磁芯用粉末及压粉磁芯的制作方法

磁芯用粉末及压粉磁芯的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种包含软磁性金属粉末(2)及覆盖其表面的绝缘被膜(3)的磁芯用粉末(1)，利用对层状氧化物进行解理而成的晶体(4)的集合体形成绝缘被膜(3)。晶体(4)例如为使作为用作上述层状氧化物的溶胀性层状粘土矿物的一种的溶胀性蒙皂石族矿物解理而成的晶体。
【专利说明】磁芯用粉末及压粉磁芯

【技术领域】
[0001]本发明涉及磁芯用粉末及压粉磁芯。

【背景技术】
[0002]众所周知，例如在装入电气制品、机械制品中使用的电源电路中，装入有变压器、升压器、整流器等。这些变压器等具有扼流线圈、功率电感及电抗器等以磁芯和绕线作为主要部分构成的各种线圈部件。此外，为了应对近年来的由节能意识的提高带来的对电气制品、机械制品的低耗电化的要求，也要求提高电源电路内大量使用的磁芯的磁特性，减少磁芯的磁损耗。另外，近年来，由于针对地球变暖问题的意识的提高，对可以抑制化石燃料消耗量的混合动力车(HEV)、没有直接的化石燃料消耗的电动车(EV)的需求有提高的趋势，这些HEV、EV的行驶性能等由电机的性能决定。由此，对于装入各种电机中的磁芯(定子铁芯或转子铁芯)，也要求提高其磁特性，减少磁损耗。
[0003]以往，作为磁芯，广泛地使用将用绝缘被膜覆盖表面而成的钢板(电磁钢板)隔着粘接剂层层叠而成的所谓的层叠磁芯。但是，此种层叠磁芯的形状自由度低，难以应对小型化、复杂形状化的要求。所以，开发出了通过将表面由绝缘被膜覆盖的软磁性金属粉末(是矫顽磁力小而导磁率大的金属粉末，一般是以铁作为主成分的金属粉末)压缩成形而得的所谓的压粉磁芯，进而安装在各种制品中。
[0004]但是，作为用于提高磁芯的磁特性的有效途径之一，可以举出减小磁芯的矫顽磁力的做法。这是因为，如果矫顽磁力变小，则导磁率就会增大，而另一方面，磁滞损耗(铁损耗)会降低。压粉磁芯的矫顽磁力由构成压粉磁芯的成形用粉末(以下称作“磁芯用粉末”)的软磁性金属粉末的粒径、杂质含量及应变量等决定，而作为可以简便地获得矫顽磁力小的压粉磁芯的有效途径之一，可以举出除去在粉末生成时或压粉体的压缩成形时等蓄积在软磁性金属粉末中的应变(晶体应变)的做法。要恰当地除去上述的应变，需要在软磁性金属粉末(金属)的重结晶温度以上将压粉体加热规定时间，例如在使用由纯铁粉末及覆盖其表面的绝缘被膜构成的磁芯用粉末将压粉体成形的情况下，需要将压粉体在600°C以上、优选在650°C以上、更优选在700°C以上加热。而且，压粉体的加热温度或加热时间可以根据所使用的软磁性金属粉末的纯度等适当地调整。
[0005]所以，覆盖软磁性金属粉末的表面的绝缘被膜最好具备高耐热性。这是因为，如果绝缘被膜的耐热性不足，则绝缘被膜会伴随着加热处理而损伤、分解、剥离等，因此就无法实行可以恰当地除去蓄积在软磁性金属粉末中的应变的高温下的加热处理。作为具有高耐热性的绝缘被膜的具体例，公知的是由高电阻物质及覆盖其表面的磷酸系化成处理被膜构成的二层结构的绝缘被膜(专利文献I)、包含含有Al-S1-O系复合氧化物的醇盐被膜和形成于该被膜上的硅酮树脂被膜的绝缘被膜(专利文献2)、包含选自氧化物、碳酸盐及硫酸盐中的至少一种绝缘层和形成于该绝缘层上的硅酮树脂层的绝缘被膜(专利文献3)等。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2001-85211号公报
[0009]专利文献2:日本专利第4589374号
[0010]专利文献3:日本特开2010-43361号公报


【发明内容】

[0011]发明所要解决的问题
[0012]但是，对于专利文献I?3中公开的具有绝缘被膜的磁芯用粉末，难以获得特别高磁通密度的压粉磁芯。这是因为，虽然压粉磁芯越是高密度化，则压粉磁芯的磁通密度越高，然而在如上所述将绝缘被膜设为二层结构的情况下，绝缘被膜的膜厚容易变厚，由此难以高密度地将压粉磁芯(压粉体)成形。另外，严格地控制磷酸系化成处理被膜、硅酮被膜的膜厚并不容易，更不用说近年来所要求的纳米级水平的膜厚控制更是极为困难。此外，如果将绝缘被膜设为二层结构，则在被膜形成中需要花费很多工夫，因此会导致磁芯用粉末、以及压粉磁芯的高成本化。
[0013]鉴于该情况，本发明的主要目的在于，在包含软磁性金属粉末及覆盖其表面的绝缘被膜的磁芯用粉末中，能够低成本地制造即使膜厚薄也可以发挥高耐热性、绝缘性能的绝缘被膜，由此可以低成本地制造磁特性优异的压粉磁芯。
[0014]用于解决问题的方法
[0015]本申请发明人等反复进行了深入研究，结果发现，如果着眼于构成层状氧化物的晶体的各种特性，将其作为绝缘被膜的形成材料来利用，则可以低成本地形成即使膜厚薄也可以发挥高耐热性、绝缘性能的绝缘被膜，从而完成了本发明。
[0016]S卩，为了达成上述的目的而首创的本发明的磁芯用粉末的特征在于，包含软磁性金属粉末及覆盖其表面的绝缘被膜，绝缘被膜由对层状氧化物进行解理而成的晶体的集合体形成。而且，本发明中所说的“对层状氧化物进行解理而成的晶体”与如下的表达同义，即，“是构成层状氧化物的晶体，且是由层状氧化物解理(分离)而得的晶体”。
[0017]层状氧化物是通过将具有负电荷的晶体隔着碱金属阳离子或碱土金属阳离子层叠而形成，在大气中(或在水溶液中不加以搅拌的情况下)，通过将晶体的负电荷用夹杂在晶体间的金属阳离子中和，而以稳定状态保持电荷的平衡，即保持晶体与金属阳离子的层叠结构。另一方面，例如在将层状氧化物(特别是后述的溶胀性层状粘土矿物)浸溃在适当的溶剂中、并加以搅拌时，就可以得到将构成层状氧化物的晶体以解理为单位层的状态分散于溶剂中的溶液。也就是说，当将层状氧化物(特别是后述的溶胀性层状粘土矿物)浸溃在适当的溶剂中并加以搅拌时，就可以得到将具有负电荷的晶体和具有正电荷的金属阳离子以完全分离的状态分散的溶液。由此，当将软磁性金属粉末浸溃在上述的溶液中时，就会在软磁性金属粉末的表面依次析出(堆积)分散于溶液中的(具有负电荷的)晶体。
[0018]此外，由于对层状氧化物进行解理而成的晶体的体积电阻高，因此如果在软磁性金属粉末的表面析出上述晶体，就可以利用该析出的晶体的集合体形成绝缘被膜。上述晶体的分解温度大致上高达700°C以上，另外上述晶体形成由其长度(最大直径)处以厚度而算出的纵横比(=长度/厚度)至少为25以上的平板状，并且其厚度稳定在I?数nm左右。基于以上的情况，如果用将层状氧化物解理而成的晶体的集合体来形成绝缘被膜，则可以精度优良地形成即使膜厚薄也具有高耐热性、此外还具有绝缘性能的绝缘被膜。所以，根据本发明，可以容易并且低成本地制作将软磁性金属粉末的表面用即使膜厚薄也可以发挥高耐热性、绝缘性能的绝缘被膜覆盖而成的磁芯用粉末。
[0019]而且，作为为了使构成层状氧化物的晶体解理而可以采取的方法，除了如上所述地将层状氧化物浸溃在适当的溶剂中、并加以搅拌以外，例如还可以考虑对层状氧化物施加机械力。另外，在利用上述的方法使软磁性金属粉末的表面析出晶体(形成绝缘被膜)的情况下，根据在上述溶液中的金属粉末的浸溃时间或上述溶液的浓度等，会在金属粉末的表面析出、堆积多到必需程度以上的晶体。即使在此种情况下，与碱金属、碱土金属等阳离子发生了离子键合而成的晶体之间也会在存在溶剂的状态下容易地解理，因此与软磁性金属粉末发生了离子键合而成的晶体相比可以容易地除去。由此，在析出、堆积了多到必需程度以上的晶体的情况下，例如只要将其暴露在流水中，就可以使层叠了的晶体发生层间剥离而使绝缘被膜的膜厚变薄。也就是说，如果是本发明的构成，则可以简便地并且精度优良地控制绝缘被膜的膜厚，因此还具有可以容易地获得膜厚薄、而且膜厚的不均少的绝缘被膜的优点。
[0020]绝缘被膜除了可以用一种晶体的集合体形成以外，还可以用多种晶体的集合体来形成。特别是，如果用长度(晶体的长度)处以厚度(晶体的厚度)而算出的纵横比(=长度/厚度)相互不同的多种晶体的集合体来形成绝缘被膜，则可以减小相邻的晶体间的间隙，因此容易获得致密的绝缘被膜，即容易获得绝缘性能优异的绝缘被膜。而且，此种绝缘被膜例如可以如下形成，即，在通过将纵横比相互不同的两种层状氧化物(例如后述的锂蒙脱石及皂石)浸溃在适当的溶剂中并加以搅拌，而得到将两种晶体以解理为单位层的状态分散的溶液后，向该溶液中浸溃软磁性金属粉末，通过在软磁性金属粉末的表面依次析出分散于溶液中的晶体(严格来说，还要除去溶液的液体成分)而可以形成。
[0021]在上述构成中，作为可以优选使用的层状氧化物的一例，可以举出将硅酸盐的晶体层叠而成的溶胀性层状粘土矿物。即，绝缘被膜可以用使溶胀性层状粘土矿物解理而成的晶体的集合体来形成。而且作为层状氧化物，除了溶胀性层状粘土矿物以外，例如还可以使用将具有绝缘性的氧化钛的晶体层叠而成的层状钛酸化合物。
[0022]在溶胀性层状粘土矿物当中，可以优选将作为阳离子交换型的溶胀性层状粘土矿物的溶胀性蒙皂石族矿物、溶胀性云母族矿物作为绝缘被膜的形成用材料使用。在溶胀性蒙皂石族矿物、溶胀性云母族矿物当中，夹杂在晶体间的金属阳离子为I价的物质的溶胀性优异，因此特别优选。作为可以优选使用的溶胀性蒙皂石族矿物的具体例，可以举出锂蒙脱石、蒙脱石、蒙皂石、富镁蒙脱石、贝得石、绿脱石、斑脱土。另外，作为可以优选使用的溶胀性云母族矿物的具体例，可以举出Na型四硅氟云母、Li型四硅氟云母、Na型氟带云母、Li型氟带云母、蛭石等。
[0023]覆盖软磁性金属粉末的表面的绝缘被膜的膜厚越薄，另外其结构越致密，则在获得磁特性优异的压粉磁芯方面就越有利。从该观点考虑，晶体的厚度及长度(最大直径)分别优选为Inm以下及50nm以下。此种晶体可以通过使层状氧化物当中的特别是溶胀性蒙皂石族矿物解理而得到。
[0024]上述的各种晶体通常在其端部具有微弱的正电荷。此外，作为上述晶体，可以采用如下的晶体，即，是使溶胀性层状粘土矿物(特别是溶胀性蒙皂石族矿物解理而得的晶体，将其端部的羟基(-0H基)的至少一部分用氟基(-F基)取代。由于氟基与羟基相比电负性高，因此将端部的羟基的至少一部分用氟基取代了的晶体的端部(端面)的正电荷被减弱。由此，如果是此种晶体，则可以抑制相邻的晶体之间的反作用力，因此容易形成相邻的晶体间的间隙小的致密的绝缘被膜。而且，在将硅含量设为Imol时，在使用了氟基取代羟基的取代量设为0.05mol以上且0.3mol以下的晶体的情况下，可以特别有效地享受此种作用效果。
[0025]另外，上述晶体可以采用如下的晶体，即，是使溶胀性层状粘土矿物(特别是溶胀性蒙皂石族矿物)解理而得的晶体，并且具有其端部的羟基(-0H基)与金属醇盐缩合的结构。如果如此设置，则可以减小形成于相邻的晶体间的间隙，因此可以获得致密结构的绝缘被膜。由此，如果是此种磁芯用粉末，则可以获得能够尽可能地防止在相邻的粒子间流过涡电流的压粉磁芯，即可以获得涡电流损耗少的压粉磁芯。作为金属醇盐，例如可以举出Si (OR) 4、Al (OR) 4、B (OR)4 等。
[0026]另外，上述晶体可以采用如下的晶体，即，是使溶胀性层状粘土矿物(特别是溶胀性蒙皂石族矿物)解理而得的晶体，并且在其端部的至少一部分键合有阴离子。如果在晶体端部的至少一部分键合阴离子，则该晶体的电中性度就会提高。所以，如果是此种晶体，则会抑制相邻的晶体之间发生排斥，从而容易形成致密的绝缘被膜。作为可以键合在晶体端部的阴离子，除了硫化物离子、硝酸离子、四焦磷酸钠离子及硅酸钠离子以外，还可以举出高浓度磷酸盐、乙二醇、非离子表面活性剂等。
[0027]在上述构成的磁芯用粉末中，绝缘被膜可以采用还含有锆化合物而形成的被膜。如果如此设置，则可以获得耐热性更加优异的绝缘被膜。作为可以使用的锆化合物，可以举出氧化锆(ZrO2)、锆石(ZrS14)、锆有机金属化合物等。
[0028]在上述构成的磁芯用粉末中，软磁性金属粉末无论利用哪种制法制造，都可以没有问题地使用。具体而言，可以使用利用还原法制造的还原粉末、利用雾化法制造的雾化粉末、利用电解法制造的电解粉末等利用公知的制法制造的各种金属粉末。但是在它们当中，最好使用纯度相对高且应变的除去性优异、另外成形性优异的雾化粉末。这是因为，越是高纯度，则重结晶温度越是降低，应变的除去性越是提高，因此越容易获得矫顽磁力小的压粉磁芯，另外，成形性越是优异，则越容易获得高密度的压粉体、进而获得高磁通密度的压粉磁芯。
[0029]如果作为软磁性金属粉末使用其粒径小于30 μ m的小粒径的粉末，则不仅成形模具(空腔)内的粉末的流动性降低而难以获得高密度的压粉磁芯，而且压粉磁芯的磁滞损耗(铁损耗)也会变大。另一方面，如果作为软磁性金属粉末使用其粒径大于300 μ m的大粒径的粉末，则压粉磁芯的涡电流损耗(铁损耗)就会变大。所以，从获得具有高磁通密度并且铁损耗少的压粉磁芯的观点考虑，软磁性金属粉末优选使用其粒径为30 μ m以上且300μπι以下的粉末。而且，这里所说的“粒径”是指个数平均粒径的意思(以下相同)。
[0030]对于绝缘被膜的膜厚，为了实现将磁芯用粉末压缩成形等而得的压粉磁芯的高磁通密度化(可以实现压粉体的高密度成形)，只要可以有效地防止在相邻的磁芯用粉末(金属粉末)间流过涡电流，则越薄越好。所以，绝缘被膜的膜厚优选设为Inm以上且500nm以下，更优选设为Inm以上且10nm以下，进一步优选设为Inm以上且20m以下。而且，如上所述，在本发明的构成上，可以容易地控制绝缘被膜的膜厚。
[0031]通过将以上所说的任意一种的磁芯用粉末作为主成分的原料粉末的压粉体加热而得的压粉磁芯是磁特性优异的磁芯。这是因为，构成磁芯用粉末的绝缘被膜由耐热性优异到分解温度为700°C以上的晶体的集合体形成，因此即使在可以仅适当地除去蓄积在软磁性金属粉末中的应变的高温(软磁性金属的重结晶温度以上)下实行加热处理，也不会有绝缘被膜损伤、分解、剥离等情况。另外，当将构成绝缘被膜的晶体在规定的温度(与软磁性金属的重结晶温度大致上相等的温度)以上加热时，就会因缩合反应而与相邻的晶体键合。所以，如果将压粉体在适当的温度以上加热，则可以获得不仅磁特性优异而且各种强度(机械强度、耐崩裂性等)优异的压粉磁芯。
[0032]如果将压粉磁芯的相对密度高密度化至93%以上，则压粉磁芯的磁特性、以及机械强度、耐崩裂性就会充分地提高，因此通用性提高。这里所说的相对密度以下述的关系式表不。
[0033]相对密度=(压粉磁芯整体的密度/真密度)X 100 [% ]
[0034]而且，所谓真密度，是指在原材料内部不存在空孔的情况下的理论密度。
[0035]作为用于获得上述的压粉磁芯(压粉体)的原料粉末，可以使用在上述的磁芯用粉末中适量地混合了固体润滑剂的粉末。如果适量地混合了固体润滑剂，则可以在压粉体的成形时，减少磁芯用粉末之间的摩擦。由此，不仅容易获得高密度的压粉体，而且还可以尽可能地防止绝缘被膜的损伤.剥离等。具体而言，优选使用含有0.3?7Vol%的固体润滑剂、余量为磁芯用粉末的原料粉末。
[0036]使用本发明的磁芯用粉末成形的压粉磁芯由于形状自由度高、而且磁特性、各种强度优异，因此可以优选作为以汽车、铁路车辆等为代表的运输机械用电机的磁芯使用，或者优选作为扼流线圈、功率电感或电抗器等电源电路用部件的磁芯使用。
[0037]发明的效果
[0038]如上所述，根据本发明，在包含软磁性金属粉末及覆盖其表面的绝缘被膜的磁芯用粉末中，可以低成本地获得即使膜厚薄也可以发挥高耐热性、绝缘性能的绝缘被膜。这样，就可以低成本地获得磁特性、以及各种强度优异的压粉磁芯。

【专利附图】

【附图说明】
[0039]图1a是示意性地表示本发明的磁芯用粉末的图。
[0040]图1b是示意性地表示图1a中所示的磁芯用粉末的生成工序的图。
[0041]图1c是示意性地表示形成绝缘被膜的样子的图。
[0042]图2a是示意性地表示压缩成形工序的初始阶段的图。
[0043]图2b是示意性地表示压缩成形工序的中途阶段的图。
[0044]图3a是示意性地表示经过压缩成形工序得到的压粉体的一部分的图。
[0045]图3b是示意性地表示经过加热工序得到的压粉磁芯的一部分的图。
[0046]图4是作为压粉磁芯的一例的定子铁芯的俯视图。
[0047]图5是示意性地表示形成其他的实施方式的绝缘被膜的样子的图。
[0048]图6是表示确认试验中所用的各环状试验体的制作条件的图。
[0049]图7是表示确认试验的试验结果的图。
[0050]图8是表示确认试验的试验结果的图。

【具体实施方式】
[0051]以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
[0052]本发明的磁芯用粉末I如图1a所示，包含软磁性金属粉末2及覆盖其表面的绝缘被膜3。绝缘被膜3由晶体4的集合体形成，该晶体4是构成层状氧化物的晶体，是从该层状氧化物解理(分离)而得(参照图1c)。该磁芯用粉末I是压粉磁芯、例如装入电机的定子中使用的定子铁芯20(参照图4)的成形用粉末。压粉磁芯6(参照图3b)主要依次经过用于生成磁芯用粉末I的粉末生成工序、用于获得磁芯用粉末I的压粉体的压缩成形工序、以及对压粉体实施加热处理的加热工序而制造。以下，在参照附图的同时，对各工序进行详述。
[0053][粉末生成工序]
[0054]图1b中，示意性地表示出用于生成图1a中所示的磁芯用粉末I的粉末生成工序的一例。该粉末生成工序中，向充满容器10中的含有绝缘被膜3的形成材料的溶液11中浸溃软磁性金属粉末2后，通过实施用于除去附着在软磁性金属粉末2的表面的溶液11的液体成分的干燥处理，而得到包含软磁性金属粉末2及覆盖其表面的绝缘被膜3的磁芯用粉末I。而且，对于绝缘被膜3的膜厚，虽然其越厚则越可以得到高密度的压粉体5 (参照图3a)，然而接下来难以获得具有高的磁特性(特别是导磁率)的压粉磁芯6。另一方面，虽然绝缘被膜3的膜厚越薄则越可以提高压粉磁芯6的导磁率，然而如果绝缘被膜3的膜厚过薄，则在压缩成形工序中将磁芯用粉末I压缩时绝缘被膜3就会发生破损等，其结果是，容易在相邻的磁芯用粉末I (软磁性金属粉末2)间流过涡电流。由此，绝缘被膜3的膜厚优选设为Inm以上且500nm以下，更优选设为Inm以上且10nm以下,进一步优选设为Inm以上且20nm以下。
[0055]作为软磁性金属粉末2，其纯度越高则越有利于获得矫顽磁力小的压粉磁芯，因此优选使用纯度为97%以上的铁粉末，更优选使用纯铁粉末。但是，也可以使用公知的其他的软磁性金属粉末，例如硅合金(Fe-Si)粉末、铝硅铁粉(Fe-Al-Si)粉末、铁钴合金(Fe-Co)粉末等。
[0056]所使用的软磁性金属粉末2无论是用哪种制法制造都可以。具体而言，可以使用利用还原法制造的还原粉末、利用雾化法制造的雾化粉末、或利用电解法制造的电解粉末的任意一种，然而在它们当中，优选使用纯度相对高且应变的除去性优异、另外容易形成高密度的压粉体的雾化粉末。雾化粉末大致上分为利用水雾化法制造的水雾化粉末、和利用气雾化法制造的气雾化粉末，然而由于水雾化粉末与气雾化粉末相比成形性优异，因此容易获得高密度的压粉体5，进而容易获得高磁通密度的压粉磁芯6。所以，在作为软磁性金属粉末2使用雾化粉末的情况下，特别优选选择使用水雾化粉末。
[0057]作为软磁性金属粉末2，使用其粒径(个数平均粒径)为30 μ m以上且300 μ m以下的粉末。这是因为，如果是所使用的软磁性金属粉末2的粒径小于30 μ m的小粒径的粉末，则在后述的压缩成形工序中使用的成形模具(空腔)内的流动性降低，因此难以获得高密度的压粉体5，进而难以获得高磁通密度的压粉磁芯6，而且压粉磁芯6的磁滞损耗(铁损耗)变大。另外还因为，如果是所使用的软磁性金属粉末2的粒径大于300μπι的大粒径的粉末，则压粉磁芯6的涡电流损耗(铁损耗)变大。
[0058]含有绝缘被膜3的形成用材料的溶液11是通过将层状氧化物当中的溶胀性层状粘土矿物适量投入水、有机溶剂等适当的溶剂中而得到。这里，所谓溶胀性层状粘土矿物，是将具有负电荷的硅酸盐的晶体隔着碱金属阳离子或碱土金属阳离子层叠而得的层状硅酸盐的一种，在大气中、或在水溶液中不施加搅拌的情况下，因晶体的负电荷由夹杂在晶体间的金属阳离子中和而以稳定状态保持电荷的平衡，即保持晶体的层叠结构。然而另一方面，在将该溶胀性层状粘土矿物浸溃在适当的溶剂中后，对其进行搅拌时，就可以容易地获得晶体以完全解理的状态分散的溶液11。即，在将溶胀性层状粘土矿物浸溃在适当的溶剂中后，对其进行搅拌时，就可以得到将具有负电荷的晶体和具有正电荷的金属阳离子以完全分离的状态分散的溶液11。
[0059]作为溶胀性层状粘土矿物，可以优选使用作为阳离子交换型的溶胀性层状粘土矿物的溶胀性蒙皂石族矿物。所谓溶胀性蒙皂石族矿物，是将在S1-o、Al-O等四面体层之间夹持有八面体层的具有三明治型的三层结构的硅酸盐层层叠2层以上而晶体化的层状硅酸盐的一种。作为代表性的溶胀性蒙皂石族矿物，可以举出锂蒙脱石、蒙脱石、皂石、富镁蒙脱石、贝得石、绿脱石、斑脱土等。例示的溶胀性蒙皂石族矿物使用哪种都可以，然而在它们当中，在用由S1、Mg、Li的无机化合物形成的锂蒙脱石的晶体的集合体形成绝缘被膜3的情况下、或用由S1、Mg、Al的无机化合物合成的作为层状硅酸盐的皂石的晶体的集合体形成绝缘被膜3的情况下，在获得涡电流损耗(铁损耗)小的压粉磁芯6方面是有利的。由此，在通过将溶胀性蒙皂石族矿物浸溃在适当的溶剂中并搅拌而得到上述的溶液11的情况下，优选选择使用锂蒙脱石及皂石的至少一者。
[0060]另外，作为溶胀性层状粘土矿物，不仅可以优选使用溶胀性蒙皂石族矿物，还可以优选使用溶胀性云母族矿物。所谓溶胀性云母族矿物，是将在形成一对的S1-O四面体层之间夹持有八面体层的复合层层叠而晶体化的层状硅酸盐的一种。作为代表性的溶胀性云母族矿物，可以举出Na型四硅氟云母、Li型四硅氟云母、Na型氟带云母、Li型氟带云母、蛭石等，优选使用在层间作为阳离子具有Na离子或Li离子的矿物。
[0061]而且，除了溶胀性蒙皂石族矿物、溶胀性云母族矿物以外，还可以使用具有它们的类似结构的层状硅酸盐矿物，此外还可以使用它们的取代物、衍生物、异构体来得到上述的溶液11，使用该溶液11制作绝缘被膜3，进而制作磁芯用粉末I。
[0062]附带地说，构成蒙皂石族矿物的晶体形成其长度(最大直径)除以厚度而算出的纵横比(=长度/厚度)至少为25以上的平板状，并且其厚度稳定在Inm左右。另外，构成云母族矿物的晶体形成上述纵横比至少为100以上的平板状，并且其厚度稳定在1nm左右。覆盖软磁性金属粉末2的表面的绝缘被膜3的膜厚越薄，另外其结构越致密，则越容易得到磁特性优异的压粉磁芯6，因此构成绝缘被膜3的晶体4优选其厚度及长度分别为Inm以下及50nm以下。从该观点考虑，晶体4特别优选使用溶胀性蒙皂石族矿物及溶胀性云母族矿物当中的将溶胀性蒙皂石族矿物解理而成的晶体。
[0063]此后，当在如上所述地得到的溶液11中浸溃软磁性金属粉末2时，就会在软磁性金属粉末2的表面如图1c所示地依次析出、堆积以完全解理的状态分散在溶液11中的晶体4。
[0064]构成层状氧化物(溶胀性层状粘土矿物)的晶体由于其体积电阻高，因此在从溶液11中取出在表面析出、堆积了晶体4的软磁性金属粉末2后，如果除去附着于软磁性金属粉末2的溶液11的液体成分，就可以形成由析出了的晶体4的集合体覆盖软磁性金属粉末2的表面的绝缘被膜3。这里，晶体4的分解温度是在后述的加热工序中可以对压粉体5实施能够恰当地除去蓄积在构成压粉体5的软磁性金属粉末2中的应变的加热处理的温度以上(大致上为700°C以上)。另外，如上所述，各个晶体4形成薄壁的平板状，而且其厚度稳定在数nm?1nm左右。由此，由将溶胀性层状粘土矿物解理而成的晶体4的集合体形成的绝缘被膜3即使膜厚薄也具有高的耐热性、绝缘性能。所以，根据本发明，可以容易并且低成本地形成将软磁性金属粉末2的表面用即使膜厚薄也可以发挥高的耐热性、绝缘性能的绝缘被膜3覆盖而成的磁芯用粉末I。
[0065]根据软磁性金属粉末2在溶液11中的浸溃时间、溶液11的浓度等，会有在软磁性金属粉末2的表面析出、堆积多到必需程度以上的晶体4的情况，由于与碱金属、碱土金属等阳离子发生离子键合而成的晶体4之间在具有溶剂的状态下容易解理，因此相对于与软磁性金属粉末2发生离子键合而成的晶体4，可以比较容易地除去。由此，在析出了多到必需程度以上的晶体4的情况下，例如只要将其暴露于流水中，就可以使层叠了的晶体4发生层间剥离而减小绝缘被膜3的膜厚。也就是说，如果是本发明的构成，则可以简便并且精度优良地控制绝缘被膜3的膜厚，因此还具有可以容易地获得膜厚薄、而且膜厚的不均少的(膜厚大致均匀的)绝缘被膜3的优点。
[0066]而且，覆盖软磁性金属粉末2的表面的绝缘被膜3也可以使用所谓的滚动流动装置(也称作滚动流动涂布装置)来形成。虽然省略图示，然而在使用滚动流动装置的情况下，可以利用如下所示的步骤来形成绝缘被膜3。首先，将无数的软磁性金属粉末2投入容器内部后，驱动使容器内部产生气流的气流产生机构，在使软磁性金属粉末2悬浮在容器内部的状态下进行搅拌、流动。在维持该状态的同时，向容器内部以雾状喷射上述的溶液11 (将具有负电荷的晶体4和具有正电荷的金属阳离子以完全分离的状态分散的溶液11)，使之附着于软磁性金属粉末2。附着于软磁性金属粉末2的上述溶液11中所含的溶剂等液体成分因上述气流(风)而消失，与之相伴地上述溶液11中所含的晶体4在软磁性金属粉末2的表面析出、堆积。利用该析出、堆积了的晶体4，形成绝缘被膜3。
[0067]此种方法中，可以通过调整溶液11的浓度、滚动流动装置的运转时间等来调整绝缘被膜3的膜厚。由此，可以精度优良地形成膜厚薄的绝缘被膜3，而且还可以尽可能地防止磁芯用粉末I (软磁性金属粉末2)相互间在绝缘被膜3的膜厚方面产生不均。另外，此种方法中，由于可以同时进行覆盖和干燥，因此可以迅速地形成绝缘被膜3。
[0068][压缩成形工序]
[0069]然后，在图2a及图2b中示意性地表示的压缩成形工序中，通过使用具有被同轴配置的冲模12及冲头13的成形模具来压缩原料粉末I’，而得到如图3a中示意性地表示的那样的压粉体5。虽然原料粉末I’也可以仅由上述的粉末生成工序中得到的磁芯用粉末I构成，然而在这里，使用适量地含有硬脂酸锌、硬脂酰胺等的固体润滑剂、余量为磁芯用粉末I的原料粉末I’。像这样，如果在原料粉末I’中含有固体润滑剂，则在压粉体5的压缩成形时，可以减少磁芯用粉末I之间的摩擦，因此容易得到高密度的压粉体5，而且还可以尽可能地防止由磁芯用粉末I之间的摩擦造成的绝缘被膜3的损伤等。
[0070]但是，在固体润滑剂在原料粉末I ’中所占的配合量太少的情况下，具体而言，在将原料粉末I ’的总量设为10v0I %时，在固体润滑剂的配合量小于0.3vol %的情况下，就无法有效地享受通过混合固体润滑剂而带来的上述的好处。另外，在固体润滑剂的配合量过多的情况下，具体而言，在固体润滑剂的配合量大于7Vol%的情况下，原料粉末I’中的固体润滑剂的占有量过大，难以获得高密度的压粉体5，进而难以获得高密度的压粉磁芯6。所以，在使用含有固体润滑剂的原料粉末I’将压粉体5压缩成形的情况下，最好使用含有0.3?7V01%的固体润滑剂、余量为磁芯用粉末I的原料粉末I’。
[0071]在以上的构成中，如图2a及图2b所示，在向成形模具的空腔中填充原料粉末I’后，使冲头13向冲模12相对地接近移动而将压粉体5压缩成形。成形压力设为可以增大相邻的磁芯用粉末I之间的接触面积的压力，例如设为600MPa以上，更优选设为800MPa以上。这样，就如图3a中示意性地所示那样，可以得到将磁芯用粉末I之间牢固地密合了的高密度的压粉体5。但是，在成形压力过高的情况下(例如成形压力大于2000MPa的情况下)，成形模具的耐久寿命就会降低，此外因绝缘被膜3损伤等而绝缘性降低。所以，成形压力优选设为600MPa以上且2000MPa以下。
[0072][加热工序]
[0073]加热工序中，对放置在惰性气体(例如氮气)气氛下、或真空下的压粉体5在软磁性金属粉末2的重结晶温度以上且熔点以下进行加热(退火处理)。这样，就可以得到适当地除去了蓄积在软磁性金属粉末2中的应变(晶体应变)的高密度的压粉磁芯6(参照图3b)，具体可以得到相对密度为93%以上的压粉磁芯6。在作为软磁性金属粉末2使用纯铁粉末的情况下，可以通过实行规定时间的650°C以上的加热处理而恰当地除去应变。这里，设为实行700°C X Ihr的针对压粉体5的加热处理,但由于如上所述构成绝缘被膜3的晶体4的分解温度大致上被认为是700°C以上，因此可以尽可能地防止随着对压粉体5以上述方式实施加热处理而导致绝缘被膜3损伤、分解、剥离等事态。
[0074]此后，适当地除去蓄积在软磁性金属粉末2中的应变，通过实施如上所述的加热处理而得到的压粉磁芯6形成磁特性优异的材料。具体而言，在直流磁场10000A/m的环境下、磁通密度为1.55T以上、最大导磁率为600以上、此外在交流磁场的频率为1000Hz/磁通密度为IT的条件下，可以得到铁损耗小于130W/kg的压粉磁芯6。
[0075]此外，如果在如上所述的加热温度下实行加热处理，则在除去蓄积在软磁性金属粉末2中的应变的同时，构成绝缘被膜3的各个晶体4因缩合反应而与相邻的晶体4键合。由此，就可以制成机械强度、耐崩裂性充分地提高的压粉磁芯6。具体而言，可以制成径向压溃强度为440N以上、并且作为耐崩裂性的指标的磨损试验机测定值低于0.1%的压粉磁芯6。
[0076]如上所述地得到的压粉磁芯6如上所述，不仅是磁特性，而且机械强度、耐崩裂性等各种强度都得到充分地提高，因此可以优选作为汽车、铁路车辆等在高转速及高加速度下、而且总是暴露在振动中的运输机用电机的磁芯使用，此外还可以优选作为扼流线圈、功率电感或电抗器等电源电路用部件的磁芯使用。如果要举出具体例，则本发明的压粉磁芯6可以作为如图4所示的定子铁芯20使用。同图中所示的定子铁芯20例如是安装在各种电机的构成静止侧的基座构件而使用的，具备具有相对于基座构件的安装面的圆筒部21、从圆筒部21向径向外侧以放射状延伸的多个突出部22，在突出部22的外周卷绕有线圈(未图示)。压粉磁芯6由于形状自由度高，因此即使是如图4所示的复杂形状的定子铁芯20，也可以容易地批量生产。
[0077]以上，对本发明的实施方式的磁芯用粉末I及使用它制作的压粉磁芯6进行了说明，然而也可以在不脱离本发明的主旨的范围内对它们进行适当的变型。
[0078]例如，覆盖软磁性金属粉末2的表面的绝缘被膜3可以由如下的晶体的集合体来形成，即，是使溶胀性层状粘土矿物当中的特别是溶胀性蒙皂石族矿物解理而成的晶体4，并且将其端部(端面)的羟基的至少一部分用氟基取代。
[0079]由于氟基与羟基相比电负性高，因此如上所述地将羟基的至少一部分用氟基取代的晶体4的端部(端面)的正电荷被减弱。由此，在使此种晶体4向软磁性金属粉末2的表面析出时，就可以抑制相邻的晶体4之间的反作用力，容易形成相邻的晶体4、4间的间隙小的(晶体4密集的)致密的绝缘被膜3。如果将绝缘被膜3致密化，则在将磁芯用粉末
I(原料粉末I’ )压缩成形时绝缘被膜3就难以损伤、剥离等，因此有利于得到涡电流损耗少的压粉磁芯6。但是，由于氟基与羟基相比离子半径大，因此如果氟基取代羟基的取代量过多，则会因立体位阻的影响而难以实现绝缘被膜3的致密化。而另一方面，如果上述的取代量过少，则无法充分地减弱晶体端部的正电荷，因此难以获得晶体4密集的致密的绝缘被膜3。从此种观点考虑，在使用将端部的羟基的至少一部分取代为氟基而成的晶体4的情况下，在将晶体内部的娃含量设为Imol时,优选使用氟基取代轻基的取代量为0.05mol以上且0.3mol以下的晶体4。
[0080]另外，绝缘被膜3也可以由如下的晶体的集合体形成，即，是使溶胀性层状粘土矿物当中的特别是溶胀性蒙皂石族矿物解理而成的晶体4，并且具有将其端部(端面)的羟基与金属醇盐缩合的结构。
[0081]如果是此种晶体4，则在使之向软磁性金属粉末2的表面析出时，可以减小形成于相邻的晶体4间的间隙，因此可以获得致密结构的绝缘被膜3。由此，如果是具备此种绝缘被膜3的磁芯用粉末1，则可以获得能够尽可能地防止在相邻的粒子间流过涡电流的、即涡电流损耗少的压粉磁芯6。作为可以使用的金属醇盐，例如可以举出Si (OR)4、Al (OR)4、B(OR)4 等。
[0082]另外，绝缘被膜3也可以由如下的晶体的集合体形成，即，是使溶胀性层状粘土矿物当中的特别是溶胀性蒙皂石族矿物解理而成的晶体4，并且在其端部(端面)的至少一部分键合有阴离子。
[0083]构成溶胀性层状粘土矿物的晶体4通常在其端部具有微弱的正电荷，因此如果在晶体4端部的至少一部分键合阴离子，则该晶体的电中性度就会提高。所以，如果是此种晶体4，则在使之向软磁性金属粉末2的表面析出时，可以抑制相邻的晶体4之间产生排斥，因此容易形成致密的绝缘被膜3。而且，作为可以与晶体4端部键合的阴离子，可以举出硫化物离子、硝酸离子、四焦磷酸钠离子及硅酸钠离子，此外还可以举出高浓度磷酸盐、乙二醇、非离子表面活性剂等。
[0084]另外，绝缘被膜3可以采用还含有锆化合物而形成的被膜。如果如此设置，则可以得到耐热性更加优异的绝缘被膜3。作为可以使用的锆化合物，可以举出氧化锆(ZrO2)、锆石(ZrS14)、锆有机金属化合物等。
[0085]另外，绝缘被膜3除了可以用一种晶体4的集合体形成以外，还可以如图5所示，用纵横比(=长度/厚度)相互不同的多种(图示例中为两种)晶体的集合体来形成。如果详细地说明，则图5中所示的绝缘被膜3是混杂有纵横比相对较小的第一晶体4a、和纵横比相对较大的第二晶体4b的被膜，作为第一晶体4a，例如可以使用将作为溶胀性蒙皂石族矿物的一种的锂蒙脱石解理而得的晶体，作为第二晶体4b，例如可以使用将与锂蒙脱石相同地作为溶胀性蒙皂石族矿物的一种的皂石解理而得的晶体。即，构成锂蒙脱石的晶体的长度及厚度分别为40nm及lnm(纵横比为40)，构成皂石的晶体的长度及厚度分别为50nm及Inm(纵横比为50)。该情况下，纵横比相对较小的第一晶体4a被以埋入纵横比相对较大的第二晶体4b、4b间的间隙的方式配置，其结果是，可以认为第一及第二晶体4a、4b如图5所示地(在一定程度上)有规则地排列。由此，相邻的晶体间的间隙小，从而可以得到致密的绝缘被膜3。而且，为了得到致密的绝缘被膜3，含有绝缘被膜3的形成材料(第一及第二晶体4a、4b)的溶液11中的各晶体4a、4b(锂蒙脱石及皂石)的配合比例很重要。就本实施方式的构成而言，优选使用将锂蒙脱石及皂石的配合比例分别设为25?75质量％及75?25%质量％的溶液11，特别优选使用使锂蒙脱石及皂石的配合比例相等的溶液11 (两者各含有50质量％的溶液11)。
[0086]以上，作为绝缘被膜3的形成用材料，使用了层状氧化物当中的将硅酸盐的晶体4层叠而成的溶胀性层状粘土矿物，然而作为绝缘被膜3的形成用材料，例如也可以使用将具有绝缘性的氧化钛的晶体层叠而成的层状钛氧化合物。
[0087]另外，在压粉体5的压缩成形时，也可以实施模具润滑。这样一来，就可以减轻成形模具的内壁面与原料粉末I’(磁芯用粉末I)之间的摩擦力，因此容易将压粉体5进一步高密度化。模具润滑例如可以通过将硬脂酸锌等润滑剂涂布在成形模具的内壁面、或对成形模具的内壁面实施表面处理、将该内壁面用润滑性被膜覆盖来进行。
[0088]实施例
[0089]为了证实本发明的有用性，对具有本发明的构成的环状试验片(实施例1?22)、不具有本发明的构成的环状试验片(比较例I?3)分别实施了用于测定、算出(I)密度、
(2)绝缘被膜的电阻率、(3)环状试验片自身的电阻率、(4)磁通密度、(5)最大导磁率、(6)铁损耗、(7)径向压溃强度及(8)磨损试验机测定值的确认试验，基于该试验结果分别评价了上述⑴?⑶的各项目。而且，上述⑴?⑶的评价项目当中的(6)铁损耗及(7)径向压溃强度以6个等级进行评价，其他的项目以4个等级进行评价。此外，利用作为磁特性的指标的上述(4)?(6)和作为强度的指标的上述(7)及(8)的评价分的合计值(综合得分)评价了各环状试验片的性能。以下，首先，对上述(I)?(8)的评价项目的测定、算出方法及评价分的详情进行叙述。
[0090](I)密度
[0091]测定环状试验片的尺寸及重量，根据该测定结果算出密度。与算出值对应地给予以下的评价分。
[0092]4 分:7.6g/cm3 以上
[0093]3 分:7.5g/cm3 以上且低于 7.6g/cm3
[0094]2 分:7.4g/cm3 以上且低于 7.5g/cm3
[0095]I 分:低于 7.4g/cm3
[0096](2)绝缘被膜的电阻率
[0097]利用与环状试验片的制作时所用的在磁芯用粉末上形成绝缘被膜的方法相同的方法，在纵50mmX横50mmX厚5mm的铁板表面形成绝缘被膜，利用电阻率仪(三菱化学Analytech株式会社制HIRESTA UP.LORESTA GP)测定出该绝缘被膜的电阻率。这是为了准确地测定绝缘被膜自身的电阻率。与测定值对应地给予以下的评价分。而且，对各绝缘被膜不实施加热处理。
[0098]4 分:101° Ω.cm 以上
[0099]3 分:105Ω.cm 以上且低于 1ici Ω.cm
[0100]2 分:1Ω ^cm 以上且低于 15 Ω.cm
[0101]I 分:低于 I Ω.cm
[0102](3)环状试验片的电阻率
[0103]利用电阻率仪(三菱化学Analytech株式会社制HIRESTA UP ?LORESTA GP)测定出环状试验片的电阻率。与测定值对应地给予以下的评价分。
[0104]4 分:102Ω.cm 以上
[0105]3 分:10Ω ^cm 以上且低于 12 Ω.cm
[0106]2 分:102Ω.cm 以上且低于 10 Ω.cm
[0107]I 分:低于 10-2Ω.cm
[0108](4)磁通密度
[0109]利用直流B-H测定器(METR0N技研株式会社制SK-110型)测定出磁场10000A/m下的磁通密度[T]。与测定值对应地给予以下的评价分。
[0110]4 分:1.65Τ 以上
[0111]3分:1.60Τ以上且低于1.65Τ
[0112]2分:1.55T以上且低于1.60T
[0113]I 分:低于 1.55T
[0114](5)最大导磁率
[0115]利用直流B-H测定器(METR0N技研株式会社制SK-110型)测定出磁场10000A/m下的最大导磁率。与测定值对应地给予以下的评价分。
[0116]4 分:1000 以上
[0117]3分:800以上且低于1000
[0118]2分:600以上且低于800
[0119]I 分:低于 600
[0120](6)铁损耗
[0121]利用交流B-H测定器(岩通计测株式会社制B-H分析仪SY-8218)测定出频率1000Hz下的铁损耗[W/kg]。与测定值对应地给予以下的评价分。
[0122]6 分:低于 90W/kg
[0123]5 分:90W/kg 以上且低于 100W/kg
[0124]4 分:100W/kg 以上且低于 110W/kg
[0125]3 分:110W/kg 以上且低于 120W/kg
[0126]2 分:120W/kg 以上且低于 130W/kg
[0127]I 分:130W/kg 以上
[0128](7)径向压溃强度
[0129] 使用株式会社岛津制作所制的精密万能试验机Autograph对环状试验片的外周面施加缩径方向的压缩力(压缩速度1.0mm/min)，将环状试验片被破坏时的压缩力设为径向压溃强度[N]。与算出值对应地给予以下的评价分。
[0130]6 分:680N 以上
[0131]5分:600N以上且低于680N
[0132]4分:520N以上且低于600N
[0133]3分:440N以上且低于520N
[0134]2分:360N以上且低于440N
[0135]I 分:低于 36ON
[0136](8)磨损试验机测定值(重量减少率)
[0137]依照日本粉末冶金工业会标准JPMA P11-1992中规定的“金属压粉体的磨损试验机测定值测定方法”。具体而言，将投入磨损试验机测定器的旋转笼中的环状试验片旋转1000次后，算出环状试验片的重量减少率[%]，设为作为耐崩裂性的指标的磨损试验机测定值。与算出值对应地给予以下的评价分。
[0138]4 分:低于 0.04%
[0139]3分:0.04%以上且低于0.06%
[0140]2分:0.06%以上且低于0.1 %
[0141]I 分:0.1 % 以上
[0142]下面，对实施例1~22的环状试验片的制作方法进行叙述。
[0143][实施例1]
[0144]制作并筛分作为软磁性金属粉末的雾化铁粉末，得到粒径30~300 μ m的雾化铁粉末。然后，在和光纯药株式会社制的亲水性合成锂蒙脱石0.3111&88%的、在将锂蒙脱石(晶体)完全解理的状态下分散的水溶液中浸溃上述铁粉末后，不起泡地搅拌3分钟左右。其后，通过经由锂蒙脱石水溶液的排出一利用纯水的清洗一在真空恒温槽中以800C X24hr加热(干燥)的步骤，而生成包含雾化铁粉末及覆盖其表面的厚1nm的绝缘被膜的磁芯用粉末。此后，将含有2.lVol%的作为固体润滑剂的硬脂酸锌、余量为上述磁芯用粉末的原料粉末投入成形模具中，以1200MPa的成形压力成形出外径尺寸、内径尺寸及厚度分别为20.lmm、12.8mm及7_的环状压粉体。最后，通过将该环状压粉体在氮气气氛中以700°C Xlhr进行加热处理，而得到作为实施例1的环状试验片。该实施例1中，构成绝缘被膜的各个晶体(即，通过使上述的亲水性合成锂蒙脱石解理而得的晶体)的尺寸为长50nmX厚Inm左右。
[0145][实施例2]
[0146]在株式会社HOJUN制的蒙脱石[商品名=Bengel ( O欠' ^ )A( “Bengel”为注册商标)]为0.3maSS%的、在将蒙脱石(晶体)完全解理的状态下分散的水溶液中浸溃与实施例I相同地得到的铁粉末后，不起泡地搅拌3分钟左右。然后，通过经由与实施例1相同的步骤，而生成包含雾化铁粉末及覆盖其表面的厚1nm的绝缘被膜的磁芯用粉末。其后，经由与实施例1相同的步骤(成形~加热处理)，得到作为实施例2的环状试验片。而且，在该实施例2中，构成绝缘被膜的晶体的尺寸为长500nmX厚Inm左右。
[0147][实施例3]
[0148]在和光纯药株式会社制的亲水性合成云母为0.3!1^88%的、在将云母(晶体)完全解理的状态下分散的水溶液中浸溃与实施例1相同地得到的铁粉末后，不起泡地搅拌3分钟左右。然后，经由与实施例1相同的步骤，生成包含雾化铁粉末及覆盖其表面的厚20nm的绝缘被膜的磁芯用粉末。其后，经由与实施例1相同的步骤(成形~加热处理)，得到作为实施例3的环状试验片。而且，在该实施例3中，构成绝缘被膜的晶体的尺寸为长5000nmX厚1nm左右。
[0149][实施例4]
[0150]在Co-op Chemical株式会社制的亲油性蒙皂石[商品名:LUCENTITE( >—七 > 夕^卜)SPN(其中“LUCENTITE”为注册商标)]为0.3maSS%的、在将亲油性蒙皂石(晶体)完全解理的状态下分散的乙醇溶液中浸溃与实施例1相同地得到的铁粉末后，不起泡地搅拌3分钟左右。其后，通过经由亲油性蒙皂石的乙醇溶液的排出一利用乙醇的清洗一在真空恒温槽中以80°C X24hr加热的步骤，而生成包含雾化铁粉末及覆盖其表面的厚20nm的绝缘被膜的磁芯用粉末。其后，经由与实施例1相同的步骤(成形~加热处理)，得到作为实施例4的环状试验片。在该实施例4中，构成绝缘被膜的晶体的尺寸为长50nmX厚Inm左右。
[0151][实施例5]
[0152]在和光纯药株式会社制的亲水性合成锂蒙脱石为0.3mass% (与实施例1相同种类)的、在将锂蒙脱石完全解理的状态下分散的水溶液中浸溃与实施例1相同地得到的铁粉末后，不起泡地搅拌3分钟左右。其后，通过经由锂蒙脱石水溶液的排出一在真空恒温槽中以80°C X 24hr加热的步骤(也就是省略“利用纯水的清洗工序”)，而生成包含雾化铁粉末及覆盖其表面的厚500nm的绝缘被膜的磁芯用粉末。其后，经由与实施例1相同的步骤(成形~加热处理)，得到作为实施例5的环状试验片。
[0153][实施例6]
[0154]作为实施例6的环状试验片的制作步骤依照实施例1。但是，在实施例6中，作为软磁性金属粉末，使用了以粒径30~300 μ m筛分的电解铁粉末。
[0155][实施例7]
[0156]制作并筛分作为软磁性金属粉末的雾化铁粉末，得到粒径300 μ m以上的雾化铁粉末。其后，经由与实施例1相同的步骤(磁芯用粉末的生成~压粉体的成形~加热处理)，得到作为实施例7的环状试验片。
[0157][实施例8]
[0158] 作为实施例8的环状试验片的制作步骤依照实施例1。但是，在实施例8中，作为压粉体成形用的原料粉末，使用了硬脂酸锌的配合比例为0.35ν01%的粉末。
[0159][实施例9]
[0160]作为实施例9的环状试验片的制作步骤依照实施例1。但是，在实施例9中，作为压粉体成形用的原料粉末，使用了硬脂酸锌的配合比例为7.0Vol%的粉末。
[0161][实施例10]
[0162]作为实施例10的环状试验片的制作步骤依照实施例1。但是，在实施例10中，将压粉体成形时的成形压力设为600MPa。
[0163][实施例11]
[0164]作为实施例11的环状试验片的制作步骤依照实施例1。但是，在实施例11中，将压粉体成形时的成形压力设为800MPa。
[0165][实施例12]
[0166]作为实施例12的环状试验片的制作步骤依照实施例1。但是，在实施例12中，将压粉体的加热处理条件设为550°C Xlhr0
[0167][实施例13]
[0168]在R0CKW00D公司制的亲水性合成锂蒙脱石[商品名:Laponite RD ( “Laponite”为注册商标)]为0.3maSS%的、在将锂蒙脱石(晶体)完全解理的状态下分散的水溶液中浸溃与实施例1相同地得到的铁粉末后，不起泡地搅拌3分钟左右。其后，经由与实施例1相同的步骤，生成包含雾化铁粉末及覆盖其表面的厚1nm的绝缘被膜的磁芯用粉末。其后，经由与实施例1相同的步骤(成形~加热处理)，得到作为实施例13的环状试验片。在该实施例13中，构成绝缘被膜的晶体的尺寸为长25nmX厚Inm左右。
[0169][实施例14]
[0170]在Co-op Chemical株式会社制的亲水性合成锂蒙脱石[商品名:LUCENTITESffF( “LUCENTITE”为注册商标)]为0.3mass%的、在将锂蒙脱石(晶体)完全解理的状态下分散的水溶液中浸溃与实施例1相同地得到的铁粉末后，不起泡地搅拌3分钟左右。其后，经由与实施例1相同的步骤，生成包含雾化铁粉末及覆盖其表面的厚1nm的绝缘被膜的磁芯用粉末。此后，经由与实施例1相同的步骤(成形~加热处理)，得到作为实施例14的环状试验片。在该实施例14中，构成绝缘被膜的晶体是将端部(端面)的羟基的一部分用氟基取代的晶体(对于取代量，在将该晶体的硅含量设为Imol时，约为0.3mol)，并且其尺寸为长50nmX厚Inm左右。
[0171][实施例15]
[0172]在R0CKW00D公司制的亲水性合成锂蒙脱石[商品名:Laponite B( “Laponite”为注册商标)]为0.3maSS%的、在将锂蒙脱石(晶体)完全解理的状态下分散的水溶液中浸溃与实施例1相同地得到的铁粉末后，不起泡地搅拌3分钟左右。其后，通过经由与实施例I相同的步骤，而生成由雾化铁粉末及覆盖其表面的厚1nm的绝缘被膜构成的磁芯用粉末。其后，经由与实施例1相同的步骤(成形~加热处理)，得到作为实施例15的环状试验片。在该实施例15中，构成绝缘被膜的晶体是将端部(端面)的羟基的一部分用氟基取代的晶体(对于取代量，在将该晶体的硅含量设为Imol时，约为0.1mol)，并且其尺寸为长40nmX厚Inm左右。
[0173][实施例16]
[0174]在和光纯药株式会社制的亲水性合成锂蒙脱石为0.3mass% (与实施例1相同种类)的、在将锂蒙脱石完全解理的状态下分散的水溶液中混合0.1mass^的作为金属醇盐的四乙氧基硅烷(和光纯药株式会社制)而成的混合水溶液中浸溃与实施例1相同地得到的铁粉末后，对其不起泡地搅拌3分钟左右。其后，通过经由混合水溶液的排出一利用纯水的清洗一在真空恒温槽中以80°C X24hr加热(干燥)的步骤，而生成包含雾化铁粉末及覆盖其表面的厚1nm的绝缘被膜的磁芯用粉末。其后，经由与实施例1相同的步骤(成形~加热处理)，得到作为实施例16的环状试验片。在该实施例16中，构成绝缘被膜的晶体是具有端部的羟基与金属醇盐缩合的结构的晶体。
[0175][实施例17]
[0176]除了将浸溃与实施例1相同地得到的铁粉末的水溶液设为如下的混合水溶液以外，即，在和光纯药株式会社制的亲水性合成锂蒙脱石为0.3mass% (与实施例1相同种类)的、在将锂蒙脱石完全解理的状态下分散的水溶液中混合0.3mass%的焦磷酸钠(太平化学产业株式会社制)而成的混合水溶液，经由与实施例16相同的步骤，得到作为实施例17的环状试验片。在该实施例17中，构成绝缘被膜的晶体是在端部的至少一部分键合有阴离子的晶体。
[0177][实施例18]
[0178]除了将浸溃与实施例1相同地得到的铁粉末的水溶液设为如下的混合水溶液以外，即，在和光纯药株式会社制的亲水性合成锂蒙脱石为0.3mass% (与实施例1相同种类)的、在将锂蒙脱石完全解理的状态下分散的水溶液中混合0.1mass %的堺化学工业株式会社制的锆分散液(商品名=SZR-CW)而成的混合水溶液，经由与实施例16相同的步骤，得到作为实施例18的环状试验片。所以，构成该实施例18的试验片的磁芯用粉末是绝缘被膜含有锆化合物而形成的粉末。
[0179][实施例19]
[0180]KUNMINE工业株式会社制的亲水性合成皂石[商品名:Smecton SA( “Smecton”为注册商标)]为0.3maSS%的、皂石(晶体)完全解理的状态下分散的水溶液中浸溃与实施例I相同地得到的铁粉末后，不起泡地搅拌3分钟左右。此后，经由与实施例1相同的步骤，生成由雾化铁粉末及覆盖其表面的厚1nm的绝缘被膜构成的磁芯用粉末。其后，经由与实施例1相同的步骤(成形~加热处理)，得到作为实施例19的环状试验片。
[0181][实施例2O]
[0182]在R0CKW00D公司制的亲水性合成锂蒙脱石[商品名:Laponite B]为0.Zmass1^及KUNMINE工业株式会社制的亲水性合成皂石[商品名:Smecton SA]为0.2mass%的、在将各晶体完全解理的状态下分散的水溶液中浸溃与实施例1相同地得到的铁粉末后，不起泡地搅拌3分钟。此后，经由与实施例1相同的步骤，生成包含雾化铁粉末及覆盖其表面的厚1nm的绝缘被膜的磁芯用粉末(具有锂蒙脱石的晶体及皂石的晶体的配合比例分别为50%的绝缘被膜的磁芯用粉末)。其后，使用该磁芯用粉末，经由与实施例1相同的步骤(成形~加热处理)，得到作为实施例20的环状试验片。
[0183][实施例21]
[0184]除了将用于浸溃与实施例1相同地得到的铁粉末的溶液设为上述的R0CKW00D公司制的亲水性合成锂蒙脱石[商品名=Laponite B]为0.3mass%& KUNMINE工业株式会社制的亲水性合成阜石[商品名:Smecton SA]为0.lmass%的、在将各晶体完全解理的状态下分散的溶液以外，经由与实施例20相同的步骤得到作为实施例21的环状试验片。即，构成该环状试验片的各个磁芯用粉末是具有锂蒙脱石的晶体及皂石的晶体的配合比例分别为75%及25%的绝缘被膜的粉末。
[0185][实施例22]
[0186]除了将用于浸溃与实施例1相同地得到的铁粉末的溶液设为上述的R0CKW00D公司制的亲水性合成锂蒙脱石[商品名=Laponite B]为0.lmass%& KUNMINE工业株式会社制的亲水性合成阜石[商品名:Smecton SA]为0.3mass%的、在将各晶体完全解理的状态下分散的溶液以外，经由与实施例20相同的步骤得到作为实施例22的环状试验片。SP，构成该环状试验片的各个磁芯用粉末是具有锂蒙脱石的晶体及皂石的晶体的配合比例分别为25%及75%的绝缘被膜的粉末。
[0187]最后，对比较例I?3的环状试验片的制作方法进行叙述。
[0188][比较例I]
[0189]在将与实施例1相同地得到的铁粉末浸溃在磷酸锰水合物0.5mass%A溶液中后，不起泡地搅拌10分钟左右。其后，通过经由磷酸锰水溶液的排出一在真空恒温槽中以800C X24hr加热(干燥)的步骤，而生成包含雾化铁粉末及覆盖其表面的厚2000nm的磷酸锰被膜(绝缘被膜)的磁芯用粉末。其后，与实施例1相同地得到作为比较例I的环状试验片。
[0190][比较例2]
[0191]在将与实施例1相同地得到的铁粉末浸溃在Alfa Aesar公司制甲醇钛为
0.5111&%%的乙醇溶液中后，不起泡地搅拌2分钟左右。然后，通过经由甲醇钛的乙醇溶液的排出一在真空恒温槽中以80°C X24hr加热(干燥)的步骤，而生成将作为绝缘被膜的前体的钛(厚2000nm)紧贴在铁粉末的表面的磁芯用粉末。其后，与实施例1相同地得到作为比较例2的环状试验片。而且，紧贴在铁粉末的表面的钛随着对压粉体实施加热处理而变为氧化钛(绝缘被膜)。
[0192][比较例3]
[0193]将与实施例1相同地得到的铁粉末浸溃在在有机溶剂中溶解有硅酮树脂的溶液中后，通过将其干燥，而得到包含铁粉末及覆盖其表面的厚5000nm的硅酮被膜的磁芯用粉末。其后，与实施例1相同地得到作为比较例3的环状试验片。
[0194]将分别关于上述的实施例1?22及比较例I?3的制作方法的概要集中表示在图6中，将各实施例及比较例的⑴密度、⑵绝缘被膜的电阻率、(3)环状试验片自身的电阻率、(4)磁通密度、(5)最大导磁率、(6)铁损耗、(7)径向压溃强度及(8)磨损试验机测定值的评价分、以及评价项目(4)?(8)的评价分的合计值表示于图7中。从图7中可以清楚地看到，实施例1?22的综合得分都比比较例I?3高。在实施例1?22当中实施例I?4的综合得分比较高，此外实施例13?22的综合得分更高。而另一方面，比较例I?3都在磁特性及强度这两方面比实施例差，综合得分还不到10分。
[0195]对于实施例1?4的综合得分(评价)比较高的原因，可以认为是由以下的(a)?(f)造成。
[0196](a)使用了成形性优异的雾化铁粉。
[0197](b)使用了粒径为30?300 μ m的金属粉末。
[0198](c)使用混合有适量的固体润滑剂的原料粉末将压粉体成形。
[0199](d)压粉体的成形压力合适。
[0200](e)压粉体的加热处理条件合适。
[0201](f)绝缘被膜的膜厚为20nm以下。
[0202]此外，利用上述(a) (c) (d)及(f)实现了压粉体的高密度化，其结果是，(4)磁通密度、(7)径向压溃强度及(8)磨损试验机测定值的评价分提高。另外，认为上述(b)有助于
(6)铁损耗的降低。另外，利用上述(e)实现了矫顽磁力的降低及绝缘被膜(压粉体)的强度提高，其结果是，(4)磁通密度、(5)最大导磁率、(6)铁损耗、(7)径向压溃强度及(8)磨损试验机测定值的评价分提高。
[0203]另外，对于实施例13~22的综合得分(评价)更高的原因，可以认为分别是由以下的理由造成。
[0204]?实施例13—由使溶胀性蒙皂石族矿物(合成锂蒙脱石)解理而成的晶体当中长度及厚度小的晶体的集合体形成绝缘被膜。
[0205].实施例14 —由将端面的羟基以氟基取代的晶体的集合体形成绝缘被膜。
[0206].实施例15 —由变为氟基的取代量合适的晶体的集合体形成绝缘被膜。
[0207].实施例16 —由使金属醇盐与端面的羟基缩合而得的晶体的集合体形成绝缘被膜。
[0208].实施例17 —由在端面键合了具有负电荷的离子的晶体的集合体形成绝缘被膜。
[0209].实施例18 —含有锆化合物而形成绝缘被膜。
[0210].实施例19 —由使溶胀性蒙皂石族矿物当中的合成皂石解理而成的晶体的集合体形成绝缘被膜。
[0211].实施例20~22 —由使溶胀性蒙皂石族矿物当中的合成锂蒙脱石及合成皂石的晶体的集合体形成绝缘被膜。而且，实施例20~22当中合成锂蒙脱石及合成皂石的配合比例分别为50%的实施例20的评价分最高是因为，在采用了此种配合比例的情况下，可以最为有效地抑制铁损耗(参照图8)。
[0212]另一方面，如果对比较例I~3进行验证，则首先认为，由于在比较例I及比较例3中绝缘被膜的耐热性低，因此随着对压粉体实施加热处理而使绝缘被膜损伤等，其结果是，铁损耗明显地增加。另外认为，由于绝缘被膜的膜厚在比较例I及比较例3中分别厚达2000nm及5000nm，因此形成了(I)密度及(3)磁通密度低、此外(6)径向压溃强度及(7)磨损试验机测定值差的结果。此外认为，在比较例2中，无法精度优良地形成绝缘被膜，混入了金属粉末的表面的一部分向外部露出的磁芯用粉末，其结果是，产生粉末间涡电流而使(5)铁损耗增加。另外认为，由于与比较例I相同地，绝缘被膜的膜厚厚达2000nm，因此形成了(I)密度及(3)磁通密度低、此外(6)径向压溃强度及(7)磨损试验机测定值差的结果。
[0213]根据以上的确认试验结果证实，本发明的磁芯用粉末在获得磁特性或各种强度优异的压粉磁芯方面极为有益。
[0214]符号说明
[0215]I 磁芯用粉末
[0216]I’混合粉末
[0217]2 软磁性金属粉末
[0218]3 绝缘被膜
[0219]4 晶体
[0220]5 压粉体
[0221]6 压粉磁芯
[0222] 20定子铁芯
【权利要求】
1.一种磁芯用粉末，其特征在于， 包含软磁性金属粉末及覆盖其表面的绝缘被膜，该绝缘被膜由对层状氧化物进行解理而成的晶体的集合体形成。
2.根据权利要求1所述的磁芯用粉末，其中， 所述绝缘被膜由长度除以厚度而算出的纵横比相互不同的多种所述晶体的集合体形成。
3.根据权利要求1或2所述的磁芯用粉末，其中， 所述晶体是使作为所述层状氧化物的溶胀性层状粘土矿物解理而得的晶体。
4.根据权利要求3所述的磁芯用粉末，其中， 所述溶胀性层状粘土矿物是溶胀性蒙皂石族矿物或溶胀性云母族矿物。
5.根据权利要求4所述的磁芯用粉末，其中， 所述溶胀性蒙皂石族矿物是皂石。
6.根据权利要求1?5中任一项所述的磁芯用粉末,其中， 所述晶体的厚度及长度分别为Inm以下及50nm以下。
7.根据权利要求3?6中任一项所述的磁芯用粉末,其中， 所述晶体是使所述溶胀性层状粘土矿物解理而得的晶体，并且其端部的羟基的至少一部分被氟基取代。
8.根据权利要求7所述的磁芯用粉末，其中， 在将所述晶体的硅含量设为Imol时，氟基取代羟基的取代量为0.05mol以上且0.3mol以下。
9.根据权利要求3?6中任一项所述的磁芯用粉末,其中， 所述晶体是使所述溶胀性层状粘土矿物解理而得的晶体，并且具有将其端部的羟基与金属醇盐缩合的结构。
10.根据权利要求3?6中任一项所述的磁芯用粉末,其中， 所述晶体是使所述溶胀性层状粘土矿物解理而得的晶体，并且在其端部的至少一部分键合有阴离子。
11.根据权利要求1?10中任一项所述的磁芯用粉末，其中， 所述绝缘被膜还含有锆化合物而形成。
12.根据权利要求1?11中任一项所述的磁芯用粉末，其中， 所述软磁性金属粉末是利用雾化法制造的粉末。
13.根据权利要求1?12中任一项所述的磁芯用粉末，其中， 所述软磁性金属粉末的粒径为30 μ m以上且300 μ m以下。
14.根据权利要求1?13中任一项所述的磁芯用粉末，其中， 所述绝缘被膜的膜厚为Inm以上且500nm以下。
15.一种压粉磁芯，其通过将以权利要求1?14中任一项所述的磁芯用粉末作为主成分的原料粉末的压粉体加热而形成。
16.根据权利要求15所述的压粉磁芯，其相对密度为93%以上。
17.根据权利要求15或16所述的压粉磁芯，其中， 所述原料粉末含有0.3vol%?7vol%的固体润滑剂，余量为所述磁芯用粉末。
【文档编号】H01F1/24GK104081476SQ201380007089
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年2月4日 优先权日:2012年2月6日
【发明者】荒木洸, 宗田法和, 岛津英一郎 申请人:Ntn株式会社