JP3864773B2

JP3864773B2 - 広い周波数帯域の高周波に対して優れた電波吸収特性を示す電波吸収体用混合粉末および電波吸収体

Info

Publication number: JP3864773B2
Application number: JP2001375723A
Authority: JP
Inventors: 和則五十嵐; 亮治中山; 靖志名雪
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2021-12-10
Also published as: JP2003178909A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、数ＭＨｚから数ＧＨｚに亘る広い周波数帯域の高周波に対して優れた電波吸収特性を示す電波吸収体用混合粉末およびその混合粉末が樹脂またはゴム中に分散してなる電波吸収体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電波吸収体用粉末として各種の偏平形状軟磁性粉末が使用されており、例えば、ＳＵＳ４３０からなるＦｅ基合金軟磁性粉末、さらに質量％でＣｒ：０．５〜２０％、Ｓｉ：０．００１〜０．５％未満、Ａｌ：０．０１〜２０％含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＦｅ基合金軟磁性粉末（特開平１０−２６１５１６号公報）などが知られており、この組成を有する偏平な形状を有する偏平形状軟磁性粉末を樹脂またはゴム中に分散させて含有させ、これをシート状とし電波吸収体として使用されることは一般に知られている。
これら電波吸収体用粉末からなる電波吸収体は、３ＧＨｚを越えるマイクロ波帯で優れた電波吸収特性を示し、パソコンや移動体通信機器の電磁波ノイズ対策部材に使われており、この電波吸収体用粉末を含むシート状の電波吸収体はこれを適宜切り取り、機器のノイズ源近傍に貼り付けて使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、３ＧＨｚを越えるマイクロ波だけでなく、３ＧＨｚ以下の低周波数帯域におけるマイクロ波をも同時に吸収することのできる広い周波数帯域の高周波に対して優れた電波吸収特性を示す電波吸収体が求められるようになってきた。しかし、従来の電波吸収体は特定の周波数においてのみ優れた電波吸収特性を示すものの、広い周波数帯域の電波に対して優れた電波吸収特性を示す電波吸収体はなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、数ＭＨｚから数ＧＨｚに亘る広い周波数帯域の高周波に対して優れた電波吸収特性を示す電波吸収体用粉末およびその粉末を含む電波吸収体を開発すべく研究を行った。その結果、
（ｉ）成分組成が異なることにより電気抵抗率が異なりかつ粒径の異なる２種類の電波吸収体用粉末を混合して得られた混合粉末を樹脂またはゴム中に分散させたシートは、単一の組成および粒径を有する電波吸収体用粉末を使用して得られたシートに比べて広い周波数帯域の高周波に対して優れた電波吸収特性を示す、
（ii）具体的には、原子％で（以下％は原子％を示す。）ＡｌまたはＳｉのうちの１種または２種を合計で１５〜３５％、Ｎｉ：０．１〜２０％、Ｃｒ：０．１〜１０％を含有し、残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
平均厚さｄ_(A)：０．５〜３μｍ、粒度分布計によって求められた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をＤ_50(A)とするとＤ_50(A)：５〜３０μｍであり、アスペクト比（Ｄ_50(A)／ｄ_(A)）：２〜６０に調整された偏平形状金属磁性粉末（以下、Ａ粉末という）と、
ＡｌまたはＳｉのうちの１種または２種を合計で０．１〜１４％、Ｃｒ：１１〜２０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、平均厚さｄ_(B)：０．５〜３μｍ、粒度分布計によって求められた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をＤ_50(B)とするとＤ_50(B)：１０〜８０μｍ、アスペクト比（Ｄ_50(B)／ｄ_(B)）：２〜６０に調整された偏平形状金属磁性粉末（以下、Ｂ粉末という）とを、
Ｂ粉末：５〜９５質量％を含有し、残部：Ａ粉末からなる配合組成を有しかつＡ粉末のＤ_50(A)とＢ粉末のＤ_50(B)の比（Ｄ_50(B)／Ｄ_50(A)）が１．５〜５となるように配合し混合してなる混合粉末は、数ＭＨｚから数ＧＨｚに亘る広い周波数帯域の電波を効率よく吸収することができ、この混合粉末を樹脂またはゴム中に分散した電波吸収体は数ＭＨｚから数ＧＨｚに亘る広い周波数帯域の高周波に対して優れた電波吸収特性を有する、という研究結果が得られたのである。
【０００５】
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）前記Ａ粉末とＢ粉末とを、Ｂ粉末：５〜９５質量％を含有し、残部：Ａ粉末からなる配合組成を有しかつＡ粉末のＤ_50(A)とＢ粉末のＤ_50(B)の比（Ｄ_50(B)／Ｄ_50(A)）が１．５〜５となるように配合し混合してなる混合粉末からなる広い周波数帯域の高周波に対して優れた電波吸収特性を示す電波吸収体用混合粉末、に特徴を有するものである。
【０００６】
前記電波吸収体用混合粉末を樹脂またはゴムの素地中に分散させて電波吸収体を作製する。前記樹脂またはゴムは可撓性のあるものが好ましく、可撓性のある熱可塑性樹脂は、塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、熱可塑性エラストマーの何れかであることが好ましく、前記ゴムは、シリコーンゴム、ＥＭ−ＰＭ−ＢＤ共重合ゴムの何れかであることが好ましい。したがって、この発明は、
（２）前記（１）記載の広い周波数帯域の高周波に対して優れた電波吸収特性を示す電波吸収体用混合粉末が樹脂またはゴム中に分散している広い周波数帯域の高周波に対して優れた電波吸収特性を示す電波吸収体、に特徴を有するものである。
【０００７】
この発明の広い周波数帯域の高周波に対して優れた電波吸収特性を示す電波吸収体用混合粉末に含まれるＡ粉末およびＢ粉末のそれぞれの成分組成、平均厚さｄ_(A)およびｄ_(B)、Ｄ_50(A)およびＤ_50(B)、並びにアスペクト比（Ｄ₅₀／ｄ）などを上記の如く限定した理由について説明する。
【０００８】
（Ｉ）Ａ粉末の限定理由
（ａ）ＡｌまたはＳｉ
これら成分は透磁率を増大させ、電気抵抗率の増大により渦電流を低減させる作用を有するが、ＡｌまたはＳｉのうちの１種または２種を合計で１５％未満含まれていても十分な効果が得られず、一方、３０原子％を越えて含有すると、粉末が脆化し、粉砕・偏平化処理時に高いアスペクト比が得られず、何れの場合でも良好な電波吸収特性が達成できない。したがって、Ａ粉末に含まれるＡｌまたはＳｉのうちの１種または２種を合計で１５〜３５原子％に定めた。これら成分の含有量の一層好ましい範囲は２０〜２５原子％である。
（ｂ）Ｎｉ
Ｎｉには、Ｆｅと同様に強磁性があるためにＦｅと置換しても大きく飽和磁化を低下させず、さらに偏平化時に透磁率を低下させない作用があるが、その含有量が０．１％未満では所望の高い透磁率を確保することができず、一方、その含有量が２０％を越えて含有するとかえって透磁率が低下するので好ましくない。したがって、Ａ粉末に含まれるＮｉ含有量は０．１〜２０％の範囲内になるように定めた。Ｎｉ含有量の一層好ましい範囲は０．４〜１５％である。
（ｃ）Ｃｒ
Ｃｒは、Ｎｉと共存させることにより耐食性を一層向上させ、もって錆や変色の発生を防止する作用があるが、Ａ粉末における含有量が０．１％未満では所望の優れた耐食性を確保することができず、一方、その含有量が１０％を越えて含有すると、透磁率の低下が避けられなくなるので好ましくない。したがって、Ａ粉末に含まれるＣｒ含有量は０．１〜１０％に定めた。Ｃｒの含有量の一層好ましい範囲は１〜５％である。
（ｄ）平均厚さｄ_(A)
Ａ粉末の平均厚さｄ_(A)が０．５μｍ未満では、強加工による残留歪みが著しく増大し、透磁率が低下するので好ましくなく、一方、平均厚さｄが３μｍを越えると、渦電流による損失が大きくなり、何れの場合も優れた電波吸収特性が得られない。したがって、Ａ粉末における平均厚さｄ_(A)を０．５〜３μｍに定めた。平均厚さｄ_(A)の一層好ましい範囲は１〜２μｍである。
（ｅ）Ｄ_50(A)
Ａ粉末のＤ_50(A)が５μｍ未満では、強加工による残留歪みが著しく増大し、透磁率が低下するので好ましくなく、一方、Ｄ₅₀が３０μｍを越えると、電波吸収体用混合粉末を製造する際に、有機バインダー中で均一分散できなくなり、電波吸収体用混合粉末全体の電気抵抗が小さくなるために渦電流損失が大きくなるので好ましくない。したがって、Ａ粉末におけるＤ_50(A)を５〜３０μｍと定めた。Ｄ_50(A)の一層好ましい範囲は１０〜２０μｍである。
（ｆ）アスペクト比（Ｄ_50(A)／ｄ_(A)）
前記（ｄ）記載の平均厚さｄ_(A)の範囲および前記（ｅ）記載の範囲の組合せによりＡ粉末のアスペクト比は２〜６０となる。アスペクト比の一層好ましい範囲は１０〜４０である。
【０００９】
（II）Ｂ粉末の限定理由
（イ）ＡｌまたはＳｉ
Ｂ粉末に含まれるこれら成分は透磁率を増大させる作用を有するが、ＡｌまたはＳｉのうちの１種または２種を合計で０．１％未満含まれていても十分な効果が得られず、一方、１４原子％を越えて含有すると、粉末が脆化し、特にＢ粉末においては粉砕・偏平化処理時に所定のＤ_50(B)およびアスペクト比を同時に得られず、良好な電波吸収特性が達成できない。したがって、Ｂ粉末に含まれるＡｌまたはＳｉのうちの１種または２種を合計で０．１〜１４原子％に定めた。これら成分の含有量の一層好ましい範囲は０．５〜８原子％である。
（ロ）Ｃｒ
Ｂ粉末に含まれるＣｒは、耐食性を向上させ、電気抵抗率の増大により渦電流を低減する作用があるが、その含有量が１１％未満では所望の効果を確保することができず、一方、その含有量が２０％を越えて含有すると、透磁率が大きく低下するので好ましくない。したがって、Ｂ粉末に含まれるＣｒ含有量は１１〜２０％に定めた。Ｃｒの含有量の一層好ましい範囲は１１．５〜１５％である。
（ハ）平均厚さｄ_(B)
Ｂ粉末の平均厚さｄ_(B)が０．５μｍ未満では、強加工による残留歪みが著しく増大し、透磁率が低下するので好ましくなく、一方、平均厚さｄ_(B)が３μｍを越えると、渦電流による損失が大きくなり、何れの場合も優れた電波吸収特性が得られない。したがって、Ｂ粉末における平均厚さｄ_(B)を０．５〜３μｍに定めた。平均厚さｄ_(B)の一層好ましい範囲は０．８〜２μｍである。
（ニ）Ｄ_50(B)
Ｂ粉末におけるＤ_50(B)が１０μｍ未満では、強加工による残留歪みが著しく増大し、透磁率が低下するので好ましくなく、一方、Ｄ₅₀が８０μｍを越えると、電波吸収体用混合粉末を製造する際に、有機バインダー中で均一分散できなくなり、電波吸収体用混合粉末全体の電気抵抗が小さくなるために渦電流損失が大きくなるので好ましくない。したがって、Ｄ_50(B)：５〜８０μｍと定めた。Ｄ_50(B)の一層好ましい範囲は２０〜６０μｍである。
（ホ）アスペクト比（Ｄ_50(B)／ｄ_(B)）
前記（ハ）記載の平均厚さｄ_(B)の範囲および前記（ニ）記載の範囲のＤ_50(B)の組合せによりＢ粉末のアスペクト比は２〜６０となる。アスペクト比の一層好ましい範囲は１０〜４０である。
【００１０】
(III)混合粉末
この発明の電波吸収体用混合粉末に含まれるＡ粉末とＢ粉末の配合割合は、Ｂ粉末が５質量％未満または９５質量％を越えて含まれても電波吸収を示す周波数範囲が狭くなるので好ましくない。したがって、この発明の電波吸収体用混合粉末の配合組成は、Ｂ粉末：５〜９５質量％(一層好ましくは、２０〜８０質量％)、残部：Ａ粉末となるように定めた。
また、この発明の電波吸収体用混合粉末に含まれるＡ粉末のＤ_50(A)とＢ粉末のＤ_50(B)の比（Ｄ_50(B)／Ｄ_50(A)）が１．５未満であっても、さらに５を越えても電波吸収を示す周波数範囲が狭くなるので好ましくない。したがって、この発明の電波吸収体用混合粉末にＡ粉末のＤ_50(A)とＢ粉末のＤ_50(B)の比（Ｄ_50(B)／Ｄ_50(A)）は１．５〜５(一層好ましくは２〜４)に定めた。
【００１１】
【発明の実施の形態】
合金原料を高周波溶解して表１に示される成分組成の溶湯を作製し、これら溶湯を水アトマイズしてアトマイズ粉末を作製し、そのアトマイズ粉末を分級処理して粒径：４０μｍ以下のアトマイズ原料粉末を作製し、このアトマイズ原料粉末をさらにアトライターにて粉砕・偏平化し、次いでこれの一部を熱処理炉に入れ、Ａｒガス雰囲気中、温度：４００℃で２時間保持の熱処理を行なった。これら熱処理した粉末および熱処理をしなかった粉末を風力分級機により分級し、表１に示されるｄ_(A)、Ｄ_50(A)およびアスペクト比（Ｄ_50(A)／ｄ_(A)）を有するＡ粉末（Ａ１〜Ａ１０）を作製した。Ａ粉末（Ａ１〜Ａ１０）のうちＡ１〜Ａ６はいずれも熱処理した粉末であり、Ａ７〜Ａ１０いずれも熱処理しない粉末である。
【００１２】
さらに、合金原料を高周波溶解して表２に示される成分組成の溶湯を作製し、これら溶湯を水アトマイズしてアトマイズ粉末を作製し、そのアトマイズ粉末を分級処理して粒径：８０μｍ以下のアトマイズ原料粉末を作製し、このアトマイズ原料粉末をさらにアトライターにて粉砕・偏平化し、次いでを熱処理炉に入れ、Ａｒガス雰囲気中、温度：４００℃で２時間保持の熱処理を行なった。これら熱処理した粉末を風力分級機により分級し、表２に示されるｄ_(B)、Ｄ_50(B)およびアスペクト比（Ｄ_50(B)／ｄ_(B)）を有するＢ粉末（Ｂ１〜Ｂ５）を作製した。
【００１３】
【表１】

【００１４】
【表２】

【００１５】
このようにして得られた表１に示されるＡ粉末（Ａ１〜Ａ１０）と表２に示されるＢ粉末（Ｂ１〜Ｂ５）を表３〜４に示される割合で配合し混合して混合粉末を作製した。
【００１６】
これら混合粉末を表３〜４に示される充填率となるように塩素化ポリエチレン樹脂と混合し混練したのち、カレンダーロール成形し、混合粉末がシート面に平行に配列した厚み：２ｍｍを有する本発明電波吸収体用シート１〜１５および比較電波吸収シート１〜４を作製した。さらにＡ粉末およびＢ粉末を単独で表４に示される充填率となるように塩素化ポリエチレン樹脂と混合し混練したのち、カレンダーロール成形し、混合粉末がシート面に平行に配列した厚み：２ｍｍを有する従来電波吸収体用シート１〜２を作製した。
【００１７】
これら本発明電波吸収シート１〜１５、比較粉末電波吸収シート１〜４および従来電波吸収シート１〜２から切り出して試料を作製し、この試料を同軸ホルダーにセットし、ネットワークアナライザーを用いて電波吸収率の周波数依存性を調べた。
【００１８】
周波数に対する電波吸収率の関係は、図１に示されるようなカーブが描かれるので、このカーブから電波吸収率の最大値である最大電波吸収率、その最大電波吸収率を示す周波数、電波吸収率：２０ｄＢ以上の吸収を示す周波数範囲の上限周波数および下限周波数を測定し、これらの測定結果から、電波吸収帯域幅を下記の式、
電波吸収帯域幅＝(上限周波数−下限周波数)／最大吸収周波数×１００％
から求め、その結果を表３〜４に示した。
【００１９】
【表３】

【００２０】
【表４】

【００２１】
表３〜４に示す結果から、本発明電波吸収シート１〜１５は比較電波吸収シート１〜４および従来電波吸収シート〜２に比べて、いずれも最大電波吸収率が同等かそれ以上でかつ２０ｄＢ以上の電波吸収率を示す電波吸収帯域幅がより広くなっていることが分かる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明は、優れた広い周波数帯域の高周波に対して優れた電波吸収特性を示す電波吸収体用混合粉末を提供することができ、コンピュータ、通信機、家電製品など電気および電子産業において優れた効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】周波数に対する電波吸収率の関係を説明するためのグラフである。

Claims

原子％で、ＡｌまたはＳｉのうちの１種または２種を合計で１５〜３５％、Ｎｉ：０．１〜２０％、Ｃｒ：０．１〜１０％を含有し、残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
平均厚さｄ_(A)：０．５〜３μｍ、粒度分布計によって求められた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をＤ_50(A)とするとＤ_50(A)：５〜３０μｍであり、アスペクト比（Ｄ_50(A)／ｄ_(A)）：２〜６０に調整された偏平形状金属磁性粉末（以下、Ａ粉末という）と、
ＡｌまたはＳｉのうちの１種または２種を合計で０．１〜１４％、Ｃｒ：１１〜２０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、平均厚さｄ_(B)：０．５〜３μｍ、粒度分布計によって求められた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をＤ_50(B)とするとＤ_50(B)：１０〜８０μｍ、アスペクト比（Ｄ_50(B)／ｄ_(B)）：２〜６０に調整された偏平形状金属磁性粉末（以下、Ｂ粉末という）とを、
Ｂ粉末：５〜９５質量％を含有し、残部：Ａ粉末からなる配合組成を有しかつＡ粉末のＤ_50(A)とＢ粉末のＤ_50(B)の比（Ｄ_50(B)／Ｄ_50(A)）が１．５〜５となるように配合し混合してなる混合粉末からなることを特徴とする広い周波数帯域の高周波に対して優れた電波吸収特性を示す電波吸収体用混合粉末。
請求項１記載の広い周波数帯域の高周波に対して優れた電波吸収特性を示す電波吸収体用混合粉末が樹脂またはゴム中に分散していることを特徴とする広い周波数帯域の高周波に対して優れた電波吸収特性を示す電波吸収体。