JP4513131B2 - 軟磁性材料の製造方法、および圧粉磁心の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧粉磁心の材料である軟磁性材料の製造方法、およびこの軟磁性材料を使用した圧粉磁心の製造方法に関するものである。

ハイブリッド自動車などは、モータへの電力供給系統に昇圧回路を備えている。この昇圧回路の一部品として、リアクトルが利用されている。リアクトルは、コアにコイルを巻回した構成である。このようなリアクトルを交流磁場で使用した場合、コアに鉄損と呼ばれるエネルギー損失が生じる。鉄損は、概ね、ヒステリシス損と渦電流損との和で表され、特に、高周波での使用において顕著になる。

上記鉄損を低減するために、リアクトルのコアとして圧粉磁心を用いることがある。圧粉磁心は、軟磁性金属粒子の表面に絶縁被膜を形成した複合磁性粒子からなる軟磁性材料を加圧して形成され、金属粒子同士が絶縁被膜により絶縁されているので、特に、渦電流損を低減する効果が高い。

しかし、圧粉磁心は、加圧成形を経て作製されるため、この加圧成形時の圧力により複合磁性粒子の絶縁被膜が損傷する虞がある。その結果、圧粉磁心における軟磁性金属粒子同士が接触して渦電流損の増大を招き、圧粉磁心の高周波特性が低下する虞がある。

また、加圧成形後に軟磁性金属粒子に導入された歪みや転移は、ヒステリシス損を増加させる要因となるため、加圧成形後に熱処理を行わなければならないが、絶縁被膜を劣化させる虞があるため、高温での熱処理を行うことが難しい。熱処理温度が十分でないと、金属粒子に導入された歪みなどを十分に除去することができず、その結果、ヒステリシス損の増大を招き、圧粉磁心の高周波特性が低下する虞がある。

そこで、例えば、特許文献１に記載の技術は、軟磁性金属粒子の表面に絶縁被膜―耐熱性付与保護被覆―可撓性保護被覆からなる多層の絶縁膜を形成することで、加圧成形および熱処理による問題を解決している。この文献の技術では、絶縁被膜としてリン化合物やケイ素化合物などを、耐熱性付与保護被覆として有機シリコン化合物などを、可撓性保護被覆としてシリコーン樹脂などを利用できるとしている。

特開２００６−２０２９５６号公報

しかし、軟磁性金属粒子の表面に複数の絶縁膜を多層に形成する工程が煩雑で、軟磁性材料の生産性が悪いという問題がある。

複数の絶縁膜を層状に形成する場合、軟磁性金属粒子の表面に順次絶縁膜を形成することが基本である。例えば、特許文献１に記載の技術では、絶縁膜を形成する方法として湿式被覆法を挙げている。湿式被覆法は、絶縁材料を溶かし込んだ有機溶媒に被覆対象を浸漬して撹拌し、有機溶剤を蒸発させた後、硬化させることで被覆対象の表面に絶縁被膜を形成する方法である。つまり、絶縁被覆の形成に、撹拌、蒸発、硬化の３工程を要するので、軟磁性材料の生産性が良くない。

また、例えば、被覆対象に形成する絶縁膜としてシリコーン樹脂被膜を選択する場合、被覆対象とシリコーンオリゴマーとをミキサーで混合した後、加熱雰囲気でシリコーンオリゴマーの縮重合を促進させて、被覆対象の表面にシリコーン樹脂被膜を形成する方法もある。この場合、材料の混合と熱処理の２工程となる。しかし、軟磁性金属粒子の表面に複数の絶縁膜を形成することを考慮すれば、まだ生産工程が多いと言える。

そこで、本発明の目的の一つは、加圧成形・加熱処理による磁気特性の低下を抑制するために軟磁性金属粒子の表面に複数の絶縁膜を備える軟磁性材料を効率よく作製するための軟磁性材料の製造方法を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、高周波特性に優れた圧粉磁心を製造するための圧粉磁心の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、軟磁性金属粒子の表面で厚み方向に隣接する２つの絶縁膜に着目し、この２つの絶縁膜の構成を限定することにより上記目的を達成できることを見いだした。この知見に基づき、本発明を以下に規定する。

本発明軟磁性材料の製造方法は、圧粉磁心を製造するために用いられる軟磁性材料の製造方法であって、以下の工程を備えることを特徴とする。
軟磁性金属粒子の表面に水和水を有する絶縁被膜を形成した複合磁性粒子からなる材料粉末を用意する工程（以下、工程Ａとする）。
加水分解・縮重合反応によりシリコーン樹脂となる樹脂材料を用意する工程（以下、工程Ｂとする）。
前記材料粉末と樹脂材料とを８０〜１５０℃の加熱雰囲気で混合し、絶縁被膜の表面にシリコーン樹脂被膜を形成する工程（以下、工程Ｃとする）。

本発明軟磁性材料の製造方法によれば、絶縁被膜とシリコーン樹脂被膜の複数の絶縁体により軟磁性金属粒子の表面を覆った複合磁性粒子からなる軟磁性材料を効率良く、短時間で製造することができる。これは、絶縁被膜に含有される水和水が、シリコーン樹脂被膜の形成を促進するからである。詳しいメカニズムは、後段で詳述する。

また、本発明圧粉磁心の製造方法は、以下の工程を備える。
上記軟磁性材料の製造方法により製造した軟磁性材料を加圧成形する工程（以下、工程Ｄとする）。
加圧成形時に軟磁性金属粒子に導入される歪みを取り除くための熱処理工程（以下、工程Ｅとする）。

本発明圧粉磁心の製造方法によれば、本発明軟磁性材料を加圧して成形した後に、高温の熱処理を施しているため、加圧時に軟磁性材料の金属粒子に導入された歪みや転移を十分に除去することができる。軟磁性材料の加圧後の熱処理温度を高くすることができるのは、複数の絶縁体により軟磁性金属粒子の表面を覆った複合磁性粒子からなる軟磁性材料を使用しているためである。歪みなどが十分に除去された圧粉磁心は、鉄損が低減されるので、エネルギー効率に優れる。このようにして得られた圧粉磁心は、例えば、リアクトルのコアとして好適に利用することができる。

以下に、本発明軟磁性材料の製造方法および圧粉磁心の製造方法に備わる各工程の構成要素を詳細に説明する。

≪工程Ａ：材料粉末の用意≫
用意する材料粉末は、軟磁性金属粒子の表面に水和水を有する絶縁被膜を有する複合磁性粒子を集合したものである。

軟磁性金属粒子としては、鉄を５０質量％以上含有するものが好ましく、例えば、純鉄（Ｆｅ）が挙げられる。その他、鉄合金、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｎ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃ系合金、Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｐ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、及び鉄Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉから選択される1種からなるものが利用できる。特に、透磁率及び磁束密度の点から、９９質量％以上がＦｅである純鉄が好ましい。

軟磁性金属粒子の平均粒径は、１μｍ以上７０μｍ以下とする。軟磁性金属粒子の平均粒径を１μｍ以上とすることによって、軟磁性材料の流動性を落とすことがなく、軟磁性材料を用いて製作された圧粉磁心の保磁力およびヒステリシス損の増加を抑制できる。逆に、軟磁性金属粒子の平均粒径を７０μｍ以下とすることによって、１ｋＨｚ以上の高周波域において発生する渦電流損を効果的に低減できる。より好ましい軟磁性金属粒子の平均粒径は、５０μｍ以上７０μｍ以下である。この平均粒径の下限が５０μｍ以上であれば、渦電流損の低減効果が得られると共に、軟磁性材料の取り扱いが容易になり、より高い密度の成形体とすることができる。なお、この平均粒径とは、粒径のヒストグラム中、粒径の小さい粒子からの質量の和が総質量の５０％に達する粒子の粒径、つまり５０％粒径をいう。

また、軟磁性金属粒子は、そのアスペクト比が１．５〜１．８となるような形状とすると良い。上記範囲のアスペクト比を有する軟磁性金属粒子は、アスペクト比が小さな（１．０に近い）ものに比べて、圧粉磁心にしたときに反磁界係数を大きくでき、高周波特性に優れた圧粉磁心とすることができる。また、圧粉磁心の強度を向上させることができる。

軟磁性金属粒子の表面に被覆される絶縁被膜は、金属粒子間の絶縁層として機能する。この金属粒子を絶縁被膜で覆うことによって、金属粒子同士の接触を抑制し、成形体の比透磁率を抑えることができる。また、絶縁被膜の存在により、金属粒子間に渦電流が流れるのを抑制して、圧粉磁心の渦電流損を低減させることができる。

絶縁被膜は、水和水を含み、絶縁性に優れるものであれば特に限定されない。例えば、絶縁被膜としては、リン酸塩やチタン酸塩などを好適に利用できる。特に、リン酸塩からなる絶縁被膜は変形性に優れるので、軟磁性材料を加圧して圧粉磁心を作製する際に軟磁性金属粒子が変形しても、この変形に追従して変形することができる。また、リン酸塩被膜は鉄系の軟磁性金属粒子に対する密着性が高く、金属粒子表面から脱落し難い。リン酸塩としては、リン酸鉄やリン酸マンガン、リン酸亜鉛、リン酸カルシウムなどのリン酸金属塩化合物を利用することができる。水和水を含む絶縁被膜は、予め水和水を含有する材料を用いて形成すれば良い。

絶縁被膜の厚みは、１０ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。絶縁被膜の厚みを１０ｎｍ以上とすることによって、金属粒子同士の接触の抑制や渦電流によるエネルギー損失を効果的に抑制することができる。また、絶縁被膜の厚みを１μｍ以下とすることによって、複合磁性粒子に占める絶縁被膜の割合が大きくなりすぎない。このため、この複合磁性粒子の磁束密度が著しく低下することを防止できる。

上記絶縁被膜の厚さは、以下のようにして調べることができる。まず、組成分析(ＴＥＭ−ＥＤＸ：ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ)によって得られる膜組成と、誘導結合プラズマ質量分析(ＩＣＰ−ＭＳ：ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ−ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ)によって得られる元素量とを鑑みて相当厚さを導出する。そして、ＴＥＭ写真により直接、被膜を観察し、先に導出された相当厚さのオーダーが適正な値であることを確認して決定される平均的な厚さとする。なお、この定義は、後述するシリコーン樹脂被膜の厚さにも適用できる。

≪工程Ｂ：樹脂材料の用意≫
用意する樹脂材料としては、加水分解・縮重合反応によりシリコーン樹脂となるものであれば特に限定されない。代表的には、Ｓｉ_ｍ（ＯＲ）_ｎ（ｍ、ｎは自然数）で表される化合物を利用することができる。ＯＲは、加水分解基であり、例えば、アルコキシ基やアセトキシ基、ハロゲン基、イソシアネート基、ヒドロキシル基などを挙げることができる。特に、樹脂材料として、分子末端がアルコキシシリル基（≡Ｓｉ―ＯＲ）で封鎖されたアルコキシオリゴマーを好適に利用可能である。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシを挙げることができる。特に、加水分解後の反応生成物を除去する手間を考慮すると、加水分解基はメトキシが良い。これら樹脂材料は、単独で用いても、組み合わせて用いてもかまわない。

樹脂材料が加水分解・縮重合して形成されるシリコーン樹脂被膜は、変形性に優れるので、軟磁性材料を加圧する際に割れや亀裂が生じ難く、絶縁被膜の表面から剥離することも殆どない。しかも、シリコーン樹脂被膜は、耐熱性に優れるので、軟磁性材料を加圧成形した後の熱処理温度を高温にしても、優れた絶縁性を維持することができる。

≪工程Ｃ：材料粉末と樹脂材料の混合≫
材料粉末と樹脂材料の混合は、８０〜１５０℃の加熱雰囲気で行う。混合により、複合磁性粒子の表面に樹脂材料がまぶされた状態になる。このとき、加熱雰囲気のために、複合磁性粒子の絶縁被膜に含まれる水和水が離脱して、樹脂材料の加水分解を促進する。水和水の離脱は、約８０℃程度から始まり、高温になるほど離脱の速度が上がるし、樹脂材料の加水分解・縮重合反応も促進する。そのため、加熱雰囲気は１００〜１５０℃とすることが好ましい。高温にすると、加水分解・縮重合時に生成する有機物、例えば、加水分解基がメトキシであればメタノールを容易に除去することができる。

また、従来は、原料の混合後に熱処理を行っており、加熱雰囲気中に含まれる水分子により樹脂材料の加水分解・縮重合を進行させていたが、本発明軟磁性材料の製造方法では、樹脂材料の直下に水分子の発生源である絶縁被膜が存在するので、非常に短時間で絶縁材料の加水分解・縮重合が進行する。例えば、ＧＥ東芝シリコーン社製のＸＣ９６−Ｂ０４４６であれば、従来、混合後の熱処理条件が１５０℃×６０分以上（樹脂メーカーの推奨条件）であったものを、８０〜１５０℃×１０〜３０分程度とすることができる。しかも、水分子の発生源が樹脂材料の近傍に存在することから、数１０ｋｇオーダーの大バッチでの混合を行っても、絶縁被膜の表面にまぶされた樹脂材料を確実にシリコーン樹脂被膜にすることができる。

材料粉末と樹脂材料とを配合する割合は、作製する圧粉磁心に要求される特性を満たすように適宜選択することができる。特に、直流重畳特性の向上を目的とするのであれば、混合する際の樹脂材料の割合、つまり、材料粉末と樹脂材料とを合計したもののうち、樹脂材料の占める割合を０．５〜２．５質量％とすることが好ましい。樹脂材料の占める割合が０．５〜２．５質量％の範囲であれば、複合磁性粒子の表面全体を実質的にシリコーン樹脂被膜で覆うことができるので、軟磁性金属粒子間の絶縁性を高めることができる。また、形成されるシリコーン樹脂被膜の厚さを従来よりも厚くできるので、後述する圧粉磁心の製造の際に、加圧成形後の熱処理温度を高くすることができる。

上記の好ましい樹脂材料の割合は、混合と熱処理とを別々に行っていた従来の軟磁性材料の製造方法における樹脂材料の割合（０．２５質量％程度）よりも多い。この割合で樹脂材料を配合できるのは、加熱雰囲気での配合による樹脂材料の加水分解・縮重合反応の促進と、この反応の際に生成する有機物、例えば、加水分解基がメトキシであればメタノールを容易に除去することができるからである。

シリコーン樹脂被膜の厚さは、１０ｎｍ〜０．２μｍとすることが好ましい。この範囲の厚さのシリコーン樹脂被膜であれば、磁束密度が低下し過ぎることなく、軟磁性金属粒子間の絶縁を確保することができる。

その他、混合工程におけるシリコーン樹脂被膜の形成を促進する手段として、触媒を添加しても良い。触媒としては、蟻酸、マレイン酸、フマル酸、酢酸などの有機酸や、塩酸、リン酸、硝酸、ほう酸、硫酸などの無機酸などを用いることができる。触媒の添加量は、多すぎると樹脂材料のゲル化を招くので、適切な量を選択すると良い。

以上のようにして作製された軟磁性材料であれば、軟磁性金属粒子の表面を絶縁被膜とシリコーン樹脂被膜が覆っているので、後段の工程Ｄにおいて軟磁性材料を加圧して成形しても、軟磁性金属粒子同士が直接接触することが殆どない。また、複合磁性粒子の最表面にシリコーン樹脂被膜が形成されていることから、後段の工程Ｅにおいて高温の熱処理を施しても、絶縁被膜が熱分解することを抑制でき、軟磁性金属粒子同士の接触を効果的に防止することができる。

また、材料粉末と樹脂材料とを混合した後、熱処理することで得られる従来の軟磁性材料と、混合と熱処理を同時に行うことで得られる本発明の軟磁性材料とを比較すると、混合時の樹脂材料の配合割合が同じであっても、本発明の軟磁性材料の方が、圧粉磁心にしたときに磁気特性に優れることが、本発明者らの検討により明らかになった。これは、材料粉末と樹脂材料との混合と、熱処理によるシリコーン樹脂被膜の形成とを同時に行っているため、比較的均一な厚さのシリコーン樹脂被膜が形成されることによるものと推察される。

≪工程Ｄ：加圧成形≫
加圧成形工程は、代表的には、所定の形状の成形金型内に工程Ｃで得られた軟磁性材料を注入し、圧力をかけて押し固めることで行うことができる。このときの圧力は、適宜選択することができるが、例えば、リアクトルのコアとなる圧粉磁心を製造するのであれば、約９００〜１３００ＭＰａ（好ましくは、９６０〜１２８０ＭＰａ）程度とすることが好ましい。

≪工程Ｅ：熱処理≫
熱処理は、工程Ｄで軟磁性金属粒子に導入された歪みや転移などを除去するために行う。熱処理温度が高いほど、歪みの除去を十分に行うことができることから、熱処理温度は、４００℃以上、特に５５０℃以上、さらに６５０℃以上が好ましい。金属粒子の歪みなどを除去する観点から、熱処理の上限は約８００℃程度とする。このような熱処理温度であれば、歪みの除去と共に、加圧時に金属粒子に導入される転移などの格子欠陥も除去できる。熱処理温度を高くすることができるのは、本発明の軟磁性材料が、比較的耐熱性の高いシリコーン樹脂被膜を有するからである。熱処理温度が高いということは、軟磁性金属粒子に導入された歪みや転移が十分に除去することができるということであるので、圧粉磁心のヒステリシス損を効果的に低減することができる。

本発明軟磁性材料の製造方法によれば、軟磁性金属粒子の表面に絶縁被膜とシリコーン樹脂被膜とを備える軟磁性材料を生産性良く製造することができる。製造された軟磁性材料は、軟磁性金属粒子の表面が絶縁被膜とシリコーン樹脂被膜に覆われているため、加圧成形のときにも、加圧成形後の熱処理のときにも、被膜が損傷し難く、その絶縁性も低下し難い。

また、本発明圧粉磁心の製造方法によれば、加圧成形後に高温での熱処理を施すので、歪みなどが十分に除去された圧粉磁心を製造することができる。歪みなどが除去された圧粉磁心は、高周波での使用においてエネルギー損失が少ないので、例えば、リアクトルのコアとして優れた特性を発揮することができる。また、この圧粉磁心を、例えば、リアクトルのコアとして利用した場合、直流重畳特性に優れるので、コアのギャップレス化が可能となる。

以下の工程（Ａ）〜（Ｅ）を備える本発明の圧粉磁心の製造方法により、圧粉磁心（試作材１、試作材２）を作製し、その物理特性を測定した。また、従来の圧粉磁心の製造方法により圧粉磁心（比較材）を作製し、その物理特性を測定した。そして、試作材１、試作材２と比較材の物理特性を比較した。

＜試作材１の作製＞
（Ａ） 軟磁性金属粒子の表面に水和水を有する絶縁被膜を形成した複合磁性粒子からなる材料粉末を用意する工程。
（Ｂ） 水の存在下で加水分解・縮重合反応によりシリコーン樹脂となる樹脂材料を用意する工程。
（Ｃ） 粉末材料と樹脂材料とを８０〜１５０℃の加熱雰囲気で混合し、絶縁被膜の表面にシリコーン樹脂被膜を形成する工程。
（Ｄ） 軟磁性金属粒子の絶縁被膜の表面にシリコーン樹脂被膜を形成したものからなる軟磁性材料を加圧成形する工程。
（Ｅ） 加圧成形時に軟磁性金属粒子に導入される歪みを取り除くための熱処理工程。

≪工程Ａ≫
水アトマイズ法により作製された、純度が９９．８％以上である異形状（平均粒径が５０μｍ、アスペクト比は１．５１）の鉄粉を軟磁性金属粒子として用意した。そして、この金属粒子の表面にリン酸塩化成処理を施して、水和水を予め含むリン酸鉄からなる絶縁被膜を形成し、複合磁性粒子を作製した。絶縁被膜は、軟磁性金属粒子の表面全体を実質的に覆い、その平均厚さは、５０ｎｍであった。また、絶縁被膜に含有される水和水を昇温脱離ガス分析により測定したところ、質量％で７．７８であった。複合磁性粒子の集合体が、軟磁性材料を製造する際の材料粉末である。

≪工程Ｂ≫
加水分解・縮重合反応によりシリコーン樹脂となる樹脂材料として、ＧＥ東芝シリコーン株式会社製のＴＳＲ１１６と、同社製のＸＣ９６−Ｂ０４４６とを用意した。これらは、分子末端がアルコキシシリル基（≡Ｓｉ−Ｒ）で封鎖されたアルコキシレジンタイプのシリコーンオリゴマーであって、加水分解基（−Ｒ）がメトキシである。なお、工程Ａと工程Ｂの順番は問わない。

≪工程Ｃ≫
工程Ａで用意した材料粉末と、工程Ｂで用意した樹脂材料（ＴＳＲ１１６、ＸＣ９６−Ｂ０４４６）とをミキサー内に投入し、１５０℃の加熱雰囲気で１０分間混合し、軟磁性材料を得た。ミキサーに投入された材料のうち、ＴＳＲ１１６の割合は０．７５質量％、ＸＣ９６−Ｂ０４４６の割合は０．５質量％であった。また、ミキサーの回転数は、３００ｒｐｍ．であった。

この工程Ｃにより複合磁性粒子の表面にシリコーン樹脂被膜がコートされた軟磁性材料を得た。複合磁性粒子の表面に形成されるシリコーン樹脂被膜の平均厚さは、２００ｎｍであった。

≪工程Ｄ≫
工程Ｃで得られた軟磁性材料を所定の形状の金型内に注入し、９６０ＭＰａの圧力をかけて加圧成形することで、棒状の試験片とリング状の試験片を得た。各試験片のサイズは以下の通りである。
棒状の試験片…直流重畳特性の評価用
長さ５５ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚み７．５ｍｍ
リング状の試験片…磁気特性の評価用
外形３４ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚み５ｍｍ

≪工程Ｅ≫
工程Ｄで得られた棒状の試験片およびリング状の試験片を窒素雰囲気下で６００℃×１時間、熱処理した。熱処理を終えた試験片が、いわゆる圧粉磁心である。

＜試作材２の作製＞
試作材２は、試作材１と比較して次に示す点が相違している。工程Ｃにおける樹脂材料の割合が０．２５質量％（ＴＳＲ１１６とＸＣ９６−Ｂ０４４６との比率は試作材１と同じ）。この場合のシリコーン樹脂被膜の平均厚さは、１００ｎｍであった。

この試作材２についても、試作材１と同様に、棒状の試験片とリング状の試験片を作製し、試作材１と同じように直流重畳特性と磁気特性を測定した。

＜比較材の作製＞
比較材は、試作材１と比較して以下に列挙する点が相違している。
１．工程Ｃにおける樹脂材料の割合が０．２５質量％（ＴＳＲ１１６とＸＣ９６−Ｂ０４４６との比率は試作材と同じ）。この場合のシリコーン樹脂被膜の平均厚さは、１００ｎｍであった。
２．材料粉末と樹脂材料とを１０分間混合した後、１５０℃×６０分の熱処理によりシリコーン樹脂被膜を形成した。つまり、硬化させる樹脂材料が少ないにもかかわらず、軟磁性材料の製造時間をトータルで見た場合、試作材よりも６０分長いことになる。製造する軟磁性材料が多くなれば、この製造時間の差はより顕著になると予想される。

この比較材についても、試作材１、２と同様に、棒状の試験片とリング状の試験片を作製し、試作材１、２と同じように直流重畳特性と磁気特性を測定した。

＜評価＞
上述のようにして作製した試作材１、２と比較材について、以下に列挙する特性値を測定した。特性値は、後段の表１および表２にまとめて記載する。

≪磁気特性≫
棒状の試験片に１００Ｏｅ（≒７９５８Ａ／ｍ）の磁場を印加して、その時の磁束密度Ｂ１００を測定した。

リング状の試験片に巻線を施し、試験片の磁気特性を測定するための測定部材を作製した。この測定部材について、ＡＣ−ＢＨカーブトレーサを用いて、励起磁束密度Ｂｍ：１ｋＧ（＝０．１Ｔ）、測定周波数：１０ｋＨｚにおける鉄損Ｗ１／１０ｋ、および、励起磁束密度Ｂｍ：２ｋＧ（＝０．２Ｔ）、測定周波数：１０ｋＨｚにおける鉄損Ｗ２／１０ｋ（Ｗ／ｋｇ）を測定した。また、鉄損の周波数曲線を下記の３つの式で最小二乗法によりフィッティングし、ヒステリシス損係数Ｋｈ（ｍＷｓ／ｋｇ）および渦電流損係数Ｋｅ（ｍＷｓ^２／ｋｇ）を算出した。
（鉄損）＝（ヒステリシス損）＋（渦電流損）
（ヒステリシス損）＝（ヒステリシス損係数）×（周波数）
（渦電流損）＝（渦電流損係数）×（周波数）^２

また、測定部材を利用して、初透磁率μｉ（Ｈ／ｍ）を測定した。初透磁率の測定には（ＤＣ／ＡＣ−ＢＨトレーサ（メトロン技研株式会社製）を用いて評価した）。

≪密度≫
棒状の試験片およびリング状の試験片の水中密度（ｇ／ｃｍ^３）を測定した。両試験片の密度は同じであることを確認した。

≪電気抵抗≫
リング状の試験片を用いて、四端子法により電気抵抗（Ω）を測定した。

≪直流重畳特性≫
図１に示すように、棒状の試験片からなるコアＭとスペーサＳを組み、コアＭの周囲にコイルＣを形成した直流重畳試験機を作製した。試験機におけるコイルの巻き数は５４巻、磁路長は２２０ｍｍ、磁路断面積は７５ｍｍ^２であった。この試験機は、スペーサＳの合計厚さによりコアＭに介在させるギャップ長を変化させることができる。従って、この試験では、試作材からなるコアＭを使用した試験機について、ギャップ長を０ｍｍ、０．６ｍｍ、１．２ｍｍ、２．０ｍｍ、２．８ｍｍ、または、４．０ｍｍと変化させ、各ギャップ長を有する試験機に対する直流重畳電流を０Ａ〜４０．０Ａまで変化させたときのインダクタンスＬ（μＨ）を測定した。また、比較材からなるコアＭを使用した試験機については、ギャップ長を２．０ｍｍとし、直流重畳電流を０Ａ〜４０．０Ａまで変化させたときのインダクタンスＬ（μＨ）を測定した。

上記試験機を使用して測定した直流重畳電流に対するインダクタンスの値（試作材１と比較材）を示すグラフを図２に示す。ここで、印加電流が０ＡのときのインダクタンスＬに対して、直流重畳電流が大きくなったときのインダクタンスＬの低下量が大きいほど、直流重畳特性が悪い。

さらに、各試料の直流重畳特性の相違をより明確に評価するため、各試料の微分透磁率（ΔＢ／ΔＨ）を測定した。微分透磁率は、試料ごとに作製したリング状の試験片に巻線を巻回した測定部材を使用して、印加磁界１００Ｏｅにおける直流磁化特性を測定し、その測定値に基づいて算出した。試作材１、試作材２および比較材についての印加磁界と微分透磁率との関係を図３に示す。ここで、微分透磁率の最大値と最小値の差が小さいほど、直流重畳特性に優れる。

≪評価結果≫
表１および２の結果から、試作材１、２および比較材は複合磁性粒子同士の絶縁が確保されているため、ヒステリシス損係数Ｋｈ、渦電流損係数Ｋｅが共に小さく、鉄損も低く抑えられている。試作材２は、比較材と同じ膜厚のリン酸鉄からなる絶縁被膜、およびシリコーン樹脂被膜を有することから、比較材とほぼ同じような特性を有していた。一方、試作材１は、比較材に比べてシリコーン樹脂被膜が厚いことから、比較材よりもＢ１００やμｉが低く、鉄損などの数値が高い。これら試作材１、２および比較材の数値は、軟磁性金属粒子の表面にリン酸塩被膜を形成しただけのもの（データは記載せず）よりも格段に優れている。つまり、軟磁性金属粒子の表面にリン酸塩被膜とシリコーン樹脂被膜を備える軟磁性材料を用いて作製された圧粉磁心は、高周波特性に優れると言える。

次に、図２の結果を見ると、試作材１を使用すれば、比較材を使用するよりも、印加電流を０Ａから４０．０Ａに変化させたときのインダクタンスの低下が少なく、直流重畳特性に優れていることが判る。これは、試作材１におけるシリコーン樹脂被膜が比較材よりも比較的均一に厚く形成されるため、比較材に比べて試作材の電気抵抗が大きく、透磁率が小さくなるからであると推察される。そのため、試作材１のような構成を備える圧粉磁心を用いてリアクトル用のコアを作製する場合、インダクタンスの調整を行うためのギャップを省略することも可能である。

さらに、図３の結果を見ると、試作材２と比較材とは、樹脂材料の添加量が同じであるにも拘らず、試作材２の方が比較材よりもインダクタンスの直流重畳特性が安定していることが判る。試作材２と比較材との間の相違点は、シリコーン樹脂被膜の形成方法のみであるので、軟磁性材料の直流重畳特性を向上させるという点で、本発明の軟磁性材料の製造方法が従来の方法に比べて優れていることが明らかになった。また、工程Ｃにおける樹脂材料の割合が１.２５質量％である試作材１は、同割合が０.２５質量％である試作材２に比べて直流重畳特性に優れることが明らかになった。

なお、本発明の実施形態は、上述したものに限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明の軟磁性材料の製造方法により製造された軟磁性材料は、高周波特性および直流重畳特性に優れた圧粉磁心の作製に好適に利用可能である。

直流重畳特性の試験方法の説明図である。 直流重畳特性の試験結果を示すグラフであって、横軸は直流重畳電流（Ａ）、縦軸はインダクタンス（μＨ）である。 直流重畳特性を示すグラフであって、横軸は印加磁界（Ｏａ）、縦軸は微分透磁率である。

符号の説明

Ｍ コア Ｃ コイル Ｓ スペーサ

Claims (6)

1. 圧粉磁心を製造するために用いられる軟磁性材料の製造方法であって、
   軟磁性金属粒子の表面に水和水を有する絶縁被膜を形成した複合磁性粒子からなる材料粉末を用意する工程と、
   加水分解・縮重合反応によりシリコーン樹脂となる樹脂材料を用意する工程と、
   前記材料粉末と樹脂材料とを８０〜１５０℃の加熱雰囲気で混合し、絶縁被膜の表面にシリコーン樹脂被膜を形成する工程とを備えることを特徴とする軟磁性材料の製造方法。
2. 前記混合工程における樹脂材料の割合は、０．５〜２．５質量％であることを特徴とする請求項１に記載の軟磁性材料の製造方法。
3. 前記軟磁性金属粒子の平均粒径が１μｍ以上７０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の軟磁性材料の製造方法。
4. 前記軟磁性金属粒子のアスペクト比が１．５〜１．８であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の軟磁性材料の製造方法。
5. 前記絶縁被膜は、リン酸塩被膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の軟磁性材料の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の軟磁性材料の製造方法により製造した軟磁性材料を加圧成形する工程と、
   この加圧成形時に軟磁性金属粒子に導入される歪みを取り除くための熱処理工程とを備えることを特徴とする圧粉磁心の製造方法。

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