JP2565859B2

JP2565859B2 - 磁気シールド用軟磁性紛末および磁気シールド材

Info

Publication number: JP2565859B2
Application number: JP62331224A
Authority: JP
Inventors: 政雄重田; 勤長; 宏純清水; 一法平井; 升平三村; 篤牧村; 洋保坂
Original assignee: Tokyo Magnetic Printing Co Ltd; TDK Corp
Current assignee: TDK Corp; Toppan Infomedia Co Ltd
Priority date: 1987-10-16
Filing date: 1987-12-26
Publication date: 1996-12-18
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: JPH01205404A

Description

【発明の詳細な説明】Ｉ発明の背景技術分野本発明は磁気シールド用軟磁性粉末とそれを用いた磁
気シールド材に関し、特に特定方向の磁界に対して大き
いシールド効果を有する扁平なアモルファス合金軟磁性
粒子からなる磁気シールド用軟磁性粉末およびそれを用
いた磁気シールド材に関する。

従来技術とその問題点磁化物体その他の磁界発生源が他の物体や電気回路等
に影響を生じないようにするために磁気シールド材が用
いられている。磁気シールド材には高透磁率の金属板が
シールド特性からは望ましいが、用途が著しく制限され
る。粉末材料の場合には、これを有機バインダーに分散
して塗料の形でシールドの必要な個所に塗布したり、あ
るいは適当な可撓性支持体などに塗布してシールド板と
したり、様々な利用が可能なので都合が良い。

高透磁率の粉末を用いた磁気シールド材には各種の提
案がなされている。例えば特開昭58−59268号には高透
磁率合金の扁平粉を高分子化合物結合剤中に混合した磁
気シールド塗料が、また特開昭59−201493号には軟磁性
アモルファス合金を粉砕した扁平粉を高分子化合物結合
剤中に混合した磁気シールド塗料が示されている。

これらの扁平粉を用いた磁気シールド材は厚さ方向に
垂直な平面間で等方的なシールド特性を有している。ま
た特開昭59−201493号に示されるような合金扁平粉は、
遷移金属−半金属（メタロイド）系の合金を高温溶融状
態から冷ロール表面に接触させて高速急冷した薄帯を粉
砕して得た粉末を用いるけれども、薄帯の厚さの下限は
10μｍであり、通常10〜50μｍ程度のものしか得られ
ず、これを粉砕して鱗片状の粉末にしても粉末の厚さは
変らないから、この粉末から磁気シールド塗膜を製造し
てもシールド特性が非常に悪い。アモルファス合金自体
の磁気特性は非常に良いけれども、このような鱗片状の
粉末ではその磁気特性は充分に生かされない。

高速急冷した合金を粉砕して鱗片状にする方法は特開
昭58−197205号にその１例が示されている。しかしその
粉砕方法は従来公知のスタンプミル、乾式ボールミル、
湿式ボールミル、アトライター、振動ミルのいずれかを
用いるものである。また特開昭60−401号にはシート、
リボン、テープ、ワイヤ状の高速急冷アモルファス合金
をガラス転移点以下の温度で脆化し、次いで粉砕する方
法を示しているが、用いられる手段はロッドミル、ボー
ルミル、衝撃ミル、ディスクミル、スタンプミル、クラ
ッシャーロールである。しかし、これらの粉砕手段では
シート、リボン等の最小厚さ以下に粉砕することはでき
ないし、また等方性の鱗片粉が得られるに過ぎないので
ある。このような比較的大きい粉末は塗料化しても均一
塗布が難しく、また塗布して得た磁気シールドは磁気的
な均一性に欠け、磁界の大きな漏れを生じる。

磁気シールドにより遮蔽すべき磁界は等方性の場合も
あるが特定の方向に強いことも多く、このような場合に
はこの特定方向への磁気遮蔽効果を特に大きく設計した
いが、従来の鱗片状粉末を用いて塗布時に磁気配向して
もほとんど効果がない。

このような問題点を解決するために、本発明者等は、
特願昭62−215857号で粉末の平均厚さおよび平均外径／
平均厚さ比を規定し、シールド効果が高く、しかも均一
な磁気シールド材を提案している。このものは従来の粉
末に比べ、磁気シールド効果は向上しているが、磁気シ
ールドに対する要求は厳しく、さらに効果の高い磁気シ
ールド材が要求されている。

II 発明の目的本発明の目的は、磁気シールド性の良い磁気シールド
材と、そのための扁平軟磁性粉末を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、扁平軟磁性粉末を均一に分散し
た磁気シールド材とそのための扁平軟磁性粉末を提供す
ることにある。

III 発明の開示このような目的は、以下の本発明によって達成され
る。

すなわち、第１の発明は、平均厚さ0.01〜0.5μｍの
アモルファス合金軟磁性粒子からなり、このアモルファ
ス合金軟磁性粒子のうち、粒径が10〜50μｍであるアモ
ルファス合金軟磁性粒子が35wt％以上であり、かつ粒径
が88μｍを超えるアモルファス合金軟磁性粒子が0.5wt
％以下であり、粒径が３μｍ未満であるアモルファス合
金軟磁性粒子が10wt％以下であり、アモルファス合金軟
磁性粒子の組成が式 Fe_uM_x（Si,B）_ｗ（上記式において、Ｍは、Crであるか、Crと、Ti、Ｖ、
Nb、Ta、Mo、Ｗ、Mn、CoおよびNiから選択される少なく
とも１種とであり、at％で表わして、ｘ＝２〜10（ただ
し、Crの含有量は２〜10at％）、ｗ＝15〜37、ｕ＝100
−（ｘ＋ｗ）である。）で表わされることを特徴とする磁気シールド用軟磁性粉
末である。

また、第２の発明は、磁気シールド用軟磁性粉末と結
合剤とを含有する磁気シールド材であって、前記磁気シ
ールド用軟磁性粉末が、平均厚さ0.01〜0.5μｍのアモ
ルファス合金軟磁性粒子からなり、このアモルファス合
金軟磁性粒子のうち、粒径が10〜50μｍであるアモルフ
ァス合金軟磁性粒子が35wt％以上であり、かつ粒径が88
μｍを超えるアモルファス合金軟磁性粒子が0.5wt％以
下であり、粒径が３μｍ未満であるアモルファス合金軟
磁性粒子が10wt％以下であり、アモルファス合金軟磁性
粒子の組成が式 Fe_uM_x（Si,B）_ｗ（上記式において、Ｍは、Crであるか、Crと、Ti、Ｖ、
Nb、Ta、Mo、Ｗ、Mn、CoおよびNiから選択される少なく
とも１種とであり、at％で表わして、ｘ＝２〜10（ただ
し、Crの含有量は２〜10at％）、ｗ＝15〜37、ｕ＝100
−（ｘ＋ｗ）である。）で表わされることを特徴とする磁気シールド材である。

IV 発明の具体的構成本発明の磁気シールド用軟磁性粉末は、アモルファス
合金軟磁性粒子からなる。

本発明では、このアモルファス合金軟磁性粒子のうち
粒径が10〜50μｍであるものが軟磁性粉末全体の35wt％
以上であり、かつ粒径が88μｍを超えるものが0.5wt％
以下、３μｍ未満のもの10wt％以下とされる。

この場合の粒径とは、光散乱法を用いた粒度分析計で
測定した平均粒径である。

より具体的には、光散乱法を用いた粒度分析計は、試
料を例えば循環しながらレーザー光やハロゲンランプ等
を光源としてフランホーファ回折あるいはミィ散乱の散
乱角を測定し、粒度分布を測定するものである。この詳
細は、例えば「粉体と工業」VOL.19No.7（1987）に記載
されている。

このように測定される粒度分布において、粒径が10〜
50μｍであるものが軟磁性粉末全体の35wt％未満である
と、結合剤中に分散して磁気シールド材とした場合に分
散性が低く、磁気シールド効果に位置的ムラを生じた
り、あるいは透磁率が減少するため、磁気シールド効果
が不十分となる。

このような場合、10〜50μｍの粒径のものが40wt％、
特に50wt％以上となると、より好ましい結果を得る。

なお、10〜50μｍの粒径のものは、通常、90wt％以下
である。

また、粒径が88μｍを超えるものが0.5wt％を超える
と、成形むらを生じ磁気シールド特性の位置的むらを生
じやすい。

このような場合、88μｍを超える粒径のものが０〜0.
3wt％となると、より好ましい結果を得る。

さらに、粒径が３μｍ未満であるものが10wt％以下で
あることが好ましい。

10wt％を超えると、結合剤中に分散して磁気シールド
材とした場合に透磁率が低下し、磁気シールド効果が不
十分となる。

このような場合、３μｍ未満の粒径のものが０〜7wt
％となると、より好ましい結果を得る。

なお、上記のような粒度分布を有するものであれば、
他の粒度分布プロファイルについては制限はない。

本発明に用いるアモルファス合金軟磁性粒子は一般に
扁平形状であり、平均厚さは0.01〜0.5μｍとされる。

平均厚さが0.01μｍ未満となると、磁気シールド材と
する場合に結合剤への分散性が低下し、透磁率等の磁気
特性が劣化し、シールド特性が低下する。

一方、0.5μｍを超えると、磁気シールド材の厚さが
薄い場合には均一に分散した塗膜が形成できず、また、
磁気シールド材の厚さ方向の磁性粒子数が少なく、シー
ルド特性が不十分となる。

なお、平均厚さは、分析型走査型電子顕微鏡で測定す
ればよい。

さらに、このようなアモルファス合金軟磁性粒子は、
以下の物性を有することが好ましい。

平均アスペクト比（平均外径／平均厚さ）は10〜1000
0を用いることが好ましい。平均アスペクト比が10未満
では扁平粒子に対する反磁界の影響が大きくなり、透磁
率など実効の磁気特性が低下し、シールド特性が低下す
る。

一方10000以上では平均外径の小さな粉末の製造が困
難となり、このため成形性が劣化する。なお、平均アス
ペクト比は、10〜500であるとより好ましい結果を得
る。

この場合の平均外径とは、上記した粒度分布計によっ
て求められた粒径を、粒径の小さい方から重量を累計し
て50％になったときの粒径であり、これはD₅₀として知
られている。

このような扁平状粒子の主面形状において、その長軸
（最大径）をａ、短軸（最小径）をｂとしたとき、軸比
の平均a/bは、磁気シールドに方向性が要求される場合
には1.2以上のできるだけ大きい値が望ましい。磁界源
が方向性を有する場合には、その方向へ配向磁場を作用
させながら磁性塗料を硬化させればその方向の透磁率の
向上ができ、磁気シールド効果を大きくすることができ
る。この場合、a/bが1.2〜５となると、より好ましい結
果を得る。

粒子の長軸および短軸は、分析型透過型電子顕微鏡に
より測定すればよい。

このようなアモルファス合金軟磁性粒子は高速急冷法
により製造されるリボン、鱗片、シートその他の形状の
ものから粉砕して得られるものである。本発明で使用す
るアモルファス合金の組成は、Fe−Ｂ−Si3元系であ
る。

このFe−Ｂ−Si系合金の場合には、第１図に○で示し
たものはアモルファス軟磁性合金となるもので、これら
を含む領域にある組成を用いることができる。

なお、第１図は、（Fe＋Ｍ）−Si−B3元組成図であ
り、Ｍについては後述する。

本発明で用いる合金組成は、下記式で表わされるもの
である。

式 Fe_uM_x（Si,B）_ｗただし、上記式において、at％で表わして、ｘ＝２〜
10、好ましくはｘ＝２〜８、ｗ＝15〜37、好ましくはｗ
＝18〜30、ｕ＝100−（ｘ＋ｗ）である。

そして、Ｍは、Ti、Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗ、Mn、Co
およびNiから選択される少なくとも１種であるが、耐食
性が高く扁平化が容易な点でCrあるいはこれを必須とし
他の１種以上を含むものとする。

Ｍは、合金の耐食性や脆さを向上させるために添加さ
れるが、Ｍの含有量、すなわちｘが10を超えると飽和磁
束密度が低下する。

さらに詳述すると、Crの添加量は１〜10at％である。

このような範囲の添加量とすることにより、耐食性と
脆さが向上し、しかも飽和磁束密度は低下しない。ま
た、Ｗ＝15〜37、は非晶質形成域である。

このような組成範囲のうち、第１図に示す点Ｅ、Ｆ、
Ｇ、Ｈを順に結んだ線より上側の部分は、高速急冷法に
より機械的に強靭なアモルファス合金が生成される領域
であるから、本発明のように粉砕を必要とする用途では
粉砕コストが高くなる。

本発明者等はこの３元合金及び上記したような置換型
合金について広範囲な試験を行ったところ、このような
領域外の点Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈを結ぶ線と点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
を結ぶ線との間の領域のアモルファス合金は、脆く粉砕
し易いことが分った。

これを数値で示すと、第１図の３角組成図のFe＋Ｍ、
Ｂ、Siの座標点（Fe＋Ｍ、Ｂ、Si）で表わして好ましい
範囲はＡ（63、32、５）、Ｂ（62、23、15）、Ｃ（63、
15、22）、Ｄ（68、５、27）、Ｅ（80、５、15）Ｆ（7
7、７、16）、Ｇ（75、13、12）、及びＨ（77、18、
５）を順に結んだ範囲内となる。ただし数値はat％であ
る。この領域から得た合金の磁気シールド特性は申し分
のないことが分った。

また、この領域から得られる合金は、脆さも十分であ
る。脆さはアモルファス薄帯を一定厚に形成し、それを
直径ｒの棒の周りに曲げたときに薄板が折れるときのｒ
で表わした場合、第１図の線Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈの部分で0m
mに近く、また線Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄのところで約5mm程度で
ある。

このようなアモルファス合金は従来公知の任意の高速
急冷法によって製造しうる。このような製造方法の例は
特公昭61−4302号などに記載されている。例えば所定の
合金組成のインゴットを高温で溶融し、それを回転して
いる鋼製単ロールなどに吹きつけて高速冷却し、得られ
た薄帯または鱗片状体を粗粉砕して粗大粒子とする。

粗粉砕は公知の任意の方法で行って良く、平均粒径数
μｍ〜約50μｍ直径の粒状粉あるいは水アトマイズ法等
公知の粉末製造法により作った同様寸法の粉末を用い
る。

高速急冷合金は次いで粉砕処理にかけられる。

粉砕は、ピン型ミル（またはビーズミル）等の媒体撹
拌ミル、特にピン型ミルを使用することが好ましい。ピ
ン型ミルについては、例えば特開昭61−259739号などに
記載がある。ピン型ミルは内外円筒の対向面に多数のピ
ンが植立してあり、媒体としてビーズが充填され、内外
円筒が相対的に高速回転されるものである。

アモルファス合金をピン型ミルで粉砕すると、前記し
たような粒度分布が容易に得られる。しかもピン型ミル
による強力なせん断作用によりアモルファス合金薄帯の
平均厚さを0.01〜１μｍ程度に減じることができる。

従って、得られる合金粒子の形状は扁平体である。こ
うした扁平粒子を面の方向から見ると、不定形ではなく
て長軸を有する粒子形を示す。ピンミルによる粉砕によ
り、長軸をａ、短軸をｂとするときa/bの平均を1.2以上
とすることができる。

このようにして得られたアモルファス合金軟磁性粒子
からなる軟磁性粉末は、結合剤中に分散され、磁気シー
ルド材とされる。

結合剤としては、特に制限はなく、熱可塑性樹脂、熱
硬化性樹脂等公知のものを適当に選択することができ
る。

軟磁性粉末と結合剤との量比は、体積比で一般に2:8
〜8:2程度である。

なお、磁気シールド材は、軟磁性粉末と結合剤との他
に、分散剤、安定剤、カップリング剤等を含有してもよ
い。

このような磁気シールド材は、通常、必要な溶媒を用
いて成形ないし塗布用組成物とされたのちに、所要の形
状に成形されて用いられる。

本発明の磁気シールド材を、膜状あるいは薄板状に成
形して磁気シールド用に用いる場合、磁気シールド材の
厚さは５〜200μｍであることが好ましい。

これは、本発明の磁気シールド材は前記したような粒
度分布および厚さの軟磁性粉末を含有するため、５μｍ
の厚さでも均一な磁気シールド効果を示し、シールド材
が磁気飽和しない程度の強度の磁界のシールドには、20
0μｍを超える厚さに形成しても磁気シールド効果は顕
著には向上せず、200μｍ以下とすればコスト的にも有
利であるからである。

なお、本発明の磁気シールド材を所要の形状に成形あ
るいは塗布する際に、配向磁界をかけたりあるいは機械
的に配向することにより、方向性の高い磁気シールド材
とすることができる。

Ｖ発明の具体的効果本発明の磁気シールド用軟磁性粉末は、所定の厚さと
粒度分布とを有する。

このため、本発明の軟磁性粉末は結合剤中に高密度か
つ均一に分散できる。

従って、本発明の軟磁性分松を用いた磁気シールド材
は、磁気シールド効果が高く、しかもその場所的なバラ
ツキもない。

このため、磁気シールド材を板状あるいは膜状とした
ときに５〜200μｍ程度の厚さで所期の効果を得ること
ができ、スピーカ、CRT等の磁気シールドの他、極めて
適用範囲が広く、また、コストも低くできる。

VI 発明の具体的実施例以下、本発明を実施例を挙げて詳細に説明する。

［実施例１］下記表１に示す組成のアモルファス軟磁性合金を振動
ボールミルで粉砕して平均粒径20μｍの粗粒粉を得、こ
れをピン型ミルで粉砕して磁気シールド用軟磁性粉末サ
ンプルNo.1〜３を作製した。

なお、ピン型ミルでの粉砕条件を表１に示す。

また、表１に各サンプルの性状を示す。

ただし、表１において、 A:粒径10〜50μｍの粉末量 B:粒径88μｍを超える粉末量 C:粒径３μｍ未満の粉末量である。

なお、Ａ、Ｂ、Ｃおよび平均外径は粒度分析計により
測定し、平均厚さおよび長軸／短軸比は、分析型走査型
顕微鏡により測定した。

［実施例２］実施例１に準じ下記表１に示す組成の軟磁性粉末サン
プルNo.4〜６を得た。

ビン型ミルでの粉砕条件を表１に示す。

［比較例２］ビン型ミルの粉砕条件を、表１に示されるものとし、
その他は実施例１と同様にして比較サンプルNo.7〜10を
得た。

このものの組成および性状を表１に併記する。

なお、サンプルNo.9は、本発明者等による特願昭62−
215857号の実施例に記載されているサンプルと同等のも
のである。

実施例１、２および比較例１で得られた軟磁性粉サン
プルをエポキシ樹脂中に分散し、磁気シールド材サンプ
ルを作製した。

サンプル中の含有量比は、体積比で、軟磁性粉：エポキシ樹脂＝1:1とした。

これらの磁気シールド材を、厚さ75μｍのPET基板に1
00μｍ厚に塗布し、シールド板サンプルとした。

これらのシールド板サンプルについて、シールド比を
測定した。

結果を表１に示す。

なお、シールド比は、シールド板サンプルを磁石上に
設置し、シールド板サンプルから0.5cmの位置での漏れ
磁束φを測定し、これとシールド板がない場合の磁束φ
_０と比較した比φ／φ_０であり、これをサンプルNo.9を
１とした相対値で表示した。

なお、サンプルNo.8では、シールド板のシールド効果
に、位置的なムラがみられた。また、本発明の組成のア
モルファス合金の粗粒粉は、７〜11時間で上記表１に示
す厚さまで扁平化ができた。これに対し、Crを含まない
Fe₇₈Si₉B₁₃組成の粗粒粉では、厚さ１μｍまで扁平化す
るのに20時間以上を要した。

以上の実施例から本発明の効果が明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図はアモルファス合金組成を示す３元図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水宏純東京都中央区日本橋１丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内 (72)発明者平井一法東京都中央区日本橋１丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内 (72)発明者三村升平東京都台東区台東１丁目５番１号東京磁気印刷株式会社内 (72)発明者牧村篤東京都台東区台東１丁目５番１号東京磁気印刷株式会社内 (72)発明者保坂洋東京都台東区台東１丁目５番１号東京磁気印刷株式会社内 (56)参考文献特開昭59−201493（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−156204（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】平均厚さ0.01〜0.5μｍのアモルファス合
金軟磁性粒子からなり、このアモルファス合金軟磁性粒
子のうち、粒径が10〜50μｍであるアモルファス合金軟
磁性粒子が35wt％以上であり、かつ粒径が88μｍを超え
るアモルファス合金軟磁性粒子が0.5wt％以下であり、
粒径が３μｍ未満であるアモルファス合金軟磁性粒子が
10wt％以下であり、アモルファス合金軟磁性粒子の組成
が式 Fe_uM_x（Si,B）_ｗ（上記式において、Ｍは、Crであるか、Crと、Ti、Ｖ、
Nb、Ta、Mo、Ｗ、Mn、CoおよびNiから選択される少なく
とも１種とであり、at％で表わして、ｘ＝２〜10（ただ
し、Crの含有量は２〜10at％）、ｗ＝15〜37、ｕ＝100
−（ｘ＋ｗ）である。）で表わされることを特徴とする磁気シールド用軟磁性粉
末。
【請求項２】アモルファス合金軟磁性粒子の長軸／短軸
比の平均が1.2以上である特許請求の範囲第１項に記載
の磁気シールド用軟磁性粉末。
【請求項３】磁気シールド用軟磁性粉末と結合剤とを含
有する磁気シールド材であって、前記磁気シールド用軟
磁性粉末が、平均厚さ0.01〜0.5μｍのアモルファス合
金軟磁性粒子からなり、このアモルファス合金軟磁性粒
子のうち、粒径が10〜50μｍであるアモルファス合金軟
磁性粒子が35wt％以上であり、かつ粒径が88μｍを超え
るアモルファス合金軟磁性粒子が0.5wt％以下であり、
粒径が３μｍ未満であるアモルファス合金軟磁性粒子が
10wt％以下であり、アモルファス合金軟磁性粒子の組成
が式 Fe_uM_x（Si,B）_ｗ（上記式において、Ｍは、Crであるか、Crと、Ti、Ｖ、
Nb、Ta、Mo、Ｗ、Mn、CoおよびNiから選択される少なく
とも１種とであり、at％で表わして、ｘ＝２〜10（ただ
し、Crの含有量は２〜10at％）、ｗ＝15〜37、ｕ＝100
−（ｘ＋ｗ）である。）で表わされることを特徴とする磁気シールド材。
【請求項４】アモルファス合金軟磁性粒子の長軸／短軸
比の平均が1.2以上である特許請求の範囲第３項に記載
の磁気シールド材。