TWI408706B - 鐵磁性粉末組合物及其製備方法與軟磁性複合材料及其製備方法 - Google Patents

鐵磁性粉末組合物及其製備方法與軟磁性複合材料及其製備方法 Download PDF

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Description

鐵磁性粉末組合物及其製備方法與軟磁性複合材料及其製備方法
本發明係關於包含電絕緣鐵基粉末之粉末組合物及其製備方法。本發明進一步係關於由組合物製備之軟磁性複合組件之製造方法，以及所獲得之組件。
軟磁性材料係用於諸如發電機、致動器、感應器及變壓器核心之電感器、定子及轉子中的核心材料之應用。通常，軟磁性核心(諸如發電機中之轉子及定子)由堆疊之鋼疊片製成。軟磁性複合(SMC)材料係基於軟磁性顆粒(一般基於鐵)，各顆粒上具有電絕緣塗層。藉由使用慣用粉末冶金(PM)壓實法視情況與潤滑劑及/或黏合劑一起壓實絕緣顆粒獲得SMC組件。藉由使用粉末冶金技術可製造與使用鋼疊片相比在SMC組件設計中具有較高程度的自由度之材料，此係因為SMC材料可承載三維磁通量，且因為三維形狀可藉由壓實加工獲得。
鐵核心組件之兩個關鍵特徵為其磁導率及核心損耗特徵。材料之磁導率為其磁化之能力或其承載磁通量之能力的指示。磁導率定義為感應磁通量與磁力或磁場強度之比率。當使磁性材料暴露於變化磁場時，由磁滯損失及渦電流損失引起能量損失。構成多數馬達應用中之大部分總核心損失的磁滯損失(DC損失)由克服鐵核心組件內之殘留磁力的必要能量支出產生。該等力可藉由改良基礎粉末純度及品質來最小化，但最重要的為增加組件之熱處理的溫度及/或時間(亦即，應力釋放)。渦電流損失(AC損失)係由交流電(AC)條件引起之通量改變在鐵核心組件中產生電流而引起。組件需要高電阻率以使渦電流最小化。使AC損失最小化所需之電阻率水準視應用類型(操作頻率)及組件尺寸而定。
對使用塗覆鐵基粉末來以粉末冶金方式製造磁性核心組件的研究已針對研發增強某些物理及磁性特性而不會不利影響最終組件之其他特性的鐵粉末組合物。所要組件特性包括(例如)在擴大頻率範圍內之高磁導率、低核心損失、高飽和感應及高機械強度。所要粉末特性進一步包括壓縮模製技術的適用性，其意謂粉末可容易地模製為高密度組件，該組件可自模製設備容易地排出而不破壞組件表面。
下文概述公開專利之實例。
Lashmore之US 6309748描述具有約40至約600μm的直徑尺寸且各顆粒上沈積有無機氧化物塗層之鐵磁性粉末。
Jansson之US 6348265教示塗覆有含磷及氧之薄塗層的鐵粉，經塗覆粉末適於壓實為可經熱處理之軟磁性核心。
Soileau之US 4601765教示經壓實之鐵核心，其利用首先經鹼金屬矽酸鹽之薄膜塗覆且接著經聚矽氧樹脂聚合物頂塗之鐵粉。
Moro之US 6149704描述經酚醛樹脂及/或聚矽氧樹脂之塗層及視情況氧化鈦或氧化鋯的溶膠電絕緣之鐵磁性粉末。將所獲得之粉末與金屬硬脂酸鹽潤滑劑混合且壓實為鐵粉芯。
Moro之US 7235208教示由具有分散有鐵磁性粉末之絕緣黏合劑的鐵磁性粉末製成之鐵粉芯，其中絕緣黏合劑包含三官能烷基-苯基聚矽氧樹脂及視情況無機氧化物、碳化物或氮化物。
軟磁性領域內的其他文獻為Yuuichi之日本專利申請案JP 2005-322489，其公開案號為JP 2007-129154；Maeda之日本專利申請案JP 2005-274124，其公開案號為JP 2007-088156；Masaki之日本專利申請案JP 2004-203969，其公開案號為JP 2006-0244869；Ueda之日本專利申請案2005-051149，其公開案號為2006-233295；及Watanabe之日本專利申請案2005-057193，其公開案號為2006-245183。
 本發明之目標
本發明之一目標為提供包含電絕緣鐵基粉末的鐵基粉末組合物，其待壓實為具有高強度之軟磁性組件，該組件可在最佳熱處理溫度下熱處理而不使鐵基粉末的電絕緣塗層劣化。
本發明之一目標為提供包含電絕緣鐵基粉末的鐵基粉末組合物，其待壓實為具有高強度、高最大磁導率及高感應之軟磁性組件，同時使磁滯損失最小化且將渦電流損失保持於低水準。
本發明之一目標為提供無需任何毒性或環境不利溶劑或乾燥程序的製造鐵基粉末組合物之方法。
一目標為提供製造經壓實且視情況經熱處理之軟磁鐵基複合組件之方法，該組件具有低核心損失以及足夠機械特性及可接受之磁通量密度(感應)及最大磁導率。
發明內容
為實現上述目標及/或自以下描述將顯而易見的未提及之其他目標中之至少一者，本發明係關於包含軟磁性鐵基核心顆粒之鐵磁性粉末組合物，其中核心顆粒之表面具有第一磷基無機絕緣層及至少一個位於第一層之外部的金屬-有機化合物之金屬-有機層，該金屬-有機化合物具有以下通式：
R1 [(R1 )x (R2 )y (MOn-1 )]n R1
其中M為選自Si、Ti、Al或Zr之中心原子；O為氧；R1 為可水解基團；R2 為有機部分且其中至少一個R2 含有至少一個胺基；其中n為介於1與20之間的整數之可重複單元之數值；其中x為介於0與1之間的整數；其中y為介於1與2之間的整數；其中具有小於3.5之莫氏硬度(Mohs hardness)的金屬或半金屬微粒化合物與至少一個金屬-有機層黏附；且其中粉末組合物進一步包含微粒潤滑劑。
本發明進一步係關製備鐵磁性粉末組合物之方法，其包含：a)將軟磁性鐵基核心顆粒與上文之金屬-有機化合物混合，該等核心顆粒之表面由磷基無機絕緣層電絕緣；b)視情況將所獲得之顆粒與上文之另一金屬-有機化合物混合；c)將粉末與具有小於3.5之莫氏硬度的金屬或半金屬微粒化合物混合；且d)將粉末與微粒潤滑劑混合。步驟c除了在步驟b之後可視情況在步驟b之前進行，或替代在步驟b之後，在步驟b之前進行。
本發明進一步係關於製備軟磁性複合材料之方法，其包含：在模具中以至少約600Mpa之壓實壓力單軸壓實本發明之組合物；視情況將該模具預加熱至低於所添加微粒潤滑劑之熔融溫度的溫度；排出所獲得之綠色主體；且視情況熱處理該主體。本發明之複合組件通常將具有介於0.01-0.1重量百分比之間的P含量，介於0.02-0.12重量百分比之間的添加至基礎粉末中之Si含量，及介於0.05-0.35重量百分比之間的Bi含量。
 基礎粉末
鐵基軟磁性核心顆粒可為水霧化、氣體霧化或海綿狀鐵粉，儘管水霧化粉末較佳。
鐵基軟磁性核心顆粒可選自由基本上純的鐵；具有至多7重量百分比，宜至多3重量百分比矽之合金鐵Fe-Si；選自Fe-Al、Fe-Si-Al、Fe-Ni、Fe-Ni-Co之群的合金鐵；或其組合組成之群。基本上純的鐵較佳，亦即鐵具有不可避免之雜質。
顆粒可為球形或不規則形狀，不規則形狀之顆粒較佳。AD可介於2.8與4.0g/cm3 之間，其中以介於3.1與3.7g/cm3 之間較佳。
鐵基核心顆粒之平均粒徑介於25與600μm之間，其中以介於45與400μm之間較佳，以介於60與300μm之間最佳。
第一塗層(無機)
核心顆粒具有第一無機絕緣層，該層宜係基於磷。第一塗層可藉由以溶解於水或有機溶劑中之磷酸處理鐵基粉末來實現。在水基溶劑中，視情況添加防銹劑及界面活性劑(tenside)。塗覆鐵基粉末顆粒之較佳方法描述於US 6348265中。可重複進行磷化處理。鐵基核心顆粒之磷基絕緣無機塗層宜不具有任何添加物，諸如摻雜劑、防銹劑或界面活性劑(surfactant)。
層1中之磷酸鹽含量可介於組合物之0.01與0.1重量百分比之間。
金屬-有機層(第二塗層)
至少一個金屬-有機層位於第一磷基層之外部。金屬-有機層為具有以下通式之金屬-有機化合物之層：
R1 [(R1 )x (R2 )y (MOn-1 )]n R1
其中：M為選自Si、Ti、Al或Zr之中心原子；O為氧；R1 為可水解基團；R2 為有機部分，且其中至少一個R2 含有至少一個胺基；其中n為介於1與20之間之整數之可重複單元的數值；其中x為介於0與1之間的整數；其中y為介於1與2之間的整數(因此x可為0或1且y可為1或2)。
金屬-有機化合物可選自以下群：表面改質劑、偶合劑或交聯劑。
金屬-有機化合物中之R1 可為具有少於4個，較佳少於3個碳原子之烷氧基。
R2 為有機部分，其意謂R2 基團含有有機部分。R2 可包括1-6個，較佳1-3個碳原子。R2 可進一步包括一或多個選自由N、O、S及P組成之群的雜原子。R2 基團可為線性、分枝、環狀或芳族。
R2 可包括以下官能基中之一或多者：胺基、二胺基、醯胺基、醯亞胺基、環氧基、羥基、氧化伸乙基、脲基、胺基甲酸酯基、異氰酸酯基、丙烯酸酯基、甘油丙烯酸酯基、苯甲基-胺基、乙烯基-苯甲基-胺基。R2 基團可在上述R2 官能基中之任一者與具有可重複單元之疏水烷基之間變化。
金屬-有機化合物可選自矽烷、矽氧烷及倍半氧矽烷或相應鈦酸酯、鋁酸酯或鋯酸酯的衍生物、中間物或寡聚物。
根據一實施例，一個金屬-有機層中之至少一種金屬-有機化合物為單體(n=1)。
根據另一實施例，一個金屬-有機層中之至少一種金屬-有機化合物為寡聚物(n=2-20)。
根據另一實施例，位於第一層之外部的金屬-有機層具有金屬-有機化合物之單體且其中最外金屬-有機層具有金屬-有機化合物之寡聚物。單體及寡聚物之化學官能性必需不同。金屬-有機化合物之單體層與金屬-有機化合物之寡聚物層的重量比可介於1:0與1:2之間，較佳介於2:1-1:2之間。
若金屬-有機化合物為單體，則其可選自三烷氧基及二烷氧基矽烷、鈦酸酯、鋁酸酯或鋯酸酯之群。金屬-有機化合物之單體因此可選自3-胺基丙基-三甲氧基矽烷、3-胺基丙基-三乙氧基矽烷、3-胺基丙基-甲基-二乙氧基矽烷、N-胺基乙基-3-胺基丙基-三甲氧基矽烷、N-胺基乙基-3-胺基丙基-甲基-二甲氧基矽烷、1,7-雙(三乙氧基矽烷基)-4-氮雜庚烷、三胺基-官能丙基-三甲氧基矽烷、3-脲基丙基-三乙氧基矽烷、3-異氰酸酯基丙基-三乙氧基矽烷、參(3-三甲氧基矽烷基丙基)-異氰酸酯、O-(炔丙基氧基)-N-(三乙氧基矽烷基丙基)-胺基甲酸酯、1-胺基甲基-三乙氧基矽烷、1-胺基乙基-甲基-二甲氧基矽烷或其混合物。
金屬-有機化合物之寡聚物可選自矽烷、鈦酸酯、鋁酸酯或鋯酸酯之烷氧基封端之烷基-烷氧基-寡聚物。金屬-有機化合物之寡聚物因此可選自甲氧基、乙氧基或乙醯氧基封端之胺基-倍半氧矽烷、胺基-矽氧烷、寡聚3-胺基丙基-甲氧基-矽烷、3-胺基丙基/丙基-烷氧基-矽烷、N-胺基乙基-3-胺基丙基-烷氧基-矽烷或N-胺基乙基-3-胺基丙基/甲基-烷氧基-矽烷或其混合物。
金屬-有機化合物之總量可為組合物的0.05-0.6重量百分比，較佳0.05-0.5重量百分比，更佳0.1-0.4重量百分比，且最佳0.2-0.3重量百分比。此等類別之金屬-有機化合物可自諸如Evonik Ind.、Wacker Chemie AG、Dow Corning等之公司購得。
金屬-有機化合物具有鹼性特徵且亦可包括偶合特性，亦即將與第一鐵基粉末無機層偶合的所謂偶合劑。該物質應中和來自第一層之過量酸及酸性副產物。若使用來自胺基烷基烷氧基-矽烷、-鈦酸酯、-鋁酸酯或-鋯酸酯之群的偶合劑，則該物質將水解及部分水解(一些烷氧基將水解形成相應醇)。亦咸信金屬-有機化合物之偶合或交聯特性與金屬或半金屬微粒化合物偶合，此可改良經壓實複合組件之機械穩定性。
金屬或半金屬微粒化合物
經塗覆軟磁性鐵基粉末亦應含有至少一種化合物、金屬或半金屬微粒化合物。金屬或半金屬微粒化合物應為軟性的(莫氏硬度小於3.5)且由精細顆粒或膠體組成。化合物較佳可具有低於5μm，較佳低於3μm，且最佳低於1μm之平均粒徑。金屬或半金屬微粒化合物可具有超過95重量百分比，較佳超過98重量百分比，且最佳超過99重量百分比之純度。金屬或半金屬微粒化合物之莫氏硬度較佳為3或3以下，更佳為2.5或2.5以下。SiO2 、Al2 O3 、MgO及TiO2 為研磨劑且具有遠高於3.5的莫氏硬度且不在本發明範疇內。研磨劑化合物(甚至如奈米尺寸之顆粒)對電絕緣塗層產生不可逆轉之損害，此引起熱處理組件之不良排出及較差磁性及/或機械特性。
金屬或半金屬微粒化合物可為選自以下各物之群的至少一者：鉛、銦、鉍、硒、硼、鉬、錳、鎢、釩、銻、錫、鋅、鈰。
金屬或半金屬微粒化合物可為氧化物、氫氧化物、水合物、碳酸鹽、磷酸鹽、氟石、硫化物、硫酸鹽、亞硫酸鹽、氯氧化物或其混合物。
根據一較佳實施例，金屬或半金屬微粒化合物為鉍，或更佳為氧化鉍(III)。金屬或半金屬微粒化合物可與選自鹼金屬或鹼土金屬之第二化合物混合，其中該化合物可為碳酸鹽，較佳鈣、鍶、鋇、鋰、鉀或鈉之碳酸鹽。
金屬或半金屬微粒化合物或化合物混合物可以組合物的0.05-0.5重量百分比，較佳0.1-0.4重量百分比，且最佳0.15-0.3重量百分比之量存在。
金屬或半金屬微粒化合物與至少一個金屬-有機層黏附。在本發明之一實施例中，金屬或半金屬微粒化合物與最外金屬-有機層黏附。
潤滑劑
本發明之粉末組合物包含微粒潤滑劑。微粒潤滑劑起重要作用且使得能夠無需應用模具壁潤滑劑即可進行壓實。微粒潤滑劑可選自由第一及第二脂肪酸醯胺、反式醯胺(雙醯胺)或脂肪酸醇組成之群。微粒潤滑劑之潤滑部分可為含有介於12-22個之間的碳原子的飽和或不飽和鏈。微粒潤滑劑較佳可選自硬脂醯胺、芥酸醯胺、硬脂醯基-芥酸醯胺、芥子基-硬脂醯胺、二十二烷基醇、芥子醇、伸乙基-雙硬脂醯胺(亦即，EBS或醯胺蠟)。微粒潤滑劑可以組合物的0.15-0.55重量百分比，較佳0.2-0.4重量百分比之量存在。
組合物之製備方法
製備本發明之鐵磁性粉末組合物之方法包含：a)將軟磁性鐵基核心顆粒與如上文揭示之金屬-有機化合物混合，該等核心顆粒之表面由磷基無機絕緣層電絕緣；b)視情況將所獲得之顆粒與如上文揭示之另一金屬-有機化合物混合；c)將該粉末與具有小於3.5之莫氏硬度的金屬或半金屬微粒化合物混合；且d)將粉末與微粒潤滑劑混合。步驟c除了在步驟b之後可視情況在步驟b之前進行，或替代在步驟b之後，在步驟b之前進行。
具有第一無機絕緣層之核心顆粒可經鹼性化合物預處理，隨後與金屬-有機化合物混合。預處理可改良第一層與第二層之間的偶合前提，其可增強磁性複合組件之電阻率及機械強度。鹼性化合物可選自氨、羥胺、氫氧化四烷基銨、烷基-胺、烷基-醯胺。可使用上文所列化學品中之任一者(較佳稀釋於合適溶劑中，與粉末混合且視情況經乾燥)進行預處理。
製造軟磁性組件之方法
製備本發明之軟磁性複合材料之方法包含：在模具中以至少約600Mpa之壓實壓力單軸壓實本發明之組合物；視情況將該模具預加熱至低於所添加微粒潤滑劑之熔融溫度的溫度；排出所獲得之綠色主體；且視情況熱處理該主體。
壓實可為冷模壓實、暖模壓實或高速壓實，較佳使用以未加熱粉末控制的模具溫度(50-120℃)。
熱處理法可在真空、非還原、惰性或弱氧化氣氛(例如，0.01至3%氧)中或在蒸汽(其可促進形成無機網路，但不增加壓實矯頑性)中進行。視情況而言，熱處理在惰性氣氛下進行且此後快速暴露於氧化氣氛(諸如，蒸汽)中，以建立較高強度之表層殼。溫度可高達700℃。
熱處理條件應使潤滑劑儘可能完全蒸發。此通常在熱處理循環之第一部分期間，於約300至500℃以上獲得。在較高溫度下，金屬或半金屬化合物可與金屬-有機化合物反應且部分形成玻璃狀網路。此將進一步增強組件之機械強度及電阻率。在最大溫度(600-700℃)下，壓實可達到完全應力釋放，此時最小化複合材料之矯頑性及因此之磁滯損失。
根據本發明製備之經壓實且熱處理之軟磁性複合材料宜具有介於組件之0.01-0.1重量百分比之間的P含量，介於組件之0.02-0.12重量百分比之間之添加至基礎粉末中的Si含量，及介於組件之0.05-0.35重量百分比之間的Bi含量。
本發明由以下實例進一步說明。
實例1
鐵基水霧化粉末具有約220μm之平均粒徑，且少於5%顆粒具有小於45μm之粒徑(40目粉末(mesh powder))。此粉末(純鐵粉末)首先具有電絕緣磷基薄層(磷含量為經塗覆粉末之約0.045重量百分比)。此後，藉由攪拌將其與0.2重量百分比胺基烷基-烷氧基矽烷之寡聚物(Dynasylan1146，Evonik Ind.)混合。將組合物進一步與0.2重量百分比精細氧化鉍(III)粉末混合。使用分別未使用矽烷及鉍加以表面改質的相應粉末以供比較。在壓實之前，將粉末與微粒潤滑劑EBS精細混合。所用潤滑劑之量為組合物的0.3重量百分比。
以單個步驟將內徑為45mm且外徑為55mm且高度為5mm之磁性環分別以兩種不同壓實壓力(800及1100Mpa)在60℃之模具溫度下單軸壓實。壓實後，將部分在650℃下在氮氣中加熱處理30分鐘。參考材料已在530℃下在空氣(A6、A8)及蒸汽(A7)中處理30分鐘。將所獲得之熱處理環以100個感應圈及100個驅動圈纏繞。對具有100個驅動圈及100個感應圈之環樣本使用Brockhaus磁滯測定儀量測磁性量測值。分別在1Tesla、400Hz及1000Hz下量測總核心損失。根據ISO 3995量測橫向斷裂強度(TRS)。對環樣本藉由四點量測法來量測比電阻率。
下表1顯示所獲得之結果：
若排除一或多個塗層，則磁性及機械特性受到不利影響。省去基於磷酸鹽之層將產生不可接受之電阻率，因此產生高渦電流損失(A3)。省去金屬-有機化合物將產生不可接受之電阻率或機械強度(A4，A5)。
相較於現有市售參考材料(諸如，自AB，Sweden獲得之Somaloy700或Somaloy3P(A6-A8))，本發明之複合材料可在較高溫度下熱處理，藉此顯著降低磁滯損失(DC-損失/循環)。
實例2
將平均粒徑為約95μm且其中10-30%小於45μm之鐵基水霧化粉末(100目粉末)用作起始材料，其中該粉末之視密度為3.3g/cm3 ，鐵顆粒由基於磷酸鹽之電絕緣塗層包圍。藉由與0.2重量百分比之胺基烷基-三烷氧基矽烷(DynasylanAmeo)一起攪拌，且此後與0.2重量百分比之胺基烷基/烷基-烷氧基矽烷寡聚物(Dynasylan1146)一起攪拌(兩者皆由Evonik Ind製造)，將經塗覆之粉末進一步混合。將組合物進一步與0.2重量百分比精細氧化鉍(III)粉末混合。在壓實之前，將粉末與微粒潤滑劑EBS精細混合。所用潤滑劑之量為組合物的0.4重量百分比。粉末組合物如實例1中所述進一步加工，但其中分別使用600及800Mpa。表2顯示所獲得之結果。
實例3
使用與實例1相同之基礎粉末，其具有相同磷基絕緣層。藉由使用不同量首先與鹼性胺基烷基-烷氧基矽烷(DynasylanAmeo)且此後與胺基烷基/烷基-烷氧基矽烷之寡聚物(Dynasylan1146)一起攪拌(使用1:1比率，皆由Evonik Ind製造)，將此粉末混合。將組合物進一步與不同量之精細氧化鉍(III)粉末(>99重量百分比；D50 約0.3μm)混合。將樣本C5與具有較低純度及較大粒徑之Bi2 O3 (>98重量百分比；D50 約5μm)混合。最後將粉末與不同量之醯胺蠟(EBS)混合，隨後在1100Mpa下壓實。將粉末組合物如實例1中所述進一步加工。結果呈現於表3中且顯示對磁性特性及機械強度(TRS)之作用。
樣本C1至C4說明使用不同量之金屬-有機化合物、氧化鉍或潤滑劑的作用。相較於樣本C6而言，樣本C5中電阻率較低，但TRS經略微改良。
實例4
使用與實例1相同之基礎粉末，其具有相同磷基絕緣層，但樣本D10(0.06重量百分比P)及D11(0.015重量百分比P)除外。將粉末樣本D1至D11根據表4進一步處理。最後將所有樣本均與0.3重量百分比EBS混合且壓實至800MPa。隨後，將軟磁性組件在650℃下在氮氣中熱處理30分鐘。
樣本D1至D3說明可省略層2-1或2-2，但藉由將兩個層組合將獲得最佳結果。樣本D4及D5說明使用稀氨水(diluted ammonia)，隨後在120℃下在空氣中乾燥1小時預處理之粉末。將預處理之粉末與胺官能寡聚矽烷進一步混合，產生可接受之特性。
樣本D10與D11說明層1之磷含量的作用。視基礎粉末之特性(諸如粒徑分布及顆粒形態)而定，存在達到所有所要特性之最佳磷濃度(介於0.01與0.1重量百分比之間)。
實例5
使用與實例1相同之基礎粉末，其具有相同磷基絕緣層。所有三個樣本均類似於樣本D1加工，例外為所添加之金屬化合物不同。實例E1說明若向氧化鉍(III)中添加微量碳酸鈣，則電阻率得以改良。樣本E2說明另一軟金屬化合物MoS2 之作用。
與添加莫氏硬度小於3.5之研磨劑及硬化合物相反，添加莫氏硬度遠高於3.5之研磨劑及硬化合物(諸如，剛玉(Al2 O3 )或石英(SiO2 )(E3)，儘管其為奈米尺寸之顆粒)使軟磁性特性將由於不良電阻率及機械強度而不可接受。

Claims (15)

  1. 一種鐵磁性粉末組合物，其包含軟磁性鐵基核心顆粒，其中該等核心顆粒之表面具有第一磷基無機絕緣層及至少一個位於該第一層之外部之金屬-有機化合物的金屬-有機層，該金屬-有機化合物具有以下通式：R1 [(R1 )x (R2 )y (MOn-1 )]n R1 其中M為選自Si、Ti、Al或Zr之中心原子；O為氧；R1 為可水解基團；R2 為有機部分，且其中至少一個R2 含有至少一個胺基；其中n為介於1與20之間之整數之可重複單元的數值；其中x為介於0與1之間的整數；其中y為介於1與2之間的整數；其中具有小於3.5之莫氏硬度(Mohs hardness)的金屬或半金屬微粒化合物與至少一個金屬-有機層黏附；且其中該粉末組合物進一步包含微粒潤滑劑。
  2. 如請求項1之組合物，其中一金屬-有機層中之該金屬-有機化合物為單體(n=1)。
  3. 如請求項1或2之組合物，其中一金屬-有機層中之該金屬-有機化合物為寡聚物(n=2-20)。
  4. 如請求項1或2之組合物，其中該金屬-有機化合物中之R1 為具有少於4個，宜少於3個碳原子之烷氧基。
  5. 如請求項1或2之組合物，其中R2 包括1-6個，宜為1-3個碳原子。
  6. 如請求項1或2之組合物，其中該金屬-有機化合物之R2 基團包括一或多個選自由N、O、S及P組成之群的雜原子。
  7. 如請求項1或2之組合物，其中R2 包括以下官能基中之一或多者：胺基、二胺基、醯胺基、醯亞胺基、環氧基、巰基、二硫離子基、氯烷基、羥基、氧化伸乙基、脲基、胺基甲酸酯基、異氰酸酯基、丙烯酸酯基、甘油丙烯酸酯基。
  8. 如請求項1或2之組合物，其中該金屬-有機化合物為選自三烷氧基及二烷氧基矽烷、鈦酸酯、鋁酸酯或鋯酸酯之單體。
  9. 如請求項1或2之組合物，其中該金屬-有機化合物為選自矽烷、鈦酸酯、鋁酸酯或鋯酸酯之烷氧基封端之烷基/烷氧基寡聚物的寡聚物。
  10. 如請求項9之組合物，其中該金屬-有機化合物之寡聚物係選自烷氧基封端之胺基倍半氧矽烷、胺基-矽氧烷、寡聚3-胺基丙基-烷氧基-矽烷、3-胺基丙基/丙基-烷氧基-矽烷、N-胺基乙基-3-胺基丙基-烷氧基-矽烷或N-胺基乙基-3-胺基丙基/甲基-烷氧基-矽烷或其混合物。
  11. 如請求項1或2之組合物，其中該金屬或半金屬微粒化合物為鉍，或宜為氧化鉍(III)。
  12. 一種製備鐵磁性粉末組合物之方法，其包含：a)將軟磁性鐵基核心顆粒與如請求項1至11中任一項之金屬-有機化合物混合，該等核心顆粒之表面係由磷基無機絕緣層電絕緣；b)視情況將所獲得之顆粒與另一如請求項1至11中任一項之金屬-有機化合物混合；c)將該粉末與具有小於3.5之莫氏硬度的金屬或半金屬微粒化合物混合；及d)將該粉末與微粒潤滑劑混合。步驟c除了在步驟b之後，可視情況在步驟b之前進行，或替代在步驟b之後，於步驟b之前進行。
  13. 一種鐵磁性粉末組合物，其可根據請求項12獲得。
  14. 一種製備軟磁性複合材料之方法，其包含：a)在模具中，於至少約600Mpa之壓實壓力下單軸壓實如請求項1至11中任一項之組合物；b)視情況將該模具預加熱至低於所添加微粒潤滑劑之熔融溫度的溫度；c)排出所獲得之綠色主體；及d)視情況熱處理該主體。
  15. 一種根據請求項14製備之經壓實且熱處理之軟磁性複合材料，其具有介於組件之0.01-0.1重量百分比之間的P含量，介於組件之0.02-0.12重量百分比之間之添加至基礎粉末中的Si含量，及介於組件之0.05-0.35重量百分比之間的Bi含量。
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