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 - Google Patents
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Description
【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D50(A)とするとD50(A):5〜30μmであり、アスペクト比(D50(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D50(B)とするとD50(B):10〜80μm、アスペクト比(D50(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D50(A)とB粉末のD50(B)の比(D50(B)/D50(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D50(A)とB粉末のD50(B)の比(D50(B)/D50(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)、D50(A)およびD50(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) D50(A)
A粉末のD50(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D50(A)を5〜30μmと定めた。D50(A)の一層好ましい範囲は10〜20μmである。
(f) アスペクト比(D50(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D50(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) D50(B)
B粉末におけるD50(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、D50(B):5〜80μmと定めた。D50(B)の一層好ましい範囲は20〜60μmである。
(ホ) アスペクト比(D50(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D50(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D50(A)とB粉末のD50(B)の比(D50(B)/D50(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D50(A)とB粉末のD50(B)の比(D50(B)/D50(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)、D50(A)およびアスペクト比(D50(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)、D50(B)およびアスペクト比(D50(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 (2)
- 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D50(A)とするとD50(A):5〜30μmであり、アスペクト比(D50(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D50(B)とするとD50(B):10〜80μm、アスペクト比(D50(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D50(A)とB粉末のD50(B)の比(D50(B)/D50(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。
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