DE102004055694A1

DE102004055694A1 - Verfahren zum Herstellen eines weichmagnetischen Pulvermaterials

Info

Publication number: DE102004055694A1
Application number: DE102004055694A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Kariya Nishijima; Yurio Kariya Nomura; Kouichi Kyoto Yamaguchi; Yuuichi Kyoto Ishikawa; Hidekazu Kyoto Hayama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2005-07-07
Also published as: JP4010296B2; US20050133116A1; US7270718B2; JP2005154791A

Abstract

Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Herstellen eines weichmagnetischen Pulvermaterials, das durch Oxidschichten an Oberflächen des Pulvers überdeckt ist, unter Verwendung eines weichmagnetischen Legierungspulvers mit einem weichmagnetischen Pulvermaterial und einem zweiten Element wie beispielsweise Si mit einer Oxidationsreaktivität höher als Eisen und durch Erwärmen des weichmagnetischen Legierungspulvers in einer Atmosphäre eines schwach oxidierenden Gases durch Mischen eines schwach oxidierenden Gases in einem inerten Gas und selektives Oxidieren des zweiten Elements an Oberflächenschichten des Pulvers unter gleichzeitiger Einschränkung einer Oxidation von Eisen, um dünne Oxidschichten mit einem hohen elektrischen Widerstand zu bilden, vor.

Description

1 . Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines weichmagnetischen Pulvermaterials zum Bereiten eines weichmagnetischen Materials, das als ein Kernmaterial und dergleichen eines Solenoidstellgliedes und eines Signalgebers verwendet werden soll. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bilden von Oxidschichten mit einem hohen elektrischen Widerstand an Oberflächen eines weichmagnetischen Pulvers auf Fe-Basis.

2. Beschreibung anderer Bauformen

Zum Beispiel muss ein Kernmaterial des Stellgliedes eine hohe Sättigungsflussdichte und eine hohe magnetische Permeabilität haben, um eine Reaktionsgeschwindigkeit eines Magnetventils eines Verbrennungsmotors zu erhöhen. Das für die Anwendung zu verwendende weichmagnetische Material wird durch Einsetzen eines billigen weichmagnetischen Pulvers auf Fe-Basis mit einer hohen Sättigungsflussdichte als Rohpulver und Sintern des Pulvers gemacht. Während dieses Schritts ist es notwendig, eine Korngrenzenentmischungsschicht mit einem hohen elektrischen Widerstand in einer gesinterten Struktur zu bilden und ein gesintertes Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität und einer hohen Festigkeit zu machen, um einen auf einem Wirbelstrom basierenden Verlust zu verringern. Daher wurde in den letzten Jahren nach Technologien gesucht, um ein weichmagnetisches Material durch Sintern eines pressgeformten Materials eines weichmagnetischen Pulvermaterials mit auf Oberflächen des weichmagnetischen Pulvers gebildeten Isolierfilmen zum Zwecke des Erhöhens der magnetischen Permeabilität, des Verringerns des Eisenverlusts und dergleichen des weichmagnetischen Materials herzustellen.

Zum Beispiel werden in einem Herstellungsverfahren, das in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 05-036514 (Seiten 2, 3, usw.) beschrieben ist, dünne Ni-Zn-Ferritschichten eines weichmagnetischen Materials an Oberflächen des weichmagnetischen Pulvers gebildet, indem zunächst ein Metallion durch Ein tauchen eines atomisierten Legierungspulvers auf Fe-Basis in eine wässrige Lösung aus NiCl₂ und ZnCl₂ adsorbiert wird und dann eine Ferritisierungsreaktion über eine Oxidation an Luft ausgeführt wird. Ferner wird ein magnetisches Mischpulver durch Sputtern von Al in einer Atmosphäre aus Stickstoffgas vorbereitet, um einen Isolierfilm auf AIN-Basis auf der dünnen Ni-Zn-Ferritschicht zu bilden. Danach erhält man ein Formmaterial durch Hinzufügen eines B₂O₃-Pulvers zu dem magnetischen Mischpulver, und nach der Pressformung in eine gewünschte Form wird es bei 1.000°C unter Druck durch ein Heißpressverfahren gesintert.

Hierdurch erfordert jedoch das oben beschriebene Herstellungsverfahren viel Zeit und Aufwand bei einem Bildungsschritt der weichmagnetischen, dünnen Ni-Zn-Ferritschichten an Oberflächen des atomisierten Legierungspulvers auf Fe-Basis und einem Bildungsschritt des Isolierfilms durch Sputtern von Al in einer Atmosphäre aus Stickstoffgas. Falls in dem Isolierfilm ein Riss verursacht wird, sinkt eine Isoliereigenschaft zwischen Teilchen des magnetischen Pulvers, und ein Eisenverlust an dem gesinterten weichmagnetischen Material (Verlust basierend auf einem Wirbelstrom) wird größer. Alternativ gibt es in einem Fall, dass der Isolierfilm dick gebildet wird, um die Entstehung von Rissen in dem Isolierfilm zu vermeiden, ein Problem, dass eine Dichte des magnetischen Materials in dem weichmagnetischen Material kleiner wird, die Sättigungsflussdichte sinkt und magnetische Eigenschaften schlechter werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Situationen ausgeführt. Sie hat zum Ziel, durch einen einfachen Prozess ein weichmagnetisches Pulvermaterial herzustellen, das dünne Schichten mit einem hohen elektrischen Widerstand an Oberflächen des billiges Fe als Hauptkomponente enthaltenden Pulvers aufweist, um eine weichmagnetische Komponente zu erhalten, die gleichzeitig Anforderungen einer hohen Sättigungsflussdichte, einer hohen magnetischen Permeabilität, eines, geringen Eisenverlusts, einer hohen Festigkeit und einer hohen Produktivität auf einem hohen Niveau erfüllt.

Um die Aufgabe zu lösen, ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines weichmagnetischen Pulvermaterials, das von Oxidschichten an Oberflächen des Pulvers überzogen ist, mit einem Schritt des Bildens der Oxidschicht durch Erwärmen eines weichmagnetischen Legierungspulvers mit Eisen als Hauptkomponente und einem zweiten Element mit einer höheren Oxidationsreaktivität als Eisen in einer Atmosphäre eines schwach oxidierenden Gases durch Mischen eines schwach oxidierenden Gases in einem inerten Gas, um hauptsächlich das zweite Element an Oberflächenschichten des Pulvers zu oxidieren.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines weichmagnetischen Pulvermaterials, das mit Oxidschichten an Oberflächen des Pulvers überzogen ist, mit einem Schritt des Bildens der Oxidschichten durch abwechselndes Ausführen eines Oxidierungsschritts des Erwärmens in einer Atmosphäre eines schwach oxidierenden Gases durch Mischen eines schwach oxidierenden Gases in einem inerten Gas und eines Reduktionsschritts des Erwärmens eines weichmagnetischen Legierungspulvers mit Eisen als Hauptkomponente und einem zweiten Element mit einer höheren Oxidationsreaktivität als Eisen in einer reduzierenden Atmosphäre, um hauptsächlich das zweite Element an Oberflächenschichten des Pulvers zu oxidieren.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(a), 1(b) sind Zeichnungen, um ein Verfahren des Beispiels 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zu beschreiben, wobei 1(a) eine schematische Darstellung eines Teilchens eines Fe-Si-Pulvers und eine vergrößerte Darstellung seiner Oberfläche zeigt, 1(b) eine schematische Darstellung eines Teilchens eines Fe-Si-Pulvers, an dessen Oberfläche eine Oxidschicht gebildet wurde, und eine vergrößerte Darstellung seiner Oberfläche zeigt.
2 ist eine Zeichnung zum Beschreiben eines Verfahrens von Beispiel 1 gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit einem herkömmlichen Verfahren, wobei eine Änderung der freien Energie ΔG für eine Oxidationsreaktion von Fe und Si gezeigt ist.
3(a) ist eine Zeichnung zum Beschreiben einer Veränderung der freien Energie ΔG für ein Oxidationsreaktionssystem über Sauerstoff, und 3(b) ist eine Zeichnung zum Beschreiben einer Änderung der freien Energie ΔG für ein Oxidationsreaktionssystem über Dampf.
4(a) ist eine Zeichnung zum Beschreiben eines Oberflächenoxidationsverfahrens eines Fe-Si-Legierungspulvers durch ein Verfahren von Beispiel 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, und 4(b) ist eine Zeichnung zum Beschreiben eines Mechanismus der Oberflächenoxidation des Fe-Si-Legierungspulvers durch ein Verfahren von Beispiel 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
5(a) ist eine vergrößerte Zeichnung von 5(b), und 5(b) ist eine Zeichnung eines Gesamtaufbaus einer Ausrüstung zum Bereiten einer Oxidschicht, die in einem Verfahren von Beispiel 1 benutzt wird.
6(a) ist eine Zeichnung zum Beschreiben einer Beziehung zwischen der Tiefe der Oxidschicht von der Oberfläche eines Teilchens des Pulvers und einer Oxidzahldichte einer Oxidschicht, wenn die Oxidschicht in einer Atmosphäre eines inerten Gases mit hoher Feuchtigkeit gebildet wurde, und 6(b) ist eine Zeichnung zum Beschreiben der Beziehung zwischen der Tiefe der Oxidschicht von der Oberfläche und der Oxidzahldichte, wenn die Oxidschicht in der Atmosphäre von Luft gebildet wurde.
7 ist eine Zeichnung zum Beschreiben einer Beziehung zwischen der Tiefe der Oxidschicht von der Oberfläche und einer Oxidzahldichte einer Oxidschicht, wenn die Oxidschicht in einer Atmosphäre mit einer relativen Feuchtigkeit von 100% oder 50% gebildet wurde.
8 ist eine Zeichnung zum Beschreiben einer Beziehung zwischen der Feuchtigkeit einer Atmosphäre und einer Dicke einer gebildeten Oxidschicht, wenn die Oxidschicht durch Verändern der Feuchtigkeit präpariert wurde.
9(a) ist eine Zeichnung zum Beschreiben eines Verfahrens von Beispiel 2 gemäß der vorliegenden Erfindung, und 9(b) ist eine Zeichnung eines Gesamtaufbaus einer Ausrüstung zum Präparieren einer Oxidschicht, die in einem Verfahren von Beispiel 2 benutzt wird.
10 ist eine Zeichnung zum Beschreiben einer Beziehung zwischen der Tiefe der Oxidschicht von der Oberfläche und einer Oxidzahldichte einer Oxidschicht, wenn die Oxidschicht durch einen Oxidationsprozess und einen folgenden Reduktions prozess gemäß dem Verfahren von Beispiel 2 gebildet wurde, im Vergleich zu einem Fall nur mit dem Oxidationsprozess.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, wird in einem Aspekt in dem Verfahren zum Herstellen eines weichmagnetischen Pulvermaterials gemäß der vorliegenden Erfindung eine Oxidschicht unter Verwendung eines weichmagnetischen Legierungspulvers mit Eisen als Hauptkomponente und einem zweiten Element mit einer höheren Oxidationsreaktivität als Eisen, Erwärmen des weichmagnetischen Legierungspulvers in einer Atmosphäre eines schwach oxidierenden Gases, das durch Mischen eines schwach oxidierenden Gases in einem inerten Gas gebildet ist, und Oxidieren hauptsächlich des zweiten Elements an Oberflächenschichten des Pulvers gebildet.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, wenn das weichmagnetische Legierungspulver in einer Atmosphäre eines schwach oxidierenden Gases oxidiert wird, eine Oxidation des Eisens an Oberflächenschichten des weichmagnetischen Legierungspulvers zu unterdrücken bzw. einzuschränken und nur das zweite Element, das einfacher oxidiert werden kann, selektiv zu oxidieren. Eine dichte, dünne Oxidschicht mit einem hohen elektrischen Widerstand kann an der Oberfläche durch moderates Beschränken einer Oxidationsgeschwindigkeit gebildet werden. Es gibt eine hohe Wirkung zum Reduzieren eines Verlusts (Eisenverlusts) basierend auf einem Wirbelstrom. Zusätzlich werden, da eine magnetische Materialdichte durch Verringern der Dicke der Oxidschicht größer wird, die magnetischen Eigenschaften verbessert. Es wird möglich, seine Festigkeit zu erhöhen, indem eine Teilchengröße des Pulvermaterials verkleinert wird. Ferner wird die Produktivität verbessert, da ein Fertigungsprozess vereinfacht werden kann.
In einem weiteren Aspekt des Verfahrens zum Herstellen eines weichmagnetischen Pulvermaterials gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Oxidschicht durch abwechselndes Ausführen eines Oxidationsschritts des Erwärmens in einer Atmosphäre aus einem schwach oxidierenden Gas, das durch Mischen eines schwach oxidierenden Gases in einem inerten Gas gebildet ist, und eines Reduktionsschritts des Erwärmens in einer reduzierenden Atmosphäre eines weichmagnetischen Legierungspulvers mit Eisen als Hauptkomponente und einem zweiten Element mit einer höheren Oxidationsreaktivität als Eisen, um hauptsächlich das zweite Element an Oberflächenschichten des Pulvers zu oxidieren.
Wie oben beschrieben, ist es auch möglich, die Oxidationsreaktion in einer Atmosphäre eines schwach oxidierenden Gases auszuführen und die Reduktionsreaktion in einer reduzierenden Atmosphäre auszuführen und dann die Oxidationsreaktion zu wiederholen. Bei diesem Prozess ist es möglich, die Oxidation des zweiten Elements an der Oberflächenschicht zu verbessern, während ein Fortschreiten der Oxidation ins Innere unterdrückt bzw. eingeschränkt wird, und die Oxidschicht mit einer höheren Reinheit und einem höheren elektrischen Widerstand zu bilden. Als Ergebnis wird es möglich, den Eisenverlust des magnetischen Materials zu verringern und seine magnetischen Eigenschaften und seine Produktivität zu verbessern.
Vorzugsweise weist das zweite Element in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens ein Element auf, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Si, Ti, Al und Cr.
Diese Elemente sind als Rohmaterial der Oxidschicht geeignet, da die Änderung der freien Enthalpie ΔG bei der Oxidationsreaktion kleiner als bei Eisen ist und die Oxidationsreaktion leicht fortschreiten kann.
Vorzugsweise ist das schwach oxidierende Gas in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Dampf oder Distickstoffmonoxid-Gas.
Bei einer Oxidation über Dampf wird die Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu der Atmosphäre aus Luft langsamer, da die Oxidationsreaktion in Übereinstimmung mit einer Reduktionsreaktion von H₂O fortschreitet. Da die Oxidationsreaktion von Eisen beinahe einen Gleichgewichtszustand erreicht und die Reaktion beinahe kaum fortschreiten wird, wird es insbesondere möglich, nur das zweite Element, das einfacher oxidiert werden kann, selektiv zu oxidieren. Auch in einem Fall eines Distickstoffmonoxid-Gases schreitet eine ähnliche Reaktionsweise fort.
Vorzugsweise ist das schwach oxidierende Gas in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Dampf und es ist in das inerte Gas gemischt, sodass eine relative Feuchtigkeit mehr als 50% beträgt.
Insbesondere kann, wenn Dampf verwendet wird, eine Atmosphäre eines schwach oxidierenden Gases einfach gebildet werden. Insbesondere kann, wenn die Oxidation in einer Umgebungsatmosphäre mit einer relativen Feuchtigkeit höher als 50% ausgeführt wird, der oben genannte Effekt einfach erzielt werden.
Vorzugsweise ist das schwach oxidierende Gas in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Dampf und es ist in dem inerten Gas so gemischt, dass die relative Feuchtigkeit 70% bis 100% betragen kann.
Wenn die Oxidation in einer Atmosphäre aus Dampf mit einer höheren Feuchtigkeit ausgeführt wird, steigt eine Oxidzahldichte der gebildeten Oxidschicht und die dichte dünne Schicht mit einem hohen elektrischen Widerstand kann gebildet werden.
Vorzugsweise wird die Oxidation in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Temperatur von 400°C bis 900°C ausgeführt.
Wenn eine Temperatur der Umgebungsatmosphäre niedriger als der oben angegebene Temperaturbereich ist, wird die Änderung der freien Energie ΔG für ein Oxidationsreaktionssystem von Eisen über einem schwach oxidierenden Gas kleiner als Null und der Effekt des Einschränkens der Reaktion wird geringer. Wenn eine Temperatur der Umgebungsatmosphäre höher als der oben angegebene Temperaturbereich ist, gibt es, obwohl die Oxidationsreaktion des zweiten Elements einfach fortschreiten wird, eine Möglichkeit, dass Eigenschaften des erhaltenen magnetischen Materials schlechter werden. Durch Definieren des oben angegebenen Bereichs kann die dichte Oxidschicht mit einer hohen Oxidzahldichte und einem hohen elektrischen Widerstand gebildet werden.
Vorzugsweise ist das weichmagnetische Legierungspulver in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein atomisiertes Legierungspulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,01 μm bis 500 μm.
Da die Teilchendurchmesser des weichmagnetischen Pulvers durch Verkleinern einer Dicke der oben beschriebenen Oberflächenoxidschicht vergrößert werden können, kann eine Festigkeit des weichmagnetischen Materials größer werden und die Frei heit des Formens bei einem Formungsprozess kann größer werden, indem das atomisierte Pulver mit geeigneter Kompressibilität verwendet wird und indem der Teilchendurchmesser in einem Bereich von 0,01 μm bis 500 μm eingestellt wird.
BEISPIELE
Der beste Ausführungsmodus der vorliegenden Erfindung wird basierend auf speziellen Beispielen wie folgt beschrieben.
Beispiel 1
In der vorliegenden Erfindung enthält das als Rohmaterial verwendete weichmagnetische Legierungspulver Eisen (Fe) als Hauptkomponente und ein zweites Element mit einer höheren Oxidationsreaktivität als Eisen. Beispiele des zweiten Elements enthalten Si, Ti, Al, Cr und dergleichen. Als zweites Element wird ein Pulver einer Legierung mit wenigstens einem Element oder zwei oder mehr Elementen verwendet, die ausgewählt sind, aus einer Gruppe dieser Elemente, insbesondere z. B. eine Fe-Si-Legierung, Fe-Ti-Legierung, Fe-Al-Legierung, Fe-Cr-Legierung, Fe-Al-Si-Legierung oder dergleichen. Von diesen Legierungen können die Fe-Si-Legierung mit einer Zusammensetzung von z. B. Fe mit 95–99,9% und Si mit 0,1–5%, die Fe-Al-Legierung mit einer Zusammensetzung von z. B. Fe mit 92,5-97,5% und Al mit 2,5–7,5%, oder die Fe-Al-Si-Legierung mit einer Zusammensetzung von z. B. Fe mit 90–97%, Al mit 3,5–6,5% und Si mit 0,1–5% verwendet werden.
Hierbei wird im Allgemeinen das Zusammensetzungsverhältnis von Si, Al und dergleichen unter Berücksichtigung der folgenden drei Faktoren bestimmt.

(1) Um magnetische Eigenschaften zu verbessern, sind geringere Anteile von Al, Si und dergleichen besser.
(2) Die Anteile von Al, Si und dergleichen sollten in einem Bereich der Feststofflöslichkeitsgrenze liegen, bei der keine intermetallische Verbindung gebildet wird.
(3) Die Dicke der Oxidschicht sollte nicht geringer als eine Dicke sein, durch die ein Zielwert eines elektrischen Widerstandes erzielt werden kann.

Um die magnetischen Eigenschaften wie oben in (1) beschrieben zu verbessern, ist es zum Beispiel bevorzugt, dass der Anteil dieser Elemente in der Zusammensetzung nicht mehr als 2%, bevorzugt nicht mehr als 1% beträgt. Es ist bevorzugt, den minimalen Anteil in der Zusammensetzung in diesem Bereich auszuwählen, bei dem eine zufriedenstellende Oxidschicht gebildet werden kann. Zwei oder mehr Arten der weichmagnetischen Legierungspulver können durch Vermischen verwendet werden.
Das als Rohmaterial verwendete weichmagnetische Legierungspulver wird bevorzugt als ein atomisiertes Legierungspulver verwendet, das durch ein Atomisierungsverfahren zum Pulverisieren einer geschmolzenen Legierung mittels eines Atomisierungsmediums wie beispielsweise Wasser, inertes Gas und dergleichen präpariert wird. Da das atomisierte Legierungspulver eine hohe Reinheit und eine gute Kompressibilität besitzt, kann ein weichmagnetisches Material mit einer hohen Dichte und mit guten magnetischen Eigenschaften realisiert werden. Der mittlere Teilchendurchmesser des weichmagnetischen Legierungspulvers wird im Allgemeinen in dem Bereich von nicht mehr als 500 μm, bevorzugt von 0,01 μm bis 10 μm eingestellt. Das weichmagnetische Legierungspulver wird durch Pulverisieren mittels eines Pulverisierungsgeräts (Attritor) präpariert, um einen gewünschten mittleren Teilchendurchmesser zu haben. Bei diesem Pulverisierungsschritt werden hoch-aktive Bruchflächen in Oberflächen des weichmagnetischen Pulvers gebildet. Der bevorzugtere Bereich des mittleren Teilchendurchmessers des weichmagnetischen Legierungspulvers ist 0,01 bis 5 μm. Als Rohmaterial zum Herstellen des weichmagnetischen Legierungspulvers wird ein Material vor dem Glühen verwendet, sodass es einfach pulverisiert werden kann. Während es pulverisiert wird, ist es bevorzugt, einen Edelstahlbehälter zum Pulverisieren durch Wasser zu kühlen, um ein Ansteigen der Temperatur des weichmagnetischen Pulvers durch die Pulverisationswärme zu verhindern.
Das als Rohmaterial zu verwendende weichmagnetische Legierungspulver kann man durch Einsetzen jedes einzelnen eines Falls der Verwendung des durch das oben beschriebene Atomisierungsverfahren präparierten atomisierten Pulvers und eines Falls der Verwendung von mittels des oben beschriebenen Pulverisierungsgeräts (Attritor) pulverisierten Teilchen erhalten.
Danach werden Oxidschichten an Oberflächen des weichmagnetischen Legierungspulvers gebildet. Dieser Schritt zum Oxidieren der Oberfläche, der ein charakteristischer Teil der vorliegenden Erfindung ist, besteht in dem Erwärmen des weichmagnetischen Legierungspulvers auf eine hohe Temperatur in einer Atmosphäre eines schwach oxidierenden Gases, das durch Mischen eines schwach oxidierenden Gases in einem inerten Gas gebildet ist, und dem Oxidieren hauptsächlich des zweiten Elements an Oberflächenschichten des Pulvers. Zum Beispiel werden Stickstoffgas (N₂) und dergleichen bevorzugt als inertes Gas verwendet, und zum Beispiel Dampf (H₂O) wird als schwach oxidierendes Gas verwendet. 1(a) und 1(b) zeigen einen Fall, bei dem ein Fe-Si-Legierungspulver über Dampf (H₂O) oxidiert wird. An den Oberflächen des Pulvers wird das einfacher oxidierbare Si selektiv oxidiert, um eine SiO₂-Schicht zu bilden, und ebenso wird H₂O reduziert, um Hz zu bilden. Unter einer solchen Bedingung können, da eine Oxidation von Fe unterdrückt bzw. eingeschränkt ist und auch eine Oxidationsgeschwindigkeit geeignet beschränkt ist, die die Oberflächen überdeckenden SiO₂-Schichten mit einem hohen elektrischen Widerstand gleichmäßig mit einer Dicke von z. B. 3–5 μm gebildet werden.
Wie oben beschrieben, wird ein Gas einer oxidierten Verbindung, in dem eine Reduktionsreaktion fortschreitet und auch eine Oxidationsreaktion fortschreitet, bevorzugt als das schwach oxidierende Gas verwendet. Zum Beispiel kann man, selbst wenn Distickstoffmonoxid (N₂O) – Gas als das Gas mit einem ähnlichen Reaktionsmodus verwendet wird, den gleichen Effekt erzielen.
Falls das schwach oxidierende Gas Dampf (H₂O) ist, ist es bevorzugt, eine relative Feuchtigkeit bei einer normalen Temperatur auf mehr als 50% zu erhöhen, wenn der Dampf in die Umgebungsatmosphäre gemischt wird. Je höher die relative Feuchtigkeit ist, umso stärker wird die Oxidationsreaktion des zweiten Elements, wie beispielsweise Si, Al und dergleichen, an den Oberflächenschichten des Pulvers gefördert und eine Oxidzahldichte in der Oxidschicht wird erhöht, um eine dichte Isolieroxidschicht mit einem hohen elektrischen Widerstand zu bilden. Vorzugsweise ist es bevorzugt, Dampf so in die Umgebungsatmosphäre zu mischen, dass die relative Feuchtigkeit bei einer normalen Temperatur zu 70 bis 100% wird.
Ein gewöhnlicher Heizofen, wie beispielsweise ein ... und dergleichen, wird als eine Einrichtung zum Heizen in einem Oberflächenoxidationsschritt verwendet. Im Fall zum Beispiel des Bildens der Oxidschicht in dem elektrischen Ofen kann eine Dicke der Oxidschicht durch Regeln einer Temperatur der Umgebungsatmosphäre (einer Heiztemperatur), einer Heizdauer, der Anteile von Si und Al in dem weichmagnetischen Legierungspulver eingestellt werden. Es ist bevorzugt, die Umgebungsatmosphärentemperatur im Allgemeinen in dem Bereich von 400 bis 900°C einzustellen, soweit erforderlich. Durch Erhöhen der Temperatur auf 400°C oder mehr wird eine Änderung der freien Enthalpie ΔG für eine Oxidationsreaktion von Eisen beinahe zu Null und man kann einen Effekt des Einschränkens der Oxidation von Eisen erzielen. Obwohl es einfach wird, die Oxidationsschicht durch Erhöhen der Umgebungsatmosphärentemperatur zu bilden, ist es bevorzugt, die Temperatur nicht höher als 900°C einzustellen, da es eine Möglichkeit zur Verschlechterung der Eigenschaften eines erhaltenen magnetischen Materials gibt. Vorzugsweise ist es bevorzugt, die Umgebungsatmosphärentemperatur in dem Bereich von 400 bis 700°C einzustellen.
Hier wird nun ein Mechanismus zum Bilden der Oxidschichten an einem Fe-Si-Legierungspulver in einer Atmosphäre eines schwach oxidierenden Gases beschrieben. 2 zeigt sowohl die Oxidationsreaktivität von Fe als auch die Oxidationsreaktivität von Si in einer Atmosphäre aus Sauerstoff (O₂) und in einer Atmosphäre aus Dampf (H₂O) durch Vergleichen miteinander. Gleichungen der Oxidationsreaktionen von Fe und Si in jeder Umgebungsatmosphäre können wie folgt beschrieben werden.
Im Fall einer Oxidation über Sauerstoff (O₂): 2Fe + O₂ → 2 FeO (Gleichung 1) Si + O₂ → SiO₂ (Gleichung 2)
Im Fall einer Oxidation über Dampf (H₂O): Fe + H₂O → FeO + H₂ (Gleichung 3) Si + 2H₂O → SiO₂ + H₂ (Gleichung 4)
Eine senkrechte Achse von 2 ist eine Änderung der freien Enthalpie ΔG in jedem Reaktionssystem. Je mehr ΔG steigt, umso schwieriger wird ein Fortschreiten der Oxidation. 2 zeigt, dass die Oxidation von Fe schwieriger als die Oxidation von Si ist, und dass die Oxidationsreaktion (Gleichungen 3 und 4) über Dampf (H₂O) schwieriger als die Oxidationsreaktion (Gleichungen 1 und 2) über Sauerstoff (O₂) ist. Diese Situation ist in 3 beschrieben. Wie in 3 dargestellt, ist bei der Oxidation über Sauerstoff (O₂) für beide Fälle von Fe und Si die freie Energie nach der Reaktion niedriger als die freie Energie vor der Reaktion, das System nach der Reaktion ist stabiler. Mit anderen Worten ist, wie in 2 dargestellt, für jeden Fall die Änderung der freien Enthalpie ΔG negativ. Obwohl Si mit einem großen Absolutwert von ΔG einfacher oxidiert wird als Fe, schreiten beide Reaktionen der Gleichungen 1 und 2 fort.
Andererseits ist, wie in 3(b) dargestellt, bei der Oxidation über Dampf (H₂O) für beide Fälle von Fe und Si ein Absolutwert der Änderung der freien Enthalpie ΔG kleiner als bei der Oxidation über Sauerstoff (O₂). Da die Änderung der freien Enthalpie ΔG von Fe vor und nach der Reaktion etwa zu Null wird, schreitet insbesondere die in Gleichung 3 beschriebene Reaktion kaum fort und es schreitet nur die in Gleichung 4 beschriebene Reaktion fort.
Wie oben beschrieben, kann in einem Fall der Oxidation über Dampf (H₂O) eine SiO₂-Oxidschicht selektiv gebildet werden, während die Oxidation von Fe eingeschränkt ist. Wie in 2 dargestellt, wird im Fall der Oxidation von Fe über Dampf (H₂O) der Effekt der Einschränkung der Oxidation von Fe größer, da die Änderung der freien Enthalpie ΔG in dem gesamten Temperaturbereich nahe Null ist, und insbesondere in dem Bereich von 500°C oder mehr die Änderung der freien Enthalpie ΔG von Fe etwa zu Null wird. Im Fall der Oxidation von Si über Dampf (H₂O) schreitet die Oxidation von Si schwieriger fort als in einer Atmosphäre von Sauerstoff (O₂), da gleichzeitig eine Reduktionsreaktion von H₂O fortschreitet, und die Oxidation schreitet mit einer geeigneten Geschwindigkeit fort. Deshalb ist es möglich, da die Oxidation nicht nach innen fortschreitet, die Dichte des magnetischen Materials hoch zu halten und die SiO₂-Oxidschicht an den Oberflächenschichten des Pulvers gleichmäßig zu bilden, um eine dünne dichte Schicht mit einem hohen elektrischen Widerstand und einer Dicke von etwa einigen Nanometern zu erhalten.
In 4(a) ist ein Beispiel einer Oberflächenoxidation des weichmagnetischen Legierungspulvers gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Hier wurde ein als Rohmaterial benutztes, atomisiertes Fe-1% Si-Legierungsteilchen lauf einen mittleren Teilchendurchmesser von 3 μm eingestellt) bei einer Temperatur von 500 bis 600°C in einer Atmosphäre eines inerten Gases mit hoher Feuchtigkeit (z. B. einer Atmosphäre aus Stickstoff mit einer relativen Feuchtigkeit von 100%) erwärmt. 4(b) zeigt eine Situation der Bildung der Oxidschichten an den Oberflächenschichten des weichmagnetischen Legierungspulvers. Wenn Dampf (H₂O) an den Pulveroberflächen unter den oben beschriebenen Bedingungen vorgesehen ist, reagiert Si, das einfacher als Fe oxidierbar ist, mit H₂O an den Oberflächen des oben beschriebenen Pulvers. Da der Anteil von Si an der Oberfläche sinkt, diffundiert dann Si von innen zur Oberfläche, reagiert mit H₂O und wird selektiv oxidiert (siehe 1 bis 3 von 4(b)). Aufgrund dieser Reaktion werden die Oberflächen des Fe-1% Si-Legierungspulvers gleichmäßig mit SiO₂-Oxidschichten überdeckt.
5(b) zeigt eine Ausrüstung zum Herstellen der Oxidschicht, die derzeit verwendet wurde. Ein Rohpulver wurde in der Mitte eines in einem elektrischen Ofen positionierten Ofenkernrohrs platziert (siehe 5(a)). Umgebungsgas, das durch Mischen von Dampf (H₂O) in Stickstoff (N₂) – Gas über einen Befeuchter auf eine relative Feuchtigkeit von 100% präpariert worden ist, wurde mit einer vorbestimmten Strömungsrate in das Ofenkernrohr eingeleitet. SiO₂-Oxidschichten mit einer Dicke von 5 μm wurden an Oberflächen eines Fe-1% Si-Legierungspulvers durch Heizen des Innern des elektrischen Ofens auf eine Temperatur von 500 bis 600°C unter Verwendung eines Thermoelements zum Regeln der Temperatur und Fortschreiten einer Oxidationsreaktion für zwei Stunden gebildet. 6(a) zeigt Veränderungen der Tiefe der Oxidschicht von der Oberfläche eines Teilchens des Pulvers und einer Oxidzahldichte zu diesem Zeitpunkt. 6(b) zeigt die Veränderungen der Tiefe der Oxidschicht von der Oberfläche und einer Oxidzahldichte, welche verursacht wurden, wenn eine ähnliche Oxidationsreaktion in Atmosphäre von Luft ausgeführt wurde.
Wie in 6(a) dargestellt, steigt bei einer Oberflächenoxidation in einer Atmosphäre aus inertem Gas mit hoher Feuchtigkeit die SiO₂-Oxidzahldichte deutlich an der Oberflächenschicht an, während eine Fe-Oxidzahldichte sehr niedrig gehalten wird. Mit anderen Worten kann, da die SiO₂-Oxidschicht mit einer hohen Dichte selektiv gebildet werden kann, selbst wenn sie eine dünne Schicht mit einer Dicke von etwa 5 nm ist, wie in 4(a) beschrieben, ein hoher elektrischer Widerstand realisiert werden. Andererseits ist bei einer Oberflächenoxidation in der Atmosphäre aus Luft eine Fe-Oxidzahldichte an der Oberflächenschicht höher als eine Si-Oxidzahldichte. Wie oben beschrieben, liegt diese Situation an der Tatsache, dass eine Oxidation von Fe nicht beschränkt werden kann und sowohl eine Oxidationsreaktion von Fe als auch eine Oxidationsreaktion von Si bei einer Oxidation über Sauerstoff (O₂) – Gas fortschreiten.
7 zeigt die Tiefe der Oxidschicht von der Oberfläche eines Teilchens des Pulvers und eine Oxidzahldichte einer Oberflächenoxidschicht, die gebildet wurde, wenn Oxidationsreaktionen in einer Atmosphäre aus einem inerten Gas, das in einem Dampf mit einer relativen Feuchtigkeit von 100% oder 50% unter einer normalen Temperatur gemischt ist, gebildet wurde. Wie in 7 dargestellt, sinkt unter einer Bedingung mit einer relativen Feuchtigkeit von 50% die Oxidzahldichte der Oberfläche und es bildet sich keine gute Oxidschicht. Ferner ist dargestellt, dass die Oxidation ins Innere fortschreitet und die Feuchtigkeit starke Einflüsse auf die Bildung der Oberflächenoxidschicht hat. Im Allgemeinen steht die Dicke der gebildeten Oxidschicht mit der Feuchtigkeit der Umgebungsatmosphäre in Beziehung, wie in 8 dargestellt, und die Oxidschicht wächst unter einer Bedingung mit niedriger Feuchtigkeit nicht zufriedenstellend. Wenn die relative Feuchtigkeit der Umgebungsatmosphäre etwa 70% oder mehr beträgt, kann man eine Oxidschicht mit einer beinahe ausreichenden Dicke erzielen. Vorzugsweise kann man, falls die relative Feuchtigkeit auf etwa 100% eingestellt ist, eine Oxidschicht mit einer genügenden Dicke und einer hohen Oxidzahldichte erzielen, und ein elektrischer Soll-Widerstand kann gewährleistet werden.
Daher wird das weichmagnetisch Legierungspulvermaterial, in dem die Oberflächenoxidschicht gebildet wurde, verwendet, um ein Formprodukt mit einer gewünschten Form zu bilden, indem es in seinem natürlichen Zustand einer Kompressionsformung unterzogen wird oder indem es einem Einspritzen eines Formmaterials, das nach dem Vermischen eines Bindemittels, eines Lösungsmittels, eines Legierungspulvers und dergleichen vollständig durchgearbeitet worden ist, in ein Formwerkzeug und Ausführen der Kompressionsformung unter einem Druck in einem Schritt der Pressformung angewendet wird. Ein Pressdruck kann z. B. 980 Pa (10 t/cm²) betragen.
Danach erhält man ein gesintertes Produkt mit einer gewünschten Form durch Sintern dieses geformten Produkts. Ein Sinterschritt wird in einer reduzierenden Atmosphäre (z. B. einer Atmosphäre aus H₂) ausgeführt, und die Ränder der Oxidschichten an den Oberflächen des weichmagnetischen Legierungspulvers werden auf eine Temperatur von etwa 1.200 bis 1.300°C nahe einem Schmelzpunkt erwärmt. Hierbei wirkt bei der Verwendung eines Millimeterwellen-Sintergeräts als Einrichtung zum Heizen eine Millimeterwellen-Strahlenergie lokal auf den Rand der Oxidschicht mit einem hohen elektrischen Widerstand und erwärmt effektiv lokal nur den Rand der Oberflächenoxidschicht auf eine Temperatur nahe einem Schmelzpunkt (insbesondere eine Temperatur nicht höher als der Schmelzpunkt), ohne eine Temperatur des Innern eines Teilchens des weichmagnetischen Legierungspulvers zu erhöhen. Dadurch verbinden sich die Oxidschichten des weichmagnetischen Legierungspulvers per Diffusion miteinander, und das weichmagnetische Pulver wird als gesintertes weichmagnetisches Material vereinheitlicht.
Wie oben beschrieben, wachsen in einem Fall, dass das Millimeterwellen-Sintergerät in dem Sinterschritt verwendet wird, selbst wenn die Oxidschichten an den Oberflächen des weichmagnetischen Legierungspulvers bei dem Pressformschritt vor dem Sinterschritt brechen, die Oxidschichten wieder und die Risse in den Oxidschichten werden in dem folgenden Sinterschritt repariert, weil die Oxidschichten an den Oberflächen des weichmagnetischen Pulvers lokal auf eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt erwärmt werden. Demgemäß kann eine Isolierqualität des weichmagnetischen Pulvers ausreichend gewährleistet werden, und ein gesintertes weichmagnetisches Material mit einem niedrigen Eisenverlust kann erzielt werden. Falls anstelle des Millimeterwellen-Sintergeräts als Einrichtung zum Heizen ein Entladungsplasma-Sintergerät benutzt wird, kann ein ähnlicher Effekt erzielt werden.
Es ist auch möglich, die Oberflächenoxidschichten durch lokales Erwärmen der Oberflächen des weichmagnetischen Legierungspulvers durch die Verwendung eines gewöhnlichen Heizofens, wie beispielsweise eines elektrischen Ofens und dergleichen, ein Millimeterwellen-Sintergerät oder ein Entladungsplama-Sintergerät als Einrichtung zum Heizen bei einem Oberflächenoxidationsschritt zu bilden. Im Allgemeinen wirkt, da die Oberfläche des Pulvers bei einem Pulverisierungsschritt des weichmagnetischen Legierungspulvers kaum oxidiert werden, falls das Millimeterwellen-Sintergerät in dem Oberflächenoxidationsschritt benutzt wird, eine von dem Millimeterwellen-Sintergerät ausgestrahlte Millimeterwellenenergie lokal auf oberflächenoxidierte Teile des weichmagnetischen Legierungspulvers mit einem hohen elektrischen Widerstand. Daher werden die Oberflächen des weichmagnetischen Legierungspulvers lokal auf eine hohe Temperatur erwärmt und eine dünne Oxidschicht mit einer Dicke eines Niveaus von einigen Nanometern wird gleichmäßig an den Oberflächen des weichmagnetischen Legierungspulvers gebildet. Die Dicke der Oxidschicht kann durch die Zustände des Millimeterwellen-Sintergeräts und der Anteile von Al und Si eingestellt werden.
Wie oben beschrieben, kann, da das in diesem Beispiel erhaltene weichmagnetische Legierungspulvermaterial mit dünnen Oberflächenoxidschichten mit einem hohen elektrischen Widerstand überdeckt ist, eine Isolierqualität des weichmagnetischen Pulvers ausreichend gewährleistet werden und ein weichmagnetisches Material mit einem niedrigen Eisenverlust kann gesintert werden. Aufgrund des Verringerns der Dicke der Oxidschicht kann eine Dichte des magnetischen Materials in dem weichmagnetischen Material erhöht werden und eine erhöhte Sättigungsflussdichte und eine erhöhte magnetische Permeabilität können realisiert werden. Ferner können die magnetischen Eigenschaften verbessert werden. Zusätzlich wird es möglich, die Teilchendurchmesser des weichmagnetischen Pulvers durch Verringern der Dicke der Oxidschicht zu verkleinern. Wie aus dem nachfolgend beschriebenen Hall-Petch-Gesetz klar hervorgeht, kann die Festigkeit zum Beispiel durch Verringern des mittleren Teilchendurchmessers der weichmagnetischen Pulver auf einen Bereich von 0,01 bis 10 μm erhöht werden.
Das Hall-Petch-Gesetz lautet σ_γ = σ₀ + k × d^–1/2. Hierbei bezeichnet σ_γ eine Fließgrenze, k bezeichnet eine Konstante, d bezeichnet den Teilchendurchmesser des weichmagnetischen Pulvers, und σ₀ bezeichnet eine Anfangsbelastung.
Ferner ist ein Herstellungsprozess einfach und auch die Produktivität ist hervorragend. Ein gesintertes Produkt des auf diese Weise erhaltenen weichmagnetischen Materials ist für verschiedene Arten von weichmagnetischen Bauteilen, wie beispielsweise ein Magnetventil eines Verbrennungsmotors und ein Kernmaterial eines Signalgebers nützlich.
Beispiel 2
In dem oben beschriebenen Bespiel 1 wurde die Oxidschicht nur durch einen Heizprozess in einer Atmosphäre eines schwach oxidierenden Gases in dem Oberflächenoxidationsschritt gebildet. In diesem Beispiel werden abwechselnd ein Schritt eines Oxidationsprozesses in einer Atmosphäre eines schwach oxidierenden Gases durch Mischen eines schwach oxidierenden Gases in einem inerten Gas und eines Schritts eines Reduktionsprozesses in einer reduzierenden Atmosphäre ausgeführt. Hierbei wird der Schritt eines Oxidationsprozesses in einer ähnlichen Weise wie bei dem oben beschriebenen Beispiel 1 durch Erwärmen des weichmagnetischen Legierungspulvers auf eine hohe Temperatur von 400 bis 900°C, bevorzugt 500 bis 600°C, in einer Atmosphäre eines schwach oxidierenden Gases, das durch Mischen eines schwach oxidierenden Gases in einem inerten Gas gebildet ist, ausgeführt. Stickstoff (N₂) – Gas und dergleichen wird als inertes Gas verwendet, und das Gas, z. B. Dampf (H₂O), dessen relative Feuchtigkeit bei einer normalen Temperatur höher als 50%, bevorzugt 70 bis 100% ist, wird als schwach oxidierendes Gas verwendet.
Anschließend wird der Schritt eines Reduktionsprozesses durch Erwärmen des weichmagnetischen Legierungspulvers, dessen Oxidschichten an den Oberflächen gebildet worden sind, auf eine hohe Temperatur von 400 bis 900°C, bevorzugt 500 bis 600°C, in einer Atmosphäre eines reduzierenden Gases ausgeführt. Als reduzierendes Gas wird zum Beispiel bevorzugt Wasserstoff (H₂) – Gas verwendet. Durch abwechselndes Wiederholen dieser Schritte eines Oxidationsprozesses und eines Reduktionsprozesses wird die Reinheit der Oxidschicht verbessert und die dünne Oxidschicht mit einer höheren Dichte und einem höheren elektrischen Widerstand kann gleichmäßig gebildet werden.
9(a) zeigt ein Beispiel des Oberflächenoxidationsschritts für das weichmagnetische Legierungspulver gemäß dem Verfahren in diesem Beispiel. Zum Beispiel wurde durch Verwenden des in 4(a) gezeigten und oben beschriebenen atomisierten Fe-1% Si-Legierungspulvers (mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 3 μm) als Rohmaterial und abwechselndes Wiederholen des Oxidationsprozesses über Dampf (H₂O) und eines Reduktionsprozesses über Wasserstoff (H₂) – Gas eine SiO₂-Oxidschicht gebildet. 9(b) zeigt eine Ausrüstung zum Bilden der Oxidschicht, wobei eine Einlassleitung für Wasserstoff (H₂) – Gas zusätzlich zu der in 5 beschriebenen Ausrüstung vorgesehen ist. Ein Rohpulver wurde in der Mitte eines in einem elektrischen Ofen positionierten Ofenkernrohrs platziert, die relative Feuchtigkeit einer Gasatmosphäre wurde durch Mischen von Dampf (H₂O) in das Gas über einen Befeuchten auf 100% (bei einer normalen Temperatur) eingestellt, das Pulver wurde auf 500°C erwärmt, und eine Oxidationsreaktion wurde für zwei Stunden ausgeführt, dann wurde das Gas durch ein Spülgas gespült, Wasserstoff (H₂) – Gas wurde eingeleitet, und eine Reduktionsreaktion wurde für 30 Minuten bei 500°C ausgeführt. Danach wurde eine Oxidationsprozess über Dampf (H₂O) für eine Stunde bei 500°C ausgeführt, und ferner wurden der Reduktionsprozess über Wasserstoff (Hz) – Gas für 30 Minuten bei 500°C und der Oxidationsprozess über Dampf (H₂O) für eine Stunde bei 500°C abwechselnd wiederholt.
10 zeigt eine Beziehung zwischen der Tiefe der Oxidschicht von der Oberfläche eines Teilchens des Pulvers und einer Oxidzahldichte der durch das in diesem Beispiel beschriebene Verfahren erhaltenen Oxidschicht. 10 zeigt auch einen Vergleich eines Ergebnisses eines Falls, bei dem ein Oxidationsprozess über Dampf (H₂O) für zwei Stunden ausgeführt wurde, und ein Ergebnis eines Falls, bei dem der Prozess für fünf Stunden ausgeführt wurde. Wie in 10 dargestellt, kann man eine gute Oxidschicht mit einer hohen Oxidzahldichte durch den Oxidationsprozess für zwei Stunden erhalten. Falls jedoch der Oxidationsprozess weiter fortgesetzt wird (Oxidation für fünf Stunden), sinkt die Oxidzahldichte an der Oberflächenschicht und die Oxidzahldichte im Innern eines Teilchens des Pulvers wird größer. Dies liegt vermutlich daran, dass SiO₂ an der Oberflächenschicht ins Innere diffundiert. Es ist offensichtlich, dass ein Erhöhen der Dichte der Oxidschicht schwierig ist, selbst wenn nur der Oxidationsprozess für eine lange Dauer fortgesetzt wird. Andererseits wird bei dem in diesem Beispiel beschriebenen Verfahren angenommen, wenn der Reduktionsprozess nach dem Oxidationsprozess ausgeführt wird, dass die Oberflächenschicht der Atmosphäre des reduzierenden Gases ausgesetzt wird, die Diffusion von Sauerstoff ins Innere eingeschränkt wird und es möglich wird, die Reinheit nur an der Oberflächenschicht zu erhöhen.
Wie oben beschrieben, kann gemäß dem Verfahren dieses Beispiels das weichmagnetische Legierungspulvermaterial, bei dem die dünne Oberflächenoxidschicht mit einer höheren Reinheit und einem höheren elektrischen Widerstand gleichmäßig gebildet ist, erzielt werden und es wird möglich, ein magnetisches Bauteil mit besseren magnetischen Eigenschaften und einer hohen Festigkeit bei niedrigen Kosten herzustellen.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines weichmagnetischen Pulvermaterials, das durch Oxidschichten an den Oberflächen des Pulvers überdeckt ist, mit einem Schritt des Bildens der Oxidschichten durch Erwärmen eines weichmagnetischen Legierungspulvers mit Eisen als Hauptkomponente und einem zweiten Element mit einer höheren Oxidationsreaktivität als Eisen in einer Atmosphäre eines schwach oxidierenden Gases durch Mischen eines schwach oxidierenden Gases in einem inerten Gas, um hauptsächlich das zweite Element an den Oberflächenschichten des Pulvers zu oxidieren.
Verfahren zum Herstellen eines weichmagnetischen Pulvermaterials, das durch Oxidschichten an den Oberflächen des Pulvers überdeckt ist, mit einem Schritt des Bildens der Oxidschichten durch abwechselndes Ausführen eines Oxidationsschritts des Erwärmens in einer Atmosphäre eines schwach oxidierenden Gases durch Mischen eines schwach oxidierenden Gases in einem inerten Gas und eines Reduktionsschritts des Erwärmens in einer reduzierenden Atmosphäre eines weichmagnetischen Legierungspulvers mit Eisen als Hauptkomponente und einem zweiten Element mit einer höheren Oxidationsreaktivität als Eisen, um hauptsächlich das zweite Element an den Oberflächenschichten des Pulvers zu oxidieren.
Verfahren zum Herstellen des weichmagnetischen Pulvermaterials nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das zweite Element wenigstens ein Element aufweist, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Si, Ti, Al und Cr.
Verfahren zum Herstellen des weichmagnetischen Pulvermaterials nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das schwach oxidierende Gas Dampf oder Distickstoffmonoxid-Gas ist.
Verfahren zum Herstellen des weichmagnetischen Pulvermaterials nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das schwach oxidierende Gas Dampf ist und der Dampf in das inerte Gas so gemischt ist, dass eine relative Feuchtigkeit größer als 50% wird.
Verfahren zum Herstellen des weichmagnetischen Pulvermaterials nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das schwach oxidierende Gas Dampf ist, und der Dampf in das inerte Gas so gemischt ist, dass eine relative Feuchtigkeit 70% bis 100% betragen kann.
Verfahren zum Herstellen des weichmagnetischen Pulvermaterials nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Oxidation unter einem Zustand einer Temperatur von 400 bis 900°C ausgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen des weichmagnetischen Pulvermaterials nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das weichmagnetische Legierungspulver ein atomisiertes Legierungspulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,01 bis 500 μm ist.