JP2022142565A - Magnetic nanoparticle, composite magnetic material and electronic component - Google Patents

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Toshiki Gushi
功 金田
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Abstract

To provide magnetic nanoparticles capable of combining high magnetization, high resonance frequency and oxidation resistance, a composite magnetic material comprising the magnetic nanoparticles, and an electronic component comprising the composite magnetic material.SOLUTION: Magnetic nanoparticles each have a core part made of an iron-cobalt alloy particle and a shell part covering at least a part of the surface of the core part and made of cobalt. The average thickness of the shell parts is preferably 1 or more to 18 nm or less. The average particle diameter of the core parts is preferably 5 or more to 30 nm or less. Provided that the average particle diameter of the core parts is defined as d and the average particle diameter of the magnetic nanoparticles is defined as D, the d and D preferably satisfy the relation of 0.10<(d/D)3<0.50.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は磁性ナノ粒子、複合磁性材料および電子部品に関する。 The present invention relates to magnetic nanoparticles, composite magnetic materials and electronic components.

近年、携帯電話機や携帯情報端末等の無線通信機器の利用周波数帯の高周波化が進行し、GHz帯のような高周波領域が利用されている。このような高周波領域で使用される電子部品として、高周波領域においても透磁率が比較的大きい磁性材料を適用したインダクタを搭載したフィルタ、ダイプレクサ等の高周波デバイスが使用されている。 2. Description of the Related Art In recent years, the frequency bands used by wireless communication devices such as mobile phones and personal digital assistants have been increasing, and high-frequency regions such as the GHz band are being used. As electronic components used in such a high frequency range, high frequency devices such as filters and diplexers equipped with inductors using a magnetic material having a relatively high magnetic permeability even in a high frequency range are used.

このような高周波デバイスのインダクタのコア材料として、渦電流損失が小さく、形状自由度および寸法精度が高い等の理由から、ナノメートルスケールの磁性粒子を絶縁性の樹脂中に分散させた複合磁性材料が開発されている。 Composite magnetic materials in which nanometer-scale magnetic particles are dispersed in insulating resin are used as core materials for inductors in such high-frequency devices because of their low eddy current loss, high degree of freedom in shape, and high dimensional accuracy. is being developed.

たとえば、特許文献1は、FeまたはFe-Co合金からなる磁性金属粒子と、磁性金属粒子の表面を覆うFe-Ni合金またはFe-Co-Ni合金からなる合金層と、合金層の表面を覆うFe-Ni合金またはFe-Co-Ni合金の酸化物からなる酸化物層とからなるコアシェル型磁性ナノ粒子を開示している。 For example, Patent Document 1 describes magnetic metal particles made of Fe or Fe—Co alloy, an alloy layer made of Fe—Ni alloy or Fe—Co—Ni alloy covering the surface of the magnetic metal particles, and covering the surface of the alloy layer. It discloses core-shell magnetic nanoparticles consisting of an Fe--Ni alloy or an oxide layer consisting of an oxide of an Fe--Co--Ni alloy.

特開2013-125901号公報JP 2013-125901 A

しかしながら、特許文献1に記載の磁性ナノ粒子のように、シェルに酸化物やニッケルまたはニッケルを含む合金を適用すると、耐酸化性は良好であるものの、磁性ナノ粒子としての磁化は低くなり、さらに、共鳴周波数が低く高周波領域において磁気損失が大きくなるという問題があった。 However, when an oxide, nickel, or an alloy containing nickel is applied to the shell, as in the magnetic nanoparticles described in Patent Document 1, although the oxidation resistance is good, the magnetization of the magnetic nanoparticles is low. , there is a problem that the resonance frequency is low and the magnetic loss increases in the high frequency region.

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、高い磁化と、高い共鳴周波数と、耐酸化性とを両立できる磁性ナノ粒子、および、当該磁性ナノ粒子が適用された複合磁性材料、当該複合磁性材料を含む電子部品を提供することである。 The present invention has been made in view of such a situation, and its object is to provide magnetic nanoparticles capable of achieving both high magnetization, high resonance frequency, and oxidation resistance, and a composite magnetic material to which the magnetic nanoparticles are applied. , to provide an electronic component containing the composite magnetic material.

本発明の態様は以下の通りである。
[1]鉄コバルト合金粒子からなるコア部と、コア部の表面の少なくとも一部を覆いコバルトからなるシェル部と、を有する磁性ナノ粒子である。
Aspects of the present invention are as follows.
[1] A magnetic nanoparticle having a core made of iron-cobalt alloy particles and a shell made of cobalt covering at least a part of the surface of the core.

[2]シェル部の平均厚さが1nm以上18nm以下である[1]に記載の磁性ナノ粒子である。 [2] The magnetic nanoparticles according to [1], wherein the shell portion has an average thickness of 1 nm or more and 18 nm or less.

[3]コア部の平均粒子径が5nm以上30nm以下である[1]または[2]に記載の磁性ナノ粒子である。 [3] The magnetic nanoparticles according to [1] or [2], wherein the core portion has an average particle size of 5 nm or more and 30 nm or less.

[4]コア部の平均粒子径をdとし、磁性ナノ粒子の平均粒子径をDとした時に、dおよびDが0.10<(d/D)<0.50である関係を満足する[1]から[3]のいずれかに記載の磁性ナノ粒子である。 [4] where d is the average particle size of the core portion and D is the average particle size of the magnetic nanoparticles, satisfying the relationship that d and D are 0.10<(d/D) 3 <0.50; The magnetic nanoparticles according to any one of [1] to [3].

[5][1]から[4]に記載の磁性ナノ粒子と、絶縁材料と、を有する複合磁性材料である。 [5] A composite magnetic material comprising the magnetic nanoparticles described in [1] to [4] and an insulating material.

[6][5]に記載の複合磁性材料を有する電子部品である。 [6] An electronic component comprising the composite magnetic material according to [5].

本発明によれば、高い磁化と、高い共鳴周波数と、耐酸化性とを両立できる磁性粒子、および、当該磁性粒子が適用された複合磁性材料、当該複合磁性材料を含む電子部品を提供することができる。 According to the present invention, there are provided magnetic particles capable of achieving both high magnetization, high resonance frequency, and oxidation resistance, a composite magnetic material to which the magnetic particles are applied, and an electronic component including the composite magnetic material. can be done.

図1は、本実施形態に係る磁性ナノ粒子の断面模式図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of magnetic nanoparticles according to this embodiment.

以下、本発明を、図面に示す具体的な実施形態に基づき、以下の順序で詳細に説明する。
1.磁性ナノ粒子
2.磁性ナノ粒子の製造方法
3.複合磁性材料
4.電子部品
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail in the following order based on specific embodiments shown in the drawings.
1. Magnetic nanoparticles2. Method for producing magnetic nanoparticles3. Composite magnetic material4. electronic components

(1.磁性ナノ粒子)
本実施形態に係る磁性ナノ粒子は、通常、複数の磁性ナノ粒子を含む粉末の形態で取り扱われる。複数の磁性ナノ粒子を含む粉末の平均粒子径は、用途に応じて選択すればよい。本実施形態では、当該粉末の平均粒子径は5~30nmの範囲内であることが好ましい。
(1. Magnetic nanoparticles)
The magnetic nanoparticles according to this embodiment are usually handled in the form of powder containing a plurality of magnetic nanoparticles. The average particle size of the powder containing multiple magnetic nanoparticles may be selected according to the application. In this embodiment, the average particle size of the powder is preferably in the range of 5 to 30 nm.

また、本実施形態に係る磁性ナノ粒子は、鉄コバルト(FeCo)合金粒子の表面の少なくとも一部が、金属コバルト(Co)により覆われている構成を有している。すなわち、図1に示すように、本実施形態に係る磁性ナノ粒子1は、鉄コバルト合金粒子をコア部2とし、コバルトをシェル部10とするコアシェル型粒子である。本実施形態では、図1に示すように、シェル部10は、コア部2の表面の全部を覆っていることが好ましい。 Moreover, the magnetic nanoparticles according to the present embodiment have a structure in which at least part of the surface of the iron-cobalt (FeCo) alloy particles is covered with metallic cobalt (Co). That is, as shown in FIG. 1, the magnetic nanoparticles 1 according to the present embodiment are core-shell type particles in which the core portion 2 is made of an iron-cobalt alloy particle and the shell portion 10 is made of cobalt. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the shell portion 10 preferably covers the entire surface of the core portion 2 .

鉄コバルト合金は、磁化が大きく透磁率を高めやすい。一方、鉄コバルト合金の磁気異方性は弱いため、共鳴周波数が低くなってしまう。また、鉄ほどではないが、酸化しやすいため、酸素との接触が短時間であっても酸化が進行してしまう。 An iron-cobalt alloy has a large magnetization and tends to increase the magnetic permeability. On the other hand, since the magnetic anisotropy of the iron-cobalt alloy is weak, the resonance frequency is lowered. In addition, although it is not as easy as iron, it is easily oxidized, so oxidation progresses even if it is in contact with oxygen for a short time.

そこで、本実施形態では、鉄コバルト合金粒子の表面を覆うシェル部をコバルトで構成している。コバルトの磁気異方性は、鉄コバルト合金の磁気異方性よりも強く、また、コア部とシェル部との界面において鉄コバルト合金とコバルトとが交換結合することにより、磁性ナノ粒子全体での共鳴周波数を高くすることができる。 Therefore, in the present embodiment, the shell portion covering the surface of the iron-cobalt alloy particles is made of cobalt. The magnetic anisotropy of cobalt is stronger than the magnetic anisotropy of the iron-cobalt alloy, and the exchange coupling between the iron-cobalt alloy and cobalt at the interface between the core and the shell results in the magnetic nanoparticle as a whole. Resonance frequency can be increased.

さらに、コバルトは鉄コバルト合金よりも耐酸化性に優れているので、コバルトが鉄コバルト合金粒子の表面を覆うことにより、磁性ナノ粒子の酸化の進行を抑制することができる。 Furthermore, since cobalt is superior in oxidation resistance to iron-cobalt alloys, the progress of oxidation of the magnetic nanoparticles can be suppressed by covering the surfaces of the iron-cobalt alloy particles with cobalt.

したがって、磁性ナノ粒子の構造を上記のコアシェル構造とすることにより、磁性ナノ粒子の酸化に伴う磁化の低下を抑制し、共鳴周波数を高めることができる。さらに、十分な磁気異方性を有しているので、磁気損失正接を低減することができる。 Therefore, by making the structure of the magnetic nanoparticles the core-shell structure, it is possible to suppress the decrease in magnetization due to the oxidation of the magnetic nanoparticles and increase the resonance frequency. Furthermore, since it has sufficient magnetic anisotropy, the magnetic loss tangent can be reduced.

本実施形態では、コア部の平均径、すなわち、鉄コバルト合金粒子の平均粒子径は5nm以上であることが好ましく、8nm以上であることがより好ましく、10nm以上であることがさらに好ましい。平均粒子径が上記の範囲内であることにより、磁性ナノ粒子が超常磁性となり磁気異方性が失われることを防ぎ、コア部の磁化も高く維持できる。 In the present embodiment, the average diameter of the core portion, that is, the average particle diameter of the iron-cobalt alloy particles is preferably 5 nm or more, more preferably 8 nm or more, and even more preferably 10 nm or more. When the average particle size is within the above range, the magnetic nanoparticles can be prevented from becoming superparamagnetic and losing magnetic anisotropy, and the magnetization of the core portion can be maintained at a high level.

一方、鉄コバルト合金粒子の平均粒子径は30nm以下であることが好ましく、20nm以下であることが好ましく、15nm以下であることがさらに好ましい。平均粒子径が上記の範囲内であることにより、コア部の磁化が中心までシェル部の磁化と交換結合し、共鳴周波数を高く保つことができる。 On the other hand, the average particle size of the iron-cobalt alloy particles is preferably 30 nm or less, preferably 20 nm or less, and more preferably 15 nm or less. When the average particle size is within the above range, the magnetization of the core portion is exchange-coupled with the magnetization of the shell portion to the center, and the resonance frequency can be kept high.

また、本実施形態では、シェル部の平均厚さは1nm以上であることが好ましく、1.5nm以上であることがより好ましく、2nm以上であることがさらに好ましい。コバルトが上記の範囲内で、鉄コバルト合金粒子の表面を覆うことにより、磁性ナノ粒子の耐酸化性が十分に確保される。 Further, in the present embodiment, the average thickness of the shell portion is preferably 1 nm or more, more preferably 1.5 nm or more, and even more preferably 2 nm or more. By covering the surface of the iron-cobalt alloy particles with cobalt within the above range, the oxidation resistance of the magnetic nanoparticles is sufficiently ensured.

一方、シェル部の平均厚さは18nm以下であることが好ましく、10nm以下であることが好ましく、5nm以下であることがさらに好ましい。コバルトは鉄コバルト合金よりも磁化が小さいので、シェル部の平均厚さを制限することにより、磁性ナノ粒子としての磁化の低下を抑制することができる。その結果、磁性ナノ粒子の透磁率の低下を抑制することができる。 On the other hand, the average thickness of the shell portion is preferably 18 nm or less, preferably 10 nm or less, and more preferably 5 nm or less. Cobalt is less magnetized than iron-cobalt alloys, so by limiting the average thickness of the shell portion, it is possible to suppress the decrease in magnetization as magnetic nanoparticles. As a result, a decrease in magnetic permeability of the magnetic nanoparticles can be suppressed.

さらに、本実施形態では、鉄コバルト合金粒子の平均粒子径をdとし、磁性ナノ粒子の平均粒子径をDとした時に、dおよびDが、0.10<(d/D)<0.50の関係を満足することが好ましく、0.30≦(d/D)≦0.50の関係を満足することがより好ましい。上記の関係は、磁性ナノ粒子に占めるコア部の体積割合を示している。コアの体積が小さすぎると、磁性ナノ粒子としての磁化が低くなってしまい、鉄コバルト合金の高い磁化を有効活用できない傾向にある。一方、コアの体積が大きすぎると、シェルの強い磁気異方性よりも、コアの磁気異方性が支配的になるので、共鳴周波数が低くなり、磁気損失正接も大きくなる傾向にある。本実施形態では、磁性ナノ粒子の平均粒子径Dは、鉄コバルト合金粒子の平均粒子径dに、シェル部の平均厚さの2倍を足した数値とする。 Furthermore, in the present embodiment, when the average particle size of the iron-cobalt alloy particles is d and the average particle size of the magnetic nanoparticles is D, 0.10<(d/D) 3 <0. 50, and more preferably 0.30≦(d/D) 3 ≦0.50. The above relationship indicates the volume ratio of the core portion to the magnetic nanoparticles. If the volume of the core is too small, the magnetization of the magnetic nanoparticles tends to be low and the high magnetization of the iron-cobalt alloy cannot be effectively utilized. On the other hand, if the volume of the core is too large, the magnetic anisotropy of the core becomes dominant over the strong magnetic anisotropy of the shell, so the resonance frequency tends to decrease and the magnetic loss tangent tends to increase. In this embodiment, the average particle diameter D of the magnetic nanoparticles is a value obtained by adding twice the average thickness of the shell portion to the average particle diameter d of the iron-cobalt alloy particles.

なお、シェル部が磁性酸化物から構成される場合、耐酸化性は向上するものの、磁性酸化物の異方性磁界はコバルトの異方性磁界より低く、共鳴周波数を高くすることができない。むしろ、共鳴周波数が低下することもある。 When the shell portion is made of a magnetic oxide, although the oxidation resistance is improved, the anisotropic magnetic field of the magnetic oxide is lower than that of cobalt, and the resonance frequency cannot be increased. Rather, the resonance frequency may be lowered.

また、シェル部が金属ニッケル(Ni)またはニッケルを含む合金から構成される場合、ニッケルおよびニッケルを含む合金の異方性磁界はコバルトよりも低く、磁気損失正接が悪化する傾向にある。 Further, when the shell portion is made of metallic nickel (Ni) or an alloy containing nickel, the anisotropic magnetic field of nickel and the alloy containing nickel is lower than that of cobalt, and the magnetic loss tangent tends to deteriorate.

鉄コバルト合金において、鉄とコバルトとの合計100mol%中、鉄の含有割合が、50mol%以上90mol%以下であることが好ましく、60mol%以上80mol%以下であることがより好ましい。鉄の含有割合が上記の範囲内である場合、磁化の大きい鉄コバルト合金が得られやすい。 In the iron-cobalt alloy, the content of iron is preferably 50 mol% or more and 90 mol% or less, more preferably 60 mol% or more and 80 mol% or less, in 100 mol% of the total of iron and cobalt. When the content of iron is within the above range, an iron-cobalt alloy with high magnetization is likely to be obtained.

また、鉄コバルト合金は、本発明の効果が得られる範囲内において、鉄およびコバルト以外の元素を含んでもよい。具体的には、鉄コバルト合金100mol%中、鉄およびコバルト以外の元素の含有割合が合計で5mol%以下であることが好ましく、2mol%以下であることがより好ましい。鉄およびコバルト以外の不純物元素としては、クロム、マンガン、ニッケル、炭素、酸素、窒素、硫黄、リン等が例示され、これらの元素は通常不可避的不純物として含有される。 Moreover, the iron-cobalt alloy may contain elements other than iron and cobalt within the range in which the effects of the present invention can be obtained. Specifically, in 100 mol % of the iron-cobalt alloy, the total content of elements other than iron and cobalt is preferably 5 mol % or less, more preferably 2 mol % or less. Impurity elements other than iron and cobalt include chromium, manganese, nickel, carbon, oxygen, nitrogen, sulfur, and phosphorus, and these elements are usually contained as unavoidable impurities.

また、コバルトは、本発明の効果が得られる範囲内において、コバルト以外の元素を含んでもよい。具体的には、コバルト100mol%中、コバルト以外の元素の含有割合が合計で3mol%以下であることが好ましく、2mol%以下であることがより好ましい。コバルト以外の元素としては、炭素、酸素、窒素、塩素、リン等が例示され、これらの元素は通常不可避的不純物として含有される。 In addition, cobalt may contain elements other than cobalt within the range in which the effects of the present invention can be obtained. Specifically, in 100 mol % of cobalt, the total content of elements other than cobalt is preferably 3 mol % or less, more preferably 2 mol % or less. Examples of elements other than cobalt include carbon, oxygen, nitrogen, chlorine, and phosphorus, and these elements are usually contained as unavoidable impurities.

なお、コバルト100mol%中、鉄およびニッケルの含有割合は合計で3mol%以下であることが好ましく、1mol%以下であることがより好ましい。 The total content of iron and nickel in 100 mol % of cobalt is preferably 3 mol % or less, more preferably 1 mol % or less.

以上より、所望の磁気特性を高めるために、磁性ナノ粒子を構成する鉄コバルト合金およびコバルトの純度が高い方が好ましい。 From the above, it is preferable that the purity of the iron-cobalt alloy and cobalt constituting the magnetic nanoparticles is high in order to enhance the desired magnetic properties.

磁性ナノ粒子は上述したコア部およびシェル部を有していればよく、たとえば、シェル部の表面に、自然酸化に起因する酸化物膜が形成されていてもよい。 The magnetic nanoparticles only need to have the above-described core portion and shell portion, and for example, an oxide film resulting from natural oxidation may be formed on the surface of the shell portion.

(2.磁性ナノ粒子の製造方法)
続いて、磁性ナノ粒子を製造する方法について説明する。本実施形態では、液相合成法である金属カルボニル化合物の熱分解反応を利用して磁性ナノ粒子を製造する。
(2. Method for producing magnetic nanoparticles)
Next, a method for producing magnetic nanoparticles will be described. In the present embodiment, magnetic nanoparticles are produced using a thermal decomposition reaction of a metal carbonyl compound, which is a liquid phase synthesis method.

まず、コア部となる鉄コバルト合金粒子を作製する。原料として、鉄カルボニル化合物およびコバルトカルボニル化合物を準備する。鉄カルボニル化合物としては、たとえば、ペンタカルボニル鉄(Fe(CO))、ノナカルボニル二鉄(Fe(CO))が例示される。本実施形態では、ペンタカルボニル鉄が好ましい。コバルトカルボニル化合物としては、たとえば、オクタカルボニル二コバルト(Co(CO))、テトラコバルトドデカカルボニル(Co(CO)12)が例示される。本実施形態では、オクタカルボニル二コバルトが好ましい。 First, iron-cobalt alloy particles to be the core are produced. An iron carbonyl compound and a cobalt carbonyl compound are prepared as raw materials. Examples of iron carbonyl compounds include pentacarbonyl iron (Fe(CO) 5 ) and nonacarbonyl diiron (Fe 2 (CO) 9 ). Pentacarbonyl iron is preferred in this embodiment. Examples of cobalt carbonyl compounds include octacarbonyl dicobalt (Co 2 (CO) 8 ) and tetracobalt dodecacarbonyl (Co 4 (CO) 12 ). Octacarbonyl dicobalt is preferred in this embodiment.

次に、液相を構成する溶媒および分散剤を準備する。溶媒としては、液状の金属カルボニル化合物と良好に混合され、かつ固形状の金属カルボニル化合物を良好に溶解できるものが挙げられる。また、溶媒は、融点が室温以下で、沸点が金属カルボニル化合物の分解温度以下である必要がある。さらに、溶媒が金属カルボニル化合物および生成した金属ナノ粒子と反応しない必要がある。このような溶媒としては、有機溶媒が例示され、本実施形態では、たとえば、ケロシン、ジクロロベンゼン、1-オクタデセン、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレンが例示される。 Next, a solvent and a dispersant that constitute the liquid phase are prepared. Examples of the solvent include those that are well mixed with the liquid metal carbonyl compound and that can dissolve the solid metal carbonyl compound well. Further, the solvent must have a melting point of room temperature or lower and a boiling point of the metal carbonyl compound's decomposition temperature or lower. Furthermore, the solvent should not react with the metal carbonyl compound and the metal nanoparticles produced. Examples of such solvents include organic solvents, and in the present embodiment, for example, kerosene, dichlorobenzene, 1-octadecene, and 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene.

分散剤としては、金属カルボニル化合物の熱分解を促進し、生成した鉄コバルト合金粒子が凝集せずに良好に分散できるものであれば特に制限されない。本実施形態では、このような分散剤として、オレイルアミン、オレイン酸、トリオクチルホスフィンオキシド、トリオクチルアミン、トリベンジルアミンが例示される。 The dispersant is not particularly limited as long as it promotes the thermal decomposition of the metal carbonyl compound and can satisfactorily disperse the generated iron-cobalt alloy particles without agglomeration. In this embodiment, examples of such dispersants include oleylamine, oleic acid, trioctylphosphine oxide, trioctylamine, and tribenzylamine.

準備した溶媒および分散剤を反応容器内で混合し、混合溶液を加熱する。加熱する温度は、金属カルボニル化合物の熱分解が進行する温度であればよい。本実施形態では、150~300℃の範囲内であることが好ましい。 The prepared solvent and dispersant are mixed in a reaction vessel and the mixed solution is heated. The heating temperature may be any temperature at which thermal decomposition of the metal carbonyl compound proceeds. In this embodiment, it is preferably within the range of 150 to 300.degree.

また、鉄カルボニル化合物とコバルトカルボニル化合物と溶媒とを混合し、原料混合溶液を得る。ここで、原料混合溶液中の金属カルボニル化合物の濃度により鉄コバルト合金粒子の粒子径を制御できる。たとえば、原料混合溶液中の金属カルボニル化合物の濃度を高くすると、粒子径の小さい鉄コバルト合金粒子が得られやすい。また、鉄カルボニル化合物中の鉄と、コバルトカルボニル化合物中のコバルトとのモル比を調整することにより、得られる鉄コバルト合金粒子中の鉄とコバルトとの組成比を調整することができる。 Also, an iron carbonyl compound, a cobalt carbonyl compound, and a solvent are mixed to obtain a raw material mixed solution. Here, the particle size of the iron-cobalt alloy particles can be controlled by the concentration of the metal carbonyl compound in the raw material mixed solution. For example, when the concentration of the metal carbonyl compound in the raw material mixed solution is increased, iron-cobalt alloy particles with a small particle size can be easily obtained. Further, by adjusting the molar ratio of iron in the iron carbonyl compound and cobalt in the cobalt carbonyl compound, the composition ratio of iron and cobalt in the obtained iron-cobalt alloy particles can be adjusted.

得られた原料混合溶液を、溶媒と分散剤との加熱混合溶液に注入し、金属カルボニル化合物の熱分解反応を生じさせる。反応時間は熱分解反応が十分に進行するのに要する時間よりも長ければ特に制限されないが、本実施形態では、15分~4時間程度である。なお、原料混合溶液の注入速度により鉄コバルト合金粒子の粒子径を制御できる。たとえば、注入速度を遅くすると、粒子径の大きい鉄コバルト合金粒子が得られやすい。 The raw material mixed solution thus obtained is injected into a heated mixed solution of a solvent and a dispersant to cause a thermal decomposition reaction of the metal carbonyl compound. Although the reaction time is not particularly limited as long as it is longer than the time required for the thermal decomposition reaction to proceed sufficiently, it is about 15 minutes to 4 hours in this embodiment. The particle size of the iron-cobalt alloy particles can be controlled by the injection speed of the raw material mixed solution. For example, when the injection speed is slowed down, iron-cobalt alloy particles with a large particle size are likely to be obtained.

原料混合溶液が加熱混合溶液に注入されると、金属カルボニル化合物は分散剤の存在下で熱分解し、鉄とコバルトとが原子レベルで混合して結合し、ナノメートルスケールの鉄コバルト合金粒子が生成する。 When the raw material mixed solution is injected into the heated mixed solution, the metal carbonyl compound is thermally decomposed in the presence of the dispersant, iron and cobalt are mixed and bonded at the atomic level, and nanometer-scale iron-cobalt alloy particles are formed. Generate.

生成した鉄コバルト合金粒子と溶液とを固液分離して、鉄コバルト合金粒子を得る。本実施形態では、遠心分離により固液分離を行う。 The produced iron-cobalt alloy particles and the solution are subjected to solid-liquid separation to obtain iron-cobalt alloy particles. In this embodiment, solid-liquid separation is performed by centrifugation.

次に、生成した鉄コバルト合金粒子にコバルトからなるシェル部を形成して、磁性ナノ粒子を製造する。 Next, a shell portion made of cobalt is formed on the generated iron-cobalt alloy particles to produce magnetic nanoparticles.

シェル部の原料として、コバルトカルボニル化合物を準備する。コバルトカルボニル化合物としては、たとえば、オクタカルボニル二コバルト(Co(CO))、テトラコバルトドデカカルボニル(Co(CO)12)が例示される。本実施形態では、オクタカルボニル二コバルトが好ましい。 A cobalt carbonyl compound is prepared as a raw material for the shell portion. Examples of cobalt carbonyl compounds include octacarbonyl dicobalt (Co 2 (CO) 8 ) and tetracobalt dodecacarbonyl (Co 4 (CO) 12 ). Octacarbonyl dicobalt is preferred in this embodiment.

次に、液相を構成する溶媒および分散剤を準備する。溶媒としては、液状の金属カルボニル化合物と良好に混合され、かつ固形状の金属カルボニル化合物を良好に溶解できるものであれば特に制限されない。このような溶媒としては、有機溶媒が例示され、本実施形態では、たとえば、ジクロロベンゼン、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレンが例示される。 Next, a solvent and a dispersant that constitute the liquid phase are prepared. The solvent is not particularly limited as long as it is well mixed with the liquid metal carbonyl compound and can well dissolve the solid metal carbonyl compound. Examples of such solvents include organic solvents, and in the present embodiment, for example, dichlorobenzene and 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene.

分散剤としては、金属カルボニル化合物の熱分解を促進し、シェル部が形成された磁性ナノ粒子が凝集せずに良好に分散できるものであれば特に制限されない。本実施形態では、このような分散剤として、オレイルアミン、オレイン酸、トリオクチルホスフィンオキシド、トリフェニルホスフィン、ジオクチルアミンが例示される。 The dispersant is not particularly limited as long as it promotes the thermal decomposition of the metal carbonyl compound and can satisfactorily disperse the magnetic nanoparticles having shell portions without agglomeration. In this embodiment, such dispersants are exemplified by oleylamine, oleic acid, trioctylphosphine oxide, triphenylphosphine, and dioctylamine.

まず、作製した鉄コバルト合金粒子と、コバルトカルボニル化合物と、溶媒と、分散剤と、を反応容器内で混合し混合溶液を加熱する。ここで、鉄コバルト合金粒子を構成する鉄およびコバルトと、コバルトカルボニル化合物中のコバルトとのモル比を調整することにより、シェル部の厚さを調整することができる。 First, the produced iron-cobalt alloy particles, a cobalt carbonyl compound, a solvent, and a dispersant are mixed in a reaction vessel, and the mixed solution is heated. Here, the thickness of the shell portion can be adjusted by adjusting the molar ratio between the iron and cobalt constituting the iron-cobalt alloy particles and the cobalt in the cobalt carbonyl compound.

なお、加熱する温度は、コバルトカルボニル化合物の熱分解が進行する温度であればよい。本実施形態では、150~250℃の範囲内であることが好ましい。 In addition, the temperature to heat should just be the temperature which thermal decomposition of a cobalt carbonyl compound progresses. In this embodiment, it is preferably within the range of 150 to 250.degree.

混合溶液の加熱によりコバルトカルボニル化合物の熱分解反応が生じて、コバルトが鉄コバルト合金粒子の表面に析出することにより、シェル部が形成された磁性ナノ粒子が生成する。反応時間は所望のシェル部の厚さが得られるのに要する時間よりも長ければ特に制限されないが、本実施形態では、3~60分程度である。 Heating the mixed solution causes a thermal decomposition reaction of the cobalt carbonyl compound, and cobalt precipitates on the surface of the iron-cobalt alloy particles, thereby producing magnetic nanoparticles having a shell portion. The reaction time is not particularly limited as long as it is longer than the time required to obtain the desired thickness of the shell portion, but in this embodiment, it is about 3 to 60 minutes.

生成した磁性ナノ粒子と溶液とを固液分離して、磁性ナノ粒子を得る。本実施形態では、磁気分離により固液分離を行う。 The generated magnetic nanoparticles and the solution are subjected to solid-liquid separation to obtain magnetic nanoparticles. In this embodiment, solid-liquid separation is performed by magnetic separation.

なお、鉄コバルト合金粒子および磁性ナノ粒子は、粒子径が非常に小さく、比表面積が大きい。したがって、磁性ナノ粒子を製造する工程は、コア部およびシェル部の酸化を抑制するために、不活性雰囲気下で行うことが好ましい。 Note that the iron-cobalt alloy particles and the magnetic nanoparticles have a very small particle size and a large specific surface area. Therefore, the process of producing magnetic nanoparticles is preferably carried out under an inert atmosphere in order to suppress oxidation of the core and shell.

(3.複合磁性材料)
本実施形態に係る複合磁性材料は、上記の磁性ナノ粒子と、絶縁材料とを含み、所定の形状(たとえばコア)を有している。このような複合磁性材料としては、上記の磁性ナノ粒子を含む粉末が、絶縁性樹脂中に分散している材料が例示される。絶縁性樹脂としては、たとえば、ポリスチレン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂が例示される。
(3. Composite magnetic material)
A composite magnetic material according to the present embodiment includes the magnetic nanoparticles described above and an insulating material, and has a predetermined shape (for example, a core). As such a composite magnetic material, a material in which the powder containing the magnetic nanoparticles is dispersed in an insulating resin is exemplified. Examples of the insulating resin include polystyrene, acrylic resin, and epoxy resin.

本実施形態に係る複合磁性材料を得る方法としては、磁性ナノ粒子を含む粉末と樹脂とを混合し、金型に充填してプレス成形する方法が例示される。本実施形態においては、渦電流損失を発生させないために、複合材料中のナノ粒子を樹脂中によく分散することが好ましい。具体的には、まず、樹脂が溶解した溶剤に、所定量秤量した磁性ナノ粒子を含む粉末を添加して分散させた分散液を乾燥させて(溶剤を除去して)固形物を得る。得られた固形物を成形することにより、樹脂中に磁性ナノ粒子が分散した複合磁性材料が得られる。分散の方法としては、超音波ホモジナイザー、シェイカーミキサー、ビーズミル等の分散機、ニーダー等の混錬機、三本ロールなどのいずれかを用いるか、組み合わせて用いればよい。磁性ナノ粒子間の接触をより確実に防ぐために、表面に樹脂をコーティングした磁性ナノ粒子を用いて成形してもよい。 As a method of obtaining the composite magnetic material according to the present embodiment, a method of mixing a powder containing magnetic nanoparticles and a resin, filling the mixture in a mold, and press-molding is exemplified. In this embodiment, the nanoparticles in the composite material are preferably well dispersed in the resin so as not to generate eddy current loss. Specifically, first, a powder containing a weighed amount of magnetic nanoparticles is added to a solvent in which a resin is dissolved, and the resulting dispersion is dried (solvent is removed) to obtain a solid. By molding the obtained solid, a composite magnetic material in which magnetic nanoparticles are dispersed in a resin can be obtained. As a method of dispersing, an ultrasonic homogenizer, a shaker mixer, a dispersing machine such as a bead mill, a kneading machine such as a kneader, a triple roll, or the like may be used, or a combination thereof may be used. In order to more reliably prevent contact between magnetic nanoparticles, magnetic nanoparticles coated with a resin on the surface may be used for molding.

(4.電子部品)
本実施形態に係る電子部品は、上記の複合磁性材料を有していれば特に制限されない。たとえば、インダクタのコアに上記の複合磁性材料を適用した電子部品が例示される。
(4. Electronic parts)
The electronic component according to the present embodiment is not particularly limited as long as it has the above composite magnetic material. For example, an electronic component in which the composite magnetic material described above is applied to the core of an inductor is exemplified.

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の態様で改変しても良い。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is by no means limited to the above embodiments, and may be modified in various ways within the scope of the present invention.

以下、実施例を用いて、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。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples.

(鉄コバルト合金粒子の作製)
不活性雰囲気下において、磁性ナノ粒子のコア部となる鉄コバルト合金粒子を以下に示す方法により作製した。鉄コバルト合金粒子の原料として、ペンタカルボニル鉄(Fe(CO))と、オクタカルボニル二コバルト(Co(CO))と、を準備した。また、溶媒としてケロシンを準備し、分散剤としてオレイルアミンを準備した。実施例3の磁性ナノ粒子を以下のようにして製造した。
(Production of iron-cobalt alloy particles)
In an inert atmosphere, iron-cobalt alloy particles, which serve as the core portion of the magnetic nanoparticles, were produced by the method shown below. Pentacarbonyl iron (Fe(CO) 5 ) and octacarbonyl dicobalt (Co 2 (CO) 8 ) were prepared as raw materials for iron-cobalt alloy particles. Also, kerosene was prepared as a solvent, and oleylamine was prepared as a dispersant. Magnetic nanoparticles of Example 3 were produced as follows.

まず、ケロシン210mLとオレイルアミン3.75gとを混合した溶液を反応容器に投入して160℃に加熱した。次に、ペンタカルボニル鉄2.19gとオクタカルボニル二コバルト0.48gとケロシン14mLとを混合して原料混合溶液を得た。 First, a mixed solution of 210 mL of kerosene and 3.75 g of oleylamine was put into a reactor and heated to 160°C. Next, 2.19 g of pentacarbonyl iron, 0.48 g of octacarbonyl dicobalt, and 14 mL of kerosene were mixed to obtain a raw material mixed solution.

160℃に加熱した反応容器に原料混合溶液を、注入速度28mL/minで注入し、ペンタカルボニル鉄およびオクタカルボニル二コバルトの熱分解反応を十分に進行させるために1時間保持した。 The raw material mixed solution was injected into a reaction vessel heated to 160° C. at an injection rate of 28 mL/min, and held for 1 hour in order to allow the thermal decomposition reaction of iron pentacarbonyl and dicobalt octacarbonyl to proceed sufficiently.

1時間保持した後、反応容器を室温まで冷却し、反応溶液をエタノールで2倍に希釈することでナノ粒子の凝集を促進した後、遠心分離により固液分離を行い、作製された鉄コバルト合金粒子を得た。得られた鉄コバルト合金粒子をエタノールで洗浄した。得られた鉄コバルト合金粒子の平均粒径は11nmであった。 After holding for 1 hour, the reaction vessel was cooled to room temperature, the reaction solution was diluted twice with ethanol to promote aggregation of the nanoparticles, and then solid-liquid separation was performed by centrifugation to produce an iron-cobalt alloy. Particles were obtained. The obtained iron-cobalt alloy particles were washed with ethanol. The average particle size of the obtained iron-cobalt alloy particles was 11 nm.

なお、鉄コバルト合金粒子の平均粒径は以下のようにして測定した。鉄コバルト合金粒子を透過型電子顕微鏡(TEM,日本電子株式会社製 JEM-2100FCS)により観察し、その観察像を画像処理することにより算出した。 The average particle size of the iron-cobalt alloy particles was measured as follows. The iron-cobalt alloy particles were observed with a transmission electron microscope (TEM, JEM-2100FCS manufactured by JEOL Ltd.), and the observed image was subjected to image processing for calculation.

(シェル部の形成)
次に、不活性雰囲気下において、得られた鉄コバルト合金粒子の表面にシェル部となる金属または合金を以下に示す方法により形成した。シェル部の原料として、オクタカルボニル二コバルトを準備した。また、溶媒としてジクロロベンゼンを準備し、分散剤としてオレイン酸と、トリオクチルホスフィンオキシドと、オレイルアミンとを準備した。
(Formation of shell portion)
Next, in an inert atmosphere, a metal or alloy to be the shell portion was formed on the surfaces of the obtained iron-cobalt alloy particles by the following method. Octacarbonyl dicobalt was prepared as a raw material for the shell portion. Also, dichlorobenzene was prepared as a solvent, and oleic acid, trioctylphosphine oxide, and oleylamine were prepared as dispersants.

得られた鉄コバルト合金粒子0.193gと、オクタカルボニル二コバルト1.57gと、ジクロロベンゼン150mLと、オレイン酸0.318gと、トリオクチルホスフィンオキシド0.146gと、オレイルアミン4.65gと、を反応容器に投入して180℃に加熱し、オクタカルボニル二コバルトが熱分解しシェルが形成されるように5分保持した。 0.193 g of the obtained iron-cobalt alloy particles, 1.57 g of octacarbonyl dicobalt, 150 mL of dichlorobenzene, 0.318 g of oleic acid, 0.146 g of trioctylphosphine oxide, and 4.65 g of oleylamine were reacted. It was put into a container and heated to 180° C. and held for 5 minutes so that the octacarbonyl dicobalt was thermally decomposed to form a shell.

5分保持した後、反応容器を室温まで冷却し、磁気分離により固液分離を行い、鉄コバルト合金粒子(コア部)の表面にシェル部が形成された磁性ナノ粒子を得た。得られた磁性ナノ粒子をエタノールで洗浄した。得られた磁性ナノ粒子のシェル部の平均厚さは3nmであった。 After holding for 5 minutes, the reaction vessel was cooled to room temperature, solid-liquid separation was performed by magnetic separation, and magnetic nanoparticles in which a shell portion was formed on the surface of iron-cobalt alloy particles (core portion) were obtained. The obtained magnetic nanoparticles were washed with ethanol. The average thickness of the shell portion of the obtained magnetic nanoparticles was 3 nm.

なお、シェル部の平均厚さは以下のようにして測定した。シェル部の平均厚さは、磁性ナノ粒子を透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製 JEM-2100FCS)の走査型透過電子顕微鏡(STEM)モードで観察した電子エネルギー損失分光(EELS)による元素マッピング像を画像処理することにより算出した。 The average thickness of the shell portion was measured as follows. The average thickness of the shell part is an elemental mapping image by electron energy loss spectroscopy (EELS) in which the magnetic nanoparticles are observed in the scanning transmission electron microscope (STEM) mode of a transmission electron microscope (JEM-2100FCS manufactured by JEOL Ltd.). was calculated by image processing.

また、磁性ナノ粒子の平均粒径Dは、鉄コバルト合金粒子の平均粒径dに、シェル部の平均厚さの2倍を足した数値とした。 The average particle size D of the magnetic nanoparticles was obtained by adding twice the average thickness of the shell portion to the average particle size d of the iron-cobalt alloy particles.

実施例3と同様にして、鉄コバルト合金粒子の平均粒径が表1に示す値となるように、鉄コバルト合金粒子を作製し、シェル部の平均厚さが表1に示す値となるように、シェル部を形成して、実施例1、2、4~10および比較例1~5の磁性ナノ粒子を得た。比較例1では、シェル部は形成しなかった。比較例2~5では、シェル部の原料として、オクタカルボニル二コバルトと、ペンタカルボニル鉄と、ニッケルアセチルアセトナート(Ni(acac))と、を準備し、シェル部の組成に応じて用いた。 Iron-cobalt alloy particles were produced in the same manner as in Example 3 so that the average particle diameter of the iron-cobalt alloy particles was the value shown in Table 1, and the average thickness of the shell part was the value shown in Table 1. Then, a shell portion was formed to obtain magnetic nanoparticles of Examples 1, 2, 4-10 and Comparative Examples 1-5. In Comparative Example 1, no shell portion was formed. In Comparative Examples 2 to 5, octacarbonyl dicobalt, pentacarbonyl iron, and nickel acetylacetonate (Ni(acac) 2 ) were prepared as raw materials for the shell portion, and used according to the composition of the shell portion. .

なお、原料混合溶液中のペンタカルボニル鉄、オクタカルボニル二コバルトの濃度および原料混合溶液の注入速度を変更することにより、鉄コバルト合金粒子の平均粒径を調整した。また、鉄コバルト合金粒子を構成する金属と、シェル部の原料に含まれる金属と、のモル比を変更することにより、シェル部の平均厚さを調整した。 The average particle size of the iron-cobalt alloy particles was adjusted by changing the concentration of pentacarbonyl iron and octacarbonyl dicobalt in the raw material mixed solution and the injection speed of the raw material mixed solution. Also, the average thickness of the shell portion was adjusted by changing the molar ratio of the metal constituting the iron-cobalt alloy particles and the metal contained in the raw material of the shell portion.

また、走査透過電子顕微鏡(STEM)により得られた磁性ナノ粒子を観察し、電子エネルギー損失分光法(EELS)による元素分析を行った結果、金属磁性ナノ粒子の中心部(コア部)と表層部(シェル部)とで組成が異なり、コア部が鉄コバルト合金からなり、シェル部が、シェル部の原料に含まれる金属またはこれらの合金からなることが確認できた。 In addition, the magnetic nanoparticles obtained by scanning transmission electron microscopy (STEM) were observed and elemental analysis was performed by electron energy loss spectroscopy (EELS). It was confirmed that the core portion was made of an iron-cobalt alloy, and the shell portion was made of a metal contained in the raw material of the shell portion or an alloy thereof.

さらに、得られた磁性ナノ粒子の磁化σを以下のようにして測定した。グローブボックス中で乾燥させた磁性ナノ粒子を専用のカプセル中に入れパラフィンで封止し、振動試料型磁力計(VSM、株式会社玉川製作所製)を用いて飽和磁化を測定した。結果を表1に示す。 Furthermore, the magnetization σ p of the obtained magnetic nanoparticles was measured as follows. The magnetic nanoparticles dried in a glove box were placed in a special capsule and sealed with paraffin, and the saturation magnetization was measured using a vibrating sample magnetometer (VSM, manufactured by Tamagawa Seisakusho Co., Ltd.). Table 1 shows the results.

(複合磁性材料の作製)
得られた磁性ナノ粒子を用いて複合磁性材料を以下に示す方法により作製した。磁性ナノ粒子と、溶媒としてのメシチレンとを重量比で20:80となるように秤量した。秤量した磁性ナノ粒子をメシチレンに分散させ、磁性スラリーを得た。次に、絶縁材料としてのポリスチレンと、溶媒としてのメシチレンとを重量比で20:80となるように秤量した。秤量したポリスチレンをメシチレンに溶解して樹脂溶液を得た。磁性スラリーと樹脂溶液とを重量比で1:1に秤量し混合した。混合溶液を窒素雰囲気下で100℃30分の条件で乾燥し、メシチレンを揮発させて複合磁性材料を得た。なお、以上の工程は、不活性雰囲気下で行った。
(Preparation of Composite Magnetic Material)
Using the obtained magnetic nanoparticles, a composite magnetic material was produced by the method described below. The magnetic nanoparticles and mesitylene as a solvent were weighed at a weight ratio of 20:80. The weighed magnetic nanoparticles were dispersed in mesitylene to obtain a magnetic slurry. Next, polystyrene as an insulating material and mesitylene as a solvent were weighed at a weight ratio of 20:80. A weighed amount of polystyrene was dissolved in mesitylene to obtain a resin solution. The magnetic slurry and the resin solution were weighed and mixed at a weight ratio of 1:1. The mixed solution was dried in a nitrogen atmosphere at 100° C. for 30 minutes to volatilize mesitylene to obtain a composite magnetic material. Note that the above steps were performed under an inert atmosphere.

得られた複合磁性材料では、磁性ナノ粒子の充填率が10体積%であった。 In the obtained composite magnetic material, the filling rate of the magnetic nanoparticles was 10% by volume.

大気中で、得られた複合磁性材料を金型に投入し、成形圧力0.25ton/cm、成形温度100℃の条件で成形を行い、サイズが外径7mm、内径3mm、厚さ1mmであるトロイダル形状の成形体を得た。得られた成形体について以下に示す評価を行った。 The composite magnetic material thus obtained was put into a mold in the atmosphere and molded under conditions of a molding pressure of 0.25 ton/cm 2 and a molding temperature of 100° C., and the size was 7 mm in outer diameter, 3 mm in inner diameter, and 1 mm in thickness. A certain toroidal shaped compact was obtained. The following evaluations were carried out on the obtained compacts.

(磁化の損失)
複合磁性材料(成形体)の磁化σを以下のようにして測定した。振動試料型磁力計(VSM、株式会社玉川製作所製)を用いて複合磁性材料の飽和磁化を測定した。上記で測定した磁性ナノ粒子粉末の磁化σと複合磁性材料の磁化σとから、磁化比率r(=σ/σ)を算出した。また、複合磁性材料の重量と、複合磁性材料に含まれる磁性ナノ粒子粉末の重量とから、複合磁性材料100重量%中、磁性ナノ粒子粉末が占める割合(充填率p)を算出した。
(loss of magnetization)
The magnetization σc of the composite magnetic material (molded body) was measured as follows. The saturation magnetization of the composite magnetic material was measured using a vibrating sample magnetometer (VSM, manufactured by Tamagawa Seisakusho Co., Ltd.). A magnetization ratio r (=σ cp ) was calculated from the magnetization σ p of the magnetic nanoparticle powder and the magnetization σ c of the composite magnetic material measured above. Also, from the weight of the composite magnetic material and the weight of the magnetic nanoparticle powder contained in the composite magnetic material, the proportion of the magnetic nanoparticle powder in 100% by weight of the composite magnetic material (filling rate p) was calculated.

複合磁性材料に含まれるポリスチレンの磁化はほぼ0であると見なせるので、理想的には、磁化比率rと充填率pとは一致する。しかしながら、複合磁性材料の成形は大気中で行われ、かつ100℃まで加熱されるので、ポリスチレン中に分散している磁性ナノ粒子が酸化される。すなわち、磁性ナノ粒子を構成する磁化が高い金属の一部が、磁化が低い金属酸化物に転換する。その結果、複合磁性材料の磁化σは、当該複合磁性材料に含まれる磁性ナノ粒子が酸化していない場合に示す磁化よりも低くなり、磁化比率rは理想的な値よりも低くなる。 Since the magnetization of polystyrene contained in the composite magnetic material can be considered to be approximately 0, ideally the magnetization ratio r and the filling ratio p match. However, since molding of the composite magnetic material is performed in air and heated to 100° C., the magnetic nanoparticles dispersed in polystyrene are oxidized. In other words, part of the highly magnetized metal that constitutes the magnetic nanoparticles is converted to a less magnetized metal oxide. As a result, the magnetization σ c of the composite magnetic material becomes lower than the magnetization exhibited when the magnetic nanoparticles contained in the composite magnetic material are not oxidized, and the magnetization ratio r becomes lower than the ideal value.

したがって、磁化比率rと充填率pとから、磁化の損失(1-(r/p))が算出され、磁化の損失は、磁性ナノ粒子の酸化の程度を反映している。本実施例では、磁化の損失は低い方が好ましく、磁化の損失が10%以下である試料を良好であると判断した。結果を表1に示す。 Therefore, the magnetization loss (1−(r/p)) is calculated from the magnetization ratio r and the filling factor p, and the magnetization loss reflects the degree of oxidation of the magnetic nanoparticles. In this example, the lower the loss of magnetization, the better, and samples with a loss of magnetization of 10% or less were judged to be good. Table 1 shows the results.

(複素比透磁率)
複合磁性材料の共鳴周波数、1GHzにおける複素比透磁率および磁気損失正接は以下の方法により測定した。まず、ネットワークアナライザ(アジレント・テクノロジー株式会社製 N5222A)を使用した同軸Sパラメータ法により、100MHzから18GHzまで周波数を変化させて上記トロイダル形状の複合磁性材料の複素比透磁率の実部(μ’)および虚部(μ”)を測定した。そして、μ”が示す損失のピークにおいて、μ”が最大になる周波数を共鳴周波数とした。また、周波数が1GHzにおけるμ’を複素比透磁率、同じく1GHzにおける虚部と実部との比であるμ”/μ’を磁気損失正接とした。
(complex relative permeability)
The resonance frequency, complex relative permeability at 1 GHz and magnetic loss tangent of the composite magnetic material were measured by the following methods. First, by the coaxial S-parameter method using a network analyzer (N5222A manufactured by Agilent Technologies), the real part (μ′) of the complex relative permeability of the toroidal-shaped composite magnetic material was obtained by changing the frequency from 100 MHz to 18 GHz. And the imaginary part (μ″) was measured. Then, at the loss peak indicated by μ″, the frequency at which μ″ was maximized was taken as the resonance frequency. The magnetic loss tangent was defined as μ″/μ′, which is the ratio of the imaginary part to the real part at 1 GHz.

共鳴周波数は高い方が好ましく、本実施例では、共鳴周波数が2.2GHz以上である試料を良好であると判断した。また、磁気損失正接は小さい方が好ましく、本実施例では、磁気損失正接が15%以下である試料を良好であると判断した。また、複素比透磁率は高い方が好ましく、本実施例では、複素比透磁率が2.0以上である試料を好ましいと判断した。結果を表1に示す。 A higher resonance frequency is preferable, and in this example, samples with a resonance frequency of 2.2 GHz or higher were judged to be good. Also, the smaller the magnetic loss tangent, the better. In this example, samples with a magnetic loss tangent of 15% or less were judged to be good. Further, a higher complex relative magnetic permeability is preferable, and in this example, it was determined that a sample having a complex relative magnetic permeability of 2.0 or more was preferable. Table 1 shows the results.

Figure 2022142565000002
Figure 2022142565000002

表1より、鉄コバルト合金粒子(コア部)の表面に形成されるシェル部が金属コバルトである場合には、磁化の損失が低く、共鳴周波数および磁気損失正接が良好であることが確認できた。 From Table 1, it was confirmed that when the shell portion formed on the surface of the iron-cobalt alloy particles (core portion) was metallic cobalt, the magnetization loss was low, and the resonance frequency and the magnetic loss tangent were good. .

これに対して、シェル部を形成しない場合には、複合磁性材料の成形時に酸化が進行し、磁化の損失が非常に高くなることが確認できた。シェル部が鉄である場合には、複合磁性材料の成形時に酸化が急速に進行し、磁化の損失が非常に高くなることが確認できた。シェル部が金属ニッケルまたはニッケルを含む合金である場合には、酸化は抑制されるものの、共鳴周波数および磁気損失正接のいずれも不十分であることが確認できた。 On the other hand, it was confirmed that when the shell portion was not formed, oxidation progressed during molding of the composite magnetic material, resulting in a very high magnetization loss. It was confirmed that when the shell portion was made of iron, oxidation progressed rapidly during molding of the composite magnetic material, resulting in a very high magnetization loss. It was confirmed that when the shell portion was metallic nickel or an alloy containing nickel, although oxidation was suppressed, both the resonance frequency and the magnetic loss tangent were insufficient.

1…磁性ナノ粒子
2…コア部
10…シェル部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Magnetic nanoparticle 2... Core part 10... Shell part

Claims (6)

鉄コバルト合金粒子からなるコア部と、前記コア部の表面の少なくとも一部を覆いコバルトからなるシェル部と、を有する磁性ナノ粒子。 A magnetic nanoparticle having a core made of iron-cobalt alloy particles and a shell made of cobalt covering at least part of the surface of the core. 前記シェル部の平均厚さが1nm以上18nm以下である請求項1に記載の磁性ナノ粒子。 2. The magnetic nanoparticles according to claim 1, wherein the shell portion has an average thickness of 1 nm or more and 18 nm or less. 前記コア部の平均粒子径が5nm以上30nm以下である請求項1または2に記載の磁性ナノ粒子。 3. The magnetic nanoparticles according to claim 1, wherein the core portion has an average particle size of 5 nm or more and 30 nm or less. 前記コア部の平均粒子径をdとし、前記磁性ナノ粒子の平均粒子径をDとした時に、dおよびDが0.10<(d/D)<0.50である関係を満足する請求項1から3のいずれかに記載の磁性ナノ粒子。 When the average particle size of the core portion is d and the average particle size of the magnetic nanoparticles is D, d and D satisfy a relationship of 0.10<(d/D) 3 <0.50. Item 4. Magnetic nanoparticles according to any one of Items 1 to 3. 請求項1から4に記載の磁性ナノ粒子と、絶縁材料と、を有する複合磁性材料。 A composite magnetic material comprising the magnetic nanoparticles according to claim 1 and an insulating material. 請求項5に記載の複合磁性材料を有する電子部品。 An electronic component comprising the composite magnetic material according to claim 5 .
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