[發明專利]軟磁性復合材料

有效

• 申請號: 200680021711.0
• 申請日: 2006-06-15
• 公開（公告）號: CN101199030A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: B·斯卡爾曼;葉舟;P·揚松
• 申請（專利權）人: 霍加納斯股份有限公司
• 主分類號: H01F1/24
• 分類號: H01F1/24;H01F3/08;B22F1/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 楊曉光;李崢

技術領域

本發明涉及到一種新型軟磁性復合材料。具體說，本發明涉及到一種軟磁特性得到提高的新型軟磁性復合材料的制備方法。

背景技術

軟磁材料有許多應用，諸如用作電感器、電機中的定子和轉子、致動器、傳感器和變壓器芯中的芯材料。傳統上，諸如電機中的轉子和定子等軟磁芯是由堆疊的鋼片構成的。

然而，在過去的幾年中，對所謂的軟磁復合(Soft?Magnetic?Composite，SMC)材料產生了很大的興趣。所述SMC材料基于軟磁顆粒，所述軟磁顆粒通常是鐵基的，并且在每個顆粒上都有一層電絕緣層。使用傳統的粉末冶金過程，通過對所述絕緣了的顆粒可選擇地連同潤滑劑和/或粘合劑進行壓制，可以得到SMC部件。與使用鋼片相比，使用粉末冶金技術可以制備出在SMC部件的設計中具有更高自由度的材料，因為SMC材料可以載有三維磁通，并且使用壓制過程可以獲得三維形狀。

由于對SMC材料的興趣的增加，SMC材料軟磁特性的提高就成為仔細研究的課題，以便使這些材料的使用得到擴展。為了實現這種提高，正在不斷地開發新的粉末和過程。

除了軟磁特性外，好的機械特性也是非常基本的。在這點上，對壓制的復合體進行蒸汽處理給出了有希望的結果，如在美國專利6,485,579中所公布的。根據本發明發現，設若有關粉末和潤滑劑的類型以及工藝參數的某些條件得到滿足，那么，進行蒸汽處理不僅給出有關機械特性，而且給出有關軟磁特性的意想不到的好結果。簡言之，與所述美國專利所公布的發明相對照發現，在要進行壓制的鐵或鐵基成分中所使用的潤滑劑應該具有有機屬性，并且在進行蒸汽處理之前該潤滑劑應該蒸發掉，在壓制件內不留下任何殘余物。

發明內容

本發明涉及一種制造軟磁性復合部件的方法，該方法包括的步驟有：

-對粉末組分進行模具壓制成型，所述粉末組分包含軟磁性鐵或鐵基粉末、以及有機潤滑劑的混合物，其中所述鐵或鐵基粉末的芯顆粒由電絕緣的無機涂層所包圍，有機潤滑劑的量占所述組分重量的0.05到1.5％，所述有機潤滑劑不含金屬，并且其蒸發溫度小于所述涂層的分解溫度；

-將壓制件從所述模具中彈出；

-將所述壓制件在非還原性氣氛中加熱到高于所述潤滑劑的蒸發溫度而低于所述無機涂層的分解溫度的某個溫度，用來從所述壓制件中去除所述潤滑劑，以及

-在水汽中在300℃到600℃之間的某個溫度上對所獲得的壓制件進行熱處理。

根據本發明，通過粉末冶金技術可以制備具有出色的機械和磁性特性的壓制件。這些壓制件以其出色的特性而與眾不同，例如，其橫向斷裂強度至少為100MPa，磁導率至少為700，1特斯拉和400Hz下的芯損失最多為70W/kg，更進一步地說，其橫向斷裂強度至少為120MPa，磁導率至少為800，1特斯拉和400Hz下的芯損失最多65W/kg。

具體實施方式

根據本發明所使用的軟磁粉末由鐵或含有鐵的合金構成。所述軟磁粉末優選基本上由純鐵構成。這種粉末可以是例如商用水霧化或氣霧化鐵粉或還原鐵粉，諸如海綿鐵粉。根據本發明可以使用的優選電絕緣層為具有美國專利6,348,265中所述類型的薄的含磷層或阻擋層，該專利通過引用結合在這里。其它類型的絕緣層在例如美國專利6,562,458和6,419,877中給出。具有絕緣了的顆粒并且根據本發明是適合的起始材料的粉末可以是例如瑞典的Hgans?AB所生產的Somaloy^500和Somaloy^700。

迄今為止，在具有粗顆粒的粉末上獲得了非常有趣的結果，其中這種粉末的平均顆粒尺寸在106到425微米之間。更具體地說，至少20％的顆粒其顆粒尺寸優選在212微米以上。

鐵或鐵基粉末合成物中所用的潤滑劑的類型是很重要的，該潤滑劑從這樣的有機潤滑物質中選擇，該潤滑物質在高于環境溫度而低于無機電絕緣涂層的分解溫度的溫度上蒸發，不會留下任何對所述無機絕緣材料有害的殘留物，也不會留下可以堵塞孔洞從而阻止本發明中隨后的氧化過程的殘留物。通常在鐵或鐵基粉末的模具壓制成型中使用的金屬皂會在該部件中留下金屬氧化物殘留物，所以是不合適的。廣泛使用的硬脂酸鋅(Zn-stearate)例如會留下氧化鋅，這對例如含磷絕緣層的絕緣特性會產生有害的影響。當然，根據本發明所使用的潤滑劑中可以存在雜質和金屬的痕跡。