JP5682741B2 - 軟磁性粒子粉末及びその製造法、該軟磁性粒子粉末を含む圧粉磁心 - Google Patents

Description

本発明は、耐食性及び耐熱性に優れた絶縁層を有する軟磁性粒子粉末、該軟磁性粒子粉末の製造法、並びに該軟磁性粒子粉末を含有する、耐食性に優れた高温で焼成した場合においても比抵抗値が低下しにくい圧粉磁心を提供する。

近年、家電及び電子機器の省エネルギー化及び小型化に伴い、これらに使用される磁心材料に対しても、小型で高出力、且つ電力変換効率の高効率化の要求が強まっている。機器サイズの小型化、高出力化及び電力変換効率の高効率化には動作周波数の高周波化が有効であることが知られており、高周波領域においても高い磁束密度及び低鉄損を有する磁心材料が強く求められている。

一般に、磁心材料の鉄損の主要因としては、ヒステリシス損と渦電流損が知られている。渦電流損が作動周波数の２乗に比例するのに対して、ヒステリシス損は作動周波数の１乗に比例するため、従来のように作動周波数が数百Ｈｚ以下の帯域ではヒステリシス損が支配的であり、この周波数帯域においては、ヒステリシス損が小さいケイ素鋼板を用いた積層型磁心等が使用されている。しかしながら、積層型磁心は動作周波数が高くなるに従って、磁心内部で発生する渦電流損失が増大するという欠点を有している。

そのため、近年の小型で高出力の要求に対しては、積層型磁心に比べて高周波領域での鉄損が低いと共に成形性に優れた、粉末状の軟磁性粉末をフェノール樹脂やエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂で被覆し圧縮成形した圧粉磁心が、積層型磁心の代替品として広く用いられている。

一般的に、軟磁性粉末としては、鉄、鉄−ケイ素合金、センダスト合金、パーマロイ合金及び鉄系非晶質合金等に代表される、飽和磁束密度の高いＦｅ基合金の粉末が用いられているが、成分組成的に酸化しやすく耐食性に問題があった。

また、上記軟磁性粉末を用いた圧粉磁心を搭載する製品の使用環境も厳しくなっており、圧粉磁心としての耐食性も重要となってきている。

一方、圧粉磁心に対して、更なる小型化及び高性能化、即ち、高磁束密度化が望まれており、このような高磁束密度化のために、軟磁性粉末の充填密度を増大させることが行われている。

しかしながら、軟磁性粉末を高充填するために高圧で圧縮成形を行うため、軟磁性粉末には歪みが残り、ヒステリシス損の増大を招くことが知られている。そのため、歪みによるヒステリシス損を低減することを目的として、通常、成形品に対して熱処理（焼鈍し）による歪みの除去が行われており、熱処理時の温度を高く設定すれば歪み除去の効果は大きくなり、ヒステリシス損を低減させることができる。

上記熱処理は、一般には５００℃以上、好ましくは６００℃、もしくはそれ以上の温度が効果的であるとされているが、熱処理時の温度を高く設定しすぎると、軟磁性粉末のバインダーとしての結合樹脂や上記粒子間の絶縁のために絶縁性樹脂を使用した場合、樹脂が分解したり劣化したりして、成形体が脆くなると共に、絶縁性が低下してしまうため渦電流損が増大する原因となる。従って、このような問題が生じることのない温度範囲でしか熱処理を行なうことができず、ヒステリシス損と渦電流損の両方を同時に低減することは困難であった。

これまでに、耐食性に優れた軟磁性粉末として、特定量のＣｒとＳｉ、Ａｌのうち一つ以上の元素を含有するＦｅ基金属磁性粉末（特許文献１）及び非晶質磁性合金粉末と結晶質Ｆｅ−Ｃｒ系合金粉末を混合した磁性材料粉末（特許文献２）が開示されている。

また、Ｆｅ基軟磁性合金粉末を空気中で８０℃以上の温度で熱処理することにより、粉体表層の不動態膜を強固にする方法（特許文献３）が開示されている。

また、軟磁性粉末の耐酸化性等を改善することを目的として、軟磁性粒子粉末の粒子表面にケイ素からなる無機化合物及びリンからなる無機化合物、又は前記無機化合物の複合体を付着もしくは被覆させた複合粒子粉末（特許文献４）が開示されている。

また、圧縮性及び流動性に優れると共に、高温で焼成した場合においても電気抵抗値の変化が少ない軟磁性材料を得ることを目的として、軟磁性粒子粉末の粒子表面が表面改質剤によって被覆されていると共に該被覆に無機化合物が付着している複合粒子粉末（特許文献５）が開示されている。

特開２００７−３５８２６号公報 特開２００７−１３４３８１号公報 特開２００３−１６０８４７号公報 特開２００７−４２８８３号公報 特開２００５−２６４１９２号公報

耐食性及び耐熱性に優れた絶縁層を有する軟磁性粒子粉末及び高温で焼成した場合においても比抵抗値が低下しにくい圧粉磁心は、現在最も要求されているところであるが、未だ得られていない。

即ち、特許文献１及び２には、特定量のＣｒとＳｉ、Ａｌのうち一つ以上の元素を含有するＦｅ基金属磁性粉末あるいは非晶質磁性合金粉末と結晶質Ｆｅ−Ｃｒ系合金粉末を混合した磁性材料粉末が記載されているが、いずれの特許文献にも合金粉末表面に耐熱性及び耐食性を付与するための絶縁層を形成することは考慮されていないため、高温（６００℃以上）で焼鈍しを行うと絶縁性が低下してしまったり、高温多湿な環境下での使用によって錆が発生したりするなどの問題を有している。

また、特許文献３には、Ｆｅ基軟磁性合金粉末を空気中で８０℃以上の温度で熱処理することにより、粉体表層の不動態膜を強固にする方法が開示されているが、軟磁性合金粉末表層を酸化させるため、軟磁性合金粉末の非磁性層の増加により軟磁性合金粉末の磁気特性を低下させてしまうと共に、軟磁性合金粉末の流動性や磁性粉の密度を低下させてしまう可能性があり、これを用いて圧粉磁心を形成した際に、圧粉磁心における軟磁性合金粉末の割合が減少するため、高磁束密度化が困難となる。

また、特許文献４には、軟磁性金属粒子粉末の粒子表面にケイ素からなる無機化合物及びリンからなる無機化合物、又は前記無機化合物の複合体を付着もしくは被覆させた複合粒子粉末が開示されているが、リン酸系の絶縁被膜は高温で変質してしまうため、６００℃以上の温度での加熱処理は困難である。また、軟磁性金属粉末表面への絶縁層の形成を有機溶剤中で行うことが記載されているが、有機溶剤中にも０．５〜５％程度の水分が含まれており、更にリン酸は水溶液として用いられているため、水分によって軟磁性金属粉末が酸化・腐食し易く磁気特性が劣化すると共に酸化被膜が厚くなるため、これを用いて圧粉磁心を形成した際に圧粉磁心における軟磁性金属粉末の割合が減少するため、高磁束密度化が困難となる。

また、特許文献５には、軟磁性粒子粉末の粒子表面が表面改質剤によって被覆されていると共に該被覆に無機化合物が付着している複合粒子粉末が開示されているが、絶縁層を形成している無機化合物があらかじめ表面改質剤によって分散・被覆されていないため、緻密且つ均一な絶縁層を形成することが難しく、後出比較例に示す通り、十分な耐熱性及び耐食性を有する軟磁性粒子粉末を得ることが困難である。

そこで、本発明は、耐食性及び耐熱性に優れた絶縁層を有する軟磁性粒子粉末及び高温で焼成した場合においても比抵抗値が低下しにくい圧粉磁心を得ることを技術的課題とする。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、粒子表面が表面改質剤によって被覆されていると共に該被覆に表面改質剤によって被覆された無機化合物（以下、「表面改質剤被覆無機化合物」という。）が付着している軟磁性粒子粉末は、耐食性及び耐熱性に優れており、また、該軟磁性粒子粉末を圧粉磁心用軟磁性材料として用いることにより、高温で焼成した場合においても比抵抗値が低下しにくい圧粉磁心が得られることを見いだし、本発明をなすに至った。

即ち、本発明は、軟磁性金属粒子粉末の粒子表面が表面改質剤によって被覆されていると共に該被覆に表面改質剤によって被覆された無機化合物からなる絶縁層が形成されている複合粒子粉末からなる軟磁性粒子粉末であって、該軟磁性粒子粉末の耐熱性は、６００℃で１時間加熱後の比抵抗値が加熱前の比抵抗値に対して８５％以上であることを特徴とする軟磁性粒子粉末である（本発明１）。

また、本発明は、無機化合物が、アルミニウム、ケイ素、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、セリウム及びマグネシウムから選ばれる元素を含有する１種又は２種以上の化合物からなることを特徴とする本発明１の軟磁性粒子粉末である（本発明２）。

また、本発明は、体積平均粒子径が６．０μｍ以下である表面改質剤被覆無機化合物を用いることを特徴とする本発明１又は本発明２の軟磁性粒子粉末である（本発明３）。

また、本発明は、無機化合物が表面改質剤によってあらかじめ分散されたものであることを特徴とする本発明１乃至本発明３のいずれかに記載の軟磁性粒子粉末である（本発明４）。

また、本発明は、軟磁性金属粒子粉末と表面改質剤とを混合し、軟磁性金属粒子粉末の粒子表面を表面改質剤によって被覆し、次いで、表面改質剤によって被覆された軟磁性金属粒子粉末と無機化合物を混合することによって軟磁性粒子粉末を得る製造法において、前記無機化合物が表面改質剤によってあらかじめ分散されていることを特徴とする本発明１乃至本発明４のいずれかに記載の軟磁性粒子粉末の製造法である（本発明５）。

また、本発明は、本発明１乃至本発明４のいずれかに記載の軟磁性材粒子粉末を圧縮成形してなる圧粉磁心である（本発明６）。

本発明に係る軟磁性粒子粉末は、耐食性及び耐熱性に優れた絶縁層を有しているので圧粉磁心用軟磁性材料として好適である。

本発明に係る軟磁性粒子粉末の製造法によって絶縁層を軟磁性金属粒子粉末の表面に形成した場合、従来の処理方法に比べてより高い耐食性と耐熱性を付与することができるので、圧粉磁心用軟磁性粒子粉末の製造法として好適である。

本発明に係る圧粉磁心は、前記軟磁性粒子粉末を用いたことにより、高温で焼成した場合においても比抵抗値が低下しにくく、また、耐食性も優れているので、高性能圧粉磁心として好適である。

本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。

先ず、本発明に係る軟磁性粒子粉末について述べる。

本発明に係る軟磁性粒子粉末は、芯粒子である軟磁性金属粒子粉末の粒子表面が表面改質剤によって被覆されていると共に該被覆に表面改質剤被覆無機化合物からなる絶縁層が形成されている複合粒子粉末からなっている。

本発明における無機化合物としては、アルミニウム、ケイ素、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、イットリウム、セリウム及びマグネシウムから選ばれる元素を含有する１種又は２種以上の化合物を用いることができ、好ましくはアルミニウム、ジルコニウム及びケイ素から選ばれる元素を含有する１種又は２種以上の化合物である。

本発明に係る軟磁性粒子粉末の絶縁層を形成する表面改質剤被覆無機化合物の体積平均粒子径は６．０μｍ以下であり、好ましくは５．０μｍ以下、より好ましくは４．０μｍ以下である。体積平均粒子径が６．０μｍを超える場合には、軟磁性金属粒子表面への均一な処理が困難となり、耐食性及び耐熱性を付与することのできる十分な絶縁層を形成することが困難である。

本発明に係る軟磁性粒子粉末の絶縁層を形成する表面改質剤被覆無機化合物の平均粒子径は１００ｎｍ未満であることが好ましく、より好ましくは１〜８０ｎｍ、更により好ましくは３〜５０ｎｍである。無機化合物の平均粒子径が１００ｎｍ以上の場合には、軟磁性金属粒子表面への粒子表面が表面改質剤によって被覆された無機化合物からなる絶縁層の均一な形成が困難となる。

本発明に係る軟磁性粒子粉末の絶縁層を形成する表面改質剤被覆無機化合物の付着量は、被処理粒子である軟磁性金属粒子粉末の比表面積にもよるが、各無機化合物の元素換算で０．００５〜５．０重量％が好ましい。０．００５〜５．０重量％の範囲で絶縁層を形成することにより、耐熱性の優れた軟磁性粒子粉末を得ることができる。５．０重量％を超える場合には、磁性に関与しない無機化合物が増加し、圧粉磁心中に占める軟磁性金属粉末の容積割合が低下するために磁気特性が低下する。得られる軟磁性粒子粉末の磁気特性を考慮した場合、０．０７５〜４．０重量％がより好ましく、更により好ましくは０．０１〜３．０重量％である。

本発明に係る軟磁性粒子粉末の平均粒子径は、用途や特性に応じて選べばよいが、１．０〜５００．０μｍの範囲が好ましい。平均粒子径が５００．０μｍを超える場合には粒子径が大きすぎ、圧粉磁心に用いた場合、成形体充填密度が下がるため好ましくない。平均粒子径が１．０μｍ未満の場合には粒子径が小さすぎ、圧縮成形性が低下するため好ましくない。より好ましくは２．０〜４００．０μｍ、更により好ましくは３．０〜３００．０μｍである。

本発明に係る軟磁性粒子粉末の耐熱性は、６００℃で１時間加熱後の比抵抗値が加熱前の比抵抗値に対して８５％以上であることが好ましい。耐熱性が８５％未満の場合には、絶縁層の耐熱性が十分とは言えず、圧縮成形後に軟磁性金属粒子粉末に加えられた歪みを開放するための高温での焼鈍しを行うことができない。そのため、これにより得られた軟磁性金属粒子粉末を用いて作製された圧粉磁心は、ヒステリシス損を低減することができないため、鉄損を低減することが困難となる。より好ましくは９０％以上であり、更により好ましくは９５％以上である。

本発明に係る軟磁性粒子粉末の耐食性は、後述する評価方法において、錆の発生の目視観察の程度が、△（軟磁性粒子粉末に若干の変色が認められる）、○（軟磁性粒子粉末の変色がほとんど認められない）もしくは◎（軟磁性粒子粉末の変色が認められない）のレベルであることが好ましく、より好ましくは○（軟磁性粒子粉末の変色がほとんど認められない）もしくは◎（軟磁性粒子粉末の変色が認められない）のレベルである。

本発明における表面改質剤としては、軟磁性粒子粉末の粒子表面へ表面改質剤被覆無機化合物からなる絶縁層を形成できるもの、もしくは、無機化合物を所望の程度まで分散することができるものであれば何を用いてもよく、好ましくはアルコキシシラン、フルオロアルキルシラン、シラン系カップリング剤及びオルガノポリシロキサン等の有機ケイ素化合物、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系などのカップリング剤、低分子あるいは高分子界面活性剤等の一種又は二種以上であり、より好ましくはアルコキシシラン、フルオロアルキルシラン、シラン系カップリング剤、オルガノポリシロキサン等の有機ケイ素化合物、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系の各種カップリング剤である。軟磁性粒子粉末の粒子表面へ表面改質剤被覆無機化合物を付着するための表面改質剤と無機化合物をあらかじめ分散するための表面改質剤とは同じてあっても異なっていてもかまわない。

有機ケイ素化合物としては、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン及びデシルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、トルフルオロプロピルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン及びトリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン等のフルオロアルキルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ―アミノプロピルトリエトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ―メタクロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等のシラン系カップリング剤、ポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、変性ポリシロキサン等のオルガノポリシロキサン等が挙げられる。

チタネート系カップリング剤としては、イソプロピルトリステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル・アミノエチル）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスフェートチタネート、テトラ（２，２ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスフェートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート等が挙げられる。

アルミネート系カップリング剤としては、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムジイソプロポキシモノエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート等が挙げられる。

ジルコネート系カップリング剤としては、ジルコニウムテトラキスアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビスアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラキスエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリボトキシモノエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネート等が挙げられる。

低分子系界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ジオクチルスルホンコハク酸塩、アルキルアミン酢酸塩、アルキル脂肪酸塩等が挙げられる。高分子系界面活性剤としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、カルボキシメチルセルロース、アクリル酸−マレイン酸塩コポリマー、オレフィン−マレイン酸塩コポリマー等が挙げられる。

軟磁性金属粒子粉末に対する表面改質剤の被覆量は、表面改質剤被覆軟磁性金属粒子粉末に対して各表面改質剤が含有する金属の元素換算で０．００１〜３．０重量％が好ましく、より好ましくは０．００２〜２．０重量％、最も好ましくは０．００３〜１．０重量％である。また、金属を含有しない表面改質剤の場合、表面改質剤被覆軟磁性金属粒子粉末に対してＣ換算で０．００１〜３．０重量％が好ましく、より好ましくは０．００２〜２．０重量％、更に好ましくは０．００３〜１．０重量％である。各表面改質剤が含有する金属の元素換算で０．００１重量％未満又はＣ換算で０．００１重量％未満の場合には、軟磁性金属粒子粉末表面に耐食性及び耐熱性を付与することのできる十分な絶縁層を形成することが困難である。また、各表面改質剤が含有する金属の元素換算で３．０重量％又はＣ換算で３．０重量％を超える場合には、磁性に関与しない有機物成分が増加するため好ましくない。

無機化合物に対する表面改質剤の被覆量は、表面改質剤被覆無機化合物に対して各表面改質剤が含有する金属の元素換算で０．００１〜５．０重量％が好ましく、より好ましくは０．００５〜４．０重量％、最も好ましくは０．０１〜３．０重量％である。また、金属を含有しない表面改質剤の場合、表面改質剤被覆無機化合物に対してＣ換算で０．００１〜５．０重量％が好ましく、より好ましくは０．００５〜４．０重量％、更に好ましくは０．０１〜３．０重量％である。各表面改質剤が含有する金属の元素換算で０．００１重量％未満又はＣ換算で０．００１重量％未満の場合には、無機化合物を前分散させる効果が不十分であり、挙動粒子径を６．０μｍ以下とすることが困難である。また、各表面改質剤が含有する金属の元素換算で５．０重量％又はＣ換算で５．０重量％を超える場合には、磁性に関与しない有機物成分が増加するため好ましくない。

次に、本発明に係る軟磁性粒子粉末の製造法について述べる。

本発明に係る軟磁性粒子粉末は、軟磁性金属粒子粉末と表面改質剤とを混合し、軟磁性粒子粉末の粒子表面を表面改質剤によって被覆し、次いで、表面改質剤によって被覆された軟磁性金属粒子粉末とあらかじめ表面改質剤によって分散処理された無機化合物を混合することによって得ることができる。

無機化合物の表面改質剤による前分散処理は、無機化合物と表面改質剤とを機械的に混合攪拌すればよい。また、軟磁性金属粒子粉末の粒子表面への表面改質剤による被覆は、軟磁性金属粒子粉末と表面改質剤とを機械的に混合攪拌すればよい。

本発明における軟磁性金属粒子粉末としては、アトマイズ鉄粉、還元鉄粉、カルボニル鉄粉等の各種製法による鉄粉、珪素鋼粉、センダスト粉、パーマロイ粉、パーメンダー粉等を用いることができる。軟磁性金属粒子粉末の平均粒子径は、１．０〜５００．０μｍが好ましく、より好ましくは２．０〜４００．０μｍ、更により好ましくは３．０〜３００．０μｍである。

無機化合物の表面改質剤による前分散処理、軟磁性金属粒子粉末と表面改質剤との混合攪拌、並びに、表面改質剤被覆無機化合物と粒子表面に表面改質剤が被覆されている軟磁性金属粒子粉末との混合攪拌をするための機器としては、特には限定されないが、粉体層に衝撃力、せん断力、圧縮力、及び／または摩擦力を加えることのできる装置が好ましく、例えば、ボール型混練機、高速せん断ミル、ホイール型混練機、ブレード型混練機、ロール型混練機等を用いることができる。本発明の実施にあたっては、ボール型混練機及び高速せん断ミルがより効果的に使用できる。

前記ホイール型混練機としては、具体的に、エッジランナー（「ミックスマラー」、「シンプソンミル」、「サンドミル」と同義語である）、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、コナーミル、リングマラー等があり、好ましくはエッジランナー、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、リングマラー、であり、より好ましくはエッジランナーである。前記高速せん断ミルとしては、ハイブリダイザー（奈良機械製作所製）、ノビルタ（ホソカワミクロン製）等がある。前記ボール型混練機としては、転動ボールミル、振動ボールミル、遊星ミル等がある。前記ブレード型混練機としては、ヘンシェルミキサー、プラネタリーミキサー、ナウターミキサー等がある。前記ロール型混練機としては、エクストルーダー等がある。

なお、表面改質剤によって被覆された軟磁性金属粒子粉末と表面改質剤被覆無機化合物を混合攪拌する際の混練機として高速せん断ミルを用いる場合には、表面改質剤によって被覆された軟磁性金属粒子粉末と表面改質剤被覆無機化合物とをプレミックスした後、圧縮・せん断力よりなる機械的エネルギーを作用させて軟磁性金属粒子粉末の粒子表面に表面改質剤被覆無機化合物からなる絶縁層を形成することが好ましい。

表面改質剤によって被覆された軟磁性金属粒子粉末と表面改質剤被覆無機化合物とをプレミックスするための機器としては、容器回転式が好ましく、外部容器が回転もしくは転動するタイプのミルやミキサ（例えば、コンクリートミキサ等の重力式ミキサ）及びブレンダーを用いることが好ましい。

軟磁性金属粒子粉末の粒子表面に表面改質剤を被覆した後、表面改質剤によって分散処理された無機化合物を添加し、混合攪拌して表面改質剤被覆軟磁性金属粒子粉末表面に表面改質剤被覆無機化合物からなる絶縁層を形成する。

表面改質剤被覆軟磁性金属粒子粉末に表面改質剤被覆無機化合物からなる絶縁層を形成した後、必要により更に、乾燥処理を行ってもよい。乾燥処理を行う場合の加熱温度は、通常、４０〜２００℃が好ましく、より好ましくは６０〜１５０℃であり、加熱雰囲気は、空気中及びＮ_２ガスなどの不活性ガス雰囲気下のいずれでも行うことができるが、好ましくはＮ_２ガス等の不活性ガス雰囲気下である。

次に、本発明に係る圧粉磁心について述べる。

本発明に係る圧粉磁心は、本発明に係る軟磁性粒子粉末に、必要により、ステアリン酸亜鉛等の潤滑剤や結合剤樹脂等の添加剤を混合し、該混合粒子粉末を圧縮成形した後、加熱処理することによって得ることができる。

本発明に係る圧粉磁心は、本発明に係る軟磁性粒子粉末に、必要により、ステアリン酸亜鉛等の潤滑剤や結合剤樹脂等の添加剤を混合し、該混合粒子粉末を圧縮成形した後、加熱処理することによって得ることができる。

結合剤樹脂としては、エポキシ樹脂、イミド樹脂、フェノール樹脂、又はシリコーン樹脂等を単独又は混合して用いることができる。

圧縮成形は、通常行われている、金型を用いた圧縮成形法で行うことができる。なお、成形圧は、用途に応じて適宜選べばよい。

圧縮成形後の歪み取りのための焼鈍温度は、磁性粒子自体が熱拡散による粒子成長が起こらない高温が望ましい。好ましくは５００〜１２００℃であり、より好ましくは６００〜１０００℃である。焼鈍の雰囲気は、窒素やＡｒガスなどの不活性ガス雰囲気中、水素などの還元性雰囲気中、あるいは真空などの非酸化性雰囲気中で行うことが望ましい。

本発明に係る圧粉磁心は、高温（６００℃及び７００℃）における焼鈍後の比抵抗値が、未処理の軟磁性金属粒子粉末を用いて得られた圧粉磁心の比抵抗値と比べて高い値を有している。

本発明に係る圧粉磁心の耐食性は、後述する評価方法において、目視観察で錆の発生の程度が、○（錆の発生がほとんど認められない）もしくは◎（錆の発生が認められない）のレベルであることが好ましく、未処理、もしくは他の処理の軟磁性金属粒子粉末と比べて優れた耐食性を有している。

＜作用＞
本発明における最も重要な点は、軟磁性金属粒子粉末と表面改質剤とを混合し、軟磁性粒子粉末の粒子表面を表面改質剤によって被覆し、次いで、表面改質剤によって被覆された軟磁性金属粒子粉末とあらかじめ表面改質剤によって分散処理された無機化合物を混合することによって得られた軟磁性粒子粉末は、耐食性及び耐熱性に優れているという事実である。

本発明に係る軟磁性粒子粉末の耐食性及び耐熱性が優れている理由として、本発明者は、無機化合物を表面改質剤によってあらかじめ分散・被覆しておくことで、無機化合物の挙動粒子における平均粒子径（体積平均粒子径）を未処理の無機化合物のそれと比べてより微細にできるため、表面改質剤によって被覆された軟磁性金属粒子粉末と共に混合した場合に、より緻密な絶縁層を形成することができたことによるものと考えている。

以下、本発明における実施例を示し、本発明を具体的に説明する。

軟磁性金属粒子粉末、表面改質剤被覆無機化合物及び軟磁性粒子粉末の平均粒子径は、いずれも電子顕微鏡写真に示される粒子５０〜３５０個の粒子径をそれぞれ測定し、その平均値で示した。

無機化合物及び表面改質剤被覆無機化合物の体積平均粒子径（Ｄ_５０）は、「レーザー回折式粒度分布測定装置 ｍｏｄｅｌ ＨＥＬＯＳ ＬＡ／ＫＡ」（ＳＹＭＰＡＴＥＣ社製）の乾式分散ユニットを用いて、分散圧０．１ＭＰａ（１ｂａｒ）にて測定した。尚、体積平均粒子径（Ｄ_５０）は粒子粉末の全体積を１００％として粒子径に対する累積割合を求めたときの累積割合が５０％となる粒子径である。

軟磁性金属粒子粉末及び無機化合物の粒子表面に被覆されている表面改質剤の被覆量は、金属元素を含有している場合、各表面改質剤に含有されている金属について、「蛍光Ｘ線分析装置３０６３Ｍ型」（理学電機工業株式会社製）を使用し、ＪＩＳ Ｋ０１１９の「けい光Ｘ線分析通則」に従って測定した。また、表面改質剤が金属元素を含有していない場合には、「堀場金属炭素・硫黄分析装置ＥＭＩＡ−２２００型」（株式会社堀場製作所製）を用いて炭素量を測定することにより求めた。

軟磁性粒子粉末の粒子表面に形成されている表面改質剤被覆無機化合物からなる絶縁層の被覆量は、「蛍光Ｘ線分析装置３０６３Ｍ型」（理学電機工業株式会社製）を使用し、ＪＩＳ Ｋ０１１９の「けい光Ｘ線分析通則」に従って測定した。

軟磁性金属粒子粉末及び軟磁性粒子粉末の比抵抗値は、試料粉体を試料台にセットし、荷重を０〜４０ＭＰａまで加えながら４端子法にて測定を行い、４０ＭＰａにおける比抵抗値を用いた。

軟磁性金属粒子粉末及び軟磁性粒子粉末の耐熱性は、未加熱の軟磁性粒子粉末の比抵抗値（ρ１）と６００℃で１時間加熱した後の軟磁性粒子粉末の比抵抗値（ρ２）をそれぞれ測定し、下記数１にそれぞれの値を挿入して、求めた値を耐熱性（加熱前後の比抵抗値の変化率）（％）として示した。

＜数１＞
耐熱性（％）＝（ρ２／ρ１）×１００

軟磁性金属粒子粉末及び軟磁性粒子粉末の耐食性は、１００ｍｌビーカーを用い、室温において純水２０ｍｌ中に試料粉体３ｇを３時間浸漬した後、９０℃で６時間乾燥させたものを目視で観察し、試料粉体が茶色く変色しているものを×、試料粉体に若干の変色が認められるものを△、試料粉体の変色がほとんど認められないものを○、試料粉体の変色が認められないものを◎とした。

圧粉磁心の比抵抗値は、まず、軟磁性粒子粉末６．０ｇを測り取り、外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍのリング成形金型を用いて、１０トンプレスにて成形圧力６８６ＭＰａで加圧成形を行い、リング成形体を複数個作製し、該リング成形体のプレス面を１ｍｍピッチの４端子電気抵抗測定装置（ロレスタＧＰ／ＭＣＰ−Ｔ６００、三菱化成製）で１０Ｖの電圧を印加して測定した。

圧粉磁心の焼鈍後における比抵抗値は、上述で作製したリング成形体を、窒素雰囲気下にて６００℃及び７００℃でそれぞれ１時間加熱処理を行った後、上述の比抵抗値の測定と同様にして求めた。

圧粉磁心の耐食性は、１００ｍｌビーカーを用い、室温において純水２０ｍｌ中に上述のリング成形体のうち未加熱のものを１時間浸漬した後取り出し、目視で観察した。リング成形体に著しく錆が発生しているものを×、若干の錆の発生が認められるものを△、錆の発生がほとんど認められないものを○、錆の発生が認められないものを◎とした。

＜実施例１−１：軟磁性粒子粉末の製造＞
まず、あらかじめ無機化合物１（種類：Ａｌ_２Ｏ_３、粒子形状：粒状、平均粒子径：１３ｎｍ、体積平均粒子径：６．９１μｍ）３５０ｇに、メチルハイドロジェンポリシロキサン（商品名：ＴＳＦ４８４、ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）１０．５ｇを加えた後、振動ボールミルを用いて２０分間混合・分散を行い、表面改質剤被覆無機化合物（無機化合物５）を得た。

得られた表面改質剤被覆無機化合物（無機化合物５）は、平均粒子径が１３ｎｍであり、体積平均粒子径は２．３８μｍであった。メチルハイドロジェンポリシロキサンの被覆量はＳｉ換算で１．２２重量％であった。

次いで、軟磁性金属粒子粉末１（種類：鉄粉、粒子形状：粒状、平均粒子径：１１５．０μｍ、比抵抗値：１１６．２ｍΩ・ｃｍ、耐熱性：５９％、耐食性：×）３ｋｇに、メチルハイドロジェンポリシロキサン（商品名：ＴＳＦ４８４、ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）１５ｇを加えた後、振動ボールミルを用いて２０分間混合・攪拌を行い、表面改質剤被覆軟磁性金属粒子粉末を得た。このときのメチルハイドロジェンポリシロキサンの被覆量はＳｉ換算で０．２１重量％であった。

次に、前述のあらかじめ表面改質剤によって分散・被覆された無機化合物（無機化合物５）３００ｇを、上記で得られた表面改質剤被覆軟磁性金属粒子粉末に添加し、更に６０分間振動ボールミルを用いて混合・攪拌を行い、メチルハイドロジェンポリシロキサンで被覆された軟磁性金属粒子粉末の表面に表面改質剤被覆無機化合物からなる絶縁層が形成された複合粒子粉末を得た。

得られた軟磁性粒子粉末は、平均粒子径が１１５．３μｍの粒状粒子であり、比抵抗値は５．８Ω・ｃｍ、耐熱性は６８２％であり、耐食性は◎であった。絶縁層を構成するＡｌ_２Ｏ_３の付着量は、Ａｌ換算で０．５１重量％であった。

＜実施例２−１：圧粉磁心の製造＞
前記軟磁性粒子粉末６．０ｇを秤量し、ステアリン酸亜鉛を塗布した金型を用い、成形圧力６８６ＭＰａでリング状（φ２０×φ１０ｍｍ）に圧縮成形し、圧粉磁心（リング成形体）を得た。

得られた圧粉磁心の、６００℃で１時間焼鈍後の比抵抗値（６００℃）は２１５ｍΩ・ｃｍ、７００℃で１時間焼鈍後の比抵抗値（７００℃）は１０３ｍΩ・ｃｍであった。また、耐食性は前述の評価方法により、目視観察の結果◎であった。

前記実施例１−１及び２−１に従って軟磁性粒子粉末及び圧粉磁心を作製した。各製造条件及び得られた軟磁性粒子粉末及び圧粉磁心の諸特性を示す。

軟磁性金属粒子１〜５：
被処理粒子粉末として表１に示す特性を有する軟磁性金属粒子粉末を用意した。

無機化合物１〜４：
無機化合物として表２に示す特性を有する無機化合物を用意した。

無機化合物５〜９：
無機化合物の種類、表面改質剤の種類及び添加量、並びに混練機の種類を種々変化させた以外は、前記実施例１−１と同様にして表面改質剤被覆無機化合物を得た。

このときの製造条件及び得られた表面改質剤被覆無機化合物の諸特性を表３に示す。

実施例１−２〜１−６、比較例１−１及び１−２：
軟磁性金属粒子粉末の種類、表面改質剤の種類及び添加量、無機化合物の種類及び添加量、並びに混練機の種類を種々変化させた以外は、前記実施例１−１と同様にして軟磁性粒子粉末を得た。

なお、比較例１−１は、特開２００５−２６４１９２号公報に記載の製造法に準じて製造したものである。

このときの製造条件を表４に、得られた軟磁性粒子粉末の諸特性を表５に示す。

実施例２−２〜２−６及び比較例２−１〜２−７：
軟磁性粒子粉末の種類を種々変化させた以外は、前記実施例２−１と同様にして圧粉磁心を得た。

得られた圧粉磁心の諸特性を表６に示す。

表６の実施例と比較例より、あらかじめ表面改質剤によって分散・被覆された無機化合物からなる絶縁層を有する軟磁性粒子粉末を用いて得られた圧粉磁心の高温（６００℃以上）における焼鈍し後の比抵抗値は、未処理の軟磁性金属粒子粉末もしくは比較例の軟磁性粒子粉末を用いて得られた圧粉磁心のそれと比べて高い値を維持していると共に、優れた耐食性を有していることがわかる。

本発明に係る軟磁性粒子粉末は、耐食性及び耐熱性に優れた絶縁層を有しているので圧粉磁心用軟磁性材料として好適である。

本発明に係る軟磁性粒子粉末の製造法によって絶縁層を軟磁性金属粒子粉末の表面に形成した場合、従来の処理方法に比べてより高い耐食性と耐熱性を付与することができるので、圧粉磁心用軟磁性粒子粉末の製造法として好適である。

本発明に係る圧粉磁心は、前記軟磁性粒子粉末を用いたことにより、高温で焼成した場合においても比抵抗値が低下しにくく、また、耐食性も優れているので、高性能圧粉磁心として好適である。

Claims (6)

1. 軟磁性金属粒子粉末の粒子表面が表面改質剤によって被覆されていると共に該被覆に無機化合物からなる絶縁層が形成されている複合粒子粉末からなる軟磁性粒子粉末であって、前記無機化合物はあらかじめ表面改質剤によって被覆されており、当該軟磁性粒子粉末の耐熱性は、６００℃で１時間加熱後の比抵抗値が加熱前の比抵抗値に対して８５％以上であることを特徴とする軟磁性粒子粉末。
2. 無機化合物が、アルミニウム、ケイ素、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、セリウム及びマグネシウムから選ばれる元素を含有する１種又は２種以上の化合物からなることを特徴とする請求項１記載の軟磁性粒子粉末。
3. 体積平均粒子径が６．０μｍ以下である表面改質剤被覆無機化合物を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の軟磁性粒子粉末。
4. 無機化合物が表面改質剤によってあらかじめ分散されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の軟磁性粒子粉末。
5. 軟磁性金属粒子粉末と表面改質剤とを混合し、軟磁性金属粒子粉末の粒子表面を表面改質剤によって被覆し、次いで、表面改質剤によって被覆された軟磁性金属粒子粉末と無機化合物を混合することによって軟磁性粒子粉末を得る製造法において、前記無機化合物が表面改質剤によってあらかじめ分散されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のいずれかに記載の軟磁性粒子粉末の製造法。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の軟磁性材粒子粉末を圧縮成形してなる圧粉磁心。