CN1103683C - 用于低铁心损耗的充分粘结部件的铁磁粉末 - Google Patents

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Abstract

本发明包括铁磁粉末的制造方法和软磁部件的制造方法，以及由铁磁粉末制成的电枢、定子和转子的部件结构。本发明公开的转子包括：压制成为圆柱形状的铁磁颗粒，该圆柱限定出旋转转子的细长轴穿过其中的通孔，和包围转子圆柱的中空圆筒形套。本发明还包括铁磁粉末颗粒的制造方法，包括以下工序：提供铁磁颗粒(100)；清洗铁磁颗粒(102)；提供溶液(104)；通过搅拌使铁磁颗粒反应(106)；倾析溶液(108)；漂洗铁磁颗粒(110，112)；密封铁磁颗粒粉末(114)，此工序是可选择的；干燥铁磁粉末(116)。所得铁磁粉末包括涂敷有在150℃以上温度不发生退化的材料的铁磁颗粒，在烧结前具有8000-20000磅/平方英寸的横向断裂强度。涂层包括2-4份的氧化物和1份的铬酸盐、钼酸盐、草酸盐、磷酸盐、钨酸盐。

Description

用于低铁心损耗的充分粘结部件的铁磁粉末
发明领域
本发明涉及用于制造软磁和硬磁(永磁)这两种部件的铁磁粉末。本发明还涉及这种铁磁粉末的制造方法，由铁磁粉末制造部件的方法以及该部件，包括由铁磁粉末制成的定子、转子、电枢和致动器。
背景技术
磁性材料一般分为两类，它们是可以永久磁化的硬磁物质和在相对弱的外加磁场下磁化可以反转的软磁材料。导磁率和矫顽力值是用于衡量磁性物质能够被磁化或者传输磁通量的容易程度。导磁率用B/H比值表示。矫顽力Hc是使磁感应强度B从-改变为+所必需的磁力或磁场强度。对于软磁材料重要的在于能量损耗，通常“铁心损耗”保持最小，而对于硬磁材料应能够抵抗磁化的变化。因此高铁心损耗是永磁材料的特征，而对于软磁材料是不期望的。
软磁铁心部件常常用于电/磁转换器件，例如电动机、发电机、变压器和振荡器，特别是汽车发动机使用的。铁磁性软磁铁心部件的最重要特征是其最大磁感应强度、导磁率和铁心损耗特性。当磁性材料处于快速变化的磁场中时，在铁心材料中发生能量损耗。这些铁心损耗一般分成两种主要有影响的现象：磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗产生于克服铁心部件内剩余的磁力所消耗的能量。涡流损耗是因交变电流(AC)条件产生的变化磁通量而在铁心部件内产生感应电流所导致的。
软磁材料和部件的传统制造方法是形成铁合金片、一般是铁硅合金的冲模压制薄片的叠层结构。这些片平行于磁场取向，以便保证低的磁阻。叠层结构必须正确对准地堆叠，然后例如通过焊接、铆接、粘结等把叠层结构的束固定在一起。可以对这些片涂敷磷酸盐漆或者其它涂层，在其间提供一定的绝缘。这种绝缘用于防止电流在这些片之间环流，从而降低涡流损耗。但是在冲模压制中，存在一定量的废料损耗，从而导致不必要的耗费。此外，冲模压制工艺有时产生毛刺，需要后续的去毛刺工序，并且需要厚的基底涂层，以免锋利的边缘切割电导体上的绝缘。而且，已知堆叠铁心在高频下要遭受大的铁心损耗，由于叠层会产生振动，所以出现噪音(磁滞)。这种振动还会导致能量损耗。授予Mewhinney等的美国专利3670407公开了一种由这种堆叠叠层制成的定子，试图降低其涡流损耗。
用钢叠层结构制造软磁部件的另一种明显的缺点，是难以制造具有磁通量可以从叠层平面向外移动的三维构型的部件，并且费时。采用钢叠层结构实现某些三维构型是非常困难和昂贵的。
使用粉末金属可以降低叠层结构固有的制造重负，并且能够可使部件形状有较宽的变化范围。但是，由压实的粉末金属制造的这些材料通常限于在直流电的应用中使用。直流电的应用与交流电的应用不同，铁微粒彼此之间无需为了减少涡流而绝缘。所以，过去已经做了各种尝试，由具有期望性能的粉末形成磁性材料，以便扩展包括交流电在内的应用。例如，Clarke等的美国专利3245841公开了一种制造钢粉末的工艺，通过用磷酸和铬酸处理粉末，在钢颗粒上提供磷酸铁和铬化合物的表面涂层。但是这种工艺导致绝缘性能相对差的较差粘结材料。在这种工艺中使用六价铬对人身健康存在明显的危险，因为它是致癌物质。因此，还必须采用昂贵的废料处理系统。
在Pollock等的美国专利4602957中，在压制成型之前用氧化剂例如重铬酸钾或重铬酸钠处理铁粉末。然后在600℃部分烧结成型体。已有报道与块状铁成型体相比，这些部分烧结的成型体的电阻率提高，磁滞损耗降低。但是对于通过提供颗粒与颗粒结合，实现满意的机械特性，成型之后部件的烧结工序是必需的。但是，烧结增加了制造复杂性，加大了最终粉末冶金部件的成本。此外，烧结导致体积变化，结果制造工艺的尺寸控制性差。
在粉末冶金制成的铁合金部件中使涡流损耗最小化的其它公知工艺中，有在压制之前用热塑性材料涂敷软铁颗粒。Ward等的美国专利4947065和Rutz等美国专利5198137指教了这样的方法，用热塑性材料涂敷铁粉末。从原理上讲这种塑料是用于在颗粒之间起阻挡作用，降低感应涡流损耗。但是，这些热塑性涂层除了成本相对较高之外，用塑料涂敷铁粉末还有明显的缺点。具体地讲，与块状合金相比塑料的机械强度差，高温下尤其是这样，趋向于蠕变。结果采用塑料涂敷的铁制成的部件一般机械强度相对较低。因此，许多这种塑料涂敷的粉末在压制时需要高含量的粘结剂。这样导致压制的磁心部件的密度降低，所以磁导率下降，磁感应强度(B)降低。另外，这种材料通常是在热压模具中压制成型，所以成本提高，制造工艺复杂。
这些热塑性涂敷粉末存在另一个主要缺点。这种塑料涂层在150-200℃范围开始退化，一般在200-250℃温度范围融化或软化。于是，热塑性涂敷的铁颗粒制成的部件可以使用的应用范围被限制为接近于环境温度并且应力低的应用，这样的应用对尺寸控制要求不严。此外，对于采用热塑性涂敷的铁颗粒，基本不可能通过高温退火，即在大于约150-300℃的温度的退火，来实现消除应力/应变。用于铁粉末的其它公知(一般是聚合物)涂层也存在这些限制和缺点，例如环氧类、酚类等。
因此，对用于制造磁性部件特别是软磁部件的铁磁粉末在工业上有重要的需求，这些部件是充分粘结的(生坯强度提高)，可以承受较高温度，具有良好的机械性能，可以构型为相对复杂的三维形状，并且具有低的铁心损耗。特别需要这种绝缘粉末以及通过可以提供精确的尺寸控制的低成本方法由此制成的部件。而且，对于这种粉末以及由此制成的部件有需求，其中涂层的绝缘性能在相对高温下基本不退化。对于制造这些粉末以及由此制成的部件也有需求，可以制造高度精确的净形状部件。
发明的公开
本发明提供一种铁磁粉末，包括大量的直径尺寸在约40-约600微米的铁磁颗粒。这些颗粒被绝缘涂层涂敷，包括约40wt％-约85wt％(优选约50wt％)的FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者其组合，约15wt％-约60wt％(优选约50wt％)的FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)28H2O、FeCrO4、FeMoO4、FeC2O4、FeWO4，或者其组合。涂敷材料应具有至少约1毫-欧姆-厘米的电绝缘值，这是由邻近的铁磁颗粒之间确定的。
本发明还涉及一种具有涂层的铁磁粉末，可使相邻的颗粒彼此之间具有结合力，从而通过压制涂敷的颗粒制成的部件具有至少约8Kpsi的压缩横向断裂强度(可高达18-20kpsi)，这是根据MPIF标准41测量的。因此，通过压制本发明的铁磁粉末制成的部件，与由来涂敷的粉末制成的部件相比，其生坯强度提高了。
在另一个实施例中，本发明的铁磁粉末具有由相邻涂敷的颗粒之间决定的电绝缘值，当处于大于约150℃的温度下时基本不发生退化。在又一实施例中，铁磁粉末具有的涂层基本没有有机材料。
在另一个实施例中，本发明涉及用于铁磁颗粒的氧化物-磷酸盐涂层。该材料包括约50wt％-约90wt％的FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者其组合，和约15wt％-约50wt％的FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、FePO4·8H2O或者其组合。涂层可使相邻颗粒彼此之间具有结合力，从而通过压制涂敷的颗粒制成的部件具有至少约8Kpsi的压缩横向断裂强度，这是根据MPIF标准41测量的。
本发明还涉及铁磁粉末的制造方法。根据本发明的方法包括提供大量铁磁颗粒，并且用水溶液对其处理。溶液包括约5-约50克/升的碱性磷酸二氢盐、碱性铬酸盐、碱性钨酸盐、碱性钼酸盐、碱性草酸盐或者其组合，约0.1-约20克/升的氧化剂，和约0-约0.5克/升湿润剂和/或表面活性剂。水溶液的温度为环境温度到约60℃。处理工序进行的时间约1分钟-约20分钟。
本发明还涉及有涂敷的铁磁颗粒制造软磁部件的方法以及由此制成的软磁部件。
附图的简要说明。
图1是根据本发明的铁磁粉末的示例性制造方法的工序的流程图。
图2是根据本发明制成的部件的直流特性曲线。
图3是根据本发明制成的部件的导磁率与磁感应强度的函数曲线(图3a)和与外加磁场的函数曲线(图3b)。
图4是根据本发明制成的部件的铁心损耗与磁感应强度的函数曲线。
图5是根据本发明制成的部件剖面的1000x放大率的光学显微照片。
图6是根据本发明的转子的分解图。
图7是根据本发明的定子的剖面图。
图8是根据本发明的电枢组件的分解图。
发明的详细说明
本发明涉及铁磁粉末、用于该粉末的新型涂敷材料、由此制成的软磁部件和永磁部件以及该粉末和部件的制造方法。这里使用的、包括在权利要求书中使用的“磁性部件”是指包含铁磁颗粒的三维部件，例如象在粉末冶金压制或其它适当的设备中，通过对铁磁颗粒施加压力进行压制得到的部件。这种适当的设备包括挤出压制和冷等静压，当并不限于这些。
铁磁粉末
在一个实施例中，本发明的铁磁粉末包括用转变涂层涂敷的铁磁颗粒。铁磁颗粒具有约40-约600微米范围的平均尺寸，优选范围是约100-约300微米。涂层最好具有约50-约5000的厚度。在粉末用于制造软磁材料和部件的情况，涂层最好具有约50-3000的厚度。
而且，在根据本发明的铁磁粉末用于制造软磁材料的情况，适当的铁磁颗粒是铁或者铁合金的颗粒，例如Fe-Si、Fe-Al、Fe-Si-Al、Fe-Ni、Fe-Co、Fe-Co-Ni、或者其组合。与纯铁相比，当用于磁路时一般铁合金具有较高的导磁率和较低的铁心损耗。但是，纯铁的功能令人满意，提供较高的磁感应强度(高B)，磁性是较软的，易于压制成高密度，并且通常成本较低。颗粒可以是任何适当的颗粒状材料，例如优选粉末、纤维、线和带有粉末的薄片，但并不限于这些。
因此，当本发明的铁磁粉末用于制造永磁体材料和部件时，适当的颗粒是如下颗粒，碳钢(0.9C，1Mn)、钨钢(0.7C，0.3Cr，6W)、3.5％Cr钢(0.9C，0.35Cr)15％Co钢(1.9C，7Cr，0.5Mo，15Co)、KS钢(0.9C，3Cr，4W，35Co)、MT钢(2.0C，8.0Al)、维卡钒钴铁磁性合金(52Co，14V)、MK钢(16Ni，10Al，12Co，6Cu)、Pt-Fe、铁粉末(100Fe)、FeCo(55Fe，45Co)、抗冲击工具钢(0.5C，1.40Mo，3.25Cr)或者它们的组合。在这些情况，上述涂层应具有约50-约1000的厚度。这种涂层还在压制过程中对粉末提供润滑作用。因此，可以有效地取消在压制之前向粉末物质添加有机润滑剂的要求。
应选择涂层中磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐或草酸盐成分与氧化物成分的比例(重量)，以便影响涂层的性能。例如，如果磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐或草酸盐成分的重量百分比相对较高，则会导致涂层与铁磁粉末之间的粘结较差。但是，涂层的绝缘值一般随着这种重量百分比的增加而提高。另一方面，涂层与铁磁粉末的粘结能力随着氧化物重量百分比的增加而提高。这种粘结的改善发生在涂层绝缘值的损失的同时。
因此，位于每个铁磁颗粒上的涂层应包括约40wt％-约85wt％、最好是约65wt％-约80wt％的FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者其组合中之一；约15wt％-约60wt％的、最好是约20wt％-约35wt％的FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O、FeCrO4、FeMoO4、FeC2O4、FeWO4，或者它们的组合，优选采用FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe(PO4)2·8H2O和其组合。当铁磁颗粒上的涂层采用氧化物/磷酸盐涂层时的那些发明实施例中，最好如下选择重量比，以使涂层组成接近于蓝铁矿(即Fe3O4+Fe3(PO4)2·8H2O)，从而包括“蓝铁矿类的材料”。在优选实施例中，涂层基本没有有机材料。
但是本发明并不限于构成为其上具有特定组成的转变涂层的铁磁颗粒。而如下所述的机械和电绝缘性能应是涂层组成的选择。
本发明的铁磁粉末颗粒的涂层应呈现多种特性。首先，涂层应尽可能地薄，符合涂层使相邻颗粒电绝缘的要求，以便在由此制造的部件中实现至少约1-约20毫-欧姆-厘米的绝缘值，对于较高的值、甚至更高，这种范围是优选的。每个铁磁颗粒上的涂层应具有至少约1毫-欧姆-厘米的电绝缘值，这是由相邻颗粒之间所决定的。
当涂层的电绝缘值处于上述范围时，涂层的厚度最好在约1000-约5000范围，约2000的厚度是特别优选的平均厚度值。
涂层应能使相邻颗粒通过足够的力粘结在一起，以便通过压制本发明的铁磁粉末制成的部件具有足够的横向断裂强度，从而一般压制后无需烧结，即可获得良好的机械性能。如上所使用的，“足够的横向断裂强度”应解释为是指在至少约8kpsi-约20kpsi范围的横向断裂强度，最好至少约15kpsi，这是按照美国材料试验学会MPIF标准41的协议确定的。
根据本发明的铁磁粉末上的涂层应呈现润滑特性，特别是在采用涂敷粉末制造软磁部件时的压制操作的初始阶段过程中。这种润滑特征最佳地是在压制过程中可使颗粒相互滑移或滑动，从而将颗粒点对点的熔接减至最少或者消除。结果制成更密实从而更结实的软磁部件。因此，这种润滑特性有助于部件从模具脱模，从而减少整个制造时间因而降低了制造成本。
当处于大于约150℃的温度下，根据本发明的铁磁粉末具有的电绝缘值应基本不退化。因此，涂层能够承受相当高的温度，即约150℃以上的温度而不退化。这样可使由本发明的铁磁粉末制成的磁性部件，用于塑料涂敷的颗粒制成的软磁部件因涂层的退化(一般在约150℃以上)和熔化(一般在约200-250℃以上)而不能使用的应用中。这种应用的例子包括汽车部件，例如定子、转子、致动器、电枢、螺线管和用于汽油机或柴油机的引擎室的马达，但并不限于这些。此外，这种高温承受性可使由本发明的铁磁粉末制成的磁性部件在相当高的温度下退火，即在250-450℃范围的温度，从而降低部件的应力，由此降低铁心损耗。
另外，本发明铁磁颗粒的涂层应能够承受相当低的温度，即在20-200°K的温度。这种特性可使这种部件用于冷的工作环境，即在-60℃-0℃的温度范围的环境，而不会使涂层退化或脆裂。这种环境的例子发现在寒冷气候和喷气式飞机。
本发明还涉及用于铁磁颗粒的涂层材料。根据本发明涂层材料应包括约50wt％-约85wt％、约65wt％-约80wt％更好的FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者其组合；约15wt％-约50wt％的、约20wt％-约35wt％更好的FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O、或者它们的组合。这种涂层主要组成是氧化物。在优选实施例中，涂层包括蓝铁矿类的材料。
根据本发明此实施例的涂层，应可使相邻颗粒相互具有结合力，从而通过压制其上设置有涂层的铁磁颗粒制成的部件具有至少约8kpsi的压缩横向断裂强度，最好大于约15kpsi，这是按照MPIF标准41测量的。而且，本发明的涂层应具有至少约200毫-欧姆-厘米的电绝缘值，这是由其上设置有所述涂层的相邻铁磁颗粒决定的。当处于大于约150℃的温度时，这种电绝缘值基本不应退化。针对本发明的目的，这基本应解释为是指在高达约300℃的温度下不超过约5％。在根据本发明的涂层的实施例中，基本上没有有机材料。
铁磁粉末的制造方法
在另一个实施例中，本发明涉及具有上述特性的铁磁粉末的制造方法。根据本发明的铁磁粉末的优选制造方法包括提供大量铁磁颗粒；用水溶液处理颗粒。颗粒最好具有约40-约300微米的直径。当用于制造用做软磁材料和部件的粉末时，适宜本发明采用的铁磁颗粒的例子，包括Fe、Fe-Si、Fe-Al、Fe-Si-Al、Fe-Ni、Fe-Co、Fe-Co-Ni的颗粒、或者其组合，但并不限于这些。当用于制造用做永磁材料和部件的粉末时，适宜本发明采用的铁磁颗粒的例子，包括抗冲击工具钢(0.5C，1.40Mo，3.25Cr)、碳钢(0.9C，1Mn)、钨钢(0.7C，0.3Cr，6W)、3.5％Cr钢(0.9C，0.35Cr)、15％Co钢(1.9C，7Cr，0.5Mo，15Co)、KS钢(0.9C，3Cr，4W，35Co)、MT钢(2.0C，8.0Al)、维卡钒钴铁磁性合金(52Co，14V)、MK钢(16Ni，10Al，12Co，6Cu)、Pt-Fe、铁粉末(100Fe)、FeCo(55Fe，45Co)的颗粒、或者它们的组合。
用于处理铁磁颗粒的优选水溶液包括约1-约50克/升的碱性磷酸二氢盐、碱性铬酸盐、碱性钨酸盐、碱性钼酸盐、碱性草酸盐或者其组合，最好是约10-约20克/升。本发明方法适宜采用的碱性磷酸二氢盐的例子包括KH2PO4、NaH2PO4、NH4H2PO4以及它们的组合。
用于处理根据本发明的铁磁颗粒的水溶液最好包括约0.1-约50克/升的有机或无机氧化剂。本发明适宜使用的无机氧化剂的例子包括，约0.3-约50克/升、最好是约0.5-约5克/升的KNO3或NaNO3，约0.1-约50克/升、最好是约5-10克/升NaClO3或NaBrO3，约0.1-约50克/升、最好是约0.1-约0.3克/升的KNO2或NaNO2，约0.01-约0.1克/升、最好是约0.03-约0.06克/升的H2O2，但并不限于这些。此外，约0.1-约2克/升的羟胺或羟胺硫酸酯，约0.1-约2克/升的肼及其组合适宜用做本发明工艺的促进剂。
本发明方法适宜使用的有机氧化剂，包括但不限于：间-硝基苯钠、硝基苯酚、二硝基苯磺酸酯、对-硝基苯甲酸、硝基苯酚硝基胍、次氮基乙酸(nitrilloacetic acid)及其组合。有机氧化剂的用量应是约0.3-约10克/升，约0.5-约2.5克/升更好。另外(或者此外)，可以使用用量是溶液的约0.1-约5克/升的磷酸。
在特定实施例中，水溶液还包括约0-约0.5克/升的湿润剂、表面活性剂或者两者，最好是约0.1-约1克/升。本发明优选使用的表面活性剂包括十二烷基苄基磺酸钠、月桂基硫酸酯、氧基化的聚醚、乙氧基化的聚醚及它们的组合，但并不限于这些。
水溶液的温度应在环境温度-约60℃，最好在约25℃-约50℃。进行处理工序的时间周期应为约1分钟-约20分钟，最好是约2-10分钟。上述温度和时周期仅是举例性的。时间周期应尽可能地长，以使水溶液的pH值达到平衡。pH值的这种变化应是整体提高约20％。溶液的pH起始值取决于水溶液的具体化学组成。但是，在本发明所用的优选溶液中，起始pH值是约5-6。对于本发明目的的水溶液的示例性pH值变化涉及从约5.5的起始pH值到约6.1-6.5的终点pH值的提高。较高或较低的温度和pH值、以及较长或较短的处理铁磁颗粒的时间周期当然也属于本发明的范围。
根据本发明的方法还包括漂洗颗粒去除水溶液的工序，干燥颗粒的工序。该工艺可选择地包括铬酸盐、钼酸盐或硝酸盐漂洗，抑制涂敷的粉末的后续氧化。
上述方法可以概括于图1，其中方法的第一工序如方框100所示，提供大量平均尺寸在40-600微米的铁磁颗粒，优选范围是60-300微米。正如本领域的技术人员所知，该方法第一工序提供的铁磁颗粒的比重或比容，当然将根据铁磁粉末是否采用批次或连续工艺制造而变化，并且将根据用于实施工艺的设备的设计而变化。在以下提供的铁磁颗粒的制造方法例子中，提供了举例性数量的铁磁颗粒。
可选择地，如方框102所示，在热碱性溶液中清洗颗粒，去除所有的有机或表面沾染。最好通过在溶液中浸渍颗粒来进行这种清洗工序，虽然也可以采用在适当的条件下使颗粒与清洗溶液接触适当时间的喷射和任何其它技术以去除不良沾染物。适当清洗溶液的例子包括含约30克/升的NaOH、约30克/升的Na2CO3、约30克/升的Na3PO4、和约5克/升的Na2SiO3的水溶液。可选择的清洗溶液最好保持在约90-95℃的温度，颗粒最好在溶液中浸渍约15-30分钟。如果采用喷射或其它技术使颗粒与清洗溶液接触，则本领域的技术人员可以确定使颗粒与清洗溶液接触的适当持续时间。但是，一般在1-10分钟就足以了。这种清洗工序可以还包括倾析清洗溶液并且在温度约为50-60℃的水中漂洗如此清洗的颗粒。此漂洗工序最好在每次漂洗循环中使用清水进行几次漂洗，例如三次。之后，对颗粒进行一次或多次冷水漂洗，在每次漂洗后倾析漂洗水，用新鲜水置换。
作为该方法的下一工序，可以进行可选择的酸浸渍(未示出)。在漂洗(三次)之后，在环境温度(即约20-25℃)下进行这种可选择的工序，其中颗粒放入浓度约为0.1wt％-0.5wt％的稀释酸中，时间约为3分钟。采用这种腐蚀工序从表面去除沾染，特别是硫化合物。在方框104所示的后续工序中，颗粒放入溶液，溶液与颗粒反应，从而产生转变涂层。在选择在铁磁颗粒上产生转变涂层的溶液和工艺参数时，上述涂层的重量比和电和机械性能是关键因素。
再次参见图1的方框104所示的工序，适于实现氧化物/磷酸盐涂层的溶液包括磷酸二氢氨、硝酸钠、磷酸或一种或多种氧化剂。选择这些溶液成分的比例和涂敷工艺所用工艺参数，以使随后与铁磁颗粒的反应产生具有上述性能的转变涂层。
在图1的方框104上的工序中，最好把颗粒浸渍在溶液中来把铁磁颗粒与溶液接触。另外，可以在颗粒上喷射溶液或者采用其它公知技术使溶液与颗粒接触。
接着，在方框106所示工序中，可使溶液与颗粒反应，从而形成转变涂层。此反应工序的具体时间可随溶液的确切化学组成、溶液的pH值和温度、所用颗粒的尺寸而变化。但是，约1-约20分钟的反应时间一般就足够了，最好是约2-约10分钟。采用公知的机械方式在反应过程中搅拌混合颗粒，保证尽可能多的颗粒与溶液反应。反应终止点应确定为溶液的pH值停止变化的点(即达到平衡)。继续参见图1，作为本发明铁磁粉末的制造工艺的下一工序，如方框108所示，倾析出转变涂层溶液。
然后对颗粒进行几次漂洗，去除倾析工序之后残留的任何溶液。如方框110所示，第一漂洗工序包括把颗粒放入温度约为50-60℃的热水持续约4-6分钟。最好在热水中浸渍颗粒，但是也可以采用喷射或其它公知技术施加热水。在漂洗工序过程中应机械搅拌颗粒保证漂洗作用。然后倾析热水。这种第一漂洗工序最好反复进行一次和两次。
如方框112所示，第二漂洗工序与第一漂洗工序相同，只是使用温度约为10-20℃的冷水。这样，优选把颗粒浸入冷水，但是后者也可以采用喷射或其它公知技术进行。漂洗处理应持续约4-6分钟，在处理过程中优选施加机械搅拌。最好反复一次或两次冷水漂洗。也可以采用漂洗助剂例如乙醇降低水的表面张力。然后，如方框116所示，干燥铁磁粉末。用于实验室规模批次的干燥优选方法，包括把粉末放入大瓷漏斗，施加约5-10分钟的真空。但是也可以采用任何公知的粉末材料的干燥方法。
作为干燥之前可选择的工序(方框114)，可以密封粉末防止生锈(氧化)。可以采用任何公知的密封粉末工艺例如铬酸盐化等进行这种密封工序。
实施例1
把平均颗粒尺寸约为80微米的一百(100)克实质纯铁(99.87％)颗粒(Quebec Metal Powders，Atomet 590)浸入如下水溶液进行清洗，水溶液含约30克/升的NaOH、约30克/升的Na2CO3、约30克/升的Na3PO4、和约5克/升的Na2SiO3，温度保持在约90-95℃，时间约为20分钟。把清洗后的颗粒放入烧杯，向烧杯添加含5g/l的NH4H2PO4、0.3g/l的NaNO3、5g/l的NaNO3的溶液，以使颗粒完全浸入溶液。溶液的pH值约为5.5并且保持在约40℃的温度。然后用玻璃棒连续搅拌颗粒，保证尽可能多的颗粒与溶液接触。这种浸入和搅拌约2分钟之后倾析溶液。
之后，立即向烧杯添加温度约为55℃的热水，以使颗粒完全浸渍。颗粒在水中保持浸渍约5分钟，并且搅拌增强漂洗作用。倾析热水并且反复进行两次这种热水漂洗。之后，向烧杯添加温度约为10℃-20℃的冷水以使颗粒浸入。随着搅拌浸渍约5分钟之后，倾析冷水。然后反复一次这种冷水漂洗。
然后通过在去离子水中包含200ppm的CrO3和200ppm的H3PO4的溶液中浸渍约1分钟，用铬酸盐密封颗粒。该溶液具有约为4的pH值，保持在室温。然后倾析铬酸盐溶液，按上述方式干燥颗粒。
根据实施例1所述工艺制造的氧化物/磷酸盐涂敷的铁磁粉末如下做分析。首先，采用能量分散X射线光谱仪(EDAX)分析实施例1的5个粉末样品上的涂层，确定涂层的组成。结果如以下表1所示。
表1
样品                            元素重量百分比 原子            百分比
O P Fe 总量 O P Fe
1 7.37 1.21 96.15 104.73 20.74 1.76 77.51
2 16.26 4.00 84.46 104.79 38.34 4.85 56.80
3 11.95 2.86 92.08 106.88 30.02 3.71 66.28
4 18.56 4.30 81.48 104.34 42.06 5.03 52.91
5 16.26 4.08 81.87 102.21 38.87 5.04 56.09
然后在60吨/英寸2下把粉末压制成为环形(torrous)，采用交流磁滞回线测量仪测量，在40奥斯特的外加磁场下确定具有约12.3kG的与涂层厚度相关的最大磁感应强度。
为了测量相邻颗粒之间的粘结强度，采用实施例1的铁磁粉末根据MPIF标准41制造棒状软磁部件。也根据MPIF标准确定棒的横向断裂强度，没有任何后续工艺例如退火或烧结。确定部件具有18000磅/平方英寸的横向断裂强度。
为了确定氧化物/磷酸盐涂层耐受150℃以上和-50℃以下温度范围的退化的能力，根据MPIF标准41采用实施例1的铁磁粉末制备另外的软磁部件。然后在高达400℃的温度对这些部件的某一些进行退火，其余处于达-70℃的温度。随后根据MPIF标准41分析部件，证明横向断裂强度没有降低。此外，其它分析表明退火之后部件的导磁率、饱和磁感应强度和铁心损耗得以改善。而且在300℃进行测试，没有测量到横向断裂强度的退化。
软磁部件的制造方法
本发明还涉及软磁部件的制造方法。作为本方法的第一工序，提供本发明的铁磁粉末的来源。可以使用如上所述的铁磁粉末制造方法或使用其它方法获得这种粉末，仅要求铁磁粉末具有上述性能。采用可以使相邻颗粒通过力相互结合的涂层，涂敷大量的铁磁颗粒，以使所得部件具有至少8kpsi的压缩横向断裂强度，根据MPIS标准41测量。涂层最好是绝缘的，其电绝缘值在150℃以上不退化。
部件中的每个颗粒最好用如下材料涂敷，该材料包括约40wt％-约85wt％的FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者其组合；和约15wt％-约60wt％的的FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O、FeCrO4、FeMoO4、FeC2O4、FeWO4，或者它们的组合。涂敷材料最好包括氧化物和磷酸盐转变涂层。在这种优选涂层中，氧化物和磷酸盐最好具有约2份氧化物-4份氧化物与约1份磷酸盐的重量比例。涂层是蓝铁矿类材料更好。在某些实施例中，涂层基本没有有机材料。
软磁部件的制造方法中的涂敷工序包括用水溶液处理颗粒，该水溶液包括约5-50克/升的碱性磷酸二氢盐、碱性铬酸盐、碱性钨酸盐、碱性钼酸盐、碱性草酸盐或者其组合。该溶液还包括约0.1-约20克/升的氧化剂，和约0-约0.5克/升湿润剂和/或表面活性剂。水溶液的温度保持在约30℃-约60℃，处理工序进行的时间约1分钟-约20分钟。
采用单轴压制把涂敷的颗粒压制成为部件。这种工序最好包括把铁磁粉末压制到接近于“完全密度”均密度，这种密度是涂敷的颗粒使得部件至少没有互连的孔隙并且最好没有孔隙。因此，作为这种部件的压制密度约为7.4-7.6g/cm3。
这种压制工序最好采用粉末模压进行，可以是传统的或者非传统的。但是，也可以采用其它技术满意地压制涂敷的颗粒。这些技术包括高速喷射(类似于热喷涂)、压延粘结、热等静压(hipping)、冷等静压(cipping)、锻造、粉末挤压、精压或压延铁磁粉末，但并不限于这些。在采用传统的模具和单轴粉末压制对铁磁粉末进行压制时，获得期望的密度的优选压力约为25吨/平方英寸-约60吨/平方英寸。压制工序最好在室温进行。
根据本发明制造的软磁部件的重要优点在于，为了在部件中获得期望的密度和机械强度，压制成型之后一般不需要对部件进行高温烧结。因此，本发明还涉及压制的生坯强度提高的部件的制造方法。
因此，从模具中取出部件，在从压制设备或其它设备中取出软磁部件之后，可以根据需要对部件低温退火降低内应力(残余应变)。这种可选择的退火工序也可用于提高所得部件的磁性能。发生这种情况是因为在模具中压制粉末而产生的大应力通常使部件的矫顽力Hc增加。这种矫顽力Hc的增加从而导致部件的铁心损耗增加，其增加程度根据预计的工作温度和使用的工作频率可能是可以接受的或者不能接受的。一般是把部件放入非氧化气氛的炉中缓慢加热来进行低温退火。另外，可以通过任何其它的公知方法降低残余应变。
实施例2
压制
在举例性的本发明软磁部件的制造方法中，九(9)克根据如上所述实施例1的工艺制成的本发明的铁磁粉末，装入直径为1”、内径为0.8”的环形模具中，该模具安装在50吨单轴水压机(Dake 50H)，在60吨/平方英寸的压力下压制。从模具中取出所得的压制环，然后在非氧化气氛下的250℃-300℃的温度中进行30分钟的低温退火，升温速度小于3℃/秒。
磁性分析
采用24线规的绝缘铜变压器线在环上卷绕两个线圈。每个线圈具有50匝导线。穿过环的中心紧密地卷绕。通过第一线圈施加8安培的电流。第二线圈与16位A/D变换器连接，然后与记录数据的计算机连接。通过其频率响应不依赖于频率的稳流器在最高达约18KHz的频率施加电流。通过由函数发生器稳流器提供的电压波形确定电流波形。这种装置和相关的软件作为磁滞回线测量仪是公知的。施加的波形是在约1Hz-约600Hz变化的频率下的正弦波。这种分析的结果如下：
饱和磁感应强度：
直流特性如图2所示，其中外加磁场在0-43Oe变化，磁感应强度由磁滞回线仪记录。
导磁率：
作为磁感应强度函数的导磁率如图3a所示，作为外加磁场函数的瞬时导磁率(dB/dH)如图3b所示。注意在200Hz测量的样品，最大值发生在Hc。
铁心损耗(瓦/磅)：
图4展示了作为磁感应强度函数的部件铁心损耗。通过对Bv.H曲线积分测量铁心损耗，展示在60、120、300和900Hz的频率。
机械性能：
把18克实施例1的粉末放入矩形模具，在60kpsi下压制粉末，制成棒状第二样品。然后根据MPIF测试协议测试该样品。这种分析的结果如表2所示：
表2
标称横向断裂强度(MPIF标准41)    18kpsi
拉伸应力(ASTM E8)               60kpsi
洛氏硬度B级(ASTM A370)          RB 75
维氏显微硬度(ASTM E384 50克)    260Kgf/mm2
软磁部件
本发明还涉及包括三维结构的软磁部件。该结构由压实的铁磁颗粒构成，该颗粒具有的涂层材料的电绝缘值在150℃以上的温度不会退化。根据本发明磁性部件最好具有至少约为8kpsi的横向断裂强度，约12kpsi-约20kpsi更好，这是根据MPIF标准41确定的。根据本发明软磁部件最好具有至少约为1毫-欧姆-cm的电绝缘值，这是在压实的涂敷铁磁颗粒相互之间确定的。
根据本发明的软磁部件包括涂敷有转变涂层材料的压实铁磁颗粒的三维结构。该材料最好包括约2-4重量份的氧化物到一份的铬酸盐、钼酸盐、草酸盐、磷酸盐、钨酸盐或者它们的组合。涂层基本没有有机材料。
本发明还包括用于交流发电机的定子。应该知道本发明并不限于构成具有定子形状的软磁部件。而是本发明将构成包括其它具有其各自三维形状的铁磁部件。因此，本发明的磁性部件包括所有磁性电动机和发电机的部件、电枢、转子、螺线管、线性致动器、齿轮、点火铁心、变压器(反馈、水平回扫、功率调节、铁磁共振)、点火线圈、变换器、反相器等。
根据本发明的定子包括压制成为定子铁心形状的大量铁磁颗粒。定子铁心的优选形状可见图7，其中环形磁轭2具有沿内圆周隔开的多个整体的突起3，向内辐射延伸并且限定了槽5。每个铁磁颗粒具有的涂层材料的电绝缘值在150℃以上的温度不会退化。根据MPIF标准41确定的铁心具有的压缩横向断裂强度至少是8kpsi。在根据本发明的定子中，电绝缘值最好至少约为1毫-欧姆-厘米，这是由相邻的被压实的涂敷铁磁颗粒之间确定的。
实施例3
采用安装在220吨水压机(Cincinnati 220)的粉末模具制造根据本发明的用于交流发电机的举例性定子。模具具有的腔构型对应于定子形状。更具体地讲，模具具有环形腔，其中具有多个与腔连通的槽，并且从腔向内辐射延伸。如上所述，根据实施例1的工艺制成的本发明铁磁粉末装入模具，在30吨/平方英寸的压力下压制。从模具中取出所得的压制定子。然后对定子进行低温退火(250-300℃，在惰性气体中，＜3℃/秒，30分钟)。
磁性分析：
在定子的每个向内辐射延伸的“指状物”或者磁极上，采用24线规的绝缘变压器铜线卷绕导线线圈。每个线圈具有25匝导线，围绕每个指状物紧密卷绕。通过第一线圈和磁极端部的霍尔探针施加0.25安培的电流(300Hz)，磁场值记录为30G。
横向断裂强度分析：
如上所述地制造第二定子，机械地锯出矩形截面并且取出。测试此样品的横向断裂强度(MPIF标准41)。此分析结果表明定子具有18kpsi的横向断裂强度。
对矩形剖面进行金相抛光，并且进行光学显微照相，如图5所示，其中展示了粉末尺寸分布。在剖面中没有出现孔隙，显示连续涂层围绕每个颗粒。涂层厚度看来小于1微米。
根据本发明的转子如图6所示，其中大量的本发明的铁磁颗粒被压制成为环形的圆筒2，限定出圆筒形通孔4，用于旋转转子的细长圆柱形轴穿过这个通孔。中空圆柱形套8包围细长的环形圆筒2，一般由压制的永磁颗粒构成，可以是纯铁或者涂敷颗粒。
本发明还包括用于交流发电机的电枢组件，由压制成为电枢铁心形状和用于旋转其上的电枢的轴的大量铁磁颗粒构成。该形状包括细长的环形圆柱2，限定出轴6穿过其中的细长圆柱通孔4。环形圆柱2具有多个沿其外表面9在长度方向延伸的隔开一定间隔的沟槽8。
当然上述部件的形状仅是举例性的，其构成应包括由本发明的压实颗粒制成的任何磁性部件的所有形状。
在不脱离本发明的精神和范围的条件下，上述铁磁粉末、涂层、软磁(和硬磁)部件、及其制造方法可以做出一定的变化，因此上述说明包含的或者附图展示的所有内容应解释为示例性的，没有限制含义。

Claims (85)

1.一种铁磁粉末，包括：
a.大量铁磁颗粒，其直径尺寸约为40-600微米；
b.位于每个所述颗粒上的涂层，所述涂层包括约为40wt％-85wt％的选自FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者它们的组合之中的一种；和约为15wt％-60wt％的选自FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O、FeCrO4、FeMoO4、FeC2O4、FeWO4，或者它们的组合之中的一种，其中所述涂层具有确定在1毫-欧姆-厘米之间的电绝缘值。
2.根据权利要求1的铁磁粉末，其中，涂层具有约为50-5000的厚度。
3.根据权利要求1的铁磁粉末，其中，所述涂层包括约为65wt％-80wt％的选自FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者它们的组合之中的一种；和约为20wt％-35wt％的选自FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O、FeCrO4、FeMoO4、FeC2O4、FeWO4，或者它们的组合之中的一种。
4.根据权利要求1的铁磁粉末，其中，该粉末用于软磁材料，所述铁磁颗粒选自Fe、Fe-Si、Fe-Al、Fe-Si-Al、Fe-Ni、Fe-Co、Fe-Co-Ni、或者它们的组合的颗粒之中；所述涂层具有约为50-3000的厚度。
5.根据权利要求4的铁磁粉末，其中，所述涂层包括约为65wt％-80wt％的选自FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者它们的组合之中的一种；约为20wt％-35wt％的选自FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O或者它们的组合之中的一种。
6.根据权利要求5的铁磁粉末，其中，所述涂层包括蓝铁矿类材料。
7.根据权利要求1的铁磁粉末，其中，所述铁磁颗粒具有约为40-600微米的直径。
8.根据权利要求6的铁磁粉末，其中，所述涂层基本没有有机材料。
9.根据权利要求1的铁磁粉末，其中，所述粉末处于大于约150℃的温度下所述电绝缘值基本不发生退化。
10.用于制造磁性材料的铁磁粉末，所述粉末包括：
a.大量铁磁颗粒，其直径尺寸约为40-600微米；
b.位于每个所述颗粒上的涂层，所述涂层包括约为40wt％-85wt％的选自FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者它们的组合之中的一种；约为15wt％-60wt％的选自FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O、FeCrO4、FeMoO4、FeC2O4、FeWO4，或者它们的组合之中的一种，其中所述涂层可使相邻颗粒通过力相互结合，从而通过对其上具有所述涂层的所述铁磁颗粒进行压制而制成的部件，具有至少约8kpsi的横向断裂强度，这是根据MPIF标准41测量的。
11.根据权利要求10的铁磁粉末，其中，所述部件具有至少约15kpsi的横向断裂强度，这是根据MPIF标准41测量的。
12.根据权利要求10的铁磁粉末，其中，所述铁磁颗粒是选自抗冲击工具钢(0.5C，1.40Mo，3.25Cr)、碳钢(0.9C，1Mn)、钨钢(0.7C，0.3Cr，6W)、3.5％Cr钢(0.9C，0.35Cr)、15％Co钢(1.9C，7Cr，0.5Mo，15Co)、KS钢(0.9C，3Cr，4W，35Co)、MT钢(2.0C，8.0Al)、维卡钒钴铁磁性合金(52Co，14V)、MK钢(16Ni，10Al，12Co，6Cu)、Pt-Fe、铁粉末(100Fe)、FeCo(55Fe，45Co)、或者它们的组合之中，所述涂层具有约为50-1000的厚度。
13.根据权利要求10的铁磁粉末，其中，所述铁磁颗粒是用于软磁材料，并且选自Fe、Fe-Si、Fe-Al、Fe-Si-Al、Fe-Ni、Fe-Co、Fe-Co-Ni、或者它们的组合之中。
14.根据权利要求10的铁磁粉末，其中，所述涂层包括约为65wt％-80wt％的选自FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者它们的组合之中的一种；约为20wt％-35wt％的选自FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O或者它们的组合之中的一种。
15.根据权利要求14的铁磁粉末，其中，所述涂层包括蓝铁矿类材料。
16.一种铁磁粉末，包括：
a.大量铁磁颗粒，其直径尺寸约为40-600微米；
b.位于每个所述颗粒上的涂层，可使相邻的颗粒彼此之间具有结合力，从而通过压制其上涂敷所述涂层的颗粒制成的部件具有至少约8Kpsi的横向断裂强度，这是根据MPIF标准41测量的，其中所述涂层具有在相邻的所述铁磁颗粒之间确定的电绝缘值，处于大于约150℃的温度下所述电绝缘值基本不发生退化。
17.根据权利要求16的铁磁粉末，其中，在相邻的所述铁磁颗粒之间确定的所述电绝缘值至少约是1毫-欧姆-厘米。
18.根据权利要求17的铁磁粉末，其中，当处于大于约200-300℃的温度下所述电绝缘值基本不发生退化。
19.根据权利要求17的铁磁粉末，其中，所述涂层包括约为65wt％-80wt％的选自FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者它们的组合之中的一种；约为20wt％-35wt％的选自FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O或者它们的组合之中的一种。
20.一种铁磁粉末，包括：
a.大量铁磁颗粒；和
b.位于每个所述颗粒上的涂层，所述涂层包括约为50wt％-85wt％的选自FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者它们的组合之中的一种；约为15wt％-50wt％的选自FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O、FeCrO4、FeMoO4、FeC2O4、FeWO4，或者它们的组合之中的一种，其中所述涂层基本没有有机材料。
21.根据权利要求20的铁磁粉末，其中，所述涂层包括约为65wt％-80wt％的选自FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者它们的组合之中的一种；约为20wt％-35wt％的选自FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O、FeCrO4、FeMoO4、FeC2O4、FeWO4，或者它们的组合之中的一种。
22.根据权利要求20的铁磁粉末，其中，所述涂层具有约为50-5000的厚度。
23.根据权利要求21的铁磁粉末，其中，所述涂层包括蓝铁矿类材料。
24.用于铁磁颗粒的涂层材料，所述涂层材料包括：
a.约为50wt％-85wt％的选自FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者它们的组合之中的一种；
b.约为15wt％-50wt％的选自FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O、或者它们的组合之中的一种；
c.其中所述涂层可使相邻的颗粒彼此之间具有结合力，从而通过压制其上具有所述涂层的铁磁颗粒制成的部件具有至少约8Kpsi的压缩横向断裂强度，这是根据MPIF标准41测量的。
25.根据权利要求24的涂层，其中，所述涂层赋予通过压制其上具有所述涂层的铁磁颗粒制成的部件以至少约1毫-欧姆-厘米的电绝缘值，这是在其上具有所述涂层的相邻铁磁颗粒之间确定的。
26.根据权利要求25的涂层，其中，当处于大于约150℃的温度下所述电绝缘值基本不发生退化。
27.根据权利要求24的涂层，其中，所述涂层基本没有有机材料。
28.根据权利要求24的涂层，其中，所述涂层包括约为65wt％-80wt％的选自FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者它们的组合之中的一种。
29.根据权利要求24的涂层，其中，所述涂层包括约为20wt％-35wt％的选自FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O、或者它们的组合之中的一种。
30.根据权利要求24的涂层，其中所述涂层包括蓝铁矿类材料。
31.根据权利要求24的涂层，其中，所述横向断裂强度大于约15kpsi，这是根据MPIF标准41测量的。
32.一种铁磁粉末的制造方法，包括以下工序：
a.提供大量铁磁颗粒；
b.用pH值约为5.5的水溶液处理所述颗粒，所述水溶液包括约5-约50克/升的选自碱性磷酸二氢盐、碱性铬酸盐、碱性钨酸盐、碱性钼酸盐、碱性草酸盐或者其组合中的成分；约0.1-约50克/升的氧化剂；和约0-约0.5克/升的选自湿润剂、表面活性剂或者其组合之中的一种；所述水溶液的温度为约15℃-约60℃，所述处理工序进行的时间周期是约1分钟-约20分钟。
33.根据权利要求32的方法，其中，所述时间周期足够地长，以使水溶液的pH值达到平衡。
34.根据权利要求33的方法，其中，所述时间周期是约3-10分钟。
35.根据权利要求32的方法，其中，所述颗粒具有约为40-600微米的直径。
36.根据权利要求32的方法，其中，所述颗粒是软磁颗粒，选自Fe、Fe-Si、Fe-Al、Fe-Si-Al、Fe-Ni、Fe-Co、Fe-Co-Ni、或者它们的组合之中。
37.根据权利要求32的方法，其中，所述颗粒选自抗冲击工具钢(0.5C，1.40Mo，3.25Cr)、碳钢(0.9C，1Mn)、钨钢(0.7C，0.3Cr，6W)、3.5％Cr钢(0.9C，0.35Cr)、15％Co钢(1.9C，7Cr，0.5Mo，15Co)、KS钢(0.9C，3Cr，4W，35Co)、MT钢(2.0C，8.0Al)、维卡钒钴铁磁性合金(52Co，14V)、MK钢(16Ni，10Al，12Co，6Cu)、Pt-Fe、铁粉末(100Fe)、FeCo(55Fe，45Co)、或者它们的组合之中。
38.根据权利要求32的方法，其中，所述水溶液包括约1-约50克/升的碱性磷酸二氢盐，选自KH2PO4、NaH2PO4、NH4H2PO4以及它们的组合之中。
39.根据权利要求32的方法，其中，所述水溶液包括无机氧化剂，选自NaClO3、NaBrO3、KNO3、NaNO3、KNO2、NaNO2、H2O2、羟胺、羟胺硫酸酯、肼以及它们的组合。
40.根据权利要求32的方法，其中，所述水溶液包括有机氧化剂，选自间-硝基苯钠、硝基苯酚、二硝基苯磺酸酯、对-硝基苯甲酸、硝基苯酚硝基胍、次氮基乙酸及其组合。
41.根据权利要求39的方法，其中，所述水溶液包括约0.3-50克/升的KNO3或NaNO3。
42.根据权利要求41的方法，其中，所述水溶液包括约0.5-5克/升的KNO3或NaNO3。
43.根据权利要求39的方法，其中，所述水溶液包括约0.1-50克/升的KNO2或NaNO2。
44.根据权利要求39的方法，其中，所述水溶液包括约0.1-0.3克/升的KNO2或NaNO2。
45.根据权利要求39的方法，其中，所述水溶液包括约0.1-50克/升的NaClO3或NaBrO3。
46.根据权利要求45的方法，其中，所述水溶液包括约5-10克/升的NaClO3或NaBrO3。
47.根据权利要求39的方法，其中，所述水溶液包括约0.1-2克/升的羟胺或羟胺硫酸酯。
48.根据权利要求39的方法，其中，所述水溶液包括约0.1-约2克/升的肼。
49.根据权利要求39的方法，其中，所述水溶液包括约0.01-0.1克/升的H2O2。
50.根据权利要求40的方法，其中，所述水溶液包括约0.3-10克/升的有机氧化剂。
51.根据权利要求32的方法，其中，所述水溶液包括约0.1-1克升的选自十二烷基苄基磺酸钠、月桂基硫酸酯、氧基化的聚醚、乙氧基化的聚醚及它们的组合之中的表面活性剂。
52.根据权利要求32的方法，其中，所述水溶液的温度约为20℃-50℃。
53.根据权利要求32的方法，其中，所述处理工序进行的时间周期约为3-20分钟。
54.根据权利要求32的方法，其中，通过在所述溶液中浸渍所述颗粒实现所述处理工序。
55.根据权利要求32的方法，其中，通过用所述溶液喷射所述颗粒实现所述处理工序。
56.一种软磁部件的制造方法，包括以下工序：
a.提供大量铁磁颗粒；
b.用如下材料涂敷所述每个颗粒，所述材料包括约为40wt％-85wt％的选自FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者它们的组合之中的一种；约为15wt％-60wt％的选自FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O、FeCrO4、FeMoO4、FeC2O4、FeWO4，或者它们的组合之中的一种；
c.把所述颗粒成型为所述部件的形状。
57.根据权利要求56的方法，其中，所述涂层是蓝铁矿类材料。
58.根据权利要求56的方法，还包括以下工序：
d.退火所述部件。
59.根据权利要求58的方法，其中，至少所述退火工序部分在大于约150℃的温度进行。
60.根据权利要求59的方法，其中，至少所述退火工序部分在大于约200℃的温度进行。
61.根据权利要求58的方法，其中，所述涂敷工序包括用水溶液处理所述颗粒，所述水溶液包括约5-约50克/升的选自碱性磷酸二氢盐、碱性铬酸盐、碱性钨酸盐、碱性钼酸盐、碱性草酸盐或者其组合之中的一种；约0.1-约50克/升的氧化剂；和约0-约0.5克/升的选自湿润剂、表面活性剂或者其组合之中的一种；所述水溶液的温度为约30℃-约60℃，所述处理工序进行的时间周期是约1分钟-约20分钟。
62.一种软磁部件的制造方法，包括以下工序：
a.提供大量铁磁颗粒；
b.用转变涂层涂敷所述颗粒，所述涂层可使相邻的颗粒彼此之间具有结合力，从而由具有所述涂层的铁磁颗粒制成的所述部件具有至少8Kpsi的压缩横向断裂强度，这是根据MPIF标准41测量的，并且具有在150℃以上温度不发生退化的电绝缘值；
c.把所述颗粒制成为所述部件的形状。
63.一种软磁部件的制造方法，包括以下工序：
a.提供大量铁磁颗粒；
b.用包括氧化物和磷酸盐转变涂层的材料涂敷每个所述颗粒，所述氧化物和磷酸盐的重量比例是约2份氧化物-4份氧化物对约一份磷酸盐，其中所述涂层基本没有有机材料；
c.把所述颗粒制成为所述部件的形状。
64.根据权利要求63的方法，在150℃以上的温度退火所述部件。
65.一种包括三维结构的软磁部件，其组成是：
被压实的铁磁颗粒，每个铁磁颗粒上具有电绝缘值在150℃以上温度不发生退化的涂层材料，所述磁性部件具有根据MPIF标准41确定的至少约8kpsi的压缩横向断裂强度。
66.根据权利要求65的软磁部件，其中，所述电绝缘值至少是约1毫-欧姆-厘米，这是在其上具有所述涂层的所述压实的相邻铁磁颗粒之间确定的。
67.根据权利要求65的软磁部件，其中，所述横向断裂强度至少是约12kpsi。
68.根据权利要求66的软磁部件，其中，所述三维结构对应于选自转子铁心、定子铁心、电枢铁心、致动器、点火扼流圈铁心、电感器铁心和螺线管铁心之中的一种。
69.一种包括三维结构的软磁部件，其组成是：
被压实的铁磁颗粒，所述铁磁颗粒涂敷有转变涂层，所述涂层包括约2-4重量份的氧化物与一份的选自铬酸盐、钼酸盐、草酸盐、磷酸盐、钨酸盐或者其组合之中的一种，其中所述涂层基本没有有机材料，所述部件具有大于约7.4g/cc的密度。
70.根据权利要求69的部件，其中所述涂层包括约2-4份的氧化物和约一份的磷酸盐。
71.一种用于交流发电机的定子，包括压制成为定子铁心形状的大量铁磁颗粒，所述形状包括环形磁轭和多个在内圆周面上整体间隔配置的突起，向内辐射延伸并且限定了槽，每个所述的铁磁颗粒其上涂敷的材料具有的电绝缘值在150℃以上的温度不发生退化，所述铁心具有至少约8kpsi的压缩横向断裂强度，这是根据MPIF标准41确定的。
72.根据权利要求71的定子，其中，所述电绝缘值至少是约1毫-欧姆-厘米，这是在其上具有所述涂层的所述压实的相邻铁磁颗粒之间确定的。
73.根据权利要求72的定子，其中，所述电绝缘值至少是约2.5毫-欧姆-厘米，这是在其上具有所述涂层的所述压实的相邻铁磁颗粒之间确定的。
74.根据权利要求72的定子，其中，所述材料包括约为50wt％-85wt％的选自FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者它们的组合之中的一种；约为15wt％-50wt％的选自FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O或者它们的组合之中的一种。
75.根据权利要求74的定子，其中，所述材料包括蓝铁矿类材料。
76.一种用于交流发电机的转子，包括：
压制成为细长环形的圆筒的大量铁磁颗粒，所述圆筒限定出圆筒形通孔，用于旋转所述转子的细长圆柱形轴穿过所述通孔，每个所述铁磁颗粒其上涂敷的材料具有的电绝缘值在150℃以上的温度不发生退化，所述转子具有至少约8kpsi的压缩横向断裂强度，这是根据MPIF标准41确定的。
77.根据权利要求76的转子，其中，所述电绝缘值至少是约1毫-欧姆-厘米，这是在其上具有所述涂层的所述压实的相邻铁磁颗粒之间确定的。
78.根据权利要求77的转子，其中，所述电绝缘值至少是约2.5毫-欧姆-厘米，这是在其上具有所述涂层的所述压实的相邻铁磁颗粒之间确定的。
79.根据权利要求76的转子，其中，所述材料包括约为50wt％-85wt％的选自FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者它们的组合之中的一种；约为15wt％-50wt％的选自FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O或者它们的组合之中的一种。
80.根据权利要求79的转子，其中，所述材料包括蓝铁矿类材料。
81.一种用于交流发电机的电枢组件，包括压制成为电枢铁心形状和用于旋转所述电枢铁心的轴的大量铁磁颗粒，所述形状包括细长的环形圆柱，限定该轴穿过其中的细长圆柱通孔，所述环形圆柱具有多个沿其外表面在长度方向延伸的隔开一定间隔的沟槽，每个所述铁磁颗粒其上涂敷的材料具有的电绝缘值在150℃以上的温度不发生退化，所述转子具有至少约8kpsi的压缩横向断裂强度，这是根据MPIF标准41确定的。
82.根据权利要求81的电枢，其中，所述电绝缘值至少是约1毫-欧姆-厘米，这是在其上具有所述涂层的所述压实的相邻铁磁颗粒之间确定的。
83.根据权利要求82的电枢，其中，所述电绝缘值至少是约2.5毫-欧姆-厘米，这是在其上具有所述涂层的所述压实的相邻铁磁颗粒之间确定的。
84.根据权利要求81的电枢，其中，所述材料包括约为50wt％-85wt％的选自FeO、Fe3O4、Fe2O3、(Fe2O3·H2O)或者它们的组合之中的一种；约为15wt％-50wt％的选自FePO4、Fe3(PO4)2、FeHPO4、FePO4·2H2O、Fe3(PO4)2·8H2O或者它们的组合之中的一种。
85.根据权利要求84的电枢，其中，所述材料包括蓝铁矿类材料。
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