TWI837132B

TWI837132B - 鐵磁性粉末組合物、用於製造經壓實及熱處理之組件之方法及其應用

Info

Publication number: TWI837132B
Application number: TW108118599A
Authority: TW
Inventors: 葉舟
Original assignee: 瑞典商好根那公司
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2024-04-01

Abstract

本發明係關於一種基於電絕緣鐵之軟磁性粉末組合物、一種可由該粉末組合物獲得之軟磁性複合組件及一種用於製造該組合物及該組件之方法。具體言之，本發明涉及一種用於製備在高頻率下工作之軟磁性組件的軟磁性粉末組合物，該等組件適用於用作例如動力電子裝置之電感器或反應器。

Description

鐵磁性粉末組合物、用於製造經壓實及熱處理之組件之方法及其應用

軟磁性材料用於不同應用，諸如電感器中之芯材、電機之定子及轉子、致動器芯、感測器芯及變壓器芯。傳統上，軟磁芯，諸如電機中之轉子及定子，由堆疊鋼層壓物製成。軟磁性複合(Soft Magnetic Composite，SMC)材料係基於通常基於鐵之軟磁性粒子，在各粒子上具有電絕緣塗層。藉由使用傳統粉末冶金(powder metallurgical，PM)壓實方法，視情況連同潤滑劑及/或黏合劑一起壓實絕緣粒子來獲得SMC組件。藉由使用粉末冶金技術，有可能製造在設計方面具有比藉由使用鋼層壓物要高之自由度的此類組件。藉由使用PM，所獲得之組件可攜載三維磁通量，因為三維形狀可藉由壓實方法獲得。

電感器或反應器為可儲存呈磁場形式之能量的被動電組件，該磁場由通過該組件之電流生成。以亨利(H)為單位量測電感器之儲存能量的能力，即電感(L)。最簡單的電感器為捲繞成線圈之絕緣線。流經多匝線圈的電流將在線圈周圍生成磁場，線圈之場強度將與電流及線圈之匝數/長度單元成比例。變化電流將生成變化磁場，該變化磁場將誘發與使其生成的電流之變化相反的電壓。以伏特(V)為單位量測與電流變化相反之電磁力(electromagnetic force，EMF)，且電磁力與根據等式1之電感相關：v(t)=L di(t)/dt 等式1

其中L為電感、t為時間，v(t)為電感器兩端之時變電壓，且i(t)為時變電流。亦即，具有1亨利之電感的電感器在通過電感器之電流以1安培/秒變化時會產生1伏特之EMF。

鐵磁芯電感器或鐵芯電感器使用由鐵磁性或亞鐵磁性材料(諸如鐵或肥粒鐵)製成之磁芯以增加線圈之電感。由於此等芯材之較高磁導率且致使磁場增加，因此電感可顯著增加。

SMC組件之兩個關鍵特徵為其磁導率及鐵芯損特徵。材料之磁導率μ為其攜載磁通量之能力(亦即其被磁化之能力)的示度。磁導率定義為感應磁通量(表示為B且以牛頓/安培*公尺(N/Am)為單位或以伏特*秒/公尺²(Vs/m²)為單位量測)與磁化力或場強度(表示為H且以安培/公尺(A/m)為單位量測)之比率。因此，磁導率單位為伏特*秒/安培*公尺(Vs/Am)。通常，磁導率表示為相對於自由空間之磁導率μ₀=4*Π*10^-7Vs/Am的相對磁導率μ_r=μ/μ₀。

磁導率不僅視攜載磁通量之材料而定，且亦視所施加之電場及其頻率而定。在技術系統中，其通常稱為最大相對磁導率，其為在變化電場之一個循環期間所量測之最大相對磁導率。

電感器芯可用於動力電子系統中過濾非所需要之信號，諸如各種諧波。為了有效地運作，用於該應用之電感器芯應具有較低最大相對磁導率，其意指相對磁導率將具有相對於所施加電場之更線性的特徵；亦即穩定遞增磁導率，μ_△(如根據△B=μ_△*△H所定義)及高飽和通量密度。此使得電感器能夠在較廣泛的電流範圍內更高效地工作，且亦可表示為電感器具有「良好DC偏壓」。DC偏壓可以指定的所施加之電場處(例如，在4000A/m)之最大遞增磁導率之百分比表示。另外，與高飽和通量密度組合之較低最大相對磁導率及穩定遞增磁導率使得電感器能夠攜載較高電流，該較高電流在尺寸為限制因素時尤其有益，由此可使用較小電感器。

在磁性材料暴露於變化場時，歸因於磁滯損失及渦電流損失會發生能量損失。磁滯損失與交變磁場之頻率成比例，而渦電流損失與該頻率之平方成比例。因此，在高頻率下，渦電流損失係最為重要的且尤其需要降低渦電流損失，同時仍維持低位準之磁滯損失。

磁滯損失(DC損失)係由克服鐵芯組件內之留存磁力所必需的能量消耗引起。可藉由改良基粉純度及品質，但最重要的是藉由增加組件之熱處理(亦即應力釋放)的溫度及/或時間使該等力降至最低。歸因於由交流電流(alternating current，AC)條件所引起之變化通量，渦電流損失(AC損失)係由組件中之電流(體渦電流)及軟磁性粒子中之電流(粒子內渦電流)的產生引起。

組件之高電阻率為所需的以便使體渦電流降至最低。使AC損失降至最低所需之電阻率之位準視應用(操作頻率)之類型及組件尺寸而定。此外，獨立粉末粒子必須塗佈有較佳地在高於650℃下穩定之熱穩定電絕緣材料，以便減小體渦電流同時維持低位準之磁滯損失。對於在高頻率下操作之應用，需要使用較精細粒度之粉末，因為粒子內渦電流可受限於較小體積。因此，精細粉末以及高電阻率對於在高頻率下工作之組件將變得較為重要。

不論粒子絕緣材料如何發揮作用，在組件內將始終存在引起損失之不受限制之體渦電流。由於體渦電流損失與攜載磁通量之壓實部件之截面面積成比例，因此具有較大截面面積之組件將需要較高電阻率以便限制體渦電流損失。

平均粒度為50至150μm，例如在約80μm與120μm之間且10%至30%低於45μm(100網目粉末)的基於絕緣鐵之軟磁性粉末可用於以200Hz至10kHz工作之組件，而在2kHz至50kHz之頻率下工作之組件通常基於平均粒度為約20至75μm，例如在約30μm與50μm之間且超過50%呈低於45μm(200網目粉末)之絕緣軟磁性粉末。平均粒度及粒度分佈應較佳地根據本申請案之要求最佳化。

使用經塗佈之基於鐵之粉末的磁芯組件之粉末-冶金製造中的研究涉及鐵粉組合物的研發，該等組合物會增強最終組件之特定物理及磁特性，同時不會對其他特性造成不利影響。所需組件特性包括例如在經擴展之頻率範圍內之適合的磁導率、高飽和感應、高機械強度及低鐵芯損；其意指需要增加磁芯之電阻率。

在研究改良電阻率之方式中，已使用且提出各種方法。一種方法係基於在對粉末粒子進行壓實之前，在此等粒子上提供電絕緣塗層或膜。因此，存在教示不同類型之電絕緣塗層的大量專利公開案。關於無機塗層之公開專利之實例為美國專利第6,309,748號、美國專利第6,348,265號及美國專利第6,562,458號。有機材料之塗層自例如美國專利第5,595,609號所知。包含無機材料及有機材料二者之塗層自例如美國專利第6,372,348號及第5,063,011號以及DE專利公開案第3,439,397號所知，根據該公開案，粒子由磷酸鐵層及熱塑性材料包圍。歐洲專利EP1246209B1描述了一種基於鐵磁性金屬之粉末，其中基於金屬之粉末之表面塗佈有由聚矽氧樹脂及具有層狀結構之黏土礦物質(諸如膨潤土或滑石)之精細粒子組成的塗層。

US6,756,118B2揭示了一種軟磁性粉末金屬複合物，其包含囊封粉末狀金屬粒子之至少兩種氧化物，該等至少兩種氧化物形成至少一種常見相。

專利申請案JP2002170707A描述了一種塗佈有含磷層之合金鐵粒子，該等合金元素可為矽、鎳或鋁。在第二步驟中，將經塗佈之粉末與矽酸鈉之水溶液混合，隨後加以乾燥。藉由模製粉末且在500℃至1000℃之溫度下熱處理模製部件來製造鐵粉芯。

當藉由模製鐵粉，隨後熱處理模製部件來製造鐵粉芯時，在JP51-089198中提及了作為用於鐵粉粒子之黏合劑的矽酸鈉。

高密度通常會改良磁特性。具體言之，需要高密度以便保持磁滯損失處於低位準且獲得高飽和通量密度。為了獲得高效能軟磁性複合組件，因此亦必須可在高壓下對電絕緣粉末組合物進行壓縮模製而不會破壞電絕緣材料，其後該組件應易於自模製設備脫出，而不會破壞組件表面。此反過來意謂脫模力不得過高。

此外，為了減小磁滯損失，需要對壓實部件進行應力釋放熱處理，且為了獲得有效應力釋放，應較佳地在例如氮氣、氬氣或空氣之氛圍中或在真空中，在高於300℃且低於絕緣塗層將受破壞的溫度下進行熱處理。

本發明係關於一種基於鐵之軟磁性複合粉末，其芯粒塗佈有經謹慎選擇之塗層，使得材料特性適用於經由壓實該粉末，視情況且較佳地隨後進行熱處理加工來製造電感器。

已鑒於對以下粉芯之需求進行本發明，該等粉芯主要意欲在較高頻率下，亦即2kHz及更高，且尤其在5與100kHz之間的頻率下使用，其中較高電阻率及較低鐵芯損為必需的。較佳地，飽和通量密度應為足夠高以用於縮小芯尺寸。另外，應可在不必使用模壁潤滑及/或高於1200MPa之壓實壓力來壓實金屬粉末之情況下製造出芯。

發明目標

本發明之一個目標為提供一種新型基於鐵之複合粉末，其可壓實成具有高電阻率及低鐵芯損之軟磁性組件，該新型基於鐵之複合粉末尤其適用於製造動力電子裝置之電感器芯。

本發明之另一目標為提供一種基於鐵之粉末組合物，其包含基於電絕緣鐵之粉末，該組合物可壓實成具有高強度、適合的最大磁導率及高感應之軟磁性組件。

本發明之另一目標為提供用於使磁滯損失降至最低而不損害基於鐵之粉末之電絕緣塗層，使體渦電流損失保持處於低位準之構件。

本發明之又一目標為提供一種基於鐵之粉末組合物，其包含基於電絕緣鐵之粉末，該組合物待壓實成具有足夠高的生強度之軟磁性組件以能夠降低壓實壓力同時維持良好磁效能。

本發明之另一目標為提供一種用於製造具有高強度、高感應及低鐵芯損之軟磁性組件，使磁滯損失降至最低的同時保持渦電流損失處於低位準的方法。

本發明之另一目標為提供一種用於製造經壓實及視情況經熱處理之基於軟磁性鐵之複合電感器芯的方法，該複合電感器芯具有較低鐵芯損及「良好」DC偏壓及足夠機械強度，以及可接受之磁通量密度(感應)。

本發明之另一目標為提供一種使得可避免使用有機黏合劑，由此可增加通量密度且減少鐵芯損之構件，因為此等有機黏合劑可能會在高溫熱處理期間由於例如分解導致問題。

本發明之另一目標為提供一種用於改良軟磁性複合材料之磁特性，尤其用於改良鐵芯損及/或DC偏壓之構件。

本發明提供一種基於鐵之複合粉末及用於處理該混合物之製程方法，該混合物可用於製備例如具有高飽和通量密度、低鐵芯損之電感器，且對於該混合物，其製造方法可得到顯著簡化。

為了達成上文所提及之目標及/或將自以下實施方式呈現的未提及之其他目標中之至少一者，本發明提供以下各者：

1.一種包含粒子A及粒子B之組合物，該等粒子A及B中之每一者包含芯，粒子A之芯為基於軟磁性鐵之芯，且粒子B之芯由Fe-Si合金形成，其中該等粒子A及B中之各芯之表面分別塗佈有含磷絕緣層A1及B1，且其中具有絕緣塗層A1之粒子A在層A1之頂部上具備另一層A2，該層A2由式(I)化合物或其反應產物形成： M(OR₁)_x(R₂)_y 式(I)

其中M係選自Si、Ti、Al或Zr；較佳Si或Ti，且更佳Si，R₁為具有4個或更少，較佳3個或更少之碳原子的直鏈或分支鏈烷基，較佳乙基或甲基；R₂為視情況含有官能基之有機基團，及x+y為分別表示基團OR₁及R₂之數目的整數，且若M為Si、Zr或Ti，則x係選自1、2及3，且y係選自1、2及3，其限制條件為(x+y)=4；及若M為Al，則x係選自1及2，且y係選自1及2，其限制條件為(x+y)=3；且其中粒子A進一步包含黏附至層A2或併入至層A2中之粒子C，該等粒子C為莫氏硬度(Mohs hardness)為3.5或更低之材料的粒子。

2.如條項1之組合物，其中粒子B在層B1上具備層B2，該層B2由式(I)化合物或其反應產物形成：M(OR₁)_x(R₂)_y 式(I)

其中M係選自Si、Ti、Al或Zr；較佳Si或Ti，且更佳Si，R₁為具有4個或更少，較佳3個或更少之碳原子的直鏈或分支鏈烷基，較佳乙基或甲基；R₂為視情況含有官能基之有機基團，及x+y為分別表示基團OR₁及R₂之數目的整數，且若M為Si、Zr或Ti，則x係選自1、2及3，且y係選自1、2及3，其限制條件為(x+y)=4；及若M為Al，則x係選自1及2，且y係選自1及2，其限制條件為(x+y)=3；且其中粒子B視情況含有黏附至或併入至層B2中之粒子C。

3.如條項1之組合物，其中粒子A之芯粒之視密度為3.3至3.7g/ml、較佳3.3至3.6g/ml、較佳3.35至3.6g/ml；例如3.4至3.6g/ml、3.35至3.55g/ml或3.4至3.55g/ml，且粒子B之芯粒之視密度為3.0至5.5g/ml、較佳3.5至5.5g/ml、較佳4.0至5.0g/ml；例如4.3至4.8g/ml。

4.如條項1至3中任一項之組合物，其中該粉末組合物進一步包含潤滑劑。

5.如條項1至3中任一項之組合物，其中該層A2及/或B2由式(I)化合物形成，或其中層A2及/或B2由式(I)化合物之反應產物形成，其中一個分子中之金屬原子M之數目為2至20。

6.如條項1至5中任一項之組合物，其中R₂包括以下官能基中之一或多者：胺、二胺、醯胺、醯亞胺、環氧基、巰基、二硫離子基(disulfido)、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、丙烯酸甘油酯基、羧基、羰基及醛，其中胺及二胺為較佳的。

7.如條項1至6中任一項之組合物，其中該式(I)化合物或其反應產物為式(I)化合物之寡聚物，且其中寡聚物係選自烷氧基封端之胺基-倍半矽氧烷、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。

8.如條項1至7中任一項之組合物，其中粒子C包括鉍或氧化鉍(III)。

9.如條項1至8中任一項之組合物，其中粒子A與B之重量比(A：B)為95：5至50：50、較佳為90：10至60：40，且最佳為80：20至60：40。

10.一種用於製造經壓實及熱處理之組件之方法，其包含以下步驟：a)提供如條項1至9中任一項之組合物， b)在模中，較佳在400與1200MPa之間的壓實壓力下以單軸按壓運動壓實組合物，其視情況與潤滑劑混合，c)自該模脫出經壓實之組件，及d)在至多800℃的溫度下在非還原氛圍下熱處理所脫出之組件。

11.一種組件，其可藉由壓實如條項1至9中任一項所定義之組合物或藉由如條項10之方法獲得。

12.如條項11之組件，其為電感器芯。

13.如條項12之電感器芯，其電阻率ρ為3,000μΩm或更高，較佳6,000μΩm或更高或10,000μΩm或更高；飽和磁通量密度Bs為1.1T或更高，較佳1.2T或更高或1.3T或更高；10kHz頻率及0.1T感應下之鐵芯損為21W/kg或更低；矯頑力為200A/m或更低，較佳190A/m或更低或160A/m或更低；且4000A/m下之DC偏壓不低於50%。

14.一種如上文關於具有塗層B1之粒子B所指定之經塗佈之Fe-Si合金粒子的用途，其用於改良軟磁性複合材料之磁特性，較佳鐵芯損及/或DC偏壓。

15.如條項14之用途，其中該等Fe-Si粒子塗佈有如條項2所定義之層B1及層B2。

本發明之其他實施例及態樣將自以下實施方式變得顯而易見。

定義

在本發明中，除非以不同方式指示，否則所有物理參數係在室溫(20℃)及大氣壓(10⁵Pa)下量測。

如本文所使用，不定冠詞「一(a)」指示一個以及多於一個且不一定將其指代名詞限定為單數。

術語「約(about)」意謂相關量或值可為指定之特定值或鄰近其之某一其他值，通常在所指示值之±5%之範圍內。因此，舉例而言，片語「約100」表示100±5之範圍。

術語及/或(and/or)意謂存在所指示要素中之全部或僅一者。舉例而言，「a及/或b(a and/or b)」表示「僅a(only a)」或「僅b(only b)」，或「a及b一起(a and b together)」在「僅a」之情況下，該術語亦涵蓋b不存在之可能性，亦即「僅a，但沒有b(only a,but not b)」。

如本文所使用，術語「包含(comprising)」意欲為非排他性的且為開放性的。因此，包含某些組分之組合物可包含除所列組分以外的其他組分。然而，該術語亦包括「由……組成(consisting of)」及「基本上由……組成(consisting essentially of)」之更具限制性之意義。術語「基本上由……組成」允許存在至多且包括10重量%，較佳至多且包括5%之物質(除彼等所列舉之各別組合物之物質以外)，該等其他物質亦可完全不存在。

不論何時提及可量測參數，均使用實例中所採用之方法。另外，可使用此項技術中之標準方法，諸如ISO13320-1：1999中所指定之用於藉由雷射繞射測定粒度及粒度分佈的方法。粒度亦可藉由例如根據ISO1497：1983之乾式篩分來分類。電阻率可藉由四點探針測量(Four-Point Probe measurement)來測定，如Smits,F.M.,「Measurements of Sheet Resistivity with the Four-Point Probe」BSTJ,37,第371頁(1958)所描述。在存在任何不一致之情況下，以本發明之實例中所採用的方法為準。

本說明書中所提及之所有文獻均以全文引用之方式併入本文中。

A:粒子

A1:絕緣塗層

A2:層

B:粒子

B1:絕緣塗層

B2:層

C:粒子

圖1為本發明之兩個實施例之圖示，其中在實施例1(1)中，粒子A具有塗層A1及A2，且粒子B僅具有塗層B1，且其中在實施例2(2)中，粒子B具有塗層B1及B2兩者。應注意，粒子A及B之粒度及塗層厚度可有所不同，且圖1可不反映該等粒子及其塗層之真實尺度。

圖2展示如可自如各實例中所獲得之在50kHz下量測之不同場強度下之磁導率變化得出之樣品1及樣品3的DC偏壓。

圖3顯示在1000MPa下壓實且使用不同模溫及不同潤滑劑(頂部：Lub A，醯胺蠟；底部：Lub B，根據WO2010/062250之複合潤滑劑)的各實例之不同組合物之生強度，伴隨添加有0.4重量%之粒狀潤滑劑。

圖4顯示在1200MPa下壓實且使用不同模溫及不同潤滑劑(頂部：Lub A；底部：Lub B)的各實例之不同組合物之生強度，伴隨添加有0.4重量%之粒狀潤滑劑。

圖5顯示針對在模上以80℃壓實且添加有0.4重量%之不同粒狀潤滑劑之組件所獲得的鐵芯損。頂部：1T處之低頻率(1kHz)鐵芯損。底部：0.2T處之高頻率(20kHz)鐵芯損。

在第一態樣中，本發明涉及一種組合物，其包含以下、基本上由以下組成或由以下組成： i)粒子A，其各包含基於鐵之芯及圍繞該芯之兩個或更多個塗層，其中該等兩個或更多個塗層包括設置於該芯之表面上之第一塗層A1，該層A1為基於磷之絕緣塗層；及設置於該層A1上且於下文所描述之第二層A2；及ii)粒子B，其各自包含由包含Fe及Si，或基本上由Fe及Si組成之合金製成的芯，其中該FeSi芯之表面至少具備基於磷之絕緣層B1且視情況具備設置於層B1上且於下文所描述之第二層B2。

粒子A及B至少在芯之組合物之性質方面彼此不同。因此粒子A之軟磁芯並非如下文關於粒子B所指定之包含Fe及Si的合金。

粒子A之芯較佳具有一定視密度(AD)，其已藉由研磨、碾磨或將以物理方式改變不規則表面之其他方法增加7%至25%。如根據ISO3923-1所量測，粒子A之AD應在3.2至3.7g/ml範圍內、較佳3.3至3.7g/ml、較佳3.3至3.6g/ml、更佳在高於3.3g/ml至等於或低於3.6g/ml範圍內、較佳3.35與3.6g/ml之間；或3.4與3.6g/ml之間；或3.35與3.55g/ml之間；或3.4與3.55g/ml之間。

在另一實施例中，粉末組合物可包含潤滑劑。

本發明進一步涉及一種用於製備軟磁性複合材料之方法，該方法包含：在模中在較佳400至1200MPa、更佳600至1200MPa之壓實壓力下壓實，較佳單軸壓實根據本發明之組合物；且若存在潤滑劑，則視情況將模預加熱至低於所添加之潤滑劑之熔融溫度的溫度；使所獲得之生坯脫出；且視情況熱處理該坯。根據本發明之複合組件較佳地具有0.01至0.1重量%之磷含量(P)、0.02至0.12重量%之所添加M(其較佳為Si)之含量及在0.05至0.35重量%之間的以金屬或半金屬粒狀化合物C之形式添加的 Bi之含量。

隨後將較詳細地描述本發明之組件中之每一者，但不希望將本發明限制於所描述之具體實施例。

粒子A之芯

粒子A之基於鐵之芯粒可具有任何來源，諸如由水霧化、氣體霧化或海綿鐵粉末產生。水霧化粒子為較佳的。

基於鐵之軟磁芯可選自基本上由純鐵組成之群，此意謂鐵含量為90重量%或更高、較佳95重量%或更高、更佳99重量%或更高。剩餘部分可為除Si外之任何物質或元素。尤其較佳地，芯由鐵及不可避免之雜質組成。此等雜質可以至多0.1重量%之量存在。

粒子B之芯

粒子B之芯由包括鐵及矽(Si)之鐵合金製成，芯較佳地經氣體霧化。除鐵及矽之外，亦可存在其他合金金屬，但程度低於Si。Fe佔形成粒子B之芯之合金的80重量%或更高，更佳90重量%或更高。

剩餘部分由不可避免的雜質及其他合金金屬(至少包括Si)形成。Si形成至少1重量%之形成粒子B之芯的合金，較佳2.5重量%或更高，且甚至更佳4重量%或更高。Si之上限為15重量%或更低，但通常存在10重量%或更低之Si。較佳地，Si之量之上限為9重量%或更低或8重量%或更低，但亦可為7%或更低。不可避免之雜質及其他元素(Fe及Si除外)之量通常為10重量%或更低、更佳5重量%或更低，且甚至更佳2重量%或更低。其亦可低至1.0或0.1重量%或更低，剩餘部分為Fe及Si。此等其他合金元素可包括Al、Ni、Co或其組合。

在一個實施例中，粒子B之芯由Fe-Si合金製成，其由以下組成：90重量%或更高之Fe及10%或更低之Si；以及0.2重量%或更低，較佳0.1重量%或更低之量的不可避免之雜質。在此實施例之較佳態樣中，Si之量為4.0至7.0重量%，剩餘部分係由Fe及呈0.2重量%或更低，諸如0.1重量%或更低之量的不可避免之雜質形成。

粒子A及B之形狀

現已出人意料地發現，若使用具有光滑粒子表面之粒子作為粒子A之芯，則可獲得根據本發明之經壓實及熱處理之組件的電阻率的進一步改良。此類適合的形態例如藉由鐵粉或基於鐵之粉末的視密度增加高於7%或高於10%，或高於12%或高於13%，產生3.2至3.7g/ml，較佳高於3.3g/ml且低於或等於3.6g/ml、較佳在3.4與3.6g/ml之間或在3.35與3.55g/ml之間的視密度來體現。

此類具有所需視密度之粉末可由氣體霧化過程或水霧化粉末獲得。若使用水霧化粉末，則其較佳地經歷研磨、碾磨或其他過程，其將以物理方式改變水霧化粉末之不規則表面。若粉末之視密度增加過多，高於約25%或高於20%，則其意謂對於高於約3.7或3.6g/ml之基於水霧化鐵之粉末，總鐵芯損將有所增加。

亦已發現芯粒之形狀回影響例如電阻率之結果。與粒子具有不均程度較小且較光滑形狀之情況相比，使用不規則粒子會產生較低視密度及較低電阻率。因此，根據本發明，粒子為節狀的，亦即圓形不規則粒子，或較佳地為球形或近似球形粒子。由於高電阻率對於在高頻率下工作之組件將變得愈發重要，其中較佳使用具有較精細粒度之粉末(諸如100及200網目)，因此對於此等粉末，「高AD」亦將變得愈發重要。

粒子之量

本發明之組合物含有粒子A及B以及其各自塗層。相對於組合物之總重量，粒子A及B(包括其塗層)之總量較佳為85重量%或更高、更佳為90重量%或更高、進一步較佳為95重量%或更高，諸如98重量%或更高，且可高達100重量%。

相對於粒子A及B之總重量，粒子B(包括其塗層)之量較佳為5至50重量%，更佳為10至40重量%(亦即[B]/[B+A]×100=5至50、較佳10至40)。其亦可為20至40重量%。粒子之重量比較佳為95：5至50：50、較佳為90：10至60：40，且最佳為80：20至60：40，表示為[A]：[B]。

除粒子A及B(包括其塗層)以外，組合物可視情況進一步含有添加劑，諸如潤滑劑。

相對於組合物之總重量，潤滑劑之量較佳低於1重量%或更低、更佳低於0.7重量%或最佳低於0.5重量%或更低。

粒子之芯之尺寸

儘管粒子A及B之粒度不受限制且亦藉由所製造部件之預定用途決定，但粒子A及B之芯之中值(以重量計)粒度(Dw50)較佳為250微米或更低，更佳為75微米或更低，諸如45微米或更低。

第一塗層(無機)A1/B1

形成粒子A及B之芯中之每一者分別具備第一無機絕緣層A1及B1。用於形成此類塗層之方法係描述於例如WO2009/116938A1中。

層A1及B1係基於磷，此意謂其含P量為至少5原子%、較佳至少8原子%或更高、且甚至更佳10原子%或更高，其表示為元素P且藉由常見方法(諸如ESCA或XPS)測定。磷較佳地以磷酸鹽、二磷酸鹽或聚磷酸鹽形式存在，在此情況下陽離子較佳選自質子、鹼金屬及鹼土金屬，較佳質子、鈉及鉀。

此第一塗層A1/B1可藉由用溶解於水中或有機溶劑中之磷酸處理各自芯粒來獲得。視情況在基於水之溶劑中添加防銹劑及界面活性劑。塗佈基於鐵之粉末粒子之較佳方法係描述於US 6348265中。處理可進行一次，但亦可重複進行。基於磷之塗層A1/B1較佳不存在任何添加劑，諸如摻雜劑、防銹劑或界面活性劑。塗層A1/B1為絕緣塗層。視情況地，塗層可藉由用適合鹼處理來中和。

層A1及B1中之磷之量可在整個組合物之0.01與0.15重量%之間。

第二塗層A2/B2

位於粒子A之第一基於磷之無機絕緣層A1上之層A2係由以下通式(I)化合物或其反應產物形成之層。在本文中，術語「反應產物(reaction product)」意謂藉由使式(I)化合物之一個分子與式(I)化合物之另一分子及/或層A1或B1反應獲得的產物，且反應產物之實例包括其部分或全部縮合物。

M(OR₁)_x(R₂)_y 式(I)

在式(I)中，M係選自Si、Ti、Al或Zr；較佳Si或Ti，且更佳Si；R₁為具有4個或更少，較佳3個或更少碳原子之烷基，且更佳為乙基-C₂H₅或甲基-CH₃。

R₂為視情況含有官能基之有機基團，且R2較佳地包括1至14個、更佳地1至8個碳原子、進一步較佳地1至6個碳原子，諸如1至3個碳原子。R₂基團可為直鏈、分支鏈、環狀或芳族的，且較佳地為直鏈或分支鏈烷基。

在一個實施例中，存在R₂之視情況選用之官能基，且其隨後較佳選自包括一或多個選自由N、O、S、P及鹵素原子組成之群之雜原子的基團，其中N、O、S及P為較佳的。此類基團之實例包括胺、二胺、醯胺、醯亞胺、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、丙烯酸甘油酯基、羧基、羰基及醛。

另外，x+y為分別表示基團OR₁及R₂之數目的整數，其經選擇以滿足M之價數。在M為Si、Zr或Ti之情況下，(x+y)=4，且若M為Al，則(x+y)=3。

在M為Si、Zr或Ti之情況下，x係選自1、2及3，且y係選自1、2及3，其限制條件為(x+y)=4；而在M為Al之情況下，x係選自1及2，且y係選自1及2，其限制條件為(x+y)=3。

該層在下文中指代為層A2。在一個實施例中，層A2可僅形成於具有絕緣層A1的粒子A上，而非形成於具有塗層B1的粒子B上(「實施例1」)。在另一實施例(亦稱為「實施例2」)中，由通式(I)化合物或其反應產物(諸如其部分或全部縮合物，視情況連同粒子C一起)形成之層亦存在於粒子B之層B1上，且在此情況下，該層指代為層B2(參見圖1)。因此層B2之描述及定義與層A2之描述及定義相同，粒子A及B在此類情況下經由其不同芯來區分。層A2及B2可藉由用式(I)化合物來處理具有層A1之粒子A及具有層B1之粒子B的混合物由相同化合物同時形成，但其亦可藉由使用用於分別形成層A2及B2的不同式(I)化合物或其反應產物來單獨地形成。

層A2及視情況選用之層B2可由式(I)化合物及粒子C形成，但亦可至少部分地藉由式(I)之(聚)縮合反應產物形成，藉此囊封粒子C。舉例而言，若式(I)化合物為三甲氧基胺基丙基矽烷，則該層可由其在醇(在此情況下為甲醇)形成下之(聚)縮合物形成。此類反應產物在一個分子中較佳含有2至50個，且更佳2至20個原子M。在此類(聚)縮合反應中，基團OR1藉由釋放HOR1消除，留下M-O-M鍵((聚)縮合物中有2個原子M)。在聚縮合物中有3個M原子之情況下，形成M-O-M-O-M鍵等。在本文中，各M仍攜載存在於起始物質中之R₂基團。

在M為Si、Ti或Zr且x=2及y=2之情況下，形成具有複數個M-O-M鍵之線性分子，諸如M-O-M-O-M-O-M。保留R₂基團以使得化合物可由(H或R₁)O-M(R₂)₂-O-(MR₂)₂-O-(MR₂)₂-表示。在M為Si、Ti或Zr且x=3及y=1之情況下，形成三維聚矽氧烷網路，其中各M仍攜載一個基團R₂。

在此等情況中之每一者中，基團R₁與R₂可彼此不同。另外，若粒子A及B含有各別層A2及B2，則該等層可由相同式(I)化合物或其反應產物形成，或可由不同式(I)化合物或其反應產物形成。

為了能夠形成縮合物，痕量水或能夠引發或催化縮合反應之另一試劑可為有益的。該水可存在於其上形成塗層A2及視情況形成B2之粒子上，例如以存在於含磷塗層A1或B1上之物理吸附水形式存在。此外，含磷層A1及B1通常係基於含有PO₄ ^3-基團之磷酸鹽或磷酸，其可完全或部分地經質子中和。不希望受理論所束縛，咸信此等基團可引發反應(諸如與式(I)化合物反應)以形成P-O-M鍵。舉例而言，含磷層A1或B1中之P-OH基團可藉由消除HO-R1且形成P-O-M鍵而與基團OR1反應，從而分別將層A2(及B2，若存在)固著至層A1或B2。關於塗層A2及B2之形成之另外資訊可見於WO 2009/116938 A1中，其以全文引用之方式併入本文中。

在一個實施例中，式(I)化合物係選自三烷氧基矽烷及二烷氧基矽烷、鈦酸鹽、鋁酸鹽或鋯酸鹽。在一個實施例中，層A2及/或B2包含式(I)化合物之寡聚物，其係選自矽烷、鈦酸鹽、鋁酸鹽或鋯酸鹽之烷氧基封端之烷基/烷氧基寡聚物。在本文中，中心原子(較佳為Si)較佳地包括胺基作為烷基上之取代基(亦即R₂為烷基胺)。

粒子A及B均分別具有第一塗層A1及B1，如上文所示。粒子A進一步具有設置於層A1上之第二塗層A2。粒子B視情況具有設置於層B1上之第二塗層B2。

在一個實施例中，粒子A及B兩者分別具有塗層A2及B2，而在另一實施例中，僅粒子A具有塗層A2。在此情況下，不具有塗層B2之粒子B具有絕緣層B1作為最外層。另外，層A2(及B2，若存在)通常為粒子A及B之最外層，其中粒子C併入至或黏附至層A2及視情況選用之B2。

式(I)化合物亦可選自矽烷、矽氧烷及倍半矽氧烷之衍生物、中間物或寡聚物，其中M為Si，或相應鈦酸鹽、鋁酸鹽或鋯酸鹽(其中M分別為Ti、Al及Zr)或其混合物。

根據一個實施例，層A2及視情況選用之B2係由式(I)化合物形成。因此該層含有式(I)化合物及/或其與下伏的基於磷之絕緣層A1/B1之反應產物。

根據另一實施例，層A2及/或B2含有式(I)化合物自身之反應產物，亦即式(I)化合物之一個分子與式(I)化合物之另一分子的反應產物。在本文中，每個反應產物分子之金屬原子M之數目為2或更多，但較佳為5或更多，且50或更少，較佳為20或更少。此反應產物為兩種或多種式(I)化合物之聚縮合物，其中該等化合物可彼此相同或不同。

在一個實施例中，層A2及/或B2可具有均質組合物，此意謂整個層由例如式(I)化合物形成，或替代地由其聚合物形成。在另一實施例中，層A2及/或B2可由具有不同組合物之兩個或更多個子層形成。舉例而言，層A2及/或B2可包括兩個或更多個子層。在本文中，直接處於基於絕緣磷之絕緣層上之層可僅由式(I)化合物形成，而此層頂部上之另一子層可由式(I)化合物之寡聚物或聚合物形成。包括式(I)化合物之子層與其寡聚物或聚合物之層的重量比可取用任意值，但較佳在1：0與1：2之間，且更佳地在2：1至1：2之間。

若存在兩種或更多種式(I)化合物或其反應產物，則其化學官能性不必相同。

在一個實施例中，式(I)化合物係選自以下之群：三烷氧基矽烷及二烷氧基矽烷、鈦酸鹽、鋁酸鹽或鋯酸鹽，且實例包括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)-異氰尿酸酯、O-(炔丙氧基)-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-二甲氧基矽烷或其組合物。此等化合物種類可商購自以下公司，諸如Evonik Ind.、Wacker Chemie公司、Dow Corning、Mitsubishi Int.公司、Famas Technology公司等。

式(I)化合物之寡聚物或聚合物可選自矽烷、鈦酸鹽、鋁酸鹽或鋯酸鹽之烷氧基封端之烷基-烷氧基-寡聚物。寡聚物可因此選自：甲氧基、乙氧基或乙醯氧基封端之胺基-倍半矽氧烷、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。

層A2及B2(若存在)之總量不受特定限制，但可為例如整個組合物之0.05至0.8重量%、或0.05至0.6重量%、或0.1至0.5重量%、或0.2至0.4重量%、或0.3至0.5重量%。

在所有上述實施例中，包括添加由金屬或半金屬或其化合物製成且莫氏硬度為3.5或更低，較佳3.0或更低之粒子C。粒子C之重量中值粒度D_w50較佳為5μm或更低、更佳地為3μm或更低，且最佳地為1μm或更低。金屬或半金屬粒狀化合物之莫氏硬度較佳為3.0或更低，更佳地為2.5或更低。SiO₂、Al₂O₃、MgO及TiO₂為研磨劑且具有遠高於3.5之莫氏硬度，且因此不包括於本發明中。研磨劑化合物(即使呈奈米尺寸粒子) 可能會對電絕緣塗層造成不可逆之破壞，導致經熱處理之組件脫模不良及較差的磁特性及/或機械特性。

粒子C之材料之實例包括以下之群：基於鉛、銦、鉍、硒、硼、鉬、鎂、鎢、釩、銻、錫、鋅、鈰之化合物，且可使用其中之一或多者。亦可使用各別金屬本身。

粒子C可由上文所指示之金屬的氧化物、氫氧化物、水合物、碳酸鹽、磷酸鹽、氟化物、硫化物、硫酸鹽、亞硫酸鹽、氯氧化物或其混合物製成。根據一較佳實施例，粒子C由鉍或氧化鉍(III)製成。

粒子C之其他實例包括鹼金屬或鹼土金屬以及其鹽，諸如碳酸鹽。較佳實例包括鈣、鍶、鋇、鋰、鉀或鈉之碳酸酯。

作為粒子C之金屬或半金屬或其化合物以組合物之至多0.8重量%，諸如0.05至0.6重量%、或更佳0.1至0.5重量%、或最佳0.15至0.4重量%之範圍存在於複合物中。

粒子C黏附至或併入至粒子A及/或B之最外層之至少一者中，亦即黏附至或併入至層A2及/或B2中。在一個實施例中，僅粒子A之最外層含有併入至或黏附至其之粒子C。在另一實施例中，粒子A及B均含有併入或黏附至其之粒子C。

粒子C由金屬或半金屬製成，包括例如硼。此亦包括各別金屬或半金屬之化合物(諸如鹽)，以及金屬或半金屬之合金。

與許多所用及所提出之方法(其中需要低鐵芯損)相比，本發明之特殊優點為，不必在粉末組合物中使用任何有機黏合劑，該粉末組合物隨後在壓實步驟中進行壓實。壓坯之熱處理可因此在較高溫度下進行而不存在任何有機黏合劑分解之風險；較高熱處理溫度亦將提高通量密度且降低鐵芯損。在最終的經熱處理之芯中不存在有機材料亦允許該芯用於高溫環境而不存在由於有機黏合劑之軟化及分解而降低強度之風險，且因此達成經改良之溫度穩定性。

然而，在上文所提及之實施例中之一或多者中，可將粒狀潤滑劑添加至組合物中。粒狀潤滑劑可在不需要施加模壁潤滑的情況下促進壓實。粒狀潤滑劑可選自由以下組成之群：一級及二級脂肪酸醯胺、轉醯胺(二醯胺)或脂肪酸醇。粒狀潤滑劑之潤滑部分可為含有介於12至22個之間的碳原子之飽和或不飽和鏈。粒狀潤滑劑可較佳地選自硬脂醯胺、芥酸醯胺、硬脂醯芥酸醯胺、芥基硬脂醯胺、二十二烷醇(behenyl alcohol)、二十二烯醇、乙烯雙硬脂醯胺(亦即EBS或醯胺蠟)。較佳潤滑劑為粒狀複合潤滑劑，其包含含有10至60重量%至少一種具有多於18且不超過24個碳原子之一級脂肪酸醯胺及40至90重量%至少一種雙醯胺的芯，該等潤滑劑粒子亦包含黏著至芯之至少一種金屬氧化物的奈米粒子。此類粒狀複合潤滑劑之實例揭示於WO2010/062250中，其以全文引用之方式併入本文中，且此文獻中所揭示之潤滑劑在本發明中所用之一個實施例中。此文獻之較佳潤滑劑在本發明中亦為較佳潤滑劑。

粒狀潤滑劑可以組合物之0.1至0.6重量%、或0.2至0.4重量%、或0.3至0.5重量%、或0.2至0.6重量%之量存在。

組合物之製備方法

製備根據本發明之組合物之方法包含：用基於磷之化合物塗佈基於軟磁性鐵之芯粒及Fe-Si粒子(各自較佳地經製造及處理以獲得3.2至3.7g/ml之視密度)，獲得基於磷之絕緣層A1及B1，使芯粒A及B之表面電絕緣。塗層A1及B1可形成於基於鐵之芯粒與Fe-Si芯粒之混合物上，或可分開形成於各芯粒上。

隨後將具有層A1之經塗佈之芯粒A及視情況選用的具有層B1之粒子B與式(I)化合物或其反應產物及如上文所揭示的具有低於3.5之莫氏硬度的粒子C混合來形成塗層A2及視情況選用之B2。若使用具有層A1之粒子A與具有層B1之粒子B之混合物，則層A2及B2將在各別粒子上形成。若需要僅在具有層A1之粒子A上由式(I)化合物形成層，則在混合粒子之前形成層A2。在混合之前分開提供層A2及B2當然亦為可能的，且以此方式可形成具有不同組合物之塗層A2及B2。

該方法視情況進一步包含將所獲得之粒子或其混合物與如上文所定義之潤滑劑混合。

用於製造軟磁性組件之方法

用於製備根據本發明之軟磁性複合材料的方法包含：在模中在至少約600MPa、較佳高於1000MPa但不高於1200MPa之壓實壓力下單軸壓實根據本發明之組合物；視情況將該模預加熱至低於視情況添加之潤滑劑之熔融溫度的溫度；在壓實之前視情況將粉末預加熱至25℃至100℃之間；脫出所獲得之生坯；且視情況熱處理該坯。在本文中，峰值溫度應為800℃或更低以避免粒子塗層發生分解或受損，且較佳地為750℃或更低。

熱處理加工可在真空、非還原惰性氛圍(諸如氮氣或氬氣)中或弱氧化氛圍中進行，例如0.01至3體積%氧氣。視情況地，熱處理在惰性氛圍中進行且其後快速暴露於氧化氛圍中。溫度可為至高800℃，但較佳地為750℃或更低或甚至700℃或更低。

熱處理條件應使潤滑劑(若使用)儘可能完全蒸發。此通常在熱處理循環之第一部分期間獲得，高於約150℃至500℃，較佳高於約250℃至500℃。在較高溫度下，化合物C(金屬或半金屬組件)可與式(I)化合物反應且部分形成網路。此可進一步增強組件之機械強度以及電阻率。在最高溫度(其較佳地為550℃至750℃，更佳600℃至750℃、又進一步較佳630℃至700℃，諸如630℃至670℃)下，壓實可達至完全應力釋放，此時矯頑力及因此之複合材料之磁滯損失會降至最低。

根據本發明製備之經壓實及熱處理之軟磁性複合材料較佳具有在組件之0.01至0.15重量%之間的磷含量、在組件之0.02至0.12重量%之間的添加至基粉的M(較佳Si)的含量，且若以粒子C形式，以莫氏硬度小於3.5之金屬或半金屬粒子形式添加Bi，則Bi之含量可在組件之0.05至0.35重量%之間。

所獲得之磁芯之特徵可在於在20kHz之頻率及0.1T感應下，頻率範圍2至100kHz，通常5至100kHz內之低總損失約低於41W/kg。此外，電阻率ρ高於2000、較佳高於4000且最佳高於6000μΩm，且飽和磁通量密度Bs高於1.1、較佳高於1.2且最佳高於1.3T。另外，矯頑力在10000A/m下之將低於240A/m，較佳低於230A/m、最佳低於200A/m且DC偏壓在4000A/m下不低於50%。

實例

以下實例意欲說明特定實施例且不應理解為限制本發明之範疇。除非另外說明，否則組件之磁效能及材料強度之評估係以以下方式進行：將用於磁性評估之樣品壓實成具有45mm之內徑、55mm之外徑及5mm之高度的環體(toroid)；同時根據SS-EN ISO 3325：2000之TRS棒經壓實以供用於材料強度評估。在壓實期間，視情況將工具模預加熱至80℃。以兩個步驟順序進行壓實組件之熱處理，其中初始活化步驟在430℃下持續30分鐘，且後續鬆弛步驟在675℃下持續25分鐘。兩個步驟均在氮氣中進行，其中含有少量氧氣(O₂為2500至7500ppm，較佳O₂量為5000ppm)。

對於感應、B及矯頑力量測，將各環「佈線」呈具有用於一次電路之100匝及用於二次電路之100匝，以使得能夠藉助於磁滯曲線儀(Brockhaus MPG 200)來量測磁特性(在1T；50至1000Hz下量測之DC及低頻鐵芯損)。對於高頻鐵芯損量測，將各環「佈線」呈具有用於一次電路之100匝及用於二次電路之20匝，且隨後藉助於Laboratorio Elettrofisico Engineering公司，AMH-200儀器來量測(在0.05、0.1及0.2T；2至50kHz下量測)。TRS生坯係根據SS-EN-23995量測。

實例1

提供具有高於99.5重量%之鐵含量及約45μm之平均粒度的純水霧化鐵粉。隨後用根據WO2008/069749之含磷溶液處理粉末。藉由將30ml之85重量%磷酸溶解於1000ml丙酮中來製備塗佈溶液，且隨後每1000公克粉末使用30ml至60ml丙酮溶液。在將磷酸溶液與金屬粉末混合之後，使混合物乾燥。視情況地，再次將粉末與10ml至40ml丙酮溶液混合，且隨後使其乾燥。

經塗佈之粉末隨後藉由與0.25重量%胺基烷基-三烷氧基矽烷(Dynasylan®Amco)，且其後與0.15重量%胺基烷基/烷基-烷氧基矽烷(Dynasylan®1146)之寡聚物一起攪拌來進一步混合(該等物質皆由Evonik Ind製造)，以形成具有層A1及由兩個子層形成之另一層的粒子A。組合物與作為粒子C之0.3重量%氧化鉍(III)之精細粉末進一步混合以最終形成層A2。此經處理之粉末稱為Aa且為粒子A之實例。

9用根據WO2008/06974之含磷溶液分開處理經氣體霧化之Fe-Si(具有6.5重量%之Si)，以形成具有層B1之粒子B。藉由將30ml之85重量%磷酸溶解於1000ml丙酮中來製備塗佈溶液，且隨後每1000公克粉末使用10ml至40ml丙酮溶液。在將磷酸溶液與金屬粉末混合之後，使混合物乾燥。再次將粉末與10ml至40ml丙酮溶液混合，且隨後使其乾燥。此粉末稱為Ba且為粉末B之實例。

含有粒子Aa及Ba之兩種粉末隨後用作樣品1、樣品2及樣品3。此處，樣品1呈100%之Aa，樣品2呈僅100%之Ba且樣品3呈70重量%之Aa與30重量%之Ba的混合物。將樣品1、樣品2及樣品3中之每一者與粒狀潤滑劑Lubr1(醯胺蠟)混合，之後進行壓實。所用潤滑劑之量為組合物之0.4重量%。

實例2

在1000MPa下用預加熱至80℃之工具模對來自實例1之所有樣品進行壓實，且隨後如上文所述熱處理壓實體。

如表1中所觀測，粒子A與B之混合物之矯頑力較低且因此產生低損失。樣品3之電阻率>10000；μ最大210；10kA/m下之B(1.33T)；1T 100Hz下之鐵芯損(8.5W/kg)；0.1T 10kHz下之鐵芯損(16W/kg)；及0.1T 20kHz下之鐵芯損(33W/kg)。然而，純氣體霧化Fe-Si粉末(樣品2)無法在此類低壓實壓力下壓實。樣品2之機械強度過差，當自壓實工具(模)脫出樣品時，其將破裂。

如圖2中所觀測，藉由將30重量%之Ba添加至Aa，如在4000A/m及50kHz下所量測之材料的DC偏壓改良了10%。

實例3-增加生強度

將如實例1中所述的所獲得之含有經塗佈之粒子Aa及Ba之粉末以10至50重量% Ba於Aa中之範圍混合。此等混合物中之每一者隨後與粒狀潤滑劑Lub A(醯胺蠟)或Lub B(根據WO2010/062250之複合潤滑劑)混合，之後進行壓實。所用潤滑劑之量為組合物之0.4重量%。

隨後，在1000與1200MPa下，對於含Lub A之混合物，將各組合物用60℃、80℃及室溫之模溫壓實，且對於含Lub B之混合物，用60℃、80℃及100℃之模溫壓實。壓實組件隨後如上文所述進行熱處理及評估。

如圖3及圖4中所觀測，添加Lubr2顯著改良壓實組件之生強度。使用Lubr1作為潤滑劑所獲得之機械強度將使得能夠在中等壓實壓力(1000至1200MPa)下用高達50重量%之Ba處理材料。

實例4-混合物中FeSi之最佳量

如實例1中所述的所獲得之含有經塗佈之粒子A及B的粉末以10至50重量% Ba於Aa中之範圍混合。此等混合物中之每一者隨後與粒狀潤滑劑(Lub A或Lub B)混合，隨後進行壓實。所用潤滑劑之量為組合物之0.4重量%。

隨後用80℃之模溫在800、1000及1200MPa下壓實各組合物。壓實組件隨後如上文所述進行熱處理及評估。

如圖5中所觀測，將Ba添加至Aa中一開始時會改良鐵芯損，尤其在低頻率下。然而，顯而易見的是，最佳組合物存在約40重量%所添加之Ba。對於所添加之較高量之Ba，相較於純Aa，鐵芯損之減小幾乎完全不存在。

實例5

此實例顯示與等效水霧化Fe-Si粉末相比使用氣體霧化Fe-Si之益處。

根據實例1中所述之方法處理與實例1中類似的Fe-Si粉末，唯一不同之處在於粉末係藉由水霧化產生。此粉末表示為Ca。

藉由混合70%之Aa與30%之Ca來製備樣品4。在壓實之前樣品4與0.4%之Lubr1進一步混合。

根據實例2進行所獲得之樣品之壓實、熱處理及測試。

下表2顯示相較於針對樣品1獲得之結果來自樣品4之測試的結果。

表2顯示相較於樣品3，針對樣品4所記錄之生強度得到一定改良。然而，10kA/m下之矯頑力及0.1T及10kHz下之鐵芯損有所劣化。