[发明专利]软磁性材料及其制造方法和使用了软磁性材料的电动机

说明书

提供具有高饱和磁通密度的板状或箔状的软磁性材料，含有铁、碳和氮，包含含有碳和氮的马氏体和γ‑Fe，在γ‑Fe中形成有含有氮的相。该软磁性材料如下制造：对板状或箔状的铁系材料加热，使用渗碳性气体在铁系材料中进行渗碳，在共析温度以下的温度使粒状碳化物分散在铁系材料的α‑Fe中，在高于共析温度的温度使α‑Fe相变为γ‑Fe，使用供氮气体使氮扩散到γ‑Fe中，由此制成γ‑Fe‑N‑C，在急速加热后，急速冷却，由此使γ‑Fe‑N‑C相变为马氏体。因此，能够以低成本制造具有超过纯铁的饱和磁通密度且具有热稳定性的软磁性材料，使用该软磁性材料来提高电动机等的磁路的特性，可实现电动机等的小型化、高转矩化等。

技术领域

本发明涉及软磁性材料及其制造方法和使用了软磁性材料的电动机。

背景技术

块状合金中饱和磁通密度最高的材料为FeCo系合金。然而，作为合金元素使用的Co由于成本高，因此期望代替Co的元素。

作为薄膜且显示出与FeCo合金同等的饱和磁通密度(以下简称为Bs)的材料，有Fe系马氏体。在Fe系马氏体中，已知在以Fe₁₆N₂为主成分的薄膜或箔中Bs超过2.4T。

专利文献1中公开了如下方法：通过使具有均匀性的铁合金粉末在流化床反应器内与氮源接触而制成氮化铁粉末，使氮化铁粉末转变为不规则马氏体相，对不规则马氏体相进行退火而使其成为规则马氏体相，由此得到规则马氏体氮化铁粉末。

专利文献2中公开了一种物品，其包含：各层包含α”-Fe₁₆N₂的层的第一组和各层包含α”-Fe₁₆N₂与α”-Fe₁₆Z₂(式中，Z包含C、B或O中的至少1种)的混合物的层的第二组。

专利文献3中公开了如下方法：将氧化铁粉末和含有碳的粉末混合，将混合后的粉末在非氧化性气氛中进行热处理，得到以Fe为主成分且被石墨被覆的金属微粒，通过在含有氨的气氛中的热处理对金属微粒实施氮化处理。

专利文献4中公开了以α-Fe相和Fe₁₆N₂相的混相为主相的高饱和磁化Fe-N系磁性体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2015-507354号公报

专利文献2：日本特表2017-530547号公报

专利文献3：日本特开2007-046074号公报

专利文献4：日本特开2001-176715号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在以往的含有氮、碳的马氏体系磁性材料中，在确保作为块状软磁性材料的热稳定性和量产性以及高饱和磁通密度的稳定性方面存在课题。

专利文献1中记载的规则马氏体氮化铁为粉末状，因此即使将其压缩而制成片状，在单位体积的饱和磁通密度变低的方面也有改善的余地。

在专利文献2～4中，没有记载以Fe系马氏体作为必须的构成要素的发明。

本发明的目的在于，以低成本制造具有超过纯铁的饱和磁通密度且具有热稳定性的软磁性材料，使用该软磁性材料来提高电动机等的磁路的特性，实现电动机等的小型化、高转矩化等。

用于解决课题的方法

本发明的软磁性材料为具有高饱和磁通密度的板状或箔状，含有铁、碳和氮，包含含有碳和氮的马氏体和γ-Fe，在γ-Fe中形成有含有氮的相。