CN103229259B - 压粉铁心、制造压粉铁心的方法以及线圈部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种方法，包括：使用模具对经过绝缘被覆的纯铁粉或主要含有铁的铁系合金粉末进行加压成形以获得压粉铁心的步骤；对所得到的压粉铁心进行热处理的步骤；以及使用砂轮对所述经过热处理的压粉铁心的至少一部分进行后机械加工的步骤。在所述后机械加工步骤中，磨削是以使所述压粉铁心和所述砂轮旋转的方式进行的，由此在所述压粉铁心的机械加工面上形成了各向同性机械加工痕迹。

Description

压粉铁心、制造压粉铁心的方法以及线圈部件
技术领域
本发明涉及压粉铁心、制造压粉铁心的方法以及线圈部件。本发明尤其涉及以下述方式获得的压粉铁心，该方式为使用模具对由绝缘体被覆的纯铁粉或主要含有铁的铁系合金粉末进行加压成形、然后进行后机械加工；制造该压粉铁心的方法；以及线圈部件。
背景技术
近年来，作为电磁电动机、柴油发动机的燃料喷射阀、汽油发动机的点火线圈、电动汽车的高压反应器或扼流线圈的铁心，已提出通过对纯铁粉或主要含有铁的铁系合金粉末（下文均称为“金属粉末”）进行加压成形而形成的各种压粉铁心，这是由于该压粉铁心与传统的电工钢板相比具有更加优异的高频特性，并且与铁氧体磁芯相比具有相对较高的磁通密度。
例如，专利文献1公开了一种以下述方式制造压粉铁心的方法，所述方式为：通过对含有第一颗粒和第二颗粒的颗粒混合物进行加压成形而获得成形体、然后在500℃至900℃的温度下对该成形体进行热处理，所述第一颗粒包含主要含有铁的第一金属颗粒和形成于该第一金属颗粒上的第一绝缘覆膜，并且该第一颗粒的饱和磁通密度为1.5T以上，所述第二颗粒包含含有诸如Al或Ni等元素的第二金属颗粒和形成于该第二金属颗粒上的第二绝缘覆膜。
在专利文献1公开的制造方法中，通过模具的加压成形赋予了压粉铁心所需的形状。在需要复杂的形状或高尺寸精度的情况下，仅通过加压成形难以形成所需形状，因此需要后机械加工。
因此，已提出对通过加压成形而形成的压粉铁心进行后机械加工，以赋予该压粉铁心所需的形状或期望的精度。
专利文献2公开了一种对由软磁性材料制成的压粉铁心进行机械加工的方法。该文献描述了用这样一种工具对该压粉铁心进行切削，在所述工具中，在垂直于前刀面（rake face）的横截面中切削刃线的曲率半径为1μm以下，并且刀面角（rake angle）α满足关系-10°≤α≤0°。
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.2005-303006
专利文献2：日本未审查专利申请公开No.2005-238357
发明内容
技术问题
根据专利文献2公开的机械加工方法，通过对加压成形后的压粉铁心进行后机械加工，能够赋予该压粉铁心复杂的形状。后机械加工为使用刀片（车刀）进行的切削，由于切削刃的快速磨损，因此存在工具寿命短的问题。从抑制破碎的角度考虑，有时将这些用于切削的材料限制为具有超过7.5g/cm3的高密度的材料。因此，从切削刃的频繁更换所导致的制造成本增加、以及对于密度小于7.5g/cm3的产品的适用性的角度考虑，难以适用于量产的产品，从而在广泛应用方面存在问题。
鉴于上述情况而进行了本发明，本发明旨在提供能够降低量产成本的压粉铁心、制造该压粉铁心的方法以及线圈部件。
解决问题的手段
（1）一种制造根据本发明的压粉铁心的方法（下文也简称为“制造方法”），其特征在于，所述制造方法包括使用模具对经过绝缘被覆的纯铁粉或主要含有铁的铁系合金粉末进行加压成形以获得压粉铁心的步骤，对所得到的压粉铁心进行热处理的步骤，以及使用砂轮对所述经过热处理的压粉铁心的至少一部分进行后机械加工的步骤。在所述后机械加工步骤中，磨削是以使所述压粉铁心和所述砂轮旋转的方式进行的，由此在所述压粉铁心的机械加工面上形成了各向同性机械加工痕迹。
在根据本发明的制造方法中，通过使用砂轮磨削而不是使用常规的刀片切削从而对压粉铁心进行后机械加工；因此，可以延长工具的寿命，并因而能够显著降低压粉铁心的量产成本。由于磨削是通过使作为工件的压粉铁心和砂轮共同旋转的方式进行的，因此，通过磨削可以在机械加工面（磨削面）上留下各向同性机械加工痕迹（工具痕），例如轴对称的、同轴的或放射状的痕迹。也就是说，与通过传统的表面磨削（其中旋转的磨石曲面压在工件上）所形成的单向性机械加工痕迹（各向异性机械加工痕迹）不同，能够形成各向同性机械加工痕迹；因此，在压粉铁心的机械加工面上没有产生磁各向异性。结果能够提高产品的磁特性。
（2）在第（1）项所述的制造方法中，所述模具可包括彼此相对的第一模具和第二模具，所述第一模具和所述第二模具中的至少一者可呈现出具有凸面部分和/或凹面部分的阶梯式形状、或者多个阶梯式部分相分离的形状，并且所述通过加压成形而获得的压粉铁心的密度可为7.0g/cm3至7.6g/cm3。在这种情况下，所述压粉铁心的密度比传统的压粉铁心（密度约为7.7cm3）低，因而能够提高加压成形时的量产性。由于所述压粉铁心具有7.0g/cm3至7.6g/cm3的低密度，因此该压粉铁心的强度低，并因而存在通常难以对该压粉铁心进行机械加工的问题。如果通过传统技术来磨削压粉铁心，则机械加工面会开裂，或者刃部会破碎；因此无法获得品质充分的产品。低密度压粉铁心内部留有大量的微孔，因此使得切削工具一直处于间歇性切削状态，从而导致工具寿命显著降低。这导致了成本的增加，因而不实用。然而，本发明中，由于磨削是通过压粉铁心和砂轮共同旋转的方式进行的，机械加工面不会开裂、破碎或损坏，因此可以得到高质量的产品。此外，能够延长工具的寿命，并因而能够显著降低压粉铁心的量产成本。因此，根据本发明的制造方法对这样的压粉铁心是有效的，该压粉铁心具有7.0g/cm3至7.5g/cm3的低密度和阶梯式形状，并且由于这种复杂的形状而需要后机械加工。
（3）在第（1）项或第（2）项所述的制造方法中，所述压粉铁心的旋转速度范围可为150rpm至1,500rpm，并且所述砂轮可以720米/分钟以上且不大于其最大容许圆周速度的圆周速度进行旋转。
（4）在第（1）项至第（3）项所述的制造方法中，所述砂轮可包含中位直径为25μm至88μm、且由金刚石或立方氮化硼制成的磨粒。
（5）在第（1）项至第（4）项所述的制造方法中，所述砂轮可具有有助于机械加工的磨削表面，该磨削表面具有至少一个延伸至所述砂轮的外缘的沟槽部分，并且所述沟槽部分的宽度范围为所述砂轮的有效最外圆周的0.05%至1.00%。在这种情况下，通过形成沟槽部分，磨削过程中产生的磨削屑能够容易地排出到外部，而且也能防止压粉铁心的机械加工面由于磨削屑而破碎或损坏。还能够防止由于磨石堵塞磨削面而引起的磨削功能的降低。
（6）第（1）项至第（5）项所述的制造方法还包括修整所述砂轮的步骤。用于修整的修整器的主要组分为选自由白色氧化铝、绿色碳化硅、金刚石和立方氮化硼所构成的组中的至少一种。所述修整器可具有18μm至105μm的中位直径。
（7）在第（1）项至第（6）项所述的制造方法中，在所述后机械加工步骤中，可使用含有0.3质量%至1.5质量%的二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一者的水溶性磨削液。在这种情况下，对铁系压粉铁心进行机械加工后，在不进行（例如）上油等特别的防锈处理的情况下，也能够赋予该压粉铁心防锈效果。这使得步骤简化。
（8）在第（1）项至第（7）项所述的制造方法中，所述纯铁粉或所述主要含有铁的铁系合金粉末可具有60μm至250μm的中位直径。
（9）在第（1）项至第（8）项所述的制造方法中，可在6吨/cm2至13吨/cm2的接触压力下对所述纯铁粉或主要含有铁的铁系合金粉末进行加压成形。
（10）在第（1）项至第（9）项所述的制造方法中，在所述热处理步骤中，可在空气、氮气气氛或它们的混合气流中，在300℃至600℃的温度下对所述压粉铁心进行至少10分钟的热处理。
（11）第（1）项至第（10）项所述的制造方法还可包括除去在加压成形或后机械加工时在所述压粉铁心的表面上形成的毛刺的步骤。所述毛刺可使用由混有硬质磨粒的合成树脂制成的刷子除去，所述硬质磨粒由白色氧化铝或绿色碳化硅制成。
（12）第（1）项至第（11）项所述的制造方法还可包括在除去所述毛刺之后进行消磁使得剩磁为5mT以下的步骤。
（13）第（12）项所述的制造方法还可包括在消磁之后，在0.05MPa至0.40MPa的排出压力下用清洗液清洗所述压粉铁心的步骤，所述清洗液含有后机械加工中使用的所述水溶性磨削液。
（14）一种根据本发明的压粉铁心，其特征在于，所述压粉铁心是通过使用模具对经过绝缘被覆的纯铁粉或主要含有铁的铁系合金粉末进行加压成形而形成的。所述压粉铁心具有机械加工面，该机械加工面具有通过砂轮而在其至少一部分上形成的各向同性机械加工痕迹，所述压粉铁心呈现出具有凸面部分或凹面部分的阶梯式形状、或者多个阶梯式部分相分离的形状，所述压粉铁心的密度为7.0g/cm3至7.6g/cm3。
在根据本发明的压粉铁心中，所述机械加工面（磨削面）具有各向同性的机械加工痕迹（刀痕），例如轴对称的、同轴的或放射状的痕迹，因此在所述压粉铁心的机械加工面上不会产生磁各向异性。
结果能够提高产品的磁特性。
（15）在第（14）项所述的压粉铁心中，就机械加工误差而言，所述机械加工面的平面度和平行度的尺寸精度可为50μm以下。
（16）第（14）项或第（15）项所述的压粉铁心，其至少一部分可被覆有防锈层，所述防锈层含有二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一者，所述二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一者为在利用了砂轮的机械加工中使用的水溶性磨削液的组分。
（17）一种根据本发明的线圈组件，其特征在于，其通过将铜线卷绕在通过第（1）项至第（13）项所述的制造方法制造的压粉铁心上而制成。
发明的有益效果
根据本发明的压粉铁心、该压粉铁心的制造方法以及线圈部件，能够降低量产成本。
附图简要说明
图1为示出根据本发明的实施方案的制造方法的流程图。
图2(a)为示出根据本发明的实施方案的压粉铁心的透视图。
图2(b)为示出根据本发明的实施方案的压粉铁心的截面图。
图3为示出阶梯式模具的例子的截面图。
图4为示出可分离模具的例子的截面图。
图5(a)为示出根据本发明的制造方法中使用的磨石的截面图。
图5(b)为示出根据本发明的制造方法中使用的磨石的底视图。
图6为示出图5(a)和5(b)所示磨石的平面图。
图7(a)为示出压粉铁心的位置和磨石的位置之间的关系的图解。
图7(b)为示出压粉铁心的位置和磨石的位置之间的关系的图解。
图8为用于测量磁吸力的实验装置的图解。
图9为实验中使用的电枢的图解。
图10为示出实验结果的图表。
图11为示出根据实施例1的压粉铁心的机械加工面的图解。
图12为示出根据实施例2的压粉铁心的机械加工面的图解。
图13为示出根据比较例1的压粉铁心的机械加工面的图解。
具体实施方式
以下将参照附图对根据本发明的压粉铁心、该压粉铁心的制造方法以及线圈部件的实施方案进行详细说明。
图1为示出根据本发明的实施方案的制造方法的流程图。按照该流程图对根据本发明的制造压粉铁心的方法进行以下说明。
[加压成形]
在根据本发明的制造方法中，在步骤S1中使用模具对原料的金属粉末进行加压成形。在此步骤中，从提高成形性的角度考虑，可以混入适量的润滑剂。
在本发明中，对所述原料的金属粉末没有特别的限定，可以适宜的使用传统上用于制造压粉铁心的原料的金属粉末。例如，可以使用纯铁粉或铁系合金粉末，所述铁系合金粉末含有铁为基材并向其中添加了镍或钴。具体而言，可使用Fe、Fe-Si、Fe-Co、Fe-Ni、Fe-Ni-Co或Fe-Si-B等。
在本发明中，对所述金属粉末的粒径没有特别的限定，可以使用中位直径或D50粒径（在通过筛选法确定的粒径的直方图中，较小颗粒的质量总和占总质量的50%的颗粒的粒径）为60μm至250μm的金属粉末。小于60μm的颗粒的粉末流动性差，因此存在成形性差的问题。相反，大于250μm的颗粒存在在这些颗粒中产生的涡流损耗过大的问题，并因此存在电磁转换效率显著低的问题。
金属颗粒被覆有绝缘膜（绝缘体）。所述绝缘膜作用为金属颗粒之间的绝缘层。通过用绝缘膜被覆金属颗粒，能够提高压粉铁心的电阻率ρ。这就控制了涡流在金属颗粒间的流动，使得由涡流导致的铁耗降低。
通过用（例如）磷酸盐对金属颗粒进行被覆，能够形成绝缘膜，该绝缘膜优选含有氧化物。当绝缘膜含有氧化物时，可以选用下述材料来形成该绝缘膜：含有磷和铁的磷酸铁、磷酸锰、磷酸锌、磷酸钙、磷酸铝或氧化物绝缘体（如氧化硅、氧化钛、氧化铝或氧化锰等）。所述绝缘膜可具有单层结构或多层结构。
对各绝缘膜的厚度没有特别的限定，通常约为10nm至100nm。当厚度小于10nm时，绝缘膜容易被破坏，而且金属颗粒会高频度地直接相互接触。当厚度大于100nm时，导致磁导率降低。
将被覆有绝缘体的金属粉末供应到模具中，用（例如）6吨/cm2至13吨/cm2的接触压力进行加压成形。当接触压力低于6吨/cm2时，压粉铁心的成形密度极低，因此存在无法实现所需强度的问题。相反，当接触压力高于13吨/cm2时，施加到压力机或模具的负荷大，因此存在制造成本增加的问题。在此步骤中，模具或粉末不需要加热（冷压），然而从提高适当混合的润滑剂的润滑性的角度考虑，可以将模具或粉末加热到50℃至150℃（温压）。
如图2(a)和2(b)所示，通过加压成形而获得的压粉铁心1不具有类似于简单的长方体或短圆柱这样的简单形状，而是具有复杂形状，并且为具有中心通孔2和形成于其表面的环状凹槽3的短圆柱。压粉铁心1是通过一对彼此相对的模具（第一模具和第二模具）制备的。如图3所示，所述模具的至少一者具有包含与凹槽3相对应的凸部的阶梯式形状（如图3所示），或由与凹槽3相对应的多个（三个）相分离的部分组成（如图4所示）。具体而言，图3所示的阶梯式模具由上冲头（第一模具）30和下冲头（第二模具）31组成。上冲头30和下冲头31都是轴对称的并且是整块的。
下冲头31包含与压粉铁心1的凹槽3相对应的凸部32。图4所示的分离型模具由上冲头（第一模具）40和下冲头（第二模具）41组成。上冲头40是轴对称的并且是整块的。下冲头41由三个轴对称的分离模具41a、41b和41c组成。这三个分离模具41a、41b和41c是轴对称的。下冲头41的分离模具41b包含与压粉铁心1的凹槽3相对应的凸部42。对于图4所示的分离型模具，如同将分离模具41a和分离模具41b组合为一体的模式，分离部分的数目可以是（例如）2。
图2(a)所示的压粉铁心1的尺寸根据用途而有所不同。例如，压粉铁心1的直径为20mm，高度为12mm。
压粉铁心1的密度（生坯密度）比传统产品的密度低。其密度通常为7.0g/cm3至7.6g/cm3，优选为7.2g/cm3至7.5g/cm3，更优选为7.25g/cm3至7.45g/cm3。调整接触压力等使其密度在上述范围内。当生坯密度范围为7.0g/cm3至7.6g/cm3时，与使用磨削作为后机械加工相结合，能够显著提高压粉铁心的量产性，并且能够实现（例如）300件/hr以上、600件/hr以上或900件/hr以上的高生产量。
[热处理]
通过步骤S1中的加压成形而形成的压粉铁心1接下来在步骤S2中进行热处理。在热处理中，在用于加压成形的润滑油的脱脂过程中或在加压成形的过程中产生的残余应力被消除，并且能够预期提高材料强度的效果。热处理是以这样的方式进行的：在空气或氮气气氛中，在300℃至600℃的温度下将压粉铁心1煅烧至少十分钟。当煅烧温度低于300℃时，在加压成形前混入金属粉末中的润滑剂可能会残留在压粉铁心中，并因此可能会降低压粉铁心的强度。相反，当煅烧温度高于600℃时，被覆金属粉末的绝缘膜热分解，因此可能会导致介质击穿。煅烧温度范围优选为400℃至550℃。煅烧时间优选约为20分钟至60分钟。
[后机械加工]
在步骤S2中经过热处理的压粉铁心1接下来在步骤S3中进行后机械加工。在此实施方案中，使用图5(a)至6所示的砂轮10进行后机械加工。所述砂轮10为杯状，具有在其表面上形成的凹槽11，并且包含磨石部分13，所述磨石部分13位于具有凹槽11的表面的周缘部12。所述磨石部分13包含磨粒和粘结磨粒的粘结剂。从高强度以及磨石的形态难以破坏的角度考虑，所用的磨粒优选为（例如）金刚石颗粒或立方氮化硼（cBN）颗粒。所使用的磨粒可以是通过将细金刚石颗粒、细cBN颗粒、少量WA（白色氧化铝）和/或少量GC（绿色碳化硅）添加到金刚石颗粒或立方氮化硼（cBN）颗粒中以期望获得粘结剂的增强效果而制备的那些磨粒。
在本发明中，对包含于磨石部分13中的磨粒的大小没有特殊限制，所述磨粒的中位直径优选为25μm至88μm，更优选为30μm至62μm，进一步优选为44μm至53μm。磨石的磨粒尺寸可以以磨粒的粒度定义。磨粒尺寸#170-200对应于88μm的中位直径，磨粒尺寸#200-230对应于74μm的中位直径，磨粒尺寸#230-270对应于62μm的中位直径，磨粒尺寸#270-325对应于53μm的中位直径，磨粒尺寸#325-400对应于44μm的中位直径，磨粒尺寸#500对应于30μm至36μm的中位直径，并且磨粒尺寸#600对应于25μm至35μm的中位直径。因此，25μm至62μm的中位直径对应于磨粒尺寸#270-600。
当中位直径小于25μm时，磨石容易被阻塞，因此需要频繁地修整（修整器）。这对于量产是不实用的，因为需要通过减少用于修整的时间或进料速率来确保机械加工所需要的时间。相反，当中位直径大于88μm时，存在机械加工面的粗糙度大从而无法获得高质量的问题。
如图6所示，磨石部分13的磨削面13a具有延伸到该环状磨石部分13的外缘的沟槽部分14。在此实施方案中，沟槽部分14的数目为4，并且沟槽部分14在圆周上等间隔排列。沟槽部分14的形成使得磨削过程中产生的磨削屑易于排出到外部；因此，可以防止压粉铁心的机械加工面由于磨削屑而破碎或损坏。此外，可以防止磨石部分13的磨削面13a的磨削功能由于阻塞而减弱。可以考虑磨削功能或排出磨削屑的功能而对沟槽部分13的宽度进行选择，所述沟槽部分13的宽度范围可为（例如）砂轮10的磨石部分13的有效最外圆周的0.05%至1.00%。
例如，在宽度为3mm的沟槽部分形成于直径为305mm的砂轮中的情况下，沟槽部分占磨石部分13的有效最外圆周的约0.3%。
在本发明中，作为压粉铁心的后机械加工，使用了采用砂轮的磨削，而不是采用刀片的磨削。为了防止由在机械加工面中产生的磁各向异性而导致的磁性能降低，磨削是以作为工件的压粉铁心和砂轮共同旋转的方式进行的。
图7(a)和7(b)为示出磨削过程中的压粉铁心的位置和砂轮的位置之间的关系的图解。当压粉铁心为短圆柱状且砂轮为圆盘状时，取决于压粉铁心的机械加工面以及砂轮的磨削面的设置位置，这两者的关系有多种可能的模式。所述模式的例子包括用砂轮的平坦面磨削压粉铁心的平坦面的情况，对模具的端面进行表面磨削的情况（图7(a)），以及用砂轮的曲面磨削压粉铁心的平坦面的情况（图7(b)）。在每种情况下，磨削都是以压粉铁心和砂轮共同旋转的方式进行的。参考图7(a)，压粉铁心的旋转轴和砂轮的旋转轴相互平行。参考图7(b)，压粉铁心的旋转轴和砂轮的旋转轴相互垂直。在图7(a)所示的情况中，旋转的砂轮向下移动，与压粉铁心的磨削平坦面接触，并对其平坦面进行磨削。在图7(a)和7(b)中，用箭头表示的旋转方向仅为示例性的。例如，在图7(a)所示的情况下，压粉铁心的旋转轴和砂轮的旋转轴可以彼此相反。
由于磨削是以使作为工件的压粉铁心和砂轮共同旋转的方式进行的，因此在机械加工面（磨削面）上留下了各向同性机械加工痕迹（刀痕），例如轴对称的、同轴的或放射状的痕迹。也就是说，与通过传统的表面磨削（其中旋转磨石的曲面压在工件上）形成的单向性机械加工痕迹（各向异性机械加工痕迹）不同，可以形成各向同性机械加工痕迹；因此，在压粉铁心的机械加工面上没有产生磁各向异性。结果能够提高产品的磁特性。
当砂轮的直径充分大于压粉铁心时，几乎为直线的机械加工痕迹以各向同性的方式刻在压粉铁心的机械加工面上（参考下列图12）。当砂轮的直径不是大于压粉铁心很多时，圆弧形机械加工痕迹以各向同性的方式刻在压粉铁心的机械加工面上（参考下列图11）。只要机械加工痕迹是各向同性地刻上的，就可以接受这些情况中的任意情况。
对压粉铁心1的旋转速度没有特殊的限制，其范围可以是150rpm至1,500rpm。当旋转速度低于150rpm时，机械加工负荷增加，而且机械加工面破碎或开裂。相反，当旋转速度高时，机械加工负荷降低，其优点是延长了砂轮的寿命并提高了机械加工面的性状。当旋转速度高于1,500rpm时，会产生振动或颤动，因此可能会降低机械加工精度。
砂轮10的磨削面的速度根据其直径而有所不同，因此通过圆周速度来定义更加准确。在本发明中，对砂轮10的圆周速度没有特别的限制，可以为约720米/分钟至其最大容许圆周速度。当圆周速度低于720米/分钟时，磨削效率降低，而且存在机械加工时间长的问题。
作为机械加工面的尺寸精度，通常可以列举包括相对于参考面的机械加工面的尺寸、平面度、平行度、圆度、圆柱度以及表面粗糙度的几何精度。在此实施方案中，机械加工面的平面度和平行度优选为50μm以下，更优选为25μm以下，进一步优选为3μm以下。
在磨削时，向磨削面供应磨削液。所述磨削液为油性磨削液或乳液型磨削液。在此实施方案中，所用磨削液为水溶性的并包含防锈组分。磨削液的使用使得在铁系压粉铁心经过机械加工后不进行（例如）上油等防锈处理也能够赋予该压粉铁心防锈效果。这使得步骤简化。
所用的防锈组分可以是常用的无毒无副作用的水溶性防锈组分。例如，可以使用二乙醇胺和三乙醇胺。磨削液中含有的二乙醇胺和/或三乙醇胺的浓度通常约为0.3质量%至1.5质量%。磨削液可含有二乙醇胺和三乙醇胺中的一者或两者。市场上可以获得的未稀释的溶液中的二乙醇胺和三乙醇胺的含量约为15质量%至50质量%，因此，将此未稀释的溶液稀释30至50倍，得到所需浓度。
在使用含有二乙醇胺或三乙醇胺等防锈组分的水溶性磨削液、以及在下面的清洗步骤中用含有该磨削液的清洗液清洗压粉铁心的情况下，可以在压粉铁心的至少一部分上形成含有防锈组分的防锈层。所述防锈层使得压粉铁心的抗腐蚀性得到增强。
因为随着用于磨削的砂轮的连续使用，砂轮会阻塞，并且磨粒逐渐磨损或脱落，因此砂轮需要定期修整。作为用于这种修整的修整器的主要组分，通常使用与磨粒具有相同磨粒尺寸的白色氧化铝，或比磨粒更粗一个等级的白色氧化铝。本发明不局限于此，可以使用绿色碳化硅、金刚石和立方氮化硼等其它材料。修整器的主要组分可以是单一组分或者两种或多种物质的混合物。修整器的粒径不需要与磨粒的磨粒尺寸相同，可以使用比磨粒要细一个等级或粗一个等级的那些粒径。修整器的粒径范围可以为（例如）约18μm至105μm。当其粒径小于18μm时，无法达到充分的修整效果。相反，当其粒径大于105μm时，有助于机械加工的磨石的磨削表面可能会变粗糙。
修整的间隔（修整间隔）根据用于压粉铁心和磨粒的材料、或者磨削单个压粉铁心所需要的时间而有所不同。在前一次修整后，紧接着对约150或更多（例如300到500）个压粉铁心进行机械加工，之后可以进行小型的修整（临时修整）。在前一次修整后，紧接着对约900或更多（例如1500）个压粉铁心进行机械加工，之后可以进行大型的修整（正常修整）。
可以使用单个砂轮对单个或多个（例如两个）压粉铁心进行磨削。
[除毛刺]
在步骤S3中经过后机械加工的压粉铁心1接下来在步骤S4中进行除毛刺。压粉铁心的加压成形面具有对应于模具部件接头的毛刺（模具毛刺），并且其磨削面具有通过砂轮的滑动而导致的毛刺（机械加工毛刺）。在此实施方案中，所述毛刺是使用由混有硬质磨粒的合成树脂制成的刷子而除去的。所使用的硬质磨粒可以为（例如）白色氧化铝颗粒或绿色碳化硅颗粒。
[消磁]
在步骤S4中经过去毛刺的压粉铁心1接下来在步骤S5中进行消磁。消磁可以按照常规的方法进行。例如，可以通过对压粉铁心施加交流磁场来对其进行消磁。优选以使压粉铁心的剩磁为5mT以下的方式对其进行消磁。
[清洗]
在步骤S5中经过消磁的压粉铁心1接下来在步骤S6中进行清洗。通常可以使用清水进行清洗。在步骤S3的后机械加工（磨削）过程中使用含有防锈组分的水溶性磨削液的情况下，优选使用含有该水溶性磨削液的清洗液。在此情况下，防锈组分会残留在压粉铁心的表面上，因此不需要上油之类的特别防锈处理就能够赋予压粉铁心防锈的效果。清洗是以这样的方式进行的：在0.05MPa至0.40MPa、优选0.1MPa至0.40MPa、更加优选0.20MPa至0.30MPa的排出压力下，将清洗液施加到压粉铁心上。当排出压力低于0.05MPa时，通过机械加工或在除毛刺步骤中产生的碎屑或除毛刺屑无法被洗掉。相反，当排出压力高于0.40MPa时，需要对工件进行固定，因而步骤变得复杂。通常，在大约0.25MPa的排出压力下将清洗液施加到压粉铁心上。
将清洗后的压粉铁心在（例如）室温下干燥约30分钟。
[实施例和比较例]
下面对根据本发明的压粉铁心的实施例进行了描述。本发明并不局限于这些实施例。
[实施例1]
将用磷酸盐进行绝缘被覆处理的、中位直径为95μm的纯铁粉置于模具中，并在8吨/cm2的接触压力下使用具有凹面阶梯式模具形状的冲床进行加压成形，由此制得具有如图2(a)所示形状的压粉铁心。该压粉铁心的生坯密度为7.30g/cm3。
在空气气氛中，在500℃下对所得压粉铁心进行10分钟的热处理。
随后，使用具有图3所示形状的砂轮在下列条件下对具有凹槽的压粉铁心的表面（图2(a)中的上表面）进行磨削。
磨削条件
砂轮的磨粒：金刚石
磨粒的平均尺寸：44μm
砂轮的外径：60mm
砂轮的圆周速度：1,800m/分钟
磨石的狭缝宽度：有效最外圆周的0.3%
磨石修整器的磨粒：白色氧化铝
磨石修整器的平均粒径：44μm
压粉铁心的转速：250rpm
磨削方法：模具端面平面磨削（参考图7(a)）
磨削时间：五秒
磨削液：含有1.0质量%二乙醇胺的水溶性磨削液
在实施例1中，制备了三个压粉铁心。图11示出了其中一个压粉铁心的磨削面。
[实施例2]
将用磷酸盐进行绝缘被覆处理的、中位直径为85μm的纯铁粉置于模具中，并在12吨/cm2的接触压力下使用具有凹面多阶梯式的冲床进行加压成形，由此制得具有如图2(a)所示形状的压粉铁心。该压粉铁心的生坯密度为7.45g/cm3。
在氮气气氛中，在420℃下对所得压粉铁心进行60分钟的热处理。
随后，使用具有图5(a)和5(b)所示形状的砂轮在下列条件下对具有凹槽的压粉铁心的表面（图2(a)中的上表面）进行磨削。
磨削条件
砂轮的外径：305mm
砂轮的磨粒：cBN
磨粒的平均尺寸：53μm
砂轮的圆周速度：2,000m/分钟
磨石的狭缝宽度：有效最外圆周的0.3%
磨石修整器的磨粒：白色氧化铝
磨石修整器的平均粒径：53μm
压粉铁心的转速：450rpm
磨削方法：模具端面平面磨削（参考图7(a)）
磨削时间：五秒
磨削液：含有1.0质量%二乙醇胺的水溶性磨削液
在实施例2中，制备了两个压粉铁心。图12示出了其中一个压粉铁心的磨削面。
[比较例1]
按照与实施例1所述方式基本相同的方式制备压粉铁心，不同之处在于压粉铁心没有旋转。图13示出了在比较例1中制备的压粉铁心的磨削面。
关于磨削表面
如图13所示，在比较例1中，由于压粉铁心是以被固定而非旋转的状态进行磨削的，因此磨削面具有基本上沿一个方向延伸的各向异性机械加工痕迹。在实施例1或2中，如图11或12所示，机械加工痕迹分别以同轴状或放射状延伸，即出现轴对称的各向同性机械加工痕迹。在实施例1中，砂轮的直径不是低于各压粉铁心很多，因此，圆弧形机械加工痕迹各向同性地刻在压粉铁心的磨削面上。在实施例2中，砂轮的直径充分小于各压粉铁心，因此，几乎呈直线的机械加工痕迹各向同性地刻在压粉铁心的磨削面上。
磁吸力的测量
将所得到的各压粉铁心用上述刷子进行除毛刺（步骤S4）、消磁（步骤S5）、然后清洗（步骤S6）之后，使用图8所示的装置对其磨削面进行磁特性的评价。将所得到的压粉铁心1用作定子，将线圈25（线圈匝数为36）设置在凹槽中，并且使该线圈25与电源24相连接。将图9所示电枢20的芯棒21插入到压粉铁心1的通孔中，使得圆盘22的背面紧靠于压粉铁心1的磨削面。电枢20的圆盘22是由Fe-Si（磁性材料）制成的，其芯棒21是由不锈钢（非磁性材料）制成的。压粉铁心1的上升运动受到托板28的限制。
将测力传感器26置于电枢20的芯棒21的端面下方，以使其与该端面稍微间隔开。配置有测力传感器26的Z轴载物台27可上下移动。
由电源提供1A的电流。所述电流的供应使压粉铁心磁化，以在其磨削面上产生磁吸力。电枢20的圆盘22（由磁性材料制成）通过磁吸力而吸附在磨削面上。在这种状态下，使Z轴载物台27逐渐上升，并对施加到测力传感器26上的力进行测量。将电枢20的圆盘22与压粉铁心的磨削面分离时施加到测力传感器26上的最大力定义为磁吸力。从测力传感器26的上升开始起所经过的时间与磁吸力之间的关系基本上如图10所示。从测力传感器26接触到电枢20的芯棒21的端面的a点开始磁吸力的测量，测量值随着测力传感器26的上升而增大，在电枢20的芯棒21与压粉铁心分离的b点达到峰值，然后逐渐降低为零。
该实验对于每个压粉铁心进行三次，然后确定其平均值。由该平均值对压粉铁心进行评价。结果示于表1中。
[表1]
规格上所需要的磁吸力为3.0V。实施例1和2满足这个要求。但是，比较例1不能满足这个要求。这表明，磨削面的磁特性能够通过根据本发明的制造方法而得到提高，在根据本发明的制造方法中，磨削是通过使压粉铁心和砂轮共同旋转的方式进行的。
用于评价的指标“3V”是基于这样的事实：通过评价在实施例1描述相同条件下制得的环形试验片材而获得磁通密度和磁导率，作为对该磁通密度和磁导率进行计算的结果，优选得到3V以上的值。
[实施例3]
对实施例1中获得的压粉铁心用上述刷子进行除毛刺（步骤S4）、消磁（步骤S5）、然后用清洗液进行清洗（步骤S6），所述清洗液含有在磨削过程中使用的磨削液。
所得到的压粉铁心不经过（例如）上油等特别的防锈处理，在空气中放置一年也没有生锈，这是因为该压粉铁心的表面上残留有清洗液中所含的防锈组分。
[比较例2]
对实施例1中获得的压粉铁心用上述刷子进行除毛刺（步骤S4）、消磁（步骤S5）、然后用普通的清水进行清洗（步骤S6），所述清水不含在磨削过程中使用的磨削液。
将所得到的压粉铁心在空气中放置两天后，用肉眼就充分观察到该压粉铁心已经生锈，这是因为附着在压粉铁心表面的防锈组分被清水冲洗掉了。
[实施例4]
将用磷酸盐进行绝缘被覆处理的、中位直径为250μm的纯铁粉置于模具中，并在8吨/cm2的接触压力下使用具有凹面的多阶梯式的冲床进行加压成形，由此制得具有如图2(a)所示形状的压粉铁心。该压粉铁心的生坯密度为7.50g/cm3。
在空气气氛中，在300℃下对所得压粉铁心进行120分钟的热处理。
随后，使用具有图5(a)和5(b)所示形状的砂轮在下列条件下对具有凹槽的压粉铁心的表面（图2(a)中的上表面）进行磨削。
磨削条件
砂轮的外径：305mm
砂轮的磨粒：cBN
磨粒的平均尺寸：88μm
砂轮的圆周速度：1,500m/分钟
磨石修整器的磨粒：绿色碳化硅
磨石修整器的平均粒径：105μm
压粉铁心的转速：600rpm
磨削方法：模具端面平面磨削（参考图7(a)）
磨削时间：五秒
磨削液：含有0.3质量%二乙醇胺的水溶性磨削液
在实施例4中，制备了两个压粉铁心。图12示出了其中一个压粉铁心的磨削面。
在绿色碳化硅气氛中放置一年后，该压粉铁心没有生锈。
[实施例5]
将用磷酸盐进行绝缘被覆处理的、中位直径为100μm的纯铁粉置于模具中，并在8吨/cm2至9吨/cm2的接触压力下，以每小时600片的生产量使用具有凹面的三阶梯式的冲床进行加压成形，由此制得10,000个具有如图2(a)所示形状的压粉铁心。这些压粉铁心的生坯密度为7.35g/cm3至7.45g/cm3。
在空气气氛中，在450℃下对所得各压粉铁心进行30分钟的热处理。
随后，使用具有图5(a)和5(b)所示形状的砂轮在下列条件下对具有凹槽的压粉铁心的表面（图2(a)中的上表面）进行磨削。
磨削条件
砂轮的外径：305mm
砂轮的磨粒：cBN
磨粒的平均尺寸：53μm
砂轮的圆周速度：2,000m/分钟
磨石修整器的磨粒：白色氧化铝
磨石修整器的平均粒径：62μm
磨石的狭缝宽度：有效最外圆周的0.5%
压粉铁心的转速：550rpm
磨削方法：模具端面平面磨削（参考图7(a)）
磨削时间：二秒
磨削液：含有1质量%二乙醇胺的水溶性磨削液
图12示出了制得的压粉铁心的磨削面。
对所得到的压粉铁心进行机械加工精度的测量。长度精度的平均误差为1.0μm，并且尺寸偏差为5.0μm。平面度为1.1μm，并且尺寸偏差为0.3μm。
接下来，使用刷子对压粉铁心进行除毛刺（步骤S4），该刷子由混有绿色碳化硅制硬质磨粒的合成树脂（如尼龙）制成，通过对该压粉铁心施加交流磁场进行消磁（步骤S5），然后在0.05MPa的排出压力下用清洗液清洗所述压粉铁心（步骤S6），所述清洗液含有磨削过程中使用的磨削液。
所得压粉铁心的剩磁为5mT以下，并且不经过（例如）上油等特别的防锈处理而在空气中放置一年后也没有生锈，这是因为各压粉铁心的表面残留有清洗液中所含的防锈组分。
另外，随机对30个压粉铁心进行磁吸力测量，结果为3.1V至4.0V，满足特性。
[实施例6至12]
在下列表2和3所示的条件下制备压粉铁心，然后验证其磁吸力以及在空气气氛中放置一年后的防锈效果。
[表2]
[表3]
通过在根据本发明的制造方法制得的压粉铁心上卷绕（例如）铜线，该压粉铁心能够形成线圈部件。在这种情况下，绝缘性的绝缘体可以用于卷绕。
参考符号列表

Claims (17)

1.一种压粉铁心的制造方法，包括：
使用模具对经过绝缘被覆的纯铁粉或主要含有铁的铁系合金粉末进行加压成形以获得压粉铁心的步骤；
对所得到的压粉铁心进行热处理的步骤；以及
使用砂轮对所述经过热处理的压粉铁心的至少一部分进行后机械加工的步骤，
其中，所述后机械加工步骤是以使所述压粉铁心和所述砂轮旋转的方式进行磨削的步骤，
所述通过加压成形而获得的压粉铁心的密度为7.0g/cm3至7.6g/cm3。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述模具包括彼此相对的第一模具和第二模具，所述第一模具和所述第二模具中的至少一者呈现出具有凸面部分和/或凹面部分的阶梯式形状、或者多个阶梯式部分相分离的形状。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，所述压粉铁心的旋转速度范围为150rpm至1,500rpm，并且所述砂轮以720米/分钟以上且不大于所述砂轮的最大容许圆周速度的圆周速度进行旋转。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述砂轮包含中位直径为25μm至88μm、且由金刚石或立方氮化硼制成的磨粒。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述砂轮具有有助于机械加工的磨削表面，该磨削表面具有至少一个延伸至所述砂轮的外缘的沟槽部分，并且所述沟槽部分的宽度范围为所述砂轮的有效最外圆周的0.05％至1.00％。
6.根据权利要求1所述的制造方法，还包括修整所述砂轮的步骤，其中，用于修整的修整器的主要组分为选自由白色氧化铝、绿色碳化硅、金刚石和立方氮化硼所构成的组中的至少一种，并且所述修整器具有18μm至105μm的中位直径。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述后机械加工步骤中，使用了含有0.3质量％至1.5质量％的二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一者的水溶性磨削液。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述纯铁粉或主要含有铁的铁系合金粉末具有60μm至250μm的中位直径。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在6吨/cm2至13吨/cm2的接触压力下对所述纯铁粉或主要含有铁的铁系合金粉末进行加压成形。
10.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述热处理步骤中，在空气、氮气气氛或它们的混合气流中，在300℃至600℃的温度下对所述压粉铁心进行至少10分钟的热处理。
11.根据权利要求7所述的制造方法，还包括除去在加压成形或后机械加工时在所述压粉铁心的表面上形成的毛刺的步骤，其中，所述毛刺是使用由混有硬质磨粒的合成树脂制成的刷子而除去的，所述硬质磨粒由白色氧化铝或绿色碳化硅制成。
12.根据权利要求11所述的制造方法，还包括在除去所述毛刺之后进行消磁使得剩磁为5mT以下的步骤。
13.根据权利要求12所述的制造方法，还包括在消磁之后，在0.05MPa至0.40MPa的排出压力下用清洗液清洗所述压粉铁心的步骤，所述清洗液含有后机械加工中使用的所述水溶性磨削液。
14.一种压粉铁心，其通过使用模具对经过绝缘被覆的纯铁粉或主要含有铁的铁系合金粉末进行加压成形而形成，所述压粉铁心具有机械加工面，该机械加工面具有通过砂轮而在其至少一部分上形成的各向同性机械加工痕迹，所述压粉铁心呈现出具有凸面部分或凹面部分的阶梯式形状、或者多个阶梯式部分相分离的形状，所述压粉铁心的密度为7.0g/cm3至7.6g/cm3。
15.根据权利要求14所述的压粉铁心，其中，就机械加工误差而言，所述机械加工面的平面度和平行度的尺寸精度为50μm以下。
16.根据权利要求14或15所述的压粉铁心，其至少一部分被覆有防锈层，所述防锈层含有二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一者，所述二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一者为在利用了砂轮的机械加工中使用的水溶性磨削液的组分。
17.一种线圈部件，其通过将铜线卷绕在根据权利要求1至13中任意一项所述的制造方法制造的压粉铁心上而制成。
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