JP2016519430A

JP2016519430A - 非腐食性の軟磁性粉末

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Publication number: JP2016519430A
Application number: JP2016504654A
Authority: JP
Inventors: パガノ，ザンドロ; ヒュンファン，ジャエ; リープシャー，ラルフ; プレヒトル，フランク; コホ，オリファー
Original assignee: BASF SE
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Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2016-06-30
Anticipated expiration: 2034-03-26
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Abstract

本発明は１つ軟磁性材料のコア及び１種の被膜を含む軟磁性粉末に関し、前記被膜は１種の絶縁処理化合物及び１種の抑制剤を含み、前記抑制剤は（ａ）及び／又は（ｂ）であり、（ａ）は、一般式（Ｉ）を有するカルボン酸、又はカルボン酸塩であり、【化１】式中、Ｒ１は単結合又はＣ１〜Ｃ６アルキレンであり、Ｒ２〜Ｒ６は、それぞれに独立して、Ｈ、ＯＨ、−Ｘ−ＣＯＯＨ、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、Ｃ２〜Ｃ６−アルケニル、Ｃ２〜Ｃ６アルキニル、Ｃ３〜Ｃ７シクロアルキル、Ｃ６〜Ｃ１２アリール、ＣＯＯＲ７、ＯＲ８であり、若しくはＲ２〜Ｒ６の２つ隣接の基は一緒に１つの環を形成し、Ｘは単結合又はＣ１〜Ｃ６アルキレンであり、Ｒ７及びＲ８はＣ１〜Ｃ２０アルキルであり、（ｂ）は、一般式（ＩＩ）の化合物であり、(R9-O-)(R10-O-)(R11-O-)PO (II)式中、Ｒ９〜Ｒ１１はそれぞれに独立して、ＯＨ及びＮＨ２から選択される１つ以上の基と置換若しくは非置換のＣ１〜Ｃ２０アルキル、Ｃ２〜Ｃ２０−アルケニル、Ｃ２〜Ｃ６アルキニル、Ｃ３〜Ｃ７シクロアルキル、Ｃ６〜Ｃ１２アリールを示し、又は、Ｒ９〜Ｒ１１はそれぞれに独立して、５００〜３００００ｇ／ｍｏｌの分子量ＭＷを有するポリジオール部分であり、前記ポリジオール部分は任意にＣ１〜Ｃ２０アルキルにより端部に及び／又はＣ１〜Ｃ２０アルキレンによりＰと結合するＯ原子との結合部にキャップされ、又は、Ｒ１０及びＲ１１はそれぞれに独立してＨである。本発明は、さらに、前記軟磁性粉末の製造プロセス及び前記軟磁性粉末を含む電子部品に関する。

Description

本発明は非腐食性の軟磁性粉末の製造プロセスに関する。さらに、本発明は、前記プロセス及びこのような軟磁性粉末の使用方法により製造される製品に関する。

鉄基粉末は、電子部品の製造において、基材として長期間使用されている。このような粉末の他の使用方法は、金属射出成形品、粉末冶金及び補助食品などのさまざまな特殊製品を含む。

軟磁性粉末の一般的な応用は磁性コア部品である。該磁性コア部品は、電磁石、変圧器、電動機、誘導子及び磁性組立体などの電気装置、電気機械装置並びに磁性装置において、磁場を閉じ込め及び導くための高透磁性を有する磁性材料の部品となる。通常、これらの部品は、高圧下金型で軟磁性粉末の成形品により、異なる形状及びサイズで製造される。

電子的用途、特に交流電流（ＡＣ）の用途において、磁性コア部品の２つの主要特性は透磁性及びコア損失特性である。この明細書において、材料の透磁性は、磁化する能力又は磁束の持つ能力の指標を提供する。透磁率は、磁化力又は磁場強度と誘導される磁束との比率として定義される。磁性材料が急速に変化する磁場に曝される時、コアの総エネルギーはヒステリシス損失及び／又は渦電流損失の発生により減少される。ヒステリシス損失は、コア部品の中に保持される磁力を克服するための必要なエネルギー消費の原因となる。渦電流損失は、コア部品においてＡＣ条件により引き起こされる磁束の変化による電流の生成の原因となり、且つ基本的には抵抗損失となる。

一般的に、高周波用途のための装置はコア損失に敏感であり、渦電流による損失を減少するために改善された絶縁特性が求められる。これを実現する最も簡単な手段は、各粒子の絶縁レイヤーを厚くすることである。さらに、さびが抵抗性の低減の原因となること、及びさび抑制レイヤーが上記損失を減少することができることが見出された。但し、絶縁レイヤーが厚くなるほど、軟磁性粒子のコア密度及び磁束密度が低くなる。さらに、高圧下で圧縮成形により磁束密度を増大させる試みは、コアにより大きい負担、及び故により高いヒステリシス損失を引き起こす可能性がある。

最適な主要特性を有する軟磁性粉末コアを製造するために、コアの抵抗率及び密度を同時に増大させる必要がある。従って、理想的には、粒子が高い絶縁特性を有する薄い絶縁レイヤーで覆われるべきである。磁性粉末の分野において、この問題に対して異なる取り組みがある。

ＷＯ２００７／０８４３６３Ａ２は冶金粉末組成物及びこれから製造される固化製品の製造方法に関する。該冶金粉末組成物は、少なくとも部分的にリン酸金属塩及び粒状物の内部潤滑剤で被覆される卑金属粉末を含む。用いる内部潤滑剤は、例えば、ポリアミド、Ｃ_５〜Ｃ_３０脂肪酸、ポリアミドの金属塩、Ｃ_５〜Ｃ_３０脂肪酸の金属塩、Ｃ_５〜Ｃ_３０脂肪酸のアンモニウム塩、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マンガン、ステアリン酸カルシウム、エチレンビス−ステアラミド、ポリエチレンワックス、ポリオレフィン、及びこれらの組み合わせを含む。リン酸金属塩の被膜及び内部潤滑剤の組み合わせにより、金属粒子及び成形される部品の潤滑性を増大させることができる一方で、有機化合物の存在の量を減少させる。

ＥＰ０８１０６１５Ｂ１には、絶縁レイヤーを有する粒子を含む軟磁性粉末複合コアが開示される。特に、該軟磁性粒子は、溶媒及びリン酸塩を含むリン酸溶液を含む溶液で処理される。さらに、該溶液は１種の界面活性剤及び１種の防錆剤を含む。該防錆剤は、酸化鉄の生成を抑制するための孤立電子対を有する窒素及び／又は硫黄を含む有機化合物である。

ＥＰ０７６５１９９Ｂ１には、ステアリン酸塩、ワックス、パラフィン、天然及び合成脂肪誘導体並びにポリアミド型のオリゴマーからなる群から選択される潤滑剤と熱可塑性プラスチック材料とを有する鉄基粒子の混合粉末組成物が開示される。得られた混合物はガラス転移温度又は熱可塑性樹脂の融解点より低い温度で成形され、且つ該圧密化された製品は熱可塑性樹脂の硬化のために加熱される。熱可塑性プラスチック材料に添加される潤滑剤によりプロセスは時間がかからないものとなるが、軟磁性の特性において本質的な改善に達することができない。

さらに、金属加工、特に金属表面構造の分野において、腐食を除去するためにさまざまな絶縁レイヤーが用いられる。例えば、ＣＮ１０１５２５５６３Ａは、化学機械研磨洗浄が行われる場合、被処理物の表面を腐食から保護するために使用される腐食防止剤を含む研磨後洗浄剤に関する。ＣＮ１００５８８７４３Ａには、マグネシウム合金の表面を処理するための酸溶液が開示され、該溶液は２種の酸、１種の腐食防止剤、及び薄膜を生成するためにマグネシウム合金の表面の活性化に用いられる湿潤剤を含む。

ＷＯ２００６／０７１２２６には、ワークの表面から酸化物を除去して該ワークの表面にリン酸鉄を生成するプロセスが開示される。このために、該ワークは、溶解されるリン酸アニオン、溶解される酸、分散される芳香族カルボン酸及び１種の粘度増長剤を含む水性溶液で処理される。但し、このような溶液の使用により電気部品又は電子部品の製造に使用されるカルボニル鉄粉末を腐食から保護することは、このような処理されたカルボニル鉄粉末から製造される電気部品又は電子部品の抵抗率及び透磁率の減少を引き起こす。

典型的には、磁性粒子に絶縁レイヤーを形成するための既知のプロセスは、例えば密度又は絶縁特性などの主要特徴の１つに取り込む一方、他の特徴を一定に保つ。従って、得られる抵抗率及び透磁性は制限される。よって、当技術分野で、軟磁性粉末から製造される磁性コア部品に最適な結果に達すると同時に、より良い腐食防止に達するために、軟磁性粉末の処理プロセスをさらに改善する要求が未だある。

ＷＯ２００７／０８４３６３Ａ２ＥＰ０８１０６１５Ｂ１ＥＰ０７６５１９９Ｂ１ＣＮ１０１５２５５６３ＡＣＮ１００５８８７４３ＡＷＯ２００６／０７１２２６

したがって、本発明の課題は、軟磁性粉末、並びに磁性コア部品に用いられるとき、高い抵抗率、高い透磁性及び非腐食特性の実現を促進する当該軟磁性粉末の製造プロセスを提供することである。さらに、本発明の課題は、シンプルで、高い費用対効果で簡単な手段で上述の目標を達することを可能にするプロセスを提供することである。本発明のもう一つの課題は、さらなる腐食防止処理の必要がない軟磁性粉末を含む電子部品を提供することである。この明細書において、本発明の１つの課題は、さらなる腐食防止レイヤーがない電子部品を製造することを可能にする軟磁性粉末を提供することである。

これらの課題は、軟磁性材料の被覆された粒子を含む軟磁性粉末により実現され、その被膜は１種の絶縁処理化合物及び１種の抑制剤を含み、前記抑制剤は（ａ）及び／又は（ｂ）であり、
（ａ）は、一般式（Ｉ）を有するカルボン酸、又はカルボン酸塩であり、

式中、Ｒ^１は単結合又はＣ_１〜Ｃ_６アルキレンであり、
Ｒ^２〜Ｒ^６は、それぞれに独立して、Ｈ、ＯＨ、−Ｘ−ＣＯＯＨ、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６−アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル、Ｃ_３〜Ｃ_７シクロアルキル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、ＣＯＯＲ^７、ＯＲ^８であり、
若しくはＲ^２〜Ｒ^６の２つ隣接の基は一緒に１つの環を形成し、
Ｘは単結合又はＣ_１〜Ｃ_６アルキレンであり、
Ｒ^７及びＲ^８はＣ_１〜Ｃ_２０アルキルであり、
（ｂ）は、一般式（ＩＩ）の化合物であり、
(R⁹-O-)(R¹⁰-O-)(R¹¹-O-)PO (II)
式中、Ｒ^９〜Ｒ^１１はそれぞれに独立して、ＯＨ及びＮＨ_２から選択される１つ以上の基と置換若しくは非置換のＣ_１〜Ｃ_２０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_２０−アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル、Ｃ_３〜Ｃ_７シクロアルキル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリールを示し、又は、
Ｒ^９〜Ｒ^１１はそれぞれに独立して、５００〜３００００ｇ／ｍｏｌの分子量Ｍ_Ｗを有するポリジオール部分であり、前記ポリジオール部分は任意にＣ_１〜Ｃ_２０アルキルにより端部に及び／又はＣ_１〜Ｃ_２０アルキレンによりＰと結合するＯ原子との結合部にキャップされ、又は、
Ｒ^１０、Ｒ^１１はそれぞれに独立してＨである。

本発明において、前記カルボン酸の１種の塩はカルボン酸塩を含み、好ましくは前記カルボン酸塩がカルボン酸官能基、カルボキシルエステル官能基又はカルボキサミド若しくはカルボキサミド官能基の誘導体（特に金属カルボン酸塩）である。これらは、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール及びｔｅｒｔ−ブタノールなどのＣ_１〜Ｃ_４アルカノールを有するエステルを含む。

前記課題は軟磁性粉末の製造プロセスにより実現される。前記プロセスは、
（ａ）１種の絶縁処理化合物を含む溶液で軟磁性材料の粒子を被覆するステップと、
（ｂ）１種の有機溶媒に溶解される抑制剤を含む溶液で前記絶縁された軟磁性材料の粒子を被覆するステップと、
（ｃ）１種の樹脂で前記絶縁された軟磁性材料の粒子を被覆するステップと、
を含む。

全ての被膜はそれぞれのステップ（ａ）〜（ｃ）で施され、又は、ステップ（ａ）及びステップ（ｂ）若しくはステップ（ｂ）及びステップ（ｃ）は１つのステップで行われ、並びに、軟磁性コアの被覆に用いられる任意の溶液は前記溶液の総体積に基づいて１０体積％未満の水を含む。

好ましくは、軟磁性材料の被覆に用いられる各溶液は５体積％未満の水を含み、特に各溶液の水の量は２体積％未満である。特に好ましい実施態様において、８５％のリン酸水溶液は絶縁処理化合物として用いられ、溶液中の全ての水は前記リン酸の水である。

特に、軟磁性コアの被覆に用いられる抑制剤は、一般式（Ｉ）のカルボン酸若しくはカルボン酸塩、又は上記一般式（ＩＩ）の化合物である。

少なくとも１つの一般式（Ｉ）のカルボン酸のＲ^２〜Ｒ^６基がＣＯＯＲ^７である場合、好ましくは、ＯＲ^８、Ｒ^７及びＲ^８はメチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル及びｔｅｒｔ−ブチルである。

本発明は、電子部品の製造に最も適する軟磁性粉末を提供する。特に、本発明に記載の被覆された軟磁性粉末は、磁性コア部品などの電子部品の製造に用いられる場合、高い抵抗率、高い透磁性及び非腐食特性に達することができる。

さらに、本発明に記載の軟磁性粉末の製造プロセスは、ここで用いられる処理溶液及び抑制剤の含有量の調整により柔軟にこのような特徴に適用することができる。さらに、提案された方法がシンプルで簡単な手段であるので、再び電子部品の信頼できる製造を可能にするバッチ間の高い一貫性を実現し得る。概して、本発明に記載の被覆された軟磁性粉末は、独特な電磁性能特徴を有する電子部品の製造を改善する。その上、本発明に記載の被覆された軟磁性粉末を含む電子部品は、腐食防止のためのさらなるレイヤーの必要がないので、スペース及び生産コストを節約する。

好ましくは、絶縁処理化合物は、リン酸を含む化合物であり、特にリン酸塩である。このような化合物を含むリン酸塩で軟磁性コアを処理するにより、軟磁性材料は、リン酸並びにＡｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｙ、Ｃａ、Ｂ、Ｚｒ及びＦｅからなる群から選択される少なくとも１つの元素を有するリン酸塩などの絶縁性の非晶質化合物で被覆される。これらの材料は相当優れた絶縁特性を提供し且つ金属を有機化合物に十分に結合するので、これらは軟磁性粉末の被覆に対して特に適切である。さらに、前記絶縁処理化合物を有する被膜は粉末粒子の表面に覆うので、抑制剤はより容易に付着される。

絶縁処理化合物及び抑制剤を含む被膜の平均厚さは、１ｎｍ〜１μｍの間であってもよく、好ましくは１ｎｍ〜５０ｎｍの間である。その上、軟磁性材料に関する被膜の量は４質量％を超えるので、軟磁性粉末の成形品により得られる磁性コアの磁束密度の著しい減少は避けられる。

絶縁処理化合物を有する軟磁性コアの１つ被覆方法は、軟磁性粉末をリン酸又は任意に有機溶媒と混合されるリン酸の塩と混合することを含む。当業者はリン酸鉄レイヤーの生成のための適当な時間及び適当な温度条件を選択してもよい。例えば、絶縁処理化合物を有する被膜は、室温で１０分〜１０時間行われてもよい。従って、乾燥粉末の生成のために、溶液は昇温することにより蒸発されてもよい。防食処理の化合物がリン酸塩を含む化合物を含む場合、軟磁性コアに被覆する後、典型的にはリンの含有量は乾燥粉末の０．０１質量％〜１質量％の間、好ましくは０．０２質量％〜０．５質量％の間で変化する。

前記抑制剤が一般式（Ｉ）のカルボン酸又はカルボン酸の塩である場合、好ましくは安息香酸のナトリウム塩、ヒドロキシル基であるＲ^２〜Ｒ^６基の少なくとも１つを有する誘導体、又はそれらの混合物である。特に好ましくは、カルボン酸基と隣接するヒドロキシル基を有する誘導体である。

前記抑制剤が一般式（ＩＩ）の化合物である場合、好ましくはＲ９〜Ｒ１１、Ｒ９及びＲ１０又はＲ１０は、ポリジオール部分であり、特にポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール若しくはポリエチレン／プロピレングリコール又はこれらの混合物である。好ましくは、前記ポリジオール部分は１０００ｇ／ｍｏｌ〜１００００ｇ／ｍｏｌの分子量Ｍ_Ｗを有する。

一般式（Ｉ）のカルボン酸又はカルボン酸の塩と一般式（ＩＩ）の化合物との混合物が抑制剤として使用される場合、該カルボン酸又はカルボン酸の塩と前記一般式（ＩＩ）の化合物との重量比は０．１〜１０の範囲であり、好ましくは１〜４の範囲である。

この明細書において、質量％（ｗｔ％）の記載は、別段の定めがない限り、総質量に対して軟磁性粉末の割合である。

本発明の軟磁性粉末は、軟磁性材料からなる複数の粒子を含む。このような粉末は、０．５μｍ〜２５０μｍの間の平均サイズを有する粒子を含み、好ましくは２μｍ〜１５０μｍの間であり、より好ましくは２μｍ〜１０μｍの間である。これらの粒子の形状は異なってもよい。該形状については、当業者は多くの変形を知ることが可能である。粉末粒子の形状は、例えば、針状、円柱状、プレート状、涙滴状、扁平状又は球状である。さまざまな粒子形状を有する軟磁性粒子は市販されている。好ましくは、粒子がより簡単に被覆されることができる球状であり、実際には球状が電流に対してより有効な絶縁をもたらす。

軟磁性材料が元素金属であるので、合金又は１種以上の元素金属と１種以上の合金との混合物は使用されてもよい。典型的な元素金属はＦｅ、Ｃｏ及びＮｉを含む。合金は、例えばＦｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ−Ｃ合金、Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｎ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃ合金、Ｆｅ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ− Ｐ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｍｎ合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金及びフェライトなどのＦｅ系合金、又は例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金、Ｓｎ−Ｆｅ−Ｎ合金、Ｓｍ−Ｃｏ合金、Ｓｍ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｃｕ−Ｚｒ合金及びＳｒ−フェライトなどの希土類Ｆｅ系合金、を含む。好ましい実施態様において、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ若しくはＦｅ−Ａｌ−ＳｉなどのＦｅ合金又はＦｅ系合金は、軟磁性材料である。

特に好ましい実施態様において、Ｆｅは軟磁性材料であり、軟磁性粉末はカルボニル鉄粉末である。カルボニル鉄は、既知の気相中ペンタカルボニル鉄の熱分解のプロセスにより得られ、特に純粋な金属鉄を含む。該プロセスは、例えば、Ｕｌｌｍａｎｎ‘ｓＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ, 第５版, Ｖｏｌ. Ａ１４, ５９９頁、ＤＥ３４２８１２１又はＤＥ３９４０３４７に記載される。

カルボニル鉄粉末は、灰色で細かく分けられる粉末の金属鉄である。該金属鉄は、二次成分の含有量が低く、基本的には１０μｍ以下の平均粒子直径を有する球状粒子からなる。この明細書において、好ましい非還元性カルボニル鉄粉末は、＞９７質量％（ここで、粉末の総質量に基づく）の鉄の含有量、＜１．５質量％の炭素の含有量、＜１．５質量％の窒素の含有量及び＜１．５質量％の酸素の含有量を有する。本発明のプロセスにおいて、特に好ましい還元性カルボニル鉄粉末は、＞９９．５質量％（ここで、粉末の総質量に基づく）の鉄の含有量、＜０．１質量％の炭素の含有量、＜０．０１質量％の窒素の含有量及び＜０．５質量％の酸素の含有量を有する。このましくは、粉末粒子の平均直径が１μｍ〜１０μｍであり、これらの比表面積（粉末粒子のＢＥＴ）が０．２ｍ^２／ｇ〜２．５ｍ^２／ｇである。

特に好ましい実施態様において、軟磁性粉末は樹脂をさらに含む。好ましい樹脂は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ノルボルネン樹脂、スチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、シリコン樹脂、ポリシロキサン樹脂、フッ素樹脂、ポリブタジエン樹脂、ビニルエーテル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂又はビニルエステル樹脂である。特に好ましい樹脂は、ビスフェノールＡ若しくはビスフェノールＦをベースとしたエポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂又は脂肪族エポキシ樹脂である。

本発明に記載の軟磁性粉末を製造するために、それぞれのステップで被膜を施すことは可能である。但し、好ましい実施態様において、被膜（ａ）及び被膜（ｂ）又は被膜（ｂ）及び被膜（ｃ）は１つのステップで施される。

被膜がそれぞれのステップで施される場合、第１ステップでは軟磁性粉末が絶縁処理化合物を含む溶液で処理される。第２ステップでは、軟磁性粉末が抑制剤を含む溶液で処理される。第３ステップでは、軟磁性粉末が樹脂を含む溶液で処理される。

被膜（ａ）及び被膜（ｂ）が１つのステップで行われる場合、軟磁性粉末は、第１ステップで絶縁処理化合物及び抑制剤を含む溶液で処理され、第２ステップで樹脂を含む溶液で処理される。

被膜（ｂ）及び被膜（ｃ）が１つのステップで施される第３実施態様において、軟磁性粉末は、第１ステップで絶縁処理化合物を含む溶液で処理され、第２ステップで抑制剤及び樹脂を含む溶液で処理される。

好ましい実施態様において、各溶液は少なくとも１つの溶媒を含む。特に好適な溶媒は、アセトン、酢酸、アセトニトリル、グリセリン、ヘキサン、メチル、ｔ−ブチルエーテル、プロパノール、ベンゼン、エタノール又はメタノールである。他の好適な溶媒の例として、例えばトルエン及びキシレンなどの芳香族炭化水素、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル及び３−メチルブタノールなどのアルキルエステル、例えばメトキシプロパノール、メトキシブタノール及びエトキシプロパノールなどのアルコキシアルコール、例えばエチルベンゼン及びイソプロピルベンゼンなどのアルキルベンゼン、ブチルグリコール、ブチルジグリコール、例えば酢酸ブチルグリコール及び酢酸ブチルジグリコールなどの酢酸アルキルグリコール、２−メトキシ−１−メチルエチル酢酸、ジグリコールジアルキルエーテル、ジグリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル、酢酸ジグリコールアルキルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールアルキルエーテル、例えばジオキサン及びテトラハイドロフランなどのエーテル、例えばブチロラクトンなどのラクトン、例えばアセトン、２−ブタノン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）及びメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）などのケトン、メチルフェノール（オルト−、メタ−、又はパラ−クレゾール）、例えばＮ−メチル−２−ピロリドンなどのピロリドン、ジメチルホルムアミド、並びにこれらの溶媒の２種以上からなる混合物が挙げられる。

前溶液の溶媒の含有量は５０質量％以下であってもよい。好ましくは、溶媒の含有量は２０質量％〜５質量％の間である。

各溶液は、被膜用化合物と溶媒との混合により、作製されてもよい。好ましい実施態様において、軟磁性材料の処理のために、その後作製された溶液は軟磁性材料と混合される。これらの成分の混合方法は、限定されず、例えば攪拌タンク、プラネタリー型ミキサー、パドル型ミキサー又はニーダーなどのミキサーで混合されてもよい。軟磁性粉末を混合して溶液が１種の溶媒を含む後、溶媒を蒸発するために該混合物は加熱されてもよい。この場合、非腐食性の薄い被膜を含む乾燥の軟磁性粉末が得られる。

抑制剤被膜の平均厚さは、０．５ｎｍ〜２０ｎｍの間であてもよい。さらに、抑制剤被膜と軟磁性粉末との比率は０．１以下であり、好ましくは０．０１以下である。従って、軟磁性粉末の成形品により得られる磁性コアの磁束密度の著しい減少は避けられる。

また、本発明は、電子部品の製造のために、特にエレクトロマグネット、変圧器、電動機、インダクタ及び磁気アセンブリなどの電気装置、電気機械装置及び磁気装置に用いられる磁性コア部品の製造のために、処理された軟磁性粉末の使用方法に関する。被覆された軟磁性粉末のさらなる使用方法は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグの製造、及び電磁放射を反射又は遮蔽する素子（elements）の製造を含む。

磁性コアなどの電子部品は、例えば軟磁性粉末のプレス成形又は射出成形により、得られてもよい。軟磁性粉末が樹脂被膜を含まない場合、軟磁性粉末を樹脂と混合することが必要である。樹脂含有被膜を有する軟磁性粉末が使用される場合、さらなる樹脂を添加することが可能である。好ましくは、軟磁性粉末と混合される樹脂は、軟磁性粉末に被覆されることが可能な樹脂と同じものである。軟磁性粉末と樹脂との混合方法は、限定されず、例えばリボンブレンダー、タンブラー、ノータミキサー及びヘンシェルミキサーなどのミキサー、スーパーミキサー、例えばバンバリーミキサー、ニーダー、ロール、ニーダールーダー、パドル型ミキサー及びプラネタリー型ミキサーなどの混練機、又は１軸若しくは２軸押出機で混合されてもよい。

該組成物は、磁性又は磁化可能の成形品の製造に用いられる。電気工学に用いられるように、このタイプの特別な成形品はコイルコア又は巻型である。例えば発電機、ラップトップコンピューター、ネットブック、携帯電話、電動機、ＡＣインバーター、自動車工業の電子部品、おもちゃ及び電子工業において、コイルコア又は巻型に対応するコイルは、例えばエレクトロマグネットとして用いられる。さらに、該組成物は磁場集中器の製造に用いられてもよい。

成形品の製造のために、軟磁性粉末及び樹脂の組成物は、該樹脂（好ましくは熱可塑性樹脂成分）の融点に加熱されて融解され、その後所望の形状の磁性コアなどの電子部品に形成される。その後、該組成物は、成形品を提供するために金型で圧縮される。圧縮は高強度の成形品を製造する。

もう１つの成形品の製造方法は、加熱の有無にかかわらず、１０００ＭＰａ以下の圧力下、好ましくは６００ＭＰａ以下の圧力下、金型で圧縮される軟磁性粉末及び樹脂の組成物を含む。圧縮後、硬化のために成形品が残される。

粉末射出成形は、高い費用対効果的且つ効率的に、複雑な金属部品を製造することができる。典型的に、粉末射出成形は、所望の形状になるように、軟磁性粉末を接着剤とするポリマーと共に圧縮することを含み、その後接着剤が除去され、粉末が焼結相で固体金属部品に圧縮される。球状の鉄粒子が非常に緊密的に圧縮されることができるので、カルボニル鉄粉末でこれは特によく行われる。

自動対象物の定位又は認識のための米粒サイズのラベルであるＲＦＩＤタグ（Ｒａｄｉｏ−ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）の製造において、軟磁性粉末はＲＦＩＤ構造の印刷に用いられてもよい。

最後に、軟磁性粉末から製造される電子部品は、電子装置のシールドに使用されてもよい。このような応用において、放射線の交番磁場は、粉末粒子が連続的に自己再配列することを引き起こす。生じる抵抗が原因で、該粉末粒子は電磁波のエネルギーを熱に変質する。

カルボニル鉄粉末の製造
この実施例において、２．２ｋｇのカルボニル鉄粉末（ＣＩＰ）を、プラネタリー型ミキサーに設置された１．２Ｌの被覆されたブリキビーカーに加えた。Ｎ_２の通過により不活化した後、３８０ｍＬのアセトン、４．２ｇの８５％のＨ_３ＰＯ_４及び抑制剤を含む溶液を添加する。各溶液の成分及び結果は表１に示す。

プラネタリー型ミキサーを用いてスラリーを室温で３０〜１００ｒ／ｍｉｎで３０分撹拌した後、その温度がアセトンの沸騰点を超えるまで昇温した。３〜４時間の熱処理後、乾燥した粉末は使用可能な状態であった。

対照例Ｖ１において、さらなる抑制剤がないＨ_３ＰＯ_４を含む溶液でカルボニル鉄粉末を処理した。

エポキシ樹脂との混合
溶媒（２０ｍＬ、例えば、アセトン、メチルエチルケトン）中でのエポキシ樹脂（２．８ｇ）の溶解及び硬化剤としての０．１４ｇ（ジシアンジアミド）Ｄｙｈａｒｄ１００ＳＨ（Ｆｉｒｍａ＝Ａｌｚｃｈｅｍ）の添加により、被覆されたＣＩＰ粉末（１００ｇ）をエポキシ樹脂（Ｅｐｉｋｏｔｅ１００４、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ）と混合した。ガラスビーカーで、溶解ミキサー（ＩＫＡ、ＲＷ２０Ｄ２Ｍ、１０００Ｒ／ｍｉｎ）を用いて、被覆されたＣＩＰを前記エポキシ製剤と共に撹拌した。混合後、前記スラリーをアルミニウムプレートに流し込んだ。その後、前記アルミニウムプレートをドラフトに８時間放置した。圧縮できる状態の粉末を製造するために、得られた乾燥ＣＩＰエポキシプレートを刃研磨機（Ｋｉｎｅｍａｔｉｃａ、ＭｉｃｒｏｔｒｏｎＭＢ５５０）で１０秒粉砕した。

リングコアの成形及び配線
６．８ｇ（±０．１ｇ）の前記圧縮できる状態の粉末をスチール金型（リングタイプ、外径は２０．１ｍｍであり、内径は１２．５ｍｍであり、得られる高さは約５〜６ｍｍである）に入れ、４４０ＭＰａの下で数秒間成形した。リングの正確な質量及び高さにより、リングコアの密度を計算した。透磁率及び抵抗率を決定するために、独立した０．８５ｍｍの銅線（Ｉｓｏｄｒａｈｔ、Ｍｕｌｔｏｇａｎ２０００ＭＨ６２）で、該リングコアを配線（２０回旋）した。

透磁率及び抵抗率の測定
リングコアの透磁率の測定にＬＲＣメーター（Ｅ４９８０ＡＡｇｉｌｅｎｔ）を使用した。全ての測定は、１００ｋＨｚで０ＶＤＣバイアスで行った。該リングコアに１０ｍＡのテストＡＣ電流を適用した。

圧縮された部品の抵抗率の測定のために、１つの電源を１つの電圧計及び１つのサンプルと直列に接続した。３００ボルトをマルチメーターに適用し、前記サンプルは直列に接続した。マルチメーターの電圧値を、以下の式を用いて前記サンプルの抵抗率を推定するために用いた。

R_sample = R_meter x (V_PS - V_meter)/V_meter

式中、Ｒ_{ｓａｍｐｌｅ}はシリンダーの抵抗率であり、Ｒ_{ｍｅｔｅｒ}はメーターの内部抵抗率であり、Ｖ_ＰＳは電源からの電圧（＝３００Ｖ）であり、Ｖ_{ｍｅｔｅｒ}は電圧計からの読取値である。

腐食テスト
用いた腐食テストは、８５℃及び８５％の相対湿度で、標準の人工気候室テストと比較して加速試験である。それは、供試物を直接に水に入れるように、加速された腐食をもたらす。

上記のように成形したリングコアをプラスチック製ペトリ皿（Oは３３ｍｍであり、高さは１２ｍｍである）に直立して入れる。リングコアの半分を水に浸すように、該ペトリ皿に蒸留水を注ぐ。蓋を取ったペトリ皿を人工気候室装置に入れ、８５℃及び８５％の相対湿度に設定する。２４時間後、人工気候室からペトリ皿を出して検査する。腐食が見つからない場合、再びペトリ皿に蒸留水を注いで、８５℃及び８５％の相対湿度を有する人工気候室装置に入れる。最大７日間これを繰り返す。リングコアの検査により耐腐食性を評価する：＋は７日間（１６８時間）後でも腐食跡がないことに対応し、０は４８時間〜１６８時間の間の範囲で腐食が起こることに対応し、−は４８時間に至る前に腐食が起こることに対応する。

テストの結果
カルボニル鉄粉末の処理及び圧縮されたサンプルの形成の後、透磁率、抵抗率及び腐食特徴を上記のように決定した。

この表において、ＢＡＳＦＳＥのＫｏｒａｎｔｉｎＬＵＢ（登録商標）として購入することができる抑制剤Ａは、一般式（ＩＩ）の化合物であり、式中Ｒ^９は１５００〜２５００ｇ／ｍｏｌの分子量Ｍ_Ｗを有するポリプロピレングリコール鎖である。

Claims

軟磁性材料の被覆された粒子を含む軟磁性粉末であって、その被膜は１種の絶縁処理化合物及び１種の抑制剤を含み、前記抑制剤は（ａ）及び／又は（ｂ）であり、
（ａ）は、一般式（Ｉ）を有するカルボン酸、又はカルボン酸塩であり、

式中、Ｒ^１は単結合又はＣ_１〜Ｃ_６アルキレンであり、
Ｒ^２〜Ｒ^６は、それぞれに独立して、Ｈ、ＯＨ、−Ｘ−ＣＯＯＨ、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６−アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル、Ｃ_３〜Ｃ_７シクロアルキル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、ＣＯＯＲ^７、ＯＲ^８であり、
若しくはＲ^２〜Ｒ^６の２つ隣接の基は一緒に１つの環を形成し、
Ｘは単結合又はＣ_１〜Ｃ_６アルキレンであり、
Ｒ^７及びＲ^８はＣ_１〜Ｃ_２０アルキルであり、
（ｂ）は、一般式（ＩＩ）の化合物であり、
(R⁹-O-)(R¹⁰-O-)(R¹¹-O-)PO (II)
式中、Ｒ^９〜Ｒ^１１はそれぞれに独立して、ＯＨ及びＮＨ_２から選択される１つ以上の基と置換若しくは非置換のＣ_１〜Ｃ_２０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_２０−アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル、Ｃ_３〜Ｃ_７シクロアルキル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリールを示し、又は、
Ｒ^９〜Ｒ^１１はそれぞれに独立して、５００〜３００００ｇ／ｍｏｌの分子量Ｍ_Ｗを有するポリジオール部分であり、前記ポリジオール部分は任意にＣ_１〜Ｃ_２０アルキルにより端部に及び／又はＣ_１〜Ｃ_２０アルキレンによりＰと結合するＯ原子との結合部にキャップされ、又は、
Ｒ^１０及びＲ^１１はそれぞれに独立してＨである、
軟磁性粉末。
前記絶縁処理化合物が、リン酸塩を含む化合物である請求項１に記載の軟磁性粉末。
前記抑制剤が、安息香酸のナトリウム塩、ヒドロキシル基であるＲ^２〜Ｒ^６基の少なくとも１つを有する誘導体、又はこれらの混合物である請求項１又は２に記載の軟磁性粉末。
少なくとも１つのヒドロキシル基が、前記カルボン酸基に隣接する請求項３に記載の軟磁性粉末。
前記ポリジオール部分が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール又はポリエチレン／ポリプロピレングリコールである請求項１から４のいずれか一項に記載の軟磁性粉末。
前記軟磁性材料が、カルボニル鉄粉末である請求項１から５のいずれか一項に記載の軟磁性粉末。
前記被膜が、１種の樹脂をさらに含む請求項１から６のいずれか一項に記載の軟磁性粉末。
前記樹脂が、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ノルボルネン樹脂、スチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、シリコン樹脂、ポリシロキサン樹脂、フッ素樹脂、ポリブタジエン樹脂、ビニルエーテル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂又はビニルエステル樹脂から選択される請求項７に記載の軟磁性粉末。
請求項１から８のいずれか一項に記載の軟磁性粉末の製造プロセスであって、
（ａ）１種の絶縁処理化合物を含む溶液で軟磁性材料の粒子を被覆するステップと、
（ｂ）１種の有機溶媒に溶解された抑制剤を含む溶液で前記絶縁された軟磁性材料の粒子を被覆するステップと、
（ｃ）１種の樹脂で前記絶縁された軟磁性材料の粒子を被覆するステップと、
を含み、
全ての被膜はそれぞれのステップ（ａ）〜（ｃ）で施され、又は、ステップ（ａ）及びステップ（ｂ）若しくはステップ（ｂ）及びステップ（ｃ）は１つのステップで行われ、並びに、軟磁性コアの被覆に用いられる任意の溶液が前記溶液の総体積に基づいて１０体積％以下の水を含む、プロセス。
前記抑制剤が（ａ）及び／又は（ｂ）であり、
（ａ）は、一般式（Ｉ）を有するカルボン酸、又はカルボン酸塩であり、

式中、Ｒ^１は単結合又はＣ_１〜Ｃ_６アルキレンであり、
Ｒ^２〜Ｒ^６は、それぞれに独立して、Ｈ、ＯＨ、−Ｘ−ＣＯＯＨ、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_６−アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル、Ｃ_３〜Ｃ_７シクロアルキル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリール、ＣＯＯＲ^７、ＯＲ^８であり、
若しくはＲ^２〜Ｒ^６の２つ隣接の基は一緒に１つの環を形成し、
Ｘは単結合又はＣ_１〜Ｃ_６アルキレンであり、
Ｒ^７及びＲ^８はＣ_１〜Ｃ_２０アルキルであり、
（ｂ）は、一般式（ＩＩ）の化合物であり、
(R⁹-O-)(R¹⁰-O-)(R¹¹-O-)PO (II)
式中、Ｒ^９〜Ｒ^１１はそれぞれに独立して、ＯＨ及びＮＨ_２から選択される１つ以上の基と置換若しくは非置換のＣ_１〜Ｃ_２０アルキル、Ｃ_２〜Ｃ_２０−アルケニル、Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル、Ｃ_３〜Ｃ_７シクロアルキル、Ｃ_６〜Ｃ_１２アリールを示し、又は、
Ｒ^９〜Ｒ^１１はそれぞれに独立して、５００〜３００００ｇ／ｍｏｌの分子量Ｍ_Ｗを有するポリジオール部分であり、前記ポリジオール部分は任意にＣ_１〜Ｃ_２０アルキルにより端部に及び／又はＣ_１〜Ｃ_２０アルキレンによりＰと結合するＯ原子との結合部にキャップされ、又は、
Ｒ^１０及びＲ^１１はそれぞれに独立してＨである、
請求項９に記載のプロセス。
前記絶縁処理化合物がリン酸塩を含む化合物である請求項９又は１０に記載のプロセス。
前記軟磁性材料がカルボニル鉄粉末を含む請求項９から１１のいずれか一項に記載のプロセス。
請求項１から８のいずれか一項に記載の軟磁性粉末を含む電子部品。