制造用于磁芯的粉末的方法至少包括在含有碳元素的铁粉（１１ａ）的表面上执行渗硅处理工序。在渗硅处理工序中，至少含有二氧化硅的粉末（２１ａ）与铁粉（１１ａ）的表面相接触，通过加热二氧化硅的粉末（２１ａ），将硅元素从二氧化硅分离出来，并且通过使得所分离的硅元素渗入并扩散到铁粉（２１ａ）的表面层中，来执行所述渗硅操作。本发明专利技术提供了一种用于制造用于磁芯的粉末的方法，通过其实现了损失的减小。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用软磁性粉末的磁芯的粉末、制造用于磁芯的粉末的方法以及压粉 磁芯，并且更具体地，涉及通过使软磁性粉末的表面受到渗硅处理而获得的用于磁芯的粉末。
技术介绍
可以通过对用于磁芯的粉末进行压粉成型来制造压粉磁芯(粉末成型体)。压粉 磁芯的重要特征是在确保构成用于磁芯的粉末的软磁性颗粒之间的绝缘性的同时，确保对 应于用途的磁性特性。因此，已经研究和开发了大量的压粉磁芯。例如，在将纯铁的铁基软磁性粉末(铁粉)用作软磁性粉末时，可以获得具有最高 磁通量密度的压粉磁芯。这是因为纯铁不包括杂质，并且因此，铁粉是软的并且可以从铁粉 容易地压粉成型出高密度的压粉磁芯。然而，因为纯铁具有低的比电阻，所以在对纯铁的软磁性粉末进行压粉成型时，压 粉磁芯的涡流损失增加。通过为了增加铁粉内部的电阻而将硅元素或铝元素增加到纯铁 中，来制造用于磁芯的粉末的方法是用于减小涡流的方法之一。然而，在将这些元素增加到 纯铁中时，铁的硬度增加，并且由此增加铁粉自身的硬度。因此，压粉磁芯的密度难以增力口。因此，纯铁粉的表面有时受到磷化，或者涂布有诸如环氧树脂或硅树脂的树脂。例 如，通过磷化而形成在铁粉的表面上的磷酸盐涂布膜具有较小的厚度。因此，可以成型出高 密度压粉磁芯，而不使纯铁的特性受到损失。然而，通过压粉成型而获得的压粉磁芯有时被 退火以移除在压粉成型过程中引入的应力，并且当退火温度超过500°C时，磷酸盐扩散到铁 中，由此使得不可能进一步增加退火温度。因此，不能充分地释放存在于压粉磁芯中的应 力，并且可能增加压粉磁芯的磁滞损失。在涂布有硅树脂的情况下，硅树脂在较高的温度下比磷酸盐更加稳定，并且具有 更高的耐热性。然而，当纯铁粉涂布有硅树脂时，在压粉成型过程中难以保存硅树脂膜。此 外，因为退火温度升高到约600°C，所以必须涂布厚硅树脂膜。因此，用于压粉磁芯的铁粉的 密度随着膜密度的增加而减小，并且压粉磁芯的磁通量密度减小。为了给铁表面添加硅，已经做出了大量的尝试，来对铁表面进行渗硅(硅化)。通 常通过使用四氯化硅气体作为处理气体来进行化学气相沉积(CVD)，来执行渗硅处理。因此，通过渗硅来改善磁性特性的可能性已经引起了注意，并且例如，已经提出了 在四氯化硅气体和氩气的加热气氛下，通过CVD对软磁性粉末执行渗硅，来制造用于磁芯 的粉末的方法(例如，日本专利申请公报No. 11-87123 (JP-A-11-87123))。通过该制造方 法，软磁性粉末的表面中的硅元素浓度的增加使得压粉磁芯的磁渗透性增加，并且改善高 频范围内的磁性特性。然而，在采用JP-A-11-87123中描述的制造方法时，因为使用了有危险的四氯化 硅气体，必须将设计有考虑安全性的特殊制造设备使用在制造方法中。因此，在用于磁芯的粉末的制造中，相比于其他方法增加生产成本。
技术实现思路
本专利技术提供了可以安全地并以低成本制造的用于磁芯的粉末，其中，在铁粉表面 附近引入高含量的硅元素，并且可以减小压粉磁芯的损失(铁损)，并且也提供了用于制造 这种粉末的方法，以及压粉磁芯。由专利技术人进行的全面研究的结果表明当在软磁性粉末的表面处引起使得产生硅 元素单体的化学反应时，所产生的硅元素从表面渗入软磁性粉末中，并且主要扩散到其表 面层中。本专利技术是基于该信息。根据本专利技术的第一方面的制造用于磁芯的粉末的方法是制 造用于磁芯的粉末的方法，至少包括在软磁性粉末的表面上执行渗硅处理的工序，其中，渗 硅处理工序包括使至少含有硅化合物的用于渗硅的粉末与软磁性粉末的表面接触，通过加 热用于渗硅的粉末，使硅元素从硅化合物分离，并且通过使所分离的硅元素渗透并扩散到 软磁性粉末的表面层中，来执行渗硅处理。根据本专利技术的第一方面，在软磁性粉末的表面(更具体地，在与用于渗硅的粉末 相接触表面)处，硅元素从硅化合物中分离(产生)。因此，硅元素以原子水平存在于软磁 粉末的表面上。结果，可以将硅元素以比软磁性粉末内部更高的浓度引入表面附近的表面 层中。此外，可以通过适当地调整硅元素的产生量，来适当地调整引入软磁性粉末内的硅元素的含量。用在本专利技术的说明书中的描述“从硅化合物中分离硅元素”表示通过化学地引起 包含在用于渗硅的粉末中的硅化合物的反应，来从用于渗硅的粉末中产生硅元素。更具体 地，为此可以使用以下方法通过加热用于渗硅的粉末引起软磁性粉末的成分与用于渗硅 的粉末的氧化_还原反应并产生硅元素的方法；使得处理气体在软磁性粉末与用于渗硅的 粉末的接触表面处流动，至少在接触表面处引起处理气体与用于渗硅的粉末的氧化_还原 反应，并且产生硅元素的方法；以及通过加热用于渗硅的粉末引起已经增加到软磁性粉末 中并与其混合的用于渗硅的粉末的自分解反应，并产生硅元素的方法。此外，用在本专利技术的 说明书中的描述“使所分离的硅元素渗透并扩散到软磁性粉末的表面层中”表示使硅元素 从软磁性粉末的表面渗入并且至少使已经渗入表面层中的硅元素扩散。在产生硅元素时，产生作为副产物的气体(例如，一氧化碳气体等)。随着渗硅处 理的进行，气体浓度的增加抑制了产生硅元素的反应。因此，在根据本专利技术的第一方面的制 造用于磁芯的粉末的方法中，处理气体或惰性气体可以(在具有低气体浓度的气氛下(例 如，在一氧化碳气体的情况下，在具有低一氧化碳(CO)浓度的气氛下))循环，或者所产生 的气体可以被排出，以使得气体浓度不在与用于渗硅的粉末相接触的软磁性粉末的表面处 增加。惰性气体的示例包括诸如氩气或氢气(H2)的稀有气体，并且可以使得不阻止生成 硅元素的反应的气体循环。在将铁基粉末用作软磁性粉末时，硅元素的分离中的加热温度 优选地等于或小于1180°C。这是因为当温度高于1180°C时，液相出现在硅元素已经渗入其 中的铁基粉末内。根据本专利技术的第一方面的制造用于磁芯的粉末的方法还可以包括在渗硅处理之后的软磁性粉末上执行逐渐氧化处理的工序。根据本专利技术的第一方面，通过执行逐渐氧化 处理，可以仅氧化包含在软磁性粉末中的硅元素，并且在包括软磁性粉末的表面的表面层 中产生二氧化硅(Si02)。结果，包括二氧化硅(Si02)并且使用软磁性粉末作为基材的层可 以形成在用于磁芯的粉末的表面层上。因此可以形成二氧化硅(Si02)的致密绝缘层，可以 制造高密度的压粉磁芯并且可以改善压粉磁芯的磁性特性。用在本专利技术的说明书中的描述“逐渐氧化处理”表示这样一种处理，通过该处理将 渗硅处理之后的软磁性粉末设置在具有比空气气氛适当地低的氧气浓度(氧气分压)的氧 气气氛下，更具体地，在其中微量水蒸气包含在惰性气体等中的气氛下，并且通过在这种气 氛下进行加热而仅使得硅元素被氧化。根据用于磁芯的粉末的材料以及硅元素的浓度，适 当地设置氧气浓度(水蒸气的量)。在根据本专利技术的第一方面的制造用于磁芯的粉末的方法中，用于渗硅的粉末可以 是非常精细的粉末，以便于高效率进行分离(产生)硅元素的反应。更具体地，平均颗粒尺 寸可以等于或小于lym。考虑到制造成本等，用于渗硅的粉末的平均颗粒尺寸可以等于或 大于20nm。此外，当用于渗硅的粉末的平均颗粒尺寸大于1 P m时，产生硅元素的反应趋向 于缓慢地进行。在根据本专利技术的第一方面制造用于磁芯的粉末的方法中，可以将铁基粉末用作软 磁性粉末，并且可以与磁性粉末的退本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制造用于磁芯的粉末的方法，至少包括在软磁性粉末的表面上执行渗硅处理的工序，其特征在于：所述渗硅处理工序包括：使至少含有硅化合物的用于渗硅的粉末与所述软磁性粉末的表面接触；通过加热所述用于渗硅的粉末，使硅元素从所述硅化合物分离；并且通过使所分离的硅元素渗透并扩散到所述软磁性粉末的表面层中，来执行所述渗硅处理。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-11-12 2007-293424一种用于制造用于磁芯的粉末的方法，至少包括在软磁性粉末的表面上执行渗硅处理的工序，其特征在于所述渗硅处理工序包括使至少含有硅化合物的用于渗硅的粉末与所述软磁性粉末的表面接触；通过加热所述用于渗硅的粉末，使硅元素从所述硅化合物分离；并且通过使所分离的硅元素渗透并扩散到所述软磁性粉末的表面层中，来执行所述渗硅处理。2.根据权利要求1所述的制造用于磁芯的粉末的方法，还包括在所述渗硅处理工序之 后的所述软磁性粉末上执行逐渐氧化处理的工序。3.根据权利要求2所述的制造用于磁芯的粉末的方法，其中，通过在氧气浓度(氧气分压)低于空气气氛的氧气气氛下加热所述渗硅处理之后的所 述软磁性粉末，来执行所述逐渐氧化处理。4.根据权利要求3所述的制造用于磁芯的粉末的方法，其中，通过在包括惰性气体和水蒸气的气氛下加热所述渗硅处理之后的所述软磁性粉末，来 执行所述逐渐氧化处理。5.根据权利要求1到4中任意一项所述的制造用于磁芯的粉末的方法，其中，具有在等于或小于lym的范围内的平均颗粒尺寸的用于渗硅的粉末被用作所述用于 渗硅的粉末。6.根据权利要求1到4中任意一项所述的制造用于磁芯的粉末的方法，其中，具有在等于或小于1 P m并且等于或大于20nm的范围内的平均颗粒尺寸的用于渗硅的 粉末被用作所述用于渗硅的粉末。7.根据权利要求1到6中任意一项所述的制造用于磁芯的粉末的方法，其中，铁基粉末被用作所述软磁性粉末，并且与所述软磁性粉末的退火处理一起执行所述渗 硅处理。8.根据权利要求1到7中任意一项所述的制造用于磁芯的粉末的方法，其中， 至少含有碳的铁基粉末被用作所述软磁性粉末；并且至少含有二氧化硅的粉末被用作所述用于渗硅的粉末。9.根据权利要求1到7中任意一项所述的制造用于磁芯的粉末的方法，其中， 至少含有氧的铁基粉末被用作所述软磁性粉末；并且至少含有碳化硅的粉末被用作被所述用于渗硅的粉末。10.根据权利要求1到7中任意一项所述的制造用于...
【专利技术属性】
技术研发人员：保科荣介，山口登士也，大石雄介，北野智靖，川岛一浩，黄晟焕，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，株式会社精密烧结合金，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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