DE112009000263T5 - Weichmagnetisches Material und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents

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Abstract

Weichmagnetisches Material, hergestellt durch Verdichtung eines weichmagnetischen Pulvers, das Eisen umfasst und einen Isolierfilm aufweist, der auf einer Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers gebildet wird, wobei der Isolierfilm ein Isolierfilm ist, der ein Oxid eines Metalls oder eines Halbmetalls und Silizium umfasst.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für weichmagnetische Materialien, in denen ein Isolierfilm auf einer Oberfläche und einer Grenzfläche eines weichmagnetischen Pulvers, das Eisen umfasst, gebildet wird. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Verbesserung der Bildung des Isolierfilms.
  • Hintergrund
  • Weichmagnetische Materialien werden für elektromagnetische Teile wie zum Beispiel Motoren, Transformatoren und dergleichen verwendet. 9 und 10A bis 10C sind Diagramme zur Erklärung eines konventionellen Herstellungsverfahrens für weichmagnetische Materialien. 9 ist ein Diagramm, das Herstellungsprozesse zeigt und 10A bis 10C sind Diagramme, die eine schematische Struktur von Produkten in jedem Herstellungsprozess zeigen. In 10A und 10B ist der Einfachheit halber nur ein Partikel eines weichmagnetischen Pulvers gezeigt. Im konventionellen Herstellungsverfahren für weichmagnetische Materialien wird, wie in 10A gezeigt, ein weichmagnetisches Pulver 101, das Eisen (Fe) umfasst, hergestellt (in Schritt S1) und wie in 10B gezeigt, wird ein Isolierfilm 102 auf einer Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers 101 gebildet (in Schritt S2). Als nächstes wird, wie in 10C gezeigt, eine Verdichtung auf dem weichmagnetischen Pulver 101 in einer Pressform (nicht in 10C gezeigt) durchgeführt, so dass ein Grünling 103 hergestellt wird (in Schritt S3).
  • Als nächstes wird der Grünling 103 Erwärmen unterzogen, so dass Spannungen des Grünlings 103, die durch die Verdichtung erzeugt wurden, abgebaut werden (in Schritt S4). Folglich wird ein weichmagnetisches Material hergestellt, in dem eine Oberfläche und eine Grenzfläche des weichmagnetischen Pulvers 101 einer Isolierbeschichtung unterzogen werden. Die Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers 101 wird als ein Teil (zum Beispiel ein Teil 101S in 10C) definiert, bei dem das weichmagnetische Pulver 101, das den Isolierfilm 102 nach dem Erwärmen darauf gebildet hat, einen Spalt kontaktiert. Die Grenzfläche des weichmagnetischen Pulvers 101 wird als ein Teil (der durch das Erwärmen chemisch gebunden ist, zum Beispiel ist der Teil ein Teil 101I in 10C) definiert, bei dem die Partikel des weichmagnetischen Pulvers 101, das den Isolierfilm nach dem Erwärmen darauf gebildet hat, in Kontakt zueinander stehen.
  • Der Isolierfilm 102 auf der Oberfläche und der Grenzfläche des weichmagnetischen Pulvers 101 wird zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften der elektromagnetischen Teile gebildet. Spezifisch erhöht der Isolierfilm 102 die Effizienz der elektromagnetischen Teile durch Inhibieren der Erzeugung von Wirbelstrom bei der Transmission des Wechselstrom-Magnetfelds. Beim Herstellungsverfahren für weichmagnetische Materialien, wird das Erwärmen wünschenswerterweise bei einer hohen Temperatur durchgeführt, um den Abbau der Spannungen effektiv durchzuführen. Daher werden als ein Material des Isolierfilms Harze, die geringwertig in der Feuerresistenz sind, nicht verwendet, sondern es werden anorganische Materialien wie zum Beispiel Metalloxide verwendet. Zum Beispiel mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Aluminiumoxid, einem Zirkoniumoxid und einem Siliziumoxid wird als das Metalloxid verwendet (siehe zum Beispiel die Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2005-79511 ).
  • Da jedoch ein anorganischer Isolierfilm eines Metalloxids oder dergleichen hart ist, gab es folgende Probleme. 11A und 11B zeigen ein Verdichtungsverfahren des konventionellen Herstellungsverfahrens für weichmagnetische Materialien. 11A ist ein seitliches Schnittbild und 11B ist ein vergrößertes Bild, in dem eine Struktur aus 11A vereinfacht ist. In 11B ist der Einfachheit halber nur ein Partikel eines Grünlings gezeigt. Wie in 11A gezeigt, weist ein Grünling 103, der durch Verdichtung hergestellt wird, eine geringe Dichte auf, so dass magnetische Eigenschaften des weichmagnetischen Materials nachlassen.
  • Wie in 11B gezeigt, kann ein Schaden (Riss C oder dergleichen) leicht im Isolierfilm 102 durch die Verdichtung auftreten, wobei der Wirbelstromverlust des weichmagnetischen Materials größer sein kann und die magnetischen Eigenschaften des weichmagnetischen Materials weiter nachlassen können. Da die Festigkeit des Grünlings 103 geringer ist, kann ein Schaden (Reissen oder dergleichen) leicht bei Prozessen nach der Verdichtung auftreten, so dass es schwierig sein kann, den Grünling 103 zu bearbeiten. Aufgrund dessen könnte die Produktivität des weichmagnetischen Materials nachlassen. In 11A und 11B zeigen die Referenzsymbole D1 und D2 eine obere Pressform und eine untere Pressform an.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Gegenstand der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für weichmagnetische Materialien bereitzustellen, das die Produktivität verbessern kann, hohe Resistenz realisieren kann und magnetische Eigenschaften verbessern kann.
  • Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein erstes weichmagnetisches Material durch Verdichtung eines weichmagnetischen Pulvers, das Eisen umfasst und einen Isolierfilm aufweist, der auf einer Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers gebildet wird, hergestellt. Der Isolierfilm ist ein Isolierfilm, der ein Oxid eines Metalls oder eines Halbmetalls und Silizium umfasst.
  • Gemäß eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein zweites weichmagnetisches Material durch Verdichtung eines weichmagnetischen Pulvers, das Eisen umfasst und einen Isolierfilm aufweist, der auf einer Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers gebildet wird, hergestellt. Der Isolierfilm weist auf: einen ersten Isolierfilm, der aus einem Oxid eines Metalls oder eines Halbmetalls besteht; und einen zweiten Isolierfilm, der aus einem Oxid des Metalls oder des Halbmetalls und Silizium besteht, wobei der erste Isolierfilm und der zweite Isolierfilm wechselweise auf der Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers gebildet werden.
  • Gemäß eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst ein erstes Herstellungsverfahren für ein weichmagnetisches Material: Bilden eines Films, der aus einem Metall oder einem Halbmetall besteht, auf einer Oberfläche eines weichmagnetischen Pulvers, das Eisen und Sauerstoff umfasst; Verdichten des weichmagnetischen Pulvers, das den Film aufweist, so dass ein Grünling des weichmagnetischen Pulvers erhalten wird; Erwärmen des Grünlings, so dass der Film des Grünlings zu einem Isolierfilm oxidiert wird.
  • Im ersten Herstellungsverfahren für ein weichmagnetisches Material gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Film auf einer Oberfläche eines weichmagnetischen Pulvers gebildet, der aus einem Metall oder Halbmetall, das Eisen und Sauerstoff umfasst, besteht. Die Verdichtung wird auf dem weichmagnetischen Pulver, das den Film aufweist durchgeführt, so dass ein Grünling des weichmagnetischen Pulvers erhalten wird. Der Grünling wird Erwärmen unterzogen, so dass der Film des Grünlings zu einem Isolierfilm auf einer Oberfläche und einer Grenzfläche des weichmagnetischen Pulvers oxidiert wird. Die Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers ist als ein Teil definiert, bei dem das weichmagnetische Pulver, das den Isolierfilm darauf nach dem Erwärmen gebildet hat, einen Spalt kontaktiert. Die Grenzfläche des weichmagnetischen Pulvers ist als ein Teil definiert (der durch das Erwärmen chemisch gebunden ist), bei dem Partikel des weichmagnetischen Pulvers, das den Isolierfilm darauf nach dem Erwärmen gebildet hat, sich gegenseitig kontaktieren. Die folgende Beschreibung basiert auf diesen Definitionen.
  • Im ersten Herstellungsverfahren wird ein Film auf einer Oberfläche eines weichmagnetischen Pulvers, das Eisen und Sauerstoff umfasst, gebildet und Verdichtung wird auf dem weichmagnetischen Pulver durchgeführt. In diesem Fall kann der Film Plastik-Deformation des weichmagnetischen Pulvers genügen, da der Film, der auf der Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers gebildet wird, ein Metallfilm oder ein Halbmetallfilm ist, der aus mindestens einem von einem Metall oder einem Halbmetall besteht, wodurch er eine hohe Dehnbarkeit aufweist. Folglich kann die Dichte des Grünlings, der durch die Verdichtung hergestellt wurde, höher sein und die Entwicklung von Schaden, wie zum Beispiel Risse oder dergleichen kann im Film verhindert werden. Daher können magnetische Eigenschaften verbessert werden. Da die Festigkeit des Grünlings verbessert werden kann, kann die Bearbeitung des Grünlings in Prozessen nach der Verdichtung leicht durchgeführt werden. Als Ergebnis kann die Produktivität verbessert werden.
  • Der Grünling wird Erwärmen unterzogen, so dass der Film auf der Oberfläche und der Grenzfläche des weichmagnetischen Pulvers oxidiert wird und der Oxidfilm dadurch als der Isolierfilm gebildet wird. Bei der Bildung des Oxidfilms kann der Film auf der Oberfläche und der Grenzfläche des weichmagnetischen Pulvers mit Sauerstoff im weichmagnetischen Pulver umgesetzt werden. In diesem Fall können die Isoliereigenschaften des Oxidfilms gut sein, da der Film keinen Schaden aufweist wie oben beschrieben. Folglich können magnetische Eigenschaften weiter verbessert werden, da die Erzeugung von Wirbelstromverlust des weichmagnetischen Materials verhindert werden kann. Die Bindung von Metallen, die Bindung von Halbmetallen, die Bindung eines Metalls und eines Halbmetalls beginnt bei einer geringeren Temperatur als die Bindung von Oxiden und der Film wird durch die Bindereaktion zum Oxidfilm geändert, so dass die Festigkeit weiter verbessert werden kann. Als Ergebnis können mechanische Eigenschaften weiter verbessert werden. Es ist unnötig, dass nichtmagnetische Elemente oder Verbindungen davon als ein dicker Isolierfilm beschichtet werden und sie zu einem Isolierfilm gegeben werden. Die obigen Effekte können im weichmagnetischen Material besser als im konventionellen weichmagnetischen Material, das den Isolierfilm aufweist, in dem die Gesamtdicke die gleiche ist, erhalten werden. Folglich kann die Realisierung der hohen Resistenz und die Verbesserung der Produktivität und der magnetischen Eigenschaften gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Gemäß eines zweiten Herstellungsverfahrens und eines dritten Herstellungsverfahrens für ein weichmagnetisches Material gemäß der vorliegenden Erfindung, wird ein Silizium-enthaltender Film, der Silizium umfasst, auf einer Oberfläche des Films, der im obigen ersten Herstellungsverfahren erhalten wurde, gebildet, wobei das Erwärmen nach der Verdichtung durchgeführt wird, so dass der Film und der Silizium-enthaltende Film zu einem Isolierfilm oxidiert werden. In diesem Fall wird im zweiten Herstellungsverfahren der Isolierfilm (der aus einem Oxid des Metalls oder des Halbmetalls oder Silizium besteht) des obigen ersten weichmagnetischen Materials der vorliegenden Erfindung als der Isolierfilm erhalten. Im dritten Herstellungsverfahren wird der Isolierfilm (der einen ersten Isolierfilm und einen zweiten Isolierfilm aufweist, wobei der erste Isolierfilm aus einem Oxid des Metalls oder des Halbmetalls besteht, wobei der zweite Isolierfilm aus einem Oxid des Metalls oder des Halbmetalls und Silizium besteht) des obigen zweiten weichmagnetischen Materials der vorliegenden Erfindung als der Isolierfilm erhalten.
  • Das heißt, gemäß eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst ein zweites Herstellungsverfahren für ein weichmagnetisches Material: Bilden eines Films, der aus einem Metall oder einem Halbmetall besteht, auf einer Oberfläche eines weichmagnetischen Pulvers, das Eisen und Sauerstoff umfasst; Bilden eines Silizium-enthaltenden Films, der Silizium umfasst, auf einer Oberfläche des Films; Verdichten des weichmagnetischen Pulvers, das den Film und den Silizium-enthaltenden Film aufweist, so dass ein Grünling des weichmagnetischen Pulvers erhalten wird; und Erwärmen des Grünlings, so dass der Film und der Silizium-enthaltende Film des Grünlings zu einem Isolierfilm oxidiert werden, wobei der Isolierfilm ein Isolierfilm ist, der aus einem Oxid des Metalls oder des Halbmetalls und Silizium besteht.
  • Gemäß eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst ein drittes Herstellungsverfahren für ein weichmagnetisches Material: Bilden eines Films, der aus einem Metall oder einem Halbmetall besteht, auf einer Oberfläche eines weichmagnetischen Pulvers, das Eisen und Sauerstoff umfasst; Bilden eines Silizium-enthaltenden Films, der Silizium umfasst, auf einer Oberfläche des Films; Verdichten des weichmagnetischen Pulvers, das den Film und den Silizium-enthaltenden Film aufweist, so dass ein Grünling des weichmagnetischen Pulvers erhalten wird; und Erwärmen des Grünlings, so dass der Film und der Silizium-enthaltende Film des Grünlings zu einem Isolierfilm oxidiert werden, wobei der Isolierfilm aufweist: einen ersten Isolierfilm, der aus einem Oxid des Metalls oder des Halbmetalls besteht; und einen zweiten Isolierfilm, der aus einem Oxid des Metalls oder des Halbmetalls und Silizium besteht, wobei der erste Isolierfilm und der zweite Isolierfilm wechselweise auf der Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers gebildet werden.
  • Im zweiten Herstellungsverfahren und dem dritten Herstellungsverfahren können zusätzlich zu den Effekten des ersten Herstellungsverfahrens folgende Effekte erhalten werden. Wenn es einen Teil der Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers gibt, der nicht mit dem Film bedeckt ist, kann die Beschichtung der gesamten Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers ausreichend durchgeführt werden, da der Teil mit dem Silizium-enthaltenden Film bedeckt werden kann. Da der Silizium-enthaltende Film eine hohe Dehnbarkeit auf die gleiche Art wie der obige Film aufweist, kann der Silizium-enthaltende Film Plastik-Deformation des weichmagnetischen Pulvers bei der Verdichtung genügen. Als Ergebnis können die Effekte (die Verbesserungen der magnetischen Eigenschaften und der Produktivität) nach der Verdichtung in der ersten Ausführungsform besser erhalten werden.
  • Da der Isolierfilm auf der gesamten Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers durch Erwärmen des Grünlings gebildet werden kann, können die Effekte (die Verbesserungen der magnetischen Eigenschaften und der Produktivität) nach dem Erwärmen in der ersten Ausführungsform besser erhalten werden. In diesem Fall kann die Bindung der Partikel stark sein, da das Erwärmen bei hoher Temperatur für einen langen Zeitraum durchgeführt werden kann, so dass die obigen Effekte besser erhalten werden können. Sogar wenn die Menge des Films gering ist, können die obigen Effekte durch die Beschichtung des Silizium-enthaltenden Films erhalten werden, so dass die Materialmenge des Films reduziert werden kann. Als Ergebnis können die Produktionskosten reduziert werden. Die obigen Effekte können im weichmagnetischen Material besser erhalten werden als im konventionellen weichmagnetischen Material, das den Isolierfilm aufweist, in dem die Gesamtdicke die gleiche ist. Folglich kann die Realisierung der hohen Resistenz und die Verbesserung der Produktivität und der magnetischen Eigenschaften gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Insbesondere kann, wenn Aluminium (Al) als das Metall des Films verwendet wird, der Isolierfilm, der nach dem Erwärmen im zweiten Herstellungsverfahren gebildet wird, und der zweite Isolierfilm, der nach dem Erwärmen im dritten Herstellungsverfahren gebildet wird, aus Aluminium-Silizium-Oxid bestehen, so dass die Isoliereigenschaften besser sein können. Folglich kann die Erzeugung von Wirbelstromverlust verhindert werden, so dass die magnetischen Eigenschaften weiter verbessert werden können. Da die Festigkeit weiter verbessert werden kann, können die mechanischen Eigenschaften weiter verbessert werden.
  • Gemäß einer gewünschten Ausführungsform können die weichmagnetischen Materialien und die Herstellungsverfahren dafür verschiedene Strukturen verwenden. Ein Oxid des Metalls und ein Oxid des Halbmetalls können zum Beispiel absolute Werte der freien Standardbildungsenergie aufweisen und die absoluten Werte können wünschenswerterweise größer sein als die eines Eisenoxids. In dieser Ausführungsform können das Metall und das Halbmetall beim Erwärmen Sauerstoff im weichmagnetischen Pulver, das Eisen und Sauerstoff umfasst, reduzieren, so dass der Oxidfilm leicht gebildet werden kann.
  • Gemäß des ersten Herstellungsverfahrens für weichmagnetisches Material der vorliegenden Erfindung wird der Film, der aus dem Metall oder dem Halbmetall besteht, auf der Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers, das Eisen und Sauerstoff umfasst, gebildet, wobei die Verdichtung auf dem weichmagnetischen Pulver, das den Film aufweist, durchgeführt wird und der Grünling Erwärmen unterzogen wird, so dass der Film auf der Oberfläche und der Grenzfläche des weichmagnetischen Pulvers zum Isolierfilm oxidiert wird. Folglich kann die Dichte höher sein, die Festigkeit kann größer sein und die Erzeugung von Schaden im Oxidfilm kann verhindert werden. Als Ergebnis kann die Realisierung der hohen Resistenz und die Verbesserung der magnetischen Eigenschaften und der mechanischen Eigenschaften gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Gemäß des ersten weichmagnetischen Materials und des zweiten Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung können die Effekte des ersten Herstellungsverfahrens besser erhalten werden, da der Silizium-enthaltende Film, der Silizium umfasst, auf der Oberfläche des Films gebildet wird.
  • Gemäß des zweiten weichmagnetischen Materials und des dritten Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung können die Effekte des ersten Herstellungsverfahrens besser erhalten werden, da der Silizium-enthaltende Film, der Silizium umfasst, auf der Oberfläche des Films gebildet wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Prozessbild, das ein Herstellungsverfahren für weichmagnetische Materialien einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2A bis 2D sind Diagramme, die eine schematische Struktur von Produkten in jedem Herstellungsprozess einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 3A und 3B zeigen ein Verdichtungsverfahren des konventionellen Herstellungsverfahrens für weichmagnetische Materialien. 3A ist ein seitliches Schnittbild und 3B ist ein vergrößertes Bild, in dem eine Struktur aus 3A vereinfacht ist.
  • 4 ist ein schematisches seitliches Schnittbild, das ein Beispiel einer Konstruktion eines Pulver-Sputtergerätes für weichmagnetische Materialien von Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 ist ein Prozessbild, das ein Herstellungsverfahren für weichmagnetische Materialien einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6A bis 6D sind Diagramme, die eine schematische Struktur von Produkten in jedem Herstellungsprozess einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 7 ist ein Diagramm, das eine schematische Struktur der Produkte in einem Prozess nach dem Prozess, das in 6D gezeigt ist, zeigt.
  • 8 ist ein Diagramm, das eine schematische Struktur eines anderen Beispiels der Produkte in einem Prozess nach dem Prozess, das in 6D gezeigt ist, zeigt.
  • 9 ist ein Prozessbild, das ein konventionelles Herstellungsverfahren für weichmagnetische Materialien zeigt.
  • 10A bis 10C sind Diagramme, die eine schematische Struktur von Produkten in jedem Herstellungsprozess zeigen.
  • 11A und 11B zeigen ein Verdichtungsverfahren des konventionellen Herstellungsverfahrens für weichmagnetische Materialien. 11A ist ein seitliches Schnittbild und 11B ist ein vergrößertes Bild, in dem eine Struktur aus 11A vereinfacht ist.
  • ERKLÄRUNG DER REFERENZNUMMERN
  • 1 bezeichnet ein weichmagnetisches Material, 2 bezeichnet einen Oxidfilm, 3 bezeichnet einen Film (einen Metallfilm oder einen Halbmetallfilm), 4 und 14 bezeichnet einen Grünling, 5 und 15A bezeichnen einen Isolierfilm, 15B bezeichnet einen Isolierfilm (erster Isolierfilm), 15C bezeichnet einen Isolierfilm (zweiter Isolierfilm), 6 und 16 bezeichnen ein weichmagnetisches Material und 13 bezeichnet einen Silizium-enthaltenden Film.
  • BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • 1. Erste Ausführungsform
  • Eine erste Ausführungsform (eine Ausführungsform des ersten Herstellungsverfahrens für ein weichmagnetisches Material) der vorliegenden Erfindung wird mit Referenz zu den nachstehenden Figuren beschrieben. 1 und 2A bis 2D sind Diagramme zur Erklärung eines Herstellungsverfahrens für weichmagnetische Materialien der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 ist ein Diagramm, das Herstellungsprozesse zeigt und 2A bis 2D sind Diagramme, die eine schematische Struktur von Produkten in jedem Herstellungsprozess zeigen. In 2A und 2B ist nur ein Partikel eines weichmagnetischen Pulvers gezeigt.
  • Wie in 2A gezeigt, wird zuerst ein weichmagnetisches Pulver 1, das Eisen (Fe) und Sauerstoff (O) umfasst, hergestellt (in Schritt S101). Spezifisch wird ein Oxidfilm 2, der aus einem Eisenoxid besteht, auf einer Oberfläche eines weichmagnetischen Pulvers 1 gebildet. Es werden zum Beispiel pures Eisen, Eisen-Nickel (Fe-Ni), Eisen-Silizium (Fe-Si), Eisen-Cobalt (Fe-Co) und Eisen-Aluminium-Silizium (Fe-Al-Si) als Material des weichmagnetischen Pulvers 1 verwendet.
  • Wie in 2B gezeigt, wird als nächstes ein Film 3, der ein Metallfilm oder ein Halbmetallfilm ist, auf einer Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers 1 gebildet (in Schritt S102). Der Film 3 ist ein Film, der aus einem Metall oder einem Halbmetall besteht. Ein Material des Films 3 wird zum Beispiel verwendet, so dass ein Oxid des Materials des Films 3 einen absoluten Wert der freien Standardbildungsenergie aufweist und dieser absolute Wert größer ist als der eines Eisenoxids. Spezifisch können Aluminium (Al), Silizium (Si), Magnesium (Mg), Niob (Nb), Lithium (Li), Gadolinium (Gd), Yttrium (Y), Praseodym (Pr), Lanthan (La) und Nd (Neodym) verwendet werden. Die Dicke des Films 3 ist nicht genau beschränkt und diese Dicke ist wünschenswerterweise 1 nm bis 10 μm. In einem Fall, in dem die Dicke des Films 3 weniger als 1 nm ist, können die Isoliereffekte des Oxidfilms gering sein, wenn der Film 3 durch das anschließende Erwärmen oxidiert wird und ein Oxidfilm dadurch als ein Isolierfilm 5 gebildet wird. In einem Fall, in dem die Dicke des Films 3 10 μm übersteigt, ist die magnetische Permeabilität stark gesunken und das folgende weichmagnetische Material könnte nicht brauchbar sein, wenn der Isolierfilm 5 gebildet wird.
  • Bei der Bildung des Films 3 wird zum Beispiel ein Pulver-Sputtergerät 200, das in 4 gezeigt ist, verwendet. Das Pulver-Sputtergerät 200 ist mit einem Gehäuse 201 ausgestattet, von dem ein innerer Teil durch eine Vakuumpumpe (nicht gezeigt in 4) vakuumiert ist, und eine rotierende Trommel 202, die in eine vorbestimmte Richtung rotierbar ist (zum Beispiel in Pfeilrichtung an der rechten Seite in 4) wird im inneren Teil des Gehäuses 201 bereitgestellt. In einem inneren Teil der rotierenden Trommel 202 wird ein Ziel 203 für ein Material des Films 3 angelegt, so dass es einer oberen Oberfläche eines Bodenteils der rotierenden Trommel 202 gegenübersteht zu der das weichmagnetische Pulver 1 zugeführt wird. Das weichmagnetische Pulver 1 wird aus einer Probenbox 204 zugeführt.
  • In diesem Pulver-Sputtergerät 200 wird eine hohe Spannung am Ziel 203 angelegt, wobei ein Edelgas-Element und Stickstoff, die ionisiert sind, mit dem Ziel 203 kollidieren. Daraufhin gelangen Atome, die von der Oberfläche des Ziels 203 freigesetzt wurden, zum weichmagnetischen Pulver 1 an der oberen Oberfläche des Bodenteils der rotierenden Trommel 202 und der Film 3 wird auf der Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers 1 gebildet. In diesem Fall wird die Bildung des Films 3 auf der gesamten Oberfläche der Pulverpartikel des weichmagnetischen Pulvers 1 durchgeführt, da das weichmagnetische Pulver 1 durch die Rotation der rotierenden Trommel 202 durchströmt wird.
  • Das Bildungsverfahren für den Film 3 ist nicht auf das obige Sputtern beschränkt und verschiedene Modifikationen des Bildungsverfahrens können verwendet werden. Anstelle des Sputterns können zum Beispiel ein Dampfphasen-Filmbildungsverfahren (thermische Deposition, Ionenplattieren oder dergleichen), ein nass-artiges Filmbildungsverfahren (Plattieren oder dergleichen), ein chemisches Dampfphasen-Verfahren (Pyrolyse, Dampfphasen-Reduktion oder dergleichen) oder ein mechanisches Filmbildungsverfahren (Mechanofusion, Hybridisierung oder dergleichen) verwendet werden.
  • Wie in 2C gezeigt, wird als nächstes die Verdichtung auf dem weichmagnetischen Pulver, das den Film 3 aufweist, der auf der Oberfläche davon gebildet ist, in einer Pressform (nicht gezeigt in 2C) durchgeführt, so dass ein Grünling 4 hergestellt wird (in Schritt S103). Der Verdichtungsdruck ist nicht besonders beschränkt und ist wünschenswerterweise 100 MPa bis 2500 MPa. Wenn der Verdichtungsdruck weniger als 100 MPa ist, kann die Dichte des Grünlings 4 geringer sein und die magnetischen Eigenschaften können nachlassen. Wenn der Verdichtungsdruck 2500 MPa übersteigt, kann die Lebensdauer der Pressform kurz sein und eine Erhöhung der Kosten und eine Minderung der Produktivität kann erfolgen, so dass dieser Fall nicht nützlich sein kann. Die Verdichtungstemperatur ist nicht besonders beschränkt. Die Verdichtungstemperatur ist zum Beispiel Raumtemperatur oder es können warme Bedingungen, bei denen die Temperatur hoch ist, verwendet werden. Ein Schmiermittel kann bei der Verdichtung verwendet werden, wenn benötigt.
  • In dieser Verdichtung kann der Film 3 Plastik-Deformation des weichmagnetischen Pulvers 1 genügen, da der Film 3, der auf der Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers 1 gebildet wird, eine hohe Dehnbarkeit aufweist. Folglich kann, wie in 3A gezeigt, die Dichte des Grünlings 4, der durch die Verdichtung hergestellt ist, höher sein und wie in 3B gezeigt, kann die Erzeugung von Schaden, wie Risse oder dergleichen im Film 3 bei der Verdichtung verhindert werden.
  • Der Grünling 4 wird als nächstes Erwärmen unterzogen, so dass Spannungen, die im Grünling 4 durch die Verdichtung erzeugt werden, abgebaut werden und der Film 3 wird auf der Oberfläche 1S und der Grenzfläche 1I des weichmagnetischen Pulvers 1 oxidiert und ein Oxidfilm wird dabei als der Isolierfilm 5 gebildet (in Schritt S104). Bei der Bildung des Isolierfilms 5 wird der Film 3 mit Sauerstoff im Eisenoxid des Oxidfilms 2 umgesetzt. Die Atmosphäre beim Erwärmen ist nicht besonders beschränkt. Als Atmosphäre wird zum Beispiel eine Vakuumatmosphäre, Luft, Argongas oder Stickstoffgas verwendet. Die Erwärmtemperatur ist nicht besonders beschränkt und ist wünschenswerterweise 400 Grad C oder höher. Wenn die Erwärmtemperatur weniger als 400 Grad C ist, können die Spannungen, die durch die Verdichtung erzeugt werden, nicht ausreichend abgebaut werden.
  • Bei diesem Erwärmen sind die Isoliereigenschaften des Isolierfilms 5 gut, da kein Schaden im Film 3 auf der Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers auf obige Art erzeugt wird. Die Bindung von Metallen, die Bindung von Halbmetallen, die Bindung eines Metalls und eines Halbmetalls beginnt bei einer geringeren Temperatur als die Bindung von Oxiden und der Film 3 wird durch die Bindungsreaktion zum Oxidfilm geändert, so dass die Festigkeit weiter verbessert werden kann. Ein weichmagnetisches Material 6, in dem die Oberfläche und die Grenzfläche des weichmagnetischen Pulvers Isolierbeschichtung unterzogen wird, wird auf die obige Art hergestellt.
  • Wie oben beschrieben, wird die Verdichtung im Herstellungsverfahren für das weichmagnetische Material 6 der ersten Ausführungsform auf dem weichmagnetischen Pulver 1 durchgeführt, das Eisen und Sauerstoff umfasst und den Film 3 (den Metallfilm oder den Halbmetallfilm), der auf der Oberfläche davon gebildet wurde, aufweist. Folglich kann die Dichte des Grünlings 4, der durch die Verdichtung hergestellt wurde, höher sein und die Bildung von Schaden, wie zum Beispiel Risse oder dergleichen kann im Film 3 verhindert werden. Daher können die magnetischen Eigenschaften verbessert werden. Da die Festigkeit des Grünlings 4 verbessert werden kann, kann die Bearbeitung des Grünlings 4 in Prozessen nach der Verdichtung leicht durchgeführt werden. Als Ergebnis kann die Produktivität des weichmagnetischen Materials 6 verbessert sein.
  • Der Grünling 4 wird Erwärmen unterzogen, so dass der Film 3 auf der Oberfläche 1S und der Grenzfläche 1I des weichmagnetischen Pulvers 1 oxidiert wird und der Oxidfilm dadurch als der Isolierfilm 5 gebildet wird. Folglich können die magnetischen Eigenschaften weiter verbessert werden, da die Bildung von Wirbelstromverlust des weichmagnetischen Materials verhindert werden kann. Da die Festigkeit durch das Erwärmen weiter verbessert werden kann, können die mechanischen Eigenschaften weiter verbessert werden. Es ist unnötig, dass nicht-magnetische Elemente oder Verbindungen davon als ein dicker Isolierfilm beschichtet werden und diese zu einem Isolierfilm gegeben werden. Die obigen Effekte können im weichmagnetischen Material 6 besser als im konventionellen weichmagnetischen Material, das den Isolierfilm aufweist, bei dem die Gesamtdicke gleich ist, erhalten werden. Folglich kann die Realisierung der hohen Resistenz und die Verbesserung der Produktivität und der magnetischen Eigenschaften gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Insbesondere wird das Material des Films 3 verwendet, so dass das Oxid des Materials des Films 3 einen absoluten Wert der freien Standardbildungsenergie aufweist und dieser absolute Wert größer ist als der eines Eisenoxids des Oxidfilms 2. Folglich kann das Material des Films 3 Sauerstoff im Eisenoxid beim Erwärmen reduzieren. Daher kann der Oxidfilm leicht als der Isolierfilm 5 gebildet werden.
  • 2. Zweite Ausführungsform
  • Eine zweite Ausführungsform (eine Ausführungsform der ersten und zweiten weichmagnetischen Materialien und die Herstellungsverfahren dafür (die zweiten und dritten Herstellungsverfahren) gemäß der vorliegenden Erfindung werden mit Referenzen zu den nachstehenden Figuren beschrieben. 5 und 6A bis 6D sind Diagramme zur Erklärung eines Herstellungsverfahrens für weichmagnetische Materialien der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. 5 ist ein Diagramm, das Herstellungsprozesse zeigt und 6A bis 6D sind Diagramme, die eine schematische Struktur von Produkten in jedem Herstellungsprozess zeigen. In 6A und 6B ist nur ein Partikel eines weichmagnetischen Pulvers gezeigt. In der zweiten Ausführungsform werden dieselben Referenznummern für dieselben Bestandteile wie die in der ersten Ausführungsform verwendet und eine Erklärung derselben Bestandteile, die dieselben Aktionen durchführen, wie die in der ersten Ausführungsform ist ausgelassen.
  • Wie in 6A gezeigt, wird zuerst auf die gleiche Art, wie in der ersten Ausführungsform, nachdem ein weichmagnetisches Pulver 1, das Eisen (Fe) und Sauerstoff (O) umfasst, hergestellt wird (in Schritt S101), wie in 6B gezeigt, ein Film 3, der ein Metallfilm oder ein Halbmetallfilm ist, auf einer Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers 1 (in Schritt S102) gebildet. In diesem Fall werden die Materialien, andere als Silizium, die in der ersten Ausführungsform verwendet werden, als das Material des Films 3 verwendet.
  • Wie in 6C gezeigt, wird als nächstes ein Silizium-enthaltender Film 13, der Silizium umfasst, auf der Oberfläche des Films 3 gebildet (in Schritt S201). Eine Silizium-Verbindung wird zum Beispiel als ein Material des Silizium-enthaltenden Films 13 verwendet und das Material des Silizium-enthaltenden Films 13 kann anorganisch oder organisch sein. Bei der Bildung des Silizium-enthaltenden Films 13 wird ein Mischverfahren, ein nass-artiges Verfahren oder ein Sprühtrocknungsverfahren oder dergleichen verwendet. Spezifisch wird ein Trommel-Mischverfahren, ein Gasverdüsungsverfahren oder ein Ultraschalldispersionverfahren verwendet.
  • Da der Silizium-enthaltende Film 13, der Silizium umfasst, auf der Oberfläche des Films 3 gebildet wird, kann in der zweiten Ausführungsform, wenn es einen Teil der Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers 1 gibt, der nicht mit dem Film 3 bedeckt ist, der Teil mit dem Silizium-enthaltenden Film 13 bedeckt werden. Folglich kann die Beschichtung der gesamten Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers 1 ausreichend durchgeführt werden. Die Gesamtdicke des Films 3 und des Silizium-enthaltenden Films 13 ist nicht besonders beschränkt. Die Gesamtdicke des Films 3 und des Silizium-enthaltenden Films 13 wird sinnvoll so eingestellt, dass die Dicke des Isolierfilms 15, der durch Erwärmen des Films 3 und des Silizium-enthaltenden Films 13 gebildet wird, 1 nm bis 10 μm ist. Die Gesamtdicke des Films 3 und des Silizium-enthaltenden Films 13 ist wünschenswerterweise so eingestellt, dass die Dicke des Isolierfilms 15 nach dem Erwärmen 100 nm oder weniger ist. Wenn die Dicke des Isolierfilms 15 10 μm übersteigt, wird die magnetische Permeabilität stark herabgesetzt und das folgende weichmagnetische Material kann nicht nützlich sein.
  • Wie in 6D gezeigt, wird als nächstes auf die gleiche Art wie in der ersten Ausführungsform, Verdichtung auf dem weichmagnetischen Pulver 1, das den Film 3 und den Silizium-enthaltenden Film 13, die auf der Oberfläche davon gebildet werden, aufweist in einer Pressform (nicht in 6D gezeigt) durchgeführt, so dass ein Grünling 14 hergestellt wird (in Schritt S103). In dieser Verdichtung kann der Silizium-enthaltende Film 13 Plastik-Deformation des weichmagnetischen Pulvers 1 genügen, da der Silizium-enthaltende Film 13 eine hohe Dehnbarkeit auf die gleiche Art wie Film 3 aufweist.
  • Der Grünling 14 wird als nächstes Erwärmen unterzogen, so dass die Spannungen, die im Grünling 14 durch die Verdichtung erzeugt werden, abgebaut werden und der Film 3 und der Silizium-enthaltende Film 13 auf der Oberfläche 1S und der Grenzfläche 1I des weichmagnetischen Pulvers 1 oxidiert werden und ein Oxidfilm dabei als ein Isolierfilm gebildet wird (in Schritt S104). Die Atmosphäre beim Erwärmen kann auf die gleiche Art wie in der ersten Ausführungsform festgelegt werden. Die Erwärmtemperatur ist nicht besonders beschränkt und ist wünschenswerterweise 400 Grad C oder mehr. Wenn die Erwärmtemperatur weniger als 400 Grad C ist, können die Spannungen, die durch die Verdichtung erzeugt werden, nicht ausreichend abgebaut werden.
  • Wie in 7 gezeigt, ist der Isolierfilm der zweiten Ausführungsform ein Isolierfilm 15A, der aus einem Oxid des Materials (Metall oder Halbmetall) des Films 3 und des Materials (Silizium) des Silizium-enthaltenden Films 13 besteht. Alternativ weist, wie in 8 gezeigt, der Isolierfilm der zweiten Ausführungsform einen Isolierfilm 15B (erster Isolierfilm) und einen Isolierfilm 15C (zweiter Isolierfilm) auf, die wechselweise gebildet werden. Der Isolierfilm 15B besteht aus einem Oxid des Materials (Metall oder Halbmetall) des Films 3. Der Isolierfilm 15C besteht aus einem Oxid des Materials (Metall oder Halbmetall) des Films 3 und des Materials (Silizium) des Silizium-enthaltenden Films 13.
  • In diesem Fall kann beim Erwärmen der Oxidfilm (der Isolierfilm 15A oder der Isolierfilm 15B und der Isolierfilm 15C) ausreichend gebildet werden, da die Beschichtung der gesamten Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers 1 durch den Silizium-enthaltenden Film 13 auf die obige Art ausreichend durchgeführt werden kann. In diesem Fall kann die Bindung der Partikel stark sein, da das Erwärmen bei hoher Temperatur für einen langen Zeitraum durchgeführt werden kann.
  • Insbesondere, wenn Aluminium als das Metall des Films 3 verwendet wird, bestehen der Isolierfilm 15A und der Isolierfilm 15B, die nach dem Erwärmen gebildet werden, aus Aluminium-Silizium-Oxid, wobei die Isoliereigenschaften besser sind. Auf die obige Art wird ein weichmagnetisches Material 16 hergestellt, bei dem die Oberfläche und die Grenzfläche des weichmagnetischen Pulvers Isolierungsbeschichtung unterzogen ist.
  • Wie oben beschrieben, können im Herstellungsverfahren für weichmagnetisches Material 16 der zweiten Ausführungsform die Effekte (die Verbesserungen der magnetischen Eigenschaften und der Produktivität) nach der Verdichtung in der ersten Ausführungsform besser erhalten werden, da die Beschichtung der gesamten Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers 1 ausreichend durchgeführt werden kann. Auch wenn die Menge des Films 3 gering ist, können die obigen Effekte durch die Beschichtung des Silizium-enthaltenden Films 13 erhalten werden, so dass die Materialmenge des Films 3 reduziert werden kann. Als Ergebnis können die Herstellungskosten reduziert werden. Da die Isoliereigenschaften des Isolierfilms (der Isolierfilm 15A oder der Isolierfilm 15B und der Isolierfilm 15C) besser sind, kann die Erzeugung von Wirbelstromverlust des weichmagnetischen Materials verhindert werden, so dass die magnetischen Eigenschaften weiter verbessert werden können. Da die Festigkeit weiter verbessert werden kann, können die mechanischen Eigenschaften weiter verbessert werden. Die obigen Effekte können im weichmagnetischen Material 16 besser als im konventionellen weichmagnetischen Material, das den Isolierfilm aufweist, in dem die Gesamtdicke die gleiche ist, erhalten werden. Folglich kann die Realisierung der hohen Resistenz und die Verbesserung der Produktivität und der magnetischen Eigenschaften gleichzeitig durchgeführt werden.
  • BEISPIELE
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Detail nachstehend mit Referenz zu den konkreten Beispielen erklärt.
  • 1. Beispiel 1 (Beispiel der ersten Ausführungsform (Beschichtung nur durch Film 3))
  • A. Berechnen der Eigenschaften des Grünlings
  • Zuerst wurde die Berechnung der Eigenschaften von Grünlingen einer Probe 11 und einer Vergleichsprobe 11 der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt. In der Probe 11 der ersten Ausführungsform wurde ein wasser-zerstäubtes reines Eisenpulver, das 0,1 Massen-% O umfasste, hergestellt. Ein Aluminiumfilm mit einer Dicke von etwa 20 nm wurde als ein Film (Metallfilm) auf dem wasser-zerstäubten reinen Eisenpulver durch Sputtern gebildet. Bezüglich der Berechnung der Dicke des Films wurde angenommen, dass der Aluminiumfilm gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche des Pulvers beschichtet wurde und basierend auf dieser Annahme wurde die Dicke des Aluminiumfilms von einer spezifischen Oberfläche des reinen Eisenpulvers und einer beschichteten Menge an Aluminium berechnet. Als nächstes wurde die Verdichtung auf dem Pulver, das den Aluminiumfilm aufweist, unter Verwendung einer Pressform, die eine rechteckige parallelflächige Form und eine Oberfläche mit einer Größe von 10 mm × 40 mm aufwies, und einer Pressform, die eine runde Form und einen äußeren Durchmesser von 40 mm und einen inneren Durchmesser von 25 mm aufwies, durchgeführt. Der Verdichtungsdruck wurde bei 600 MPa eingestellt. Folglich wurde ein Grünling mit einer rechteckigen parallelflächigen Form hergestellt und es wurde ein Grünling mit einer Ringform hergestellt.
  • In der Vergleichsprobe 11 wurde auf die gleiche Art wie in der Probe 11 ein wasser-zerstäubtes reines Eisenpulver hergestellt und ein Aluminiumfilm mit einer Dicke von etwa 20 nm wurde als ein Film (Metallfilm) auf dem wasser-zerstäubten reinen Eisenpulver gebildet. Als nächstes wurde das Pulver, das den Aluminiumfilm aufweist, Erwärmen unterzogen, wobei der Aluminiumfilm oxidiert wurde und ein Aluminiumoxidfilm wurde als ein Isolierfilm gebildet. Das Erwärmen wurde bei einer Temperatur von 500 Grad C in Luft durchgeführt. Als nächstes wurde die Verdichtung auf dem Pulver, das den Aluminiumoxidfilm aufweist, unter Verwendung derselben Pressformen wie diejenigen, die in der Probe 11 verwendet wurden, durchgeführt. Der Verdichtungsdruck wurde auf die gleiche Art wie in der Probe 11 eingestellt. Folglich wurde ein Grünling mit einer rechteckigen parallelflächigen Form hergestellt und es wurde ein Grünling mit einer Ringform hergestellt.
  • Die Verdichtbarkeit der Grünlinge der Probe 11 und der Vergleichsprobe 11 wurde untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Im Grünling der Probe 11 wurden Risse und feine Splitter nicht beobachtet und die Verdichtbarkeit war gut. Im Grünling der Vergleichsprobe 11 wurden Risse und feine Splitter beobachtet und die Verdichtbarkeit war minderwertig.
  • Die Dichte und die Drei-Punkt-Biegefestigkeit von jedem Grünling der Probe 11 und der Vergleichsprobe 11 mit der rechteckigen Parallelfläche wurde gemessen. Bezüglich der Dichte wurden das Gewicht und die Größe davon gemessen und die Dichte wurde als eine relative Dichte unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet. Relative Dichte (%) = ((Dichte von Grünling)/(echte Dichte)) × 100
  • Der Drei-Punkt-Biegefestigkeitstest wurde basierend auf JIS (Japanische Industriestandards) R 1601 durchgeführt. In diesem Fall war die Spanne 30 mm und die Kopfgeschwindigkeit war 0,5 mm/min. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. In Tabelle 1 wird in den Messergebnissen des Drei-Punkt-Biegefestigkeitstests das Ergebnis des Grünlings der Vergleichsprobe 11 als ein Standard (= 1) verwendet und das Ergebnis des Grünlings der Probe 11 ist gezeigt. Tabelle 1
    Verdichtbarkeit relative Dichte % Drei-Punkt-Biegefestigkeit
    Probe 11 GUT 92 2,67
    Vergleichsprobe 11 NG 88 1
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt, war die relative Dichte und die Drei-Punkt-Biegefestigkeit im Grünling der Probe 11 höher als die des Grünlings der Vergleichsprobe 11. Von den obigen Ergebnissen der Verdichtbarkeit, der relativen Dichte und der Drei-Punkt-Biegefestigkeit wurde bestätigt, dass die Verdichtbarkeit, die relative Dichte und die Festigkeit im Herstellungsverfahren für den Grünling gemäß der ersten Ausführungsform verbessert werden können als im konventionellen Herstellungsverfahren.
  • B. Berechnung der Eigenschaften von weichmagnetischem Material
  • Als nächstes wurde die Berechnung der Eigenschaften von weichmagnetischen Materialien durchgeführt. In einer Probe 12 der vorliegenden Erfindung wurde der Grünling der Probe 11 Erwärmen unterzogen. Das Erwärmen wurde bei einer Temperatur von 600 Grad C in Luft durchgeführt. Folglich wurde ein weichmagnetisches Material mit einer rechteckigen parallelflächigen Form hergestellt und ein weichmagnetisches Material mit einer Ringform wurde hergestellt. Der Grünling der Vergleichsprobe 11 mit einer rechteckigen parallelflächigen Form und der Grünling der Vergleichsprobe 11 mit einer Ringform wurden als die Vergleichsprobe 12 verwendet. In der Vergleichsprobe 13 wurde auf die gleiche Art wie in der Probe 12 das Erwärmen am Grünling der Vergleichsprobe 11 mit einer rechteckigen parallelflächigen Form und dem Grünling der Vergleichsprobe 11 mit einer Ringform durchgeführt und ein weichmagnetisches Material mit einer rechteckigen parallelflächigen Form wurde hergestellt und ein weichmagnetisches Material mit einer Ringform wurde hergestellt.
  • Der elektrische Widerstand des weichmagnetischen Materials der Probe 12 mit einer rechteckigen parallelflächigen Form wurde unter Verwendung eines Vier-Terminal Verfahrens („four-terminal method”) gemessen und der elektrische Widerstand davon war zehnmal so groß wie der des Grünlings der Probe 11 mit einer rechteckigen parallelflächigen Form, der auf die gleiche Art gemessen wurde wie die Probe 12. Folglich wurde bestätigt, dass der Aluminiumfilm zu einem Aluminiumoxidfilm oxidiert wurde, der ein Isolierfilm ist.
  • Wickeln wurde mit dem weichmagnetischen Material der Probe 12 mit einer Ringform, dem Grünling der Vergleichsprobe 12 mit einer Ringform, dem weichmagnetischen Material der Vergleichsprobe 13 mit einer Ringform unter Verwendung eines Magnetdrahts mit einem Durchmesser von 0,6 mm durchgeführt. In diesem Fall war die Anzahl der Primärwindungen 100, die Anzahl der Sekundärwindungen war 30 und ein Wirbelstromverlust wurde unter Verwendung eines B-H Analyzers (IWATSU ELECTRIC CO., LTD., Produkt SY-8232) gemessen. Drei-Punkt-Biegefestigkeit von jedem weichmagnetischen Material der Probe 12 und der Vergleichsprobe 13, die eine rechteckige parallelflächige Form aufwiesen, wurde auf die gleiche Art wie in der Probe 11 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Das Ergebnis der Drei-Punkt-Biegefestigkeit der Vergleichsprobe 12 ist das Ergebnis der Drei-Punkt-Biegefestigkeit des Grünlings der Vergleichsprobe 11 mit einer rechteckigen parallelflächigen Form. In Tabelle 2 wird bei den Messergebnissen des Wirbelstormverlustes und der Drei-Punkt-Biegefestigkeit jedes Ergebnis des Grünlings der Vergleichsprobe 12 als ein Standard (= 1) verwendet und jedes Ergebnis der weichmagnetischen Materialien der Probe 12 und der Vergleichsprobe 13 ist gezeigt. Tabelle 2
    Temperatur des Erwärmens nach Verdichtung magnetische Eigenschaften Wirbelstromverlust Drei-Punkt-Biegefestigkeit
    Probe 12 600 Grad C 0,29 10
    Vergleichsprobe 12 kein Erwärmen 1 1
    Vergleichsprobe 13 600 Grad C 1,43 8
  • Wie in Tabelle 2 gezeigt, war der Wirbelstromverlust des weichmagnetischen Materials der Probe 12 ein drittel oder weniger dessen des Grünlings der Vergleichsprobe 12 und dessen des weichmagnetischen Materials der Vergleichsprobe 13. Die Drei-Punkt-Biegefestigkeit des weichmagnetischen Materials der Probe 12 war höher als die des Grünlings der Vergleichsprobe 12 und des weichmagnetischen Materials der Vergleichsprobe 13. Von den obigen Ergebnissen des Wirbelstromverlustes und der Drei-Punkt-Biegefestigkeit wurde bestätigt, dass die magnetischen Eigenschaften und die Festigkeit beim Herstellungsverfahren für das weichmagnetische Material der ersten Ausführungsform im Vergleich zum konventionellen Herstellungsverfahren verbessert werden kann.
  • 2. Beispiel 2 (Beispiel der zweiten Ausführungsform (Beschichten durch Film 3 und Silizium-enthaltenden Film 13))
  • In einer Probe 21 der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wurde ein wasser-zerstäubtes reines Eisenpulver, das 0,1 Massen-% O umfasste, hergestellt. Ein Aluminiumfilm wurde als ein Film (Metallfilm) mit dem wasser-zerstäubten reinen Eisenpulver durch Sputtern gebildet. Als nächstes wurde ein Pulver eines Silizium-Harzes mit dem wasser-zerstäubten reinen Eisenpulver, das den Film aufweist, gemischt, so dass ein Silizium-enthaltender Film auf der Oberfläche des Films gebildet wurde. In diesem Fall war die Gesamtmenge an Silizium 0,5 Gew-%. Als nächstes wurde unter Verwendung einer Pressform, die eine Ringform mit einem äußeren Durchmesser von 40 mm und einem inneren Durchmesser von 25 nm aufwies, Verdichtung auf dem Pulver, das den Aluminiumfilm und den Silizium-enthaltenden Film aufweist, durchgeführt. Der Verdichtungsdruck wurde auf 1000 MPa eingestellt. Folglich wurde ein Grünling mit einer Ringform hergestellt. Der Grünling wurde Erwärmen unterzogen. Das Erwärmen wurde bei einer Temperatur von 600 Grad C in Luft durchgeführt. Folglich wurde ein weichmagnetisches Material mit einer Ringform hergestellt.
  • In den weichmagnetischen Materialien der Proben 22 und 23 der zweiten Ausführungsform wurden ein Lithiumfilm und ein Magnesiumfilm anstatt des Aluminiumfilms als ein Film gebildet und das Herstellungsverfahren für die Proben 22 und 23 war das gleiche wie das der Probe 21, außer für die Bildung des Lithiumfilms und des Magnesiumfilms. In einer Probe 24 wurde nur der Aluminiumfilm auf der Oberfläche des wasser-zerstäubten reinen Eisenpulvers gebildet und die Probe 24 wurde durch das gleiche Verfahren wie das der Probe 11 der ersten Ausführungsform hergestellt. In einer Vergleichsprobe 21 wurde ein weichmagnetisches Material mit einer Ringform auf die gleiche Art wie das der Vergleichsprobe 11 der ersten Ausführungsform hergestellt, außer dass das Erwärmen mit dem wasser-zerstäubten reinen Eisenpulver ohne die Bildung des Films und des Silizium-enthaltenden Films auf der Oberfläche des wasser-zerstäubten reinen Eisenpulvers durchgeführt wird.
  • Bezüglich der Proben 21 bis 24 und der Vergleichsprobe 21 wurde die Dichte jedes Grünlings gemessen und der elektrische Widerstand, der Hystereseverlust und der Wirbelstromverlust jedes weichmagnetischen Materials wurden gemessen. Eisenverlust wurde durch die Summe des Hystereseverlustes und des Wirbelstromverlustes erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Die Messung der Dichte, des elektrischen Widerstands und des Wirbelstromverlustes wurde auf die gleiche Art wie im Beispiel der ersten Ausführungsform durchgeführt. Die Messung des Hystereseverlustes wurde unter Verwendung des B-H Analyzers (IWATSU ELECTRIC CO., LTD., Produkt SY-8232) durchgeführt. Die Dichte war das Messergebnis der Probe vor dem Erwärmen. Der elektrische Widerstand, der Hystereseverlust und der Wirbelstromverlust waren die Messergebnisse der Probe nach dem Erwärmen. Die Dichte wurde als die relative Dichte auf die gleiche Art wie in Beispiel 1 erhalten. In Tabelle 3 wird in den Messergebnissen jedes Ergebnis der Probe 24 als ein Standard (= 1) verwendet und jedes Ergebnis der Proben 21 bis 23 und der Vergleichsprobe 21 ist gezeigt. Tabelle 3
    Elektrischer Widerstand magnetische Eigenschaften Wirbelstromverlust magnetische Eigenschaften Hystereseverlust relative Dichte %
    Probe 21 40 0,06 1,14 1
    Probe 22 35 0,07 1,15 1
    Probe 23 30 0,08 1,15 1
    Probe 24 1 1 1 1
    Vergleichsprobe 21 0,20 2,30 1,10 1
  • Die Verdichtbarkeit des Grünlings der Probe 21 der zweiten Ausführungsform wurde untersucht. Als Ergebnis wurden im Grünling der Probe 21 keine Risse und feine Splitter beobachtet und wie in Tabelle 3 gezeigt, war die Dichte des Grünlings der Probe 21 annährend gleich zu der der Probe 24 der ersten Ausführungsform und die Verdichtbarkeit der Probe 21 war gut. Die Verdichtbarkeit jedes Grünlings der Probe 22 und 23 der zweiten Ausführungsform wurde untersucht. Als Ergebnis war jede Verdichtbarkeit der Proben 22 und 23 gut.
  • Wie in Tabelle 3 gezeigt, war der elektrische Widerstand des weichmagnetischen Materials der Probe 21 der zweiten Ausführungsform viel höher als der der Vergleichsprobe 21 und der elektrische Widerstand des weichmagnetischen Materials der Probe 21 war etwa 40 mal so hoch wie der der Probe 24 der ersten Ausführungsform. Der Wirbelstromverlust des weichmagnetischen Materials der Probe 21 war um 94% im Vergleich zu dem der Vergleichsprobe 21 reduziert. Der Hystereseverlust des weichmagnetischen Materials der Probe 21 war durch das Erwärmen reduziert, so dass er annähernd gleich zu dem der Vergleichsprobe 21 ist. Wie in Tabelle 3 gezeigt, wurden die entsprechenden Eigenschaften der Proben 22 und 23 auf annähernd die gleiche Art wie das weichmagnetische Material der Probe 21 im Vergleich zu der Vergleichsprobe 21 und der Probe 24 der ersten Ausführungsform verbessert.
  • Von den obigen Ergebnissen wurde bestätigt, dass die Verdichtbarkeit und die Dichte des Grünlings durch das weichmagnetische Material oder das Herstellungsverfahren dafür der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der der Film und der Silizium-enthaltende Film auf der Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers gebildet werden, verbessert werden können. Zusätzlich wurde bestätigt, dass im Vergleich zum konventionellen Herstellungsverfahren und dem Herstellungsverfahren für weichmagnetisches Material der ersten Ausführungsform, bei der nur der Film auf der Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers gebildet wird, im weichmagnetischen Material oder dem Herstellungsverfahren dafür der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung der elektrische Widerstand viel höher sein kann und insbesondere eine drastische Reduktion des Wirbelstromverlustes der magnetischen Eigenschaften durchgeführt werden kann, so dass die Isoliereigenschaften des Oxidfilms stark verbessert werden können.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Ein Film, der aus einem Metall oder einem Halbmetall besteht, wird auf einer Oberfläche eines weichmagnetischen Pulvers, das Eisen und Sauerstoff umfasst, gebildet (in Schritt S102). In diesem Fall wird ein Silizium-enthaltender Film wünschenswerterweise auf einer Oberfläche des Films gebildet. Die Verdichtung wird als nächstes auf dem weichmagnetischen Pulver durchgeführt, so dass ein Grünling erhalten wird (in Schritt S103). Da der Film ein Metallfilm oder ein Halbmetallfilm mit einer hohen Dehnbarkeit ist, kann die Dichte des Grünlings, der durch die Verdichtung hergestellt wird, höher sein und die Erzeugung von Schaden, wie zum Beispiel Risse oder dergleichen kann im Film verhindert werden. Die Effekte können auch im Fall der Bildung des Silizium-enthaltenden Films erhalten werden. Der Grünling wird als nächstes Erwärmen unterzogen, so dass eine Oberfläche und ein Grenzfläche des weichmagnetischen Pulvers des Grünlings oxidiert werden, so dass ein Isolierfilm gebildet wird (in Schritt S104). Die Erzeugung von Wirbelstromverlust kann durch den Oxidfilm verhindert werden. Als Ergebnis können die Produktivität und magnetischen Eigenschaften verbessert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2005-79511 [0004]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • JIS (Japanische Industriestandards) R 1601 [0064]

Claims (7)

  1. Weichmagnetisches Material, hergestellt durch Verdichtung eines weichmagnetischen Pulvers, das Eisen umfasst und einen Isolierfilm aufweist, der auf einer Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers gebildet wird, wobei der Isolierfilm ein Isolierfilm ist, der ein Oxid eines Metalls oder eines Halbmetalls und Silizium umfasst.
  2. Weichmagnetisches Material, hergestellt durch Verdichtung eines weichmagnetischen Pulvers, das Eisen umfasst und einen Isolierfilm aufweist, der auf einer Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers gebildet wird, wobei der Isolierfilm aufweist: einen ersten Isolierfilm, der aus einem Oxid eines Metalls oder eines Halbmetalls besteht; und einen zweiten Isolierfilm, der aus einem Oxid des Metalls oder des Halbmetalls und Silizium besteht, wobei der erste Isolierfilm und der zweite Isolierfilm wechselweise auf der Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers gebildet werden.
  3. Weichmagnetisches Material nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Oxid des Metalls und ein Oxid des Halbmetalls absolute Werte der freien Standardbildungsenergie aufweisen und die absoluten Werte größer sind als die eines Eisenoxids.
  4. Herstellungsverfahren für ein weichmagnetisches Material, umfassend: Bilden eines Films, der aus einem Metall oder einem Halbmetall besteht, auf einer Oberfläche eines weichmagnetischen Pulvers, das Eisen und Sauerstoff umfasst; Verdichten des weichmagnetischen Pulvers, das den Film aufweist, so dass ein Grünling des weichmagnetischen Pulvers erhalten wird; Erwärmen des Grünlings, so dass der Film des Grünlings zu einem Isolierfilm oxidiert wird.
  5. Herstellungsverfahren für ein weichmagnetisches Material, umfassend: Bilden eines Films, der aus einem Metall oder einem Halbmetall besteht, auf einer Oberfläche eines weichmagnetischen Pulvers, das Eisen und Sauerstoff umfasst,; Bilden eines Silizium-enthaltenden Films, der Silizium umfasst, auf einer Oberfläche des Films; Verdichten des weichmagnetischen Pulvers, das den Film und den Silizium-enthaltenden Film aufweist, so dass ein Grünling des weichmagnetischen Pulvers erhalten wird; und Erwärmen des Grünlings, so dass der Film und der Silizium-enthaltende Film des Grünlings zu einem Isolierfilm oxidiert werden, wobei der Isolierfilm ein Isolierfilm ist, der aus einem Oxid des Metalls oder des Halbmetalls und Silizium besteht.
  6. Herstellungsverfahren für ein weichmagnetisches Material, umfassend: Bilden eines Films, der aus einem Metall oder einem Halbmetall besteht, auf einer Oberfläche eines weichmagnetischen Pulvers, das Eisen und Sauerstoff umfasst,; Bilden eines Silizium-enthaltenden Films, der Silizium umfasst, auf einer Oberfläche des Films; Verdichten des weichmagnetischen Pulvers, das den Film und den Silizium-enthaltenden Film aufweist, so dass ein Grünling des weichmagnetischen Pulvers erhalten wird; und Erwärmen des Grünlings, so dass der Film und der Silizium-enthaltende Film des Grünlings zu einem Isolierfilm oxidiert werden, wobei der Isolierfilm aufweist: einen ersten Isolierfilm, der aus einem Oxid des Metalls oder des Halbmetalls besteht; und einen zweiten Isolierfilm, der aus einem Oxid des Metalls oder des Halbmetalls und Silizium besteht, wobei der erste Isolierfilm und der zweite Isolierfilm wechselweise auf der Oberfläche des weichmagnetischen Pulvers gebildet werden.
  7. Herstellungsverfahren für ein weichmagnetisches Material nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei ein Oxid des Metalls und ein Oxid des Halbmetalls absolute Werte der freien Standardbildungsenergie aufweisen und die absoluten Werte größer sind als die eines Eisenoxids.
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