JP2017119908A - 圧粉磁心用粉末およびその製造方法ならびに圧粉磁心およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】圧粉成形後の焼鈍による渦損失の増加を抑制することが可能な、耐熱性が向上された圧粉磁心、当該圧粉磁心の製造方法、上記圧粉磁心を得るのに適した圧粉磁心用粉末、当該圧粉磁心用粉末の製造方法を提供する。
【解決手段】圧粉磁心用粉末１は、軟磁性金属粒子２１と、軟磁性金属粒子２１の表面を被覆するフェライト被膜２２とを有する軟磁性粒子２の集合体である。フェライト被膜２２は、スピネル構造を有するフェライト結晶粒２２１より構成されている。圧粉磁心用粉末１は、粉末Ｘ線回折パターン１０にフェライト結晶粒２２１に由来する回折ピーク１０１が存在している。圧粉磁心用粉末１の製造方法では、軟磁性金属粒子２１の表面にフェライト微粒子２２０を多数形成し、フェライト微粒子２２０を熱処理により粗大結晶化させることにより、フェライト被膜２２を形成する。
【選択図】図２
【解決手段】圧粉磁心用粉末１は、軟磁性金属粒子２１と、軟磁性金属粒子２１の表面を被覆するフェライト被膜２２とを有する軟磁性粒子２の集合体である。フェライト被膜２２は、スピネル構造を有するフェライト結晶粒２２１より構成されている。圧粉磁心用粉末１は、粉末Ｘ線回折パターン１０にフェライト結晶粒２２１に由来する回折ピーク１０１が存在している。圧粉磁心用粉末１の製造方法では、軟磁性金属粒子２１の表面にフェライト微粒子２２０を多数形成し、フェライト微粒子２２０を熱処理により粗大結晶化させることにより、フェライト被膜２２を形成する。
【選択図】図２
Description
本発明は、圧粉磁心用粉末およびその製造方法ならびに圧粉磁心およびその製造方法に関する。
従来、モータや点火コイル等に圧粉磁心が用いられている。圧粉磁心に用いられる材料としては、例えば、特許文献１に、軟磁性金属粒子にフェライト被膜を被覆したフェライト被覆粉末が開示されている。同文献には、加熱した軟磁性金属粒子の表面に金属元素を含む処理液をスプレー噴霧した後、アルカリ性溶液をスプレー噴霧することにより、上記フェライト被膜を形成する点が記載されている。
しかしながら、従来の圧粉磁心用粉末を圧粉成形してなる圧粉磁心は、低周波域での低損失化を図るため、圧粉成形によって生じた歪を焼鈍により除去すると、渦損失が大きく増加し、耐熱性に劣る。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、圧粉成形後の焼鈍による渦損失の増加を抑制することが可能な、耐熱性が向上された圧粉磁心、当該圧粉磁心の製造方法、上記圧粉磁心を得るのに適した圧粉磁心用粉末、当該圧粉磁心用粉末の製造方法を提供しようとするものである。
本発明の一態様は、軟磁性金属粒子（２１）と、該軟磁性金属粒子の表面を被覆するフェライト被膜（２２）とを有する軟磁性粒子（２）の集合体であって、
上記フェライト被膜は、スピネル構造を有するフェライト結晶粒（２２１）より構成されており、
粉末Ｘ線回折パターン（１０）に上記フェライト結晶粒に由来する回折ピーク（１０１）が存在している、圧粉磁心用粉末（１）にある。
上記フェライト被膜は、スピネル構造を有するフェライト結晶粒（２２１）より構成されており、
粉末Ｘ線回折パターン（１０）に上記フェライト結晶粒に由来する回折ピーク（１０１）が存在している、圧粉磁心用粉末（１）にある。
本発明の他の態様は、軟磁性金属粒子（２１）の集合体より構成される原料粉末（３）を準備し、
該原料粉末における各軟磁性金属粒子の表面にフェライト微粒子（２２０）を多数形成し、
該フェライト微粒子を熱処理により粗大結晶化させ、上記各軟磁性金属粒子の表面にスピネル構造を有するフェライト結晶粒（２２１）より構成されるフェライト被膜（２２）を形成する、圧粉磁心用粉末の製造方法にある。
該原料粉末における各軟磁性金属粒子の表面にフェライト微粒子（２２０）を多数形成し、
該フェライト微粒子を熱処理により粗大結晶化させ、上記各軟磁性金属粒子の表面にスピネル構造を有するフェライト結晶粒（２２１）より構成されるフェライト被膜（２２）を形成する、圧粉磁心用粉末の製造方法にある。
本発明のさらに他の態様は、上記圧粉磁心用粉末の圧粉成形体であり、かつ、歪が除去されている、圧粉磁心（４）にある。
本発明のさらに他の態様は、上記圧粉磁心用粉末を圧粉成形する圧粉成形工程と、
得られた圧粉成形体を焼鈍する焼鈍工程と、
焼鈍された圧粉成形体に含まれるフェライト被膜に部分的に生じたＦｅＯを熱処理により再フェライト化する変態熱処理工程とを有する、圧粉磁心の製造方法にある。
得られた圧粉成形体を焼鈍する焼鈍工程と、
焼鈍された圧粉成形体に含まれるフェライト被膜に部分的に生じたＦｅＯを熱処理により再フェライト化する変態熱処理工程とを有する、圧粉磁心の製造方法にある。
従来技術において、渦損失が増加する原因としては、以下の理由が推察される。従来の圧粉磁心用粉末は、圧粉成形時に、フェライト被膜同士の摩擦や軟磁性金属粒子の変形によってフェライト被膜が破損する。圧粉成形後、焼鈍前では、圧粉磁心中のフェライト被膜が破損していても、空気によるギャップによってある程度の絶縁性が保たれている。ところが、圧粉成形後の焼鈍により、フェライト被膜の破損部分にて隣り合う軟磁性金属粒子同士が接触し、焼結する。その結果、焼鈍後の圧粉磁心は、フェライト被膜の絶縁性が低下し、渦損失が増加する。特に、スプレー噴霧により形成されたフェライト被膜は、軟磁性金属粒子の表面にフェライト微粒子が堆積した状態にあり、緻密でない。そのため、渦損失が増加しやすい。
これに対し、上記圧粉磁心用粉末は、軟磁性金属粒子の表面を被覆するフェライト被膜がスピネル構造を有するフェライト結晶粒より構成されており、粉末Ｘ線回折パターンにフェライト結晶粒に由来する回折ピークが存在している。そのため、上記圧粉磁心用粉末は、上記回折ピークが存在する程度まで粗大化されたフェライト結晶粒により、フェライト被膜の強度が向上する。その結果、上記圧粉磁心用粉末は、圧粉成形時の高い応力によるフェライト被膜の破損が抑制される。そのため、上記圧粉磁心用粉末は、圧粉成形後に焼鈍がなされた場合であっても、上記フェライト被膜により、隣接する軟磁性金属粒子同士が焼結するのを抑制することができる。それ故、上記圧粉磁心用粉末は、圧粉成形後の焼鈍による渦損失の増加を抑制することができ、耐熱性が向上された圧粉磁心を得るのに適している。
上記圧粉磁心用粉末の製造方法によれば、原料粉末における各軟磁性金属粒子の表面にフェライト微粒子が多数形成され、このフェライト微粒子が熱処理によって粗大結晶化することにより、スピネル構造を有するフェライト結晶粒より構成されるフェライト被膜が形成される。そのため、上記圧粉磁心用粉末の製造方法によれば、圧粉成形後の焼鈍による渦損失の増加を抑制することができ、耐熱性が向上された圧粉磁心を得るのに適した上記圧粉磁心用粉末を製造することができる。
上記圧粉磁心は、上記圧粉磁心用粉末の圧粉成形体であり、かつ、歪が除去されている。そのため、耐熱性に優れ、高飽和磁束密度かつ低損失な圧粉磁心が得られる。
上記圧粉磁心の製造方法は、上記変態熱処理工程を有している。ＦｅＯは、フェライトに比べ、体積固有抵抗が小さい物質である。そのため、ＦｅＯを含むフェライト被膜は、体積固有抵抗が低下する。上記圧粉磁心の製造方法によれば、圧粉成形体の歪を除去するための焼鈍によって膜構造が変化し、フェライト被膜に部分的にＦｅＯが生成した場合でも、当該ＦｅＯは、変態熱処理によって再フェライト化される。そのため、上記圧粉磁心の製造方法によれば、耐熱性に優れ、高飽和磁束密度かつ低損失であり、高比抵抗な圧粉磁心が得られる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
（実施形態１）
実施形態１の圧粉磁心用粉末について、図１〜図３を用いて説明する。図１〜図３に例示されるように、本実施形態の圧粉磁心用粉末１は、軟磁性粒子２の集合体である。軟磁性粒子２は、軟磁性金属粒子２１と、軟磁性金属粒子２１の表面を被覆するフェライト被膜２２とを有している。フェライト被膜２２は、スピネル構造を有するフェライト結晶粒２２１より構成されている。圧粉磁心用粉末１は、粉末Ｘ線回折パターン１０にフェライト結晶粒２２１に由来する回折ピーク１０１が存在している。以下、詳説する。
実施形態１の圧粉磁心用粉末について、図１〜図３を用いて説明する。図１〜図３に例示されるように、本実施形態の圧粉磁心用粉末１は、軟磁性粒子２の集合体である。軟磁性粒子２は、軟磁性金属粒子２１と、軟磁性金属粒子２１の表面を被覆するフェライト被膜２２とを有している。フェライト被膜２２は、スピネル構造を有するフェライト結晶粒２２１より構成されている。圧粉磁心用粉末１は、粉末Ｘ線回折パターン１０にフェライト結晶粒２２１に由来する回折ピーク１０１が存在している。以下、詳説する。
軟磁性金属粒子２１としては、例えば、飽和磁束密度の向上等の観点から、純鉄粒子、Ｆｅ基合金粒子などを用いることができる。上記Ｆｅ基合金としては、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金などを例示することができる。
軟磁性金属粒子２１の粒子径は、成形性およびヒステリシス損失の低減等の観点から、好ましくは２５μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上、さらに好ましくは７５μｍ以上とすることができる。また、軟磁性金属粒子２１の粒子径は、渦損失の低減等の観点から、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下、さらに好ましくは１０６μｍ以下とすることができる。なお、軟磁性金属粒子２１の粒子径は、圧粉磁心用粉末１をレーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（堀場製作所社製、「ＰａｒｔｉｃａＬＡ−９５０ｖ２」）を用いて乾式にて測定される、体積基準の累積度数分布が５０％を示すときの粒子径（直径）ｄ５０から後述のフェライト被膜２２の膜厚を差し引いた値である。
フェライト被膜２２は、圧粉磁心４における軟磁性金属粒子２１間の絶縁性を確保しやすくなる等の観点から、軟磁性金属粒子２１の表面の全てを被覆しているとよい。なお、上述した作用効果が得られる限り、軟磁性金属粒子２１の表面の一部にフェライト被膜２２に覆われていない部分が存在していてもよい。
フェライト被膜２２において、フェライト結晶粒２２１の大きさは、１０ｎｍ以上とすることができる。この場合には、フェライト被膜２２の強度向上が確実なものとなり、圧粉成形後の焼鈍による渦損失の増加を抑制することができ、耐熱性が向上された圧粉磁心４を得やすくなる。
フェライト結晶粒２２１の大きさは、上記効果をより確実なものにする観点から、好ましくは３０ｎｍ以上、より好ましくは４０ｎｍ以上、さらに好ましくは５０ｎｍ以上、さらにより好ましくは６０ｎｍ以上、さらにより一層好ましくは７０ｎｍ以上とすることができる。また、フェライト結晶粒２２１の大きさは、フェライト被膜２２の膜厚以下とすることができる。具体的には、フェライト結晶粒２２１の大きさは、形成性、フェライト被膜の剥離抑制、フェライト被膜の割れ抑制等の観点から、好ましくは１０００ｎｍ以下、より好ましくは２００ｎｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以下とすることができる。なお、フェライト結晶粒２２１の大きさは、圧粉磁心用粉末１の断面ＴＥＭ像を用いて、軟磁性粒子２におけるフェライト被膜２２に含まれる１０個のフェライト結晶粒２２１についてそれぞれ最大径を測定し、得られた各最大径の平均値である。
フェライト被膜２２は、断面視で、フェライト結晶粒２２１同士の界面２２２が直線状を呈する部分を含む構成とすることができる。この場合には、隣接するフェライト結晶粒２２１同士の間に隙間が少なくなって緻密質な膜となる。そのため、この場合には、フェライト被膜２２の強度向上が確実なものとなり、圧粉成形後の焼鈍による渦損失の増加を抑制することができ、耐熱性が向上された圧粉磁心４を得やすくなる。なお、上記断面視は、断面ＴＥＭ像による。
フェライト被膜２２の化学組成は、ＭＸＦｅ２Ｏ４、但し、Ｍは、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、および、Ｍｎからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素、０＜Ｘ≦１とすることができる。なお、Ｍが２種以上の金属元素を含む場合、各金属元素が０＜Ｘ≦１を満たす。但し、各元素のＸの値の合計は１である。この場合には、飽和磁束密度と体積固有抵抗とのバランスが良い圧粉磁心用粉末１が得られる。
上記金属元素Ｍは、より具体的には、ＭｎおよびＺｎ、または、ＮｉおよびＺｎを含む構成とすることができる。この場合には、飽和磁束密度と体積固有抵抗とのバランスが良い圧粉磁心用粉末１を得やすくなる。
フェライト被膜２２の膜厚は、例えば、２０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内とすることができる。この場合には、軟磁性金属粒子２１同士の絶縁性を確保しやすく、適切な密度により飽和磁束密度の向上に有利な圧粉磁心４を得やすくなる。フェライト被膜２２の膜厚は、上記絶縁性の確保等の観点から、好ましくは１０ｎｍ以上、より好ましくは５０ｎｍ以上、さらに好ましくは１００ｎｍ以上とすることができる。フェライト被膜２２の膜厚は、上記飽和磁束密度の向上、高密度化等の観点から、好ましくは１０００ｎｍ以下、より好ましくは２００ｎｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以下とすることができる。なお、フェライト被膜２２の膜厚は、圧粉磁心用粉末１の断面ＴＥＭ像を用いて、１個の軟磁性粒子２について、軟磁性金属粒子２１とフェライト被膜２２との界面２２３に垂直な方向におけるフェライト被膜２２の厚みを３点測定し、得られた各値の平均値である。
圧粉磁心用粉末１の粉末Ｘ線回折パターンは、Ｃｕ管球をＸ線源とした粉末Ｘ線回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社製、「ＲＩＮＴ２０００」）またはこれと同等の装置を用いて測定される。粉末Ｘ線回折パターン１０の測定範囲は、フェライト結晶粒２２１のスピネル構造がはっきりと見えやすい２θ／θが３４〜３７°の範囲を含むように設定される。スピネル構造を有するフェライト結晶粒２２１に由来する回折ピークは、２θ／θ＝３５．５°に見られる。
なお、軟磁性金属粒子の表面にフェライト微粒子が堆積してなるフェライト被覆粉末には、上記回折ピーク１０１が見られない。したがって、圧粉磁心用粉末１において、「フェライト結晶粒２２１に由来する回折ピーク１０１が存在している」という規定は、フェライト微粒子が堆積してなるような被膜とは異なるフェライト被膜２２を有していることを意味している。
圧粉磁心用粉末１は、より具体的には、回折ピーク１０１の半値幅が０．５°以下である構成とすることができる。この場合には、圧粉成形後の焼鈍による渦損失の増加を抑制することができ、耐熱性が向上された圧粉磁心４を得やすくなる。なお、上記半値幅は、２θ／θ＝３５．５°における回折ピーク１０１の半値幅のことである。
上記半値幅は、好ましくは０．４５°以下、より好ましくは０．４°以下、さらに好ましくは０．３５°以下、さらにより好ましくは０．３°以下とすることができる。なお、上記半値幅は、０．１８°以上とすることができる。
圧粉磁心用粉末１は、軟磁性粒子２以外にも、潤滑剤（不図示）を含むことができる。この場合には、圧粉成形時に、フェライト被膜２２同士の摩擦による摩耗等を低減しやすくなる。そのため、この場合には、圧粉成形後におけるフェライト被膜２２による絶縁性を確保しやすくなる。潤滑剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸アミドなどを例示することができる。
圧粉磁心用粉末１は、軟磁性金属粒子２１の表面を被覆するフェライト被膜２２がスピネル構造を有するフェライト結晶粒２２１より構成されており、粉末Ｘ線回折パターン１０にフェライト結晶粒２２１に由来する回折ピーク１０１が存在している。そのため、圧粉磁心用粉末１は、上記回折ピーク１０１が存在する程度まで粗大化されたフェライト結晶粒２２１により、フェライト被膜２２の強度が向上する。その結果、圧粉磁心用粉末１は、圧粉成形時の高い応力によるフェライト被膜２２の破損が抑制される。そのため、圧粉磁心用粉末１は、圧粉成形後に焼鈍がなされた場合であっても、フェライト被膜２２により、隣接する軟磁性金属粒子２１同士が焼結するのを抑制することができる。それ故、圧粉磁心用粉末１は、圧粉成形後の焼鈍による渦損失の増加を抑制することができ、耐熱性が向上された圧粉磁心４を得るのに適している。
（実施形態２）
実施形態２の圧粉磁心用粉末の製造方法について、図４を用いて説明する。なお、実施形態２以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
実施形態２の圧粉磁心用粉末の製造方法について、図４を用いて説明する。なお、実施形態２以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
図４に例示されるように、本実施形態の圧粉磁心用粉末の製造方法では、軟磁性金属粒子２１の集合体より構成される原料粉末３が準備される。また、原料粉末３における各軟磁性金属粒子２１の表面にフェライト微粒子２２０が多数形成される。また、フェライト微粒子２２０を熱処理により粗大結晶化させ、各軟磁性金属粒子２１の表面にスピネル構造を有するフェライト結晶粒２２１より構成されるフェライト被膜２２が形成される。
原料粉末３は、例えば、アトマイズ法、機械的粉砕法、還元法等により準備することができる。アトマイズ法としては、例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、ガス水アトマイズ法などを例示することができる。なお、原料粉末３における軟磁性金属粒子２１の材質は、実施形態１の記載を準用することができる。また、原料粉末３における軟磁性金属粒子２１の粒子径は、原料粉末３をレーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（堀場製作所社製、「ＰａｒｔｉｃａＬＡ−９５０ｖ２」）を用いて乾式にて測定される、体積基準の累積度数分布が５０％を示すときの粒子径（直径）ｄ５０である。
原料粉末３における各軟磁性金属粒子２１の表面にフェライト微粒子２２０を多数形成する方法としては、例えば、原料粉末３を加熱、撹拌しながら、原料粉末３へＦｅ２＋、上記金属元素Ｍの２価のイオンを含む処理液を噴霧し、処理液噴霧後の粉末へｐＨ調整液を噴霧し、その後、粉末を洗浄し、乾燥させる方法などを用いることができる。なお、ｐＨ調整液を噴霧後、洗浄までの間に、処理液の噴霧とｐＨ調整液の噴霧とを交互に繰り返し行うこともできる。また、予めｐＨ６〜１０程度に調整された処理液を噴霧することにより、ｐＨ調整液の噴霧を省略することもできる。これらの方法によれば、原料粉末３における各軟磁性金属粒子２１の表面にフェライト微粒子２２０を多数堆積させることができる。
上記フェライト微粒子２２０の形成方法において、原料粉末３の加熱は、例えば、大気中、９０〜１５０℃で実施することができる。また、処理液は、酸性溶液とすることができる。また、ｐＨ調整液は、アルカリ性溶液とすることができる。また、フェライト微粒子２２０の粒子径は、例えば、５ｎｍ〜３５ｎｍとすることができる。フェライト微粒子２２０の粒子径は、断面ＴＥＭ像を用いて、１個の軟磁性金属粒子２１に形成された１０個のフェライト微粒子２２０についてそれぞれ最大径を測定し、得られた各最大径の平均値である。なお、特開２０１４−１８３１９９号に記載されるすべての内容は、参照により本明細書に組み入れることができる。
フェライト微粒子２２０の熱処理時における熱処理温度は、例えば、４００〜９００℃の範囲内とすることができる。この場合には、フェライト微粒子２２０の粗大結晶化によるフェライト被膜２２の強度向上効果と、フェライト被膜２２の収縮率の低減効果とのバランスに優れる。上記熱処理温度は、フェライト微粒子２２０の粗大結晶化によるフェライト被膜２２の強度向上効果が得やすくなる等の観点から、好ましくは４５０℃以上、より好ましくは５００℃以上、さらに好ましくは５５０℃以上とすることができる。また、上記熱処理温度は、フェライト被膜２２の収縮率が過度に大きくならず、軟磁性金属粒子２１とフェライト被膜２２との密着性が向上する等の観点から、好ましくは８５０℃以下、より好ましくは８００℃以下、さらに好ましくは７５０℃以下、さらにより好ましくは７００℃以下とすることができる。
フェライト微粒子２２０の熱処理時における熱処理時間は、例えば、０．５〜５時間の範囲内とすることができる。この場合には、フェライト微粒子２２０の粗大結晶化によるフェライト被膜２２の強度向上効果と、フェライト被膜２２の収縮率の低減効果とのバランスに優れる。上記熱処理時間は、フェライト微粒子２２０の粗大結晶化によるフェライト被膜２２の強度向上効果が得やすくなる等の観点から、好ましくは０．１時間以上、より好ましくは０．５時間以上、さらに好ましくは１時間以上とすることができる。また、上記熱処理温度は、フェライト被膜２２の収縮率が過度に大きくならず、軟磁性金属粒子２１とフェライト被膜２２との密着性が向上する等の観点から、好ましくは５時間以下、より好ましくは４時間以下、さらに好ましくは１時間以下とすることができる。
フェライト微粒子２２０の熱処理時における雰囲気は、例えば、不活性ガス雰囲気、真空雰囲気などとすることができる。この場合には、熱処理時に、フェライト被膜２２と雰囲気ガスとが反応し難くなり、フェライト結晶粒２２１の粗大化が促進される。また、熱処理後に粉末を解砕する必要性が小さくなる等の利点がある。不活性ガスとしては、具体的には、例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどを例示することができる。
フェライト微粒子２２０の熱処理時における圧力は、例えば、生産性等の観点から、好ましくは２×１０−２Ｐａ以上、より好ましくは１０Ｐａ以上、さらに好ましくは１００Ｐａ以上とすることができる。また、上記圧力は、被膜中における酸素元素比率の維持等の観点から、好ましくは１０１ｋＰａ以下、より好ましくは８０ｋＰａ以下、さらに好ましくは５０ｋＰａ以下とすることができる。
フェライト微粒子２２０の熱処理は、フェライト微粒子２２０の形成後に実施してもよいし、フェライト微粒子２２０の形成と同時に実施してもよい。また、フェライト微粒子２２０の熱処理は、圧粉磁心４の製造時における圧粉成形工程にて実施することもできる。圧粉成形方法としては、例えば、熱間静水圧プレス、一軸または多軸プレス、押し出しプレスなどの成形方法を例示することができる。
上記圧粉磁心用粉末の製造方法によれば、原料粉末３における各軟磁性金属粒子２１の表面にフェライト微粒子２２０が多数形成され、このフェライト微粒子２２０が熱処理によって粗大結晶化することにより、スピネル構造を有するフェライト結晶粒２２１より構成されるフェライト被膜２２が形成される。そのため、上記圧粉磁心用粉末の製造方法によれば、圧粉成形後の焼鈍による渦損失の増加を抑制することができ、耐熱性が向上された圧粉磁心４を得るのに適した圧粉磁心用粉末１を製造することができる。
（実施形態３）
実施形態２の圧粉磁心について、図５を用いて説明する。図５に例示されるように、本実施形態の圧粉磁心４は、圧粉磁心用粉末１の圧粉成形体であり、かつ、歪が除去されている。本実施形態では、圧粉磁心４を構成する圧粉磁心用粉末１として、実施形態１の圧粉磁心用粉末を用いることができる。
実施形態２の圧粉磁心について、図５を用いて説明する。図５に例示されるように、本実施形態の圧粉磁心４は、圧粉磁心用粉末１の圧粉成形体であり、かつ、歪が除去されている。本実施形態では、圧粉磁心４を構成する圧粉磁心用粉末１として、実施形態１の圧粉磁心用粉末を用いることができる。
圧粉磁心４の形状は、特に限定されるものではなく、各種の公知の形状を採用することができる。なお、歪が除去されているか否かは、保磁力を測定することによって判断することができる。保磁力Ｈｃは、例えば、軟磁性金属粒子２１が純鉄粒子の場合、１６４Ａ/ｍ（６００℃焼鈍時）以下とすることができる。保磁力Ｈｃは、例えば、軟磁性金属粒子２１がＦｅ−Ｓｉ系合金粒子の場合、３１３Ａ/ｍ（１０００℃焼鈍時）以下とすることができる。保磁力Ｈｃは、例えば、軟磁性金属粒子２１がＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系合金粒子の場合、３１３Ａ/ｍ（１１００℃焼鈍時）以下とすることができる。保磁力Ｈｃは、例えば、軟磁性金属粒子２１がＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粒子の場合、４６Ａ/ｍ（７００℃焼鈍時）以下とすることができる。
圧粉磁心４は、例えば、上述した圧粉磁心用粉末１を圧粉成形し、焼鈍することにより得ることができる。圧粉成形方法としては、例えば、熱間静水圧プレス、一軸または多軸プレス、押し出しプレスなどの成形方法を例示することができる。圧粉時の圧力は、具体的には、例えば、１０００ＭＰａ〜１５６８ＭＰａの範囲内とすることができる。また、焼鈍温度は、具体的には、例えば、４００℃〜１０００℃の範囲内とすることができる。
圧粉磁心４は、圧粉磁心用粉末１を用いているので、耐熱性に優れ、高飽和磁束密度かつ低損失である。
圧粉磁心４は、例えば、モータ、点火コイル、燃料噴射インジェクタなどに好適に用いることができる。
（実施形態４）
実施形態４の圧粉磁心について、図５を用いて説明する。本実施形態の圧粉磁心４は、粉末Ｘ線回折パターンにＦｅＯに由来する回折ピークが存在していない。なお、圧粉磁心４の粉末Ｘ線回折パターンは、Ｃｕ管球をＸ線源とした粉末Ｘ線回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社製、「ＲＩＮＴ２０００」）またはこれと同等の装置を用い、圧粉磁心４の破断面試料にて測定される。その他の構成は、実施形態３と同様である。
実施形態４の圧粉磁心について、図５を用いて説明する。本実施形態の圧粉磁心４は、粉末Ｘ線回折パターンにＦｅＯに由来する回折ピークが存在していない。なお、圧粉磁心４の粉末Ｘ線回折パターンは、Ｃｕ管球をＸ線源とした粉末Ｘ線回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社製、「ＲＩＮＴ２０００」）またはこれと同等の装置を用い、圧粉磁心４の破断面試料にて測定される。その他の構成は、実施形態３と同様である。
この場合には、フェライト被膜２２中に体積固有抵抗の小さなＦｅＯを含まず、フェライト被膜がフェライト結晶粒２２１からなる。そのため、この場合には、高比抵抗な圧粉磁心が得られる。その他の作用効果は、実施形態３と同様である。
圧粉磁心４の比抵抗は、好ましくは、１００μΩ・ｍ以上、より好ましくは、５００μΩ・ｍ以上とすることができる。なお、磁束密度低下などの観点から、圧粉磁心４の比抵抗は、例えば、１００００μΩ・ｍ以下とすることができる。
（実施形態５）
実施形態５の圧粉磁心の製造方法について説明する。本実施形態の圧粉磁心の製造方法は、圧粉成形工程と、焼鈍工程と、変態熱処理工程とを有している。
実施形態５の圧粉磁心の製造方法について説明する。本実施形態の圧粉磁心の製造方法は、圧粉成形工程と、焼鈍工程と、変態熱処理工程とを有している。
圧粉成形工程は、圧粉磁心用粉末を圧粉成形する工程である。圧粉磁心用粉末としては、実施形態１に例示される圧粉磁心用粉末、実施形態２に例示される圧粉磁心用粉末の製造方法によって得られる圧粉磁心用粉末を用いることができる。なお、圧粉成形方法としては、例えば、熱間静水圧プレス、一軸または多軸プレス、押し出しプレスなどの成形方法を例示することができる。圧粉時の圧力は、具体的には、例えば、１０００ＭＰａ〜１５６８ＭＰａの範囲内とすることができる。
焼鈍工程は、得られた圧粉成形体を焼鈍する工程である。焼鈍により、圧粉成形時に圧粉成形体に生じた歪が除去される。焼鈍温度は、好ましくは、４００℃〜１０００℃の範囲内とすることができる。焼鈍温度は、歪除去を確実なものとするなどの観点から、より好ましくは４５０℃以上、さらに好ましくは５００℃以上、さらにより好ましくは５６０℃以上、さらにより一層好ましくは６００℃以上とすることができる。焼鈍温度は、フェライト被膜中に生成するＦｅＯ量の低減などの観点から、好ましくは９８０℃以下、より好ましくは９５０℃以下、さらに好ましくは９３０℃以下、さらにより一層好ましくは９００℃以下とすることができる。
また、焼鈍時間は、具体的には、例えば、歪除去を確実なものとするなどの観点から、好ましくは０．５時間〜５時間、より好ましくは０．５時間〜１時間の範囲内とすることができる。
また、焼鈍雰囲気は、例えば、不活性ガス雰囲気、真空雰囲気などとすることができる。焼鈍雰囲気は、被膜組成の維持などの観点から、好ましくは、不活性ガス雰囲気であるとよい。不活性ガスとしては、具体的には、例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどを例示することができる。
変態熱処理工程は、焼鈍された圧粉成形体に含まれるフェライト被膜に部分的に生じたＦｅＯを熱処理により再フェライト化する工程である。
変態熱処理工程における熱処理温度（以下、「変態熱処理温度」ということがある。）は、５６０℃以下とすることができる。この場合には、４ＦｅＯ→Ｆｅ３Ｏ４＋Ｆｅの共析変態が生じやすくなるとともに、生じたＦｅ３Ｏ４がＭＸＦｅ２Ｏ４化しやすくなり、再フェライト化が促進される。変態熱処理温度は、再フェライト化促進などの観点から、好ましくは５４０℃以下、より好ましくは５２０℃以下、さらに好ましくは５００℃以下とすることができる。変態熱処理温度は、上記共析変態を確実なものとするなどの観点から、好ましくは３５０℃以上、より好ましくは３７０℃以上、さらにより好ましくは４００℃以上とすることができる。
また、変態熱処理工程における熱処理時間（以下、「変態熱処理時間」ということがある。）は、上記共析変態を確実なものとするなどの観点から、好ましくは１０分以上、より好ましくは０．５時間以上、さらに好ましくは１時間以上とすることができる。変態熱処理時間は、圧粉磁心の生産性向上などの観点から、好ましくは３時間以下、より好ましくは２．５時間以下、さらに好ましくは２時間以下とすることができる。
また、変態熱処理工程における雰囲気（以下、「変態熱処理雰囲気」ということがある。）は、水蒸気雰囲気、または、不活性ガス雰囲気とすることができる。この場合には、上記共析変態を確実なものとすることができる。変態熱処理雰囲気が水蒸気雰囲気である場合には、上記共析変態で生じたＦｅがＦｅ３Ｏ４となり、このＦｅ３Ｏ４がさらにＭＸＦｅ２Ｏ４化しやすい。そのため、フェライト被膜中に体積固有抵抗の低いＦｅが残り難くなり、圧粉磁心の高比抵抗化に有利である。なお、不活性ガスとしては、具体的には、例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどを例示することができる。
以下、実験例を用いてより具体的に説明する。
＜実験例１＞
ガス水アトマイズ法を用いて、純鉄粒子の集合体より構成される原料粉末を準備した。上述した方法により特定される純鉄粒子の粒子径は、１５０μｍであった。
＜実験例１＞
ガス水アトマイズ法を用いて、純鉄粒子の集合体より構成される原料粉末を準備した。上述した方法により特定される純鉄粒子の粒子径は、１５０μｍであった。
次に、上記原料粉末を１５０℃にて加熱、撹拌し、この加熱撹拌状態にある原料粉末に、処理液としてフェライト生成液を噴霧した。なお、フェライト生成液は、Ｍｎ０．５Ｚｎ０．５Ｆｅ２Ｏ４の化学組成を有するフェライト酸化物が形成されるように、塩化Ｆｅ、塩化Ｍｎ、塩化Ｚｎ、尿素を含む水溶液をＮａＯＨ水溶液でｐＨ８にｐＨ調整したものを用いた。次いで、上記フェライト生成液を噴霧後の粉末を水洗し、エタノール洗いをした後、ろ過した。これにより、粒子表面に残存するＮａＣｌや残渣等を除去した。次いで、上記洗浄後の粉末を８０℃で乾燥させた。次いで、上記乾燥後の粉末を、篩い（メッシュサイズ：１０６−２１２μｍ）へ通して分級した。以上によりフェライト被覆粉末を得た。図６に示されるように、得られたフェライト被覆粉末は、各純鉄粒子２１０の表面にフェライト微粒子２２０が多数堆積されていた。なお、フェライト微粒子２２０の粒子径は２０ｎｍであった。
次に、熱処理炉を用い、Ｎ２ガス雰囲気、圧力８０ｋＰａ下にて、上記フェライト被覆粉末を６００℃で１時間熱処理し、炉冷した。これにより、試料１の圧粉磁心用粉末を得た。図７に示されるように、試料１の圧粉磁心用粉末は、各純鉄粒子２１０の表面に、フェライト結晶粒２２１より構成されるフェライト被膜２２が被覆されていた。このフェライト被膜のフェライト結晶粒は、熱処理前のフェライト被覆粉末におけるフェライト微粒子が熱処理によって粗大結晶化したものである。フェライト結晶粒の大きさは、１００ｎｍ、フェライト被膜の膜厚は、１００ｎｍであった。また、図７に示されるように、フェライト被膜は、断面視で、フェライト結晶粒同士の界面が直線状を呈する部分を含んでいることが確認された。なお、断面ＳＥＭ像を用いて測定した純鉄粒子の粒子径は、１５０μｍであった。
試料１の圧粉磁心用粉末の作製において、熱処理温度を４００℃とした点以外は同様にして、試料２の圧粉磁心用粉末を得た。なお、試料２の圧粉磁心用粉末も、試料１の圧粉磁心用粉末と同様のフェライト被膜を有していた。但し、フェライト結晶粒の大きさは６０ｎｍ、フェライト被膜の膜厚は１００ｎｍであった。
Ｃｕ管球をＸ線源とした粉末Ｘ線回折装置（Ｒｉｇａｋｕ社製、「ＲＩＮＴ ２０００」）を用いて、フェライト被覆粉末、試料１の圧粉磁心用粉末、および、試料２の圧粉磁心用粉末の粉末Ｘ線回折パターンを測定した。粉末Ｘ線回折パターンの測定範囲は、２θ／θ＝３４〜３７°の範囲とした。図８に示されるように、フェライト被覆粉末の粉末Ｘ線回折パターンでは、２θ／θ＝３５．５°に、スピネル構造を有するフェライト結晶粒に由来する回折ピークが見られなかった。これは、フェライト被覆粉末は、純鉄粒子表面に、粗大結晶化されていないフェライト微粒子が堆積してなる被膜を有しているためである。
これに対し、試料１の圧粉磁心用粉末および試料２の圧粉磁心用粉末の粉末Ｘ線回折パターンでは、いずれも、２θ／θ＝３５．５°に、スピネル構造を有するフェライト結晶粒に由来する回折ピークが確認された。なお、試料１の圧粉磁心用粉末における回折ピークの半値幅は、０．２°であり、試料２の圧粉磁心用粉末における回折ピークの半値幅は、０．４２°であった。この結果から、４００℃で熱処理するよりも６００℃で熱処理した方が、回折ピークの半値幅が狭く、結晶化度の高いフェライト被膜が形成できるといえる。
＜実験例２＞
圧粉磁心用粉末におけるフェライト被膜の圧縮強度を向上させるための製造条件について検討するため、以下の基礎実験を行った。
圧粉磁心用粉末におけるフェライト被膜の圧縮強度を向上させるための製造条件について検討するため、以下の基礎実験を行った。
軟磁性金属粒子表面のフェライト被膜の圧縮強度を直接測定することは難易度が高い。そのため、本実験例では、便宜的に、フェライト粉の成形体を種々の温度で熱処理してなる焼成体を複数作製し、これら焼成体を用いて、フェライト被膜の圧縮強度および収縮率を評価した。なお、成形体の成形条件は、各焼成体ともに同一とした。また、上記熱処理温度は、２００℃、４００℃、６００℃、１０００℃の４水準とした。図９に得られた結果を示す。
図９に示されるように、熱処理温度が４００℃以上になると焼成体の圧縮強度が急激に向上することがわかる。この結果から、フェライト微粒子の熱処理時における熱処理温度を４００℃以上とすることにより、フェライト微粒子の粗大結晶化によるフェライト被膜の強度向上効果を得やすくなるといえる。また、熱処理温度が６００℃を超えると、焼成体の収縮率が大きくなりはじめ、１０００℃では、約−１６％の収縮率となることがわかる。この結果から、フェライト微粒子の熱処理時における熱処理温度を９００℃以下とすることにより、フェライト被膜の収縮率が過度に大きくならず、軟磁性金属粒子とフェライト被膜との密着性を向上させやすくなるといえる。
つまり、上記結果によれば、フェライト微粒子の熱処理時における熱処理温度を４００〜９００℃の範囲内とすることにより、フェライト微粒子の粗大結晶化によるフェライト被膜の強度向上効果と、フェライト被膜の収縮率の低減効果とのバランスに優れることがわかる。また、上記結果から、上記熱処理温度が６００℃前後であると、上記バランスに特に優れることがわかる。
＜実験例３＞
実験例１で作製したフェライト被覆粉末（熱処理なし）、試料１の圧粉磁心用粉末（６００℃で熱処理）、および、試料２の圧粉磁心用粉末（４００℃で熱処理）を準備した。これら各粉末を圧粉成形した後、所定の焼鈍温度で焼鈍することにより、複数の圧粉磁心を作製し、渦損失を測定した。本実験例は、圧粉磁心の耐熱性を評価するためのものである。
実験例１で作製したフェライト被覆粉末（熱処理なし）、試料１の圧粉磁心用粉末（６００℃で熱処理）、および、試料２の圧粉磁心用粉末（４００℃で熱処理）を準備した。これら各粉末を圧粉成形した後、所定の焼鈍温度で焼鈍することにより、複数の圧粉磁心を作製し、渦損失を測定した。本実験例は、圧粉磁心の耐熱性を評価するためのものである。
具体的には、各粉末に対して０．０２５質量％の潤滑剤を添加した。なお、圧粉成形に用いた型には潤滑剤が塗られている。次いで、各粉末を、１３００ＭＰａ、１３０℃にて温間圧粉成形し、各圧粉成形体を得た。なお、圧粉成形体は、外径２４ｍｍ、内径１６ｍｍ、厚み５ｍｍのリング形状を呈している。
次いで、熱処理炉を用い、Ｎ２ガス雰囲気、圧力８０ｋＰａの下にて、各圧粉成形体を所定の焼鈍温度にて１時間焼鈍し、炉冷した。なお、上記焼鈍温度は、３００℃、４５０℃、６００℃の３水準とした。
次いで、上記焼鈍後の各圧粉磁心に巻き線（１次側：１５７Ｔ、二次側：４０Ｔ）を施し、磁束密度Ｂ１０ｋ（磁場：１００００Ａ／ｍ）：１Ｔ、周波数：８００Ｈｚの条件にて渦損失を測定した。その結果を図１０に示す。なお、図１０において、横軸の温度１３０℃は、温間圧粉成形時の温度を意味する。また、横軸の温度３００℃、温度４５０℃、温度６００℃は、いずれも、焼鈍温度を意味する。
図１０に示されるように、熱処理がなされていないフェライト被覆粉末を用いた圧粉磁心は、焼鈍温度が高くなるにつれて渦損失が急激に増加することがわかる。これは、以下の理由による。すなわち、上記フェライト被覆粉末は、圧粉成形時に、フェライト被膜同士の摩擦や純鉄粒子の変形によってフェライト被膜が破損し、圧粉成形後の焼鈍により、フェライト被膜の破損部分にて隣り合う純鉄粒子同士が接触し、焼結する。これにより、上記フェライト被覆粉末は、フェライト被膜の絶縁性が低下して渦損失が増加した。実際、図１１に示されるように、熱処理がなされていないフェライト被覆粉末を用いた圧粉磁心では、フェライト被膜による絶縁ギャップ部分９が複数確認された。
これに対し、試料１、試料２の圧粉磁心用粉末を用いた圧粉磁心は、フェライト被覆粉末を用いた圧粉磁心と比較して、焼鈍温度が高くなっても渦損失が増加し難いことがわかる。つまり、試料１、試料２の圧粉磁心用粉末を用いた圧粉磁心は、フェライト被覆粉末を用いた圧粉磁心と比較して、耐熱性が向上されているといえる。
とりわけ、熱処理温度が高い試料１の圧粉磁心用粉末を用いた圧粉磁心は、圧粉成形後の焼鈍による渦損失の増加を効果的に抑制できていることがわかる。図１２に示されるように、軟磁性粒子の三重点Ａには、圧粉成形によるフェライト被膜の摩耗粉が堆積していなかった。このように、試料１の圧粉磁心用粉末を用いた圧粉磁心は、フェライト被膜の強度向上効果が大きかったことがわかる。また、フェライト被膜の強度向上効果が大きかったため、図１３に示されるように、試料１の圧粉磁心用粉末を用いた圧粉磁心は、焼鈍後に隣接する純鉄粒子同士が焼結し難く、純鉄粒子同士間の絶縁ギャップが保持されやすかったこともわかる。
＜実験例４＞
圧粉成形後の圧粉成形体に対して焼鈍を行った後、さらに変態熱処理を実施した場合の効果について検討するため、以下の基礎実験を行った。
圧粉成形後の圧粉成形体に対して焼鈍を行った後、さらに変態熱処理を実施した場合の効果について検討するため、以下の基礎実験を行った。
板厚０．３ｍｍの鉄板（材質：ＳＰＣＣ）表面に、膜厚１０μｍのフェライト被膜を形成した。なお、フェライト被膜の原料粉末には、実験例１で作製した試料１の圧粉磁心用粉末（６００℃で熱処理）を用いた。また、フェライト被膜の形成は、鉄板表面上の圧粉磁心用粉末を、１３００ＭＰａ、１３０℃にて温間圧粉成形することにより行った。これにより試験体１を得た。なお、本実験例で用いられる試験体は、圧粉磁心における軟磁性金属粒子を構成する軟磁性金属とフェライト被膜との配置を模擬したものである。
次いで、熱処理炉を用い、Ｎ２ガス雰囲気、圧力８０ｋＰａの下にて、試験体１を、６００℃にて１時間焼鈍し、炉冷した。これにより、試験体２を得た。また、焼鈍温度を１３０℃とした点以外は試験体２の作製と同様にして、試験体２−１を得た。また、焼鈍温度を４００℃とした点以外は試験体２の作製と同様にして、試験体２−２を得た。
図１４に示されるように、焼鈍温度が他よりも高い６００℃で焼鈍した試験体２は、焼鈍によってフェライト被膜の体積固有抵抗が低下した。そこで、６００℃焼鈍前後のフェライト被膜の構造を分析するため、試験体１（焼鈍前）および試験体２（６００℃焼鈍後）について、断面をＳＥＭ観察した。その結果を、図１５に示す。
図１５に示されるように、試験体２（６００℃焼鈍後）は、試験体１（焼鈍前）に比べ、フェライト被膜２２が薄くなり、鉄板９０と薄くなったフェライト被膜２２との間に中間層９１が形成されていることが確認された。そこで、中間層９１の物質を特定するため、ＳＥＭ−ＥＤＸ分析による元素分析と粉末Ｘ線回折による結晶構造分析を行った。その結果を、図１６〜図１８に示す。
図１６に示されるように、焼鈍前では、フェライト被膜を構成する元素である、Ｏ、Ｆｅ、ＭｎおよびＺｎが被膜全体に分布していることがわかる。これに対し、図１７に示されるように、６００℃焼鈍後では、図１５で中間層が確認された部分において、ＦｅおよびＯは同様に確認されるものの、ＺｎおよびＭｎがほとんどなくなっていることが確認された。このことから、中間層は、ＦｅとＯとから構成される化合物であることが推察される。そして、図１８に示されるように、６００℃焼鈍後の試験体２は、フェライト被膜にＦｅＯの回折ピークが見られた。これらの結果から、焼鈍によってフェライト被膜中に部分的に生成した中間層は、ＦｅＯであることが確認された。つまり、焼鈍によりフェライト被膜の被膜構造が部分的に変化していることが確認された。
そこで、焼鈍によってフェライト被膜中に生成したＦｅＯを再フェライト化する方法について検討した。具体的には、Ｆｅ−Ｏ系の状態図を参照し、ＦｅＯが熱力学的に不安定な物質であること、ＦｅＯは５６０℃以下で４ＦｅＯ→Ｆｅ３Ｏ４＋Ｆｅの共析変態によりＦｅ３Ｏ４とＦｅとに分解することを勘案し、焼鈍後の後処理として５６０℃以下で熱処理することによってＦｅＯの再フェライト化を試みた。
より具体的には、６００℃焼鈍後の試験体２に対して、水蒸気雰囲気中、５００℃で
２．５時間変態熱処理を施した。これにより、試験体３を得た。その後、試験体２（６００℃焼鈍後）および試験体３（５００℃変態熱処理後）の体積固有抵抗を測定した。その結果、試験体２の体積固有抵抗は、６．０８×１０３［μΩ・ｍ］、試験体３の体積固有抵抗は、４．４２×１０５［μΩ・ｍ］であった。このことから、圧粉成形体の歪取り焼鈍後に、変態熱処理を施すことにより、圧粉磁心の比抵抗を回復させることが可能であることが確認された。そこで、変態熱処理前後のフェライト被膜の被膜構造を分析するため、試験体２（６００℃焼鈍後）および試験体３（５００℃変態熱処理後）について、上記と同様にして、ＳＥＭ−ＥＤＸ分析による元素分析と粉末Ｘ線回折による結晶構造分析を行った。その結果を、図１９、図２０に示す。
２．５時間変態熱処理を施した。これにより、試験体３を得た。その後、試験体２（６００℃焼鈍後）および試験体３（５００℃変態熱処理後）の体積固有抵抗を測定した。その結果、試験体２の体積固有抵抗は、６．０８×１０３［μΩ・ｍ］、試験体３の体積固有抵抗は、４．４２×１０５［μΩ・ｍ］であった。このことから、圧粉成形体の歪取り焼鈍後に、変態熱処理を施すことにより、圧粉磁心の比抵抗を回復させることが可能であることが確認された。そこで、変態熱処理前後のフェライト被膜の被膜構造を分析するため、試験体２（６００℃焼鈍後）および試験体３（５００℃変態熱処理後）について、上記と同様にして、ＳＥＭ−ＥＤＸ分析による元素分析と粉末Ｘ線回折による結晶構造分析を行った。その結果を、図１９、図２０に示す。
図１９を上述の図１７と対比する。図１９に示されるように、変態熱処理後には、フェライト被膜を構成する元素である、Ｏ、Ｆｅ、ＭｎおよびＺｎが被膜全体に分布していることが確認された。また、図２０に示されるように、６００℃焼鈍後に見られたＦｅＯの回折ピークは、変態熱処理後には見られなくなった。これらのことから、ＦｅＯからなる中間層が変態熱処理によって消滅し、再フェライト化が生じていることが確認された。なお、ＦｅＯからなる中間層が形成された部分に存在していたＺｎ、Ｍｎは、中間層の外側にある薄くなったフェライト被膜中に一旦取り込まれた後、変態熱処理によって生じたＦｅ３Ｏ４に再度取り込まれ、ＭＸＦｅ２Ｏ４化したものと推察される。
また、変態熱処理温度と変態熱処理時間とを変更し、圧粉磁心の比抵抗を測定した。その結果、変態熱処理温度を５００℃、変態熱処理時間を１時間、２時間とした場合に、比抵抗の回復が確認された。同様に、変態熱処理温度を４５０℃、変態熱処理時間を１時間、２時間とした場合に、比抵抗の回復が確認された。同様に、変態熱処理温度を４００℃、変態熱処理時間を１時間、２時間とした場合に、比抵抗の回復が確認された。また、変態処理時間が長い程、比抵抗の回復度合いが大きくなる傾向が見られた。また、変態処理温度が３５０℃未満になると、比抵抗の回復度合いが小さくなる傾向が見られた。この結果から、変態熱処理温度は、３５０℃以上であることが好ましいといえる。
本発明は、上記各実施形態、各実験例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、各実施形態、各実験例に示される各構成は、それぞれ任意に組み合わせることができる。
１ 圧粉磁心用粉末
２ 軟磁性粒子
２１ 軟磁性金属粒子
２２ フェライト被膜
２２１ フェライト結晶粒
１０ 粉末Ｘ線回折パターン
１０１ 回折ピーク
３ 原料粉末
２２０ フェライト微粒子
４ 圧粉磁心
２ 軟磁性粒子
２１ 軟磁性金属粒子
２２ フェライト被膜
２２１ フェライト結晶粒
１０ 粉末Ｘ線回折パターン
１０１ 回折ピーク
３ 原料粉末
２２０ フェライト微粒子
４ 圧粉磁心
Claims (15)
- 軟磁性金属粒子（２１）と、該軟磁性金属粒子の表面を被覆するフェライト被膜（２２）とを有する軟磁性粒子（２）の集合体であって、
上記フェライト被膜は、スピネル構造を有するフェライト結晶粒（２２１）より構成されており、
粉末Ｘ線回折パターン（１０）に上記フェライト結晶粒に由来する回折ピーク（１０１）が存在している、圧粉磁心用粉末（１）。 - 上記フェライト結晶粒の大きさは、１０ｎｍ以上である、請求項１に記載の圧粉磁心用粉末。
- 上記フェライト被膜は、断面視で、上記フェライト結晶粒同士の界面（２２２）が直線状を呈する部分を含む、請求項１または２に記載の圧粉磁心用粉末。
- 上記回折ピークの半値幅は、０．５°以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧粉磁心用粉末。
- 上記フェライト被膜の化学組成は、ＭＸＦｅ２Ｏ４、但し、Ｍは、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、および、Ｍｎからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素であり、０＜Ｘ≦１である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧粉磁心用粉末。
- 上記金属元素Ｍは、ＭｎおよびＺｎ、または、ＮｉおよびＺｎを含む、請求項５に記載の圧粉磁心用粉末。
- 上記フェライト被膜の膜厚は、２０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内にある、請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧粉磁心用粉末。
- 軟磁性金属粒子（２１）の集合体より構成される原料粉末（３）を準備し、
該原料粉末における各軟磁性金属粒子の表面にフェライト微粒子（２２０）を多数形成し、
該フェライト微粒子を熱処理により粗大結晶化させ、上記各軟磁性金属粒子の表面にスピネル構造を有するフェライト結晶粒（２２１）より構成されるフェライト被膜（２２）を形成する、圧粉磁心用粉末の製造方法。 - 上記熱処理時の熱処理温度は、４００〜９００℃の範囲内にある、請求項８に記載の圧粉磁心用粉末の製造方法。
- 上記熱処理時の雰囲気は、不活性ガス雰囲気、または、真空雰囲気である、請求項８または９に記載の圧粉磁心用粉末の製造方法。
- 請求項１〜７に記載の圧粉磁心用粉末の圧粉成形体であり、かつ、歪が除去されている、圧粉磁心（４）。
- 粉末Ｘ線回折パターンにＦｅＯに由来する回折ピークが存在していない、請求項１１に記載の圧粉磁心。
- 請求項１〜７に記載の圧粉磁心用粉末を圧粉成形する圧粉成形工程と、
得られた圧粉成形体を焼鈍する焼鈍工程と、
焼鈍された圧粉成形体に含まれるフェライト被膜に部分的に生じたＦｅＯを熱処理により再フェライト化する変態熱処理工程とを有する、圧粉磁心の製造方法。 - 上記変態熱処理工程における熱処理温度は、５６０℃以下である、請求項１３に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 上記変態熱処理工程における雰囲気は、水蒸気雰囲気、または、不活性ガス雰囲気である、請求項１３または１４に記載の圧粉磁心の製造方法。
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