JP2022119746A

JP2022119746A - 金属粉末

Info

Publication number: JP2022119746A
Application number: JP2022014780A
Authority: JP
Inventors: 聖鈴木; Sei Suzuki; 浩志山根; Hiroshi Yamane
Original assignee: JFE Mineral Co Ltd
Current assignee: JFE Mineral Co Ltd
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2022-02-02
Publication date: 2022-08-17

Abstract

【課題】平均粒子径１．５０μｍ以下の金属粉末で圧粉体を製造しても、渦電流損が低位でインダクタ用の磁心として使用可能な圧粉体となる金属粉末を提供する。【解決手段】質量濃度で、Ｓｉ：１．０～１３．０％、Ｃｒ：０．１０～８．００％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる金属粉末である。そして、前記金属粉末の表面に金属酸化物の絶縁被膜を有するものであり、さらに、ＳＥＭ測定の個数基準一次粒子径のＤ５０をＸ（μｍ）とし、レーザー回析粒度測定による体積基準二次粒子径のＤ５０をＹ（μｍ）としたときに、Ｘが０．１０～１．５０μｍで、ＹとＸの比（Ｙ／Ｘ）が１．５０以下であることを特徴とする金属粉末である。これにより、低保磁力、高飽和磁化で、耐錆性に優れた金属粉末が得られ、さらに、コアロスの低い圧粉体が容易に得られる。【選択図】なし

Description

本発明は、金属粉末に関し、特にインダクタ向けとして好適な鉄合金からなる金属粉末に関する。

近年、スマートフォンやタブレットＰＣ等に代表される小型携帯機器では、高機能化・多機能化が進んでいる。それに伴い、搭載する電源回路のインダクタにも搭載台数の増加や集積回路ＩＣの高機能化に伴う大電流化への対応という要求が強くなっている。また、携帯機器の更なる小型化・薄型化の要求に対応して、インダクタの小型化・低背化という要求も強くなっている。

インダクタの磁心には、従来から、フェライト材料が用いられてきた。しかし、フェライトの飽和磁束密度が低いため、小型化すると飽和磁気により直流重畳特性が悪化し、大電流を流せなかった。このため、最近では、小型インダクタ用の磁心材料として、飽和磁束密度が高い鉄ベースの金属磁性微粒子である金属粉末が注目されている。さらに、インダクタを含む受動素子の小型・軽量化の実現、インダクタの磁歪などによる騒音の低下などの目的から電気回路の作動の高周波化がなされる方向にあり、それに伴って金属粉末を圧縮成形して作られる圧粉体を磁心として使用するインダクタでの渦電流損増加によるエネルギーのコアロス（「磁心損失」ともいう。）を改善することが重要である。

例えば、特許文献１には、「軟磁性合金粉末」が開示されている。この軟磁性合金粉末は、粉末表面にアルキルシリケートの加水分解によって得られるシリカ膜またはシリカの微粒子を付着させて絶縁層を形成することで、軟磁性合金粉末を圧縮成形して作られる圧粉体の比抵抗が増加し、渦電流損が低減することが記載されている。

また、特許文献２には、「Ｓｉ酸化膜被覆軟磁性粉末」が開示されている。このＳｉ酸化膜被覆軟磁性粉末は、鉄粉末の表面にＳｉ、ＦｅおよびＯからなるＳｉ－Ｆｅ－Ｏ三元系酸化物の拡散層を介してＳｉＯｘ（ｘ＝１～２）堆積酸化膜が形成されており、Ｓｉ－Ｆｅ－Ｏ三元系酸化物の拡散層は、鉄粉末との界面ではＦｅの濃度が高くかつＳｉの濃度が低く、ＳｉＯｘ（ｘ＝１～２）堆積酸化膜との界面ではＦｅの濃度が低くかつＳｉの濃度が高くなっている濃度勾配を有することで、軟磁性粉末表面に酸化膜が強固に密着し、従来のシリケート膜を被覆した軟磁性粉末をプレス成形し焼成して軟磁性材を製造する工程で、プレス成形中にシリケート膜が剥離したり破れたりして十分な絶縁効果が発揮できず、十分な高比抵抗が得られないという欠点を解決することが記載されている。

また、特許文献３には、「軟磁性粉末材料」が開示されている。この軟磁性粉末材料は、Ｆｅを主成分とする鉄粉粒子の表面に被覆されたシリコン酸化物を主成分とする被覆層を具備することを特徴とするものである。これにより、軟磁性粉末材料を使用した軟磁性成形体の比抵抗を高め、交流磁場で使用される場合であっても軟磁性成形体に発生する渦電流を抑えることができ、渦電流によるエネルギー損失を抑えられることが記載されている。

さらに、特許文献４には、「軟磁性材料粉末」が開示されている。この軟磁性材料粉末は、Ｆｅ系の軟磁性材料を含むコアとその表面を被覆する絶縁膜を有し、絶縁膜には無機酸化物と水溶性高分子とを含有する、軟磁性材料粒子を含むものである。この軟磁性材料粉末を使用して磁心に成形することで十分な密度が得られ磁心の透磁率を高くすることができると共に、軟磁性材料粉末に含まれる絶縁膜及び結合剤によって高い電気抵抗を有する磁心を得ることができることが記載されている。

特開２００３－２８２３１７号公報特開２００７－１２３７０３号公報特開２００７－２５４７６８号公報国際公開ＷＯ２０１６／０５６３５１号

金属粉末を圧縮成形して作られる圧粉体を磁心として使用するインダクタの更なる小型化を実現するためには、使用する金属粉末の細粒化が重要である。従来は、平均粒子径が２～５０μｍの金属粉末を使用してインダクタの磁心用の圧粉体を製造し、例えば積層型インダクタでは、縦１．０ｍｍ×横０．５ｍｍ×高さ０．５ｍｍのサイズの小型インダクタが製造されているが、更なるサイズの小さいインダクタの製造では、１μｍ以下の微細な金属粉末を必要とする。

しかしながら、特許文献１～４に記載された技術では、圧粉体を製造する際に、平均粒子径１μｍ以下の金属粉末は、凝集し易く、また一旦凝集すると分散させにくいため、分散が不十分な金属粉末に表面被覆を実施すると、凝集体の上に表面被覆がなされ、凝集体の上に表面被覆をした金属粉末で圧粉体を製造すると、プレス成型時の圧力で凝集体が解れ、表面被覆されていない粒子の面同士が接触して電気の導通が発生するため、渦電流損が低減できないという問題があった。

本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、平均粒子径１.５０μｍ以下の金属粉末で圧粉体を製造しても、渦電流損が低位でインダクタ用の磁心として使用可能な圧粉体となる金属粉末を提供することを目的とする。ここで、「平均粒子径」とは、後述するように、金属粉末の粒子を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察し撮像して倍率２万倍で測定粒子数１０００～２０００個のＳＥＭ画像解析により求めた個数基準のＤ５０のことをいう。

本発明者らは、上記した目的を達成するために、鉄粉を主成分として金属粉末の組成、粒子同士の絶縁を目的とする酸化物被覆量および金属粉末の粒度について鋭意検討した。その結果、Ｆｅ中に適正量のＳｉ、Ｃｒを含有し、適正量の酸化物で金属粉末を被覆し、さらに酸化物で被覆された金属粉末の凝集体の粒度を一定以下の大きさとすることが肝要であることを見出した。特に、酸化物で被覆された金属粉末の凝集体の粒度を一定以下の大きさとすることで、圧粉体に成形した時のプレスによる凝集体の解れに起因した圧粉体の電気抵抗の低下を抑えることで、酸化物の被覆による電気抵抗を確保して、渦電流によるコアロスの少ない圧粉体の製造を容易にすることを新規に知見した。

本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨は、次のとおりである。
（１）質量濃度で、Ｓｉ：１．０～１３．０％、Ｃｒ：０．１０～８．００％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる金属粉末であって、前記金属粉末の表面に、金属酸化物の絶縁被膜を有し、ＳＥＭ測定の個数基準一次粒子径のＤ５０をＸ（μｍ）とし、レーザー回析粒度測定による体積基準二次粒子径のＤ５０をＹ（μｍ）としたときに、Ｘが０．１０～１．５０μｍで、ＹとＸの比（Ｙ／Ｘ）が１．５０以下であることを特徴とする金属粉末。
（２）（１）において、前記金属粉末に、さらに、質量濃度で、Ｓ（硫黄）：１００～２０００ｐｐｍを含有することを特徴とする金属粉末。
（３）（１）または（２）において、前記金属粉末に、さらに、質量濃度で、Ｎｉ：１０．０％以下および／またはＡｌ：５．０％以下を含有することを特徴とする金属粉末。
（４）（１）ないし（３）のいずれか一つにおいて、前記金属酸化物の絶縁被膜に、Ｓｉ、ＴｉおよびＡｌのうちの少なくとも１つの元素が前記金属粉末の表面積当たり０．００１～０．１００ｍｏｌ／ｍ²含有することを特徴とする金属粉末。
（５）（１）ないし（４）のいずれか一つにおいて、前記金属粉末のＳＥＭ測定における全観測粒子数に対する球形粒子の個数率が４５％以上であることを特徴とする金属粉末。

本発明によれば、平均粒子径１．５０μｍ以下の金属粉末が、凝集の少ない状態で表面を酸化物で被覆しているため、圧粉体に成形することで、小型で高い電気抵抗を有するインダクタ用の磁心が得られるという効果を奏する。

以下、本発明の実施態様について詳細に説明する。

［金属粉末の組成、特徴］
本発明の金属粉末は、Ｆｅを主成分とする金属粉末（Ｆｅ合金粉末）である。つまり、本発明の金属粉末は、質量濃度で、Ｓｉ：１．０～１３．０％、Ｃｒ：０．１０～８．００％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる金属粉末である。そして、前記金属粉末の表面に金属酸化物の絶縁被膜を有するものであり、さらに、ＳＥＭ測定の個数基準一次粒子径のＤ５０をＸ（μｍ）とし、レーザー回析粒度測定による体積基準二次粒子径のＤ５０をＹ（μｍ）としたときに、Ｘが０．１０～１．５０μｍで、ＹとＸの比（Ｙ／Ｘ）が１．５０以下であることを特徴とする金属粉末である。ここで、「一次粒子径」とは、ＳＥＭ画像において粒子の輪郭が識別できる粒子のサイズのことであり、「二次粒子径」とは、一次粒子が凝集して一つの粒子のように振る舞う凝集体のサイズのことである。また、「個数基準」とは、粒度分布を作成する際の基準であって、粒子の全個数中に占める範囲別の個数％の分布を示すものであり、「体積基準」とは、同様に、粒子の全体積中に占める範囲別の体積％の分布を示すものである。

また、前記金属粉末に、質量濃度で、Ｓ（硫黄）：１００～２０００ｐｐｍを含有することが好ましい。そして、前記金属酸化物の絶縁被膜には、Ｓｉ、ＴｉおよびＡｌのうちの少なくとも１つの元素が前記金属粉末の表面積当たり０．００１～０．１００ｍｏｌ／ｍ²含有することが好ましい。さらに、前記金属粉末のＳＥＭ測定における全観測粒子数に対する球形粒子の個数率が５０％以上であることが好ましい。以下、組成における％およびｐｐｍは、質量濃度であることを意味する。

次に、組成限定の理由について説明する。

［Ｓｉ：１．０～１３．０％］
Ｆｅを主成分とする金属粉末では、Ｓｉは、ベースとなるＦｅ中に固溶して、金属粉末の保磁力の低下に寄与する元素である。所望の低い保磁力を達成するためには、Ｓｉは、１．０％以上含有する必要がある。一方、１３．０％を超えて含有すると、保磁力は増加し、飽和磁化が低下する。このため、Ｓｉは、１．０～１３．０％の範囲に限定した。なお、好ましくは、３．０～１１．０％である。より好ましくは、６．０～９．０％である。

［Ｃｒ：０．１０～８．００％］
Ｃｒは、金属粉末の磁気特性を低下させるが、耐食性を向上させる元素であり、本発明の金属粉末においては、０．１０％以上含有させる必要がある。Ｃｒが０．１０％未満と少ない場合には、粒子表面に錆が発生しやすくなる。一方、８．００％を超えて多量に含有すると、飽和磁化が低下する。このため、Ｃｒは、０．１０～８．００％の範囲に限定した。なお、好ましくは、０．５０～６．００％である。より好ましくは、０．７０～４．００％である。ここで、耐食性とは、後述する耐錆性のことである。

［任意的選択元素］
さらに、混合可能な任意的選択元素としては、Ｓ（硫黄）、ＮｉおよびＡｌが挙げられる。

［Ｓ（硫黄）：１００～２０００ｐｐｍ］
本発明の金属粉末は、混合可能な任意的選択元素として、Ｓ（硫黄）を１００～２０００ｐｐｍ含有してもよい。本発明のＦｅを主成分としＳｉとＣｒを上述のように含有する金属粉末（Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ合金粉末）は、ＳＥＭ測定の個数基準一次粒子径のＤ５０が、０．１０～１．５０μｍの金属磁性微粒子であり、主に後述するＣＶＤ法またはＰＶＤ法で製造できる。ＣＶＤ法、ＰＶＤ法は、高温で気相にて粒子を形成させる方法であるが、金属粉末がガス中を飛翔して結晶成長する際に、特定の結晶面が優先して成長した多面体の粒子が混在してしまう。Ｓ（硫黄）は、生成した粒子の表面に濃化するが、このＳの表面濃化層は、特定結晶面の優先成長を抑制するため、全方位に均等な結晶成長が生じ、球形に成長した粒子の存在率が高くできる。Ｓが１００ｐｐｍ未満では、この多面体発生の抑制効果が不十分であり、２０００ｐｐｍ超では、粒子の表面のＳ濃化量が過多となり粒子の成長が極端に抑制されて、目的とする粒度範囲より細かい粒子しか得られなくなる。このため、Ｓ（硫黄）は、１００～２０００ｐｐｍ含有することが好ましい。なお、より好ましくは、３００～１５００ｐｐｍであり、さらに好ましくは、５００～１０００ｐｐｍである。

［Ｎｉ：１０．０％以下］
本発明の金属粉末は、混合可能な任意的選択元素として、Ｎｉを１０．０％以下（０％を含まない）含有してもよい。Ｎｉは、金属粉末に混合し、Ｆｅ含有量が減少すると、金属粉末の飽和磁化を低下させる元素であり、できるだけ低減することが好ましいが、Ｎｉは、他の元素に比べ、Ｆｅ合金粉末の酸化による発熱を抑制する効果があり、Ｆｅ合金粉末のハンドリングの安全性を確保することができ、飽和磁化を低下させる作用が緩慢であるため、１０．０％以下の含有であれば許容できる。なお、コアとしての飽和磁束密度の向上のために、より好ましくは、５．０％以下である。さらに好ましくは、３．０％以下である。

［Ａｌ：５．０％以下］
また、本発明の金属粉末は、混合可能な任意的選択元素として、Ａｌを０％超５．０％以下（０％を含まない）添加してもよい。Ａｌは、Ｎｉと同様に、金属粉末に混合して、Ｆｅ含有量が低下すると、金属粉末の飽和磁化を低下させることになり、できるだけ低減することが好ましいが、Ａｌは、他の元素に比べ、Ｆｅ合金粉末の酸化による発熱を抑制する効果があるため、Ｆｅ合金粉末のハンドリングの安全性を確保するために、５．０％以下の含有であれば許容できる。より好ましくは、１．０％以下である。さらに好ましくは、０．５％以下である。

［残部組成］
上記した組成以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。
不可避的不純物元素としては、Ｃ、Ｎ、Ｐ、ＭｎおよびＣｕなどの元素が挙げられる。これらの元素は、金属粉末の飽和磁化を低下させる元素であり、合計で３％以下の含有であれば、実用上致命的とまで言える磁気特性の低下は生じないため、許容できる。なお、コアの飽和磁束密度の向上という観点からは、上記した元素の含有は、合計で１％以下とすることがより好ましい。さらに好ましくは、０．５％以下である。

［金属粉末の粒度（平均粒子径）］
［ＳＥＭ測定の個数基準一次粒子径のＤ５０：０．１０～１．５０μｍ］
金属粉末を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察し撮像して倍率２万倍で測定粒子数１０００～２０００個のＳＥＭ画像解析（以下、「ＳＥＭ測定」ともいう。）により求めた個数基準の累積５０％の一次粒子径であるＤ５０は、０．１０～１．５０μｍの範囲に限定した。この範囲に限定した理由は、Ｄ５０が、０．１０μｍ未満では、保磁力が大きくなりすぎ、さらに表面被覆する工程において凝集の分散が困難となるからである。また、平均粒子径が１．５０～５０μｍの金属粉末を磁心材として使用した従来のインダクタよりも更なる小型化のインダクタを製造するためには、磁心のサイズを下げるために磁心に使用する金属粉末の一次粒子径のＤ５０は、１．５０μｍ以下にする必要があるからである。なお、好ましくは０．２０～１．００μｍである。より好ましくは、０．３０～０．９０μｍである。

［レーザー回折粒度測定による体積基準二次粒子径と前記ＳＥＭ測定の一次粒子径の比］
レーザー回折式粒度分布測定装置（以下、「レーザー回折粒度測定」ともいう。）により得られる粒度は、金属粉末が凝集した状態での二次粒子径である。このレーザー回折粒度測定による体積基準の累積５０％の二次粒子径であるＤ５０をＹ（μｍ）とし、前述のＳＥＭ測定の個数基準一次粒子径のＤ５０をＸ（μｍ）としたときに、ＹとＸの比（Ｙ／Ｘ）を１．５０以下の範囲に限定した。Ｙ／Ｘが１．５０を超えると、酸化物で被覆された金属粉末を圧粉体に成形するプレスの圧力で凝集体が解れ、表面被覆されていない粒子の面同士が接触して電気の導通が発生する現象が圧粉体内で多数発生するため、圧粉体の電気抵抗が下がってインダクタの渦電流損が低減できないからである。なお、好ましくは、１．４５以下である。より好ましくは、１．４０以下である。

［球形粒子の個数率］
また、本発明の金属粉末は、前述のＳＥＭ測定により得られる全観測粒子数に対する球形粒子の個数率が４５％以上であることが好ましい。ここでいう「球形粒子の個数率」とは、金属粉末をＳＥＭ観察し撮像して、１０００個の粒子を目視観察して目視で球と判定する個数の割合（％）である。金属粉末の各粒子の形状が多面体であれば、粒子間で多面体の平面部分同士が接触してできた凝集体（凝集粒子）は、結合力が強いために分散させることが困難である。粒子を容易に分散させるためには、球形の粒子の存在率（個数率）が高い方が望ましい。球形粒子の個数率が４５％未満であると、凝集体を分散させるために、分散させるための時間を延長するなどの処置が必要となり煩雑となる。このため、本発明の金属粉末の球形粒子の個数率は、４５％以上の範囲とすることが好ましい。より好ましくは、６０％以上である。さらに好ましくは、７０％以上である。

［絶縁被膜］
本発明の金属粉末の表面は、無機酸化物からなる絶縁被膜で被覆されている。その被膜中には、Ｓｉ、ＴｉおよびＡｌのうちの少なくとも１つの元素が金属粉末の表面積当たり０．００１～０．１００ｍｏｌ／ｍ²含有することが好ましい。Ｓｉ、ＴｉまたはＡｌは、金属表面に酸化物として容易で安価に被覆させることができる元素である。それらの元素がその金属粉末の表面積当たり０．００１ｍｏｌ／ｍ²未満では、被膜の量が不足して絶縁効果が十分得られず、また、０．１００ｍｏｌ／ｍ²を超えると、被覆を行う時に粒子同士の接着を招き、分散が困難な凝集体を形成することがあるからである。より好ましい範囲は、０．００２～０．０８０ｍｏｌ／ｍ²である。さらに好ましくは、０．００５～０．０７０ｍｏｌ／ｍ²である。

また、上述の酸化物による表面被覆するための薬剤としては、Ｓｉを含む酸化物用としてエチルシリケート、アルコキシシランなど、Ｔｉを含む酸化物用としてチタネート系カップリング剤、有機チタネートなど、また、Ａｌを含む酸化物用としてＡｌ系カップリング剤などが適用できる。

［金属粉末の製造方法］
次に、本発明の金属粉末の製造方法について説明する。
本発明の金属粉末は、化学的気相法（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：以下、ＣＶＤともいう）を用いて製造することが好ましい。ＣＶＤでは、Ｆｅ、ＳｉおよびＣｒ等の合金元素を、高温の塩素ガスと反応させて生成した各元素の塩化物ガス、あるいは、Ｆｅ、ＳｉおよびＣｒ等の各元素の塩化物を高温に加熱して気化させた塩化物ガスを所定の比率で混合させた混合ガスに、さらにＳ（硫黄）を高温で気化させたガスを所定の比率で混合し、それぞれ適した温度で、水素を反応させて塩化物を還元し、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｓ（硫黄）等を含有する所望組成の金属粉末を得る。本発明の金属粉末の製造方法では、塩化物ガスの濃度、反応温度および反応時間を所望の粒子径となるように、調整することが好ましい。

反応（還元反応）後、得られた金属粉末は、さらに脱塩素工程を施される。脱塩素工程は、溶剤を用いて、得られた金属粉末を洗浄し、塩素濃度を低減し調整する工程である。使用する溶剤としては、未反応の塩化物や還元反応によって生成した副生成物を溶解する溶剤を用いることが好ましい。このような溶剤としては、水などの水溶性無機溶剤、あるいは、エチルアルコールなどの脂肪族アルコール類のような有機溶剤が例示される。脱塩素工程の終了時に金属粉末を含むスラリーが出来上がる。

なお、上述のＣＶＤの代わりに、ＰＶＤ（物理的気相法：ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて製造しても良い。ＰＶＤには、真空蒸着法、スパッタリング法やイオンプレーティング法があり原料となる物質を真空下で加熱蒸発させたり、イオン化して微細な粒子を生成する技術である。ＰＶＤでは脱塩素工程は不要であるが、表面被覆工程に進む前に溶媒中に金属粉末を入れてスラリーを作る。

次に、酸化物による表面被覆工程は、前の工程の終了時にできる金属粉末を含むスラリーを湿式の分散機で分散させてから酸化物で表面被覆するための薬剤を上記スラリーに添加して湿式の分散機で分散させながら所定時間攪拌し、溶剤を排出して真空中で乾燥する。乾燥した金属粉末となった時に乾燥凝集が生じているので、乾式の分散機（例えば、ピンミル、乾式ジェットミルが適用できる。）または分級機（例えば、乾式サイクロンが適用できる。）に掛けて粗大な凝集体を解し、あるいは除去する。この工程で使用する湿式の分散機としては、例えば、薄膜旋回型高速ミキサー（プライミクス株式会社製商品名フィルミックス）や湿式ジェットミル（株式会社スギノマシン製商品名スターバースト）などの超音波分散機よりも分散力が高い分散機が好ましい。

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。

原料として、Ｆｅの塩化物、Ｓｉの塩化物、Ｃｒの塩化物およびＳ（硫黄）をそれぞれ準備した。そして、これら塩化物とＳ（硫黄）を、反応装置内で高温（１１００℃）に加熱し、塩化物とＳ（硫黄）を気化させて、各元素の塩化物ガスおよびＳ（硫黄）ガスを生成した。生成した各元素の塩化物ガスを、以下に示す表１に記載の各金属粉末の組成となるように、混合比率を変化させて混合し、各種混合ガスとした。得られた混合ガスに、所定の反応温度（１１００～１２００℃）で、水素と反応させて、塩化物ガスを還元して金属粉末（Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ合金粉末）を生成させながらＳ（硫黄）を金属粉末に含有させた。そして、得られた各種金属粉末に、純水を用いて洗浄する脱塩素工程を施し、残留する塩素物を除去した。

ついで、脱塩素工程が完了した金属粉末の水スラリーを湿式ジェットミルで分散させた後、酸化物による表面被覆をするための薬剤として、Ｓｉを含む酸化物用としてエチルシリケート、Ｔｉを含む酸化物用としてチタネート系カップリング剤、または、Ａｌを含む酸化物用としてＡｌ系カップリング剤を上記金属粉末の水スラリーに添加し、湿式ジェットミルまたは超音波分散機で金属粉末を分散させながら、そのスラリーを所定時間攪拌した後、脱水して真空中で５０℃に加熱しながら乾燥させ、Ｓｉ、ＴｉまたはＡｌの酸化物の被膜を金属粉末の表面に形成させた。その後、乾燥が完了した各種金属粉末を乾式のジェットミルで分散させた後、乾式のサイクロンで分級して粗大な凝集体を除去した。

得られた各種金属粉末について、金属粉末の元素含有量、絶縁被膜中の含有量、粒子径Ｄ５０、球形個数率、磁気特性、耐錆性、さらに圧粉体のコアロスを調査した。調査方法は次のとおりとした。

（１）金属粉末の元素含有量、絶縁被膜中の含有量
金属粉末に含まれる合金元素のＳｉ含有量は、湿式分析（二酸化ケイ素重量法）を用いて測定した。合金元素のＣｒ量は、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）を用いて測定した。さらに、金属粉末に含まれるＳ（硫黄）は、燃焼法を用いて測定した。
また、絶縁被膜中のＳｉ含有量（金属粉末の表面積当たりの含有量）は、絶縁被膜で被覆させた粉末のＳｉ含有分析値と絶縁被膜を被覆させる前の粉末のＳｉ含有量分析値の差分を絶縁被膜中のＳｉ含有量としてｍｏｌ／ｇ単位に換算した値を、絶縁被膜を被覆させる前の粉末のＢＥＴ比表面積ｍ²／ｇで割り算することで求めた。
（２）粒子径Ｄ５０および球形個数率
得られた金属粉末について、ＳＥＭ観察し撮像して画像解析により、個数基準の一次粒子径Ｄ５０を求め、球形粒子の個数率を求めた。また、レーザー回折粒度測定にて体積基準の二次粒子径Ｄ５０を測定し、前記ＳＥＭ測定の個数基準一次粒子径との比を求めた。
（３）磁気特性
得られた各種金属粉末について、振動試料型磁力計（東英工業社製）を用いて、保磁力、飽和磁化を測定した。
（４）耐錆性
得られた各種金属粉末（磁性粉）を、樹脂に埋め込み固定した後、断面を鏡面研磨して、耐錆性測定用試験片とした。これら試験片を、恒温恒湿槽中に所定時間保持したのち、試験片内の粒子について、ランダムに２０個を選定し、発錆の有無を観察し、発錆している粒子の割合を算出した。なお、恒温恒湿槽は、温度：６０℃、相対湿度：９５％の条件で保持した。また、恒温恒湿槽中の保持時間は、２０００時間とした。
（５）圧粉体のコアロス
得られた各種金属粉末を、樹脂（エポキシ樹脂）中に混合し分散させ、各種混合粉とした。これら混合粉を、リング状金型（外径：１３ｍｍ、内径：８ｍｍ）に充填し、プレス成型したのち、樹脂を硬化させて、厚さ：３ｍｍのトロイダルコアを製造した。得られたコアに、１次側２０ターン、２次側２０ターンの巻線を与えて、Ｂ－Ｈアナライザ（岩通計測株式会社製ＳＹ－８２１８）を用いて、磁束密度０．０２５Ｔ、周波数１ＭＨｚの条件で、コアロスを測定した。

以上の得られた結果を、表１に併記する。

本発明例は、いずれも、１０Ｏｅ以下の低保磁力で、１８０ｅｍｕ／ｇ以上の高い飽和磁化を保持し、耐錆性に優れた金属粉末であり、さらに、圧粉体とした場合に、コアロスが１０００ｋＷ／ｍ³以下である、コアロスの低い圧粉体を製造できるという顕著な効果を奏する。

一方、本発明の範囲を外れる比較例は、保磁力が１０Ｏｅを超えて高いか、飽和磁化が１８０ｅｍｕ／ｇ未満と低いか、あるいは耐錆性が低下している金属粉末であり、圧粉体とした場合に、コアロスが１０００ｋＷ／ｍ³を超えてコアロスが高い圧粉体となっている。

表１の金属粉末Ｎｏ．１は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であり、Ｓｉ含有量が過少であるために、保磁力が大きくなりコアロスが大きくなっている。

Ｎｏ．５は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であり、Ｓｉ含有量が過多であるために、保磁力が大でコアロスも大となっている。

Ｎｏ．６は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であり、Ｃｒ含有量が過少であり、錆が多くなって、マグネタイト生成により低抵抗で渦電流損増加によるコアロス増となっている。

Ｎｏ．９は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であり、Ｃｒ含有量が過多で、保磁力が大となり、また、Ｆｅ含有量が少ないことにより飽和磁化が低く、コアロスが大となっている。

Ｎｏ．１０は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であり、Ｓ（硫黄）含有量が過少であり、球形個数率が低いことから、充填密度が低く、飽和磁化が低くなっており、面接触によって低抵抗となりコアロスが大となっている。

なお、Ｎｏ．２１は、このＮｏ．１０と比較すると、Ｓ（硫黄）を含有していない以外は、ほぼ同じ内容であるが、それにもかかわらず、球形個数率が高くなったのは、ＣＶＤでの反応温度がＮｏ．１０よりも高温（１２００℃）で製造したからであり、その結果、飽和磁化が高く、低コアロスとなっている。

Ｎｏ．１３は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であるが、Ｓ（硫黄）含有量が過多で保磁力が大であり、一次粒子径（Ｘ）が小さく、微細粒は凝集の分散が困難であるため、二次粒子径（Ｙ）との比（Ｙ／Ｘ）が大きくなっていることから、充填密度が低く飽和磁化も低く、コアロスが大となっている。

Ｎｏ．１４は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であり、表面の絶縁被膜内のＳｉ含有量が過少であるため、低抵抗でコアロスが大となっている。

Ｎｏ．１５は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であるが、絶縁被膜内のＳｉ含有量が過多であるため、表面被覆する工程において分散し難い凝集体が形成され、二次粒子径比（Ｙ／Ｘ）が高く凝集体が増えて飽和磁化が低く、凝集体が解れてできる絶縁被膜を有さない新しい面による接触が起こって低抵抗となりコアロスが大となっている。

Ｎｏ．１６は、酸化物で表面被覆する工程において、超音波分散機で分散した結果であるが、二次粒子径比（Ｙ／Ｘ）が高く凝集体が多くなっているが、これは、金属粉末製造時の超音波分散機の能力（分散力）が小さかったために、二次粒子径（Ｙ）が大きくなったからであり、それによって、充填密度が低く飽和磁化が低くなり、低抵抗によってコアロスが大となっている。

なお、Ｎｏ．３は、各元素の含有量や一次粒子径（Ｘ）などは、Ｎｏ．１６と同じであるが、それにもかかわらず、二次粒子径（Ｙ）が小さくなったのは、金属粉末製造時の湿式ジェットミルの分散力が大きく、凝集体ができなかったことによるものであり、その結果、低保磁力で低コアロスとなっている。

Ｎｏ．１７は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であり、球形個数率が低いために、充填密度が低く飽和磁化が低くなり、面接触によって低抵抗となりコアロスが大となっている。

Ｎｏ．１８は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であり、一次粒子径（Ｘ）が細かく、保磁力が大であり、微細粒は表面被覆する工程において凝集の分散が困難であるため二次粒子径比（Ｙ／Ｘ）が高いことから凝集体が多く、充填密度が低く飽和磁化低くなっている。

Ｎｏ．２０は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であり、一次粒子径（Ｘ）が大きく、二次粒子径（Ｙ）も大きくなっているので、コアロスが大となっている。

Ｎｏ．２４は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であり、Ｎｉ含有量が過多で、保磁力が大となり、また、Ｆｅ含有量が少ないことにより飽和磁化が低く、コアロスが大となっている。

Ｎｏ．２７は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であり、Ａｌ含有量が過多で、保磁力が大となり、また、Ｆｅ含有量が少ないことにより飽和磁化が低く、コアロスが大となっている。

Ｎｏ．２９および３２は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であり、表面被覆量が過少であり、低抵抗によってコアロスが大となっている。

Ｎｏ．３０および３３は、酸化物で表面被覆する工程において、湿式ジェットミルで分散した結果であり、表面被覆量が過多であり、表面被覆する工程において分散し難い凝集体が増えて飽和磁化が低く、凝集体が解れてできる絶縁被膜を有さない新しい面による接触が起こって低抵抗となりコアロスが大となっている。

Claims

質量濃度で、Ｓｉ：１．０～１３．０％、Ｃｒ：０．１０～８．００％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる金属粉末であって、前記金属粉末の表面に、金属酸化物の絶縁被膜を有し、ＳＥＭ測定の個数基準一次粒子径のＤ５０をＸ（μｍ）とし、レーザー回析粒度測定による体積基準二次粒子径のＤ５０をＹ（μｍ）としたときに、Ｘが０．１０～１．５０μｍで、ＹとＸの比（Ｙ／Ｘ）が１．５０以下であることを特徴とする金属粉末。
前記金属粉末に、さらに、質量濃度で、Ｓ（硫黄）：１００～２０００ｐｐｍを含有することを特徴とする請求項１に記載の金属粉末。
前記金属粉末に、さらに、質量濃度で、Ｎｉ：１０．０％以下および／またはＡｌ：５．０％以下を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の金属粉末。
前記金属酸化物の絶縁被膜に、Ｓｉ、ＴｉおよびＡｌのうちの少なくとも１つの元素が前記金属粉末の表面積当たり０．００１～０．１００ｍｏｌ／ｍ²含有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の金属粉末。
前記金属粉末のＳＥＭ測定における全観測粒子数に対する球形粒子の個数率が４５％以上であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の金属粉末。