CN108140472B - 成形体、电磁部件以及成形体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

该压粉成形体在用作磁心时，其磁路断面的断面周长大于20mm，并且压粉成形体表面的至少一部分被平均厚度为0.5μm以上10.0μm以下的铁基氧化物膜覆盖。以所述压粉成形体的表面积与体积之比为表面积/体积，并且压粉成形体为100体积％，则铁基氧化物膜中的Fe3O4的含量满足(1)至(3)中的任一项：(1)当所述表面积/体积为0.40mm‑1以下时，Fe3O4的含量小于0.085体积％，(2)当表面积/体积大于0.40mm‑1小于或等于0.60mm‑1时，Fe3O4的含量为0.12体积％以下，(3)当表面积/体积大于0.60mm‑1时，Fe3O4的含量为0.15体积％以下。

Description

成形体、电磁部件以及成形体的制造方法
技术领域
本公开涉及成形体、电磁部件以及成形体的制造方法。本申请 要求于2015年11月10日向日本专利局提交的日本专利申请No. 2015-220076的优先权，其全部内容通过引用并入本文。日本未审查 专利申请公开No.2012-243912的内容通过引用并入本申请中。
背景技术
电磁部件等的磁心之一是将软磁性粉末压缩成预定形状的成形 体(例如专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2012-243912
发明内容
根据本公开的成形体包括被覆软磁性颗粒的集结，所述被覆软 磁性颗粒包括铁基颗粒和覆盖所述铁基颗粒的表面的绝缘覆层。当所 述成形体用于磁心时，磁路断面的断面周长大于20mm。所述成形体 的表面的至少一部分覆盖有平均厚度为0.5μm以上10.0μm以下的 铁基氧化物膜。以所述成形体的表面积与所述成形体的体积之比为表 面积/体积，则相对于100体积％的所述成形体，存在于所述铁基氧 化物膜中的Fe3O4的含量满足(1)至(3)中的任一项：
(1)当所述(表面积/体积)为0.40mm-1以下时，所述Fe3O4的含量小于0.085体积％；
(2)当所述(表面积/体积)大于0.40mm-1且小于或等于0.60 mm-1时，所述Fe3O4的含量为0.12体积％以下；
(3)当所述(表面积/体积)大于0.60mm-1时，所述Fe3O4的 含量为0.15体积％以下。
根据本公开的制造成形体的方法包括以下步骤：使包含被覆软 磁性粉末和润滑剂的原料粉末成形，以形成生坯，所述被覆软磁性粉 末包括铁基颗粒和覆盖所述铁基颗粒的表面的绝缘覆层；以及对所述 生坯进行热处理以形成成形体，其中当所述成形体用于磁心时，磁路 断面的断面周长大于20mm。所述润滑剂含有分解起始温度为170℃ 以上的成分，相对于100质量％的所述原料粉末，所述润滑剂的含量 为0.10质量％以上0.60质量％以下。所述热处理的条件包括：气氛 中的氧气浓度为0.01体积％以上5.0体积％以下，并且温度高于520 ℃且低于或等于700℃。
附图说明
图1是根据一个实施方案的成形体的示意性截面图。
图2是根据一个实施方案的电磁部件的实例的示意性透视图。
具体实施方式
专利文献1公开了使包含具有绝缘覆层的被覆铁粉和润滑剂的 原料粉末成形，在氮气气氛中对得到的生坯进行热处理，并对生坯与 模具组件的滑动接触面进行酸处理以提供低损耗成形体，该低损耗成 形体尤其具有低涡流损耗，因此其铁芯损耗(其为磁滞损耗和涡流损 耗之和)低。成形后的热处理有助于减少磁滞损耗。将被覆粉末用作 原料粉末并与润滑剂一起使用有助于降低涡流损耗。具体而言，如专 利文献1所述，通过酸处理(通过浸入浓盐酸中进行)切断了形成在 与模具的滑动接触面上的金属粉末颗粒之间的导电部分，从而进一步 降低涡流损耗和铁芯损耗，其中所述导电部分是通过从模具组件中取出时金属粉末颗粒的塑性变形而形成的。然而，由于除热处理之外还 需要酸处理，因此步骤数量较多；因此，需要提高生产率。如果在酸 处理之前进行掩蔽处理等，以便仅对成形体的特定部分进行酸处理而 不损坏良好的绝缘覆层，则步骤数量进一步增加。如果省略酸处理， 则难以充分降低涡流损耗，如下面的试验例所述。
当上述压缩后的热处理在空气气氛而不是氮气气氛中进行时 (以下也称为“空气处理的情况”)，与在氮气气氛中进行压缩后的 热处理并且热处理后不进行酸处理的情况(以下也称为“仅氮处理的 情况”)相比，能够降低涡流损耗，如下面的试验例所述。然而，空气处理的情况中的铁芯损耗高于氮气气氛中进行热处理并随后进行 酸处理的情况中的铁芯损耗(以下，将进行氮处理和酸处理这两者的 情况称为“氮处理+酸处理的情况”)。因此，在成形体的热处理后 未进行酸处理等时，成形体有利地具有较低的铁芯损耗，具体而言，其铁芯损耗低于仅氮气处理的情况，优选低于空气处理的情况，更优 选其铁芯损耗与氮处理+酸处理的情况相当，甚至更优选低于氮处理 +酸处理的情况。
根据本公开的成形体包括被覆软磁性颗粒的集结，所述被覆软 磁性颗粒包括铁基颗粒和覆盖铁基颗粒的表面的绝缘覆层。当所述成 形体用于磁心时，磁路断面的断面周长大于20mm。成形体表面的至 少一部分覆盖有平均厚度为0.5μm以上10.0μm以下的铁基氧化物 膜。以成形体的表面积与成形体的体积之比为表面积/体积，则相对 于100体积％的成形体，存在于铁基氧化物膜中的Fe3O4的含量满足 (1)至(3)中的任一项：
(1)当(表面积/体积)为0.40mm-1以下时，Fe3O4的含量小 于0.085体积％；
(2)当(表面积/体积)大于0.40mm-1且小于或等于0.60mm-1时，Fe3O4的含量为0.12体积％以下；
(3)当(表面积/体积)大于0.60mm-1时，Fe3O4的含量为0.15 体积％以下。
当成形体用于电磁部件的磁心时，成形体可以提供低损耗磁心， 该低损耗磁心的铁芯损耗低于仅氮处理的情况，优选其铁芯损耗低于 空气处理的情况，更优选其铁芯损耗与氮处理+酸处理的情况相当， 甚至更优选其铁芯损耗低于氮处理+酸处理的情况，原因如下所述。 可以通过(例如)以下步骤制造成形体：使原料粉末成形，所述原料 粉末主要由被覆粉末形成，该被覆粉末包括表面上具有绝缘覆层的铁 基颗粒；然后在特定条件下对所得生坯进行热处理(参见下文所述的 制造成形体的方法)。可以省略热处理之后的酸处理；因此，成形体 也具有良好的生产率。
(A)可以降低涡流损耗
成形体的磁路断面的断面周长大于20mm；因此，成形体的尺 寸使得易于形成与断面周长相应的相对较长的涡流回路。成形体由于 其尺寸而易于具有高涡流损耗；然而，在成形体中，铁基颗粒主要通 过绝缘覆层从而实现电绝缘。此外，形成成形体的表面的至少一部分、 尤其是形成与模具组件的滑动接触表面的至少一部分的铁基颗粒(在 从模具组件中除去时，铁基颗粒上倾向于形成导电部分)会由铁基氧 化物膜而彼此电绝缘，其中铁基氧化物膜的电绝缘性大于铁基颗粒的 电绝缘性。绝缘覆层和铁基氧化物膜增加了成形体的表面绝缘性。成 形体具有低含量的Fe3O4，Fe3O4相比于铁基颗粒具有足够高的电阻率，并且作为绝缘材料具有相对较低的电阻率。取决于表面积/体积， Fe3O4的含量满足特定范围。如试验例中所述，具有相同尺寸和密度 的成形体之间的比较表明，取决于制造条件，成形体基本上具有比空 气处理的情况更低的Fe3O4含量，优选具有比氮处理+酸处理的情况更低的Fe3O4含量。因此，成形体可以具有更低的涡流损耗。
(B)可以抑制磁滞损耗的增加，优选可以降低磁滞损耗
即使在成形体中的铁基氧化物膜中含有Fe3O4(Fe3O4为强铁磁 性材料并且矫顽力高于纯铁)的情况下，其含量也在特定的范围内并 倾向于比空气气氛的情况低。因此，由于Fe3O4的存在，成形体可以 抑制磁滞损耗的增加，并且可以具有与空气处理的情况相当或更低的 磁滞损耗。特别地，较小的(表面积/体积)使得成形体中Fe3O4的 含量较低。因此，由于在成形体表面上存在过量Fe3O4而导致磁滞损 耗增加的情况受到抑制。
根据一个实施方案的成形体具有40mm以上的断面周长和0.60 mm-1以下的(表面积/体积)。
取决于断面周长，尽管根据该实施方案的成形体的尺寸易于导 致较长的涡流回路，但是除了由于上述绝缘覆层和铁基氧化物膜所带 来的良好绝缘性，还由于存在特定量的Fe3O4，因此可形成低损耗磁 心。
根据一个实施方案的成形体的表面被铁基氧化物膜完全覆盖， 所述铁基氧化物膜在任一点处的厚度均为0.5μm以上10.0μm以下。
根据该实施方案的成形体仅具有较小的铁基氧化物膜厚度的变 化。铁基氧化物膜均匀地存在于成形体的表面上，并且很好地使形成 成形体的表面的铁基颗粒彼此绝缘。因此，根据该实施方案的成形体 具有更高的表面绝缘性，从而使得涡流损耗易于降低。此外，可以抑 制由于局部存在较厚的部分而导致的磁滞损耗的增加，从而得到具有 更低损耗的磁心。在该实施方案中，不需要用于仅在特定部分上形成 铁基氧化物膜的掩蔽处理等，因此具有更好的生产率。
根据一个实施方案的成形体的相对密度为90.0％以上99.0％以 下。
根据该实施方案的成形体具有高密度并且仅有少量孔隙。制造 过程中的生坯也具有高密度。在热处理过程中，不易于形成过量的铁 基氧化物膜。因此可以适当地含有Fe3O4。在该实施方案中，因为密 度不是非常高，因此在制造过程中不需要施加非常高的成形压力，从 而易于防止由于过大的成形压力而造成的损坏并提供了良好的绝缘 覆层。因此，根据该实施方案的成形体可以提供具有较低损耗的磁心。
根据本发明的电磁部件包括线圈和其上设置有线圈的磁心，其 中磁心的至少一部分包括上述成形体中的任何一个。
该电磁部件损耗较低，因为至少部分、优选整个磁心由所述成 形体形成。由于成形体具有良好的生产率，因此电磁部件也具有良好 的生产率。
根据本公开的制造成形体的方法包括如下所述的成形步骤和热 处理步骤。
(成形步骤)使包含被覆软磁性粉末和润滑剂的原料粉末成形， 以形成生坯，被覆软磁性粉末包括铁基颗粒和覆盖铁基颗粒的表面的 绝缘覆层。
(热处理步骤)对生坯进行热处理以形成成形体，其中当成形 体用于磁心时，磁路断面的断面周长大于20mm。
润滑剂含有分解起始温度为170℃以上的成分，相对于100质量 ％的原料粉末，润滑剂的含量为0.10质量％以上0.60质量％以下。
热处理的条件包括：气氛中的氧气浓度为0.01体积％以上5.0 体积％以下，并且温度高于520℃且低于或等于700℃。
根据制造成形体的方法，基于下述原因形成能够提供低损耗磁 心的成形体。此外，根据制造成形体的方法，可以在热处理后不进行 酸处理等后处理而制造低损耗成形体。
(A)可以降低涡流损耗
可以降低涡流损耗的原因如下：由于使用了被覆软磁性粉末， 因此形成了绝缘覆层介于铁基颗粒之间的成形体。由于使用了特定的 润滑剂，因此易于防止在成形期间由于被覆粉末颗粒相互摩擦导致的 绝缘覆层的损坏。由于热处理温度不过于高，因此可以抑制对绝缘覆 层的热损伤。由于在特定的低氧气氛和特定的温度下对生坯进行热处 理，因此包含在生坯的铁基颗粒中的Fe与气氛中的氧结合形成铁基 氧化物，从而产生至少一部分表面被铁基氧化物膜覆盖的成形体。铁 基氧化物膜在介于位于生坯中的绝缘覆层发生剥离并露出铁基颗粒 的部分中(通常为生坯与模具组间的滑动接触面的至少一部分)的铁基颗粒之间，从而使这些铁基颗粒彼此绝缘。由于在特定条件下进行 热处理，因此不会如上所述过度形成具有较低电阻率的Fe3O4，并且 其含量可在特定范围内(见前述成形体)。由于这些方面，形成了具 有良好绝缘性的成形体。
(B)可以抑制磁滞损耗的增加，优选可以降低磁滞损耗
其原因如下：由于低氧气氛中的氧气浓度处于特定的范围内， 因此不会过度形成强磁性材料Fe3O4。因此，Fe3O4的含量可以在如 上所述的特定范围内。由于热处理温度相对较高，因此在充分除去在 成形步骤中引入铁基颗粒中的应变的同时，可以防止对绝缘覆层的热 损坏。
[本发明实施方案的详述]
下面将详细描述实施方案。将依次描述根据实施方案的成形体、 电磁部件和制造成形体的方法。
[1.成形体]
参考图1和2描述根据一个实施方案的成形体10。图1是沿着 图2的切面直线(I)-(I)(与磁通量正交的平面)截取得到的截面图。 成形体10主要由软磁性粉末形成，并且通过使主要由软磁性粉末形 成的原料粉末成形为预定形状，然后进行热处理，从而制得成形体 10。将成形体10用于图2所示的电磁部件1中所包含的磁心3的至 少一部分以形成磁路。图2示出了成形体10(芯构件31m和32)组 合在一起形成环形闭合磁路的情况。成形体10可以具有各种形状(参 见下文所述的电磁部件部分)。
该实施方案的成形体10由被覆软磁性颗粒的集结形成，该被覆 软磁性颗粒包括铁基颗粒7和覆盖铁基颗粒7的表面的绝缘覆层8。 当将成形体10用于磁心3时，磁路断面S10(图1中的阴影区域)的 断面周长L相对较长。本实施方案的成形体10包含具有特定厚度的铁基氧化物膜13，该铁基氧化物膜13作为覆盖成形体10的表面的 至少一部分的覆层。铁基氧化物膜13中的特定成分(Fe3O4)的含量 在特定范围内。成形体10的尺寸使得断面周长L相对较长；然而， 因为成形体10包括绝缘覆层和铁基氧化物膜13并且具有低含量的 Fe3O4，因此可以形成低损耗磁心3。下面将更详细地描述成形体10。
[1.-1被覆软磁性颗粒]
[1.-1-1铁基颗粒]
包含在被覆软磁性颗粒9中的铁基颗粒7由主要含Fe的铁基材 料构成。铁基材料的实例包括纯铁(纯度为99质量％以上，余量为 不可避免的杂质)以及Fe含量超过50质量％的铁基合金。铁基合金 的实例包括Fe-Si-Al基合金、Fe-Si基合金和Fe-Al基合金。特别地， 由于以下原因纯铁是优选的：纯铁具有高磁导率和高磁通量密度。纯 铁具有良好的塑性变形性，使得成形体10的密度和强度易于提高。 由于其纯度高，因此可以降低磁滞损耗。
[1.-1-2绝缘覆层]
包含在被覆软磁性颗粒9中的绝缘覆层8介于铁基颗粒7之间 以增加绝缘性，这有助于降低涡流损耗。以下将描述绝缘覆层8的绝 缘材料的实例。绝缘覆层8可以具有包含不同绝缘材料的单层结构或 多层结构。
(1)含金属元素的化合物：例如，金属氧化物、金属氮化物和 金属碳化物，其含有选自例如Fe、Al、Ca、Mn、Zn、Mg、V、Cr、 Y、Ba、Sr和稀土元素(不包括Y)中的至少一种金属元素以及氧、 氮和碳中的至少一种或多种；以及锆化合物和铝化合物。
(2)含非金属元素的化合物：例如磷化合物和硅化合物。
(3)金属盐化合物：例如金属磷酸盐(典型地为磷酸铁、磷酸 锰、磷酸锌、磷酸钙等)、金属磷酸盐化合物、硅磷酸盐化合物和金 属钛酸盐化合物。
(4)树脂：聚酰胺类树脂(例如尼龙6、尼龙66)以及有机硅 树脂。
(5)高级脂肪酸盐。
磷酸铁等金属磷酸盐化合物对铁具有良好的附着性以及良好的 变形性，并且在成形过程中随着铁基颗粒7的形变而变形；因此，金 属磷酸盐化合物不容易被破坏。因此，成形体10具有良好的绝缘覆 层8；因此易于减少涡流。
绝缘覆层8的平均厚度为(例如)10nm以上1μm以下。平均 厚度为10nm以上使得铁基颗粒7之间获得良好的绝缘性。平均厚度 为1μm以下不会导致过量的绝缘覆层8，从而抑制了由于绝缘覆层 8过量从而导致的成形体10中磁性成分的比例降低，从而可提供期 望的磁性能。厚度(在多层结构的情况下为总厚度)的下限可以是 20nm以上、50nm以上或100nm。上限可以是500nm以下、300nm 以下或250nm以下。平均厚度取决于用作原料的被覆粉末的绝缘覆 层8的厚度，并且平均厚度趋向于与绝缘覆层8的厚度基本相等。因 此，可以在原料阶段将绝缘覆层8的厚度调整为期望的值。关于平均 厚度的测量，可以参考专利文献1的说明书中的第[0041]段。
[1.-1-3尺寸]
包含在成形体10中的被覆软磁性颗粒9的平均粒径为(例如) 50μm以上400μm以下。平均粒径为50μm以上易于使成形体10 具有高密度。平均粒径为400μm以下使得成形体10可用于形成易 于提供低涡流损耗的低损耗磁心3。平均粒径可以为50μm以上150 μm以下、50μm以上且小于100μm、或者50μm以上80μm以下。 平均粒径取决于用作原料的被覆粉末的尺寸并趋向于与其基本相等。 因此，可以在原料阶段将平均粒径调整为期望的值。平均粒径可以通 过(例如)下述方式确定：用扫描电子显微镜观察成形体10的断面， 用市售图像分析软件分析观察图像以提取每个颗粒，将每个颗粒的当 量圆直径定义为颗粒直径，并取1,000个以上颗粒粒径的平均值。
[1.-2含有的其他成分]
成形体10主要由被覆软磁性颗粒9构成(相对于100质量％的 成形体10，为90质量％以上)。成形体10可进一步含有成形时使 用的润滑剂和添加剂，热处理引起的变性材料以及孔隙；然而，较小 量的这些材料和孔隙容易使成形体10具有较高的密度，因此是优选 的。
[1.-3断面周长]
作为特征之一，成形体10的断面周长L大于20mm。断面周长 L是当成形体10用于磁心3时，沿着与磁通量正交的平面截取得到 的断面周围的轮廓的长度。断面周长L等于成形体10的平行于磁通 量的外周的周长。在如图1和2所示的呈矩形平行六面体状的成形体 10(芯构件31m)中，因为磁路断面S10具有矩形形状(图1)，所 以断面周长L等于矩形轮廓的总长度。
如果包含在磁心3的平行于磁通量的表面中的铁基颗粒7彼此 接触并处于导通状态，则根据断面周长L，会形成涡流回路，因此易 于增加涡流损耗。在具有较长断面周长L的成形体10中，由于尺寸 涡流损耗易于增加；然而，由于成形体10由被覆软磁性颗粒9形成并且包含特定量的特定铁基氧化物膜13，因此可以降低涡流损耗。 较长的断面周长L更易于产生降低涡流损耗的效果。成形体10可具 有30mm以上、35mm以上或40mm以上的断面周长L。如下述试 验例所述，当成形体10的断面周长L为45mm以上、50mm以上或 100mm以上时，更易于提供降低涡流损耗的效果。考虑到成形体10 的制造，断面周长L的上限为(例如)300mm以下、250mm以下 或200mm以下。
[1.-4覆层]
作为特征之一，成形体10包括覆盖其至少一部分表面的铁基氧 化物膜13。铁基氧化物膜13中包含的铁基氧化物具有比铁基颗粒7 更高的电绝缘性。成形体10表面上铁基氧化物的存在增加了表面的 绝缘性。铁基氧化物介于(特别是)铁基颗粒7之间以增加铁基颗粒 7之间的绝缘性，并且切断铁基颗粒7之间的涡流路径。
[1.-4-1存在区域]
当成形体10用于磁心3时，从切断涡流路径的观点出发，铁基 氧化物膜13的存在区域优选包括成形体10的与磁通量平行的外周的 至少一部分。特别地，该区域优选设置成在外周的圆周方向上切断涡 流回路。例如，图2所示的呈矩形平行六面体状的成形体10包括铁 基氧化物膜13，该铁基氧化物膜13从与磁通量正交的一个端面延伸 到与此端面相对的另一个端面。位于外周的切断区域的存在缩短了可 在成形体10的表面上产生的涡流回路。具体而言，涡流回路的长度 可以小于断面周长L以降低涡流损耗。铁基氧化物膜13基本上覆盖 全部外周这种设置可以充分地降低在外周流动的涡流，从而进一步降 低涡流损耗。铁基氧化物膜13基本上覆盖成形体10的所有表面这种 设置可以更有效地降低涡流，从而进一步降低涡流损耗。在这种情况 下，还提供了良好的生产率。
[1.-4-2Fe3O4的含量]
作为特征之一，以成形体10的表面积与成形体10的体积之比 为表面积/体积，则取决于成形体10的(表面积/体积)，铁基氧化 物膜13中Fe3O4(四氧化三铁，磁铁矿)的含量在特定范围内。Fe3O4具有比铁基颗粒7更高的电阻率并介于铁基颗粒7之间以增加铁基颗粒7之间的绝缘性，从而降低了涡流损耗。然而，由于Fe3O4作为绝 缘材料具有相对较低的电阻率，因此较高含量的Fe3O4会导致涡流损 耗的增加。此外，掺入Fe3O4(其为铁磁材料并具有比纯铁更高的矫 顽力的)会导致磁滞损耗的增加。因此，掺入Fe3O4会导致铁芯损耗 的增加。然而，如下述试验例所述，经发现在成形体10整体中的Fe3O4含量处于特定范围的情况下，几乎不会因掺入Fe3O4而引起涡流损耗 或磁滞损耗的增加，并且取决于其含量，涡流损耗和磁滞损耗可能会 降低。还发现当(表面积/体积)较低时，涡流损耗更易于受到Fe3O4含量的影响。基于这些发现，取决于(表面积/体积)，将成形体10 中Fe3O4的含量如下所述进行规定。以下描述的Fe3O4的含量基于100 体积％的成形体10。
(1)当(表面积/体积)为0.40mm-1以下时，Fe3O4的含量小 于0.085体积％；
(2)当(表面积/体积)大于0.40mm-1且小于或等于0.60mm-1时，Fe3O4的含量为0.12体积％以下；
(3)当(表面积/体积)大于0.60mm-1时，Fe3O4的含量为0.15 体积％以下。
在(1)至(3)的任一情况下，即使铁基氧化物膜13含有Fe3O4， 成形体10中Fe3O4的含量也处于特定的范围内；因此可以形成能够 降低涡流损耗并抑制磁滞损耗的增加的低损耗磁心3。在(1)至(3) 的任一情况下，Fe3O4含量越高越易于导致磁滞损耗的增加，并且一定含量的Fe3O4也易于导致涡流损耗的增加；因此，较低含量的Fe3O4是优选的。因此，在(1)至(3)的任一情况下，Fe3O4的含量为0 体积％。即使含有Fe3O4(即使Fe3O4的含量超过0体积％)，如下 述试验例所述，当Fe3O4的含量在特定范围内时，从实现低铁芯损耗 的观点来看，Fe3O4的含量更优选满足以下所述的范围。
(1)(表面积/体积)为0.40mm-1以下的情况
0.005体积％以上0.08体积％以下，0.005体积％以上0.075体积 ％以下，0.01体积％以上0.07体积％以下，大于或等于0.01体积％且 小于0.067体积％，0.01体积％以上0.06体积％以下，0.01体积％以 上0.05体积％以下，或者0.01体积％以上0.045体积％以下。
(2)(表面积/体积)大于0.40mm-1且小于或等于0.60mm-1的情况
0.01体积％以上0.10体积％以下，0.015体积％以上0.095体积％ 以下，0.02体积％以上0.09体积％以下，或者0.02体积％以上0.08 体积％以下。
(3)(表面积/体积)大于0.60mm-1的情况
0.03体积％以上0.145体积％以下，0.035体积％以上0.14体积％ 以下，0.04体积％以上0.13体积％以下，或者0.04体积％以上0.1体 积％以下。
特别地，根据(1)和(2)，断面周长L为40mm以上并且(表 面积/体积)为0.60mm-1以下的成形体10具有较长的断面周长L， 并易于导致涡流损耗的增加；因此，优选作为绝缘材料的Fe3O4(其 具有较低电阻率)的含量较低，并且铁基氧化物膜13优选具有较小 的厚度。
铁基氧化物膜13可以基本上由Fe3O4构成。此外，铁基氧化物 膜13可以含有Fe3O4以外的铁氧化物，如α-Fe2O3、γ-Fe2O3或FeO， 或者绝缘覆层8中所含元素的氧化物，如Fe2SiO4或Fe2PO5。从降低 铁芯损耗的观点出发，较低含量的Fe3O4是优选的。此外，优选不含Fe3O4。相反，当Fe3O4被包含在上述范围内时，会提高强度和耐腐 蚀性，并且成形体10可以具有高强度和良好的耐腐蚀性。因此，相 对于100质量％的铁基氧化物膜13，Fe3O4以外的铁氧化物的总含量 可以为0质量％以上100质量％以下或95质量％以下。
[1.-4-3厚度]
作为特征之一，铁基氧化物膜13的平均厚度为0.5μm以上10.0 μm以下。平均厚度为0.5μm以上使得存在足够的如上所述具有良好 绝缘性的铁基氧化物膜13，由此成功地提供了设置铁基氧化物膜13 从而降低涡流损耗的效果。由于平均厚度越大越易于产生涡流损耗降 低的效果，因此平均厚度可以为0.6μm以上、0.7μm以上或者1.0μm 以上。平均厚度为10.0μm以下易于使Fe3O4含量低，由此成功地提 供了抑制由于Fe3O4过量而引起的磁滞损耗和涡流损耗增加的效果。 较小的平均厚度更易于获得该效果。因此，平均厚度可以为9.0μm 以下、8.0μm以下、7.5μm以下或者7.0μm以下。
当铁基氧化物膜13的自由选择点的厚度为0.5μm以上10.0μm 以下时，存在成形体10的表面上存在厚度仅在较小范围内变化且厚 度均匀的铁基氧化物膜13。铁基氧化物膜13的设置成功地提供了降 低涡流损耗的效果以及抑制由于过量掺入Fe3O4引起的例如磁滞损 耗增加的效果。特别地，当成形体10的表面全部被铁基氧化物膜13 覆盖时，如上所述，铁基氧化物膜13的厚度变化较小。其厚度可以 为0.55μm以上9.0μm以下，或者0.6μm以上8.0μm以下。
为了将Fe3O4的含量、铁基氧化物膜13的厚度等设定在特定范 围内，例如，可以调整制造条件(成形压力(生坯的密度)以及热处 理期间的气氛中的氧气浓度、温度、时间等)。
[1.-5相对密度]
当成形体10的相对密度为90.0％以上时，成形体10充分含有铁 基颗粒7、致密且具有高密度和良好的磁性能。生坯也具有高密度。 可以在抑制Fe3O4过度形成的同时形成成形体10，成形体10能够提 供包括铁基氧化物膜13的低损耗磁心3。更高的相对密度可得到更 为致密的成形体，并且在制造过程中易于抑制Fe3O4的过量形成。因 此，相对密度可以为91.0％以上、92.0％以上、92.5％以上或93.0％以 上。当相对密度为99.0％以下时，在制造过程中不需要过度增加成形 压力。这可以抑制由于过高的成形压力负荷造成的被覆粉末颗粒相互 间过度摩擦而导致的绝缘覆层8的损坏，由此形成具有良好的绝缘覆 层8和良好绝缘性的成形体10。从防止绝缘覆层8的损坏的观点出 发，相对密度可以为98.5％以下、98.0％以下或97.5％以下。
成形体10可以提供低损耗磁心3。成形体10具有良好的生产率， 因为它可以通过特定的热处理制造，而不需要热处理后进行酸处理。 将在下面的试验例中具体描述这些效果。
[2.电磁部件]
参照图2描述根据实施方案的电磁部件1。电磁部件1包括由卷 线2w形成的线圈2和配置有线圈2的磁心3。特别地，根据实施方 案的电磁部件1包括根据实施方案的成形体10，该成形体10用作磁 心3的至少一部分。电磁部件1的实例包括电抗器、变压器、电动机、扼流圈、天线、燃料喷射器和点火线圈。
卷线2w的一个实例是包括在其外周设置有绝缘层的导体的被 覆导线。导体的实例包括例如由导电材料铜、铜合金、铝以及铝合金 构成的圆线和矩形线之类的线材。绝缘层的材料的实例包括搪瓷、四 氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂和 硅橡胶。可以使用已知卷线作为卷线2w。
图2中所示的电磁部件1是电抗器，其包括：线圈2，其包括与 连接部分2r连接的一对筒状缠绕部分2a和2b；以及环状磁心3，其 包括一对内侧芯部31和31以及一对外侧芯部32和32，内侧芯部31 和31上设置有缠绕部分2a和2b，外侧芯部32和32上未设置线圈2， 外侧芯部32和32突出于线圈2。每个内侧芯部31和31包括主要由 软磁性材料构成的呈矩形平行六面体状的芯构件31m，以及位于相邻 的芯构件31m和31m之间的间隙材料31g，间隙材料31g具有比芯 构件31m更低的相对磁导率。外侧芯部32由柱状芯构件形成，该柱 状芯构件主要由软磁性材料构成。在这些芯构件31m和32中，至少 一个芯构件由成形体10形成。在根据该实施方案的磁心3中，所有 芯构件均由成形体10形成并且是低损耗部件。由此得到低损耗电磁 部件1(在该实施方案中为电抗器)。
磁心3的形式的实例包括与芯构件结合在一起的组合形式(该 实施方案)和仅由单个芯构件组成的单一形式。组合形式中的每个芯 构件的形状的实例包括E形、I形(棒形)、T形和[形。单一形式的 实例包括各自形成为一个整体的环形体和C形体。可以用具有所需 形状的模具组件形成由具有所需形状的成形体10形成的芯构件。
组合形式的实例包括全部芯构件由成形体10(本实施方案)形 成的形式；以及除了成形体10外还包括其他芯构件的形式，例如由 磁性钢片或含有软磁性粉末和树脂的复合材料芯形成的多层芯。其另 一个实例是包括空气间隙而不是间隙材料31g的形式。在单一形式中， 例如，可以使用不包括磁性间隙的形式。
[3.制造成形体的方法]
根据一个实施方案的制造成形体的方法包括：使原料粉末成形 以形成生坯的成形步骤，以及热处理生坯以形成成形体的热处理步骤。 特别地，在该制造方法中，用特定的原料粉末制造具有特定尺寸的成 形体，在特定的条件下进行热处理，在热处理后不进行酸处理等。根 据一个实施方案的制造成形体的方法，可以通过较少的步骤以高生产 率制造能够提供低损耗磁心的成形体。
下面将详细描述每个步骤。
[3.-1成形步骤]
在此步骤中，将所准备的原料粉末填入到具有预定形状的模具 组件中，进行压缩，并将其从模具组件中取出，由此提供生坯。使用 包含被覆软磁性粉末和润滑剂的原料粉末是特征之一，该软磁性粉末 包括由前述铁基颗粒7部分中描述的铁基材料构成的铁基颗粒7和覆 盖铁基颗粒7的表面的绝缘覆层8。
[3.-1-1原料粉末的准备]
[被覆粉末]
通过利用在前述绝缘覆层8部分中描述的绝缘材料等在铁基颗 粒7的表面上形成绝缘覆层8，从而制造被覆软磁性粉末。可以采用 已知的方法来制造铁基颗粒7(铁基粉末)和形成绝缘覆层8。也可 以使用市售的被覆粉末。在某些情况下，处于原料状态的绝缘覆层8 在热处理期间变性，并且与热处理之后成形体10中包含的绝缘覆层 8在构成材料方面有所不同。可以对原料状态下的绝缘覆层8的材料 进行选择，使得热处理之后的绝缘覆层8的构成材料为期望的材料。
[润滑剂]
在原料粉末中加入润滑剂降低了(例如)成形期间被覆粉末颗 粒彼此间的摩擦以及在从模具组件中取出期间被覆粉末颗粒与模具 组件间的摩擦，从而减少了绝缘覆层8的损坏。特别地，在空气中加 入分解起始温度为170℃以上的润滑剂易于抑制热处理过程中生坯 的过度氧化，因此易于提供包括具有特定Fe3O4含量的铁基氧化物膜 13的成形体10。当气氛气体进入空隙时，进行内部氧化，其中所述 孔隙通过(例如)热处理期间因生坯的加热导致润滑剂的蒸发从而使 得润滑剂被除去而形成。高分解起始温度使得在足够高的温度下才能 形成空隙，由此抑制了内部氧化的进展。引入分解起始温度为180℃ 以上、190℃以上或200℃以上的润滑剂更易于抑制内部氧化的进 行。分解起始温度过高时，在热处理过程中难以除去润滑剂。因此， 润滑剂的分解起始温度优选为500℃以下、475℃以下或450℃以 下。润滑剂的实例包括亚乙基双(硬脂酰胺)、硬脂酰胺、油酰胺、棕 榈酸酰胺、山俞酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸锂、硬脂酸钙、 硬脂酸镁、硬脂酸钠和硬脂酸铝。除了上述化合物之外，润滑剂还可 以包括例如金属皂、脂肪酸酰胺、高级脂肪酸、无机物质或高级脂肪 酸的金属盐。可以根据热处理过程中的气氛改变润滑剂的分解起始温 度。在根据一个实施方案的制造成形体的方法中，热处理期间的气氛 是具有比空气更低的氧气浓度的特定低氧气氛(详情将在下文中描 述)。空气中的分解起始温度通常低于低氧气氛下的分解起始温度。 在此，使用空气中的分解起始温度。
相对于100质量％的原料粉末，包含分解起始温度为170℃以上 的润滑剂在内的润滑剂总含量为0.10质量％以上0.60质量％以下。 总含量为0.10质量％以上时，在原料粉末中加入润滑剂成功地提供 了抑制对绝缘覆层8的损坏的效果。更高的总含量更易于提供抑制对 绝缘覆层8的损坏的效果。因此，总含量可以为0.15质量％以上、 0.20质量％以上或0.30质量％以上。总含量为0.60质量％以下时，由 于过量掺入润滑剂导致密度和磁性组分的百分比降低，除去时间的延 长等情况可以减轻，从而易于以高生产率形成高密度生坯。当总含量 为0.55质量％以下、0.50质量％以下或0.45质量％以下时，易于形成 充分包含磁性成分的高密度生坯，同时成功抑制了绝缘覆层8的损坏。 当总含量在上述特定范围内时，易于抑制内部氧化的进展。
[3.-1-2成形]
可以对模具组件的空腔的形状和尺寸进行选择，使得形成具有 期望形状的生坯(热处理后的成形体10)。在此，特别是生坯(成 形体10)，使得当成形体用于磁心3时，形成磁路断面S10的断面周 长L大于20mm。
可以根据生坯的形状、尺寸、密度等适当选择成形压力。例如， 成形压力为约300MPa以上、约2,000MPa以下。在较高的成形压力 下，更易于进行致密化。在较低的成形压力下，更易于抑制绝缘覆层 8的损坏。成形压力可以为400MPa以上1,800MPa以下，或者500MPa以上1,700MPa以下。
优选地，原料粉末优选与润滑剂混合，所述润滑剂均匀分散于 原料粉末中。
可将润滑剂涂布于模具组件的与原料粉末和生坯接触的部分。 成形期间的气氛的实例是空气气氛。成形期间模具组件的温度的实例 是常温(例如约20℃)。由于可以通过加工热来提高模具组件温度， 因此可以适当调整模具温度。
[3.-2热处理步骤]
在该步骤中，对成形步骤中形成的生坯进行热处理以除去成形 期间引入铁基颗粒7的应变。此外，生坯的铁基颗粒7中的Fe与气 氛中的氧结合，从而在生坯的至少一部分表面上形成铁基氧化物膜。 如上所述除去润滑剂。
特别地，使用特定条件以使铁基氧化物膜中的Fe3O4的含量处于 特定的范围内并使铁基氧化物膜具有特定的厚度(参见前面的“成形 体”部分)为特征之一。关于特定的热处理条件，气氛是氧气浓度为 0.01体积％以上5.0体积％以下的低氧气氛，并且加热温度大于520 ℃且小于或等于700℃。
形成铁基氧化物膜的区域优选包括热处理之前生坯表面的导电 部分，所述导电部分通过如下方式形成：铁基颗粒7发生塑性形变， 从绝缘覆层8露出，并在从模具组件中取出时相互接触。在导电部分 中，铁基颗粒7中的Fe易于与气氛中的氧接触，因此两者易于结合 在一起以形成铁基氧化物膜。铁基氧化物膜的形成可以使铁基颗粒7 相互绝缘，并有助于降低涡流损耗。可以预先对生坯表面中未形成铁 基氧化物膜的一部分进行掩蔽处理。在铁基氧化物膜完全形成在生坯 的所有表面上的情况下，不需要掩蔽处理，从而提供了更高的生产率。
在生坯的表面上当然存在绝缘覆层完好的被覆软磁性颗粒9。由 于气氛中的氧气可以穿透绝缘覆层8，因此可以在每个完好的绝缘覆 层8的每一侧上形成铁基氧化物膜。也可以借助于如上所述通过润滑 剂的去除而形成的孔隙，从而在位于生坯内部的被覆软磁性颗粒9 上形成铁基氧化物膜。因此，使用特定的热处理条件以抑制过度的内 部氧化。
基于100％的全部气氛，当气氛中的氧气浓度为0.01体积％以上 时，可以形成具有特定范围内的Fe3O4含量的铁基氧化物膜。在较高 的氧气浓度下，尽管Fe3O4更易于形成，但铁基氧化物膜容易变厚， 从而可以制造包括铁基氧化物膜的绝缘性良好的成形体10。因此， 氧气浓度可以为0.015体积％以上，或者0.02体积％以上。
氧气浓度为5.0体积％以下时，抑制Fe3O4和铁基氧化物膜的过 度形成，从而制造适当包括铁基氧化物膜的成形体10。较低的氧气 浓度更易于抑制Fe3O4的过度形成和内部氧化，由此制造能够提供具 有良好磁性的低损耗磁心3的成形体10。因此，氧气浓度可以小于 5.0体积％、小于或等于4.5体积％、或小于3.0体积％。正如下面的 试验例所描述的，可以发现在氧气浓度非常低的情况下，特别是在氧 气浓度低于1.0体积％、氧气浓度在0.9体积％以下、氧气浓度在0.5 体积％以下或氧气浓度在0.1体积％以下的情况下，可以形成具有显 著低Fe3O4含量的铁基氧化物膜，以降低涡流损耗和磁滞损耗。当意 图进一步降低损耗时，可以如上所述进一步降低氧气浓度。可以调节 气氛中的氧气浓度，从而将其设在为特定范围内的期望值。
作为热处理，可以采用使对象(在此为生坯)持续进行热处理 的连续处理以及在一次操作中使预定量的对象进行热处理的分批处 理中的任何一种。连续处理适用于工业大规模生产。分批处理适用于 旨在通过降低氧气浓度来降低损耗的情况，这是因为气氛控制精度高。
[试验例1]
使用包括铁基颗粒7和绝缘覆层8的被覆软磁性粉末作为原料 粉末，在各种条件下制造具有各种尺寸的生坯。在各种条件下对所得 生坯进行热处理以制造成形体。研究所得成形体的损耗。
在该试验例中，使用包括两层绝缘覆层8的被覆软磁性粉末(被 覆粉末)和润滑剂的粉末混合物作为原料粉末。被覆粉末的制造过程 如下：制备由纯铁(Fe含量为99质量％以上，余量为不可避免的杂 质)构成的平均粒径为53μm的纯铁粉。平均粒径是指用市售的激 光衍射/散射式粒度分布测定装置测定的50％粒径(以质量计)。通 过对纯铁粉的每个颗粒(铁基颗粒7)表面进行磷酸化处理以形成由 磷酸铁构成的内层(厚度约100nm)，然后通过化学转化处理在内 层上形成主要由Si和O(氧)组成的外层(厚度约30nm)。准备 在空气中分解起始温度为215℃的亚乙基双(硬脂酰胺)作为润滑剂。 基于100质量％的原料粉末，润滑剂的含量(质量％)列于表1至4 中。
在该试验中，将每个样品制成呈矩形平行六面体状的柱状生坯， 并进行热处理以形成成形体(芯构件)。这些成形体被组装成环形以 形成环形磁心(参见图2所示的磁心3)。在作为设置有线圈的磁心 的一部分(图2所示的磁心3的内侧芯部31)的各成形体中，选择模具组件，使得成形体的表面积与成形体的体积之比，即(表面积/ 体积(mm-1))、以及当成形体用于磁心时磁路断面的断面周长(mm) 为表1至4中列出的值，然后进行成形。在此，通过改变长方体的各 边的长度来获得不同的(表面积/体积)值。
在该试验中，通过使用在700MPa至1,500MPa范围内选择的 不同成形压力来形成具有不同密度的成形体。使用在上述范围内的较 高成形压力形成了具有较高密度的成形体。在该实施例中，成形体的 成形压力为981MPa(≈9ton/cm2)，所形成的成形体的相对密度为 92.6％。在所有样品中，在空气气氛中进行成形，模具组件温度为常 温。
将所得各样品的生坯在表1至4所列的气氛和温度下进行热处 理。对于所有样品，升温至热处理温度的升温速率为5℃/min，热 处理时间为15分钟。在该试验中，气氛选自氮气气氛(实质上不含 氧的气氛，氧浓度：小于0.001体积％)、空气气氛(氧浓度：约21 体积％)以及低氧气氛(氧浓度：列于表1至4)。每个样品的成形 体通过热处理形成，成形体包括被覆软磁性颗粒9的集结、所述被覆 软磁性颗粒9包括铁基颗粒7和绝缘覆层8。在热处理期间的气氛为 空气气氛或低氧气氛的样品中，各成形体的表面全部被覆盖层(在此 为铁基氧化物膜)覆盖。
关于在氮气气氛中进行热处理的样品，在下述条件下对经热处 理的样品(以下称为“热处理材料”)进行酸处理。所述酸处理是在 热处理之前对各生坯与模具组件间的滑动接触面进行酸处理。在空气 气氛或低氧气氛中进行热处理的样品不进行酸处理。
(酸处理的条件)
将热处理材料的一部分表面(滑动接触面)浸入含有pH为1且 温度为26℃的浓盐酸的罐中20分钟，同时搅拌浓盐酸。热处理材料 中经酸处理的区域的宽度是断面周长L的7％。经酸处理的区域的高 度等于当成形体用于磁心时平行于磁通量方向的平面的高度。掩蔽热 处理材料中未经酸处理的区域。酸处理后，用水清洗目标物，然后除 去遮蔽物。
形成各样品的成形体断面。各成形体的断面表面的显微镜观察 表明，在空气气氛或低氧气氛下进行了热处理的各样品具有与绝缘覆 层8不同的覆层。特别是在成形体表面与模具组件的滑动接触部分中， 在被覆软磁性颗粒9的绝缘覆层8被剥离而使铁基颗粒7露出的部分 处存在覆层。在滑动接触部分之外的其他部分中，覆层存在于每个绝 缘覆层8的每一侧上。通过X射线衍射(XRD)定量分析各样品的 各成形体的表面以进行表面成分的定量分析，表明覆层由主要含有 Fe的氧化物组成。因此，覆层似乎是通过将铁基颗粒7的Fe与气氛 中的氧结合而形成的。以下，覆层也被称为“铁基氧化物膜”。
关于各样品的各成形体，覆层(铁基氧化物膜)的厚度(μm) 和覆层(铁基氧化物膜)相对于成形体的体积百分比(体积％)列于 表1至4中。如下所述确定覆层的厚度：形成各样品的成形体的断面。 用激光显微镜观察每个断面，在其自由选择的100个点处测量观察图 像中覆层的厚度。表1至4中描述了100个点处的平均值。如下所述 确定覆层相对于成形体的体积百分比：鉴于成形体的所有表面上都存 在具有均匀厚度的覆层，因此覆层的体积是使用100个点处的平均厚 度作为覆层的厚度来确定的。用覆层的体积除以成形体的体积。在此， 检测了10个视野，并且每个视野使用了10个测量点；因此总共使用 了100个点。在某些情况下，测量点处的覆层包括绝缘覆层8。在此， 由于绝缘覆层8足够薄，因此测量包括绝缘覆层8在内的厚度作为覆 层的厚度。
对于各样品的各成形体，使用通过X射线衍射进行的表面成分 的定量分析来确定Fe3O4相对于成形体的体积百分比(体积％)。结 果在表1至4中列出。在从X射线衍射结果观察到归属于Fe3O4的峰 的情况下，确定Fe3O4相对于覆层体积的体积百分比。通过使用该结果和覆层的前述体积百分比，确定成形体中Fe3O4的含量(体积％)。
测量各样品的各成形体的相对密度(％)，并将结果列于表1 至4中。相对密度是通过成形体的实际密度除以真实密度而得到的值。 实际密度通过使用阿基米德法测量成形体的体积并用成形体的质量 除以测量体积来确定。例如通过使用如比重瓶等测量装置或通过由成 分分析确定的组成计算来确定真实密度。或使用原料粉末的真实密度。
对于样品的成形体，如下所述确定磁滞损耗、涡流损耗和铁芯 损耗(磁滞损耗与涡流损耗的总和)，结果列于表1至4中。在该试 验中，成形体被组装成每个样品的环形磁心。通过缠绕铜线形成的一 次绕组线圈(72匝)和二次绕组线圈(20匝)设置在磁心上，由此提供测量构件。利用测量构件和AC-BH曲线示踪剂(BHU-60，可从 Riken Denshi Co.，Ltd获得)测定受激磁通量密度Bm为0.1T(＝1kG) 以及测量频率为10kHz时的磁滞损耗和涡流损耗。对于在氮气气氛 中进行了热处理的样品，确定热处理后未经酸处理的成形体和热处理后经过酸处理的成形体的损失。在该试验中，将参考样品的铁芯损耗、 磁滞损耗和涡流损耗分别定义为100％。表1至4中列出了基于参考 样品的相对值。相对值越小，表明损失降低的效果越好。
Figure BDA0001623561020000221
[表2]
Figure BDA0001623561020000231
[表3]
Figure BDA0001623561020000241
[表4]
Figure BDA0001623561020000251
我们将注意力集中在表1和表2中，并对具有相同(表面积/体 积)(mm-1)和相同断面周长(mm)的样品进行比较。表1和2表 明在样品No.1-101至1-104中(其中在氮气气氛中进行了热处理)， 除非在热处理之后进行酸处理，否则铁芯损耗较高，这是由于(特别 是)高涡流损耗(参见“未经酸处理”)，并且通过在热处理之后进 行酸处理，降低了涡流损耗，从而降低了铁芯损耗(参见“经过酸处 理”)。然而，由于除了热处理之外还需要酸处理，因此步骤数较多。 当进行掩蔽时，步骤数进一步增加。
如表1和2所示，在样品No.1-121至1-124中(其中在空气气 氛中进行热处理)，尽管这些样品比样品No.1-101(未经酸处理) 至1-104(未经酸处理)具有更低的涡流损耗和更低的铁芯损耗，但 这些样品倾向于具有比样品No.1-101(酸处理)至1-104(酸处理) 更高的涡流损耗；因此，铁芯损耗没有足够低。样品No.1-121至1-124 倾向于具有比样品No.1-101至1-104更高的磁滞损耗。当(表面积/ 体积)较高时，这种趋势更明显。其原因大概是，例如，样品No.1-121 至No.1-124的样品具有过量的Fe3O4，特别是较高的(表面积/体积) 值使得Fe3O4的绝对量较大。
如表1和2所示，相反，样品No.1-1至1-20(在成形体表面上 包含Fe3O4)倾向于具有比样品No.1-121至1-124(热处理在空气中 进行)低得多的涡流损耗和更低的磁滞损耗；因此，铁芯损耗低。
据推测其原因是样品No.1-1至1-20具有比样品No.1-121至 1-124更低含量的Fe3O4。具体而言，当(表面积/体积)为0.40mm-1以下时，Fe3O4的含量为0.08体积％以下(在本实施例中，甚至为0.07 体积％以下)。当(表面积/体积)大于0.40mm-1且小于或等于0.60mm-1时，Fe3O4的含量为0.12体积％以下(在本实施例中，甚至为 0.10体积％以下)。当(表面积/体积)大于0.60时，Fe3O4的含量为 0.15体积％以下(在本实施例中，甚至为0.14体积％以下)。
据推测，低涡流损耗的原因之一在于样品No.1-1至1-20包括具 有比铁基颗粒7更好的绝缘性的铁基氧化物膜，因此即使在生产过程 中绝缘覆层8损坏，铁基颗粒7之间的绝缘性也较高，此外，与样品 No.1-121至1-124相比，这些样品中Fe3O4(其具有较低的电阻率)含量较低。据推测，另一个原因在于，即使铁基氧化物膜的电阻率基 本上等于样品No.1-121至1-124的电阻率并且不变，在本实施例中， 各样品No.1-1至1-20的铁基氧化物膜具有比样品No.1-121至1-124 更小的厚度，因此涡流不容易流过铁基氧化物膜本身，即电阻增加。 特别地，在断面周长L为40mm以上并且(表面积/体积)为0.6mm-1以下(样品No.1-1至1-15)或0.40mm-1以下(样品No.1-1至1-10) 的情况下，降低涡流损耗的效果倾向于高于样品No.1-121至1-124。 据推测，其原因在于较长的断面周长导致较长的涡流回路，并且尽管由于较小的(表面积/体积)值，样品易受Fe3O4的影响，但样品No.1-1 至1-15具有足够低含量的Fe3O4，并且样品No.1-1至1-10具有较低 含量的Fe3O4。
据推测，磁滞损耗低的原因之一在于，与样品No.1-121至1-124 相比，样品No.1-1至1-20中Fe3O4(其为强磁性材料，且矫顽力高 于纯铁)的含量低。特别是在(表面积/体积)大于0.60mm-1(样品 1-16至1-20)的情况下，降低磁滞损耗的效果通常很高。在(表面 积/体积)较高的样品No.1-124中，Fe3O4的绝对量易于增加；因此， 易于提升Fe3O4(其为强磁性材料，且具有高矫顽力)的效果，从而 增加磁滞损耗。相反，在样品No.1-16至1-20中，Fe3O4的绝对量小 于样品No.1-124的绝对量。一些样品的Fe3O4含量在60％以下，或 者Fe3O4含量小于样品No.1-124中Fe3O4含量的40％。因此，似乎很 容易提供降低磁滞损耗的效果。由于本实施例的样品No.1-16至1-20 的断面周长(此处为40mm以下)较短，所以相对于样品No.1-124， 涡流损耗没有那么大的差异。
据发现，通过使包括被覆软磁性粉末和特定润滑剂的原料粉末 成形，然后在特定的低氧气氛中对生坯进行热处理，可以形成样品 No.1-1至1-20的成形体，这些成形体能够提供低损耗磁芯。具体而 言，据发现气氛中较低的氧气浓度(在本实施例中，小于5.0体积％， 甚至在3.0体积％以下，特别是小于1.0体积％)导致较低的Fe3O4含量，因此易于降低涡流损耗。在本实施例中，在下述情况下易于降 低涡流损耗：当(表面积/体积)为0.40mm-1以下时，Fe3O4含量为 0.065体积％以下、0.05体积％以下、0.045体积％以下、特别是0.035体积％以下；当(表面积/体积)大于0.40mm-1且小于或等于0.60mm-1时，Fe3O4的含量为0.09体积％以下、甚至为0.085体积％以下、特 别是0.07体积％以下；当(表面积/体积)大于0.60mm-1时，Fe3O4的含量为0.14体积％以下、甚至为0.13体积％以下、特别是0.12体 积％以下。
在样品No.1-1至1-20中，一些断面周长为40mm以上且(表 面积/体积)的值为0.6mm-1以下的样品具有比样品No.1-101(酸处 理)至1-104(酸处理)更低的涡流损耗和更低的磁滞损耗。特别地， 与样品No.1-101(酸处理)和1-102(酸处理)相比，断面周长为40mm以上并且(表面积/体积)的值为0.40mm-1以下的样品No.1-1 至1-6、1-8至1-10具有足够低的涡流损耗和更低的铁芯损耗。因此， 特别地，当磁路断面的断面周长为40mm以上、特别是(表面积/体 积)的值为0.40mm-1以下的成形体具有特定含量的Fe3O4时，其充 分地提供了降低涡流损耗的效果。因此，可以在氮气气氛中进行热处 理之后不进行酸处理而形成低损耗磁芯，该低损耗磁芯的损耗与进行 酸处理的情况相当或优选更低。
接下来，我们将注意力集中在表3上，并对具有相同相对密度 (％)的样品进行比较。如表3所示，相对密度相对较高的样品No.1-21 和1-22具有比样品No.1-105(酸处理)和1-106(酸处理)更低的铁 芯损耗。具有相对低的相对密度的样品No.1-23至1-25具有比样品 No.1-107(未经酸处理)至1-109(未经酸处理)更低的铁芯损耗， 并且较高的相对密度导致较低的铁芯损耗。特别地，相对密度为 90.0％以上(此处，甚至为90.5％以上)的样品No.1-21至1-24具有 比热处理在空气气氛中进行的样品No.1-125至1-128和样品 No.1-105(酸处理)至1-108(酸处理)更低的铁芯损耗。据推测， 其原因在于，由于高相对密度达到一定的程度，因此在热处理期间生 坯的内部氧化不容易进行，因此抑制了Fe3O4的含量过量(在此，0.05 体积％以下)。在具有较低相对密度的样品No.1-25中，在热处理期 间进行内部氧化导致Fe3O4的含量高于样品No.1-24的含量，因此似 乎易于增加涡流损耗和磁滞损耗。
如表3所示，相比于样品No.1-121和1-101(酸处理，参见表 1)，原料粉末中的润滑剂的含量为0.10质量％以上的样品No.1-26 和1-27具有更低的铁芯损耗。可能的原因如下：由于原料粉末中含 有一定量的润滑剂，因此生坯也含有一定量的润滑剂。尽管润滑剂在 热处理过程中随着温度的升高而被除去，但掺入一定量的润滑剂会抑 制生坯的内部氧化，从而抑制过量Fe3O4的掺入。
接下来，我们将注意力集中在表4上，并描述热处理温度的影 响。如表4所示，热处理温度越高，磁滞损耗越低。具体而言，据发 现，与在空气气氛中进行热处理的样品No.1-130至1-132相比，在 样品No.1-28至1-35中(其中热处理温度高于520℃)，较高的温度 导致出现较低的磁滞损耗。特别地，热处理温度大于550℃且小于或 等于700℃的样品No.1-28至1-32的铁芯损耗(绝对值)低于样品 No.1-102(酸处理，见表1)。一些样品的铁芯损耗低于热处理在相 同温度下进行的样品No.1-110(酸处理)。可能的原因如下：尽管 在热处理期间在温度升高的过程中进行生坯的内部氧化，但高温在一 定程度上使内部氧化物消失，使得氧化物仅留在表面上。结果，可以 适当地包含铁基氧化物膜。与上述情况不同，在热处理温度为550℃ 以下(温度较低)的样品No.1-34和1-35中，内部氧化物不会消失， 并且留下大量的氧化物。因此，与热处理温度高的样品相比，涡流损 耗和磁滞损耗似乎易于增加。热处理温度高于700℃的样品No.1-33 的磁滞损耗低但涡流损耗高。其原因可能是高温导致绝缘覆层8热损 坏。根据该试验，热处理温度优选大于520℃且小于或等于700℃，甚至大于550℃且小于或等于700℃。
本文所公开的实施方案在所有方面都应被认为是说明性的而非 限制性的。本发明的范围不是由上述说明限定，而是由所附权利要求 限定，并且旨在包括与权利要求的范围等同的范围和含义内的任何修 改。例如，可以适当改变铁基颗粒的组成和粒径、绝缘覆层的组成和 厚度、原料粉末的尺寸、试验中记载的成形体的密度。
附图标记列表
1 电磁部件
2 线圈
2w 卷线
2a、2b 卷绕部分
2r 连接部分
3 磁心
7 铁基颗粒
8 绝缘覆层
9 被覆软磁性颗粒
10 成形体
13 铁基氧化物膜
31 内侧芯部
31m 芯构件
31g 间隙材料
32 外侧芯部(芯构件)
S10 磁路断面
L 断面周长

Claims (7)

1.一种成形体，包括被覆软磁性颗粒的集结，所述被覆软磁性颗粒包括铁基颗粒和覆盖所述铁基颗粒的表面的绝缘覆层，
其中当所述成形体用于磁心时，磁路断面的断面周长大于20mm，
所述成形体的表面的至少一部分覆盖有平均厚度为0.5μm以上10.0μm以下的铁基氧化物膜，并且
以所述成形体的表面积与所述成形体的体积之比为表面积/体积，则相对于100体积％的所述成形体，存在于所述铁基氧化物膜中的Fe3O4的含量满足(1)至(3)中的任一项：
(1)当所述(表面积/体积)为0.40mm-1以下时，所述Fe3O4的含量小于0.085体积％；
(2)当所述(表面积/体积)大于0.40mm-1且小于或等于0.60mm-1时，所述Fe3O4的含量为0.12体积％以下；
(3)当所述(表面积/体积)大于0.60mm-1时，所述Fe3O4的含量为0.15体积％以下。
2.根据权利要求1所述的成形体，其中所述断面周长为40mm以上，并且所述(表面积/体积)为0.60mm-1以下。
3.根据权利要求1或2所述的成形体，其中所述铁基氧化物膜完全覆盖所述成形体的表面，所述铁基氧化物膜在任一点处的厚度均为0.5μm以上10.0μm以下。
4.根据权利要求1或2所述的成形体，其中所述成形体的相对密度为90.0％以上99.0％以下。
5.根据权利要求3所述的成形体，其中所述成形体的相对密度为90.0％以上99.0％以下。
6.一种电磁部件，包括线圈和其上设置有所述线圈的磁心，
其中所述磁心的至少一部分包括根据权利要求1至5中任一项所述的成形体。
7.一种制造成形体的方法，包括以下步骤：
使包含被覆软磁性粉末和润滑剂的原料粉末成形，以形成生坯，所述被覆软磁性粉末包括铁基颗粒和覆盖所述铁基颗粒的表面的绝缘覆层；以及
对所述生坯进行热处理以形成成形体，其中当所述成形体用于磁心时，磁路断面的断面周长大于20mm，
其中所述润滑剂含有分解起始温度为170℃以上的成分，相对于100质量％的所述原料粉末，所述润滑剂的含量为0.10质量％以上0.60质量％以下，
所述热处理的条件包括：气氛中的氧气浓度为0.01体积％以上5.0体积％以下，并且温度高于520℃且低于或等于700℃。
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