JP7324124B2 - 圧粉磁心 - Google Patents

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Description

本発明は、圧粉磁心に関し、より詳しくは、磁性ナノ粒子を用いた圧粉磁心に関する。
圧粉磁心は、表面が絶縁被膜で覆われた磁性粒子を圧縮成形することによって得られるものであり、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の電磁気を利用した様々な製品に用いられている。このような圧粉磁心としては、例えば、軟磁性材料からなる粒径５～２００μｍの粉末の表面を、シリコーン樹脂で被覆し、さらに、ステアリン酸又はその金属塩からなる高級脂肪酸潤滑剤で被覆した軟磁性粉末をプレス成形し、熱処理することによって得られる磁心（特開２０００－２２３３０８号公報（特許文献１））、金属磁性粒子と、その表面を取り囲む、リン酸金属塩及び金属酸化物のうちの少なくとも一方を含む絶縁被膜と、この絶縁被膜の表面を取り囲む、ステアリン酸等の金属塩からなる金属石鹸を含む潤滑剤被膜とを有する複合磁性粒子を備える圧粉磁心（特開２００５－１２９７１６号公報（特許文献２））、表面にリン酸塩からなる絶縁被膜を有する平均粒径が３０～５００μｍの鉄基粉末と、ＯＨ基を有する脂肪酸のエステルを含む潤滑剤とを備える軟磁性材料を加圧成形し、熱処理することによって得られる圧粉磁心（特開２００７－２１１３４１号公報（特許文献３））、絶縁被膜を備える平均粒径が２００～４５０μｍの被覆鉄粉と、脂肪酸アミドからなる潤滑剤とを含む圧粉磁心（特開２０１６－１２６８８号公報（特許文献４））が知られている。
一方、磁性ナノ粒子は、そのサイズが極めて小さいため、バルクの磁性材料とは異なる性質を示し、例えば、粒径が約１００ｎｍを超える範囲では、粒径が小さくなるにつれて保磁力が大きくなり、粒径が約１００ｎｍ付近で保磁力が最大となるが、粒径が約２０ｎｍ以下になると、超常磁性現象が発現して保持力が極めて小さくなる。このため、粒径が約２０ｎｍ以下の磁性ナノ粒子を用いた圧粉磁心においては、ヒステリシス損を極めて小さくすることが可能になると考えられる。また、絶縁性の磁性ナノ粒子や表面に絶縁被膜を有する導電性の磁性ナノ粒子を用いた圧粉磁心において、粒径が約３００ｎｍ以下の磁性ナノ粒子を用いることによって、高周波において渦電流の経路が制限され、渦電流損を小さくすることが可能になると考えられ、特に、粒径が約２０ｎｍ以下の磁性ナノ粒子を用いることによって、渦電流損を極めて小さくすることができると考えられる。このように、粒径が約２０ｎｍ以下の磁性ナノ粒子を用いた圧粉磁心は、ヒステリシス損や渦電流損が極めて小さくなるため、電源用途のトランスコア材として期待されている。
特開２０００－２２３３０８号公報 特開２００５－１２９７１６号公報 特開２００７－２１１３４１号公報 特開２０１６－１２６８８号公報
しかしながら、ステアリン酸等又はそれらの金属塩、脂肪酸エステル、或いは脂肪酸アミド等の従来の潤滑剤と磁性ナノ粒子とを混合し、従来の成形条件（例えば、成形温度：１５０℃、成形圧力：１．４ＧＰａ）で圧縮成形しても、得られる圧粉磁心の密度は必ずしも十分に高いものではなかった。これは、磁性粒子がナノサイズまで小さくなると、磁性粒子の塑性変形強度が高くなり、従来の成形条件では磁性ナノ粒子が十分に塑性変形しなかったためと考えられる。そこで、成形温度を高くすることによって、磁性ナノ粒子を十分に塑性変形させることが可能になると考えられるが、成形温度を高くすると、金型の強度が低下するという問題があった。
本発明者らは、金属ナノ粒子の融点がバルクの金属の融点よりも低下することに着目し、金属ナノ粒子の塑性変形強度が低くなる温度もバルクの金属の塑性変形強度が低くなる温度よりも低下すると考え、従来の成形温度よりも高い温度であっても、磁性ナノ粒子の塑性変形強度が低くなり、かつ、金型の強度が低下しない温度範囲が存在し、この範囲内の温度で磁性ナノ粒子を加熱することによって、磁性ナノ粒子を十分に塑性変形させることが可能であり、高密度の圧粉磁心を得ることができると考えた。
しかしながら、従来の潤滑剤と磁性ナノ粒子とを混合し、従来の成形温度よりも高い温度で圧縮成形すると、潤滑剤が揮発したり、分解したり、変質したりするため、バインダーとしての効果が低下し、また、高温成形に伴う熱歪みが大きくなり、得られる圧粉磁心に大きなクラックが発生したり、圧粉磁心が破損したりするという新たな問題があった。
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、３００℃以上の温度で成形され、密度が高く、クラックの発生が抑制された圧粉磁心を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、磁性ナノ粒子にカルボキシ基及びヒドロキシ基からなる群から選択される少なくとも１種の官能基を２個以上有する芳香族化合物を添加して圧縮成形することによって、３００℃以上の温度で成形した場合でも、密度が高く、クラックの発生が抑制された圧粉磁心が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の圧粉磁心は、平均粒径が１～３００ｎｍの磁性ナノ粒子と、カルボキシ基及びヒドロキシ基からなる群から選択される少なくとも１種の官能基を２個以上有する芳香族化合物とを含有することを特徴とするものである。
本発明の圧粉磁心においては、前記芳香族化合物が
（ｉ）同一の芳香環に結合している２個以上の官能基が１個以上のカルボキシ基と１個以上のヒドロキシ基であり、カルボキシ基とヒドロキシ基の位置関係の全てがメタ位及び／又はパラ位である芳香族化合物、
（ii）同一の芳香環に結合している２個以上の官能基が全てカルボキシ基であり、２個のカルボキシ基の位置関係の全てがメタ位又はパラ位である芳香族化合物、
（iii）同一の芳香環に結合している２個以上の官能基が全てヒドロキシ基であり、２個のヒドロキシ基の位置関係の全てがメタ位又はパラ位である芳香族化合物、
からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、４－ヒドロキシ安息香酸、３－ヒドロキシ安息香酸、３，５－ジヒドロキシ安息香酸、３，４－ジヒドロキシ安息香酸、３，４，５－トリヒドロキシ安息香酸、５－ヒドロキシイソフタル酸、４－ヒドロキシフタル酸、１，４－ベンゼンジカルボン酸、１，３－ベンゼンジカルボン酸、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、１，４－ベンゼンジオール、１，３－ベンゼンジオール、及び１，３，５－ベンゼントリオールからなる群から選択される少なくとも１種であることがより好ましい。
さらに、本発明の圧粉磁心においては、前記芳香族化合物が単環の芳香族化合物であることが好ましく、また、前記芳香族化合物の含有量が、前記磁性ナノ粒子と前記芳香族化合物との合計量に対して０．０１～５質量％であることが好ましい。
なお、前記磁性ナノ粒子に前記芳香族化合物を添加することによって、前記磁性ナノ粒子を含有し、密度が高く、クラックの発生が抑制された圧粉磁心が得られる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、カルボキシ基及びヒドロキシ基からなる群から選択される少なくとも１種の官能基を２個以上有する芳香族化合物は、融点が高いため、高温で揮発や分解、変質が起こりにくく、また、磁性ナノ粒子との間で強い結合力が得られる官能基（カルボキシ基及び／又はヒドロキシ基）を２個以上有するため、磁性ナノ粒子間の結合力を向上させることができ、さらに、芳香環の平面性に起因する芳香族化合物間の強い結合力を有していることから、３００℃以上の温度で成形しても、密度が高く、クラックの発生が抑制された圧粉磁心が得られると推察される。
本発明によれば、３００℃以上の温度で成形した場合でも、密度が高く、クラックの発生が抑制された圧粉磁心を得ることが可能となる。
３，４，５－トリヒドロキシ安息香酸（没食子酸）の含有量と圧粉磁心の密度との関係を示すグラフである。
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
本発明の圧粉磁心は、平均粒径が１～３００ｎｍの磁性ナノ粒子と、カルボキシ基及びヒドロキシ基からなる群から選択される少なくとも１種の官能基を２個以上有する芳香族化合物とを含有するものである。
本発明に用いられる磁性ナノ粒子としては圧粉磁心に用いられるものであれば特に制限はないが、例えば、Ｆｅナノ粒子、Ｆｅ含有合金ナノ粒子、Ｆｅ含有金属酸化物ナノ粒子が挙げられる。また、前記Ｆｅナノ粒子及び前記Ｆｅ含有合金ナノ粒子は、表面に絶縁層を備えていてもよい。これらの磁性ナノ粒子は１種を単独で使用しても２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ヒステリシス損及び渦電流損を低減でき、かつ、飽和磁束密度を比較的大きくでき、高温での特性劣化も比較的少ないという観点から、表面に絶縁層を備えるＦｅナノ粒子、表面に絶縁層を備えるＦｅ含有合金ナノ粒子が好ましい。
前記Ｆｅ含有合金ナノ粒子としては圧粉磁心に用いられるものであれば特に制限はないが、例えば、ＦｅＮｉ合金ナノ粒子（パーマロイＢナノ粒子等）、ＦｅＳｉ合金ナノ粒子（ケイ素鋼ナノ粒子等）、ＦｅＣｏ合金ナノ粒子（パーメンジュールナノ粒子等）、ＮｉＦｅ合金ナノ粒子（パーマロイＣナノ粒子等）が挙げられる。また、前記Ｆｅ含有金属酸化物ナノ粒子としては圧粉磁心に用いられるものであれば特に制限はないが、例えば、ＮｉＺｎフェライトナノ粒子、ＭｎＺｎフェライトナノ粒子等のフェライト系ナノ粒子が挙げられる。
前記絶縁層としては、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＮｉＺｎフェライト、ＭｎＺｎフェライト等の金属酸化物からなる絶縁層；脂肪酸（例えば、デカン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノレン酸）、シリコーン系有機化合物（例えば、メチルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂、ジメチルポリシロキサン、シリコーンハイドロゲル）等の有機化合物からなる絶縁層；リン系化合物（例えば、リン酸カルシウム、リン酸鉄、リン酸亜鉛、リン酸マンガン）等の無機化合物からなる絶縁層が挙げられる。
また、本発明に用いられる磁性ナノ粒子の平均粒径は１～３００ｎｍである。磁性ナノ粒子の平均粒径が前記下限未満になると、粒子表面の影響が大きく、磁性ナノ粒子自体の磁気特性が低下する。他方、磁性ナノ粒子の平均粒径が前記上限を超えると、渦電流損が増大して磁心損失が大きくなる。また、超常磁性現象が発現して保磁力が極めて小さくなり、ヒステリシス損を極めて小さくすることが可能となり、また、高周波において渦電流の経路が制限され、渦電流損を極めて小さくすることが可能となるという観点から、磁性ナノ粒子の平均粒径としては、１～１００ｎｍが好ましく、１～２０ｎｍがより好ましい。なお、磁性ナノ粒子の平均粒径は、ＴＥＭ観察において１００個の粒子の粒径を測定し、その平均値として求めることができる。
本発明に用いられる芳香族化合物はカルボキシ基及びヒドロキシ基からなる群から選択される少なくとも１種の官能基を２個以上有するものである。このような芳香族化合物を前記磁性ナノ粒子に添加することによって、３００℃以上の温度で成形した場合でも、密度が高く、クラックの発生が抑制された圧粉磁心を得ることができる。
このような芳香族化合物としては特に制限はないが、
（ｉ）同一の芳香環に結合している２個以上の官能基が１個以上のカルボキシ基と１個以上のヒドロキシ基であり、カルボキシ基とヒドロキシ基の位置関係の全てがメタ位及び／又はパラ位である芳香族化合物、
（ii）同一の芳香環に結合している２個以上の官能基が全てカルボキシ基であり、２個のカルボキシ基の位置関係の全てがメタ位又はパラ位である芳香族化合物、
（iii）同一の芳香環に結合している２個以上の官能基が全てヒドロキシ基であり、２個のヒドロキシ基の位置関係の全てがメタ位又はパラ位である芳香族化合物、
が好ましい。前記官能基の位置関係がメタ位及び／又はパラ位である芳香族化合物は高温でも脱水反応や脱アルコール反応による無水物化が起こりにくく、より高温でも安定であることから、３００℃以上の温度で成形しても、密度が高く、クラックの発生が抑制された圧粉磁心が得られる。一方、前記官能基の位置関係がオルト位である芳香族化合物は高温で脱水反応や脱アルコール反応により無水物化するため、磁性ナノ粒子との間で強い結合力が得られず、安定な被覆層を形成することが困難であり、密度が高く、クラックの発生が抑制された圧粉磁心は得られない傾向にある。
このような芳香族化合物としては、例えば、以下の芳香族化合物が挙げられる。前記芳香族化合物（ｉ）としては、例えば、４－ヒドロキシ安息香酸〔下記式（ｉ－１）〕、３－ヒドロキシ安息香酸〔下記式（ｉ－２）〕、３，５－ジヒドロキシ安息香酸〔下記式（ｉ－３）〕、３，４－ジヒドロキシ安息香酸〔下記式（ｉ－４）〕、３，４，５－トリヒドロキシ安息香酸〔下記式（ｉ－５）〕、５－ヒドロキシイソフタル酸〔下記式（ｉ－６）〕、４－ヒドロキシフタル酸〔下記式（ｉ－７）〕、４，５－ジヒドロキシフタル酸〔下記式（ｉ－８）〕、５－ヒドロキシベンゼン－１，２，３－トリカルボン酸〔下記式（ｉ－９）〕が挙げられる。
前記芳香族化合物（ii）としては、例えば、１，４－ベンゼンジカルボン酸〔下記式（ii－１）〕、１，３－ベンゼンジカルボン酸〔下記式（ii－２）〕、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸〔下記式（ii－３）〕が挙げられる。
前記芳香族化合物（iii）としては、例えば、１，４－ベンゼンジオール〔下記式（iii－１）〕、１，３－ベンゼンジジオール〔下記式（iii－２）〕、１，３，５－ベンゼントリオール〔下記式（iii－３）〕が挙げられる。
これらの芳香族化合物は１種を単独で使用しても２種以上を併用してもよい。また、これらの芳香族化合物の中でも、３００℃以上の温度で成形した場合でも、密度が更に高く、クラックの発生が更に抑制された圧粉磁心が得られるという観点から、前記芳香族化合物（ｉ）（より好ましくは、４－ヒドロキシ安息香酸、３－ヒドロキシ安息香酸、３，５－ジヒドロキシ安息香酸、３，４－ジヒドロキシ安息香酸、３，４，５－トリヒドロキシ安息香酸、５－ヒドロキシイソフタル酸、４－ヒドロキシフタル酸；更に好ましくは、４－ヒドロキシ安息香酸、３，４，５－トリヒドロキシ安息香酸）及び前記芳香族化合物（ii）（より好ましくは、１，４－ベンゼンジカルボン酸、１，３－ベンゼンジカルボン酸、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸；更に好ましくは、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸）が好ましく、前記芳香族化合物（ｉ）（更に好ましくは、４－ヒドロキシ安息香酸、３，４，５－トリヒドロキシ安息香酸、特に好ましくは、４－ヒドロキシ安息香酸）がより好ましい。
また、本発明に用いられる芳香族化合物としては、単環の芳香族化合物であっても縮合環等の多環の芳香族化合物であってもよいが、多環の芳香族化合物は、立体障害のため、粒子への配位性が低く、単環の芳香族化合物の方が粒子への配位性が高いという観点から、単環の芳香族化合物が好ましい。
また、前記芳香族化合物の融点としては、２００℃以上が好ましく、２５０℃以上がより好ましい。前記芳香族化合物の融点が前記下限未満になると、３００℃以上の温度で成形した場合に、前記芳香族化合物が融解するため、磁性ナノ粒子との間で強い結合力が得られず、安定な被覆層を形成することが困難であり、密度が高く、クラックの発生が抑制された圧粉磁心は得られない傾向にある。なお、前記芳香族化合物の融点の上限としては特に制限はないが、成形後の焼鈍処理時に除去しやすいという観点から、５００℃以下が好ましい。
前記芳香族化合物の含有量としては特に制限はないが、前記磁性ナノ粒子と前記芳香族化合物との合計量に対して０．０１～５質量％が好ましく、０．１～２質量％がより好ましく、０．１～１質量％が特に好ましい。前記芳香族化合物の含有量が前記下限未満になると、前記芳香族化合物が前記磁性ナノ粒子間に十分に行き渡らないため、その部分の磁性ナノ粒子の流動性が低くなり、圧粉磁心の密度が向上しにくい傾向にあり、他方、前記上限を超えると、非磁性成分の割合が多くなり、圧粉磁心の磁気特性が低下する傾向にある。
このような本発明の圧粉磁心の密度は７．０ｇ／ｃｍ３以上であり、高い比透磁率を有するものである。また、より高い比透磁率を有するという観点から、圧粉磁心の密度としては７．１ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、７．３ｇ／ｃｍ３以上がより好ましい。
本発明の圧粉磁心は、例えば、以下の方法により製造することができる。すなわち、先ず、前記磁性ナノ粒子と前記芳香族化合物とを所定の含有量となるように混合する。前記磁性ナノ粒子と前記芳香族化合物との混合物は均一性が高いため、後述する加圧成形において前記磁性ナノ粒子の流動性が確保され、高密度の圧粉磁心を得ることが可能となる。
前記磁性ナノ粒子と前記芳香族化合物との混合方法としては特に制限はなく、例えば、ボールミルや乳鉢を用いて混合する方法、溶媒に前記磁性ナノ粒子と前記芳香族化合物とを分散・溶解させた後、乾燥等により溶媒を除去することによって混合する方法等が挙げられる。また、前記磁性ナノ粒子は再配列性に劣るため、溶媒に前記磁性ナノ粒子と前記芳香族化合物とを分散・溶解させた後、スプレードライ等により顆粒状の混合物を調製してもよい。これにより、圧縮成形時に顆粒状の混合物が崩れて前記磁性ナノ粒子が再配列しやすくなるため、圧粉磁心の密度が向上する。
次に、このようにして得られた前記磁性ナノ粒子と前記芳香族化合物との混合物を、潤滑剤を塗布した金型に充填する。前記潤滑剤としては特に制限はなく、例えば、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛等の飽和脂肪酸の金属塩、潤滑グリース（例えば、株式会社ミスミ製「Ｍ－ＨＧＳＳＣ－Ｈ５００」）等が挙げられる。
次に、金型に充填した前記磁性ナノ粒子と前記芳香族化合物との混合物を加圧成形することによって、本発明の圧粉磁心を得ることができる。成形温度としては、３００～６００℃が好ましく、３００～４００℃がより好ましい。成形温度が前記下限未満になると、磁性ナノ粒子の塑性変形強度が十分に低下せず、得られる圧粉磁性の密度が向上しにくい傾向にあり、他方、前記上限を超えると、金型の強度が低下し、金型の寿命が短くなる傾向にある。なお、金型は、設定温度（成形温度）に、前記磁性ナノ粒子と前記芳香族化合物との混合物を充填する前に昇温してもよいし、充填後に昇温してもよい。
成形圧力としては５００ＭＰａ～３ＧＰａが好ましく、８００ＭＰａ～２ＧＰａがより好ましい。成形圧力が前記下限未満になると、前記混合物が十分に圧縮されないため、圧粉磁心の密度が小さくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、スプリングバック現象の影響が大きく、クラックが発生して圧粉磁心の密度が小さくなる傾向にある。
また、このようにして製造した圧粉磁心には、必要に応じて熱処理を施してもよい。これにより、加圧により圧粉磁心に生じた歪みを緩和し、磁気特性を改善することができる。このような熱処理の温度は通常５００～８００℃である。
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
磁性ナノ粒子として平均粒径１００ｎｍのＦｅＮｉ合金ナノ粒子（アルドリッチ社製）４．９７５ｇ（９９．５質量％）と芳香族化合物として没食子酸（３，４，５－トリヒドロキシ安息香酸、富士フィルム和光純薬株式会社製）０．０２５ｇ（０．５質量％）とを混合し、さらに、乳鉢で３０分間破砕混合した。得られた破砕混合物を、グリース（株式会社ミスミ製「Ｍ－ＨＧＳＳＣ－Ｈ５００」）を塗布したペレット試験片用金型に充填し、手動油圧真空加熱プレス機（株式会社井元製作所製「ＩＭＣ－１９４６型改」）を用いて１．４ＧＰａに加圧しながら３５０℃で１分間加熱した。加圧を停止した後、室温まで冷却して、得られた磁性ナノ粒子成形体（圧粉磁心ペレット（外径３ｍｍφ））を金型から取り出した。得られた成形体の質量と体積から密度を求めた。その結果を図１及び表１に示す。
（実施例２）
ＦｅＮｉ合金ナノ粒子の量を４．９９５ｇ（９９．９質量％）に、没食子酸の量を０．００５ｇ（０．１質量％）に変更した以外は実施例１と同様にして磁性ナノ粒子成形体（圧粉磁心ペレット（外径３ｍｍφ））を作製し、その密度を求めた。その結果を図１に示す。
（実施例３）
ＦｅＮｉ合金ナノ粒子の量を４．９９０ｇ（９９．８質量％）に、没食子酸の量を０．０１０ｇ（０．２質量％）に変更した以外は実施例１と同様にして磁性ナノ粒子成形体（圧粉磁心ペレット（外径３ｍｍφ））を作製し、その密度を求めた。その結果を図１に示す。
（実施例４）
ＦｅＮｉ合金ナノ粒子の量を４．９５０ｇ（９９．０質量％）に、没食子酸の量を０．０５０ｇ（１．０質量％）に変更した以外は実施例１と同様にして磁性ナノ粒子成形体（圧粉磁心ペレット（外径３ｍｍφ））を作製し、その密度を求めた。その結果を図１に示す。
（実施例５）
芳香族化合物としてトリメシン酸（１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、富士フィルム和光純薬株式会社製）０．０２５ｇ（０．５質量％）を用いた以外は実施例１と同様にして磁性ナノ粒子成形体（圧粉磁心ペレット（外径３ｍｍφ））を作製し、その密度を求めた。その結果を表１に示す。
（実施例６）
芳香族化合物としてｐ－ヒドロキシ安息香酸（４－ヒドロキシ安息香酸、富士フィルム和光純薬株式会社製）０．０２５ｇ（０．５質量％）を用いた以外は実施例１と同様にして磁性ナノ粒子成形体（圧粉磁心ペレット（外径３ｍｍφ））を作製し、その密度を求めた。その結果を表１に示す。
（実施例７）
芳香族化合物としてヒドロキノン（１，４－ベンゼンジオール、富士フィルム和光純薬株式会社製）０．０２５ｇ（０．５質量％）を用いた以外は実施例１と同様にして磁性ナノ粒子成形体（圧粉磁心ペレット（外径３ｍｍφ））を作製し、その密度を求めた。その結果を表１に示す。
（比較例１）
芳香族化合物を混合しなかった以外は実施例１と同様にして磁性ナノ粒子成形体（圧粉磁心ペレット（外径３ｍｍφ））を作製し、その密度を求めた。その結果を表１及び図１に示す。
（比較例２）
没食子酸の代わりに飽和脂肪族カルボン酸であるリグノセリン酸（東京化成工業株式会社製）０．０２５ｇ（０．５質量％）を用いた以外は実施例１と同様にして磁性ナノ粒子成形体（圧粉磁心ペレット（外径３ｍｍφ））を作製し、その密度を求めた。その結果を表１に示す。
（比較例３）
没食子酸の代わりにフェノール（富士フィルム和光純薬株式会社製）０．０２５ｇ（０．５質量％）を用いた以外は実施例１と同様にして磁性ナノ粒子成形体（圧粉磁心ペレット（外径３ｍｍφ））を作製し、その密度を求めた。その結果を表１に示す。
（比較例４）
没食子酸の代わりに安息香酸（富士フィルム和光純薬株式会社製）０．０２５ｇ（０．５質量％）を用いた以外は実施例１と同様にして磁性ナノ粒子成形体（圧粉磁心ペレット（外径３ｍｍφ））を作製し、その密度を求めた。その結果を表１に示す。
＜クラック率＞
実施例１、５～７及び比較例１～４で得られた圧粉磁心ペレットを、ペレットの長手方向に平行な面で切断、研磨し、走査型電子顕微鏡を用いてその断面を観察した。５０倍の倍率で取得した画像においてクラックの長さを計測し、クラックの長さを観察した断面の面積で割った値をクラック率（単位：ｍｍ／ｍｍ２）として求めた。この測定を１つのペレットについて４箇所行い、その平均値を求めた。その結果を表１に示す。
図１に示したように、磁性ナノ粒子とカルボキシ基及びヒドロキシ基からなる群から選択される少なくとも１種の官能基を２個以上有する芳香族化合物とを混合した圧粉磁心（実施例１～４）は、３００℃以上の温度で成形した場合でも、前記芳香族化合物を混合しなかった圧粉磁心（比較例１）に比べて、密度が高くなる（７．０ｇ／ｃｍ３以上）ことがわかった。また、表１に示したように、前記芳香族化合物を混合した圧粉磁心（実施例１～４）は、３００℃以上の温度で成形した場合でも、前記芳香族化合物を混合しなかった圧粉磁心（比較例１）に比べて、クラック率が小さくなる（０．５０ｍｍ／ｍｍ２以下）ことがわかった。
一方、表１に示したように、磁性ナノ粒子と飽和脂肪族カルボン酸（比較例２）又は芳香族モノアルコール（比較例３）とを混合した圧粉磁心は、３００℃以上の温度で成形した場合でも、前記芳香族化合物を混合しなかった圧粉磁心（比較例１）に比べて、密度が高く、クラック率が小さくなったが、前記芳香族化合物を混合した圧粉磁心（実施例１、５～６）に比べて、密度が低く（７．０ｇ／ｃｍ３未満）、クラック率が高くなった（０．５０ｍｍ／ｍｍ２超過）。また、磁性ナノ粒子と芳香族モノカルボン酸（比較例４）とを混合した圧粉磁心は、３００℃以上の温度で成形した場合でも、前記芳香族化合物を混合した圧粉磁心（実施例１、５～６）と同程度の密度（７．０ｇ／ｃｍ３以上）になったが、前記芳香族化合物を混合した圧粉磁心（実施例１、５～６）に比べて、クラック率も高くなった（０．５０ｍｍ／ｍｍ２超過）。
以上の結果から、磁性ナノ粒子にカルボキシ基及びヒドロキシ基からなる群から選択される少なくとも１種の官能基を２個以上有する芳香族化合物を配合することによって、３００℃以上の温度で成形した場合でも、密度がより高く、クラックの発生がより抑制された圧粉磁心が得られることが確認された。
以上説明したように、本発明によれば、３００℃以上の温度で成形した場合でも、密度が高く、クラックの発生が抑制された圧粉磁心を得ることが可能となる。したがって、本発明の圧粉磁心は、比透磁率が高く、ヒステリシス損や渦電流損が小さくなるため、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の電磁気を利用した製品のコア材などとして有用である。

Claims (5)

  1. 平均粒径が１～３００ｎｍの磁性ナノ粒子と、カルボキシ基及びヒドロキシ基からなる群から選択される少なくとも１種の官能基を２個以上有する芳香族化合物とを含有することを特徴とする圧粉磁心。
  2. 前記芳香族化合物が
    （ｉ）同一の芳香環に結合している２個以上の官能基が１個以上のカルボキシ基と１個以上のヒドロキシ基であり、カルボキシ基とヒドロキシ基の位置関係の全てがメタ位及び／又はパラ位である芳香族化合物、
    （ii）同一の芳香環に結合している２個以上の官能基が全てカルボキシ基であり、２個のカルボキシ基の位置関係の全てがメタ位又はパラ位である芳香族化合物、
    （iii）同一の芳香環に結合している２個以上の官能基が全てヒドロキシ基であり、２個のヒドロキシ基の位置関係の全てがメタ位又はパラ位である芳香族化合物、
    からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の圧粉磁心。
  3. 前記芳香族化合物が単環の芳香族化合物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧粉磁心。
  4. 前記芳香族化合物が、４－ヒドロキシ安息香酸、３－ヒドロキシ安息香酸、３，５－ジヒドロキシ安息香酸、３，４－ジヒドロキシ安息香酸、３，４，５－トリヒドロキシ安息香酸、５－ヒドロキシイソフタル酸、４－ヒドロキシフタル酸、１，４－ベンゼンジカルボン酸、１，３－ベンゼンジカルボン酸、１，３，５－ベンゼントリカルボン酸、１，４－ベンゼンジオール、１，３－ベンゼンジオール、及び１，３，５－ベンゼントリオールからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項３に記載の圧粉磁心。
  5. 前記芳香族化合物の含有量が、前記磁性ナノ粒子と前記芳香族化合物との合計量に対して０．０１～５質量％であることを特徴とする請求項１～４のうちのいずれか一項に記載の圧粉磁心。
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