CN102576592B - 压粉铁心及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种压粉铁心以及制备所述压粉铁心的方法，其中即便对热处理成形体的表面进行磨削，仍可以在磨削步骤中确保磨削面上软磁性颗粒之间的绝缘性。所述方法包括：制备步骤，其中，通过将具有绝缘涂层的软磁性颗粒压缩成型并且将所得到的成形体加热至预定温度从而制备热处理成形体100；以及加工步骤，其中，使用加工工具2去除热处理成形体100的一部分。在导电性流体7L存在于充当阳极的热处理成形体100和用于加工所述热处理成形体100的加工工具2或隔着一定距离面向所述加工工具2的第一对电极5之间的情况下供应电流，同时进行加工步骤，其中所述加工工具2或第一对电极5充当阴极。通过供应电流去除使软磁性颗粒相互连接的桥接部分，所述软磁性颗粒沿热处理成形体100的加工面彼此相邻。

Description

压粉铁心及其制备方法
技术领域
本发明涉及用于配备有电磁阀、电机或电源电路的电子设备的压粉铁心和用于制备所述压粉铁心的方法，并且涉及线圈部件。具体而言，本发明涉及其中可以在进行磨削的同时恰当地确保磨削面上软磁性颗粒之间的绝缘的压粉铁心。
背景技术
当在交变磁场中使用铁心时，出现被称为铁耗的能量损耗。这种铁耗由磁滞损耗和涡流损耗的总和来表示。为了减少磁滞损耗，可以降低铁心的矫顽力Hc。为了减少涡流损耗，可以增加铁心的电阻率ρ。特别是在高频率下使用铁心时，涡流损耗显著增加。
作为可以减少铁耗的压粉铁心，已知有专利文献PTL 1和2中所公开的压粉铁心。所述压粉铁心是通过对复合磁性颗粒进行压缩成型而形成的，其中通过在每个软磁性颗粒的表面上形成绝缘涂层来获得所述复合磁性颗粒。由于所述软磁性颗粒因绝缘涂层而彼此绝缘，因此所述压粉铁心产生了减少涡流损耗的高效果。
这种压粉铁心通过以下步骤来制备：使用包括冲模和冲头的模具获得成形体的成型步骤和对所述成形体进行热处理以获得热处理成形体的热处理步骤。然而，使用这种模具获得的成形体的形状在某种程度上限于一些简单的形状，此外，难以稳定地维持高的尺寸精度。因此，有时通过对热处理成形体进行诸如磨削之类的加工来调整所获得的压粉铁心的形状。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2006-202956
专利文献2：日本未审查专利申请公开No.2009-283774
发明内容
技术问题
然而，当对热处理成形体进行磨削时，在压粉铁心的磨削面上生成了未被绝缘涂层包覆的部分。特别是，如图2(D)所示，在磨削面的软磁性颗粒110当中，彼此相邻的软磁性颗粒110可能因磨削过程中的加工应力而变形，因而通过横贯绝缘涂层120磨削面的桥接部分110B而彼此电连接。这种电连接增加了压粉铁心的涡流损耗。可以在磨削后对磨削面进行处理以消除这种电连接，但是要选择性地分开在微小软磁性颗粒部分中所生成的桥接部分是极端困难的。此外，在磨削面上形成绝缘涂层又增加了生产工艺的次数。
鉴于前述情况，本发明的目的在于提供这样的压粉铁心，其中即便所述压粉铁心具有磨削面，所述磨削面上的软磁性颗粒仍恰当地彼此绝缘。
本发明的另一个目的是提供一种用于制备压粉铁心的方法，其中即便对压粉铁心的表面进行磨削，仍可以在磨削步骤中确保磨削面上软磁性颗粒之间的绝缘。
解决问题的方案
本发明人已经尝试了，在对热处理成形体进行诸如磨削等加工时，在加工过程中去除彼此相邻的软磁性颗粒的桥接部分，或者在因所述加工而从绝缘涂层暴露出来的软磁性颗粒表面上形成绝缘层。在这种尝试过程中，他们专注于ELID(在线电解修整)磨削。
ELID磨削是这样的技术，其通过在充当阳极的导电磨轮和充当阴极的对电极之间提供导电磨削液，同时供应电流来磨削工件，所述对电极以一定的距离面向所述磨轮(例如，参考日本未审查专利申请公开No.1-188266)。在这项技术中，磨轮的粘结料(bond)因电解作用而被选择性地洗脱掉，并且磨粒的一部分从粘结料中暴露出来，从而形成了其中磨轮被修整的状态。此时，被洗脱的粘结料的一部分构成元素被氧化并且以非导电膜的形式沉积在磨轮的表面上。在非导电膜的形成进行至某种程度之后，电解电流下降，并且粘结料的电解也受到抑制。当以这种状态进行磨削时，磨轮表面上的非导电膜因与工件接触而磨损并脱离，并且逐渐被去除。与此同时，磨粒磨削工件。当磨轮的粘结料与对电极之间的绝缘性因非导电膜被去除至某种程度而下降时，粘结料的电解再次开始。换句话说，通过重复以下循环：粘结料的选择性电解→非导电膜的形成→非导电膜因磨削而去除→粘结料的再次选择性电解，可以在进行修整的同时进行磨削。因而，可以在抑制磨轮堵塞的同时继续进行高精度加工。
本发明人已经注意到以下事实：在ELID磨削过程中，阳极中的粘结料因电解而被洗脱，并且洗脱的元素被氧化因而形成了非导电膜。即，本发明人已经如下考虑。在磨削成形体时，如果软磁性颗粒的构成元素因电解而被洗脱并且形成了所洗脱元素的氧化物膜(氢氧化物膜)，则可以除去在经过加工的压粉铁心的加工面上容易地生成的桥接部分，并且可以在所述加工面上形成绝缘膜。本发明人已经发现，通过应用在对磨轮进行修整的同时可以连续地以高精度进行磨削的ELID(在线电解修整)磨削技术，并且通过恰当地选择待作为阳极和阴极的部件，可以去除桥接部分并且可以在加工过程中形成绝缘层。因而，已经完成了本发明。
[用于制备压粉铁心的方法]
用于制备本发明压粉铁心的方法包括以下步骤：
制备步骤，其中，通过将具有绝缘涂层的软磁性颗粒压缩成型并且将所得到的成形体加热至预定温度从而制备热处理成形体。
加工步骤，其中，在导电性流体存在于充当阳极的所述热处理成形体与用于加工该热处理成形体的加工工具或者隔着一定距离面向所述加工工具的第一对电极之间的情况下供应电流，同时使用加工工具去除所述热处理成形体的一部分，其中所述加工工具或所述第一对电极充当阴极。
所述加工步骤包括去除步骤，即，去除使软磁性颗粒彼此连接的桥接部分，其中所述软磁性颗粒沿所述热处理成形体的加工面而彼此相邻。
在通常的ELID磨削中，使用磨轮作为阳极以电解磨轮的粘结料。在用于制备本发明压粉铁心的方法中，使用热处理成形体作为阳极并且使用诸如磨轮等加工工具或第一对电极作为阴极来供应电流。这可以产生热处理成形体和加工工具之间的放电、以及使软磁性颗粒的构成元素被洗脱的电解中的至少一者。据信这种放电或电解可以去除桥接部分。结果，当由这种方法制备的压粉铁心用于各种线圈部件时，可以抑制由软磁性颗粒之间的电连接引起的涡流损耗增加。
在用于制备本发明压粉铁心的方法的一个方面中，所述加工工具为磨轮、切削工具、抛光工具或劈切工具。
在采用任何工具的情况下，可以通过以机械方式除去热处理成形体的一部分来制备在形状方面具有高自由度的压粉铁心。
在用于制备本发明压粉铁心的方法的一个方面中，所述方法还包括在加工步骤后的被覆步骤，其中，通过在加工工具和与所述加工工具相隔一定距离设置的热处理成形体之间提供导电性流体，同时供应电流，从而在所述加工面上形成含有软磁性颗粒的构成元素的氧化物和氢氧化物中至少一者的绝缘层。
因电解而被洗脱的软磁性颗粒的构成元素被氧化(羟化)并且在加工面上形成绝缘层。因而，在其中绝缘涂层已经通过加工而被除去的情况下，可以在加工面上形成功能与绝缘涂层的功能相等的绝缘层，并且可以抑制软磁性颗粒的暴露。结果，当所制备的压粉铁心用于各种线圈部件时，可以抑制由软磁性颗粒之间的电连接引起的涡流损耗增加。
在用于制备本发明压粉铁心的方法的一个方面中，在所述被覆步骤中，通过相对移动加工工具和热处理成形体，从而恒定地保持所述加工工具与所述热处理成形体之间的距离。
通过将加工工具与热处理成形体之间的距离保持恒定，因而在加工工具和热处理成形体之间稳定地引起软磁性颗粒的电解，并且可以均匀地形成绝缘层。
在用于制备本发明压粉铁心的方法的一个方面中，该方法还包括再次绝缘被覆步骤，其中，使第二对电极以一定距离面向其中绝缘涂层已经脱落的部分，所述部分存在于热处理成形体的除加工面之外的外周面上，并且在充当阳极的热处理成形体与充当阴极的第二对电极之间提供导电性流体，同时供应电流，使得在所述部分中形成含有软磁性颗粒的构成元素的氧化物和氢氧化物中至少一者的绝缘层。
当对具有绝缘涂层的软磁性颗粒进行压制成型或从模具中拔出成形体时，软磁性颗粒上所形成的绝缘涂层可能受损。当其中绝缘涂层受损的部分存在于除加工面之外的表面上时，通过在受损部分中形成绝缘层，可以将所述部分恢复至与其中绝缘涂层已经修复的状态等同的状态。因而，当所制备的压粉铁心用于各种线圈部件时，可以抑制由软磁性颗粒之间的电连接引起的涡流损耗增加。
在用于制备本发明压粉铁心的方法的一个方面中，在再次绝缘被覆步骤中，通过相对移动热处理成形体和第二对电极，从而恒定地保持所述热处理成形体与所述第二对电极之间的距离。
通过将热处理成形体与第二对电极之间的距离保持恒定，因而在热处理成形体和第二对电极之间稳定地引起软磁性颗粒的电解，并且可以均匀地形成绝缘层。
在用于制备本发明压粉铁心的方法的一个方面中，在再次绝缘被覆步骤中，导电性流体从喷嘴供应并且该喷嘴充当第二对电极。
在这种构造中，由于喷嘴充当第二对电极，因此进行再次绝缘被覆步骤所要求的装置构造可以简化。
在用于制备本发明压粉铁心的方法的一个方面中，所述加工工具含有选自Al、Si、Ti、Mg、Ca、Cr、Zr、P和B中的至少一种元素。
在这种构造中，加工工具中所含有的某种额外元素扩散至软磁性颗粒中，并且可以形成含有某种额外元素的绝缘层。
[压粉铁心]
本发明的压粉铁心是通过对具有绝缘涂层的软磁性颗粒进行压缩成型而获得的压粉铁心。所述压粉铁心包括：在所述铁心的外周面的至少一部分上的加工面，所述加工面是通过用加工工具去除铁心的一部分而形成的。沿该加工面彼此相邻的软磁性颗粒通过加工面上的绝缘涂层而彼此隔离。
在这种构造中，面向所述加工面的软磁性颗粒在绝缘涂层的加工面上彼此隔离，而不是通过桥接部分彼此连接。因此，当所述压粉铁心用于各种线圈部件时，可以抑制由软磁性颗粒之间的电连接引起的涡流损耗增加。
在本发明压粉铁心的一个方面中，所述加工面是通过这样的方法而形成的表面，该方法包括使用工件作为阳极来供应电流。
作为这种方法的结果，可以将作为工件的热处理成形体的形状容易地变成所需的形状。通过使用该工件作为阳极，可以通过电解使构成热处理成形体的软磁性颗粒的构成元素洗脱，或者可以通过放电去除软磁性颗粒的一部分。特别是，可以通过洗脱或放电去除使彼此相邻的软磁性颗粒相互连接的桥接部分。
在本发明压粉铁心的一个方面中，所述加工面包括含有软磁性颗粒的构成元素的氧化物和氢氧化物中至少一者的绝缘层，并且所述绝缘层是通过供应电流而形成的。
通过在加工面上形成规定的绝缘层，在其中绝缘涂层已经通过加工而被除去的情况下，可以在加工面上形成功能与绝缘涂层的功能相等的绝缘层，并且可以抑制软磁性颗粒的暴露。
在本发明压粉铁心的一个方面中，含有软磁性颗粒的构成元素的氧化物和氢氧化物中至少一者的绝缘层形成在所述绝缘涂层已经脱落的部分中，该部分存在于压粉铁心的除加工面之外的外周面上，并且所述绝缘层是通过供应电流而形成的。
在这种构成中，当在除加工面之外的表面上存在其中绝缘涂层已经因受损而脱落的部分时，通过在该部分中形成绝缘层，可以将该部分恢复至与其中绝缘涂层已经修复的状态等同的状态。
在本发明压粉铁心的一个方面中，所述绝缘层的表面的电阻值高于或等于加工之前的热处理成形体的表面的电阻值的1/5。特别是，所述绝缘层的表面的电阻值优选高于或等于加工之前的所述热处理成形体的表面的电阻值。
通过将绝缘层的电阻值设定为上述值，可以充分地确保彼此相邻的软磁性颗粒的绝缘特性。当所述压粉铁心用于各种线圈部件时，可以抑制由软磁性颗粒之间的电连接引起的涡流损耗增加。电阻值的比率更优选为1/3或更高，并且进一步优选为1/2或更高。特别是，当该比率是1.0或更高时，可以进一步充分确保软磁性颗粒之间的绝缘。电阻值的比率特别优选是5.0或更高，并且更优选是7.0或更高。
在本发明压粉铁心的一个方面中，所述绝缘层的表面的电阻值为150μΩm或更高。
通过将绝缘层的电阻值设定为上述值，可以充分地确保彼此相邻的软磁性颗粒的绝缘特性。当所述压粉铁心用于各种线圈部件时，可以抑制由软磁性颗粒之间的电连接引起的涡流损耗增加。电阻值更优选为300μΩm或更高，并且特别优选为500μΩm或更高。未经历加工的压粉铁心的表面的电阻值倾向于随着软磁性颗粒的平均粒度的下降而增加。例如，当构成压粉铁心的软磁性颗粒的平均粒度为50μm时，电阻值为约106至108μΩm。因此，据信在本发明的压粉铁心中，加工面上所形成的绝缘层的表面的电阻值也随着软磁性颗粒的平均粒度的下降而增加。
[线圈部件]
使用本发明压粉铁心的本发明线圈部件包括以上所述的压粉铁心和设置在所述压粉铁心的外周上的线圈。
在这种构造中，通过使用本发明的压粉铁心，充分地确保了压粉铁心的表面上软磁性颗粒之间的绝缘。因而，可以提供具有低的涡流损耗的线圈部件。
本发明的有利效果
在本发明的压粉铁心中，由于去除了彼此相邻的软磁性颗粒之间的电连接部分，因此可以减少涡流损耗。在用于制备本发明压粉铁心的方法中，由于给热处理成形体供应电流，因此可以去除彼此相邻的软磁性颗粒之间的电连接部分。另外，在本发明的线圈部件中，可以降低用于配备有电磁阀、电机或电源电路的电子设备的线圈部件的涡流损耗。
附图简要说明
[图1]图1是用来实施本发明第一实施方案方法的装置的示意性构造图。
[图2]图2(A)是示出其中正在磨削热处理成形体的状态的示意性说明图。图2(B)是示出下述状态的示意性放大图，在所述状态中，已经通过第一实施方案的方法去除了热处理成形体的桥接部分。图2(C)是示出下述状态的示意性放大图，在所述状态中，在已通过第一实施方案的方法去除桥接部分的磨削面上形成绝缘层。图2(D)是示出了通过常规方法形成的具有桥接部分的热处理成形体的示意性放大图。
[图3]图3是由根据第一实施方案的压粉铁心构成的扼流圈的平面图。
[图4]图4是用来实施本发明第二实施方案方法的装置的示意性构造图。
[图5]图5是用来实施本发明第三实施方案方法的装置的示意性构造图。
[图6]图6是用来实施本发明第四实施方案方法的装置的示意性构造图。
[图7]图7是用来实施本发明第五实施方案方法的装置的示意性构造图。
[图8]图8是用来实施本发明第六实施方案方法的装置的示意性构造图。
[图9]图9是用来实施根据本发明第七实施方法的装置的示意性构造图。
[图10]图10是示出通过第一实施方案方法形成的热处理成形体的加工面的薄膜XRD分析结果的图案。
[图11]图11是示出通过常规方法形成的热处理成形体的加工面的薄膜XRD分析结果的图案。
[图12]图12是示出热处理成形体的表面电阻的测量结果的图。
[图13]图13是示出通过第五实施方案方法形成的热处理成形体的加工面的ESCA分析结果的图。
具体实施方式
现在将参考附图对本发明的实施方案进行说明。在每幅图中，相同或相应部件由相同的参考符号标出。在第一实施方案中，首先描述用于制备压粉铁心的制备装置，随后是用于制备压粉铁心的方法、通过该方法获得的压粉铁心和使用所述压粉铁心的线圈部件。
[第一实施方案]
[压粉铁心的制备装置]
如图1中所示，该装置包括支撑待成为压粉铁心的热处理成形体100的平台1、加工热处理成形体100的加工工具2、电源3、使电源3与充当阳极的热处理成形体100连接的阳极线4、使电源3与充当阴极的第一对电极5连接的阴极线6、在加工工具和阴极之间供应导电性流体7L的导电性流体喷嘴7、以及在加工工具和热处理成形体之间供应磨削液8L的磨削液喷嘴8。如下文详述，在所述阳极和阴极之间供应电流的同时，加工该热处理成形体100。
{平台和加工工具}
平台1是支撑待被加工工具2加工的热处理成形体100的基座。平台1和加工工具2中的至少一者包括移动机构(未示出)，从而可以相对地改变平台1和加工工具2的位置。平台1的表面上设置有用于使平台1与热处理成形体100电绝缘的绝缘板1A。绝缘板1A防止从电源3经阳极线4供应至热处理成形体100的电流经平台1泄漏至加工装置(未示出)的主体。绝缘板1A可以设置在平台1和加工装置的主体之间。加工工具2为除去平台1上的热处理成形体100的一部分并且改变热处理成形体100的形状的加工工具。加工工具2的实例包括磨轮、切削工具、劈切工具和抛光工具。
在图1中，作为加工工具2，示出了金属粘合的磨轮。其他磨轮的实例包括使用陶瓷、热固性树脂、橡胶、硅酸盐、紫胶、电积物或氧化镁作为结合剂的磨轮。金刚石、cBN、氧化铝和碳化硅可以合适地用于磨粒。使用此类磨轮的磨削方法的实例包括多种方法，如平面磨削法、圆筒磨削法和内圆磨削法。在该图中，作为例子示出了平面磨床。
切削工具的实例包括刀头和立铣刀。劈切工具的实例包括电火花线切割加工用钢丝和线锯。抛光工具的实例包括抛光平面板和抛光轮。
加工工具2优选是导电的。通常，大部分的切削工具是由诸如高速钢或硬质合金等导电性材料制成的。劈切工具通常也由金属制成，因而具有导电性。在磨轮当中，金属粘合的磨轮以及树脂/金属粘合的磨轮具有导电性。可以适当地使用铸铁、钴、青铜、钢、钨和镍作为用于磨轮粘结料的金属。如第一实施方案和下文第三实施方案中所述，当加工工具2不充当阴极时，加工工具2不必具有导电性。
加工工具2的构成金属(例如，添加至铸铁的元素)为选自Al、Si、Ti、Mg、Ca、Cr、Zr、P和B中的至少一种元素。当加工工具2含有这种额外元素时，所述额外元素扩散至构成热处理成形体的软磁性颗粒中，并且从软磁性颗粒洗脱的额外元素在热处理成形体的加工面上以氧化物和氢氧化物中至少一者的形式形成绝缘层。含有额外元素的绝缘层预期具有改善的绝缘特性和改善的机械性能。
{电源}
电源3经阳极线4和阴极线6在阳极和阴极之间供应电流。电源3优选是可以在所述电极之间以所需的电压供应所需电流的脉冲电源。
{阳极线和阳极}
阳极线4将电流从电源3供应至充当阳极的热处理成形体100。如下文详述，热处理成形体100如下获得。对包括软磁性颗粒和覆盖该软磁性颗粒外周的绝缘涂层的复合磁性颗粒进行压缩成型以形成成形体，并且随后将所述成形体热处理以获得热处理成形体100。将充当阳极的热处理成形体100置于构成制备装置的平台1上。
{阴极线和阴极}
阴极线6将电源3连接至充当阴极的第一对电极5。阴极线6和阳极线4形成电流通路：电源-阳极(热处理成形体)-加工工具-阴极(第一对电极)-电源。所设置的第一对电极5为隔着一定距离面向加工工具2的部件。第一对电极5由具有导电性和适宜机械强度的材料(如铜、不锈钢或石墨)构成。根据加工工具2的形状来确定第一对电极5的形状，并且该形状优选是使得加工工具和第一对电极之间具有均匀距离的形状。在该实施方案中，第一对电极5由下述块料构成，其中所述块料的面向加工工具2的表面为对应于磨轮外周面的弧状弯曲形状。第一对电极5和加工工具2之间的距离优选为约0.05mm至0.3mm。第一对电极5和加工工具2中的至少一者优选包括移动机构，使得可以通过相对移动第一对电极5和加工工具2而恒定地维持所述距离。
{导电性流体喷嘴}
导电性流体喷嘴7在加工工具和阴极之间供应来自导电性流体7L的供给源(未示出)的导电性流体7L。导电性流体7L需要具有导电性，从而可以通过在加工工具和阴极之间供应导电性流体7L来实现加工工具和阴极之间的电连接。具体而言，合适地使用导电性为2mS/cm或更大的导电性流体。当导电性流体7L为弱碱性(pH约11)水溶性流体(其不是具有高腐蚀性的电解液)时，对加工工具2和热处理成形体100不会造成过度腐蚀。导电性流体7L可以是市售的磨削液，只要它具有所需的导电性和碱性即可。
{磨削液喷嘴}
磨削液喷嘴8在加工工具和热处理成形体之间供应来自磨削液的供给源(未示出)的磨削液8L。磨削液8L基本上可以是任何磨削液，只要它可以减少加工工具2和热处理成形体100之间的摩擦即可。磨削液8L优选具有导电性。
磨削液8L可以是与导电性流体7L相同或不同的流体。在磨削液8L是与导电性流体7L相同的流体的情况下，可以从单一流体供给源供应导电性流体/磨削液，并且如果需要，可以在热处理成形体和第一对电极之间以及在加工工具和热处理成形体之间从多个喷嘴供应导电性流体/磨削液。在本实施方案中，磨削液8L是与导电性流体7L相同的流体。
[用于制备压粉铁心的方法]
用以上所述的装置制备压粉铁心的方法包括热处理成形体的制备步骤和热处理成形体的加工步骤。在制备步骤中，对具有绝缘涂层的软磁性颗粒进行压缩成型以获得成形体，并且随后对所述成形体进行热处理以制备热处理成形体。在加工步骤中，在导电性流体存在于充当阳极的热处理成形体和充当阴极的第一对电极之间的情况下供应电流，同时使用加工工具去除热处理成形体的一部分。
{制备步骤}
<<软磁性颗粒>>
软磁性颗粒优选由含有50质量％或更多铁的金属制成，所述金属例如是纯铁(Fe)。此外，可以使用铁合金，例如选自Fe-Si合金、Fe-Al合金、Fe-N合金、Fe-Ni合金、Fe-C合金、Fe-B合金、Fe-Si-B合金、Fe-Co合金、Fe-P合金、Fe-Ni-Co合金和Fe-Al-Si合金中的至少一种合金。特别是，就磁导率和磁通量密度而言，优选使用含有99质量％或更多Fe的纯铁。
软磁性颗粒的平均粒度优选为大于或等于30μm且小于或等于500μm。当软磁性颗粒的平均粒度为大于或等于30μm时，可以抑制使用软磁性材料所制备的压粉铁心的矫顽力和磁滞损耗增加，而不会降低所述软磁性材料的流动性。当软磁性颗粒的平均粒度为小于或等于500μm时，可以有效地减少在1kHz或更大的高频范围内所产生的涡流损耗。软磁性颗粒的平均粒度更优选为大于或等于40μm且小于或等于300μm。当平均粒度的下限为大于或等于40μm时，涡流损耗降低，并且软磁性材料易于操作，导致形成了具有较高密度的成形体。这里提到的平均粒度是指，在粒度直方图中，从最小粒子开始的累积粒子质量总和达到50％的总质量时的粒子的粒度，即，50％粒度。
<<绝缘涂层>>
覆盖软磁性颗粒表面的绝缘涂层可以抑制软磁性颗粒之间的接触并且可以降低成形体的相对透磁率。另外，绝缘涂层的存在可以抑制软磁性颗粒之间涡流的流动，因而可以降低压粉铁心的涡流损耗。
对绝缘涂层不作具体限制，只要它具有良好的绝缘特性即可。例如，可以合适地使用磷酸盐、钛酸盐、硅酸盐和氧化镁。特别是，由磷酸盐构成的绝缘涂层具有良好的变形性。因此，即便在通过对软磁性颗粒进行压缩成型以制备压粉铁心时软磁性颗粒发生变形，绝缘涂层仍可以顺从该变形。另外，磷酸盐膜对铁基软磁性颗粒具有高附着性，因而不容易从软磁性颗粒的表面脱落。磷酸盐的实例包括金属磷酸盐化合物，如磷酸铁、磷酸锰、磷酸锌和磷酸钙。
其他绝缘涂层的实例为有机硅膜。有机硅膜可以直接形成在软磁性颗粒的外周，或者可以在由磷酸盐等所构成的内绝缘涂层上形成为外绝缘涂层。特别是，有机硅膜适宜由经水解/缩聚反应而固化的有机硅构成。通常，可以使用由Sim(OR)n(m和n均为自然数)所表示的化合物。OR代表水解基团。水解基团的实例包括烷氧基、乙酰氧基、卤基、异氰酸酯基和羟基。烷氧基的实例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、仲丁氧基和叔丁氧基。
由于通过树脂材料的水解/缩聚而形成的有机硅膜具有高的变形性，因此在对软磁性材料进行加压时不容易造成断裂和龟裂，并且有机硅膜几乎不会从绝缘涂层的表面脱落。此外，由于有机硅膜具有高的耐热性，因此即便在对软磁材料压缩成型后所进行的热处理的温度较高，仍可以维持良好的绝缘性能。另外，当在软磁性颗粒的表面上形成由磷酸盐等构成的内绝缘涂层时，有机硅膜也保护内绝缘涂层免受热等影响。
这种有机硅膜可以通过将软磁性颗粒或具有磷酸盐膜的软磁性颗粒与树脂材料在80℃至160℃的加热气氛下混合而形成。这种混合提供了其中树脂材料被覆每个软磁性颗粒的表面这样的状态。混合气氛中所含的水分子、或者水合水(如果磷酸盐膜含有水合水)引起树脂材料的水解/缩聚，因而形成有机硅膜。
绝缘涂层的厚度优选为大于或等于10nm且小于或等于1μm。当绝缘涂层的厚度为大于或等于10nm时，可以抑制软磁性颗粒之间的接触，并且可以有效地抑制因涡流所致的能量损耗。当绝缘涂层的厚度为小于或等于1μm时，可以防止绝缘涂层在复合磁性颗粒中的比率过度增加。因而，可以防止复合磁性颗粒的磁通量密度显著下降。
<<压缩成型>>
通常，通过将上述具有绝缘涂层的软磁性颗粒加入到具有所需形状的模具中并且随后通过在压力下压缩成型，从而将所述软磁性颗粒形成为成形体。该压力可以适当地选择。例如，如果制备用于配备有电磁阀、电机或电源电路的电子设备的压粉铁心，该压力优选为约600MPa至1400MPa(并且更优选为800MPa至1000MPa)。
<<热处理>>
使成形体进行热处理步骤。在热处理步骤中，去除了在压缩成型过程中引入到软磁性颗粒内的扭曲和错位，并且通过绝缘涂层增加了软磁性颗粒之间的附着性。随着热处理温度增加，扭曲和错位的去除变得更充分。因此，热处理温度优选为300℃或更高，更优选为400℃或更高，并且特别优选为450℃或更高。考虑到绝缘涂层的耐热性，热处理温度的上限为约900℃。在这种热处理温度下，可以去除扭曲，并且还可以去除在压力下引入到软磁性颗粒内的诸如错位等晶格缺陷。这使得所获得的压粉铁心的畴壁的移动变得容易，并且降低了矫顽力Hc，这有助于磁滞损耗的减少。
{加工步骤}
在加工步骤中，如图2(A)中所示，进行加工以便用加工工具2(如磨轮)去除热处理成形体100的一部分，从而使热处理成形体100具有所需的形状。在这种加工中，用磨轮去除绝缘涂层120的一部分，因而形成加工面100F，其中所述绝缘涂层120形成在构成热处理成形体100的复合磁性颗粒100P中的软磁性颗粒110上。没有被绝缘涂层120覆盖的软磁性颗粒110在加工面100F处暴露。图2(B)至2(D)是图2(A)中用虚线包围的区域的放大视图。如果热处理成形体只用磨轮磨削，如图2(D)中所示，则面向加工面100F的彼此相邻的软磁性颗粒110可能因磨削过程中的塑性变形而经桥接部分110B彼此连接。因此，在加工时，在充当阳极的热处理成形体和充当阴极的第一对电极之间提供导电性流体的同时，通过供应电流以去除桥接部分110B。
<<去除步骤>>
据推测在加工步骤中可以去除桥接部分110B的原因如下。加工工具2与待加工的热处理成形体100接触。然而，从接触界面的微观观点看，在一些磨粒与热处理成形体100接触的同时，在热处理成形体100与其他磨粒或结合剂之间形成微小空间。也充当导电性流体7L的磨削液8L存在于所述空间中(图1)。因此，当从电源3将脉冲电流供应至热处理成形体100时，软磁性颗粒的构成元素(例如，Fe)在加工面处因电解而被洗脱。在加工工具2和热处理成形体100之间也发生放电。由于桥接部分110B极薄，因此桥接部分110B因电解和由放电引起的发热中的至少之一者而选择性地被去除。该去除步骤实现了这样的热处理成形体的加工面：如图2(B)所示，在所述加工面上，彼此相邻的软磁性颗粒110借助绝缘涂层120而彼此隔离。优选以约40V至200V的脉冲电压和约0.5A至20A的平均电流来供应脉冲电流。
{被覆步骤}
在去除步骤之后，优选进行形成绝缘层的被覆步骤，其中所述绝缘层含有因电解而洗脱的元素的氧化物和氢氧化物中的至少一者。该被覆步骤可以在供应电流的同时，在加工步骤之后通过仅改变加工工具2和热处理成形体100的相对位置以在二者间提供一定距离来连续地进行。在该被覆步骤中，不对热处理成形体100进行磨削，并且在加工面处的软磁性颗粒因电解而洗脱。从软磁性颗粒洗脱的元素被氧化或羟化，因而在加工面上形成了氧化物膜或氢氧化物膜。如图2(C)所示，所述氧化物膜或氢氧化物膜变成覆盖软磁性颗粒的加工面100F的绝缘层130，其中绝缘涂层120已经从所述软磁性颗粒的加工面100F去除。因此，在热处理成形体的表面上，可以防止软磁性颗粒110暴露。如上文所述，由于绝缘层130是在含有从软磁性颗粒洗脱的元素的氧化物或氢氧化物中至少一者的同时形成的，故绝缘层130通常由与覆盖软磁性颗粒110的绝缘涂层120不同的材料构成。
据信绝缘层130还在去除步骤期间形成。然而，在去除步骤中，形成的绝缘层130常常被加工工具去除。因而，被覆步骤优选在去除步骤后在加工工具2和热处理成形体100之间提供一定距离的情况下进行。在磨削或切削过程中，通常在该过程完成之前进行其中切削深度变为零的零切削(无火花磨削(spark-out))。在此刻，加工工具2基本上不与热处理成形体100接触，并且基本上不进行对热处理成形体的加工。因而，绝缘层130容易地形成，并且加工面可以确定地被绝缘层130覆盖。特别是，彼此不接触的加工工具2和热处理成形体100之间的距离优选为约0.000mm至0.3mm。通过保持该距离，可以洗脱软磁性颗粒110的构成元素并且可以恰当地形成绝缘层。通常，该距离的下限常常是约0.005mm。对该距离的这种限制在下文描述的其他实施方案中是共同的。另外在该被覆步骤中，在加工工具2和热处理成形体100之间发生放电。因此，即便桥接部分110B在去除步骤后仍保留，仍可以通过被覆步骤中的放电或电解而确定地去除桥接部分110B。
[压粉铁心]
本发明的压粉铁心通过上述步骤而制备。该压粉铁心是通过对具有绝缘涂层的软磁性颗粒进行压缩成型而获得的压粉铁心。所述压粉铁心包括在所述铁心的外周面的至少一部分上的加工面，所述加工面是通过用加工工具去除铁心的一部分而形成的。沿加工面彼此相邻的软磁性颗粒通过加工面上的绝缘涂层而彼此隔离。如上文所述，由于可以在去除步骤中去除桥接部分，故面向加工面100F的彼此相邻的软磁性颗粒110以如图2(B)或图2(C)中所示的独立方式彼此电绝缘。因此，当使用所述压粉铁心制备各种线圈部件时，可以减少涡流损耗。
[线圈部件]
上述压粉铁心可以用于配备有电磁阀或电源电路的电子设备的线圈部件。如图3中所示，线圈部件的实例是扼流圈，其包括环形铁心200和通过在环形铁心200的外周上缠绕绕线300w而形成的线圈300。环形铁心200由上述压粉铁心构成。因此，构成环形铁心200的软磁性颗粒充分地彼此绝缘，并且可以减少当线圈300被激发时所产生的涡流损耗。
[第二实施方案]
在第一实施方案中，已经描述了其中使用面向加工工具的第一对电极作为阴极的情况。这里，将参考图4描述其中去除了第一对电极并且直接使用加工工具作为阴极的压粉铁心的制备装置、以及用于制备压粉铁心的方法。在本实施方案中，与第一实施方案的主要差异在于使用加工工具作为阴极。因而，以下描述将集中于该差异。除非另外说明，其他装置构造与第一实施方案相同。
如图4所示，该实施方案的阴极线6与加工工具2连接。在该图中，阴极线6看起来与盘形磨轮的外周连接，但是实际上，其是经使用刷状电极等的磨轮的旋转轴而与磨轮电连接的。因为使用该实施方案的加工工具2作为阴极，因而其具有导电性。
在本实施方案中，设置导电性流体喷嘴7以便在加工工具2和热处理成形体100之间供应导电性流体7L。导电性流体7L降低了加工工具2和热处理成形体100之间的摩擦，并且还起到冷却热处理成形体100的磨削液的作用。
在该装置中，在阳极和阴极之间(即，在热处理成形体和加工工具)之间供应电流的同时，进行加工。在磨削期间，加工工具2和热处理成形体100彼此接触，并且如第一实施方案中那样，在接触界面处发生电解和放电。因此，据信，图2(D)中所示的桥接部分110B因电解和由放电所引起的发热而被去除。结果，沿加工面100F彼此相邻的软磁性颗粒可以通过绝缘涂层120而彼此隔离(图2(B))。
磨削后，在加工工具2和热处理成形体100之间生成了空间，使得它们彼此不接触。将导电性流体7L供应至该空间，同时供应电流。通过供应电流，在热处理成形体100的加工面上的软磁性颗粒被电解，并且在所述加工面上形成含有洗脱的软磁性颗粒的元素的绝缘层。结果，在加工面上形成绝缘层130，因而可以实现其中加工面上的软磁性颗粒被绝缘层覆盖这样的状态(图2(C))。
另外，在该实施方案中，不需要第一实施方案中所用的第一对电极5。导电性流体7L(磨削液)可以在加工工具2和热处理成形体100之间供应。
[第三实施方案]
在第一实施方案中，已经描述了其中使用面向加工工具的第一对电极作为阴极的情况。在第二实施方案中，已经描述了其中使用加工工具作为阴极的情况。将参考图5来描述其中使用面向热处理成形体的第二对电极作为阴极的压粉铁心的制备装置、以及用于制备压粉铁心的方法。在该实施方案中，与第一实施方案的主要差异在于使用第二对电极9作为阴极。因而，以下描述将集中于该差异。除非另外说明，其他装置构造与第一实施方案相同。
在本实施方案中，设置第二对电极9使其独立于加工工具2，并且固定该对电极9，从而在对电极9和热处理成形体100之间提供一定距离。用加工工具2来加工热处理成形体100，同时在充当阳极的热处理成形体100和充当阴极的对电极9之间供应电流并提供导电性流体7L。
第二对电极9由与第一实施方案的第一对电极相同的材料构成。根据充当阳极的热处理成形体100的形状来确定对电极9的形状，并且该形状优选为使得所述阳极和对电极之间具有均匀距离的形状。在该实施方案中，对电极9由块料构成。对电极9和阳极(热处理成形体100)之间的距离优选为约0.000mm至0.3mm。通常，该距离的下限常常是约0.005mm。对该距离的这种限制在下文描述的其他实施方案中是共同的。优选的是，通过设置改变对电极9和热处理成形体100的相对位置的移动机构(未示出)，该距离在去除步骤和被覆步骤期间保持恒定。
在该实施方案所用的装置中，加工工具和热处理成形体的朝向部分与第二对电极和热处理成形体的朝向部分不同。因此，电流不一定供应至加工工具2，或者可以如第一和第二实施方案中那样供应。在本实施方案中，电流不供应至加工工具2。然而，在该实施方案的这种情况下，为了在加工面上形成绝缘层，需要在磨削后使加工面和第二对电极9以一定距离彼此相对，并且需要在它们之间供应电流。
在该实施方案的这种情况下，由于电流不供应至加工工具2，因此在热处理成形体100的加工面上形成了使彼此相邻的软磁性颗粒连接的桥接部分。然而，可以通过磨削后相对移动第二对电极9和热处理成形体100，使得所述加工面隔着一定距离面向第二对电极9，并且在两者之间供应电流，从而借助放电和电解中的至少一者来去除桥接部分。另外，在面向对电极9的热处理成形体100的加工面上，可以形成含有从软磁性颗粒洗脱的元素的氧化物和氢氧化物中至少一者的绝缘层。结果，面向该加工面的软磁性颗粒可以彼此绝缘，并且可以防止所述软磁性颗粒暴露。
在该实施方案的这种情况下，当在热处理成形体100的除所述加工面之外的表面上存在绝缘涂层的受损部分时，可以在该受损部分上形成绝缘层以修复所述绝缘涂层。在热处理成形体100中，当对软磁性颗粒进行压缩成型或者从模具中拉出所得到的成形体时，绝缘涂层可能受损。软磁性颗粒从受损部分暴露。因此，通过使对电极9面向受损部分并且在热处理成形体和第二对电极之间供应脉冲电流，可以在受损部分上形成绝缘层。特别是，当在保持对电极9和热处理成形体100之间的距离并且改变它们的相对位置的同时供应电流时，可以在大面积的热处理成形体100的表面中容易地修复绝缘涂层。
在用于制备压粉铁心的上述方法中，可以抑制彼此相邻的软磁性颗粒之间的电连接。此外，可以在加工面上并且甚至在除加工面之外的表面上减少软磁性颗粒的暴露部分的面积，这提供了具有较低涡流损耗的线圈部件。
[第四实施方案]
现在将参考图6来描述用于制备本发明压粉铁心的方法，在所述方法中，第三实施方案中的第二对电极还起到导电性流体喷嘴的作用。该实施方案与第三实施方案之间的差异在于导电性流体喷嘴7还作为第二对电极9发挥作用。其他要点基本上与第三实施方案的那些要点相同。
在本实施方案中，在充当阳极的热处理成形体100和也充当第二对电极9(阴极)的导电性流体喷嘴7之间供应脉冲电流。这里，导电性流体喷嘴7需要由导电性材料构成。导电性流体喷嘴7优选具有其中该喷嘴的外周面为平面的扁平形状，使得导电性流体喷嘴7和热处理成形体100以更大的面积彼此面对。在图6中，以简化形式示出了喷嘴7。导电性流体7L的喷嘴出口被布置在导电性流体喷嘴7的左端上，并且进一步导电性流体7L的喷嘴出口被布置在面向热处理成形体100的表面上。
如第三实施方案中那样，也可以去除桥接部分，并且在本实施方案中也可以形成绝缘层。此外，通过使用导电性流体喷嘴7作为对电极9，不需要第二对电极，这可以简化装置构成。
[第五实施方案]
现在将参考图7来描述使用圆筒磨床实施本发明方法的实施方案。差异在于在第一实施方案中使用平面磨床，而在这个实施方案中使用圆筒磨床。以下描述将集中于该差异。
在这个实施方案中，第一对电极5充当阴极并且棒状热处理成形体100充当阳极。分别设置第一对电极5和热处理成形体100，使其隔着一定距离面向作为加工工具2的盘形磨轮。如第一实施方案的第一对电极5中那样，第一对电极5具有与圆筒状加工工具的外周面相对应的弧状弯曲凹面，并且经阴极线6与电源3的负极连接。热处理成形体100B具有被绝缘夹具11共轴支撑的一端，从而可使用夹具11的轴作为旋转轴而旋转。将磨轮的旋转轴和热处理成形体100B的旋转轴平行设置。在本图中，磨轮及热处理成形体100B的转动方向相同，但是该转动方向可以是相反的。通过以接触的方式使磨轮和热处理成形体100B旋转，在热处理成形体100B的中央部分处的热处理成形体100B的外周被磨削。热处理成形体100B具有被支撑部件(未示出)支撑的另一端，并且该支撑部件经阳极线4与电源3的正极连接。可以使用滑动触点(如电刷)来进行支撑部件和热处理成形体100B之间的电连接。在加工工具2和第一对电极5之间，从导电性流体喷嘴7供应导电性流体7L。在加工工具2和热处理成形体100B之间，从磨削液喷嘴8供应磨削液8L。
在具有这种构造的装置中，当电流在第一对电极5和热处理成形体100B之间供应时，构成热处理成形体100B的软磁性颗粒的构成元素可以通过电解而洗脱，或者软磁性颗粒的一部分可以通过放电而被去除。通过在完成磨削之前或在完成磨削之后恰当地保持加工工具2和热处理成形体100B之间的距离，同时在电极之间持续供应电流，因电解而洗脱的软磁性颗粒的构成元素被氧化或羟化从而在磨削面上形成绝缘层。这可以提供软磁性颗粒之间的绝缘。当绝缘层在除热处理成形体100B的磨削面之外的表面上形成时，可以通过在加工工具2和热处理成形体100B之间保持一定距离，同时沿轴方向相对移动加工工具2和热处理成形体100B，来容易地形成所述绝缘层。
[第六实施方案]
现在将参考图8来描述使用内圆磨床(internal grinder)实施本发明方法的实施方案。差异在于第一实施方案中使用平面磨床，而在本实施方案中使用内圆磨床。以下描述将集中于该差异。
在本实施方案中，使用带轴的圆棒状磨轮作为加工工具2，并且中空圆筒状热处理成形体100C待加工。将加工工具2和热处理成形体100C以竖直方向设置。它们各自独立地被可转动的支撑机构(未示出)所支撑。加工工具2的外径小于热处理成形体100C的内径。通过将加工工具2插入热处理成形体100C的内部并且随后将工具2的外周面压抵住热处理成形体100C的内周面，从而对热处理成形体100C进行磨削。在磨削期间，从导电性流体喷嘴7供应导电性流体7L至加工工具2和热处理成形体100C之间的接触面。在本实施方案中，导电性流体7L是磨削液。
在这个装置中，加工工具2经阴极线6与电源3的负极连接。热处理成形体100C经阳极线4与电源3的正极连接。即，在这个实施方案中，与第二实施方案中相同，加工工具2本身作为阴极发挥作用。
还在这个实施方案中，当在加工工具2和热处理成形体100C之间供应电流的同时进行磨削时，构成热处理成形体100C的软磁性颗粒的构成元素可以通过电解而洗脱，或者软磁性颗粒的一部分可以通过放电而被去除。通过在完成磨削之前或在完成磨削之后恰当地保持加工工具2和热处理成形体100C之间的距离，同时在电极之间持续供应电流，因电解而洗脱的软磁性颗粒的构成元素被氧化或羟化从而在磨削面上形成绝缘层。
[第七实施方案]
现在将参考图9来描述使用内圆磨床实施本发明方法的实施方案。该实施方案是第六实施方案的变型形式，并且与第六实施方案的差异在于：将第二对电极9设置在热处理成形体100C的外周以进行再次绝缘被覆步骤。以下描述将集中于该差异。
在这个实施方案中，阴极线6在中途分支。分支线6A如第六实施方案中那样与加工工具2连接，而分支线6B与以一定距离设置在热处理成形体100C外周的第二对电极9连接。在这个实施方案中，热处理成形体100C充当阳极、并且加工工具2和第二对电极9充当阴极。第二对电极9是由弧状片材构成的，其中所述弧状片材具有与热处理成形体100C的外周面相对应的弯曲凹面。
热处理成形体100C的外周面不是待磨削的表面。然而，当将热处理前的成形体从模具中拉出时，软磁性颗粒的绝缘涂层常常因与模具等的滑动接触而受损。因此，即便绝缘涂层的受损部分存在于热处理成形体100C的外周面上，在本实施方案的装置中通过供应电流，可以在受损部分上形成含有软磁性颗粒的构成元素的氧化物和氢氧化物中至少一者的层。结果，可以修复绝缘涂层。这可以提供软磁性颗粒间的充分绝缘。特别是，如果使用在高度方向(轴向)上具有与热处理成形体100C全长对应的尺寸的第二对电极9，可以通过转动热处理成形体100C而在成形体100C的整个外周面上修复绝缘涂层。显然，如第六实施方案中那样，在磨削期间去除了在热处理成形体100C的内周面上的桥接部分。另外，通过在完成磨削之前或在完成磨削之后保持加工工具2和热处理成形体100C的内周面之间的一定距离，同时持续供应电流，可以在磨削面上形成含有软磁性颗粒的构成元素的氧化物和氢氧化物中至少一者的层。
(实施例1)
作为实施例，使用第一实施方案的平面磨床在热处理成形体上进行平面磨削。作为对比例，在不供应脉冲电流的情况下在热处理成形体上进行平面磨削。通过薄膜XRD来分析磨削后的加工面，并且测量加工面的表面电阻。还对未经历磨削的热处理成形体测量表面电阻(电阻)。磨削条件如下。在完成磨削之前，在保持磨轮和热处理成形体之间的距离为0.01mm的同时，供应电流120秒。
平面磨削条件
切削深度：5μm，总加工量：0.5mm
磨轮
磨粒：材料：金刚石，粒度：#325
粘结料：铸铁
额外元素：Si 0.1质量％，P 0.1质量％
热处理成形体
软磁性颗粒：纯铁(平均粒度：200μm)
绝缘涂层：磷酸盐膜
电流供应条件
脉冲电压：100V
平均电流：5A
(XRD分析)
在薄膜XRD分析中，使用X′pert(Cu-Kα，镜面/平行束法，薄膜法/θ固定-2θ扫描)作为装置。图10示出该实施例的分析结果，并且图11示出对比例的分析结果。
将每幅图的上面一行中所示的测量图案的峰与其它行中所示的标准图案的峰进行比较，在本实施例中识别出α-Fe(软磁性颗粒的材料)、痕量的Fe3O4类似相和Fe2O3类似相，而在对比例中仅识别出α-Fe(软磁性颗粒的材料)。即，据推测，不同于对比例中的加工面，本实施例中的加工面包括在其上形成的绝缘层。在本实施例的峰当中，存在与Fe3O4和Fe2O3的峰完全不匹配的峰。认为这些峰是FeOOH和Fe5O3(OH)9，它们是铁的氢氧化物。另外，使用伽玛射线，通过穆斯堡尔谱法证实了氢氧化物的存在。
(表面电阻的测量)
使用由Dia Instruments株式会社制造的电阻率仪Loresta GP，通过四端子四探针法测量表面电阻。图12是示出了结果的图。
从该图显而易见的是，实施例中加工面的表面电阻基本上与其中未进行磨削的参照例中的表面电阻相等。因此，认为在本实施例中制备的压粉铁心中软磁性颗粒之间的绝缘性几乎与其中未进行磨削的参照例中的绝缘性相同。相反，对比例中加工面的表面电阻显著地降低至约小于参照例中表面电阻的1/5，这意味着软磁性颗粒之间的绝缘性不足。
(实施例2)
使用第一实施方案的装置按照与实施例1相同的方式制备3种压粉铁心。在实施例中，在供应脉冲电流的同时对热处理成形体进行磨削。在对比例中，在不供应脉冲电流的情况下对热处理成形体进行磨削。在参照例中，未进行磨削。将每个铁心形成为环状试验片，并且对所述试验片进行绕线以获得测量部件。对测量部件的磁性能进行测定。
压粉铁心的加工条件如下。在磨削后，在热处理成形体和磨轮之间的距离为0.005mm的情况下供应电流30秒。
平面磨削条件
切削深度：10μm，总加工量：1.0mm
磨轮
磨粒：材料：cBN，粒度：#200
粘结料：铸铁
额外元素：Al 0.1质量％，B 0.1质量％
热处理成形体
软磁性颗粒：纯铁(平均粒度：200μm)
绝缘涂层：磷酸盐膜(内绝缘膜)+有机硅膜(外绝缘膜)
电流供应条件
脉冲电压：200V
平均电流：10A
使用AC-BH曲线描绘仪(由METRON株式会社制造)，对测量部件的磁性能进行测定。在1kG(＝0.1T)激发磁通量密度Bm和10kHz测量频率f下测定铁耗W1/10k。利用以下三个公式，通过最小二乘法来拟合铁耗的频率曲线以计算在所述激发磁通量密度Bm下的磁滞损耗系数Kh(mWs/kg)和涡流损耗系数Ke(mWs2/kg)。表I示出结果。表I中的值是假定参照例中的值为100％时的相对评价值。低值意味低损耗，这是优选的。
(铁耗)＝(磁滞损耗)+(涡流损耗)
(磁滞损耗)＝(磁滞损耗系数)×(频率)
(涡流损耗)＝(涡流损耗系数)×(频率)2
[表I]
从表I的结果显而易见的是，与对比例相比，本实施例中的铁耗、尤其是涡流损耗显著降低。即，可以认为充分确保了软磁性颗粒之间的绝缘性。
(实施例3)
作为实施例，使用第五实施方案的圆筒磨床对圆柱状热处理成形体的外周进行磨削。作为对比例，在不供应脉冲电流的情况下，在相同条件下对同一种热处理成形体进行磨削。测量磨削后加工面的表面电阻，并且在加工面的深度方向上进行ESCA(化学分析用电子能谱法)。使用与实施例1中相同的装置，并通过相同的方法测量表面电阻。还对未经历磨削的热处理成形体(参照例)测量表面电阻。在ESCA中，使用由ULVAC-PHI，Inc.制造的Quantum2000，从加工面直至500nm深度的范围内分析元素浓度。磨削条件如下。在完成磨削之后，保持磨轮和热处理成形体之间的距离为0.000mm(即，保持零切削状态)，同时供应电流60秒。
外周磨削条件
横进给率：10mm/分钟
加工量：1.0mm(直径2.0mm，加工后外径：)
磨轮
磨粒：材料：cBN，粒度：#120
粘结料：青铜
额外元素：无
热处理成形体
尺寸及形状：的圆棒
软磁性颗粒：纯铁(平均粒度：120μm)
绝缘涂层：磷酸盐膜
电流供应条件
脉冲电压：90V
平均电流：6A
结果，在作为未加工的热处理成形体的参照例中，表面电阻平均为750μΩm，而实施例中表面电阻平均为7000μΩm。对比例中的表面电阻平均为120μΩm。从所述结果显而易见的是，实施例中的表面电阻高于作为未加工的热处理成形体的参照例中的表面电阻。相反，对比例中的表面电阻小于参照例中表面电阻的1/5。据推测，构成成形体的复合磁性颗粒的绝缘涂层受损。
图13示出了实施例中ESCA的测量结果。从该图显而易见的是，从加工面沿深度方向在约200nm、特别是在约100nm的范围内检测到氧。证实了存在作为软磁性颗粒材料的铁及其氧化物。从Fe峰的能量状态(未示出)还可认为Fe以氧化物或氢氧化物的形式存在。据认为该图中发现的碳是测量期间的不可避免的杂质。另一方面，虽然未示出对比例的图，但是未检测到除铁和不可避免的杂质之外的元素的峰。因此，可认为在比较例中在加工面上未形成由氧化物或氢氧化物构成的膜。
(实施例4)
作为实施例，使用第七实施方案的内圆磨床对圆筒状热处理成形体(工件)的内表面进行磨削。作为对比例，在不供应脉冲电流的情况下，在相同条件下对同一种热处理成形体进行磨削。测量工件外周面的表面电阻和铁耗。热处理成形体的外周面未被磨削，但是在将热处理之前的成形体从模具中拉出时，覆盖软磁性颗粒的绝缘涂层受损。因此，进行再次绝缘被覆步骤，以通过在第二对电极面向热处理成形体外周的同时供应电流而形成由氧化物和氢氧化物中至少一者构成的层。使用与实施例1相同的装置，并通过相同的方法测量表面电阻。还对再次绝缘被覆步骤之前的热处理成形体的外周面测量表面电阻。通过与实施例2中相同的方法测量铁耗。磨削条件如下。在完成磨削之后，保持磨轮与热处理成形体之间以及第二对电极与热处理成形体之间的距离为0.001mm，同时供应电流180秒。
内圆磨削条件
横进给率：1mm/分钟
加工量：1.0mm(直径2.0mm，加工后内径：35mm)
磨轮
磨粒：材料：cBN，粒度：#400
粘结料：钢
额外元素：无
热处理成形体
尺寸及形状：内径33mm、并且高度60mm的中空圆筒
软磁性颗粒：纯铁(平均粒度：50μm)
绝缘涂层：钛酸盐膜
电流供应条件
脉冲电压：150V
平均电流：3A
结果，再次绝缘被覆步骤之前的热处理成形体的表面电阻平均为2100μΩm，而再次绝缘被覆步骤之后的热处理成形体的表面电阻平均为10000μΩm。从所述结果显而易见的是，通过进行再次绝缘被覆步骤，在其中绝缘涂层已脱落的部分上形成了含有软磁性颗粒构成元素的氧化物和氢氧化物中至少一者的绝缘层，因而表面电阻高于再次绝缘被覆步骤之前的热处理成形体的表面电阻。
表II示出铁耗的测量结果。从表II显而易见的是，与其中在不将电流供应至磨轮的情况下进行常规的内圆磨削并且也未设置第二对电极的对比例相比，实施例中的铁耗显著降低。特别是，涡流损耗显著降低。还发现实施例中的损耗与参照例中的损耗一样低，其中在所述参照例中未进行内圆磨削(再次绝缘被覆步骤)并且在施加润滑剂至外周面以防止因从模具拉出所致的擦伤之后进行压缩成型。
[表II]
(实施例5至14)
作为实施例，使用表III至VI中所示的各实施方案的加工装置对热处理成形体进行磨削或切削，并且随后在保持工具和工件之间的一定距离的同时供应电流。测量供电处理之后工件的加工面的表面电阻。使用与实施例1相同的装置，并通过相同的方法测量表面电阻。将结果表示为加工后的表面电阻与加工前的表面电阻(参照例)的比率。比率大于100％意味着与加工之前相比，表面电阻提高。该比率优选是20％或更大(为加工之前表面电阻的1/5或更大)并且更优选是100％或更大。下表中示出磨削(切削)之后工具与热处理成形体之间的距离和电流供应条件。在第六实施方案中，已经描述了采用柱状磨轮的内圆磨削。通过用各切削工具替换所述柱状磨轮来获得表V和VI中示出的实施例13和14中所用的加工装置。
[表III]
[表IV]
[表V]
[表VI]
从上述结果显而易见的是，实施例中的表面电阻高于作为未加工的热处理成形体的参照例中的表面电阻，或者实现了高于或等于加工前表面电阻1/5(20％)的表面电阻。特别是，当电流是4A或更大并且时间是60秒或更长时，表面电阻的比率容易地超过100％。
上述实施方案可以在不脱离本发明范围的情况下适当地变型，并且本发明的范围不受上述实施方案的限制。例如，除实施方案中所示的磨床之外，本发明还可以适用于多种磨床如无心磨床、仿形磨床、工具磨床、螺纹磨床、齿轮磨床、自由曲面磨床和夹具磨床。
工业实用性
本发明的压粉铁心可以适当地用作(例如)配备有电磁阀、电机或电源电路的电子设备用的压粉铁心。用于制备本发明压粉铁心的方法可以适当地用于制备相似的压粉铁心的领域中。
附图标记列表
1平台
1A绝缘板
2加工工具
3电源
4阳极线
5第一对电极
6阴极线
6A、6B分支线
7导电性流体喷嘴
7L导电性流体
8磨削液喷嘴
8L磨削液
9第二对电极
11绝缘夹具
100、100B、100C热处理成形体
100P复合磁性颗粒
100F加工面
110软磁性颗粒
120绝缘涂层
130绝缘层
110B桥接部分
200环状铁心
300线圈
300w绕线

Claims (13)

1.一种压粉铁心，其是通过对具有绝缘涂层的软磁性颗粒进行压缩成型而获得的，所述压粉铁心包括：
位于所述铁心的外周面的至少一部分上的加工面，所述加工面是通过用加工工具去除所述铁心的一部分而形成的，
其中沿所述加工面彼此相邻的软磁性颗粒通过所述加工面上的绝缘涂层而彼此隔离，
所述加工面包括含有所述软磁性颗粒的构成元素的氧化物和氢氧化物中至少一者的绝缘层，并且所述绝缘层是通过供应电流而形成的，
所述绝缘层由与覆盖软磁性颗粒的所述绝缘涂层不同的材料构成。
2.根据权利要求1所述的压粉铁心，其中所述加工面是通过这样的方法而形成的表面，该方法包括使用工件作为阳极来供应电流。
3.根据权利要求1或2所述的压粉铁心，其中含有所述软磁性颗粒的构成元素的氧化物和氢氧化物中至少一者的绝缘层形成在所述绝缘涂层已经脱落的部分中，该部分存在于所述压粉铁心的除所述加工面之外的外周面上，并且所述绝缘层是通过供应电流而形成的。
4.根据权利要求1或3所述的压粉铁心，其中所述绝缘层的表面的电阻值高于或等于加工之前的热处理成形体的表面的电阻值的1/5。
5.根据权利要求4所述的压粉铁心，其中所述绝缘层的表面的电阻值高于或等于加工之前的所述热处理成形体的表面的电阻值。
6.根据权利要求1、3至5中任一项所述的压粉铁心，其中所述绝缘层的表面的电阻值为150μΩm或更高。
7.一种线圈部件，包括：
根据权利要求1至6中任一项所述的压粉铁心；和
设置在所述压粉铁心的外周上的线圈。
8.一种制备压粉铁心的方法，包括：
制备步骤，其中，通过将具有绝缘涂层的软磁性颗粒压缩成型并且将所得到的成形体加热至预定温度而制备热处理成形体；以及
加工步骤，其中，在导电性流体存在于充当阳极的所述热处理成形体与用于加工所述热处理成形体的加工工具或者隔着一定距离面向所述加工工具的第一对电极之间的情况下供应电流，同时使用加工工具去除所述热处理成形体的一部分，其中所述加工工具或所述第一对电极充当阴极，
其中所述加工步骤包括去除步骤，即，去除使软磁性颗粒相互连接的桥接部分，所述软磁性颗粒沿所述热处理成形体的加工面彼此相邻，
还包括在加工步骤后的被覆步骤，其中，通过在所述加工工具和与所述加工工具相隔一定距离设置的所述热处理成形体之间提供导电性流体，同时供应电流，从而在所述加工面上形成含有所述软磁性颗粒的构成元素的氧化物和氢氧化物中至少一者的绝缘层，
还包括再次绝缘被覆步骤，其中，使第二对电极隔着一定距离面向其中所述绝缘涂层已经脱落的部分，所述部分存在于所述热处理成形体的除所述加工面之外的外周面上，并且在充当阳极的所述热处理成形体与充当阴极的所述第二对电极之间提供导电性流体，同时供应电流，使得含有所述软磁性颗粒的构成元素的氧化物和氢氧化物中至少一者的绝缘层在所述部分中形成，
所述电流为脉冲电流。
9.根据权利要求8所述的制备压粉铁心的方法，其中所述加工工具为磨轮、切削工具、抛光工具或劈切工具。
10.根据权利要求8所述的制备压粉铁心的方法，其中，在所述被覆步骤中，通过相对移动所述加工工具和所述热处理成形体，从而恒定地保持所述加工工具与所述热处理成形体之间的距离。
11.根据权利要求8所述的制备压粉铁心的方法，其中，在所述再次绝缘被覆步骤中，通过相对移动所述热处理成形体和所述第二对电极，从而恒定地保持所述热处理成形体与所述第二对电极之间的距离。
12.根据权利要求8或11所述的制备压粉铁心的方法，其中，在所述再次绝缘被覆步骤中，所述导电性流体从喷嘴供应并且所述喷嘴充当所述第二对电极。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的制备压粉铁心的方法，其中所述加工工具含有选自Al、Si、Ti、Mg、Ca、Cr、Zr、P和B中的至少一种元素。
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