压粉磁芯及其制造方法

专利名称：压粉磁芯及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种压粉磁芯及其制造方法。
背景技术：
近年来，正在进行燃料电池车、电动车、混合动カ车等所谓低公害车的开发。特别是混合动カ车，在国内外正进行普及。对于这种混合动カ车来说，近年来为了提高电动机的输出功率而希望驱动电动机的电压的高电压化，从而具有对所搭载电池的电压进行升压的升压电路的混合动カ车正在实用化。在升压电路中可以设置由铁芯(磁芯)以及卷绕在该铁芯周围的线圈所构成的电抗器。一般来说，作为电抗器用铁芯的材质，有硅钢板、无定形薄带、氧化物铁氧体等，并且铁芯是通过板材的叠层、压粉成型、压粉烧结等而制造的。此外，为了改善直流重叠特性， 也可进行在铁芯的磁路中设置适当的空隙(间隙)来调整表面导磁率。此外，作为铁芯的材质，有将铁等软磁性金属粉末压缩成型而制作的压粉磁芯。与使用电磁钢板等的叠层磁芯相比，压粉磁芯在制作时的材料成品率良好，并且可以降低材料成本。此外，形状自由度高，并且通过进行磁芯形状的最佳设计，能够实现特性提高。进一歩，通过将有机树脂、无机粉末等绝缘物与金属粉末混合或在金属粉末的表面上形成绝缘层而使金属粉末间的绝缘性上升，可以大幅降低涡流损耗(铁损)，特别是在高频区域中可以得到优异的磁特性。由于这些原因，近年来，压粉磁芯作为在要求小型化、高效化的旋转电机、变压器、电抗器、扼流圈等中使用的软磁性铁芯而受到关注。作为压粉磁芯的制造方法，有在表面上形成了无机绝缘覆膜的软磁性粉末中添加热固化型树脂粉末，将所得的混合粉末压缩成型，并对压粉体实施树脂固化处理的方法(专利文献I等)。此外，近年来要求压粉磁芯的进ー步低铁损化，为了降低磁滞损耗，进行了对压粉磁芯实施热处理来缓和压粉成型所致应变，从而降低磁滞损耗(专利文献2等)。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开平9 一 320830号公报专利文献2 日本特开2000 — 235925号公报

发明内容
发明要解决的问题然而，近年来，随着电动机的大输出功率化等，逐渐要求电抗器等的铁芯在10000A/m的高磁场下以I. OT以上的磁通密度进行使用。通常的铁芯在高磁场下磁通密度饱和，并且作为磁化曲线的切线斜率的微分导磁率会下降，而对于在高磁场下使用的电抗器用铁芯，要求在高磁场侧微分导磁率也不会下降，即永久导磁率优异。压粉磁芯由于分散有绝缘物质、气孔等磁隙，因此虽然在高磁场下以外的永久导磁率性优异，但在高磁场下的永久导磁率性可以说尚不充分。
压粉磁芯的永久导磁率性和铁损具有消长的关系。例如，对于添加了树脂作为绝缘物的压粉磁芯而言，最大导磁率低，在高磁场下的永久导磁率性优异。然而，在对添加了树脂作为绝缘物的压粉磁芯实施热处理吋，如果过度升高热处理温度，则树脂会劣化 分解而导致绝缘性变差等。因此，热处理温度低于树脂的耐热温度(300°C左右)，应变的除去不完全，并且无法充分降低磁滞损耗，铁损会变高。另ー方面，如果不添加树脂而仅使用表面上形成了磷酸盐系绝缘层的铁基软磁性粉末来制作压粉磁芯，则能够在高温下对压粉磁芯进行热处理，并且可期待低铁损化。这吋，热处理温度越高，则高磁场下的导磁率相对于最大导磁率越会大幅下降，永久导磁率性变差。为了使永久导磁率性差的铁芯适用于电抗器，需要使铁芯中所设置的间隙变厚、増加间隙数等设计，而这种铁芯的设计会导致损耗增加、噪音増大、电抗器的大型化，特别是在燃料费性能要求、搭载空间有限的车载用等用途中不优选。因此，本发明目的在于提供一种兼顾了高磁场下的永久导磁率特性的确保以及铁 损的降低的压粉磁芯及其制造方法。解决问题的方法本发明的压粉磁芯是在金属粉间具有包含粒子状金属氧化物的绝缘层的压粉磁芯，并且绝缘层含有Ca、P、O、Si和C作为元素。此外，绝缘层优选含有磷酸钙和氧化硅。这时，绝缘层含有粒子状金属氧化物、磷酸钙和氧化硅，并且绝缘层是以ー边与金属粉牢固结合一边包围金属粉的方式形成的。因此，可以得到在不损害永久导磁率特性的情况下抑制了铁损的压粉磁芯。另外，作为用于改善永久导磁率特性的方法，有在具有含磷酸盐的绝缘层的被覆金属粉中添加成为填充材料的金属氧化物粉末的方法。这时，由于存在填充材料，因此具有压粉磁芯密度会下降这样的缺点。与此相対，由于本发明的压粉磁芯可以仅由具有包含金属氧化物的复合绝缘层的被覆金属粉来形成压粉磁芯，因此可以提供強度高的压粉磁芯。从车载用部件的观点出发，压粉磁芯的高強度化的适用范围变宽。作为金属氧化物的粒径，优选为IOnm以上350nm以下。越使用粒径大的金属氧化物，则绝缘性越优异，而越使用粒径小的金属氧化物，则有形成成型体时的强度、成型体密度升高的倾向。此外，从提高金属粉表面的被覆率的观点、以及使金属氧化物层更加致密的观点考虑，还可以并用粒径不同的金属氧化物。通过在堆积于金属粉表面上的较大的金属氧化物间混合存在较小的金属氧化物微粒，能够形成高密度的绝缘物。此外，在金属粉表面的凸部·弯部，难以使用粒径为IOOnm以上的金属氧化物来形成均匀的覆膜。在难以使用金属氧化物来形成覆膜的凸部 弯部，通过使用以粒径计不到lOOnm、更优选为50nm以下的金属氧化物，可以提高覆膜的均匀性。压粉磁芯的比电阻优选为ΙΟΟΟΟμ Qcm以上。此外，比电阻优选为15000 20000 μ Ω cm,并特别优选为20000 μ Ω cm。比电阻不到10000 μ Ω cm的压粉磁芯存在有在5kHz以上的交流下的涡流损耗(粒间涡流损耗)显著增加的倾向。压粉磁芯优选在0. IT>5kHz下的铁损为70kW/m3以下、并且最大导磁率μ max为60 150。或优选在0. IT、IOkHz下的铁损为150kW/m3以下、并且最大导磁率μ max为60 150，或在0. lT、20kHz下的铁损为400kW/m3以下、并且最大导磁率μ max为60 150。压粉磁芯的制造方法包括如下エ序在金属氧化物的存在下，使含有钙离子和磷酸离子的水溶液与金属粉进行反应，从而在金属粉表面上形成绝缘层的エ序；使有机硅化合物与形成了绝缘层的被覆金属粉接触，从而在绝缘层的表面或内部配置有机硅化合物而制造被覆金属粉的エ序；和对被覆金属粉在980 1480MPa下进行加压以及在600°C以上进行加热的エ序。如果在600°C以上的高温下对被覆金属粉进行热处理，则能够使所得的压粉磁芯低铁损化。在制造压粉磁芯时，优选在H2或N2氛围下进行加热。通过像这样在还原性气体或非活性气体氛围下进行加热，所制造的压粉磁芯的绝缘性提高。其原因虽然尚未明确，但本发明人等推測起因于来自有机硅化合物的硅氧烷键(一 Si — O — Si —)受热被切断后变化为娃醇基。发明效果根据本发明，可以提供一种在维持了永久导磁率特性的状态下实现了铁损降低的压粉磁芯及其制造方法。



图I是用于说明压粉磁芯的截面构造的示意图。图2是实施例I中所得的压粉磁芯的SEM照片以及该压粉磁芯中Fe的EDX的元素测绘(element mapping)的结果。图3是实施例I中所得的压粉磁芯通过EDX进行的元素测绘的結果。
具体实施例方式以下，对本发明的优选实施方式进行详细说明。为了容易理解说明，对于各附图中相同的构成要素，附带尽可能相同的參照序号，并省略重复的说明。另外，各图的尺寸为了进行说明而有夸张的部分，并不一定与实际尺寸比一致。图I是用于说明压粉磁芯的截面构造的示意图。如图I所示，本实施方式中的压粉磁芯10包含多个金属粉I和存在于金属粉I之间的绝缘层2。绝缘层2由粒子状的金属氧化物3和绝缘材料4构成，并且绝缘层2含有Ca、P、0、Si和C作为元素。此外，绝缘层2优选含有磷酸钙和氧化硅，并更优选磷酸钙构成绝缘材料4、氧化硅构成粒子状的金属氧化物3。此外，还含有在对被覆金属粉进行加压和加热而成型时残留的气孔5等。制造压粉磁芯10的被覆金属粉是具有金属粉、以及形成在金属粉表面上的由磷酸钙和金属氧化物构成的绝缘层的被覆金属粉，并且在绝缘层的表面或内部具有有机硅化合物。因此，在对被覆金属粉进行加热和加压并进行成型从而制造压粉磁芯吋，绝缘层2以ー边与金属粉I牢固地结合一边覆盖金属粉I的方式形成。其結果，压粉磁芯10的绝缘性得到保证，因此能够确保永久导磁率特性，同时抑制铁损。此处，在本实施方式中，将形成在金属粉表面上的由磷酸钙和金属氧化物构成的部分称为“绝缘层”，将在其表面或内部包含有机硅化合物的绝缘层称为“有机硅处理绝缘层”。另外，原本绝缘层中所含的磷酸钙等粉末粒子每一粒都形成了绝缘层是理想的。然而，实际中，也有时几个粒子以凝结的状态形成了层，并且即使为这种状态，在特性方面也没有任何问题。磷酸钙的层作为使金属氧化物固定在金属粒子上的结合剂起作用，但由于磷酸钙的晶体结构坚固，因此在成型过程的预处理中金属粉I表面磷酸钙的层有可能会破损。因此，在磷酸钙层遭破损时，金属氧化物3的层由于预处理的压カ而挤进金属粒子，从而承担修复磷酸钙的层的作用。有机硅处理绝缘层承担避免金属氧化物3粒子从仅为无机物的绝缘层上脱落的作用。适合作为有机硅化合物的有机硅树脂是耐热性优异的有机系绝缘材料。因此，通过在金属粉表面上具 有该材料，能够进行600°C左右高温下的热处理，并且能够实现所得的压粉磁芯的低铁损化。具有仅由磷酸盐构成的绝缘层的被覆金属粉中，热处理温度的界限为500 550°C左右。此外，由于有机硅树脂可以形成平滑性优异的覆膜，因此不会因预处理的压カ而导致绝缘覆膜脱落或破损，可以得到良好的压粉磁芯。以下，依次记载各个构成要素。被覆金属粉由上述构成形成，但优选具有强磁性且显示出高饱和磁通密度。作为金属粉，优选以铁为主成分的金属粉。此处以铁为主成分的金属粉是指由纯铁构成的粉体、在由铁合金构成的粉体中铁的含量作为金属含量最大的粉体。作为金属粉，例如可以优选使用铁粉、娃钢粉、招娃铁粉(sendust)、Permendur钴铁合金粉、铁基的无定形磁性合金粉(例如，Fe — Si — B系)和坡莫合金(permalloy)粉等软磁性材料。它们可以单独使用，或将两种以上混合使用。其中，从磁性强并且可以廉价获得的观点考虑，优选鉄粉。该金属粉的组成没有特别问题，但纯鉄粉、Fe 一 Si粉末等是代表性的。本实施方式的发明中，对于纯铁粉、特别是形状变形的水雾化粉等是有效的。将金属粉的总质量设为100质量％时，以铁为主成分的金属粉通常由O 10质量％Si，和剰余部分的(I)作为主成分的Fe、(2)为了提高磁特性而添加的Al、Ni、Co等改性元素、以及(3 )不可避免的杂质构成。该不可避免的杂质有金属粉原料(熔液等)中所含的杂质、形成粉末时混入的杂质等，是因成本或技术原因等而难以除去的元素。在本发明的金属粉的情况下，例如有C、S、Cr、P、Mn等。当然，金属粉中基本元素(Fe、Co和Ni、Si等)的种类和组成是重要的，因此改性元素、不可避免的杂质的比例没有特别限定。在采用铁粉作为金属粉时，从饱和磁通密度、导磁率、压缩性优异的观点考虑，特别优选纯铁粉。作为这种纯铁粉，可以列举雾化铁粉、还原铁粉和电解铁粉等，例如，可以列举株式会社神户制钢所制的300NH ；JFE Steel株式会社制的JIP — MG270H、JIP — 304AS ；Hoganas公司制的雾化纯铁粉(商品名ABC100. 30)等。金属粉的制造方法是没有限制的。可以是粉碎粉，也可以是雾化粉，并且雾化粉也可以是水雾化粉、气雾化粉、气水雾化粉中的任ー种。水雾化粉的现状是获得性最好并且成本最低。对于水雾化粉而言，由于其粒子形状是变形的，因此容易提高对其加压成型所得的压粉体的机械强度，但难以形成均匀的绝缘层，并且难以获得高比电阻。另ー方面，气雾化粉是形成了大致球状的拟球状粉。由于各粒子的形状形成了大致球状，因此在加压成型软磁性粉末时，各粉末粒子间的攻击性变低，可抑制绝缘层的破坏等，容易稳定获得比电阻高的压粉磁芯。此外，由于气雾化粉由大致球状粒子构成，因此其表面积小于粒子形状变形的水雾化粉等。因此，即使构成有机硅处理绝缘层的微粒总量相同，使用气雾化粉的情况也能够形成更厚的绝缘层，并且容易进ー步降低涡流损耗。相反，如果设置相同膜厚的绝缘层，则可以减少有机硅处理绝缘层的总量，并且能够提高压粉磁芯的磁通密度。进ー步，气雾化粉由于粉末粒子内的晶体粒径大，因此矫顽カ变小，容易实现磁滞损耗的降低。因此，通过使用气雾化粉这种拟球状粉，容易实现兼顾磁特性的提高和铁损的降低。当然，软磁性粉末也可以是雾化粉以外的粉末，例如，可以是使用球磨机等将合金锭粉碎所得的粉碎粉。这种粉碎粉也可以通过热处理(例如，在非活性氛围中加热至800°C以上)来增大晶体粒径。金属粉还可以使用为防止氧化而进行了磷酸处理的金属粉。通过使用这种预先进行了处理的金属粉，可以防止金属粉表面的氧化。磷酸处理例如可以通过日本特开平7 —245209公报、日本特开2000 — 504785号公报、日本特开2005 — 213621公报所记载的方法进行，也可以使用作为磷酸处理过的金属粉而进行销售的材料。金属粉的粒径没有特别限制，可以根据压粉磁芯的用途、要求特性而适当确定，通常可以从Iym 300μπι的范围选择。如果粒径为I μπι以上，则在制作压粉磁芯时具有容易成型的倾向，如果为300μπι以下，则有可以抑制压粉磁芯的涡电流变大、也容易形成磷酸钙的倾向。此外，作为平均粒径(通过筛分法算出)，优选为50 250μπι。金属粉的形状没有限制，可以使用球状、块状的粉末，也可以使用通过公知的制法或机械加工而进行了扁平加工的扁平状粉末。
接着，对有机硅处理绝缘层进行说明。有机硅处理绝缘层的膜厚优选为10 lOOOnm、进ー步优选为30 900nm、并特别优选为50 300nm。当有机硅处理绝缘层的膜厚过小时，压粉磁芯的比电阻变小，无法充分降低铁损。另ー方面，当有机硅处理绝缘层的膜厚等过大时，会导致压粉磁芯的磁特性下降。以下，依次对磷酸钙、金属氧化物、氧化硅的各构成进行说明。被覆金属粉表面的磷酸钙主要具有作为金属粉的绝缘覆膜的功能。此外，通过形成磷酸钙，可以在金属粉表面上也形成后述的金属氧化物。从这种观点考虑，磷酸钙优选形成以层状覆盖金属粉表面的覆膜结构。就使用磷酸钙的绝缘覆膜而言，只要是金属粉，则无论怎样的粉末都可以形成。作为利用磷酸钙的金属粉的被覆程度，可以是露出一部分金属粉，但在被覆率高的情况下，成型时压粉磁芯的比电阻值(绝缘性的指标)也升高，并且后述的金属氧化物、烷氧基硅烷容易附着，结果抗折強度也提高，从以上方面考虑是优选的。具体来说，优选金属粉表面被包含磷酸钙和金属氧化物的2种以上无机物被覆了 90%以上，更优选被覆了 95%以上，并进ー步优选被覆了全部(基本上100%)。由磷酸I丐构成的绝缘覆膜的厚度优选为IOnm IOOOnm,并更优选为20 500nm。如果厚度为IOnm以上，则有获得绝缘效果的倾向，如果为IOOOnm以下，则也不会产生成型体密度的大幅下降。作为在金属粉表面上形成磷酸1丐的量，相对于金属粉100质量份,优选为O. I
I.5质量份,并更优选为O. 4 O. 8质量份。如果为O. I质量份以上,则可以获得绝缘性(t匕电阻)的提高、后述的金属氧化物的附着作用。而如果为I. 5质量份以下，则有在形成压粉磁芯时可以防止成型体密度下降的倾向。磷酸钙的质量可以通过測定所得的被覆金属粉的质量增加的相应量而求出。作为磷酸钙，可以列举磷酸ニ氢钙ICa(H2PO4)2 · O 1H20}、磷酸氢钙(无水)(CaHPO4)、磷酸氢钙 ICaHPO4 · 2H20}、磷酸钙{3Cas (PO4)2 · Ca (OH) 2}、磷酸三钙(Ca3 (PO4)J、α型磷酸三钙{ α — Ca3(PO4)J、β型磷酸三钙{β — Ca3(PO4)J、羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)J、磷酸四钙(Ca4(PO4)2Oj、焦磷酸钙(Ca2P2O7)、焦磷酸ニ氢钙(CaH2P2O7)等。其中，优选耐热性优异的羟基磷灰石。羟基磷灰石的耐热温度为1000°c以上，当用作被覆金属粉的绝缘层吋，能够进行600°c左右高温下的热处理，并且能够实现所得的压粉磁芯的低铁损化。此外，羟基磷灰石由于在结构内具有OH一基，因此与金属氧化物、烷氧基硅烷的反应性也优异。轻基磷灰石是磷酸I丐的ー种形式，以化学式Caltl (PO4) J5(OH)2表不。本实施方式中所示的羟基磷灰石的结构内的一部分可以取代为其它元素。使羟基磷灰石作为磷酸钙析出时，所得的羟基磷灰石的化学计量组成式为Caltl (PO4)6(OH)2,但只要大部分为磷灰石结构，并且可以维持该结构，就也可以如Ca不足的羟基磷灰石那样是非化学计量组成。也就是说，在本发明中，认为羟基磷灰石还包括如Ca不足的羟基磷灰石那样非化学计量的材料。具体来说，理论上羟基磷灰石以Ca/P = I. 66那样的摩尔比形成，但Ca/P也可以为I. 4 I. 8。此外，羟基磷灰石也可以在不损害特性的范围内将结构内的一部分离子取代为其 它元素。以羟基磷灰石为代表的磷灰石化合物是下述通式(I)所表示的组合物，并且通过取代M2+、ZO4-、Γ而具有多种化合物的组合。当Γ为OH—时，特别称之为羟基磷灰石。M10 (ZO4)6X2 (I)在通式(I)中，在提供阳离子的原子M2+的位置引入可以取代为钙的金属离子，具体来说，可以列举钠、镁、钾、铝、钪、钛、铬、锰、铁、钴、镍、锌、锶、钇、锆、钌、铑、钯、银、镉、钢、锡、铺、締、钡、镧、铺、镨、钕、紅、铕、,L、铺、镝、钦、铒、钱、镱、镥、铪、钼、金、萊、 它、铅、秘等的离子。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、卤化物离子(F 一、Cl 一、Br'I 一)、BO2—、CO32 一、O2 一等。另夕卜，与Μ2+、Z04 —、X—进行取代的离子可以是I种，也可以是2种以上。此处，上述X优选为0H —和F —。当其为0H —时，亲水性増大，从而对金属粉的涂布性优异，从这点考虑是优选的，当其为F —时，从强度优异的方面考虑是优选的。S卩，从形成压粉磁芯时的绝缘性、耐热性以及力学特性优异的方面考虑，特别优选使用羟基磷灰石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，当钙被其它原子取代时，其取代度(取代的其它原子的摩尔数/钙的摩尔数)优选为30%以下。同样，当磷酸离子被取代时，其取代度也优选为30%以下，而对于羟基来说，其可以被其它原子100%地取代。磷酸钙可以通过使含有钙离子(当含有钙以外的原子时，提供后述的钙以外的阳离子的原子M的离子)的溶液与含有磷酸离子的水溶液反应而得到。在使后述的原子M的离子代替钙离子进行反应时，可以得到在通式(I)中，提供阳离子的原子M2+的位置被取代为该M的离子的磷酸钙(磷灰石化合物等)。为了在金属粉表面上析出磷酸化合物，首先，向金属、塑料、玻璃等的容器中加入含有钙离子并在碱环境下进行了 PH调整的水溶液和金属粉，接着，添加含有磷酸离子的水溶液，将混合后的水溶液中的PH调整为7以上，并将Ca/P调整为所希望的比值。调整水溶液后，优选将水溶液和水溶液中的金属粉ー边粉碎ー边混合。这时，也可以改变添加顺序地加入含有磷酸离子的水溶液和金属粉，然后添加含有钙离子的水溶液。此外，还可以同时加入含有磷酸离子的水溶液和金属粉以及钙离子。作为钙离子，只要来自于钙化合物，就没有特别限制。具体来说，例如，作为钙离子源，可以列举氢氧化钙等无机碱的钙盐、硝酸钙等无机酸的钙盐、こ酸钙等有机酸的钙盐、有机碱的钙盐等。作为前述磷酸源，可以列举磷酸，磷酸ニ氢铵、磷酸氢ニ铵等磷酸盐，焦磷酸(ニ磷酸)、偏磷酸等缩合磷酸。在这些磷酸化合物中，只要可以通过在水溶液中使磷酸与提供钙离子的盐(硝酸盐、こ酸盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物、氢氧化物)反应而析出，就可以是任意的磷酸化合物。此外，如果考虑混入的杂质方面，则特别优选使用磷酸铵盐而使其析出。在金属粉表面上形成磷酸钙时的反应溶液优选为中性区域 碱性区域。由此，可以防止金属粉表面的氧化，此外，在磷酸钙中，特别是可以形成羟基磷灰石。考虑到磷酸钙类的溶度积，形成时的反应溶液也优选为PH7以上，更优选为8 11，并进一歩优选为10
11。羟基磷灰石在酸性区域中溶解，在中性区域中羟基磷灰石以外的磷酸钙析出或混合存在。此外，在酸性区域中，根据金属粉的种类，也有时会发生氧化，转变为部分氧化物，从而生锈、变色。因此，需要使用氨水、氢氧化钠、氢氧化钾等碱来准确地调整反应液的pH。前述粉碎是指在搅拌时通过金属粉彼此之间的摩擦、冲撞而对金属粉施加剪切 力，由此解开金属粉的凝聚部分。作为ー边粉碎金属粉ー边混合含有金属粉的水溶液的方法，只要是行星混合机、球磨机、珠磨机、喷射磨、混合转子、蒸发器、超声波分散等能够进行湿式搅拌(混合)的方法，就可以任意使用。其中，优选使用混合转子等调节转数，井根据样品进行搅拌。在金属粉中，压粉磁芯用的铁粉是通过雾化法制造的，其具有较宽的粒度分布，并且可以观察到粉碎不充分的粗大鉄粉、鉄粉彼此之间的凝聚。由于粗大粉末的混入也可能成为磁特性、成型体密度下降的主要原因，因此通过进行这样的搅拌，可以防止磁特性、成型体密度的下降，同时可以在金属粉上被覆磷酸钙。作为上述搅拌速度，根据所用容器的容积和所用金属粉的质量、表观体积以及水溶液的体积，其最佳旋转速度发生变化，例如，当容器的容积为IOOOcm3、所用的金属粉为300g、水溶液的体积是金属粉表观体积的120 130%吋，优选为30 300rpm，并更优选为40 lOOrpm。这时，需要使金属粉随着容器的旋转而在容器内壁上适当地流动，如果为300rpm以上，则金属粉不流动而是粘在内壁上进行旋转，结果无法进行有效的搅拌。另一方面，如果不到30rpm，则容器旋转过慢，会产生金属粉因自重而一定程度地停留在容器内底部(搅拌时的最低位置)的位置的状态，完全无法搅拌。磷酸钙在金属粉表面上形成时的反应温度即使是室温也没有特别的问题，但通过提高温度，也可以促进反应、缩短形成所需的时间。作为反应温度，优选为50°C以上，并更优选为70°C以上。作为磷酸钙在金属粉表面上形成时的反应时间，根据含有钙离子的水溶液和含有磷酸离子的水溶液的浓度而不同。含有各离子的溶液的浓度分别优选为O. 003 I. OM的范围。含有各离子的溶液的浓度分别优选为O. 001 2. OM的范围，并更优选为O. I I. OM的范围。作为这时的反应时间，优选为I 10小时，并更优选为2 5小时。如果为2. OM以上，则金属彼此容易凝聚、形成成型体时的低密度成为问题。另ー方面，如果为O. OlM以下，则反应时间延长至必要时间以上，根据选择的材料，金属粉难以均匀被覆。此外，在反应时间少的情况下，例如，在I 10分钟左右时，在金属粉表面上目标磷酸钙的生成不充分，导致收率下降、绝缘性(比电阻)不足。作为磷酸钙在金属粉表面上形成时的水溶液量，必须为金属粉能够随着容器的旋转而有效流动的量，优选为所用金属粉的表观体积的100 200%，更优选为110 140%，并最优选为120 130%。接着，对金属氧化物进行说明。对于本实施方式所涉及的金属氧化物，通过在水中在金属粉表面上形成磷酸钙时或形成磷酸钙后，向该水溶液中添加金属氧化物，从而在金属粉表面上形成金属 氧化物。金属氧化物可以在金属粉表面上形成，也可以在磷酸钙上形成，并且在哪ー者上形成都没有关系。通过使用前述的磷酸钙和金属氧化物，并由无机物形成均匀的绝缘层，可以得到高比电阻。金属氧化物可以使用粉末状材料。并且可以优选使用将金属氧化物分散所形成的浆料状材料。也就是说，金属氧化物优选在溶剂(水、有机溶剤)中不凝聚地进行分散。在金属粉表面上形成上述金属氧化物的エ序中，金属氧化物的添加是在磷酸钙形成时或形成后添加的。这意味着由于磷酸钙对金属粉的被覆是以水为溶剂而进行的，因此金属氧化物的滴加顺序没有特别限定。如果在形成时投入金属氧化物，则磷酸钙和金属氧化物混合存在，可形成磷酸钙和金属氧化物在铁粉整体中分布均匀、并且致密的层。另ー方面，在磷酸钙层形成后添加金属氧化物的情况下，在磷酸钙层表面上可形成微细的金属氧化物膜。特别地，金属氧化物集中在制作成型体时容易产生裂缝的具有凹凸的表面部位上而附着，因此作为缓冲材料的效果更加提高。作为金属氧化物,可以列举氧化招、氧化钛、氧化铺、氧化钇、氧化锌、氧化娃、氧化锡、氧化铜、氧化钦、氧化铋、氧化钴、氧化铟等。这些金属氧化物可以单独使用，或将两种以上组合使用，还可以直接投入粉末，但优选浆料那样的形式。通过将目标金属氧化物的粉末分散在适当的溶剂(水、有机溶剤)中进行使用，可以形成更均匀的微粒膜。金属氧化物的分散方法没有特别限定，具体来说，可以举例使用珠磨机、喷射磨等设备的粉碎方法，或超声波分散等。此外，也可以直接使用作为浆料而销售的制品。形状有球状、圆形状等各种形状，但没有特别限制。作为具体的浆料制品，可以举例C. I.化成株式会社制的NanoTek Slurry系列，扶桑化学エ业株式会社的Quartron PL系列、SP系列，日产化学エ业株式会社制的SN0WTEX系列(胶体ニ氧化硅、有机溶胶)、氧化铝溶胶、NAN0USE,株式会社Admatechs的ADMAFINE等。作为金属氧化物的粒径，可以使用各种大小的粒径，但为了成膜性，优选为亚微米以下的粒径。这些金属氧化物的(平均)粒径可以使用动态光散射法、激光衍射法等仪器分析进行測定。此外，还可以使用SEM等电子显微镜、光学显微镜等直接观察在磷酸钙表面上所形成的微细的金属氧化物而进行測定。在直接观察时，例如，从I张扫描型电子显微镜照片中任意选择10个该金属氧化物粒子，得到10个各自的测定值，并将该各測定值的总和除以10所得的“平均值”称为粒径。以下，仅将其记作粒径。作为金属氧化物的粒径，以粒径计优选为IOnm以上350nm以下。越使用粒径大的金属氧化物，则绝缘性越优异，而越使用粒径小的金属氧化物，则有形成成型体时的强度、成型体密度提高的倾向。此外，从提高金属粉表面的被覆率的观点、以及使金属氧化物层更加致密的观点考虑，还可以并用粒径不同的金属氧化物。通过在堆积于金属粉表面上的较大的金属氧化物间混合存在较小的金属氧化物微粒，能够形成高密度的绝缘物。此外，在金属粉表面的凸部 弯部，难以使用粒径为IOOnm以上的金属氧化物来形成均匀的覆膜。在难以使用金属氧化物来形成覆膜的凸部 弯部，通过使用以粒径计不到lOOnm、更优选为50nm以下的金属氧化物，可以提高覆膜的均匀性。作为分散金属氧化物的溶剂，没有特别限制，具体来说，可以列举以甲醇、こ醇、异丙醇等为代表的醇系溶剤，以丙酮、甲こ酮为代表的酮系溶剤，以甲苯为代表的芳香族系溶齐U。此外，即使使用水，也没有任何问题。另外，金属氧化物的添加量相对于所用的金属粉100质量份优选为O. 05 2. O质量份。如果添加量为O. 05质量份以上，则有金属氧化物可以均匀地被覆在金属粉上，并且可以得到绝缘性(比电阻)提高效果的倾向。另ー方面，如果为2. O质量份以下，则有在形成压粉磁芯时可以防止成型体密度下降，并且还可以防止所得的压粉磁芯的抗折强度下降的倾向。接着，对有机硅化合物进行说明。作为有机硅化合物，可以列举烷氧基硅烷或其反应物、有机硅树脂，但更优选有机硅树脂。作为有机硅树脂，优选含有下述(I)、( 2 )和(3 )的化合物的至少ー种。(I)由2官能性的硅氧烷单元(D单元)构成的聚有机硅氧烷(例如，聚 _■甲基娃氧烧、聚甲基苯基娃氧烧)，(2)由I官能性的娃氧烧单兀(M单兀)、3官能性的娃氧烷单元(T单元)和4官能性的硅氧烷单元(Q单元)的至少ー种构成的聚有机硅氧烷(例如，由M单元和Q单元构成的MQ树脂)与由2官能性的硅氧烷单元(D单元)构成的聚有机硅氧烷(例如，聚ニ甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷)的混合物(该混合物可以是在室温下具有粘着性，也可以是通过加热而产生粘着性)，(3)由I官能性的硅氧烷単元(M単元)、3官能性的硅氧烷单元(T单元)和4官能性的硅氧烷单元(Q单元)的至少ー种与2官能性的硅氧烷单元(D单元，例如ニ甲基硅氧烷单元、甲基苯基硅氧烷单元)构成的聚有机硅氧烷(优选D单元的数量多于M单元、T单元和Q单元的合计数量。)。作为该聚有机娃氧烧，优选由T单元和Q单元的至少ー种与D单元构成的有机硅氧烷。有机硅树脂优选为固化型(特别是热固化型)的有机硅树脂。该有机硅树脂覆膜不仅作为被覆无机绝缘物表面的绝缘覆膜发挥作用，还作为构成粒子间结合的粘合剂发挥作用。有机硅树脂凝胶化的变态温度根据有机硅树脂的种类而不同，因此不能一概确定，但大致为150 300°C左右。通过加热至该温度，附着在软磁性粉末的粒子表面上的有机硅树脂形成硬质的有机硅树脂覆膜。该有机硅树脂覆膜随着温度的上升而进行硅氧烷键合，因此，通过进行退火等高温加热处理，其由部分交联变为全部交联，覆膜强度提高。此外，由于该有机硅树脂覆膜的耐热性优异，因此即使对成型后的压粉磁芯进行退火等高温加热，也不会被破坏等，并且前述交联进ー步进行，可强化磁芯用粉末的粒子彼此之间的结合。有机硅树脂可以大致分为受热缩合·固化的加热固化型和在室温下固化的室温固化型。前者通过加热，其官能团发生反应，引起硅氧烷键合，由此进行交联，并发生缩合·固化。另ー方面，后者通过水解反应，官能团在室温下反应，引起硅氧烷键合，由此进行交联，并发生缩合·固化。有机硅树脂的硅烷化合物的官能团数量从I到最大值4。本发明中所用的有机硅树脂的官能团数量没有限制，但优选通过使用具有3或4官能性硅烷化合物的有机硅来提高交联密度。作为有机硅树脂的种类，以树脂系为首，硅烷化合物系、橡胶系有机硅、有机硅粉末、有机改性硅油、或它们的复合物等根据用途而形态不同。在本发明中，可以使用任一有机硅树脂。如果使用树脂系的涂布用有机硅树脂，即仅由有机硅所构成的纯有机硅树脂或由有机硅和有机系聚合物(醇酸、聚酯、环氧、丙烯酸系等)所构成的改性用有机硅树脂，则在耐热性、耐候性、耐湿性、电绝缘性、被覆时的简便性方面是最优选的。作为有机硅树脂，通常是Si上的官能团为甲基或苯基的甲基苯基有机硅树脂。在具有较多苯基的情况下，由于具有耐热性优异的倾向，因此更优选。另外，对于有机硅树脂的甲基和苯基的比率、官能性来说，可以通过FT — IR等进行分析。作为本发明中所使用的有机硅树脂，例如，可以列举东丽道康宁株式会社制的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 株式会社制的 YR3370、YR3286、TSR194、TSR125R ;信越化学エ业株式会社制的 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。也可以使用此处所列举之外的有机硅树脂。此外，也可以使用将这些物质或它们的原料物质改性而得到的有机硅树月旨。进一歩，还可以使用以适当比例混合种类、分子量、官能团不同的2种以上有机硅树脂 所得的有机硅树脂。有机娃树脂覆膜的附着量相对于金属粉优选调整为O. 01 O. 8质量％。如果少于O. 01质量％，则绝缘性差，电阻变低。另ー方面，如果添加多于O. 8质量％，则加热干燥后的粉末容易成团，而且使用这种团状粉末所制作的成型体难以实现高密度化，并且成型时覆膜会被破坏，因此涡流损耗的降低也容易变得不充分。有机硅树脂覆膜可以通过将有机硅树脂溶解在醇类、酮类、甲苯、ニ甲苯等石油系有机溶剂等中，并将该溶液和鉄粉混合，使有机溶剂挥发而形成。覆膜形成条件没有特别限定，只要相对于前述被绝缘粒子被覆的磁性粉末100质量份添加并混合O. 5 10质量份左右的、以固体成分成为O. 5 5. O质量％的方式调制的树脂溶液，并进行干燥即可。如果少于O. 5质量份，则混合会耗费时间，覆膜可能不均匀。另ー方面，如果超过10质量份，则由于溶液量多，因此干燥耗费时间，或者干燥可能不充分。树脂溶液也可以适当地加热。有机硅树脂覆膜的厚度对磁通密度的下降产生较大影响。因此，优选为10 500nm。更优选的厚度为20 200nm。此外，无机绝缘物和有机硅树脂覆膜的合计厚度优选为 IOOnm 1500nm。有机硅树脂的干燥エ序中，优选在所用的有机溶剂挥发的温度下，并且加热至不到有机硅树脂的固化温度，使有机溶剂充分地蒸发挥发。作为具体的干燥温度，在各有机溶剂的沸点以上的温度下进行，例如，作为使用酮类等溶剂时干燥的具体例子，适合优选在100 250°C下进行10 60分钟的加热干燥，并更优选在120 200°C下加热干燥10 30分钟。前述干燥エ序中，目的是树脂覆膜的干燥(除去溶剤)以及有机硅树脂的预固化。涂布了有机硅树脂的粉末在进行了真空干燥时，表面发粘，操作性差。因此，通过根据需要进行预固化，可以确保成型时磁性粉末的流动性、抑制成型体产生裂縫。作为具体的方法，在有机硅树脂的固化温度附近，对形成了有机硅树脂覆膜的磁性粉末进行短时间加热。该预固化与固化的差异是，在预固化中，粉末彼此不会完全粘接固化，能够容易地粉碎，而在粉末成型后所进行的高温加热处理工序(退火)中，树脂固化，粉末彼此粘接固化，成型体强
度提高。如上所述，使有机硅树脂预固化后，通过粉碎可以得到填充模具时流动性优异的粉末。如果不进行预固化，则例如在温间成型时，粉末彼此附着，有时难以在短时间内投入成型模具中。在实际操作中，操作性的提高是非常有意义的，并且发现通过进行预固化，所得的压粉磁芯的比电阻提高。其原因虽然 尚未明确，但可以认为是由于固化时与铁粉的密合性提高。此外，根据需要，为了在干燥后除去凝聚团，也可以使其通过网眼为50 500 μ m左右的筛子。(压粉磁芯的制造)压粉磁芯可以通过包括对上述被覆金属粉进行加压和加热的エ序的制造方法而得到。此处，压粉磁芯的制造方法也可以包括在被覆金属粉中根据需要混合润滑剂，并对其进行加压和加热的エ序。即，该压粉磁芯可以通过在被覆金属粉中根据需要混合润滑剂，并对其进行加压和加热而得到。此外，润滑剂还可以分散在适当的分散介质中形成分散液，并将其涂布在模具锻模内壁面(与冲压机接触的壁面)上，干燥后进行使用。制作的被覆金属粉经过将较大的磁芯用粉末填充到成型用模具中的填充エ序和对该压粉磁芯用金属粉进行加压成型的成型エ序而形成被称为压粉磁芯的成型体。对填充在成型用模具中的压粉磁芯用被覆金属粉(包括上述混合粉末)的加压成型，无论是冷间、温间、热间，都可以通过在粉末中混合内部润滑剂等的常规成型法进行。但是，从通过高密度化而实现磁特性提高的观点考虑，更优选采用下述的模具润滑温间加压成型法。由此，即使増大成型压力，在成型用模具的内面与被覆金属粉之间也不会产生粘着或使起模压カ变得过大，还可以抑制模具寿命的下降。并且，能够以エ业水平而非试验水平量产高密度的压粉磁芯。作为润滑剂，可以使用硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸锂等金属皂，蜡等长链烃，硅油
坐寸ο对于成型エ序中的加压程度而言，从模具寿命、生产率的观点考虑，优选使成型压カ为 98O 1480MPa。在对被覆金属粉进行加压成型时，在其内部会产生残余应力、残余应变。为了将其除去，优选实施对成型体进行加热、慢慢冷却的热处理工序(退火)。由此，可以降低磁滞损耗。此外，可以得到对交变磁场的追随性等良好的压粉磁芯。另外，通过退火エ序除去的残余应变等也可以是成型エ序之前在金属粉内积累的应变等。对残余应变等来说，热处通温度越闻，则越能有效除去。即使是具有最闻耐热性的有机硅处理绝缘层，也会产生至少部分的破坏。因此，优选也考虑有机硅处理绝缘层的耐热性来确定热处理温度。例如，当使热处理温度为600 800°C时，可实现兼顾残余应变的除去和有机硅处理绝缘层的保护。加热时间，从效果和经济性考虑，为I 300分钟，并优选为10 60分钟。进行热处理时的氛围优选非氧化氛围中。例如，为真空氛围、非活性气体(N2、Ar)氛围或还原气体(H2)氛围。另外，在非氧化氛围中进行热处理工序是为了抑制压粉磁芯、构成它的磁性粉末过度被氧化而导致磁特性、电特性下降。具体来说，有生成FeO、生成Fe2SiO4层的情況。
使用上述被覆金属粉制作的压粉磁芯例如可以用于电动机(特别是铁芯、磁轭(yoke))、驱动器、电抗器铁芯、变压器、感应加热器(IH)、扬声器等各种电磁设备。特别地，该压粉磁芯还可在实现高磁通密度的同时，通过退火等实现磁滞损耗的降低，并且还能够适应较低频率区域中所使用的设备等。实施例为了进一歩详细说明本发明，以下用实施例进行说明。另外，本发明并不限定于该实施例。[被覆金属粉的制作](实施例I)向300ml水中投入Ikg分级至最大粒径为75μηι以下的铁粉(HoganasAB制， ABC100. 30)，并ー边搅拌，ー边投入6g表I所示的磷酸钙，再搅拌IOOrpmX 30分钟，从而使磷酸钙附着在鉄粉表面上(形成第I层)。接着，作为使金属氧化物附着的エ序，投入表I所示的胶体ニ氧化硅(水分散浆料)，使得以SiO2的形式达到Sg，并继续搅拌30分钟使其附着(形成第2层)。此处，一旦进行干燥处理后，与有机硅树脂(信越Silicone制KR311)进行混炼处理，并进行干燥处理，从而形成具有有机硅处理绝缘层的被覆金属粉。另外，作为现有技术，准备对相同的铁粉仅进行磷酸被覆处理并使其干燥所制作的磷酸被覆处理粉和市售品的绝缘处理粉(Hoganas AB制)。(实施例2)除了将实施例I中用于第2层的SiO2变更为粒径为125nm的SiO2以外，通过和实施例I同样的方法制作被覆金属粉。(实施例3)除了将实施例I中用于第2层的SiO2变更为Al2O3以外，通过和实施例I同样的方法制作被覆金属粉。(实施例4)除了将实施例I中用于第2层的SiO2变更为TiO2以外，通过和实施例I同样的方法制作被覆金属粉。(实施例5)除了将实施例I中用于第2层的SiO2变更为ZrO2以外，通过和实施例I同样的方法制作被覆金属粉。(实施例6)除了将实施例I中用于第2层的SiO2变更为Y2O3以外，通过和实施例I同样的方法制作被覆金属粉。(实施例7)除了将实施例I中用于第I层的羟基磷灰石(Caltl (PO4)6 (OH)2)变更为磷酸ニ氢钙(Ca (H2PO4)2)以外，通过和实施例I同样的方法制作被覆金属粉。(实施例8)除了将实施例I中用于第I层的羟基磷灰石(Caltl (PO4)6 (OH)2)变更为磷酸氢钙(CaHPO4)以外，通过和实施例I同样的方法制作被覆金属粉。(实施例9)
除了将实施例I中用于第I层的羟基磷灰石(Caltl (PO4)6 (OH)2)变更为β型磷酸三钙(Ca3 (PO4)2)以外，通过和实施例I同样的方法制作被覆金属粉。(实施例10)除了将实施例I中用于第3层的有机硅树脂(信越化学エ业株式会社制KR311)变更为Momentive Performance公司制YR3286以外，通过和实施例I同样的方法制作被覆
金属粉。(实施例11)除了将实施例I中用于第3层的有机硅树脂(信越化学エ业株式会社制KR311)变更为Momentive Performance公司制TSR194以外，通过和实施例I同样的方法制作被覆
金属粉。 (实施例12)研究湿式合成作为第I层的磷酸钙层的方法。分别将14. 2g硝酸钙四水合物(和光纯药エ业株式会社制)和4. 15g磷酸ニ氢铵溶解在150g纯水中。接着，向塑料制的容器中投入Ikg最大粒径为75 μ m以下的铁粉(Hoganas AB制，ABClOO)和前述硝酸钙四水合物的水溶液及磷酸ニ氢铵四水合物的水溶液，并慢慢地滴加氨水从而将水溶液的pH调整至9，使羟基磷灰石析出。滴加氨水后,立即封住容器，并以IOOrpm转数搅拌30分钟，从而在鉄粉表面上形成羟基磷灰石。接着，作为使金属氧化物附着的エ序，投入粒径为60nm的胶体ニ氧化硅(水分散浆料)，使得以SiO2的形式达到Sg，并再次以IOOrpm转数进行30分钟搅拌。对所得的涂覆铁粉进行过滤干燥处理后，与有机硅树脂(信越Silicone制KR311)进行混炼处理，并进行干燥处理，从而形成具有有机硅处理绝缘层的被覆金属粉。(实施例13)除了在实施例12中，使用粒径为125nm的SiO2代替第2层中所用的粒径为60nm的SiO2以外，和实施例12同样地制作被覆金属粉。(比较例I)在实施例I中，制作在金属粉表面上仅形成羟基磷灰石作为第I层的被覆金属粉。(比较例2)在实施例I中，制作仅由作为第I层的羟基磷灰石和作为第2层的SiO2构成的被覆金属粉。(比较例3)对分级至最大粒径为75 μ m以下的铁粉(Hoganas AB制，ABC100. 30)仅进行磷酸被覆处理，并干燥，制作被覆金属粉。(比较例4)准备市售的Hoganas 公司制的“SomaloyllOilP”。[抗折试验用试验片的制作方法]称量15g所得的磁芯用粉末，在12mmX34mm的成型模具中涂布用醇进行了分散的硬脂酸锂，并在将磁芯用粉末、成型模具加热至130°C的状态下将磁芯用粉末填充到成型模具中，使用2000kN Amsler型万能试验机在980 1480MPa的成型压カ下制作多个密度为7. 3Mg/m3 7. 35Mg/m3的抗折试验片(12 X 34X 5mm)。密度使用由干燥重量、水中重量进行计算的阿基米德法来实施測定。[加热エ序]制作出的环状成型体和抗折试验片在氛围调整感应加热炉中，在N2氛围下，使升温速度为10°c /min,并在650°C的温度下进行30分钟加热处理。30分钟的加热之后，通过炉内冷却进行冷却，得到压粉磁芯。[铁损測定]铁损表示因励磁磁通密度、频率而导致的能量损耗，损耗越低，则越表示为高效率的材料。铁损測定使用岩通计测制SY — 8232进行评价。測定压粉磁芯的内径、外径、全长尺寸、重量后，将绝缘纸卷绕在压粉磁芯表层上，然后施加检测用、励磁用的线圈。检测用铜线的线圈数为20圈，励磁用铜线的线圈数为60圈，形成试验片。励磁磁通密度为O. 1T，设为固定，频率设为5kHz、IOkHz、20kHz，分别测定铁损。[最大相对导磁率测定]最大相对导磁率測定使用理研电子制的B — H分析器进行评价。測定压粉磁芯的内径、外径、全长尺寸、重量后，将绝缘纸卷绕在压粉磁芯表层上，然后施加检测用、励磁用的线圈。检测用铜线设为Φ0. 26mm，并卷绕20圈，励磁用铜线设为Φ0. 5mm，并卷绕200圏，形成环状试验片。磁化力H的最大值设为10000A/m，使磁化カ变化，由磁通密度B的变化测定相对导磁率，并将其最大值作为最大相对导磁率。[抗折强度]抗折试验是根据JIS -Z- 2248并使用精密万能试验机(Autograph)实施3点弯曲试验。支点间距离设为25. 4mm,加压速度设为0. 5mm/min,并由最大试验カ求出抗折强度。[比电阻]使用磁芯用粉末所得的压粉磁芯的比电阻值是使用4探针測定器測定前述退火后的环状成型体的加压面。这时，为了排除成型时、退火时残留在表层部的润滑剂的影响，使用400 600号的研磨纸对加压面进行研磨，并在除去表层部的残渣后，实施比电阻测定。[L 一 I 特性]L 一 I特性是评价在交流电流下施加重叠电流(I)时的电感(L)的方法，相对于无重叠(OA)时的电感值，附加了电流下的电感值的下降越低越好。由于电感值也根据铁芯形状、铁芯重量、铜线的线圈数而变化，因此评价是固定为Φ20Χ Φ 30 X 5mm、14. 5g，铜线设为Φ I. 0mm，卷绕20圈而实施评价的。评价使用国洋电机制的LCR METER LM — 2101B，使频率为IOkHz，从无重叠(OA)起每隔50mSec每IA地增加施加电流，使最大施加电流为30A，测定各施加电流下的电感。评价这时在30A下的电感值相对于无重叠时的电感值的下降率。[能量分散型X射线分析(EDX分析)]使用离子研磨装置(日立高新技术公司制E — 3500)，在加速电压为6kV、放电电压为4kV、振动速度为I (无单位)的条件下，进行成型体端部的截面研磨，并使用能量分散型分析装置(Oxford Instruments株式会社制，INCAEnergy350),在加速电压为15kV、蒸镀物质为Pt — Pd、资料倾斜角度为0°C的条件下，进行截面的EDX元素测绘分析。将实施例I 13和比较例I 4的压粉磁芯的铁损、最大导磁率、抗折强度、比电阻和L 一 I特性的评价结果示于表I。此外，图2表示实施例I中所得的压粉磁芯的EDX分析結果。图2 (a)是实施例I中所得的压粉磁芯的SEM图像，(b)是FeEDX分析結果。图3表示Ca、O、P和Si的EDX分析結果。
[表 I]
权利要求
1.一种压粉磁芯，其为在金属粉间具有包含粒子状金属氧化物的绝缘层的压粉磁芯，并且所述绝缘层含有Ca、P、O、Si和C作为元素。
2.如权利要求I所述的压粉磁芯，所述绝缘层含有磷酸钙和氧化硅。
3.如权利要求I所述的压粉磁芯，所述粒子状金属氧化物的平均粒径为IOnm以上350nm以下。
4.如权利要求I 3中任一项所述的压粉磁芯，比电阻为10000μ Qcm以上。
5.如权利要求I 4中任一项所述的压粉磁芯，在O.lT、5kHz下的铁损为70kW/m3以下，并且最大导磁率μ m为60 150。
6.如权利要求I 5中任一项所述的压粉磁芯，在O.ITUOkHz下的铁损为150kW/m3以下，并且最大导磁率μ m为60 150。
7.如权利要求I 6中任一项所述的压粉磁芯，在O.lT、20kHz下的铁损为400kW/m3以下，并且最大导磁率μ m为60 150。
8.一种压粉磁芯的制造方法，其为制造权利要求I 7中任一项所述的压粉磁芯的制造方法，包括 在金属氧化物的存在下，使含有钙离子和磷酸离子的水溶液与金属粉进行反应，从而在所述金属粉表面上形成绝缘层的工序； 使有机硅化合物与形成了绝缘层的所述被覆金属粉接触，从而在所述绝缘层的表面或内部配置所述有机硅化合物而制造被覆金属粉的工序；和 对所述被覆金属粉在980 1480MPa下进行加压以及在600°C以上进行加热的工序。
9.如权利要求8所述的制造方法，在H2或N2氛围下进行所述加热。
全文摘要
本发明的压粉磁芯是在金属粉间具有包含粒子状金属氧化物的绝缘层的压粉磁芯，并且绝缘层含有Ca、P、O、Si和C作为元素。根据本发明，可以提供一种兼顾了高磁场下的永久导磁率特性的确保以及铁损的降低的压粉磁芯及其制造方法。
文档编号H01F1/24GK102834208SQ20118001795
公开日2012年12月19日 申请日期2011年4月8日 优先权日2010年4月9日
发明者稻垣孝, 下山雄大, 石原千生, 丸山钢志 申请人:日立化成工业株式会社, 日立粉末冶金株式会社