CN1198577A - 复合磁性材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的复合磁性材料系磁性粉末和衬隔材料组成的混合物的压缩成形体,藉助所述衬隔材料控制相邻磁性粉末之间的间隙距离δ。藉助所述结构,可以实现铁心损耗低,磁导率高,且具有良好的直流叠加特性的复合磁性材料。

Description

复合磁性材料及其制造方法
本发明涉及一种用于扼流圈等的高性能的复合磁性材料，特别是，本发明涉及一种用于磁芯的金属类软磁性材料及其制造方法。
近年来，随着电气、电子仪器的小型化发展，人们要求一种小型、具有高性能的磁性材料。在用于高频的扼流圈中，使用了铁氧体磁芯和压粉磁芯。其中，铁氧体磁芯的缺点是，其饱和磁通量密度较小。与之相对，将金属磁性粉成形制造的压粉磁芯比起软磁性的铁氧体来具有大得多的饱和磁通量密度，因此，有利于小型化。然而，从磁导率及电力损耗方面来说，压粉磁芯并不比铁氧体优越。因此，在将压粉磁芯用于扼流圈及电感线圈的磁芯时，其磁芯温度的上升与磁芯部分的损耗相对应，要作到扼流圈等的小型化是困难的。
磁芯损耗包括涡流损耗和磁滞损耗。涡流损耗正比于频率的平方和流经的涡电流平方而增大。因此，在使用于铁心的压粉磁芯中，为了抑止涡电流的发生，用电绝缘性树脂覆盖磁性粉末的表面。但是，为了增大饱和磁通量密度，通常是在5吨/cm2以上的成形压力下对压粉磁芯作加压成形。由此，使加于磁性体上的应变增大，同时，磁导率低下，磁滞损耗增大。为避开所述现象，以往是在成形之后，视需要再进行热处理，以除去成形体上的应变。
在压粉磁芯中，为保持磁性粉末相互之间的电绝缘性，同时，又保持磁性粉末之间的粘结，须使用绝缘性粘结剂。作为该粘结剂，可以使用绝缘性树脂或无机类粘结剂。作为绝缘性树脂，可以使用环氧树脂、苯酚树脂、聚氯乙烯树脂等的有机树脂。但，这些有机树脂在需作去除应变的高温热处理时，因这些树脂在热处理时会发生热分解，所以不能使用。
作为以往的无机粘结剂，已有人建议使用硅酸盐系的水玻璃、记载于日本特许平1-215902号公开公报的矾土水泥、记载于日本特许平6-299114号公开公报上的聚硅氧烷树脂、记载于日本特许平6-342714号公开公报上的硅树脂及记载于日本特许平8-45724号公开公报上的硅树脂和有机钛的混合物。
以往的铁氧体磁芯，为抑止直流叠加时的电感L值的降低，确保直流叠加特性，在对磁感应线垂直的方向上设以数百μm的气隙。然而，如此宽的气隙成为蜂鸣声的发生源，同时，特别是在高频波带使用时，发生于气隙的漏磁通导致线圈中的铜耗显著增加。另一方面，压粉磁芯的磁导率低，没有设以气隙，因此，其蜂鸣声及由漏磁通而产生的铜耗小。
在设有气隙的磁芯中，对直流叠加电流来说，电感L值从某一点开始急剧降低。与此相比，在压粉磁芯中的电感L值的降低是平缓的。这可以认为是由于在压粉磁芯内部的磁隙中存在着一个分布宽度。即，在加压成形时，因树脂等的粘结剂而被隔离的磁粉相互之间的距离及磁隙长度上形成了一个分布宽度。而且，可以认为：因为磁通从磁隙长度较短的场合或磁粉之间接触的场合开始短路，饱和，所以，可以出现如上所述的直流叠加特性。因此，为确实获得优异的直流叠加特性，有必要藉助增加粘结剂使用量的方法，确保具有必要的最低限度以上大小的磁隙。然而，如果增加粘结剂使用量，则不可避免地导致作为磁芯整体磁导率的低下。另外，在高频区域铁心损耗较大的场合，其外观的直流叠加特性良好，但，这是因为铁心损耗越大，其表观的磁导率增加的缘故。因此，很难同时获得较小的铁心损耗和良好的直流叠加特性。
本发明为解决上述问题而作。本发明的目的在于，提供一种铁心损耗小、磁导率高、且具有优异的直流叠加特性的复合磁性材料。
本发明的复合磁性材料的特征在于：所述复合磁性材料由磁性粉末和衬隔材料的混合物的压缩成形体组成，藉助所述衬隔材料控制相邻磁性粉末之间的间隙距离δ。藉助所述衬隔材料的使用，可以在相邻磁性粉末之间确保所需最低限度长度的间隙，同时，作为其整体，缩小磁隙的分布宽度。藉此，可以在保持高的磁导率的同时，实现优异的直流叠加特性。又由于对磁性粉末作了确切的隔离，其涡流损耗也可减少。
附图的简单说明
图1为说明本发明的复合磁性材料的制造方法流程图。
优选实施方式的说明
本发明系这样一种复合磁性材料，所述复合磁性材料由磁性粉末和衬隔材料的混合物的压缩成形体组成，藉助所述衬隔材料控制相邻的磁性粉末之间的间隙距离δ。
在所述复合磁性材料中，在衬隔材料也是由磁性材料组成的场合，则磁性粉末的磁导率最好是大于衬隔材料的磁导率。
又，相邻磁性粉末之间的距离表示为δ、磁性粉末的平均粒径表示为d时，则最好的是，所有磁性粉末中的70％以上的磁性粉末满足以下式表示的关系：
                        10-3≤δ/d ≤10-1
作为磁性粉末，较好的是，含有选自纯铁、Fe-Si合金、Fe-Al-Si合金、Fe-Ni合金、珀明德铁钴系高导磁率合金、非晶形、纳米级微结晶的强磁性材料中的至少一种磁性材料粉末。这些磁性粉末的饱和磁通密度及磁导率都很高，在粉末喷制方法、粉碎制粉方法、超骤冷方法等的各种粉末制造方法中，可以得到高的特性。
又，磁性粉末的平均粒径以100μm以下为宜。
作为衬隔材料，最好是含有选自Al2O3、MgO、TiO2、ZrO、SiO2、CaO的无机物中的至少一种。这些无机物粉粒在热处理中很难与磁性粉末反应。另外，衬隔材料中也可使用复合氧化物及氮化物。在衬隔材料中使用无机物粉末时，该无机物粉末的平均粒径以10μm以下为宜。
衬隔材料也以使用有机物粉末为宜。特别是，使用选自硅树脂、氟树脂、苯并鸟粪胺树脂及下述的有机化合物C中的一种。
衬隔材料也以金属粉末的使用为宜。特别是，以使用其平均粒径在20μm以下的金属粉末为更好。
较好的是，衬隔材料由选自下述(a)、(b)、(c)所示材料中的至少二种以上的混合物组成。其中，(a)为选自Al2O3、MgO、TiO2、ZrO、SiO2、CaO中的至少一种无机物，(b)为选自硅树脂、氟树脂、苯并鸟粪胺树脂及下述的有机化合物C中的至少一种有机物，(c)为金属粉末。由磁性粉末和衬隔材料的混合物组成的复合磁性材料中，最好是浸渍绝缘性浸渍剂。特别优选的是，使绝缘性浸渍剂浸透于其孔隙率在5～50％(体积)范围的复合磁性材料。
本发明的复合磁性材料的制造方法系在对由磁性粉末和衬隔材料所组成的混合物作压缩成形之后，再进行热处理，从而，藉助衬隔材料控制相邻磁性粉末之间的距离δ。
在上述方法中，较好的是，在衬隔材料中使用其熔点高于热处理工序中的处理温度的金属粉末。又，热处理温度较好的是在350℃以上。在使用Fe-Al-Si合金的场合，其热处理温度特别宜取600℃以上，在使用纯铁的场合，其热处理温度宜取700℃以上。另外，在使用非晶形和纳米级微结晶的场合，因高温易完全结晶，所以，较好的是使用350℃～600℃以下的热处理温度。再有，热处理工序最好是在非氧化气氛中进行。
以下，就本发明的具体实施例作一说明。
实施例1
参照附图1，就本发明实施例1的复合磁性材料作一说明。
首先，准备表1所示的粉末作为磁性粉末。这些粉末包括纯度99.6％的纯铁粉末，具有铁硅铝磁合金组成、由Si9％、Al5％、其余为铁组成的Fe-Al-Si合金粉末，由Si3.5％、其余为铁组成的Fe-Si合金粉末。由Ni78.5％、其余为铁组成的Fe-Ni合金粉末，及由Co50％、其余为铁组成的Fe-Co珀明德铁钴系高导磁率合金粉末。所述金属粉末皆以粉末喷制方法制得，其平均粒径在100μm以下。又，Fe基非晶形磁粉为Fe-Si-B合金粉末，纳米级微结晶磁粉为Fe-Si-B-Cu合金粉末。这些粉末由在以液体骤冷法制成条带状后，粉碎该条带状合金而制得。其平均粒径分别在100μm以下。又表1中所示的衬隔材料是其粒径在5μm以下的无机物粉末。
其次，对100重量份的金属磁性粉末，添加衬隔材料1重量份、作为粘结剂的丁缩醛树脂3重量份、作为粘结剂溶解用溶剂的乙醇1重量份。然后，使用混合搅拌机混合。又，在使用氧化性大的金属粉末时，在氮等的非氧化性气氛中进行混合工序。
混合工序完毕后，从混合物中脱去溶剂，干燥。接着，粉碎干燥后的混合物，造粒，以确保所造粒的混合物具有易被导入成形机的流动性。
接着，将制作的造粒粉末填充于金属铸模，使用单轴压机，在10吨/cm2的压力下，加压成形3秒钟。制得外径25mm、内径15mm、厚约10mm的圆环型成形体。
将所得的成形体插入热处理炉中，在氮气氛中，以表1所示的热处理温度进行热处理。又，热处理温度保持时间为0.5小时。
根据以上所说明的制造方法，制得表1所示的试样。编号1-18的试样为本发明的实施例，编号19-22的试样为比较例。测得这些试样的磁导率、铁心损耗、直流叠加特性。磁导率用LCR仪，在10kHz测得；铁心损耗用交流B-H曲线测定仪，在50kHz的测量频率、0.1T的测定磁通量密度下测得。直流叠加特性以测定频率为50kHz、直流磁场为1600A/m时的L值的变化率表示。
上述测定结果示于表1。
                                                表1
  试样编号   金属磁粉   衬隔材料  热处理温度(℃)  磁导率  铁心损耗(kW/m3)  直流叠加(％)
实施例     1 Fe-Al-Si SiO2 750     91     721     88
    2 纯铁     82     622     92
    3 Fe-Si     131     865     86
    4 Fe-Ni     153     733     75
    5 珀明德合金     68     798     83
    6 Fe-Al-Si  Al2O3     92     706     85
    7 Fe-Al-Si  MgO     88     622     83
    8 Fe-Al-Si  TiO2     89     797     88
    9 Fe-Al-Si  ZrO     96     700     84
    10 Fe-Al-Si  CaO     94     811     85
    11 Fe-Ni TiO2     650     90     776     91
    12 Fe-Si     500     95     803     88
    13 Fe-Si     700     144     621     84
    14 Fe-Si     900     153     623     78
    15 非晶形     350     106     643     85
    16 非晶形     500     110     699     84
    17 纳米级微结晶     无     81     805     73
    18 纳米级微结晶     350     99     476     88
比较例     19 Fe-Al-Si  无     750     96     1260     60
    20 Fe-Si TiO2     无     22     1905     91
    21 Fe-Si     300     36     1520     91
    22 非晶形     300     40     1350     90
作为预防高谐波失真用扼流圈的选择标准是：在电流测定频率为50kHz、测定磁通量密度为0.1T的条件下，铁心损耗为1000kW/m3以下，磁导率在60以上，直流叠加在70％以上。
其次，使用二次离子质量分析仪(SIMS)及电子射线显微探针X射线分析仪(EPMA)，测得相邻磁性粉末的距离δ和磁性粉末的平均粒径d之比δ/d。其结果，19号试样中δ/d的测定值小于10-3；1-18号试样中，所有磁性粉末中70％以上的磁性粉末满足10-3≤δ/d≤10-1的关系。
从表1可显见，磁性粉末使用选自纯铁、Fe-Si合金、Fe-Al-Si合金、Fe-Ni合金、珀明德铁钴系高导磁率合金、非晶形、纳米级微结晶中的任一种磁性材料粉末，衬隔材料使用选自Al2O3、MgO、TiO2、ZrO、SiO2、CaO的无机物中的至少一种的、编号1-18的试样，可满足上述的选择标准，具有优异的磁导率、铁心损耗、直流叠加特性。
又，在350℃以上的热处理温度下进行处理时，比起在300℃的热处理温度下进行的处理来，其磁导率、铁心损耗、直流叠加特性都优异。在特定的磁性粉末中，不进行压缩成形后的热处理也可确保其特性。但为进一步提高特性，最好是在350℃以上的热处理温度下进行热处理。
实施例2
准备表2所示的金属磁粉，除了热处理温度设定为720℃以外，其它按如同实施例1的制造方法及制作条件，制得编号为23-29的试样。
就这些试样进行如同实施例1的评价。其评价结果示于表2。
                                              表  2
 试样编号       金属磁粉    衬隔材料   磁导率  铁心损耗(kW/m3)  直流叠加(％)
组成 粒径(μm)   组成 粒径(μm)
实施例   23 纯铁  100 Al2O3 2     105     878     81
  24 纯铁  50     87     491     86
  25 纯铁  10     76     224     88
  26 Fe-Al-Si  100   TiO2   10     74     532     90
  27 Fe-Al-Si   1     113     613     85
比较例   28 纯铁  120   Al2O3   2     124     1254     86
  29 Fe-Al-Si  100   TiO2   12     34     524     92
从表2的结果可显见，磁性粉末的平均粒径在100μm以下的试样(23-27号)满足实施例1所述的扼流圈的选择标准。又，衬隔材料的平均粒径在10μm以下的试样也满足上述选择标准。
另外，从编号23-25的试样的比较可以显见，磁性粉末的平均粒径在50μm以下的试样(25、24号)比起其平均粒径在100μm的试样(23号)来，具有更优异的磁导率及铁心损耗特性。上述情况就涡流损耗来说也是一样。这可以认为是：涡电流依赖于金属磁性粉末的粒径，其粉末的粒径越是细小，涡电流的损耗也越是降低。再有，藉助在磁性粉末表面覆盖绝缘材料，也可降低涡流损耗。在本实施例中，在金属磁性粉末表面形成了5nm以上的氧化膜，其绝缘性能进一步增强，涡流损耗也可更加降低。
另外，在本实施例中，磁性粉末的相邻距离δ由衬隔材料所控制，衬隔材料的粒径增大，则在压缩成形时衬隔材料越是有可能被粉碎。例如衬隔材料的平均粒径一旦超过10μm，即使在压缩成形时也被粉碎、压细，但由于其粒径离散大，磁间隙δ的分布宽度也变大。因此，衬隔材料的平均粒径以10μm以下为宜。
实施例3
准备具有铁硅铝磁合金组成、由Si 9％、Al 5％、其余为铁组成的Fe-Al-Si合金喷制粉末(平均粒径在100μm以下)。又，作为衬隔材料，准备硅树脂粉末、氟树脂粉末、苯并鸟粪胺树脂粉末，及以如下结构式表示的有机化合物C中的四种有机物(平均粒径在3μm以下)。
Figure A9810699400101
上式中，X表示烷氧基甲硅烷基、Y表示有机官能团，Z表示有机单元。(l、m、n、o为通常可表示各个单元基团数的任意正整数)。
另外，除了混合工序中使用的粘结剂取1重量份，热处理温度为750℃之外，其它以如同实施例1的混合和条件，制作30-34号试样。
就这些试样进行如同实施例1的评价。其评价结果示于表3。又，34号试样的δ/d测定值小于10-3；其余试样中，所有磁性粉末中的70％以上的磁性粉末满足10-3≤δ/d≤10-1的关系。
                                      表  3
 试样编号 衬隔材料   磁导率  铁心损耗(kW/m3)  直流叠加(％)
  实施例     30 硅树脂粉末     88     396     87
    31 氟树脂粉末     96     511     91
    32 苯并鸟粪胺树脂粉末     90     455     85
  比较例     33 有机化合物C     111     370     89
    34 无     96     1260     60
从表3可显见，衬隔材料使用上述的有机物，可藉此控制磁性粉末相邻距离δ，得到优异的磁导率、铁心损耗、直流叠加等各种特性。又，为了得到更优异的特性，最好是使用粒径更细小的微粒有机物。另外，由于有机物粉末在压缩成形时容易变形，磁性粉末相互之间作强力结合，所以，压缩成形物的强度高。
在本实施例中，作为衬隔材料使用的有机物粉末的耐热性能都很高，所以，在热处理工序后也能维持其作为衬隔材料的效果，是一种理想的衬隔材料。除了这些有机物粉末之外，只要是耐热性能高衬隔材料都可使用。
有机化合物C除了上述效果之外，还具有可降低粘结剂弹性、提高粉末成形性能的效果，及具有抑止粉末成形后成形体的弹性恢复的效果。较好的是，该有机化合物C的分子量为数万以下，更好的是，其分子量在5000左右。另外，只要是其基本结构与有机化合物C相同，也可以使用具有不同的末端功能基团的有机化合物。
作为这些衬隔材料的有机物的添加量，较好的是，对于100重量份的磁性粉末为0.1～5.0重量份。如果有机物的添加量少于0.1重量份，则缺乏作为衬隔材料的有效性，如果有机物的添加量多于5.0重量份，则由于磁性粉末的填充率低下，导致磁特性下降。
实施例4
除了将有机化合物C作为衬隔材料，调节成形压力，改变δ/d之外，其它按如同实施例3的方法和条件，制作表4所示的编号35-39的试样。
就这些试样进行如同实施例1的评价。其评价结果示于表4
                                            表  4
 试样编号    δ/d    磁导率  铁心损耗(kW/m3)   直流叠加(％)
实施例     35     10-3     110     60     85
    36     10-2     100     370     89
    37     10-1     80     400     93
比较例     38     100     30     750     80
    39     10-4     120     980     63
从表4可显见，为了同时获得良好的直流叠加特性及磁导率，有必要满足10-3≤δ/d≤10-1的关系。编号35-37的试样皆满足了这个关系。其它特性也良好。
此处，就该关系作一说明。通常，如将磁性粉末的固有磁导率表示为μr、磁芯的实际(有效)磁导率表示为μe，则可以表示下式的关系：
μe≈μr/(1+μr δ/d)
δ/d的下限根据最低限度所需的直流叠加特性而定，δ/d的上限根据必要的磁导率而定。另外，为了实现良好的特性，有必要使所述磁性粉末满足10-3≤δ/d≤10-1的关系，更好的是，满足10-3≤δ/d≤10-2关系。
实施例5
除了使用平均粒径为10μm以下的Ti及Si作为衬隔材料，热处理温度设定在750℃之外，其它按如同实施例1的方法和条件，制得如表5所示的编号40-46的试样。
就这些试样进行如同实施例1的评价。其评价结果示于表5。
                                     表  5
 试样编号 金属磁粉 衬隔材料  磁导率  铁心损耗(kW/m3)  直流叠加(％)
实施例     40 Fe-Al-Si Ti     89     722     88
    41 纯铁     78     607     91
    42 Fe-Si     126     867     84
    43 Fe-Ni     153     726     77
    44 珀明德合金     70     808     85
    45 Fe-Al-Si     Si     91     713     89
比较例     46 Fe-Al-Si     无     96     1260     60
除了编号46的试样的δ/d测定值小于10-3以外，其它试样的所有磁性粉末中的70％以上的磁性粉末满足10-3≤δ/d ≤10-1的关系。
从表5的结果可显见，磁性粉末使用含有选自纯铁、Fe-Si合金、Fe-Al-Si合金、Fe-Ni合金、珀明德铁钴系高导磁率合金中的任一种粉末，衬隔材料使用金属Ti或Si，由此，可以得到满足扼流圈选择标准的特性。如此，Ti及Si为可用于衬隔材料的优选材料。又，只要是在热处理过程中难以与磁性粉末反应的材料，也可使用除了上述衬隔材料以外的金属材料。内容，可以举出如Al、Fe、Mg、Zr等的金属。另外，金属在受到压缩成形时，容易变形，易使磁性粉末相互之间粘结，从而，具有提高压缩成形物强度的效果。
实施例6
除了使用铁硅铝磁合金组成的、由喷制方法制得的Fe-Al-Si合金粉末(平均粒径100μm以下)作为金属磁性粉末，衬隔材料使用Al，成形压力设为8吨/cm2，同时，变更热处理温度如表6所示之外，其它按实施例5的方法、条件，制作编号47-49的试样。
就上述试样进行如同实施例1的评价，其评价结果示于表6。
                                   表  6
 试样编号  热处理温度(℃)   磁导率  铁心损耗(kW/m3)  直流叠加(％)
  实施例     47     500     45     600     91
    48     600     65     550     91
  比较例     49     700     25     2000     97
从表6的结果可以显见，在超过Al熔点660℃的温度下进行热处理，则金属发生熔融，失去作为衬隔材料的效果。因此，其特性大大降低。而在低于Al熔点的温度下进行热处理，则显示良好的特性。如此，藉助使用其熔点高于热处理温度的金属粉末作为衬隔材料，可以得到良好的特性。
实施例7
除了使用具有如表7所示的各种平均粒径的Ti粉末作为衬隔材料，变更热处理温度为750℃之外，其它按如同实施例6的方法、条件，制作编号50-53的试样。
就上述试样进行如同实施例1的评价，其评价结果示于表7。
                                 表  7
 试样编号   平均粒径(μm)   磁导率   铁心损耗(kW/m3)  直流叠加(％)
  实施例     50     20     56     500     91
    51     10     74     530     90
    52     1     110     610     85
  比较例     53     25     34     520     92
从表7的结果可以显见，在本实施例的场合，衬隔材料的平均粒径越是细小，其磁导率越大，特别是，其平均粒径在20μm以下时，可以获得非常良好的特性。
实施例8
准备粒径5μm的Al2O3、粒径10μm的Ti、粒径1μm的硅树脂粉末及有机化合物C作为衬隔材料，将他们如同表8所示，作等量组合，使其组合后的衬隔材料的总量对100重量份的磁性粉末为1重量份。然后，除了在成形压力设为10吨/cm2、热处理温度设为700℃之外，其它按如同实施例7的方法、条件，制作编号54-60的试样。
就上述试样进行如同实施例1的评价，其评价结果示于表8。
                             表  8
 试样编号 衬隔材料 衬隔材料   磁导率  铁心损耗(kW/m3)  直流叠加(％)
实施例   54 Al2O3 Ti     86     603     92
  55 硅树脂粉末     88     552     89
  56 有机化合物C     110     728     84
比较例   57 Ti 硅树脂粉末     90     666     83
  58 有机化合物C     96     543     87
  59 硅树脂粉末     102     501     84
  60 无 无     92     1188     60
除了编号60的试样的δ/d测定值小于10-3以外，其它试样的所有磁性粉末中的70％以上的磁性粉末满足10-3≤δ/d≤10-1的关系。
从表8的结果可显见，在组合使用衬隔材料的场合也可以得到满足扼流圈选择标准的特性。又，在本实施例中，显示了二种组合，但除此之外的更多的种类的组合也是有效的。
实施例9
用其组成为Ni78.5％、其余为Fe的Fe-Ni合金粉末(平均粒径5μm)，改变热处理条件所制得的其磁导率分别为如图9所示的1500、1000、900、100、10的粉末作为衬隔材料。然后，除了在成形压力7吨/cm2之外，其它按如同实施例8的方法、条件，制作编号61-65的试样。但，作为金属磁性粉末使用的Fe-Al-Si合金的磁导率为1000。
就上述试样进行如同实施例1的评价，其评价结果示于表9。
                                表    9
 试样编号  衬隔材料磁导率   磁导率  铁心损耗(kW/m3)  直流叠加(％)
  实施例     61     900     160     766     75
    62     100     110     820     82
    63     10     90     750     84
  比较例     64     1000     165     760     65
    65     1500     188     763     63
从表9的结果可显见，在衬隔材料的磁导率小于金属磁粉的磁导率的场合，可以得到满足扼流圈选择标准的特性。其原因可以认为是：衬隔材料最终成为磁隙，藉助变化磁性粉相互之间的距离，可以控制复合磁性材料的磁导率和直流叠加特性。
实施例10
将其平均粒径在100μm以下、且粒度分布不同的Fe-Ni合金(Ni 78.5％、其余为Fe的组成)的粉碎粉末用作金属磁性粉末，将平均粒径在10μm以下的Ti粉末用作衬隔材料。然后，除了热处理温度设为680℃，使用如表10所示的浸渍材料，藉助成形压力和金属磁性粉末的粒度分布变换孔隙率之外，其它按如同实施例1的方法、条件，制作编号66-72的试样。
就上述试样进行如同实施例1的有关磁导率及铁心损耗的评价。再由压头速度(head speed)为0.5mm/分的3点弯曲试验法测得其断裂强度。其评价结果示于表10。
                                        表    10
试样编号   孔隙率(％)   浸渍材料  磁导率   铁心损耗(kW/m3)   断裂强度(N/mm2)
实施例     66     5 环氧树脂     87     750     27
    67     10     79     870     35
    68     50     47     880     49
    69     10   硅树脂     78     850     32
    70     3   环氧树脂     98     620     12
比较例     71     55     34     950     52
    72     20   无     75     850     ≤1
在作为预防高谐波失真用扼流圈中，其断裂强度以具有20N/mm2的值为宜。但，从表10可显见，编号66-69、71的试样满足了所述的断裂强度要求。但是，其中的编号71的试样未满足磁导率的要求。
如表10所示，可以明白，在复合磁性材料在热处理之后的孔隙率为整个材料的5％(体积)以上、50％(体积)以下时，可由用绝缘性浸渍剂的浸渍，提高其机械强度。另外，在其稳定性的试验中也未发现有问题。由此，使用绝缘性浸渍剂进行浸渍，可以提高铁心强度。再有，使用绝缘性浸渍剂进行浸渍，也可有效地提高金属磁粉的防锈能力和其表面阻抗。作为浸渍的方法，除了通常的浸渍之外，也可有效使用真空浸渍及加压浸渍。由于这些浸渍方法可以使浸渍剂深入铁心内部，所以可更加提高所述的效果。
为了提高浸渍的效果，使复合磁性材料在热处理之后的孔隙率为整个材料的5％(体积)以上、50％(体积)以下是重要的。如果孔隙率为整个材料的5％(体积)以上，则可形成空孔，使浸渍剂深入铁心内部，可以提高机械强度及稳定性。然而，如果孔隙率超过50％(体积)以下，则磁特性恶化，不宜使用。
作为绝缘性浸渍剂可以根据使用目的的不同，使用环氧树脂、苯酚树脂、聚氯乙烯树脂、缩丁醛树脂、有机硅树脂、无机硅树脂等广泛使用的树脂。作为材料选用的基准，可以举出如焊锡耐热性、热循环的耐热冲击性、及适当的阻抗值等。
产业上的可利用性
如上所说明地，本发明的复合磁性材料系磁性粉末和衬隔材料组成的混合物的压缩成形体，其特征在于，藉助所述衬隔材料控制相邻磁性粉末之间的间隙距离δ。藉助所述结构，可以实现铁心损耗低，磁导率高，且具有良好的直流叠加特性的复合磁性材料。本发明具有产业上的极高的价值。

Claims (18)

1.一种复合磁性材料，所述复合磁性材料系由磁性粉末和衬隔材料的混合物组成的压缩成形体，其特征在于：藉助所述衬隔材料控制相邻磁性粉末之间的间隙距离。
2.如权利要求1所述的复合磁性材料，其特征在于，所述磁性粉末的磁导率大于所述衬隔材料的磁导率。
3.如权利要求1所述的复合磁性材料，其特征在于，所述相邻磁性粉末之间的距离表示为δ、所述磁性粉末的平均粒径表示为d时，所有磁性粉末中的70％以上的磁性粉末满足以下式表示的关系：
10-3≤δ/d≤10-1
4.如权利要求1所述的复合磁性材料，其特征在于，所述磁性粉末由选自纯铁、Fe-Si合金、Fe-Al-Si合金、Fe-Ni合金、珀明德铁钴系高导磁率合金、非晶形、纳米级微结晶的强磁性材料中的至少一种磁性材料粉末组成。
5.如权利要求1所述的复合磁性材料，其特征在于，所述磁性粉末的平均粒径在100μm以下。
6.如权利要求1所述的复合磁性材料，其特征在于，所述衬隔材料由选自Al2O3、MgO、TiO2、ZrO、SiO2、CaO的无机物中的至少一种组成。
7.如权利要求1所述的复合磁性材料，其特征在于，所述衬隔材料由平均粒径在10μm以下的无机物组成。
8.如权利要求1所述的复合磁性材料，其特征在于，所述衬隔材料为有机物。
9.如权利要求1所述的复合磁性材料，其特征在于，所述衬隔材料由选自硅树脂粉末、氟树脂粉末、苯并鸟粪胺树脂粉末中的一种有机物组成。
10.如权利要求1所述的复合磁性材料，其特征在于，所述衬隔材料由以下式表示的有机物组成，其中，X表示烷氧基甲硅烷基，Y表示有机官能团，Z表示有机单元。
11.如权利要求1所述的复合磁性材料，其特征在于，所述衬隔材料由金属粉末组成。
12.如权利要求1所述的复合磁性材料，其特征在于，所述衬隔材料由平均粒径在20μm以下的金属粉末组成。
13.如权利要求1所述的复合磁性材料，其特征在于，所述衬隔材料使用选自下述(a)无机物粉末、(b)有机物粉末、(c)金属粉末中的至少二种以上的混合物，其中，
(a)为选自Al2O3、MgO、TiO2、ZrO、SiO2、CaO中的至少一种无机物粉末，
(b)为选自硅树脂、氟树脂、苯并鸟粪胺树脂及下述一般表达式的有机化合物中的至少一种有机物，
Figure A9810699400031
其中，X为烷氧基甲硅烷基，因为有机官能团，Z为有机单元。
14.如权利要求1所述的复合磁性材料，其特征在于，所述复合磁性材料浸渍绝缘性浸渍剂。
15.如权利要求14所述的复合磁性材料，其特征在于，所述复合磁性材料孔隙率在5％(体积)以上、50％(体积)以下。
16.一种复合磁性材料的制造方法，其特征在于，在对由磁性粉末和衬隔材料所组成的混合物作压缩成形之后，再进行热处理，从而，藉助所述衬隔材料控制相邻磁性粉末之间的距离δ。
17.如权利要求16所述的复合磁性材料的制造方法，其特征在于，在所述衬隔材料中使用其熔点高于所述热处理工序中的处理温度的金属粉末。
18.如权利要求16所述的复合磁性材料的制造方法，其特征在于，所述热处理在350℃以上的温度下进行。
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