專利名稱：：軟磁性材料和壓粉鐵心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及軟磁性材料和壓粉鐵心，具體地說，本發(fā)明涉及成形性良好的軟磁性材料和壓粉鐵心，其中，絕緣涂層良好地發(fā)揮作用，從而使得鐵耗充分降低。
背景技術(shù)：
：近年來，人們強烈地希望包括電磁閥、電機、電源電路等在內(nèi)的電氣裝置的尺寸減小、效率增加以及輸出功率提高。提高這些電氣裝置的工作頻率可以有效地滿足這些要求。電磁閥、電機等的工作頻率已經(jīng)從幾百赫茲增加到了幾千赫茲，而電源電路的工作頻率已經(jīng)從幾萬赫茲增加到了幾十萬赫茲。迄今為止，諸如電磁閥和電機之類的電氣裝置通常在幾百赫茲或者更低的頻率下工作，并且鐵心硅鋼板(electricalsteelsheet)(其優(yōu)點在于可提供較低的鐵耗)被用作這種電氣裝置的鐵心材料。磁性鐵心材料的鐵耗廣義上分為磁滯損耗和渦流損耗。上述鐵心硅鋼板是通過以下方法制備的由具有相對較低的矯頑力的鐵-硅合金制備硅鋼板，對該硅鋼板的表面進行絕緣處理，然后將所得的硅鋼板疊層。這種鐵心硅鋼板作為一種(特別是)磁滯損耗低的材料是人們所公知的。渦流損耗與工作頻率的平方成比例，而磁滯損耗與工作頻率成比例。因此，當工作頻率處于幾百赫茲或者更低的頻帶時，磁滯損耗是主要的。在這種頻帶中，使用上述的(特別是)磁滯損耗低的鐵心硅鋼板是有效的。然而，在幾千赫茲的工作頻帶中，渦流損耗則是主要的，因此需要一種可供選擇的、用于替代上述鐵心硅鋼板的鐵心材料。在這種情況中，有效地使用一種相對較好的具有較低渦流損耗性能的壓粉鐵心和軟磁鐵氧體磁心。使用粉末狀軟磁性材料(例如鐵、鐵-硅合金、森達斯特鋁硅鐵合金、坡莫合金或者鐵基無定形合金)來制備壓粉鐵心。更具體地說，通過下述方法來制備壓粉鐵心將具有優(yōu)良絕緣性能的粘結(jié)劑與軟磁性材料混合，或者對粉末的表面進行絕緣處理。然后對由此制得的材料進行加壓模制。在另一方面，軟磁鐵氧體磁心作為一種特別優(yōu)良的低渦流損耗材料是人們所公知的，這是因為該材料本身具有較高的電阻。然而，由于使用軟磁鐵氧體會降低飽和磁通密度，因此難以獲得高的輸出。從這點上來說，壓粉鐵心是有利的，這是因為其采用飽和磁通密度較高的軟磁性材料作為主要成分。在壓粉鐵心的制備過程中要進行加壓模制，而在加壓模制過程中產(chǎn)生的變形會導致粉末發(fā)生畸變。因此，矯頑力增大，從而導致壓粉鐵心的磁滯損耗增加。因此，當用壓粉鐵心作為鐵心材料時，在通過加壓模制的方式制得成形體后，必須要實施除去所述畸變的操作。一種用于除去這種畸變的有效方法是對該成形體進行熱退火。當熱處理過程中的溫度被設(shè)置為較高的值時，除去畸變的效果會增強，從而減少磁滯損耗。然而，當熱處理過程中的溫度被設(shè)置為過高的值時，構(gòu)成軟磁性材料的絕緣粘結(jié)劑或者絕緣涂層會分解或降解，從而導致渦流損耗增加。因此，熱處理必然要僅僅在不會引起這種問題的溫度范圍內(nèi)進行。從而，為了減少壓粉鐵心的鐵耗，重要的是使構(gòu)成軟磁性材料的絕緣粘結(jié)劑或者絕緣涂層的耐熱性提高。一種已知的典型的壓粉鐵心是通過以下方式來制備的向純鐵粉(其具有起絕緣涂層作用的磷酸鹽涂層)中加入約0.05質(zhì)量％到0.5質(zhì)量％的樹脂，在加熱的條件下對該粉末進行模制，然后進行用于除去畸變的熱退火操作。在這個實例中，熱處理過程中的溫度在約200'C到500'C(絕緣涂層的熱分解溫度)的范圍內(nèi)。然而，在這種情況下，熱處理過程中的溫度較低，因此不能獲得良好的除去畸變的效果。曰本未審專利申請公開No.2003-303711(專利文獻1)披露了一種鐵基粉末、以及包含該鐵基粉末的壓粉鐵心，其中所述的鐵基粉末具有一種在為了減少磁滯損耗而實施的熱退火過程中其絕緣性不會被破壞的耐熱性絕緣涂層。在專利文獻1公開的鐵基粉末中，含有鐵(作為主要成分)的粉末的表面被含有硅樹脂和顏料的涂層覆蓋。更優(yōu)選的是，提供一種含有硅化合物等的涂層作為所述的含有硅樹脂和顏料的涂層的底層。該顏料優(yōu)選為這樣一種粉末，該粉末的平均粒徑(規(guī)定為D50)為40納米或更小。專利文獻1:日本未審專利申請公開No.2003-303711。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問題如上所述，專利文獻1中公開的耐熱性絕緣涂層含有顏料。該顏料通常由諸如金屬氧化物之類的硬質(zhì)材料組成。因此，當通過對專利文獻1所公開的鐵基粉末進行加壓模制來制備壓粉鐵心時，由于加壓模制過程中所施加的壓力，而使得該耐熱性絕緣涂層局部發(fā)生破裂。結(jié)果，盡管絕緣涂層的耐熱性得到改善，但是電阻本身卻減小了。因此，渦流電流易于在鐵基顆粒之間流動，結(jié)果導致由于渦流損耗而使得壓粉鐵心的鐵耗增加的問題。即，盡管顏料具有提高耐熱性的作用，但是在加壓模制過程中顏料也會使耐熱性絕緣涂層受到一些損壞，從而使得耐熱溫度或更低溫度下的基本渦流損耗增加。因此，本發(fā)明的目的就是要解決上述問題，并提供成形性良好的軟磁性材料和壓粉鐵心，其中，絕緣涂層良好地發(fā)揮作用，從而使得鐵耗充分降低。解決問題的手段根據(jù)本發(fā)明第一個方面的軟磁性材料包含多個復合磁性顆粒，其中該多個復合磁性顆粒中的每個都包含金屬磁性顆粒、覆蓋于該金屬磁性顆粒表面的絕緣涂層和覆蓋于該絕緣涂層外表面的復合涂層。該復合涂層包含覆蓋于該絕緣涂層表面的耐熱性賦予型保護涂層和覆蓋于該耐熱性賦予型保護涂層表面的撓性保護涂層。根據(jù)本發(fā)明第二個方面的軟磁性材料包含多個復合磁性顆粒，其中該多個復合磁性顆粒中的每個都包含金屬磁性顆粒、覆蓋于該金屬磁性顆粒表面的絕緣涂層和覆蓋于該絕緣涂層表面的復合涂層。該復合涂層是包含耐熱性賦予型保護涂層和撓性保護涂層這二者的混合涂層。在復合涂層的表面，撓性保護涂層的含量高于耐熱性賦予型保'護涂層的含量，而在復合涂層與絕緣涂層之間的界面處，復合涂層中的耐熱性賦予型保護涂層的含量高于撓性保護涂層的含量。根據(jù)本發(fā)明第一方面和第二個方面的軟磁性材料，由于復合磁性顆粒的表面覆蓋有具有預定的撓性的撓性保護涂層，因此可提供良好的成形性。而且，由于撓性保護涂層具有撓性這樣一種性能，所以即使是在該撓性保護涂層受到壓力作用時，該撓性保護涂層也不容易形成裂紋。因此，撓性保護涂層的存在可以防止出現(xiàn)由于加壓模制過程中施加的壓力而引起耐熱性賦予型保護涂層和絕緣涂層發(fā)生破裂的現(xiàn)象。因此，絕緣涂層可以良好地發(fā)揮作用，從而使得在顆粒之間流動的渦流電流充分減少。而且，由于絕緣涂層受到耐熱性賦予型保護涂層的保護，所以絕緣涂層的耐熱性也得到改善。因此，即使是在高溫下進行熱處理時，絕緣涂層也不容易破裂。因此，可通過高溫熱處理來減少磁滯損耗。在本發(fā)明的軟磁性材料中，絕緣涂層優(yōu)選包含至少一種選自磷化合物、硅化合物、鋯化合物和鋁化合物中的化合物。這些材料具有優(yōu)良的絕緣性能，因此可以更有效地減少在金屬磁性顆粒之間流動的渦流電流。在本發(fā)明的軟磁性材料中，絕緣涂層的平均厚度優(yōu)選為10納米到1微米。當絕緣涂層的平均厚度為IO納米或更大時，可以減少在絕緣涂層中流動的隧道電流，并且可以抑制由于隧道電流而導致的渦流損耗的增加。當絕緣涂層的平均厚度為1微米或更小時，可以抑制由于金屬磁性顆粒之間的距離過大而導致的退磁磁場(由于在金屬磁性顆粒中產(chǎn)生磁極而產(chǎn)生的能量損耗方式)的產(chǎn)生。因此，可以抑制由于退磁磁場的產(chǎn)生而導致的磁滯損耗的增加。而且，絕緣涂層的平均厚度處于上述范圍內(nèi)可以防止絕緣涂層在軟磁性材料中所占的體積比變得過小、從而使得由該軟磁性材料制成的成形體的飽和磁通密度降低的現(xiàn)象。在本發(fā)明的軟磁性材料中，優(yōu)選的是，耐熱性賦予型保護涂層包含有機硅化合物，并且該有機硅化合物的硅氧烷交聯(lián)密度大于0并且不超過1.5。就所述的、其硅氧烷交聯(lián)密度大于0并且不超過1.5的有機硅化合物而言，該化合物本身具有優(yōu)良的耐熱性，另外，即使在熱分解后，該化合物中的Si含量仍然較高。因此，當這種化合物轉(zhuǎn)變?yōu)镾i-O化合物時，收縮程度較小并且電阻也不會顯著減小。因此，這種有機硅化合物適合用于耐熱性賦予型保護涂層。更優(yōu)選的是，硅氧烷交聯(lián)密度(R/Si)不超過1.3。在本發(fā)明的軟磁性材料中，優(yōu)選的是，撓性保護涂層包含硅樹脂，并且復合涂層在其與絕緣涂層之間的界面處的Si(硅)含量高于復合涂層表面中的Si含量。耐熱性賦予型保護涂層中的Si含量高于撓性保護涂層中的Si含量。因此，該復合涂層具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中撓性保護涂層位于其表面上。從而，撓性保護涂層的存在可以防止出現(xiàn)由于加壓模制過程中施加的壓力而引起耐熱性賦予型保護涂層和絕緣涂層發(fā)生破裂的現(xiàn)象。因此，絕緣涂層可以良好地發(fā)揮作用，從而使得在顆粒之間流動的渦流電流充分減少。在本發(fā)明的軟磁性材料中，撓性保護涂層優(yōu)選包含至少一種選自硅樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和酰胺樹脂中的樹脂。這些材料具有優(yōu)良的撓性，因此可以有效地防止耐熱性賦予型保護涂層和絕緣涂層的破裂。在本發(fā)明的軟磁性材料中，復合涂層的平均厚度優(yōu)選為10納米到1微米。當復合涂層的平均厚度為IO納米或更大時，絕緣涂層的破裂可以得到有效地抑制。當復合涂層的平均厚度為l微米或更小時，可以抑制由于金屬磁性顆粒之間的距離過大而導致的退磁磁場(由于在金屬磁性顆粒中產(chǎn)生磁極而產(chǎn)生的能量損耗方式)的產(chǎn)生。因此，可以抑制由于退磁磁場的產(chǎn)生而導致的磁滯損耗的增加。而且，復合涂層的平均厚度處于上述范圍內(nèi)可以防止復合涂層在軟磁性材料中所占的體積比變得過小、從而使得由該軟磁性材料制成的成形體的飽和磁通密度降低的現(xiàn)象。本發(fā)明的壓粉鐵心是采用上述任意一種軟磁性材料制成的。因此，可獲得一種成形體密度高的壓粉鐵心，在該壓粉鐵心中絕緣涂層良好地發(fā)揮作用，從而使得鐵耗充分減少。在本發(fā)明的壓粉鐵心中，復合涂層在其與絕緣涂層之間的界面處的Si含量優(yōu)選高于復合涂層表面中的Si含量。因此，復合涂層具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中撓性保護涂層位于其表面。從而，撓性保護涂層的存在可以防止出現(xiàn)由于加壓模制過程中施加的壓力而引起耐熱性賦予型保護涂層和絕緣涂層發(fā)生破裂的現(xiàn)象。因此，絕緣涂層可以良好地發(fā)揮作用，從而使得鐵耗充分減少。本發(fā)明的有利效果本發(fā)明的軟磁性材料和壓粉鐵心具有良好的成形性，并且絕緣涂層可以良好地發(fā)揮作用，從而使得鐵耗充分減少。附圖的筒要說明圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的壓粉鐵心的放大示意圖。圖1B是示出圖1A中所示的復合磁性顆粒中的單一一個顆粒的放大視圖。圖2是示出有機硅化合物(硅樹脂)的硅氧垸交聯(lián)密度(R/Si)和耐熱裂性之間、以及硅氧垸交聯(lián)密度(R/Si)和撓性之間的關(guān)系的圖。圖3是示出在圖1B所示的復合磁性顆粒的復合涂層中Si含量沿著線III-III分布的圖。圖4A是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的壓粉鐵心的放大示意圖。圖4B是示出圖4A中所示的復合磁性顆粒中的單一一個顆粒的放大視圖。圖5是示出在圖4B所示的復合磁性顆粒的復合涂層中Si含量沿著線V-V分布的圖。圖6是示出在本發(fā)明的例1中加壓模制過程中的表面壓力和成形體密度之間的關(guān)系的圖。圖7是示出在本發(fā)明的例2中退火溫度和鐵耗之間的關(guān)系的圖。附圖標記說明10:金屬磁性顆粒；20:絕緣涂層；22，22a:復合涂層；24:耐熱性賦予型保護涂層；26:撓性保護涂層；30,30a:復合磁性顆粒。實施本發(fā)明的最佳方式以下將參照附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述。(第一實施方案)圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的壓粉鐵心的放大示意圖。圖IB是示出圖1A中所示的復合磁性顆粒中的單一一個顆粒的放大視圖。參照圖1A和1B，本實施方案的軟磁性材料包含多個復合磁性顆粒30。例如，多個復合磁性顆粒30通過復合磁性顆粒30所具有的凹凸部分相嚙合而彼此連接在一起、或者通過位于復合磁性顆粒30之間的有機物(附圖中沒有示出)而彼此粘接在一起。多個復合磁性顆粒30中的每個顆粒均包含金屬磁性顆粒10、絕緣涂層20和復合涂層22。絕緣涂層20被設(shè)置成覆蓋于金屬磁性顆粒10的表面，而復合涂層22被設(shè)置成覆蓋于絕緣涂層20的表面。金屬磁性顆粒10由這樣一種材料制成，就磁性性能而言，該材料具有高的飽和磁通密度和低的矯頑力。該材料的例子包括鐵(Fe)、鐵(Fe)-硅(Si)合金、鐵(Fe)-鋁(Al)合金、鐵(Fe)-鉻(Cr)合金(例如電磁不銹鋼)、鐵(Fe)-氮(N)合金、鐵(Fe)-鎳(Ni)合金(例如坡莫合金)、鐵(Fe)-碳(C)合金、鐵(Fe)-硼(B)合金、鐵(Fe)-鈷(Co)合金、鐵(Fe)-磷(P)合金、鐵(Fe)-鎳(Ni)-鈷(Co)合金和鐵(Fe)-鋁(Al)-硅(Si)合金(例如森達斯特鋁硅鐵合金)。其中，純鐵顆粒、鐵-硅(大于0質(zhì)量％到6.5質(zhì)量％或更低)合金顆粒、鐵-鋁(大于0質(zhì)量％到5質(zhì)量％或更低)合金顆粒、坡莫合金顆粒、電磁不銹鋼合金顆粒、森達斯特鋁硅鐵合金顆粒、鐵基無定形合金顆粒等特別優(yōu)選用作金屬磁性顆粒10。金屬磁性顆粒10的平均粒徑優(yōu)選為5到300微米。當金屬磁性顆粒IO的平均粒徑為5微米或更大時，金屬磁性顆粒IO不易被氧化，因此壓粉鐵心的磁性可以得到改善。當金屬磁性顆粒10的平均粒徑為300微米或更小時，在加壓模制過程中粉末的可壓縮性不會劣化。因此，通過加壓模制而制成的成形體的密度可得到提高。在此提到的平均粒徑是指在采用激光衍射/散射法測量的粒徑直方圖中，顆粒從粒徑最小端開始的累積質(zhì)量達到顆粒總質(zhì)量的50%時所對應的粒徑，即50%累積質(zhì)量平均粒徑D。絕緣涂層20由至少具有電絕緣性能的材料制成，所述材料例如為磷化合物、硅化合物、鋯化合物或鋁化合物。這種化合物的具體例子包括磷酸鐵(含有磷和鐵)、磷酸鎂、磷酸鋅、磷酸鈣、氧化硅、氧化鈦、氧化鋁和氧化鋯。絕緣涂層20發(fā)揮作為置于金屬磁性顆粒10之間的絕緣層的作用。通過用絕緣涂層20包覆金屬磁性顆粒10，壓粉鐵心的電阻率p可得到提高。因此，金屬磁性顆粒10之間的渦流電流的流動可受到抑制，從而使得由于渦流損耗而導致的壓粉鐵心的鐵耗降低。在金屬磁性顆粒10上形成由磷化合物制成的絕緣涂層20的方法的例子包括濕涂敷法，其中使用通過將金屬磷酸鹽或磷酸酯溶解于水或有機溶劑中而制備的溶液。在金屬磁性顆粒10上形成由硅化合物制成的絕緣涂層20的方法的例子包括通過濕法涂敷硅化合物(例如硅烷偶聯(lián)劑、硅樹脂或硅氮烷)的方法，以及通過溶膠-凝膠法涂敷硅酸鹽玻璃或氧化硅的方法。在金屬磁性顆粒10上形成由鋯化合物制成的絕緣涂層20的方法的例子包括通過濕法涂敷鋯偶聯(lián)劑的方法，以及通過溶膠-凝膠法涂敷氧化鋯的方法。在金屬磁性顆粒10上形成由鋁化合物制成的絕緣涂層20的方法的例子包括通過溶膠-凝膠法涂敷氧化鋁的方法。用于形成絕緣涂層20的方法并不限于上述方法，適合用于形成絕緣涂層20的各種方法都可以被采用。絕緣涂層20的平均厚度優(yōu)選為IO納米到l微米。在這種情況下，由隧道電流而導致的渦流損耗的增加可以受到抑制，并且由金屬磁性顆粒10之間產(chǎn)生的退磁磁場而導致的磁滯損耗的增加可以受到抑制。底涂層20的平均厚度更優(yōu)選為500納米或更小，甚至更優(yōu)選為200納米或更小。在此所述的平均厚度是按如下方式確定的通過組成分析(透射電子顯微鏡-能量色散型X射線光譜法(TEM-EDX))得到膜的組成，通過電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)得到各元素的量，用這些數(shù)據(jù)來確定等效厚度，用TEM圖像直接觀察涂層并把由上述方式得到的等效厚度的數(shù)量級確定為一個合適的值。復合涂層22包含耐熱性賦予型保護涂層24和撓性保護涂層26。耐熱性賦予型保護涂層24被設(shè)置成覆蓋于絕緣涂層20的表面，而撓性保護涂層26被設(shè)置成覆蓋于耐熱性賦予型保護涂層24的表面。更具體地說，本實施方案的復合涂層22具有雙層結(jié)構(gòu)，其中耐熱性賦予型保護涂層24與絕緣涂層20的界面相鄰，而撓性保護涂層26被設(shè)置成與復合磁性顆粒30的表面相鄰。復合涂層22的平均厚度優(yōu)選為IO納米到l微米。在這種情況下，絕緣涂層20發(fā)生破裂的情況可以得到有效地抑制，并且由在金屬磁性顆粒10之間產(chǎn)生的退磁磁場導致的磁滯損耗的增加可以受到抑制。耐熱性賦予型保護涂層24具有防止絕緣涂層20(也就是底層)在熱處理過程中受熱而分解的功能。耐熱性賦予型保護涂層24由含有有機硅化合物的材料制成，其中該有機硅化合物中的硅氧烷交聯(lián)密度(R/Si)大于0并且不超過1.5。例如，其硅氧烷交聯(lián)密度(R/Si)在上述范圍內(nèi)的硅樹脂可用作耐熱性賦予型保護涂層24。更具體地說，硅氧垸交聯(lián)密度(R/Si)不超過1.3。在此所述的硅氧烷交聯(lián)密度(R/Si)是代表連接到一個Si原子上的有機基團的平均數(shù)目的數(shù)值。硅氧垸交聯(lián)密度越小表示交聯(lián)度越高，同時Si含量也越高。撓性保護涂層26具有防止耐熱性賦予型保護涂層24和絕緣涂層20(即，底層)在加壓模制過程中發(fā)生破裂的功能。撓性保護涂層26由具有預定撓性的材料制成。更具體地說，撓性保護涂層26由這樣一種材料制成，其中當使用直徑為6毫米的圓棒在室溫下進行日本工業(yè)標準(JIS)所規(guī)定的撓性試驗時，由該材料形成的涂層未產(chǎn)生裂紋并且該涂層未從金屬板上剝離。JIS規(guī)定的撓性試驗按照如下方式進行。對于氣干型清漆，把具有清漆涂層的試樣在室外放置24小時。對于烘干型清漆，把具有清漆涂層的試樣另外在預定的溫度下加熱預定的時間，然后使之室溫冷卻。隨后，把金屬板試樣在25'C士5'C的水中保持約2分鐘。然后在這種狀態(tài)下，在大約3秒內(nèi)把試樣以涂層置于外側(cè)的方式圍繞著具有預定直徑的圓棒彎曲成180度。肉眼檢查涂層上是否存在裂紋以及涂層是否從金屬盤上剝離。撓性保護涂層26(例如)由硅氧垸交聯(lián)密度(R/Si)大于1.5的硅樹脂制成。或者，撓性保護涂層26可由環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和酰胺樹脂等制成。圖2是示出有機硅化合物(硅樹脂)的硅氧烷交聯(lián)密度(R/Si)和耐熱裂性之間、以及硅氧垸交聯(lián)密度(R/Si)和撓性之間的關(guān)系的圖。耐熱裂性是由這樣一種時間所代表的值，所述時間是有機硅化合物在280'C下受熱時開始形成裂紋所需的時間。至于撓性，在該試驗中彎曲直徑是3毫米。如圖2所示，當硅氧烷交聯(lián)密度(R/Si)不超過1.5時，硅樹脂具有良好的耐熱裂性。該結(jié)果表明其硅氧烷交聯(lián)密度(R/Si)大于0并且不超過1.5的硅樹脂適合用于耐熱性賦予型保護涂層24中。更優(yōu)選的是，硅氧烷交聯(lián)密度(R/Si)不超過1.3。另一方面，在硅氧垸交聯(lián)密度(R/Si)超過1.5的范圍內(nèi)，硅樹脂的撓性得到改善。該結(jié)果表明其硅氧烷交聯(lián)密度(R/Si)大于1.5的硅樹脂適合用于撓性保護涂層26中。在如圖1A和1B所示的復合磁性顆粒30中，復合涂層22中的Si含量如圖3所示。圖3是示出在圖1B所示的復合磁性顆粒的復合涂層中Si含量沿著線III-III分布的圖。參照圖3，由于構(gòu)成撓性保護涂層26的硅樹脂的硅氧烷交聯(lián)密度(R/Si)高于構(gòu)成耐熱性賦予型保護涂層24的硅樹脂的硅氧烷交聯(lián)密度(R/Si)，所以耐熱性賦予型保護涂層24中的Si含量高于撓性保護涂層26中的Si含量。§卩，復合涂層22在其與絕緣涂層20之間的界面處的Si含量高于復合涂層22(復合磁性顆粒30)的表面中的Si含量。用于在絕緣涂層20的表面上形成耐熱性賦予型保護涂層24的方法的例子為這樣一種方法(濕涂敷法)把具有絕緣涂層20的金屬磁性顆粒10浸入其中溶解有耐熱性賦予型保護涂層24的成分的有機溶劑中，攪拌所得的混合物，使有機溶劑蒸發(fā)，然后使耐熱性賦予型保護涂層24固化。與此類似，濕涂敷法也可用作在耐熱性賦予型保護涂層24的表面上形成撓性保護涂層26的方法?，F(xiàn)在描述用于制備如圖1A所示的壓粉鐵心的方法。首先，在金屬磁性顆粒10的表面上形成絕緣涂層20，在絕緣涂層20的表面上形成耐熱性賦予型保護涂層24，并且在耐熱性賦予型保護涂層24的表面上形成撓性保護涂層26。通過上述步驟制成復合磁性顆粒30。隨后，將復合磁性顆粒30裝入模具中，并且在(例如)700到1，500MPa的壓力下進行加壓模制。由此將復合磁性顆粒30壓制成成形體。可以在空氣中進行加壓模制操作。然而，加壓模制過程中的氣氛優(yōu)選為惰性氣體氣氛或者減壓氣氛。在這種情況中，可以抑制由于空氣中的氧氣而使復合磁性顆粒40發(fā)生的氧化。在這種情況中，由于撓性保護涂層26具有預定的撓性，因此軟磁性材料具有良好的成形性。而且，在加壓模制過程中受到壓力作用時，撓性保護涂層26的形狀容易發(fā)生變化。因此，撓性保護涂層26不容易形成裂紋。從而，撓性保護涂層26的存在可以防止出現(xiàn)由于加壓模制過程中施加的壓力而引起耐熱性賦予型保護涂層24和絕緣涂層20發(fā)生破裂的現(xiàn)象。然后在(例如)500'C或者更高并且低于800'C的溫度下對加壓模制而成的成形體進行熱處理，從而除去在成形體中形成的畸變和位錯?？梢栽诳諝庵羞M行熱處理。然而，熱處理過程中的氣氛優(yōu)選為惰性氣體氣氛或者減壓氣氛。在這種情況中，可以抑制由于空氣中的氧氣而使復合磁性顆粒40發(fā)生的氧化。在這種情況中，由于耐熱性賦予型保護涂層24具有高的耐熱性，所以耐熱性賦予型保護涂層24會起到防止絕緣涂層20受熱的保護膜的作用。因此，盡管熱處理在50(TC或者更高的高溫下進行，但是絕緣涂層20不會降解。從而，可以通過高溫熱處理來減少磁滯損耗。在熱處理后，按需對成形體進行合適的加工(例如切削加工)，這樣就得到了如圖1A所示的壓粉鐵心。在根據(jù)本實施方案的軟磁性材料中，由于具有預定的撓性的撓性保護涂層26覆蓋于復合磁性顆粒30的表面上，因此可提供良好的成形性。另外，撓性保護涂層26所具有的撓性可以防止出現(xiàn)由于加壓模制過程中施加的壓力而引起耐熱性賦予型保護涂層24和絕緣涂層20發(fā)生破裂的現(xiàn)象。因此，絕緣涂層20可以良好地發(fā)揮作用，從而使得在顆粒之間流動的渦流電流充分減少。而且，由于絕緣涂層20受到耐熱性賦予型保護涂層24的保護，因此絕緣涂層20的耐熱性得到改善。因此，即使是在高溫下進行熱處理時，絕緣涂層20也不易破裂。從而，可以通過高溫熱處理來減少磁滯損耗。(第二實施方案)圖4A是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的壓粉鐵心的放大示意圖。圖4B是示出圖4A中所示的復合磁性顆粒中的單一一個顆粒的放大視圖。參照圖4A和4B，在本實施方案的軟磁性材料中，復合磁性顆粒30a的復合涂層的結(jié)構(gòu)不同于第一實施方案中的復合涂層的結(jié)構(gòu)。本實施方案的復合涂層22a是包含耐熱性賦予型保護涂層和撓性保護涂層這二者的混合涂層。更具體地說，例如，本實施方案的復合涂層22a是這樣一種復合涂層，其中硅氧烷交聯(lián)密度(R/Si)大于0并且不超過1.5的硅樹脂分子和硅氧烷交聯(lián)密度(R/Si)大于1.5的硅樹脂分子混合在一起。另外，從復合涂層22a中的位于復合涂層22a與絕緣涂層20之間的界面處的那部分開始到復合涂層22a的表面，包含于復合涂層22a中的撓性保護涂層的比率是增加的。因此，在復合涂層22a的表面中，撓性保護涂層的含量高于耐熱性賦予型保護涂層的含量。另外，在復合涂層22a與絕緣涂層20之間的界面處，復合涂層22a中的耐熱性賦予型保護涂層的含量高于撓性保護涂層的含量。在如圖4A和4B所示的復合磁性顆粒30中，復合涂層22中的Si含量(例如)如圖5所示。圖5是示出在圖4B所示的復合磁性顆粒的復合涂層中Si含量沿著線V-V分布的圖。參照圖5，包含于復合涂層22a中的撓性保護涂層的硅氧烷交聯(lián)密度(R/Si)高于包含于復合涂層22a中的耐熱性賦予型保護涂層的硅氧垸交聯(lián)密度(R/Si)。因此，從復合涂層22a中的位于復合涂層22a與絕緣涂層20之間的界面處的那部分開始到復合涂層22a的表面，Si含量是單調(diào)地降低的。因此，在復合涂層22a的表面中，撓性保護涂層的含量高于耐熱性賦予型保護涂層的含量。另外，在復合涂層22a與絕緣涂層20之間的界面處，復合涂層22a中的耐熱性賦予型保護涂層的含量高于撓性保護涂層的含量。在絕緣涂層20的表面上形成上述復合涂層22a的方法的例子為這樣一種方法把具有絕緣涂層20的金屬磁性顆粒10浸入其中溶解有耐熱性賦予型保護涂層成分的有機溶劑中，攪拌所得的混合物，并使有機溶劑蒸發(fā)，同時使撓性保護涂層成分逐漸溶解于有機溶劑中。在該方法中，耐熱性賦予型保護涂層成分首先覆蓋于絕緣涂層20的表面上，而且有機溶劑中的耐熱性賦予型保護涂層成分的含量在減小。另一方面，溶劑中的撓性保護涂層成分的含量在增加。因此，可以制成這樣一種復合涂層22a，其中撓性保護涂層成分的含量在逐步增加。除了以上描述的那些以外，軟磁性材料的結(jié)構(gòu)和用于制備該軟磁性材料的方法基本上均與第一實施方案中描述的軟磁性材料的結(jié)構(gòu)及其制備方法相類似。因此，將相同的部分編為相同的附圖標記，并且不再對這些部分進行描述。在根據(jù)本實施方案的軟磁性材料中，由于具有預定的撓性的撓性保護涂層大量存在于復合磁性顆粒30a的表面，因此可提供良好的成形性。另外，由于撓性保護涂層大量存在于復合磁性顆粒30a的表面，所以包含于復合涂層22a中的耐熱性賦予型保護涂層可以防止出現(xiàn)由于加壓模制過程中施加的壓力而引起的包含于復合涂層22a中的耐熱性賦予型保護涂層和絕緣涂層20發(fā)生破裂的現(xiàn)象。因此，絕緣涂層20可以良好地發(fā)揮作用，從而使得在顆粒之間流動的渦流電流充分減少。而且，由于耐熱性賦予型保護涂層大量存在于絕緣涂層的界面處，因此絕緣涂層20受到耐熱性賦予型保護涂層的保護。因此絕緣涂層20的耐熱性得到改善，并且即使是在高溫下進行熱處理時，絕緣涂層20也不易破裂。從而，可以通過高溫熱處理來減少磁滯損耗。在本實施方案中，對其中復合涂層22a中的Si含量具有如圖5所示的分布這樣一種情況己經(jīng)做了描述。然而，本發(fā)明并不限于此，條件是在復合涂層的表面中，撓性保護涂層的含量高于耐熱性賦予型保護涂層的含量，以及在復合涂層與絕緣涂層之間的界面處，復合涂層中的耐熱性賦予型保護涂層的含量高于撓性保護涂層的含量。下面將描述本發(fā)明的例子。(例1)在本例子中，將對本發(fā)明的軟磁性材料的成形性進行檢測。首先，通過下述方法制備本發(fā)明和比較例1到3的壓粉鐵心樣品。本發(fā)明的樣品將通過霧化法制備的純度為99.8%或者更高的鐵粉(ABC100.30(得自H6ganasAB))制備成金屬磁性顆粒10。然后通過磷酸鹽轉(zhuǎn)化處理而形成絕緣涂層20。然后形成厚度為50納米的低分子量硅樹脂(XC96-B0446，GEToshibaSilicones有限公司生產(chǎn))涂層作為耐熱性賦予型保護涂層24。而且，形成厚度為50納米的高分子量硅樹脂(TSR116，GEToshibaSilicones有限公司生產(chǎn))涂層作為撓性保護涂層26。隨后將所得的顆粒在15(TC的空氣氣氛中保持1小時，以便使耐熱性賦予型保護涂層24和撓性保護涂層26受熱固化。由此獲得多個復合磁性顆粒30。然后在7到13噸/平方厘米(686到1,275MPa)的壓力下對所得的混合粉末進行模制，以制成壓粉鐵心(本發(fā)明的樣品)。比較例1:通過與本發(fā)明的樣品相同的方法在金屬磁性顆粒10的表面上形成絕緣涂層20。隨后，僅形成由低分子量硅樹脂(XC96-B0446，GEToshibaSilicones有限公司生產(chǎn))制成的、厚度為100納米的耐熱性賦予型保護涂層。隨后，通過與本發(fā)明的樣品l相同的方法來制備壓粉鐵心(比較例l)。比較例2:通過與本發(fā)明的樣品相同的方法在金屬磁性顆粒10的表面上形成絕緣涂層20。隨后，僅形成由高分子量硅樹脂(TSR116，GEToshibaSilicones有限公司生產(chǎn))制成的、厚度為100納米的撓性保護涂層。隨后，通過與本發(fā)明的樣品1相同的方法來制備壓粉鐵心(比較例1)。比較例3:通過與比較例1相同的方法在金屬磁性顆粒10的表面上形成絕緣涂層20。然后形成厚度為100納米的、含有低分子量硅樹脂(XC96-B0446，GEToshibaSilicones有限公司生產(chǎn))和0.2質(zhì)量Q/。的Si02納米顆粒(平均粒徑30納米，用作顏料)的涂層。隨后，通過與本發(fā)明的樣品1相同的方法來制備壓粉鐵心(比較例3)。比較例3對應于專利文獻1中所描述的鐵基粉末。測定由此制成的壓粉鐵心的成形體密度。結(jié)果如表I和圖6所示。(表I)<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>參照表I和圖6，例如，當表面壓力為7噸/平方厘米(686MPa)時，本發(fā)明的壓粉鐵心的成形體密度為7.36克/立方厘米，比較例2的壓粉鐵心的成形體密度為7.42克/立方厘米，而比較例1的壓粉鐵心的成形體密度為7.23克/立方厘米，比較例3的壓粉鐵心的成形體密度為7.18克/立方厘米。當表面壓力為9噸/平方厘米(883MPa)、11噸/平方厘米(l,079MPa)、和13噸/平方厘米(l,275MPa)時，本發(fā)明和比較例2的壓粉鐵心的成形體密度高于比較例1和比較例3的壓粉鐵心的成形體密度。這些結(jié)果表明本發(fā)明和比較例2的壓粉鐵心具有良好的成形性。(例2)在本例子中，將對絕緣涂層的耐熱性和本發(fā)明的軟磁性材料的鐵耗(渦流損耗和磁滯損耗)進行檢測。更具體地說，通過與例1相同的方法、在加壓模制過程中的壓力為11噸/平方厘米(l,079MPa)的條件下制備本發(fā)明和比較例1到3的壓粉鐵心。然后對壓粉鐵心(成形體)進行退火。在這一退火步驟中，退火溫度在400'C到800'C的范圍內(nèi)變化。隨后，測量每個壓粉鐵心的鐵耗。結(jié)果如表II和圖7所示。在鐵耗的測量過程中，激勵磁通密度為10kG(千高斯)并且測量頻率為l，OOO赫茲。(表II)<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>參照表II和圖7，例如，當退火溫度為45(TC時，本發(fā)明的壓粉鐵心的鐵耗為144瓦/千克，而比較例1的壓粉鐵心的鐵耗為173瓦/千克、比較例2的壓粉鐵心的鐵耗為155瓦/千克、比較例3的壓粉鐵心的鐵耗為219瓦/千克。在其它退火溫度下，本發(fā)明的壓粉鐵心的鐵耗也小于比較例1到3的壓粉鐵心的鐵耗。在本發(fā)明和比較例1到3的壓粉鐵心中，鐵耗均具有一個最小值，當退火溫度超過某一溫度時，鐵耗就會增加。這是由于退火處理會引發(fā)絕緣涂層的熱分解，從而增加渦流損耗。在本發(fā)明的壓粉鐵心中，鐵耗達到最小值時的溫度為70(TC到75(TC。與此形成對照的是，在比較例1中，鐵耗達到最小值時的溫度為700°C，比較例2為600°C，比較例3為700°C。這些結(jié)果表明本發(fā)明的壓粉鐵心的絕緣涂層具有較高的耐熱性，因此可以使得本發(fā)明的壓粉鐵心的鐵耗(渦流損耗和磁滯損耗)充分減少。表III示出了例l和2中制備的本發(fā)明和例l到3的壓粉鐵心的性能。在表III中，A代表"優(yōu)良"，B代表"較優(yōu)"，C代表"較差"，D代表"差"。(表III)<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>參照表III，在比較例1中，耐熱性較優(yōu)，伹是成形性下降。在比較例2中，成形性優(yōu)良，但是耐熱性下降。在比較例3中，耐熱性較優(yōu)，但是成形性下降。與此形成對照的是，在本發(fā)明的壓粉鐵心中，成形性和耐熱性都很優(yōu)良。在此公開的實施方案和例子必須被看作是解釋性的，而絕不是限制性的。本發(fā)明的范圍不是由上面的說明書部分示出，而是由本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍限定；并且含義和范圍與本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍等同的所有修改也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種軟磁性材料，該軟磁性材料包含多個復合磁性顆粒(30)，其中，所述多個復合磁性顆粒中的每個都包含金屬磁性顆粒(10)、覆蓋于所述金屬磁性顆粒表面的絕緣涂層(20)和覆蓋于所述絕緣涂層外表面的復合涂層(22)，以及所述復合涂層包含覆蓋于所述絕緣涂層表面的耐熱性賦予型保護涂層(24)和覆蓋于該耐熱性賦予型保護涂層表面的撓性保護涂層(26)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟磁性材料，其中所述絕緣涂層(20)包含至少一種選自磷化合物、硅化合物、鋯化合物和鋁化合物中的化合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟磁性材料，其中所述絕緣涂層(20)的平均厚度為IO納米到1微米。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟磁性材料，其中所述的耐熱性賦予型保護涂層(24)包含有機硅化合物，并且該有機硅化合物的硅氧烷交聯(lián)密度大于0并且不超過1.5。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軟磁性材料，其中所述的撓性保護涂層(26)包含硅樹脂，并且所述復合涂層(22)在其與所述絕緣涂層(20)之間的界面處的Si含量高于所述復合涂層的表面中的Si含量。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟磁性材料，其中所述的撓性保護涂層(26)包含至少一種選自硅樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和酰胺樹脂中的樹脂。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟磁性材料，其中所述復合涂層(22)的平均厚度為IO納米到l微米。8.—種壓粉鐵心，該壓粉鐵心是使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟磁性材料制備而成的。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓粉鐵心，其中所述復合涂層(22)在其與所述絕緣涂層(20)之間的界面處的Si含量高于所述復合涂層的表面中的Si含量。10.—種軟磁性材料，該軟磁性材料包含多個復合磁性顆粒(30)，其中，所述多個復合磁性顆粒中的每個都包含金屬磁性顆粒(10)、覆蓋于所述金屬磁性顆粒表面的絕緣涂層(20)和覆蓋于所述絕緣涂層表面的復合涂層(22);所述復合涂層是包含耐熱性賦予型保護涂層和撓性保護涂層這二者的混合涂層(22a);在該復合涂層的表面中，所述撓性保護涂層的含量高于所述耐熱性賦予型保護涂層的含量；而在該復合涂層與所述絕緣涂層之間的界面處，該復合涂層中的所述耐熱性賦予型保護涂層的含量高于所述撓性保護涂層的含量。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軟磁性材料，其中所述的絕緣涂層(20)包含至少一種選自磷化合物、硅化合物、鋯化合物和鋁化合物中的化合物。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軟磁性材料，其中所述絕緣涂層(20)的平均厚度為10納米到1微米。13.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的軟磁性材料，其中所述的耐熱性賦予型保護涂層包含有機硅化合物，并且該有機硅化合物的硅氧垸交聯(lián)密度大于0并且不超過1.5。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的軟磁性材料，其中所述的撓性保護涂層包含硅樹脂，并且所述復合涂層(22a)在其與所述絕緣涂層(20)之間的界面處的Si含量高于所述復合涂層的表面中的Si含量。15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軟磁性材料，其中所述的撓性保護涂層(26)包含至少一種選自硅樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和酰胺樹脂中的樹脂。16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軟磁性材料，其中所述復合涂層(22a)的平均厚度為10納米到1微米。17.—種壓粉鐵心，該壓粉鐵心是使用根據(jù)權(quán)利要求IO所述的軟磁性材料制備而成的。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的壓粉鐵心，其中所述復合涂層(22a)在其與所述絕緣涂層(20)之間的界面處的Si含量高于所述復合涂層的表面中的Si含量。全文摘要一種軟磁性材料，其包含多個復合磁性顆粒(30)，其中，所述多個復合磁性顆粒(30)中的每個都包含金屬磁性顆粒(10)、覆蓋于所述金屬磁性顆粒(10)表面的絕緣涂層(20)和覆蓋于所述絕緣涂層(20)外表面的復合涂層(22)。所述復合涂層(22)包含覆蓋于所述絕緣涂層(20)表面的耐熱性賦予型保護涂層(24)和覆蓋于該耐熱性賦予型保護涂層(24)表面的撓性保護涂層(26)。由此，可獲得成形性良好的軟磁性材料和壓粉鐵心，其中，絕緣涂層良好地發(fā)揮作用，從而使得鐵耗充分降低。文檔編號B22F1/02GK101107681SQ20068000278公開日2008年1月16日申請日期2006年1月20日優(yōu)先權(quán)日2005年1月20日發(fā)明者豐田晴久,前田徹,廣瀨和弘申請人:住友電氣工業(yè)株式會社