專利名稱：壓粉鐵芯用粉及壓粉鐵芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于變壓器、電感等磁芯，馬達(dá)用磁芯，和其它電子部件的壓粉鐵芯用粉；以及有關(guān)一種壓粉鐵芯(dust core)。
最近，電氣和電子用品已經(jīng)微縮化，隨著微縮化的到來，需要有微縮尺寸和高效率的壓粉鐵芯。至于壓粉鐵芯用粉的磁性材料，可使用鐵氧體粉末和鐵磁粉末。鐵磁粉末較鐵氧體粉末具有高飽和的磁通密度，故鐵磁粉末具有使得磁芯微縮化的優(yōu)點，但因其低電阻的緣故，其缺點為渦流耗損增加。為了盡可能降低渦流耗損，必須要在鐵磁粉末微粒表面形成一層絕緣膜。
此外，為了獲得微縮化磁芯，要求高飽和磁通密度，特別是其重疊直流高磁場的導(dǎo)磁率絕佳；若直流重疊高磁場性質(zhì)絕佳，則可讓磁芯微縮化。換言之，因操作磁場定義為電流除以磁徑長度，因此，若磁芯微縮化而縮短磁徑長度，則操作磁場移至高磁場側(cè)。即使操作磁場移至高磁場側(cè)，若干重疊直流高磁場的導(dǎo)磁率絕佳，以及導(dǎo)磁率高，仍然可以獲得高電感，使微縮化成為可能。
除此之外，需要對應(yīng)高電流的感應(yīng)器。這種情況下，如果磁芯于重疊直流高磁場的導(dǎo)磁率絕佳，即使當(dāng)電流增高，且操作磁場移至高磁場側(cè)，磁芯仍可以適應(yīng)這種情況。假如在重疊直流高磁場的導(dǎo)磁率為絕佳，而且高磁場的導(dǎo)磁率未遽然下降，則例如感應(yīng)器繞線的匝數(shù)可增加，感應(yīng)器的電感與繞線匝數(shù)的平方成比例，因而可實現(xiàn)進(jìn)一步微縮化。
但即使獲得可使磁芯微縮化的壓粉鐵芯，磁芯尺寸的精度仍屬重要因素。這樣，特別要求成型后由模具分離的尺寸變化(后文稱作為「回彈」)小。特別是，假如磁芯具有復(fù)雜形狀，由于個別部件的成型壓力不同，回彈程度也會有別，因而難以高尺寸精度來成型磁芯。
過去為了成型具有高尺寸精度的磁芯，曾向鐵磁粉末中添加潤滑劑。舉例言之，JP-A-12-30925與JP-A-12-30924披露一種具有高導(dǎo)磁率、低磁芯耗損、與高機械強度的壓型粉末磁芯，其制法是經(jīng)混合軟磁合金的微粉化粉末與硅氧樹脂，該軟磁合金例如以鐵為基礎(chǔ)的軟磁合金粉末，例如具有LL/LS比平均值為1.0至3.5的以鐵-硅-鋁為基礎(chǔ)的軟磁合金的微粉化粉末，其中以粉末顆粒形狀的二維觀察為例，LL表示主軸長度，而LS表示短軸長度；壓型與成型所得混合物；于600至900℃，加熱壓型后的成型體；隨后，將所得壓型后的粉末成型體浸沒于液體樹脂內(nèi)，硬化該樹脂。
JP-A-11-195520披露一種具有高磁通密度、低抗磁力、低磁芯耗損、與高機械強度的壓型壓粉鐵芯；一種用于該壓粉鐵芯的鐵磁粉末；以及一種壓型壓粉鐵芯的制法，根據(jù)該披露的內(nèi)容經(jīng)使用一種壓型壓粉鐵芯的鐵磁粉末，該鐵磁粉末由鐵磁粉末、氧化鈦溶膠、及/或氧化鋯溶膠、與酚樹脂組成；加壓與成型鐵磁粉末；然后在500至800℃加熱成型體。
JP-A-10-335128披露一種使用壓型壓粉鐵芯用鐵磁粉末的壓型壓粉鐵芯，其含有鐵磁粉末和0.1至10體積％氧化鈦溶膠及/或氧化鋯溶膠。結(jié)果得到一種具有高磁通密度、低抗磁力、低磁芯耗損、與高機械強度的壓型壓粉鐵芯，和壓粉鐵芯用鐵磁粉末，以及壓型壓粉鐵芯的制法。
JP-A-9-260126提出一種具有高磁通密度、低抗磁力、與低磁芯耗損的壓型壓粉鐵芯，特別就原有性質(zhì)而言，具有絕佳50至10,000赫頻率范圍的性質(zhì)，因而可替代積層硅鋼板芯的壓型壓粉鐵芯；該申請披露一種壓型壓粉鐵芯，含有0.03至0.1重量％硅，15至210ppm鈦，300至2500ppm氧，和粒徑75至200微米鐵粉；這種壓型壓粉鐵芯的獲得方法是經(jīng)混合粒徑75至200微米鐵粉，(以固體物質(zhì)為基準(zhǔn))相對于鐵粉為0.015至0.15重量％的硅溶膠，相對于鐵粉為0.05至0.5重量％的硅氧樹脂，以及相對于硅氧樹脂為10至50重量％的有機鈦；于50至250℃硬化粉狀混合物；成型粉末；然后于550至650℃惰性氣體氣氛下退火成型體。
JP-A-9-170001揭示一種生產(chǎn)法其特征如下。軟磁鐵粉、耐熱粉末、堿土金屬碳酸鹽粉末的粉狀混合物經(jīng)加熱，然后，耐熱粉末和堿土金屬氧化物粉末(其為堿土金屬碳酸鹽粉末的分解產(chǎn)物)由所得粉末混合物分離。粉末混合物含有相對于軟磁鐵粉為0.5至5重量％的堿土金屬碳酸鹽粉末。在氫/氮混合氣氛或純氮氣氣氛下進(jìn)行加熱處理。結(jié)果該專利提出一種具有高飽和磁化與低抗磁力的壓型壓粉鐵芯，且可替代積層硅鋼板芯和軟磁鐵粉而以低成本制造壓粉鐵芯。
JP-A-8-45724公開一種鐵-磷合金粉末的壓型壓粉鐵芯，含有0.5至1.5重量％磷；以及一種使用有機鈦連同硅氧樹脂作為黏結(jié)劑的壓型壓粉鐵芯。結(jié)果，該專利提供一種具有低抗磁力、低磁芯耗損、高飽和磁化與改良機械強度的壓型壓粉鐵芯。
JP-A-8-37107公開一種壓型壓粉鐵芯，它是一種經(jīng)由壓型鐵磁粉末和絕緣劑，然后退火壓型粉末來制造出的壓粉鐵芯，其中該鐵磁粉末為含有鐵、鋁、和硅的約略球形鐵磁金屬顆粒，它提供具低磁芯耗損的經(jīng)濟壓型壓粉鐵芯、和具低磁芯耗損和高機械強度的壓型壓粉鐵芯。
進(jìn)一步，JP-A-7-254522揭示一種制法，該制法依序包含混合鐵磁粉末與硅氧樹脂的初次混合步驟；于非氧化氣氛下加熱初次混合步驟所得初次混合物的初次加熱步驟；混合硅氧樹脂與初次混合物的二次混合步驟；于低于初次加熱步驟的處理溫度下，加熱二次混合步驟所得二次混合物的二次加熱步驟；成型步驟；和退火步驟。結(jié)果藉加壓與成型鐵磁粉末所制造的壓型壓粉鐵芯具有改良導(dǎo)磁率及其頻率性質(zhì)、與增加機械強度。
這些專利都揭示采用了硬脂酸金屬鹽包括硬脂酸鋁。
另外，JP-A-12-49008披露一種壓粉鐵芯用鐵磁粉末，其含有至少一種選自硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、硬脂酸鍶、硬脂酸鋇的硬脂酸金屬鹽。
上述任何一件專利例如JP-A-12-30925等都提供一種具有磁力性質(zhì)例如高飽和磁通密度、低磁芯耗損、與高導(dǎo)磁率等的壓粉鐵芯用鐵磁粉末。但是，這些專利案都未揭示一種具有絕佳機械性質(zhì)例如提高成型體強度及由模具分離后降低回彈程度的壓粉鐵芯用鐵磁粉末。
因此本發(fā)明的目的在于提供一種壓粉鐵芯用粉，可改進(jìn)例如壓粉鐵芯的導(dǎo)磁率等磁力性質(zhì)，改進(jìn)例如成型壓粉鐵芯的尺寸精度和徑向抗軋強度等機械性質(zhì)；以及提供使用該粉末的壓粉鐵芯。
為了完成前述目的，本發(fā)明的一方面提供一種壓粉鐵芯用粉，其含有鐵磁粉末、含硅氧樹脂及/或酚樹脂的絕緣材料，和潤滑劑，其中該潤滑劑含有硬脂酸鋁。
本發(fā)明第二方面提供一種上述第一方面的壓粉鐵芯用粉，其中該潤滑劑為金屬含量4重量％或以上的硬脂酸鋁。
本發(fā)明第三方面提供一種經(jīng)由混合鐵磁粉末、含硅氧樹脂及/或酚樹脂的絕緣材料，和潤滑劑，以及經(jīng)由成型所得混合物制成的壓粉鐵芯，其中該潤滑劑含有硬脂酸鋁。
本發(fā)明第四方面提供一種第三方面的壓粉鐵芯，其中潤滑劑為金屬含量4重量％或以上之硬脂酸鋁。
圖2為略圖，示意顯示使用本發(fā)明壓粉鐵芯用粉的壓粉鐵芯內(nèi)部構(gòu)造。
圖3為略圖示意顯示使用公知壓粉鐵芯用粉的壓粉鐵芯內(nèi)部構(gòu)造。
圖4為透視圖顯示根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的ECC型壓粉鐵芯結(jié)構(gòu)。組件符號說明M壓型粉末磁芯M0主磁徑M1分支磁徑 M2分支磁徑M3分支磁徑 M11上側(cè)面M12背側(cè)面M13右側(cè)面M21外側(cè)面L1脊線L2脊線 L3脊線A1垂直角后文將說明本發(fā)明具體實施例的細(xì)節(jié)。

圖1顯示根據(jù)本發(fā)明壓粉鐵芯用粉中所含的材料和壓粉鐵芯及其制法。
本發(fā)明為如圖1顯示的含有鐵磁粉末的粉末。鐵磁粉末并無特殊限制，可使用至少一種選自軟磁材料的鐵磁粉末，軟磁材料例如鐵、鐵-鎳-鉬(鎳鋁鐵錳合金(Supermalloy))、鐵-鎳(坡莫合金(Permalloy))、鐵-硅-鋁((Sendust))、鐵-鈷、鐵-硅、鐵-磷等。鐵磁粉末的平均粒徑為5至150微米，較佳為10至100微米。若平均粒徑為5微米或以下，則抗磁力過高；而若為150微米或更大，則渦流耗損過高。
鐵磁粉末形狀可為球形或扁平，但是無特殊限制。例如以具有導(dǎo)體繞線矩形腳的復(fù)曲面磁芯和E型磁芯為例，于垂直方向進(jìn)行加壓成型時，橫向推擠成型至磁徑方向為可能；經(jīng)由橫向推擠成型，壓型粉末磁芯的平坦顆粒主面可維持約略平行于磁徑，故經(jīng)由使用平坦顆?？蓪?dǎo)致導(dǎo)磁率得以進(jìn)一步改良。作為平坦化手段，所用的裝置可適當(dāng)選自球磨機、桿磨機、振搖磨機、磨耗磨機等，它們具有滾軋和剪切功能。平坦化比并無特殊限制，但較佳具有縱橫比約5至25。
又鐵磁粉末表面較佳為光滑。若鐵磁粉末表面光滑，則于成型時可藉由施加壓力而提高填充比。另外，若表面不平坦，則應(yīng)力集中于凸部，易造成應(yīng)變而使磁性如導(dǎo)磁率低劣；進(jìn)一步此等部件受到壓力，鐵磁粉末顆粒彼此接觸，結(jié)果導(dǎo)致介電崩潰，以及渦流耗損增加。
本發(fā)明還涉及含有樹脂作為圖1所示的絕緣材料。由于這種緣故，磁芯耗損經(jīng)由絕緣鐵磁粉末顆粒而降低；樹脂作為黏結(jié)劑來改良壓粉鐵芯的機械強度。至于樹脂，可使用苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、苯乙烯/丙烯酸樹脂、酯樹脂、胺基甲酸酯樹脂、烯烴樹脂如聚乙烯、酚樹脂、碳酸酯樹脂、酮樹脂、氟樹脂如氟甲基丙烯酸酯和偏氟乙烯、硅氧樹脂、酚樹脂及其改性產(chǎn)物。樹脂中，兩類樹脂或兩類以上可藉共聚合、混合等方法共同使用。其中以硅氧樹脂和酚樹脂為特別優(yōu)選之。
硅氧樹脂為具有硅氧烷鍵和高度拒水性且對環(huán)境變化穩(wěn)定的樹脂，故適用于壓粉鐵芯絕緣樹脂。因為硅氧樹脂的緣故，鐵磁粉末的鍵結(jié)變致密，可獲得具有高強度的壓粉鐵芯用粉。硅氧樹脂類別并無特殊限制，可采用熱固性硅氧樹脂和空氣固化性硅氧樹脂。其中若使用空氣固化性硅氧樹脂，則因無需于高溫加熱，故樹脂具有容易制造壓型粉末磁芯的優(yōu)點。另一方面，若使用熱固性樹脂，則需于200至400℃加熱。為了促成硬化，即使對常溫可硬化硅氧樹脂仍可進(jìn)行100至300℃范圍的加熱。進(jìn)一步可使用藉反應(yīng)硬化的縮合反應(yīng)型硅氧樹脂。硅氧樹脂較佳具有重量平均分子量600至3300，更佳有重量平均分子量800至2500。重量平均分子量愈低，則成型體強度愈高，成型體緣部粉化降低。但若重量平均分子量低于600，則于高溫加熱時的樹脂減少量過大，故無法維持壓粉鐵芯鐵磁粉末顆粒的絕緣性質(zhì)。
酚樹脂是一種經(jīng)由酚與醛反應(yīng)合成的樹脂，具有經(jīng)濟性，其阻燃性絕佳，故適用作為壓粉鐵芯的絕緣樹脂。酚樹脂可廣義分類成酚醛清漆樹脂和酚醛樹脂A類型，二者皆可用于本發(fā)明，以酚醛樹脂A為佳。酚醛樹脂A中，以含有呈第三級胺形式的氮為特佳，原因在于其具有高熱阻。另一方面，以使用酚醛清漆型樹脂為例，成型體強度下降，因而成型后難以于工藝處理。以使用酚醛清漆型樹脂為例，較佳加熱成型(例如熱壓成型)。本例的成型溫度通常約150至400℃。此外，較佳酚醛清漆型樹脂含有交聯(lián)劑。酚樹脂重量平均分子量較佳為300至7000，更佳為500至7000，又更佳為500至6000。重量平均分子量愈低，則成型體強度變愈高，而成型體緣部粉化傾向降低。但若重量平均分子量低于300，則于高溫退火時的樹脂減少量增加，故無法維持鐵磁粉末顆粒于壓粉鐵芯的絕緣性質(zhì)。
酚樹脂和硅氧樹脂總含量相對于鐵磁粉末，較佳為1至30體積％及更佳為2至20體積％。若樹脂量過小，則磁芯之機械強度下降，有時會發(fā)生絕緣失效。另一方面，若樹脂量過大，則壓型粉末磁芯的非磁性成分比增高，磁芯的導(dǎo)磁率和磁通密度也降低。
此外，酚樹脂和硅氧樹脂較佳為單獨使用，但也可視需要合并使用，該種情況下混合比可任意選用。
當(dāng)絕緣樹脂與鐵磁粉末混合時，固體或液體樹脂可調(diào)整成欲混合的溶液，或液體樹脂可直接混合。液體樹脂黏度于25℃較佳為10至10,000mPa.s，更佳為50至9,000mPa.s。黏度過低或過高將難以于鐵磁粉末表面形成均勻涂層。又以混合固體絕緣樹脂為例，絕緣樹脂可藉粉化器粉化成為細(xì)粒，然后混合。結(jié)果與鐵磁粉末的混合性質(zhì)改善，而可于鐵磁粉末表面形成薄絕緣樹脂涂膜。
至于本發(fā)明的絕緣材料，無機絕緣材料可合并絕緣樹脂使用，如圖1所示。至于無機絕緣材料，可使用無機氧化物，例如氧化硅(硅氧(SiO2))、氧化鋁(鋁氧(Al2O3))、氧化鈦(鈦氧(TiO2))、氧化鋯(鋯氧(ZrO2))等；無機碳化物，例如碳化鋁(AlC)、碳化鈦(TiC)等；無機氮化物，例如氮化鋁(AlN))，氮化鈦(TiN))等；此等表面使用表面改質(zhì)劑、樹脂等處理。硅烷偶合劑和鈦酸鹽偶合劑作為表面改質(zhì)劑，較佳用于表面處理是使無機絕緣材料成疏水性。
可使用無機絕緣材料同時均勻呈膠態(tài)分散于溶劑。至于溶劑，可使用水性和非水性溶劑，但就與絕緣樹脂兼容而言，以非水性溶劑為佳，更佳為乙醇、丁醇、甲苯、苯、二甲苯等。
以固體物質(zhì)為基準(zhǔn)，鐵磁粉末添加量優(yōu)選為0.1至15.0體積％及更優(yōu)選為0.5至5.0體積％。換言之，若硅氧、鈦氧、鋯氧等固體物質(zhì)添加量過小，則鐵磁粉末顆粒的絕緣性質(zhì)不足，渦流耗損等增高。若添加量過大，則壓型粉末磁芯的非磁性成分過多而造成磁性特征如導(dǎo)磁率低劣。
進(jìn)一步，本發(fā)明含有如圖1所示的潤滑劑。至于潤滑劑，實施例為低分子量烴類、脂肪酸類、和金屬鹽類。也包括二硫化鉬(MoS2)化合物。特別是金屬鹽，以脂肪酸金屬鹽為佳。至于脂肪酸，優(yōu)選為硬脂酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸和油酸；金屬優(yōu)選為鋅、鈣、鍶、鋇、和鋁。此等脂肪酸金屬鹽更優(yōu)選為硬脂酸鋁。硬脂酸鋁包括三種類型單硬脂酸鋁、二硬脂酸鋁、和三硬脂酸鋁；含有其中至少一種(后文將稱作硬脂酸鋁)。
硬脂酸鋁用作為樹脂潤滑劑、涂層材料分散劑、和墨水、油脂安定劑。若硬脂酸鋁用于壓型粉末磁芯，則發(fā)現(xiàn)回彈程度被壓抑至低程度，成型體強度比其它硬脂酸金屬鹽增加。
圖2為略圖示意顯示使用本發(fā)明壓型粉末磁芯用粉末的壓型粉末磁芯內(nèi)部構(gòu)造。圖3為略圖示意顯示使用公知壓粉鐵芯用粉的壓型粉末磁芯內(nèi)部構(gòu)造。
由于硬脂酸金屬鹽為鹽，故具有與金屬的離子鍵，但其具有低離子性質(zhì)和低劣隔離性質(zhì)，如此具有拒水性和對環(huán)境變化的耐用性。又硬脂酸金屬鹽可歸類成具有極低摩擦系數(shù)的第一組，包括硬脂酸鋅、硬脂酸鈣等；和具有高摩擦系數(shù)的第二組，包括硬脂酸鋁、硬脂酸鐵；分類例如將載有砝碼的橡皮拉過均勻涂布有硬脂酸金屬鹽的金屬表面。進(jìn)一步硬脂酸金屬鹽作為潤滑劑的效果來自于硬脂酸金屬鹽端面割裂性質(zhì)造成的滑脫性質(zhì)。割裂性質(zhì)可基于施加規(guī)定壓力時經(jīng)由規(guī)定孔口流出速度而仿真測定。第二組中，硬脂酸鋁具有比硬脂酸鐵更小的流出速度，故硬脂酸鋁具較低割裂性質(zhì)。此種情況下，第一組較第二組具有極高流出速度，故發(fā)現(xiàn)具有高割裂性質(zhì)。但鐵磁粉末顆粒中具有摩擦系數(shù)低至某種程度也具低割裂性質(zhì)者維持厚膜，相較于鐵磁粉末中具有高割裂性質(zhì)者為薄膜。因此如圖2所示，具有低摩擦系數(shù)和低割裂性質(zhì)的硬脂酸鋁更避免鐵磁粉末顆粒直接接觸，避免應(yīng)變殘留于鐵磁粉末，降低回彈程度。硬脂酸鋅等公知潤滑劑的例子，如圖3所示，由于割裂性質(zhì)高，故硬脂酸鋅流化，且移動至受壓時壓力低的部件，結(jié)果鐵磁粉末顆粒彼此接觸，且彈性與塑性變形。如此由模具分離時，應(yīng)變殘留且回彈程度變高。
進(jìn)一步隨著硬脂酸鋁金屬含量的增高，回彈程度變低，成型體強度增加。結(jié)果較佳硬脂酸鋁金屬含量為4重量％或以上。換言之，若硬脂酸鋁金屬含量為4重量％或以下，則二-和三-硬脂酸鋁含量增加，硬脂酸鋁結(jié)構(gòu)變復(fù)雜，摩擦系數(shù)進(jìn)一步升高，割裂性質(zhì)降低，因而硬脂酸鋁無法發(fā)揮潤滑劑功能。另一方面，若金屬含量為7.8重量％或以上，則存在有獨立金屬鋁(其未鍵結(jié)至硬脂酸)，因而妨礙作為潤滑劑的功能。
在制造硬脂酸鋁時產(chǎn)生的游離態(tài)脂肪酸優(yōu)選是壓抑在最高為30重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為10重量％或以下，原因在于游離態(tài)脂肪酸會劣化作為潤滑劑的效果。換言之，若游離態(tài)脂肪酸增加，則摩擦系數(shù)增加，割裂性質(zhì)過低，結(jié)果硬脂酸鋁作為潤滑劑的功能失效。至于游離態(tài)脂肪酸，實施例有硬脂酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸、油酸等。
硬脂酸鋁對鐵磁粉末的添加量優(yōu)選為0.2至1.5重量％，更優(yōu)選為0.3至1.0重量％。若硬脂酸鋁添加量過小，則壓型粉末磁芯中的鐵磁粉末顆粒的絕緣顯得不足，造成壓型粉末磁芯難以于成型時由模具拉出。若潤滑劑添加量過大，則壓型粉末磁芯的非磁性成分比增高，造成磁芯的導(dǎo)磁率和磁通密度降低，成型體強度下降。
此種情況下，連同硬脂酸鋁，可添加其它硬脂酸金屬鹽作為潤滑劑。此時優(yōu)選其它硬脂酸金屬鹽占硬脂酸鋁的30％重量以內(nèi)。原因在于就摩擦系數(shù)和割裂性質(zhì)而言，鐵磁粉末有適當(dāng)范圍。
其次，將參照圖1說明本發(fā)明壓粉鐵芯的制法。首先混合鐵磁粉末與絕緣材料(圖1的S1)。絕緣材料含有絕緣樹脂和無機絕緣材料。鐵磁粉末可被加熱而于混合前去除應(yīng)變。鐵磁粉末可進(jìn)一步進(jìn)行氧化處理，形成薄氧化物膜以改進(jìn)鐵磁粉末顆粒絕緣性質(zhì)。使用加壓混練機、攪拌器等于室溫進(jìn)行混合20至60分鐘。混合后于100至300℃干燥20至60分鐘(圖1的S2)。
干燥后，所得混合物經(jīng)粉化(圖1的S3)，混合潤滑劑獲得壓粉鐵芯用粉(圖1的S4)。此種情況下，作為潤滑劑，使用硬脂酸鋁或硬脂酸鋁與其它硬脂酸金屬鹽混合物?；旌峡墒褂眠m當(dāng)選自容器旋轉(zhuǎn)型如V型混合裝置和容器固定型如轉(zhuǎn)盤型的混合裝置進(jìn)行。例如于V型混合裝置，混合可于30至80rpm轉(zhuǎn)速進(jìn)行15至60分鐘。
其次，所得混合物成型為所需形狀(圖1的S5)。磁芯形狀并無特殊限制，可為復(fù)曲面型、E型、轉(zhuǎn)鼓型、盤型或其它形狀。成型條件并無特殊限制，成型可于390至1960MPa壓力下進(jìn)行0.1至60秒作為最高壓的滯留時間；條件可依鐵磁粉末類別和形狀、目標(biāo)磁芯形狀和大小、磁芯密度等適當(dāng)決定。成型時添加硬脂酸鋁改良鐵磁粉末顆粒潤滑性質(zhì)，故特別是由模具中取出成型體時可壓抑回彈程度，進(jìn)一步提高成型體強度。再者，由模具中取出成型體時成型體的分離性質(zhì)改良，可避免因成型體黏著于模具而變形。
成型后，為了解除因模具加壓鐵磁粉末造成的應(yīng)變，可進(jìn)行加熱處理(圖1的S6)。以本發(fā)明含有硬脂酸鋁的壓型粉末磁芯為例，成型時的應(yīng)變小，所以可不進(jìn)行加熱處理。雖言如此，在施行加熱處理時，加熱條件可依鐵磁粉末類別和形狀、成型條件等適當(dāng)決定，優(yōu)選在550至850℃于非氧化氣氛如氮氣、氬氣下加熱10分鐘至2小時。
成型后，卷繞導(dǎo)線，將磁芯組裝并插入篋內(nèi)。
實施例1本實施例中對使用硅氧樹脂作為絕緣樹脂和硬脂酸鋁作為潤滑劑的壓型粉末磁芯進(jìn)行比較。
制造實施例1-1至1-3和比較例1-1至1-3的壓型粉末磁芯如下。表1顯示本實施例1中潤滑劑對于使用硅氧樹脂的壓型粉末用鐵磁粉末的添加量。
使用的絕緣樹脂皆為硅氧樹脂(商品名SR2414，道康寧公司(Dow Corning Silicone Corp.)制造)。使用的鐵磁粉末皆為坡莫合金粉末(商品名DAPPB，大道制鋼公司(Daido Steel Co.，Ltd.)制造)，具平均粒徑13微米。二者經(jīng)稱重與混合，于室溫藉加壓混練機進(jìn)一步混合30分鐘。然后混合物于150℃于大氣中干燥30分鐘而獲得壓型粉末用鐵磁粉末。
壓型粉末用鐵磁粉末混合0.8重量％潤滑劑，藉V型混合裝置混合15分鐘。如表1所示，硬脂酸鋁之金屬(鋁)含量對實施例1-1至1-3和比較例1分別為4重量％(商品名SA-1500，Sakai化學(xué)工業(yè)公司制造)，5重量％(商品名SA-1000，Sakai化學(xué)工業(yè)公司制造)，7重量％(第一級試劑，Junsei化學(xué)公司制造)，3.4重量％(商品名SA-2000，Sakai化學(xué)工業(yè)公司制造)。比較例1-2使用的硬脂酸鋅具有金屬(鋅)含量為10重量％(第一級試劑，Kanto化學(xué)工業(yè)公司制造)，比較例1-3使用不含金屬的硬脂酸(第一級試劑，Sakai化學(xué)工業(yè)公司制造)。
添加混合潤滑劑后，所得粉末混合物于490MPa壓力成型為外形17.5毫米，內(nèi)徑10.2毫米，高5.0毫米的復(fù)曲面形狀。
成型后，測量磁力特性和機械特性。至于磁力特性，使用LCR計(HP4284H，橫濱惠普公司制造)測量于6000安培/米和100千赫之導(dǎo)磁率μeffo進(jìn)一步，關(guān)于磁芯耗損，使用B-H分析儀(SY-8232，Iwasaki通訊公司制造)測量磁滯耗損(Ph)，一渦流耗損(Pe)，和于100千赫、100mT的磁芯耗損(Pc)。
至于機械特性，回彈程度系測量復(fù)曲面壓型粉末磁芯的模具直徑和外徑運算。至復(fù)曲面形壓型粉末磁芯崩潰的強度藉盤型數(shù)字載荷測試器(Aoki工程公司制造)測量，測其徑向抗軋強度。
表2顯示測量結(jié)果。
由表2顯然得知有關(guān)磁力的特性，于實施例1-1至1-3和比較例1-1使用硬脂酸鋁可有效提供高達(dá)30或以上的導(dǎo)磁率。而且磁芯耗損(Pc)降至400千瓦/立方米或以下。特別如實施例1-1至1-3所示，發(fā)現(xiàn)添加5重量％或以上金屬含量的硬脂酸鋁，較比較例1-1可有效降低磁芯耗損(Pc)至極低390千瓦/立方米或以下，比較例1-2和1-3中未使用硬脂酸鋁，磁芯耗損(Pc)高達(dá)400千瓦/立方米或以上。又磁滯耗損(Ph)和渦流耗損(Pe)也顯示相同傾向。
至于機械特性，回彈程度于實施例1-1至1-3為0.32％或以下，而于比較例1-1至1-3為0.41％或以上。又徑向抗軋強度于實實施例1-1至1-3為7.5MPa或以上，而于比較例1-1至1-3為5.9MPa或以下。暗示硬脂酸鋁牢固結(jié)合鐵磁粉末顆粒而未對鐵磁粉末造成應(yīng)變。
實施例2-1至2-3和比較例2-1至2-3制備如下。表3顯示潤滑劑對于使用實施例2酚樹脂的壓型粉末用鐵磁粉末的添加量。
使用的絕緣材料樹脂皆為酚醛型酚樹脂(商品名ELS-582，昭和高分子聚合物公司制造)。壓型粉末磁芯為以實施例1相同的方式制造，但絕緣樹脂除外。
成型后以實施例1相同的方式評估磁力特性和機械特性。
表4顯示測量結(jié)果。
表4
由表4顯然容易得知有關(guān)磁力特性，于實施例2-1至2-3和比較例2-1中使用硬脂酸鋁可有效提供高達(dá)30或以上的導(dǎo)磁率。又磁芯耗損(Pc)降至400千瓦/立方米或以下。特別如實施例2-1至2-3所示，發(fā)現(xiàn)添加5重量％或以上金屬含量之硬脂酸鋁，比較比較例1-1的磁芯耗損(Pc)401千瓦/立方米，可有效降低磁芯耗損(Pc)至極低390千瓦/立方米或以下；比較例2-2和2-3中未使用硬脂酸鋁，磁芯耗損(Pc)高達(dá)400千瓦/立方米或以上。又磁滯耗損(Ph)和渦流耗損(Pe)也顯示相同傾向。
至于機械特性，回彈程度于實施例2-1至2-3為0.33％或以下，而于比較例2-1至2-3為0.43％或以上。徑向抗軋強度于實施例2-1至2-3為7.6MPa或以上，而于比較例2-1至2-3為5.6MPa或以下。暗示硬脂酸鋁牢固結(jié)合鐵磁粉末顆粒而未對鐵磁粉末造成應(yīng)變。由表2和表4，發(fā)現(xiàn)即使于絕緣樹脂改變時，硬脂酸鋁仍可改良磁力特性和機械特性。
其次將說明壓粉鐵芯為本發(fā)明具體實施例。圖4為透視圖顯示本發(fā)明一個具體實施例的ECC型壓型粉末磁芯結(jié)構(gòu)。壓型粉末磁芯M一體成形為磁芯，具有ECC型平面圖，包含主磁徑M0來回伸展，三條分支磁徑M1、M2、M3由主磁徑M0分支至旁側(cè)。個別分支磁徑M1，M3具有約略六面體形狀，且接合至主磁徑M0的一側(cè)面。分支磁徑M1的其余外側(cè)面例如上側(cè)面M11、背側(cè)面M12、和右側(cè)面M13界定脊線L1、L2、L3于其鄰近部分，此等交叉脊線提供垂直角A1。進(jìn)一步，分支磁徑M2為約略圓柱形，而外側(cè)面M21界定曲面。
ECC型壓型粉末磁芯M0內(nèi)部含有涂布有絕緣樹脂和硬脂酸鋁之鐵磁粉末。硬脂酸鋁經(jīng)割裂及延伸而形成薄膜于絕緣樹脂涂層上，如此防止鐵磁粉末過度滑脫與排齊，硬脂酸鋁沉滯于鐵磁粉末顆粒間之間隙以防止應(yīng)變殘留于鐵磁粉末。特別鐵磁粉末顆粒排齊于ECC型壓型粉末磁芯的脊線L1或曲面M21，同時也壓抑應(yīng)變產(chǎn)生而降低回彈程度。防止應(yīng)變產(chǎn)生可有效防止壓型粉末磁芯的導(dǎo)磁率劣化與抑制磁芯耗損。
如前所述，本發(fā)明提供一種壓粉鐵芯用粉，可產(chǎn)生一種具有例如高導(dǎo)磁率、低磁芯耗損等絕佳磁力特性，及例如與高徑向抗軋強度無關(guān)的低回彈程度的絕佳機械強度的壓粉鐵芯。
本發(fā)明還提供一種具有例如高導(dǎo)磁率、低磁芯耗損等絕佳磁力特性，及例如與高徑向抗軋強度無關(guān)的低回彈程度的絕佳機械強度的壓粉鐵芯。
權(quán)利要求
1.一種壓粉鐵芯用粉，其包含一種鐵磁粉；一種含有硅氧樹脂及/或酚樹脂的絕緣材料；以及一種潤滑劑，其中該潤滑劑含有硬脂酸鋁。
2.如權(quán)利要求1所述的壓粉鐵芯用粉，其中該潤滑劑為含有至少一種選自單硬脂酸鋁、二硬脂酸鋁、和三硬脂酸鋁化合物的硬脂酸鋁。
3.如權(quán)利要求2所述的壓粉鐵芯用粉，其中硬脂酸鋁的金屬含量范圍為基于壓粉鐵芯的4至7.8重量％。
4.如權(quán)利要求2所述的壓粉鐵芯用粉，其中硬脂酸鋁的游離態(tài)脂肪酸為30重量％或以下。
5.如權(quán)利要求2所述的壓粉鐵芯用粉，其中硬脂酸鋁的添加量范圍為基于壓粉鐵芯的0.2至1.5重量％。
6.如權(quán)利要求2所述的壓粉鐵芯用粉，其中該潤滑劑進(jìn)一步含有至少一種選自硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、硬脂酸鍶、和硬脂酸鋇。
7.如權(quán)利要求2所述的壓粉鐵芯用粉，其中該硅氧樹脂及/或酚樹脂含量范圍相對于鐵磁粉為1至30體積％。
8.一種壓粉鐵芯，其經(jīng)由混合鐵磁粉，含硅氧樹脂及/或酚樹脂的絕緣材料及潤滑劑；以及形成該混合物獲得，其中該硅氧樹脂及/或酚樹脂含量范圍相對于鐵磁粉為1至30體積％；該潤滑劑為含有至少一種選自單硬脂酸鋁、二硬脂酸鋁、和三硬脂酸鋁的硬脂酸鋁。
9.如權(quán)利要求8所述的壓粉鐵芯，其中硬脂酸鋁的金屬含量范圍為基于壓粉鐵芯的4至7.8重量％。
10.如權(quán)利要求8所述的壓粉鐵芯，其中硬脂酸鋁的游離態(tài)脂肪酸為30重量％或以下。
11.如權(quán)利要求8所述的壓粉鐵芯，其中硬脂酸鋁的添加量范圍為基于鐵磁粉末的0.2至1.5重量％。
12.如權(quán)利要求8所述的壓粉鐵芯，其中該潤滑劑進(jìn)一步含有至少一種選自硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、硬脂酸鍶、和硬脂酸鋇。
13.如權(quán)利要求8所述的壓粉鐵芯，其中該潤滑劑含有70％或以上的硬脂酸鋁。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓粉鐵芯用粉,其可改進(jìn)例如成型壓密粉末磁芯的導(dǎo)磁率等磁力性質(zhì),改進(jìn)例如成型壓密粉末磁芯的尺寸精度和徑向抗軋強度等機械性質(zhì);以及使用該粉末的壓粉鐵芯。壓粉鐵芯用粉末含有鐵磁粉末、含有硅氧樹脂及/或酚樹脂的絕緣材料,和潤滑劑,其中該潤滑劑含有硬脂酸鋁;以及使用該壓粉鐵芯用粉的壓粉鐵芯。
文檔編號H01F27/255GK1330374SQ0112000
公開日2002年1月9日 申請日期2001年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月30日
發(fā)明者茂呂英治 申請人:Tdk股份有限公司