JP2016076517A - 磁心用粉末および圧粉磁心 - Google Patents

Abstract

【課題】軟磁性金属粉に対する絶縁被膜の被着性向上を図り、磁気特性に優れ、多種多様な用途に適用する圧粉磁心を提供する。
【解決手段】軟磁性金属粉２及びその表面を被覆する絶縁被膜３からなる磁性粉１を主体とし、絶縁被膜３が、膨潤性層状粘土鉱物をへき開させてなる結晶４の集合体で形成された磁心用粉末であって、軟磁性金属粉２として、ビッカース硬さでＨＶ９８以上のものを使用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁心用粉末および圧粉磁心に関する。

圧粉磁心とは、表面を絶縁被膜で被覆した無数の軟磁性金属粉（以下「磁性粉」という）を主体とする原料粉末（以下「磁心用粉末」という）を圧縮成形して得られる電磁部品である。このような圧粉磁心は、形状自由度が高く、小型化や複雑形状化の要請に容易に対応し得ることから近年重用されている。

ところで、磁心の磁気特性を高めるには、磁心の保磁力を小さくするのが有効である。保磁力が小さくなれば、透磁率が増大する一方でヒステリシス損（鉄損）が低下するからである。圧粉磁心の保磁力は、軟磁性金属粉の粒径、不純物含有量および歪量などによって左右され、圧粉磁心の保磁力を小さくするには、磁心用粉末の生成時や圧粉体の圧縮成形時等に軟磁性金属粉に蓄積された歪を除去するのが有効である。上記の歪を適切に除去するには磁心用粉末の圧粉体を所定温度で加熱するのが有効であり、例えば軟磁性金属粉として純鉄粉を採用した場合には、圧粉体を６００℃以上、好ましくは６５０℃以上で加熱（焼鈍）する。従って、軟磁性金属粉の表面を被覆する絶縁被膜には、高い耐熱性が要求される。絶縁被膜の耐熱性が不十分であると、加熱処理（焼鈍処理）に伴って絶縁被膜が損傷，分解，剥離等することから、軟磁性金属粉に蓄積された歪を適当に除去し得るような高温での焼鈍処理が実行できなくなるからである。

また、圧粉磁心の磁気特性（特に磁束密度）を高めるには、磁心用粉末の圧粉体を高密度化するのが有効であり、高密度の圧粉体を得るには、絶縁被膜の膜厚を薄くするのが有効である。

絶縁被膜に求められる上記の特性を同時に満足すべく、本出願人は、膨潤性層状粘土鉱物等の層状酸化物をへき開させてなる結晶の集合体で絶縁被膜を形成することを提案している（特許文献１を参照）。すなわち、上記結晶は、その体積抵抗および分解温度のそれぞれが、概ね１０¹²Ω・ｃｍ以上および７００℃以上と高く、かつその厚さが１〜数ｎｍ程度で安定しているので、上記結晶の集合体で絶縁被膜を形成すれば、膜厚が薄くても高い耐熱性、さらには絶縁性を有する絶縁被膜を得ることができる。

特開２０１４−１１６５３７号公報

しかしながら、本発明者らが検証したところ、特許文献１の構成において軟磁性金属粉が比較的軟質の場合には、圧粉体の圧縮成形時に絶縁被膜が損傷等し易いことが判明した。これは、被覆対象である軟磁性金属粉が比較的軟質であると、金属粉の表面に無数に析出・堆積した上記の結晶が、圧粉体の圧縮成形時に生じる軟磁性金属粉の変形（塑性変形）に追従することができないためであると考えられる。そして、絶縁被膜が損傷等すると、軟磁性金属粉同士が接触し易くなるため、圧粉磁心の鉄損（特に渦電流損）が増大する可能性が高まる。要するに、軟磁性金属粉の選択を誤ると、上記結晶の集合体からなる絶縁被膜自体は必要とされる耐熱性等を十分に具備しているにも関わらず、所望の磁気特性を有する圧粉磁心を得ることが難しくなる。

また、磁心の鉄損に占める渦電流損の割合は高周波になるほど増大し、概ね３ｋＨｚ以上の周波数帯域では鉄損に占める渦電流損の割合が支配的となる。そのため、絶縁被膜が損傷等する可能性が高い磁性粉（およびこれを主体とした磁心用粉末）は、概ね３ｋＨｚ以上の周波数帯域で使用される圧粉磁心用として不向きであり、用途が限定されてしまうことになる。

以上の実情に鑑み、本発明の目的は、上記結晶の集合体からなる絶縁被膜の軟磁性金属粉に対する被着性向上を図り、もって磁気特性に優れ、しかも多種多様な用途に適用することのできる圧粉磁心を提供可能とすることにある。

上記の目的を達成するために創案された本発明に係る磁心用粉末は、軟磁性金属粉およびその表面を被覆する絶縁被膜からなる磁性粉を主体とし、絶縁被膜が膨潤性層状粘土鉱物をへき開させてなる結晶の集合体で形成された磁心用粉末であって、軟磁性金属粉がビッカース硬さでＨＶ９８以上であることを特徴とする。なお、本発明でいう「膨潤性層状粘土鉱物をへき開させてなる結晶」とは、「膨潤性層状粘土鉱物（膨潤性層状粘土鉱物粉）を構成する結晶であって、この膨潤性層状粘土鉱物からへき開（分離）した結晶」と同義である。また、本発明でいうビッカース硬さは、無数の軟磁性金属粉を樹脂で結合した試験片を作製してから、その表面を研磨して金属粉（粒子）の断面を露出させ、この露出断面の硬度をマイクロビッカース硬さ試験機（例えば、明石製作所製ＭＶＫ−Ｇ３）で測定した値をいう。

本願発明者らが鋭意研究を重ねた結果、磁性粉の母材（絶縁被膜の被覆対象）である軟磁性金属粉が、ビッカース硬さでＨＶ９８以上、より好ましくはＨＶ１５０以上のものであれば、圧粉体の圧縮成形時に個々の磁性粉に加圧力が作用しても、軟磁性金属粉の変形（塑性変形）が抑制されることが判明した。このように、圧粉体の圧縮成形時における軟磁性金属粉の変形が抑制されれば、その表面に析出・堆積した結晶が剥離等し、その結果、上記結晶の集合体からなる絶縁被膜が破損等するのを可及的に防止することができる。従って、本発明によれば、上記結晶の集合体からなる絶縁被膜の軟磁性金属粉に対する被着性に優れた磁性粉、ひいてはこれを主体とする磁心用粉末を得ることができる。

軟磁性金属粉の粒径（個数平均粒径）が小さ過ぎると、成形金型内での流動性、ひいては圧粉体の成形性に悪影響が及び、高密度の圧粉体（高磁束密度の圧粉磁心）を得ることが難しくなるばかりでなく、圧粉磁心のヒステリシス損（鉄損）が大きくなる。一方、軟磁性金属粉の粒径が大き過ぎると、特に圧粉磁心を高周波帯域で使用する場合に渦電流損（鉄損）が大きくなる。従って、高い磁束密度を有すると共に、鉄損が少ない圧粉磁心を得る観点から、軟磁性金属粉は、その粒径が０．１μｍ以上２００μｍ以下のものを使用するのが好ましい。

本発明に係る磁心用粉末では、磁性粉の母材として比較的高硬度で塑性変形し難い軟磁性金属粉を使用することから、磁気特性に優れた圧粉磁心を得る上で有利となる反面、圧粉体の機械的強度（特に耐欠け性）を確保することが難しく、圧粉体の取り扱い性等に悪影響が及ぶ。また、磁心用粉末が微細な磁性粉（例えば、粒径が０．１μｍ以上３０μｍ以下の軟磁性金属粉を母材とした磁性粉）を含む場合、圧粉体の成形金型内での磁心用粉末の流動性が悪く、高密度・高精度の圧粉体を得るのが難しくなるという懸念もある。これらの問題は、例えば、磁心用粉末に、磁性粉同士がバインダーを介して結合された造粒粉を含めておくことで同時に解消することができる。

膨潤性層状粘土鉱物を構成する結晶は、通常、その端部に微弱な正の電荷を有している。そして、絶縁被膜は、端部のヒドロキシル基（−ＯＨ基）の少なくとも一部がフルオロ基（−Ｆ基）に置換された結晶を含むものとすることができる。フルオロ基はヒドロキシル基に比べて電気陰性度が高いので、端部のヒドロキシル基の少なくとも一部がフルオロ基に置換された結晶は、その端部（端面）における正の電荷が弱められる。そのため、このような結晶であれば、隣接する結晶同士の反発力を抑えることができるので、隣接する結晶間の隙間が小さい緻密な絶縁被膜を形成し易くなる。なお、このような作用効果は、珪素含有量を１ｍｏｌとしたとき、ヒドロキシル基のフルオロ基への置換量が０．０５ｍｏｌ以上０．３ｍｏｌ以下とされた結晶を用いることで適切に享受することができる。

絶縁被膜は、最大長さを厚さで除して算出されるアスペクト比が相互に異なる二種以上の結晶を含むものとすることができる。このようにすれば、絶縁被膜を隙間の少ない緻密構造にすることができるので、絶縁性能を高めることができる。また、圧粉体の圧縮成形時に生じる軟磁性金属粉の変形（塑性変形）に対する絶縁被膜の追従性が向上する。これは、例えば軟磁性金属粉の組成変形に伴って相対的に高アスペクト比の結晶が移動することにより絶縁被膜の一部が損傷等しても、この損傷部を相対的に低アスペクト比の結晶が補完するためであると考えられる。

本発明に係る磁心用粉末には、固体潤滑剤を含めても良い。このようにすれば、磁性粉同士の摩擦力、さらには磁性粉と圧粉体の成形金型との摩擦力を低減することができるので、高密度の圧粉体を得易くなる他、成形金型の長寿命化を図ることができる。但し、固体潤滑剤の配合割合を高めるほど磁性粉の配合割合が低下するため、高密度の圧粉体、ひいては圧粉磁心を得ることが難しくなる。そのため、固体潤滑剤の配合割合は、１質量％以下とするのが好ましい。

以上で述べた磁心用粉末の圧粉体は、その大半を占める磁性粉の絶縁被膜が耐熱性に優れた結晶の集合体で形成されることから、この圧粉体に対し、軟磁性金属粉に蓄積した歪を適当に除去し得るだけの高温で焼鈍処理を実行しても、絶縁被膜が損傷等することがない。そのため、本発明に係る磁心用粉末の圧粉体を加熱してなる圧粉磁心は磁気特性に優れる。また、絶縁被膜を構成する結晶は、所定の温度以上で加熱すると、縮合反応により、隣接する結晶と結合する。従って、圧粉体を適当な温度以上で加熱すれば、磁気特性のみならず各種強度（機械的強度や耐欠け性等）に優れた圧粉磁心を得ることができる。

本発明に係る磁心用粉末は、特に圧粉体の圧縮成形時に絶縁被膜が損傷等する可能性を効果的に低減できる。従って、本発明に係る磁心用粉末を用いて作製される圧粉磁心は、３ｋＨｚ以上の周波数帯域でも問題なく使用できる。

以上に示すように、本発明によれば、軟磁性金属粉に対する絶縁被膜の被着性向上を図ることができる。そのため、この磁性粉を主体とした磁心用粉末は、磁気特性に優れ、しかも多種多様な用途に適用することのできる圧粉磁心を作製するのに適したものとなる。

（ａ）図は、本発明に係る磁心用粉末を模式的に示す図、（ｂ）図は（ａ）図に示す磁心用粉末の生成工程を模式的に示す図、（ｃ）図は絶縁被膜が形成される様子を模式的に示す図である。 （ａ）（ｂ）図共に、圧縮成形工程の要部を模式的に示す図である。 （ａ）図は圧縮成形工程を経て得られる圧粉体の一部を模式的に示す図、（ｂ）図は加熱工程を経て得られる圧粉磁心の組織構造を模式的に示す図である。 圧粉磁心の一例であるチョークコイル用コアの概略斜視図である。 絶縁被膜の変形例を模式的に示す図である。 （ａ）図は本発明に係る磁心用粉末に含め得る造粒粉を模式的に示す図であり、（ｂ）図は（ａ）図に示す造粒粉を含む磁心用粉末の圧粉体の組織を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本発明に係る磁心用粉末Ａ［図２（ａ）参照］は、例えばチョークコイル用のコア２０（図４参照）のような電磁部品（圧粉磁心）を得るための原料粉末として用いられる。磁心用粉末Ａは、図１（ａ）に示す磁性粉１を主体（主成分）としており、磁性粉１は、軟磁性金属粉２およびその表面を被覆する絶縁被膜３からなる。絶縁被膜３は、膨潤性層状粘土鉱物を構成する結晶であって、この膨潤性層状粘土鉱物からへき開（分離）した結晶４の集合体で形成される［図１（ｃ）参照］。圧粉磁心６［図３（ｂ）参照］は、主に、磁性粉１を生成する磁性粉生成工程と、磁性粉１を主成分とした磁心用粉末Ａを得る混合工程と、磁心用粉末Ａの圧粉体５［図２（ｂ）参照］を得る圧縮成形工程と、圧粉体５に焼鈍処理を施す加熱工程とを順に経て製造される。以下、各工程について詳述する。

図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す磁性粉１を生成するための生成工程で用いられる装置概要図である。この工程では、例えば、容器１０中に満たされた絶縁被膜３の形成材料を含む溶液１１に無数の軟磁性金属粉２を浸漬した後、軟磁性金属粉２の表面に付着した溶液１１の液体成分を除去する乾燥処理を施すことにより、軟磁性金属粉２およびその表面を被覆する絶縁被膜３からなる磁性粉１を得る。絶縁被膜３の膜厚は、これが厚くなるほど高密度の圧粉体５、ひいては高い磁気特性（特に透磁率）を有する圧粉磁心６を得ることが難しくなる。一方、絶縁被膜３の膜厚が薄過ぎると、圧縮成形工程で磁心用粉末を圧縮する際に絶縁被膜３が破損等し易くなり、隣接する磁性粉１（軟磁性金属粉２）間で渦電流が流れるおそれがある。そのため、絶縁被膜３の膜厚は、軟磁性金属粉２の粒径によっても左右されるが、１ｎｍ以上５００ｎｍとするのが好ましく、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下とするのが一層好ましく、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下とするのがより一層好ましい。

軟磁性金属粉２としては、ビッカース硬さでＨＶ９８以上、より好ましくはＨＶ１５０以上のものが使用される。このような硬度を満足し得るものとして、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ粉、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ粉、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ粉、Ｆｅ−Ｎｉ粉、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ粉、Ｆｅ−Ｃｏ粉、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ粉、Ｆｅ−Ｃｒ粉、Ｆｅ基アモルファス粉、Ｃｏ基アモルファス粉、各種金属ガラス粉等を挙げることができる。軟磁性金属粉２としては純鉄粉を使用することもできるが、純鉄粉は比較的軟質で、上記の硬度を満足しない場合がある。この場合、少なくとも粒子表層部に上記硬度を満たす硬化層を形成するための高硬度化処理を施せば、純鉄粉を本発明に係る磁性粉１の形成材料として使用することができる。上記の高硬度化処理としては、例えば、純鉄粉同士、あるいは純鉄粉とメディア（砥粒）を繰り返し衝突させる処理を採用することができる。

また、使用する軟磁性金属粉２は、どのような製法で製造されたものであっても構わない。具体的には、水アトマイズ粉、ガスアトマイズ粉、電解粉、還元粉、あるいはカルボニル粉等が使用可能である。

軟磁性金属粉２の粒径が小さ過ぎると、成形金型（キャビティ）内での流動性が低下するため高密度の圧粉体５、ひいては高磁束密度の圧粉磁心６を得難くなることに加え、圧粉磁心６のヒステリシス損（鉄損）が大きくなる。また、軟磁性金属粉２の粒径が大き過ぎると、圧粉磁心６の渦電流損（鉄損）が大きくなる。そのため、軟磁性金属粉２としては、その粒径が０．１μｍ以上２００μｍ以下のものを使用するのが好ましく、１μｍ以上１５０μｍ以下のものを使用するのが一層好ましい。

絶縁被膜３の形成用材料を含む溶液１１は、例えば、容器１０中に充填した純水や有機溶媒等の適当な溶媒を撹拌しつつ、膨潤性層状粘土鉱物を凝集物が生じないように少量ずつ投入することで作製される。ここで、膨潤性層状粘土鉱物とは、負の電荷を有する珪酸塩の結晶がアルカリ金属カチオンあるいはアルカリ土類金属カチオンを介して積層したフィロ珪酸塩の一種であり、大気中、又は溶媒中で撹拌を加えない場合においては、結晶の負の電荷が結晶間に介在する金属カチオンで中和されることによって電荷のバランス、すなわち結晶の積層構造が安定状態で保たれている。一方、この膨潤性層状粘土鉱物を撹拌中の溶媒（流れのある溶媒）に投入すると、結晶が完全にへき開した状態で分散した溶液１１が容易に作製される。すなわち、膨潤性層状粘土鉱物を流れのある溶媒中に投入すると、負の電荷を有する結晶と、正の電荷を有する金属カチオンとが完全に分離した状態で分散した溶液１１が作製される。

溶液１１における膨潤性層状粘土鉱物の濃度が０．１質量％を下回るような低濃度である場合、所定厚さの絶縁被膜３を得るのに長時間を要する懸念があり、上記濃度が２．０質量％を上回るような高濃度である場合、溶液１１の粘度が不当に高くなり過ぎ、絶縁被膜３を精度良く形成するのが難しくなる。従って、溶液１１における膨潤性層状粘土鉱物の濃度は０．１〜２．０質量％の範囲内に設定するのが好ましい。

膨潤性層状粘土鉱物としては、陽イオン交換型の膨潤性層状粘土鉱物である膨潤性スメクタイト族鉱物又は膨潤性雲母族鉱物を好ましく使用することができる。膨潤性スメクタイト族鉱物とは、シリカ四面体層の間にマグネシウム（又はアルミニウム）八面体層を挟んだサンドウィッチ型の三層構造を有する珪酸塩層が２以上積層して結晶化したフィロ珪酸塩の一種であり、代表的なものとして、ヘクトライト、モンモリロナイト、サポナイト、スチブンサイト、バイデライト、ノントロナイトおよびソーコナイト等を挙げることができる。また、膨潤性雲母族鉱物とは、対をなす四面体層（各四面体層は、同じ向きで６つ連なったシリカ四面体で構成される）の間にマグネシウム八面体層を挟んだ複合層が積層して結晶化したフィロ珪酸塩の一種であり、代表的なものとして、Ｎａ型テトラシリシックフッ素雲母、Ｌｉ型テトラシリシックフッ素雲母、Ｎａ型フッ素テニオライト、Ｌｉ型フッ素テニオライトおよびバーミキュライト等を挙げることができる。なお、膨潤性スメクタイト族鉱物や膨潤性雲母族鉱物以外にも、これらの類似構造を有する層状珪酸塩鉱物の他、これらの置換体、誘導体、変性体を使用することもできる。

スメクタイト族鉱物を構成する結晶は、その長さ（最大直径）を厚さで除して算出されるアスペクト比（＝長さ／厚さ）が少なくとも２５以上とされた平板状をなし、かつその厚さが１ｎｍ程度で安定している。また、雲母族鉱物を構成する結晶は、上記アスペクト比が少なくとも１００以上とされた平板状をなし、かつその厚さが１０ｎｍ程度で安定している。軟磁性金属粉末２の表面を被覆する絶縁被膜３は、その膜厚が薄いほど、またその構造が緻密であるほど、磁気特性に優れた圧粉磁心６を得易くなるため、絶縁被膜３を構成する結晶４は、その厚さおよび長さがそれぞれ１ｎｍ以下および５０ｎｍ以下であるのが好ましい。かかる観点から、結晶４は、膨潤性スメクタイト族鉱物および膨潤性雲母族鉱物のうち、膨潤性スメクタイト族鉱物をへき開させたものが特に好ましく使用される。

そして、以上のようにして作製された溶液１１中に軟磁性金属粉２を浸漬させると、軟磁性金属粉末２の表面には、図１（ｃ）に示すように、溶液１１中に完全にへき開した状態で分散した結晶４が順次析出・堆積する。

膨潤性層状粘土鉱物を構成する結晶はその体積抵抗が１０¹²Ω・ｃｍ以上と高いことから、軟磁性金属粉２の表面に結晶４を析出・堆積させた後、軟磁性金属粉２を溶液１１中から取り出して溶液１１の液体成分を除去する乾燥処理を施せば、析出した結晶４の集合体で軟磁性金属粉２の表面を被覆する絶縁被膜３が形成される。また、結晶４の分解温度は、軟磁性金属粉２に蓄積された歪を適切に除去し得るような温度（概ね７００℃）以上とされ、さらに上記のとおり、個々の結晶４は薄肉の平板状をなし、しかもその厚さが数ｎｍ〜１０ｎｍ程度で安定している。そのため、膨潤性層状粘土鉱物をへき開させてなる結晶４の集合体で形成した絶縁被膜３は、その膜厚が薄くても高い耐熱性や絶縁性能を有するものとなる。従って、軟磁性金属粉２の表面が、膜厚が薄くても高い耐熱性や絶縁性を有する絶縁被膜３で被覆された磁性粉１を容易かつ低コストに形成することができる。

溶液１１への軟磁性金属粉２の浸漬時間や溶液１１の濃度等によっては、必要以上に多くの結晶４が軟磁性金属粉２の表面に析出し、絶縁被膜３の膜厚が過大となる可能性がある。このような場合でも、アルカリ金属やアルカリ土類金属等のカチオンとイオン結合した結晶４同士は、溶媒のある状態では容易にへき開するため、軟磁性金属粉２とイオン結合した結晶４と比較して容易に取り除くことができる。そのため、結晶４が必要以上に多く析出した場合には、例えばこれを流水に曝すだけで、積層した結晶４を層間剥離させて絶縁被膜３の膜厚を薄くすることができる。つまり、上記の磁性粉１であれば、絶縁被膜３の膜厚を簡便にかつ精度良くコントロールすることができるので、膜厚が薄く、しかも膜厚のばらつきが少ない絶縁被膜３を容易に得ることができるという利点もある。

なお、絶縁被膜３は、以上で述べた方法の他にも、例えば転動流動装置（転動流動コーティング装置とも称される）を用いて形成することができる。図示は省略するが、転動流動装置を用いた場合、次のような手順で絶縁被膜３を形成することができる。まず、無数の軟磁性金属粉２を容器内部に投入してから、容器内部に気流を発生させる気流発生手段を駆動し、軟磁性金属粉２を容器内部で浮遊させた状態で攪拌・流動させる。この状態を維持したまま、上記の溶液１１（負の電荷を有する結晶４と、正の電荷を有する金属カチオンとが完全に分離した状態で分散した溶液１１）を容器内部にミスト状に噴射し、軟磁性金属粉２に付着させる。軟磁性金属粉２に付着した上記溶液１１に含まれる溶媒等の液体成分は、上記気流（風）によって消失し、これに伴って上記溶液１１に含まれる結晶４が軟磁性金属粉２の表面に析出・堆積する。この析出・堆積した結晶４により、絶縁被膜３が形成される。

このような方法（転動流動法）では、溶液１１の濃度や、転動流動装置の運転時間などを調整することによって絶縁被膜３の膜厚を調整することができる。そのため、膜厚の薄い絶縁被膜３を精度良く形成することができ、しかも磁性粉１（軟磁性金属粉２）相互間で絶縁被膜３の膜厚にバラツキが生じるのを可及的に防止することができる。また、このような方法では、被覆と乾燥を同時進行させることができるので、絶縁被膜３を迅速に形成することができる。

以上のようにして得られた磁性粉１は、混合工程において固体潤滑剤（固体潤滑剤粉）と混合される。これにより、磁性粉１と固体潤滑剤とが混合されてなる磁心用粉末Ａが得られる。なお、固体潤滑剤の配合割合を高めるほど磁心用粉末Ａに占める磁性粉１の配合割合が低下するため、高密度の圧粉体５、ひいては高磁束密度の圧粉磁心６を得ることが難しくなる。そのため、固体潤滑剤の配合割合は、１質量％以下とするのが好ましく、０．８質量％以下とするのが一層好ましい。すなわち、磁心用粉末Ａは、固体潤滑剤を１質量％以下（より好ましくは０．８質量％以下）含み、残部を磁性粉１としたものとする。このように、磁心用粉末Ａに固体潤滑剤を含めておけば、圧粉体５の圧縮成形時に、磁性粉１同士の摩擦力、さらには磁性粉１と成形金型との摩擦力を低減することができるので、高密度の圧粉体５を得易くなることに加え、絶縁被膜３の損傷等も可及的に防止することができる。但し、磁心用粉末Ａには、必ずしも固体潤滑剤を含める必要はなく、必要に応じて含めれば良い。

ここで、使用可能な固体潤滑剤に特段の制限はなく、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸鉄、ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エルカ酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、ラウリン酸アミド、パルチミン酸アミド、ベヘン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、モンタン酸アミド、ポリエチレン、酸化ポリエチレン、スターチ、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、窒化ホウ素、ポリテトラフルオロエチレン、ラウロイルリシン、シアヌル酸メラミン等を使用することができる。以上で例示した固体潤滑剤は、一種のみを用いても良いし、二種以上を混合して用いても良い。

次に、図２（ａ）（ｂ）に模式的に示す圧縮成形工程では、同軸配置されたダイ１２およびパンチ１３を有する成形金型を用いて、図３（ａ）に模式的に示すような圧粉体５を圧縮成形する。すなわち、図２（ａ）（ｂ）に示すように、成形金型のキャビティに磁心用粉末Ａを充填した後、パンチ１３をダイ１２に対して相対的に接近移動させて圧粉体５を圧縮成形する。成形圧力は、例えば６００ＭＰａ以上、より好ましくは８００ＭＰａ以上とする。これにより、図３（ａ）に模式的に示すように、磁性粉１同士が密着した高密度の圧粉体５が得られる。但し、成形圧力があまりに高過ぎる場合（例えば成形圧力が２０００ＭＰａを超える場合）、成形金型の耐久寿命が低下する他、絶縁被膜３が損傷等する可能性が高まる。従って、成形圧力は、６００ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下とするのが望ましい。

圧縮成形工程で得られた圧粉体５は加熱工程に移送される。この加熱工程では、適当な雰囲気下におかれた圧粉体５を、軟磁性金属粉２の再結晶温度以上融点以下で所定時間加熱する（焼鈍処理）。これにより、軟磁性金属粉２に蓄積した歪（結晶歪）が適当に除去された高磁束密度の圧粉磁心６［図３（ｂ）参照］が得られる。なお、軟磁性金属粉２として純鉄粉を使用した場合の焼鈍処理温度は６００〜７００℃程度、Ｆｅ−Ｓｉ粉、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ粉、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ粉、Ｆｅ−Ｎｉ粉、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ粉、Ｆｅ−Ｃｏ粉、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ粉、Ｆｅ−Ｃｒ粉等を使用した場合の焼鈍処理温度は７００〜８５０℃程度、Ｆｅ基アモルファス粉やＣｏ基アモルファス粉を使用した場合の焼鈍処理温度は４５０〜５５０℃程度とする。また、圧粉体５の加熱時間は、圧粉体５の大きさにもよるが、圧粉体５の芯部まで十分に加熱できるような時間（例えば５〜１２０分程度）に設定する。圧粉体５を上記のような条件で加熱しても、絶縁被膜３を構成する結晶４は、基本的には上記温度範囲での焼鈍処理の実施によっても分解等しないだけの耐熱性を有し、仮に多少の分解が生じても、分解後の生成物は分解前の結晶４と同等の絶縁性を有する。そのため、圧粉体５に焼鈍処理を施すのに伴って絶縁被膜３の絶縁性が低下するような事態は可及的に防止される。

上記のような焼鈍処理を施すことで得られた圧粉磁心６は、軟磁性金属粉末２に蓄積した歪が適当に除去され、磁気特性に優れたものとなる。また、上記のような温度で焼鈍処理を実施すれば、軟磁性金属粉２に蓄積した歪が除去されるのと同時に、絶縁被膜３を構成する個々の結晶４は、縮合反応によって隣接する結晶４と結合する。そのため、機械的強度が高められた圧粉磁心６を得ることができる。

特に、本発明に係る磁心用粉末Ａでは、磁性粉１の母材（絶縁被膜３の被覆対象）である軟磁性金属粉２が、ビッカース硬さでＨＶ９８以上、より好ましくはＨＶ１５０以上のものとされる。この場合、圧粉体５の圧縮成形時に個々の磁性粉１に加圧力が作用しても、軟磁性金属粉２の変形（塑性変形）が抑制される。このように、圧粉体５の圧縮成形時における軟磁性金属粉２の変形が抑制されれば、その表面に析出・堆積した結晶４が剥離等し、その結果、結晶４の集合体からなる絶縁被膜３が部分的に破損等するのを可及的に防止することができる。そのため、本発明に係る磁心用粉末Ａであれば、これを圧縮成形した場合でも隣接する軟磁性金属粉２同士が接触し難いため、渦電流損（鉄損）の小さい圧粉磁心６を得ることができる。また、渦電流損が小さくなれば、鉄損に占める渦電流損の割合が支配的となる概ね３ｋＨｚ以上の周波数帯域においても、圧粉磁心６を問題なく使用することが可能となる。

以上のようにして得られた圧粉磁心６は、上記のとおり、磁気特性に加え、機械的強度に優れることから、自動車や鉄道車両等、高回転速度および高加速度で、しかも常時振動に曝される輸送機用モータの他、チョークコイル、パワーインダクタまたはリアクトル等の電源回路用部品の磁心（コア）として好ましく使用することができる。具体例を挙げると、本発明に係る磁心用粉末Ａを用いて得られる圧粉磁心６は、図４に示すようなチョークコイル用のコア２０として使用することができる。そして、円環状のコア２０にコイルを巻き回せば、チョークコイルが得られる。なお、圧粉磁心６は、圧縮成形された圧粉体を加熱することで得られる関係上、形状自由度が高い。そのため、図４に示すような単純形状のコア２０のみならず、複雑形状のコアであっても、容易に量産することができる。

以上、本発明の実施形態に係る磁心用粉末Ａおよびこれを用いて作製した圧粉磁心６について説明を行ったが、これらには本発明の要旨を逸脱しない範囲で適当な変更を施すことが可能である。

例えば、軟磁性金属粉２の表面を被覆する絶縁被膜３は、膨潤性層状粘土鉱物をへき開させてなる結晶４であって、かつその端部（端面）のヒドロキシル基の少なくとも一部がフルオロ基に置換されたものの集合体で形成することができる。

フルオロ基はヒドロキシル基に比べて電気陰性度が高いので、上記のようにヒドロキシル基の少なくとも一部がフルオロ基に置換された結晶４は、その端部（端面）における正の電荷が弱められたものとなる。そのため、このような結晶４を軟磁性金属粉２の表面に析出させたときには、隣接する結晶４同士の反発力を抑えることが可能となり、隣接する結晶４，４間の隙間が小さい（結晶４が密集した）緻密な絶縁被膜３を形成し易くなる。絶縁被膜３が緻密化されれば、磁心用粉末Ａの圧粉体５を圧縮成形する際に絶縁被膜３が損傷・剥離等し難くなるので、渦電流損の小さい圧粉磁心６を得る上で有利となる。

但し、フルオロ基はヒドロキシル基よりもイオン半径が大きいことから、ヒドロキシル基のフルオロ基への置換量が多過ぎると、立体障害の影響により絶縁被膜３の緻密化を実現することが難くなる。一方、上記の置換量が少な過ぎても、結晶端部の正の電荷を十分に弱めることができないので、結晶４が密集した緻密な絶縁被膜３を得ることが難しくなる。このような観点から、端部のヒドロキシル基の少なくとも一部をフルオロ基に置換してなる結晶４を用いる場合には、結晶内部の珪素含有量を１ｍｏｌとしたとき、ヒドロキシル基のフルオロ基への置換量が０．０５ｍｏｌ以上０．３ｍｏｌ以下とされた結晶４を用いるのが好ましい。

また、ヒドロキシル基の少なくとも一部がフルオロ基に置換された結晶４は、絶縁被膜３の耐熱性向上、ひいては圧粉磁心６の磁気特性向上に寄与する。これは、圧粉体５に焼鈍処理を施した際に、脱水反応、ひいては結晶４の体積減少を引き起こすヒドロキシル基が減少するためである。つまり、絶縁被膜３を構成する結晶４端部のヒドロキシル基がフルオロ基に置換されていない場合に圧粉体５に焼鈍処理を施すと、各結晶４に体積減少に伴う収縮が生じ、この収縮部に形成された隙間を介して軟磁性金属粉２の表面が外部に露出する可能性が高まる。軟磁性金属粉２の表面が外部に露出すると、隣接する軟磁性金属粉２との接触により圧粉磁心６の渦電流損が増大する。これに対し、ヒドロキシル基の少なくとも一部がフルオロ基に置換された結晶４で絶縁被膜３を形成すれば、上記の問題発生を効果的に防止することができる。なお、端部のヒドロキシル基がフルオロ基に置換されていない結晶４の集合体で形成された絶縁被膜３であっても、歪除去に有効とされる焼鈍処理温度に対しては十分な耐熱性を有する。

また、絶縁被膜３は、膨潤性層状粘土鉱物のうち、特に膨潤性スメクタイト族鉱物をへき開させてなる結晶４であって、かつその端部（端面）のヒドロキシル基が金属アルコキシドと縮合された構造を有するものの集合体で形成することもできる。

このような結晶４であれば、これを軟磁性金属粉２の表面に析出させたとき、隣接する結晶４間に形成される隙間を小さくすることができるので、緻密構造の絶縁被膜３を得ることができる。そのため、このような絶縁被膜３を備えた磁性粉１であれば、隣接する粒子間で渦電流が流れるのを可及的に防止することが、すなわち渦電流損の少ない圧粉磁心６を得ることができる。使用可能な金属アルコキシドとしては、例えば、Ｓｉ（ＯＲ）₄、Ａｌ（ＯＲ）₄、Ｂ（ＯＲ）₄などを挙げることができる。

また、絶縁被膜３は、膨潤性層状粘土鉱物をへき開させてなる結晶４であって、かつその端部（端面）の少なくとも一部に陰イオンを結合させたものの集合体で形成することもできる。

膨潤性層状粘土鉱物を構成する結晶４は、通常、その端部に微弱な正の電荷を有しているので、結晶４端部の少なくとも一部に陰イオンを結合させれば、当該結晶の電気的な中性度が高まる。従って、このような結晶４であれば、これを軟磁性金属粉２の表面に析出させたとき、隣接する結晶４同士が反発するのを抑制することができるので、緻密な絶縁被膜３を形成し易くなる。結晶４端部に結合させ得る陰イオンとしては、硫化物イオン、硝酸イオン、テトラピロリン酸ナトリウムイオンおよび珪酸ナトリウムイオンの他、高濃度リン酸塩、グリコール、非イオン界面活性剤などを挙げることができる。

また、絶縁被膜３は、さらにジルコニウム化合物を含んで形成されたものとすることができる。このようにすれば、一層耐熱性に優れた絶縁被膜３を得ることができる。使用可能なジルコニウム化合物としては、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ₄）、ジルコニウム有機金属化合物等が挙げられる。

また、絶縁被膜３は、一種類の結晶４の集合体で形成することができる他、図５に示すように、アスペクト比（＝長さ／厚さ）が互いに異なる二種以上（図示例では二種類）の結晶の集合体で形成することができる。詳細に説明すると、図５に示す絶縁被膜３は、アスペクト比が相対的に小さい第１の結晶４ａと、アスペクト比が相対的に大きい第２の結晶４ｂとが混在したものである。第１の結晶４ａとしては、例えば、膨潤性スメクタイト族鉱物の一種であるヘクトライトをへき開させたものを使用でき、第２の結晶４ｂとしては、例えば、ヘクトライトと同様に膨潤性スメクタイト族鉱物の一種であるサポナイトをへき開させたものが使用できる。すなわち、ヘクトライトを構成する結晶は、その長さおよび厚さが、それぞれ４０ｎｍおよび１ｎｍ（アスペクト比４０）であり、サポナイトを構成する結晶は、その長さおよび厚さが、それぞれ５０ｎｍおよび１ｎｍ（アスペクト比５０）である。この場合、アスペクト比が相対的に小さい第１の結晶４ａは、アスペクト比が相対的に大きい第２の結晶４ｂ，４ｂ間の隙間を埋めるように配置され、その結果、第１および第２の結晶４ａ，４ｂは、図５に示すように、ある程度規則正しく配列すると考えられる。そのため、隣接する結晶間の隙間が小さい緻密構造の絶縁被膜３を得ることができる。

なお、緻密な絶縁被膜３を得るためには、絶縁被膜３の形成材料（第１および第２の結晶４ａ，４ｂ）を含む溶液１１における、各結晶４ａ，４ｂ（ヘクトライトおよびサポナイト）の配合割合が重要である。本実施形態の構成で言えば、ヘクトライトおよびサポナイトの配合割合を、それぞれ、２５〜７５質量％および７５〜２５％質量％とした溶液１１を使用するのが好ましく、ヘクトライトおよびサポナイトの配合割合を等しくした溶液１１（両者を５０質量％ずつ含んだ溶液１１）を使用するのが特に好ましい。

ところで、以上で説明した本発明に係る磁心用粉末Ａは、ＨＶ９８以上と比較的高硬度で、圧粉体５の圧縮成形時に塑性変形し難い軟磁性金属粉２を母材とした磁性粉１を主体とすることから、磁気特性に優れた圧粉磁心６を得る上で有利となる反面、圧粉体５を構成する磁性粉１同士の密着力が弱く、ハンドリング等を容易に実施し得るだけの機械的強度（特に耐欠け性）を有する圧粉体５を得ることが難しい。このような問題は、例えば、磁性粉１同士を簡易的に接着し得る粉末状のバインダーを添加・混合した磁心用粉末Ａを用いて圧粉体５を圧縮成形することで可及的に解消し得る。すなわち、このような磁心用粉末Ａを用いれば、磁性粉１同士の密着力（耐欠け性）が高く、取り扱い性に優れた圧粉体５を得ることができる。但し、磁心用粉末Ａに対するバインダーの添加量が多過ぎると、高密度の圧粉体５、ひいては高磁束密度の圧粉磁心６を得る上での障害となることから、磁心用粉末Ａに対するバインダーの添加量は１質量％以下とするのが好ましい。粉末状のバインダーは、そのまま磁心用粉末Ａに添加しても良いし、適当な溶媒に分散させた状態で磁心用粉末Ａに添加しても良い。

使用可能なバインダー（の材料）としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート、ヒプロメロース酢酸エステルコハク酸エステル、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等の群から選択される少なくとも一種を用いることができる。なお、このようなバインダーを含む圧粉体５に焼鈍処理を施すと、使用するバインダーの種類によっては多少の残渣が生じるが、バインダーの大半は消失する。

また、磁心用粉末Ａが、小粒径の磁性粉１（例えば、粒径が０．１μｍ以上３０μｍ以下の軟磁性金属粉２を母材とした磁性粉１）を比較的多く含む場合には、圧粉体５の成形性等に悪影響が及ぶ可能性がある。そのため、磁心用粉末Ａとしては、図６（ａ）に示すように、磁性粉１同士がバインダー７を介して結合され、粒径が１０μｍ〜２００μｍ程度にまで拡大された造粒粉１’を含むものを用いても良い。造粒粉１’は、例えば、無数の磁性粉１とバインダー７の溶液とを混合し、その後、上記溶液の溶媒（液体成分）を消失させることで作製することができる。磁心用粉末Ａが上記の造粒粉１’を含んでいれば、成形金型内での磁心用粉末Ａの流動性、ひいては圧粉体５の成形性を高めることができるので、高密度の圧粉体５を得易くなる。これは、図６（ｂ）に模式的に示すように、大粒径の磁性粉１（又は造粒粉１’）の間に形成される隙間を埋めるように小粒径の磁性粉１（又は造粒粉１’）が配置されることにより、圧粉体５が緻密構造となるからである。

また、圧粉体５は、成形金型の内壁面（キャビティの画成面）にステアリン酸亜鉛等の潤滑剤を付着させる金型潤滑成形法、および成形金型を最大で１５０℃程度に加温する温間成形法の何れか一方又は双方を採用して圧縮成形しても良い。このようにすれば、一層高密度の圧粉体５を得易くなる。

軟磁性金属粉の硬度が圧粉磁心の磁気特性（特に電気抵抗率及び鉄損）に及ぼす影響を確認するため、第１の確認試験を実施した。当該試験の実施に際し、ＨＶ９８以上の軟磁性金属粉を母材とする磁性粉を用いて作製されるリング状試験片（実施例１，２）と、ＨＶ９８未満の軟磁性金属粉を母材とする磁性粉を用いて作製されるリング状試験片（比較例１，２）とを準備した。以下、実施例１，２及び比較例１，２に係る試験片の作製手順を述べる。

［実施例１］
（１−１）軟磁性金属粉として、個数平均粒径４０μｍで純度９９．８％の水アトマイズ純鉄粉を準備し、この純鉄粉に対して日本コークス工業社製多目的混合粉砕機ＭＰ−５を用いて表面硬化処理を施すことにより、純鉄粉の硬度をＨＶ１０８まで高めた。
（１−２）次に、上記の純鉄粉を株式会社パウレック製の転動流動コーティング装置ＭＰ−０１内で流動させながら、未変性のヘクトライトの結晶が完全にへき開した状態で分散した溶液（ヘクトライトの配合割合：０．５質量％）をミスト状に噴射し、上記純鉄粉の表面を厚さ約５０ｎｍの絶縁被膜で被覆した磁性粉を得た。絶縁被膜は未変性のヘクトライトをへき開させてなる結晶の集合体であり、各結晶は、その長さ及び厚さがそれぞれ約３０ｎｍ及び約１ｎｍの板状結晶である。
（１−３）上記の磁性粉に対し、トルエンで希釈したバインダーとしてのメチル系シリコーン樹脂（固形分５０％）を１質量％添加した上で造粒処理を行い、バインダーを介して磁性粉同士が結合した造粒粉を得た。
（１−４）固体潤滑剤としてのエチレンビスステアリン酸アミドを０．５質量％含み、残部を上記造粒粉とした磁心用粉末を得てから、この磁心用粉末の圧粉体を室温下で圧縮成形した。圧粉体の成形圧は１２００ＭＰａとした。
（１−５）上記圧粉体に対して窒素ガス雰囲気下で３０分間焼鈍処理を施し、実施例１としてのリング状試験片（外径２０ｍｍ×内径１２ｍｍ×高さ６ｍｍ）を得た。焼鈍処理の処理温度は、５５０℃、６００℃、６５０℃及び７００℃の４つとした。すなわち、実施例１に係るリング状試験片としては、焼鈍処理の処理温度をそれぞれ異ならせた４種類を作製した（以下に述べる実施例２及び比較例１，２についても同様）。
［実施例２］
上記（１−１）の工程で純鉄粉の硬度をＨＶ９８にする以外は、実施例１と同様の手順を踏み、実施例２に係るリング状試験片を作製した。
［比較例１］
上記（１−１）の工程で純鉄粉の硬度をＨＶ９０にする以外は実施例１と同様の手順を踏み、比較例１に係るリング状試験片を作製した。
［比較例２］
上記（１−１）の工程で純鉄粉の硬度をＨＶ８２にする以外は実施例２と同様の手順を踏み、比較例２に係るリング状試験片を作製した。

以上のようにして作製した実施例１，２及び比較例１，２に係る試験片のそれぞれについて、試験片の寸法及び重量から密度を算出すると共に、試験片の電気抵抗率及び鉄損を測定したので、その結果を表１にまとめて示す。なお、電気抵抗率は、三菱化学アナリック社製の抵抗率計ロレスタＡＸを用いて測定し、鉄損は、岩通計測社製のＢ−ＨアナライザＳＹ−８２１８を用いて１０ｋＨｚ、５０ｍＴの条件で測定した。

表１からも明らかなように、焼鈍温度を５５０℃及び６００℃とした場合には、本発明の構成を有する実施例１，２と本発明の構成を有しない比較例１，２とで電気抵抗率及び鉄損の値に実質的な差はない。これに対し、焼鈍温度を６５０℃にまで高めた場合、比較例１，２の電気抵抗率は実施例１，２の電気抵抗率よりも小さく、また、比較例１，２の鉄損は実施例１，２の鉄損よりも大きい。これは、相対的に低硬度（軟質）の軟磁性金属粉を母材とした磁性粉を主体として作製される比較例１，２に係る試験片では、絶縁被膜を構成する結晶が圧粉体の圧縮成形時に生じる金属粉の塑性変形に十分に追従できず、絶縁被膜が部分的に破損等したためと考えられる。なお、焼鈍温度を７００℃にまで高めた場合には、実施例１，２の電気抵抗率が焼鈍温度を６５０℃に設定した場合と比較して低下しているが、実施例１，２と比較例１，２の間における鉄損の値の差は一層拡大している。これは、主に、焼鈍温度を高めたことにより歪を十分に除去できたためであると推測される。

以上から、軟磁性金属粉およびその表面を被覆する絶縁被膜からなる磁性粉において、膨潤性層状粘土鉱物をへき開させてなる結晶の集合体で絶縁被膜を形成すると共に、ＨＶ９８以上の硬度を有する軟磁性金属粉を使用すれば、低鉄損の圧粉磁心を得る上で有利となることがわかる。

膨潤性層状粘土鉱物をへき開させてなる結晶の集合体で絶縁被膜を形成すれば、絶縁性に優れた絶縁被膜を得ることができること、さらには、圧粉磁心の磁気特性向上（低鉄損化）に有利であることを実証するために、第２の確認試験を実施した。この試験の実施に際し、上記結晶の集合体で絶縁被膜を形成した磁性粉を用いて作製されるリング状試験片（実施例３）と、膨潤性層状粘土鉱物の粉末の集合体で絶縁被膜を形成した磁性粉を用いて作製されるリング状試験片（比較例３〜５）とを準備した。以下、実施例３及び比較例３〜５に係る試験片の作製手順について述べるが、実施例３及び比較例３〜５に係る試験片の作製に用いる軟磁性金属粉は、何れも、個数平均粒径５μｍで硬度がＨＶ５３８のガスアトマイズセンダスト（Ｆｅ−９．５Ｓｉ−５．５Ａｌ）粉とした。

［実施例３］
（２−１）上記のセンダスト粉を株式会社パウレック製の転動流動コーティング装置ＭＰ−０１内で流動させながら、未変性のヘクトライトの結晶が完全にへき開した状態で分散した溶液（ヘクトライトの配合割合：０．５質量％）をミスト状に噴射し、上記純鉄粉の表面が膜厚約５０ｎｍの絶縁被膜で被覆された磁性粉を得た。つまり、絶縁被膜は未変性のヘクトライトをへき開させてなる結晶の集合体であり、各結晶は、その長さ及び厚さがそれぞれ約５０ｎｍ及び約１ｎｍの板状結晶である。
（２−２）上記の磁性粉に対し、トルエンで希釈したバインダーとしてのメチル系シリコーン樹脂（固形分５０％）を１質量％添加した上で造粒処理を行い、バインダーを介して磁性粉同士が結合した造粒粉を得た。
（２−３）固体潤滑剤としてのエチレンビスステアリン酸アミドを０．５質量％含み、残部を上記造粒粉とした磁心用粉末を得てから、この磁心用粉末の圧粉体を室温下で圧縮成形した。圧粉体の成形圧は１２００ＭＰａとした。
（２−４）上記圧粉体に対して窒素ガス雰囲気下で８００℃×３０分間焼鈍処理を施し、実施例３としてのリング状試験片（外径２０ｍｍ×内径１２ｍｍ×高さ６ｍｍ）を得た。
［比較例３］
実施例３に係る試験片を得るための上記（２−１）〜（２−４）の工程のうち、上記（２−１）の工程のみが大きく異なる。具体的には、粒径１〜２０μｍ程度のヘクトライト粉と上記センダスト粉とを混合することにより、センダスト粉の表面がヘクトライト粉の集合体からなる絶縁被膜で被覆された磁性粉を得た。なお、センダスト粉に対するヘクトライト粉の配合割合は０．５質量％とした。
［比較例４］
比較例３と同様に、実施例３に係る試験片を得るための上記（２−１）〜（２−４）の工程のうち、上記（２−１）の工程のみが大きく異なる。具体的には、センダスト粉の表面をリン酸鉄被膜で被覆してから、このリン酸鉄被膜の表面を、比較例３と同様のヘクトライト粉の集合体からなる被膜で被覆した。すなわち、比較例４に係る試験片は、絶縁被膜がリン酸鉄被膜とヘクトライト粉の集合体被膜の二層構造とされた磁性粉を用いて作製した。
［比較例５］
比較例３，４と同様に、実施例３に係る試験片を得るための上記（２−１）〜（２−４）の工程のうち、上記（２−１）の工程のみが大きく異なる。具体的には、センダスト粉と０．５質量％の上記ヘクトライト粉との混合粉に対して５質量％の純水を加えて乳鉢で混練した後、乾燥処理を施すことにより、絶縁被膜を形成した。

以上のようにして作製した実施例３及び比較例３〜５に係る試験片のそれぞれについて、試験片の寸法及び重量から密度を算出すると共に、試験片の電気抵抗率、鉄損及び透磁率を測定したので、その結果を表２にまとめて示す。なお、電気抵抗率は、三菱化学アナリック社製の抵抗率計ロレスタＡＸを用いて測定し、鉄損及び透磁率は、岩通計測社製のＢ−ＨアナライザＳＹ−８２１８を用いて１００ｋＨｚ、１００ｍＴの条件で測定した。

表２に示す試験結果からも明らかなように、実施例３と比較例３〜５とを対比すると、本発明に係る磁心用粉末が、高密度で低鉄損の圧粉磁心を得る上で有利であることがわかる。なお、透磁率に着目すると、比較例３の透磁率の方が実施例３の透磁率よりも高くなっているが、比較例３の鉄損は実施例３のそれよりも著しく高いため、実使用するには難がある。

絶縁被膜をアスペクト比が相互に異なる二種以上の結晶の集合体で形成すれば、絶縁被膜の絶縁性向上、さらには、圧粉磁心の磁気特性向上（低鉄損化）に有利であることを実証するために、第３の確認試験を実施した。この試験の実施に際し、絶縁被膜の形成材料として４種類の膨潤性層状粘土鉱物、具体的には、ヘクトライト（結晶長さ：約３０ｎｍ、結晶厚さ：約１ｎｍ）、スチブンサイト（結晶長さ：約４０ｎｍ、結晶厚さ：約１ｎｍ）、
サポナイト（結晶長さ：約５０ｎｍ、結晶厚さ：約１ｎｍ）、及びモンモリロナイト（結晶長さ：約６０ｎｍ、結晶厚さ：約１ｎｍ）を準備した。そして、上記４種の膨潤性層状粘土鉱物の中から選択した２種類の膨潤性層状粘土鉱物を材料として絶縁被膜を形成し、この絶縁被膜を備えた磁性粉（厳密には、この磁性粉を主体とした磁心用粉末）を用いて以下に示す実施例４〜９に係るリング状試験片を作製した。なお、実施例４〜９に係るリング状試験片の作製手順は、絶縁被膜の形成材料を除き、上述した実施例３に係るリング状試験片の作製手順に準ずるので詳細な説明は省略する。

実施例４〜９に係るリング状試験片の作製に用いる磁性粉は、それぞれ、以下の膨潤性層状粘土鉱物を絶縁被膜の形成材料としている。また、実施例４〜９において、絶縁被膜の形成用溶液に対する二種類の膨潤性層状粘土鉱物の配合割合は０．２５質量％ずつとした。
・実施例４：ヘクトライト及びスチブンサイト
・実施例５：ヘクトライト及びサポナイト
・実施例６：ヘクトライト及びモンモリロナイト
・実施例７：サポナイト及びスチブンサイト
・実施例８：サポナイト及びモンモリロナイト
・実施例９：スチブンサイト及びモンモリロナイト

実施例４〜９に係る試験片のそれぞれについて、試験片の寸法及び重量から密度を算出すると共に、試験片の電気抵抗率、鉄損及び透磁率を測定したので、その結果を表３にまとめて示す。なお、電気抵抗率、鉄損及び透磁率は、第２の確認試験と同様の装置を使用して測定した。

表２に示した実施例３に係る試験片についてのパラメータの測定結果、および表３に示す実施例４〜９に係る試験片それぞれについてのパラメータの測定結果からも明らかなように、アスペクト比が相互に異なる二種以上の結晶の集合体で絶縁被膜を形成すれば、絶縁被膜の絶縁性向上、さらには圧粉磁心の磁気特性向上（低鉄損化）を図ることができる。特に、各実施例の鉄損に着目すると、アスペクト比が相互に異なる二種以上の結晶の集合体で絶縁被膜を形成すれば、単一種の結晶の集合体で絶縁被膜を形成する場合（表２にしめす実施例３を参照）に比べ、圧粉磁心の一層の低鉄損化に有利であることがわかる。

絶縁被膜の形成材料である膨潤性層状粘土鉱物として、これを構成する結晶の端面に存在するヒドロキシル基をフルオロ基に置換したものを使用した場合に、絶縁被膜の絶縁性、ひいては圧粉磁心の磁気特性に及ぼす影響を確認するために第４の確認試験を実施した。具体的には、各結晶の端面に存在するヒドロキシル基をフルオロ基に置換した膨潤性スメクタイト族鉱物のうち、ヘクトライト（結晶長さ：約３０ｎｍ、結晶厚さ：約１ｎｍ）、スチブンサイト（結晶長さ：約４０ｎｍ、結晶厚さ：約１ｎｍ）、およびサポナイト（結晶長さ：約５０ｎｍ、結晶厚さ：約１ｎｍ）の三種類を準備し、各鉱物の結晶集合体で絶縁被膜を形成した磁性粉を用いて実施例１０〜１２に係るリング状試験片を作製した。なお、実施例１０〜１２に係るリング状試験片の作製手順は、絶縁被膜の形成用溶液に対する膨潤性層状粘土鉱物（膨潤性スメクタイト族鉱物）の配合割合を０．４質量％とした点を除き、上述した実施例３に係るリング状試験片の作製手順に準ずるので詳細な説明は省略する。

実施例１０〜１２に係る試験片のそれぞれについて、試験片の寸法及び重量から密度を算出すると共に、試験片の電気抵抗率、鉄損及び透磁率を測定したので、その結果を表４にまとめて示す。なお、電気抵抗率、鉄損及び透磁率は、第２の確認試験と同様の装置を用いて測定した。

表４に示す測定結果からも明らかなように、実施例１０〜１２に係る試験片は、上述した実施例１〜９に係る試験片よりも高密度、低鉄損および高透磁率となった。これは、絶縁被膜の形成用溶液に対する膨潤性層状粘土鉱物の配合割合を低下させた分、絶縁被膜が薄肉化したこと、および、結晶端面に存在するヒドロキシル基をフルオロ基に置換した結晶の集合体で絶縁被膜を形成したため、焼鈍処理に伴う結晶の寸法変化（絶縁被膜の収縮）が抑制されたこと、に由来すると考えられる。逆に言えば、焼鈍処理に伴う絶縁被膜の収縮量が少ないため、絶縁被膜の形成用溶液に対する膨潤性層状粘土鉱物の配合割合を低下させても（絶縁被膜の膜厚を薄くしても）、絶縁被膜に必要とされる絶縁性を確保できる。

本発明に係る磁性粉（磁心用粉末）が、周波数３ｋＨｚ以上の領域で使用される圧粉磁心に適したものであることを確認するために第５の確認試験を実施した。この確認試験の実施に際し、実施例１３，１４に係るリング状試験片を準備すると共に、比較対象として比較例２に係るリング状試験片（第１の確認試験で使用）を準備した。なお、実施例１３に係るリング状試験片は、軟磁性金属粉として、個数平均粒径３０μｍで硬度がＨＶ２５０のガスアトマイズ３％珪素鋼（Ｆｅ−３Ｓｉ）粉を用いた点以外は、実施例３に係るリング状試験片（第２の確認試験で使用）と同様の手順・条件で作製したものである。また、実施例１４に係るリング状試験片は、軟磁性金属粉として、個数平均粒径３０μｍで硬度がＨＶ４３０のガスアトマイズ６．５％珪素鋼（Ｆｅ−６．５Ｓｉ）粉を用いた点以外は、実施例３に係るリング状試験片と同様の手順・条件で作製したものである。

実施例１３，１４及び比較例２に係る試験片のそれぞれについて、試験片の寸法及び重量から密度を算出すると共に、試験片の電気抵抗率及び鉄損を測定したので、その結果を表５にまとめて示す。なお、電気抵抗率は、三菱化学アナリック社製の抵抗率計ロレスタＡＸを用いて測定し、鉄損は、岩通計測社製のＢ−ＨアナライザＳＹ−８２１８を用いて１，３，５，７及び１０ｋＨｚ、５０ｍＴの条件で測定した。

表５に示す測定結果からも明らかなように、周波数３ｋＨｚ以上の環境下では、本発明の特徴的な構成を備えた実施例１３，１４に係る試験片の方が、本発明の特徴的な構成を有しない比較例２に係る試験片に比べて低鉄損であることがわかる。

以上で説明した確認試験の結果から、本発明に係る磁心用粉末は、磁気特性に優れ、しかも３ｋＨｚ以上の周波数帯域で使用される圧粉磁心を作製する上でも適したものであることがわかる。

１ 磁性粉
１’ 造粒粉
２ 軟磁性金属粉
３ 絶縁被膜
４ 結晶
５ 圧粉体
６ 圧粉磁心
７ バインダー
２０ コア

Claims (8)

1. 軟磁性金属粉およびその表面を被覆する絶縁被膜からなる磁性粉を主体とし、絶縁被膜が膨潤性層状粘土鉱物をへき開させてなる結晶の集合体で形成された磁心用粉末であって、
   軟磁性金属粉がビッカース硬さでＨＶ９８以上であることを特徴とする磁心用粉末。
2. 軟磁性金属粉の粒径が個数平均粒径で０．１μｍ以上２００μｍ以下である請求項１に記載の磁心用粉末。
3. バインダーを介して前記磁性粉同士が結合された造粒粉を含む請求項１又は２に記載の磁心用粉末。
4. 絶縁被膜が、端部のヒドロキシル基の少なくとも一部がフルオロ基に置換された結晶を含む請求項１〜３の何れか一項に記載の磁心用粉末。
5. 絶縁被膜は、最大長さを厚さで除して算出されるアスペクト比が相互に異なる二種以上の結晶を含む請求項１〜４の何れか一項に記載の磁心用粉末。
6. 固体潤滑剤を１質量％以下含み、残部を前記磁性粉とした請求項１〜５の何れか一項に記載の磁心用粉末。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の磁心用粉末の圧粉体を加熱することで形成された圧粉磁心。
8. ３ｋＨｚ以上の周波数帯域で使用される請求項７に記載の圧粉磁心。

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