复合磁性体及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种复合磁性体及其制造方法，该复合磁性体是通过混合金属磁性粉末和绝缘性粘结件来制作混合粉的步骤、对混合粉进行加压成形来制作成形体的步骤、和在80℃以上400℃以下的氧化气氛下对成形体进行热处理而在成形体的表面形成氧化皮膜的步骤来制造出的。金属磁性粉末由Si、Fe、成分A构成，组成按重量％计为：5.5％≤Si≤9.5％、10％≤Si+成分A≤13.5％、其余部分为Fe，成分A由Ni、Al、Ti、Mg之中的至少一种构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在电子设备的电感器、扼流圈、变压器以及其他电子设备中所使用的。
技术介绍
近年来，正在进行电气电子设备的小型化、高频化。在作为它们所使用的重要电子部件之一的电感部件中，需要小型且能够实现高效率磁性元件的高性能磁性体。为此,在高频域中使用的扼流圈等中，将铁氧体磁芯或铁粉磁芯(dust core)用作磁性体。其中，由比较廉价的金属氧化物构成的铁氧体磁芯的饱和磁通密度小。使金属磁性粉末成形而制作出的铁粉磁芯具有显著地大于铁氧体磁芯的饱和磁通密度。但是，铁粉磁芯的磁芯损耗大。磁芯损耗包括磁滞损耗和涡流损耗。涡流损耗与频率的平方及涡流流过的尺寸的平方成比例地增大。为了抑制涡流的发生，已知用电绝缘性树脂等覆盖金属磁性粉末表面。另一方面，·以几ton/cm2以上压力使铁粉磁芯成形，会使得磁滞损耗增大。这是因为，作为铁粉磁芯的磁性体的变形增大，并且相对磁导率下降。为了防止磁滞损耗增大，例如已知如专利文献I记载的那样，在铁粉磁芯成形后进行热退火处理(heat annealingtreatment)。一般情况下，软磁性合金粉末的铁(Fe)成分越多，则越具有高饱和磁通密度，因此有利于直流叠加特性(direct superposition property)。另一方面,Fe成分越多，贝丨J在高温多湿时越容易生锈。作为磁性元件被安装到电路基板上时，该锈会掉落到基板上，有可能产生电路工作不良。因此，有时用有机电绝缘件或无机电绝缘件等覆盖金属磁性粉末的表面。但是，在铁粉磁芯进行加压成形时，在使成形体与模具分离之际，与模具面相接触的成形体的侧面的绝缘件容易脱落。因此，在最终产品之中该绝缘件已脱落的位置会显著地生锈。此外，成形体的形状是异形形状且尺寸越大，例如E型异形形状且15mm2以上的成形体中，在使成形体从模具分离时，较之小型的成形体，剥离压力会长时间集中在局部。因此，与模具接触的成形体侧面的金属磁性粉末的表面的绝缘层更加容易脱落，变得容易生锈。与此相对，例如专利文献2记载了作为磁性合金而添加具有耐腐蚀性效果的Cr。但是，如果是在600°C以上实施热处理的低损耗磁性体，则虽然原因尚不明确，但是磁性特性会显著下降。这样，难以同时实现耐腐蚀性和软磁特性。因此，想到了用树脂等对最终产品的磁芯部进行保护涂层、或者将其填充至保护壳体等对策，但是这不仅不利于小型化、低成本，而且可靠性也不够充分。在先技术文献专利文献专利文献I日本特开平6-342714号公报专利文献2日本特开2003-160847号公报
技术实现思路
本专利技术的复合磁性体是通过混合金属磁性粉末和绝缘性粘结件来制作混合粉的步骤、对混合粉进行加压成形来制作成形体的步骤、以及在80°c以上400°C以下的氧化气氛下对成形体进行热处理而在成形体的表面形成氧化皮膜的步骤来制造出的。金属 磁性粉末由Si、Fe、成分A构成，组成按重量％计5. Si < 9. 5%、10%彡Si+成分A彡13. 5%、其余部分为Fe。成分A由Ni、Al、Ti、Mg之中的至少一种构成。此外，本专利技术的复合磁性体的制造方法包括混合金属磁性粉末和绝缘性粘结件来制作混合粉的步骤；对混合粉进行加压成形来制作成形体的步骤；和在80°C以上400°C以下的氧化气氛下对成形体进行热处理，从而在成形体的表面形成氧化皮膜的步骤。金属磁性粉末由Si、Fe、成分A构成，组成按重量％计为5. 5%彡Si ( 9.5%,10%^ Si+成分A彡13. 5%、其余部分为Fe。成分A由Ni、Al、Ti、Mg之中的至少一种构成。因此，即便在金属磁性粉末这样的铁(Fe)成分较多而容易生锈的组成中，也能够实现具备优异的直流叠加特性和耐腐蚀性的。具体实施例方式以下，说明本专利技术的实施方式中的复合磁性体的制造方法的一例。复合磁性体的制造方法包括混合金属磁性粉末和绝缘性粘结件来获得混合粉的步骤、对混合粉进行加压成形而获得成形体的步骤、以及在80°C以上400°C以下的氧化气氛下对成形体进行热处理而在所述成形体的表面形成氧化皮膜的步骤。所使用的金属磁性粉末由Si、Fe、成分A构成，特别以重量％计的话是5. 5%彡Si彡9. 5%,10%^ Si+成分A彡13. 5%、其余部分为Fe。成分A由Ni、Al、Ti、Mg之中的至少一种构成。在制造本实施方式的复合磁性体之际，首先，将金属磁性粉末和绝缘性粘结件混合，与甲苯等溶剂一起混炼。此时，也可以根据需要加入绝缘助剂等。在此，绝缘性粘结件构成为覆盖金属磁性粉末的表面，由于在高温下进行热处理后还作为氧化物而残留，因此作为绝缘件残留，被用作防止在加压成形、热处理后金属磁性粉末还与大气接触而生成的锈。此外，作为成分A，优选至少含有Al，更优选由Al构成。作为金属磁性粉末而含有Al，较之其他元素，不会使磁特性受损，容易形成稳定的氧化皮膜。此外，优选所使用的金属磁性粉末的平均粒径为I μ m以上、100 μ m以下。通过使用上述范围的平均粒径的金属磁性粉末，能够降低涡流，可获得在高频区域磁特性优异的复合磁性体。在平均粒径小于Iym时，成形体的成形密度变低，相对磁导率下降。另一方面，若平均粒径大于100 μ m，则高频域的涡流损耗变大。更加优选平均粒径在50 μ m以下。由此，可获得磁特性更加优异的复合磁性体。作为绝缘性粘结件，优选使用硅烷系、钛系、铬系、铝系接合剂、硅酮树脂等。由于这些材料在高温下进行热处理后也会作为氧化物而残留，因此作为绝缘件的效果较高。再者，作为助剂还可以添加环氧树脂、丙烯树脂、丁醛树脂、酚醛树脂等。此外，金属磁性粉末中还可以添加氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化镁等各种氧化物、氮化硼、氮化硅、氮化铝等各种氮化物、滑石、云母、高岭土等各种矿物质。通过添加这些材料，可进一步提高绝缘性。其中，优选这些材料甚至达到15ν01%程度的含有率。接下来，将混合金属磁性粉末和绝缘性粘结件而得到的混合粉填充至规定的模具，进行加压成形来形成成形体。优选加压成形时的压力是5 15ton/cm2程度。在加压后的脱模时成形体与模具摩擦，在成形体表面露出金属磁性粉末，在此处生锈会成为问题。为此，接下来，在成形后通过实施氧化气氛下的氧化处理，在成形体的表面形成稳定的氧化皮膜，即便在使用含有较多的软磁性合金粉末Fe成分、且具有容易生锈的组成的金属磁性粉末的复合磁性体中，也能够抑制生锈以及脱落。作为氧化气氛下的热处理的温度条件，优选80°C以上400°C以下。由于高于400°C的温度下的氧化处理中，氧气等的扩散会导致金属磁性粉的磁特性劣化，因此并不优选。此外，若在低于80°C的温度下进行氧化处理，则不能充分地形成氧化皮膜，因此也不优选。此外，这里所谓的氧化气氛是指大气气氛下。不过，也不需要一定是大气气氛下，只要氧浓度在氧化处理温度中的成分A的平衡氧浓 度以上即可。特别地，优选氧浓度在O. latm%以上。通过在这种气氛下进行氧化处理，能够在成形体的表面更加稳定地形成氧化皮膜。此外，尽管氧化处理的时间依赖温度条件，但优选在30分钟以上。接着，在非氧化气氛下对形成了氧化皮膜的成形体进行热处理。优选热处理温度为600°C以上900°C以下。此外，所谓非氧化气氛下优选是例如氮等不活性气体气氛。由此，能够除去在成形体中出现的变形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：松谷伸哉，高桥岳史，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：