[发明专利]用于磁芯的粉末、制备压粉磁芯的方法、压粉磁芯和制备用于磁芯的粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在体积比电阻(下文中简称为“比电阻”)和强度方面优异的压粉磁芯、可自其获得所述压粉磁芯的用于磁芯的粉末及其制备方法。

背景技术

现有技术中使用有电磁产品，例如变压器、电动机、发电机、扬声器、感应加热器或各种致动器。大多数这些产品使用交变磁场。通常，为了高效地获得局部高交变磁场，在交变磁场中设置磁芯(软磁石)。

需要磁芯来不仅在交变磁场中提供高磁特性而且在交变磁场中提供使用过程中高频波损耗的减少。此高频波损耗也可与磁芯的材料无关地称为“铁损”。高频波损耗包括涡流损耗、磁滞损耗和残留损耗。在此情况下，重要的是减小涡流损耗，其随交变磁场频率的增大而增大。

为了减小涡流损耗，已进行压粉磁芯的开发和研究，压粉磁芯通过将包覆有绝缘层(膜)的软磁颗粒(构成用于磁芯的粉末的颗粒)加压成型而获得。介于各个软磁颗粒之间的绝缘层实现高比电阻并减少压粉磁芯的高频波损耗。压粉磁芯在其形状方面具有高的自由度并被用在各种电磁装置中。近来，为了扩展压粉磁芯的用途，进一步的重点已放在改善比电阻和强度上。日本专利申请公开第2003-243215号(JP 2003-243215 A)、日本专利申请公开第2006-233268号(JP 2006-233268 A)和日本专利申请公开第2013-171967号(JP 2013-171967 A)公开了其中比电阻和强度得到改善的下述压粉磁芯。

JP 2003-243215 A公开了一种压粉磁芯，其包含：具有其上形成氮化物层的表面的Fe-Si软磁颗粒；和由有机硅树脂等制成的绝缘粘结剂(粘结剂)。此氮化物层由氮化硅制成并且形成为抑制高温退火过程中绝缘材料(例如，有机硅树脂)向软磁颗粒内部的扩散。压粉磁芯例如使用包括以下步骤的方法制备：将通过相互捏合Fe-4Si-3Al(重量％)粉末与有机硅树脂所获得的复合物加压成型为压实体；和在N₂中于800℃下将所述压实体加热30分钟以氮化和退火。

然而，在使用上述方法获得的压粉磁芯的情况下，退火温度高于作为绝缘材料的有机硅树脂等的耐热温度。因此，软磁颗粒之间的绝缘性质和粘结强度很可能不够。因此，在JP 2003-243215 A中公开的方法中，可能无法在软磁颗粒之间形成均匀或均一的氮化物层。

JP 2006-233268 A公开了通过将投入到由SUS316制成的容器中的气体雾化粉末(Fe-Cr-Al)在空气(含氮气氛)中加热到1000℃可获得磁粉，所述磁粉包含具有包覆有AlN膜的表面的颗粒，所述AlN膜具有高电阻。用来形成AlN膜的粉末包含Cr。当所述粉末不含Cr时，将产生铁的氮化物。

当如JP 2006-233268 A中所述在空气中加热Fe-Cr-Al粉末时，通常在颗粒表面上形成相当可观量的氧化物(氧化物膜)。因此，AlN可能不均匀地形成于颗粒表面上。JP 2006-233268 A未对压粉磁芯的比电阻和强度进行详细描述。

JP 2013-171967 A公开了可通过在含氮气氛中微波加热由使用SiO₂绝缘的气体雾化粉末(Fe-6.5重量％Si)制成的压实体来获得包含具有其上形成有氮化物的表面的颗粒的压粉磁芯。此氮化物为氮化硅，而非下面描述的AlN。另外，JP 2013-171967 A未对低熔点玻璃进行描述。

发明内容

本发明提供了用于磁芯的粉末、制备压粉磁芯的方法、压粉磁芯和制备用于磁芯的粉末的方法。

根据本发明的第一个方面的用于磁芯的粉末包含：软磁颗粒；由氧化铝制成的氧化物层，所述软磁颗粒的至少一部分表面包覆有所述氧化物层；和由氮化铝制成的氮化物层，所述氧化物层的至少一部分表面包覆有所述氮化物层。

根据本发明的第一个方面的用于磁芯的粉末还可包含低熔点玻璃。所述低熔点玻璃可附着到所述氮化物层的一部分表面并且具有低于所述软磁颗粒的退火温度的软化点。

根据本发明的第二个方面的制备压粉磁芯的方法包括：用根据本发明的第一个方面的用于磁芯的粉末填充模具；将填充的用于磁芯的粉末加压成型为压实体；和对所述压实体退火。

根据本发明的第三个方面的压粉磁芯包含软磁颗粒、第一包覆层、第二包覆层和第三包覆层。第一包覆层由氧化铝制成，所述软磁颗粒的至少一部分表面包覆有所述第一包覆层。第二包覆层由氮化铝制成，所述第一包覆层的至少一部分表面包覆有所述第二包覆层。第三包覆层由低熔点玻璃制成，所述第二包覆层的至少一部分表面包覆有所述第三包覆层。所述低熔点玻璃具有低于所述软磁颗粒的退火温度的软化点。