JP2008106334A

JP2008106334A - 低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末およびその扁平金属混合粉末を含む電磁干渉抑制体

Info

Publication number: JP2008106334A
Application number: JP2006292416A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Uozumi; 学司魚住; Koichi Ishiyama; 宏一石山; Yasushi Nayuki; 靖志名雪
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2008-05-08

Abstract

【課題】低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末およびその扁平金属混合粉末を使用して作製した電磁干渉抑制体を提供する。
【解決手段】Ｎｉ：０．１〜２０％、Ｃｒ：０．１〜１０％を含有し、さらにＡｌおよびＳｉのうち１種または２種を合計で１５〜３５％を含有し、残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる成分組成、並びに平均粒径：１０〜５０μｍおよびアスペクト比：５〜３０の扁平度を有する扁平金属軟磁性粉末Ａと、Ｓｉ：４〜２１％、Ｂ：４〜２１％、Ｃｒ：５％以下（０％は含まず）、Ｃ：５％以下（０％は含まず）、Ｍｎ：１％以下（０％は含まず）、Ｓ：０．１％以下（０％は含まず）を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成、並びに平均粒径：２０〜１００μｍおよびアスペクト比：５〜１００の扁平度を有するアモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂを混合する。
【選択図】なし

Description

この発明は、低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末およびその扁平金属混合粉末を使用して作製した電磁干渉抑制体に関するものであり、この電磁干渉抑制体は熱可塑性樹脂、ゴムなどの樹脂中に前記この発明の低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末を分散させた複合材からなるものである。

一般に、電磁干渉抑制体は扁平金属軟磁性粉末の扁平面を樹脂中に配向して分散させた複合材からなることは知られており、この電磁干渉抑制体に含まれる扁平金属軟磁性粉末として、原子％で（以下、％は原子％を示す）、Ｎｉ：０．１〜２０％、Ｃｒ：０．１〜１０％を含有し、さらにＡｌまたはＳｉのうちの１種または２種を合計で１５〜３５％を含有し、残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、平均粒径：５〜３０μｍであり、アスペクト比：２〜６０に調整された扁平金属軟磁性粉末（この粉末を扁平金属軟磁性粉末Ａという）が知られている。そして、この扁平金属軟磁性粉末は、前記成分組成を有する溶湯を水アトマイズしてアトマイズ粉末を作製し、そのアトマイズ粉末を分級処理して粒径：４０μｍ以下のアトマイズ原料粉末を作製し、このアトマイズ原料粉末をさらにアトライターにて粉砕・扁平化し、次いでこれを熱処理炉に入れ、Ａｒガス雰囲気中、温度：４００℃で２時間保持の熱処理を行ない、この熱処理した粉末を風力分級機により分級して作製することが知られている（特許文献１参照）。

さらに、アモルファス扁平金属軟磁性粉末を樹脂中に分散させたシートなどの電磁干渉抑制体についても知られている（特許文献２参照）。
特開２００１−３５２１９２号公報特開平７−３０２７９号公報

しかし、先の特許文献１記載の成分組成を有する扁平金属軟磁性粉末Ａは、透磁率が十分大きくなく、さらに保磁力が高いので、この特許文献１記載の成分組成を有する扁平金属軟磁性粉末Ａを用いて低保磁力かつ高透磁率を有するシートなどの電磁干渉抑制体を作製することができない。一方、先の特許文献２記載のアモルファス扁平金属軟磁性粉末は、樹脂との濡れ性が悪く、樹脂中に分散させて作製した電磁干渉抑制体における充填率が低く、さらに均一分散させることが困難であって、先の特許文献２記載のアモルファス扁平金属軟磁性粉末を用いて作製した電磁干渉抑制体は低保磁力かつ高透磁率を有するシートなどの電磁干渉抑制体を作製することが困難である。

そこで、本発明者らは、一層保磁力が低くかつ透磁率の高いシートなどの電磁干渉抑制体を得るべく研究を行った。その結果、
（イ）先の特許文献１記載の成分組成を有する扁平金属軟磁性粉末Ａにアモルファス扁平金属軟磁性粉末を混合して得られた扁平金属混合粉末は、先の特許文献１記載の扁平金属軟磁性粉末に比べて保磁力を下げかつ透磁率を上げることができ、この扁平金属混合粉末を用いて作製したシートなどの電磁干渉抑制体は、低保磁力かつ高透磁率を有するようになる、
（ロ）前記特許文献１記載の扁平金属軟磁性粉末Ａに添加するアモルファス扁平金属軟磁性粉末は、原子％で（以下、％は原子％を示す）、Ｓｉ：４〜２１％、Ｂ：４〜２１％、Ｃｒ：５％以下（０％は含まず）、Ｃ：５％以下（０％は含まず）、Ｍｎ：１％以下（０％は含まず）、Ｓ：０．１％以下（０％は含まず）を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成、並びに平均粒径：２０〜１００μｍおよびアスペクト比（平均粒径／平均厚さ）：５〜１００の扁平度を有するアモルファス扁平金属軟磁性粉末（以下、アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂという）が好ましい、
（ハ）前記アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂと扁平金属軟磁性粉末Ａの混合比が１：９〜９：１（一層好ましくは、２：８〜８：２）の範囲内にあるように混合して扁平金属混合粉末を作ることが好ましい、などの研究結果が得られたのである。

この発明は、かかる研究結果に基づいて成されたものであって、
（１）原子％で（以下、％は原子％を示す）、Ｎｉ：０．１〜２０％、Ｃｒ：０．１〜１０％を含有し、さらにＡｌおよびＳｉのうち１種または２種を合計で１５〜３５％を含有し、残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる成分組成、並びに平均粒径：１０〜５０μｍおよびアスペクト比（平均粒径／平均厚さ）：５〜３０の扁平度を有する扁平金属軟磁性粉末Ａと、
Ｓｉ：４〜２１％、Ｂ：４〜２１％、Ｃｒ：５％以下（０％は含まず）、Ｃ：５％以下（０％は含まず）、Ｍｎ：１％以下（０％は含まず）、Ｓ：０．１％以下（０％は含まず）を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成、並びに平均粒径：２０〜１００μｍおよびアスペクト比（平均粒径／平均厚さ）：５〜１００の扁平度を有するアモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂとを、
前記扁平金属軟磁性粉末Ａとアモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂとの混合比が１：９〜９：１の範囲内にあるように混合してなる低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末、に特徴を有するものである。

この発明の低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末は、主に樹脂中に扁平面が配向するように分散させてシートなどの電磁干渉抑制体を作製する。シートからなる電磁干渉抑制体の場合は、前記低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末の扁平面はシートの厚さ方向に対して直角方向に配向させる。したがって、この発明は、
（２）前記（１）記載の低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末の扁平面が樹脂中に配向して分散している低保磁力かつ高透磁率を有する複合材からなる電磁干渉抑制体、
（３）前記電磁干渉抑制体は複合材からなるシートであって、前記低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末の扁平面がシートの厚さ方向に対して直角方向に配向して分散している前記（２）記載の電磁干渉抑制体シート、に特徴を有するものである。

この発明の低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末を製造するには、まず、特許文献１に記載された扁平金属軟磁性粉末Ａを用意する。次に前記アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂを用意する。前記アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂは、出湯直前にＳ：０．１％以下（０％は含まず）をＳまたはフェロ硫黄の形で添加してＳｉ：４〜２１％、Ｂ：４〜２１％、Ｃｒ：５％以下（０％は含まず）、Ｃ：５％以下（０％は含まず）、Ｍｎ：１％以下（０％は含まず）、Ｓ：０．１％以下（０％は含まず）を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成の溶湯を作製し、出湯した溶湯にジェットノイズにより噴出ガスを吹き付け、この吹き付けられた溶湯を分断して冷却水層へ送り、急冷凝固してアモルファス化されアモルファス金属軟磁性粉末を作製する。このアモルファス金属軟磁性粉末を原料粉末とし、このアモルファス金属軟磁性粉末をアトライターミルにて粉砕・扁平化し、ついで、これを熱処理炉に入れ、不活性ガス雰囲気中、温度：３８０〜４６０℃で加熱した後、分級して所望の粒径・アスペクト比を有するアモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂを作製することができる。
次に、前記用意した扁平金属軟磁性粉末Ａとアモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂを１：９〜９：１の範囲内で混合することによりこの発明の低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末を製造することができる。

また、この発明の電磁干渉抑制体の製造に際に使用する樹脂は、塩素化ポリエチレン、シリコーン、ウレタン、酢酸ビニル、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル、ポリビニルブチラル、熱可塑性エラストマー、ＥＭ−ＰＭ−ＢＤ共重合ゴム、スチレン‐ブタジエン系ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン系ゴムなどであり、さらにこれらをブレンドしたものまたはブレンドし変成したものであってもよい。

次に、この発明の低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末を構成するアモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂの成分組成、平均粒径およびアスペクト比の限定理由を説明する。扁平金属軟磁性粉末Ａは特許文献１に記載されている扁平金属軟磁性粉末であり、扁平金属軟磁性粉末の限定理由は特許文献１に記載されている理由と同じであるので詳細な限定理由の説明は省略する。

（ａ）成分組成の限定理由：
Ｓｉ：
Ｓｉは、アモルファス形成作用を有するので添加するが、その含有量が４％未満では十分な効果が得られないので好ましくなく、一方、２１％を越えて含有すると、飽和磁束密度が低下するので好ましくない。したがって、アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂに含まれるＳｉは４〜２１％に定めた。

Ｂ：
Ｂは、アモルファス形成作用を有するので添加するが、その含有量が４％未満では十分な効果が得られないので好ましくなく、一方、２１％を越えて含有すると、飽和磁束密度が低下するので好ましくない。したがって、アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂに含まれるＳｉは４〜２１％に定めた。

Ｃｒ：
Ｃｒは、耐食性改善の作用を有するので添加するが、その含有量を５％を越えて含有すると、透磁率が低下するので好ましくない。したがって、アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂに含まれるＣｒを５％以下（０％は含まず）に定めた。Ｃｒ含有量の一層好ましい範囲は０．５〜３％である。

Ｃ：
Ｃは、飽和磁束密度を大きくする作用を有するので添加するが、その含有量を５％を越えて含有すると、保磁力を増大させ、さらに熱安定性も劣化するようになるので好ましくない。したがって、アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂに含まれるＣを５％以下（０％は含まず）に定めた。Ｃ含有量の一層好ましい範囲は１〜３％である。

Ｍｎ：
Ｍｎは、アモルファス金属軟磁性粉末を微細化するときに必要なＳ成分の磁気特性低下を抑制する作用を有するので添加するが、その含有量を１％を越えて含有すると、飽和磁束密度が低下するので好ましくない。したがって、アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂに含まれるＭｎを１％以下（０％は含まず）に定めた。Ｍｎ含有量の一層好ましい範囲は０．３〜０．８％である。

Ｓ：
Ｓは、アモルファス金属軟磁性粉末を作製するときに得られる粉末を微細化する作用を有するので微量添加するが、その含有量を０．１％を越えて含有すると、磁気特性が悪化するので好ましくない。したがって、アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂに含まれるＳを０．１％以下（０％は含まず）に定めた。Ｓ含有量の一層好ましい範囲は０．００１〜０．０５％である。

（ｂ）平均粒径：
アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂの平均粒径が２０μｍ未満では強加工による残留歪が著しく増大して透磁率が低下するので好ましくなく、一方、１００μｍを越えると薄いシート状の電磁干渉抑制体の作製が困難になるので好ましくない。したがって、アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂの平均粒径を２０〜１００μｍに定めた。

（ｃ）アスペクト比（平均粒径／平均厚さ）：
アスペクト比が５未満では扁平粉末の透磁率が小さくなるので好ましくなく、一方、アスペクト比が１００を越えると樹脂に扁平粉末を分散させる際に扁平粉末が変形して扁平粉末の保磁力が増大するので好ましくない。したがって、アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂのアスペクト比を２０〜１００に定めた。

（ｄ）扁平金属軟磁性粉末Ａとアモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂの混合比：
扁平金属軟磁性粉末Ａとアモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂの混合比を１：９〜９：１の範囲内に定めたのは、アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂの混合比率が１：９を越えて多くなると樹脂中に高充填かつ均一に分散できなくなるので好ましくないためであり、一方、アモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂの混合比率が９：１よりも少なくなると低保磁力を有さなくなるので好ましくないためである。

この発明の低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末は、低保磁力かつ高透磁率を有する電磁干渉抑制体を作製することができ、電気および電子産業において優れた効果をもたらすものである。

合金原料を高周波溶解して表１に示される成分組成の溶湯を作製し、これら溶湯を水アトマイズしてアトマイズ粉末を作製し、そのアトマイズ粉末を分級処理して粒径：４０μｍ以下のアトマイズ原料粉末を作製し、このアトマイズ原料粉末をさらにアトライターにて粉砕・扁平化し、次いでこれの一部を熱処理炉に入れ、Ａｒガス雰囲気中、温度：４００℃で２時間保持の熱処理を行なった。この熱処理した粉末を風力分級機により分級し、表１に示される平均粒径およびアスペクト比を有する扁平金属軟磁性粉末Ａ−１〜Ａ−３を作製した。

次に、合金原料を高周波溶解して表２に示される成分組成の溶湯を作製し、これら溶湯を高速回転水流アトマイズ法によりアモルファス金属軟磁性粉末を作製し、このアモルファス金属軟磁性粉末をアトライターミルにて粉砕・扁平化し、ついで、これを熱処理炉に入れ、不活性ガス雰囲気中、温度：４２０℃で加熱した後、分級して表２に示される平均粒径およびアスペクト比を有するアモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂ−１〜Ｂ−１２を作製した。

表１に示される扁平金属軟磁性粉末Ａ−１〜Ａ−３に、表２に示されるアモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂ−１〜Ｂ−１２を表３〜４に示される割合となるように配合し混合して本発明扁平金属混合粉末１〜３０および比較扁平金属混合粉末１〜４を作製した。
さらに、表１に示される扁平金属軟磁性粉末Ａ−３を従来扁平金属軟磁性粉末として使用した。

これら本発明扁平金属混合粉末１〜３０、比較扁平金属混合粉末１〜４および従来扁平金属軟磁性粉末をそれぞれ５０体積％と塩素化ポリエチレン樹脂：５０体積％を混合し混練したのち、カレンダーロール成形し、本発明扁平金属混合粉末１〜３０、比較扁平金属混合粉末１〜４および従来扁平金属軟磁性粉末がシート面に平行に配列した厚み：２ｍｍを有するシート状電磁干渉抑制体を作製し、これらシート状電磁干渉抑制体の保磁力および透磁率を測定し、その結果を表３〜４に示した。

表３〜４に示される結果から、本発明扁平金属混合粉末１〜３０を用いて作製したシート状電磁干渉抑制体は、従来扁平金属軟磁性粉末を用いて作製したシート状電磁干渉抑制体よりも保磁力が低くなり、さらに透磁率が高くなることが分かる。しかし、この発明の条件から外れた比較扁平金属混合粉末１〜４を用いて作製したシート状電磁干渉抑制体は保磁力が高くなったり、透磁率が低くなったりして好ましくないことがわかる。

Claims

原子％で（以下、％は原子％を示す）、Ｎｉ：０．１〜２０％、Ｃｒ：０．１〜１０％を含有し、さらにＡｌおよびＳｉのうち１種または２種を合計で１５〜３５％を含有し、残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる成分組成、並びに平均粒径：１０〜５０μｍおよびアスペクト比（平均粒径／平均厚さ）：５〜３０の扁平度を有する扁平金属軟磁性粉末Ａと、
Ｓｉ：４〜２１％、Ｂ：４〜２１％、Ｃｒ：５％以下（０％は含まず）、Ｃ：５％以下（０％は含まず）、Ｍｎ：１％以下（０％は含まず）、Ｓ：０．１％以下（０％は含まず）を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成、並びに平均粒径：２０〜１００μｍおよびアスペクト比（平均粒径／平均厚さ）：５〜１００の扁平度を有するアモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂを、
前記扁平金属軟磁性粉末Ａとアモルファス扁平金属軟磁性粉末Ｂとの混合比が１：９〜９：１の範囲内にあるように混合してなることを特徴とする低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末。
請求項１記載の低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末の扁平面が樹脂中に配向して分散している低保磁力かつ高透磁率を有する複合材からなることを特徴とする電磁干渉抑制体。
前記電磁干渉抑制体は複合材からなるシートであって、前記低保磁力かつ高透磁率を有する扁平金属混合粉末の扁平面がシートの厚さ方向に対して直角方向に配向して分散していることを特徴とする請求項２記載の電磁干渉抑制体シート。