千生, 丸山鋼志 申請人:日立化成工業(yè)株式會社, 日立粉末冶金株式會社