JP2022177673A - 絶縁物被覆軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】高温での熱処理が可能であり、低い保磁力と粒子間の高い絶縁抵抗値とを有する絶縁物被覆軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子並びに電子機器及び移動体を提供すること。【解決手段】絶縁物被覆軟磁性粉末１は、Ｆｅを主成分とし、Ｓｉ、Ｃｒ及びＡｌのうちの少なくとも１種を含有する軟磁性材料を含む基部２ａ及び基部２ａの表面に設けられ、Ｓｉ、Ｃｒ及びＡｌのうちの少なくとも１種の酸化物を含む酸化膜２ｂを備えるコア粒子２と、コア粒子２の表面に設けられ、セラミックスを含有する絶縁被膜４と、を有する。絶縁被膜４の厚さは、５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、酸化膜２ｂと絶縁被膜４との界面で、酸化膜２ｂに含まれる酸化物と、絶縁被膜４に含まれるセラミックスと、が相互に拡散している。【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁物被覆軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子、電子機器および移動体に関するものである。

特許文献１には、粒子表面に絶縁層を有する軟磁性粒子粉末であって、絶縁層がアルミニウム等の酸化物微粒子からなることを特徴とする軟磁性粒子粉末が開示されている。また、酸化物微粒子の平均粒子径が１００ｎｍ未満であることも開示されている。金属粒子の表面に絶縁層を設けることで、高温で焼成した場合においても比抵抗が低下しにくいため、高性能圧粉磁心が得られる。

さらに、特許文献１には、このような軟磁性粒子粉末を製造する方法として、金属粒子粉末と酸化物微粒子とをプレミックスした後、圧縮、せん断力よりなる機械的エネルギーを作用させて、金属粒子の表面に絶縁層を形成する方法が開示されている。

また、特許文献１には、軟磁性粒子粉末に高温での焼鈍しを行うことで、歪みを除去することが開示されている。

特開２００９－１８８２７０号公報

金属粒子に対し、圧縮、せん断力よりなる機械的エネルギーを作用させると、金属粒子の内部で歪み（応力）が増加する。これにより、金属粒子の保磁力が高くなる。その結果、軟磁性粒子粉末の磁気特性が低下するという課題がある。

また、焼鈍しにより歪みを低減させることはできるが、歪みの増加によって高くなった保磁力を十分に低下させることはできない。さらに、特許文献１に記載されている絶縁層の形成方法では、絶縁層の膜厚が不均一になりやすい。このため、絶縁層による絶縁性が不十分になりやすい。また、絶縁層の膜厚が不均一な場合、焼鈍しの温度を十分に高めることができず、焼鈍しの効果を十分に得ることができない。

本発明の適用例に係る絶縁物被覆軟磁性粉末は、
Ｆｅを主成分とし、Ｓｉ、ＣｒおよびＡｌのうちの少なくとも１種を含有する軟磁性材料を含む基部、および、前記基部の表面に設けられ、Ｓｉ、ＣｒおよびＡｌのうちの少なくとも１種の酸化物を含む酸化膜、を備えるコア粒子と、
前記コア粒子の表面に設けられ、セラミックスを含有する絶縁被膜と、
を有し、
前記絶縁被膜の厚さは、５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、
前記酸化膜と前記絶縁被膜との界面で、前記酸化膜に含まれる前記酸化物と、前記絶縁被膜に含まれる前記セラミックスと、が相互に拡散していることを特徴とする。

本発明の適用例に係る圧粉磁心は、
本発明の適用例に係る絶縁物被覆軟磁性粉末を含むことを特徴とする。

本発明の適用例に係る磁性素子は、
本発明の適用例に係る圧粉磁心を備えることを特徴とする。

本発明の適用例に係る電子機器は、
本発明の適用例に係る磁性素子を備えることを特徴とする。

本発明の適用例に係る移動体は、
本発明の適用例に係る磁性素子を備えることを特徴とする。

実施形態に係る絶縁物被覆軟磁性粉末の一粒子を模式的に示す断面図である。 被覆工程後の絶縁物被覆軟磁性粉末の一粒子を模式的に示す断面図である。 トロイダルタイプのコイル部品を模式的に示す平面図である。 閉磁路タイプのコイル部品を模式的に示す透過斜視図である。 実施形態に係る磁性素子を備える電子機器であるモバイル型のパーソナルコンピューターを示す斜視図である。 実施形態に係る磁性素子を備える電子機器であるスマートフォンを示す平面図である。 実施形態に係る磁性素子を備える電子機器であるディジタルスチルカメラを示す斜視図である。 実施形態に係る磁性素子を備える移動体である自動車を示す斜視図である。 熱処理前の絶縁物被覆軟磁性粉末の断面について得られた透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察像の一例である。 熱処理後の絶縁物被覆軟磁性粉末の断面について得られた透過型電子顕微鏡による観察像の一例である。 図９の観察像（ＴＥＭ像）と、ＴＥＭ像にＳｉ原子の濃度を示すＳｉマッピング分析結果を重ねた図、ＴＥＭ像にＡｌ原子の濃度を示すＡｌマッピング分析結果を重ねた図、および、ＴＥＭ像にＦｅ原子の濃度を示すＦｅマッピング分析結果を重ねた図を並べたものである。 図１０の観察像（ＴＥＭ像）と、ＴＥＭ像にＳｉ原子の濃度を示すＳｉマッピング分析結果を重ねた図、ＴＥＭ像にＡｌ原子の濃度を示すＡｌマッピング分析結果を重ねた図、および、ＴＥＭ像にＦｅ原子の濃度を示すＦｅマッピング分析結果を重ねた図を並べたものである。

以下、本発明の絶縁物被覆軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子、電子機器および移動体について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

１．絶縁物被覆軟磁性粉末
まず、実施形態に係る絶縁物被覆軟磁性粉末について説明する。

図１は、実施形態に係る絶縁物被覆軟磁性粉末の一粒子を模式的に示す断面図である。なお、以下の説明では、絶縁物被覆軟磁性粉末の一粒子を「絶縁物被覆軟磁性粒子」ともいう。

図１に示す絶縁物被覆軟磁性粒子１は、コア粒子２と、コア粒子２の表面に設けられた絶縁被膜４と、を有する。このうち、コア粒子２は、基部２ａおよび酸化膜２ｂを含む。基部２ａは、後述する軟磁性材料を含んでいる。酸化膜２ｂは、基部２ａの表面に設けられ、軟磁性材料が含有する元素の酸化物を含む。絶縁被膜４は、コア粒子２の表面に設けられ、セラミックスを含有し、絶縁性を有する。

酸化膜２ｂと絶縁被膜４との界面では、酸化膜２ｂに含まれる酸化物と、絶縁被膜４に含まれるセラミックスとが、相互に拡散している。このような相互の拡散により、コア粒子２に対する絶縁被膜４の密着性が高められている。その結果、得られる絶縁物被覆軟磁性粒子１は、高温での熱処理に供されても、絶縁被膜４の絶縁性を損なわず、焼結に至ることも抑制される。これにより、絶縁物被覆軟磁性粒子１は、低い保磁力と粒子間の高い絶縁抵抗値とを有するものとなる。

このような絶縁物被覆軟磁性粒子１は、複数個を寄せ集めて圧粉磁心としたとき、粒子間の絶縁性を高められる。これにより、圧粉磁心を備える磁性素子において渦電流損失を低減することができる。その結果、高周波帯域における損失（コアロス）の少ない磁性素子の実現に寄与する。

絶縁物被覆軟磁性粒子１の形状は、略球形であることに限定されず、例えば表面に複数の突起を有する不規則な形状であってもよい。絶縁物被覆軟磁性粒子１の平均粒径は、好ましくは１．０μｍ以上５０．０μｍ以下であり、より好ましくは２．０μｍ以上３０．０μｍ以下であり、さらに好ましくは３．０μｍ以上１５．０μｍ以下である。これにより、絶縁物被覆軟磁性粒子１から製造される圧粉磁心において、渦電流損失が低減されるとともに、透磁率や磁束密度等の磁気特性を向上させることができる。

なお、本明細書における平均粒径とは、体積基準粒度分布において体積の累積が５０％になるときの粒径を指していう。この粒度分布は、ＪＩＳ Ｚ ８８２５：２０１３に記載の動的光散乱法やレーザー回折光法で取得される。具体的には、例えば、動的光散乱法を測定原理とする粒度分布計が採用可能である。

１．１．コア粒子
コア粒子２は、前述したように、基部２ａおよび酸化膜２ｂを含む。

１．１．１．基部
基部２ａが含む軟磁性材料は、Ｆｅを主成分とし、Ｓｉ、ＣｒおよびＡｌのうちの少なくとも１種を副成分として含有する。また、軟磁性材料は、主成分および副成分以外に、任意の元素が含まれていてもよい。

軟磁性材料の具体例としては、ケイ素鋼のようなＦｅ－Ｓｉ系合金、センダストのようなＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ系合金の他、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｒ－Ｃ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系、Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ系、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｓｉ－Ｂ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｎｂ系等の各種合金が挙げられる。

このような組成の軟磁性材料を用いることにより、透磁率や磁束密度等が高く、また、保磁力が低い絶縁物被覆軟磁性粒子１が得られる。さらに、このような軟磁性材料を用いてコア粒子２を製造することにより、酸化膜２ｂを効率よく均一に形成することができる。

軟磁性材料におけるＦｅの含有率は、質量比で５０質量％以上であるのが好ましく、７０質量％以上であるのがより好ましく、８０質量％以上であるのがさらに好ましい。これにより、絶縁物被覆軟磁性粒子１の透磁率や磁束密度等の磁気特性を高めることができる。

軟磁性材料の結晶性は、特に限定されず、結晶質、非晶質（アモルファス）、および微結晶質（ナノ結晶質）のいずれであってもよい。このうち、軟磁性材料は、非晶質または微結晶質を含むことが好ましい。これらを含むことにより、保磁力が小さくなり、絶縁物被覆軟磁性粒子１のヒステリシス損失の減少にも寄与する。なお、軟磁性材料には、異なる結晶性を有する材料が混在していてもよい。

基部２ａでは、軟磁性材料が主材料であるが、その他に不純物が含まれていてもよい。主材料とは、質量比で基部２ａの５０％以上を占める材料のことをいう。基部２ａにおける軟磁性材料の含有率は、８０質量％以上であるのが好ましく、９０質量％以上であるのがより好ましい。これにより、基部２ａは、良好な軟磁性を示す。

基部２ａには、軟磁性材料の他に、任意の添加物が添加されていてもよい。かかる添加物としては、例えば、各種金属材料、各種非金属材料、各種金属酸化物材料等が挙げられる。

１．１．２．酸化膜
コア粒子２の酸化膜２ｂには、基部２ａが含む軟磁性材料に由来する元素の酸化物が含まれる。例えば、軟磁性材料がＦｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金である場合には、酸化膜２ｂは酸化鉄、酸化クロムおよび酸化ケイ素のうちの１種類以上を含む。また、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金が、主要元素であるＦｅ、ＣｒおよびＳｉ以外の他の元素を含む場合には、酸化膜２ｂは、その元素の酸化物を含んでいてもよい。

酸化膜２ｂが含む酸化物としては、用いる軟磁性材料によるが、例えば、酸化鉄、酸化クロム、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化ケイ素、酸化ホウ素、酸化リン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化セリウム等が挙げられる。酸化膜２ｂは、これらのうちの１種類以上を含んでいてもよい。

これらの酸化物は導電性が低いことから、コア粒子２自体の表面の絶縁抵抗が高まる。そのため、絶縁物被覆軟磁性粒子１を圧粉磁心に適用した場合に、絶縁被膜４の絶縁性に加えて、酸化膜２ｂによっても渦電流損失の低減が図られる。

また、酸化膜２ｂは、ガラス形成成分またはガラス安定化成分を含むことが好ましい。これにより、酸化膜２ｂに含まれる酸化物と、絶縁被膜４に含まれるセラミックスと、の間で相互作用が生じる。その結果、酸化膜２ｂへの絶縁被膜４の密着が促進される。具体的には、酸化膜２ｂに含まれるガラス形成成分またはガラス安定化成分と、セラミックスと、の間で、ガラス化を生じさせることができる。これにより、酸化膜２ｂと絶縁被膜４とが強く密着する。そのため、絶縁被膜４は、コア粒子２の表面から剥離しにくくなる。その結果、絶縁被膜４の被覆率および耐熱性を高めることができる。

さらに、上記のガラス化またはその他の作用によって、酸化膜２ｂと絶縁被膜４との界面で、酸化膜２ｂに含まれる酸化物と、絶縁被膜４に含まれるセラミックスと、が相互に拡散する。これにより、酸化膜２ｂと絶縁被膜４との一体化が図られる。その結果、例えば、絶縁物被覆軟磁性粒子１が高温と低温とが反復される環境に置かれても、コア粒子２と絶縁被膜４との間に隙間が生じ難くなる。そして、隙間への水分等の侵入が抑えられて絶縁性が維持される。すなわち、絶縁物被覆軟磁性粒子１において温度変化に対する耐性が向上する。

ガラス形成成分としては、例えば、酸化ケイ素、酸化ホウ素、酸化クロム、酸化リン等が挙げられる。ガラス安定化成分としては、例えば、酸化アルミニウム等が挙げられる。これらの中でも、酸化膜２ｂは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、および酸化クロムのうちの少なくとも１種類を含むことがより好ましい。

なお、酸化膜２ｂに含まれる酸化物の種類は、例えば、Ｘ線光電子分光法等によって特定可能である。

コア粒子２における酸化膜２ｂの有無は、コア粒子２の表面から中心に向かう方向、換言すればコア粒子２の深さ方向における酸素原子の濃度分布から特定可能である。具体的には、コア粒子２の深さ方向における酸素原子の濃度分布を取得し、得られた濃度分布から酸化膜２ｂの有無を知ることが可能である。なお、以降の説明において、酸素原子の濃度を単に酸素濃度ともいう。

上記の濃度分布は、例えば、スパッタリングを併用したオージェ電子分光法による深さ方向分析にて取得可能である。具体的には、コア粒子２の表面に電子線を照射して、コア粒子２の表層からオージェ電子を放出させる。このオージェ電子の運動エネルギーに基づいて、コア粒子２の表層に存在する原子の定性および定量を行う。この操作を、スパッタリングにてコア粒子２の表面にイオンを衝突させ、コア粒子２表面の原子層を徐々に剥離しながら繰り返す。そして、スパッタリングに要した時間をスパッタリングで剥離された原子層の厚さに換算することによって、コア粒子２の表面からの深さと組成比との関係を知ることが可能となる。

ここで、コア粒子２表面からの深さが３００ｎｍの位置は、表面から十分に深いとみなせる。そのため、この位置における酸素濃度は、コア粒子２の内部、すなわち基部２ａの酸素濃度とみなすことができる。したがって、コア粒子２の表面から深さ方向における酸素濃度の分布から、基部２ａの酸素濃度に対する相対量を算出して、酸化膜２ｂの厚さを特定することができる。

具体的には、コア粒子２のある深さ位置において算出された酸素濃度が、基部２ａの酸素濃度の±５０％の範囲内にあれば、その深さ位置には酸化膜２ｂが存在しないとみなす。これに対して、算出された酸素濃度が基部２ａの酸素濃度の＋５０％を超える場合には、酸化膜２ｂが存在するとみなす。このような評価を繰り返すことによって、酸化膜２ｂの厚さを知ることができる。

コア粒子２における酸化膜２ｂの厚さは、好ましくは５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、より好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。これにより、コア粒子２自体の絶縁性が向上する。それとともに、コア粒子２に占める酸化膜２ｂの割合が抑えられるため、コア粒子２における磁性体としての密度の低下を抑えることができる。また、酸化膜２ｂと絶縁被膜４との密着強度がさらに高くなる。

コア粒子２は、いかなる方法で製造された粒子であってもよい。製造方法の例としては、例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、回転水流アトマイズ法等の各種アトマイズ法の他、還元法、カルボニル法、粉砕法等が挙げられる。このうち、コア粒子２には、アトマイズ法で製造されたものが好ましく用いられる。アトマイズ法によれば、微小で粒径の揃った粉末を効率よく製造することができる。また、水アトマイズ法または回転水流アトマイズ法では、溶融金属と水との接触によって粉末化が行われることから、コア粒子２の表面に適度な厚さの酸化膜２ｂを形成しやすい。

酸化膜２ｂの厚さは、コア粒子２の製造工程における条件、例えば、溶融金属の冷却速度等によって調節される。具体的には、冷却速度を遅くすると、酸化膜２ｂの厚さが厚くなる。

また、酸化膜２ｂは、基部２ａの表面全体を被覆しているのが好ましいが、途切れている部分があってもよい。

また、コア粒子２の粒径は、コア粒子２の製造工程における溶融金属の単位時間当たりの滴下量、噴霧媒体である水の圧力や流量等によって調節される。また、コア粒子２の平均粒径を調節するため、分級処理を行ってもよい。

１．２．絶縁被膜
絶縁被膜４は、コア粒子２の表面の少なくとも一部を被覆し、セラミックスを含有する。

セラミックスとしては、例えば、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化鉄、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化カルシウム、酸化クロム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上が用いられる。

このうち、セラミックスは、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、窒化ホウ素および窒化ケイ素のうちの少なくとも１種を含むことが好ましい。これらのセラミックスは、硬度および融点が比較的に高いため、絶縁被膜４の硬度および融点も高められる。そのため、圧粉成形時の圧縮荷重に対して形状変化が生じ難く、絶縁被膜４の絶縁性の低下が抑えられるため、高圧での成形が可能な絶縁物被覆軟磁性粒子１を実現することができる。また、絶縁被膜４の耐熱性が向上するため、高温での熱処理に供されても、絶縁被膜４の絶縁性が低下しにくく、また、焼結や凝集がより発生しにくくなる。

セラミックスには、硬度が比較的に高いものが好ましく用いられる。具体的には、セラミックスのモース硬度は６．０以上であることが好ましく、６．５以上９．５以下であることがより好ましい。これにより、絶縁物被覆軟磁性粒子１を圧粉成形に供したとき、絶縁被膜４の変形が特に起きにくくなる。そのため、圧粉成形を経ても粒子間の絶縁性が低下し難く、高圧での圧粉成形が可能となる。高圧での圧粉成形は、圧粉磁心の磁気特性の向上に寄与する。

また、モース硬度が上記範囲にあるセラミックスは、一般に融点が高いため、耐熱性も比較的に高くなる。そのため、高温の熱処理が施されても熱による変形が起きにくい。

絶縁被膜４は、コア粒子２の表面の少なくとも一部を被覆する。絶縁被膜４の厚さは、５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、好ましくは５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であり、より好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。これにより、絶縁被膜４の絶縁性と、圧粉磁心における軟磁性材料の充填率とを、さらに向上させることができる。なお、絶縁被膜４の厚さが前記下限値を下回ると、絶縁被膜４の絶縁性や耐熱性が不十分になる。一方、絶縁被膜４の厚さが前記上限値を上回ると、絶縁被膜４が剥離しやすくなったり、圧粉したときの軟磁性材料の充填率が低下したりする。

絶縁被膜４の厚さは、例えば、絶縁物被覆軟磁性粒子１の断面を拡大観察することによって測定される。具体的には、絶縁物被覆軟磁性粒子１を収束イオンビームによって切断し、断面薄片試料を作製する。次に、得られた断面薄片試料を、走査型透過電子顕微鏡にて観察し、絶縁被膜４の厚さを測定する。また、観察により、酸化膜２ｂと絶縁被膜４との一体化の状態を確認することもできる。

絶縁被膜４の厚さは、絶縁物被覆軟磁性粒子１の製造工程において、コア粒子２に付着させるセラミックスの量や、熱処理の温度および時間等の条件によって調節される。

また、絶縁被膜４は、必要に応じてナノ粒子３を含有していてもよい。これにより、ナノ粒子３は、例えば絶縁被膜４を製造する過程で原材料が残存することによって生じるが、これを絶縁被膜４が含有していてもよい。これにより、絶縁被膜４の厚さを確保しやすいので、絶縁被膜４の絶縁性および耐熱性をより高めやすい。なお、ナノ粒子３を含有していても、絶縁被膜４の絶縁性や耐熱性等の特性は低下しない。また、絶縁被膜４がナノ粒子３を含有することは必須ではなく、絶縁被膜４は、ナノ粒子３を含有していなくてもよい。つまり、製造の過程でナノ粒子３が溶融または焼結し、粒子の形状を失っていてもよい。

このナノ粒子３は、前述したセラミックスを主材料とする。主材料とは、質量比でナノ粒子３の５０％以上を占める材料のことをいう。ナノ粒子３におけるセラミックスの含有率は、８０質量％以上であるのが好ましく、９０質量％以上であるのがより好ましい。

ナノ粒子３の平均粒径は、好ましくは１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、より好ましくは５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは８ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。このような平均粒径であれば、絶縁被膜４がナノ粒子３を含有していても、絶縁性や耐熱性を低下させにくい。また、絶縁被膜４の厚さが厚くなりすぎるのを避けることができる。
このナノ粒子３の平均粒径も、絶縁被膜４の厚さと同様にして測定される。

ナノ粒子３の粒径は、コア粒子２の粒径に対して、５００００分の１以上１００分の１以下であり、好ましくは３００００分の１以上３００分の１以下であり、より好ましくは１００００分の１以上５００分の１以下である。

ナノ粒子３の粒径が、コア粒子２の粒径に対して上記の範囲にあることにより、ナノ粒子３とコア粒子２との間に隙間が生じにくくなるとともに、絶縁被膜４の厚さを比較的薄くすることができる。これにより、絶縁物被覆軟磁性粒子１の絶縁性を確保しつつ、圧粉磁心において軟磁性材料の充填密度をより高めることができる。

１．３．その他の形成材料
絶縁物被覆軟磁性粒子１は、上述したものの他に、セラミックス以外の絶縁性を有する材料を含んでもよい。このような材料としては、例えば、ガラス材料、シリコン材料が挙げられる。このうち、ガラス材料が含む成分としては、例えば、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＳｎＯ、Ｐ_２Ｏ_５、ＰｂＯ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３等が挙げられ、これらのうちの１種類以上が採用される。

このようなその他の形成材料は、絶縁被膜４に含まれ得るが、その場合の含有量は、セラミックスの５０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以下であることがより好ましい。これにより、絶縁被膜４の絶縁性をさらに高めることができる。

以上のように、本実施形態に係る絶縁物被覆軟磁性粉末は、コア粒子２と、絶縁被膜４と、を有する。コア粒子２は、基部２ａおよび酸化膜２ｂを備える。基部２ａは、Ｆｅを主成分とし、Ｓｉ、ＣｒおよびＡｌのうちの少なくとも１種を含有する軟磁性材料を含む。酸化膜２ｂは、基部２ａの表面に設けられ、Ｓｉ、ＣｒおよびＡｌのうちの少なくとも１種の酸化物を含む。絶縁被膜４は、コア粒子２の表面に設けられ、セラミックスを含有する。

また、絶縁被膜４の厚さは、５ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。さらに、酸化膜２ｂと絶縁被膜４との界面で、酸化膜２ｂに含まれる酸化物と、絶縁被膜４に含まれるセラミックスと、が相互に拡散している。

このような構成によれば、適度な厚さを有し、絶縁性および耐熱性の高い絶縁被膜４が、コア粒子２に対して良好に密着してなる絶縁物被覆軟磁性粒子１が得られる。このような絶縁物被覆軟磁性粒子１は、焼結を生じたり、絶縁被膜４が劣化したりしにくいので、高温での熱処理が可能である。このため、低い保磁力と粒子間の高い絶縁抵抗値とを有する絶縁物被覆軟磁性粒子１を実現することができる。

また、絶縁被膜４はセラミックスを含有するため、厚さが薄くても十分な絶縁抵抗値を示す。したがって、絶縁物被覆軟磁性粒子１が圧粉されたとき、軟磁性材料の充填率を容易に高めることができ、透磁率や磁束密度が良好な磁性素子を製造することができる。

また、絶縁被膜４は、セラミックスを主材料とする絶縁粒子としてナノ粒子３を含んでいてもよい。絶縁被膜４は、ナノ粒子３を含むことにより、厚さを確保しやすくなる。これにより、絶縁被膜４の絶縁性および耐熱性をより高めることができる。

１．４．絶縁物被覆軟磁性粉末の特性
絶縁物被覆軟磁性粉末の比表面積をＳ［ｍ^２／ｇ］とし、コア粒子２の真密度をρ［ｇ／ｍ^３］とし、絶縁物被覆軟磁性粉末の平均粒径をｄ［ｍ］としたとき、絶縁物被覆軟磁性粉末は、以下の式（Ａ）および式（Ｂ）で表される関係を満たすのが好ましい。

Ｓ＝ｋ｛６／（ｄ・ρ）｝ … （Ａ）
１．０≦ｋ≦３．２ … （Ｂ）

比表面積Ｓが前記範囲内に収まっている絶縁物被覆軟磁性粉末は、平均粒径ｄおよびコア粒子２の真密度ρから算出される、真球形粒子の比表面積を基準にしたとき、十分に低い比表面積Ｓを有する。つまり、式（Ａ）が含むｋは、絶縁物被覆軟磁性粉末の比表面積Ｓが、真球形粒子の比表面積の何倍であるかを示す倍数に相当し、１．０倍に近いほど、比表面積Ｓが小さく抑えられていることを示す。このｋが式（Ｂ）の関係を満たすことにより、絶縁物被覆軟磁性粉末は、絶縁被膜４の膜厚の均一性に優れ、かつ、圧粉時の充填性に優れるものとなる。このため、絶縁物被覆軟磁性粉末を用いることにより、透磁率や磁束密度等の磁気特性に優れ、かつ、粒子間の絶縁性に優れる磁性素子が得られる。

なお、式（Ｂ）のｋは、好ましくは１．５以上３．０以下とされ、より好ましくは２．０以上２．９以下とされる。ｋの値が前記範囲内であれば、上記のような効果を奏するとともに、製造安定性に優れた絶縁物被覆軟磁性粉末を実現することができる。

なお、絶縁物被覆軟磁性粉末の比表面積Ｓは、株式会社マウンテック社製のＢＥＴ式比表面積測定装置ＨＭ１２０１－０１０を用いて測定される。検体の量は５ｇとする。

絶縁物被覆軟磁性粉末の保磁力は、７．０［Ｏｅ］（５５７［Ａ／ｍ］）以下であるのが好ましく、１．５［Ｏｅ］（１１９［Ａ／ｍ］）以上５．０［Ｏｅ］（３９８［Ａ／ｍ］以下であるのがより好ましい。このように保磁力が小さい絶縁物被覆軟磁性粉末を用いることにより、高周波帯域で用いられてもヒステリシス損失を十分に抑制可能な磁性素子を製造することができる。

なお、軟磁性粉末の保磁力は、例えば、株式会社玉川製作所製、磁化測定装置、ＴＭ－ＶＳＭ１２３０－ＭＨＨＬ等により測定することができる。

絶縁物被覆軟磁性粉末は、容器に充填された場合の体積抵抗率、すなわち比抵抗が１ＭΩ・ｃｍ以上であることが好ましく、５ＭΩ・ｃｍ以上１０００ＧΩ・ｃｍ以下であることがより好ましく、１０ＭΩ以上５００ＧΩ・ｃｍ以下であることがさらにより好ましい。

比抵抗が前記範囲内にあれば、絶縁物被覆軟磁性粉末における粒子間の絶縁性が確保され、追加の絶縁材料の使用量が削減される。そのため、圧粉磁心に用いる場合に、圧粉磁心における絶縁物被覆軟磁性粉末の含有量を増大させて、磁気特性と低損失とを両立させることができる。さらには、圧粉磁心の絶縁破壊電圧を高めることができる。絶縁物被覆軟磁性粉末の比抵抗は、以下の手順で測定が可能である。

絶縁物被覆軟磁性粉末１ｇをアルミナ製の円筒に充填し、円筒の両端に真ちゅう製の電極を配置する。その後、デジタルフォースゲージを用いて円筒両端の電極間を２０ｋｇｆの加重で加圧しながら、デジタルマルチメーターを用いて円筒両端の電極間の電気抵抗を測定する。このとき、円筒両端の電極間距離も測定する。

次いで、測定された、加圧時の電極間距離、電気抵抗、円筒内部の横断面積を、次式（Ｃ）に代入して比抵抗を算出する。

比抵抗［ＭΩ・ｃｍ］＝電気抵抗［ＭΩ］×円筒内部の横断面積［ｃｍ²］／加圧時の電極間距離［ｃｍ］ ・・・（Ｃ）

なお、円筒内部の横断面積は、円筒の内径が２ｒ［ｃｍ］である場合に、πｒ²［ｃｍ² ］に等しい。円筒の内径は、特に限定されないが、例えば０．８ｃｍである。また、加圧時の電極間距離は、特に限定されないが、例えば０．４２５ｃｍである。

２．絶縁物被覆軟磁性粉末の製造方法
次に、前述した絶縁物被覆軟磁性粉末の製造方法の一例について説明する。

絶縁物被覆軟磁性粉末の製造方法は、コア粒子２およびナノ粒子３を準備する準備工程と、ナノ粒子３をコア粒子２の表面に付着させる被覆工程と、ナノ粒子３が付着したコア粒子２に熱処理を施す熱処理工程と、を有する。以下、各工程について説明する。

準備工程では、原材料であるコア粒子２およびナノ粒子３を準備する。
被覆工程では、乾式の混合機または粉砕機を用い、コア粒子２の表面にナノ粒子３を圧着させる。混合機や粉砕機としては、例えば、ハンマーミル、ディスクミル、ローラーミル、ボールミル、遊星ミル、ジェットミルのような各種粉砕機、各種容器振動型の撹拌機、オングミル（登録商標）、高速楕円型混合機、ミックスマラー（登録商標）、ヤコブソンミル、メカノフュージョン（登録商標）、ハイブリダイゼーション（登録商標）のような各種摩擦混合機、自転公転式ミキサー等が挙げられる。機械的損傷に伴うコア粒子２の加工歪みの発生が少なくなるよう、加工処理の際のエネルギーを調整して処理を行う。加工歪みを極力抑えるために、前記装置の中では容器振動式または容器回転式のミルや撹拌機が特に望ましい。

混合機や撹拌機では、対象となる原材料の他、ボール媒体（メディア）を用いるようにしてもよい。ボール媒体の直径は、特に限定されないが、４０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるのがより好ましく、０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。ボール媒体の直径を前記範囲内に設定することにより、加工歪みを十分に抑えつつ、コア粒子２の表面にナノ粒子３を効率よく圧着することができる。なお、ボール媒体の使用を省略してもよい。

容器振動式の装置を用いる場合、その振動数は、特に限定されないが、１０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下であるのが好ましく、２０Ｈｚ以上８０Ｈｚ以下であるのがより好ましい。これにより、原材料を効果的に共振させることができる。

コア粒子２に対するナノ粒子３の添加量は、０．１質量％以上５．０質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以上１．０質量％以下であることがより好ましい。これによれば、前述したような厚さの絶縁被膜４を形成することができる。

上述した装置による被覆工程は、溶液等を用いた湿式の塗布法とは異なり、乾式の被覆方法である。したがって、乾燥雰囲気下や不活性ガス雰囲気下で行うことが可能であり、コア粒子２とナノ粒子３との間における水分等の介在が抑制されて、絶縁物被覆軟磁性粒子１の長期間の耐久性が向上する。

なお、ナノ粒子３には、被覆工程の前処理として、表面処理を施してもよい。表面処理としては、例えば、疎水処理が挙げられる。ナノ粒子３に疎水処理を施すことによって、ナノ粒子３に対する水分の吸着が抑制される。そのため、コア粒子２において、水分による劣化等の発生を抑えることができる。また、疎水処理によって、絶縁物被覆軟磁性粉末における凝集の発生をさらに抑えることができる。

上記疎水処理としては、例えば、トリメチルシリル化、フェニル化のようなアリール化等が挙げられる。トリメチルシリル化には、例えば、トリメチルクロロシランのようなトリメチルシリル化剤が採用される。アリール化には、例えば、ハロゲン化アリールのようなアリール化剤が採用される。

図２は、被覆工程後の絶縁物被覆軟磁性粉末の一粒子を模式的に示す断面図である。
被覆工程を経ることによって、図２に示すように、コア粒子２における酸化膜２ｂの表面にナノ粒子３が付着した、熱処理前の絶縁物被覆軟磁性粒子１ｘが作製される。図２に示す熱処理前の絶縁物被覆軟磁性粒子１ｘでは、酸化膜２ｂに対してめり込んでいるナノ粒子３と、酸化膜２ｂの表面に付いているナノ粒子３と、が存在する。なお、酸化膜２ｂに対するナノ粒子３の存在状態は上記に限定されず、例えば、ナノ粒子３の全てが酸化膜２ｂにめり込んでいてもよく、ナノ粒子３の全てが酸化膜２ｂにめり込まずに、表面に付いている状態であってもよい。

熱処理工程では、熱処理前の絶縁物被覆軟磁性粒子１ｘに対して、熱処理を施す。この熱処理によって、熱処理前の絶縁物被覆軟磁性粒子１ｘに残留する歪みが除去される。これにより、保磁力の低い絶縁物被覆軟磁性粒子１を得ることができる。なお、熱処理によって、ナノ粒子３の少なくとも一部が溶融または焼結してもよい。

熱処理における加熱温度は、特に限定されないが、好ましくは６００℃以上１２００℃以下あり、より好ましくは９００℃以上１１００℃以下である。熱処理を施す時間、すなわち加熱温度の保持時間は、特に限定されないが、好ましくは１０分間以上１０時間以下であり、より好ましくは２０分間以上６時間以下である。熱処理の条件を前記範囲内に設定することにより、熱処理の条件が前記範囲外である場合と比べて、歪みの除去と絶縁被膜４の形成とを短時間で着実に行うことができる。

熱処理を施す雰囲気は、特に限定されないが、酸素ガスや空気等を含む酸化性ガス雰囲気、水素ガスやアンモニア分解ガス等を含む還元性ガス雰囲気、窒素ガスやアルゴンガス等を含む不活性ガス雰囲気、任意のガスを減圧した減圧雰囲気等が挙げられる。これらのうち、還元性ガス雰囲気または不活性ガス雰囲気が好ましく用いられ、減圧雰囲気がより好ましく用いられる。これらの雰囲気によれば、コア粒子２の酸化膜２ｂの厚さの増大を抑えながら熱処理、すなわち焼鈍処理を施すことができる。そのため、磁気特性が良好で、かつ、絶縁被膜４によるコア粒子２の被覆率が高い絶縁物被覆軟磁性粒子１が得られる。

熱処理に用いる装置には、上記の処理条件が設定可能であれば特に限定されず、公知の電気炉などが採用可能である。
以上のようにして絶縁物被覆軟磁性粉末が製造される。

３．圧粉磁心および磁性素子
次に、実施形態に係る圧粉磁心および磁性素子について説明する。

実施形態に係る磁性素子は、例えば、チョークコイル、インダクター、ノイズフィルター、リアクトル、トランス、モーター、アクチュエーター、電磁弁、発電機等のような、磁心を備えた各種磁性素子に適用可能である。また、実施形態に係る圧粉磁心は、これらの磁性素子が備える磁心に適用可能である。

以下、磁性素子の一例として、２種類のコイル部品を代表に説明する。
３．１．トロイダルタイプ
まず、実施形態に係る磁性素子の一例であるトロイダルタイプのコイル部品について説明する。

図３は、トロイダルタイプのコイル部品を模式的に示す平面図である。
図３に示すコイル部品１０は、リング状の圧粉磁心１１と、この圧粉磁心１１に巻き回された導線１２と、を有する。このようなコイル部品１０は、一般に、トロイダルコイルと称される。

圧粉磁心１１は、実施形態に係る絶縁物被覆軟磁性粉末と結合材とを混合し、得られた混合物を成形型に供給するとともに、加圧・成形して得られたものである。すなわち、圧粉磁心１１は、実施形態に係る絶縁物被覆軟磁性粉末を含む圧粉体である。このような圧粉磁心１１を備えるコイル部品１０は、コアロスが小さく、透磁率や磁束密度等の磁気特性が高いものとなる。その結果、コイル部品１０を電子機器等に搭載したとき、電子機器等の消費電力を低減したり高性能化および小型化を図ったりすることができる。
なお、結合材は、必要に応じて添加されればよく、省略されてもよい。

圧粉磁心１１の作製に用いられる結合材の構成材料としては、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等の有機材料、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸カドミウムのようなリン酸塩、ケイ酸ナトリウムのようなケイ酸塩等の無機材料等が挙げられるが、特に、熱硬化性ポリイミドまたはエポキシ系樹脂が好ましい。これらの樹脂材料は、加熱されることによって容易に硬化するとともに、耐熱性に優れたものである。したがって、圧粉磁心１１の製造容易性および耐熱性を高めることができる。

また、絶縁物被覆軟磁性粉末に対する結合材の割合は、作製する圧粉磁心１１の目的とする磁気特性や機械的特性、許容される渦電流損失等に応じて若干異なるが、０．５質量％以上５質量％以下程度であるのが好ましく、１質量％以上３質量％以下程度であるのがより好ましい。これにより、絶縁物被覆軟磁性粉末の各粒子同士を十分に結着させつつ、磁気特性に優れたコイル部品１０を得ることができる。
混合物中には、必要に応じて、任意の目的で各種添加剤を添加するようにしてもよい。

導線１２の構成材料としては、導電性の高い材料が挙げられ、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ等を含む金属材料が挙げられる。また、導線１２の表面には、必要に応じて絶縁膜が設けられる。

なお、圧粉磁心１１の形状は、図３に示すリング状に限定されず、例えばリングの一部が欠損した形状であってもよく、長手方向の形状が直線状である形状であってもよい。

また、圧粉磁心１１は、必要に応じて、前述した実施形態に係る絶縁物被覆軟磁性粉末以外の軟磁性粉末や非磁性粉末を含んでいてもよい。

以上のように、磁性素子であるコイル部品１０は、前述した絶縁物被覆軟磁性粉末を含む圧粉磁心１１を備えている。これにより、コアロスが低く、磁気特性に優れたコイル部品１０を実現することができる。

３．２．閉磁路タイプ
次に、実施形態に係る磁性素子の一例である閉磁路タイプのコイル部品について説明する。

図４は、閉磁路タイプのコイル部品を模式的に示す透過斜視図である。
以下、閉磁路タイプのコイル部品について説明するが、以下の説明では、トロイダルタイプのコイル部品との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本実施形態に係るコイル部品２０は、図４に示すように、コイル状に成形された導線２２を、圧粉磁心２１の内部に埋設してなるものである。すなわち、磁性素子であるコイル部品２０は、前述した絶縁物被覆軟磁性粉末を含む圧粉磁心２１を備え、導線２２を圧粉磁心２１でモールドしてなる。この圧粉磁心２１は、前述した圧粉磁心１１と同様の構成を有する。これにより、コアロスが低く、磁気特性に優れたコイル部品２０を実現することができる。

このような形態のコイル部品２０は、比較的小型のものが容易に得られる。また、コイル部品２０は、磁気特性が高く、かつ、コアロスが小さい。その結果、コイル部品２０を電子機器等に搭載したとき、電子機器等の消費電力を低減したり高性能化および小型化を図ったりすることができる。

また、導線２２が圧粉磁心２１の内部に埋設されているため、導線２２と圧粉磁心２１との間に隙間が生じ難い。このため、圧粉磁心２１の磁歪による振動を抑制し、この振動に伴う騒音の発生を抑制することもできる。

なお、圧粉磁心２１は、必要に応じて、前述した実施形態に係る絶縁物被覆軟磁性粉末以外の軟磁性粉末や非磁性粉末を含んでいてもよい。

４．電子機器
次いで、実施形態に係る磁性素子を備える電子機器について、図５～図７に基づいて説明する。

図５は、実施形態に係る磁性素子を備える電子機器であるモバイル型のパーソナルコンピューターを示す斜視図である。図５に示すパーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６と、を備える。表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、例えばスイッチング電源用のチョークコイルやインダクター、モーター等の磁性素子１０００が内蔵されている。

図６は、実施形態に係る磁性素子を備える電子機器であるスマートフォンを示す平面図である。図６に示すスマートフォン１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備える。また、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。このようなスマートフォン１２００には、例えばインダクター、ノイズフィルター、モーター等の磁性素子１０００が内蔵されている。

図７は、実施形態に係る磁性素子を備える電子機器であるディジタルスチルカメラを示す斜視図である。ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号を生成する。

図７に示すディジタルスチルカメラ１３００は、ケース１３０２の背面に設けられた表示部１００を備える。表示部１００は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側、すなわち図中裏面側には、光学レンズやＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。

撮影者が表示部１００に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。このようなディジタルスチルカメラ１３００にも、例えばインダクター、ノイズフィルター等の磁性素子１０００が内蔵されている。

実施形態に係る電子機器としては、図５のパーソナルコンピューター、図６のスマートフォン、図７のディジタルスチルカメラの他に、例えば、携帯電話、タブレット端末、時計、インクジェットプリンターのようなインクジェット式吐出装置、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡のような医療機器、魚群探知機、各種測定機器、車両、航空機、船舶の計器類、自動車制御機器、航空機制御機器、鉄道車両制御機器、船舶制御機器のような移動体制御機器類、フライトシミュレーター等が挙げられる。

このような電子機器は、前述したように、実施形態に係る磁性素子を備えている。これにより、低保磁力および低コアロスという磁性素子の効果を享受し、電子機器の高性能化を図ることができる。

５．移動体
次に、本実施形態に係る磁性素子を備える移動体について、図８に基づき説明する。
図８は、実施形態に係る磁性素子を備える移動体である自動車を示す斜視図である。

自動車１５００には、磁性素子１０００が内蔵されている。具体的には、磁性素子１０００は、例えば、カーナビゲーションシステム、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エンジンコントロールユニット、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池制御ユニット、車体姿勢制御システム、自動運転システムのような電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）、駆動用モーター、ジェネレーター、エアコンユニット等の各種自動車部品に内蔵される。

このような移動体は、前述したように、実施形態に係る磁性素子を備えている。これにより、低保磁力および低コアロスという磁性素子の効果を享受し、移動体の高性能化を図ることができる。

なお、本実施形態に係る移動体は、図９に示す自動車の他にも、例えば、二輪車、自転車、航空機、ヘリコプター、ドローン、船舶、潜水艦、鉄道、ロケット、宇宙船等であってもよい。

以上、本発明の絶縁物被覆軟磁性粉末、圧粉磁心、磁性素子、電子機器および移動体について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、前記実施形態では、本発明の絶縁物被覆軟磁性粉末の用途例として圧粉磁心等の圧粉体を挙げて説明したが、用途例はこれに限定されず、例えば磁性流体、磁気ヘッド、磁気遮蔽シート等の磁性デバイスであってもよい。

また、圧粉磁心や磁性素子の形状も、図示したものに限定されず、いかなる形状であってもよい。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
６．絶縁物被覆軟磁性粉末の製造
６．１．実施例１
まず、コア粒子２として、水アトマイズ法により製造されたＦｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金の金属粉末を用意した。この金属粉末は、Ｆｅを主成分とし、Ｃｒを４．５質量％、Ｓｉを３．５質量％の割合でそれぞれ含むＦｅ基合金粉末である。なお、この金属粉末の平均粒径は１０μｍであった。また、この金属粉末を分析したところ、酸化膜２ｂの存在が認められた。酸化膜２ｂには、主として酸化ケイ素が含まれていた。

一方、ナノ粒子３として、酸化アルミニウム粉末を用意した。酸化アルミニウム粉末の平均粒径は１５ｎｍであった。

次に、金属粉末と酸化アルミニウム粉末とを混合した。金属粉末に対する酸化アルミニウム粉末の添加量は、０．３０質量％とした。得られた混合物を振動式のボールミル装置に投入し、振動撹拌した。振動撹拌の条件は、表１に示すとおりである。

次に、熱処理前の絶縁物被覆軟磁性粒子１ｘの一部を、後述する観察用に取り分け、残分に熱処理を施した。熱処理には、電気炉を用い、処理条件は、アルゴンガス雰囲気下、昇温速度５℃／分、加熱温度９００℃、加熱時間１時間とした。そして、熱処理の終了後、２５℃まで冷却した。これにより、絶縁物被覆軟磁性粉末を得た。

６．２．実施例２～１７
製造条件を表１または表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして絶縁物被覆軟磁性粉末を得た。なお、実施例１４～１７では、ボール媒体を使用しなかった。

６．３．実施例１８
実施例１で使用した振動式ボールミルに代えて、回転羽式の混合機を用い、機械的せん断エネルギーによってナノ粒子をコア粒子の表面に付着させることで、絶縁被膜を形成するようにした以外は、実施例１と同様にして絶縁物被覆軟磁性粉末を得た。なお、表２には、絶縁被膜の形成方法として「機械的せん断」と記載している。

６．４．比較例１～３
製造条件を表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして絶縁物被覆軟磁性粉末を得た。

６．５．比較例４
熱処理を省略するとともに、製造条件を表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして軟磁性粉末を得た。

６．６．比較例５
ナノ粒子を添加しないように変更するとともに、製造条件を表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして軟磁性粉末を得た。

７．絶縁物被覆軟磁性粉末の評価
７．１．断面の観察
まず、熱処理前の絶縁物被覆軟磁性粉末と、熱処理後の絶縁物被覆軟磁性粉末と、の断面について、走査型透過電子顕微鏡を用いて観察した。

図９は、熱処理前の絶縁物被覆軟磁性粉末の断面について得られた透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察像の一例である。

図９に示すように、熱処理前の絶縁物被覆軟磁性粉末（絶縁物被覆軟磁性粒子１ｘ）では、コア粒子２の基部２ａの表面に酸化膜２ｂが存在していること、酸化膜２ｂの表面にナノ粒子３が存在していること、が認められる。

図１０は、熱処理後の絶縁物被覆軟磁性粉末の断面について得られた透過型電子顕微鏡による観察像の一例である。

図１０に示すように、熱処理後の絶縁物被覆軟磁性粉末（絶縁物被覆軟磁性粒子１）では、絶縁被膜４中にナノ粒子３が認められない。このことから、熱処理によって、ナノ粒子３が溶融または焼結し、粒子としての形状を留めていないことがわかる。具体的には、図１０では、図９に比べて、絶縁被膜４に相当する領域の濃淡が一様であり、ナノ粒子３がほとんど存在していないとみなすことができる。

図１１は、図９の観察像（ＴＥＭ像）と、ＴＥＭ像にＳｉ原子の濃度を示すＳｉマッピング分析結果を重ねた図、ＴＥＭ像にＡｌ原子の濃度を示すＡｌマッピング分析結果を重ねた図、および、ＴＥＭ像にＦｅ原子の濃度を示すＦｅマッピング分析結果を重ねた図を並べたものである。

図１１のＴＥＭ像では、粒子断面のうち、表面近傍が拡大されている。そして、図１１では、基部２ａと、その表面に位置する酸化膜２ｂと、を備えるコア粒子２と、コア粒子２表面に位置するナノ粒子３と、が認められる。

また、図１１に示すＳｉマッピング分析結果から、酸化膜２ｂには、Ｓｉが偏析していることが認められる。Ｓｉマッピング分析結果において、相対的に淡色な領域がＳｉ濃度の高い領域を示す。このことから、酸化膜２ｂには、酸化ケイ素が多く含まれると推測される。さらに、図１１に示すＡｌマッピング分析結果から、ナノ粒子３には、Ａｌが偏析していることが認められる。Ａｌマッピング分析結果において、相対的に淡色な領域がＡｌ濃度の高い領域を示す。このことから、ナノ粒子３には、酸化アルミニウムが多く含まれると推測される。また、図１１に示すＦｅマッピング分析結果から、基部２ａではＦｅ濃度が高いことがわかる。

さらに、図１１では、Ｓｉ濃度の高い領域とＡｌ濃度の高い領域とが排他的になっている。このため、熱処理前の絶縁物被覆軟磁性粉末では、酸化膜２ｂに含まれる酸化ケイ素と、ナノ粒子３に含まれる酸化アルミニウムとが、互いにほとんど混じり合うことなく、排他的に分布していると認められる。

図１２は、図１０の観察像（ＴＥＭ像）と、ＴＥＭ像にＳｉ原子の濃度を示すＳｉマッピング分析結果を重ねた図、ＴＥＭ像にＡｌ原子の濃度を示すＡｌマッピング分析結果を重ねた図、および、ＴＥＭ像にＦｅ原子の濃度を示すＦｅマッピング分析結果を重ねた図を並べたものである。

図１２のＴＥＭ像では、粒子断面のうち、表面近傍が拡大されている。そして、図１２では、基部２ａと、その表面に位置する酸化膜２ｂと、を備えるコア粒子２と、コア粒子２の表面に位置する絶縁被膜４と、が認められる。

また、図１２に示すＳｉマッピング分析結果から、酸化膜２ｂに対応するように、淡色な領域が線状に延びていることがわかる。したがって、酸化膜２ｂには、Ｓｉが偏析していることが認められる。このことから、酸化膜２ｂには、酸化ケイ素が多く含まれると推測される。ただし、その線状の領域は、厚さ方向に幅が広くなっている。

一方、図１２に示すＡｌマッピング分析結果から、絶縁被膜４には、Ａｌが偏析していることが認められる。このことから、絶縁被膜４には、酸化アルミニウムが多く含まれると推測される。そして、Ｓｉが分布する領域とＡｌが分布する領域との重複が認められる。したがって、熱処理によって、酸化膜２ｂに含まれる酸化ケイ素と、絶縁被膜４に含まれる酸化アルミニウムと、が相互に拡散していると認められる。

また、図１２に示すＦｅマッピング分析結果から、基部２ａではＦｅ濃度が高いことがわかる。

以上のような観察を、実施例の絶縁物被覆軟磁性粉末、ならびに、比較例の絶縁物被覆軟磁性粉末および軟磁性粉末について行った。そして、酸化膜２ｂと絶縁被膜４との界面で、酸化膜２ｂに含まれる酸化物と、絶縁被膜４に含まれるセラミックスと、が相互に拡散している場合、表１および表２には「有」と記載した。また、相互の拡散が認められない場合、表１および表２には「無」と記載した。

また、熱処理後の絶縁被膜４にナノ粒子３が残存している場合には、表１および表２に「有」と記載した。また、熱処理後の絶縁被膜４にナノ粒子３の残存が認められない場合には、表１および表２に「無」と記載した。

７．２．保磁力
実施例の絶縁物被覆軟磁性粉末、ならびに、比較例の絶縁物被覆軟磁性粉末および軟磁性粉末について、磁化測定装置として玉川製作所社ＶＳＭシステム ＴＭ－ＶＳＭ１２３０－ＭＨＨＬを用い、保磁力を測定した。そして、測定した保磁力を以下の基準に照らして評価した。評価結果を表１および表２に示す。なお、以降、実施例の絶縁物被覆軟磁性粉末を単に実施例の粉末ということもあり、比較例の絶縁物被覆軟磁性粉末および軟磁性粉末を単に比較例の粉末ということもある。

Ａ：保磁力が３．０［Ｏｅ］未満である
Ｂ：保磁力が３．０［Ｏｅ］以上３．５［Ｏｅ］未満である
Ｃ：保磁力が３．５［Ｏｅ］以上５．０［Ｏｅ］未満である
Ｄ：保磁力が５．０［Ｏｅ］以上７．０［Ｏｅ］未満である
Ｅ：保磁力が７．０［Ｏｅ］以上１０．０［Ｏｅ］未満である
Ｆ：保磁力が１０．０［Ｏｅ］以上である

７．３．絶縁破壊電圧
実施例および比較例の粉末について、以下の方法で絶縁破壊電圧を測定し、その数値を表１および表２に記載した。

まず、実施例および比較例の各粉末２ｇを内径８ｍｍのアルミナ製の円筒に充填して、円筒の両端に真ちゅう製の電極を配置した。その後、２５℃環境下にて、デジタルフォースゲージを用いて円筒両端の電極間に４０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力を加えながら、電極間に電圧５０Ｖを２秒間印加した。このとき、デジタルマルチメーターにて電極間の電気抵抗を測定し、絶縁破壊の発生の有無を確認した。

次に、電極間に印加する電圧を１００Ｖに昇圧して２秒間保持し、このときの電極間の電気抵抗を測定して絶縁破壊の発生の有無を確認した。

さらに、電極間に印加する電圧を１５０Ｖから５０Ｖずつ昇圧しながら、電極間の電気抵抗を都度測定して絶縁破壊の発生の有無を確認した。５０Ｖずつの昇圧および電気抵抗の測定を絶縁破壊が発生するまで行った。なお、電極間に印加する電圧は最大１０００Ｖとし、１０００Ｖで絶縁破壊が発生しなかった場合は、１０００Ｖで測定を終了とした。

以上の一連の操作を、粉末を都度更新しながら３回ずつ実施した。そして、３回のうちで、絶縁破壊が発生した最も低い電圧値を絶縁破壊電圧とした。

７．４．充填性
実施例および比較例の粉末について、圧粉成形時の成形性の指標である充填性について、充填率を評価してその結果を表１および表２に記載した。

まず、実施例および比較例の粉末について見掛密度を測定した。具体的には、ＪＩＳ Ｚ ２５０４：２０１２に規定される金属粉－見掛密度測定方法に準拠して測定した。

次に、実施例および比較例の粉末について、定容積膨張法により真密度を測定した。なお、見掛密度および真密度の単位は、ｇ／ｃｍ^３である。

そして、見掛密度を真密度で割った値を充填率［％］として計算し、各充填率を以下の基準に照らして充填性として評価した。

Ａ：充填率が４０％以上である
Ｂ：充填率が３５％以上４０％未満である
Ｃ：充填率が３０％以上３５％未満である
Ｄ：充填率が３０％未満である
Ｅ：粉末に焼結が発生して測定不能である

７．５．透磁率
実施例および比較例の粉末からチョークコイルに用いるリング状の磁心、いわゆるトロイダルコアを製造し、透磁率を測定した。詳しくは、粉末に対して、結合材であるエポキシ系樹脂のメチルエチルケトン溶液を、固形分量で２．０質量％の添加量となるように添加した。これを混合して乾燥させて塊状物とした。塊状物を粉砕した後、成形圧力３０００ｋｇｆ／ｃｍ^２にて、外径φ１４ｍｍ、内径φ７ｍｍ、厚さ３ｍｍのリング状にプレス成形した。次に、１５０℃にて３０分間の加熱を施してトロイダルコアとした。このトロイダルコアについて、Ａｇｉｌｅｎｔ社の４２９４Ａプレシジョン・インピーダンス・アナライザーを用いて周波数１００ｋＨｚの透磁率を測定した。測定された各透磁率を以下の評価基準に照らして評価し、その結果を表１および表２に記載した。

Ａ：透磁率が２９以上である。
Ｂ：透磁率が２８以上２９未満である。
Ｃ：透磁率が２７以上２８未満である。
Ｄ：透磁率が２７未満である。

７．６．比表面積
実施例および比較例の粉末について、株式会社マウンテック社製のＢＥＴ式比表面積測定装置ＨＭ１２０１－０１０を用いて比表面積Ｓを測定した。

そして、粉末の平均粒径ｄおよびコア粒子の真密度ρから算出される、真球形粒子の比表面積を｛６／（ｄ・ρ）｝としたとき、その真球形粒子の比表面積｛６／（ｄ・ρ）｝に対する比表面積Ｓの倍数ｋを算出した。算出結果を表１および表２に示す。

表１および表２から明らかなように、実施例の粉末は、比較例の粉末に比べて、高温で熱処理をした場合でも、低い保磁力と粒子間の高い絶縁性とを有することが認められた。

また、絶縁被膜の形成において、機械的せん断エネルギーを伴う方法ではなく、振動式ボールミルを用いた方法を採用した場合、特に、熱処理によって保磁力を低下させやすいことが認められた。機械的せん断エネルギーを伴う方法では、成膜処理時に加わる加工歪みが大きいため、熱処理により保磁力が低下しにくい状態であると考えられる。振動式ボールミルを用いる場合、ボール媒体を投入しない条件や、ボール媒体の直径が異なるいずれの条件においても、良好な絶縁特性が得られた。

さらに、適度な熱処理によって、コア粒子の酸化膜に含まれる酸化物と、絶縁被膜に含まれるセラミックスと、の間に相互拡散を生じさせ、絶縁性をより高められること、粉末の比表面積を下げられること、が認められた。

そして、粉末の比表面積を、真球形粒子の比表面積に対する倍数で表したとき、その倍数をある程度抑えることにより、粒子間の絶縁性を維持しつつ、充填性を高められることが認められた。

なお、金属粉末として、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金粉末に代えてセンダスト（Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系合金）粉末を用い、上記と同様にして絶縁物被覆軟磁性粉末を得た。そして、得られた絶縁物被覆軟磁性粉末について、上記と同様の評価を行った。その結果、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金粉末を用いた場合と同様の傾向を示す評価結果が得られた。

１…絶縁物被覆軟磁性粒子、１ｘ…絶縁物被覆軟磁性粒子、２…コア粒子、２ａ…基部、２ｂ…酸化膜、３…ナノ粒子、４…絶縁被膜、１０…コイル部品、１１…圧粉磁心、１２…導線、２０…コイル部品、２１…圧粉磁心、２２…導線、１００…表示部、１０００…磁性素子、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１２００…スマートフォン、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１３００…ディジタルスチルカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１５００…自動車

Claims (10)

1. Ｆｅを主成分とし、Ｓｉ、ＣｒおよびＡｌのうちの少なくとも１種を含有する軟磁性材料を含む基部、および、前記基部の表面に設けられ、Ｓｉ、ＣｒおよびＡｌのうちの少なくとも１種の酸化物を含む酸化膜、を備えるコア粒子と、
   前記コア粒子の表面に設けられ、セラミックスを含有する絶縁被膜と、
   を有し、
   前記絶縁被膜の厚さは、５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、
   前記酸化膜と前記絶縁被膜との界面で、前記酸化膜に含まれる前記酸化物と、前記絶縁被膜に含まれる前記セラミックスと、が相互に拡散していることを特徴とする絶縁物被覆軟磁性粉末。
2. 前記絶縁被膜は、前記セラミックスを主材料とする絶縁粒子を含む請求項１に記載の絶縁物被覆軟磁性粉末。
3. 前記セラミックスは、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、窒化ホウ素および窒化ケイ素のうちの少なくとも１種を含む請求項２に記載の絶縁物被覆軟磁性粉末。
4. 平均粒径は、１．０μｍ以上５０．０μｍ以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の絶縁物被覆軟磁性粉末。
5. 比表面積をＳ［ｍ^２／ｇ］とし、前記コア粒子の真密度をρ［ｇ／ｍ^３］とし、平均粒径をｄ［ｍ］としたとき、以下の式（Ａ）および式（Ｂ）で表される関係を満たす請求項４に記載の絶縁物被覆軟磁性粉末。
   Ｓ＝ｋ｛６／（ｄ・ρ）｝ … （Ａ）
   １．０≦ｋ≦３．２ … （Ｂ）
6. 保磁力が７．０［Ｏｅ］以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の絶縁物被覆軟磁性粉末。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の絶縁物被覆軟磁性粉末を含むことを特徴とする圧粉磁心。
8. 請求項７に記載の圧粉磁心を備えることを特徴とする磁性素子。
9. 請求項８に記載の磁性素子を備えることを特徴とする電子機器。
10. 請求項８に記載の磁性素子を備えることを特徴とする移動体。

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