JP2009117651A - 高強度軟磁性複合圧密焼成材およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、Fe系の軟磁性金属粒子と該軟磁性金属粒子の表面に被覆されたMg含有酸化膜とを具備してなるMg含有酸化物被覆軟磁性粒子と、シリコーンレジン、低融点ガラス、金属酸化物の少なくとも1種とを混合して圧密し、非酸化性雰囲気において焼成処理して軟磁性複合圧密焼成材の前駆体とした後、酸化性雰囲気において熱処理して焼成体とすることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
一方、化学メッキなどの化学的な方法あるいは塗布法などによりMg含有フェライト膜を被覆したMg含有酸化鉄被覆鉄粉末を低融点ガラス粉末とともに混合してから圧密形成し、熱処理して圧粉磁性材を製造する方法も知られている。(特許文献4参照)
また、ガラス粉末を酸化亜鉛被覆軟磁性金属粒子に添加混合して成形すると、ガラス粉末−酸化亜鉛被膜(絶縁層)の摩擦が発生し、酸化亜鉛被膜が損傷しやすいために、高比抵抗の軟磁性複合圧密焼成材を得ることが難しかった。
即ち、Fe系の軟磁性粉末を予め酸化雰囲気中で加熱することにより軟磁性粉末の表面に酸化鉄の膜を形成した酸化処理軟磁性粉末を作製し、この酸化処理軟磁性粉末にMg粉末を添加し、造粒転動攪拌混合装置で混合して得られた混合粉末を不活性ガス雰囲気または真空雰囲気中において加熱するなどしたのち、更に、必要に応じて酸化性雰囲気中で加熱する酸化処理を施す技術である。この技術によれば、一般に知られているMgO−FeO−Fe2O3系の中で代表される(Mg,Fe)O、(Mg,Fe)3O4などのMg−Fe−O三元系各種酸化物のうちで、少なくとも(Mg,Fe)Oを含むMg−Fe−O三元系酸化物堆積膜が軟磁性粉末粒子の表面に形成されたものを得ることができる。
本発明者らはこの技術に着目し、前述のMg含有酸化物被覆軟磁性粉末を圧密成形して得られる圧密材を研究したところ、本願発明に到達した。
(2)上記目的を達成するために本発明の高強度軟磁性複合圧密焼成材は、(1)に記載の複数のMg含有酸化物被覆軟磁性粒子の表面側粒界層を介する結合が、前記軟磁性金属粒子と該軟磁性金属粒子の表面に被覆されたMg含有酸化膜とを具備してなるMg含有酸化物被覆軟磁性粒子と、シリコーンレジン、低融点ガラス、金属酸化物の少なくとも1種との混合圧密熱処理により得られた結合であり、前記Mg含有酸化物被覆軟磁性粒子間の表面側粒界層に存在するFe3O4あるいはFeOが、前記Fe系の軟磁性金属粒子から粒界にFe成分が析出され酸化物とされて分散成長されたものであり、前記表面側粒界層に隣接するMg含有酸化膜が、前記混合圧密焼成処理以前のMg含有酸化物被覆軟磁性粒子に備えられていたMg含有酸化物被覆膜から得られたものであることを特徴とする。
(4)上記目的を達成するために本発明の高強度軟磁性複合圧密焼成材は、(1)〜(3)のいずれかに記載のMg含有酸化膜が(Mg,Fe)Oを主体として構成され、前記金属酸化物がAl2O3、B2O3、Sb2O3、MoO3のいずれかからなる。
(5)上記目的を達成するために本発明の高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法は、Fe系の軟磁性金属粒子と該軟磁性金属粒子の表面に被覆されたMg含有酸化膜とを具備してなるMg含有酸化物被覆軟磁性粒子と、シリコーンレジン、低融点ガラス、金属酸化物の少なくとも1種とを混合して圧密し、非酸化性雰囲気において焼成処理して軟磁性複合圧密焼成材の前駆体とした後、酸化性雰囲気において熱処理することにより、
前記前駆体の表面側に、少なくともFe3O4あるいはFeOを主体とする酸化鉄を含むシリコン酸化物、または、少なくともMgを含む鉄酸化物の充填物からなる表面側粒界層を介して前記Mg含有酸化物被覆軟磁性粒子を複数結合してなる表層部と、
前記前駆体の内層側に、シリコン酸化物およびMgを含有する鉄酸化物のいずれか1種以上を主体とする内部側粒界層を介して前記Mg含有酸化物被覆軟磁性粒子を複数結合してなる内層部とを備えた焼成体とすることを特徴とする。
(6)上記目的を達成するために本発明の高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法は前記表層部のMg含有酸化物被覆軟磁性粒子間の粒界層に存在する酸化鉄を、前記Fe系の軟磁性金属粒子からFe成分を粒界に析出させて酸化物として分散成長させたものとすることを特徴とする。
(5)または(6)に記載の非酸化性雰囲気として、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気などの不活性ガス雰囲気、あるいは水素ガス雰囲気とすることを特徴とする。
(8)上記目的を達成するために本発明の高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法は、(5)〜(7)のいずれかに記載の酸化性雰囲気として400℃〜600℃のスチーム雰囲気または大気中とすることを特徴とする。
(9)上記目的を達成するために本発明の高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法は、(5)〜(8)のいずれかに記載の焼成処理の温度を550℃〜750℃の範囲とすることを特徴とする。
(10)上記目的を達成するために本発明の高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法は、(5)〜(9)のいずれかに記載の非酸化性雰囲気において焼成処理することにより、粒界層にMgとFeを含む(Mg,Fe)Oのウスタイトを生成させ、前記酸化性雰囲気において熱処理することにより前記ウスタイトを含む粒界層を少なくとも酸化鉄を含むシリコン酸化物、少なくともMgを含有する鉄酸化物のいずれかを含む充填物とすることを特徴とする。
(12)上記目的を達成するために本発明の高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法は、(5)〜(11)のいずれかに記載の金属酸化物として、Al2O3、B2O3、Sb2O3、MoO3のいずれかを用いることを特徴とする。
しかも、前記Mg含有酸化物被覆膜は圧密成形後もFe系の軟磁性金属粒子の周囲に確実に存在させることができるのでFe系の軟磁性金属粒子を個々に確実に絶縁分離できるので、軟磁性複合圧密焼成材の全体として高い比抵抗を得ることができ、渦電流損失を抑制した軟磁性複合圧密焼成材を得ることができる。
また、表面側粒界層でFe系の軟磁性金属粒子どうしを接合した表層部の部分は高い強度を有し、この表層部の部分の存在が複合軟磁性圧密焼成材の全体としての強度向上に寄与する。
本発明の軟磁性複合圧密焼成材において、Mg含有酸化膜として(Mg,Fe)Oを主体として用い、低融点ガラスとして、Bi2O3−B2O3、SnO−P2O3、SiO2−B2O3−ZnO、SiO2−B2O3−R2O、Li2O−ZnOのいずれかを用いることができ、金属酸化物として、Al2O3、B2O3、Sb2O3、MoO3のいずれかを用いることにより、高密度、高強度、高比抵抗および高磁束密度の軟磁性複合圧密焼成材を具体的に得ることができる。
本発明により前記電磁気回路部品として、例えば、磁心、電動機コア、発電機コア、ソレノイドコア、イグニッションコア、リアクトルコア、トランスコア、チョークコイルコアまたは磁気センサコアなどとしての利用が可能であり、いずれにおいても優れた特性を発揮し得る電磁気回路部品を提供できる。
そして、これら電磁気回路部品を組み込んだ電気機器には、電動機、発電機、ソレノイド、インジェクタ、電磁駆動弁、インバータ、コンバータ、変圧器、継電器、磁気センサシステム等があり、これら電気機器の高効率高性能化や小型軽量化を行うことができる効果がある。
この被覆軟磁性金属粒子を得るためには、以下の各種の原料粉末を用い、後述する(A)〜(D)に記載の方法のいずれかを選択して実施すれば良い。
この発明のMg含有酸化物被覆軟磁性金属粒子の製造方法において使用する原料粉末としてのFe系軟磁性金属粒子は、従来から一般に知られている鉄粉末、絶縁処理鉄粉末、Fe−Al系鉄基軟磁性合金粉末、Fe−Ni系鉄基軟磁性合金粉末、Fe−Cr系鉄基軟磁性合金粉末、Fe−Si系鉄基軟磁性合金粉末、Fe−Si−Al系鉄基軟磁性合金粉末、Fe−Co系鉄基軟磁性合金粉末、Fe−Co−V系鉄基軟磁性合金粉末またはFe−P系鉄基軟磁性合金粉末であることが好ましい。
更に具体的には、鉄粉末は純鉄粉末であり、絶縁処理鉄粉末は、リン酸塩被覆鉄粉末、またはシリカのゾルゲル溶液(シリケート)もしくはアルミナのゾルゲル溶液などの湿式溶液を添加し混合して鉄粉末表面に被覆したのち乾燥して焼成した酸化ケイ素もしくは酸化アルミニウム被覆鉄粉末であり、Fe−Al系鉄基軟磁性合金粉末はA1:0.1〜20%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなるFe−Al系鉄基軟磁性合金粉末(例えば、Fe−15%Alからなる組成を有するアルパーム粉末)であることが好ましい。
また、Fe−Si−Al系鉄基軟磁性合金粉末は、Si:0.1〜10%、Al:0.1〜20%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなるFe−Si−Al系鉄基軟磁性合金粉末であり、Fe−C−V系鉄基軟磁性合金粉末は、C:0.1〜52%、V:0.1〜3%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなるFe−Co−V系鉄基軟磁性合金粉末であり、Fe−C系鉄基軟磁性合金粉末は、C:0.1〜52%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなるFe−Co系鉄基軟磁性合金粉末であり、Fe−P系鉄基軟磁性合金粉末は、P:0.5〜1%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなるFe−P系鉄基軟磁性合金粉末(以上、%は質量%を示す)であることが好ましい。
このMg含有酸化物被覆軟磁性粒子は、従来のMgフェライト膜を形成したMg含有酸化物被覆軟磁性粒子に比べて密着性が格段に優れたものとなり、このMg含有酸化物被覆軟磁性粒子をプレス成形して圧粉体を作製しても絶縁被膜が破壊し剥離することが少なく、また、このMg含有酸化物被覆軟磁性粒子の圧粉体を温度:400〜1300℃で焼成して得られた軟磁性複合圧密焼成材は粒界にMg含有酸化膜が均一に分散し、粒界三重点にMg含有酸化膜が集中して分散することのない組織が得られる。
(D)前記軟磁性金属粒子を酸化雰囲気中で室温〜500℃に保持することにより軟磁性金属粒子の表面に鉄の酸化膜を形成した酸化物被覆軟磁性粉末にMg粉末を添加し混合した後または混合しながら真空雰囲気中、温度:400〜800℃保持の条件で加熱すると軟磁性粉末の表面にMg含有酸化膜が形成されたMg含有酸化物被覆軟磁性粉末が得られる。
このMg含有酸化物被覆軟磁性粉末にさらに一酸化ケイ素粉末を添加し混合した後または混合しながら真空雰囲気中、温度:600〜1200℃保持の条件で加熱するすると、軟磁性粉末の表面にMg−Si含有酸化物膜が形成されたMg−Si含有酸化物被覆軟磁性粉末が得られ、この方法で作製したMg−Si含有酸化物被覆軟磁性粉末を用いて作製した複合軟磁性焼結材であれば、従来のSiO2を生成する化合物とMgCOまたはMgOの粉末からなる混合物を圧縮成形し焼結して得られた複合軟磁性焼結材よりも密度、抗折強度、比抵抗および磁束密度が優れさせることができる。
前記一酸化ケイ素粉末の添加量は0.01〜1質量%の範囲内にあることが好ましく、前記Mg粉末の添加量は0.05〜1質量%の範囲内にあることが好ましい。
前記真空雰囲気は、圧力:1×10−12〜1×10−1MPaの真空雰囲気であることが好ましい。
軟磁性金属粒子の酸化処理は、Mgの被覆性を向上させる効果があり、酸化雰囲気中、温度150〜500℃または蒸留水または純水中、温度:50〜100℃に保持することにより行う。この場合、いずれも50℃未満では効率的でなく、一方、酸化雰囲気中で500℃を越えて保持すると焼結が起るために好ましくないからである。酸化雰囲気は乾燥した酸化雰囲気であることが一層好ましい。
以上説明した方法により前述の如く作製したMg含有酸化物被覆軟磁性粒子を使用して軟磁性複合圧密焼成材を製造するには、まず、前述の方法で作製したMg含有酸化物被覆軟磁性粒子に絶縁性の結着材としてのシリコーンレジン、低融点ガラスあるいは金属酸化物のいずれかを混合してから通常の方法で圧粉成形し、不活性ガス雰囲気中、あるいは、非酸化性雰囲気中において焼成して軟磁性複合圧密焼成材の前駆体を製造する。
そして、この焼成後、先の前駆体を後述する如く、スチーム雰囲気、大気などの酸化性雰囲気中において400〜600℃の範囲内の温度で熱処理することにより、本発明で目的とする軟磁性複合圧密焼成材を得ることができる。
シリコーンレジンの添加量は、0.2〜1.5質量%の範囲内とすることができる。
あるいは、先のシリコーンレジンあるいは低融点ガラスに代えて、Mg含有酸化物被覆軟磁性粒子に、酸化アルミニウム、酸化棚素、酸化バナジウム、酸化ビスマス、酸化アンチモンおよび酸化モリブデンの内の1種または2種以上の金属酸化物をB2O3、V2O5、Bi2O3、Sb2O3、MoO3換算で0.05〜1質量%の範囲内で配合し、混合した後に圧粉成形し、得られた圧粉成形体を温度:500〜1000℃の範囲、望ましくは550℃を越える温度〜750℃未満の温度範囲で非酸化性雰囲気中において焼成し、軟磁性複合圧密焼成材の前駆体を製造し、その後において酸化性雰囲気中において熱処理することにより軟磁性複合圧密焼成材を作製することができる。また、金属酸化物としてステアリン酸亜鉛を用いることもできる。
先の焼成雰囲気として例えば、窒素ガス雰囲気などの不活性ガス雰囲気、あるいは水素ガス雰囲気などの非酸化性雰囲気を選択することができる。
ここでの酸化性雰囲気における熱処理により、前駆体における(Mg,Fe)Oを含むMg−Fe−O三元系酸化物堆積膜を軟磁性金属粒子の表面に被覆形成した被覆軟磁性金属粒子(粉末)と、それらの界面に存在する(Mg,Fe)Oを含むMg−Fe−O三元系酸化物堆積膜が変成し、軟磁性金属粒子と該軟磁性金属粒子の表面に被覆されたMg含有酸化物とを具備してなるMg含有酸化物被覆軟磁性粒子が、酸化鉄を含むシリコン酸化物(例えば、Fe3O4あるいはFeOを主体とする酸化鉄を含むシリコーンレジンなどのシリコン酸化物)、低融点ガラスの成分を含む酸化物、Mgを含有する鉄酸化物のいずれかを主体とする粒界層を介し複数結合されてなる構造となり、最終的に目的とする軟磁性複合圧密焼成材を得ることができる。
前述のスチーム雰囲気における加熱処理条件として、400℃未満の温度とすると、Fe3O4の形成が促進されず、強度が発現しない問題があり、逆に600℃を越える加熱条件とすると、FeOの形成と分解(4FeO→Fe3O4+Fe)により強度が発現しないおそれがある。
前記Mg含有酸化膜被覆軟磁性粒子を囲む表面側粒界層にあっては、酸化鉄を含むシリコン酸化物(例えば、Fe3O4あるいはFeOを主体とする酸化鉄を含むシリコーンレジンなどのシリコン酸化物)、低融点ガラスの成分を含む酸化物、Mgを含有する鉄酸化物のいずれかを主体とする組織を有する。
図1(b)は、上記例の軟磁性複合圧密焼成材6の表層部10aの一部を拡大した図を示すが、Fe系の軟磁性金属粒子1の表面を覆うようにMg含有酸化膜2を形成してMg含有酸化物被覆軟磁性粒子が形成され、複数のMg含有酸化物被覆軟磁性粒子が表面側粒界層5を介し接合されて軟磁性複合圧密焼成材が構成されている。
なお、前述した如く軟磁性複合圧密焼成材10は、複数のMg含有酸化物被覆軟磁性粒子を圧密し、焼成と熱処理を施して製造されるので、Mg含有酸化物被覆軟磁性粒子は不定形であり、かつ、その表面の全面にMg含有酸化膜2が形成されていることが望ましいが、圧密と成形の状態によってはMg含有酸化物被覆軟磁性粒子の表面に部分的にMg含有酸化膜2が形成されていない部位の存在も考えられるが、少なくとも軟磁性複合圧密焼成材全体として見た場合の比抵抗が低下しないように各Mg含有酸化物被覆軟磁性粒子がMg含有酸化膜2で覆われていることが望ましい。
その意味から見ると、図1(b)に示すように3つの軟磁性粒子1が集合している粒界三重点の界面においては粒界層5が他の部分の粒界層5よりも厚いものである場合、あるいは部分的にMg含有酸化膜2の厚さに差異があったり、部分的に被覆不足の部分が生じていたとしても、本発明に係る軟磁性複合圧密焼成材の全体として比抵抗が高ければ差し支えない。
なお、前記の如く酸化鉄を含むシリコン酸化物(例えば、Fe3O4あるいはFeOを主体とする酸化鉄を含むシリコーンレジンなどのシリコン酸化物)、低融点ガラスの成分を含む酸化物、Mgを含有する鉄酸化物のいずれかを主体とする表面側粒界層を介し複数結合されてなる構造となるのは、前駆体の全体厚ではなく、前述した通常の熱処理条件では密度7.5g/cm3の場合に前駆体の最表面から2mm〜4mm程度の厚みの部分となる。
これはスチーム雰囲気などの酸化性雰囲気が粒界層の生成に影響を与えるのが前駆体の厚さ方向全体ではなく、前駆体の最表面からある程度の厚みの領域に限られるためである。即ち、粒界に酸化物が生成されることで酸化性雰囲気の通り道が塞がれるため、内部側まで酸化性雰囲気が供給されず、酸化物の形成が表面から限られた領域となる。
例えば、上述の厚み範囲以上の厚みを有する前駆体を酸化性雰囲気において熱処理するならば、その中心部にはスチーム雰囲気などの酸化性雰囲気による影響を受けないか、影響の少ない状態で熱処理された結果生じる内部側粒界層によりFe系のMg被覆軟磁性合金粉末が結合された内層部が生成する。
この内層部においては、スチーム雰囲気などの酸化性雰囲気での影響が及ばないことにより、Fe3O4あるいはFeOを主体とする酸化鉄を含む表面側粒界層ではなく、(Mg,Fe)Oを含むMg−Fe−O三元系酸化物堆積膜を熱処理した粒界層とシリコーンレジンを焼成したSiO2が主成分の粒界層からなる内部粒界層によって前述のMg含有酸化物被覆軟磁性粒子が結合された状態となる。
この内層部側においては、スチーム雰囲気などの酸化性雰囲気が影響を与えて生成した表面側粒界層ではなく、Mg−Fe−O三元系酸化物堆積膜を熱処理した粒界層とシリコーンレジンの焼成物からなる内部側粒界層によって前述のMg含有酸化物被覆軟磁性粒子が結合されているので、表層部側よりも強度としては弱い状態の組織となる。
また、以上の製造方法により得られた軟磁性複合圧密焼成材10にあっては、(Mg,Fe)Oを含むMg−Fe−O三元系酸化物堆積膜とその界面に存在する低融点ガラスあるいは金属酸化物を酸化雰囲気において焼成することにより、成長させたFe3O4を主体とする酸化鉄を含む低融点ガラスの成分を含む表面側粒界層、または、Fe3O4を主体とする酸化鉄を含む金属酸化物を主体とする表面側粒界層を介して軟磁性粒子が結合された表層部10aを備えているので、特にMg含有酸化物被覆軟磁性粒子同士の接合が良好になされていて、抗折強度を更に高くすることができ、高強度軟磁性複合圧密焼成材を得ることができる。その上、本製造方法により得られた軟磁性複合圧密焼成材は、高磁束密度で高周波低鉄損の特徴を兼ね備える優れた特徴を有する。
Mg含有酸化物被覆軟磁性粒子の外周面に形成されている(Mg,Fe)Oを含むMg−Fe−O三元系酸化物堆積膜(表1にはMgO膜と略記する)の膜厚を測定した結果を表1に示す。この膜の膜厚は、前述の大気中加熱処理で生成される酸化膜厚に比例するので、MgO膜厚20〜80nmのものを試験試料として用いた。
しかし、焼成処理を大気中、即ち、非酸化性雰囲気ではなく、酸化性雰囲気中において施したNo.13の試料は抗折強度が83であり、向上していない。また、シリコーンレジンを添加していないNo.7の試料は比抵抗が極めて低い値となった。更に、焼成処理を750℃で行ったNo.16の試料は比抵抗が極めて低い値となった。また、No.6の試料はMgOの膜厚が80nmと厚いために、磁束密度が低下した。
以上の結果から、MgOの膜厚は20〜80nmの範囲内が好ましい。
以上の結果から、熱処理条件は400℃〜560℃の範囲がより好ましいと判明した。
なお、大気中熱処理あるいはスチーム雰囲気中での熱処理により生じる表層部の厚さは熱処理温度と時間によって多少調整することはできるが、多少条件を変えても2〜4mm程度まで生成することが多く、この範囲よりも深い領域まで表層部を生成させるためには熱処理温度を上げるか処理時間を著しく長くする必要があって、生産性の面では不利となり易い。
この図2に示す金属組織上の111位置、112位置、113位置、114位置、115位置、116位置においてエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)を行った。その結果を図3〜図8に示す。
図3に示す111位置の分析結果は軟磁性金属粒子の部分の分析結果、図4に示す112位置の分析結果は軟磁性金属粒子の外周部分の分析結果、図5に示す113位置の分析結果は軟磁性金属粒子の外方のMg含有酸化膜と思われる部分の分析結果、図6に示す114位置の分析結果は軟磁性金属粒子の外方の界面層と思われる部分の分析結果、図7に示す115位置の分析結果は軟磁性金属粒子の外方のMg含有酸化膜と思われる部分の分析結果、図8に示す116位置の分析結果は軟磁性金属粒子の外周部分の分析結果である。
この図9に示す金属組織上の1の位置、2の位置、3の位置、4の位置、5の位置、6の位置においてX線回折分析を行った。その結果を図10〜図15に示す。
図9において1の位置と2の位置は3つのMg含有酸化膜被覆軟磁性粒子の境界となる三粒界点位置の分析結果、3の位置は他の三粒界点位置の分析結果、4の位置と5の位置は2つのMg含有酸化膜被覆軟磁性粒子の境界部分の分析結果、6の位置は3つのMg含有酸化膜被覆軟磁性粒子の境界となる三粒界点に近い位置での分析結果を示す。
なお、図14、図15に示すMnは、鉄粉中の不純物であり、酸素との親和力が大きいので、酸化熱処理中に選択酸化され、鉄粉表面に出てきたものと考えられる。
図16に示す如く軟磁性金属粒子の外周部分にMg含有酸化物膜が30nm〜50nm程度の厚さで存在し、それらの間に同じ程度の幅の薄い表面側境界層が存在している状況を確認することができた。
そして、これら電磁気回路部品を組み込んだ電気機器には、電動機、発電機、ソレノイド、インジェクタ、電磁駆動弁、インバータ、コンバータ、変圧器、継電器、磁気センサシステム等があり、これら電気機器の高効率高性能化や小型軽量化ができる。
2 Mg含有酸化膜、
3 Mg含有酸化物被覆軟磁性粒子、
5 表面側粒界層、
10 軟磁性複合圧密焼成材、
10a 表層部、
10b 内層部、
Claims (12)
- Fe系の軟磁性金属粒子と該軟磁性金属粒子の表面に被覆されたMg含有酸化膜とを具備してなるMg含有酸化物被覆軟磁性粒子が粒界層を介し複数結合されてなる高強度軟磁性複合圧密焼成材であり、
前記Mg含有酸化物被覆軟磁性粒子がFe3O4あるいはFeOを主体とする酸化鉄を含むシリコン酸化物およびMgを含有する鉄酸化物のいずれか1種以上を主体とする表面側粒界層を介し複数結合されてなる表層部と、
前記Mg含有酸化物被覆軟磁性粒子がシリコン酸化物およびMgを含有する鉄酸化物のいずれか1種以上を主体とする内部側粒界層を介し複数結合されてなる内層部とを備えたことを特徴とする高強度軟磁性複合圧密焼成材。 - 前記複数のMg含有酸化物被覆軟磁性粒子の表面側粒界層を介する結合が、前記軟磁性金属粒子と該軟磁性金属粒子の表面に被覆されたMg含有酸化膜とを具備してなるMg含有酸化物被覆軟磁性粒子と、シリコーンレジン、低融点ガラス、金属酸化物の少なくとも1種との混合圧密熱処理により得られた結合であり、
前記Mg含有酸化物被覆軟磁性粒子間の表面側粒界層に存在するFe3O4あるいはFeOが、前記Fe系の軟磁性金属粒子から粒界にFe成分が析出され酸化物とされて分散成長されたものであり、前記表面側粒界層に隣接するMg含有酸化膜が、前記混合圧密焼成処理以前のMg含有酸化物被覆軟磁性粒子に備えられていたMg含有酸化物被覆膜から得られたものであることを特徴とする請求項1に記載の高強度軟磁性複合圧密焼成材。 - 前記Mg含有酸化膜が(Mg,Fe)Oを主体として構成され、前記低融点ガラスがBi2O3−B2O3、SnO−P2O3、SiO2−B2O3−ZnO、SiO2−B2O3−R2O、Li2O−ZnOのいずれかからなることを特徴とする請求項1または2に記載の高強度軟磁性複合圧密焼成材。
- 前記Mg含有酸化膜が(Mg,Fe)Oを主体として構成され、前記金属酸化物がAl2O3、B2O3、Sb2O3、MoO3のいずれかからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高強度軟磁性複合圧密焼成材。
- Fe系の軟磁性金属粒子と該軟磁性金属粒子の表面に被覆されたMg含有酸化膜とを具備してなるMg含有酸化物被覆軟磁性粒子と、シリコーンレジン、低融点ガラス、金属酸化物の少なくとも1種とを混合して圧密し、非酸化性雰囲気において焼成処理して軟磁性複合圧密焼成材の前駆体とした後、酸化性雰囲気において熱処理することにより、
前記前駆体の表面側に、少なくともFe3O4あるいはFeOを主体とする酸化鉄を含むシリコン酸化物、または、少なくともMgを含む鉄酸化物の充填物からなる表面側粒界層を介して前記Mg含有酸化物被覆軟磁性粒子を複数結合してなる表層部と、
前記前駆体の内層側に、シリコン酸化物およびMgを含有する鉄酸化物のいずれか1種以上を主体とする内部側粒界層を介して前記Mg含有酸化物被覆軟磁性粒子を複数結合してなる内層部とを備えた焼成体とすることを特徴とする高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法。 - 前記表層部のMg含有酸化物被覆軟磁性粒子間の粒界層に存在する酸化鉄を、前記Fe系の軟磁性金属粒子からFe成分を粒界に析出させて酸化物として分散成長させたものとすることを特徴とする請求項5に記載の高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法。
- 前記非酸化性雰囲気として、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気などの不活性ガス雰囲気、あるいは水素ガス雰囲気とすることを特徴とする請求項5または6に記載の高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法。
- 前記酸化性雰囲気として400℃〜600℃のスチーム雰囲気または大気中とすることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法。
- 前記焼成処理の温度を550℃〜750℃の範囲とすることを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法。
- 前記非酸化性雰囲気において焼成処理することにより、粒界層にMgとFeを含む(Mg,Fe)Oのウスタイトを生成させ、前記酸化性雰囲気において熱処理することにより前記ウスタイトを含む粒界層を少なくとも酸化鉄を含むシリコン酸化物、少なくともMgを含有する鉄酸化物のいずれかを含む充填物とすることを特徴とする請求項5〜9のいずれかに記載の高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法。
- 前記低融点ガラスとして、Bi2O3−B2O3、SnO−P2O3、SiO2−B2O3−ZnO、SiO2−B2O3−R2O、Li2O−ZnOのいずれかを用いることを特徴とする請求項5〜10のいずれかに記載の高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法。
- 前記金属酸化物として、Al2O3、B2O3、Sb2O3、MoO3のいずれかを用いることを特徴とする請求項5〜11のいずれかに記載の高強度軟磁性複合圧密焼成材の製造方法。
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