JP2014216495A - 軟磁性体組成物、磁芯、コイル型電子部品および成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 成形品の強度を向上させることができる軟磁性体組成物およびその製造方法、磁芯、並びに、コイル型電子部品を提供することを目的とする。
【解決手段】
複数の軟磁性合金粒子と、軟磁性合金粒子間に存在する粒界と、を有する軟磁性体組成物である。軟磁性合金粒子が、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金またはＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金で構成され、粒界の少なくとも三重点には、キャリア粒子４２が存在し、キャリア粒子４２の周囲には、Ｓｉ含有相が存在する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、軟磁性体組成物、磁芯、コイル型電子部品および成形体の製造方法に関する。

金属磁性体はフェライト磁性体と比較して高い飽和磁束密度が得られる利点がある。このような金属磁性体としては、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金やＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金等が知られている。これらの金属磁性体は、たとえば電子部品の素子本体や磁芯などとして用いられることが検討されている（特許文献１など）。

ところで、近年では電子部品のさらなる小型化、低背化の要求が高まっている。電子機器の小型化、低背化の要求が高まり、それに伴い電子部品に用いられる磁芯を小型化、低背化させる要求が高まっている。しかしながら、磁芯の小型化に伴い、磁芯の機械的強度、特に抗折強度の不足が課題になってきている。

特開２０００−３０９２５号公報

本発明は、このような実情に鑑みてなされ、成形品の強度を向上させることができる軟磁性体組成物、磁芯、コイル型電子部品および成形体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、成形品の強度を向上させることができる軟磁性体組成物について鋭意検討した結果、軟磁性合金粒子の粒界の少なくとも三重点に、Ｓｉ含有相を表面に持つキャリア粒子を存在させることで、優れた磁気特性を有し、成形品の強度（特に抗折強度）を向上させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明に係る軟磁性体組成物は、
複数の軟磁性合金粒子と、前記軟磁性合金粒子間に存在する粒界と、を有し、
前記軟磁性合金粒子が、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金またはＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金で構成され、
前記粒界の少なくとも三重点には、キャリア粒子が存在し、前記キャリア粒子の周囲には、Ｓｉ含有相が存在することを特徴とする。

好ましくは、前記軟磁性合金粒子の平均粒子径を第１粒子径ｄ１とした場合に、第１粒子径ｄ１は、好ましくは５〜５０μｍ、さらに好ましくは１０〜３０μｍである。また、前記第２粒子径ｄ２は、好ましくは０．０５〜２．０μｍ、より好ましくは０．１〜２．０μｍである。このような範囲にある場合に、本発明の効果が大きい。

また、前記三重点以外の粒界にも、前記Ｓｉ含有相が存在していても良い。

また、前記Ｓｉ含有相は、Ｓｉを含むアモルファス相であっても良い。

本発明に係る磁芯は、上記のいずれかに記載の軟磁性体組成物から構成される。

さらに、本発明に係るコイル型電子部品は、上記のいずれかに記載の軟磁性体組成物から構成される素子本体を有する。

また、本発明に係る成形体の製造方法は、
上記のいずれかに記載の軟磁性体組成物を含む成形体を製造する方法であって、
前記キャリア粒子の表面に、Ｓｉを含む被覆層を形成した後に、軟磁性体合金粉末と、シリコーン樹脂を含む結合材とを混合してから成形体を得て、前記成形体を熱処理することを特徴とする。

また、成形体の製造方法は、前記成形体をガラスコートする工程を有していても良い。

図１は、本発明の一実施形態に係る磁芯である 図２は、図１に示す磁芯の要部拡大断面図である。 図３は、図２に示す三重点の拡大断面図である。 図４は、図３に示すキャリア粒子の拡大断面図である。 図５は、図２に示す観測点VにおいてＥＤＳ解析を行った結果の概略図である。なお、縦軸は強度比、横軸は深度である。

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。

本実施形態に係るコイル型電子部品用の磁芯は、圧粉成形により成形される圧粉磁芯である。圧粉成形は、プレス機械の金型内に、軟磁性合金粉末を含む材料を充填し、所定の圧力で加圧して圧縮成形を施すことにより成形体を得る方法である。

本実施形態に係る磁芯の形状としては、図１に示したトロイダル型のほか、ＦＴ型、ＥＴ型、ＥＩ型、ＵＵ型、ＥＥ型、ＥＥＲ型、ＵＩ型、ドラム型、ポット型、カップ型等を例示することができる。この磁芯の周囲に巻き線を所定巻数だけ巻回することにより所望のコイル型電子部品を得ることができる。

本実施形態に係るコイル型電子部品用の磁芯は、本実施形態に係る軟磁性体組成物で構成してある。

本実施形態に係る軟磁性体組成物は、図２に示すように、複数の軟磁性合金粒子２１と、軟磁性体組成物の粒界３０と、を有する。

本実施形態では、軟磁性合金粒子２１は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金で構成される。軟磁性合金粒子２１が、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金である場合には、クロムをＣｒ換算で０．１〜１５質量％、ケイ素をＳｉ換算で０．１〜９質量％含有し、残部が鉄で構成されていることが好ましい。さらに好ましくは、クロムをＣｒ換算で１．５〜８質量％、特に好ましくは３〜７質量％、ケイ素をＳｉ換算で１．４〜９質量％、特に好ましくは４．５〜８．５質量％含有し、残部が鉄で構成されていることが好ましい。

軟磁性合金粒子２１が上記組成を満足することにより、本実施形態に係る軟磁性体組成物は、好ましい焼結密度および優れた磁気特性（初期透磁率μｉ等）が得られると共に高い抗折強度が得られる。また、加圧成形に際して、比較的低い成形圧により成形できることから、金型への負担のさらなる軽減を図ることができ、生産性を向上することができる。また、軟磁性合金粒子２１が上記組成を満足することにより、粒界３０にＳｉ含有相が形成されやすくなる。

本実施形態に係る軟磁性体組成物には、上記軟磁性体合金粒子２１の構成成分以外にも、炭素および亜鉛等の成分が含まれることがある。

なお、炭素は、軟磁性体組成物の製造過程で用いられる有機化合物成分に由来すると考えられる。また、亜鉛は、軟磁性体組成物を圧粉成形により得る際に、装置の抜き圧を低減させるために金型に添加するステアリン酸亜鉛に由来すると考えられる。

本実施形態に係る軟磁性体組成物における炭素の含有量は、好ましくは０．０５質量％未満であり、より好ましくは０．０１〜０．０４質量％である。

本実施形態に係る軟磁性体組成物における亜鉛の含有量は、好ましくは０．００４〜０．２質量％であり、より好ましくは０．０１〜０．２質量％である。

なお、本実施形態に係る軟磁性体組成物には、上記成分以外にも、不可避的不純物が含まれていてもよい。

本実施形態では、図２および図３に示すように、軟磁性合金粒子２１の相互間には、粒界３０が形成してあり、粒界３１は、断面において、３つ以上の軟磁性合金粒子２１の間に存在する三重点３１を有し、少なくとも三重点３１には、キャリア粒子４１が存在する。図４に示すように、キャリア粒子４１は、キャリア粒子本体４２と、その周囲に形成してある被覆層４３とを有する。

本実施形態では、被覆層４３には、Ｓｉ含有相が含まれていることが確認されている。また、本実施形態では、三重点３１以外の粒界３０においても、Ｓｉ含有相が含まれていても良い。三重点３１に存在するＳｉ含有相は、キャリア粒子４１が存在することにより主として形成されるが、三重点３１以外の粒界３０に含まれるＳｉ含有相は、後述するように、キャリア粒子４１とは異なる要因で導入されてもよい。なお、三重点３１以外の粒界３０に存在するＳｉ含有相の種類は、キャリア粒子４２の周囲に存在する被覆層４３に含まれるＳｉ含有相と同一の種類でもよいし、異なる種類でもよい。

キャリア粒子本体４２の種類は特に限定はなく、セラミック粒子または金属粒子が挙げられる。その中ではアルミナ、酸化ジルコニウム、クロムから成る群から選択される１種または２種以上が好ましい。その中でも特にアルミナが熱処理時に軟磁性合金粒子２１と反応せず安定なため好ましい。

Ｓｉ含有相としては、たとえば、Ｓｉ酸化物相あるいはＳｉ複合酸化物相が挙げられる。酸化物相あるいは複合酸化物相とは、アモルファス相、結晶相、およびこれらの混合相を含む広い概念である。具体的には、Ｓｉ酸化物相およびＳｉ複合酸化物相としては、特に限定されるものではないが、例えばＳｉを含むアモルファス相、アモルファスシリコン相、シリカ相、Ｓｉ−Ｃｒ複合酸化物相等が挙げられる。本実施形態に係るＳｉ含有相は、好ましくは、Ｓｉを含むアモルファス相である。なお、一部が結晶質で構成されていてもよい。Ｓｉ含有相は、粒界に存在することで、絶縁体の機能も果たす。

また、被覆層４３は、キャリア粒子本体４２の表面の全体を覆うように形成されていることが好ましいが、必ずしもキャリア粒子本体４２の表面の全体を覆うように形成されている必要はなく、キャリア粒子本体４２の表面の一部に形成されていてもよい。また、被覆層４３の厚みは均一でなくてもよく、被覆層４３の組成も均質でなくてもよい。被覆層４３の厚みは、好ましくは０．００５〜０．２μｍである。

本発明に係る軟磁性合金粒子２１およびキャリア粒子本体４２の平均粒子径は、特に限定はないが、軟磁性合金粒子２１の平均粒子径を第１粒子径ｄ１、キャリア粒子４２の平均粒子径を第２粒子径ｄ２とした場合に、第１粒子径ｄ１は、好ましくは５〜５０μｍ、さらに好ましくは１０〜３０μｍであり、第２粒子径ｄ２は、好ましくは０．０５〜２．０μｍより好ましくは０．１〜２．０μｍである。また、ｄ２／ｄ１は、好ましくはｄ２／ｄ１≧０．００３である。このような範囲とすることで、焼結密度が向上すると共に、抗折強度も向上する。

本実施形態では、粒界３０には、Ｓｉ含有層が存在することが好ましく、その粒界３０の厚みｔ１は、大きくない方が、粒子２１間の結合が強くなる傾向にあり、強度が向上する傾向にある。したがって、三重点３１とは異なり、三重点以外の粒界３０では、キャリア粒子４１が入り込まない程度の厚みであることが好ましい。

本実施形態では、図３に示すように、軟磁性合金粒子２１の表面２２（粒界３０との界面）において、粒子２１の内部よりもＣｒが多いＳｉ−Ｃｒ複合酸化物相が形成されていても良い。Ｓｉ−Ｃｒ複合酸化物相は、特に限定されるものではないが、ＳｉおよびＣｒを含有するアモルファス相等が挙げられる。

なお、表面２２に形成されるＳｉ−Ｃｒ複合酸化物相は、必ずしも軟磁性合金粒子２１の表面の全体を覆うように形成されている必要はなく、軟磁性合金粒子２１の表面の一部を覆うように形成されていてもよい。

三重点３１以外の粒界３０に存在するＳｉ含有相の有無やその厚みは、後述する磁芯（成形体）の製造方法における結合材の種類やその添加量、その他の添加成分、成形体の熱処理温度および雰囲気等により制御することができる。

本実施形態において、Ｓｉ含有相が粒界３０および被覆層４３に存在しているか否かを判断する方法としては、特に制限されず、たとえば、Ｓｉのマッピング画像を解析することで判断してもよい。以下に具体的な方法を示す。

まず、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて磁芯を観察することにより、軟磁性合金粒子２１と、キャリア粒子４２および粒界３０とを判別する。具体的には、磁芯の任意の断面をＳＴＥＭにより撮影し、明視野（ＢＦ）像を得る。この明視野像において軟磁性合金粒子２１と軟磁性合金粒子２１との間に存在し、該軟磁性合金粒子２１とは異なるコントラストを有する領域を粒界３０とする。また、粒界３０または三重点３１に存在する粒子形状部分であって、周辺の粒界３０または三重点３１とコントラストの相違する部分をキャリア粒子４２とする。異なるコントラストを有するか否かの判断は、目視により行ってもよいし、画像処理を行うソフトウェア等により判断してもよい。

なお、Ｃｒ、Ａｌ等の他の元素についても同様の方法でマッピング画像を作成、観察することができる。

また、磁芯の任意の断面から測定点を定めてＥＤＳ解析もしくはＥＰＭＡ解析を行うことにより、粒界３０、キャリア粒子４２の周囲に存在する被覆層４３にＳｉ含有相が含まれることが確認できる。さらに、Ｓｉ含有相がアモルファスか結晶質かなどに関しても、ＥＤＳ解析により特定することが可能である。

次に、本実施形態に係る磁芯の製造方法の一例を説明する。

本実施形態の磁芯は、軟磁性体合金粉末と、結合材（バインダ樹脂）と、被覆層を有するキャリア粒子とを含む成形体を熱処理することにより、作製することができる。以下、本実施形態の磁芯の好ましい製造方法につき、詳述する。

まず、本実施形態に係る製造方法では、被覆層４３を有するキャリア粒子４１を準備する。キャリア粒子本体４２の表面に被覆層４３を形成するために、被覆層４３を形成するための溶液中に、たとえばキャリア粒子本体４２を浸漬させる。浸漬の方法としては、特に限定されず、たとえば塗布、混練、スプレー（噴霧）、ディップなどの方法が用いられる。

被覆層の原料としては、特に限定されないが、Ｓｉを含む溶液、たとえばメチル系シリコーン樹脂、メチルフェニル系シリコーン樹脂およびそれらの変性体などが用いられる。

キャリア粒子本体４２の外周に溶液を付着させて乾燥した後には、室温〜３００°Ｃで熱処理して、キャリア粒子本体４２の周囲に被覆層を仮固定する。その後に、このようにして得られたキャリア粒子と、軟磁性体合金粉末と、結合材とを混合し、混合物を得る。その後に、混合物を乾燥させて塊状の乾燥体を得た後、この乾燥体を粉砕することにより、造粒粉を形成する。その後に、混合物または造粒粉を、作製すべき圧粉磁芯の形状に成形し、成形体を得て、得られた成形体を加熱することにより、結合材を硬化させ、圧粉磁芯を得る。

本実施形態に係る製造方法により得られた圧粉磁芯は、上記本実施形態に係る軟磁性体組成物によって構成されている。

軟磁性合金粉末の形状は特に制限はないが、高い磁界域までインダクタンスを維持する観点から、球状又は楕円体状とすることが好ましい。これらの中では、圧粉磁芯の強度をより大きくする観点から、楕円体状が望ましい。また、軟磁性合金粉末の平均粒子径は、好ましくは５〜５０μｍである。平均粒子径が小さすぎると透磁率が低くなり、軟磁性材料としての磁気特性が低下する傾向にあり、また、取り扱いが難しくなる。一方、平均粒子径が大きすぎると、渦電流損失が大きくなると共に、異常損失が増大する傾向にある。

軟磁性合金粉末は、公知の軟磁性合金粉末の調製方法と同様の方法により得ることができる。この際、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、回転ディスク法等を用いて調製することができる。これらの中では、所望の磁気特性を有する軟磁性合金粉末を作製しやすくするため、水アトマイズ法が好ましい。

結合材としては、シリコーン樹脂を含むものを用いる。結合材としてシリコーン樹脂を用いることにより、軟磁性体組成物の粒界に、Ｓｉ含有相が効果的に形成される。このような軟磁性体組成物により構成された磁芯は、比較的低い成形圧で成形した場合であっても、十分な強度を有する。

なお、本発明の効果を妨げない範囲でその他の結合材が含まれていてもよい。その他の結合材としては、例えば各種有機高分子樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂及び水ガラス等が挙げられる。

結合材は、シリコーン樹脂を単独で、又はその他の結合材とで組み合わせて用いることができる。なお、軟磁性体組成物中の炭素の含有量を０．０５質量％未満に制限することが好ましい観点から、結合材は、主としてシリコーン樹脂を用いることが好ましい。軟磁性体組成物中の炭素の含有量が多すぎると、得られる磁芯の強度が低下する傾向にある。

結合材の添加量は、必要とされる磁芯の特性に応じては異なるが、好ましくは軟磁性体合金粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部添加することができ、より好ましくは軟磁性体合金粉末１００重量部に対して、３〜９重量部である。結合材の添加量が多すぎると、透磁率が低下し、損失が大きくなる傾向にある。一方、結合材の添加量が少なすぎると、絶縁を確保し難くなる傾向にある。

シリコーン樹脂の添加量は、好ましくは軟磁性体合金粉末１００重量部に対して、３〜９重量部である。シリコーン樹脂の添加量が少なすぎると、軟磁性体組成物の粒界にＳｉ含有相が形成されにくくなり、成形品としての強度が低下する傾向にある。

キャリア粒子としては、セラミック粒子あるいは金属粒子を用いる。その中でもアルミナ、酸化ジルコニウム、クロムから成る群から選択される１種または２種以上が好ましく、アルミナが特に好ましい。

また、前記混合物または造粒粉には、本発明の効果を妨げない範囲で、必要に応じて有機溶媒を添加してもよい。

有機溶媒としては、結合材を溶解し得るものであれば特に限定されないが、例えば、トルエン、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、クロロホルム、酢酸エチル等の各種溶媒が挙げられる。

また、前記混合物または造粒粉には、本発明の効果を妨げない範囲で、必要に応じて各種添加剤、潤滑剤、可塑剤、チキソ剤等を添加してもよい。

潤滑剤としては、例えば、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛及びステアリン酸ストロンチウム等が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。これらの中では、いわゆるスプリングバックが小さいという観点から、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を用いることが好ましい。

潤滑剤を用いる場合には、その添加量は、好ましくは軟磁性体合金粉末１００重量部に対して、０．１〜０．９重量部であり、より好ましくは軟磁性体合金粉末１００重量部に対して、０．３〜０．７重量部である。

特に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を用いる場合には、得られる軟磁性体組成物中の亜鉛の含有量が、０．００４〜０．２質量％の範囲内となる、添加量を調整することが好ましい。

本実施形態に係る成形体を得る工程は、軟磁性体合金粉末と、結合材と、キャリア粒子とを含む混合物を得る工程と、混合物を乾燥させた乾燥体を粉砕して造粒粉を得る工程と、造粒粉を成形して成形体を得る工程と、からなる。混合に際しては、例えば、加圧ニーダ、アタライタ、振動ミル、ボールミル、Ｖミキサー等の混合機や、流動造粒機、転動造粒機等の造粒機を用いることができる。

また、混合処理の温度および時間としては、特に限定はないが、好ましくは室温で１〜３０分間程度である。

造粒粉を得る方法としては、特に限定されるものではないが、従来公知の方法により、混合物を乾燥した後、乾燥した混合物を解砕して得られる。成形体を得る方法としては、特に限定されるものではないが、従来公知の方法により、所望する形状のキャビティを有する成形金型を用い、そのキャビティ内に混合物または造粒粉を充填し、所定の成形温度及び所定の成形圧力でその混合物を圧縮成形することが好ましい。

圧縮成形における成形条件は特に限定されず、軟磁性合金粉末の形状及び寸法や、圧粉磁芯の形状、寸法及び密度などに応じて適宜決定すればよい。例えば、通常、最大圧力は１００〜１０００ＭＰａ程度、好ましくは４００〜８００ＭＰａ程度とし、最大圧力に保持する時間は０．５秒間〜１分間程度とする。

本実施形態に係る製造方法では、結合材がシリコーン系樹脂を含むことにより、上記最大圧力まで、成形圧力を低減させることができる。さらに、このように成形圧力を低減した場合であっても、磁芯を構成する軟磁性体組成物の粒界にはＳｉ含有相が形成されることから、磁芯は十分な強度を有するものとなる。その結果、製造コストを低減でき、生産性及び経済性を向上することができる。

なお、成形圧力が低すぎると、成形による高密度化及び高透磁率化を図り難くなる共に、十分な機械的強度が得られにくい傾向にある。一方、成形時の成形圧が高すぎると、圧力印加効果が飽和する傾向にあるとともに、製造コストが増加して生産性及び経済性が損なわれ得る傾向にあり、また、成形金型が劣化し易くなり耐久性が低下する傾向にある。

成形温度は、特に限定されないが、通常、室温〜２００℃程度が好ましい。なお、成形時の成形温度を上げるほど成形体の密度は上がる傾向にあるが、成形温度が高すぎると軟磁性合金粒子の酸化が促進されて、得られる圧粉磁芯の性能が劣化する傾向にあり、また、製造コストが増加して生産性及び経済性が損なわれ得る。

成形後に得られる成形体を熱処理する方法は、公知の方法により行えばよく、特に限定されないが、一般的には、成形により任意の形状に成形された成形体を、アニール炉を用いて所定の温度で熱処理することにより行うことが好ましい。

熱処理時の処理温度は、特に限定されないが、通常、６００〜９００℃程度が好ましく、より好ましくは７００〜８５０℃である。

熱処理工程は、酸素含有雰囲気下にて行うことが好ましい。ここで、酸素含有雰囲気とは、特に限定されるものではないが、大気雰囲気（通常、２０．９５％の酸素を含む）、または、アルゴンや窒素等の不活性ガスとの混合雰囲気等が挙げられる。好ましくは大気雰囲気下である。酸素含有雰囲気下で熱処理することで軟磁性体組成物の粒界にＳｉ含有相を効果的に形成することができる。

また、このようにして得られた圧粉磁芯は、成形密度が５．７０ｇ／ｃｍ^３ 以上であることが好ましい。成形密度が５．７０ｇ／ｃｍ^３ 以上に高密度化された圧粉磁芯は、高透磁率、高強度、高コア抵抗、低コアロスといった各種性能においても優れる傾向にある。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

たとえば、上述した実施形態では、軟磁性合金粒子２１は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金で構成してあるが、本発明では、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金で構成しても良い。軟磁性合金粒子２１が、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金である場合には、アルミニウムをＡｌ換算で０．１〜１０質量％、ケイ素をＳｉ換算で０．１〜１５質量％含有し、残部が鉄で構成されていることが好ましい。その場合には、図３に示す表面２２には、Ｓｉ−Ａｌ複合酸化物相が形成されることが予想される。Ｓｉ−Ａｌ複合酸化物相は、特に限定されるものではないが、ＳｉおよびＡｌを含有するアモルファス相等が挙げられる。

さらに、焼成後の軟磁性合金粒子２１の第１粒子径ｄ１と焼成後のキャリア粒子本体４２の第２粒子径ｄ２が所望の値となるように、焼成前の軟磁性合金粉末の平均粒子径、焼成前で被覆層形成前のキャリア粒子の平均粒子径、焼成条件などを適宜調整することができる。

また、上述した実施形態では、軟磁性合金粒子としては、１種類の軟磁性合金粒子２１を用いているが、複数種類の粒子を用いても良い。たとえば軟磁性合金粒子としては、前述した軟磁性合金粒子２１以外に、それよりも比較的に小さい平均粒径を持つ補助軟磁性体粒子を含ませても良い。補助軟磁性体粒子の平均粒径は、たとえば４〜１５μｍである。このような補助軟磁性体粒子を含ませることで、コイルの直流重畳特性を向上させることができる。

補助軟磁性合金粒子の組成は、主の軟磁性合金粒子と同一でも異なっていても良い。また、補助軟磁性合金粒子の含有量は、主の軟磁性合金粒子２１を１００質量部とした場合に２質量部以下であることが好ましい。

さらに、上述した実施形態では、混合物または造粒粉を圧粉成形することで磁芯（圧粉磁芯）を製造しているが、上記混合物をシート状成形して積層することにより磁芯を製造してもよい。また、乾式成形の他、湿式成形、押出成形などにより成形体を得てもよい。

上述した実施形態では、軟磁性体組成物の粒界にＳｉ含有相を形成するため、結合材としてシリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に代えて、添加剤としてシリカゲルやシリカ粒子等のＳｉ含有成分を用いてもよい。

その他、必要に応じて、成形体をガラスコートすることも可能である。これにより、磁芯の強度をさらに向上させることができる。

また、上述した実施形態では、本実施形態に係る磁芯を、コイル型電子部品として用いるが、特に制限されることはなく、モーター、スイッチング電源、ＤＣ−ＤＣコンバーター、トランス、チョークコイル等の各種電子部品の磁芯としても好適に用いることができる。さらにまた、上述した実施形態では、磁芯を本発明に係る軟磁性体組成物で構成しているが、磁芯以外に、電子部品の素子本体や、その他の成形体を、本発明に係る軟磁性体組成物で構成してもよい。

以下、実施例により発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
試料２〜８について
［軟磁性合金粉末の調製］
まず、Ｆｅ単体、Ｃｒ単体及びＳｉ単体のインゴット、チャンク（塊）、又はショット（粒子）を準備した。次にそれらをＦｅ８８．５質量％、Ｃｒ５質量％およびＳｉ６．５質量％の組成となるように混合して、水アトマイズ装置内に配置されたルツボに収容した。次いで、不活性雰囲気中、ルツボ外部に設けたワークコイルを用いて、ルツボを高周波誘導により１６００℃以上まで加熱し、ルツボ中のインゴット、チャンク又はショットを溶融、混合して融液を得た。

次いで、ルツボに設けられたノズルから、ルツボ内の融液を噴出すると同時に、噴出した融液に高圧（５０ＭＰａ）水流を衝突させて急冷することにより、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金粒子からなる軟磁性合金粉末（平均粒子径３０μｍ）を作製した。

得られた軟磁性合金粉末を、蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、仕込み組成と一致していることが確認できた。

［周囲に被覆層が存在するキャリア粒子の作製］
まず、各試料により異なる平均粒子径のＡＥＳ−１２粒子（アルミナ粒子）をキャリア粒子として準備した。次に、被覆層の原料として、ポリアルキルシロキサンＴＳＲ１２７Ｂ（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製）を準備した。次に、ＡＥＳ−１２粒子１００質量部に対し、ＴＳＲ１２７Ｂを１２質量部（固形分６質量部）混合した。次いで、８０℃で仮硬化を行った。その後、♯１２０のろ紙でろ過し、粗大な粒子を取り除いて、周囲にポリアルキルシロキサンを含む被覆層が存在するキャリア粒子を作製した。

［圧粉磁芯の作製］
得られた軟磁性合金粉末１００重量部に対し、周囲にポリアルキルシロキサンを含む被覆層が存在するキャリア粒子０．５質量部（試料番号２〜８）およびシリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコン（株）製：ＳＲ２４１４ＬＶ）６重量部を添加し、これらを加圧ニーダにより室温で３０分間混合した。次いで、混合物を空気中において１５０℃で２０分間乾燥した。乾燥後の磁性粉末に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛（日東化成製：ジンクステアレート）を、軟磁性合金粉末１００重量部に対して０．５重量部添加し、Ｖミキサーにより１０分間混合した。

続いて、得られた混合物を、５ｍｍ×５ｍｍ×１０ｍｍの角形サンプルに成形し、成形体を作製した。なお、成形圧は６００ＭＰａとした。加圧後の成形体を７４５℃で３０分間、大気中で熱処理することにより、シリコーン樹脂を硬化させて、圧粉磁芯を得た。

［各種評価］
＜ＳＴＥＭ観察およびＥＤＳ解析＞
まず、圧粉磁芯を切断した。この切断面について、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）により観察した。これにより、軟磁性体合金粒子とキャリア粒子と粒界との判別を行った。これにより三重点におけるキャリア粒子の有無を確認した。そして、軟磁性体合金粒子の平均粒子径ｄ１とキャリア粒子の平均粒子径ｄ２を画像解析により測定した。次いで、図２に示すように任意に選択した観測点Vにおいて、ＳＴＥＭに付属のＥＤＳ装置を用いて、ＥＤＳ分析を行った。ＥＤＳ解析の結果を、図５に概略図として示す。図５は、観測点上にキャリア粒子がなかった場合の概略図である。なお、図５の縦軸は、測定により得られた特性Ｘ線の強度比である。さらに、観測点を変更して観測点上にキャリア粒子がある場合のＥＤＳ解析を行うことにより、Ｓｉ含有相を含む被覆層がキャリア粒子の周囲に存在することを確認した。

＜３点曲げ強さ試験（抗折強度）＞
圧粉磁芯サンプルに対し、ＪＩＳ Ｒ１６０１の規定に従い、３点曲げ強さ試験を行った。３点曲げ強さは、試験片を一定距離に配置された２支点上に置き、支点間の中央の１点に荷重を加えて折れた時の最大曲げ応力（ｋｇ／ｍｍ^２）である。実施例１では、１４．０ｋｇ／ｍｍ^２以上を良好とした。結果を表１に示す。

＜初期透磁率（μｉ）＞
圧粉磁芯サンプルに、銅線ワイヤを１０ターン巻きつけ、ＬＣＲメーター（ヒューレットパッカード ４２８４Ａ）を使用して、初期透磁率μｉを測定した。測定条件としては、測定周波数１ＭＨｚ、測定温度２３℃、測定レベル０．４Ａ／ｍとした。実施例１では、１ＭＨｚにおけるμｉは４０以上を良好とした。結果を表１に示す。

＜焼結密度Ｄｓ＞
焼結密度Ｄｓは、圧粉磁芯サンプルの寸法と質量を測定して、質量Ｗ／体積Ｖを算出することにより求めた（単位：ｇ／ｃｍ^３ ）。実施例１では、５．７０ｇ／ｃｍ^３以上を良好とした。結果を表１に示す。

ＳＴＥＭ観察の結果、試料２〜８の軟磁性体組成物は表１に示す平均粒子径ｄ１の軟磁性体合金粒子であった。また、試料２〜８の粒界三重点には、表１に示す平均粒子径ｄ２のキャリア粒子が存在していることが確認できた。さらに、ＥＤＳ解析の結果、試料２〜８の粒界には、Ｓｉ含有相が形成されていることが確認できた。さらに、Ｓｉ含有相を含む被覆層がキャリア粒子の周囲に存在することを確認した。

さらに、ＳＴＥＭ観察の結果、試料２〜８では、軟磁性体組成物の粒界にはＳｉを含むアモルファス相が確認された。さらに、軟磁性体組成物の粒子表面には、ＳｉおよびＣｒを含むアモルファス層が確認された。

キャリア粒子を含む試料２〜８では抗折強度、初期透磁率、焼結密度が全て好ましい軟磁性体組成物が得られた。

試料１１について
軟磁性合金粉末の平均粒子径を１０μｍとした以外は、試料５と同様の方法で圧粉磁芯試料を作成し、同様の評価を行った。結果を表１に示す。

ＳＴＥＭ観察およびＥＤＳ解析の結果は試料２〜８と同様であった。また、試料１１では抗折強度、初期透磁率、焼結密度が全て好ましい軟磁性体組成物が得られた。

（比較例１）
試料１について
試料１ではキャリア粒子を含まない以外は全て試料４と同様の方法で圧粉磁芯試料を作成し、同様の評価を行った。結果を表１に示す。

ＳＴＥＭ観察およびＥＤＳ解析の結果はキャリア粒子が存在しない以外は全て試料４と同様であった。しかし、得られた軟磁性体組成物は十分な抗折強度が得られなかった。

試料２１について
軟磁性合金粉末１００重量部に対し、周囲に被覆層が存在するキャリア粒子に代えて、周囲に被覆層のないキャリア粒子として、ＡＥＳ−１２を０．５質量部、添加した以外は試料４と同様の方法で圧粉磁芯試料を作成し、同様の評価を行った。結果を表１に示す。

ＳＴＥＭ観察の結果は試料２〜８と同様であった。ＥＤＳ解析の結果も、Ｓｉ含有相を含む被覆層がキャリア粒子の周囲に存在することが確認できなかったこと以外は同様であった。

得られた軟磁性体組成物は抗折強度が試料１と同等程度であり、十分な抗折強度が得られなかった。さらに、焼結密度および初期透磁率が低下した。

（実施例２、比較例２）
試料３１、３２について
試料３１、３２は、軟磁性合金粉末として、Ｆｅ８５質量％、Ａｌ５．５質量％およびＳｉ９．５質量％の組成で構成された軟磁性合金粉末を用いた以外は、試料１および試料４と同様の方法で圧粉磁芯試料を作成し、同様の評価を行った。表２に結果を示す。

ＳＴＥＭ観察の結果、試料３２の粒界三重点には、キャリア粒子が存在していることが確認できた。さらに、ＥＤＳ解析の結果、試料３１、３２の粒界には、Ｓｉ含有相が形成されていることが確認できた。さらに、Ｓｉ含有相を含む被覆層がキャリア粒子の周囲に存在することを確認した。

さらに、ＳＴＥＭ観察の結果、試料３１、３２では、軟磁性体組成物の粒界にはＳｉを含むアモルファス相が確認された。さらに、軟磁性体組成物の粒子表面には、ＳｉおよびＡｌを含むアモルファス層が確認された。

周囲にＳｉ含有相が存在するキャリア粒子を用いた試料３２は、キャリア粒子を用いなかった試料３１と比較して抗折強度が向上することが確認できた。

２１… 軟磁性合金粒子
２２… 表面
３０… 粒界
３１… 三重点
４１… キャリア粒子
４２… キャリア粒子本体
４３… 被覆層

Claims (9)

1. 複数の軟磁性合金粒子と、前記軟磁性合金粒子間に存在する粒界と、を有し、
   前記軟磁性合金粒子が、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金またはＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金で構成され、
   前記粒界の少なくとも三重点には、キャリア粒子が存在し、前記キャリア粒子の周囲には、Ｓｉ含有相が存在することを特徴とする軟磁性体組成物。
2. 前記軟磁性合金粒子の平均粒子径を第１粒子径ｄ１とした場合に、第１粒子径ｄ１が５〜５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の軟磁性体組成物。
3. 前記キャリア粒子の平均粒子径を第２粒子径ｄ２とした場合に、前記第２粒子径ｄ２が０．１〜２．０μｍである請求項１または２に記載の軟磁性体組成物。
4. 前記三重点以外の粒界にも、Ｓｉ含有相が存在することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軟磁性体組成物。
5. 前記Ｓｉ含有相は、Ｓｉを含むアモルファス相を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軟磁性体組成物。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の軟磁性体組成物から構成されることを特徴とする磁芯。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の軟磁性体組成物から構成される素子本体を有することを特徴とするコイル型電子部品。
8. 請求項１〜５のいずれかに記載の軟磁性体組成物を含む成形体を製造する方法であって、
   前記キャリア粒子の表面に、Ｓｉを含む被覆層を形成した後に、軟磁性体合金粉末と、シリコーン樹脂を含む結合材とを混合してから成形体を得て、前記成形体を熱処理することを特徴とする成形体の製造方法。
9. 前記成形体をガラスコートする工程をさらに有する請求項８に記載の成形体の製造方法。

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