JP4060101B2 - 絶縁皮膜、磁心用粉末および圧粉磁心並びにそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性に優れる絶縁皮膜、その絶縁皮膜で被覆された磁心用粉末、その磁心用粉末からなる圧粉磁心およびそれらの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
変圧器（トランス）、電動機（モータ）、発電機、スピーカ、誘導加熱器、各種アクチュエータ等、我々の周囲には電磁気を利用した製品が多々ある。これらの製品は交番磁界を利用したものが多く、局所的に大きな交番磁界を効率的に得るために、通常、磁心（軟磁石）をその交番磁界中に設けている。
このような磁心は、その性質上、先ず、交番磁界中で大きな磁束密度が得られることが求められる。次に、交番磁界中で使用したときに、その周波数に応じて生じる高周波損失が少ないことが求められる。この高周波損失（鉄損）には、渦電流損失、ヒステリシス損失および残留損失があるが、主に問題となるのは、渦電流損失とヒステリシス損失である。さらに、磁心が交番磁界に追従して素早く高磁束密度となるには、その保磁力が小さいことも重要である。なお、この保磁力を低減することで、（初期）透磁率の向上とヒステリシス損失の低減とを併せて図れる。
【０００３】
ところが、これらの要求を同時に満たすことは難しく、単なる鉄心は勿論、薄いケイ素鋼板を積層した従来の磁心等では、十分な性能が得られていなかった。そこで、最近では、絶縁皮膜で被覆した磁性粉末（磁心用粉末）を加圧成形した圧粉磁心を用いることで、この課題の解決を図る傾向にある。すなわち、磁性粉末の各粒子を絶縁皮膜で被覆することで比抵抗を増大させて圧粉磁心の高周波損失を低減させるとともに、その粉末を高圧成形して高密度の圧粉磁心を得ることで磁束密度の増加を図ろうとするものである。このような圧粉磁心は、例えば、特表２０００−５０４７８５号公報等に開示されている。この公報では、先ず、磁性粉末である純鉄粉にリン酸溶液を接触させ、その純鉄粉の表面にリン酸塩（鉄）皮膜からなる絶縁皮膜を生成し、得られた粉末を加圧成形して圧粉磁心としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これまでの圧粉磁心は、未だその性能が十分とはいえない。その理由は、先ず、従来の圧粉磁心が、金型寿命等を考慮した低い圧力で磁性粉末を成形していたため、低密度で十分に高い磁束密度が得られなかったことにある。
もっとも、本出願人は、この点に関しては、既に解決済みである。すなわち、超高圧成形を可能とする技術を開発し、絶縁被覆された磁性粉末から真密度に近い高密度化された圧粉磁心を得ることに成功して、既に複数の出願を行っている。
【０００５】
次に、従来の圧粉磁心の性能が不十分であったもう一つの理由は、単に絶縁皮膜を磁性粉末の表面に設けるのみでは、高周波損失が十分に低減されなかったことにある。すなわち、これまでは、主に、比抵抗を増加させて、高周波損失の中でも特に渦電流損失を低減させていた。そのため、ヒステリシス損失の低減自体はあまり図られてこなかった。勿論、渦電流損失に比較してヒステリシス損失を無視し得るような周波数域（超高周波数域）でのみ使用される圧粉磁心なら、問題は無いかもしれない。しかし、多くの製品は、例えば、数百ｋＨｚ以下程度の周波数域で使用されることが多く、このような周波数領域では、圧粉磁心のヒステリシス損失も無視することはできない。
【０００６】
前述したが、圧粉磁心のヒステリシス損失の低減を図るには、圧粉磁心の保磁力の低減が有効である。この保磁力は、磁性粉末粒子内に残留する歪の影響を受け、その歪が多いと保磁力も大きくなる。圧粉磁心の製法上、加圧成形後にその粉末粒子内に多かれ少なかれ残留歪が生じることは避け難い。従って、ヒステリシス損失の低減のためには、磁性粉末粒子内に一旦生じたその残留歪を除去することが必要となる。そして、この歪の除去には、圧粉磁心に残留応力除去焼き鈍し等の熱処理を有効である。
この熱処理は、磁性粉末の種類にも依るが、一般的なＦｅを主成分とする磁性粉末の場合、その内部の歪を十分に除去するためには、４５０℃以上、さらには５００℃程度までそれを加熱することが望ましい。
【０００７】
ところが、圧粉磁心をそこまで高温加熱すると、磁性粉末の絶縁皮膜として従来用いられてきた樹脂皮膜は分解して消失し、前述のリン酸塩被膜（化成被膜）等でも、結晶化して焼結・凝集を生じたり、絶縁皮膜が磁性粉末と反応したりして、絶縁皮膜が破壊されることが明らかとなった。これでは、比抵抗が急激に低下して渦電流損失の増大を招き、逆に圧粉磁心の高周波損失を増加させる結果となって、その熱処理を行うことが無意味となる。ここで、耐熱性が比較的高いＳｉＯ2 、Ａｌ2Ｏ3 、ＺｎＯ2 、ＴｉＯ2等の酸化物系の絶縁皮膜を用いることも考えられる。しかし、数十ｎｍの薄い酸化皮膜を磁性粉末上にピンホール無く均一にコーティングすることは技術的に困難である。また、コストも非常に高くなるため、工業的に有効ではない。一方、その酸化皮膜が１００ｎｍ以上に厚くなると、得られた圧粉磁心の磁束密度が低くなるため、やはり好ましくない。
【０００８】
そこで、例えば、特開平６−１３２１０９号公報や特許第２７１０１５２号公報には、クロム（Ｃｒ）やマグネシウム（Ｍｇ）を必須構成元素とした、耐熱性を高めたガラス状絶縁層に関する開示がある。
しかし、特許第２７１０１５２号公報にもあるように、Ｃｒは環境上、その使用が好ましくない。また、本発明者が調査研究したところ、Ｍｇを必須元素とするガラス状絶縁層は、確かに従来のものよりも耐熱性が向上していると思われるが、未だ、その耐熱性は十分ではなかった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、耐熱性を向上させ得る絶縁皮膜およびその製造方法を提供することを目的とする。
また、その絶縁皮膜で被覆された磁性粉末からなる磁心用粉末およびその製造方法を提供することを目的とする。
さらに、その磁心用粉末を用いて得られる圧粉磁心とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
なお、これまでは、絶縁皮膜の耐熱性を向上させる目的として、磁性粉末内の残留歪とり（応力除去）を行う場合を例示したが、それに限られるものではない。例えば、焼鈍等の熱処理を行わない場合でも、絶縁皮膜の耐熱性を向上させることで、磁心等の高温域における安定使用も可能となるからである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、イオン半径の比較的大きな元素を必須構成元素とする絶縁皮膜を用いることにより、その耐熱性を向上させ得ることを新たに見い出し、本発明を完成するに至った。
（絶縁皮膜）
すなわち、本発明の圧粉磁心用の絶縁皮膜は、加圧成形して圧粉磁心とされる磁性粉末の表面を被覆する絶縁皮膜であって、
ＢとＰとＯとＦｅとからなる第１元素群と、シャノン（Ｓｈａｎｎｏｎ，Ｒ，Ｄ）により定義された６配位のイオン半径が０．０７３ｎｍ以上である２価以上の陽イオンを生じ得る第２元素と、残部である不可避不純物とからなり、前記第１元素群は、網目形成体を構成する元素であり、前記第２元素は、網目修飾体を構成する元素であり、該網目形成体と該網目修飾体とによって形成されたガラス状絶縁皮膜であることを特徴とする。なお、磁性粉末がＦｅを主成分とするときは、前記第１元素群には、ＢとＰとＯの他に、反応時に磁性粉末から混入するＦｅが含まれる。
【００１２】
Ｂ、ＰおよびＯ（さらにはＦｅ）からなる第１元素群と上記の第２元素とからなる本発明の絶縁皮膜は、優れた耐熱性を発現することが確認された。本発明の絶縁皮膜が優れた耐熱性を発現する理由は、現状、必ずしも明らかではないが、次のように考えることができる。
【００１３】
先ず、本発明者が本発明の絶縁皮膜を完成させる至った経緯を説明する。
本発明者は、最初に前述の公報（特表２０００−５０４７８５号）にあるリン酸塩被膜について調査した。このリン酸塩被膜は、Ｐ−Ｆｅ−Ｏ系の非晶質膜からなり、薄く均一な被膜を形成でき、しかも、工業的に低コストで形成できるため、その点では優れた絶縁皮膜である。しかし、このリン酸塩被膜を被覆した磁性粉末からなる圧粉磁心を、残留歪除去のために焼鈍（アニール）した場合、その処理温度が４００℃を越えると、急激に圧粉磁心の比抵抗が減少することが確認された。これは、本来、非晶質であったリン酸塩被膜が破壊されて結晶化し、焼結や凝集を起こして、粉末粒子間にできる空隙（３重点）に集積したためと思われる。
【００１４】
次に、リン酸に替えてホウリン酸（ホウ酸とリン酸）を用いて、ホウリン酸塩被膜からなる絶縁皮膜を生成し、リン酸塩被膜と同様にその耐熱性を調査した。Ｂ−Ｐ−Ｆｅ−Ｏ系の非晶質膜からなるホウリン酸塩被膜の場合も、リン酸塩被膜の場合と同様に、均一な薄膜を形成し易い点で優れるものの、やはり、４００℃程度の低温加熱で容易に結晶化し、焼結・凝集を生じて破壊されて、圧粉磁心の比抵抗が急減することが解った。
そこで、本発明者は、これらの絶縁皮膜が非晶質のガラス状皮膜であることから、ザッカライゼン則を用いて、耐熱性を向上させ得る絶縁皮膜を検討した。ザッカライゼン則は、ガラスを構成する網目形成体（網目形成イオン）と網目修飾体（網目修飾イオン）とに関する法則である。この法則に従って、その網目形成体と網目修飾体とを適切に抽出、選択すれば、耐熱性に優れる絶縁皮膜を得ることができるのではないかと考えた。
【００１５】
こうして、試行錯誤の末に抽出した元素が、本発明でいう、網目形成体を構成すると考えられるＢ、ＰおよびＯ（さらにはＦｅ）からなる第１元素群と、網目修飾体を構成すると考えられる第２元素である。この第１元素群からなる網目形成体中に、イオン半径の大きな第２元素である網目修飾体が入って構成される非晶質のガラス状絶縁皮膜は、結晶化し難く、粘度が高まって焼結・凝集を生じ難くなると考えられる。そして、その絶縁皮膜の耐熱性を実際に確認したところ、例えば、４００℃以上、さらには５００℃程度の高温まで加熱しても、十分な絶縁性が維持された。
【００１６】
ここで、第２元素の陽イオンを２価以上としたのは、１価の陽イオン（例えば、Ｎａ+、Ｋ+）は、水と反応し易く、長期安定性を考慮すると、存在しない方が好ましいからである。また、第２元素のイオン半径として、シャノンのイオン半径を用いたのは、それが現在最も広く用いられているからである。その中でも特に、６配位のイオン半径としたのは、配位数でイオン半径が異なるため、比較対象を明確にするためである。そして、本発明者が、種々の元素について検討したところ、そのイオン半径が０．０７３ｎｍ以上である第２元素の場合に、絶縁皮膜が優れた耐熱性を発現することを見いだした。逆に、イオン半径が０．７３未満では、耐熱性が従来レベルであり、耐熱性の向上を図れない。なお、より好ましくは、イオン半径が０．０７５ｎｍ以上、さらには０．０８０ｎｍ以上とするとより好ましい。
【００１７】
このような第２元素として、具体的には、例えば、アルカリ土類金属元素や希土類元素等を挙げることができる。アルカリ土類金属元素には、ベリリウム（Ｂｅ）、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）があるが、ＢｅおよびＭｇは、６配位のイオン半径が０．０７３ｎｍ未満であり、除かれる。取扱性、安全性、好環境性等を考慮すると、アルカリ土類金属元素から第２元素としては、ＣａまたはＳｒが好ましい。また、希土類元素には、スカンジウム（Ｓｃ）、Ｙ、ランタノイド元素、アクチノイド元素があるが、同様に、取扱性、安全性、好環境性等を考慮して、ＳｃまたはＹ（特に、Ｙ）が好ましい。その他、第２元素となり得る元素として、ランタノイド（Ｌａ〜Ｌｕ）、ビスマス（Ｂｉ）を挙げることができる。これらの各元素のイオン半径を価数と共に表１に参考として示した。
なお、これらの第２元素は、１種の元素のみならず、複数種の元素であっても良いことはいうまでもない。
【００１８】
ところで、本発明の絶縁皮膜が耐熱性に優れることは上述した通りであるが、その耐熱性を定量的に評価することは必ずしも容易ではない。例えば、Ｆｅを主成分とする磁性粉末の表面に被覆した本発明の絶縁皮膜の場合、４５０℃以上の耐熱性を有するが、そのことは必ずしも、全ての絶縁皮膜が全く破壊されないことを意味しない。ここで重要なことは、従来の絶縁皮膜なら、ほとんどの絶縁皮膜が破壊されて比抵抗が急減していたような高温域でさえ、本発明の絶縁皮膜によると、その絶縁皮膜の破壊が抑制されて、比抵抗が急減しないことである。従って、例えば、圧粉磁心の焼鈍時により、その比抵抗が多少低下し渦電流損失が増加したとしても、その一方で、残留歪が減少しヒステリシス損失が減少して、全体として高周波損失が低減されれば、本発明の絶縁皮膜には十分なメリットが存在することになる。これらを踏まえて、本発明でいう「耐熱温度」とは、絶縁皮膜の比抵抗が急減しない温度とする。
【００１９】
また、本発明の絶縁皮膜は、耐熱温度が高いため、従来の焼鈍熱処理（例えば、焼鈍温度が４００℃以下）なら、十分な耐熱余裕を有する。このため、大きな比抵抗の安定的な確保と残留歪の除去との両立を図ることも可能である。
さらに、焼鈍等の熱処理を行わない場合でも、高温環境下で使用される電磁機器の圧粉磁心等に本発明の絶縁皮膜を利用すれば、その電磁機器も耐熱性に優れたものとなり、高温域まで安定した性能を発揮し得る。
本発明の絶縁皮膜は、上述したように、例えば、圧粉磁心を構成する磁性粉末の表面を被覆する場合に使用されると特に有効であるが、その場合には限られない。例えば、本発明の絶縁皮膜は、板状の磁性材料（薄いケイ素鋼板等）の表面を被覆するために使用しても良い。また、磁性材料の被覆に限らず、絶縁性を要する部材の表面に被覆しても良い。特に、高温域での絶縁性が要求される部材の表面に、本発明の絶縁皮膜を被覆すると好適である。
【００２０】
（絶縁皮膜の製造方法）
このように耐熱性に優れた絶縁皮膜は、例えば、次のような本発明の製造方法によって得られる。
すなわち、本発明の圧粉磁心用の絶縁皮膜の製造方法は、シャノンにより定義された６配位のイオン半径が０．０７３ｎｍ以上である２価以上の陽イオンを生じ得る元素の化合物および／または塩とホウ酸およびリン酸とを混合して溶液とした被覆処理液に、被覆される相手材である、加圧成形して圧粉磁心とされる磁性粉末を接触させる接触工程と、該接触工程後の相手材を乾燥させる乾燥工程とからなり、該磁性粉末の表面に上述した本発明の絶縁皮膜を形成させることを特徴とする。
【００２１】
（磁心用粉末）
その絶縁皮膜を磁性粉末の表面に被覆すれば、圧粉磁心の製造に好適な磁心用粉末が得られる。
従って、本発明は、加圧成形して圧粉磁心とされる磁性粉末と、該磁性粉末の表面に被覆された前記の圧粉磁心用の絶縁皮膜と、からなることを特徴とする磁心用粉末とすることもできる。
【００２２】
（磁心用粉末の製造方法）
この磁心用粉末は、例えば、次のような本発明の製造方法によって得られる。
すなわち、本発明の磁心用粉末の製造方法は、シャノンにより定義された６配位のイオン半径が０．０７３ｎｍ以上である２価以上の陽イオンを生じ得る元素の化合物および／または塩とホウ酸およびリン酸とを混合して溶液とした被覆処理液に、加圧成形して圧粉磁心とされる磁性粉末を接触させる接触工程と、該接触工程後の磁性粉末を加熱し乾燥させる乾燥工程とからなり、該磁性粉末の表面に上述した本発明の絶縁皮膜が形成されることを特徴とする。
【００２３】
（圧粉磁心）
さらに、その磁心用粉末を加圧成形すれば、耐熱性に優れた圧粉磁心が得られる。
【００２４】
（圧粉磁心の製造方法）
そして、この圧粉磁心は、例えば、次のような本発明の製造方法によって得られる。
すなわち、本発明の圧粉磁心の製造方法は、上述した本発明の絶縁皮膜が磁性粉末の表面に被覆されてなる磁心用粉末を成形用金型に充填する充填工程と、該成形用金型内の磁心用粉末を加圧成形する成形工程と、からなることを特徴とする。
【００２５】
なお、本願明細書でいう磁性材料や磁性粉末は、８属遷移元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等）等の強磁性元素を主成分とするものである。中でも、取扱性、入手性、コスト等から、Ｆｅを主成分とするものが好ましい。さらには、高純度（純度９９．７％以上）のＦｅ粉が磁性粉末として好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。なお、以下の実施形態を含め、本明細書で説明する内容は、本発明に係る絶縁皮膜のみならず、磁心用粉末、圧粉磁心およびそれらの製造方法に、適宜、適用できるものであることを断っておく。
（１）絶縁皮膜
本発明の絶縁皮膜は、前述したように、Ｂ、ＰおよびＯ（さらにはＦｅ）の第１元素群と、イオン半径が大きなＣａ等の第２元素とを必須構成元素とするものである。このＢ、ＰおよびＯが網目形成体元素であり、Ｃａ等が網目修飾体元素であって、それらによってガラス状絶縁皮膜が形成されていると考えられる。
勿論、これらの元素は必須構成元素であって、絶縁皮膜がそれ以外の元素を含有していても良い。特に、製造方法にもよるが、絶縁皮膜が被覆される相手材の元素（Ｆｅ等）を含むことは十分考えられる。
【００２７】
▲１▼ここで、その相手材（例えば、磁性粉末）と絶縁皮膜との反応性を考慮しておく必要がある。つまり、絶縁皮膜が相手材と反応し易いものであると、絶縁皮膜が破壊し（破れ）易くなるからである。そこで、被覆される材質をも考慮して、絶縁皮膜の第２元素を適当に選択することが好ましい。例えば、被覆される相手材がＦｅを主成分とする場合、第２元素は、Ｐ2Ｏ5よりも酸化物標準生成エネルギーが負に大きな元素であると好ましい。Ｐ2Ｏ5より酸化物標準生成エネルギが負に大きな元素とは、つまり、Ｐ2Ｏ5より酸化し易い元素である。
【００２８】
ここで、Ｆｅの酸化物標準生成エネルギーはＰ2Ｏ5と同レベルにある。このため、酸化物標準生成エネルギーがそれらよりも負に大きい第２元素を有する絶縁皮膜は、従来のリン酸塩被膜と比較して、Ｆｅを主成分とした相手材（磁性粉末等）と反応しにくく、高温で一層安定である。逆に言えば、この第２元素の酸化物標準生成エネルギーがが負に小さいと、耐熱性が従来のリン酸塩被膜以下となり、好ましくない。
【００２９】
▲２▼絶縁皮膜は、膜厚が厚いほど抵抗が大きくなる。しかし、圧粉磁心用の磁性粉末を被覆するような場合、膜厚があまり厚いと、成形された圧粉磁心の磁束密度が低下する。そこで、圧粉磁心の磁束密度と比抵抗とを確保する観点から、膜厚は、１０〜１００ｎｍ、さらには、１０〜５０ｎｍであると好ましい。
【００３０】
（２）磁心用粉末
磁心用粉末は、磁性粉末の表面に本発明の絶縁皮膜を被覆したものであり、主に、圧粉磁心の製造に用いられる。
磁心用粉末の原料粉末である磁性粉末は、強磁性元素を主成分とするものが考えられるが、コスト、入手性等から、Ｆｅ粉末が一般的である。特に、純度が９９．５％以上、さらには９９．８％以上の純鉄粉が好適である。このような鉄粉として、例えばヘガネス社製のＡＢＣ１００．３０を用いることができる。この鉄粉は、Ｆｅ以外の成分がＣ：０．００１、Ｍｎ：０．０２、Ｏ：０．０８（単位：質量％）以下であり、その他の市販鉄粉に比べて不純物が極めて少ない。しかも、その純鉄粉は圧縮性に優れるため、圧粉磁心の製造に適している。
【００３１】
この他、磁性粉末は、純鉄以外に、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等の強磁性元素を含有しても良い。例えば、磁性粉末全体を１００質量％としたときに、Ｃｏを５〜３０質量％含むと、磁束密度の向上を図れるので好ましい。この他、ＳｉやＡｌを０．３〜４質量％程度含んでも良い。勿論、磁気的特性を低下させる不純物元素は少ない程よい。
【００３２】
また、磁性粉末は、複数の粉末を混合した混合粉末でも良い。例えば、純鉄粉とＦｅ−４９Ｃｏ−２Ｖ（パーメンジュール）粉、純鉄粉とＦｅ−３Ｓｉ粉、センダスト（Ｆｅ−９Ｓｉ−６Ａｌ）粉と純鉄粉等の混合粉末であっても良い。
圧粉磁心の高密度化のためには、磁心用粉末の粒径が２０〜３００μｍ、さらには５０〜２００μｍであると好適である。本発明者が試験したところ、渦電流損失の低減を図る観点からは、その粒径が細かい程好ましく、例えば、５０μｍ以下とすると良い。一方、ヒステリシス損失の低減を図る観点からは、粒径を粗くする方が好ましく、例えば、１００μｍ以上とすると良い。なお、磁心用粉末の分級は、篩い分法等により容易に行える。
【００３３】
（３）圧粉磁心
本発明の圧粉磁心は、上記磁心用粉末を加圧成形したものである。圧粉磁心の構成粒子が本発明の絶縁皮膜で被覆されている限り、磁気的特性等は問わない。もっとも、本発明の絶縁皮膜によって構成粒子が被覆されているため、高温域まで安定した電気的特性（比抵抗）が確保される。さらに、後述する温間高圧成形を用いると、その磁気的特性さえも、非常に優れた圧粉磁心が容易に得られる。
次に、この圧粉磁心の電気的特性、磁気的特性、機械的特性等について説明する。
【００３４】
▲１▼圧粉磁心の電気的特性を指標する代表的なものは、比抵抗である。比抵抗は、形状に依存しない圧粉磁心ごとの固有値であり、同形状の圧粉磁心であれば比抵抗が大きいほど、渦電流損失は小さくなる。
本発明の圧粉磁心の場合、その比抵抗が高温域まで安定しているのみならず、その値自体も大きい。例えば、圧粉磁心の成形後に焼鈍を行わない場合、その比抵抗は、３０μΩｍ以上、さらには、１０００μΩｍ以上ともなる。焼鈍を行う場合でも、焼鈍温度が４００℃程度なら、比抵抗は１０μΩｍ以上、さらには、２０μΩｍ以上ともなる。また、焼鈍温度が４５０〜５００℃程度となっても、５μΩｍ以上、さらには、１０μΩｍ以上の比抵抗が確保される。
【００３５】
▲２▼圧粉磁心の磁気的特性を指標する代表的なものは、本来、透磁率かもしれないが、透磁率は、一般的なＢ−Ｈ曲線からも解るように一定ではない。そこで、その代替として、特定強さの磁界中においたときにできる磁束密度で、圧粉磁心の磁気的特性を特定することにする。
その特定磁界の一例として、低磁場（２ｋＡ／ｍ）と高磁場（１０ｋＡ／ｍ）とを選択し、それらの磁界中に圧粉磁心を置いたときにできる磁束密度Ｂ2k、Ｂ10kで本発明の圧粉磁心を評価した。本発明の圧粉磁心の場合、２ｋＡ／ｍの低磁場中でも十分大きな磁束密度Ｂ2k≧１．１Ｔ、１．２Ｔさらには１．３Ｔを得ることができる。また、１０ｋＡ／ｍの高磁場中でも十分大きな磁束密度Ｂ10k≧１．６Ｔさらには１．７Ｔが得られる。
なお、飽和磁化Ｍｓが小さいと、高磁場中で大きな磁束密度が得られないが、本発明の圧粉磁心では、例えば、１．６ＭＡ／ｍの磁場中における飽和磁化Ｍｓ≧１．９Ｔさらには１．９５Ｔ以上ともなり、高磁界中でも安定した高磁束密度が得られる。
【００３６】
さらに、圧粉磁心の磁気的特性を指標するものとして、保磁力がある。圧粉磁心の場合、保磁力が小さい程、交流磁界に対する追従性が良く、ヒステリシス損失も小さくなる。この保磁力は、前述したように、残留歪を除去することで低減できる。本発明の絶縁皮膜の優れた耐熱性を利用して、高温焼鈍を行うと、例えば、保磁力ｂＨｃが３２０Ａ／ｍ以下、３００Ａ／ｍ以下、さらには２９０Ａ／ｍ以下ともなり得る。
【００３７】
▲３▼圧粉磁心の機械的特性を指標する代表的なものとして、強度がある。圧粉磁心は、鋳造品や焼結品とは異なり、絶縁皮膜で被覆された構成粒子の塑性変形によって、主に機械的に結合されている。このため、本来、その強度は弱い。しかし、後述の温間高圧成形により、本発明の圧粉磁心は、その用途を拡大するに足る十分な強度を得ている。
特に、本発明の絶縁皮膜で被覆された磁性粉末は、それが球状のガスアトマイズ粉からなる場合でも、その絶縁皮膜同士の絡みや吸引力等が作用して、圧粉磁心の各構成粒子は強固に結合される。そのため、強度にも優れた粉末成形体（圧粉磁心）が得られる。例えば、４点曲げ強度σが５０ＭＰａ以上、さらには１００ＭＰａ以上という高強度が得られる。なお、４点曲げ強度σは、ＪＩＳに規定されていないが、圧粉体の試験方法により求めることができる。
【００３８】
（４）絶縁皮膜の製造方法または磁心用粉末の製造方法
絶縁皮膜の製造方法も磁心用粉末の製造方法も、相手材（磁性粉末）と被覆処理液との接触工程と、その後の乾燥工程とから基本的になる。なお、絶縁皮膜の相手材は磁性粉末に限らないが、以下では、相手材が磁性粉末である場合を適宜例示した。
【００３９】
▲１▼被覆処理液は、ホウ酸、リン酸および本発明でいう第２元素とを含む溶液である。これは、水溶液には限らず、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、グリセリン等の有機溶媒を用いた溶液でも良い。いずれにしても、被覆処理液は、それらの溶媒中にリン酸およびホウ酸を混合し、アルカリ土類金属元素や希土類元素の化合物や塩を溶解させてなる。
さらに、後述の接触工程を改善するために、磁性粉末（例えば、Ｆｅ粉）との濡れ性を向上させて均一な被膜を形成させるための界面活性剤、磁性粉末（例えば、Ｆｅ粉）の酸化を防止するための防錆剤等を添加しても良い。
【００４０】
▲２▼接触工程は、例えば、被覆処理液を相手材に噴霧する溶液噴霧法（噴霧工程）、被覆処理液中に浸漬する溶液浸漬法（浸漬工程）等、種々の方法（工程）により行える。溶液噴霧法、溶液浸漬法は大量処理が可能であり、工業的にも有効な方法である。
また、これらの方法に限らず、めっきの如く、電気化学的反応を利用して、相手材の表面に薄く均一な絶縁皮膜を形成しても良い。この場合、絶縁皮膜によって被覆された相手材の表面は、電気的に絶縁されるため、被覆されていない表面部分（露出している部分）が、自然に、優先的に被覆処理液と反応していくことになる。その結果、相手材（磁性粉末）の表面が順次コーティングされ、相手材の全面がピンホールなく均一に被覆されることとなる。
【００４１】
さらに、この接触工程で用いる被覆処理液の濃度を変更することにより、形成される絶縁皮膜の膜厚を調整することも可能である。被覆処理液の濃度を濃くすると、膜厚の厚い絶縁皮膜が得られ、薄くすると、膜厚の薄い絶縁皮膜が得られる。勿論、薄い膜厚を重ねて形成し、全体的に厚い絶縁皮膜としても良い。
また、相手材と被覆処理液との接触時間も、その膜厚に影響するとも考えられる。しかし、現実には、両者の反応時間が短いこともあり、一端、相手材の表面が被覆されると、接触時間を長くしても、膜厚の変化は少ない。
【００４２】
▲３▼乾燥工程は、相手材に付着した余分な被覆処理液やその溶媒を発散させる行程である。この乾燥工程は、加熱乾燥は勿論、自然乾燥でも良い。もっとも、相手材の表面に絶縁皮膜を安定的に、素早く定着させるためには、加熱乾燥（加熱乾燥工程）が好ましい。加熱温度は、２００〜３５０℃程度、加熱時間は、１０〜６０ｍｉｎ程度が好ましい。なお、加熱雰囲気は、真空脱気中や窒素中でも良いが、大気中で十分である。
【００４３】
（５）圧粉磁心の製造方法
圧粉磁心の製造方法は、上述の磁心用粉末を成形用金型に充填する充填工程と、充填された磁心用粉末を加圧成形する成形工程とから基本的になる。圧粉磁心の磁気的特性を向上させる上で重要なのは成形工程である。特に、その成形圧力が、圧粉磁心の高密度化、およびそれに伴う圧粉磁心の高磁束密度化等の観点から非常に重要となる。
もっとも、その成形圧力を大きくすると、成形用金型の内面と磁心用粉末との間でかじりを生じたり、抜圧が過大となったり、金型寿命を極端に低下させたりし易い。このため、従来の成形方法では、その成形圧力を大きくすることが現実には困難であった。
【００４４】
しかし、本発明者は、前述したように、画期的な温間高圧成形法を確立し、それらの課題を解決済である。この温間高圧成形法は、前記充填工程を高級脂肪酸系潤滑剤を内面に塗布した成形用金型へ磁心用粉末を充填する工程とし、前記成形工程をその磁心用粉末と成形用金型の内面との間に金属石鹸皮膜が生成される温間高圧成形工程とするものである。
一例を挙げると、磁性粉末をＦｅを主成分とする粉末とし、高級脂肪酸系潤滑剤をステアリン酸リチウムとした場合、成形用金型の内面に接する圧粉磁心の外表面に潤滑性に優れたステアリン酸鉄からなる金属石鹸皮膜が形成される。このステアリン酸鉄皮膜の存在によって、かじり等が生じず、また、非常に低い抜圧で圧粉磁心が成形用金型から取出される。そして、金型寿命を短くすることもない。
【００４５】
次に、この製造方法をさらに詳細に説明する。
▲１▼充填工程
充填工程に際して、成形用金型の内面に高級脂肪酸系潤滑剤を塗布する必要がある（塗布工程）。
塗布する高級脂肪酸系潤滑剤としては、高級脂肪酸自体の他、高級脂肪酸の金属塩であると好適である。高級脂肪酸の金属塩には、リチウム塩、カルシウム塩又は亜鉛塩等がある。特に、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛が好ましい。この他、ステアリン酸バリウム、パルミチン酸リチウム、オレイン酸リチウム、パルミチン酸カルシウム、オレイン酸カルシウム等を用いることもできる。
【００４６】
この塗布工程は、加熱された成形用金型内に水または水溶液に分散させた高級脂肪酸系潤滑剤を噴霧する工程であると、好適である。
高級脂肪酸系潤滑剤が水等に分散していると、成形用金型の内面へ高級脂肪酸系潤滑剤を均一に噴霧することが容易となる。さらに、加熱された成形用金型内にそれを噴霧すると、水分が素早く蒸発して、成形用金型の内面へ高級脂肪酸系潤滑剤を均一に付着させることができる。そのときの成形用金型の加熱温度は、後述の成形工程の温度を考慮する必要があるが、例えば、１００℃以上に加熱しておけば足る。もっとも、高級脂肪酸系潤滑剤の均一な膜を形成するために、その加熱温度を高級脂肪酸系潤滑剤の融点未満にすることが好ましい。例えば、高級脂肪酸系潤滑剤としてステアリン酸リチウムを用いた場合、その加熱温度を２２０℃未満とすると良い。
【００４７】
なお、高級脂肪酸系潤滑剤を水等に分散させる際、その水溶液全体の質量を１００質量％としたときに、高級脂肪酸系潤滑剤が０．１〜５質量％、さらには、０．５〜２質量％の割合で含まれるようにすると、均一な潤滑膜が成形用金型の内面に形成されて好ましい。
【００４８】
また、高級脂肪酸系潤滑剤を水等へ分散させる際、界面活性剤をその水に添加しておくと、高級脂肪酸系潤滑剤の均一な分散が図れる。そのような界面活性剤として、例えば、アルキルフェノール系の界面活性剤、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）６、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）１０、アニオン性非イオン型界面活性剤、ホウ酸エステル系エマルボンＴ−８０等を用いることができる。これらを２種以上組合わせて使用しても良い。例えば、高級脂肪酸系潤滑剤としてステアリン酸リチウムを用いた場合、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）６、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）１０及びホウ酸エステルエマルボンＴ−８０の３種類の界面活性剤を同時に用いると好ましい。それらの１種のみを添加する場合に較べて複合添加した場合、ステアリン酸リチウムの水等への分散性が一層活性化されるからである。
【００４９】
また、噴霧に適した粘度の高級脂肪酸系潤滑剤の水溶液を得るために、その水溶液全体を１００体積％とした場合、界面活性剤の割合を１．５〜１５体積％とすると好ましい。
この他、少量の消泡剤（例えば、シリコン系の消泡剤等）を添加しても良い。水溶液の泡立ちが激しいと、それを噴霧したときに成形用金型の内面に均一な高級脂肪酸系潤滑剤の被膜が形成され難いからである。消泡剤の添加割合は、その水溶液の全体積を１００体積％としたときに、例えば０．１〜１体積％程度であればよい。
【００５０】
水等に分散した高級脂肪酸系潤滑剤の粒子は、最大粒径が３０μｍ未満であると、好適である。
最大粒径が３０μｍ以上となると、高級脂肪酸系潤滑剤の粒子が水溶液中に沈殿し易く、成形用金型の内面に高級脂肪酸系潤滑剤を均一に塗布することが困難となるからである。
高級脂肪酸系潤滑剤の分散した水溶液の塗布には、例えば、塗装用のスプレーガンや静電ガン等を用いて行うことができる。
なお、本発明者が高級脂肪酸系潤滑剤の塗布量と粉末成形体の抜出圧力との関係を実験により調べた結果、膜厚が０．５〜１．５μｍ程度となるように高級脂肪酸系潤滑剤を成形用金型の内面に付着させると好ましいことが解った。
【００５１】
▲２▼成形工程
詳細は明らかではないが、この工程で、前述の金属石鹸皮膜がメカノケミカル反応によって生成されると考えられる。
すなわち、その反応によって、磁心用粉末（特に、絶縁皮膜）と高級脂肪酸系潤滑剤とが化学的に結合し、金属石鹸の被膜（例えば、高級脂肪酸の鉄塩被膜）が磁心用粉末の成形体表面に形成される。この金属石鹸の被膜は、その粉末成形体の表面に強固に結合し、成形用金型の内表面に付着していた高級脂肪酸系潤滑剤よりも遙かに優れた潤滑性能を発揮する。その結果、成形用金型の内面と粉末成形体の外面との接触面間での摩擦力が著しく低減し、高圧成形が可能になったと考えられる。
【００５２】
なお、磁心用粉末の各粒子は絶縁皮膜で被覆されているが、絶縁皮膜中に金属石鹸の被膜形成を促進する元素（例えば、磁性粉末の主成分であるＦｅや本発明でいう第２元素）を主成分として含有しているので、それらを基に高級脂肪酸塩被膜（金属石鹸被膜）が形成されると考えられる。
成形工程における「温間」とは、各状況に応じた適切な加熱条件の下で成形工程を行うことを意味する。もっとも、磁心用粉末と高級脂肪酸系潤滑剤との反応を促進するために、概して成形温度を１００℃以上とすると好ましい。また、絶縁皮膜の破壊や高級脂肪酸系潤滑剤の変質を防止するために、概して成形温度を２００℃以下とすると好ましい。そして、成形温度を１２０〜１８０℃とするとより好適である。
【００５３】
成形工程における「加圧」の程度も、所望する圧粉磁心の特性、磁心用粉末、絶縁皮膜、高級脂肪酸系潤滑剤の種類、成形用金型の材質や内面性状等に応じて適宜決定されるものであるが、この製造方法を用いると、従来の成形圧力を超越した高圧力下で成形可能である。このため、例えば、成形圧力を７００ＭＰａ以上、７８５ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以上、さらには、２０００ＭＰａとすることもできる。成形圧力が高圧である程、高密度の圧粉磁心が得られる。もっとも、成形用金型の寿命や生産性を考慮して、その成形圧力を２０００ＭＰａ以下、より望ましくは１５００ＭＰａ以下とするのが良い。
【００５４】
なお、本発明者は、この温間高圧成形法を用いた場合、成形圧力が約６００ＭＰａで抜出圧力が最大となり、それ以上ではむしろ抜出圧力が低下することを実験により確認している。そして、成形圧力を９００〜２０００ＭＰａの範囲で変化させたときでさえ、抜出圧力が５ＭＰａ程度と、非常に低い値を維持した。このことからも、本発明の製造方法の一つである温間高圧成形法によって形成される金属石鹸被膜が、如何に潤滑性に優れるかが解る。そして、この温間高圧成形法は、高圧成形による高密度化が要求される圧粉磁心の製造方法として最適であることが解る。このような現象は、高級脂肪酸系潤滑剤として、ステアリン酸リチウムを用いた場合に限らず、ステアリン酸カルシウムやステアリン酸亜鉛を用いた場合でも同様に生じ得る。
【００５５】
▲３▼焼鈍工程
焼鈍工程は、残留する応力や歪を除去するために行う。これにより、圧粉磁心の保磁力が低減され、ヒステリシス損失が低減されると共に交流磁界に対する追従性も良くなり、圧粉磁心の磁気的特性が向上する。
このときの加熱温度は、磁性粉末の材質にも依るが、Ｆｅを主成分とする場合、３００〜６００℃、好ましくは、３５０〜５００℃である。また、加熱時間は、１〜３００分、好ましくは、５〜６０分である。
加熱時間が３００℃未満では残留応力や歪みの除去効果が乏しく、６００℃を越えると絶縁皮膜が破壊され易くなる。また、加熱時間が１分未満では残留応力や歪みの除去効果が乏しく、３００分を越えて加熱してもそれ以上効果が向上しないからである。
【００５６】
本発明の圧粉磁心は、その構成粒子が耐熱性に優れた絶縁皮膜で被覆されているため、従来よりも焼鈍温度を高くして（例えば、４００〜５００℃）、より確実に残留歪の除去を行うことができる。例えば、磁心用粉末の粉末成形体がＦｅを主成分とする場合なら、その成形体を４００℃以上に加熱した後に徐冷する焼鈍工程を行えば良い。
勿論、従来レベルの焼鈍温度（例えば、３００〜４００℃）で焼鈍工程を行う場合なら、本発明の絶縁皮膜は耐熱余裕が大きいため、圧粉磁心の比抵抗の低下割合も少なくてすむ。
【００５７】
（圧粉磁心の用途）
本発明の圧粉磁心は、各種の電磁機器、例えば、モータ、アクチュエータ、トランス、誘導加熱器（ＩＨ）、スピーカ等に利用できる。そして、本発明の圧粉磁心は、比抵抗と透磁率とを大きくすることができるから、エネルギー損失を抑制しつつ、各種機器の高性能化、小型化、省エネルギー化等を図ることが可能となる。例えば、自動車エンジン等の燃料噴射弁にこの圧粉磁心を内蔵すると、その圧粉磁心が磁気的特性に優れるのみならず高周波損失も小さいため、小型、高出力と共に高応答性をも実現できる。
【００５８】
さらに、本発明の圧粉磁心は、磁気的特性のみらず、耐熱性にも優れるため、高温環境下で使用される製品に使用すると、一層好ましい。その一例として、特開２００１−１１８７２５号公報等に記載されているエンジンバルブ駆動に用いられる電磁アクチュエータを挙げることができる。
その他、直流機、誘導機、同期機等のモータに本発明の圧粉磁心を用いると、モータの小型化と高出力化との両立を図れて好適である。
【００５９】
【実施例】
次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
（実施例）
（１）絶縁皮膜および磁心用粉末の製造
原料粉末として、市販のＦｅ粉末（ヘガネス社製ＡＢＣ１００．３０：純度９９．８％Ｆｅ、単位：質量％）を用意した。こでは、原料粉末の分級等を特に行わずに、入手した状態のままで使用したので、その粒径は約２０〜１８０μｍであった。
【００６０】
この粉末への絶縁皮膜のコーティング処理を、次の方法で行なった。
先ず、市販されている試薬であるアルカリ土類酸化物（アルカリ土類金属元素の化合物）または希土類硝酸塩（希土類元素の塩）と、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）およびリン酸（Ｈ3ＰＯ4）とをイオン交換水に投入し、撹拌溶解した。そして、使用するアルカリ土類酸化物または希土類硝酸塩の種類を変更したり、それらとホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）およびリン酸（Ｈ3ＰＯ4）との混合割合を変更したりして、複数種のコーティング原液を用意した。このときの組成を表２に示す。
このコーティング原液を原液のまま、若しくは適宜上記のイオン交換水で希釈して、コーティング液（被覆処理液）として使用した。
【００６１】
次に、１００ｍｌのビーカに入れた磁性粉末１００ｇの上から、上記の各種コーティング液を滴下した（接触工程）。そして５分間放置した後、その磁性粉末をビーカから取り出し、電気炉で、３００℃、３０ｍｉｎ間、大気中で加熱乾燥した（乾燥工程）。こうして、磁性粉末であるＦｅ粉末の表面に絶縁皮膜を定着させて、圧粉磁心の原料粉末となる磁心用粉末を製作した。
【００６２】
（２）圧粉磁心の製造
得られた各種の磁心用粉末に対して、金型潤滑温間高圧成形法を行うことにより、リング状（外径：φ３９ｍｍ×内径φ３０ｍｍ×厚さ５ｍｍ）と板状（５ｍｍ×１０ｍｍ×５５ｍｍ）との２種の試験片をそれぞれの試料ごとに製作した。このリング状試験片は磁気特性評価用であり、板状試験片は電気抵抗評価用である。なお、この圧粉磁心の成形に際して、内部潤滑剤や樹脂バインダー等は、一切、磁心用粉末に混在させなかった。
【００６３】
この温間高圧成形は、具体的には次のようにして行った。
▲１▼上記の各試験片形状に応じたキャビティを有する超硬製の成形用金型を用意した。この成形用金型をバンドヒータで予め１５０℃に加熱しておいた。また、この成形用金型の内周面には、予めＴｉＮコート処理を施し、その表面粗さを０．４Ｚとしておいた。
【００６４】
そして、加熱した成形用金型の内周面に、水溶液に分散させたステアリン酸リチウムをスプレーガンにて、１ｃｍ3／秒程度の割合で均一に塗布した（塗布工程）。ここで用いた水溶液は、水に界面活性剤と消泡剤とを添加したものである。界面活性剤には、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）６、（ＥＯ）１０及びホウ酸エステルエマルボンＴ−８０を用い、それぞれを水溶液全体（１００体積％）に対して１体積％づつ添加した。また、消泡剤には、ＦＳアンチフォーム８０を用い、水溶液全体（１００体積％）に対して０．２体積％添加した。
【００６５】
また、ステアリン酸リチウムには、融点が約２２５℃で、平均粒径が２０μｍのものを用いた。その分散量は、上記水溶液１００ｃｍ3に対して２５ｇとした。そして、これをさらにボールミル式粉砕装置で微細化処理（テフロンコート鋼球：１００時間）し、得られた原液を２０倍に希釈して最終濃度１％の水溶液として、上記塗布工程に供した。
【００６６】
▲２▼ステアリン酸リチウムが内面に塗布されたその成形用金型へ、それと同温の１５０℃に加熱しておいた上記の各種磁心用粉末を充填した（充填工程）。
【００６７】
▲３▼成形用金型を１５０℃に保持したまま、１１７６ＭＰａの成形圧力で、充填された各種磁心用粉末を温間加圧成形した（成形工程）。
なお、この温間高圧成形に際して、いずれの磁心用粉末も成形用金型とかじり等を生じることがなく、５ＭＰａ程度の低い抜圧で粉末成形体をその金型から取出すことができた。
【００６８】
▲４▼得られた粉末成形体に、大気中で、焼鈍温度：４００℃または５００℃、焼鈍時間：３０分の焼鈍を適宜施した。
【００６９】
（比較例）
比較例も、実施例と同様に、先ず、磁性粉末に絶縁皮膜を被覆して磁心用粉末を製造し、その磁心用粉末を用いて圧粉磁心を製造した。実施例と異なるところは、磁性粉末の表面被覆に使用したコーティング液の組成である。このコーティング液の組成も併せて、表２に示した。
【００７０】
（絶縁皮膜の評価）
先ず、上記の板状試験片を用いて、それらの絶縁皮膜の耐熱性を評価した。評価方法としては、成形後のままの試験片（焼鈍前の試験片）と、４００℃で焼鈍した試験片と、５００℃で焼鈍した試験片との３種をそれぞれ用意して、各々について、（体積）比抵抗を適宜測定した。なお、比抵抗の測定は、マイクロオームメータ（メーカ：ヒューレットパカード（ＨＰ）社、型番：３４４２０Ａ）を用いて４端子法により測定した（以下、同様）。その測定結果を表３に示す。
【００７１】
いずれの試験片も、焼鈍前後で大きく比抵抗が低下するものの、実施例の場合は、４００℃、５００℃ともに比抵抗の低下（減少率）が比較例と比較して遙かに小さい。また、比較例の場合は、４００℃の焼鈍ですら、既に比抵抗が大きく低下しているのに対し、実施例の場合は、４００℃の焼鈍のみらず、５００℃の焼鈍においてまでも、十分に高い比抵抗が維持されていることが解る。こうして、本発明に係る絶縁皮膜の優れた耐熱性が確認された。
【００７２】
（圧粉磁心の評価）
次に、前述したリング状試験片と板状試験片とを各種用意して、それらの磁気的特性と電気的特性とを評価した。この場合も、焼鈍の有無、焼鈍温度を変更して、種々の測定を行った。ここでは、前述の比抵抗の他、各種磁気特性、密度についても測定した。この測定結果を表４および表５に示す。
【００７３】
なお、磁気的特性の内、静磁場特性は直流自記磁束計（メーカ：東英工業、型番：ＭＯＤＥＬ−ＴＲＦ）により測定した。交流磁場特性は交流Ｂ−Ｈカーブトレーサ（メーカ：岩崎通信機（株）、型番：ＳＹ−８２３２）により測定した。表中の交流磁場特性は、圧粉磁心を８００Ｈｚ、１．０Ｔの磁場中に置いたときの高周波損失を測定したものである。また、静磁場中の磁束密度は、その磁界の強さを順次１、２、５、８、１０ｋＡ／ｍと順次変更したときにできる磁束密度を示したものであり、各表中にそれぞれＢ1k、Ｂ2k、Ｂ5k、Ｂ8k、Ｂ10kとして示した。密度は、アルキメデス法により測定した。なお、表中、μｍは、最大透磁率である。
【００７４】
ここで、実施例の各測定結果を観ると、いずれも、コーティング液の濃度が濃い程、比抵抗が大きくなり、高周波損失が低減されている。また、焼鈍温度が高いと、比抵抗が小さくなって渦電流損失は増加傾向になるが、一方で残留歪が除去されてヒステリシス損失は低減されている。その結果、コーティング液の濃度次第で、トータル的に観れば、高周波損失を低減できることも解る。
【００７５】
なお、現状では、コーティング液の濃度と絶縁皮膜の膜厚等との定量的関係は明確ではないが、コーティング液の濃度が濃い程、絶縁皮膜の膜厚が厚くなり、このような結果に至ったと考えられる。ちなみに、試験片Ｎｏ．１４についてＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いて膜厚を測定したところ、２０〜３０ｎｍであった。
【００７６】
次に、実施例と比較例との測定結果を対比すると、比抵抗が同レベルなら、実施例の各試験片の方が磁束密度が大きい。また、磁束密度が同レベルなら、実施例の各試験片の方が比抵抗が大きく、高周波損失（特に、渦電流損失）も小さくなっている。
ここで、絶縁皮膜が磁性材料でもない限り、圧粉磁心の比抵抗と磁束密度とがトレードオフの関係となることは仕方がない。しかし、本実施例の場合、その関係が従来よりもより好ましい関係にある。つまり、比抵抗および磁束密度が共に、従来よりも大きくなる関係となる。この一例として、比抵抗ρ（μΩｍ）と磁束密度Ｂ10k（Ｔ）との関係を図１に示した。なお、図１でプロットしたデータは、表４および表５に挙げた、本発明に係る実施例と比較例とのものである。
【００７７】
図１に示した直線は、Ｂ10k ＋０．２ｌｏｇ10ρ＝１．９の直線であり、本実施例の各試験片は、この直線より上の領域（Ｂ10k ＋０．２ｌｏｇ10ρ≧１．９）に存在する。
【００７８】
【表１】
【００７９】
【表２】
【００８０】
【表３】
【００８１】
【表４】
【００８２】
【表５】
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、耐熱性に優れる絶縁皮膜が得られる。また、その絶縁皮膜を磁性粉末に被覆してなる磁心用粉末、および、その磁心用粉末を加圧成形してなる圧粉磁心は、高温域まで大きな比抵抗を示す。
【００８４】
特に、その圧粉磁心を焼鈍した場合、絶縁皮膜が優れた耐熱性を有するために、その比抵抗が急減せず、さらには、残留歪が除去されてヒステリシス損失が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の試験片について測定した比抵抗ρ（μΩｍ）と磁束密度Ｂ10k（Ｔ）との関係を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性に優れる絶縁皮膜、その絶縁皮膜で被覆された磁心用粉末、その磁心用粉末からなる圧粉磁心およびそれらの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
変圧器（トランス）、電動機（モータ）、発電機、スピーカ、誘導加熱器、各種アクチュエータ等、我々の周囲には電磁気を利用した製品が多々ある。これらの製品は交番磁界を利用したものが多く、局所的に大きな交番磁界を効率的に得るために、通常、磁心（軟磁石）をその交番磁界中に設けている。
このような磁心は、その性質上、先ず、交番磁界中で大きな磁束密度が得られることが求められる。次に、交番磁界中で使用したときに、その周波数に応じて生じる高周波損失が少ないことが求められる。この高周波損失（鉄損）には、渦電流損失、ヒステリシス損失および残留損失があるが、主に問題となるのは、渦電流損失とヒステリシス損失である。さらに、磁心が交番磁界に追従して素早く高磁束密度となるには、その保磁力が小さいことも重要である。なお、この保磁力を低減することで、（初期）透磁率の向上とヒステリシス損失の低減とを併せて図れる。
【０００３】
ところが、これらの要求を同時に満たすことは難しく、単なる鉄心は勿論、薄いケイ素鋼板を積層した従来の磁心等では、十分な性能が得られていなかった。そこで、最近では、絶縁皮膜で被覆した磁性粉末（磁心用粉末）を加圧成形した圧粉磁心を用いることで、この課題の解決を図る傾向にある。すなわち、磁性粉末の各粒子を絶縁皮膜で被覆することで比抵抗を増大させて圧粉磁心の高周波損失を低減させるとともに、その粉末を高圧成形して高密度の圧粉磁心を得ることで磁束密度の増加を図ろうとするものである。このような圧粉磁心は、例えば、特表２０００−５０４７８５号公報等に開示されている。この公報では、先ず、磁性粉末である純鉄粉にリン酸溶液を接触させ、その純鉄粉の表面にリン酸塩（鉄）皮膜からなる絶縁皮膜を生成し、得られた粉末を加圧成形して圧粉磁心としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これまでの圧粉磁心は、未だその性能が十分とはいえない。その理由は、先ず、従来の圧粉磁心が、金型寿命等を考慮した低い圧力で磁性粉末を成形していたため、低密度で十分に高い磁束密度が得られなかったことにある。
もっとも、本出願人は、この点に関しては、既に解決済みである。すなわち、超高圧成形を可能とする技術を開発し、絶縁被覆された磁性粉末から真密度に近い高密度化された圧粉磁心を得ることに成功して、既に複数の出願を行っている。
【０００５】
次に、従来の圧粉磁心の性能が不十分であったもう一つの理由は、単に絶縁皮膜を磁性粉末の表面に設けるのみでは、高周波損失が十分に低減されなかったことにある。すなわち、これまでは、主に、比抵抗を増加させて、高周波損失の中でも特に渦電流損失を低減させていた。そのため、ヒステリシス損失の低減自体はあまり図られてこなかった。勿論、渦電流損失に比較してヒステリシス損失を無視し得るような周波数域（超高周波数域）でのみ使用される圧粉磁心なら、問題は無いかもしれない。しかし、多くの製品は、例えば、数百ｋＨｚ以下程度の周波数域で使用されることが多く、このような周波数領域では、圧粉磁心のヒステリシス損失も無視することはできない。
【０００６】
前述したが、圧粉磁心のヒステリシス損失の低減を図るには、圧粉磁心の保磁力の低減が有効である。この保磁力は、磁性粉末粒子内に残留する歪の影響を受け、その歪が多いと保磁力も大きくなる。圧粉磁心の製法上、加圧成形後にその粉末粒子内に多かれ少なかれ残留歪が生じることは避け難い。従って、ヒステリシス損失の低減のためには、磁性粉末粒子内に一旦生じたその残留歪を除去することが必要となる。そして、この歪の除去には、圧粉磁心に残留応力除去焼き鈍し等の熱処理を有効である。
この熱処理は、磁性粉末の種類にも依るが、一般的なＦｅを主成分とする磁性粉末の場合、その内部の歪を十分に除去するためには、４５０℃以上、さらには５００℃程度までそれを加熱することが望ましい。
【０００７】
ところが、圧粉磁心をそこまで高温加熱すると、磁性粉末の絶縁皮膜として従来用いられてきた樹脂皮膜は分解して消失し、前述のリン酸塩被膜（化成被膜）等でも、結晶化して焼結・凝集を生じたり、絶縁皮膜が磁性粉末と反応したりして、絶縁皮膜が破壊されることが明らかとなった。これでは、比抵抗が急激に低下して渦電流損失の増大を招き、逆に圧粉磁心の高周波損失を増加させる結果となって、その熱処理を行うことが無意味となる。ここで、耐熱性が比較的高いＳｉＯ2 、Ａｌ2Ｏ3 、ＺｎＯ2 、ＴｉＯ2等の酸化物系の絶縁皮膜を用いることも考えられる。しかし、数十ｎｍの薄い酸化皮膜を磁性粉末上にピンホール無く均一にコーティングすることは技術的に困難である。また、コストも非常に高くなるため、工業的に有効ではない。一方、その酸化皮膜が１００ｎｍ以上に厚くなると、得られた圧粉磁心の磁束密度が低くなるため、やはり好ましくない。
【０００８】
そこで、例えば、特開平６−１３２１０９号公報や特許第２７１０１５２号公報には、クロム（Ｃｒ）やマグネシウム（Ｍｇ）を必須構成元素とした、耐熱性を高めたガラス状絶縁層に関する開示がある。
しかし、特許第２７１０１５２号公報にもあるように、Ｃｒは環境上、その使用が好ましくない。また、本発明者が調査研究したところ、Ｍｇを必須元素とするガラス状絶縁層は、確かに従来のものよりも耐熱性が向上していると思われるが、未だ、その耐熱性は十分ではなかった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、耐熱性を向上させ得る絶縁皮膜およびその製造方法を提供することを目的とする。
また、その絶縁皮膜で被覆された磁性粉末からなる磁心用粉末およびその製造方法を提供することを目的とする。
さらに、その磁心用粉末を用いて得られる圧粉磁心とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
なお、これまでは、絶縁皮膜の耐熱性を向上させる目的として、磁性粉末内の残留歪とり（応力除去）を行う場合を例示したが、それに限られるものではない。例えば、焼鈍等の熱処理を行わない場合でも、絶縁皮膜の耐熱性を向上させることで、磁心等の高温域における安定使用も可能となるからである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、イオン半径の比較的大きな元素を必須構成元素とする絶縁皮膜を用いることにより、その耐熱性を向上させ得ることを新たに見い出し、本発明を完成するに至った。
（絶縁皮膜）
すなわち、本発明の圧粉磁心用の絶縁皮膜は、加圧成形して圧粉磁心とされる磁性粉末の表面を被覆する絶縁皮膜であって、
ＢとＰとＯとＦｅとからなる第１元素群と、シャノン（Ｓｈａｎｎｏｎ，Ｒ，Ｄ）により定義された６配位のイオン半径が０．０７３ｎｍ以上である２価以上の陽イオンを生じ得る第２元素と、残部である不可避不純物とからなり、前記第１元素群は、網目形成体を構成する元素であり、前記第２元素は、網目修飾体を構成する元素であり、該網目形成体と該網目修飾体とによって形成されたガラス状絶縁皮膜であることを特徴とする。なお、磁性粉末がＦｅを主成分とするときは、前記第１元素群には、ＢとＰとＯの他に、反応時に磁性粉末から混入するＦｅが含まれる。
【００１２】
Ｂ、ＰおよびＯ（さらにはＦｅ）からなる第１元素群と上記の第２元素とからなる本発明の絶縁皮膜は、優れた耐熱性を発現することが確認された。本発明の絶縁皮膜が優れた耐熱性を発現する理由は、現状、必ずしも明らかではないが、次のように考えることができる。
【００１３】
先ず、本発明者が本発明の絶縁皮膜を完成させる至った経緯を説明する。
本発明者は、最初に前述の公報（特表２０００−５０４７８５号）にあるリン酸塩被膜について調査した。このリン酸塩被膜は、Ｐ−Ｆｅ−Ｏ系の非晶質膜からなり、薄く均一な被膜を形成でき、しかも、工業的に低コストで形成できるため、その点では優れた絶縁皮膜である。しかし、このリン酸塩被膜を被覆した磁性粉末からなる圧粉磁心を、残留歪除去のために焼鈍（アニール）した場合、その処理温度が４００℃を越えると、急激に圧粉磁心の比抵抗が減少することが確認された。これは、本来、非晶質であったリン酸塩被膜が破壊されて結晶化し、焼結や凝集を起こして、粉末粒子間にできる空隙（３重点）に集積したためと思われる。
【００１４】
次に、リン酸に替えてホウリン酸（ホウ酸とリン酸）を用いて、ホウリン酸塩被膜からなる絶縁皮膜を生成し、リン酸塩被膜と同様にその耐熱性を調査した。Ｂ−Ｐ−Ｆｅ−Ｏ系の非晶質膜からなるホウリン酸塩被膜の場合も、リン酸塩被膜の場合と同様に、均一な薄膜を形成し易い点で優れるものの、やはり、４００℃程度の低温加熱で容易に結晶化し、焼結・凝集を生じて破壊されて、圧粉磁心の比抵抗が急減することが解った。
そこで、本発明者は、これらの絶縁皮膜が非晶質のガラス状皮膜であることから、ザッカライゼン則を用いて、耐熱性を向上させ得る絶縁皮膜を検討した。ザッカライゼン則は、ガラスを構成する網目形成体（網目形成イオン）と網目修飾体（網目修飾イオン）とに関する法則である。この法則に従って、その網目形成体と網目修飾体とを適切に抽出、選択すれば、耐熱性に優れる絶縁皮膜を得ることができるのではないかと考えた。
【００１５】
こうして、試行錯誤の末に抽出した元素が、本発明でいう、網目形成体を構成すると考えられるＢ、ＰおよびＯ（さらにはＦｅ）からなる第１元素群と、網目修飾体を構成すると考えられる第２元素である。この第１元素群からなる網目形成体中に、イオン半径の大きな第２元素である網目修飾体が入って構成される非晶質のガラス状絶縁皮膜は、結晶化し難く、粘度が高まって焼結・凝集を生じ難くなると考えられる。そして、その絶縁皮膜の耐熱性を実際に確認したところ、例えば、４００℃以上、さらには５００℃程度の高温まで加熱しても、十分な絶縁性が維持された。
【００１６】
ここで、第２元素の陽イオンを２価以上としたのは、１価の陽イオン（例えば、Ｎａ+、Ｋ+）は、水と反応し易く、長期安定性を考慮すると、存在しない方が好ましいからである。また、第２元素のイオン半径として、シャノンのイオン半径を用いたのは、それが現在最も広く用いられているからである。その中でも特に、６配位のイオン半径としたのは、配位数でイオン半径が異なるため、比較対象を明確にするためである。そして、本発明者が、種々の元素について検討したところ、そのイオン半径が０．０７３ｎｍ以上である第２元素の場合に、絶縁皮膜が優れた耐熱性を発現することを見いだした。逆に、イオン半径が０．７３未満では、耐熱性が従来レベルであり、耐熱性の向上を図れない。なお、より好ましくは、イオン半径が０．０７５ｎｍ以上、さらには０．０８０ｎｍ以上とするとより好ましい。
【００１７】
このような第２元素として、具体的には、例えば、アルカリ土類金属元素や希土類元素等を挙げることができる。アルカリ土類金属元素には、ベリリウム（Ｂｅ）、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）があるが、ＢｅおよびＭｇは、６配位のイオン半径が０．０７３ｎｍ未満であり、除かれる。取扱性、安全性、好環境性等を考慮すると、アルカリ土類金属元素から第２元素としては、ＣａまたはＳｒが好ましい。また、希土類元素には、スカンジウム（Ｓｃ）、Ｙ、ランタノイド元素、アクチノイド元素があるが、同様に、取扱性、安全性、好環境性等を考慮して、ＳｃまたはＹ（特に、Ｙ）が好ましい。その他、第２元素となり得る元素として、ランタノイド（Ｌａ〜Ｌｕ）、ビスマス（Ｂｉ）を挙げることができる。これらの各元素のイオン半径を価数と共に表１に参考として示した。
なお、これらの第２元素は、１種の元素のみならず、複数種の元素であっても良いことはいうまでもない。
【００１８】
ところで、本発明の絶縁皮膜が耐熱性に優れることは上述した通りであるが、その耐熱性を定量的に評価することは必ずしも容易ではない。例えば、Ｆｅを主成分とする磁性粉末の表面に被覆した本発明の絶縁皮膜の場合、４５０℃以上の耐熱性を有するが、そのことは必ずしも、全ての絶縁皮膜が全く破壊されないことを意味しない。ここで重要なことは、従来の絶縁皮膜なら、ほとんどの絶縁皮膜が破壊されて比抵抗が急減していたような高温域でさえ、本発明の絶縁皮膜によると、その絶縁皮膜の破壊が抑制されて、比抵抗が急減しないことである。従って、例えば、圧粉磁心の焼鈍時により、その比抵抗が多少低下し渦電流損失が増加したとしても、その一方で、残留歪が減少しヒステリシス損失が減少して、全体として高周波損失が低減されれば、本発明の絶縁皮膜には十分なメリットが存在することになる。これらを踏まえて、本発明でいう「耐熱温度」とは、絶縁皮膜の比抵抗が急減しない温度とする。
【００１９】
また、本発明の絶縁皮膜は、耐熱温度が高いため、従来の焼鈍熱処理（例えば、焼鈍温度が４００℃以下）なら、十分な耐熱余裕を有する。このため、大きな比抵抗の安定的な確保と残留歪の除去との両立を図ることも可能である。
さらに、焼鈍等の熱処理を行わない場合でも、高温環境下で使用される電磁機器の圧粉磁心等に本発明の絶縁皮膜を利用すれば、その電磁機器も耐熱性に優れたものとなり、高温域まで安定した性能を発揮し得る。
本発明の絶縁皮膜は、上述したように、例えば、圧粉磁心を構成する磁性粉末の表面を被覆する場合に使用されると特に有効であるが、その場合には限られない。例えば、本発明の絶縁皮膜は、板状の磁性材料（薄いケイ素鋼板等）の表面を被覆するために使用しても良い。また、磁性材料の被覆に限らず、絶縁性を要する部材の表面に被覆しても良い。特に、高温域での絶縁性が要求される部材の表面に、本発明の絶縁皮膜を被覆すると好適である。
【００２０】
（絶縁皮膜の製造方法）
このように耐熱性に優れた絶縁皮膜は、例えば、次のような本発明の製造方法によって得られる。
すなわち、本発明の圧粉磁心用の絶縁皮膜の製造方法は、シャノンにより定義された６配位のイオン半径が０．０７３ｎｍ以上である２価以上の陽イオンを生じ得る元素の化合物および／または塩とホウ酸およびリン酸とを混合して溶液とした被覆処理液に、被覆される相手材である、加圧成形して圧粉磁心とされる磁性粉末を接触させる接触工程と、該接触工程後の相手材を乾燥させる乾燥工程とからなり、該磁性粉末の表面に上述した本発明の絶縁皮膜を形成させることを特徴とする。
【００２１】
（磁心用粉末）
その絶縁皮膜を磁性粉末の表面に被覆すれば、圧粉磁心の製造に好適な磁心用粉末が得られる。
従って、本発明は、加圧成形して圧粉磁心とされる磁性粉末と、該磁性粉末の表面に被覆された前記の圧粉磁心用の絶縁皮膜と、からなることを特徴とする磁心用粉末とすることもできる。
【００２２】
（磁心用粉末の製造方法）
この磁心用粉末は、例えば、次のような本発明の製造方法によって得られる。
すなわち、本発明の磁心用粉末の製造方法は、シャノンにより定義された６配位のイオン半径が０．０７３ｎｍ以上である２価以上の陽イオンを生じ得る元素の化合物および／または塩とホウ酸およびリン酸とを混合して溶液とした被覆処理液に、加圧成形して圧粉磁心とされる磁性粉末を接触させる接触工程と、該接触工程後の磁性粉末を加熱し乾燥させる乾燥工程とからなり、該磁性粉末の表面に上述した本発明の絶縁皮膜が形成されることを特徴とする。
【００２３】
（圧粉磁心）
さらに、その磁心用粉末を加圧成形すれば、耐熱性に優れた圧粉磁心が得られる。
【００２４】
（圧粉磁心の製造方法）
そして、この圧粉磁心は、例えば、次のような本発明の製造方法によって得られる。
すなわち、本発明の圧粉磁心の製造方法は、上述した本発明の絶縁皮膜が磁性粉末の表面に被覆されてなる磁心用粉末を成形用金型に充填する充填工程と、該成形用金型内の磁心用粉末を加圧成形する成形工程と、からなることを特徴とする。
【００２５】
なお、本願明細書でいう磁性材料や磁性粉末は、８属遷移元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等）等の強磁性元素を主成分とするものである。中でも、取扱性、入手性、コスト等から、Ｆｅを主成分とするものが好ましい。さらには、高純度（純度９９．７％以上）のＦｅ粉が磁性粉末として好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。なお、以下の実施形態を含め、本明細書で説明する内容は、本発明に係る絶縁皮膜のみならず、磁心用粉末、圧粉磁心およびそれらの製造方法に、適宜、適用できるものであることを断っておく。
（１）絶縁皮膜
本発明の絶縁皮膜は、前述したように、Ｂ、ＰおよびＯ（さらにはＦｅ）の第１元素群と、イオン半径が大きなＣａ等の第２元素とを必須構成元素とするものである。このＢ、ＰおよびＯが網目形成体元素であり、Ｃａ等が網目修飾体元素であって、それらによってガラス状絶縁皮膜が形成されていると考えられる。
勿論、これらの元素は必須構成元素であって、絶縁皮膜がそれ以外の元素を含有していても良い。特に、製造方法にもよるが、絶縁皮膜が被覆される相手材の元素（Ｆｅ等）を含むことは十分考えられる。
【００２７】
▲１▼ここで、その相手材（例えば、磁性粉末）と絶縁皮膜との反応性を考慮しておく必要がある。つまり、絶縁皮膜が相手材と反応し易いものであると、絶縁皮膜が破壊し（破れ）易くなるからである。そこで、被覆される材質をも考慮して、絶縁皮膜の第２元素を適当に選択することが好ましい。例えば、被覆される相手材がＦｅを主成分とする場合、第２元素は、Ｐ2Ｏ5よりも酸化物標準生成エネルギーが負に大きな元素であると好ましい。Ｐ2Ｏ5より酸化物標準生成エネルギが負に大きな元素とは、つまり、Ｐ2Ｏ5より酸化し易い元素である。
【００２８】
ここで、Ｆｅの酸化物標準生成エネルギーはＰ2Ｏ5と同レベルにある。このため、酸化物標準生成エネルギーがそれらよりも負に大きい第２元素を有する絶縁皮膜は、従来のリン酸塩被膜と比較して、Ｆｅを主成分とした相手材（磁性粉末等）と反応しにくく、高温で一層安定である。逆に言えば、この第２元素の酸化物標準生成エネルギーがが負に小さいと、耐熱性が従来のリン酸塩被膜以下となり、好ましくない。
【００２９】
▲２▼絶縁皮膜は、膜厚が厚いほど抵抗が大きくなる。しかし、圧粉磁心用の磁性粉末を被覆するような場合、膜厚があまり厚いと、成形された圧粉磁心の磁束密度が低下する。そこで、圧粉磁心の磁束密度と比抵抗とを確保する観点から、膜厚は、１０〜１００ｎｍ、さらには、１０〜５０ｎｍであると好ましい。
【００３０】
（２）磁心用粉末
磁心用粉末は、磁性粉末の表面に本発明の絶縁皮膜を被覆したものであり、主に、圧粉磁心の製造に用いられる。
磁心用粉末の原料粉末である磁性粉末は、強磁性元素を主成分とするものが考えられるが、コスト、入手性等から、Ｆｅ粉末が一般的である。特に、純度が９９．５％以上、さらには９９．８％以上の純鉄粉が好適である。このような鉄粉として、例えばヘガネス社製のＡＢＣ１００．３０を用いることができる。この鉄粉は、Ｆｅ以外の成分がＣ：０．００１、Ｍｎ：０．０２、Ｏ：０．０８（単位：質量％）以下であり、その他の市販鉄粉に比べて不純物が極めて少ない。しかも、その純鉄粉は圧縮性に優れるため、圧粉磁心の製造に適している。
【００３１】
この他、磁性粉末は、純鉄以外に、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等の強磁性元素を含有しても良い。例えば、磁性粉末全体を１００質量％としたときに、Ｃｏを５〜３０質量％含むと、磁束密度の向上を図れるので好ましい。この他、ＳｉやＡｌを０．３〜４質量％程度含んでも良い。勿論、磁気的特性を低下させる不純物元素は少ない程よい。
【００３２】
また、磁性粉末は、複数の粉末を混合した混合粉末でも良い。例えば、純鉄粉とＦｅ−４９Ｃｏ−２Ｖ（パーメンジュール）粉、純鉄粉とＦｅ−３Ｓｉ粉、センダスト（Ｆｅ−９Ｓｉ−６Ａｌ）粉と純鉄粉等の混合粉末であっても良い。
圧粉磁心の高密度化のためには、磁心用粉末の粒径が２０〜３００μｍ、さらには５０〜２００μｍであると好適である。本発明者が試験したところ、渦電流損失の低減を図る観点からは、その粒径が細かい程好ましく、例えば、５０μｍ以下とすると良い。一方、ヒステリシス損失の低減を図る観点からは、粒径を粗くする方が好ましく、例えば、１００μｍ以上とすると良い。なお、磁心用粉末の分級は、篩い分法等により容易に行える。
【００３３】
（３）圧粉磁心
本発明の圧粉磁心は、上記磁心用粉末を加圧成形したものである。圧粉磁心の構成粒子が本発明の絶縁皮膜で被覆されている限り、磁気的特性等は問わない。もっとも、本発明の絶縁皮膜によって構成粒子が被覆されているため、高温域まで安定した電気的特性（比抵抗）が確保される。さらに、後述する温間高圧成形を用いると、その磁気的特性さえも、非常に優れた圧粉磁心が容易に得られる。
次に、この圧粉磁心の電気的特性、磁気的特性、機械的特性等について説明する。
【００３４】
▲１▼圧粉磁心の電気的特性を指標する代表的なものは、比抵抗である。比抵抗は、形状に依存しない圧粉磁心ごとの固有値であり、同形状の圧粉磁心であれば比抵抗が大きいほど、渦電流損失は小さくなる。
本発明の圧粉磁心の場合、その比抵抗が高温域まで安定しているのみならず、その値自体も大きい。例えば、圧粉磁心の成形後に焼鈍を行わない場合、その比抵抗は、３０μΩｍ以上、さらには、１０００μΩｍ以上ともなる。焼鈍を行う場合でも、焼鈍温度が４００℃程度なら、比抵抗は１０μΩｍ以上、さらには、２０μΩｍ以上ともなる。また、焼鈍温度が４５０〜５００℃程度となっても、５μΩｍ以上、さらには、１０μΩｍ以上の比抵抗が確保される。
【００３５】
▲２▼圧粉磁心の磁気的特性を指標する代表的なものは、本来、透磁率かもしれないが、透磁率は、一般的なＢ−Ｈ曲線からも解るように一定ではない。そこで、その代替として、特定強さの磁界中においたときにできる磁束密度で、圧粉磁心の磁気的特性を特定することにする。
その特定磁界の一例として、低磁場（２ｋＡ／ｍ）と高磁場（１０ｋＡ／ｍ）とを選択し、それらの磁界中に圧粉磁心を置いたときにできる磁束密度Ｂ2k、Ｂ10kで本発明の圧粉磁心を評価した。本発明の圧粉磁心の場合、２ｋＡ／ｍの低磁場中でも十分大きな磁束密度Ｂ2k≧１．１Ｔ、１．２Ｔさらには１．３Ｔを得ることができる。また、１０ｋＡ／ｍの高磁場中でも十分大きな磁束密度Ｂ10k≧１．６Ｔさらには１．７Ｔが得られる。
なお、飽和磁化Ｍｓが小さいと、高磁場中で大きな磁束密度が得られないが、本発明の圧粉磁心では、例えば、１．６ＭＡ／ｍの磁場中における飽和磁化Ｍｓ≧１．９Ｔさらには１．９５Ｔ以上ともなり、高磁界中でも安定した高磁束密度が得られる。
【００３６】
さらに、圧粉磁心の磁気的特性を指標するものとして、保磁力がある。圧粉磁心の場合、保磁力が小さい程、交流磁界に対する追従性が良く、ヒステリシス損失も小さくなる。この保磁力は、前述したように、残留歪を除去することで低減できる。本発明の絶縁皮膜の優れた耐熱性を利用して、高温焼鈍を行うと、例えば、保磁力ｂＨｃが３２０Ａ／ｍ以下、３００Ａ／ｍ以下、さらには２９０Ａ／ｍ以下ともなり得る。
【００３７】
▲３▼圧粉磁心の機械的特性を指標する代表的なものとして、強度がある。圧粉磁心は、鋳造品や焼結品とは異なり、絶縁皮膜で被覆された構成粒子の塑性変形によって、主に機械的に結合されている。このため、本来、その強度は弱い。しかし、後述の温間高圧成形により、本発明の圧粉磁心は、その用途を拡大するに足る十分な強度を得ている。
特に、本発明の絶縁皮膜で被覆された磁性粉末は、それが球状のガスアトマイズ粉からなる場合でも、その絶縁皮膜同士の絡みや吸引力等が作用して、圧粉磁心の各構成粒子は強固に結合される。そのため、強度にも優れた粉末成形体（圧粉磁心）が得られる。例えば、４点曲げ強度σが５０ＭＰａ以上、さらには１００ＭＰａ以上という高強度が得られる。なお、４点曲げ強度σは、ＪＩＳに規定されていないが、圧粉体の試験方法により求めることができる。
【００３８】
（４）絶縁皮膜の製造方法または磁心用粉末の製造方法
絶縁皮膜の製造方法も磁心用粉末の製造方法も、相手材（磁性粉末）と被覆処理液との接触工程と、その後の乾燥工程とから基本的になる。なお、絶縁皮膜の相手材は磁性粉末に限らないが、以下では、相手材が磁性粉末である場合を適宜例示した。
【００３９】
▲１▼被覆処理液は、ホウ酸、リン酸および本発明でいう第２元素とを含む溶液である。これは、水溶液には限らず、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、グリセリン等の有機溶媒を用いた溶液でも良い。いずれにしても、被覆処理液は、それらの溶媒中にリン酸およびホウ酸を混合し、アルカリ土類金属元素や希土類元素の化合物や塩を溶解させてなる。
さらに、後述の接触工程を改善するために、磁性粉末（例えば、Ｆｅ粉）との濡れ性を向上させて均一な被膜を形成させるための界面活性剤、磁性粉末（例えば、Ｆｅ粉）の酸化を防止するための防錆剤等を添加しても良い。
【００４０】
▲２▼接触工程は、例えば、被覆処理液を相手材に噴霧する溶液噴霧法（噴霧工程）、被覆処理液中に浸漬する溶液浸漬法（浸漬工程）等、種々の方法（工程）により行える。溶液噴霧法、溶液浸漬法は大量処理が可能であり、工業的にも有効な方法である。
また、これらの方法に限らず、めっきの如く、電気化学的反応を利用して、相手材の表面に薄く均一な絶縁皮膜を形成しても良い。この場合、絶縁皮膜によって被覆された相手材の表面は、電気的に絶縁されるため、被覆されていない表面部分（露出している部分）が、自然に、優先的に被覆処理液と反応していくことになる。その結果、相手材（磁性粉末）の表面が順次コーティングされ、相手材の全面がピンホールなく均一に被覆されることとなる。
【００４１】
さらに、この接触工程で用いる被覆処理液の濃度を変更することにより、形成される絶縁皮膜の膜厚を調整することも可能である。被覆処理液の濃度を濃くすると、膜厚の厚い絶縁皮膜が得られ、薄くすると、膜厚の薄い絶縁皮膜が得られる。勿論、薄い膜厚を重ねて形成し、全体的に厚い絶縁皮膜としても良い。
また、相手材と被覆処理液との接触時間も、その膜厚に影響するとも考えられる。しかし、現実には、両者の反応時間が短いこともあり、一端、相手材の表面が被覆されると、接触時間を長くしても、膜厚の変化は少ない。
【００４２】
▲３▼乾燥工程は、相手材に付着した余分な被覆処理液やその溶媒を発散させる行程である。この乾燥工程は、加熱乾燥は勿論、自然乾燥でも良い。もっとも、相手材の表面に絶縁皮膜を安定的に、素早く定着させるためには、加熱乾燥（加熱乾燥工程）が好ましい。加熱温度は、２００〜３５０℃程度、加熱時間は、１０〜６０ｍｉｎ程度が好ましい。なお、加熱雰囲気は、真空脱気中や窒素中でも良いが、大気中で十分である。
【００４３】
（５）圧粉磁心の製造方法
圧粉磁心の製造方法は、上述の磁心用粉末を成形用金型に充填する充填工程と、充填された磁心用粉末を加圧成形する成形工程とから基本的になる。圧粉磁心の磁気的特性を向上させる上で重要なのは成形工程である。特に、その成形圧力が、圧粉磁心の高密度化、およびそれに伴う圧粉磁心の高磁束密度化等の観点から非常に重要となる。
もっとも、その成形圧力を大きくすると、成形用金型の内面と磁心用粉末との間でかじりを生じたり、抜圧が過大となったり、金型寿命を極端に低下させたりし易い。このため、従来の成形方法では、その成形圧力を大きくすることが現実には困難であった。
【００４４】
しかし、本発明者は、前述したように、画期的な温間高圧成形法を確立し、それらの課題を解決済である。この温間高圧成形法は、前記充填工程を高級脂肪酸系潤滑剤を内面に塗布した成形用金型へ磁心用粉末を充填する工程とし、前記成形工程をその磁心用粉末と成形用金型の内面との間に金属石鹸皮膜が生成される温間高圧成形工程とするものである。
一例を挙げると、磁性粉末をＦｅを主成分とする粉末とし、高級脂肪酸系潤滑剤をステアリン酸リチウムとした場合、成形用金型の内面に接する圧粉磁心の外表面に潤滑性に優れたステアリン酸鉄からなる金属石鹸皮膜が形成される。このステアリン酸鉄皮膜の存在によって、かじり等が生じず、また、非常に低い抜圧で圧粉磁心が成形用金型から取出される。そして、金型寿命を短くすることもない。
【００４５】
次に、この製造方法をさらに詳細に説明する。
▲１▼充填工程
充填工程に際して、成形用金型の内面に高級脂肪酸系潤滑剤を塗布する必要がある（塗布工程）。
塗布する高級脂肪酸系潤滑剤としては、高級脂肪酸自体の他、高級脂肪酸の金属塩であると好適である。高級脂肪酸の金属塩には、リチウム塩、カルシウム塩又は亜鉛塩等がある。特に、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛が好ましい。この他、ステアリン酸バリウム、パルミチン酸リチウム、オレイン酸リチウム、パルミチン酸カルシウム、オレイン酸カルシウム等を用いることもできる。
【００４６】
この塗布工程は、加熱された成形用金型内に水または水溶液に分散させた高級脂肪酸系潤滑剤を噴霧する工程であると、好適である。
高級脂肪酸系潤滑剤が水等に分散していると、成形用金型の内面へ高級脂肪酸系潤滑剤を均一に噴霧することが容易となる。さらに、加熱された成形用金型内にそれを噴霧すると、水分が素早く蒸発して、成形用金型の内面へ高級脂肪酸系潤滑剤を均一に付着させることができる。そのときの成形用金型の加熱温度は、後述の成形工程の温度を考慮する必要があるが、例えば、１００℃以上に加熱しておけば足る。もっとも、高級脂肪酸系潤滑剤の均一な膜を形成するために、その加熱温度を高級脂肪酸系潤滑剤の融点未満にすることが好ましい。例えば、高級脂肪酸系潤滑剤としてステアリン酸リチウムを用いた場合、その加熱温度を２２０℃未満とすると良い。
【００４７】
なお、高級脂肪酸系潤滑剤を水等に分散させる際、その水溶液全体の質量を１００質量％としたときに、高級脂肪酸系潤滑剤が０．１〜５質量％、さらには、０．５〜２質量％の割合で含まれるようにすると、均一な潤滑膜が成形用金型の内面に形成されて好ましい。
【００４８】
また、高級脂肪酸系潤滑剤を水等へ分散させる際、界面活性剤をその水に添加しておくと、高級脂肪酸系潤滑剤の均一な分散が図れる。そのような界面活性剤として、例えば、アルキルフェノール系の界面活性剤、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）６、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）１０、アニオン性非イオン型界面活性剤、ホウ酸エステル系エマルボンＴ−８０等を用いることができる。これらを２種以上組合わせて使用しても良い。例えば、高級脂肪酸系潤滑剤としてステアリン酸リチウムを用いた場合、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）６、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）１０及びホウ酸エステルエマルボンＴ−８０の３種類の界面活性剤を同時に用いると好ましい。それらの１種のみを添加する場合に較べて複合添加した場合、ステアリン酸リチウムの水等への分散性が一層活性化されるからである。
【００４９】
また、噴霧に適した粘度の高級脂肪酸系潤滑剤の水溶液を得るために、その水溶液全体を１００体積％とした場合、界面活性剤の割合を１．５〜１５体積％とすると好ましい。
この他、少量の消泡剤（例えば、シリコン系の消泡剤等）を添加しても良い。水溶液の泡立ちが激しいと、それを噴霧したときに成形用金型の内面に均一な高級脂肪酸系潤滑剤の被膜が形成され難いからである。消泡剤の添加割合は、その水溶液の全体積を１００体積％としたときに、例えば０．１〜１体積％程度であればよい。
【００５０】
水等に分散した高級脂肪酸系潤滑剤の粒子は、最大粒径が３０μｍ未満であると、好適である。
最大粒径が３０μｍ以上となると、高級脂肪酸系潤滑剤の粒子が水溶液中に沈殿し易く、成形用金型の内面に高級脂肪酸系潤滑剤を均一に塗布することが困難となるからである。
高級脂肪酸系潤滑剤の分散した水溶液の塗布には、例えば、塗装用のスプレーガンや静電ガン等を用いて行うことができる。
なお、本発明者が高級脂肪酸系潤滑剤の塗布量と粉末成形体の抜出圧力との関係を実験により調べた結果、膜厚が０．５〜１．５μｍ程度となるように高級脂肪酸系潤滑剤を成形用金型の内面に付着させると好ましいことが解った。
【００５１】
▲２▼成形工程
詳細は明らかではないが、この工程で、前述の金属石鹸皮膜がメカノケミカル反応によって生成されると考えられる。
すなわち、その反応によって、磁心用粉末（特に、絶縁皮膜）と高級脂肪酸系潤滑剤とが化学的に結合し、金属石鹸の被膜（例えば、高級脂肪酸の鉄塩被膜）が磁心用粉末の成形体表面に形成される。この金属石鹸の被膜は、その粉末成形体の表面に強固に結合し、成形用金型の内表面に付着していた高級脂肪酸系潤滑剤よりも遙かに優れた潤滑性能を発揮する。その結果、成形用金型の内面と粉末成形体の外面との接触面間での摩擦力が著しく低減し、高圧成形が可能になったと考えられる。
【００５２】
なお、磁心用粉末の各粒子は絶縁皮膜で被覆されているが、絶縁皮膜中に金属石鹸の被膜形成を促進する元素（例えば、磁性粉末の主成分であるＦｅや本発明でいう第２元素）を主成分として含有しているので、それらを基に高級脂肪酸塩被膜（金属石鹸被膜）が形成されると考えられる。
成形工程における「温間」とは、各状況に応じた適切な加熱条件の下で成形工程を行うことを意味する。もっとも、磁心用粉末と高級脂肪酸系潤滑剤との反応を促進するために、概して成形温度を１００℃以上とすると好ましい。また、絶縁皮膜の破壊や高級脂肪酸系潤滑剤の変質を防止するために、概して成形温度を２００℃以下とすると好ましい。そして、成形温度を１２０〜１８０℃とするとより好適である。
【００５３】
成形工程における「加圧」の程度も、所望する圧粉磁心の特性、磁心用粉末、絶縁皮膜、高級脂肪酸系潤滑剤の種類、成形用金型の材質や内面性状等に応じて適宜決定されるものであるが、この製造方法を用いると、従来の成形圧力を超越した高圧力下で成形可能である。このため、例えば、成形圧力を７００ＭＰａ以上、７８５ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以上、さらには、２０００ＭＰａとすることもできる。成形圧力が高圧である程、高密度の圧粉磁心が得られる。もっとも、成形用金型の寿命や生産性を考慮して、その成形圧力を２０００ＭＰａ以下、より望ましくは１５００ＭＰａ以下とするのが良い。
【００５４】
なお、本発明者は、この温間高圧成形法を用いた場合、成形圧力が約６００ＭＰａで抜出圧力が最大となり、それ以上ではむしろ抜出圧力が低下することを実験により確認している。そして、成形圧力を９００〜２０００ＭＰａの範囲で変化させたときでさえ、抜出圧力が５ＭＰａ程度と、非常に低い値を維持した。このことからも、本発明の製造方法の一つである温間高圧成形法によって形成される金属石鹸被膜が、如何に潤滑性に優れるかが解る。そして、この温間高圧成形法は、高圧成形による高密度化が要求される圧粉磁心の製造方法として最適であることが解る。このような現象は、高級脂肪酸系潤滑剤として、ステアリン酸リチウムを用いた場合に限らず、ステアリン酸カルシウムやステアリン酸亜鉛を用いた場合でも同様に生じ得る。
【００５５】
▲３▼焼鈍工程
焼鈍工程は、残留する応力や歪を除去するために行う。これにより、圧粉磁心の保磁力が低減され、ヒステリシス損失が低減されると共に交流磁界に対する追従性も良くなり、圧粉磁心の磁気的特性が向上する。
このときの加熱温度は、磁性粉末の材質にも依るが、Ｆｅを主成分とする場合、３００〜６００℃、好ましくは、３５０〜５００℃である。また、加熱時間は、１〜３００分、好ましくは、５〜６０分である。
加熱時間が３００℃未満では残留応力や歪みの除去効果が乏しく、６００℃を越えると絶縁皮膜が破壊され易くなる。また、加熱時間が１分未満では残留応力や歪みの除去効果が乏しく、３００分を越えて加熱してもそれ以上効果が向上しないからである。
【００５６】
本発明の圧粉磁心は、その構成粒子が耐熱性に優れた絶縁皮膜で被覆されているため、従来よりも焼鈍温度を高くして（例えば、４００〜５００℃）、より確実に残留歪の除去を行うことができる。例えば、磁心用粉末の粉末成形体がＦｅを主成分とする場合なら、その成形体を４００℃以上に加熱した後に徐冷する焼鈍工程を行えば良い。
勿論、従来レベルの焼鈍温度（例えば、３００〜４００℃）で焼鈍工程を行う場合なら、本発明の絶縁皮膜は耐熱余裕が大きいため、圧粉磁心の比抵抗の低下割合も少なくてすむ。
【００５７】
（圧粉磁心の用途）
本発明の圧粉磁心は、各種の電磁機器、例えば、モータ、アクチュエータ、トランス、誘導加熱器（ＩＨ）、スピーカ等に利用できる。そして、本発明の圧粉磁心は、比抵抗と透磁率とを大きくすることができるから、エネルギー損失を抑制しつつ、各種機器の高性能化、小型化、省エネルギー化等を図ることが可能となる。例えば、自動車エンジン等の燃料噴射弁にこの圧粉磁心を内蔵すると、その圧粉磁心が磁気的特性に優れるのみならず高周波損失も小さいため、小型、高出力と共に高応答性をも実現できる。
【００５８】
さらに、本発明の圧粉磁心は、磁気的特性のみらず、耐熱性にも優れるため、高温環境下で使用される製品に使用すると、一層好ましい。その一例として、特開２００１−１１８７２５号公報等に記載されているエンジンバルブ駆動に用いられる電磁アクチュエータを挙げることができる。
その他、直流機、誘導機、同期機等のモータに本発明の圧粉磁心を用いると、モータの小型化と高出力化との両立を図れて好適である。
【００５９】
【実施例】
次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
（実施例）
（１）絶縁皮膜および磁心用粉末の製造
原料粉末として、市販のＦｅ粉末（ヘガネス社製ＡＢＣ１００．３０：純度９９．８％Ｆｅ、単位：質量％）を用意した。こでは、原料粉末の分級等を特に行わずに、入手した状態のままで使用したので、その粒径は約２０〜１８０μｍであった。
【００６０】
この粉末への絶縁皮膜のコーティング処理を、次の方法で行なった。
先ず、市販されている試薬であるアルカリ土類酸化物（アルカリ土類金属元素の化合物）または希土類硝酸塩（希土類元素の塩）と、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）およびリン酸（Ｈ3ＰＯ4）とをイオン交換水に投入し、撹拌溶解した。そして、使用するアルカリ土類酸化物または希土類硝酸塩の種類を変更したり、それらとホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）およびリン酸（Ｈ3ＰＯ4）との混合割合を変更したりして、複数種のコーティング原液を用意した。このときの組成を表２に示す。
このコーティング原液を原液のまま、若しくは適宜上記のイオン交換水で希釈して、コーティング液（被覆処理液）として使用した。
【００６１】
次に、１００ｍｌのビーカに入れた磁性粉末１００ｇの上から、上記の各種コーティング液を滴下した（接触工程）。そして５分間放置した後、その磁性粉末をビーカから取り出し、電気炉で、３００℃、３０ｍｉｎ間、大気中で加熱乾燥した（乾燥工程）。こうして、磁性粉末であるＦｅ粉末の表面に絶縁皮膜を定着させて、圧粉磁心の原料粉末となる磁心用粉末を製作した。
【００６２】
（２）圧粉磁心の製造
得られた各種の磁心用粉末に対して、金型潤滑温間高圧成形法を行うことにより、リング状（外径：φ３９ｍｍ×内径φ３０ｍｍ×厚さ５ｍｍ）と板状（５ｍｍ×１０ｍｍ×５５ｍｍ）との２種の試験片をそれぞれの試料ごとに製作した。このリング状試験片は磁気特性評価用であり、板状試験片は電気抵抗評価用である。なお、この圧粉磁心の成形に際して、内部潤滑剤や樹脂バインダー等は、一切、磁心用粉末に混在させなかった。
【００６３】
この温間高圧成形は、具体的には次のようにして行った。
▲１▼上記の各試験片形状に応じたキャビティを有する超硬製の成形用金型を用意した。この成形用金型をバンドヒータで予め１５０℃に加熱しておいた。また、この成形用金型の内周面には、予めＴｉＮコート処理を施し、その表面粗さを０．４Ｚとしておいた。
【００６４】
そして、加熱した成形用金型の内周面に、水溶液に分散させたステアリン酸リチウムをスプレーガンにて、１ｃｍ3／秒程度の割合で均一に塗布した（塗布工程）。ここで用いた水溶液は、水に界面活性剤と消泡剤とを添加したものである。界面活性剤には、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＥＯ）６、（ＥＯ）１０及びホウ酸エステルエマルボンＴ−８０を用い、それぞれを水溶液全体（１００体積％）に対して１体積％づつ添加した。また、消泡剤には、ＦＳアンチフォーム８０を用い、水溶液全体（１００体積％）に対して０．２体積％添加した。
【００６５】
また、ステアリン酸リチウムには、融点が約２２５℃で、平均粒径が２０μｍのものを用いた。その分散量は、上記水溶液１００ｃｍ3に対して２５ｇとした。そして、これをさらにボールミル式粉砕装置で微細化処理（テフロンコート鋼球：１００時間）し、得られた原液を２０倍に希釈して最終濃度１％の水溶液として、上記塗布工程に供した。
【００６６】
▲２▼ステアリン酸リチウムが内面に塗布されたその成形用金型へ、それと同温の１５０℃に加熱しておいた上記の各種磁心用粉末を充填した（充填工程）。
【００６７】
▲３▼成形用金型を１５０℃に保持したまま、１１７６ＭＰａの成形圧力で、充填された各種磁心用粉末を温間加圧成形した（成形工程）。
なお、この温間高圧成形に際して、いずれの磁心用粉末も成形用金型とかじり等を生じることがなく、５ＭＰａ程度の低い抜圧で粉末成形体をその金型から取出すことができた。
【００６８】
▲４▼得られた粉末成形体に、大気中で、焼鈍温度：４００℃または５００℃、焼鈍時間：３０分の焼鈍を適宜施した。
【００６９】
（比較例）
比較例も、実施例と同様に、先ず、磁性粉末に絶縁皮膜を被覆して磁心用粉末を製造し、その磁心用粉末を用いて圧粉磁心を製造した。実施例と異なるところは、磁性粉末の表面被覆に使用したコーティング液の組成である。このコーティング液の組成も併せて、表２に示した。
【００７０】
（絶縁皮膜の評価）
先ず、上記の板状試験片を用いて、それらの絶縁皮膜の耐熱性を評価した。評価方法としては、成形後のままの試験片（焼鈍前の試験片）と、４００℃で焼鈍した試験片と、５００℃で焼鈍した試験片との３種をそれぞれ用意して、各々について、（体積）比抵抗を適宜測定した。なお、比抵抗の測定は、マイクロオームメータ（メーカ：ヒューレットパカード（ＨＰ）社、型番：３４４２０Ａ）を用いて４端子法により測定した（以下、同様）。その測定結果を表３に示す。
【００７１】
いずれの試験片も、焼鈍前後で大きく比抵抗が低下するものの、実施例の場合は、４００℃、５００℃ともに比抵抗の低下（減少率）が比較例と比較して遙かに小さい。また、比較例の場合は、４００℃の焼鈍ですら、既に比抵抗が大きく低下しているのに対し、実施例の場合は、４００℃の焼鈍のみらず、５００℃の焼鈍においてまでも、十分に高い比抵抗が維持されていることが解る。こうして、本発明に係る絶縁皮膜の優れた耐熱性が確認された。
【００７２】
（圧粉磁心の評価）
次に、前述したリング状試験片と板状試験片とを各種用意して、それらの磁気的特性と電気的特性とを評価した。この場合も、焼鈍の有無、焼鈍温度を変更して、種々の測定を行った。ここでは、前述の比抵抗の他、各種磁気特性、密度についても測定した。この測定結果を表４および表５に示す。
【００７３】
なお、磁気的特性の内、静磁場特性は直流自記磁束計（メーカ：東英工業、型番：ＭＯＤＥＬ−ＴＲＦ）により測定した。交流磁場特性は交流Ｂ−Ｈカーブトレーサ（メーカ：岩崎通信機（株）、型番：ＳＹ−８２３２）により測定した。表中の交流磁場特性は、圧粉磁心を８００Ｈｚ、１．０Ｔの磁場中に置いたときの高周波損失を測定したものである。また、静磁場中の磁束密度は、その磁界の強さを順次１、２、５、８、１０ｋＡ／ｍと順次変更したときにできる磁束密度を示したものであり、各表中にそれぞれＢ1k、Ｂ2k、Ｂ5k、Ｂ8k、Ｂ10kとして示した。密度は、アルキメデス法により測定した。なお、表中、μｍは、最大透磁率である。
【００７４】
ここで、実施例の各測定結果を観ると、いずれも、コーティング液の濃度が濃い程、比抵抗が大きくなり、高周波損失が低減されている。また、焼鈍温度が高いと、比抵抗が小さくなって渦電流損失は増加傾向になるが、一方で残留歪が除去されてヒステリシス損失は低減されている。その結果、コーティング液の濃度次第で、トータル的に観れば、高周波損失を低減できることも解る。
【００７５】
なお、現状では、コーティング液の濃度と絶縁皮膜の膜厚等との定量的関係は明確ではないが、コーティング液の濃度が濃い程、絶縁皮膜の膜厚が厚くなり、このような結果に至ったと考えられる。ちなみに、試験片Ｎｏ．１４についてＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いて膜厚を測定したところ、２０〜３０ｎｍであった。
【００７６】
次に、実施例と比較例との測定結果を対比すると、比抵抗が同レベルなら、実施例の各試験片の方が磁束密度が大きい。また、磁束密度が同レベルなら、実施例の各試験片の方が比抵抗が大きく、高周波損失（特に、渦電流損失）も小さくなっている。
ここで、絶縁皮膜が磁性材料でもない限り、圧粉磁心の比抵抗と磁束密度とがトレードオフの関係となることは仕方がない。しかし、本実施例の場合、その関係が従来よりもより好ましい関係にある。つまり、比抵抗および磁束密度が共に、従来よりも大きくなる関係となる。この一例として、比抵抗ρ（μΩｍ）と磁束密度Ｂ10k（Ｔ）との関係を図１に示した。なお、図１でプロットしたデータは、表４および表５に挙げた、本発明に係る実施例と比較例とのものである。
【００７７】
図１に示した直線は、Ｂ10k ＋０．２ｌｏｇ10ρ＝１．９の直線であり、本実施例の各試験片は、この直線より上の領域（Ｂ10k ＋０．２ｌｏｇ10ρ≧１．９）に存在する。
【００７８】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【発明の効果】
本発明によれば、耐熱性に優れる絶縁皮膜が得られる。また、その絶縁皮膜を磁性粉末に被覆してなる磁心用粉末、および、その磁心用粉末を加圧成形してなる圧粉磁心は、高温域まで大きな比抵抗を示す。
【００８４】
特に、その圧粉磁心を焼鈍した場合、絶縁皮膜が優れた耐熱性を有するために、その比抵抗が急減せず、さらには、残留歪が除去されてヒステリシス損失が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の試験片について測定した比抵抗ρ（μΩｍ）と磁束密度Ｂ10k（Ｔ）との関係を示す図である。
Claims (19)
- 加圧成形して圧粉磁心とされる磁性粉末の表面を被覆する絶縁皮膜であって、
ホウ素（Ｂ）とリン（Ｐ）と酸素（Ｏ）と鉄（Ｆｅ）とからなる第１元素群と、
シャノン（Ｓｈａｎｎｏｎ，Ｒ，Ｄ）により定義された６配位のイオン半径が０．０７３ｎｍ以上である２価以上の陽イオンを生じ得る第２元素と、残部である不可避不純物とからなり、
前記第１元素群は、網目形成体を構成する元素であり、
前記第２元素は、網目修飾体を構成する元素であり、
該網目形成体と該網目修飾体とによって形成されたガラス状絶縁皮膜であることを特徴とする圧粉磁心用の絶縁皮膜。 - 前記第２元素は、アルカリ土類金属元素および／または希土類元素（Ｒ．Ｅ．）の少なくとも１種以上である請求項１記載の絶縁皮膜。
- 前記アルカリ土類金属元素は、ストロンチウム（Ｓｒ）であり、
前記希土類元素は、イットリウム（Ｙ）である請求項２に記載の絶縁皮膜。 - 前記磁性粉末は、Ｆｅを主成分とする請求項１記載の絶縁皮膜。
- 前記第２元素は、リン酸（Ｐ2Ｏ5）よりも酸化物標準生成エネルギーが負に大きな元素である請求項１〜４のいずれかに記載の絶縁皮膜。
- 膜厚が１０〜１００ｎｍである請求項５に記載の絶縁皮膜。
- 耐熱温度が４００℃以上である請求項１〜６のいずれかに記載の絶縁皮膜。
- シャノンにより定義された６配位のイオン半径が０．０７３ｎｍ以上である２価以上の陽イオンを生じ得る元素の化合物および／または塩とホウ酸およびリン酸とを混合して溶液とした被覆処理液に、被覆される相手材である、加圧成形して圧粉磁心とされる磁性粉末を接触させる接触工程と、
該接触工程後の相手材を乾燥させる乾燥工程とからなり、
該磁性粉末の表面に請求項１に記載の絶縁皮膜を形成させることを特徴とする圧粉磁心用の絶縁皮膜の製造方法。 - 前記化合物および／または塩は、アルカリ土類金属元素および／または希土類元素を含む請求項８記載の絶縁皮膜の製造方法。
- 加圧成形して圧粉磁心とされる磁性粉末と、
該磁性粉末の表面に被覆された請求項１に記載の圧粉磁心用の絶縁皮膜と、
からなることを特徴とする磁心用粉末。 - シャノンにより定義された６配位のイオン半径が０．０７３ｎｍ以上である２価以上の陽イオンを生じ得る元素の化合物および／または塩とホウ酸およびリン酸とを混合して溶液とした被覆処理液に、加圧成形して圧粉磁心とされる磁性粉末を接触させる接触工程と、
該接触工程後の磁性粉末を乾燥させる乾燥工程とからなり、
該磁性粉末の表面に請求項１に記載の絶縁皮膜が形成されることを特徴とする磁心用粉末の製造方法。 - 請求項１に記載の絶縁皮膜が、磁性粉末の表面に被覆されてなる磁心用粉末を加圧成形してなることを特徴とする圧粉磁心。
- 比抵抗ρが５μΩｍ以上であり、
保磁力ｂＨｃが３５０Ａ／ｍ以下である請求項１２に記載の圧粉磁心。 - 比抵抗ρ（μΩｍ）と、１０（ｋＡ／ｍ）の磁界中で得られる磁束密度Ｂ10k （Ｔ）とが、
Ｂ10k ≧−０．２ｌｏｇ10ρ ＋ １．９
を満たす請求項１２に記載の圧粉磁心。 - 請求項１に記載の絶縁皮膜が、磁性粉末の表面に被覆されてなる磁心用粉末を成形用金型に充填する充填工程と、
該成形用金型内の磁心用粉末を加圧成形する成形工程と、
からなることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。 - 前記充填工程は、高級脂肪酸系潤滑剤を内面に塗布した前記成形用金型へ前記磁心用粉末を充填する工程であり、
前記成形工程は、該磁心用粉末と該成形用金型の内面との間に金属石鹸皮膜を生成させる温間高圧成形工程である請求項１５に記載の圧粉磁心の製造方法。 - 前記磁性粉末は、Ｆｅを主成分とする粉末であり、
前記高級脂肪酸系潤滑剤は、ステアリン酸リチウム（ＳｔＬｉ）、ステアリン酸カルシウム（Ｃａ）およびステアリン酸亜鉛（ＳｔＺｎ）の１種以上であり、
前記金属石鹸皮膜は、ステアリン酸鉄からなる請求項１６に記載の圧粉磁心の製造方法。 - さらに、前記成形工程後に得られた粉末成形体を焼鈍する焼鈍工程を行う請求項１５に記載の圧粉磁心の製造方法。
- 前記粉末成形体は、Ｆｅを主成分とする粉末からなり、
前記焼鈍工程は、３００℃以上に加熱した後に徐冷する工程である請求項１８に記載の圧粉磁心の製造方法。
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