压粉磁心用铁基软磁性粉末及其制造方法以及压粉磁心技术

本发明专利技术提供一种压粉磁心用的铁粉，其由于高密度地形成，因此，即使降低绝缘材料的量，也能够使铁粉粒子之间有效地绝缘，且机械强度也优良，而且即使在高温下进行热处理也能够维持电绝缘性的热稳定性优良。其特征在于，在铁基软磁性粉末表面依次形成有磷酸类化学生成皮膜、和硅酮树脂皮膜，所述磷酸类化学生成皮膜中含有选自由Ｃｏ、Ｎａ、Ｓ、Ｓｉ及Ｗ组成的组中的一种以上的元素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种压粉磁心用铁基软磁性粉末，在铁粉或铁基合金粉末 (以下，将两者合并简称为铁粉)等软磁性粉末表面层叠了耐热性高的绝 缘皮膜，通过压縮成形该压粉磁心用铁基软磁性粉末，得到作为电磁构件 用的磁心所使用的压粉磁心。本专利技术的压粉磁心的机械强度等优良，尤其 是高温时的比电阻也优良。
技术介绍
对在交流磁场内使用的磁心要求其铁损要小，磁通密度要高。另外， 在制造工序中的操作及用于制成绕组的巻线时不能有破损也很重要。考虑 这些要点，在压粉磁心领域，公知的有用树脂覆盖铁粉粒子的技术，所述 技术通过电绝缘性的树脂皮膜抑制涡电流损失，且用树脂粘接铁粉粒子之 间，由此来实现机械强度的提高。近年来，压粉磁心日益作为电动机磁心材料被利用。这是由于虽然目 前的电动机磁心材料使用了层叠了电磁钢板或电铁板等的材料，但通过压 縮成形制造的压粉磁心的形状自由度高，且也能够容易制造成三维形状的 磁心，故与目前的电动机相比，能够实现小型化轻量化。而且，对作为这 样的电动机用磁心材料的压粉磁心而言，要求高磁通强度、低铁损、高机 械强度，与目前相比也有所增加。高密度形成压粉成形体对磁通密度的提高有效，为了减小铁损，尤其 是不疲劳损，通过高温退火释放压粉成形体的变形有效。于是，理想的是， 开发一种压粉磁心用的铁粉，其高密度成形，故即使减少绝缘材料的量， 也能够使铁粉粒子间有效绝缘，并且即使在退火后的高温下进行热处理， 也能够维持良好的电绝缘性。从该观点出发，开发了一种技术，所述技术将耐热性高的硅酮树脂作3为绝缘材料使用。例如在专利文献l中，将特定的甲基苯基硅酮树脂作为 绝缘材料使用。但是，在该技术中，为确保热稳定性，使用了 1质量％ (相 对于铁粉)以上的树脂，从高密度成形这一点来看，还有改善的余地。另 外，为了确保耐热性，也有在硅酮中加玻璃粉末或颜料的提案(专利文献 2、专利文献3等)，但添加玻璃粉末或颜料，阻碍高密度化，这方面是个 问题。另外，作为树脂之外的绝缘物，具有将从磷酸等得到的玻璃状化合物 的皮膜作为绝缘层利用的技术(专利文献4)。与有机高分子即硅酮硅树脂 枏比的话，这些无机类绝缘皮膜的热稳定性理应优良，但当进行高温热处 理(退火)时，本专利技术者们发现绝缘性下降(后述)。专利文献h (日本)特开2002 — 83709号公报 专利文献2 (日本)特开2004—143554号公报 专利文献3:(日本)特开2003 — 303711号公报 专利文献4 (日本)特许第2710152号公报
技术实现思路
本专利技术者们考虑所述目前技术的问题点，以提供一种热稳定性优良的 压粉磁心用的铁粉为课题，所述压粉磁心用的铁粉由于高密度地成形，所 以即使减少绝缘材料的量，也能够使铁粉粒子之间有效绝缘，且机械强度 也优良，而且即使在高温下进行热处理，也能够维持电绝缘性。能够解决所述课题的本专利技术压粉磁心用铁基软磁性粉末，其特征在 于，在铁基软磁性粉末表面依次形成有磷酸类化学生成皮膜、和硅酮树脂 皮膜，所述磷酸类化学生成皮膜中含有选自由Co、 Na、 S、 Si及W组成 的组中的一种以上的元素。所述硅酮树脂皮膜是在100 20(TC下通过5 100分钟的加热处理而 被预硬化的皮膜，用于形成该硅酮树脂皮膜的硅酮树脂为三官能性的甲基 硅氧垸树脂，这是本专利技术的最佳实施方式。另外，本专利技术提供压粉磁心用铁基软磁性粉末的制造方法，其特征在 于，按顺序包括使磷酸、和含有选自由Co、 Na、 S、 Si及W组成的组中的一种以上4的元素的化合物溶解于水和/或有机溶剂，将该磷酸溶液和铁基软磁性粉末 混合后，使溶剂蒸发，在铁基软磁性粉末表面形成磷酸类化学生成皮膜的 工序；使硅酮树脂溶解于有机溶剂中，将该硅酮树脂溶液和铁基软磁性粉末 混合后，使溶剂蒸发，在所述磷酸类化学生成皮膜上形成硅酮树脂皮膜的工序；将得到的粉末在100 20(TC下加热5 100分钟，由此对硅酮树脂皮 膜进行预硬化的工序。另外，在本专利技术中，从本专利技术的压粉磁心用铁基软磁性粉末得到并被 实施40(TC以上热处理的压粉磁心、以及实施该热处理后的压粉磁心的成 形体密度为7.50g/ci^以上。根据本专利技术，由于通过添加选自由Co、 Na、 S、 Si及W组成的组中 的一种以上的元素，能够改善磷酸类化学生成皮膜的耐热性，所以通过使 无级类皮膜和硅酮树脂皮膜复合，由此成功形成具有更高耐热性的电绝缘 层。由于改善后的磷酸类化学生成皮膜存在，从而能够确保高的耐热性*电 绝缘性，由此，能够减少也作为用于发现机械强度的粘接剂起作用的硅酮 树脂的使用量，也能够实现压粉磁心的高密度化。因而，由本专利技术的压粉 磁心用铁基软磁性粉末得到的压粉磁心成为完全满足高磁通密度、低铁 损、高机械强度这些要求特性的高性能的压粉磁心。具体实施例方式本专利技术者们分别在铁基软磁性粉末表面形成只由磷酸形成的皮膜及 所述专利文献4记载的磷酸类皮膜后，制造压粉成形体，改变温度测定比 电阻(U Q *m)，结果发现，全部例子均通过450'C (氮气氛下l小时) 的热处理，比电阻下降10P Q 'm左右。本专利技术者们在研究该下降原因的 时候，推测出来自包含于磷酸类皮膜中的磷酸的O原子在高温的热处理中 扩散与Fe结合，形成具有半导体功能的Fe的氧化物，因此使比电阻下降。 另外，虽然可以采用任一种方法阻碍这样的半导体氧化物的形成，但却会 影响对磷酸类皮膜的热稳定性的改善，锐意研究的结果达到了本专利技术。以 下，对本专利技术进行详细说明。本专利技术的压粉磁心用铁基软磁性粉末按该顺序在粉末表面上形成磷 酸类化学生成皮膜、和硅酮树脂皮膜。磷酸系化学生成皮膜为确保电绝缘性而形成，另外，硅树脂皮膜为提高电绝缘性的热稳定性且为发现机械强 度而形成。该压粉磁心用铁基软磁性粉末根据需要配合用于减小压縮成形 时摩擦的润滑剂压縮成形，主要作为交流使用的电动机的转子或定子等磁 心使用。铁基软磁性粉末为强磁性体的金属粉末，作为具体例子，可以举出纯铁粉、铁基合金粉末(Fe—Al合金、Fe—Si合金、铝硅铁粉、坡莫合金等) 以及非结晶粉末等。这样的软磁性粉末，例如通过雾化法成为微粒子后进 行还原，其后通过粉碎等能够制造。利用这样的制造方法，可以得到用筛 分的方法评价的粒度分布累计粒度分布达到50%的粒径为20 250 u m左 右的软磁性粉末，在本专利技术中，优选使用平均粒径50 150iim左右的软 磁性粉末。在本专利技术中，首先在所述软磁性粉末上形成磷酸类化学生成皮膜。该 磷酸类化学生成皮膜为通过以正磷酸(H3P04)为主要成分的处理液的成 化处理生成的玻璃状的皮膜。只是本专利技术的磷酸类化学生成皮膜必须是含 有选自由Co、 Na、 S、 Si及W组成的组中的一种以上的元素的磷酸类化学生成皮膜。这是由于发现这些元素对磷酸类化学生成皮膜中的o在高温的热处理中阻碍形成Fe和半导体从而抑制热处理中的比电阻下降有效的 缘故。这些元素即使合用两种以上也没关系。组合容易且热稳定性优良的为 Si和W、 Na和S的组合，最优选的是Na和S的组合。另外，添加Co尤 其对45(TC以上高温的比电阻增加有效。为了通过添加这些元素抑制高温热处理中的比电阻下降，作为磷酸类 化学生成皮膜形成后的铁粉100质量％中的量，优选P: 0.005本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压粉磁心用铁基软磁性粉末，其特征在于，在铁基软磁性粉末表面上依次形成有磷酸类化学生成皮膜和硅酮树脂皮膜，在所述磷酸类化学生成皮膜中含有从Ｃｏ、Ｎａ、Ｓ、Ｓｉ及Ｗ中选出的一种以上的元素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：北条启文，赤城宣明，三谷宏幸，山田壮平，石原千生，岩切诚，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]