JPWO2016117648A1 - 六角板状フェライト粉及びその製造方法、並びに該フェライト粉を用いた樹脂組成物及び成型体 - Google Patents

六角板状フェライト粉及びその製造方法、並びに該フェライト粉を用いた樹脂組成物及び成型体 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2016117648A1
JPWO2016117648A1 JP2016564288A JP2016564288A JPWO2016117648A1 JP WO2016117648 A1 JPWO2016117648 A1 JP WO2016117648A1 JP 2016564288 A JP2016564288 A JP 2016564288A JP 2016564288 A JP2016564288 A JP 2016564288A JP WO2016117648 A1 JPWO2016117648 A1 JP WO2016117648A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ferrite powder
hexagonal plate
ferrite
resin composition
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016564288A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6186639B2 (ja
Inventor
康二 安賀
康二 安賀
五十嵐 哲也
哲也 五十嵐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Powdertech Co Ltd
Original Assignee
Powdertech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Powdertech Co Ltd filed Critical Powdertech Co Ltd
Publication of JPWO2016117648A1 publication Critical patent/JPWO2016117648A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6186639B2 publication Critical patent/JP6186639B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/0302Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity characterised by unspecified or heterogeneous hardness or specially adapted for magnetic hardness transitions
    • H01F1/0311Compounds
    • H01F1/0313Oxidic compounds
    • H01F1/0315Ferrites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00Compounds of iron
    • C01G49/0018Mixed oxides or hydroxides
    • C01G49/0036Mixed oxides or hydroxides containing one alkaline earth metal, magnesium or lead
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00Compounds of iron
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/10Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure
    • H01F1/11Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure in the form of particles
    • H01F1/113Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure in the form of particles in a bonding agent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/34Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
    • H01F1/342Oxides
    • H01F1/344Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
    • H01F1/348Hexaferrites with decreased hardness or anisotropy, i.e. with increased permeability in the microwave (GHz) range, e.g. having a hexagonal crystallographic structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/34Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
    • H01F1/36Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites in the form of particles
    • H01F1/37Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites in the form of particles in a bonding agent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36Electric or magnetic shields or screens
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073Shielding materials
    • H05K9/0081Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/20Particle morphology extending in two dimensions, e.g. plate-like
    • C01P2004/22Particle morphology extending in two dimensions, e.g. plate-like with a polygonal circumferential shape
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/54Particles characterised by their aspect ratio, i.e. the ratio of sizes in the longest to the shortest dimension
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/61Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/42Magnetic properties

Abstract

球状のハードフェライト粒子よりも残留磁化及び保磁力が大きく、かつ、透磁率μ″が特定の周波数帯域において極大値を有するフェライト粉及びその製造方法、並びに該フェライト粉を含有する樹脂組成物及び該樹脂組成物を用いた成型体を提供することを目的とする。この目的を達成するため、Srを7.8〜9重量%、Feを61〜65重量%、Mgを0.1〜0.65重量%含有する六角板状フェライト粉及びその製造方法、並びに該フェライト粉を含有する樹脂組成物及び該樹脂組成物を使用した成型体等を採用する。

Description

本発明は、残留磁化及び保磁力が球形のハードフェライト粉よりも大きく、かつ特定の周波数特性を有する六角板状フェライト粉及びその安価な製造方法に関する。さらには該フェライト粉を含有する樹脂組成物及び該樹脂組成物を用いた成型体に関する。
従来、電波吸収体、特に高周波帯域での電波吸収体として、フェライトを始めとした酸化物磁性体系材料が用いられている。フェライトとしては六角板状フェライトが特に良好な特性を発揮されるものとして種々提案されている。一方で、電磁波を反射する材料として金属系の材料も用いられている。
特許文献1(特開2007−250823号公報)には、SrFe(12−x)Al19(x=1.0〜2.2)で表されるマグネトプランバイト型六方晶フェライトの粉体を用いた電波吸収体用磁性体が記載されている。
この電波吸収体用磁性体によれば、厚さ0.5mm以下という薄肉シートにおいて、75GHz付近で10dB以上あるいはさらに15dB以上の減衰量を安定して呈する電波吸収体を提供できるとされている。
また、特許文献2(特開2008―66364号公報)には、BaZnFe22(1.5≦x≦2.2、1.2≦y≦2.5、11≦z≦13)等の六方晶フェライト粉体を用いた電波吸収体用磁性粉体が記載されている。
この電波吸収体用磁性体によれば、1GHz以上の高周波領域、特に3〜6GHzの領域において、複素透磁率の虚数部μ″を従来より向上させることができ、従来の製法で得られた同じ組成のY型六方晶フェライトと比較すると、より薄い肉厚の電波吸収体において、同等以上の電波吸収性能を得ることができると記載されている。
特許文献3(特開2011−66430号公報)には、A成分(アルカリ土類金属元素及びPbの1種以上)、M成分(2価のFe除く金属元素の1種以上)、Fe及び酸素で構成されたZ型六方晶フェライトの粉体を用いた電波吸収体用磁性粉体が記載されている。
この電波吸収体用磁性体によれば、1GHz以上の高周波領域、特に3〜6GHzの領域において、複素透磁率の虚数部μ″を顕著に向上させることができ、従来の製法で得られた同じ組成のZ型六方晶フェライトと比較すると、より薄い肉厚の電波吸収体において、同等以上の電波吸収性能を得ることができると記載されている。
これら特許文献1〜3に記載の六方晶フェライトは、フェライト組成や粒度分布のピーク粒径、粒度分布による体積割合、アスペクト比を特定することによって、電磁波吸収体としたときの電波吸収性能の薄肉化及び電波吸収性能の向上を図るものである。
しかし、いずれの特許文献も1GHz以上の電波吸収体用途の磁性フィラーについて記載されているだけであり、1GHzよりも低い周波数での電磁波吸収用途のフィラーについて記載されているものではない。また、特許文献1〜3に記載の磁性フィラーを用いた電磁波吸収体は磁性フィラーの残留磁化、保磁力と電波吸収能力の両立を図るものではない。
特開2007−250823号公報 特開2008―66364号公報 特開2011−66430号公報
従って、本発明の目的は、球状のハードフェライト粒子よりも残留磁化及び保磁力が大きく、かつ、透磁率μ″が特定の周波数帯域において極大値を有するフェライト粉及びその製造方法、並びに該フェライト粉を含有する樹脂組成物及び該樹脂組成物を用いた成型体を提供することにある。
本発明者らは、上記のような課題を解決すべく鋭意検討した結果、一定の組成を有し、形状が六角板のフェライト粉が、球状のハードフェライト粒子よりも残留磁化および保磁力が大きく、かつ、透磁率μ″が特定の周波数帯域において極大値を有することを知見し、本発明に至った。なお、ここでフェライト粒子とは、個々の粒子又は一定の粒径の集合体を意味する。また、フェライト粉とは、フェライト粒子の全体の集合体を意味すると共に、フェライト粉が凝集した凝集体も包含するものとする。
すなわち、本発明は、Srを7.8〜9重量%、Feを61〜65重量%、Mgを0.1〜0.65重量%含有することを特徴とする六角板状フェライト粉を提供するものである。
本発明に係る上記六角板状フェライト粉は、上記六角板状フェライト粉が凝集した凝集体を包含する。
本発明に係る上記六角板状フェライト粉は、短軸方向の長さが0.5〜3μm、アスペクト比が3.5〜9であることが望ましい。
本発明に係る上記六角板状フェライト粉は、体積平均粒径が3〜20μmであることが望ましい。
本発明に係る上記六角板状フェライト粉は、溶出Cl量が1〜100ppmであることが望ましい。
本発明は、上記六角板状フェライト粉を50〜99.5重量%含有することを特徴とする樹脂組成物を提供するものである。
本発明は、上記樹脂組成物を成型してなる成型体を提供するものである。
本発明は、原料としてFe、SrCO及びMgClを乾式混合し、そのまま本焼成することを特徴とする六角板状フェライト粒子の製造方法を提供するものである。
本発明は、上記本焼成で得られた焼成物を湿式粉砕し、洗浄、脱水、乾燥させた後、750〜1050℃で熱処理を行うことを特徴とする六角板状フェライト粒子の製造方法を提供するものである。
本発明に係るフェライト粉は、形状が六角板状で、特定の組成を有するため、残留磁化及び保磁力が球形のハードフェライト粉よりも大きく、かつ、透磁率μ″が特定の周波数帯域において極大値を有するため、樹脂成型体のフィラーとして用いたときに粒子の配向性が高く、球状フェライト粉と比べて高いエネルギー積の樹脂成型体が得られるだけでなく、特定の周波数特性を持った樹脂成型体が得られる。また、電磁波を反射する金属材料と密着した状態で長期間使用しても腐食することがなく、特に電磁波を反射する金属材料が磁性を持っている場合には該フェライト粉を用いた樹脂成型物に磁気を帯びさせることで接着剤を用いなくとも金属材料と密着させることが可能となるため、好適に用いられる。
図1は、実施例1、実施例6及び比較例1の透磁率μ″の周波数依存性を示すグラフである。
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
<本発明に係る六角板状フェライト粉>
本発明に係るフェライト粉は、上記したように六角板状である。このため、残留磁化及び保磁力が球形のハードフェライト粉よりも大きい。また、上述したように、本発明に係る六角板状フェライト粉には、該フェライト粉が凝集した凝集体をも包含するものとする。
本発明に係る上記六角板状フェライト粉は、短軸方向の長さが0.5〜3μm、アスペクト比が3.5〜9であることが望ましい。六角板状フェライト粉の短軸方向の長さ及びアスペクト比が上記範囲にあることで、樹脂成型体用のフィラーとして使用した時に高い配向性が得られるだけでなく、高い保磁力と残留磁化が得られる。短軸方向の長さが0.5m未満では、フェライト粉自体のかさ密度が大きくなるためフィラーの充填量の上限が下がりやすくなる。また短軸方向の長さが3μmを超えると、フェライト粉の残留磁化および保磁力が小さくなりやすく、所望の磁気特性が得られない。アスペクト比が3.5未満では、粒子の配向性が劣るためフィラーとして用いた際に樹脂成型体の磁気特性及び周波数特性が劣る可能性がある。またアスペクト比が9を超えると、フェライト粉自体のかさ密度が大きくなるためフィラーの充填量の上限が下がりやすくなる。
(短軸方向の長さ及びアスペクト比)
後述する透磁率・誘電率測定用サンプルの断面を研磨してフェライト粉の断面を日本電子社製JSM−6060Aを用い、加速電圧は20kVとし、キャリアSEMを450倍視野にて撮影した。その画像情報を、インターフェースを介してメディアサイバネティクス社製画像解析ソフト(Image−Pro PLUS)に導入して、板状粒子の長軸方向と短軸方向の長さを1粒子ごとに計測し、アスペクト比(=長軸方向の長さ/短軸方向の長さ)を算出したのち、100粒子の平均値を粒子の短軸方向の長さとアスペクト比とした。
本発明に係る六角板状フェライト粉の体積平均粒径は3〜20μmであることが望ましく、3〜12μmであることがさらに望ましい。体積平均粒径が3μmを下回ると、フェライト粉をフィラーとして樹脂に添加した際に樹脂組成物の粘度が高くなりやすく、成型しにくくなる恐れがある。言い換えると、粘度をある一定のレベルにしようとすると3μmよりも小さいフィラーのみを用いた場合には、フィラーの添加量を下げなければならず、フィラーの高い充填量を確保しにくくなることを意味している。体積平均粒径が20μmを超える場合、フェライト粉をフィラーとして樹脂に添加した際に樹脂組成物の粘度が低くなりやすく、成型しにくくなる恐れがある。
(体積平均粒径(マイクロトラック):D50
この体積平均粒径は、次のようにして測定される。すなわち、日機装株式会社製マイクロトラック粒度分析計(Model9320−X100)を用いて測定される。分散媒には水を用いた。試料10gと水80mlを100mlのビーカーに入れ、分散剤(ヘキサメタリン酸ナトリウム)を2〜3滴添加する。次いで超音波ホモジナイザー(SMT.Co.LTD.製UH−150型)を用い、出力レベル4に設定し、20秒間分散を行った。その後、ビーカー表面にできた泡を取り除き、試料を装置へ投入した。
本発明に係る上記六角板状フェライト粉は、溶出Cl量が1〜100ppmであることが望ましく1〜50ppmであることがさらに望ましい。六角板状フェライト粉の溶出Cl量が上記範囲にあることによってフェライト粉以外に金属粉を添加した樹脂成型体であっても長期間にわたり安定な状態で使用できる。溶出Cl量が1ppm未満となることは好ましいが、原料中に含まれる不純物由来のClは完全に取り除くことはできない。また溶出Cl量が100ppmを超えると、フィラーとしてフェライト粉を用いた際に、樹脂成型体に含まれるフェライト粉の塩素が樹脂成型体に添加している金属フィラーや樹脂成型体周辺にある銅配線パターン等の金属部分を腐食させる原因となる。
詳細はわかっていないが、塩素は本焼成時にフェライト結晶構造の特定の結晶面に対して作用することにより、結果的に塩素の作用しない結晶面の成長を促進させる。そのため、一定の塩素を含有するフェライト粉は塩素を含有しないフェライト粉と異なり高いアスペクト比のフェライト粉を得ることができる。
(溶出Cl量)
[Cl濃度:溶出法]
(1)試料を50.000g+0.0002g以内に正確に秤り、150mlガラス瓶に入れる。
(2)フタル酸塩(pH4.01)50mlをガラス瓶に添加する。
(3)イオン強度調整剤、1mlをガラス瓶に続けて添加し、蓋を閉める。
(4)ペイントシェ−カ−にて10分間撹拌する。
(5)150mlガラス瓶の底に磁石を当てキャリアが落ちないように注意しながらNo.5Bの濾紙を用いてPP製(50ml)の容器にろ過する。
(6)得られた上澄み液を、pHメーターにて電圧を測定する。
(7)同様に、検量線用に作成したCl濃度別の溶液(純水、1ppm、10ppm、100ppm及び1000ppm)を測定し、それらの値から、サンプルのCl溶出量を計算する。
本発明に係るフェライト粉は、Srを7.8〜9重量%、Feを61〜65重量%、Mgを0.1〜0.65重量%含有する。この組成によって、球状のハードフェライト粒子よりも残留磁化および保磁力が大きく、かつ、透磁率μ″が特定の周波数特性を有することが可能となる。特にMgは上記範囲で添加することにより800MHz付近に複素透磁率μ″のピーク位置をずらすことができるため、携帯電話に用いられる電磁波吸収体のフィラーとして好適に用いられる。
Srの含有量が7.8重量%未満では、相対的にFeの含有量が増加し、残留磁化、保磁力が低くなる可能性がある。Srの含有量が9重量%を超えると、相対的にFeの含有量が低下し、本焼成後の熱処理によって十分保磁力が回復しない可能性がある。Feの含有量が61重量%未満では、本焼成後の熱処理によって十分保磁力が回復しない可能性がある。Feの含有量が65重量%を超えると、残留磁化、保磁力が低くなる可能性がある。Mgの含有量が0.1重量%未満では、添加効果が期待できず、所望の周波数特性が得られない。Mgの含有量が0.65重量%を超えると、残留磁化、保磁力が低くなる可能性がある。
(Fe、Mg及びSrの含有量)
これらFe、Mg及びSrの含有量は、下記によって測定される。
試料(フェライト粉)0.2gを秤量し、純水60mlに1Nの塩酸20ml及び1Nの硝酸20mlを加えたものを加熱し、フェライト粉を完全溶解させた水溶液を準備し、ICP分析装置(島津製作所製ICPS−1000IV)を用いてFe、Mg及びSrの含有量を測定した。
本発明に係るフェライト粉の10K・1000/4π・A/mにおける残留磁化は27〜37Am/kg、保磁力は3000〜4000A/mであることが好ましい。このような磁気特性を有することによって、フィラーとして添加しても高い磁気特性をもった樹脂成型体が得られる。
残留磁化が27Am/kg未満では、フィラーとして添加した際に十分なエネルギー積を持った樹脂成型体が得られない。37Am/kgを超えることは本特許記載の組成ではない。保磁力が3000A/m未満では、フィラーとして添加した際に十分なエネルギー積を持った樹脂成型体が得られない。4000A/mを超えることは本発明に係る組成ではない。
(磁気特性)
振動試料型磁気測定装置(型式:VSM−C7−10A(東英工業社製))を用いた。測定試料は、内径5mm、高さ2mmのセルに詰めて上記装置にセットした。測定は、印加磁場を加え、10K・1000/4π・A/mまで掃引した。次いで、印加磁場を減少させ、ヒステリシスカーブを作製した。このカーブのデータより飽和磁化、残留磁化及び保磁力を求めた。
本発明に係る上記六角板状フェライト粉のBET比表面積は0.3〜0.85m/gであることが好ましく0.4〜0.8m/gであることがさらに好ましい。このようなBET比表面積を有することによって、六角板状であるにもかかわらずかさ密度が高く樹脂成型体のフィラーとして使用した時に高い充填率を実現できる。
BET比表面積が0.3m/g未満では、粒径が大きく粒子形状が六角板状ではなく不定形となっている可能性があり、また0.85m/gを超えると、フェライト粒子が小さくなりすぎており、樹脂成型体のフィラーとして使用した際に充填率が下がってしまう可能性があるので好ましくない。
(BET比表面積)
ここで、BET比表面積は、株式会社マウンテック製BET比表面積測定装置(Macsorb HM model 1210)を用いて測定を行った。測定試料を真空乾燥機に入れ、常温で2時間処理を行う。その後、試料をセルが密になるように充填し、装置にセットする。脱気温度40℃にて60分間前処理を行った後、測定を行った。
<本発明に係る樹脂組成物>
本発明に係る樹脂組成物は、上記六角板状フェライト粉を50〜99.5重量%含有する。フェライト粉の含有量が50重量%を下回ると、フェライト粉を含有していてもフェライトの特性を十分発揮することができない。また、フェライト粉の含有量が99.5重量%を超える場合は、樹脂をほとんど含有していないため、成型できない可能性がある。
この樹脂組成物に用いられる樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等が挙げられるが、特に限定されない。また、この樹脂組成物には硬化剤や硬化促進剤が含有され、さらには必要に応じてシリカ粒子等の各種添加剤が含有される。
<本発明に係る成型体>
本発明に係る成型体は、樹脂組成物を成型、加熱硬化することにより得られる。そして、この成型体は、汎用のボンド磁石や電磁波吸収を目的としたLSI用封止剤等の用途に使用される。
<本発明に係るフェライト粉の製造方法>
本発明に係るフェライト粉の製造方法について説明する。
本発明に係るフェライト粉の製造方法は、原料としてFe、SrCO及びMgClを乾式混合する。乾式混合はヘンシェルミキサー等を用い、1分以上、好ましくは3〜60分混合して造粒する。
このようにして得られた造粒物を、仮焼成せずにそのまま本焼成する。本焼成は、固定式電気炉などによって、大気中、1150〜1250℃、2〜8時間(ピーク)行うことによって六角板状フェライト粉を得る。
さらに、上記本焼成によって得られた焼成物をビーズミル等により湿式粉砕し、洗浄、脱水、乾燥後、750〜1050℃で0.1〜2時間熱処理することによって熱処理済六角板状フェライト粉としても良い。
<本発明に係る樹脂組成物の製造方法>
本発明に係る樹脂組成物は、上記六角板状フェライト粉と樹脂、硬化剤及び硬化促進剤、さらには必要に応じてシリカ粒子等の各種添加剤を加え、ロールミル、ニーダ等の混合機を用いて混合し、樹脂組成物が製造される。
<本発明に係る成型体の製造方法>
本発明に係る成型体は、上記樹脂組成物を成型及び加熱硬化することにより得られる。成型法としては、ドクターブレード法、押し出し法、プレス法、カレンダーロール法等が用いられる。また、加熱硬化は、外部加熱方式又は内部加熱方式のいずれでもよく、例えば固定式又は流動式加熱炉、もしくはマイクロウェーブによる焼き付け、および、紫外線による樹脂硬化を行ってもよい。また、金型等を使用して加熱しながら加圧成型してもよい。
以下、実施例等に基づき本発明を具体的に説明する。
〔実施例1〕
フェライト原料としてFe5.75mol、SrCO1mol%及びMgCl・6HO 0.1molを用い、これらをヘンシェルミキサーで10分混合、造粒した。
得られた造粒物を、固定式電気炉を用い、大気中、1200℃で4時間(ピーク)本焼成し、六角板状フェライト粉を得た。
さらに、上記本焼成で得られた焼成物をビーズミルを用いて固形分60重量%で30分湿式粉砕し、洗浄、脱水、乾燥後、大気中、950℃で1時間(ピーク)熱処理し、熱処理済六角板状フェライト粉を得た。
〔実施例2〕
本焼成温度を1150℃とした以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔実施例3〕
本焼成温度を1220℃とした以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔実施例4〕
フェライト原料としてFe6mol、SrCO1mol%及びMgCl・6HO 0.1molを用いた以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔実施例5〕
フェライト原料としてFe5.65mol、SrCO1mol%及びMgCl・6HO 0.1molを用いた以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔実施例6〕
フェライト原料としてFe5.75mol、SrCO1mol%及びMgCl・6HO 0.2molを用いた以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔実施例7〕
フェライト原料としてFe5.75mol、SrCO1mol%及びMgCl・6HO 0.05molを用いた以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔実施例8〕
熱処理温度を900℃とした以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔実施例9〕
熱処理温度を1020℃とした以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔比較例1〕
フェライト原料としてFe5.75mol、SrCO1mol%及びMgCl・6HO 0molを用いた以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔比較例2〕
フェライト原料としてFe5.75mol、SrCO1mol%及びMgCl・6HO 0.3molを用いた以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔比較例3〕
本焼成温度を1300℃とした以外は、実施例1の同様の方法でフェライト粉及び熱処理済フェライト粉を作製した。
〔比較例4〕
本焼成温度を1050℃とした以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔比較例5〕
原料混合装置としてアトライター及びスプレードライヤーを用いた以外は、実施例1の同様の方法でフェライト粉及び熱処理済フェライト粉を作製した。
実施例1〜9及び比較例1〜5の原料組仕込モル数、原料混合条件(混合装置、混合時間)、本焼成条件(焼成雰囲気、焼成温度、焼成時間)及び10K・1000/4π・A/mにおける磁気特性(飽和磁化、残留磁化、保磁力)を表1に示す。
また、実施例1〜9及び比較例1〜5の粉砕条件(装置、粉砕時間、固形分)、熱処理条件(熱処理雰囲気、熱処理温度、処理時間)、化学分析及び磁気特性(飽和磁化、残留磁化、保磁力)を表2に示す。
また、実施例1〜9及び比較例1〜5の平均粒径(D10、D50、D90)、BET比表面積、粒子形状(短軸方向の長さ、長軸方向の長さ、アスペクト比)、得られたフェライト粉の評価(周波数特性、熱処理前後のpH4溶出塩素量、銅の腐食状態)を表3に示す。さらに、図1に実施例1、実施例6及び比較例1の透磁率μ″の周波数依存性を示す。
表1〜3において、体積平均粒径D10及びD90はD50に準じて測定した。また、周波数特性(μ″のピーク位置(MHz))及び銅の腐食状態は下記によって行った。その他の測定方法は、上述の通りである。
(複素透磁率の周波数特性の測定)
複素透磁率のの周波数特性の測定は下記のようにして行った。
アジレントテクノロジー社製E4991A型RFインピーダンス/マテリアル・アナライザ 16454A磁性材料測定電極を用いて測定した。
複素透磁率の周波数特性の測定用サンプル(以下、単に「複素透磁率測定用サンプル」と称する。)の調製は下記の通りである。すなわち、ノイズ抑制用複合磁性粉9gにバインダー樹脂(Kynar301F:ポリフッ化ビニリデン)を1g秤量し、50ccのガラス瓶に入れて、100rpmのボールミルで30min間撹拌混合する。
撹拌終了後、0.6g程度を秤量し、内径4.5mm、外径13mmのダイスに投入し、プレス機で1min間、40MPaの圧力で加圧する。得られた成型体を熱風乾燥機で140℃、2時間静置し、複素透磁率測定用サンプルとした。事前に測定用サンプル成型体の外径、短軸方向の長さ、内径を測定し、測定装置に入力する。測定は振幅100mVとし、1MHz〜1GHzの範囲を対数で掃引し、複素透磁率(実数部透磁率:μ′、虚数部透磁率:μ″)を測定した。また、この時のサンプリング点数は201点とし、透磁率μ″がピーク値となった周波数をμ″のピークの周波数とした。ピーク値が複数ある場合はピーク値となった周波数の平均をピークの周波数とした。
(銅の腐食状態)
直径4cmの銅板の中心部にフェライト粉1gを乗せて上から1Kgの分銅を乗せて平らにしたのち、H/H環境下で2週間放置し、その後フェライト粉を取り除き銅の腐食状態について目視で確認した。
Figure 2016117648
Figure 2016117648
Figure 2016117648
表2及び表3から明らかなように、実施例1〜9により得られたフェライト粉は、形状が六角板状で、残留磁化及び保磁力が所望の高い値を示し、溶出塩素も満足する範囲にあるため、銅の腐食も生じなかった。
これに対して、比較例1は残留磁化及び保磁力が低い値を示した。比較例2も保磁力が低い値を示し、かつ溶出塩素量が多いため、銅に若干の腐食が見られた。
比較例3は保磁力が低い値を示したのみならず、形状が不定形であった。比較例4は磁気特性(飽和磁化、残留磁化、保磁力)のいずれも低い値を示した。
比較例5は残留磁化及び保磁力が低い値を示すと共に、形状が不定形であった。
[実施例10]
実施例1に記載のフェライト粉を透磁率測定用サンプルと同様の方法で直径5mm、高さ3mmの円柱状の磁気特性測定用のサンプルを成型し、磁気特性(飽和磁化、残留磁化、保磁力)を測定した。
その結果、飽和磁化は51.21(Am/kg)、残留磁化は27.08(Am/kg)、保磁力は2261(A/m)となり、磁性金属を磁力で密着させるのに十分な磁力が得られていることが確認できた。
本発明に係るフェライト粉は、形状が六角板状で、特定の組成を有することから、残留磁化及び保磁力が球形のハードフェライト粉より大きく、かつ各周波数帯域での透磁率μ“が特定値を有する。この六角板状フェライト粉をフィラーとして樹脂と共に樹脂組成物とし、さらに成型することにより特定の周波数特性を持った樹脂成型体が得られる。また、六角板状フェライト粉をフィラーとすることにより球状フェライト粉と比べて高いエネルギー積の樹脂成型体が得られる。
従って、この樹脂成型体は、各周波帯域での電波吸収体として好適に用いられる。
本発明は、残留磁化及び保磁力が球形のハードフェライト粉よりも大きく、かつ特定の周波数特性を有する六角板状フェライト粉及びその安価な製造方法に関する。さらには該フェライト粉を含有する樹脂組成物及び該樹脂組成物を用いた成型体に関する。
従来、電波吸収体、特に高周波帯域での電波吸収体として、フェライトを始めとした酸化物磁性体系材料が用いられている。フェライトとしては六角板状フェライトが特に良好な特性を発揮されるものとして種々提案されている。一方で、電磁波を反射する材料として金属系の材料も用いられている。
特許文献1(特開2007−250823号公報)には、SrFe(12−x)Al19(x=1.0〜2.2)で表されるマグネトプランバイト型六方晶フェライトの粉体を用いた電波吸収体用磁性粉体が記載されている。
この電波吸収体用磁性粉体によれば、厚さ0.5mm以下という薄肉シートにおいて、75GHz付近で10dB以上あるいはさらに15dB以上の減衰量を安定して呈する電波吸収体を提供できるとされている。
また、特許文献2(特開2008―66364号公報)には、BaZnFe22(1.5≦x≦2.2、1.2≦y≦2.5、11≦z≦13)等の六方晶フェライト粉体を用いた電波吸収体用磁性粉体が記載されている。
この電波吸収体用磁性粉体によれば、1GHz以上の高周波領域、特に3〜6GHzの領域において、複素透磁率の虚数部μ″を従来より向上させることができ、従来の製法で得られた同じ組成のY型六方晶フェライトと比較すると、より薄い肉厚の電波吸収体において、同等以上の電波吸収性能を得ることができると記載されている。
特許文献3(特開2011−66430号公報)には、A成分(アルカリ土類金属元素及びPbの1種以上)、M成分(2価のFe除く金属元素の1種以上)、Fe及び酸素で構成されたZ型六方晶フェライトの粉体を用いた電波吸収体用磁性粉体が記載されている。
この電波吸収体用磁性粉体によれば、1GHz以上の高周波領域、特に3〜6GHzの領域において、複素透磁率の虚数部μ″を顕著に向上させることができ、従来の製法で得られた同じ組成のZ型六方晶フェライトと比較すると、より薄い肉厚の電波吸収体において、同等以上の電波吸収性能を得ることができると記載されている。
これら特許文献1〜3に記載の六方晶フェライトは、フェライト組成や粒度分布のピーク粒径、粒度分布による体積割合、アスペクト比を特定することによって、電磁波吸収体としたときの電波吸収性能の薄肉化及び電波吸収性能の向上を図るものである。
しかし、いずれの特許文献も1GHz以上の電波吸収体用途の磁性フィラーについて記載されているだけであり、1GHzよりも低い周波数での電磁波吸収用途のフィラーについて記載されているものではない。また、特許文献1〜3に記載の磁性フィラーを用いた電磁波吸収体は磁性フィラーの残留磁化、保磁力と電波吸収能力の両立を図るものではない。
特開2007−250823号公報 特開2008―66364号公報 特開2011−66430号公報
従って、本発明の目的は、球状のハードフェライト粒子よりも残留磁化及び保磁力が大きく、かつ、透磁率μ″が特定の周波数帯域において極大値を有するフェライト粉及びその製造方法、並びに該フェライト粉を含有する樹脂組成物及び該樹脂組成物を用いた成型体を提供することにある。
本発明者らは、上記のような課題を解決すべく鋭意検討した結果、一定の組成を有し、形状が六角板のフェライト粉が、球状のハードフェライト粒子よりも残留磁化および保磁力が大きく、かつ、透磁率μ″が特定の周波数帯域において極大値を有することを知見し、本発明に至った。なお、ここでフェライト粒子とは、個々の粒子又は一定の粒径の集合体を意味する。また、フェライト粉とは、フェライト粒子の全体の集合体を意味すると共に、フェライト粉が凝集した凝集体も包含するものとする。
すなわち、本発明は、Srを7.8〜9重量%、Feを61〜65重量%、Mgを0.1〜0.65重量%含有することを特徴とする六角板状フェライト粉を提供するものである。
本発明に係る上記六角板状フェライト粉は、上記六角板状フェライト粉が凝集した凝集体を包含する。
本発明に係る上記六角板状フェライト粉は、短軸方向の長さが0.5〜3μm、アスペクト比が3.5〜9であることが望ましい。
本発明に係る上記六角板状フェライト粉は、体積平均粒径が3〜20μmであることが望ましい。
本発明に係る上記六角板状フェライト粉は、溶出Cl量が1〜100ppmであることが望ましい。
本発明は、上記六角板状フェライト粉を50〜99.5重量%含有することを特徴とする樹脂組成物を提供するものである。
本発明は、上記樹脂組成物を成型してなる成型体を提供するものである。
本発明は、原料としてFe、SrCO及びMgClを乾式混合し、そのまま本焼成することを特徴とする六角板状フェライト粉の製造方法を提供するものである。
本発明は、上記本焼成で得られた焼成物を湿式粉砕し、洗浄、脱水、乾燥させた後、750〜1050℃で熱処理を行うことを特徴とする六角板状フェライト粉の製造方法を提供するものである。
本発明に係るフェライト粉は、形状が六角板状で、特定の組成を有するため、残留磁化及び保磁力が球形のハードフェライト粉よりも大きく、かつ、透磁率μ″が特定の周波数帯域において極大値を有するため、樹脂成型体のフィラーとして用いたときに粒子の配向性が高く、球状フェライト粉と比べて高いエネルギー積の樹脂成型体が得られるだけでなく、特定の周波数特性を持った樹脂成型体が得られる。また、電磁波を反射する金属材料と密着した状態で長期間使用しても腐食することがなく、特に電磁波を反射する金属材料が磁性を持っている場合には該フェライト粉を用いた樹脂成型物に磁気を帯びさせることで接着剤を用いなくとも金属材料と密着させることが可能となるため、好適に用いられる。
図1は、実施例1、実施例6及び比較例1の透磁率μ″の周波数依存性を示すグラフである。
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
<本発明に係る六角板状フェライト粉>
本発明に係るフェライト粉は、上記したように六角板状である。このため、残留磁化及び保磁力が球形のハードフェライト粉よりも大きい。また、上述したように、本発明に係る六角板状フェライト粉には、該フェライト粉が凝集した凝集体をも包含するものとする。
本発明に係る上記六角板状フェライト粉は、短軸方向の長さが0.5〜3μm、アスペクト比が3.5〜9であることが望ましい。六角板状フェライト粉の短軸方向の長さ及びアスペクト比が上記範囲にあることで、樹脂成型体用のフィラーとして使用した時に高い配向性が得られるだけでなく、高い保磁力と残留磁化が得られる。短軸方向の長さが0.5μm未満では、フェライト粉自体のかさ密度が大きくなるためフィラーの充填量の上限が下がりやすくなる。また短軸方向の長さが3μmを超えると、フェライト粉の残留磁化および保磁力が小さくなりやすく、所望の磁気特性が得られない。アスペクト比が3.5未満では、粒子の配向性が劣るためフィラーとして用いた際に樹脂成型体の磁気特性及び周波数特性が劣る可能性がある。またアスペクト比が9を超えると、フェライト粉自体のかさ密度が大きくなるためフィラーの充填量の上限が下がりやすくなる。
(短軸方向の長さ及びアスペクト比)
後述する透磁率・誘電率測定用サンプルの断面を研磨してフェライト粉の断面を日本電子社製JSM−6060Aを用い、加速電圧は20kVとし、キャリアSEMを450倍視野にて撮影した。その画像情報を、インターフェースを介してメディアサイバネティクス社製画像解析ソフト(Image−Pro PLUS)に導入して、板状粒子の長軸方向と短軸方向の長さを1粒子ごとに計測し、アスペクト比(=長軸方向の長さ/短軸方向の長さ)を算出したのち、100粒子の平均値を粒子の短軸方向の長さとアスペクト比とした。
本発明に係る六角板状フェライト粉の体積平均粒径は3〜20μmであることが望ましく、3〜12μmであることがさらに望ましい。体積平均粒径が3μmを下回ると、フェライト粉をフィラーとして樹脂に添加した際に樹脂組成物の粘度が高くなりやすく、成型しにくくなる恐れがある。言い換えると、粘度をある一定のレベルにしようとすると3μmよりも小さいフィラーのみを用いた場合には、フィラーの添加量を下げなければならず、フィラーの高い充填量を確保しにくくなることを意味している。体積平均粒径が20μmを超える場合、フェライト粉をフィラーとして樹脂に添加した際に樹脂組成物の粘度が低くなりやすく、成型しにくくなる恐れがある。
(体積平均粒径(マイクロトラック):D50
この体積平均粒径は、次のようにして測定される。すなわち、日機装株式会社製マイクロトラック粒度分析計(Model9320−X100)を用いて測定される。分散媒には水を用いた。試料10gと水80mlを100mlのビーカーに入れ、分散剤(ヘキサメタリン酸ナトリウム)を2〜3滴添加する。次いで超音波ホモジナイザー(SMT.Co.LTD.製UH−150型)を用い、出力レベル4に設定し、20秒間分散を行った。その後、ビーカー表面にできた泡を取り除き、試料を装置へ投入した。
本発明に係る上記六角板状フェライト粉は、溶出Cl量が1〜100ppmであることが望ましく1〜50ppmであることがさらに望ましい。六角板状フェライト粉の溶出Cl量が上記範囲にあることによってフェライト粉以外に金属粉を添加した樹脂成型体であっても長期間にわたり安定な状態で使用できる。溶出Cl量が1ppm未満となることは好ましいが、原料中に含まれる不純物由来のClは完全に取り除くことはできない。また溶出Cl量が100ppmを超えると、フィラーとしてフェライト粉を用いた際に、樹脂成型体に含まれるフェライト粉の塩素が樹脂成型体に添加している金属フィラーや樹脂成型体周辺にある銅配線パターン等の金属部分を腐食させる原因となる。
詳細はわかっていないが、塩素は本焼成時にフェライト結晶構造の特定の結晶面に対して作用することにより、結果的に塩素の作用しない結晶面の成長を促進させる。そのため、一定の塩素を含有するフェライト粉は塩素を含有しないフェライト粉と異なり高いアスペクト比のフェライト粉を得ることができる。
(溶出Cl量)
[Cl濃度:溶出法]
(1)試料を50.000g+0.0002g以内に正確に秤り、150mlガラス瓶に入れる。
(2)フタル酸塩(pH4.01)50mlをガラス瓶に添加する。
(3)イオン強度調整剤、1mlをガラス瓶に続けて添加し、蓋を閉める。
(4)ペイントシェ−カ−にて10分間撹拌する。
(5)150mlガラス瓶の底に磁石を当てキャリアが落ちないように注意しながらNo.5Bの濾紙を用いてPP製(50ml)の容器にろ過する。
(6)得られた上澄み液を、pHメーターにて電圧を測定する。
(7)同様に、検量線用に作成したCl濃度別の溶液(純水、1ppm、10ppm、100ppm及び1000ppm)を測定し、それらの値から、サンプルのCl溶出量を計算する。
本発明に係るフェライト粉は、Srを7.8〜9重量%、Feを61〜65重量%、Mgを0.1〜0.65重量%含有する。この組成によって、球状のハードフェライト粒子よりも残留磁化および保磁力が大きく、かつ、透磁率μ″が特定の周波数特性を有することが可能となる。特にMgは上記範囲で添加することにより800MHz付近に複素透磁率μ″のピーク位置をずらすことができるため、携帯電話に用いられる電磁波吸収体のフィラーとして好適に用いられる。
Srの含有量が7.8重量%未満では、相対的にFeの含有量が増加し、残留磁化、保磁力が低くなる可能性がある。Srの含有量が9重量%を超えると、相対的にFeの含有量が低下し、本焼成後の熱処理によって十分保磁力が回復しない可能性がある。Feの含有量が61重量%未満では、本焼成後の熱処理によって十分保磁力が回復しない可能性がある。Feの含有量が65重量%を超えると、残留磁化、保磁力が低くなる可能性がある。Mgの含有量が0.1重量%未満では、添加効果が期待できず、所望の周波数特性が得られない。Mgの含有量が0.65重量%を超えると、残留磁化、保磁力が低くなる可能性がある。
(Fe、Mg及びSrの含有量)
これらFe、Mg及びSrの含有量は、下記によって測定される。
試料(フェライト粉)0.2gを秤量し、純水60mlに1Nの塩酸20ml及び1Nの硝酸20mlを加えたものを加熱し、フェライト粉を完全溶解させた水溶液を準備し、ICP分析装置(島津製作所製ICPS−1000IV)を用いてFe、Mg及びSrの含有量を測定した。
本発明に係るフェライト粉の10K・1000/4π・A/mにおける残留磁化は27〜37Am/kg、保磁力は3000〜4000A/mであることが好ましい。このような磁気特性を有することによって、フィラーとして添加しても高い磁気特性をもった樹脂成型体が得られる。
残留磁化が27Am/kg未満では、フィラーとして添加した際に十分なエネルギー積を持った樹脂成型体が得られない。37Am/kgを超えることは本特許記載の組成ではない。保磁力が3000A/m未満では、フィラーとして添加した際に十分なエネルギー積を持った樹脂成型体が得られない。4000A/mを超えることは本発明に係る組成ではない。
(磁気特性)
振動試料型磁気測定装置(型式:VSM−C7−10A(東英工業社製))を用いた。測定試料は、内径5mm、高さ2mmのセルに詰めて上記装置にセットした。測定は、印加磁場を加え、10K・1000/4π・A/mまで掃引した。次いで、印加磁場を減少させ、ヒステリシスカーブを作製した。このカーブのデータより飽和磁化、残留磁化及び保磁力を求めた。
本発明に係る上記六角板状フェライト粉のBET比表面積は0.3〜0.85m/gであることが好ましく0.4〜0.8m/gであることがさらに好ましい。このようなBET比表面積を有することによって、六角板状であるにもかかわらずかさ密度が高く樹脂成型体のフィラーとして使用した時に高い充填率を実現できる。
BET比表面積が0.3m/g未満では、粒径が大きく粒子形状が六角板状ではなく不定形となっている可能性があり、また0.85m/gを超えると、フェライト粒子が小さくなりすぎており、樹脂成型体のフィラーとして使用した際に充填率が下がってしまう可能性があるので好ましくない。
(BET比表面積)
ここで、BET比表面積は、株式会社マウンテック製BET比表面積測定装置(Macsorb HM model 1210)を用いて測定を行った。測定試料を真空乾燥機に入れ、常温で2時間処理を行う。その後、試料をセルが密になるように充填し、装置にセットする。脱気温度40℃にて60分間前処理を行った後、測定を行った。
<本発明に係る樹脂組成物>
本発明に係る樹脂組成物は、上記六角板状フェライト粉を50〜99.5重量%含有する。フェライト粉の含有量が50重量%を下回ると、フェライト粉を含有していてもフェライトの特性を十分発揮することができない。また、フェライト粉の含有量が99.5重量%を超える場合は、樹脂をほとんど含有していないため、成型できない可能性がある。
この樹脂組成物に用いられる樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等が挙げられるが、特に限定されない。また、この樹脂組成物には硬化剤や硬化促進剤が含有され、さらには必要に応じてシリカ粒子等の各種添加剤が含有される。
<本発明に係る成型体>
本発明に係る成型体は、樹脂組成物を成型、加熱硬化することにより得られる。そして、この成型体は、汎用のボンド磁石や電磁波吸収を目的としたLSI用封止剤等の用途に使用される。
<本発明に係るフェライト粉の製造方法>
本発明に係るフェライト粉の製造方法について説明する。
本発明に係るフェライト粉の製造方法は、原料としてFe、SrCO及びMgClを乾式混合する。乾式混合はヘンシェルミキサー等を用い、1分以上、好ましくは3〜60分混合して造粒する。
このようにして得られた造粒物を、仮焼成せずにそのまま本焼成する。本焼成は、固定式電気炉などによって、大気中、1150〜1250℃、2〜8時間(ピーク)行うことによって六角板状フェライト粉を得る。
さらに、上記本焼成によって得られた焼成物をビーズミル等により湿式粉砕し、洗浄、脱水、乾燥後、750〜1050℃で0.1〜2時間熱処理することによって熱処理済六角板状フェライト粉としても良い。
<本発明に係る樹脂組成物の製造方法>
本発明に係る樹脂組成物は、上記六角板状フェライト粉と樹脂、硬化剤及び硬化促進剤、さらには必要に応じてシリカ粒子等の各種添加剤を加え、ロールミル、ニーダ等の混合機を用いて混合し、樹脂組成物が製造される。
<本発明に係る成型体の製造方法>
本発明に係る成型体は、上記樹脂組成物を成型及び加熱硬化することにより得られる。成型法としては、ドクターブレード法、押し出し法、プレス法、カレンダーロール法等が用いられる。また、加熱硬化は、外部加熱方式又は内部加熱方式のいずれでもよく、例えば固定式又は流動式加熱炉、もしくはマイクロウェーブによる焼き付け、および、紫外線による樹脂硬化を行ってもよい。また、金型等を使用して加熱しながら加圧成型してもよい。
以下、実施例等に基づき本発明を具体的に説明する。
〔実施例1〕
フェライト原料としてFe5.75mol、SrCOmol及びMgCl・6HO 0.1molを用い、これらをヘンシェルミキサーで10分混合、造粒した。
得られた造粒物を、固定式電気炉を用い、大気中、1200℃で4時間(ピーク)本焼成し、六角板状フェライト粉を得た。
さらに、上記本焼成で得られた焼成物をビーズミルを用いて固形分60重量%で30分湿式粉砕し、洗浄、脱水、乾燥後、大気中、950℃で1時間(ピーク)熱処理し、熱処理済六角板状フェライト粉を得た。
〔実施例2〕
本焼成温度を1150℃とした以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔実施例3〕
本焼成温度を1220℃とした以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔実施例4〕
フェライト原料としてFe6mol、SrCOmol及びMgCl・6HO 0.1molを用いた以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔実施例5〕
フェライト原料としてFe5.65mol、SrCOmol及びMgCl・6HO 0.1molを用いた以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔実施例6〕
フェライト原料としてFe5.75mol、SrCOmol及びMgCl・6HO 0.2molを用いた以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔実施例7〕
フェライト原料としてFe5.75mol、SrCOmol及びMgCl・6HO 0.05molを用いた以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔実施例8〕
熱処理温度を900℃とした以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔実施例9〕
熱処理温度を1020℃とした以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔比較例1〕
フェライト原料としてFe5.75mol、SrCOmol及びMgCl・6HO 0molを用いた以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔比較例2〕
フェライト原料としてFe5.75mol、SrCOmol及びMgCl・6HO 0.3molを用いた以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔比較例3〕
本焼成温度を1300℃とした以外は、実施例1の同様の方法でフェライト粉及び熱処理済フェライト粉を作製した。
〔比較例4〕
本焼成温度を1050℃とした以外は、実施例1の同様の方法で六角板状フェライト粉及び熱処理済六角板状フェライト粉を作製した。
〔比較例5〕
原料混合装置としてアトライター及びスプレードライヤーを用いた以外は、実施例1の同様の方法でフェライト粉及び熱処理済フェライト粉を作製した。
実施例1〜9及び比較例1〜5の原料仕込モル数、原料混合条件(混合装置、混合時間)、本焼成条件(焼成雰囲気、焼成温度、焼成時間)及び10K・1000/4π・A/mにおける磁気特性(飽和磁化、残留磁化、保磁力)を表1に示す。
また、実施例1〜9及び比較例1〜5の粉砕条件(装置、粉砕時間、固形分)、熱処理条件(熱処理雰囲気、熱処理温度、処理時間)、化学分析及び磁気特性(飽和磁化、残留磁化、保磁力)を表2に示す。
また、実施例1〜9及び比較例1〜5の平均粒径(D10、D50、D90)、BET比表面積、粒子形状(短軸方向の長さ、長軸方向の長さ、アスペクト比)、得られたフェライト粉の評価(周波数特性、熱処理前後のpH4溶出塩素量、銅の腐食状態)を表3に示す。さらに、図1に実施例1、実施例6及び比較例1の透磁率μ″の周波数依存性を示す。
表1〜3において、体積平均粒径D10及びD90はD50に準じて測定した。また、周波数特性(μ″のピーク位置(MHz))及び銅の腐食状態は下記によって行った。その他の測定方法は、上述の通りである。
(複素透磁率の周波数特性の測定)
複素透磁率周波数特性の測定は下記のようにして行った。
アジレントテクノロジー社製E4991A型RFインピーダンス/マテリアル・アナライザ 16454A磁性材料測定電極を用いて測定した。
複素透磁率の周波数特性の測定用サンプル(以下、単に「複素透磁率測定用サンプル」と称する。)の調製は下記の通りである。すなわち、ノイズ抑制用複合磁性粉9gにバインダー樹脂(Kynar301F:ポリフッ化ビニリデン)を1g秤量し、50ccのガラス瓶に入れて、100rpmのボールミルで30min間撹拌混合する。
撹拌終了後、0.6g程度を秤量し、内径4.5mm、外径13mmのダイスに投入し、プレス機で1min間、40MPaの圧力で加圧する。得られた成型体を熱風乾燥機で140℃、2時間静置し、複素透磁率測定用サンプルとした。事前に測定用サンプル成型体の外径、短軸方向の長さ、内径を測定し、測定装置に入力する。測定は振幅100mVとし、1MHz〜1GHzの範囲を対数で掃引し、複素透磁率(実数部透磁率:μ′、虚数部透磁率:μ″)を測定した。また、この時のサンプリング点数は201点とし、透磁率μ″がピーク値となった周波数をμ″のピークの周波数とした。ピーク値が複数ある場合はピーク値となった周波数の平均をピークの周波数とした。
(銅の腐食状態)
直径4cmの銅板の中心部にフェライト粉1gを乗せて上から1Kgの分銅を乗せて平らにしたのち、H/H環境下で2週間放置し、その後フェライト粉を取り除き銅の腐食状態について目視で確認した。
Figure 2016117648
Figure 2016117648
Figure 2016117648
表2及び表3から明らかなように、実施例1〜9により得られたフェライト粉は、形状が六角板状で、残留磁化及び保磁力が所望の高い値を示し、溶出塩素も満足する範囲にあるため、銅の腐食も生じなかった。
これに対して、比較例1は残留磁化及び保磁力が低い値を示した。比較例2も保磁力が低い値を示し、かつ溶出塩素量が多いため、銅に若干の腐食が見られた。
比較例3は保磁力が低い値を示したのみならず、形状が不定形であった。比較例4は磁気特性(飽和磁化、残留磁化、保磁力)のいずれも低い値を示した。
比較例5は残留磁化及び保磁力が低い値を示すと共に、形状が不定形であった。
[実施例10]
実施例1に記載のフェライト粉を透磁率測定用サンプルと同様の方法で直径5mm、高さ3mmの円柱状の磁気特性測定用のサンプルを成型し、磁気特性(飽和磁化、残留磁化、保磁力)を測定した。
その結果、飽和磁化は51.21(Am/kg)、残留磁化は27.08(Am/kg)、保磁力は2261(A/m)となり、磁性金属を磁力で密着させるのに十分な磁力が得られていることが確認できた。
本発明に係るフェライト粉は、形状が六角板状で、特定の組成を有することから、残留磁化及び保磁力が球形のハードフェライト粉より大きく、かつ各周波数帯域での透磁率μ“が特定値を有する。この六角板状フェライト粉をフィラーとして樹脂と共に樹脂組成物とし、さらに成型することにより特定の周波数特性を持った樹脂成型体が得られる。また、六角板状フェライト粉をフィラーとすることにより球状フェライト粉と比べて高いエネルギー積の樹脂成型体が得られる。
従って、この樹脂成型体は、各周波帯域での電波吸収体として好適に用いられる。

Claims (9)

  1. Srを7.8〜9重量%、Feを61〜65重量%、Mgを0.1〜0.65重量%含有することを特徴とする六角板状フェライト粉。
  2. 上記六角板状フェライト粉が凝集した凝集体である請求項1に記載の六角板状フェライト粉。
  3. 短軸方向の長さが0.5〜3μm、アスペクト比が3.5〜9である請求項1又は2に記載のフェライト粉。
  4. 体積平均粒径が3〜20μmである請求項1〜3のいずれかに記載のフェライト粉。
  5. 溶出Cl量が1〜100ppmである請求項1〜4のいずれかに記載のフェライト粉。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の六角板状フェライト粉を50〜99.5重量%含有することを特徴とする樹脂組成物。
  7. 請求項6に記載の樹脂組成物を成型してなる成型体。
  8. 原料としてFe、SrCO及びMgClを乾式混合し、そのまま本焼成することを特徴とする六角板状フェライト粒子の製造方法。
  9. 請求項8に記載の本焼成で得られた焼成物を湿式粉砕し、洗浄、脱水、乾燥させた後、750〜1050℃で熱処理を行うことを特徴とする六角板状フェライト粒子の製造方法。
JP2016564288A 2015-01-22 2016-01-21 六角板状フェライト粉及びその製造方法、並びに該フェライト粉を用いた樹脂組成物及び成型体 Active JP6186639B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015010574 2015-01-22
JP2015010574 2015-01-22
PCT/JP2016/051715 WO2016117648A1 (ja) 2015-01-22 2016-01-21 六角板状フェライト粉及びその製造方法、並びに該フェライト粉を用いた樹脂組成物及び成型体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2016117648A1 true JPWO2016117648A1 (ja) 2017-04-27
JP6186639B2 JP6186639B2 (ja) 2017-08-30

Family

ID=56417178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016564288A Active JP6186639B2 (ja) 2015-01-22 2016-01-21 六角板状フェライト粉及びその製造方法、並びに該フェライト粉を用いた樹脂組成物及び成型体

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20180009677A1 (ja)
EP (1) EP3248942B1 (ja)
JP (1) JP6186639B2 (ja)
KR (1) KR102380236B1 (ja)
CN (1) CN107406272B (ja)
TW (1) TWI666661B (ja)
WO (1) WO2016117648A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3438055B1 (en) * 2016-03-31 2022-05-11 Powdertech Co., Ltd. Ferrite powder, resin composition, and molded article
JP7262234B2 (ja) * 2019-01-31 2023-04-21 Dowaエレクトロニクス株式会社 マグネトプランバイト型六方晶フェライト磁性粉末およびその製造方法
JP7273953B2 (ja) * 2019-05-14 2023-05-15 富士フイルム株式会社 電波吸収体
JP7323221B2 (ja) * 2019-07-15 2023-08-08 漢陽大学校エリカ産学協力団 六角板状のフェライト構造体及びその製造方法
CN115003632A (zh) * 2020-01-24 2022-09-02 保德科技股份有限公司 铁氧体粉末及其制造方法
CN115003633A (zh) * 2020-01-27 2022-09-02 保德科技股份有限公司 铁氧体粉末及其制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6140823A (ja) * 1984-07-31 1986-02-27 Dowa Mining Co Ltd マグネトプランバイト型フエライトの水熱合成法
JPH03285302A (ja) * 1990-03-31 1991-12-16 Nippon Zeon Co Ltd 磁気記録用磁性粉および磁気記録媒体
JP2002260913A (ja) * 2001-03-01 2002-09-13 Tdk Corp 磁性酸化物焼結体およびこれを用いた高周波回路部品

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2717720B2 (ja) * 1990-03-07 1998-02-25 東芝硝子株式会社 磁気記録媒体用磁性粉末の製造方法
JP5391414B2 (ja) 2005-12-02 2014-01-15 Dowaエレクトロニクス株式会社 電波吸収体用磁性粉体
JP4674380B2 (ja) 2006-03-16 2011-04-20 Dowaエレクトロニクス株式会社 電波吸収体用磁性粉体および製造法並びに電波吸収体
JP5097971B2 (ja) 2006-09-05 2012-12-12 Dowaエレクトロニクス株式会社 電波吸収体用磁性粉体の製造法
KR101648115B1 (ko) * 2009-04-09 2016-08-16 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤 본드 자석용 페라이트 분말 및 그 제조 방법, 그리고 이것을 이용한 본드 자석
US20140021412A1 (en) * 2012-03-19 2014-01-23 Mitsuishi Taika Renga Kabushiki Kaisha Brick and brick manufacturing method
JP5360445B2 (ja) * 2012-03-30 2013-12-04 戸田工業株式会社 ボンド磁石用フェライト粒子粉末、ボンド磁石用樹脂組成物ならびにそれらを用いた成型体
CN105122389B (zh) * 2013-04-03 2019-09-27 户田工业株式会社 粘结磁体用铁氧体颗粒粉末、粘结磁体用树脂组合物以及使用它们的成型体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6140823A (ja) * 1984-07-31 1986-02-27 Dowa Mining Co Ltd マグネトプランバイト型フエライトの水熱合成法
JPH03285302A (ja) * 1990-03-31 1991-12-16 Nippon Zeon Co Ltd 磁気記録用磁性粉および磁気記録媒体
JP2002260913A (ja) * 2001-03-01 2002-09-13 Tdk Corp 磁性酸化物焼結体およびこれを用いた高周波回路部品

Also Published As

Publication number Publication date
KR102380236B1 (ko) 2022-03-28
EP3248942A4 (en) 2018-08-15
KR20170106315A (ko) 2017-09-20
WO2016117648A1 (ja) 2016-07-28
US20180009677A1 (en) 2018-01-11
EP3248942A1 (en) 2017-11-29
TWI666661B (zh) 2019-07-21
EP3248942B1 (en) 2021-03-03
CN107406272A (zh) 2017-11-28
TW201629996A (zh) 2016-08-16
CN107406272B (zh) 2020-02-18
JP6186639B2 (ja) 2017-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6186639B2 (ja) 六角板状フェライト粉及びその製造方法、並びに該フェライト粉を用いた樹脂組成物及び成型体
KR102457223B1 (ko) 페라이트 입자, 수지 조성물 및 전자파 쉴드 재료
KR102358001B1 (ko) 나노 사이즈의 진구상 페라이트 입자 및 그 제조 방법
JP4806798B2 (ja) ボンド磁石用フェライト磁性粉およびその製造方法、並びにボンド磁石
EP2980811A1 (en) Noise-suppressing composite magnetic powder
JP2019145534A (ja) 磁性材料およびその製造方法、並びに電磁波吸収用シート
KR102004670B1 (ko) 페라이트 분말, 수지 조성물, 전자파 쉴드재, 전자 회로 기판, 전자 회로 부품 및 전자 기기 하우징
KR102626298B1 (ko) Mn 페라이트 분말, 수지 조성물, 전자파 쉴드재, 전자 재료 및 전자 부품
JPWO2019027023A1 (ja) 複合粒子、粉末、樹脂組成物および成形体
JP6736479B2 (ja) 金属光沢を有する顔料用板状フェライト粒子
JP2009073724A (ja) フェライト材料及びフェライト材料の製造方法
KR101931635B1 (ko) 페라이트 코어 제조 방법 및 그 페라이트 코어
JP7269660B2 (ja) Mn-Mg系フェライト粉末、樹脂組成物、電磁波シールド材、電子材料および電子部品
Park et al. Preparation and characteristics of a magnetic–dielectric (Fe3O4/BaTiO3) composite by ferrite plating with ultrasound irradiation
Nag et al. Enhancement of Microwave Absorption Properties of Hexaferrite/Epoxy Composites on the Addition of Non-magnetic Oxides
JP2016086112A (ja) 六方晶フェライト複合磁性体、及びこれを用いた高周波磁性部品
JP2003282319A (ja) 酸化物磁性粉およびその製造方法
JP2012216865A (ja) 電波吸収体用磁性粉体および電波吸収体

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161021

A625 Written request for application examination (by other person)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625

Effective date: 20161019

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20161021

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20170206

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170206

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20170301

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170405

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170531

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170704

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170712

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6186639

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250