Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft gepresste Pulverkörper aus einer amorphen
Weichmagnetlegierung, in denen ein Glas mit einem niedrigen Erweichungspunkt verwendet wird, und
Verbesserungen bei dem für die Herstellung des gepreßten Körpers verwendeten Verfahren.
Hintergrund der Erfindung
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Es ist bekannt, daß amorphe Weichmagnetlegierungen ausgezeichnetere Eigenschaften als
kristalline Materialien bezüglich der Korrosionsbeständigkeit, Abnutzungsbeständigkeit,
Widerstandsfähigkeit, magnetischen Permeabilität, etc aufweisen. Diese Legierungen werden
als magnetische Materialien für verschiedene elektrische oder elektronische Geräte verwendet.
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Die amorphe Weichmagnetlegierung besitzt im allgemeinen die Form eines dünnen Streifens,
eines dünnen Drahtes oder eines Pulvers aufgrund der Gegebenheiten des
Abschreckverfahrens zur Sicherstellung des amorphen Zustands. Falls Teile einer bestimmten Form
unter Verwendung einer solchen Legierung in der Gestalt eines dünnen Streifens oder Drahtes
hergestellt werden sollen, wird demgemäß die Legierung zuerst zu einem Pulver pulverisiert
und dann bei einer vorbestimmten Temperatur zu Körpern der spezifizierten Form gepresst.
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Das Pulver der amorphen Weichmagnetlegierungen muß bei einer Temperatur unterhalb der
Kristallisationstemperatur der Legierung gepreßt werden, um den amorphen Zustand
beizubehalten. Da das Legierungspulver bei dieser Temperatur nicht komprimierte (bulked)
werden kann, ist es gängige Praxis, ein Glaspulver mit einem niedrigen Erweichungspunkt
mit dem Legierungspulver zu vermischen, und die Mischung zu erhitzen, um die
Legierungsteilchen mit dem Glas zu binden.
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Falls jedoch die Menge des als ein Bindemittel verwendeten Glases übermäßig groß ist, weist
der resultierende Körper eingeschränkte magnetische Charakteristiken auf. Im allgemeinen
wird daher das Glas in einer kleinen Menge verwendet, wobei dann allerdings die
Legierungsteilchen eher miteinander in Kontakt kommen, was den elektrischen Widerstand
des gepreßten Körpers reduziert und die Erzeugung von Wirbelströmen zwischen den
Teilchen erlaubt, was eine Erniedrigung der magnetischen Permeabilität in dem
Hochfrequenzbereich zur Folge hat. Wenn es ansonsten in einer ungenügenden Menge
verwendet wird, versagt das Glas in seiner Bindewirkung der Legierungsteilchen, was zu dem
Nachteil einer geringeren mechanischen Widerstandsfähigkeit führt.
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Um das obige Problem zu vermeiden, ist es notwendig, das Legierungspulver und das
Glaspulver gründlich vor dem Pressen zu vermischen, so daß das erweichte Glas gleichmäßig
die Legierungsteilchen während des Pressschritts bedeckt.
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Herkömmlicherweise werden das Legierungspulver und das Glaspulver in einem Mischer
miteinander vermischt und die Mischung wird anschließend heißgepreßt. Der Mischer stellt
eine im wesentlichen gleichförmige Mischung bereit, die nichtsdestotrotz aufgrund des
Unterschieds in dem spezifischen Gewicht nicht gleichförmig bleibt, wenn sie in eine
Preßdüse überführt wird, so daß der erhaltene Preßkörper Bereiche enthält, in denen kein Glas
zwischen den Legierungsteilchen vorhanden ist. Dies führt zu dem Nachteil, dass die
Legierungsteilchen nicht wirksam voneinander zur Reduzierung der magnetischen
Permeabilität im Hochfrequenzbereich isoliert sind.
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Zusätzlich zu dem beschriebenen Preßverfahren stehen das Explosivverfahren, das
Aufschlagdruckrohrverfahren, etc zum Kompremieren des Pulvers der amorphen
Weichmagnetlegierung zur Verfügung, wobei diese Verfahren nicht nur eine spezielle Vorrichtung
zum Aufbringen der sehr großen Energien benötigen, sondern auch das Problem aufweisen,
daß der Formgebungsschritt komplex und schlecht in der Produktivität ist.
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Bei dem Komprimieren eines Pulvers einer amorphen Weichmagnetlegierung durch Erhitzen
bei einer vorbestimmten Temperatur und durch Pressen unter Verwendung eines Glases mit
einem niedrigen Erweichungspunkt als ein Bindemittel ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines gepreßten Pulverkörpers einer amorphen
Weichmagnetlegierung mit einer hohen mechanischen Widerstandsfähigkeit und mit einer
weniger stark gesenkten magnetischen Permeabilität im Hochfrequenzbereich durch Binden
der Teilchen der amorphen Weichmagnetlegierung aneinander mit dem Glas zur Verfügung
zu stellen.
Zusammenfassung der Erfindung
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Um das obige Ziel zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung ein Pulver, umfassend
Verbundteilchen, die durch Anhaften von Teilchen eines Glases mit einem
Erweichungspunkt, welcher niedriger ist als die Kristallisationstemperatur der Legierung, an die
Oberflächen der Teilchen einer amorphen Weichmagnetlegierung, um die Oberflächen der
Legierungsteilchen mit dem Glas zu überziehen, hergestellt werden, zur Verfügung. Das
Pulver der so hergestellten Verbundteilchen wird bei einer Temperatur, die höher als die
Erweichungstemperatur des Glases und niedriger als die Kristallisationstemperatur der
Legierung ist, gepresst, um die Legierungsteilchen mit dem Glas zu verbinden.
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Genauer gesagt wird das Pulver der Verbundteilchen, umfassend Teilchen einer amorphen
Weichmagnetlegierung, die mit einer Glasschicht überzogen sind, in eine Pressdüse bis zu
einer hohen Dichte gepackt. Wenn die Düse erhitzt wird, erweicht das Glas und die
Glasschichten über den Oberflächen der Legierungsteilchen werden flüssig. Wenn das sich in
der Düse befindende Pulver in diesem Zustand gepreßt wird, preßt der Druck die
Legierungsteilchen, was feine Teilchen in die Zwischenräume zwischen den groben Teilchen
zwingt und gleichzeitig eine Bewegung des flüssigen Glases in die Zwischenräume zwischen
den Legierungsräumen verursacht, wobei ein gepreßter Körper gebildet wird, bei dem das
Glas zwischen den Legierungsteilchen anwesend ist. Wenn der gepreßte Körper abgekühlt
wird, verfestigt sich das Glas, um als Bindemittel für das Legierungspulver und auch als
Isolator zwischen den Teilchen zu fungieren. Daher weist der erhaltene gepreßte Körper eine
große mechanische Wiederstandsfähigkeit und die erwünschten magnetischen
Permeabilitätscharakteristiken auf. Da die Erhitzungstemperatur geringer als die Kristallisationstemperatur
der amorphen Legierung ist, bleibt die gepreßte Legierung amorph.
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Der durch das vorangegangene Verfahren gepreßte Pulverkörper weist ein Verhältnis von
magnetischer Permeabilität bei 10&sup7; Hz zu der magnetischen Permeabilität bei 10&sup4; Hz von
mindestens 0,5 und damit ausgezeichnete magnetische Permeabilitätscharakteristiken auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Fig. 1 ist eine Photographie, die die Mikrostruktur des gepreßten Körpers des
Erfindungsbeispiels 1 zeigt;
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die Fig. 2 ist eine Photographie, die die Mikrostruktur des gepreßten Körpers des
Vergleichsbeispiels 1 zeigt;
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die Fig. 3 schließt Photographien, die das Erscheinungsbild von Teilchen einer amorphen
Legierung, die durch das Hochgeschwindigkeitswasserwirbelstromverfahren hergestellt
wurden, zeigen, ein;
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die Fig. 4 schließt Seitenansichten im Querschnitt zur Erläuterung einer Vorrichtung zur
Herstellung von Verbundteilchen aus Teilchen einer amorphen Weichmagnetlegierung und
Glasteilchen ein;
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die Fig. 5 ist eine Photographie, die das Erscheinungsbild von Verbundteilchen der Erfindung,
die durch Überziehen der Oberflächen von Teilchen einer amorphen Weichmagnetlegierung
mit einer Glasschicht hergestellt wurden, zeigt;
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die Fig. 6 ist ein Diagramm, welches schematisch die in Fig. 5 gezeigten Verbundteilchen
zeigt; und
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die Fig. 7 ist ein Graph, der die durch das Messen der magnetischen Permeabilität von Proben
der gepreßten Körper erhaltenen Ergebnisse zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Herstellung der Verbundteilchen aus einer amorphen Weichmagnetlegierung und Glas
Teilchen einer amorphen Weichmagnetlegierung werden mit einer Schicht Glas mit einem
niedrigen Erweichungspunkt durch das folgende Verfahren beschichtet, um Verbundteilchen
zu erhalten.
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Beispiele von nützlichen amorphen Weichmagnetlegierungen sind Fe-Legierungen (wie Fe-
Si-B) und Co-Legierungen (wie Co-Fe-Si-B). Die Kristallisationstemperatur dieser
Legierungen beträgt für gewöhnlich etwa 500ºC.
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Das Pulver der amorphen Weichmagnetlegierung wird vorzugsweise durch das
Hochgeschwindigkeitswasserwirbelstromverfahren hergestellt, so dass die Teilchen eine nach
außen abgerundete Oberfläche aufweisen. Bei dem
Hochgeschwindigkeits-wasserwirbelstromverfahren wird die Materiallegierung bei einer Temperatur von etwa 50 bis 200ºC über
dem Schmelzpunkt davon geschmolzen und dann bei einer großen Abkühlgeschwindigkeit
von mindestens etwa 10&sup5; K/Sek. abgeschreckt. Es ist ein Verfahren zur Herstellung eines
Metallpulvers durch Einbringen eines strahlförmigen Stroms des geschmolzenen Metalls in
eine Kühlwasserschicht, welche die innengelegene Oberfläche eines Kühlzylinders
herabfließt, wobei sie verwirbelt wird, um den Metallstrom mit der wirbelnden Kühlwasserschicht
zu zerteilen und das Metall zur Verfestigung abzuschrecken (siehe japanische
Veröffentlichung vor der Prüfung HEI 4-17605).
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Alternativ kann das Pulver der amorphen Weichmagnetlegierung zum Beispiel durch das
Flüssigkeitsatomisierdrehverfahren unter Verwendung eines Rotationszylinders hergestellt
werden.
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Falls auf das Hochgeschwindigkeitswasserwirbelstromverfahren zurückgegriffen wird,
werden die Teilchen der amorphen Weichmagnetlegierung derart geformt, dass je kleiner die
Teilchen sind, desto eher die Teilchen die Gestalt einer wahren Kugel aufweisen, und dass
gröbere Teilchen flach oder ähnlich einem Tränentropfen, wie in der Fig. 3 zu sehen, werden.
Unter Bezug auf die Fig. 3, die die Form von Pulvern aus einer amorphen
Weichmagnetlegierung zeigt, zeigt die Photographie (A) Teilchen mit einem Durchmesser von bis zu etwa
44. Mikrometern, die Photographie (B) zeigt Teilchen mit einem Durchmesser von etwa 74 bis
etwa 105 Mikrometern und die Photographie (C) zeigt Teilchen mit einem Durchmesser von
etwa 149 bis etwa 210 Mikrometern.
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Die Teilchen aus (A), (B) und (C) weisen ein Aspektverhältnis von etwa 1 bis etwa 2, etwa 2
bis etwa 4 bzw. etwa 3 bis etwa 5 auf. Um einen gepressten Körper mit hoher magnetischer
Permeabilität zu erhalten, ist es erwünscht, das Teilchen einer amorphen
Weichmagnetlegierung, die ein durchschnittliches Aspektverhältnis von etwa 2 bis etwa 5 aufweisen, zu
verwenden, da je eher die Teilchen die Gestalt einer echten Kugel aufweisen, desto größer ist
der Einfluss des diamagnetischen Feldes, was zur Erniedrigung der magnetischen
Permeabilität des gepressten Körpers in seiner Gesamtheit führt.
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Der Begriff Aspektverhältnis bezieht sich auf das Verhältnis des langen Durchmessers des
Legierungsteilchens zu dem kurzen Durchmesser davon, und ein Aspektverhältnis von
annähernd 1 gibt an, dass das Teilchen einer echten Kugel sehr ähnelt.
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Das zu verwendende Glas weist einen Erweichungspunkt auf, der geringer ist als die
Kristallisationstemperatur der amorphen Weichmagnetlegierung. Zum Beispiel liegt der
Erweichungspunkt vorzugsweise bei etwa 100 bis etwa 200ºC tiefer, um den Bereich der
Temperaturen zum Pressen des Legierungspulvers zu erweitern.
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Beispiele von geeigneten Glasmaterialien sind diejenigen mit einem niedrigen
Erweichungspunkt, wie Boratglas, welches Bleioxid enthält, (PbO·B&sub2;O&sub3;).
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Die Teilchengröße des Glaspulvers wird geeigneterweise gemäß der Größe der verwendeten
Teilchen der amorphen Weichmagnetisierungslegierung ausgewählt. Falls zum Beispiel das
Legierungspulver eine Teilchengröße von etwa 100 bis etwa 150 Mikrometern aufweist, weist
das Glaspulver vorzugsweise eine Teilchengröße von etwa 3 bis etwa 7 Mikrometern auf.
Falls das Legierungspulver eine Teilchengröße von etwa 50 bis etwa 100 Mikrometern
aufweist, ist es wünschenswert, ein Glaspulver mit einer Teilchengröße von etwa 1 bis etwa 5
Mikrometern zu verwenden.
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Es ist wünschenswert, dass das Glaspulver in einer Menge von 3 bis 20 Vol.-%, basierend auf
der Mischung, verwendet wird. Falls die Glasmenge nicht ausreichend ist, wirkt das Glas
nicht effektiv als Bindemittel, was eine Schwierigkeit bei dem Komprimieren des
Legierungspulvers darstellt. Bei einem Überschuß an anwesendem Glas sind die Legierungsteilchen
zufriedenstellend gebunden, um eine verstärkte mechanische Wiederstandsfähigkeit zu
ergeben, wohingegen der Anteil der Legierung in dem gepressten Körper dann kleiner wird,
was die Wahrscheinlichkeit nach sich zieht, dass der gepresste Körper nicht die gewünschten
magnetischen Eigenschaften aufweist.
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Die Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zur Verwendung in der Herstellung von
Verbundteilchen, umfassend Teilchen einer amorphen Weichmagnetlegierung, die mit einer
Glasschicht überzogen sind. Die Zeichnung ist eine Seitenansicht im Querschnitt
(aufgenommen entlang einer Richtung, die orthogonal zu der Achse des hohlen zylindrischen
Behälters 10 ist, und zwar an einer Position nahe einem der Enden davon).
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Unter Bezug auf die Fig. 4 weist der zylindrische Behälter 10, der verschließbar ist, in seinem
Inneren einen Rotationsachse 20, der feststehend mit einer Bosse 11 ausgestattet ist. Ein erster
Arm 12, der radial von der Bosse 11 absteht, wird mit einem schuhähnlichen Presselement 14,
welches axial zu dem Behälter 10 orientiert ist, bestückt. Die endständige Außenseite des
Presselements 14 ist mit einem vorbestimmten Spielraum von der inneren Oberfläche des
Behälters entfernt platziert, so dass das Pulver durch das Element gepresst oder komprimiert
werden kann. Die Bosse 14 weist einen zweiten Arm 16, der radial davon in eine zu dem
ersten Arm 12 entgegengesetzte Richtung absteht, auf. Der zweite Arm 16 ist an seinem
äußeren Ende mit einem Kratzer 18 in der Form einer dünnen Platte bestückt und axial zu
dem Behälter 10 orientiert. Der Kratzer ist beinahe im Kontakt mit der inneren Oberfläche des
Behälters, um das Pulver 22 abkratzen zu können. Der Behälter 10 kann evakuiert oder mit
einer inerten Gasatmosphäre befüllt werden.
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Der Rotationsachse 20 ist an eine Rotationstriebvorrichtung (nicht gezeigt) gekoppelt, was
den ersten Arm 12 und den zweiten Arm 16 zusammen mit der Achse 20 bei einer hohen
Geschwindigkeit rotierbar macht. Die Fig. 4 (A) zeigt den Kratzer 16 wie er in der untersten
Position positioniert ist, und die Fig. 4 (B) zeigt das Presselement 14, wie es in der untersten
Position positioniert ist.
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Die Verbundteilchen der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Art und Weise
unter Verwendung der Vorrichtung hergestellt.
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Ein Pulver aus einer amorphen Weichmagnetlegierung 2 und das Glaspulver 22 werden in
dem Behälter 10 platziert und gerührt, indem sie von dem Kratzer 16 abgekratzt werden. Die
Pulver werden dann durch das Presselement 14 gegen die innengelegene Oberfläche des
Behälters 10 gepresst und dabei einer intensiven kompressiven Reibungswirkung
unterworfen. Auf die. Pulver wird so wiederholt bei hoher Geschwindigkeit eingewirkt, wodurch
die Legierungsteilchen und die Glastellchen über ihre Oberflächen verschmelzen, wobei die
Glasteilchen auch miteinander verschmelzen. In Folge davon werden die Teilchen einer
amorphen Weichmagrietlegierung 2 mit einer Schicht des Glases 4 überzogen, um die
Verbundteilchen 6, wie in der Fig. 6 zu sehen, zu ergeben. Die Fig. 5 zeigt das
Erscheinungsbild von einigen dieser Verbundsteilchen 6.
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Vorzugsweise weist die Glasschicht eine Dicke von bis zu etwa 3 Mikrometern auf, da wenn
die Dicke 3 Mikrometer überschreitet, die Glasschicht unter Umständen absplittert und in der
Dicke ungleichmäßig wird, was zu einer eingeschränkten Isolation führt.
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Um eine Oxidation zu vermeiden, werden die Verbundteilchen in einer Inertgasatmosphäre
oder im Vakuum hergestellt. Ein Vakuum wird bevorzugt verwendet, da dann keine
Gasmoleküle vorhanden sind, die die Fest-Fest-Bindung beeinträchtigen, was in Folge davon
die Bildung von Verbundteilchen fördert.
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Teilchen der amorphen Weichmagnetlegierung, Fe&sub7;&sub8;Si&sub9;B&sub1;&sub3;, und ein Glaspulver, PbO·B&sub2;O&sub3;,
wurden auf die gleiche Art und Weise wie oben zu Verbundteilchen verarbeitet. Die Teilchen
wurden auf ihre Koerzitivkraft vor und nach dem Herstellungsverfahren unter Verwendung
eines Vibrationsprobenmagnetometers (VSM) untersucht. Die als das Material verwendeten
Legierungsteilchen wiesen etwa 1 Oersted (Oe) auf, während die Messung der
Verbundteilchen das gleiche ergab, d. h. etwa 1 Oe. Daher blieben die Verbundteilchen in der
Koerzitivkraft unter Beibehaltung der ursprünglichen ausgezeichneten Charakteristiken der
amorphen Weichmagnetlegierung, wenn sie zu Verbundteilchen verarbeitet wurden,
unverändert.
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Das Pulver der Verbundteilchen, umfassend Teilchen einer amorphen Weichmagnetlegierung,
die mit einer Glasschicht überzogen waren, kann alternativ durch das Plasmaverfahren, ein
Sol-Gel-Verfahren oder ein anderes Verfahren hergestellt werden.
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Falls das teilchenförmige Verbundsmaterial der Erfindung bei einer Temperatur von 60ºC
und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80% für 1000 Stunden stehen gelassen wurde, wurde
gefunden, dass die Teilchen frei von jedweder Oxidation an den Oberflächen davon waren,
wohingegen gefunden wurde, dass, falls die Teilchen der amorphen Weichmagnetlegierung in
der gleichen Umgebung für den gleichen Zeitraum stehen gelassen wurden, die
Teilchenoberflächen in einem schwerwiegenden Ausmaß oxidiert waren.
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Somit verhindert
der Glasüberzug über den Oberflächen der Teilchen der amorphen
Weichmagnetlegierung die Oxidation der Legierungsoberflächen. Demgemäß kann das
Pulver der Verbundteilchen günstig gelagert werden, da ein Haltbarmachen des Pulvers in
einer nichtoxidierenden Atmosphäre nicht notwendig ist.
Herstellung von gepressten Körpern der amorphen Legierung
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Das Pulver der Verbundteilchen aus der amorphen Weichmagnetlegierung und Glas, das
durch das zuvorstehende Verfahren hergestellt wurde, wird unter Verwendung von zum
Beispiel einer Heisspresse bei einer Temperatur, die höher als der Erweichungspunkt des
Glases und niedriger als die Kristallisationstemperatur des Legierung ist, gepresst, wobei das
pulverförmige Material kompremiert werden kann, um einen gepressten Pulverkörper zu
erhalten. Das Pressverfahren ist nicht immer auf die Verwendung der Heisspresse beschränkt;
das isostatische Heisspressverfahren (HIP) ist natürlich anwendbar.
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Zum Beispiel können eine amorphe Fe-Legierung, Fe-Si-B, mit einer
Kristallisationstemperatur von etwa 500ºC und ein Boratglas mit einem Erweichungspunkt von etwa 320ºC
zu einem Körper bei einer Temperatur von etwa 400 bis etwa 480ºC bei einem Druck von
etwa 1 bis etwa 2 GPa für etwa 1 Minute gepresst werden.
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Bei dem durch solch ein Verfahren hergestellten gepressten Körper fungiert das zwischen den
Teilchen der amorphen Weichmagnetlegierung anwesende Glas als ein Bindemittel, um die
gewünschte mechanische Widerstandsfähigkeit zu verleihen, und auch als ein Isolator
zwischen den Legierungsteilchen, um den Vorteil eines reduzierten Leistungsverlusts
aufgrund von Wirbelströmen und einer gesenkten Reduktion der magnetischen Permeabilität
im Hochfrequenzbereich nach sich zu ziehen.
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Falls der gepresste Körper der amorphen Weichmagnetlegierung der Erfindung als der
magnetische Kern einer Induktionsspule oder eines Rücklauftransformators verwendet
werden soll, ist es wünschenswert, daß der Körper zu der entgültigen Konfiguration
weiterverarbeitet wird und erneut bei einer Temperatur, die niedriger als die
Kristallisationstemperatur der Legierung und höher als der Erweichungspunkt des Glases ist, erhitzt wird, um
Spannungen abzubauen. Es ist geeignet, daß der entgültige Körper für etwa 10 bis etwa 20
Minuten erhitzt gehalten wird.
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Selbst wenn das Pulver der amorphen Weichmagnetlegierung während des Pressens eine
mechanische Spannung entwickelt, erhitzt die so durchgeführte Hitzebehandlung zum Abbau
von Spannungen das Glas erneut bei einer Temperatur, die höher als der Erweichungspunkt
davon ist, wodurch die Legierung zur Beseitigung der Spannung von Restriktionen des Glases
befreit wird. Dies stellt die magnetischen Charakteristiken, die durch die Spannung unter
Umständen behindert wurden, wieder her, wodurch es dem gepressten Körper ermöglicht
wird, die ursprünglichen Charakteristiken der Legierung zum größtmöglichsten Ausmaß
beizubehalten. Der magnetische Kern zeigt daher ausgezeichnete magnetische Charakteristiken.
Beispiele
Erfindungsbeispiel 1
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Ein Pulver einer amorphen Weichmagnetlegierung, Fe&sub7;&sub8;Si&sub9;B&sub1;&sub3;, (etwa 300 Mikrometer
maximale Teilchengröße, etwa 65 Mikrometer mittlere Teilchengröße und ein durchschnittliches
Aspektverhältnis von etwa 3) und ein Pulver aus PbO·B&sub2;O&sub3; (3 Mikrometer mittlere
Teilchengröße) wurden zusammen in einem Verhältnis von 95 : 5 (Volumenverhältnis)
vermischt und mit Hilfe der in der Fig. 4 gezeigten Vorrichtung zur Herstellung eines Pulvers
von Verbundteilchen, umfassend die Legierungsteilchen, die als die Basisteilchen fungieren
und mit einer Schicht, des Glases überzogen sind, behandelt. Die Legierungsteilchen schlossen
flache Teilchen, Tränentropfen ähnelnde Teilchen und kugelförmige Teilchen in
Vermischung ein. Die erhaltenen Verbundteilchen wiesen einen durchschnittlichen
Teilchendurchmesser der Legierungsteilchen von etwa 65 Mikrometern und eine etwa 2
Mikrometer dicke Glasschicht auf.
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Das Pulver der erhaltenen Verbundteilchen wurde dann bei einer Temperatur von 450ºC bei
einem Druck von 1,6 GPa für etwa 0,5 Minuten heissgepresst, um einen Probenkörper von
20 mm Durchmesser und 10 mm Länge zu erhalten. Der Probenkörper wurde weiter bei einer
Temperatur von 500ºC zum Abbau der Spannungen hitzebehandelt.
Erfindungsbeispiel 2
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Ein Pulver einer amorphen Weichmagnetlegierung, Fe&sub7;&sub8;Si&sub9;B&sub1;&sub3;, (etwa 44 Mikrometer
maximale Teilchengröße, etwa 20 Mikrometer mittlere Teilchengröße und ein durchschnittliches
Aspektverhältnis von etwa 1) und ein Pulver aus PbO-B&sub2;O&sub3; (3 Mikrometer mittlere
Teilchengröße) wurden zusammen in einem Verhältnis von 95 : 5 (Volumenverhältnis)
vermischt und auf die gleiche Art und Weise zu Verbundteilchen aus der Legierung und aus.
Glas wie in dem Erfindungsbeispiel 1 verarbeitet. Fast alle Legierungsteilchen waren
annähernd kugelförmig. Die Verbundteilchen wiesen einen durchschnittlichen
Teilchendurchmesser der Legierungsteilchen von etwa 65 Mikrometern und eine etwa 2 Mikrometer dicke
Glasschicht auf.
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Das Pulver der erhaltenen Verbundteilchen wurde heissgepresst und zur Beseitigung von
Spannungen auf die gleiche Art und Weise wie in dem Erfindungsbeispiel 1 hitzebehandelt,
um einen Probenkörper herzustellen.
Vergleichsbeispiel 1
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Ein Pulver einer amorphen Weichmagnetlegierung, Fe&sub7;&sub8;Si&sub9;B&sub1;&sub3;, (etwa 300 Mikrometer
maximale Teilchengröße, etwa 65 Mikrometer mittlere Teilchengröße und ein
durchschnittliches Aspektverhältnis von etwa 3) und ein Pulver aus PbO·B&sub2;O&sub3; (3 Mikrometer
mittlere Teilchengröße) wurden zusammen in einem Verhältnis von 95 : 5 (Volumenverhältnis)
vermischt und in einer Kugelmühle gerührt, um ein Pulver in Form von einer im wesentlichen
einheitlichen Mischung des Legierungspulvers und des Glaspulvers zu erhalten. Die
Legierungsteilchen schlossen flache Teilchen, Tränentropfen ähnelnde Teilchen und
kugelförmige Teilchen in Mischung ein.
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Das erhaltene Mischpulver wurde heissgepresst und zur Beseitigung von Spannungen auf die
gleiche Art und Weise wie in dem Erfindungsbeispiel 1 hitzebehandelt, um einen
Probenkörper herzustellen.
Messung und Bewertung der magnetischen Permeabilität
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Die Probenkörper wurden auf eine magnetische Permeabilität unter der Meßbedingung
Hm=5mOe überprüft. Die Fig. 7 zeigt die Ergebnisse.
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Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 beträgt für das Erfindungsbeispiel 1 die magnetische
Permeabilität bei 10&sup4; Hz 123, 74, 5 für die magnetische Permeabilität bei 10&sup7; Hz und daher
das Verhältnis der magnetischen Permeabilität bei 10&sup7; Hz zu der magnetischen Permeabilität
bei 10&sup4; Hz 0,6. Somit ist die Reduktion der Permeabilität im Hochfrequenzbereich klein.
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Für das Erfindungsbeispiel 2 beträgt die magnetische Permeabilität bei 104 Hz 66, 55,5 für die
magnetische Permeabilität bei 10&sup7; Hz und daher das Verhältnis der magnetischen
Permeabilität bei 10&sup7; Hz zu der magnetischen Permeabilität bei 10&sup4; Hz 0,84. Somit ist die
Reduktion der Permeabilität im Hochfrequenzbereich kleiner als im Falle des
Erfindungsbeispiels 1.
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Im Gegensatz dazu beträgt für das Vergleichsbeispiel 1 die magnetische Permeabilität bei 10&sup4;
111 Hz, für die magnetische Permeabilität bei 10&sup7; Hz 55,5 und daher das Verhältnis der
magnetischen Permeabilität bei 10&sup7; Hz zu der magnetischen Permeabilität bei 10&sup4; Hz 0,32.
Somit ist die Reduktion der Permeabilität im Hochfrequenzbereich groß.
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Ein Vergleich zwischen dem Erfindungsbeispiel 1 und dem Erfindungsbeispiel 2 zeigt, daß
das erstere eine größere magnetische Permeabilität aufweist. Dies steht im Zusammenhang
mit dem Aspektverhältnis der Legierungsteilchen; das Erfindungsbeispiel 2, das eine große
Menge an kugelförmigen Teilchen aufweist und ein kleines Aspektverhältnis besitzt, wird
stark durch das diamagnetische Feld beeinflußt und hat daher eine gesenkte magnetische
Permeabilität. Demgemäß ist es wünschenswert, Teilchen einer amorphen
Weichmagnetlegierung mit einem durchschnittlichen Aspektverhältnis von 2 bis 5 für Anwendungen, bei
denen eine hohe Permeabilität benötigt wird, zu verwenden.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen die Mikrostrukturen der gepressten Probenkörper des
Erfindungsbeispiels 1 bzw. des Vergleichsbeispiels 1. Die Photographien zeigen schwarze Bereiche, die
die Legierungsteilchen sind, und weiße Bereiche, die das Glas sind. Die in der Fig. 1
gezeigten Oberflächen der Legierungsteilchen des Erfindungsbeispiels 1 sind miteinander
durch einen dünnen dazwischen gebildeten Glasfilm verbunden, wohingegen die in der Fig. 2
gezeigten Legierungsteilchen des Vergleichsbeispiels 1 mehrere Stellen aufwiesen, in denen
der Glasfilm nicht vorhanden ist. An diesen Stellen sind die Teilchen nicht voneinander
isoliert, was die Erzeugung von Wirbelströmen zuläßt, was zu einer niedrigeren magnetischen
Permeabilität im Hochfrequenzbereich führt.
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Als die Röngtenbeugungsmuster untersucht wurden, wurde gefunden, daß die Probenkörper
der Erfindungsbeispiele 1 und 2 und des Vergleichsbeispiels 1 alle amorph waren.
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Das teilchenförmige Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung, umfassend Teilchen einer
amorphen Weichmagnetlegierung, die mit einer Glasschicht überzogen sind, ist vorteilhaft zur
Herstellung von gepressten Pulverkörpern aus amorphen Weichmagnetlegierungen mittels
zum Beispiel einer Heisspresse oder einer HIP verwendbar. Die erhaltenen Pulverkörper
umfassen Teilchen einer Weichmagnetlegierung, die wirksam aneinander durch einen dünnen
Glasfilm gebunden sind. Diese gepressten Körper weisen eine spezifizierte mechanische
Widerstandsfähigkeit auf, sind zufriedenstellend in der Isolation zwischen den Teilchen, sind
vermindert bzw. Wirbelstromverlusten und besitzen eine herabgesetzte Frequenzabhängigkeit,
weisen eine flache magnetische Permeabilität selbst im Hochfrequenzbereich auf, und sind für
die Anwendung als magnetische Materialien für verschiedene elektrische oder elektronische
Geräte geeignet.
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Falls die gepressten Pulverkörper der Erfindung für Hochfrequenzleistungsgeräte verwendet
werden sollen, benötigt der Körper eine hohe Legierungsdichte, um eine magnetische
Permeabilität von nicht unterhalb eines spezifizierten Niveaus zu erhalten, so dass eine
kleinere Menge des Glaspulvers mit der Legierung vermischt wird. Falls andererseits der
gepresste Körper bei Anwendungen, bei denen die Isolation zwischen den Teilchen als
wichtig erachtet wird, um reduzierte Verluste aufgrund von Wirbelströmen sicherzustellen,
wird eine erhöhte Menge an Glaspulver verwendet, so dass das Glas als der Isolator fungiert.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorangegangenen Ausführungsformen beschränkt,
sondern kann vielfältig modifiziert werden, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie er in
den angefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.