軟磁材料複合體及其成形方法
2023-06-03 01:05:26 2
專利名稱:軟磁材料複合體及其成形方法
本發明是關於由軟磁材料和作為粘接劑的液態熱固樹脂組成的成形性和磁導率良好的複合體及其成形方法。
以前，用作鐵芯等的軟磁材料，多使用在高周波範圍內損耗少的尖晶石鐵氧體，例如Mn-Zn鐵氧體、Ni-Zn鐵氧體等的燒結成形體，而這些材料由於用粉末冶金方法製造，燒結時由於收縮，存在著尺寸精度差，獲得形狀複雜的製品困難等問題。特別是，燒結體衝擊強度低。為了彌補這些缺點，近年來，用合成樹脂將軟磁材料粘合起來的所謂塑料軟磁材料被提出來了。例如在特公昭51-28356中提出了由粒子直徑有特定範圍的尖晶石鐵氧體和粉末狀熱固性樹脂組成的複合體。這種塑料軟磁材料，由於以非磁性物質合成樹脂作為粘合劑，缺點是成形的鐵芯飽和磁化及磁導率較燒結體差。因此，要提高這種塑料軟磁材料製作的鐵芯的磁特性，必須在增加軟磁體粉末含量的同時，增加成形壓力，以降低空隙率，提高軟磁體粉末的填充密度。
但是，以前的塑料軟磁材料，如果軟磁材料含量高，固化前成形體強度低，容易引起破損和變形，或固化後的成形體機械強度低。為進一步減小空隙率，而增加壓力，在壓縮成形時將引起大的變形，不僅軟磁體粒子進一步破壞，鐵芯的磁特性降低，而且由於模具的負載大，易造成模具損傷。
本發明者們鑑於上述各種問題，為了減輕由於加壓造成變形的不良影響，同時增加成形體的密度，提高磁性能，減輕模具的負擔，以及提高固化前的成形體的粘合強度，防止破損、變形，得到良好的尺寸精度，進行了深入研究，達到了本發明的目的。
本發明第1點，軟磁材料複合體由體積含量70～95%軟磁材料粉末和餘量的液態熱固性樹脂、理想的是含有塑性劑的液態熱固性樹脂組成。本發明的第2點，由體積含量70～95%軟磁材料粉末和餘量的熱固樹脂組成的軟磁材料複合體，在常溫下加壓成形後，於液態熱固樹脂固化溫度使之固化，並以此為特徵含塑料的高磁導率軟磁材料複合體的成形方法。
本發明中使用的軟磁材料粉末是尖晶石鐵氧體，例如Mn-Zn鐵氧體、Ni-Zn鐵氧體、Mn-Mg鐵氧體等，至少在1000℃以上，例如1100～1300℃燒結的粉末材料，此外軟磁合金粉末是由下述一種或兩種以上材料組成，例如鐵粉、Fe-Ni合金粉、Fe-Al-Si合金粉、各種無定形軟磁合金粉。在這些材料中，尖晶石鐵氧體粉末工業上最容易得到。軟磁材料是粉末狀，要得到良好的磁特性，粒子直徑分布很重要。希望軟磁材料粉末主體粒子直徑最小在0.3mm以上，最大到成形體的最小厚度。
本發明使用的液態熱固樹脂，在常溫下是液態，如酚醛樹脂、環氧樹脂、尿素樹脂、三聚氰醯胺樹脂、呋喃樹脂、不飽和聚酯樹脂等，而酚醛樹脂、尤其可溶性酚醛樹脂是理想的。如作為粘合劑用液態熱固樹脂，與用固體粉末樹脂相較，前者和軟磁材料的混合格外良好。因為粘合劑本身的粘合力，使壓縮成形後的強度高，不必擔心固化前的破損和變形，而且固化後的強度也是良好的。
本發明的複合體，由體積含量70～95%軟磁材料粉末和餘量的液態熱固性樹脂構成。軟磁材料粉末不足70%，不能得到所期望的磁性能，超過95%，易引起破損或變形。
只使用液態熱固性樹脂作為粘合劑，雖然可得到如上述的複合體，而在其中如含有塑性劑能夠提供更好的複合體。即，如使用含有塑性劑的液態熱固性樹脂作為粘合劑，則粘合劑粘度變低，更容易均勻地分布於軟磁粉末表面，與此同時，由於減輕了加壓成形時軟磁粒子間的摩擦，容易得到高的填充密度，提高成形體密度和初始磁導率。而且，如使用這樣的粘合劑，也使加壓成形的壓力降低，容易實現所期望的高的成形體密度和初始導磁率，由於減輕了模具負荷，便於工業化。
本發明使用的塑性劑是聚酯系塑性劑、鄰苯二甲酸酯系塑性劑、環氧化油塑性劑、脂肪酸酯系塑性劑及其它塑性劑。可根據液態熱固性樹脂的種類不同選擇使用。特別是用酚醛樹脂時，宜於使用己二酸聚酯系塑性劑、鄰苯二甲酸聚酯系塑性劑、鄰苯二甲酸二丁酯及環氧化大豆油等塑性劑。塑性劑添加量如果非常少，則效果不顯著，如超過粘合劑熱固性樹脂的固體量，成形體的強度降低。因此，通常液態熱固性樹脂固體重量100份，塑性劑適宜的重量範圍為5～100份。
另外，為改善本發明複合體的性質，最好加入少量偶聯劑、潤滑劑、熱穩定劑、以及其它改善質量的添加劑。
上述複合體成形時，使用熱壓或冷壓等壓力成形方法，可是使用含有塑性劑或不含塑性劑的液態粘合劑時，加壓成形後，固化前的成形體的強度大，因此，沒有必要採用操作麻煩的熱壓工藝。即，本發明的複合體成形時，在常溫下使其加壓粘結，然後，於熱固性樹脂的固化溫度固化，這樣生產效率高，同時成形體尺寸精確，磁特性良好。加壓成形適宜的壓力是2～6t/cm2。壓力小於2t/cm2，即使用本發明的複合體，儘管能完成，填充密度也不夠;施加壓力超過6t/cm2不能期望顯著地提高填充密度，反而因為軟磁材料粉末粒子的破壞，導致磁性降低。
下面，根據實例說明本發明，但本發明不限於下述實例。
在下面的實例中，作為比較，把初始磁導率為1000～3000的Mn-Zn鐵氧體燒結製品粉碎，得到直徑為0.6～0.8mm的0.1～0.35mm的不同粒子，按重量比前者70%，後者30%混合，以此作為鐵氧體原材料粉末使用。
實例1～7
以體積計把上述鐵氧體原料86%和含有塑性劑的甲階酚醛樹脂14%體積用帶式混合機混合，得到不同混合物。甲階酚醛樹脂中添加的塑性劑的比例是重量為100份甲階酚醛樹脂加0～80份己二酸聚酯，如表1所示。將此混合物在常溫下按表1所示的壓力成形，製成尺寸為30mmφ×20mmφ×10mm的環狀粘合體。操作容易，不碎，不裂。然後，將其在180℃，加熱固化2小時，得到外觀良好的成形體樣品。密度和初始磁導率良好，如表1所示。
實例8～9
在實例4中，用重量為60份鄰苯二甲酸聚酯或鄰苯二甲酸二丁酯代替己二酸聚酯塑性劑，同樣得到環狀成形體。結果如表1，外觀良好，無裂紋、不破碎。
實例10～11
將重量為100份熱塑性酚醛樹脂粉末和100份胺基矽烷偶聯劑，在200份甲醇中，常溫反應，甲醇揮發後，得到粘稠含有矽烷端基的改性酚醛樹脂。用改性酚醛樹脂，得到和實例1和4一樣具有良好外觀的成形體。結果如表1所示。
比較例1～2
用熱塑性酚醛樹脂粉末，成形方法和實施1完全相同。比較例1施加2t/cm2壓力，粘結成形體的強度非常低，沒有得到供評定磁特性的試樣。比較例2，施加6t/cm2壓力，成形體的密度和初磁導率是非常不足的。
按照以上說明，本發明能夠提供高密度、大的初始磁導率，強度高尺寸精度優良、生產率高的高磁導率成形體。這樣的組合物及其以後得到的成形體，兼顧了成形性、強度、尺寸精度、磁性能諸方面。使可能精確地修正電流磁場。
權利要求
1、軟磁材料複合體由體積含量70～95%的軟磁材料粉末和餘量的液態熱固樹脂組成。
2、按權利要求
1所述的複合體，液態熱固性樹脂中含有塑性劑。
3、按權利要求
2所述的複合體，塑性劑至少一種是聚酯系塑性劑及鄰苯二甲酸酯系塑性劑。
4、按權利要求
2或3所述的複合體，塑性劑含量，以重量計液態熱固性樹脂固體100份時，塑性劑為5～100份。
5、按權利要求
1、2、3或4所述的複合體，軟磁材料是尖晶石型鐵氧體。
6、由體積含量70～95%軟磁材料粉末和餘量液態熱固性樹脂組成的軟磁材料複合體，在常溫下加壓成形後，於上述液態熱固性樹脂固化溫度下使其固化，並以此為特徵的含塑料的高磁導率軟磁材料複合體的成形方法。
7、按權利要求
6所述的成形方法，是在2～6t/cm2壓力下，加壓成形的。
專利摘要
本發明提供一種由70～95％體積的軟磁材料粉末和其餘為液態熱硬性樹脂組成的軟磁性材料。採用本發明所提供的方法，可生產在高密度條件下具有大初導磁率、高強度和高尺寸精度的高導磁性成形體。
文檔編號C08K3/00GK86102755SQ86102755
公開日1986年10月22日 申請日期1986年4月19日
發明者瀨琦好司, 永井耕一, 阪內孚史 申請人:鍾淵化學工業株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan