KR102376001B1 - Silicon oxide-coated iron powder, manufacturing method thereof, molded article for inductor using same, and inductor - Google Patents

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Abstract

[과제] 입자 직경이 작고, 고주파 대역에서 높은 μ'를 달성할 수 있고 또한 높은 절연성을 갖는 실리콘 산화물 피복 철분 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
[해결 수단] 1질량% 이상 40질량% 이하의 물을 포함하는 물과 유기물의 혼합 용매 중에, 평균 입자 직경이 0.25㎛ 이상 0.80㎛ 이하이고 또한 평균 축 비가 1.5 이하인 철 입자로 이루어진 철분을 분산시킨 슬러리에 실리콘 알콕사이드를 첨가한 후, 당해 실리콘 알콕사이드의 가수분해 촉매를 첨가하여 실리콘 산화물 피복을 행함으로써, 고주파 대역에서 높은 μ'를 갖고 또한 고 절연성인 실리콘 산화물 피복 철분이 얻어진다.
[Problem] To provide a silicon oxide-coated iron powder having a small particle diameter, high μ′ in a high-frequency band and high insulation, and a method for manufacturing the same.
[Solution] In a mixed solvent of water and an organic substance containing 1 mass % or more and 40 mass % or less of water, an iron powder composed of iron particles having an average particle diameter of 0.25 µm or more and 0.80 µm or less and an average axial ratio of 1.5 or less is dispersed. After adding a silicon alkoxide to a slurry, the silicon oxide-coated iron powder which has high micrometer in a high frequency band and is highly insulating is obtained by adding the hydrolysis catalyst of the said silicon alkoxide and performing silicon oxide coating.

Description

실리콘 산화물 피복 철분 및 이의 제조 방법 및 이를 사용한 인덕터용 성형체 및 인덕터Silicon oxide-coated iron powder, manufacturing method thereof, molded article for inductor using same, and inductor

본 발명은, 인덕터용 압분 자심의 제조에 적합한, 실리콘 산화물 피복 철분(鐵粉) 및 이의 제조 방법, 및 이를 사용한 인덕터용 성형체 및 인덕터에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon oxide-coated iron powder suitable for manufacturing a powder magnetic core for an inductor, a method for manufacturing the same, and a molded article for an inductor and an inductor using the same.

자성체인 철계 금속의 분말은, 종래, 압분체로서 성형되어, 인덕터의 자심으로 사용되고 있다. 철계 금속의 예로서는, Si나 B를 다량으로 포함하는 Fe계 비정질 합금(특허문헌 1)이나 Fe-Si-Al계의 센더스트, 퍼멀로이(특허문헌 2) 등의 철계 합금의 분말이나 카보닐 철분(비특허문헌 1) 등이 알려져 있다. 또한, 이러한 철계 금속분은 유기 수지와 복합화하여 도료로 하여, 표면 실장형의 코일 부품의 제조에도 사용되고 있다(특허문헌 2).BACKGROUND ART A magnetic iron-based metal powder is conventionally molded as a green compact and used as a magnetic core of an inductor. Examples of iron-based metals include powders of iron-based alloys such as Fe-based amorphous alloys containing large amounts of Si or B (Patent Document 1), Fe-Si-Al-based sendust, and permalloy (Patent Document 2), and carbonyl iron powders ( Non-patent document 1) etc. are known. Moreover, this iron-type metal powder is used also for manufacture of a surface-mount type coil component by compounding with an organic resin to make a paint (patent document 2).

인덕터 중의 하나인 전원계 인덕터는 최근 고주파화가 진행되고 있어, 100MHz 이상의 고주파에서 사용 가능한 인덕터가 요구되고 있다. 고주파 대역용의 인덕터의 제조 방법으로서, 예를 들면 특허문헌 3에는, 큰 입자 직경의 철계 금속분, 중간 입자 직경의 철계 금속분에 미소 입자 직경의 니켈계 금속분을 혼합한 자성체 조성물을 사용한 인덕터 및 이의 제조 방법이 개시되어 있다. 여기서 미소 입자 직경의 니켈계 금속분을 혼합하는 것은, 입자 직경이 상이한 가루를 혼합함으로써 자성체의 충전도를 향상시키고, 결과로써 인덕터의 투자율(透磁率)을 높이기 위한 것이다. 그러나, 특허문헌 3에 개시된 기술에서는, 상이한 입자 직경의 자성체를 혼합함으로써 압분체의 충전율은 증가하지만, 최종적으로 얻어지는 인덕터의 투자율의 증가는 적다는 문제가 있었다.Power system inductors, which are one of inductors, have recently been increasing in frequency, and there is a demand for an inductor that can be used at a high frequency of 100 MHz or higher. As a method of manufacturing an inductor for a high-frequency band, for example, Patent Document 3 discloses an inductor using a magnetic composition obtained by mixing iron-based metal powder with a large particle diameter and an iron-based metal powder with a medium particle diameter and nickel-based metal powder with a small particle diameter in Patent Document 3, and manufacturing thereof A method is disclosed. Here, the mixing of the nickel-based metal powder having a small particle diameter is to improve the filling degree of the magnetic material by mixing the powders having different particle diameters, and, as a result, to increase the magnetic permeability of the inductor. However, in the technique disclosed in Patent Document 3, although the filling factor of the green body increases by mixing magnetic bodies of different particle diameters, there is a problem that the increase in the magnetic permeability of the finally obtained inductor is small.

인덕터용 연자성 분말은, 일반적으로, 절연물을 피복하여 사용한다. 절연물을 피복한 연자성 분말의 제조 방법에는, 예를 들면 특허문헌 4가 있지만, 특허문헌 4에서 얻어지는 절연물 피복 연자성 분말은, 피복층 층의 평균 막 두께가 크고, 자성 분말의 압분 밀도가 저하되므로 자기 특성이 악화된다는 문제가 있었다.The soft magnetic powder for inductors is generally used by coating an insulating material. For example, Patent Document 4 is available as a method for producing an insulating material-coated soft magnetic powder. However, the insulated material-coated soft magnetic powder obtained in Patent Document 4 has a large average film thickness of the coating layer, and the green density of the magnetic powder decreases. There was a problem that magnetic properties deteriorated.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 특개2016-014162호Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2016-014162 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 특개2014-060284호Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 2014-060284 특허문헌 3: 일본 공개특허공보 특개2016-139788호Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 2016-139788 특허문헌 4: 일본 공개특허공보 특개2009-231481호Patent Document 4: Japanese Patent Laid-Open No. 2009-231481

비특허문헌 1: Yuichiro Sugawa et al., 12th MMM/INTERMAG CONFERENCE, CONTRIBUTED PAPER, HU-04, final manuscript.Non-Patent Document 1: Yuichiro Sugawa et al., 12th MMM/INTERMAG CONFERENCE, CONTRIBUTED PAPER, HU-04, final manuscript.

특허문헌 3의 기술에 의해 얻어지는 인덕터의 투자율이 그다지 높아지지 않는 것은, 니켈계 금속분의 투자율이, 철계 금속분의 투자율과 비교하여 낮기 때문인 것으로 생각된다. 따라서, 니켈계 금속보다도 투자율이 높은 미소 입자 직경의 철분을 혼합함으로써, 투자율이 높은 인덕터가 얻어지는 것으로 기대된다. 그러나, 종래, 평균 입자 직경이 0.8㎛ 이하의 미소 입자 직경의 철분이 아닌, 인덕터의 투자율 향상에는 한계가 있었다.The reason that the magnetic permeability of the inductor obtained by the technique of patent document 3 is not so high is considered because the magnetic permeability of a nickel-base metal powder is low compared with the magnetic permeability of an iron-type metal powder. Therefore, it is expected that an inductor with high magnetic permeability can be obtained by mixing iron powder having a fine particle diameter higher in magnetic permeability than nickel-based metals. However, conventionally, there has been a limit in improving the magnetic permeability of an inductor, which is not an iron powder having an average particle diameter of 0.8 µm or less.

본 출원인은 우선, 일본 특허 출원 2017-134617호에서, 입자 직경 0.25 내지 0.80㎛, 축 비(軸比) 1.5 이하로서, 100MHz에서의 투자율 μ'가 높은 철분 및 실리콘 산화물 피복 철분 및 이의 제조 방법을 개시하였다. 상기 출원에 개시된 제조 방법에서, 인 함유 이온을 공존시킨 습식법에 의해 철분을 제조하지만, 이때, 인을 소량 함유하는 실리콘 산화물로 피복된 철분이 얻어진다. 그러나, 상기의 인을 소량 함유하는 실리콘 산화물로 피복된 철분의 경우에는 절연성이 낮다는 문제점이 있었다.First, in Japanese Patent Application No. 2017-134617, the applicant has a particle diameter of 0.25 to 0.80 μm, an axial ratio of 1.5 or less, and an iron powder coated with iron and silicon oxide having high magnetic permeability μ' at 100 MHz, and a method for manufacturing the same started. In the production method disclosed in the above application, iron powder is produced by a wet method in which phosphorus-containing ions coexist, but at this time, iron powder coated with silicon oxide containing a small amount of phosphorus is obtained. However, in the case of the iron powder coated with the silicon oxide containing a small amount of phosphorus, there is a problem that the insulation is low.

본 발명은, 상기의 문제점을 감안하여, 입자 직경이 작고, 고주파 대역에서 높은 μ'를 달성할 수 있고 또한 높은 절연성을 갖는 실리콘 산화물 피복 철분 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a silicon oxide-coated iron powder having a small particle diameter, high μ′ in a high frequency band and high insulation properties, and a method for manufacturing the same.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 평균 입자 직경이 0.25㎛ 이상 0.80㎛ 이하이고 또한 평균 축 비가 1.5 이하인 철 입자의 표면이 실리콘 산화물로 피복된 실리콘 산화물 피복 철분으로서, Si 함유량이 1.0질량% 이상 10질량% 이하이고, 상기의 실리콘 산화물 피복 철분을 64MPa에서 수직으로 가압 성형하여 얻어진 압분체에 10V의 인가 전압을 가한 상태에서 측정한 압분체의 체적 저항률이 1.0×105Ωㆍcm 이상인, 실리콘 산화물 피복 철분이 제공된다.In order to achieve the above object, in the present invention, a silicon oxide-coated iron powder having an average particle diameter of 0.25 µm or more and 0.80 µm or less and an average axial ratio of 1.5 or less is coated with silicon oxide on the surface of iron particles, wherein the Si content is 1.0 mass. % or more and 10% by mass or less, and the volume resistivity of the green compact measured in a state where an applied voltage of 10 V is applied to the green compact obtained by vertically press-molding the above silicon oxide-coated iron powder at 64 MPa is 1.0×10 5 Ω·cm or more , silicon oxide coated iron is provided.

상기의 실리콘 산화물 피복 철분은, 상기 철 입자의 P 함유량이, 상기 철 입자의 질량에 대해 0.1질량% 이상 1.0질량% 이하인 것이 바람직하고, 상기의 실리콘 산화물 피복 철분을 64MPa에서 가압 성형하여 얻어진 압분체의 압분 밀도가 4.0g/㎤ 이하인 것이 바람직하다.The silicon oxide-coated iron powder preferably has a P content of the iron particles of 0.1 mass% or more and 1.0 mass% or less with respect to the mass of the iron particles, and a green compact obtained by press-molding the silicon oxide-coated iron powder at 64 MPa. It is preferable that the density of the green powder is 4.0 g/cm 3 or less.

본 발명은, 추가로, 평균 입자 직경이 0.25㎛ 이상 0.80㎛ 이하이고 또한 평균 축 비가 1.5 이하인 철 입자의 표면이 실리콘 산화물로 피복된 실리콘 산화물 피복 철분의 Si 함유량이 1.0질량% 이상 10질량% 이하인, 실리콘 산화물 피복 철분의 제조 방법으로서, 평균 입자 직경이 0.25㎛ 이상 0.80㎛ 이하이고 또한 평균 축 비가 1.5 이하인 철 입자로 이루어진 철분을 준비하는 철분 제조 공정과, 상기의 공정에서 얻어진 철분을, 1질량% 이상 40질량% 이하의 물을 포함하는 물과 유기물의 혼합 용매 중에 분산시켜서 얻어진 슬러리를 보지(保持)하는 슬러리 보지 공정과, 상기의 혼합 용매에 상기 철분을 분산시켜, 보지한 슬러리에 실리콘 알콕사이드를 첨가하는 알콕사이드 첨가 공정과, 상기의 실리콘 알콕사이드를 첨가한 슬러리에 실리콘 알콕사이드의 가수분해 촉매를 첨가하여, 실리콘 산화물을 피복한 철분이 분산된 슬러리를 얻는 가수분해 촉매 첨가 공정과, 상기의 실리콘 산화물을 피복한 철분을 포함하는 슬러리를 고액 분리하여, 실리콘 산화물을 피복한 철분을 얻는 회수 공정을 포함하는, 실리콘 산화물 피복 철분의 제조 방법이 제공된다.The present invention further relates to an iron particle having an average particle diameter of 0.25 µm or more and 0.80 µm or less and an average axial ratio of 1.5 or less, wherein the Si content of the silicon oxide-coated iron powder in which the surface of the iron particles is coated with silicon oxide is 1.0 mass% or more and 10 mass% or less , A method for producing silicon oxide-coated iron powder, comprising: an iron powder production step of preparing iron particles comprising iron particles having an average particle diameter of 0.25 μm or more and 0.80 μm or less and an average axial ratio of 1.5 or less; A slurry holding step of holding a slurry obtained by dispersing in a mixed solvent of water and an organic substance containing % or more and 40% by mass or less of water, and a silicon alkoxide in the holding slurry by dispersing the iron powder in the mixed solvent An alkoxide addition step of adding a silicon alkoxide, a hydrolysis catalyst addition step of adding a silicon alkoxide hydrolysis catalyst to the slurry to which the silicon alkoxide is added to obtain a slurry in which iron powder coated with silicon oxide is dispersed; There is provided a method for producing silicon oxide-coated iron powder, comprising a recovery step of solid-liquid separation of a slurry containing iron powder coated with silicon oxide to obtain iron powder coated with silicon oxide.

본 발명의 제조 방법을 사용함으로써, 입자 직경이 작고, 고주파 대역에서 높은 μ'를 달성할 수 있고, 또한 높은 절연성을 갖는 실리콘 산화물 피복 철분을 제조하는 것이 가능해졌다.By using the manufacturing method of this invention, it became possible to manufacture the silicon oxide-coated iron powder which has a small particle diameter, can achieve high micrometer in a high frequency band, and has high insulation.

[도 1] 비교예 1에 의해 얻어진 철분의 SEM 사진이다.
[도 2] 실시예 1에 의해 얻어진 철분의 SEM 사진이다.
Fig. 1 is an SEM photograph of iron powder obtained in Comparative Example 1.
Fig. 2 is an SEM photograph of iron powder obtained in Example 1.

[철 입자][iron particles]

본 발명의 실리콘 산화물 피복 철분의 코어가 되는 철 입자는, 이의 제조 프로세스에서 불가피하게 혼입되는 P 및 기타 불순물을 제외한, 실질적으로 순수한 철의 입자이다. 철 입자에 대해서는, 그 평균 입자 직경이 0.25㎛ 이상 0.80㎛ 이하이고, 또한 평균 축 비가 1.5 이하인 것이 바람직하다. 이 평균 입자 직경 및 평균 축 비의 범위로 함으로써, 비로소 큰 μ'와 충분히 작은 tanδ을 양립하는 것이 가능해진다. 평균 입자 직경이 0.25㎛ 미만이면, μ'가 작아지므로 바람직하지 않다. 또한, 평균 입자 직경이 0.80㎛를 초과하면, 와전류 손실의 증대에 따라 tanδ가 높아지므로 바람직하지 않다. 보다 바람직하게는, 평균 입자 직경이 0.30㎛ 이상 0.80㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.31㎛ 이상 0.80㎛ 이하이며, 보다 더 바람직하게는 평균 입자 직경이 0.40㎛ 이상 0.80㎛ 이하이다. 평균 축 비에 대해서는, 1.5를 초과하면, 자기 이방성의 증대에 의해 μ'가 저하되므로 바람직하지 않다. 평균 축 비에 대해서는 특별히 하한은 존재하지 않지만, 통상적으로는 1.10 이상의 것이 얻어진다. 축 비의 변동 계수는 예를 들면 0.10 이상 0.25 이하이다. 또한, 본 명세서에서는, 개개의 철 입자를 대상으로 하는 경우는 철 입자라고 표현하지만, 철 입자의 집합체의 평균적인 특성을 대상으로 하는 경우에는, 철분이라고 표현하는 경우가 있다.The iron particles serving as the core of the silicon oxide-coated iron powder of the present invention are substantially pure iron particles excluding P and other impurities that are unavoidably incorporated in the manufacturing process thereof. The iron particles preferably have an average particle diameter of 0.25 µm or more and 0.80 µm or less, and an average axial ratio of 1.5 or less. By setting it as the range of this average particle diameter and average axial ratio, it becomes possible only to make large mu' and sufficiently small tan δ compatible. If the average particle diameter is less than 0.25 mu m, mu' becomes small, which is not preferable. In addition, when the average particle diameter exceeds 0.80 µm, tan δ increases with an increase in eddy current loss, which is not preferable. More preferably, they are 0.30 micrometer or more and 0.80 micrometer or less, More preferably, they are 0.31 micrometer or more and 0.80 micrometer or less, More preferably, the average particle diameter is 0.40 micrometer or more and 0.80 micrometer or less. As for the average axial ratio, when it exceeds 1.5, it is undesirable because μ' decreases due to an increase in magnetic anisotropy. Although there is no minimum in particular about an average axial ratio, Usually 1.10 or more are obtained. The coefficient of variation of the axial ratio is, for example, 0.10 or more and 0.25 or less. Note that in the present specification, individual iron particles are expressed as iron particles, but when the average characteristic of an aggregate of iron particles is referred to as iron particles, it is sometimes expressed as iron particles.

[P 함유량][P content]

본 발명의 실리콘 산화물 피복 철분의 코어가 되는 철 입자는, 후술하는 바와 같이, 습식법에 의해, 인 함유 이온의 공존하에 제조되므로, 실질적으로 P를 함유한다. 본 발명에 사용되는 철 입자에 의해 구성되는 철분 중의 평균적인 P의 함유량으로서는, 철분의 질량에 대해 0.1질량% 이상 1.0질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. P 함유량이 이 범위를 벗어나면, 상기의 평균 입자 직경 및 평균 축 비를 겸비한 철 입자를 제조하는 것이 곤란해지므로 바람직하지 않다. P 함유량으로서는, 0.1질량% 이상 0.7질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.15질량% 이상 0.4질량% 이하인 것이 보다 더 바람직하다. P의 함유는 자기 특성 향상에 기여하지 않지만, 상기 범위의 함유이면 허용된다.The iron particle used as the core of the silicon oxide-coated iron powder of this invention contains P substantially since it manufactures in the coexistence of a phosphorus containing ion by a wet method so that it may mention later. As content of average P in the iron powder comprised by the iron particle used for this invention, it is preferable to set it as 0.1 mass % or more and 1.0 mass % or less with respect to the mass of iron powder. When the P content is outside this range, it is not preferable because it becomes difficult to produce iron particles having the above average particle diameter and average axial ratio. As P content, it is more preferable that they are 0.1 mass % or more and 0.7 mass % or less, and it is still more preferable that they are 0.15 mass % or more and 0.4 mass % or less. Although the content of P does not contribute to the improvement of magnetic properties, it is permissible as long as it is contained within the above range.

[실리콘 산화물 피복][Silicone Oxide Coating]

본 발명에서는, 실리콘 알콕사이드를 사용한 습식의 피복법에 의해, 상기의 철 입자의 표면에 절연성의 실리콘 산화물을 피복한다. 실리콘 알콕사이드를 사용한 피복법은 일반적으로 졸-겔법으로 불리는 수법이며, 건식법과 비교하여 대량 생산성이 뛰어난 것이다.In this invention, insulating silicon oxide is coat|covered on the surface of said iron particle by the wet coating method using silicon alkoxide. The coating method using silicon alkoxide is a method generally called a sol-gel method, and is excellent in mass productivity compared with a dry method.

실리콘 알콕사이드를 가수분해하면, 알콕시기의 일부 또는 전부가 수산기(OH기)로 치환하여, 실란올 유도체가 된다. 실란올 유도체란, 실란올기 Si-OH를 분자 구조 중에 갖는 유기 실리콘 화합물이다. 본 발명에서는, 이 실란올 유도체에 의해 상기의 철분의 표면을 피복하지만, 피복된 실란올 유도체는, 가열하면 축합 또는 중합함으로써 폴리실록산 구조를 취하고, 폴리실록산 구조를 더욱 가열하면 실리카(SiO2)가 된다. 본 발명에서, 유기물인 알콕시기의 일부가 잔존하는 실란올 유도체 피복에서부터 실리카 피복까지를 총칭하여 실리콘 산화물 피복이라고 부른다.When silicon alkoxide is hydrolyzed, some or all of the alkoxy groups are substituted with hydroxyl groups (OH groups) to form a silanol derivative. The silanol derivative is an organosilicon compound having a silanol group Si-OH in its molecular structure. In the present invention, the surface of the iron powder is coated with this silanol derivative. When heated, the coated silanol derivative takes a polysiloxane structure by condensation or polymerization, and when the polysiloxane structure is further heated, silica (SiO 2 ). . In the present invention, from the coating of the silanol derivative in which a part of the alkoxy group, which is an organic substance, remains to the coating of silica, it is collectively referred to as the coating of silicon oxide.

실리콘 산화물 피복 철분에 포함되는 Si의 함유량은, 절연성을 확보하고, 또한 고주파 영역에서의 높은 투자율 μ'를 얻기 위해, 실리콘 산화물 피복 철분의 질량에 대해 1.0질량% 이상 10질량% 이하인 것이 바람직하다. 상술한 평균 입자 직경이 0.25㎛ 이상 0.80㎛ 이하이고, 또한 평균 축 비가 1.5 이하인 철 입자를 코어로서 사용한 실리콘 산화물 피복 철분의 경우, 상기의 Si의 함유량은, 평균 막 두께로 0.5 내지 8.0nm에 상당한다.The content of Si contained in the silicon oxide-coated iron powder is preferably 1.0 mass% or more and 10 mass% or less with respect to the mass of the silicon oxide-coated iron powder in order to ensure insulation and obtain high magnetic permeability μ' in a high-frequency region. In the case of silicon oxide-coated iron powder using iron particles having an average particle diameter of 0.25 µm or more and 0.80 µm or less and an average axial ratio of 1.5 or less as a core, the Si content is equivalent to 0.5 to 8.0 nm in average film thickness do.

실리콘 산화물 피복 철분에 포함되는 Si의 함유량이 1.0질량% 미만이면, Si 산화물 피복층 중에 결함이 많이 존재하고, 절연성을 확보하는 것이 곤란해진다. Si의 함유량이 10질량%를 초과하면, 절연성은 향상되지만, 압분 밀도가 저하하여 자기 특성이 악화되므로 바람직하지 않다. 또한, Si 함유량은, 후술하는 용해법에 의해 측정할 수 있다.When content of Si contained in silicon-oxide-coated iron powder is less than 1.0 mass %, many defects exist in Si oxide coating layer, and it becomes difficult to ensure insulation. When the Si content exceeds 10% by mass, the insulating property is improved, but the green density is lowered and the magnetic properties are deteriorated, which is not preferable. In addition, Si content can be measured by the melt|dissolution method mentioned later.

[체적 저항률][volume resistivity]

본 발명의 실리콘 산화물 피복 철분은, 64MPa에서 수직으로 가압 성형하여 얻어진 압분체에 10V의 인가 전압을 가한 상태에서 측정한 압분체의 체적 저항률이 1.0×105Ωㆍcm 이상인 것이 바람직하다. 체적 저항률이 1.0×105Ωㆍcm 미만이면, 입자간의 절연이 충분하지 않고, 입자 사이에서 와전류의 영향으로 손실이 커져, 인덕터 등으로 했을 때의 특성이 저하되므로 바람직하지 않다. 본 발명에서, 압분체의 체적 저항률의 상한은 특별히 규정하는 것은 아니지만, 상기의 Si 함유량의 경우, 압분체의 체적 저항률로서 1.0×105 내지 1.0×109Ωㆍcm 정도의 것이 얻어진다. 또한, 실리콘 산화물 피복층의 두께를 증대하면 체적 저항률은 상승하지만, 실리콘 산화물 피복은 비자성 성분이며, 상술한 바와 같이 자기 특성이 악화된다.The silicon oxide-coated iron powder of the present invention preferably has a volume resistivity of 1.0×10 5 Ω·cm or more, measured in a state in which an applied voltage of 10 V is applied to a green body obtained by vertical pressure molding at 64 MPa. When the volume resistivity is less than 1.0×10 5 Ω·cm, the insulation between the particles is not sufficient, the loss increases due to the influence of the eddy current between the particles, and the characteristics of an inductor or the like are deteriorated, so it is not preferable. In the present invention, the upper limit of the volume resistivity of the green body is not particularly specified, but in the case of the Si content, a volume resistivity of about 1.0×10 5 to 1.0×10 9 Ω·cm can be obtained. In addition, if the thickness of the silicon oxide coating layer is increased, the volume resistivity is increased, but the silicon oxide coating is a non-magnetic component, and as described above, the magnetic properties are deteriorated.

[압분 밀도][Pressure Density]

본 발명의 경우, 상기의 실리콘 산화물 피복 철분을 64MPa에서 가압 성형하여 얻어진 압분체의 압분 밀도는 4.0g/㎤ 이하인 것이 바람직하다. 압분 밀도가 작은 상태에서 상기의 높은 투자율 μ'와 높은 절연성이 얻어지면, 인덕터의 경량화, 또는 단소화가 도모되기 때문이다.In the case of the present invention, the green compact obtained by press-molding the silicon oxide-coated iron powder at 64 MPa preferably has a green density of 4.0 g/cm 3 or less. This is because, when the above-described high magnetic permeability μ′ and high insulation properties are obtained in a state where the green density is small, weight reduction or miniaturization of the inductor is achieved.

[철분 제조 공정][Iron manufacturing process]

본 발명의 실리콘 산화물 피복 철분의 코어가 되는 철 입자는, 상기의 일본 특허 출원 2017-134617호에 개시된 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 상기의 출원에 개시된 제조 방법은, 인 함유 이온의 존재하에 습식법에 의해 행하는 것이 특징이며, 크게 나누어 3종의 실시형태가 있지만, 어느 실시형태를 사용해도, 상기의 코어가 되는, 평균 입자 직경이 0.25㎛ 이상 0.80㎛ 이하이고 또한 평균 축 비가 1.5 이하인 철 입자에 의해 구성되는 철분을 얻을 수 있다.The iron particle used as the core of the silicon oxide-coated iron powder of this invention can be manufactured by the manufacturing method disclosed in said Japanese Patent Application No. 2017-134617. The production method disclosed in the above application is characterized in that it is carried out by a wet method in the presence of phosphorus-containing ions, and there are roughly three types of embodiments. An iron powder composed of iron particles of 0.25 µm or more and 0.80 µm or less and having an average axial ratio of 1.5 or less can be obtained.

[출발 물질][starting material]

본 발명의 철분 제조 공정에서는, 실리콘 산화물 피복 철분의 전구체인 실리콘 산화물 피복 산화철분의 출발 물질로서 3가의 Fe 이온을 포함하는 산성의 수용액(이하, 원료 용액이라고 한다)을 사용한다. 만약, 출발 물질로서 3가의 Fe 이온 대신에 2가의 Fe 이온을 사용하는 경우, 침전물로서 3가의 철의 수화 산화물 외에 2가의 철의 수화 산화물이나 마그네타이트 등도 포함하는 혼합물이 생성되고, 최종적으로 얻어지는 철 입자의 형상이 불균일해지므로, 본 발명과 같은 철분 및 실리콘 산화물 피복 철분을 얻을 수 없다. 여기서, 산성이란 용액의 pH가 7 미만인 것을 가리킨다. 이러한 Fe 이온 공급원으로는, 입수의 용이성 및 가격의 면에서, 질산염, 황산염, 염화물과 같은 수용성의 무기산염을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 Fe 염을 물에 용해하면, Fe 이온이 가수분해하여, 수용액은 산성을 나타낸다. 이 Fe 이온을 포함하는 산성 수용액에 알칼리를 첨가하여 중화하면, 철의 수화 산화물의 침전물이 얻어진다. 여기서, 철의 수화 산화물은 일반식 Fe2O3·nH2O로 표시되는 물질로, n=1이면 FeOOH(옥시수산화철), n=3이면 Fe(OH)3(수산화철)이다.In the iron powder manufacturing process of the present invention, an acidic aqueous solution (hereinafter referred to as a raw material solution) containing trivalent Fe ions is used as a starting material of silicon oxide-coated iron oxide powder, which is a precursor of silicon oxide-coated iron powder. If a divalent Fe ion is used instead of a trivalent Fe ion as a starting material, a mixture containing, as a precipitate, a hydrated oxide of divalent iron, magnetite, etc. in addition to the hydrated oxide of trivalent iron is produced, and finally obtained iron particles Since the shape of becomes non-uniform, iron powder and silicon oxide-coated iron powder like the present invention cannot be obtained. Here, acidic means that the pH of a solution is less than 7. As such a Fe ion source, it is preferable to use a water-soluble inorganic acid salt such as nitrate, sulfate, and chloride from the viewpoint of availability and price. When this Fe salt is dissolved in water, Fe ions are hydrolyzed, and the aqueous solution is acidic. When this acidic aqueous solution containing Fe ions is neutralized by adding an alkali, a precipitate of a hydrated oxide of iron is obtained. Here, the hydrated oxide of iron is a substance represented by the general formula Fe 2 O 3 ·nH 2 O, and when n=1, it is FeOOH (iron oxyhydroxide), and when n=3, it is Fe(OH) 3 (iron hydroxide).

원료 용액 중의 Fe 이온 농도는, 본 발명은 특별히 규정하는 것은 아니지만, 0.01mol/L 이상 1mol/L 이하가 바람직하다. 0.01mol/L 미만이면 1회의 반응에서 얻어지는 침전물의 양이 적고, 경제적으로 바람직하지 않다. Fe 이온 농도가 1mol/L를 초과하면, 급속한 수화 산화물의 침전 발생에 의해, 반응 용액이 겔화하기 쉬워지므로 바람직하지 않다.Although the present invention does not specifically prescribe|regulate the Fe ion concentration in a raw material solution, 0.01 mol/L or more and 1 mol/L or less are preferable. When it is less than 0.01 mol/L, the amount of the precipitate obtained in one reaction is small, and it is economically unpreferable. When the Fe ion concentration exceeds 1 mol/L, the reaction solution tends to gel due to rapid precipitation of the hydrated oxide, which is not preferable.

[인 함유 이온][Phosphorus-containing ions]

본 발명의 철분 제조 공정은, 상기의 철의 수화 산화물의 침전물 생성시에 인 함유 이온을 공존시키거나, 가수분해 생성물 피복을 위해 실란 화합물을 첨가하는 사이에 인 함유 이온을 첨가한다. 어느 경우에도, 실란 화합물 피복시에는 인 함유 이온이 계 내에 공존하고 있다. 인 함유 이온의 공급원으로서, 인산이나 인산암모늄이나 인산Na 및 이들의 1수소염, 2수소염 등의 가용성 인산(PO4 3-)염을 사용할 수 있다. 여기서 인산은 3염기산이고, 수용액 중에서 3단 해리하므로, 수용액 중에서는 인산 이온, 인산 2수소 이온, 인산 1수소 이온의 존재 형태를 취할 수 있지만, 그 존재 형태는 인산 이온의 공급원으로서 사용한 약품의 종류가 아니라, 수용액의 pH에 의해 결정되므로, 상기의 인산기를 포함하는 이온을 인산 이온이라고 총칭한다. 또한, 본 발명의 경우 인산 이온의 공급원으로서, 축합 인산인 2인산(피로인산)을 사용하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명에서는, 인산 이온(PO4 3-) 대신에, P의 산화수가 상이한 아인산 이온(PO3 3-)이나 차아인산 이온(PO2 2-)을 사용하는 것도 가능하다. 이러한 인(P)을 포함하는 산화물 이온을 총칭하여 인 함유 이온이라고 칭한다.In the iron production process of the present invention, phosphorus-containing ions coexist during the formation of a precipitate of the hydrated oxide of iron, or phosphorus-containing ions are added during addition of a silane compound to cover the hydrolysis product. In either case, phosphorus-containing ions coexist in the system at the time of coating with the silane compound. As a source of phosphorus-containing ions, phosphoric acid, ammonium phosphate, sodium phosphate, and soluble phosphoric acid (PO 4 3- ) salts such as monohydrogen salts and dihydrogen salts thereof can be used. Here, phosphoric acid is a tribasic acid, and since it dissociates in three stages in aqueous solution, phosphate ions, dihydrogen phosphate ions, and monohydrogen phosphate ions can exist in aqueous solution, but their forms are those of drugs used as a source of phosphate ions. Since it is determined not by the type but by the pH of the aqueous solution, the ions containing the phosphate group are collectively referred to as phosphate ions. In the present invention, it is also possible to use diphosphate (pyrophosphate), which is a condensed phosphoric acid, as a source of phosphate ions. In the present invention, it is also possible to use a phosphite ion (PO 3 3- ) or a hypophosphite ion (PO 2 2- ) having a different oxidation number of P instead of the phosphate ion (PO 4 3- ). These oxide ions containing phosphorus (P) are collectively referred to as phosphorus-containing ions.

원료 용액에 첨가하는 인 함유 이온의 양은, 원료 용액 중에 포함되는 전체 Fe 몰량에 대한 몰 비(P/Fe 비)로 0.003 이상 0.1 이하인 것이 바람직하다. P/Fe 비가 0.003 미만이면, 실리콘 산화물 피복 산화철분 중에 포함되는 산화철분의 평균 입자 직경을 증대시키는 효과가 불충분하고, P/Fe 비가 0.1을 초과하면, 이유는 불분명하지만, 입자 직경을 증대시키는 효과가 얻어지지 않는다. 보다 바람직한 P/Fe 비의 값은 0.005 이상 0.05 이하이다.The amount of phosphorus-containing ions added to the raw material solution is preferably 0.003 or more and 0.1 or less in a molar ratio (P/Fe ratio) to the total molar amount of Fe contained in the raw material solution. When the P/Fe ratio is less than 0.003, the effect of increasing the average particle diameter of the iron oxide powder contained in the silicon oxide-coated iron oxide powder is insufficient. When the P/Fe ratio exceeds 0.1, the reason is unclear, but the effect of increasing the particle diameter is not obtained A more preferable value of the P/Fe ratio is 0.005 or more and 0.05 or less.

인 함유 이온을 공존시킴으로써, 상술한 평균 입자 직경이 0.25㎛ 이상 0.80㎛ 이하이고 또한 평균 축 비가 1.5 이하인 철 입자가 얻어지는 기구는 불분명하지만, 본 발명자 등은, 후술하는 실리콘 산화물 피복층이 인 함유 이온을 함유하므로, 그 물성이 변화하기 때문인 것으로 추정하고 있다.Although the mechanism by which iron particles having an average particle diameter of 0.25 μm or more and 0.80 μm or less and an average axial ratio of 1.5 or less are obtained by coexistence of phosphorus-containing ions is unclear, the present inventors have found that the silicon oxide coating layer described later contains phosphorus-containing ions. Since it contains, it is estimated that it is because the physical property changes.

또한, 상술한 바와 같이, 원료 용액에 인 함유 이온을 첨가하는 시기는, 후술하는 중화 처리의 전, 중화 처리 후 실리콘 산화물 피복을 행하기 전, 실란 화합물을 첨가하는 동안 중 언제라도 상관 없다.In addition, as described above, the timing of adding the phosphorus-containing ions to the raw material solution may be at any time before the neutralization treatment described later, before the silicon oxide coating after the neutralization treatment, or during the addition of the silane compound.

[중화 처리][neutralization processing]

본 발명의 철분 제조 공정의 제1 실시형태에서, 공지의 기계적 수단에 의해 교반하면서 인 함유 이온을 포함하는 원료 용액에 알칼리를 첨가하고, 그 pH가 7 이상 13 이하가 될 때까지 중화하여 철의 수화 산화물의 침전물을 생성한다. 또한, 후술하는 실시예에 있어서는, 주로 이 제1 실시형태에 기초하여 설명을 행한다.In the first embodiment of the iron powder manufacturing process of the present invention, an alkali is added to a raw material solution containing phosphorus-containing ions while stirring by a known mechanical means, and neutralized until the pH thereof becomes 7 or more and 13 or less to obtain iron Produces a precipitate of hydrated oxides. In addition, in the Example mentioned later, description is mainly based on this 1st Embodiment.

중화 후의 pH가 7 미만이면, 철 이온이 철의 수화 산화물로서 침전하지 않기 때문에 바람직하지 않다. 중화 후의 pH가 13을 초과하면, 후술의 실리콘 산화물 피복 공정에서 첨가하는 실란 화합물의 가수분해가 빠르고, 실란 화합물의 가수분해 생성물의 피복이 불균일해지므로, 역시 바람직하지 않다.When the pH after neutralization is less than 7, it is not preferable because iron ions do not precipitate as a hydrated oxide of iron. When the pH after neutralization exceeds 13, the hydrolysis of the silane compound added in the silicon oxide coating step described later is rapid, and the coating of the hydrolyzed product of the silane compound becomes non-uniform.

또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서, 인 함유 이온을 포함하는 원료 용액을 알칼리로 중화함에 있어서는, 인 함유 이온을 포함하는 원료 용액에 알칼리를 첨가하는 방법 이외에, 알칼리에 인 함유 이온을 포함하는 원료 용액을 첨가하는 방법을 채용해도 좋다.Further, in the production method of the present invention, in neutralizing the raw material solution containing phosphorus-containing ions with alkali, in addition to the method of adding an alkali to the raw material solution containing phosphorus-containing ions, the raw material containing phosphorus-containing ions in alkali A method of adding a solution may be employed.

또한, 본 명세서에 기재된 pH의 값은, JIS Z8802에 기초하여, 유리 전극을 사용하여 측정하였다. pH 표준액으로서, 측정하는 pH 영역에 따른 적절한 완충액을 사용하여 교정한 pH계에 의해 측정한 값을 말한다. 또한, 본 명세서에 기재된 pH는, 온도 보상 전극에 의해 보상된 pH계가 나타내는 측정값을, 반응 온도 조건하에 직접 판독한 값이다.In addition, the value of pH described in this specification was measured using the glass electrode based on JIS Z8802. As a pH standard solution, it refers to a value measured by a pH meter calibrated using an appropriate buffer according to the pH range to be measured. In addition, the pH described herein is a value obtained by directly reading a measured value indicated by a pH meter compensated by a temperature compensation electrode under reaction temperature conditions.

중화에 사용하는 알칼리로서는, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 수산화물, 암모니아수, 탄산수소암모늄 등의 암모늄염 중 어느 것이라도 좋지만, 최종적으로 열처리하여 철의 수화 산화물의 침전물을 철 산화물로 했을 때에 불순물이 남기 어려운 암모니아수나 탄산수소암모늄을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 알칼리는, 출발 물질의 수용액에 고체로 첨가해도 상관없지만, 반응의 균일성을 확보하는 관점에서는, 수용액의 상태로 첨가하는 것이 바람직하다.The alkali used for neutralization may be any of ammonium salts such as hydroxides of alkali metals or alkaline earth metals, aqueous ammonia, and ammonium bicarbonate, but ammonia water in which impurities are hardly left behind when the precipitate of hydrated oxides of iron is finally heat treated to iron oxides. It is preferable to use ammonium bicarbonate. Although you may add this alkali to the aqueous solution of a starting material as a solid, it is preferable to add in the state of aqueous solution from a viewpoint of ensuring the uniformity of reaction.

중화 반응의 종료 후, 침전물을 포함하는 슬러리를 교반하면서 그 pH로 5min 내지 24h 보지하고, 침전물을 숙성시킨다.After completion of the neutralization reaction, the slurry containing the precipitate is maintained at its pH for 5 minutes to 24 hours while stirring, and the precipitate is aged.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 중화 처리시의 반응 온도는 특별히 규정하는 것은 아니지만, 10℃ 이상 90℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 반응 온도가 10℃ 미만, 또는 90℃ 초과에서는 온도 조정에 필요한 에너지 비용을 고려하면 바람직하지 않다.In the manufacturing method of this invention, although the reaction temperature at the time of a neutralization process is not specifically prescribed|regulated, It is preferable to set it as 10 degreeC or more and 90 degrees C or less. When the reaction temperature is less than 10°C or greater than 90°C, it is not preferable in consideration of the energy cost required for temperature adjustment.

본 발명의 제조 방법의 제2 실시형태에서, 공지의 기계적 수단에 의해 교반하면서 원료 용액에 알칼리를 첨가하고, 그 pH가 7 이상 13 이하가 될 때 까지 중화하여 철의 수화 산화물 물건의 침전물을 생성한 후, 침전물을 숙성시키는 과정에서 침전물을 포함하는 슬러리에 인 함유 이온을 첨가한다. 인 함유 이온의 첨가 시기는, 침전물 생성의 직후라도 숙성의 도중이라도 상관 없다. 또한, 제2 실시형태에서의 침전물의 숙성 시간 및 반응 온도는, 제1 실시형태의 것 등과 동일하다.In the second embodiment of the production method of the present invention, an alkali is added to the raw material solution while stirring by a known mechanical means, and neutralized until the pH thereof becomes 7 or more and 13 or less to produce a precipitate of a hydrated oxide product of iron Then, in the process of aging the precipitate, phosphorus-containing ions are added to the slurry containing the precipitate. The timing of adding the phosphorus-containing ions does not matter immediately after formation of the precipitate or during aging. In addition, the aging time and reaction temperature of the deposit in 2nd Embodiment are the same as that of 1st Embodiment.

본 발명의 제조 방법의 제3 실시형태에서, 공지의 기계적 수단에 의해 교반하면서 원료 용액에 알칼리를 첨가하고, 그 pH가 7 이상 13 이하가 될 때 까지 중화하여 철의 수화 산화물의 침전물을 생성한 후, 침전물을 숙성시킨다. 이 실시형태에 있어서, 인 함유 이온은 실리콘 산화물 피복을 행할 때에 첨가한다.In the third embodiment of the production method of the present invention, an alkali is added to the raw material solution while stirring by a known mechanical means, and neutralized until the pH thereof becomes 7 or more and 13 or less to produce a precipitate of hydrated oxide of iron. After that, the precipitate is aged. In this embodiment, phosphorus-containing ions are added when coating the silicon oxide.

[실란 화합물의 가수분해 생성물에 의한 피복][Coating with hydrolysis product of silane compound]

본 발명의 철분 제조 공정에서, 상기까지의 공정에서 생성된 철의 수화 산화물의 침전물에 실란 화합물의 가수분해 생성물의 피복을 실시한다. 실란 화합물의 가수분해 생성물의 피복법으로서는, 이른바 졸-겔법을 적용하는 것이 바람직하다.In the iron powder manufacturing process of the present invention, a hydrolysis product of a silane compound is coated on the precipitate of the iron hydrated oxide produced in the above steps. As a coating method for the hydrolysis product of a silane compound, it is preferable to apply a so-called sol-gel method.

 졸-겔법의 경우, 철의 수화 산화물의 침전물의 슬러리에, 가수분해기를 갖는 실리콘 화합물, 예를 들면 테트라에톡시실란(TEOS), 테트라메톡시실란(TMOS)이나, 각종의 실란커플링제 등의 실란 화합물을 첨가하여 교반 하에서 가수분해 반응을 생기(生起)시켜, 생성된 실란 화합물의 가수분해 생성물에 의해 철의 수화 산화물의 침전물의 표면을 피복한다. 또한, 그 때, 산 촉매, 알칼리 촉매를 첨가해도 상관 없지만, 처리 시간을 고려하면 그러한 촉매를 첨가하는 것이 바람직하다. 대표적인 예로서 산 촉매로는 염산, 알칼리 촉매로는 암모니아가 된다. 산 촉매를 사용하는 경우에는, 철의 수화 산화물의 침전물이 용해되지 않는 양의 첨가로 고정할 필요가 있다.In the case of the sol-gel method, a silicone compound having a hydrolyzable group, such as tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane (TMOS), or various silane coupling agents, is added to the slurry of the precipitate of hydrated oxide of iron. A silane compound is added to cause a hydrolysis reaction under stirring, and the resulting hydrolysis product of the silane compound covers the surface of the precipitate of the hydrated oxide of iron. In that case, although an acid catalyst or an alkali catalyst may be added, it is preferable to add such a catalyst in consideration of the processing time. As a representative example, hydrochloric acid is used as an acid catalyst, and ammonia is used as an alkali catalyst. In the case of using an acid catalyst, it is necessary to fix by addition in an amount in which the precipitate of the hydrated oxide of iron does not dissolve.

실란 화합물의 가수분해 생성물에 의한 피복에 대한 구체적 수법은, 공지 프로세스에서의 졸-겔법과 동일하게 할 수 있고, 원료 용액에 주입한 3가의 Fe 이온의 전체 몰수와, 슬러리에 적하하는 실리콘 화합물에 포함되는 Si의 전체 몰수의 비(Si/Fe비)는 0.05 이상 0.5 이하로 한다. 실란 화합물의 가수분해 생성물 피복의 반응 온도로서는 20℃ 이상 60℃ 이하, 반응 시간으로서는 1h 이상 20h 이하 정도이다.The specific method for coating with the hydrolysis product of the silane compound can be the same as the sol-gel method in a known process, and the total number of moles of trivalent Fe ions injected into the raw material solution and the silicone compound dropped into the slurry Ratio (Si/Fe ratio) of the total number of moles of Si contained shall be 0.05 or more and 0.5 or less. The reaction temperature for coating the hydrolysis product of the silane compound is 20°C or more and 60°C or less, and the reaction time is about 1 h or more and 20 h or less.

본 발명의 철분 제조 공정의 제3 실시형태에서, 상기의 중화 후의 숙성에 의해 얻어진 철의 수화 산화물의 침전물을 포함하는 슬러리에, 상기의 가수분해기를 갖는 실리콘 화합물의 첨가 개시부터 첨가 종료까지의 사이에, 인 함유 이온을 동시에 첨가한다. 인 함유 이온의 첨가 시기는, 가수분해기를 갖는 실리콘 산화물의 첨가 개시와 동시, 또는 첨가 종료와 동시라도 상관 없다.In the third embodiment of the iron powder production process of the present invention, from the start of the addition of the silicone compound having a hydrolyzed group to the end of the addition to the slurry containing the precipitate of the hydrated oxide of iron obtained by the aging after neutralization , phosphorus-containing ions are simultaneously added. The timing of addition of the phosphorus-containing ions may be simultaneous with the start of addition of the silicon oxide having a hydrolyzed group or simultaneously with the completion of the addition.

[침전물의 회수][Recovery of sediment]

상기의 공정에 의해 얻어진 슬러리로부터, 실란 화합물의 가수분해 생성물을 피복한 철의 수화 산화물의 침전물을 분리한다. 고액 분리 수단으로서는, 여과, 원심 분리, 데칸테이션 등의 공지의 고액 분리 수단을 사용할 수 있다. 고액 분리시에는, 응집제를 첨가하여 고액 분리해도 상관 없다. 계속해서, 고액 분리하여 얻어진 실란 화합물의 가수분해 생성물을 피복한 철의 수화 산화물의 침전물을 세정한 후, 다시 고액 분리하는 것이 바람직하다. 세정 방법은 리펄프 세정 등의 공지의 세정 수단을 사용할 수 있다. 최종적으로 회수된 실란 화합물의 가수분해 생성물을 피복한 철의 수화 산화물의 침전물에 건조 처리를 실시한다. 또한, 당해 건조 처리는, 침전물에 부착된 수분을 제거하는 것을 목적으로 한 것이며, 물의 비점 이상의 110℃ 정도의 온도에서 행해도 상관 없다.From the slurry obtained by the above process, a precipitate of hydrated oxide of iron coated with a hydrolysis product of a silane compound is separated. As a solid-liquid separation means, well-known solid-liquid separation means, such as filtration, centrifugation, and decantation, can be used. In the case of solid-liquid separation, a coagulant may be added and solid-liquid separation may be carried out. Then, it is preferable to perform solid-liquid separation again after washing the precipitate of the iron hydrated oxide coated with the hydrolysis product of the silane compound obtained by solid-liquid separation. As the cleaning method, known cleaning means such as repulping cleaning can be used. A drying treatment is performed on the precipitate of the hydrated oxide of iron coated with the finally recovered hydrolysis product of the silane compound. In addition, the said drying process is aimed at removing the water|moisture content adhering to a deposit, and you may perform it at the temperature of about 110 degreeC more than the boiling point of water.

[가열 처리][Heat treatment]

본 발명의 철분 제조 공정에서, 상기의 실란 화합물의 가수분해 생성물을 피복한 철의 수화 산화물의 침전물을 가열 처리함으로써 실리콘 산화물 피복 철분의 전구체인 실리콘 산화물 피복 산화철분을 얻는다. 가열 처리의 분위기 중은 특별히 규정하는 것은 아니지만, 대기 분위기로 상관 없다. 가열은 대략 500℃ 이상 1500℃ 이하의 범위에서 행할 수 있다. 가열 처리 온도가 500℃ 미만이면 입자가 충분히 성장하지 않으므로 바람직하지 않다. 1500℃를 초과하면 필요 이상의 입자 성장이나 입자의 소결이 일어나므로 바람직하지 않다. 가열 시간은 10min 내지 24h의 범위에서 조정하면 좋다. 당해 가열 처리에 의해, 철의 수화 산화물은 철 산화물로 변화한다. 가열 처리 온도는 바람직하게는 800℃ 이상 1250℃ 이하, 보다 바람직하게는 900℃ 이상 1150℃ 이하이다. 또한, 당해 열처리시, 철의 수화 산화물의 침전을 피복하는 실란 화합물의 가수분해 생성물도 실리콘 산화물로 변화한다. 당해 실리콘 산화물 피복층은, 철의 수화 산화 침전끼리의 가열 처리시의 소결을 방지하는 작용도 갖고 있다.In the iron powder manufacturing process of this invention, the silicon oxide-coated iron oxide powder which is a precursor of silicon-oxide-coated iron powder is obtained by heat-processing the precipitate of the hydrated oxide of iron which coat|covered the hydrolysis product of the said silane compound. Although it does not prescribe|regulate in particular in the atmosphere of heat processing, it does not matter to atmospheric atmosphere. Heating can be performed in the range of about 500 degreeC or more and 1500 degrees C or less. If the heat treatment temperature is less than 500°C, it is not preferable because the particles do not sufficiently grow. When it exceeds 1500 degreeC, since excessive grain growth and particle|grain sintering will occur, it is unpreferable. The heating time may be adjusted within the range of 10 min to 24 h. By the said heat treatment, the hydrated oxide of iron changes to iron oxide. The heat treatment temperature is preferably 800°C or more and 1250°C or less, and more preferably 900°C or more and 1150°C or less. In addition, during the heat treatment, the hydrolysis product of the silane compound covering the precipitation of the hydrated oxide of iron also changes to silicon oxide. The silicon oxide coating layer also has a function of preventing sintering during heat treatment of iron hydrated oxidation precipitation.

[환원 열처리][Reduction heat treatment]

본 발명의 철분 제조 공정에서, 상기의 공정에서 얻어진 전구체인 실리콘 산화물 피복 산화철분을 환원 분위기 중에서 열처리함으로써, 실리콘 산화물 피복 철분이 얻어진다. 환원 분위기를 형성하는 가스로서는, 수소 가스나 수소 가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 들 수 있다. 환원 열처리의 온도는 300℃ 이상 1000℃ 이하의 범위로 할 수 있다. 환원 열처리 온도가 300℃ 미만이면 산화철의 환원이 불충분해지므로 바람직하지 않다. 1000℃를 초과하면 환원의 효과가 포화한다. 가열 시간은 10 내지 120min의 범위에서 조정하면 좋다.In the iron powder manufacturing process of this invention, silicon oxide-coated iron powder is obtained by heat-processing the silicon oxide-coated iron oxide powder which is a precursor obtained in said process in a reducing atmosphere. Examples of the gas for forming the reducing atmosphere include hydrogen gas and a mixed gas of hydrogen gas and inert gas. The temperature of reduction heat treatment can be made into the range of 300 degreeC or more and 1000 degrees C or less. If the reduction heat treatment temperature is less than 300°C, the reduction of iron oxide becomes insufficient, which is not preferable. When it exceeds 1000 degreeC, the effect of reduction is saturated. The heating time may be adjusted within the range of 10 to 120 min.

[안정화 처리][Stabilization processing]

통상, 환원 열처리에 의해 얻어지는 철분은, 그 표면이 화학적으로 매우 활성이기 때문에, 서산화(徐酸化)에 의한 안정화 처리를 실시하는 경우가 많다. 본 발명의 철분 제조 공정 방법으로 얻어지는 철분은, 그 표면이 화학적으로 불활성인 실리콘 산화물로 피복되어 있지만, 표면의 일부가 피복되어 있지 않은 경우도 있기 때문에, 바람직하게는 안정화 처리를 실시하여, 철분 표면의 노출부에 산화 보호층을 형성한다. 안정화 처리의 수순으로서, 일례로서 이하의 수단을 들 수 있다.Usually, since the surface of iron powder obtained by reduction heat treatment is chemically very active, stabilization treatment by slow oxidation is performed in many cases. Although the surface of the iron powder obtained by the method for manufacturing iron powder of the present invention is coated with a chemically inert silicon oxide, there are cases where a part of the surface is not covered. An oxidation protective layer is formed on the exposed portion of the As a procedure of stabilization process, the following means are mentioned as an example.

환원 열처리 후의 실리콘 산화물 피복 철분이 노출되는 분위기를 환원 분위기에서 불활성 가스 분위기로 치환한 후, 당해 분위기 중의 산소 농도를 서서히 증대시키면서 20 내지 200℃, 보다 바람직하게는 60 내지 100℃에서 상기 노출부의 산화 반응을 진행시킨다. 불활성 가스로서는, 희가스 및 질소 가스에서 선택되는 1종 이상의 가스 성분을 적용할 수 있다. 산소 함유 가스로서는, 순산소 가스나 공기를 사용할 수 있다. 산소 함유 가스와 함께, 수증기를 도입해도 좋다. 실리콘 산화물 피복 철분을 20 내지 200℃, 바람직하게는 60 내지 100℃로 보지할 때의 산소 농도는, 최종적으로는 0.1 내지 21체적%로 한다. 산소 함유 가스의 도입은 연속으로 또는 간헐적으로 행할 수 있다. 안정화 공정의 초기의 단계에서, 산소 농도가 1.0체적% 이하인 시간을 5min 이상 보지하는 것이 보다 바람직하다.After the atmosphere to which the silicon oxide-coated iron powder after the reduction heat treatment is exposed is replaced by an inert gas atmosphere in the reducing atmosphere, the exposed portion is oxidized at 20 to 200°C, more preferably at 60 to 100°C, while gradually increasing the oxygen concentration in the atmosphere. Let the reaction proceed. As the inert gas, one or more gas components selected from rare gas and nitrogen gas can be applied. As the oxygen-containing gas, pure oxygen gas or air can be used. You may introduce water vapor|steam together with oxygen-containing gas. The oxygen concentration at the time of holding the silicon oxide-coated iron powder at 20 to 200°C, preferably at 60 to 100°C, is finally 0.1 to 21% by volume. The introduction of the oxygen-containing gas may be performed continuously or intermittently. In the initial stage of the stabilization process, it is more preferable to hold the time for which the oxygen concentration is 1.0 vol% or less for 5 minutes or more.

[실리콘 산화물 피복의 용해 처리][Dissolution treatment of silicon oxide coating]

상술한 일련의 처리에 의해 얻어진 실리콘 산화물 피복 철분은, 예를 들어, 인덕터용 재료로서, 만족하는 가압 성형을 할 수 없다. 또한, 지금까지의 실리콘 산화물은 상기와 같이 반응에 의해 철분을 얻기 위한 조제(助劑)이며, 후술의 피복막과는 기능적으로 다른 것이다. 한번 실리콘 산화물 피복층을 알칼리 수용액 중에서 용해 제거하여, 무(無)피복의 철분을 얻은 후, 그 철분에 다시 고절연성의 실리콘 산화물 피복을 행할 필요가 있다.The silicon oxide-coated iron powder obtained by the above-mentioned series of processes cannot be press-molded satisfactorily as an inductor material, for example. In addition, conventional silicon oxide is an auxiliary agent for obtaining iron powder by reaction as mentioned above, and is functionally different from the coating film mentioned later. After dissolving and removing the silicon oxide coating layer in an aqueous alkali solution once to obtain uncoated iron powder, it is necessary to again coat the iron powder with highly insulating silicon oxide.

상기의 압분체의 체적 저항률이 낮은 이유는, 현시점에서는 분명하지 않지만, 실리콘 산화물 피복층 중에 인 함유 화합물이 혼입됨으로써 실리콘 산화물 피복층의 체적 저항률이 저하했거나, 혹은, 실리콘 산화물 피복층의 물성이 변화함으로써 피복층 중의 결함 밀도가 증대된 것 등이 생각된다.The reason for the low volume resistivity of the green compact is not clear at present, but the volume resistivity of the silicon oxide coating layer is lowered due to mixing of a phosphorus-containing compound in the silicon oxide coating layer, or the physical properties of the silicon oxide coating layer are changed. It is conceivable that the defect density increased.

용해 처리에 사용하는 알칼리 수용액으로서는, 수산화나트륨 용액, 수산화칼륨 용액, 암모니아수 등, 공업적으로 사용되고 있는 통상의 알칼리 수용액을 사용할 수 있다. 처리 시간 등을 고려하면, 처리액의 pH는 10 이상, 처리액의 온도는 60℃ 이상의 비점 이하인 것이 바람직하다.As an aqueous alkali solution used for a dissolution treatment, a normal aqueous alkali solution industrially used, such as a sodium hydroxide solution, a potassium hydroxide solution, and aqueous ammonia, can be used. In consideration of processing time and the like, the pH of the processing liquid is preferably 10 or more, and the temperature of the processing liquid is preferably 60°C or more and below the boiling point.

[해쇄 처리][Disintegration processing]

상기의 실리콘 산화물 피복의 용해 처리에 의해 얻어진 철분은, 후술하는 두 번째의 실리콘 산화물 피복 처리의 일련의 공정에 제공되지만, 다음 공정에 제공하기 전에 철분을 해쇄해도 좋다. 해쇄를 행함으로써, 철분의 마이크로트랙 측정 장치에 의한 체적 기준의 누적 50% 입자 직경을 작게 할 수 있다. 해쇄 수단으로서는, 비즈밀 등과 같은 미디어를 사용한 분쇄 장치에 의한 방법이나, 제트밀과 같이 미디어레스의 분쇄 장치에 의한 방법 등, 공지의 방법을 채용할 수 있다. 미디어를 사용한 분쇄 장치에 의한 방법의 경우에는, 얻어지는 철분의 입자 형상이 변형하여 축 비가 커져 버려, 그 결과로서 후공정에서 성형체를 작성할 때의 철분의 충전도가 떨어지는, 철분의 자기 특성이 악화되는 등의 불량이 생길 우려가 있기 때문에, 미디어레스의 분쇄 장치를 채용하는 것이 바람직하고, 제트밀 분쇄 장치를 사용하여 해쇄를 행하는 것이 특히 바람직하다. 여기서 제트밀 분쇄 장치란, 분쇄 대상물 또는 분쇄 대상물과 액체를 혼합한 슬러리를, 고압 가스에 의해 분사시켜서 충돌판 등과 충돌시키는 방식의 분쇄 장치를 말한다. 액체를 사용하지 않고 분쇄 대상물을 고압 가스로 분사시키는 타입을 건식 제트밀 분쇄 장치, 분쇄 대상물과 액체를 혼합한 슬러리를 사용하는 타입을 습식 제트밀 분쇄 장치라고 부른다. 이 분쇄 대상물 또는 분쇄 대상물과 액체를 혼합한 슬러리를 충돌시키는 대상물로서는, 충돌판 등의 정지물이 아니어도 좋고, 고압 가스에 의해 분사된 분쇄 대상물끼리나, 분쇄 대상물과 액체를 혼합한 슬러리끼리를 충돌시키는 방법을 채용해도 좋다.Although the iron powder obtained by the dissolution treatment of the silicon oxide coating described above is subjected to a series of steps of the second silicon oxide coating treatment described later, the iron powder may be pulverized before being used in the next step. By pulverizing, the 50% cumulative particle diameter of the iron powder by volume by the microtrack measuring device can be made small. As the pulverizing means, a known method such as a method using a pulverizing device using a media such as a bead mill or a method using a medialess pulverizing device such as a jet mill can be adopted. In the case of the method using a pulverizing device using media, the particle shape of the obtained iron powder is deformed and the axial ratio becomes large. Since there is a possibility that such defects may occur, it is preferable to employ a medialess pulverizing device, and it is particularly preferable to perform pulverization using a jet mill pulverizing device. Here, the jet mill pulverizing device refers to a pulverizing device in which the pulverization object or a slurry in which the pulverization object and the liquid are mixed is sprayed with a high-pressure gas to collide with a collision plate or the like. A type that sprays the object to be pulverized with high-pressure gas without using a liquid is called a dry jet mill pulverizer, and a type that uses a slurry in which the object to be pulverized and a liquid is mixed is called a wet jet mill pulverizer. The object to be pulverized or the object to which the pulverization object and the liquid mixed slurry are collided may not be a static object such as a collision plate. You may employ the method of collide.

또한, 습식 제트밀 분쇄 장치를 사용하여 해쇄를 행하는 경우의 액체로서는, 순수나 에탄올 등 일반적인 분산매를 채용할 수 있지만, 에탄올을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, as a liquid in the case of performing pulverization using a wet jet mill grinding device, although a general dispersion medium, such as pure water and ethanol, can be employ|adopted, it is preferable to use ethanol.

해쇄에 습식 제트밀 분쇄 장치를 사용한 경우에는, 해쇄된 철분과 분산매와의 혼합물인 해쇄 처리 후의 슬러리가 얻어지고, 이 슬러리 중의 분산매를 건조시킴으로써 해쇄된 철분을 얻을 수 있다. 건조 방법으로서는 공지의 방법을 채용할 수 있고, 분위기로서는 대기라도 좋다. 단, 철분의 산화를 방지하는 관점에서, 질소 가스, 아르곤 가스, 수소 가스 등의 비산화성 분위기에서의 건조나, 진공 건조를 행하는 것이 바람직하다. 또한, 건조 속도를 빠르게 하기 위해서 예를 들면 100℃ 이상으로 가온하여 행하는 것이 바람직하다. 또한, 건조 후에 얻어진 철분을 다시 에탄올과 혼합하여 마이크로트랙 입도 분포 측정을 행한 경우, 상기 해쇄 처리 후의 슬러리에서의 철분의 D50을 거의 재현할 수 있다. 즉, 건조의 전후로 철분의 D50은 변화하지 않는다.When a wet jet mill pulverizer is used for pulverization, a slurry after pulverization treatment, which is a mixture of pulverized iron powder and a dispersion medium, is obtained, and pulverized iron powder can be obtained by drying the dispersion medium in the slurry. A well-known method can be employ|adopted as a drying method, and air|atmosphere may be sufficient as an atmosphere. However, from the viewpoint of preventing oxidation of iron powder, drying in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen gas, argon gas, hydrogen gas or the like, or vacuum drying is preferably performed. Moreover, in order to speed up the drying rate, it is preferable to carry out by heating to 100 degreeC or more, for example. Moreover, when the iron powder obtained after drying is mixed with ethanol again and microtrac particle size distribution measurement is performed, D50 of the iron powder in the slurry after the said pulverization process can be reproduced substantially. That is, the D50 of iron content does not change before and after drying.

[슬러리 보지 공정][Slurry holding process]

이하에, 상술한 일련의 철분 제조 공정에서 얻어진 철분에 고절연성의 실리콘 산화물 피복을 실시하는 공정을 기술한다.Hereinafter, the process of giving highly insulating silicon oxide coating to the iron powder obtained in the above-mentioned series of iron powder manufacturing processes is described.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기의 철분 제조 공정에서 얻어진 철분을, 공지의 기계적 수단에 의해 교반하면서, 1질량% 이상 40질량% 이하의 물을 포함하는 물과 유기물의 혼합 용매 중에 분산시켜서 슬러리로 한 후, 일정 시간 보지한다. 철분의 표면에는 Fe가 매우 연한 산화물이 존재하지만, 이 슬러리 보지 공정에서는, 당해 Fe 산화물이 혼합 용매 중에 포함되는 물에 의해 수화된다. 수화된 Fe 산화물 표면은 일종의 고체 산이며, 브뢴스테트산으로서 약산과 유사한 거동을 나타내므로, 다음 공정에서 혼합 용매 중에 철분을 포함하는 슬러리에 실리콘 알콕사이드를 첨가했을 때에, 실리콘 알콕사이드의 가수분해 생성물인 실란올 유도체와 철분 표면과의 반응성이 향상되고, 그 결과로서 최종적으로 생성되는 실리콘 산화물 피복층의 균일성이 향상된다.In the production method of the present invention, the iron powder obtained in the above iron powder production step is dispersed in a mixed solvent of water and an organic substance containing 1% by mass or more and 40% by mass or less of water while stirring by a known mechanical means to make a slurry. After doing it, hold it for a certain period of time. Although an oxide of very soft Fe exists on the surface of iron powder, in this slurry holding process, the said Fe oxide is hydrated with the water contained in a mixed solvent. The surface of hydrated Fe oxide is a kind of solid acid, and since it exhibits similar behavior to a weak acid as Bronstedt acid, when silicon alkoxide is added to a slurry containing iron in the mixed solvent in the next step, silane, a hydrolysis product of the silicon alkoxide The reactivity between the ol derivative and the iron surface is improved, and as a result, the uniformity of the finally formed silicon oxide coating layer is improved.

혼합 용매 중의 물의 함유량은, 1질량% 이상 40질량% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 10질량% 이상 35질량% 이하이고, 더욱 바람직하게는 15질량% 이상 30질량% 이하이다. 물의 함유량이 1질량% 미만이면, 상술한 Fe 산화물을 수화하는 작용이 부족하다. 물의 함유량이 40질량%를 초과하면, 실리콘 알콕사이드의 가수분해 속도가 빨라지고, 균일한 실리콘 산화물 피복층이 얻어지지 않게 되므로, 각각 바람직하지 않다.It is preferable that content of the water in a mixed solvent is 1 mass % or more and 40 mass % or less. More preferably, they are 10 mass % or more and 35 mass % or less, More preferably, they are 15 mass % or more and 30 mass % or less. When the content of water is less than 1% by mass, the effect of hydrating the above-mentioned Fe oxide is insufficient. Since the hydrolysis rate of a silicon alkoxide becomes quick when content of water exceeds 40 mass %, and a uniform silicon oxide coating layer will not be obtained, respectively, it is unpreferable, respectively.

혼합 용매에 사용하는 유기 용매로서는, 물과 친화성이 있는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올 등의 지방족 알코올을 사용하는 것이 바람직하다. 단, 유기 용매의 용해도 파라미터가 물의 그것에 너무 가까우면, 혼합 용매 중의 물의 반응성이 저하되므로, 1-프로판올, 2-프로판올(이소프로필알코올), 부탄올, 펜탄올, 헥산올을 사용하는 것이 보다 바람직하다.As an organic solvent used for a mixed solvent, it is preferable to use aliphatic alcohols, such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, a butanol, a pentanol, and hexanol, which have affinity for water. However, if the solubility parameter of the organic solvent is too close to that of water, the reactivity of water in the mixed solvent decreases, so it is more preferable to use 1-propanol, 2-propanol (isopropyl alcohol), butanol, pentanol, or hexanol. .

본 발명에서, 슬러리 보지 공정의 온도는 특별히 규정하는 것은 아니지만, 20℃ 이상 60℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보지 온도가 20℃ 미만이면, Fe 산화물의 수화 반응의 속도가 느려지므로 바람직하지 않다. 또한, 보지 온도가 60℃를 초과하면, 다음 공정의 알콕사이드 첨가 공정에 있어서, 첨가한 실리콘 알콕사이드의 가수분해 반응 속도가 증대하고, 실리콘 산화물 피복층의 균일성이 악화되기 때문에 바람직하지 않다. 본 발명에서, 보지 시간도 특별히 규정하는 것은 아니지만, Fe화물의 수화 반응이 균일하게 일어나도록, 보지 시간이 10min 이상 180min 이하가 되도록 조건을 적절하게 선택한다.In this invention, although the temperature in particular of a slurry holding process is not prescribed|regulated, it is preferable to set it as 20 degreeC or more and 60 degrees C or less. If the holding temperature is less than 20°C, the rate of hydration reaction of Fe oxide becomes slow, so it is not preferable. In addition, when the holding temperature exceeds 60°C, in the alkoxide addition step of the next step, the hydrolysis reaction rate of the added silicon alkoxide increases, and the uniformity of the silicon oxide coating layer is deteriorated, which is not preferable. In the present invention, the holding time is not particularly stipulated, but the conditions are appropriately selected so that the holding time is 10 min or more and 180 min or less so that the hydration reaction of the Fe compound occurs uniformly.

[알콕사이드 첨가 공정][Alkoxide addition process]

상기의 슬러리 보지 공정에 의해 얻어진, 혼합 용매 중에 철분을 분산시킨 슬러리를, 공지의 기계적 수단에 의해 교반하면서, 실리콘 알콕사이드를 첨가한 후, 그 상태로 슬러리를 일정 시간 보지한다. 실리콘 알콕사이드로서는, 상술한 바와 같이, 트리메톡시실란, 테트라메톡시실란, 트리에톡시실란, 테트라에톡시실란, 트리프로폭시실란, 테트라프로폭시실란, 트리부톡시실란, 테트라부톡시실란 등을 사용할 수 있다.After adding a silicon alkoxide, stirring the slurry which disperse|distributed the iron powder in the mixed solvent obtained by said slurry holding process by a well-known mechanical means, the slurry is hold|maintained in that state for a fixed period of time. As the silicon alkoxide, as described above, trimethoxysilane, tetramethoxysilane, triethoxysilane, tetraethoxysilane, tripropoxysilane, tetrapropoxysilane, tributoxysilane, tetrabutoxysilane, etc. can be used

실리콘 알콕사이드의 첨가량은, 압분체의 체적 저항률의 원하는 값에 의해 설정할 수 있다. 구체적으로는, 10질량% 이상이다. 이 이유로서는 철 입자의 축 비를 1.5 이하로 함으로써, 원형에 가깝기 때문에, 피복물이 입자 내의 이형 개소에서 편재될 가능성이 낮고, 입자 사이에서도 편재하지 않고, 실리콘 알콕사이드가 철 입자의 표면에 대부분 피착한다고 추찰한다. 또한, 잉여로 첨가하면, 철 입자의 표면으로부터 유리되어 존재하므로 바람직하지 않으며, 구체적으로는 100질량% 이하가 된다.The amount of silicon alkoxide to be added can be set according to a desired value of the volume resistivity of the green compact. Specifically, it is 10 mass % or more. For this reason, by setting the axial ratio of the iron particles to 1.5 or less, since they are close to a circular shape, the possibility that the coating will be unevenly distributed at different locations within the particles is low, and it is not unevenly distributed even between particles, and silicon alkoxide is mostly deposited on the surface of the iron particles. Investigate Moreover, when it is added in excess, since it exists free from the surface of an iron particle, it is unpreferable, and specifically, it will be 100 mass % or less.

본 공정에서 첨가한 실리콘 알콕사이드는, 혼합 용매 중에 포함되는 물의 작용에 의해 가수분해하여 실란올 유도체가 된다. 생성된 실란올 유도체는, 축합, 화학 흡착 등에 의해, 철분 표면에 실란올 유도체의 반응층을 형성한다. 본 공정에서는, 가수분해 촉매를 첨가하고 있지 않으므로, 실리콘 알콕사이드의 가수분해가 완만하게 일어나므로, 상기의 실란올 유도체의 반응층이 균일하게 형성되는 것으로 생각된다.The silicon alkoxide added in this step is hydrolyzed by the action of water contained in the mixed solvent to obtain a silanol derivative. The produced silanol derivative forms a reaction layer of the silanol derivative on the surface of the iron powder by condensation, chemical adsorption, or the like. In this step, since the hydrolysis catalyst is not added, the hydrolysis of the silicon alkoxide occurs slowly, and it is considered that the reaction layer of the silanol derivative is uniformly formed.

본 발명에서, 알콕사이드 첨가 공정의 반응 온도는 특별히 규정하는 것은 아니지만, 20℃ 이상 60℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 반응 온도가 20℃ 미만이면, 철분 표면과 실란올 유도체와의 반응의 속도가 느려지므로 바람직하지 않다. 또한, 반응 온도가 60℃를 초과하면, 첨가한 실리콘 알콕사이드의 가수분해 반응 속도가 증대하고, 실리콘 산화물 피복층의 균일성이 악화되므로 바람직하지 않다. 본 발명에서, 알콕사이드 첨가 공정의 반응 시간도 특별히 규정하는 것은 아니지만, 철분 표면과 실란올 유도체와의 반응이 균일하게 일어나도록, 반응 시간이 5min 이상 180min 이하가 되도록 조건을 적절히 선택한다.In the present invention, the reaction temperature of the alkoxide addition step is not particularly defined, but is preferably set to 20°C or higher and 60°C or lower. When the reaction temperature is less than 20°C, the reaction rate between the iron surface and the silanol derivative becomes slow, so it is not preferable. Moreover, since the hydrolysis reaction rate of the added silicon alkoxide increases when reaction temperature exceeds 60 degreeC, and the uniformity of a silicon oxide coating layer deteriorates, it is unpreferable. In the present invention, the reaction time of the alkoxide addition step is not particularly stipulated, but conditions are appropriately selected so that the reaction time is 5 min or more and 180 min or less so that the reaction between the iron surface and the silanol derivative occurs uniformly.

[가수분해 촉매 첨가 공정][hydrolysis catalyst addition process]

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기의 알콕사이드 첨가 공정에서 철분 표면에 실란올 유도체의 반응층을 형성한 후, 혼합 용매 중에 철분을 분산시킨 슬러리를 공지의 기계적 수단에 의해 교반하면서, 실리콘 알콕사이드의 가수분해 촉매를 첨가한다. 본 공정에서, 가수분해 촉매의 첨가에 의해, 실리콘 알콕사이드의 가수분해 반응이 촉진되고, 실리콘 산화물 피복층의 성막 속도가 증대된다. 또한, 본 공정 이후에는, 통상의 졸-겔법에 의한 성막법과 동일한 수법이 된다.In the production method of the present invention, after the reaction layer of the silanol derivative is formed on the surface of the iron powder in the alkoxide addition step described above, while stirring the slurry in which the iron powder is dispersed in a mixed solvent by a known mechanical means, the valence of the silicon alkoxide is A decomposition catalyst is added. In this step, the addition of the hydrolysis catalyst accelerates the hydrolysis reaction of the silicon alkoxide and increases the film-forming rate of the silicon oxide coating layer. In addition, after this process, it becomes the method similar to the film-forming method by the normal sol-gel method.

가수분해 촉매는 알칼리 촉매를 사용한다. 산 촉매를 사용하면 철분이 용해되므로 바람직하지 않다. 알칼리 촉매로서는, 실리콘 산화물 피복층 중에 불순물이 잔존하기 어려운 것과 입수의 용이함에 있어서, 암모니아수를 사용하는 것이 바람직하다.The hydrolysis catalyst uses an alkali catalyst. The use of an acid catalyst is undesirable because iron dissolves. As the alkali catalyst, it is preferable to use aqueous ammonia from the viewpoints of impurity hardly remaining in the silicon oxide coating layer and easiness of availability.

본 발명에서, 가수분해 촉매 첨가 공정의 반응 온도는 특별히 규정하는 것은 아니고, 이전 공정인 알콕사이드 첨가 공정의 반응 온도와 동일해도 상관 없다. 또한, 본 발명에서, 가수분해 촉매 첨가 공정의 반응 시간도 특별히 규정하는 것은 아니지만, 장시간의 반응 시간은 경제적으로 불리해지므로, 반응 시간이 10min 이상 180min 이하가 되도록 조건을 적절히 선택한다.In the present invention, the reaction temperature of the hydrolysis catalyst addition step is not particularly defined, and may be the same as the reaction temperature of the alkoxide addition step that is the previous step. Further, in the present invention, the reaction time of the hydrolysis catalyst addition step is not particularly stipulated, but since a long reaction time is economically disadvantageous, the conditions are appropriately selected so that the reaction time is 10 min or more and 180 min or less.

[고액 분리 및 건조][Solid-liquid separation and drying]

상기까지의 일련의 공정에서 얻어진 실리콘 산화물 피복 철분을 포함하는 슬러리로부터, 공지의 고액 분리 수단을 사용하여 실리콘 산화물 피복 철분을 회수한다. 고액 분리 수단으로서는, 여과, 원심 분리, 데칸테이션 등의 공지의 고액 분리 수단을 사용할 수있다. 고액 분리시에는, 응집제를 첨가하여 고액 분리해도 상관 없다.Silicon oxide-coated iron powder is collect|recovered using a well-known solid-liquid-separation means from the slurry containing the silicon oxide-coated iron powder obtained by a series of processes mentioned above. As the solid-liquid separation means, known solid-liquid separation means such as filtration, centrifugation, and decantation can be used. In the case of solid-liquid separation, a coagulant may be added and solid-liquid separation may be carried out.

회수한 실리콘 산화물 피복 철분은, 50배량 정도의 순수를 사용하여 세정한 후, 질소 분위기 하에서 50℃ 이상 200℃ 이하, 2h 이상, 예를 들면 100℃, 10h 건조시킨다. 건조 후, 자성체의 자기 특성을 개선하기 위해, 추가로 고온에서의 소성 처리를 추가해도 상관 없다.After wash|cleaning the collect|recovered silicon oxide-coated iron powder using the pure water of about 50 times, it is made to dry 50 degreeC or more and 200 degrees C or less, 2 hours or more, for example, 100 degreeC, 10 hours in nitrogen atmosphere. After drying, in order to improve the magnetic properties of the magnetic body, a firing treatment at a high temperature may be further added.

[입자 직경][Particle Diameter]

실리콘 산화물 피복 철분을 구성하는 철 입자의 입자 직경, 및, 실리콘 산화물 피복 산화철분을 구성하는 산화철 입자의 입자 직경은, 각각 10질량% 수산화나트륨 수용액을 사용하여 실리콘 산화물 피복을 용해·제거한 후, 주사형 전자 현미경(SEM) 관찰에 의해 구하였다. SEM 관찰에는, 히타치 세이사쿠쇼 제조 S-4700을 사용하였다.The particle diameter of the iron particles constituting the silicon oxide-coated iron powder and the particle diameter of the iron oxide particles constituting the silicon oxide-coated iron oxide powder were measured after dissolving and removing the silicon oxide coating using a 10% by mass aqueous sodium hydroxide solution, respectively. It was calculated|required by scanning electron microscope (SEM) observation. S-4700 by Hitachi Seisakusho was used for SEM observation.

실리콘 산화물의 용해 제거는, 실리콘 산화물 피복 철분 또는 실리콘 산화물 피복 산화철분을 60℃의 10질량% 수산화나트륨 수용액에 넣고, 24h 교반시킨 후에, 여과, 수세 및 건조함으로써 행하였다. 또한, 상기 수산화나트륨 수용액의 양은, 실리콘 산화물 피복 철분 또는 실리콘 산화물 피복 산화철분 5g에 대해 0.8L의 비율로 하였다.The dissolution removal of silicon oxide was performed by filtration, washing with water and drying after putting silicon oxide-coated iron powder or silicon oxide-coated iron oxide powder in a 60 degreeC 10 mass % sodium hydroxide aqueous solution, stirring for 24 hours. In addition, the quantity of the said sodium hydroxide aqueous solution was made into the ratio of 0.8 L with respect to 5 g of silicon oxide-coated iron powder or silicon oxide-coated iron oxide powder.

실리콘 산화물의 용해 제거 후에 SEM 관찰을 행하여, 어느 입자에 대해서, 면적이 최소가 되는 외접하는 직사각형의 장변의 길이를 그 입자의 입자 직경(장경)으로 정한다. 구체적으로는, 3,000배 내지 30,000배 정도의 배율로 촬영한 SEM 사진 중에서, 바깥 가장자리부 전체가 관찰되는 입자를 랜덤으로 300개 선택하여 그 입자 직경을 측정하고, 그 평균값을, 당해 실리콘 산화물 피복 철분을 구성하는 철 입자의 평균 입자 직경으로 하였다. 또한, 이 측정에 의해 얻어지는 입자 직경은, 1차 입자 직경이다.After dissolution and removal of the silicon oxide, SEM observation is performed, and the length of the long side of the circumscribed rectangle having the smallest area for a certain particle is determined as the particle diameter (major diameter) of the particle. Specifically, from among the SEM photographs taken at a magnification of about 3,000 to 30,000 times, 300 randomly selected particles in which the entire outer edge is observed, their particle diameters are measured, and the average value is calculated as the silicon oxide-coated iron powder. It was set as the average particle diameter of the iron particle which comprises. In addition, the particle diameter obtained by this measurement is a primary particle diameter.

[축비][Axial ratio]

SEM 화상 상의 어느 입자 대해, 면적이 최소가 되는 외접하는 직사각형의 단변의 길이를 「단경」으로 부르고, 장경/단경의 비를 그 입자의 「축비」로 부른다. 분말로서의 평균적인 축 비인 「평균 축 비」는 이하와 같이 하여 정할 수 있다. SEM 관찰에 의해, 랜덤으로 선택한 300개의 입자에 대해 「장경」과 「단경」을 측정하고, 측정 대상의 전체 입자에 대한 장경의 평균값 및 단경의 평균값을 각각 「평균 장경」 및 「평균 단경」으로 하고, 평균 장경/평균 단경의 비를 「평균 축 비」로 정한다. 장경, 단경, 축 비의 각각에 대해, 그 불균일의 크기를 나타내는 지표로서 변동 계수를 산출할 수 있다.With respect to any particle on the SEM image, the length of the short side of the circumscribed rectangle having the minimum area is called the "minor axis", and the ratio of the major axis/minor axis is called the "axial ratio" of the particle. The "average axial ratio" which is an average axial ratio as a powder can be determined as follows. By SEM observation, the "major axis" and "minor axis" are measured for 300 randomly selected particles, and the average value of the major axis and the average value of the minor axis for all the particles to be measured are defined as the "average major axis" and "average minor axis", respectively. and the ratio of the average major axis/average minor axis is defined as the “average axis ratio”. For each of the major axis, minor axis, and axis ratio, a coefficient of variation can be calculated as an index indicating the size of the non-uniformity.

[Si 함유량의 측정][Measurement of Si content]

출발 물질인 철분(미피복 처리품) 및 실리콘 산화물 피복을 실시한 철분의 Si 함유량은, 하기 방법에 의해 구하였다. 시료를 칭량하여 염산에 의해 용해한 후, 과염소산을 첨가하여, 액이 없어질 때까지 가열한 후에, 다시 염산을 첨가하여, 산에 가용인 성분을 모두 용해하였다. 그 후, 이산화규소를 주로 하는 잔사를 여과하고, 백금 도가니 안에 넣어, 전기로(爐)에서 강열하여, 방냉 후에 질량을 측정하였다. 질량 측정 후의 백금 도가니 안에 불화수소산과 황산을 첨가하여, 이산화규소를 용해하고, 추가로 가열하여 규소분을 4불화규소로 해서 증발·제거하였다. 그 후, 백금 도가니를 다시 강열하고, 방냉 후에 질량을 측정하여, 먼저 측정한 질량과의 차를 이산화규소량으로 하였다. 구한 이산화규소량으로부터, 시료 중의 규소량을 산출하였다.The Si content of the iron powder (uncoated product) as a starting material and the iron powder coated with silicon oxide was calculated|required by the following method. After the sample was weighed and dissolved with hydrochloric acid, perchloric acid was added and heated until the solution disappeared, and then hydrochloric acid was added to dissolve all components soluble in the acid. Then, the residue mainly containing silicon dioxide was filtered, put in a platinum crucible, it was ignited in an electric furnace, and the mass was measured after leaving to cool. Hydrofluoric acid and sulfuric acid were added to the platinum crucible after the mass measurement to dissolve silicon dioxide and further heated to evaporate and remove the silicon powder as silicon tetrafluoride. Then, the platinum crucible was ignited again, and the mass was measured after leaving to cool, and the difference with the mass previously measured was made into the amount of silicon dioxide. The amount of silicon in the sample was computed from the calculated|required amount of silicon dioxide.

[Fe 및 P 함유량의 측정][Measurement of Fe and P content]

출발 물질인 철분(미피복 처리품) 및 실리콘 산화물 피복을 실시한 철분의 Fe 및 P 함유량은, 하기 방법에 의해 구하였다. 시료를 칭량하여 36질량%의 염화수소 수용액과 60질량%의 질산 수용액을 체적비 1:1로 혼합한 100℃의 수용액에 가열 용해한 후, 잔사를 여과하고, 여과액을 메스플라스크에 넣어 정용(定容)하였다. 이 용액을 희석한 후, Fe 및 P 농도를 ICP 발광 분광 분석법(ICP-AES)으로 측정하였다.The Fe and P contents of the iron powder (uncoated product) as the starting material and the iron powder coated with silicon oxide were determined by the following method. The sample is weighed and dissolved by heating in an aqueous solution at 100° C. in which a 36 mass % aqueous hydrogen chloride solution and a 60 mass % nitric acid aqueous solution are mixed at a volume ratio of 1:1, the residue is filtered, and the filtrate is placed in a volumetric flask for regular use. ) was done. After dilution of this solution, Fe and P concentrations were measured by ICP emission spectroscopy (ICP-AES).

또한, 상기에서 얻어진 잔사를 여과지째로 백금 도가니에 넣고 전기로에서 강열하여 여과지를 소각하고, 방냉 후에 탄산나트륨 및 탄산칼륨을 첨가하여 전기로에서 용해시켰다. 방냉 후, 융해물을 온수에 침출시켜, 염산을 첨가하여 가열 용해하였다. 용액을 메스플라스크에 넣고 정용한 후, Fe 및 P 농도를 ICP 발광 분광 분석법(ICP-AES)으로 측정하였다. 여과액의 ICP 측정값, 잔사를 용해 후의 용액의 ICP 측정값으로부터 각 원소의 함유량을 구하였다.In addition, the residue obtained above was put in a platinum crucible as a filter paper as a whole, heated in an electric furnace to incinerate the filter paper, and after standing to cool, sodium carbonate and potassium carbonate were added and dissolved in an electric furnace. After standing to cool, the molten product was leached into warm water, and hydrochloric acid was added to dissolve it by heating. After the solution was put into a volumetric flask and adjusted, Fe and P concentrations were measured by ICP emission spectroscopy (ICP-AES). Content of each element was calculated|required from the ICP measurement value of the filtrate, and the ICP measurement value of the solution after dissolving the residue.

[실리콘 산화물 피복의 평균 막 두께의 산출][Calculation of Average Film Thickness of Silicon Oxide Coating]

또한, 실리콘 산화물 피복 철분에서의 실리콘 산화물 피복의 평균 막 두께 t를 이하의 수식에 의해 산출하였다.In addition, the average film thickness t of the silicon oxide coating in a silicon oxide coating iron powder was computed with the following formula.

평균 막 두께 t=Si 함유량(질량%)/100×(SiO2 분자량/Si 원자량)/(SiO2 밀도×철분(미피복 처리품)의 BET 비표면적)Average film thickness t =Si content (mass %)/100×(SiO2 molecular weight/Si atomic weight)/(SiO2 density×BET specific surface area of iron powder (uncoated product))

또한, SiO2 밀도는 2.65(g/㎤)로 해서 산출하였다. 본 발명에 있어서, 실리콘 산화물의 평균 막 두께 t는 1.0nm 이상 6.0nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 평균 막 두께 t를 상기 범위로 함으로써, 높은 μ'와 압분체의 높은 체적 저항률을 양립할 수 있다. 평균 막 두께 t가 1.0nm 미만의 경우에는, 압분체의 체적 저항률이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 평균 막 두께 t가 6.0nm를 초과하면, μ'가 저하되기 때문에 바람직하지 않다. In addition, SiO2 density was calculated as 2.65 (g/cm<3>). In this invention, it is preferable that the average film thickness t of a silicon oxide shall be 1.0 nm or more and 6.0 nm or less. By setting the average film thickness t within the above range, it is possible to achieve both high μ′ and high volume resistivity of the green compact. When the average film thickness t is less than 1.0 nm, it is not preferable because the volume resistivity of the green body decreases. In addition, when the average film thickness t exceeds 6.0 nm, it is not preferable because μ′ decreases.

[자기 특성][magnetic properties]

VSM(토에이 코교사 제조 VSM-P7)을 사용하여, 인가 자장 795.8kA/m(10kOe)에서 B-H 곡선을 측정하고, 보자력 Hc, 포화 자화 σs, 각형비 SQ에 대해 평가를 행하였다.Using a VSM (VSM-P7 manufactured by Toei Kogyo Co., Ltd.), the B-H curve was measured at an applied magnetic field of 795.8 kA/m (10 kOe), and the coercive force Hc, the saturation magnetization σs, and the squareness ratio SQ were evaluated.

[복소 투자율][Complex Permeability]

철분 또는 실리콘 산화물 피복 철분과 비스페놀F형 에폭시 수지(가부시키가이샤 테스크 제조; 일액성 에폭시 수지 B-1106)를 90:10의 질량 비율로 칭량하고, 자전 공전 믹서(THINKY사 제조: ARE-250)를 사용하여 이들을 혼련하고, 공시(供試; 실험에 제공함, 또는 그 시료) 분말이 에폭시 수지 중에 분산된 페이스트로 하였다. 이 페이스트를 핫 플레이트 위에서 60℃, 2h 건조시켜서 금속 분말과 수지의 복합체로 한 후, 분말상으로 해립(解粒)하여, 복합체 분말로 하였다. 이 복합체 분말 0.2g을 도넛 형상의 용기 내에 넣고, 핸드 프레스기에 의해 9800N(1TON)의 하중을 가함으로써, 바깥 직경 7mm, 안쪽 직경 3mm의 트로이달 형상의 성형체를 얻었다. 이 성형체 대해, RF 임피던스 애널라이저(키사이트 테크놀로지사 제조; E4990A)와 터미널 어댑터(키사이트 테크놀로지사 제조; 42942A), 테스트 픽스쳐(키사이트 테크놀로지사 제조; 16454A를 사용하여, 100MHz에서의 복소 비투자율의 실수부 μ' 및 허수부 μ"를 측정하고, 복소 비투자율의 손실 계수 tanδ=μ"/μ'를 구하였다. 이, 복소 비투자율의 실수부를, 본 명세서에서 단순히 「투자율」 및 「μ'」로 부르는 경우가 있다. 본 발명의 실리콘 산화물 피복 철분을 사용함으로써, 100MHz에서의 투자율 μ'가 3.0 이상인 성형체가 얻어진다.Iron iron or silicon oxide-coated iron powder and bisphenol F-type epoxy resin (manufactured by Tekken Co., Ltd.; one-component epoxy resin B-1106) were weighed in a mass ratio of 90:10, and a rotating and revolving mixer (manufactured by THINKY: ARE-250) was used to knead them, and a paste was obtained in which the test powder (provided in the experiment, or a sample thereof) was dispersed in an epoxy resin. This paste was dried on a hot plate at 60 DEG C for 2 h to obtain a composite of metal powder and resin, and then granulated into powder to obtain a composite powder. 0.2 g of this composite powder was put in a donut-shaped container, and a load of 9800 N (1 TON) was applied with a hand press to obtain a toroidal shaped body having an outer diameter of 7 mm and an inner diameter of 3 mm. For this molded article, using an RF impedance analyzer (manufactured by Keysight Technologies, Inc.; E4990A), a terminal adapter (manufactured by Keysight Technologies; 42942A), and a test fixture (manufactured by Keysight Technologies; 16454A), The real part μ' and the imaginary part μ" were measured, and the loss coefficient tanδ = μ"/μ' of the complex relative magnetic permeability was obtained. By using the silicon oxide-coated iron powder of the present invention, a molded article having a magnetic permeability µ' at 100 MHz of 3.0 or more is obtained.

본 발명의 실리콘 산화물 피복 철분을 사용하여 제조된 성형체는, 뛰어난 복소 투자율 특성을 나타내어, 인덕터의 자심 등의 용도에 적합하게 사용할 수 있다.The molded article produced using the silicon oxide-coated iron powder of the present invention exhibits excellent complex magnetic permeability characteristics, and can be suitably used for applications such as magnetic cores of inductors.

[BET 비표면적][BET specific surface area]

BET 비표면적은 가부시키가이샤 마운테크 제조의 MACSORB MODEL-1210을 사용하여 BET 일점법에 의해 구하였다.BET specific surface area was calculated|required by the BET one-point method using MACSORB MODEL-1210 by Muntech Corporation.

[마이크로트랙 입도 분포 측정][Microtrack particle size distribution measurement]

철분의 마이크로트랙 측정 장치에 의한 체적 기준의 누적 50% 입자 직경, 및 누적 90% 입자 직경의 측정에는, 마이크로트랙벨사 제조의 마이크로트랙 입도 분포 측정 장치 MT3300EXII를 사용하였다. 또한, 측정 장치의 시료 순환기에 넣는 액체로서는, 에탄올을 사용하였다. 또한, 철분과 에탄올 또는 순수를 혼합한 슬러리의 형태로서, 공급 직전에 이 슬러리를 육안으로 불균일한 개소가 보이지 않을 정도로 교반한 후에 측정 장치에 공급하였다.Microtrac particle size distribution analyzer MT3300EXII manufactured by Microtrac Bell was used for the measurement of the cumulative 50% particle diameter and the cumulative 90% particle diameter on a volume basis by the Microtrac measuring device for iron powder. In addition, ethanol was used as a liquid put into the sample circulator of a measuring apparatus. In addition, in the form of a slurry in which iron powder and ethanol or pure water were mixed, the slurry was stirred to such an extent that no non-uniformity was observed with the naked eye immediately before supply, and then supplied to the measuring device.

[체적 저항률 및 압분 밀도의 측정][Measurement of volume resistivity and green density]

실리콘 산화물 피복 철분의 체적 저항률의 측정은, 미츠비시 카가쿠 어널리텍 가부시키가이샤 제조 분체 저항 측정 유닛(MCP-PD51), 미츠비시 카가쿠 어널리텍 가부시키가이샤 제조 고저항 저항률계 하이레스터 UP(MCP-HT450), 미츠비시 카가쿠 어널리텍 가부시키가이샤 제조 고저항 분체 측정 시스템 소프트웨어를 사용하여, 이중 링 전극법에 의해, 분말 4.0g을 64MPa(20kN)에서 수직으로 가압 성형하여 얻어진 압분체에, 전압을 10V 인가한 상태에서 측정함으로써 구하였다.The volume resistivity of silicon oxide-coated iron powder was measured with a powder resistance measuring unit (MCP-PD51) manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd., and a high resistivity meter Hirester UP (MCP) manufactured by Mitsubishi Chemical Analytical Co., Ltd. -HT450), using the Mitsubishi Kagaku Analytech Co., Ltd. high resistance powder measuring system software, by the double ring electrode method, 4.0 g of powder was vertically press-molded at 64 MPa (20 kN) to a green compact obtained by voltage was obtained by measuring in a state in which 10V was applied.

구체적으로는, 체적 저항률 ρv는 이하의 수식으로 산출하였다.Specifically, the volume resistivity ρv was calculated by the following formula.

ρv=R×πd2/4tρv=R×πd 2 /4t

여기서, R은 체적 저항의 측정값, d는 표면 전극의 내측 링의 직경, t는 분말 시료 두께이다. 이하의 실시예에 있어서는 표면 전극의 내측 링의 직경 d를 모두 2.0cm로 하였다.where R is the measured value of the volume resistance, d is the diameter of the inner ring of the surface electrode, and t is the thickness of the powder sample. In the following examples, the diameter d of the inner ring of the surface electrode was all set to 2.0 cm.

압분 밀도는, 상기 64MPa(20kN)에서 가압 성형하여 얻어진 압분체의 시료 체적과 시료 중량으로부터 산출하였다.The green density was calculated from the sample volume and sample weight of the green compact obtained by press-molding at 64 MPa (20 kN).

실시예Example

[비교예 1][Comparative Example 1]

5L 반응조에서, 순수 4113.24g에, 순도 99.7질량%의 질산철(III) 9수화물 566.47g, 인 함유 이온의 공급원으로서 85질량% H3PO4 1.39g을 대기 분위기에서 교반 날개에 의해 기계적으로 교반하면서 용해하였다(수순 1). 이 용해액의 pH는 약 1이었다. 또한, 이 조건에서는 P/Fe 비는 0.0086이다.In a 5L reaction tank, 4113.24 g of pure water, 566.47 g of iron (III) nitrate 9 hydrate having a purity of 99.7% by mass, and 1.39 g of 85% by mass H 3 PO 4 as a source of phosphorus-containing ions were mechanically stirred by a stirring blade in an atmospheric atmosphere. while dissolving (Step 1). The pH of this solution was about 1. In addition, under this condition, the P/Fe ratio is 0.0086.

대기 분위기에서 이 주입 용해액을 30℃의 조건하에, 교반 날개에 의해 기계적으로 교반하면서, 23.47질량%의 암모니아 용액 409.66g을 10min 걸쳐서 첨가하고(약 40g/L), 적하 종료 후에 30min간 교반을 계속하여 생성된 침전물의 숙성을 행하였다. 그 때, 침전물을 포함하는 슬러리의 pH는 약 9였다(수순 2).409.66 g of 23.47 mass % ammonia solution was added over 10 min while mechanically stirring this pouring solution with a stirring blade under conditions of 30 ° C. in an atmospheric atmosphere (about 40 g/L), and after completion of the dropping, stirring was carried out for 30 min. Then, aging of the produced precipitate was performed. At that time, the pH of the slurry containing the precipitate was about 9 (Step 2).

수순 2에서 얻어진 슬러리를 교반하면서, 대기 중 30℃에서, 순도 95.0질량%의 테트라에톡시실란(TEOS) 55.18g을 10min 걸쳐서 적하하였다. 그 후 20시간 그대로 교반을 계속하고, 가수분해에 의해 생성된 실란 화합물의 가수분해 생성물로 침전물을 피복하였다(수순 3). 또한, 이 조건에서는 Si/Fe비는 0.18이다. 본 비교예의 Si/Fe비 및 P/Fe 비를, 표 1에 나타낸다.While stirring the slurry obtained in Step 2, 55.18 g of tetraethoxysilane (TEOS) having a purity of 95.0 mass% was added dropwise over 10 minutes at 30°C in the air. After that, stirring was continued for 20 hours, and the precipitate was coated with a hydrolysis product of a silane compound produced by hydrolysis (Step 3). In addition, under this condition, the Si/Fe ratio is 0.18. Table 1 shows the Si/Fe ratio and the P/Fe ratio of this comparative example.

수순 3에서 얻어진 슬러리를 여과하여, 얻어진 실란 화합물의 가수분해 생성물로 피복한 침전물의 수분을 가능한 한 제거하고 나서 순수 중에 다시 분산시켜, 리펄프 세정하였다. 세정 후의 슬러리를 다시 여과하여, 얻어진 케이크를 대기 중 110℃에서 건조하였다(수순 4).The slurry obtained in step 3 was filtered, and after removing as much moisture as possible in the precipitate coated with the obtained hydrolysis product of the silane compound, it was re-dispersed in pure water, followed by repulping washing. The washed slurry was filtered again, and the resulting cake was dried in the air at 110°C (Step 4).

수순 4에서 얻어진 건조품을, 상자형 소성로를 사용하여, 대기 중 1050℃에서 가열 처리하여, 실리콘 산화물 피복 산화철분을 얻었다(수순 5).The dried product obtained in Step 4 was heat-treated in the air at 1050°C using a box-type kiln to obtain silicon oxide-coated iron oxide powder (Step 5).

수순 5에서 얻어진 실리콘 산화물 피복 산화철분을 통기 가능한 버킷에 넣고, 그 버킷을 관통형 환원로 내에 장입하여, 노(爐) 내에 수소 가스를 흐르게 하면서 630℃에서 40min 보지함으로써 환원 열처리를 실시하였다(수순 6).The silicon oxide-coated iron oxide powder obtained in step 5 was placed in a ventilable bucket, the bucket was charged into a flow-through reduction furnace, and a reduction heat treatment was performed by holding at 630° C. for 40 minutes while flowing hydrogen gas in the furnace (procedure). 6).

계속해서, 노 내의 분위기 가스를 수소에서 질소로 변환하고, 질소 가스를 흐르게 한 상태에서 노 내 온도를 강온 속도 20℃/min으로 80℃까지 저하시켰다. 그 후, 안정화 처리를 행하는 초기의 가스로서, 질소 가스/공기의 체적 비율이 125/1이 되도록 질소 가스와 공기를 혼합한 가스(산소 농도 약 0.17체적%)를 노 내에 도입하여 금속 분말 입자 표층부의 산화 반응을 개시시키고, 그 후 점차 공기의 혼합 비율을 증대시켜, 최종적으로 질소 가스/공기의 체적 비율이 25/1이 되는 혼합 가스(산소 농도 약 0.80체적%)를 노 내에 연속으로 도입함으로써, 입자의 표층부에 산화 보호층을 형성하였다. 안정화 처리 중, 온도는 80℃로 유지(維持)하고, 가스의 도입 유량도 거의 일정하게 보지하였다(수순 7).Then, the atmospheric gas in the furnace was converted from hydrogen to nitrogen, and the furnace temperature was lowered to 80°C at a temperature decrease rate of 20°C/min while nitrogen gas was flowing. After that, as the initial gas to be subjected to stabilization treatment, a gas (oxygen concentration of about 0.17% by volume) mixed with nitrogen gas (oxygen concentration of about 0.17% by volume) is introduced into the furnace so that the volume ratio of nitrogen gas/air is 125/1, and the metal powder particle surface layer portion by continuously introducing a mixed gas (oxygen concentration of about 0.80 vol%) into the furnace by starting the oxidation reaction of , an oxidation protective layer was formed on the surface layer of the particles. During the stabilization treatment, the temperature was maintained at 80°C, and the introduction flow rate of the gas was also maintained almost constant (procedure 7).

수순 7에서 얻어진 실리콘 산화물 피복 철분을, 10질량%, 60℃의 수산화나트륨 수용액에 24h 침지하여, 실리콘 산화물 피복을 용해하였다. 얻어진 철분을 포함하는 슬러리를 멤브레인 필터를 사용한 흡인 여과에 의해 여과하고, 수세한 후, 질소 중 110℃에서 2h 건조를 행하여, 철분을 얻었다. 또한, 상기 수산화나트륨 수용액의 양은, 실리콘 산화물 피복 철분 56g에 대해 3.2L의 비율로 하였다.The silicon oxide-coated iron powder obtained in step 7 was immersed in 10 mass %, 60 degreeC sodium hydroxide aqueous solution for 24 hours, and the silicon oxide coating was melt|dissolved. After filtering the obtained slurry containing iron powder by suction filtration using a membrane filter and washing with water, it dried at 110 degreeC in nitrogen for 2h and obtained iron powder. In addition, the quantity of the said sodium hydroxide aqueous solution was made into the ratio of 3.2L with respect to 56g of silicon oxide-coated iron powders.

도 1에, 본 비교예에 의해 얻어진 철분의 SEM 관찰 결과를 나타낸다. 또한,도 1의 오른쪽 아래에 나타내는 11개의 흰색 세로선으로 나타나지는 길이가 5㎛이다(도 2도 동일). 얻어진 철분에 대해, 철 입자의 평균 입자 직경, 평균 축 비, 조성, BET 비표면적 및 자기 특성의 측정을 행하였다. 그러한 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 얻어진 철분을 구성하는 철 입자의 평균 입자 직경은 0.51㎛, 평균 축 비는 1.27이었다. 또한, 얻어진 철분을 사용하여, 상기의 방법에 의해 성형하여 얻어진 압분체의 체적 저항률을 측정한 바, 저항 측정값 R은 측정 한계 이하의 결과이고, 체적 저항률로서도 측정 한계(체적 저항률 9.9×104Ωㆍcm) 이하라는 결과였다. 또한, 얻어진 철분을 사용하여, 상기의 방법에 의해 성형하여 얻어진 압분체의 체적 저항률, 밀도 및, 상기의 방법에 의해 성형하여 얻어진 트로이달 형상의 성형체의 고주파 특성을 표 2에 함께 나타낸다. 본 비교예에서 얻어진 압분체의 체적 저항률이 측정 한계 이하로 낮은 값이었던 것은, 철분이 절연성의 실리콘 산화물로 피복되어 있지 않기 때문이다.In FIG. 1, the SEM observation result of the iron powder obtained by this comparative example is shown. In addition, the length indicated by 11 white vertical lines shown in the lower right of FIG. 1 is 5 μm ( FIG. 2 is also the same). About the obtained iron powder, the average particle diameter of an iron particle, an average axial ratio, a composition, BET specific surface area, and magnetic properties were measured. Table 2 shows the measurement results. The average particle diameter of the iron particles constituting the obtained iron powder was 0.51 µm, and the average axial ratio was 1.27. In addition, when the volume resistivity of the green compact obtained by molding by the above method was measured using the obtained iron powder, the resistance measurement value R was a result below the measurement limit, and also as the volume resistivity, the measurement limit (volume resistivity 9.9 × 10 4 ) Ω·cm) or less. Table 2 also shows the volume resistivity and density of the green compact obtained by molding by the above method using the obtained iron powder, and the high frequency characteristics of the toroidal formed product obtained by molding by the above method. The reason that the volume resistivity of the green compact obtained in this comparative example was low below the measurement limit was because the iron powder was not covered with insulating silicon oxide.

[실시예 1][Example 1]

1L 반응조에 순수 54.09g 및 이소프로필알코올(IPA) 271g을 투입하여 혼합 용매를 작성하고, 그 혼합 용매에 비교예 1과 동일한 조건에서 얻어진 철분 15.00g 첨가하여, 교반 날개에 의해 기계적으로 교반하면서, 실온에서 30min간 질소 퍼지하였다. 30min 경과 후, 교반 및 질소 퍼지를 계속하면서, 반응 용액을 40℃로 승온하였다.54.09 g of pure water and 271 g of isopropyl alcohol (IPA) were put into a 1L reaction tank to prepare a mixed solvent, and 15.00 g of iron powder obtained under the same conditions as in Comparative Example 1 was added to the mixed solvent, and mechanically stirred with a stirring blade, Nitrogen purged for 30 min at room temperature. After 30 min, the reaction solution was heated to 40°C while stirring and nitrogen purge were continued.

그 후, 반응 용액 중에 오르토규산테트라에틸(TEOS) 9.06g을 한꺼번에 첨가하고, 10min간 보지하였다. 10min 후, 농도 10질량%의 암모니아수 10.8g을 45min 걸쳐서, 반응 용액에 연속으로 첨가하였다. 암모니아수 첨가 종료 후, 반응 용액을 60min 보지하여 숙성을 행하여, 가수분해에 의해 생성된 실란 화합물의 가수분해 생성물로 철분의 표면을 피복하였다. 철분 제조 공정 및 실리콘 산화물 피복을 행하는 일련의 공정의 조건을, 표 1에 함께 나타낸다.Thereafter, 9.06 g of tetraethyl orthosilicate (TEOS) was added to the reaction solution at once, and held for 10 minutes. After 10 min, 10.8 g of aqueous ammonia having a concentration of 10% by mass was continuously added to the reaction solution over 45 min. After completion of the addition of aqueous ammonia, the reaction solution was aged for 60 minutes, and the surface of iron was coated with a hydrolysis product of a silane compound produced by hydrolysis. Table 1 shows the conditions for a series of steps for producing iron powder and silicon oxide coating.

얻어진 슬러리를 멤브레인 필터를 사용한 흡인 여과에 의해 여과한 후 순수로 세정하고, 얻어진 철분의 케이크를 질소 분위기 중 100℃에서 건조하였다. 도 2에, 이상의 일련의 수순에 의해 얻어진, 실리콘 산화물을 용해 제거 후에 다시 피복한 철분의 SEM 관찰 결과를 나타낸다. 당해 실리콘 산화물 피복 철분에 대해, BET 비표면적, 조성, 자기 특성, 복소 투자율 및 압분체의 밀도, 체적 저항률의 측정을 행하였다. 측정 결과를 표 2에 함께 나타낸다. 또한 체적 저항률의 측정 결과로서는, 체적 저항의 측정값 R이 1.4×106(Ω), 분말 시료 두께 t가 0.429(cm)였다.After filtering the obtained slurry by suction filtration using a membrane filter, it wash|cleaned with pure water, and the obtained iron powder cake was dried at 100 degreeC in nitrogen atmosphere. In FIG. 2, the SEM observation result of the iron powder obtained by the above-mentioned series of procedures again coat|covered after dissolving and removing a silicon oxide is shown. For the silicon oxide-coated iron powder, the BET specific surface area, composition, magnetic properties, complex magnetic permeability, density of the green compact, and volume resistivity were measured. A measurement result is shown together in Table 2. Moreover, as a measurement result of volume resistivity, the measured value R of volume resistance was 1.4x10 6 (Ω), and the powder sample thickness t was 0.429 (cm).

[실시예 2 내지 10][Examples 2 to 10]

실시예 1과 마찬가지로, 비교예 1과 동일한 조건에서 얻어진 철분 15.00g을 사용하여, 실리콘 산화물을 피복하는 조건을 여러 가지 변화시켜서 실리콘 산화물 피복 철분을 얻었다. 이러한 실시예에서 사용한 실리콘 산화물 피복의 조건을 표 1에 함께 나타낸다. 또한, 실시예 10에서는, 실리콘 산화물 피복 처리의 전에 철분의 해쇄 처리를 행하고 있다. 철분의 해쇄 처리 조건을 하기에 나타낸다. 비교예 1에서 얻어진 철분을 순수와 혼합하여, 철분의 함유 비율이 10질량%의 철분 순수 혼합 슬러리를 제작하였다. 이 슬러리를 제트밀 분쇄 장치(릭스 가부시키가이샤 제조; 나노 미립화 장치 G-smasher LM-1000)를 사용하여 해쇄하고, 해쇄 처리 후의 슬러리를 얻었다. 또한, 해쇄에 있어서는, 철분 순수 혼합 슬러리의 공급 속도를 100ml/min, 에어 압력을 0.6MPa로 하여, 해쇄 처리를 5회 반복하였다. 해쇄 처리 후의 슬러리를 질소 가스 중 100℃에서 2h 건조시켜, 실시예 10에 따른 철분을 얻었다.In the same manner as in Example 1, using 15.00 g of iron powder obtained on the same conditions as in Comparative Example 1, various conditions for coating silicon oxide were changed to obtain silicon oxide coated iron powder. Table 1 shows the conditions of the silicon oxide coating used in these examples. Moreover, in Example 10, the crushing process of iron powder is performed before the silicon oxide coating process. The conditions for the pulverization treatment of iron powder are shown below. The iron powder obtained in Comparative Example 1 was mixed with pure water to prepare a pure iron powder mixed slurry having an iron content of 10% by mass. This slurry was pulverized using a jet mill pulverizer (manufactured by Ricks, Inc.; nano atomization apparatus G-smasher LM-1000) to obtain a slurry after pulverization treatment. In the pulverization, the pulverization treatment was repeated 5 times at a supply rate of 100 ml/min and an air pressure of 0.6 MPa of the iron powder pure water mixed slurry. The slurry after the pulverization treatment was dried in nitrogen gas at 100°C for 2 h to obtain an iron powder according to Example 10.

이러한 실시예에서 얻어진 실리콘 산화물 피복 철분에 대해 BET 비표면적, 조성, 자기 특성, 복소 투자율 및 압분체의 밀도, 체적 저항률의 측정을 행하였다. 측정 결과를 표 2에 함께 나타낸다.For the silicon oxide-coated iron powder obtained in these examples, the BET specific surface area, composition, magnetic properties, complex magnetic permeability, density of the green compact, and volume resistivity were measured. A measurement result is shown together in Table 2.

[실시예 11][Example 11]

대기 중에서의 가열 처리 온도를 1020℃로 변경한 것 이외에는 상술한 비교예 1의 수순 1 내지 수순 8과 동일한 수순에 의해 철분을 얻었다. 얻어진 철분에 대해, 철 입자의 평균 입자 직경, 평균 축 비, 조성, BET 비표면적 및 자기 특성의 측정을 행하였다. 그러한 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 얻어진 철분을 구성하는 철 입자의 평균 입자 직경은 0.31㎛, 평균 축 비는 1.20이었다.Iron powder was obtained in the same manner as in Steps 1 to 8 of Comparative Example 1 described above, except that the heat treatment temperature in the air was changed to 1020°C. About the obtained iron powder, the average particle diameter of an iron particle, an average axial ratio, a composition, BET specific surface area, and magnetic properties were measured. Table 2 shows the measurement results. The average particle diameter of the iron particles constituting the obtained iron powder was 0.31 µm, and the average axial ratio was 1.20.

얻어진 철분을 순수와 혼합하여, 철분의 함유 비율이 10질량%의 철분 순수 혼합 슬러리를 제작하였다. 이 슬러리를 제트밀 분쇄 장치(스기노 머신 가부시키가이샤 제조의 스타버스트 미니, 형식 번호: HJP-25001)를 사용하여 해쇄하고, 해쇄 처리 후의 슬러리를 얻었다. 또한, 해쇄에 있어서는, 철분 순수 혼합 슬러리를 가압하는 압력을 245MPa로 하고, 해쇄 처리를 10회 반복하였다. 해쇄 처리 후의 슬러리를 질소 가스 중 100℃에서 2h 건조시켜, 해쇄 처리 후의 철분을 얻었다(수순 19).The obtained iron powder was mixed with pure water, and the iron content pure water mixing slurry of 10 mass % of iron content was produced. This slurry was pulverized using a jet mill pulverizer (Starburst Mini, model number: HJP-25001 manufactured by Sugino Machinery Co., Ltd.), and the slurry after pulverization treatment was obtained. In addition, in the pulverization, the pressure to pressurize the iron powder pure water mixed slurry was 245 Mpa, and the pulverization process was repeated 10 times. The slurry after the pulverization process was dried at 100 degreeC in nitrogen gas for 2 hours, and the iron powder after a pulverization process was obtained (procedure 19).

1L 반응조에 순수 54.09g 및 이소프로필알코올(IPA) 196g을 투입하여 혼합 용매를 제작하고, 그 혼합 용매에 수순 19에서 얻어진 철분 15.00g 첨가하고, 교반 날개에 의해 기계적으로 교반하면서, 실온에서 30min간 질소 퍼지하였다. 30min 경과 후, 교반 및 질소 퍼지를 계속하면서, 반응 용액을 40℃로 승온하였다.54.09 g of pure water and 196 g of isopropyl alcohol (IPA) were put into a 1 L reactor to prepare a mixed solvent, and 15.00 g of iron powder obtained in step 19 was added to the mixed solvent, and mechanically stirred with a stirring blade for 30 min at room temperature Nitrogen purged. After 30 min, the reaction solution was heated to 40°C while stirring and nitrogen purge were continued.

그 후, 반응 용액 중에 오르토규산테트라에틸(TEOS) 2.55g을 한꺼번에 첨가하고, 10min간 보지하였다. 10min 후, 농도 10질량%의 암모니아수 9.4g을 45min 걸쳐서, 반응 용액에 연속으로 첨가하였다. 암모니아수 첨가 종료 후, 반응 용액을 60min 보지하여 숙성을 행하여, 가수분해에 의해 생성된 실란 화합물의 가수분해 생성물로 철분의 표면을 피복하였다. 철분 제조 공정 및 실리콘 산화물 피복을 행하는 일련의 공정의 조건을, 표 1에 함께 나타낸다.Thereafter, 2.55 g of tetraethyl orthosilicate (TEOS) was added to the reaction solution at once, and held for 10 minutes. After 10 min, 9.4 g of aqueous ammonia having a concentration of 10% by mass was continuously added to the reaction solution over 45 min. After completion of the addition of aqueous ammonia, the reaction solution was aged for 60 minutes, and the surface of iron was coated with a hydrolysis product of a silane compound produced by hydrolysis. Table 1 shows the conditions for a series of steps for producing iron powder and silicon oxide coating.

얻어진 슬러리를, 멤브레인 필터를 사용한 흡인 여과에 의해 여과한 후 순수로 세정하여, 얻어진 철분의 케이크를 질소 분위기 중 100℃에서 건조하였다. 당해 실리콘 산화물 피복 철분에 대해, BET 비표면적, 조성, 자기 특성, 복소 투자율 및 압분체의 밀도, 체적 저항률의 측정을 행하였다. 측정 결과를 표 2에 함께 나타낸다. 또한, 체적 저항률의 측정 결과로서는, 체적 저항의 측정값 R이 3.9×104(Ω), 분말 시료 두께 t가 0.381(cm)였다.After filtering the obtained slurry by suction filtration using a membrane filter, it wash|cleaned with pure water, and the obtained iron powder cake was dried at 100 degreeC in nitrogen atmosphere. For the silicon oxide-coated iron powder, the BET specific surface area, composition, magnetic properties, complex magnetic permeability, density of the green compact, and volume resistivity were measured. A measurement result is shown together in Table 2. In addition, as a measurement result of the volume resistivity, the measured value R of the volume resistance was 3.9x10 4 (Ω), and the powder sample thickness t was 0.381 (cm).

[실시예 12][Example 12]

상자형 소성로를 사용한 대기 중에서의 가열 처리를 1090℃에서 행한 것 이외에는 비교예 1과 동일한 수순에 의해 철분을 얻었다. 얻어진 철분 15.00g을 사용하여, TEOS 첨가량을 1.27g으로 변경한 것 이외에는 실시예 11과 동일한 조건에서 실리콘 산화물 피복 처리를 실시하여, 실리콘 산화물 피복 철분을 얻었다. 철분 제조 공정 및 실리콘 산화물 피복을 행하는 일련의 공정의 조건을 표 1에 함께 나타낸다.Iron powder was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that heat treatment in the atmosphere using a box-type kiln was performed at 1090°C. Using 15.00 g of the obtained iron powder, the silicon oxide coating process was performed on the conditions similar to Example 11 except having changed the TEOS addition amount into 1.27 g, and the silicon oxide coating iron powder was obtained. Table 1 shows the conditions for a series of steps for producing iron powder and silicon oxide coating.

얻어진 슬러리를, 멤브레인 필터를 사용한 흡인 여과에 의해 여과한 후 순수로 세정하여, 얻어진 철분의 케이크를 질소 분위기 중 100℃에서 건조하였다. 당해 실리콘 산화물 피복 철분에 대해, BET 비표면적, 조성, 자기 특성, 복소 투자율 및 압분체의 밀도, 체적 저항률의 측정을 행하였다. 측정 결과를 표 2에 함께 나타낸다. 또한, 체적 저항률의 측정 결과로서는, 체적 저항의 측정값 R이 3.8×104(Ω), 분말 시료 두께 t가 0.412(cm)였다.After filtering the obtained slurry by suction filtration using a membrane filter, it wash|cleaned with pure water, and the obtained iron powder cake was dried at 100 degreeC in nitrogen atmosphere. For the silicon oxide-coated iron powder, the BET specific surface area, composition, magnetic properties, complex magnetic permeability, density of the green compact, and volume resistivity were measured. A measurement result is shown together in Table 2. In addition, as a measurement result of the volume resistivity, the measured value R of the volume resistance was 3.8x10 4 (Ω), and the powder sample thickness t was 0.412 (cm).

[비교예 2][Comparative Example 2]

TEOS의 첨가량을 0.91g으로 한 것 이외에는 실시예 2와 동일한 조건을 사용하여 실리콘 산화물 피복 철분을 얻었다. 본 비교예에서 사용한 실리콘 산화물 피복의 조건을 표 1에 함께 나타낸다. 또한, 본 비교예에서 얻어진 실리콘 산화물 피복 철분에 대한 BET 비표면적, 조성, 자기 특성, 복소 투자율 및 압분체의 밀도, 체적 저항률의 측정 결과를 표 2에 함께 나타낸다.Silicon oxide-coated iron powder was obtained using the same conditions as in Example 2 except that the addition amount of TEOS was 0.91 g. The conditions of the silicon oxide coating used in this comparative example are shown together in Table 1. Table 2 also shows the measurement results of the BET specific surface area, composition, magnetic properties, complex permeability, density of the green compact, and volume resistivity of the silicon oxide-coated iron powder obtained in this comparative example.

본 비교예에서 얻어진 실리콘 산화물 피복 철분 Si 함유량은 0.9%이고, 실리콘 산화물 피복층의 두께가 충분하지 않았기 때문에, 압분체의 체적 저항률이 9.9×104Ωㆍcm 이하가 되었다. 이 체적 저항률은, 실시예 1 내지 10에 대한 체적 저항률과 비교하여 현저하게 뒤떨어져 있었다.The silicon oxide-coated iron powder obtained in this comparative example had a Si content of 0.9%, and since the thickness of the silicon oxide coating layer was not sufficient, the volume resistivity of the green compact was 9.9×10 4 Ω·cm or less. This volume resistivity was remarkably inferior compared with the volume resistivity with respect to Examples 1-10.

[비교예 3][Comparative Example 3]

5L 반응조에, 순수 4113.24g에, 순도 99.7질량%의 질산철(III) 9수화물 566.47g, 인 함유 이온의 공급원으로서 85질량% H3PO4 1.39g을 대기 분위기에서 교반 날개에 의해 기계적으로 교반하면서 용해하였다(수순 1). 이 용해액의 pH는 약 1이었다. 또한, 이 조건에서는 P/Fe 비는 0.0086이다.In a 5L reaction tank, 4113.24 g of pure water, 566.47 g of iron (III) nitrate 9 hydrate having a purity of 99.7% by mass, and 1.39 g of 85% by mass H 3 PO 4 as a source of phosphorus-containing ions were mechanically stirred by a stirring blade in an atmospheric atmosphere. while dissolving (Step 1). The pH of this solution was about 1. In addition, under this condition, the P/Fe ratio is 0.0086.

대기 분위기에서 이 주입 용해액을 30℃의 조건하에, 교반 날개에 의해 기계적으로 교반하면서, 23.47mass%의 암모니아 용액 409.66g을 10min 걸쳐서 첨가하고(약 40g/L), 적하 종료 후에 30min간 교반을 계속하여 생성된 침전물의 숙성을 행하였다. 그 때, 침전물을 포함하는 슬러리의 pH는 약 9였다(수순 2).409.66 g of 23.47 mass% ammonia solution was added over 10 min (about 40 g/L) while mechanically stirring with a stirring blade under the conditions of 30 ° C., and stirring was performed for 30 min after completion of the dropwise addition. Then, aging of the produced precipitate was performed. At that time, the pH of the slurry containing the precipitate was about 9 (Step 2).

수순 2에서 얻어진 슬러리를 교반하면서, 대기 중 30℃에서, 순도 95.0mass%의 테트라에톡시실란(TEOS) 55.18g을 10min 걸쳐서 적하하였다. 그 후 20시간 그대로 교반을 계속하고, 가수분해에 의해 생성된 실란 화합물의 가수분해 생성물로 침전물을 피복하였다(수순 3). 또한. 이 조건에서는 Si/Fe비는 0.18이다.While stirring the slurry obtained in Step 2, 55.18 g of tetraethoxysilane (TEOS) having a purity of 95.0 mass% was added dropwise at 30°C in the air over 10 minutes. After that, stirring was continued for 20 hours, and the precipitate was coated with a hydrolysis product of a silane compound produced by hydrolysis (Step 3). also. Under this condition, the Si/Fe ratio is 0.18.

수순 3에서 얻어진 슬러리를 여과하여, 얻어진 실란 화합물의 가수분해 생성물로 피복한 침전물의 수분을 가능한 한 제거하고 나서 순수 중에 다시 분산시켜, 리펄프 세정하였다. 세정 후의 슬러리를 다시 여과하여, 얻어진 케이크를 대기 중 110℃에서 건조하였다(수순 4). 수순 4에서 얻어진 건조품을, 상자형 소성로를 사용하여, 대기 중 1050℃에서 가열 처리하여, 실리콘 산화물 피복 산화철분을 얻었다(수순 5). 수순 5에서 얻어진 실리콘 산화물 피복 산화철분을 통기 가능한 버킷에 넣고, 그 버킷을 관통형 환원로 내에 장입하여, 노 내에 수소 가스를 흐르게 하면서 630℃에서 40min 보지함으로써 환원 열처리를 실시하였다(수순 6).The slurry obtained in step 3 was filtered, and after removing as much moisture as possible in the precipitate coated with the obtained hydrolysis product of the silane compound, it was re-dispersed in pure water, followed by repulping washing. The washed slurry was filtered again, and the resulting cake was dried in the air at 110°C (Step 4). The dried product obtained in Step 4 was heat-treated in the air at 1050°C using a box-type kiln to obtain silicon oxide-coated iron oxide powder (Step 5). The silicon oxide-coated iron oxide powder obtained in Step 5 was placed in a ventilable bucket, the bucket was charged into a flow-through reduction furnace, and a reduction heat treatment was carried out by holding at 630° C. for 40 minutes while flowing hydrogen gas in the furnace (Step 6).

계속해서, 노 내의 분위기 가스를 수소에서 질소로 변환하고, 질소 가스를 흐르게 한 상태에서 노 내 온도를 강온 속도 20℃/min으로 80℃까지 저하시켰다. 그 후, 안정화 처리를 행하는 초기의 가스로서, 질소 가스/공기의 체적 비율이 125/1이 되도록 질소 가스와 공기를 혼합한 가스(산소 농도 약 0.17체적%)를 노 내에 도입하여 금속 분말 입자 표층부의 산화 반응을 개시시켜, 그 후 점차 공기의 혼합 비율을 증대시켜, 최종적으로 질소 가스/공기의 체적 비율이 25/1이 되는 혼합 가스(산소 농도 약 0.80체적%)를 노 내에 연속으로 도입함으로써, 입자의 표층부에 산화 보호층을 형성하였다. 안정화 처리 과정에서 온도는 80℃로 유지하고, 가스의 도입 유량도 거의 일정하게 보지하였다(수순 7).Then, the atmospheric gas in the furnace was converted from hydrogen to nitrogen, and the furnace temperature was lowered to 80°C at a temperature decrease rate of 20°C/min while nitrogen gas was flowing. After that, as the initial gas to be subjected to stabilization treatment, a gas (oxygen concentration of about 0.17% by volume) mixed with nitrogen gas (oxygen concentration of about 0.17% by volume) is introduced into the furnace so that the volume ratio of nitrogen gas/air is 125/1, and the metal powder particle surface layer portion by continuously introducing a mixed gas (oxygen concentration of about 0.80% by volume) into the furnace by starting the oxidation reaction of , an oxidation protective layer was formed on the surface layer of the particles. During the stabilization process, the temperature was maintained at 80°C, and the gas introduction flow rate was also maintained almost constant (Step 7).

이상의 일련의 수순에 의해 얻어진 실리콘 산화물 피복 철분에 대해, 자기 특성, BET 비표면적, 철 입자의 입자 직경 및 복소 투자율의 측정을 행하였다. 측정 결과를 표 2에 함께 나타낸다.For the silicon oxide-coated iron powder obtained by the above series of procedures, magnetic properties, BET specific surface area, particle size of iron particles, and complex magnetic permeability were measured. A measurement result is shown together in Table 2.

본 비교예에서 얻어진 실리콘 산화물 피복 철분의 실리콘 산화물 피복은, 인 함유 화합물을 포함하는 것으로, 압분체의 체적 저항률이 9.9×104Ωㆍcm 이하였다.The silicon oxide coating of the silicon oxide-coated iron powder obtained in this comparative example contained a phosphorus-containing compound, and the volume resistivity of the green compact was 9.9×10 4 Ω·cm or less.

이상의 실시예 및 비교예로부터, 본 발명에서 규정하는 철분에 소정의 실리콘 산화물 피복을 실시함으로써, 입자 직경이 작고, 고주파 대역에서 높은 μ'를 달성할 수 있고 또한 높은 절연성을 갖는 실리콘 산화물 피복 철분이 얻어지는 것을 알 수 있다.From the above Examples and Comparative Examples, by applying a predetermined silicon oxide coating to the iron powder prescribed in the present invention, the silicon oxide coated iron powder having a small particle size and high μ' in a high frequency band and having high insulating properties can be obtained. can be seen to be obtained.

Figure 112020082183750-pct00001
Figure 112020082183750-pct00001

Figure 112020082183750-pct00002
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Claims (6)

평균 입자 직경이 0.25㎛ 이상 0.80㎛ 이하이고 또한 평균 축 비가 1.5 이하인 철 입자의 표면이 실리콘 산화물로 피복된 실리콘 산화물 피복 철분으로서, Si 함유량이 1.0질량% 이상 10질량% 이하이고, 상기의 실리콘 산화물 피복 철분을 64MPa에서 수직으로 가압 성형하여 얻어진 압분체에 10V의 인가 전압을 가한 상태에서 측정한 압분체의 체적 저항률이 1.0×105Ωㆍcm 이상이고, 상기의 철 입자의 P 함유량이, 상기 철 입자의 질량에 대해 0.1질량% 이상 1.0질량% 이하인, 실리콘 산화물 피복 철분.A silicon oxide-coated iron powder having an average particle diameter of 0.25 µm or more and 0.80 µm or less and an average axial ratio of 1.5 or less, wherein the surface of iron particles is coated with silicon oxide, wherein the Si content is 1.0 mass% or more and 10 mass% or less, the silicon oxide The green compact obtained by vertically press-molding the coated iron powder at 64 MPa had a volume resistivity of 1.0 × 10 5 Ω·cm or more, measured in a state where an applied voltage of 10 V was applied, and the P content of the iron particles was The silicon oxide-coated iron powder which is 0.1 mass % or more and 1.0 mass % or less with respect to the mass of an iron particle. 제1항에 있어서, 상기의 실리콘 산화물 피복 철분을 64MPa에서 가압 성형하여 얻어진 압분체의 압분 밀도가 4.0g/㎤ 이하인, 실리콘 산화물 피복 철분.The silicon oxide-coated iron powder according to claim 1, wherein the green compact obtained by press-molding the silicon oxide-coated iron powder at 64 MPa has a green density of 4.0 g/cm 3 or less. 평균 입자 직경이 0.25㎛ 이상 0.80㎛ 이하이고 또한 평균 축 비가 1.5 이하인 철 입자의 표면이 실리콘 산화물로 피복된 실리콘 산화물 피복 철분의 Si 함유량이 1.0질량% 이상 10질량% 이하인, 실리콘 산화물 피복 철분의 제조 방법으로서,
평균 입자 직경이 0.25㎛ 이상 0.80㎛ 이하이고 또한 평균 축 비가 1.5 이하인 철 입자로 이루어진 철분을 준비하는 철분 제조 공정과,
상기의 공정에서 얻어진 철분을, 1질량% 이상 40질량% 이하의 물을 포함하는, 물과 유기물의 혼합 용매 중에 분산시켜서 얻어진 슬러리를 보지하는 슬러리 보지 공정과,
상기의 혼합 용매에 상기 철분을 분산시켜, 보지한 슬러리에 실리콘 알콕사이드를 첨가하는 알콕사이드 첨가 공정과,
상기의 실리콘 알콕사이드를 첨가한 슬러리에 실리콘 알콕사이드의 가수분해 촉매를 첨가하여, 실리콘 산화물을 피복한 철분이 분산된 슬러리를 얻는 가수분해 촉매 첨가 공정과,
상기의 실리콘 산화물을 피복한 철분을 포함하는 슬러리를 고액 분리하여, 실리콘 산화물을 피복한 철분을 얻는 회수 공정
을 포함하는, 실리콘 산화물 피복 철분의 제조 방법.
Production of silicon oxide-coated iron powder, wherein the silicon oxide-coated iron powder having an average particle diameter of 0.25 µm or more and 0.80 µm or less and the surface of iron particles having an average axial ratio of 1.5 or less is coated with silicon oxide has a Si content of 1.0 mass% or more and 10 mass% or less As a method,
An iron powder manufacturing step of preparing iron particles comprising iron particles having an average particle diameter of 0.25 μm or more and 0.80 μm or less and an average axial ratio of 1.5 or less;
A slurry holding step of holding the slurry obtained by dispersing the iron powder obtained in the above step in a mixed solvent of water and an organic substance containing 1% by mass or more and 40% by mass or less of water;
an alkoxide addition step of dispersing the iron powder in the mixed solvent and adding a silicon alkoxide to the retained slurry;
A hydrolysis catalyst addition step of adding a silicon alkoxide hydrolysis catalyst to the slurry to which the silicon alkoxide is added to obtain a slurry in which iron powder coated with silicon oxide is dispersed;
A recovery process for obtaining iron powder coated with silicon oxide by solid-liquid separation of a slurry containing iron powder coated with silicon oxide
A method for producing a silicon oxide-coated iron containing iron.
제1항 또는 제2항에 기재된 실리콘 산화물 피복 철분을 포함하는, 인덕터용 성형체.The molded object for inductors containing the silicon oxide-coated iron powder of Claim 1 or 2. 제1항 또는 제2항에 기재된 실리콘 산화물 피복 철분을 사용한 인덕터.An inductor using the silicon oxide-coated iron powder according to claim 1 or 2. 삭제delete
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