JP6926419B2 - 圧粉磁心 - Google Patents

Description

本発明は圧粉磁心に関する。

民生用および車載用の各種電子機器の電源回路に用いられる電子部品として、トランス、チョークコイル、インダクタ等のコイル型電子部品が知られている。また、コイルを利用する機械部品としてモータ等が知られている。

このようなコイル型電子部品およびモータにおいては、所定の磁気特性を発揮する磁性体の周囲あるいは内部に、電気伝導体であるコイル（巻線）が配置されている構成を有している。磁性体としては、所望の特性に応じて、種々の材料を用いることができる。従来、コイル型電子部品においては、磁性体として、高透磁率かつ低電力損失であるフェライト材料が用いられてきた。

近年、コイル型電子部品のさらなる小型化、大電流化に対応するため、フェライト材料よりも、飽和磁束密度が高く、高磁界下においても良好な直流重畳特性を有する金属磁性材料を磁性体として用いることが試みられている。このような金属磁性材料としては、Ｆｅ系合金等が例示され、たとえば、金属磁性粒子を含む金属磁性粉末を圧縮成形して得られる圧粉磁心（コア）が広く用いられている。

このような圧粉磁心は、種々の環境下で用いられることから、性能の高さだけでなく、信頼性が高いことも求められる。信頼性としては耐食性が例示される。

しかしながら、圧粉磁心を構成する材料は、Ｆｅを主成分とした金属であるため、水分が多い環境下では、耐食性、特に防錆性に劣るという問題があった。

たとえば、特許文献１では、金属磁性体が耐食性を向上させるＣｒを含み、さらに金属磁性体粒子の表面にＳｉＯ_２等を含むガラス被膜を形成し、耐食性の向上を図っていることが記載されている。しかしながら、ガラス被膜の耐食性は低いという問題があった。そのため、十分な耐食性を発現させるためには、ガラス被膜の厚みを大きくする必要があり、その結果、金属磁性粒子間の間隔が広がってしまい、圧粉磁心としての透磁率μが低下してしまうと考えられる。

また、特許文献２では、内部にコイルが形成された磁性部品をセラミックスおよび樹脂でコーティングすることによって、耐食性を向上させることが記載されている。しかしながら、このようなコーティングを施すには、圧粉磁心を８００℃以上の高温で熱処理することが必要となる。このような高温に曝される圧粉磁心中に絶縁処理した銅の巻き線などを含む場合には、巻き線の絶縁性が破壊されてしまうという問題があった。

特許文献３では、粒子間の電気的な絶縁を目的として、Ｆｅ系軟磁性粒子の表面にＭｇを含む層を形成する方法が記載されている。しかしながら、特許文献３に記載の方法では、表面中のＭｇＯを５ｗｔ％以上にすることができないという問題があった。

また、特許文献４および５では、ＭｇＯを添加粒子として圧粉磁心中に含有させることが記載されている。しかしながら、ＭｇＯを添加粒子として含有させると、圧粉磁心全体にＭｇＯが広がるため、耐食性を向上するには、多量のＭｇＯ粒子が必要となり、その結果、金属磁性粒子間の間隔が広がってしまい、圧粉磁心としての透磁率μが低下してしまうと考えられる。

特開２０１０−６２４２４号公報 特開２０１０−１１８５８７号公報 特表２００３−５２２２９８号公報 特開平１１−２３８６１３号公報 特開２０１５−１２２７３号公報

特許文献３では、粒子間の電気的絶縁という観点から粒子の表面にＭｇを含む層を形成しているが、特許文献３に記載されている程度のＭｇ濃度では、金属磁性粒子に耐食性を付与するには不十分であることが判明した。

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、耐食性の良好な圧粉磁心を提供することである。

本発明者らは、圧粉磁心を構成する金属磁性粒子の耐食性、特に酸化に対する耐食性（防錆性）について検討した結果、錆は酸性または中性環境において進行しやすいことに着目し、圧粉磁心を構成する金属磁性粒子の表面をアルカリ性環境とするために必要な物質を所定量以上含有させることにより圧粉磁心が良好な耐食性を示すことを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の態様は、
［１］金属磁性粉末および樹脂を含む圧粉磁心であって、
金属磁性粉末は０μｍ超２００μｍ以下の粒子径を有し、
金属磁性粉末を構成する金属磁性粒子のうち、個数割合で、５．０％以上の金属磁性粒子の表面の少なくとも一部が、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されており、
当該金属磁性粒子を被覆する被覆部において、被覆部に含まれる金属元素の総量を１００質量％とした場合、アルカリ土類金属量が１０．０質量％以上である圧粉磁心である。

［２］アルカリ土類金属がＭｇである［１］に記載の圧粉磁心である。

上記の圧粉磁心を構成する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属（特に好ましくはＭｇ）を含む無機化合物が被覆された金属磁性粒子の割合を上記の範囲内とし、被覆部におけるアルカリ土類金属を含む無機化合物の割合を所定の割合以上としている。その結果、圧粉磁心は、良好な耐食性を示すことができる。

［３］金属磁性粉末において、１０．０μｍ以下の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子が個数割合で６０．０％以上である[１]または[２]に記載の圧粉磁心である。

比表面積が大きく錆が発生しやすい１０．０μｍ以下の粒子をアルカリ土類金属を含む無機化合物で、一定割合以上被覆することにより、圧粉磁心は良好な耐食性を示すことができる。

［４］金属磁性粉末において、５．０μｍ以下の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子が個数割合で８０．０％以上である[１]から[３]に記載の圧粉磁心である。

より比表面積が大きく錆が発生しやすい５．０μｍ以下の粒子をアルカリ土類金属を含む無機物で、一定割合以上被覆することにより、圧粉磁心は良好な耐食性を示すことができる。

［５］金属磁性粉末において、２５．０μｍ以上の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子が個数割合で５０．０％以下である[１]から[４]のいずれかに記載の圧粉磁心である。

粒子径が小さい金属磁性粒子に対して、選択的にアルカリ土類金属を含む無機化合物を被覆することにより、耐食性と所定の磁気特性とを両立できる。

［６］アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されている金属磁性粒子において、当該金属磁性粒子の断面積をＳｍとし、アルカリ土類金属を含む無機化合物が当該金属磁性粒子を被覆している部分の断面積をＳｃとした場合、０．００５０＜Ｓｃ／Ｓｍ＜０．１０００である［１］から［５］のいずれかに記載の圧粉磁心である。

Ｓｃ／Ｓｍを上記の範囲内とすることにより、良好な耐食性を示すことに加え、アルカリ土類金属を含む無機化合物を含むことによる磁気特性の低下を抑制できる。

［７］金属磁性粉末を構成する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されている金属磁性粒子以外の金属磁性粒子の表面の少なくとも一部が、アルカリ土類金属を含む無機化合物以外の絶縁物により被覆されている［１］から［６］のいずれかに記載の圧粉磁心である。

上記のように、金属磁性粒子を被覆する物質を複数用いることにより、良好な耐食性を示すことに加え、アルカリ土類金属を含む無機化合物を含むことによる磁気特性の低下を抑制できる。

［８］絶縁物がＳｉを含有する酸化物である［７］に記載の圧粉磁心である。

絶縁物をＳｉを含有した酸化物とすることにより、上述した効果を高めることができる。

［９］金属磁性粉末を構成する金属磁性粒子が、ＦｅまたはＦｅおよびＳｉを含む［１］から［８］のいずれかに記載の圧粉磁心である。

金属磁性粒子の材質を上記のように構成することにより、上述した効果がより顕著となる。

図１は、圧粉磁心内部における金属磁性粒子の存在状態を説明するための概略断面図である。 図２は、本発明の実施例において、１０．０μｍ以下の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物に被覆されている粒子の個数割合と、圧粉磁心の錆面積率と、の関係を示すグラフである。 図３は、本発明の実施例において、５．０μｍ以下の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物に被覆されている粒子の個数割合と、圧粉磁心の錆面積率と、の関係を示すグラフである。 図４は、本発明の実施例において、２５．０μｍ以上の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物に被覆されている粒子の個数割合と、圧粉磁心の初透磁率と、の関係を示すグラフである。

以下、本発明を、具体的な実施形態に基づき、以下の順序で詳細に説明する。
１．圧粉磁心
１．１ 金属磁性粉末
１．１．１ 金属磁性粒子
１．１．２ 被覆部
１．２ 樹脂
２．圧粉磁心の製造方法
３．本実施形態の効果

（１．圧粉磁心）
本実施形態に係る圧粉磁心は金属磁性粉末と樹脂とを有しており、金属磁性粉末を構成する複数の金属磁性粒子同士が樹脂を介して結合することにより所定の形状に固定されてなる。

このような圧粉磁心は、コイル型電子部品の磁心として好適に用いられる。たとえば、所定形状の圧粉磁心内部に、ワイヤが巻回された空芯コイルが埋設されたコイル型電子部品であってもよいし、所定形状の圧粉磁心の表面にワイヤが所定の巻き数だけ巻回されてなるコイル型電子部品であってもよい。ワイヤが巻回される磁心の形状としては、ＦＴ型、ＥＴ型、ＥＩ型、ＵＵ型、ＥＥ型、ＥＥＲ型、ＵＩ型、ドラム型、トロイダル型、ポット型、カップ型等を例示することができる。

（１．１ 金属磁性粉末）
本実施形態に係る圧粉磁心を構成する金属磁性粉末は、複数の金属磁性粒子の集合体である。本実施形態では、金属磁性粉末の粒度分布は０μｍ超２００μｍ以下の範囲内にある。また、本実施形態では、金属磁性粒子の粒子径を以下のようにして測定する。

圧粉磁心の断面において、１ｍｍ×１ｍｍの視野を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察して、画像解析により金属磁性粒子の面積を算出し、その面積に相当する円の直径（円相当径）として算出した値を粒子径とする。そして、粒子径の小さい順に数えて、累積頻度が１０％となる金属磁性粒子の粒子径（ｄ１０）、累積頻度が５０％となる金属磁性粒子の粒子径（ｄ５０）、累積頻度が９０％となる金属磁性粒子の粒子径（ｄ９０）、累積頻度が９９％となる金属磁性粒子の粒子径（ｄ９９）が算出される。なお、上記により測定される粒子径は、後述する被覆部を含めた粒子径である。

また、本実施形態では、所定の磁気特性を得るために、金属磁性粉末には、磁気特性に対する寄与が大きい粒子、すなわち、粒子径が大きい粒子がある程度含まれていることが好ましい。具体的には、金属磁性粉末の粒度分布におけるｄ９０が３０〜６０μｍの範囲内であることが好ましい。

（１．１．１ 金属磁性粒子）
本実施形態では、金属磁性粒子の材質はＦｅを含むことが好ましい。具体的には、純鉄、Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ系アモルファス合金、Ｆｅ系ナノ結晶合金等が例示され、純鉄またはＦｅ−Ｓｉ系合金であることがより好ましい。

また、本実施形態では、金属磁性粉末は、材質が同じ複数の金属磁性粒子から構成されていてもよいし、材質が異なる複数の金属磁性粒子が混在して構成されていてもよい。たとえば、金属磁性粉末は、複数のＦｅ系合金粒子と、複数のＦｅ−Ｓｉ系合金粒子との混合物であってもよい。

金属磁性粉末が、２種類以上の異なる材質で構成されている場合、ある材質で構成されている金属磁性粒子の粒度分布と、別の材質で構成されている金属磁性粒子の粒度分布とが異なっていてもよい。

なお、異なる材質とは、金属または合金を構成する元素が異なる場合、構成する元素が同じであってもその組成が異なる場合等が例示される。

（１．１．２ 被覆部）
本実施形態では、金属磁性粉末に含まれる金属磁性粒子の個数を１００％とした場合、個数割合で、５．０％以上、好ましくは７．５％以上、より好ましくは１０．０％以上の金属磁性粒子の表面の少なくとも一部が、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されている。したがって、当該金属磁性粒子はその表面に被覆部を有している。なお、その他の金属磁性粒子は、被覆されていてもよいし、被覆されていなくてもよい。

本実施形態では、粒子の表面が物質により被覆されているとは、当該物質が表面に接触して接触した部分を覆うように固定されている形態をいう。また、金属磁性粒子の表面を被覆する被覆部は、粒子の表面の少なくとも一部を覆っていればよいが、表面の全部を覆っていることが好ましい。さらに、被覆部は粒子の表面を連続的に覆っていてもよいし、断続的に覆っていてもよい。

また、被覆部は、アルカリ土類金属を含む無機化合物のみから構成されていてもよいし、アルカリ土類金属を含む無機化合物以外の化合物から構成されていてもよいし、これらが混在していてもよい。本実施形態では、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されている金属磁性粒子の被覆部において、被覆部に含まれる金属元素の総量を１００ｗｔ％とすると、アルカリ土類金属量が１０．０ｗｔ％以上、好ましくは２５．０ｗｔ％以上である。アルカリ土類金属量を上記の範囲内とすることにより、被覆部に存在するアルカリ土類金属の濃度を、防錆性を発揮させる程度に十分な高濃度とすることができる。

アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されている金属磁性粒子の個数割合と、被覆部におけるアルカリ土類金属量の割合との両方が上記の範囲内である場合に、圧粉磁心は良好な耐食性、特に防錆性を示す。

本実施形態に係る圧粉磁心が良好な耐食性を有する理由としては、明らかではないが、たとえば、以下のような推測が成り立つ。すなわち、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されている金属磁性粒子の個数割合と、被覆部におけるアルカリ土類金属量の割合との両方を上記の範囲内とすることにより、金属磁性粒子の表面近傍の環境が適度にアルカリ性に制御されると考えられる。その結果、圧粉磁心の表面または内部に水分、特に塩分を含む水分が存在している場合であっても、金属磁性粒子の酸化（錆の進行）が抑制され、良好な耐食性、特に防錆性を示す。

金属磁性粒子の表面が、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されていることを判断する方法としては、被覆部に含まれる金属元素の量を定量的に測定できる方法を用いることが好ましい。本実施形態では、圧粉磁心の断面において、１ｍｍ×１ｍｍの視野をＳＥＭ観察し、ＳＥＭに付属のエネルギー分散型Ｘ線分光装置（ＥＤＳ）を用いて元素マッピングを行う。得られた元素マッピングのうち、アルカリ土類金属の組成マッピング画像より、金属磁性粒子の表面がアルカリ土類金属を含む無機化合物に被覆されているか否かを判断する。このようにして、アルカリ土類金属を含む無機化合物に被覆された粒子の個数を算出し、視野内に存在する全ての粒子数に対する個数割合を算出する。

また、被覆部に含まれる金属元素の総量およびアルカリ土類金属量を測定する方法についても、被覆部に含まれる金属元素の量を定量的に測定できる方法を用いることが好ましい。本実施形態では、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に付属のＥＤＳを用いて、金属磁性粒子の被覆部中の元素の定量分析を行い、被覆部に含まれる金属総量に対するアルカリ土類金属量の比率を算出する。この測定を１０個以上の被覆部を有する金属磁性粒子に対して行い、その平均値を、被覆部に含まれる金属元素の総量に対するアルカリ土類金属量とする。

さらに、本実施形態では、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されている金属磁性粒子の個数割合を粒子径に応じて制御することにより、圧粉磁心の耐食性を高め、さらには所定の磁気特性を達成することができる。

金属磁性粉末は、通常、所定の粒度分布を有しており、金属磁性粉末を用いて作製される圧粉磁心においても、粒子径の小さい金属磁性粒子と、粒子径が大きい金属磁性粒子とが混在している。図１に示すように、このような粒度分布を有する金属磁性粉末と樹脂３とを含む圧粉磁心においては、相対的に粒子径が大きい金属磁性粒子１間の隙間（たとえば、３重点等）に、相対的に粒子径が小さい金属磁性粒子２が存在している。相対的に粒子径が小さい粒子の比表面積は、相対的に粒子径が大きい粒子の比表面積よりも大きい。

一方、金属磁性粒子の酸化は、水分と接触することにより生じるので、接触面積、すなわち、比表面積が増加すると酸化が進行しやすく、錆の発生が促進されてしまう。そのため、耐食性を向上させるには、水分と接触する面積を小さくする必要がある。そこで、本実施形態では、０μｍ超２００μｍ以下の粒度分布を有する金属磁性粉末において、より錆の発生しやすい比表面積の大きい（粒子径の小さい）金属磁性粒子に対して、選択的にアルカリ土類金属を含む無機化合物を被覆する。その結果、金属磁性粒子を過剰に被覆することなく、耐食性を発揮するのに必要十分な量を被覆して、効率的に耐食性を向上させることができる。

具体的には、本実施形態では、金属磁性粉末において、１０．０μｍ以下の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された粒子が個数割合で６０．０％以上であることが好ましい。

特に、本実施形態では、金属磁性粉末において、５．０μｍ以下の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された粒子が個数割合で８０．０％以上であることが好ましい。

このように、耐食性を向上させるアルカリ土類金属を含む無機化合物の被覆を、磁気特性への寄与が小さくかつ耐食性に敏感な粒子径が１０．０μｍ以下の金属磁性粒子に選択的に限定することにより、効率的に圧粉磁心の耐食性を向上させることができる。

さらに、上述したように、図１を参照すれば、粒子径の小さい金属磁性粒子は、相対的に粒子径の大きい金属磁性粒子間の隙間に存在している。その結果、粒子径の小さい金属磁性粒子２ａにアルカリ土類金属を含む無機化合物を被覆して被覆部２ｂを形成したとしても、磁気特性への寄与が大きい粒子径の大きい粒子同士の間隔は広がりにくい。

そこで、本実施形態では、金属磁性粉末において、２５．０μｍ以上の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された粒子が個数割合で５０．０％以下であることが好ましい。言い換えれば、比表面積が相対的に小さい粒子にはアルカリ土類金属を含む無機化合物による被覆を制限することが好ましい。

このようにすることにより、アルカリ土類金属を含む無機化合物のような非磁性物の被覆に起因する磁気特性の悪化を効果的に抑制して、所定の磁気特性（たとえば、透磁率）の低下を効果的に抑制できる。

逆に言えば、相対的に粒子径の大きい（本実施形態では、２５．０μｍ以上）粒子にも、多量のアルカリ土類金属を含む無機化合物を被覆してしまうと、粒子同士の間隔は広がりやすくなってしまい、透磁率の低下を招いてしまう。

各粒子径について、アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子の割合を判断する方法としては、上述した方法と同様にして、アルカリ土類金属の組成マッピング画像と算出した粒子径とから判断すればよい。

また、耐食性と所定の磁気特性との両立の観点から、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されている金属磁性粒子において、当該金属磁性粒子の断面積をＳｍとし、アルカリ土類金属を含有する無機化合物が当該金属磁性粒子を被覆している部分の断面積をＳｃとした場合、０．００５０＜Ｓｃ/Ｓｍ＜０．１０００であることが好ましい。

Ｓｃ/Ｓｍをこのような範囲内とすることにより、耐食性を良好にしつつ、所定の磁気特性を発揮することができる。Ｓｃ/Ｓｍは０．００５５以上であることがより好ましく、０．０３００以上であることがさらに好ましい。一方、Ｓｃ/Ｓｍは０．０９５０以下であることがより好ましく、０．０７５０以下であることがさらに好ましい。

Ｓｃ/Ｓｍを算出する方法としては、上述した方法と同様にして、金属磁性粒子およびその被覆部中の元素分析を行い、金属磁性粒子を構成する金属が占める面積をＳｍとして算出し、被覆部を構成するアルカリ土類金属が占める面積をＳｃとして算出し、Ｓｃ/Ｓｍを求める。この測定を１０個以上の被覆部を有する金属磁性粒子に対して行い、その平均値を、Ｓｃ/Ｓｍとする。

なお、Ｓｃ/Ｓｍを算出する際には、圧粉磁心の断面に現れる粒子について評価するが、当該断面上には、当該粒子の最も径が大きい部分が現れているとは限らない。また、被覆部についても同様である。したがって、Ｓｃ／Ｓｍは、実際の金属磁性粒子における被覆部の被覆量を反映しているとは限らない。

本実施形態では、アルカリ土類金属を含む無機化合物としては、アルカリ土類金属の酸化物または複合酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ土類金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属のリン酸塩等が例示される。中でも、アルカリ土類金属の酸化物が好ましい。

また、アルカリ土類金属としては、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）およびＢａ（バリウム）が例示され、本実施形態では、Ｍｇが特に好ましい。

また、本実施形態では、金属磁性粉末を構成する金属磁性粒子のうち、個数割合で９０％以上の粒子が被覆されていることが好ましく、全て（１００％）の粒子が被覆されていることがより好ましい。すなわち、金属磁性粉末を構成する金属磁性粒子は、アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆されている粒子と、アルカリ土類金属を含む無機化合物以外の化合物で被覆されている粒子と、との個数割合が９０％以上であることが好ましい。この場合、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されている金属磁性粒子以外の金属磁性粒子の表面の少なくとも一部はアルカリ土類金属を含む無機化合物以外の化合物、特に絶縁物により被覆されていることが好ましい。

特に、アルカリ土類金属を含む無機化合物に被覆された金属磁性粒子の個数割合を上述した割合とし、残りの粒子の大部分または全部をアルカリ土類金属を含む無機化合物以外の絶縁物により被覆することにより、耐食性と所定の磁気特性との両立をより高いレベルで実現できる。

アルカリ土類金属を含む無機化合物以外の化合物としては、無機化合物であってもよいし、有機化合物であってもよい。本実施形態では、アルカリ土類金属を含む無機化合物以外の絶縁物として、リン酸塩、Ｓｉを含有する酸化物等が例示され、Ｓｉを含有する酸化物が特に好ましい。

アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されている金属磁性粒子以外の金属磁性粒子が、アルカリ土類金属を含む無機化合物以外の絶縁物により被覆されていることを判断する方法としては、上述した方法と同様にして、絶縁物が周囲を覆った粒子を判別すればよい。

（１．２ 樹脂）
圧粉磁心を構成する樹脂としては、公知の樹脂を用いることができる。具体的には、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例示される。

（２．圧粉磁心の製造方法）
本実施形態では、上述した金属磁性粉末および樹脂を用いて、圧粉磁心を製造する。金属磁性粉末を構成する金属磁性粒子に対して被覆部を形成する方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。たとえば、金属磁性粒子に対して湿式処理を行うことにより被覆部を形成することができる。具体的には、被覆部を構成することとなる化合物またはその前駆体等を溶解した溶液に金属磁性粒子を浸漬する、または、当該溶液を金属磁性粒子に噴霧し、熱処理等を行うことにより、被覆部を形成することができる。

圧粉磁心の製造方法としては、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。まず、被覆部を形成した金属磁性粒子を含む金属磁性粉末と、結合剤としての公知の樹脂とを混合し、混合物を得る。また、必要に応じて、得られた混合物を造粒粉としてもよい。そして、混合物または造粒粉を金型内に充填して圧縮成形し、作製すべき磁性体（圧粉磁心）の形状を有する成形体を得る。得られた成形体に対して、熱処理を行うことにより、金属磁性粒子が固定された所定形状の圧粉磁心が得られる。得られた圧粉磁心に、ワイヤを所定回数だけ巻回することにより、インダクタ等のコイル型電子部品が得られる。

また、上記の混合物または造粒粉と、ワイヤを所定回数だけ巻回して形成された空心コイルとを、金型内に充填して圧縮成形しコイルが内部に埋設された成形体を得てもよい。得られた成形体に対して、熱処理を行うことにより、コイルが埋設された所定形状の圧粉磁心が得られる。このような圧粉磁心は、その内部にコイルが埋設されているので、インダクタ等のコイル型電子部品として機能する。

（３．本実施形態の効果）
上記の（１）および（２）において説明した本実施形態では、圧粉磁心を構成する金属磁性粒子のうち、所定数の金属磁性粒子の表面の少なくとも一部に、アルカリ土類金属を含む無機化合物を被覆している。さらに、アルカリ土類金属を含む無機化合物に含まれる金属元素の総量に対するアルカリ土類金属量を所定の範囲とすることにより、圧粉磁心が良好な耐食性（特に、防錆性）を示すことができる。

また、粒子径が小さくなると比表面積が大きくなり、錆が進行しやすいことに加えて、粒子径の小さい金属磁性粒子は磁気特性に対する寄与が相対的に小さいことを踏まえて、相対的に粒子径の小さい金属磁性粒子を選択的にアルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆してその個数割合を粒子径に応じて制御することにより、耐食性を効率よく向上させることができる。さらに、相対的に粒子径が大きい粒子がアルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されている個数割合を制限することにより、磁気特性に対する寄与が大きい粒子間の間隔が広がることを抑制できる。その結果、耐食性と所定の磁気特性とを両立することができる。

また、被覆部に含まれるアルカリ土類金属を含む無機化合物が占める面積（Ｓｃ）と、当該被覆部が形成されている金属磁性粒子を構成する金属が占める面積（Ｓｍ）とを上述した範囲内とすることにより、耐食性を良好に維持しながら、所定の磁気特性（たとえば、透磁率）を良好にすることができる。

さらに、上記の実施形態では、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆された金属磁性粒子以外の金属磁性粒子の大部分または全部が、アルカリ土類金属を含む無機化合物以外の化合物、特にＳｉの酸化物等の絶縁物により被覆されている。このような状態にすることにより、耐食性と磁気特性との両立が高いレベルで実現することができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の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の態様で改変しても良い。

以下、実施例を用いて、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。

（実験例１）
まず、金属磁性粉末として、材質がＦｅ−Ｓｉ系合金である金属磁性粒子からなり、粒度分布が同一の粉末を８種類（粉末Ａ〜粉末Ｆ）準備した。粉末Ａに対しては、金属磁性粒子に被覆部を形成せず、粉末Ｂ−１〜粉末Ｆに対し、以下に示す方法により金属磁性粒子に被覆部を形成した。

粉末Ｂ−１に対しては、ＭｇＯおよびＡｌ_２Ｏ_３を含む無機化合物を湿式でのコーティング処理により被覆した。まず、Ｍｇ源となるイオン結晶と、Ａｌ源となるイオン結晶とをアセトン中に溶解し、粉末Ｂ−１をアセトンに添加し混合することによって、スラリー化した。得られたスラリーを蒸発乾固させ、乾燥粉体を６００℃−１０ｈで熱処理することにより、ＭｇＯを含む無機化合物から構成される被覆部を金属磁性粒子に形成した。

粉末Ｂ−２に対しては、ＢａＯおよびＡｌ_２Ｏ_３を含む無機化合物を湿式でのコーティング処理により被覆した。まず、Ｂａ源となるイオン結晶と、Ａｌ源となるイオン結晶とをアセトン中に溶解し、粉末Ｂ−２をアセトンに添加し混合することによって、スラリー化した。得られたスラリーを蒸発乾固させ、乾燥粉体を６００℃−１０ｈで熱処理することにより、ＢａＯを含む無機化合物から構成される被覆部を金属磁性粒子に形成した。

粉末Ｂ−３に対しては、ＣａＯおよびＡｌ_２Ｏ_３を含む無機化合物を湿式でのコーティング処理により被覆した。まず、Ｃａ源となるイオン結晶と、Ａｌ源となるイオン結晶とをアセトン中に溶解し、粉末Ｂ−３をアセトンに添加し混合することによって、スラリー化した。得られたスラリーを蒸発乾固させ、乾燥粉体を６００℃−１０ｈで熱処理することにより、ＣａＯを含む無機化合物から構成される被覆部を金属磁性粒子に形成した。

粉末Ｃに対しては、リン酸Ｎｉを湿式噴霧処理により被覆した。まず、リン酸Ｎｉ溶液を粉末Ｃに対し湿式噴霧した。噴霧後の粉末Ｃを４００℃−１０ｈで熱処理することにより、リン酸Ｎｉから構成される被覆部を金属磁性粒子に形成した。

粉末Ｄに対しては、フェノール樹脂を湿式噴霧し、フェノール樹脂から構成される被覆部を金属磁性粒子に形成した。

粉末Ｅに対しては、ＴｉＯ_２を湿式噴霧により被覆した。まず、チタンプトポキシドを湿式噴霧し、その後９００℃−１０ｈで熱処理することにより、ＴｉＯ_２から構成される被覆部を金属磁性粒子に形成した。

粉末Ｆに対しては、原料粉を９５０℃−１ｈで助酸化処理することにより、フェライトから構成される被覆部を金属磁性粒子に形成した。

得られた粉末Ａ〜粉末Ｆを所定の割合で混合し、実施例１−１〜１−１８および比較例１−１〜１−８に係る金属磁性粉末を得た。熱硬化樹脂であるエポキシ樹脂および硬化剤であるイミド樹脂の総量が、得られた金属磁性粉末１００ｗｔ％に対して４質量％となるようにして、さらにアセトンに加えて溶液化し、その溶液と金属磁性粉末とを混合した。混合後、アセトンを揮発させて得られた顆粒を、３５５μｍのメッシュで整粒した。整粒後の粉末を外径１７．５ｍｍ、内径１１．０ｍｍのトロイダル形状の金型内に充填し、成形圧９８０ＭＰａで加圧し圧粉磁心の成形体を得た。成形体重量は５ｇとした。作製した圧粉磁心の成形体を２００℃で５時間、大気中での熱硬化処理を行い、実施例１−１〜１−１８および比較例１−１〜１−８に係る圧粉磁心を得た。

続いて、得られた圧粉磁心を構成する金属磁性粒子の評価および圧粉磁心の耐食性の評価を行った。金属磁性粒子の評価は、圧粉磁心内部の金属磁性粒子の粒度分布と、被覆部が形成された金属磁性粒子の個数割合と、粒子径が１０．０μｍ以下および５．０μｍ以下の粒子のうちアルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ）を含む無機化合物が被覆された粒子の個数割合と、被覆部における金属元素の総量とアルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ）量との関係と、を評価した。

圧粉磁心内部の金属磁性粒子の粒度分布は、以下に示す方法により評価した。まず、圧粉磁心を切断し、研磨を行うことによって断面を露出させた。断面をＳＥＭにより観察し、１ｍｍ×１ｍｍの視野で画像撮影を行った。得られた画像を解析して画像内に含まれる粒子の面積を算出し、その面積から粒子径を算出した。得られた粒子径を粒子径の小さい順に累積頻度を計上した。本作業により、全体の１０％目の個数となる粒子をｄ１０、同様に、５０％目をｄ５０（平均粒子径）、９０％目をｄ９０とした。結果を表１に示す。

被覆部が形成された金属磁性粒子の個数割合、粒子径が１０．０μｍ以下および５．０μｍ以下の粒子のうちアルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ）を含む無機化合物が被覆された粒子の個数割合および被覆部における金属元素の総量とアルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ）量との関係は、以下に示す方法により評価した。

上記の粒度分布の測定において得られた画像に対し、１ｍｍ×１ｍｍの視野でＥＤＳマッピングを行った。得られた金属磁性粒子の組成マッピング画像より、被覆部が形成された粒子を判別し、被覆部に含まれる物質を特定した。これらの粒子の個数について、画像内に存在する全ての粒子数との割合を算出した。また、上記の粒度分布の評価により算出された粒子径が１０．０μｍ以下および５．０μｍ以下の粒子のうち、被覆部に含まれる物質がアルカリ土類金属を含む無機化合物である粒子の個数割合を算出した。さらに、被覆部中の元素の定量分析を行い、金属総量に対するアルカリ土類金属の比率を算出した。結果を表１に示す。

耐食性は以下のようにして評価した。まず、作製した圧粉磁心の成形体に対し、５％食塩水溶液を噴霧して、３５℃で２４時間保持する試験を行った。試験後の圧粉磁心をイオン交換水で洗浄し、乾燥させた後、発錆状況を光学顕微鏡（５０倍）で観察し、３ｍｍ×３ｍｍの視野内において錆が占める面積率を算出した。測定点は１サンプルにつき１０点とし、平均の錆面積率を算出した。結果を表１に示す。

なお、表１において、「被覆粒子の個数割合」は、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されている金属磁性粒子の個数割合と、それ以外の物質により被覆されている金属磁性粒子の個数割合とを区別して示す。また、表１において、「アルカリ土類金属（１０．０μｍ以下）」は、粒子径が１０．０μｍ以下の粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆された粒子の個数割合を示し、「アルカリ土類金属（５．０μｍ以下）」は、粒子径が５．０μｍ以下の粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆された粒子の個数割合を示す。後述する表２〜５においても同様である。

また、表１において、錆が占める面積率が１５％超の場合を耐食性が低いと判定した。一方、面積率が１５％以下の場合を、耐食性を有すると判定し、１０％以下であることが好ましく、７．５％以下であることがより好ましく、５．０％以下であることが特に好ましいと判定した。後述する表２〜５においても同様である。

表１より、アルカリ土類金属を含む無機化合物を被覆した金属磁性粒子の個数割合が上述した範囲内になることにより、錆面積率が小さく、良好な耐食性を示していることが確認できた。これに対し、個数割合が上述した範囲外である場合には、錆面積率が大きくなり、耐食性が十分ではないことが確認できた。また、アルカリ土類金属を含む無機化合物以外の化合物を被覆した場合には、錆面積率が大きくなり、耐食性が十分ではないことが確認できた。

（実験例２）
粉末Ｂ−１において、ＭｇＯとＡｌ_２Ｏ_３との含有割合を変化させた無機化合物を用いて、金属磁性粒子に被覆部を形成し、粉末ＡおよびＢ−１を篩い分けすることにより、粉末ＡおよびＢ−１の粒度分布を変化させた以外は、実験例１と同様にして圧粉磁心を作製し、実験例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。

表２より、アルカリ土類金属としてのＭｇを含む無機化合物を被覆した金属磁性粒子の個数割合が上述した範囲内であっても、被覆部に含まれるＭｇが比較的高濃度でなければ、錆面積率が大きくなり、耐食性が十分ではないことが確認できた。また、圧粉磁心を構成する金属磁性粒子の粒度分布が変化した場合であっても、Ｍｇを含む無機化合物を被覆した金属磁性粒子の個数割合と、被覆部に含まれるＭｇの割合とが上述した範囲内であれば、錆面積率が小さく、良好な耐食性を示していることが確認できた。

（実験例３）
金属磁性粉末として、材質がＦｅであり、当該金属磁性粒子のｄ９９が、約５μｍ、約１０μｍである粉末ＧおよびＨを用意した。粉末ＧおよびＨに対しては、ＭｇＯを含む無機化合物を湿式でのコーティング処理により被覆した。まず、Ｍｇ源となるイオン結晶とをアセトン中に溶解し、各粉末をアセトンに添加し混合することによって、スラリー化した。得られたスラリーを蒸発乾固させ、乾燥粉体を６００℃−１０ｈで熱処理することにより、ＭｇＯを含む無機化合物から構成される被覆部を粉末ＧおよびＨ上に形成した。これらの被覆された粉末を、適切に粉末Ｃと混合した。本操作により、金属磁性粉末において、１０．０μｍ以下の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子が個数割合で４０〜９０％、５．０μｍ以下の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子が個数割合で５０〜９９％である金属粉末を得た。

得られた金属磁性粉末を用いて、実験例１と同様にして圧粉磁心を作製し、実験例１と同様の評価を行った。結果を表３に示す。また図２に、粒子径が１０．０μｍ以下の粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物に被覆されている粒子の個数割合と錆面積率の関係を表すグラフを示し、図３に、粒子径が５．０μｍ以下の粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物に被覆されている粒子の個数割合と錆面積率の関係を表すグラフを示す。

表３および図２より、金属磁性粉末において、１０．０μｍ以下の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子が個数割合で６０．０％以上であるとき、より良好な耐食性が得られることが確認できた。また、表３および図３より、金属磁性粉末において、５．０μｍ以下の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子が個数割合で８０．０％以上であるとき、さらに良好な耐食性が得られることが確認できた。

（実験例４）
金属磁性粉末として、材質がＦｅであり、当該金属磁性粒子のｄ９９が、約２μｍ、約５μｍ、約１１μｍ、約２０μｍ、約２５μｍ、約３５μｍ、約５０μｍである、粉末Ｉ〜Ｏを用意した。粉末Ｉ〜Ｏに対しては、ＭｇＯを含む無機化合物を湿式でのコーティング処理により被覆した。まず、Ｍｇ源となるイオン結晶とをアセトン中に溶解し、各粉末をアセトンに添加し混合することによって、スラリー化した。得られたスラリーを蒸発乾固させ、乾燥粉体を６００℃−１０ｈで熱処理することにより、ＭｇＯを含む無機化合物から構成される被覆部を粉末ＩからＯ上に形成した。これらの被覆された粉末を、適切に粉末Ｃと混合した。本作業により、粒子径が２５．０μｍ以上の粒子のうち、表面をＭｇＯを含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子の個数割合が０〜９５％であり、残りの金属磁性粒子がリン酸Ｎｉにより被覆された金属磁性粉末を得た。

さらに、平均粒子径が１μｍのＭｇＯ粒子を、粉末Ｃに対して、１．０ｗｔ％、５．０ｗｔ％、１０．０ｗｔ％添加・混合することにより、粉末ＣとＭｇＯ粒子とが混合された金属磁性粉末を得た。

得られた金属磁性粉末を用いて、実験例１と同様にして圧粉磁心を作製し、実験例２と同様の評価に加えて、粒子径が２５．０μｍ以上の粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子の個数割合の算出およびＳｃおよびＳｍの測定を行った。

粒子径が２５．０μｍ以上の粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子の個数割合の算出については、実験例１と同様の手法により行った。

ＳｃおよびＳｍについては、アルカリ土類金属を含有する無機化合物が被覆された任意の金属磁性粒子に対しＴＥＭ−ＥＤＳ観察を行った。磁性金属の面積Ｓｍと被覆部（Ｍｇのみを含有する無機化合物）の面積Ｓｃを算出し、その比率であるＳｃ／Ｓｍを算出した。結果を表４に示す。

なお、表４において、「アルカリ土類金属（２５．０μｍ以上）」は、粒子径が２５．０μｍ以上の粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆された粒子の個数割合を示す。後述する表５においても同様である。

また、得られた圧粉磁心について、錆面積率に加えて、初透磁率を測定した。初透磁率は、圧粉磁心にワイヤを巻きつけ巻き数を５０turnとして、ＬＣＲメーター（ＨＰ社ＬＣＲ４２８Ａ）によって測定した。結果を表４に示す。

さらに、図４に、粒子径が２５．０μｍ以上の粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物に被覆されている粒子の個数割合と、圧粉磁心の初透磁率と、の関係を表すグラフを示す。

表４および図４より、粒子径が２５．０μｍ以上の粒子のうち、表面をアルカリ土類金属を含む無機物で被覆された金属磁性粒子の個数割合を５０．０％以下とし、残りの金属磁性粒子に対しては、絶縁物を被覆することにより、錆面積率を小さく維持して良好な耐食性を示しつつ、初透磁率を向上できることが確認できた。また、Ｓｃ／Ｓｍを上述した範囲内とすることにより、錆面積率を小さく維持して良好な耐食性を示しつつ、初透磁率を向上できることが確認できた。

（実験例５）
金属磁性粉末として、材質がＦｅ−Ｓｉ系合金である金属磁性粒子からなり、粒度分布が粉末Ａ〜粉末Ｆと同一である粉末Ｐを準備した。粉末Ｐに対し、以下に示す方法により金属磁性粒子に被覆部を形成した。

粉末Ｐに対しては、ＳｉＯ_２を湿式噴霧処理により被覆した。まず、アルコキシドシラン溶液を粉末Ｐに対して湿式噴霧した。噴霧後の粉末Ｐを８００℃−１０ｈで熱処理することにより、ＳｉＯ_２から構成される被覆部を金属磁性粒子に形成した。

ＳｉＯ_２から構成される被覆部が形成された粉末Ｐを、粉末ＩからＯとそれぞれ混合して、Ｍｇを含む無機化合物に被覆された金属磁性粒子の最大粒子径が約２μｍ、約５μｍ、約１１μｍ、約２０μｍ、約２５μｍ、約３５μｍ、約５０μｍであり、残りの金属磁性粒子がＳｉＯ_２により被覆された金属磁性粉末を用いた以外は、実験例１と同様にして圧粉磁心を作製し、実験例４と同様の評価を行った。結果を表５に示す。また、図４に、粒子径が２５．０μｍ以上の粒子のうち、アルカリ土類金属を含む無機化合物に被覆されている粒子の個数割合と、圧粉磁心の初透磁率と、の関係を示すグラフを示す。

さらに、圧粉磁心を構成する金属磁性粒子の表面を被覆するＭｇを含む無機化合物を、表５に示す化合物とした以外は、実験例１と同様にして圧粉磁心を作製し、実験例４と同様の評価を行った。結果を表５に示す。

表５および図４より、絶縁物の物質を変更した場合であっても、粒子径が２５．０μｍ以上の粒子のうち、表面をアルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子の個数割合を５０．０％以下とし、残りの金属磁性粒子に対しては、絶縁物を被覆することにより、錆面積率を小さく維持して良好な耐食性を示しつつ、初透磁率を向上できることが確認できた。また、表４および表５より、金属磁性粒子を被覆する絶縁物として、Ｓｉを含む酸化物を選択した場合に、錆の面積比率をより小さくできることが分かった。よって、金属磁性粒子を被覆する絶縁物として、Ｓｉを含む酸化物が好ましいことが確認できた。

さらに、Ｍｇを含む無機化合物が、ＭｇＯ以外の化合物である場合にも、同様の効果が得られることが確認できた。

Claims (8)

1. 金属磁性粉末および樹脂を含む圧粉磁心であって、
   前記金属磁性粉末が、０μｍ超２００μｍ以下の粒子径を有し、
   粒子径を小さい順に数えて累積頻度が１０％となる粒子径をｄ１０としたときに、ｄ１０が２．０μｍ以上であり、
   前記金属磁性粉末を構成する金属磁性粒子のうち、個数割合で、５．０％以上の金属磁性粒子の表面の少なくとも一部が、アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されており、
   前記金属磁性粉末において、２５．０μｍ以上の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、前記アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子が個数割合で５０．０％以下であり、
   当該金属磁性粒子を被覆する被覆部において、前記被覆部に含まれる金属元素の総量を１００質量％とした場合、アルカリ土類金属量が１０．０質量％以上である圧粉磁心。
2. 前記アルカリ土類金属がＭｇである請求項１に記載の圧粉磁心。
3. 前記金属磁性粉末において、１０．０μｍ以下の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、前記アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子が個数割合で６０．０％以上である請求項１または２に記載の圧粉磁心。
4. 前記金属磁性粉末において、５．０μｍ以下の粒子径を有する金属磁性粒子のうち、前記アルカリ土類金属を含む無機化合物で被覆された金属磁性粒子が個数割合で８０．０％以上である請求項１から３のいずれかに記載の圧粉磁心。
5. 前記アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されている金属磁性粒子において、当該金属磁性粒子の断面積をＳｍとし、前記アルカリ土類金属を含む無機化合物が当該金属磁性粒子を被覆している部分の断面積をＳｃとした場合、０．００５０＜Ｓｃ/Ｓｍ＜０．１０００である請求項１から４のいずれかに記載の圧粉磁心。
6. 前記金属磁性粉末を構成する金属磁性粒子のうち、前記アルカリ土類金属を含む無機化合物により被覆されている金属磁性粒子以外の金属磁性粒子の表面の少なくとも一部が、前記アルカリ土類金属を含む無機化合物以外の絶縁物により被覆されている請求項１から５のいずれかに記載の圧粉磁心。
7. 前記絶縁物がＳｉを含有する酸化物である請求項６に記載の圧粉磁心。
8. 前記金属磁性粉末を構成する金属磁性粒子が、ＦｅまたはＦｅおよびＳｉを含む請求項１から７のいずれかに記載の圧粉磁心。

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