JP7277076B2 - 磁性部材用粉末 - Google Patents
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Ni:15.0質量%以上25.0質量%以下、
Mo:2.0質量%以上10.0質量%以下、
Ti:0.10質量%以上1.00質量%以下、
Al:0.005質量%以上0.200質量%以下、
Co:1.0質量%以上15.0質量%、
並びに
残部:Fe及び不可避的不純物
を含む合金である。この合金の、X線回折分析における、角度2θが43°以上44°未満にある極大値PAと、角度2θが44°以上45°未満にある極大値PBの比PA/PBは、0.00100以上2.00以下である。
(20×PA/PB+20) < Hc < (70×PA/PB+70)
(1)多数の金属粒子、又は金属と絶縁皮膜とを有する多数の粒子からなり、この金属が
Ni:15.0質量%以上25.0質量%以下、
Mo:2.0質量%以上10.0質量%以下、
Ti:0.10質量%以上1.00質量%以下、
Al:0.005質量%以上0.200質量%以下、
Co:1.0質量%以上15.0質量%、
並びに
残部:Fe及び不可避的不純物
を含む合金であり、X線回折分析における、角度2θが43°以上44°未満にある極大値PAと、角度2θが44°以上45°未満にある極大値PBの比PA/PBが、0.00100以上2.00以下であり、そのタップ密度がTFである粉末を得る工程、
並びに
(2)上記粒子に扁平加工を施してそのタップ密度がTEである粉末を得る工程
を含む。比TE/TFは、0.3以上1.0以下である。
本発明に係る磁性部材用粉末は、多数の粒子の集合体である。それぞれの粒子は、球形状を有する。図1は、この粒子2の断面図である。図2は、この粉末が分散した磁性部材(磁性シート4)が示された断面図である。
μ=μ’+jμ”
なお、本願において、透磁率μ、実部透磁率μ’及び虚部透磁率μ”のそれぞれは、真空透磁率との比である比透磁率で表される。高周波での磁気損失tanδは、この虚部透磁率μ”と実部透磁率μ’との比で表される。換言すれば、磁気損失tanδは下記数式によって算出される。
tanδ = μ” / μ’
この数式から明らかな通り、渦電流損失、磁気共鳴等に起因してμ’が低下しμ”が上昇すると、損失tanδが上昇する。
Ni:15.0質量%以上25.0質量%以下、
Mo:2.0質量%以上10.0質量%以下、
Ti:0.10質量%以上1.00質量%以下、
Al:0.005質量%以上0.200質量%以下、
Co:1.0質量%以上15.0質量%、
並びに
残部:Fe及び不可避的不純物
を含む。以下、各元素の役割が詳説される。
Niは、オーステナイト形成元素である。Niは、δフェライト相の生成を抑制する。さらに、Fe中のNiリッチ相は、透磁率向上に寄与する。この観点から、Niの含有率は15.0質量%以上が好ましく、17.0質量%以上が特に好ましい。Niの過剰の添加は、マルテンサイト変態を阻害し、磁気特性に悪影響を及ぼすことがある。この観点から、Niの含有率は25.0質量%以下が好ましく、22.0質量%以下が特に好ましい。Niの含有率は、「JIS G 1256」の規定に準拠して測定される。
Moは、Fe中のNiリッチ相に固溶し、透磁率向上に寄与しうる。この観点から、Moの含有率は2.0質量%以上が好ましく、3.5質量%以上が特に好ましい。Moは、Niとの金属間化合物を形成する。多量の金属間化合物は、磁気特性に悪影響を及ぼす。この観点から、含有率は10質量%以下が好ましく、7.0質量%以下が特に好ましい。Moの含有率は、「JIS G 1256」の規定に準拠して測定される。
合金には、不可避的不純物としてCが含まれる。TiはこのCと共に炭化物を形成し、透磁率向上に寄与しうる。この観点から、Tiの含有率は0.10質量%以上が好ましく、0.50質量%以上が特に好ましい。Tiは、Ni又はMoと金属間化合物を形成する。多量の金属間化合物量は、磁気特性に悪影響を及ぼす。この観点から、Tiの含有率は1.00質量%以下が好ましく、0.90質量%以下が特に好ましい。Tiの含有率は、「JIS G 1258」の規定に準拠して測定される。
合金には、不可避的不純物として酸素が含まれる。Alはこの酸素と結合し、透磁率向上に寄与しうる。この観点から、Alの含有率は0.005質量%以上が好ましく、0.100質量%以上が特に好ましい。AlはNiとの金属間化合物を形成し、Tiとの金属間化合物も形成する。多量の金属間化合物量は、磁気特性に悪影響を及ぼす。この観点から、Alの含有率は0.200質量%以下が好ましく、0.150質量%以下が特に好ましい。Alの含有率は、「JIS G 1258」の規定に準拠して測定される。
Coは、Fe中に固溶し、保磁力の向上に寄与する。保磁力は、磁気共鳴周波数と相関する。保磁力が大きい合金では、磁気共鳴周波数が高い。この観点から、Coの含有率は1.0質量%以上が好ましく、5.0質量%以上が特に好ましい。保磁力は、透磁率とは負の相関関係にある。Coの過剰の添加は、透磁率向上に悪影響を及ぼす。この観点から、Coの含有率15.0質量%以下が好ましく、10.0質量%以下が特に好ましい。Coの含有率は、「JIS G 1256」の規定に準拠して測定される。
この合金の残部は、Fe及び不可避的不純物である。この合金において、不可避的不純物である元素の含有は、許容される。
この粉末のX線回折分析において、角度2θが43°以上44°未満にある極大値PAと、角度2θが44°以上45°未満にある極大値PBとが測定されうる。極大値PAは、保磁力向上に寄与する相のピークである。極大値PBは、透磁率向上に寄与する相のピークである。発明者は、鋭意開発の結果、両者の比PA/PBが0.00100以上2.00以下である粉末において、良好な磁気特性が得られることを見出した。比PA/PBは、0.010以上が特に好ましい。比PA/PBは、1.00以下が特に好ましい。X線回折装置の代表例として、株式会社リガクの全自動多目的X線回折装置「SmartLab SE」が挙げられる。
(20×PA/PB+20) < Hc < (70×PA/PB+70)
発明者らは、鋭意開発の結果、上記数式を満たす粉末において、より良好な磁気特性が得られることを見出した。より好ましくは、比PA/PBと保磁力Hcとは、下記数式を満たす。
(30×PA/PB+30) < Hc < (60×PA/PB+60)
保磁力は、磁化された磁性体を磁化されていない状態に戻すために必要な反対向きの外部磁場の強さである。保磁力は、東特興業株式会社のHCメーターK-HC1000で測定される。
この粉末の平均粒径D50は、20μm以上150μm以下が好ましい。平均粒径D50が20μm以上である粉末は、流動性に優れており、従ってバインダー等と容易に混合されうる。この観点から、平均粒径D50は25μm以上がより好ましく、30μm以上が特に好ましい。平均粒径D50が150μm以下である粉末から、厚さが小さな磁性シート4が得られうる。この磁性シート4は、小型の電子機器に適用されうる。この観点から、平均粒径D50は120μm以下がより好ましく、100μm以下が特に好ましい。
図3は、本発明の他の実施形態に係る磁性部材用粉末の粒子6が示された断面図である。この粒子6は、球状の主部8と絶縁性皮膜10とを有している。主部8の材質、性状、サイズ等は、図1に示された粒子2のそれらと同じである。この粒子6は、図1に示された粒子2の表面に絶縁性皮膜10が付着することで得られうる。
図4は、本発明の他のさらに実施形態に係る磁性部材用粉末の粒子12が示された断面図である。図4において、符号Lで示されているのは粒子12の長軸の長さであり、tで示されているのは粒子12の厚さである。長さLは、厚さtよりも大きい。換言すれば、この粒子12は扁平である。この粒子12の材質は、図1に示された粒子2の材質と同じである。
R = Lav / tav
この粉末の平均粒径D50は、20μm以上150μm以下が好ましい。平均粒径D50が20μm以上である粉末は、流動性に優れており、従ってバインダー等と容易に混合されうる。この観点から、平均粒径D50は25μm以上がより好ましく、30μm以上が特に好ましい。平均粒径D50が150μm以下である粉末から、厚さが小さな磁性シートが得られうる。この磁性シートは、小型の電子機器に適用されうる。この観点から、平均粒径D50は120μm以下がより好ましく、100μm以下が特に好ましい。
(20×PA/PB+20) < Hc < (70×PA/PB+70)
より好ましくは、比PA/PBと保磁力Hcとは、下記数式を満たす。
(30×PA/PB+30) < Hc < (60×PA/PB+60)
酸化物の還元等の化学的プロセスにより、原料粉末が得られてもよい。
落下高さ:3mm
タップ回数:3000
[実施例1]
アトマイズにより、下記の表1に示された組成を有する実施例1の粉末を製作した。この粉末における各粒子の形状は、球であった。この粉体を、小型ミキサーを用いて100℃の温度下でエポキシ樹脂と混練し、粉末が樹脂マトリクス中に均一に分散した樹脂組成物を得た。エポキシ樹脂と粉末との体積比は、5対2とされた。この樹脂組成物を、圧力が4MPaであり、温度が200℃であるの条件で5分間熱プレス処理し、厚み0.1mmである磁性シートを得た。
組成を下記の表1及び2に示される通りとした他は実施例1と同様にして、実施例2-20及び比較例1-36の粉末を製作した。これら粉末から、実施例1と同様にして、磁性シートを得た。
各磁性シートの、温度が25℃であり周波数が20MHzである条件下での透磁率μ’を、測定した。この結果が、下記の表1及び2に示されている。透磁率μ’は、アジレント・テクノロジー(Agilent Technologies)社製の商品名「ベクトル・ネットワーク・アナライザーN5245A」によって測定された。この透磁率μ’に基づき、下記の基準に従って、各粉末をランク付けした。
A:30以上
B:20以上30未満
F:20未満
ランク付けの結果が、下記の表1及び2に示されている。
V1 = 20 × PA / PB + 20
V2 = 70 × PA / PB + 70
表1及び2に示された評価結果から、本発明の優位性は明らかである。
[実施例21]
アトマイズにより、下記の表3に示された組成を有する原料粉末を製作した。この原料粉末における各粒子の形状は、球であった。この粉体に、アトライタによる扁平加工を施して、実施例21の扁平粉末を得た。この扁平粉末を、小型ミキサーを用いて100℃の温度下でエポキシ樹脂と混練し、扁平粉末が樹脂マトリクス中に均一に分散した樹脂組成物を得た。エポキシ樹脂と扁平粉末との体積比は、5対2とされた。この樹脂組成物を、圧力が4MPaであり、温度が200℃であるの条件で5分間熱プレス処理し、厚み0.1mmである磁性シートを得た。
組成を下記の表3及び4に示される通りとした他は実施例21と同様にして、実施例22-40及び比較例37-72の粉末を製作した。これら粉末から、実施例21と同様にして、磁性シートを得た。
各磁性シートの、温度が25℃であり周波数が20MHzである条件下での透磁率μ’を、測定した。この結果が、下記の表3及び4に示されている。透磁率μ’は、アジレント・テクノロジー(Agilent Technologies)社製の商品名「ベクトル・ネットワーク・アナライザーN5245A」によって測定された。この透磁率μ’に基づき、下記の基準に従って、各粉末をランク付けした。
A:50以上
B:40以上かつ、50未満
F:40未満
ランク付けの結果が、下記の表3及び4に示されている。
V1 = 20 × PA / PB + 20
V2 = 70 × PA / PB + 70
表3及び4に示された評価結果から、本発明の優位性は明らかである。
4・・・磁性シート
8・・・主部
10・・・皮膜
Claims (3)
- 多数の金属粒子、又は金属と絶縁皮膜とを有する多数の粒子からなり、
この金属が、
Ni:15.0質量%以上25.0質量%以下、
Mo:2.0質量%以上10.0質量%以下、
Ti:0.10質量%以上1.00質量%以下、
Al:0.005質量%以上0.200質量%以下、
Co:1.0質量%以上15.0質量%、
並びに
残部:Fe及び不可避的不純物
を含む合金であり、
上記合金のX線回折分析における、角度2θが43°以上44°未満にある極大値PAと、角度2θが44°以上45°未満にある極大値PBの比PA/PBが、0.00100以上2.00以下である磁性部材用粉末。 - その平均粒径D50が20μm以上120μm以下である請求項1に記載の磁性部材用粉末。
- 上記粒子が扁平形状を有する請求項1又は2に記載の磁性部材用粉末。
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