JPH09111315A - 扁平状金属粒子粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全性の高い粉砕助剤を用い、かつ良好な磁
気特性を有する扁平粒子粉末をより短時間で製造できる
製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 塑性変形能を有する金属粒子の粉末を、
粉砕媒体と粉砕助剤とともに容器内に収容して、前記粉
砕媒体と前記容器の少なくとも一方を駆動して前記粉末
を機械的に扁平化した後、洗浄あるいは熱処理により前
記粉砕助剤を除去する扁平粒子粉末の製造方法におい
て、前記粉砕助剤が界面活性剤と水との混合体であるこ
とを特徴とする扁平状金属粒子粉末の製造方法であり、
粉砕助剤は分子量が5000以上の有機系界面活性剤と水と
の混合体であり、また塑性変形能を有する金属粒子がＮ
ｉを30wt%以上含有するＦｅ系の軟磁性材料であること
を特徴とする扁平状金属粒子粉末の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体の表面に塗布して
用いられ、厚さが薄い高扁平度の扁平状金属粒子粉末の
製造方法に関し、特に磁気シールド用に用いられる軟磁
性の扁平状金属粒子粉末の製造に最適な製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器は小型化とともに高性能
化してきているが、これにともない周辺機器からの磁界
に影響を受け易い部分が多くなってきており、また逆
に、磁界の発生源となり、周辺機器に悪影響をおよぼす
場合もある。これらの電子部品の外部の磁界からの保護
や、外部への磁束の漏洩を防止するために、磁気シール
ドが設けられている。この磁気シールドは軟磁性材料か
らなる薄板や箔で周辺を覆う方法が一般的であるが、主
として扁平状の軟磁性粉末を塗布して用いる方法も採用
されている。上記した扁平状の粉末を塗布する方法は、
薄いシールド層を一度に大量に形成できるため安価であ
り、また軽量化に適しているので、磁気カード等に用い
ることが提案されている。たとえば、特開昭５５−９３
５１４号、特開昭５９−９４１８８号、特開昭６２−１
８９６２６号、特開昭６２−２０４４３０号に示される
ような磁気記録装置あるいは磁気カードが提案されてい
る。

【０００３】これらの磁気カードは表面に磁気シールド
層を設けることにより容易に情報の読み取りおよび書き
込みができないようにするものである。このような磁気
カードのシールド層は、高透磁率材料の粉末を有機バイ
ンダーに分散し、塗料としてカードに塗布して得られ
る。例えば特開昭５８−５９２６８号には、高透磁率の
合金扁平粉を高分子結合剤中に混合した磁気シールド塗
料が、また特開昭５９−２０１４９３号には、軟磁性ア
モルファス合金の扁平粉を高分子結合剤中に混合した磁
気シールド塗料がそれぞれ示されている。さらに、特開
平１−１３９７０２号には扁平状のＦｅ系アモルファス
軟磁性合金が示されている。そして、これらの扁平状粒
子粉末は、一般に塗布性あるいはシールド特性の上から
微粉でかつ薄い形状であることが望まれる。

【０００４】このような扁平状の粉末の製造方法として
はボールミルやアトライタ等の機械的な製造方法が広く
用いられており、たとえば、特開昭６３−３５７０１号
には湿式のボールミルを用いてハロゲン化炭化水素を粉
砕助剤とした鱗片状粉末の製造方法が示され、特開平１
−１８８６０６号には連続式のアトライタにより大量に
扁平状粉末を製造できる方法が記載されている。また、
塗布した膜が良好なシールド特性を得るためには粉末の
磁気特性が重要であることは言うまでもないが、上記の
ような製造方法は粉末に大きな歪みが加わっており透磁
率が低下している。特にパーマロイ系の材質ではこの傾
向が顕著であり、良好なシールド特性を得るためには熱
処理による歪みの除去が必要である。このため一般的に
は、湿式粉砕した後の乾燥工程では除去できない有機系
の添加剤等の除去を兼ねた熱処理が行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】磁気カードのシールド
層に用いられる扁平粒子粉末に要求される形状的な特性
としては、前述のように特に厚さが重要である。特開昭
６３−３５７０１号には厚さおよび厚さと直径の比すな
わち扁平度を規定し、一般に高透磁率と言われる材料を
用いた例が示されているが、一般的にシールド層に用い
られる粉末として１μｍ以下の厚さが望ましい。また磁
気特性の面では一般のシールド材と同様に飽和磁束密度
が高く透磁率の高いことが必要である。扁平状金属粉末
の製造方法としては高扁平度の粉末が得られるため、前
述したようなアトライタやボールミル等による湿式粉砕
が広く用いられている。このような湿式粉砕では金属粉
末の凝集防止のため、粉砕助剤として金属と濡れ性の良
いトルエン、トリクロルエタン、トリクロルエチレン等
のハロゲン化炭化水素、メタノール、エタノール等のア
ルコール類の有機溶剤が用いられている。

【０００６】これらの有機溶剤は金属と濡れ性が良く、
粉砕媒体や粉末同士の凝着を抑制し、粉末の凝集のない
良好な扁平状粉末を製造できる。しかし、その反面摩擦
抵抗が小さくなるため粉砕媒体とのすべり、あるいは粉
末同士のすべりにより粉末粒子に加わる衝撃力が減少
し、その結果、粉末粒子の扁平化を必要としない粉末の
微粉化だけを目的とした乾式の粉砕に比べ粉末を破砕す
る効果が低減され、目的の粒径まで微粉化するのに時間
を要する。また、これらの粉砕助剤の多くは人体に有害
であり、また可燃性を有するものもあるので、安全性あ
るいは法的規制の面で制限されることが多く、取り扱い
が面倒であった。

【０００７】このような問題点に対し、特公昭４７−５
６１０号に開示されているようにアルミニウムや真鍮の
扁平粒子粉末の製造方法として水を粉砕助剤とする粉砕
方法も提案されているが微粉化の進行が遅く、粉砕途中
で水が金属と反応する等の問題点があった。またこれら
の粉末は水性ペンキ等の塗料用に使用することが目的で
あり、金属粉の光沢を問題としているので、粉末の磁気
特性、厚さを重要な特性とする本発明とは本質的に異な
るものである。また、本発明の製造方法に係る粉末は良
好な磁気特性を得るために粉末の歪み除去のための熱処
理工程を必要としており、この点でも大きく異なってい
る。本発明は上記の問題点を解決するために安全性の高
い粉砕助剤を用い、かつ良好な磁気特性を有する扁平粒
子粉末をより短時間で製造できる製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した問題点
を解決するために、種々検討を重ねた結果、従来多用さ
れている有機溶剤の不具合を回避するため粉砕助剤とし
て水を使用し、さらに水を使用するメリットを高めるた
め、水と界面活性剤とを併用すると効果が大きいことを
見出して本発明を完成したのである。すなわち、具体的
に本発明は、塑性変形能を有する金属粒子の粉末を、粉
砕媒体と粉砕助剤とともに容器内に収容して、前記粉砕
媒体と前記容器の少なくとも一方を駆動して前記粉末を
機械的に扁平化した後、洗浄あるいは熱処理により前記
粉砕助剤を除去する扁平粒子粉末の製造方法において、
前記粉砕助剤が界面活性剤と水との混合体であることを
特徴とする扁平状金属粒子粉末の製造方法であり、粉砕
助剤は分子量が5000以上の有機系界面活性剤と水との混
合体であり、また塑性変形能を有する金属粒子がＮｉを
30wt%以上含有するＦｅ系の軟磁性材料であることを特
徴とする扁平状金属粒子粉末の製造方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明が対象とする被扁平化粉末
は金属であるが、前述したように有機系の粉砕助剤を用
いて粉末の酸化と凝集を防止しつつ扁平化を行うのが一
般的な製造方法である。しかし、この製造方法では、前
述したように長い粉砕時間を必要とすること、および安
全性の面でも問題点があった。そこで本発明は水を粉砕
助剤として用いることによりこれらの不具合を解決した
ものである。粉砕媒体による被扁平化粉末への扁平化の
作用は、被扁平化粉末と粉砕媒体との摩擦力、および被
扁平化粉末粒子相互の摩擦力が大きな作用を及ぼしてい
る。すなわち、粉末粒子を薄く扁平状に加工するには摩
擦力を小さくし粉末粒子を引きちぎるような剪断力が働
かないようにする必要がある。

【００１０】しかし、一方ではこのような摩擦力の低下
は粉末の破砕作用を阻害し、目標とする粒子径まで粉砕
できなくなるので扁平化と微粉化がバランスよく起こる
ようにする必要がある。イソプロパノール等の潤滑作用
のある有機溶剤の粉砕助剤を用いた場合には、潤滑作用
により扁平化が促進されるが、微粉化は扁平化が十分に
進行し、粉末の厚さがかなり薄くなってからでないと進
行しない。一方、水を粉砕助剤とした場合は、水自体は
有機溶剤に比べ潤滑性はかなり低く、その結果、粉末の
微粉化は急速に進行するが、粉末の凝集の抑制作用はな
く短時間で粉末の凝集が発生する。しかし、界面活性剤
を添加することにより粉末の凝集を抑えることができる
ため、界面活性剤の添加量を増減することにより微粉化
と凝集のバランスを調整することが可能である。

【００１１】しかも、発明者らの実験結果では、水を助
剤とした粉砕における界面活性剤の添加は微粉化作用に
それほど大きな影響を与えることがなく、有機溶剤を用
いた粉砕に比べ短時間での粉砕が可能であることを見い
だした。これは本来、界面活性剤は粉末表面に吸着さ
れ、粉末同士の吸着と凝集を抑制するものであり潤滑の
効果は少ない為である。以上のように界面活性剤と水を
混合して粉砕助剤として使用すると粉末の凝集もなく短
時間での粉砕が可能である。さらに本発明者は、種々の
界面活性剤について凝集防止効果を比較したところ、界
面活性剤の分子量にその影響が大きく、分子量が大きい
ほど凝集防止に効果があることがわかった。これは、粉
末表面に吸着した界面活性剤の実質的な体積が大きくな
り、隣接する粉末粒子との距離が大きくなるためと考え
られ、付着している界面活性剤の体積が大きいために粉
末同士の直接接触が減り、潤滑性も向上するのである。
界面活性剤の分子量としては5000以上の値で上記の効果
が顕著であり金属粉末の凝集防止により好適である。

【００１２】水を粉砕助剤とした金属粉末の粉砕では金
属の酸化が懸念される。界面活性剤の添加は酸化防止に
若干の効果があるが、有機溶剤を用いた場合に比べれば
酸素量の増加は否めず若干の磁気特性の劣化が発生する
が、特にＦｅ系の材料では酸化による磁気特性の劣化が
ある。したがって、耐食性のあるＮｉ系の材料について
本発明による製造方法が有効であり、磁性材料としては
Ｎｉの重量比率が30％以上のＦｅ−Ｎｉ系材料が最適で
ある。Ｎｉが30％未満では磁性材料として良好な軟磁気
特性特性が得られず、また耐食性も他のＦｅ系材料とほ
ぼ同等となる。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）４Ｍｏ−ＰＣパーマロイ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓ
ｉ、Ｆｅ−Ｓｉの合金をアトマイズ法により噴霧し、そ
れぞれ平均粒径15μｍの粉末を得、これらの粉末をアト
ライタを用い、粉砕媒体は直径 5mmの鋼球を使用し、粉
砕助剤として水を粉末重量の20倍程度添加し、さらに分
子量が10000のノニオン系の界面活性剤を添加して湿式
により扁平化を行った。粉砕中に粉末をサンプリング
し、粉末の平均粒径を光散乱法を用いた粒度測定装置に
より測定した。

【００１４】図１に4Ｍｏ−ＰＣパーマロイを粉砕した
時の粉砕時間と平均粒径の関係を示す。比較例としてイ
ソプロピルアルコール（以下ＩＰＡと略称する）を助剤
とした場合も併記した。図中の（イ）が本発明の製造方
法によるもの、（ロ）が比較例である。図１によれば本
発明による製造方法では比較例に比べ微粉化の進行が早
く、短時間での粉砕が可能であることが明瞭である。粉
砕後の粉体の特性は表１に示すようにＩＰＡを助剤に用
いた場合と同等の特性を示している。特に重要な粉末の
厚さもＩＰＡを用いた従来法と同等の1μｍ以下が得ら
れ、良好な扁平度を示しており、厚さは粉末を磁力によ
り垂直状に保持して樹脂に埋め込んだ後研磨して扁平粉
末粒子の断面より厚さを測定した結果を示してある。

【００１５】

【表１】

【００１６】さらに、この平均粒径 12μmの粉末を＃50
0のふるいにかけ、透過した粉末を水素雰囲気中で焼鈍
した後、ボールミルを用い、ポリビニルブチラール、酢
酸セロソルブ、ブチルセロソルブ等のバインダーと混合
して塗料化した。そして、この塗料をロールコーターに
よりポリエチレンテレフタレート(以下ＰＥＴと略称す
る）シート上に10μｍの厚さに塗布した。塗布の際には
同磁極を対向させた永久磁石によりＰＥＴシート面内に
粉末粒子の扁平面が平行となるよう配向させた。このシ
ートの磁気特性を表２に示す。この表からも明らかなよ
うに、本発明の製造方法による粉末を塗布したカードは
従来製法と同様に透磁率が高く、磁気シールドに用いる
と好適であることがわかる。

【００１７】

【表２】

【００１８】金属粒子粉末の機械的な粉砕には、通常ア
トライタやボールミルが多用される。アトライタは容器
が静止しており、容器内に設けられた主に羽根状の回転
体によって粉砕媒体が駆動され、ボールミルは容器自体
が駆動することによって、両社とも金属粉末および粉砕
助剤が駆動して粉砕が進行する。そこで本発明では「粉
砕媒体と容器の少なくとも一方を駆動して」と表現し
た。

【００１９】（実施例２）鋼球を粉砕媒体とするボール
ミルにより、平均粒径20μｍのＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉
末およびＰＢパーマロイ粉末を粉砕して扁平化した。直
径５ｍｍの鋼球と粉末の重量比を３０対１とし、粉砕助
剤としてノニオン系の界面活性剤を添加した水を粉末の
重量の約２０倍程度添加して扁平化を行った。その結果
を表３に示す。また、比較のためにイソプロパノールを
粉砕助剤として扁平化した場合についても同表内に併記
する。比較例においても鋼球の径、鋼球と粉末の重量
比、粉砕助剤の添加量等の粉砕条件は本発明と同条件に
してある。表３によれば本発明の製造方法は比較例に比
べ短時間で同等形状の粉末が得られており、格段に製造
効率の良い扁平状粉末の製造方法であることがわかる。
また、この粉末を真空加熱乾燥炉を用いて乾燥し、さら
に、Ｎ₂ガス雰囲気中で５００℃にて熱処理した後、含
有酸素量および磁気特性を測定してその結果も表３に示
す。

【００２０】

【表３】

【００２１】Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末は酸素量が多く
軟磁気特性が若干劣化している傾向にあるが、ＰＢパー
マロイ粉末は酸素量の増加が少ないので、軟磁気特性の
劣化もなくシールド材として必要十分な特性が得られて
いる。しかし、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末でも極端に磁
気特性が劣化しているのではなくシールド材として十分
使用が可能なものである。次に実施例１の場合と同じよ
うに得られた粉末を＃500のふるいにかけ、透過した粉
末をボールミルを用い、ポリビニルブチラール、酢酸セ
ロソルブ、ブチルセロソルブ等のバインダーと混合し塗
料化した。この塗料をロールコーターによりＰＥＴシー
ト上に25μｍ厚に塗布し、その磁気特性を測定した。こ
の結果を表４に示す。この表からも明らかなように、本
発明の製造方法による粉末を塗布したカードは従来製法
と同様に透磁率が高く、磁気シールドに好適であること
がわかる。

【００２２】

【表４】

【００２３】（実施例３）純鉄、36%Ｎｉ−Ｆｅ、50%Ｎ
ｉ−Ｆｅおよび78%Ｎｉ−Ｆｅ合金の粉末をそれぞれア
トマイズ法により噴霧して、平均粒径8〜11μｍの粉末
を得、この粉末をボールミルにより、粉砕媒体として鋼
球を、粉砕助剤として界面活性剤を添加した水を粉末重
量の２０倍程度添加してスラリー状とする湿式により扁
平化を行った。扁平化処理したスラリーを乾燥後窒素中
で焼鈍し、磁気特性を測定した。粉末の粉体特性および
磁気特性を表５に示す。純鉄は水粉砕によって酸化し特
性が劣化している。しかし、Ｎｉを添加した合金では酸
化が少なく磁気シールドとして用いるうえで十分な磁気
特性が得られている。したがって、本発明は耐酸化性を
有する合金に適用することが望ましい。

【００２４】

【表５】

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば主
にアトライタやボールミルを使用する機械的な粉砕方法
において、粉砕助剤として界面活性剤と水との混合体を
用いることにより、塗布性に優れた扁平度の高い扁平状
金属粉末、特に塗布膜として使用した場合にシールド特
性に優れた扁平状金属粉末を短時間で容易に製造するこ
とができる。よって、扁平状金属粉末の製造コストの低
減が達成され、その結果、磁気カードのコスト低減にも
寄与するので、工業上非常に有効な発明である。さらに
本発明の製造方法に用いる粉砕助剤は可燃性はなく人体
にも無害であり、この点で本発明は安全性も高いもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】4Ｍｏ−ＰＣパーマロイを本発明法と従来法に
よって粉砕した時の粉砕時間と平均粒径の関係を示す図
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塑性変形能を有する金属粒子の粉末を、
   粉砕媒体と粉砕助剤とともに容器内に収容して、前記粉
   砕媒体と前記容器の少なくとも一方を駆動して前記粉末
   を機械的に扁平化した後、洗浄あるいは熱処理により前
   記粉砕助剤を除去する扁平粒子粉末の製造方法におい
   て、前記粉砕助剤が界面活性剤と水との混合体であるこ
   とを特徴とする扁平状金属粒子粉末の製造方法。
2. 【請求項２】 粉砕助剤は分子量が5000以上の有機系界
   面活性剤と水との混合体であることを特徴とする請求項
   １に記載の扁平状金属粒子粉末の製造方法。
3. 【請求項３】 塑性変形能を有する金属粒子がＮｉを30
   wt%以上含有するＦｅ系の軟磁性材料であることを特徴
   とする請求項１または２のいずれかに記載の扁平状金属
   粒子粉末の製造方法。