JP6620643B2 - 圧粉成形磁性体、磁芯およびコイル型電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、圧粉成形磁性体、磁芯およびコイル型電子部品に関する。

一般的に、従来の軟磁性合金粒子を有する圧粉成形磁性体から成る磁心では、絶縁特性が劣ると言う課題を有している。そこで、合金粒子の表面を、たとえばリン酸系化成皮膜などのコーティングを行うことが検討されている（たとえば特許文献１）。

しかしながら、合金粒子の表面を、リン酸系化成皮膜などでコーティングを行う技術では、製造工数が増大するなどの課題を有している。また、合金粒子の表面にコーティングを行うことで、μなどの磁気特性が劣化するという課題もある。

そこで、粒径の異なる合金粒子を混合するなど様々な対策が併用されているが、そのために、磁性体の品質が不安定になるおそれがあると共に、製造工程が煩雑になる。

特開２００８−６３６５１号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、製造が容易で品質の安定化が図れ、しかも絶縁特性に優れ、磁気特性の劣化も少ない圧粉成形磁性体と、その磁性体から成る磁芯、その磁芯を有するコイル型電子部品を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る圧粉成形磁性体は、
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系軟磁性合金で構成される合金粒子を含む圧粉成形磁性体であって、
リンが４０〜１００ｐｐｍ含まれ、
前記合金粒子の表面には、リンを含むＣｒ酸化膜が形成してあることを特徴とする。

本発明の第１の観点に係る圧粉成形磁性体によれば、合金粒子の表面にリンを含むＣｒ酸化膜が形成してあるため、リンを含まない圧粉成形磁性体に比較して、絶縁性が格別に向上する。また、本発明の第１の観点に係る圧粉成形磁性体によれば、μなどの磁気特性の劣化が少ないことが本発明者等により見出された。

さらに、本発明の第１の観点に係る圧粉成形磁性体は、原料となる軟磁性合金粉末にリンを所定量で含ませ、熱処理条件を適切に選択するのみで製造することができる。そのため、製造が容易で品質の安定化を図ることができる。

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る圧粉成形磁性体は、
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系軟磁性合金で構成される合金粒子を含む圧粉成形磁性体であって、
リンが４０〜１００ｐｐｍ含まれ、
前記合金粒子相互間の粒界には、リンが含まれていることを特徴とする圧粉成形磁性体。

本発明の第２の観点に係る圧粉成形磁性体によれば、合金粒子の粒界にリンが含まれるため、リンを含まない圧粉成形磁性体に比較して、絶縁性が格別に向上する。また、本発明の第２の観点に係る圧粉成形磁性体によれば、μなどの磁気特性の劣化が少ないことが本発明者等により見出された。

さらに、本発明の第２の観点に係る圧粉成形磁性体は、原料となる軟磁性合金粉末にリンを所定量で含ませ、熱処理条件を適切に選択するのみで製造することができる。そのため、製造が容易で品質の安定化を図ることができる。

本発明に係る磁芯は、上記に記載の圧粉成形磁性体から構成されることを特徴とする。

本発明に係るコイル型電子部品は、上記に記載の磁芯を有することを特徴とする。

図１は本発明の一実施形態に係る圧粉成形磁性体の断面におけるＳＴＥＭ画像である。 図２は本発明の実施例および比較例に係る圧粉成形磁性体のリン含有量と絶縁特性およびμｉ特性の変化を示すグラフである。

以下、本発明を、実施形態に基づき説明する。
本実施形態に係るコイル型電子部品用の磁芯は、圧粉成形により成形される圧粉成形磁性体から成る磁芯である。圧粉成形は、プレス機械の金型内に、軟磁性合金粉末を含む材料を充填し、所定の圧力で加圧して圧縮成形を施すことにより成形体を得る方法である。

本実施形態に係る磁芯の形状としては、トロイダル型のほか、ＦＴ型、ＥＴ型、ＥＩ型、ＵＵ型、ＥＥ型、ＥＥＲ型、ＵＩ型、ドラム型、ポット型、カップ型等を例示することができる。この磁芯の周囲に巻き線を所定巻数だけ巻回することにより所望のコイル型電子部品を得ることができる。

本実施形態に係るコイル型電子部品用の磁心は、本実施形態に係る圧粉成形磁性体で構成してある。

本実施形態に係る圧粉成形磁性体は、図１に示すように、複数の軟磁性合金粒子２と、前記軟磁性合金粒子間に存在する粒界６と、を有する。軟磁性合金粒子２は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系軟磁性合金で構成される。

Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系軟磁性合金において、ケイ素をＳｉ換算で０．１〜９質量％、クロムをＣｒ換算で０．１〜１５質量％含有し、残部が鉄（Ｆｅ）で構成されていることが好ましい。さらに好ましくは、ケイ素をＳｉ換算で１．４〜９質量％、特に好ましくは４．５〜８．５質量％、また、クロムをＣｒ換算で１．５〜８質量％、特に好ましくは３〜７質量％含有し、残部が鉄（Ｆｅ）で構成されていることが好ましい。

Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃｒ系軟磁性合金において、ニッケルをＮｉ換算で３〜１５質量％、ケイ素をＳｉ換算で０．１〜９質量％、クロムをＣｒ換算で０．１〜１５質量％含有し、残部が鉄（Ｆｅ）で構成されていることが好ましい。さらに好ましくは、ニッケルをＮｉ換算で３〜１０質量％、ケイ素をＳｉ換算で１．４〜９質量％、特に好ましくは４．５〜８．５質量％、また、クロムをＣｒ換算で１．５〜８質量％、特に好ましくは３〜７質量％含有し、残部が鉄（Ｆｅ）で構成されていることが好ましい。

本実施形態に係る軟磁性合金粒子２の平均結晶粒子径は、好ましくは３０〜６０μｍである。平均結晶粒子径を上記の範囲とすることで、磁芯の薄層化を容易に実現することができる。

軟磁性合金粒子２の表面には、Ｃｒ酸化膜４が形成してある。Ｃｒ酸化膜４は、酸素とＣｒを含む相であって、Ｃｒおよび酸素以外の元素、たとえばＳｉを含む複合酸化物であってもよい。Ｃｒ酸化膜４は、合金粒子２の粒内よりもＣｒが多いＳｉ−Ｃｒ複合酸化物相であってもよい。Ｓｉ−Ｃｒ複合酸化物相は、特に限定されるものではないが、ＳｉとＣｒを含有するアモルファス相等が挙げられる。

また、本実施形態に係る圧粉成形磁性体において、上記酸化物相は、さらにＢｉおよびＶのいずれか一方、または両方を含有していてもよい。このようなＢｉおよびＶを含有する酸化物相としては、たとえば、Ｂｉ酸化物やＶ酸化物等が分散している酸化物相や、ＢｉやＶが軟磁性合金粒子を構成する成分の一部と化学的に結合して形成される複合酸化物相等が挙げられる。

Ｃｒ酸化膜４は、粒子２の表面全体を覆っていることが好ましいが、断続的に形成してあっても良い。Ｃｒ酸化膜４の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは０．０５〜０．２μｍ、さらに好ましくは０．１〜０．２μｍである。Ｃｒ酸化膜４の膜厚は、均一でなくてもよく、該組成も均質でなくてもよい。

本実施形態では、Ｃｒ酸化膜４にリンが含まれる。また本実施形態では、粒界６にもリンが含まれる。Ｃｒ酸化膜４にリンが含まれることと、粒界６にリンが含まれることを検出する方法としては、特に制限されず、たとえば、リン（Ｐ）のマッピング画像を解析することで判断してもよい。

また、合金粒子２および粒界６の区別は、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて磁芯を観察することにより行うことができる。具体的には、磁芯の断面をＳＴＥＭにより撮影し、明視野（ＢＦ）像を得る。この明視野像において軟磁性合金粒子と軟磁性合金粒子との間に存在し、該軟磁性合金粒子とは異なるコントラストを有する領域を粒界とする。異なるコントラストを有するか否かの判断は、目視により行ってもよいし、画像処理を行うソフトウェア等により判断してもよい。

さらに、Ｃｒ酸化膜４が、合金粒子２の表面に存在しているか否かは、ＥＤＳまたはＥＰＭＡにより検出することができる。また、合金粒子２の表面に形成してある膜が、Ｃｒ酸化膜４であることは、ＥＤＳまたはＥＰＭＡのマッピングによって、ＣｒとＯをそれぞれマッピングし、ＣｒとＯが重なっているかどうかにより検出することができる。

たとえば磁芯の任意の断面から観測点を定めて、ＥＤＳ解析若しくはＥＰＭＡ解析を行うことによって、Ｐの存在する箇所を観察することができる。具体的には、これらの解析の定性分析機能を用いてマッピング画像を得られる。マッピング画像では、観察する元素が多い箇所が色によって判別できる。目視もしくは解析ソフトによってＰがＣｒ酸化膜４または粒界６に存在するか否かを判断できる。

さらに、これらの解析によれば、合金粒子２の内部やその表面における各種成分の濃度分布等も確認できる。また、ＳＴＥＭ解析によれば、合金粒子２の表面に形成されたＣｒ酸化膜４が、アモルファスか結晶質かなどに関しても特定することが可能である。本実施形態では、Ｃｒ酸化膜４は、アモルファスでも結晶質であっても良い。

なお、本実施形態に係る圧粉成形磁性体において、Ｐ以外の元素（Ｆｅ、Ｓｉ、ＣｒおよびＯ等）についても、上記Ｐの場合と同様の方法により、軟磁性合金粒子の表面および粒界に各種元素が存在しているか否かを判断することができる。

本実施形態に係る圧粉成形磁性体において、リン（Ｐ）の含有量は、圧粉成形磁性体１００質量％に対して、４０〜１００ｐｐｍであり、より好ましくは６０〜１００ｐｐｍである。上記のような範囲を満足させることにより、本実施形態に係る磁芯において、磁気特性（特に、初期透磁率μｉ）を劣化させること無く、絶縁性が格別に向上する。圧粉成形磁性体において、リン（Ｐ）の含有量の測定は、ＩＣＰにより行うことができる。

本実施形態に係る圧粉成形磁性体によれば、合金粒子２の表面にリンを含むＣｒ酸化膜４が形成してあると共に、粒界６にＰが含まれているため、絶縁性が格別に向上する。また、本実施形態に係る圧粉成形磁性体によれば、μなどの磁気特性の劣化が少ない。

さらに、本実施形態に係る圧粉成形磁性体は、後述するように、原料となる軟磁性合金粉末にリンを所定量で含ませ、熱処理条件を適切に選択するのみで製造することができる。そのため、製造が容易で品質の安定化を図ることができる。

本実施形態に係る圧粉成形磁性体は、上記軟磁性体合金粒子の構成成分以外にも、炭素（Ｃ）および亜鉛（Ｚｎ）等の成分が含まれることがある。

なお、Ｃは、圧粉成形磁性体の製造過程で用いられる有機化合物成分に由来すると考えられる。また、Ｚｎは、圧粉成形磁性体を圧粉成形により得る際に、装置の抜き圧を低減させるために金型に添加するステアリン酸亜鉛に由来すると考えられる。

本実施形態に係る圧粉成形磁性体における、炭素（Ｃ）の含有量は、好ましくは０．２５質量％未満であり、より好ましくは０．１０〜０．２０質量％である。

本実施形態に係る圧粉成形磁性体における、亜鉛（Ｚｎ）の含有量は、好ましくは０．００４〜０．２質量％であり、より好ましくは０．０１〜０．２質量％である。

なお、本実施形態に係る圧粉成形磁性体には、上記成分以外にも、不可避的不純物が含まれていてもよい。

さらに別の実施形態としては、圧粉成形磁性体の粒界には、さらにＳｉが存在してもよい。これにより、高い磁気特性を維持しつつ、さらに強度を向上させることができる。特に、比較的低い成形圧で成形された場合であっても、磁芯として十分な強度を得ることができるため、金型への負担も低減され、生産性が向上する。

本実施形態に係る圧粉成形磁性体において、Ｓｉは、２つの粒子間に形成される粒界６または３つ以上の粒子の間に存在する粒界（３重点など）に、Ｓｉを含有する相として存在していてもよい。

このようにＳｉを含有する相が粒界に存在することにより、本実施形態に係る磁芯は、比較的低い成形圧で成形された場合であっても、磁芯として十分な強度を得ることができる。さらに、このようなＳｉを含有する相は、粒界に存在することで絶縁体の役割を果たす。

本実施形態に係るＳｉを含有する相は、好ましくは、Ｓｉ酸化物相あるいはＳｉ複合酸化物相である。Ｓｉ酸化物相およびＳｉ複合酸化物相としては、特に限定されるものではないが、たとえばＳｉを含有するアモルファス相、アモルファスシリコン、シリカ、Ｓｉ−Ｃｒ複合酸化物等が挙げられる。

また、本実施形態に係る圧粉成形磁性体において、Ｓｉを含有する相は、さらに軟磁性合金粒子２の表面（粒界６との界面）にも存在しても良い。たとえば、Ｃｒ酸化膜４は、Ｓｉ―Ｃｒ複合酸化物相で構成してあっても良い。本実施形態に係るＳｉを含有する相は、好ましくは、アモルファス質で構成されている。なお、一部が結晶質で構成されていてもよい。

次に、本実施形態に係る磁芯の製造方法の一例を説明する。
本実施形態の圧粉成形磁性体から成る磁心は、軟磁性体合金粉末と、結合材（バインダ樹脂）とを含む成形体を熱処理することにより、作製することができる。以下、好ましい製造方法につき、詳述する。

本実施形態に係る圧粉成形磁性体の製造方法は、好ましくは、
軟磁性体合金粉末と、結合材とを混合し、混合物を得る工程と、
混合物を乾燥させて塊状の乾燥体を得た後、この乾燥体を粉砕することにより、造粒粉を形成する工程と、
混合物または造粒粉を、作製すべき圧粉成形磁性体の形状に成形し、成形体を得る工程と、
得られた成形体を加熱することにより、圧粉磁心を得る工程と、を有する。

軟磁性合金粉末の形状は特に制限はないが、高い磁界域までインダクタンスを維持する観点から、球状または楕円体状とすることが好ましい。これらの中では、圧粉磁芯の強度をより大きくする観点から、楕円体状が望ましい。また、軟磁性合金粉末の平均粒径は、好ましくは１０〜８０μｍ、より好ましくは３０〜６０μｍである。

軟磁性合金粉末は、公知の軟磁性合金粉末の調製方法と同様の方法により得ることができる。この際、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、回転ディスク法等を用いて調製することができる。これらの中では、所望の磁気特性を有する軟磁性合金粉末を作製しやすくするため、水アトマイズ法が好ましい。

軟磁性合金粉末にリンを含ませる方法としては、特に限定されないが、たとえば次に示すいくつかの方法が考えられる。

軟磁性合金粉末の作製時に、原料を溶融、混合する際に、鉄単体の原料に含まれるリン以外に、リンを単体で混合することにより、軟磁性合金粉末にリンを含ませることができる。なお、リン（Ｐ）の添加量は、成形体の熱処理後に４０〜１００ｐｐｍとなるように調整される。熱処理の前後において、リン（Ｐ）の含有量は、変化しないと考えられる。

軟磁性体合金粉末と結合材とを混合して混合物を得る際には、低融点酸化物を含ませても良い。低融点酸化物は、ＢｉおよびＶの少なくとも一方を含んでもよい。これにより、粒界にＢｉおよびＶの少なくとも一方を効率よく形成することができる。このような低融点酸化物としては、たとえば酸化ビスマス、酸化バナジウム等が挙げられる。

このような低融点酸化物の添加量は、軟磁性体合金粉末１００重量部に対して、Ｂｉ２ Ｏ３ またはＶ２ Ｏ５ 換算で、好ましくは０．１〜５．０質量部である。上記範囲を満たすことにより、軟磁性組成物の粒界に効率よくＢｉやＶを形成でき、磁芯の強度を向上させることができる。

また、より好ましくは、上記低融点酸化物は、少なくともＢｉを含有する。このようなビスマス（Ｂｉ）の含有する低融点酸化物の添加量は、軟磁性体合金１００質量％に対して、Ｂｉ２ Ｏ３ 換算で、好ましくは０．１〜５．０質量％、より好ましくは０．１〜１．０質量％ある。上記範囲を満足することにより、強度を向上しつつ、磁気特性（特に、初期透磁率μｉ）を高く維持できる。

結合材としては、公知の樹脂を用いることができ、たとえば各種有機高分子樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂および水ガラス等が挙げられる。

中でも、本実施形態においては、好ましくは、結合材としてシリコーン樹脂を含むものを用いる。結合剤としてシリコーンを用いることにより、軟磁性組成物の粒界に、Ｓｉを含有する相が効果的に形成される。このような圧粉成形磁性体により構成された磁芯は、比較的低い成形圧で成形した場合であっても、十分な強度を発揮する。

結合材の添加量は、必要とされる磁芯の特性に応じては異なるが、好ましくは軟磁性体合金粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部添加することができ、より好ましくは軟磁性体合金粉末１００重量部に対して、２〜５重量部である。

また、前記混合物または造粒粉には、本発明の効果を妨げない範囲で、必要に応じて有機溶媒を添加してもよい。

有機溶媒としては、結合材を溶解し得るものであれば特に限定されないが、たとえば、トルエン、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、クロロホルム、酢酸エチル等の各種溶媒が挙げられる。

また、前記混合物または造粒粉には、本発明の効果を妨げない範囲で、必要に応じて各種添加剤、潤滑剤、可塑剤、チキソ剤等を添加してもよい。

潤滑剤としては、たとえば、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛およびステアリン酸ストロンチウム等が挙げられる。これらは１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いられる。これらの中では、いわゆるスプリングバックが小さいという観点から、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を用いることが好ましい。

潤滑剤を用いる場合には、その添加量は、好ましくは軟磁性体合金粉末１００重量部に対して、０．１〜０．９重量部であり、より好ましくは軟磁性体合金粉末１００重量部に対して、０．３〜０．７重量部である。潤滑剤が少なすぎると、成形後の脱型が困難となり、成形クラックが生じやすい傾向にある。一方、潤滑剤が多すぎると、成形密度の低下を招き、透磁率が減少してしまう。

特に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を用いる場合には、得られる圧粉成形磁性体中の、亜鉛（Ｚｎ）の含有量が、０．００４〜０．２質量％の範囲内となる、添加量を調整することが好ましい。

混合物を得る方法としては、特に限定されるものではないが、従来公知の方法により、軟磁性体合金粉末と結合材と有機溶媒とを混合して得られる。なお、必要に応じて各種添加材を添加してもよい。

混合に際しては、たとえば、加圧ニーダ、アタライタ、振動ミル、ボールミル、Ｖミキサー等の混合機や、流動造粒機、転動造粒機等の造粒機を用いることができる。

また、混合処理の温度および時間としては、好ましくは室温で１〜３０分間程度である。

造粒粉を得る方法としては、特に限定されるものではないが、従来公知の方法により、混合物を乾燥した後、乾燥した混合物を解砕して得られる。

乾燥処理の温度および時間としては、好ましくは室温〜２００℃程度で、５〜６０分間である。

必要に応じて、造粒粉には、潤滑剤を添加することができる。造粒粉に潤滑剤を添加した後、５〜６０分間混合することが望ましい。

成形体を得る方法としては、特に限定されるものではないが、従来公知の方法により、所望する形状のキャビティを有する成形金型を用い、そのキャビティ内に混合物または造粒粉を充填し、所定の成形温度および所定の成形圧力でその混合物を圧縮成形することが好ましい。

圧縮成形における成形条件は特に限定されず、軟磁性合金粉末の形状および寸法や、圧粉磁芯の形状、寸法および密度などに応じて適宜決定すればよい。たとえば、通常、最大圧力は１００〜１０００ＭＰａ程度、好ましくは４００〜８００ＭＰａ程度とし、最大圧力に保持する時間は０．５秒間〜１分間程度とする。

なお、成形圧力が低すぎると、成形による高密度化および高透磁率化を図り難くなる共に、十分な機械的強度が得られにくい傾向にある。一方、成形時の成形圧が高すぎると、圧力印加効果が飽和する傾向にあるとともに、製造コストが増加して生産性および経済性が損なわれ得る傾向にあり、また、成形金型が劣化し易くなり耐久性が低下する傾向にある。

成形温度は、特に限定されないが、通常、室温〜２００℃程度が好ましい。なお、成形時の成形温度を上げるほど成形体の密度は上がる傾向にあるが、高すぎると軟磁性合金粒子の酸化が促進されて、得られる圧粉磁芯の性能が劣化する傾向にあり、また、製造コストが増加して生産性および経済性が損なわれ得る。

成形後に得られる成形体を熱処理する方法は、特に限定されないが、成形により任意の形状に成形された成形体を、アニール炉を用いて所定の温度で熱処理することにより行うことが好ましい。

熱処理時の処理温度は、特に限定されないが、７００〜１０００℃程度が好ましく、より好ましくは８００°Ｃ〜１０００°Ｃ、特に好ましくは８００〜９００℃である。熱処理時の処理温度が低すぎると、Ｐを含むＣｒ酸化膜４が形成されにくくなると共に、Ｐを含む粒界６を形成することが困難になり、絶縁性の向上を図ることが困難になる。また、熱処理温度が高すぎると、合金粒子２が酸化し、絶縁性が低下する傾向にある。

熱処理工程は、酸素含有雰囲気下にて行うことが好ましい。ここで、酸素含有雰囲気とは、特に限定されるものではないが、大気雰囲気（通常、２０．９５％の酸素を含む）、または、アルゴンや窒素等の不活性ガスとの混合雰囲気等が挙げられる。好ましくは大気雰囲気下である。酸素含有雰囲気下で熱処理することで、Ｐを含むＣｒ酸化膜４を形成しやすくなると共に、Ｐを含む粒界６を形成しやすくなる。

また、このようにして得られた圧粉磁芯は、成形密度が５．５０ｇ／ｃｍ^３ 以上であることが好ましい。成形密度が５．５０ｇ／ｃｍ^３ 以上に、高密度化された圧粉磁芯は、高透磁率、高強度、高コア抵抗、低コアロスといった各種性能においても優れる傾向にある。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々なる態様で改変しても良い。

たとえば、上述した実施形態では、混合物または造粒粉を圧粉成形することで磁芯（圧粉磁芯）を製造しているが、上記混合物をシート状成形して積層することにより磁芯を製造してもよい。また、乾式成形の他、湿式成形、押出成形などにより成形体を得てもよい。

また、上述した実施形態では、本実施形態に係る磁芯を、コイル型電子部品として用いるが、特に制限されることはなく、モーター、スイッチング電源、ＤＣ−ＤＣコンバーター、トランス、チョークコイル等の各種電子部品の磁心としても好適に用いることができる。中でも、携帯用ＤＣ−ＤＣコンバーターとしてより好適である。

さらに、上述した実施形態では、磁芯を本発明に係る圧粉成形磁性体で構成しているが、磁芯以外にも、電子部品の素体本体や、その他の成形体を、本発明に係る圧粉成形磁性体で構成してもよい。

以下、実施例により発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
［軟磁性合金粉末の調製］
まず、Ｆｅ単体、Ｃｒ単体およびＳｉ単体のインゴット、チャンク（塊）、またはショット（粒子）を準備した。次にそれらをＦｅ８９．５質量％、Ｓｉ６．５質量％およびＣｒ４．０質量％の組成となるように混合して、水アトマイズ装置内に配置されたルツボに収容した。次いで、不活性雰囲気中、ルツボ外部に設けたワークコイルを用いて、ルツボを高周波誘導により１６００℃以上まで加熱し、ルツボ中のインゴット、チャンクまたはショットを溶融、混合して融液を得た。

次いで、ルツボに設けられたノズルから、ルツボ内の融液を噴出すると同時に、噴出した融液に高圧（５０ＭＰａ）水流を衝突させて急冷することにより、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系粒子からなる軟磁性合金粉末（平均粒径；５０μｍ）を作製した。

得られた軟磁性合金粉末を、蛍光Ｘ線分析法により組成分析した結果、仕込み組成と一致していることが確認できた。また、軟磁性合金粉末に含まれるリンの含有量の調整は、軟磁性合金粉末の作製時に、原料を溶融、混合する際に、鉄単体の原料に含まれるリンの量を調整することで行った。

［圧粉磁芯の作製］
得られた軟磁性合金粉末１００重量部に対し、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコン（株）製：ＳＲ２４１４ＬＶ）６重量部を添加し、これらを加圧ニーダにより室温で３０分間混合した。次いで、混合物を空気中において１５０℃で２０分間乾燥した。乾燥後の磁性粉末に、それらの軟磁性合金粉末１００重量部に対し、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛（日東化成製：ジンクステアレート）０．５重量部を添加し、Ｖミキサーにより１０分間混合した。

続いて、得られた混合物を、５ｍｍ×５ｍｍ×１０ｍｍの角形サンプルに成形し、成形体を作製した。なお、成形圧は６００ＭＰａとした。加圧後の成形体を８００°Ｃで６０分間、大気中で熱処理することにより、圧粉成形磁性体から成る磁芯（圧粉磁心）を得た。

［各種評価］
＜粒界の観察＞
まず、圧粉磁芯を切断した。この切断面について、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）により観察し、軟磁性体合金粒子２と粒界６との判別を行った。また、Ｃｒ，Ｏ，Ｐ，ＳｉについてはＥＤＳ解析で、それぞれ粒子２の表面および粒界６における存在を確認した。

＜初期透磁率（μｉ）＞
圧粉磁芯サンプルに、銅線ワイヤを１０ターン巻きつけ、ＬＣＲメーター（ヒューレットパッカード ４２８４Ａ）を使用して、初期透磁率μｉを測定した。測定条件としては、測定周波数１ＭＨｚ、測定温度２３℃、測定レベル０．４Ａ／ｍとした。

＜絶縁抵抗（ＩＲ）＞
圧粉磁芯サンプルに、Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｍｅｔｅｒ （Ａｇｉｌｅｎｔ ４３３９Ｂ）を使用して、５０Ｖの条件で絶縁抵抗ＩＲを求めた。

＜評価＞
圧粉磁心に含まれるリン（Ｐ）の含有量を、０．００３質量％（３０ｐｐｍ）から０．０１１質量％（１１０ｐｐｍ）まで変化させて、初期透磁率と絶縁抵抗の変化を調べた結果を図２に示す。

図２に示すように、リン（Ｐ）の含有量を、０．００４質量％（４０ｐｐｍ）から０．０１０質量％（１００ｐｐｍ）とすることで、ＩＲが格別に向上し、しかも、μｉの劣化が少ないことが確認できた。リン（Ｐ）の含有量が、０．００４質量％（４０ｐｐｍ）未満では、絶縁抵抗が低すぎて好ましくなく、リン（Ｐ）の含有量が、０．０１０質量％（１００ｐｐｍ）よりも多いと、μｉの低下率が２０％以上となり好ましくない。

また、リン（Ｐ）の含有量が、０．００４質量％（４０ｐｐｍ）から０．０１０質量％（１００ｐｐｍ）である圧粉磁芯サンプルを切断し、この切断面について、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）により観察し、Ｃｒ，Ｏ，Ｐ，ＳｉについてはＥＤＳ解析を行った結果、ＳＴＥＭ画像である図１に示すように、合金粒子２の表面には、リンを含むＣｒ酸化膜４が形成してあり、粒界６にもリンが含まれていることを確認した。

（比較例１）
熱処理温度を５００°Ｃとした以外は、実施例１と同様にして、圧粉磁芯サンプルを作成し、同様な測定を行った。合金粒子の表面には、リンを含むＣｒ酸化膜が観察されず、また、粒界にも、リンは観察されなかった。また、リンの含有量が４０〜１００ｐｐｍでも、図２に示すように、絶縁抵抗の増加は観察されなかった。熱処理温度が低いために、合金粒子の表面には、リンを含むＣｒ酸化膜が観察されず、また、粒界にも、リンは観察されず、絶縁抵抗の増大が観察されなかったと考えられる。

（実施例２）
バインダ樹脂として、非シリコーン系樹脂である（ナガセケムテックス（株）製造：ＤＥＮＡＴＩＴＥ ＸＮＲ ４３３８）を用いた以外は、実施例１と同様な圧粉磁芯サンプルを作成し、同様な測定を行った。実施例１と同様な結果が得られた。

２… 軟磁性合金粒子
４… Ｃｒ酸化膜
６… 粒界

Claims (4)

1. Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系軟磁性合金で構成される合金粒子を含む圧粉成形磁性体であって、
   リンが、圧粉成形磁性体１００質量％に対して、４０〜１００ｐｐｍ含まれ、
   前記合金粒子の表面には、リンを含むＣｒ酸化膜が形成してあることを特徴とする圧粉成形磁性体。
2. Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系軟磁性合金で構成される合金粒子を含む圧粉成形磁性体であって、
   リンが、圧粉成形磁性体１００質量％に対して、４０〜１００ｐｐｍ含まれ、
   前記合金粒子相互間の粒界には、リンが含まれていることを特徴とする圧粉成形磁性体。
3. 請求項１または２に記載の圧粉成形磁性体から構成されることを特徴とする磁芯。
4. 請求項３に記載の磁芯を有することを特徴とするコイル型電子部品。