KR20190117491A

KR20190117491A - 고투자율 및 고내후성을 가지는 연자성 편평 분말 및 이것을 함유하는 연자성 수지 조성물

Info

Publication number: KR20190117491A
Application number: KR1020197021065A
Authority: KR
Inventors: 도시유키 사와다; 고우다이 미우라
Original assignee: 산요오도꾸슈세이꼬 가부시키가이샤
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2019-10-16
Also published as: CN110326063A; WO2018159610A1; CN110326063B; JP2018142618A; JP6864498B2; KR102369150B1

Abstract

본 발명은, 각종 전자 디바이스 등에 사용되는, 고투자율(高透磁率) 및 고내후성을 가지는 연자성(軟磁性) 편평 분말 및 이것을 함유하는 연자성 수지 조성물 및 자성 시트를 제공하는 것을 목적으로 하고, 이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 복수의 연자성 편평 입자의 집합체인 연자성 편평 분말로서, 상기 복수의 연자성 편평 입자 각각이, Fe-Si-Al계 편평 입자와, 상기 Fe-Si-Al계 편평 입자의 표면에 형성된 피복층을 구비하고, 상기 복수의 연자성 편평 입자의 피복층에 포함되는 합계 C량(질량%)/상기 연자성 편평 분말의 BET 비표면적(m²/g)이, 0.01∼1.00(질량%·g/m²)인, 상기 연자성 편평 분말을 제공한다.

Description

고투자율 및 고내후성을 가지는 연자성 편평 분말 및 이것을 함유하는 연자성 수지 조성물

본 발명은, 각종 전자 디바이스 등에 사용되는, 고투자율(高透磁率) 및 고내후성을 가지는 연자성(軟磁性) 편평 분말 및 이것을 함유하는 연자성 수지 조성물 및 자성 시트에 관한 것이다.

최근, 스마트폰, 휴대 전화기, 노트형 PC, 태블릿형 PC 등의 각종 전자 기기가 보급되고, 그 소형화에 의한 전자 간섭이 문제가 되거나, 통신의 고속화에 의한 고주파화가 진행괸으로써, 고주파로 높은 투자율의 실수부(이하 「μ'」로 기재하는 경우가 있음)를 나타내는 연자성 수지 조성물 및 자성 시트의 요구가 높아지고 있다. 이들 전자 기기 중에서, 연자성 수지 조성물 및 자성 시트는, 전자파 흡수체, RFID(Radio Frequency Identification)용 안테나, 디지타이저(digitizer)용 시트, 인덕터(inductor)용 부재 등에 사용되고, Fe-Si-Al계 합금 등의 연자성 편평 분말을, 고무, 수지 등과 혼련하여 제조된 연자성 수지 조성물, 및 상기 연자성 수지 조성물을 시트형으로 하여 제조된 자성 시트가 널리 사용되고 있다.

그리고, 여기서 일컫는 연자성 수지 조성물이란, 연자성 필러와, 고무, 수지 등의 혼합물이며, 시트형, 필름형, 블록형으로 도포 및 성형되어 사용되는 것이 가능하다. 소위, 올렌도르프(Ollendorf)의 식에 나타낸 바와 같이, 높은 μ'를 가지는 연자성 수지 조성물 및 자성 시트를 실현하기 위해서는, 높은 어스펙트비 및 높은 초투자율(初透磁率)을 가지는 연자성 필러를 외부 자장 방향으로 배향시켜 고충전하는 것이 유리한 것으로 알려져 있다.

또한, 높은 어스펙트비의 분말을 얻기 위하여, 주조(鑄造) 분쇄법 또는 각종 아토마이즈법에 의해 제조된 Fe-Si-Al계 등의 합금 분말을 원료 분말로 하고, 각종 볼밀법에 의해 편평화시켜 사용하는 것이 알려져 있다. 또한, 볼밀법에 의한 편평화 시에는, 원료 분말과 볼(분쇄 미디어)을, 각종 유기용매 중에서 강제 교반하는 것이 많이 제안되어 있다.

전술한 바와 같이, 높은 어스펙트비를 가지는 편평 분말의 제조에는, 각종 볼밀법에 의한 편평화 가공이 적용되고, 이 가공에는 각종 유기용매가 사용된다. 예를 들면, 일본공개특허 제2016-72577호 공보(특허문헌 1)에는, 편평 가공에 유기용매를 사용하는 것이 바람직한 것으로 기재되어 있고, 실시예에서는 공업용 에탄올이 사용되고 있다. 또한, 일본공개특허 제2009-266960호 공보(특허문헌 2)에도 유기용매를 사용하는 것이 바람직한 것으로 기재되어 있고, 실시예에서는, 톨루엔, 2-프로판올, 에탄올, 1-프로판올, 1-부탄올, 이소부탄올 등이 사용되고 있다. 또한, 일본공개특허 제2010-196123호 공보(특허문헌 3)에서는, 실시예에 있어서 나프테졸이 사용되고 있다.

한편, 이들 특허문헌 1∼3에는, 편평 가공 후에 행해지는 유기용매와 편평 분말의 분리에 관한 상세한 기술은 없다. 일반적으로, 편평 가공 후에, 편평 분말과 유기용매의 혼합물을 취출하고, 각종 여과기 또는 분리기에 의해, 편평 분말과 유기용매를 분리한 후, 이것을, 예를 들면, 특허문헌 1의 실시예와 같이, 80℃에서 24시간과 같은 조건 하에서 건조시켜 사용된다. 여기서, 유기용매의 비점은 일반적으로 200℃ 정도 이하인 것, 및 본 발명이 대상으로 하는 현저한 고μ'를 노리는 편평 분말의 경우, 볼밀에 의한 편평 가공에 의해 도입된 불균일을 고온(특허문헌 1∼3의 실시예에 있어서는 700℃ 이상)의 열처리에 의해 제거하는 것이 필수적이므로, 이 고온 열처리 공정에서 200℃ 정도의 저비점의 유기용매는 완전히 증발하는 것으로 여겨져 왔다.

일본공개특허 제2016-72577호 공보 일본공개특허 제2009-266960호 공보 일본공개특허 제2010-196123호 공보

연자성 수지 조성물 및 자성 시트는, 사용 환경에 따라서는 발녹(녹이 발생)하는 것이 문제가 되고, 높은 내후성이 요구되는 경우도 있다. 특히 최근, 자성 시트의 고μ'화 및 박형화의 요구가 극히 강하며, 자성 시트 중의 연자성 필러 충전율을 극한까지 증가시킨 것이 사용되고 있다. 이 때문에, 연자성 필러의 발녹을 억제하는 첨가제를 자성 시트에 첨가하는 것은 곤란하게 되고, 또한, 반대로 수지의 체적율을 감소하지 않을 수 없어져, 연자성 필러 전체가 반드시 수지로 둘러싸여 있지는 않으며, 시트 표면으로 드러나게 되거나, 수지와 연자성 필러의 계면에 간극이 형성되어, 연자성 필러 표면이 산화 분위기에 노출되기 쉬워지는 등, 자성 시트에 함유되는 연자성 필러에 있어서, 보다 발녹하기 쉬운 사용 환경이 되고 있다.

종래, 구형(球形), 편평형을 막론하고 금속 분말의 내후성을 개선하기 위한 방법으로서, 주로, 금속 분말의 합금 조성으로서 높은 내후성을 가지는 것을 사용하는 방법이나, 분말 표면에 Ni 도금을 비롯한 고내후성 피막을 형성하는 방법이 채용되는 것이 일반적이다. 그러나, 본 발명이 대상으로 하는 극히 높은 μ'를 필요로 하는 편평 분말, 연자성 수지 조성물 및 자성 시트에 있어서는, 소위 전자 스테인레스와 같은 고내후성 합금에서는 μ'가 충분하지 않으며, 한편, 퍼멀로이(permalloy) 등의 내후성이 높은 Fe-Ni계 합금은 원재료 비용이 고가이므로 적용이 곤란하다. 또한, 고내후성 피막의 형성을 위한 종래의 도금법은 현저하게 고가 임과 동시에, 피막 형성에 따른 불균일 도입의 영향에 의해 현저하게 μ'가 감소하므로, 이 또한, 본 발명이 대상으로 하는 고μ'을 나타내는 편평 분말, 연자성 수지 조성물 및 자성 시트에 적용하는 것은 곤란하다.

본 발명자들은, 종래에는, 문제가 되지 않은 연자성 편평 분말, 연자성 수지 조성물 및 자성 시트의 발녹을 억제하는 것을 목적으로 하여 예의(銳意) 검토한 결과, 높은 초투자율을 나타내는 Fe-Si-Al계 합금의 편평 분말에, 극히 저렴하며, 동시에, 내후성 개선에 유효한 표면 피막을 형성하고, 높은 μ' 및 내후성을 양립시킨 연자성 편평 분말 및 이것을 함유하는 연자성 수지 조성물 및 자성 시트를 완성 시켰다.

편평 가공 공정 후에 행해지는 열처리 공정에 있어서, 열처리 온도는, 편평 가공 공정에 사용되는 유기용매의 비점보다 현저하게 높으므로, 열처리 후에 유기용매의 잔사가 남는다고는 생각되지 않고 있었다. 이 때문에, 유기용매 중에서의 편평 가공 후의 편평 분말과 유기용매의 분리는, 종래에는, 크게 주목하지 않았고, 분리 후의 건조 시간 단축을 위해, 충분한 여과 또는 분리가 행해지는 것이 통상적이었다. 그러나, 본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 편평 가공 후에 여과 및 건조한 편평 분말을, 충분히 고온에서 열처리한 후에도, 유기용매의 주성분인 C가 편평 분말 표면에서 검출되는 것을 발견하고, 또한 그 C량이, 건조 공정 전의 유기용매의 잔량과 함께 증가하는 것을 찾아내고, 또한 이 편평 분말 표면에서 검출되는 C가 형성하고 있는 것으로 여겨지는 피막이, 내후성의 개선에 극히 유효한 것을 발견하고, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

종래, 이와 같은 일련의 지견은 알려져 있지 않았고, 따라서, 실제로 편평 분말과 유기용매의 여과, 분리 공정 후의 유기용매의 잔량을 검토한 예나, 또한 그 잔량과, 편평 분말, 연자성 수지 조성물 및 자성 시트의 내후성의 관계를 검토한 예는 과거에 없었다. 또한, 본 발명에서 문제시하고 있는 자성 시트의 발녹에 대해서는, 최근의 자성 시트가 현저한 고μ'화, 박육화(薄肉化)의 요구에 따른 것으로서, 종래에는 문제로 되지 않았던 점이며, 따라서, 전술한 바와 같이, 편평 분말의 유기용매로부터의 여과, 분리 공정에도 충분히 주목하지 않고 있었던 것이 실상(實狀)이다.

이에 대하여, 본 발명에 있어서 가장 중요한 파라미터인, 「복수의 연자성 편평 입자의 피복층에 포함되는 합계 C량(질량%)/연자성 편평 분말의 BET 비표면적(m²/g)」을 모니터링하는 것은, 실제로 양산 공정에서 제조되는 편평 분말의 로트마다 내후성을 파악하는 데도, 극히 중요한 방법으로 할 수 있는 동시에, 안정된 내후성의 편평 분말의 관리 방법으로 할 수도 있다.

본 발명은, 이하의 연자성 편평 분말, 연자성 수지 조성물 및 자성 시트를 포함한다.

[1] 복수의 연자성 편평 입자의 집합체인 연자성 편평 분말로서,

상기 복수의 연자성 편평 입자 각각이, Fe-Si-Al계 편평 입자와, 상기 Fe-Si-Al계 편평 입자의 표면에 형성된 피복층을 구비하고,

상기 복수의 연자성 편평 입자의 피복층에 포함되는 합계 C량(질량%)/상기 연자성 편평 분말의 BET 비표면적(m²/g)이, 0.01∼1.00 (질량%·g/m²)인, 상기 연자성 편평 분말.

[2] 상기 피복층에 포함되는 C가, 유기용매에 유래하는, [1]에 기재된 연자성 편평 분말.

[3] 상기 복수의 연자성 편평 입자의 피복층에 포함되는 합계 C량이, 0.01∼1.00 질량%인, [1] 또는 [2]에 기재된 연자성 편평 분말.

[4] 상기 연자성 편평 분말의 BET 비표면적이, 0.5∼1.5 m²/g인, [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 연자성 편평 분말.

[5] 상기 피복층의 두께가, 0.1nm 초과 5nm 미만인, [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 연자성 편평 분말.

[6] 상기 Fe-Si-Al계 편평 입자가, 질량%로, Si: 6.5∼11 %, Al: 4∼10 %를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물인, [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 연자성 편평 분말.

[7] 상기 연자성 편평 분말의 평균 입경(粒徑)이, 20∼100 ㎛인, [1]∼[6] 중 어느 하나에 기재된 연자성 편평 분말.

[8] 상기 연자성 편평 분말의 탭 밀도가, 0.50∼1.50 Mg/m³인, [1]∼[7] 중 어느 하나에 기재된 연자성 편평 분말.

[9] 상기 연자성 편평 입자의 길이 방향으로 자장을 인가하여 측정되는 보자력(保磁力)이, 24∼800 A/m인, [1]∼[8] 중 어느 하나에 기재된 연자성 편평 분말.

[10] 상기 연자성 편평 입자의 두께 방향으로 자장을 인가하여 측정되는 보자력이, 48∼2000 A/m인, [1]∼[9] 중 어느 하나에 기재된 연자성 편평 분말.

[11] 상기 연자성 편평 입자의 두께 방향으로 자장을 인가하여 측정되는 보자력의, 상기 연자성 편평 입자의길이 방향으로 자장을 인가하여 측정되는 보자력에 대한 비가, 1.5∼4.0인, [1]∼[10] 중 어느 하나에 기재된 연자성 편평 분말.

[12] 상기 연자성 편평 분말의 산소량이, 1.5질량% 이하인, [1]∼[11] 중 어느 하나에 기재된 연자성 편평 분말.

[13] 상기 연자성 편평 분말의 질소량이, 0.50질량% 이하인, [1]∼[12] 중 어느 하나에 기재된 연자성 편평 분말.

[14] 상기 연자성 편평 분말의 평균 어스펙트비가, 5 이상인, [1]∼[13] 중 어느 하나에 기재된 연자성 편평 분말.

[15] [1]∼[14] 중 어느 하나에 기재된 연자성 편평 분말을 함유하는, 연자성 수지 조성물.

[16] [1]∼[14] 중 어느 하나에 기재된 연자성 편평 분말을 함유하는, 자성 시트.

[17] 상기 자성 시트의 실수부 투자율 μ'가, 10∼300인, [16]에 기재된 자성 시트.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의해, 각종 전자 디바이스 등에 사용되는, 고투자율 및 고내후성을 가지는 연자성 편평 분말 및 이것을 함유하는 연자성 수지 조성물 및 자성 시트가 제공된다.

도 1은, 본 발명에 따른 연자성 편평 입자의 일실시형태의 특징을 나타내는 개념적인 설명도이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다. 그리고, 본 명세서에 있어서, 범위를 나타내기 위해 사용되는 「수치 A∼수치 B」의 표현은, 특별히 규정되는 경우를 제외하고, 수치 A 이상 수치 B 이하를 의미한다.

본 발명의 연자성 편평 분말은, 복수의 연자성 편평 입자의 집합체이며, 각각의 연자성 편평 입자는, Fe-Si-Al계 편평 입자와, 상기 Fe-Si-Al계 편평 입자의 표면에 형성된 피복층을 구비한다. 그리고, 본 발명의 연자성 편평 분말에는, 피복층을 가지고 있지 않은 연자성 편평 입자(예를 들면, 피복층을 가지고 있지 않은Fe-Si-Al계 편평 입자)가 포함되어 있어도 되지만, 본 발명의 연자성 편평 분말을 구성하는 모든 연자성 편평 입자가, 피복층을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 연자성 편평 분말에 있어서, 복수의 연자성 편평 입자(연자성 편평 분말을 구성하는 연자성 편평 입자 중, 피복층을 가지는 모든 연자성 편평 입자)의 피복층에 포함되는 합계 C량(질량%)/연자성 편평 분말의 BET 비표면적(m²/g)(이하 「본 발명의 파라미터」라고 함)은, 0.01∼1.00 (질량%·g/m²)이다.

[Fe-Si-Al계 편평 입자]

Fe-Si-Al계 편평 입자는, 연자성 편평 입자의 모체이다. Fe-Si-Al계 편평 입자를 구성하는 Fe-Si-Al계 합금의 조성은, 연자성을 가지는 한 특별히 한정되지 않는다. Fe-Si-Al계 합금의 조성(질량%)에 있어서, Si의 함유량은, 바람직하게는 6.5∼11 질량%, 더욱 바람직하게는 7∼9.5 질량%, 더 한층 바람직하게는 7.5∼8 질량%이며, Al의 함유량은, 바람직하게는 4∼10 질량%, 더욱 바람직하게는 5.5∼9.5 질량%, 더 한층 바람직하게는 7∼9 질량%이며, 잔부는, 바람직하게는 Fe 및 불가피한 불순물이다.

Fe, Si 및 Al 이외의 원소의 첨가는, Fe-Si-Al계 합금이 원래 가지는 실수부 투자율 μ'에 큰 영향을 주지 않는 범위에서 가능하다. 예를 들면, Mn, Cr, Ni, Cu중 1종 또는 2종 이상을 첨가할 수 있다. Fe-Si-Al계 합금의 조성(질량%)에 있어서, Fe, Si 및 Al 이외의 원소의 합계 첨가량(질량%)은, 바람직하게는 5질량% 이하, 더욱 바람직하게는 3질량% 이하, 더 한층 바람직하게는 0질량%(무첨가)이다.

[피복층]

도 1은, 본 발명에 따른 연자성 편평 입자의 일실시형태의 특징을 나타내는 개념적인 설명도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, Fe-Si-Al계 편평 입자(1)의 표면에는, 피복층(2)이 형성되어 있다.

피복층은, Fe-Si-Al계 편평 입자의 표면에 형성되어 있고, 연자성 편평 입자의 표면 중 적어도 일부는, 피복층에 의해 형성되어 있다. 피복층은, Fe-Si-Al계 편평 입자의 표면 전체에 형성되어 있어도 되고, Fe-Si-Al계 편평 입자의 표면 일부에 형성되어 있어도 된다. 피복층이 Fe-Si-Al계 편평 입자의 표면 일부에 형성되어 있는 경우, Fe-Si-Al계 편평 입자의 표면의 잔부(Fe-Si-Al계 편평 입자의 표면 중 피복층이 형성되어 있지 않은 부분)은, Fe-Si-Al계 편평 입자의 표면이 그대로 노출된 상태라도 되고, Fe-Si-Al계 편평 입자의 표면에 산화물층이 형성된 상태라도 된다. 산화물층은, 예를 들면, 피복층의 형성 전 또는 후에 대기 분위기 중에서 행해지는 열처리에 의해, Fe-Si-Al계 편평 입자에 포함되는 원소가 산화됨으로써 형성된다.

피복층은, 탄소(C)를 포함한다. C는, 통상, Fe-Si-Al계 편평 입자 및/또는 피복층에 포함되는 그 외의 원소와 결합한 상태로 피복층에 포함된다. 피복층에 포함되는 C중 적어도 일부(바람직하게는 모두)는, 유기용매로부터 유래한다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 연자성 편평 분말은, 원료 분말 준비 공정, 편평 가공 공정, 유기용매량 조정 공정 및 열처리 공정을 포함하는 방법에 의해 제조할 수 있고, 이 방법에 있어서, 편평 가공이, 유기용매를 사용한 습식으로 행해진 후, 열처리가, 유기용매의 비점보다 충분히 높은 온도에서 행해진다. 이와 같이 유기용매의 비점보다 충분히 높은 온도에서의 열처리 후에도, Fe-Si-Al계 편평 입자의 표면에, 유기용매로부터 유래하는 C가 잔류하고, 유기용매로부터 유래하는 C를 포함하는 피복층이 형성된다. 그 원인의 상세한 것은 불분명하지만, 이하의 것이 추측된다. 볼밀 등에 의한 편평 가공에 의해, 원료 분말은 현저하게 큰 가공을 받는다. 이 때, 원료 분말의 표면에 존재하는 유기용매의 일부는, 원료 분말의 표면과 반응을 일으키거나, 원료 분말의 결정립계(結晶粒界)에 침입하여, 변질되어 있을 가능성을 고려할 수 있다. 또한, 열처리에 의한 건조 시에는, 그 변질물의 층이 잔류하는 유기용매와 접촉된 상태에서, 온도가 상승함으로써, 한층 더 변질물의 층의 형성이 촉진되고 있는 가능성을 고려할 수 있다.

피복층의 두께는, 바람직하게는 0.1nm 초과 5nm 미만, 더욱 바람직하게는 0.3∼3.5 nm, 더 한층 바람직하게는 0.5∼2 nm이다. 피복층의 두께는, 오제(Auger) 분석에 의해 측정된다. 피복층의 상세한 구조 및 성분은 불분명하지만, 피복층이, Fe-Si-Al계 편평 입자와, 외기 및 부식성액의 접촉을 억제하여, 내후성의 개선에 기여하고 있으 것으로 여겨진다.

[본 발명의 파라미터]

본 발명의 파라미터는, 연자성 편평 분말의 단위표면적당의, C을 포함하는 피복층의 양(즉, 내후성 피막의 양)과 관련이 있다.

본 발명의 파라미터는, 0.01(질량%·g/m²) 이상이다. 본 발명의 파라미터는, 바람직하게는 0.05(질량%·g/m²) 이상, 더욱 바람직하게는 0.07(질량%·g/m²) 이상이다. 본 발명의 파라미터가 0.01(질량%·g/m²) 미만이면, 충분한 내후성 개선 효과가 얻어지지 않는다. 이에 대하여, 본 발명의 파라미터가 0.01(질량%·g/m²) 이상이면, 충분한 내후성 개선 효과가 얻어진다.

본 발명의 파라미터는, 1.00(질량%·g/m²) 이하이다. 본 발명의 파라미터는, 바람직하게는 0.75(질량%·g/m²) 이하, 더욱 바람직하게는 0.50(질량%·g/m²) 이하이다. 본 발명의 파라미터가 1.00(질량%·g/m²)를 초과하면, 본 발명의 파라미터 증가에 따른 내후성 개선 효과가 얻어지지 않는다. 또한, 본 발명의 파라미터가 1.00(질량%·g/m²)를 초과하면, 연자성 편평 분말 중, Fe-Si-Al계 합금 부분의 체적비율이 감소한다. 이 때문에, 연자성 편평 입자의 모체인 Fe-Si-Al계 편평 입자의 집합체(이하 「기준 분말」이라고 함)가 원래 가지는 실수부 투자율 μ' (초투자율)보다, 연자성 편평 분말의 실수부 투자율 μ'가 현저하게 감소한다. 이에 대하여, 본 발명의 파라미터가 1.00(질량%·g/m²) 이하이면, 연자성 편평 분말의 실수부 투자율 μ'를 기준 분말의 실수부 투자율 μ' (초투자율)과 동일한 정도로 유지할 수 있다. 본 발명의 연자성 편평 분말의 실수부 투자율 μ'의, 기준 분말의 실수부 투자율 μ'에 대한 비(본 발명의 연자성 편평 분말의 실수부 투자율 μ'/기준 분말의 실수부 투자율 μ')는, 바람직하게는 0.85∼1.10, 더욱 바람직하게는 0.90∼1.05이다. 그리고, 기준 분말로서는, 본 발명의 파라미터를 0.01(질량%·g/m²) 미만(바람직하게는 0.00(질량%·g/m²))으로 조정한 점(즉, 열처리 공정의 시작 시에 Fe-Si-Al계 편평 입자의 표면에 잔류하는 유기용매의 양을 제로 또는 거의 제로로 한 점)을 제외하고, 본 발명의 연자성 편평 분말과 동일한 방법으로 제조된 연자성 편평 분말을 사용할 수 있다.

[합계 C량]

복수의 연자성 편평 입자(연자성 편평 분말을 구성하는 연자성 편평 입자 중, 피복층을 가지는 모든 연자성 편평 입자)의 피복층에 포함되는 합계 C량은, 각각의 연자성 편평 입자의 피복층에 포함되는 C량의 합계이다. 그 단위는 질량%이며, 본 발명의 연자성 편평 분말의 총질량을 기준으로 하여 산출된다. 합계 C량은, 바람직하게는 0.01∼1.00 질량%, 더욱 바람직하게는 0.10∼0.80 질량%, 더 한층 바람직하게는 0.30∼0.60 질량%이다. 합계 C량은, 연자성 편평 분말전체의 C량으로부터, 유기용매를 사용한 편평 가공 전의 원료 분말 전체의 C량을 감함으로써, 즉 식: 연자성 편평 분말 전체의 C량 - 유기용매를 사용한 편평 가공 전의 원료 분말 전체의 C량에 기초하여, 산출할 수 있다. 연자성 편평 분말 전체의 C량, 및 유기용매를 사용한 편평 가공 전의 원료 분말 전체의 C량은, 연소적외선흡수법 (JIS G 1211)에 의해 측정할 수 있다.

[BET 비표면적(BET값)]

본 발명의 연자성 편평 분말의 BET 비표면적은, 바람직하게는 0.5∼1.5 m²/g, 더욱 바람직하게는 0.6∼1.3 m²/g, 더 한층 바람직하게는 0.8∼1.2m²/g이다. BET 비표면적은, BET법으로 측정한 비표면적이며, JIS Z 8830:2013의 규정에 준거하여 측정된다.

본 발명에서는, 종래부터 제안되어 있는 Fe-Si-Al계 합금의 편평 분말에 있어서, 그 높은 실수부 투자율 μ'를 동일한 정도로 유지한 채 내후성을 개선하는 것이 가능하므로, 편평 분말의 표면 물성인 「복수의 연자성 편평 입자의 피복층에 포함되는 합계 C량(질량%)/연자성 편평 분말의 BET 비표면적(m²/g)」 이외의, 편평 분말에 관한 물성값에 대해서는, 종래예의 것을 적용하는 것이 가능하지만, 높은 실수부 투자율 μ'를 얻기 위해 바람직한 각종 물성값의 범위는 하기와 같다. 단, 이들 각종 물성값의 범위에 의해, 본 발명의 범위가 한정적으로 해석되어서는 안된다.

[평균 입경]

본 발명의 연자성 편평 분말의 평균 입경은, 바람직하게는 20∼100 ㎛, 더욱 바람직하게는 35∼80 ㎛, 더 한층 바람직하게는 50∼70 ㎛이다. 평균 입경은, 합금 분말의 전체 체적을 100%로 하여 구해지는 체적 기준의 누적 도수 분포 곡선에 있어서, 누적 체적이 50%인 점의 입자 직경이다. 평균 입경은, 레이저 회절 산란법에 의해 측정된다. 이 측정에 적합한 장치로서, 니키소(日機裝)사의 레이저 회절·산란식 입자 직경 분포 측정 장치 「마이크로트랙 MT3000」을 예로 들 수 있다.

[탭 밀도]

본 발명의 연자성 편평 분말의 탭 밀도는, 바람직하게는 0.50∼1.50 Mg/m³, 더욱 바람직하게는 0.55∼1.00 Mg/m³, 더 한층 바람직하게는 0.60∼0.80 Mg/m³이다. 탭 밀도는, JIS Z2512의 규정에 준거하여 측정된다.

[보자력]

연자성 편평 입자의 길이 방향으로 자장(144kA/m)을 인가하여 측정되는 보자력(이하 「길이 방향의 보자력」이라고 함)은, 바람직하게는 24∼800 A/m, 더욱 바람직하게는 32∼240 A/m, 더 한층 바람직하게는 40∼120 A/m이다. 연자성 편평 입자의 두께 방향으로 자장(144kA/m)을 인가하여 측정된 보자력(이하 「두께 방향의 보자력」이라고 함)은, 바람직하게는 48∼2000 A/m, 더욱 바람직하게는 64∼1000 A/m, 더 한층 바람직하게는 80∼320 A/m이다. 보자력은, 수지제 용기에 연자성 편평 분말을 충전하고, 용기의 직경 방향으로 자화한 경우의 값에 기초하여 산출된다. 용기에 충전된 연자성 편평 입자의 길이 방향 및 두께 방향은, 각각, 용기의 직경 방향 및 높이 방향에 상당하므로, 용기의 직경 방향으로 자화한 경우의 값이 길이 방향의 유지력이 되고, 용기의 높이 방향으로 자화한 경우의 값이 두께 방향의 유지력이 된다.

[보자력의 비]

두께 방향의 보자력, 길이 방향의 보자력에 대한 비(두께 방향의 보자력/길이 방향의 보자력)는, 바람직하게는 1.5∼4.0, 더욱 바람직하게는 2.0∼3.5, 더 한층 바람직하게는 2.3∼3.3이다.

[산소량]

본 발명의 연자성 편평 분말에 포함되는 산소량은, 바람직하게는 1.5질량% 이하, 더욱 바람직하게는 1.0질량% 이하, 더 한층 바람직하게는 0.7질량% 이하이다.

[질소량]

본 발명의 연자성 편평 분말에 포함되는 질소량은, 바람직하게는 0.50질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.10질량% 이하, 더 한층 바람직하게는 0.03질량% 이하이다.

[평균 어스펙트비]

본 발명의 연자성 편평 분말의 평균 어스펙트비는, 바람직하게는 5 이상, 더욱 바람직하게는 15 이상, 더 한층 바람직하게는 30 이상이다. 본 발명의 연자성 편평 분말의 평균 어스펙트비의 상한값은 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 연자성 편평 분말의 평균 어스펙트비는, 바람직하게는 80 이하, 더욱 바람직하게는 55 이하이다. 연자성 편평 입자의 어스펙트비는, 연자성 편평 입자의 길이 방향 길이와, 연자성 편평 입자의 두께의 비(길이 방향의 길이/두께)이다. 연자성 편평 입자의 어스펙트비는, 하기와 같이 산출된다. 연자성 편평 입자를 수지에 메워넣고 연마하고, 연마면을 광학현미경으로 관찰한다. 광학현미경상에 기초하여, 연자성 편평 입자의 길이 방향과 두께 방향을 특정하고, 무작위로 추출한 50개의 연자성 편평 입자에 대하여, 길이/두께를 산출하고, 그 평균을 평균 어스펙트비로 한다.

[실수부 투자율 μ']

복소 투자율 μ는, μ=μ'-jμ'' (식중, μ'는 실수부, μ''은 허수부, j는 허수 단위((j)²=-1)를 나타냄)로 표시된다. 그리고, 본 명세서에 있어서, 투자율 μ, 실수부 투자율 μ' 및 허수부 투자율 μ''는 모두, 진공의 투자율과의 비인 비투자율(比透磁率)이며, 단위는 무차원이다. 연자성 편평 분말을 포함하여 이루어지는 자성 시트의 실수부 투자율 μ'는, 바람직하게는 10∼300, 더욱 바람직하게는 45∼270, 더 한층 바람직하게는 150∼230이다. 복소 투자율 μ는, 연자성 편평 분말을 포함하여 이루어지는 자성 시트(자성 시트 중의 편평 분말의 체적 충전율은 약 50%)로부터, 외경 7mm, 내경 3mm의 도우넛셩 샘플을 잘라내고, 임피던스 측정기를 사용하여, 실온에서 1∼5 MHz에서의 임피던스 특성을 측정하고, 그 평균값으로서 산출된다.

[연자성 편평 분말의 제조 방법]

본 발명의 연자성 편평 분말은, 원료 분말 준비 공정, 편평 가공 공정, 유기용매량 조정 공정 및 열처리 공정을 포함하는 방법에 의해 제조할 수 있다.

<원료 분말 준비 공정>

원료 분말로서는, 연자성 합금 분말이 사용된다. 원료 분말로서 사용되는 연자성 합금 분말은, Fe-Si-Al계 합금 분말이다. Fe-Si-Al계 합금 분말은, 연자성 합금 분말인 한 특별히 한정되지 않지만, 보자력이 낮고, 포화 자화의 값이 높은 분말인 것이 바람직하다. Fe-Si-Al계 합금 분말은, 복수의 Fe-Si-Al계 합금 입자의 집합체이며, 각각의 Fe-Si-Al계 합금 입자의 형상은, 예를 들면, 구형이다. Fe-Si-Al계 합금 입자를 구성하는 Fe-Si-Al계 합금의 조성은, 연자성을 가지는 한 특별히 한정되지 않는다. Fe-Si-Al계 합금의 조성(질량%)에 있어서, Si의 함유량은, 바람직하게는 6.5∼11 %, 더욱 바람직하게는 7∼9.5 %, 더 한층 바람직하게는 7.5∼8 %이며, Al의 함유량은, 바람직하게는 4∼10 %, 더욱 바람직하게는 5.5∼9.5 %, 더 한층 바람직하게는 7∼9 %이며, 잔부는, 바람직하게는 Fe 및 불가피한 불순물이다.

Fe-Si-Al계 합금 분말은, 예를 들면, 가스아토마이즈법, 물아토마이즈법, 디스크아토마이즈법 등의 각종 아토마이즈법, 또는, 용융에 의한 합금화 후에 실시되는 분쇄법에 의해 제작할 수 있다. Fe-Si-Al계 합금 분말의 함유 산소량은 적은 것이 바람직하므로, Fe-Si-Al계 합금 분말은, 가스아토마이즈법에 의해 제조하는 것이 바람직하고, 불활성 가스를 사용한 가스아토마이즈법에 의해 제조하는 것이 더욱 바람직하다. Fe-Si-Al계 합금 분말은, 디스크아토마이즈법 또는 물아토마이즈법에 의해서도 문제없이 제조할 수 있지만, 양산성의 관점에서는, 가스아토마이즈법이 우수하다. 아토마이즈법에 의해 제조된 분말은 형상이 구형에 가까우므로, 아트리터(attritor) 가공 등을 사용한 분쇄법보다 제조된 분말보다 편평화가 진행하기 쉽다. 분쇄법에 의해 제조된 분말은 입자 직경이 아토마이즈 분말보다 작으므로, 자성 시트 표면의 돌기 발생이 억제되는 경향이 있다.

Fe-Si-Al계 합금 분말의 입도(粒度)는 특별히 한정되지 않지만, 편평 후의 평균 입경을 조정할 목적, 함유 산소량이 많은 분말을 제거할 목적, 그 외의 제조 상의 목적 등에 따라, 원하는 입도로 분급(分級)된 Fe-Si-Al계 합금 분말을 원료 분말로서 사용할 수도 있다.

Fe-Si-Al계 합금 분말에는, 편평 가공 공정 전에 열처리를 가할 수도 있다. 열처리 온도는, 바람직하게는 500∼1000 ℃, 더욱 바람직하게는 600∼900 ℃이며, 열처리 시간은, 바람직하게는 0.5∼10 시간, 더욱 바람직하게는 1∼5 시간이다. 편평 가공 공정 전에 열처리를 행함으로써, 원료 분말의 격자(格子) 결함이 회복되고, 편평 가공 후의 연자성 편평 입자의 보자력을 낮게 할 수 있다.

<편평 가공 공정>

원료 분말 준비 공정 후, Fe-Si-Al계 합금 분말을 편평화한다. 이로써, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말을 얻을 수 있다. 편평 가공은, 유기용매를 사용한 습식으로 행해진다. 편평 가공은, 예를 들면, 아트리터, 볼밀, 진동밀 등을 사용하여 행할 수 있다. 그 중에서도, 비교적 편평 가공 능력이 우수한 아트리터를 사용하는 것이 바람직하다.

습식의 편평 가공에서 사용되는 유기용매의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 유기용매는, 극성 유기용매라도 되고, 비극성 유기용매라도된다. 유기용매는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 유기용매로서는, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올(1-프로판올, 2-프로판올), 부탄올(1-부탄올, 이소부탄올 등) 등의 알코올류, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 락트산 에틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤 등의 에스테르류, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르(메틸셀로솔브), 에틸렌글리콜모노에틸에테르(에틸셀로솔브), 에틸렌글리콜모노부틸에테르(부틸셀로솔브), 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르 등의 에테르류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세틸아세톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠 등의 방향족 탄화수소, 디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세토아세토아미드, N-메틸피롤리돈 등의 아미드류가 있다. 그 외의 유기용매로서는, 예를 들면, 파라핀계, 이소파라핀계, 나프텐계 등의 유기용매가 있다. 예를 들면, 이하의 상품명으로 판매되고 있는 것이 있다. 테크린 N-16, 테크린 N-20, 테크린 N-22, 나프테졸 L, 나프테졸 M, 나프테졸 H, 0호 솔벤트L, 0호 솔벤트 M, 0호 솔벤트 H, 아이소졸 300, 아이소졸 400, AF 솔벤트 4호, AF 솔벤트 5호, AF 솔벤트 6호, AF 솔벤트 7호, 카크타스노르말파라핀 N12, N13, N14, YHNP, SHNP(모두 JX닛코닛세키(日鑛日石) 에너지 가부시키가이샤 제조); 아이소파 G, 아이소파 H, 아이소파 L, 아이소파 M, 에크솔 D40, 에크솔 D80, 에크솔 D100, 에크솔 D130, 및 에크솔 D140(모두 도넨(東燃) 제너럴석유 가부시키가이샤 제조).

유기용매의 첨가량은, Fe-Si-Al계 합금 분말 100질량부에 대하여, 바람직하게는 100질량부 이상, 더욱 바람직하게는 200질량부 이상이다. 유기용매의 첨가량의 상한은 특별히 한정되지 않고, 요구되는 편평 분말의 크기 및 형상과, 생산성의 밸런스에 따라 적절히 조정이 가능하다. 유기용매는, 함수(含水) 유기용매라도되지만, 산소 함유량을 낮게 하기 위하여, 유기용매 중의 수분 농도는, 유기용매 100질량부에 대하여, 바람직하게는 0.002질량부 이하이다. 유기용매와 함께 편평화 조제(助劑)를 사용해도 되지만, 산화를 억제하기 위하여, 편평화 조제의 첨가량은, Fe계 합금 분말 100질량부에 대하여, 바람직하게는 5질량부 이하이다.

<유기용매량 조정 공정>

열처리 공정 전에, 열처리 공정의 시작 시에 Fe-Si-Al계 합금 편평 분말의 표면(Fe-Si-Al계 합금 편평 분말을 구성하는 편평 입자의 표면)에 잔류하는 유기용매의 양을, 본 발명의 파라미터가 원하는 범위가 되도록 조정한다. 예를 들면, 편평 가공 공정 후, 여과 등에 의해, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말과 유기용매의 혼합물로부터 유기용매를 적절하게 제거함으로써, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말의 표면에 잔류하는 유기용매의 양을 조정할 수 있다. 또한, 편평 가공 공정 후, 여과 등에 의해, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말과 유기용매의 혼합물로부터 유기용매를 충분히 제거하고, 열처리 공정의 개시 전에, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말에 적량의 유기용매를 다시 첨가함으로써, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말의 표면에 잔류하는 유기용매의 양을 조정할 수 있다. Fe-Si-Al계 합금 편평 분말의 표면에 잔류하는 유기용매의 양을 조정한 후, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말은, 열처리 공정의 개시 전에, 필요에 따라 건조시켜도 된다. 건조 온도는, 통상 50∼300 ℃, 건조 시간은, 통상 60∼600 분이다.

<열처리 공정>

유기용매량 조정 공정 후, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말을 열처리한다. 유기용매가 잔류하는 Fe-Si-Al계 합금 편평 분말을 열처리함으로써, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말을 구성하는 편평 입자의 표면에 피복층이 형성된다. 또한, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말을 열처리함으로써, 아트리터 가공 등의 편평 가공에 의해 발생된 Fe-Si-Al계 합금 편평 분말 중의 격자 결함이 회복되고, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말의 보자력이 저하되고, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말의 투자율이 향상한다. 열처리 장치는, 원하는 열처리 온도를 실현할 수 있는 한 특별히 한정되지 않는다. 열처리 온도는, 바람직하게는 500∼1000 ℃, 더욱 바람직하게는 600∼900 ℃이다. 열처리 시간은 특별히 한정되지 않고, 처리량, 생산성 등에 따라 적절하게 조정할 수 있다. 다만, 열처리 시간이 길어지면, 생산성이 저하되므로, 열처리 시간은, 바람직하게는 0.5∼10 시간, 더욱 바람직하게는 1∼5 시간이다.

열처리 공정에 있어서, 열처리 분위기가 대기인 경우, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말의 산화가 진행된다. 따라서, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말의 산화를 억제하기 위하여, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말을 진공 중 또는 불활성 가스 예를 들면, 아르곤, 질소 중에서 열처리하는 것이 바람직하다. 표면 처리의 관점에서는, Fe-Si-Al계 합금 편평 분말을 질소 가스 중에서 열처리할 수도 있지만, 그러한 경우에는, 보자력의 값이 상승하고, 투자율이 진공에서 열처리된 경우와 비교하여 저하되는 경향이 있다.

<연자성 수지 조성물>

본 발명의 연자성 수지 조성물은, 본 발명의 연자성 편평 분말을 함유한다. 본 발명의 연자성 수지 조성물은, 예를 들면, 본 발명의 연자성 편평 분말이, 수지 중에 분산된 형태를 가진다. 수지는 적절하게 선택 가능하며, 1종의 수지를 사용해도 되고, 2종 이상의 수지를 사용해도 된다. 연자성 수지 조성물에 포함되는 연자성 편평 분말의 양은, 적절하게 조정 가능하지만, 연자성 수지 조성물의 총체적을 기준으로 하여, 통상 20∼65 체적%이다.

수지 성분은, 열경화성 수지라도 되고, 열가소성 수지라도 된다.

열경화성 수지로서는, 예를 들면, 에폭시 수지, 페놀 수지, 아미노 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 열경화성 폴리이미드 수지, 디알릴프탈레이트 수지 등이 있다.

열가소성 수지로서는, 예를 들면, 천연 고무, 부틸 고무, 이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, (메타)아크릴 수지, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체, 폴리부타디엔 수지, 폴리카보네이트 수지, 열가소성 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지(6-나일론, 6,6-나일론 등), 페녹시 수지, 포화 폴리에스테르 수지(PET, PBT 등), 폴리아미드이미드 수지, 불소 수지 등이 있다.

연자성 수지 조성물은, 열경화 촉매를 함유할 수도 있다. 열경화 촉매는, 가열에 의해 열경화성 수지의 경화를 촉진하는 촉매이며, 예를 들면, 이미다졸계 화합물, 트리페닐포스핀계 화합물, 트리페닐보란계 화합물, 아미노기 함유 화합물 등이 있다.

연자성 수지 조성물은, 또한 필요에 따라, 그 외의 첨가제를 함유할 수도 있다. 첨가제로서는, 예를 들면, 가교제, 무기 충전재 등이 있다.

<자성 시트>

본 발명의 자성 시트는, 본 발명의 연자성 편평 분말을 함유한다. 본 발명의 자성 시트는, 예를 들면, 본 발명의 연자성 편평 분말이, 고무, 엘라스토머, 수지 등의 매트릭스 재료 중에 분산된 구조를 가진다. 매트릭스 재료는 적절하게 선택 가능하며, 1종의 매트릭스 재료를 사용해도 되고, 2종 이상의 매트릭스 재료를 사용해도 된다. 본 발명의 자성 시트는, 본 발명의 연자성 수지 조성물을 사용하여 제조할 수 있다.

자성 시트에 포함되는 연자성 편평 분말의 양은, 요구되는 투자율 특성 등을 고려하여 적절하게 조정할 수 있다. 자성 시트에 포함되는 연자성 편평 분말의 양(자성 시트 중의 연자성 편평 분말의 체적 충전율)은, 바람직하게는 20∼60 체적%, 예를 들면 20∼40 체적% 또는 40∼60 체적%이다.

연자성 편평 분말을 포함하여 이루어지는 자성 시트의 제조는, 연자성 편평 분말을 사용하여, 종래 제안되어 있는 방법에 따라 행할 수 있다. 예를 들면, 연자성 수지 조성물을 용매에 용해 또는 분산시켜 얻어진 연자성 수지 조성물 용액을 이형(離型) 기재(基材)의 표면에 도포하고, 건조시켜, 얻어진 반경화 상태의 연자성 필름을 복수장 적층하고, 열프레스함으로써 제조할 수 있다. 구체적으로는, 톨루엔에 염소화 폴리에틸렌 등을 용해한 것에 연자성 편평 분말을 혼합하고, 이것을 폴리에스테르 수지 등의 합성 수지제의 기재에 도포하고, 건조시킨 것을, 각종 프레스, 롤 등으로 압축함으로써 제조 가능하다.

[실시예]

이하, 본 발명에 대하여 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 그리고, 실시예에 의해 본 발명의 효과가 밝혀지지만, 실시예의 기재에 기초하여 본 발명이 한정적으로 해석되어서는 안된다.

[편평 분말의 제작]

물아토마이즈법, 가스아토마이즈법, 디스크아토마이즈법 또는 용융에 의한 합금화 후의 분쇄법(주조 분쇄법) 중 어느 하나에 의해, 표 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 및 19에 나타낸 소정의 조성의 합금 분말을 제작하고, 150㎛ 이하로 분급했다. 각종 아토마이즈는 종래 제안되어 있는 일반적인 방법으로 실시 가능하다. 물아토마이즈법, 가스아토마이즈법 및 디스크아토마이즈법은, 알루미나제 도가니를 용해에 사용하여, 도가니 아래의 직경 2mm의 노즐로부터 합금 용탕을 출탕한 후, 물아토마이즈법으로는 고압수를 분무하여 용탕을 분단함으로써, 가스아토마이즈법으로는 고압 가스(아르곤 또는 질소)를 분무하여 용탕을 분단함으로써, 디스크아토마이즈법으로는 회전 디스크(회전 속도: 5000∼100000 rpm)에 의한 원심력으로 용탕을 분단함으로써 실시했다. 제조된 합금 분말의 일부에는, 편평 가공 전에 열처리를 실시했다. 이들을 원료 분말로 하여, 편평 가공을 실시했다. 편평 가공은 종래 제안되어 있는 일반적인 방법으로 가능하다. 본 실시예에서는, 아트리터 가공에 의해 편평 가공을 실시하고, 아트리터 가공은, SUJ2제의 직경 4.8mm의 볼을, 원료 분말 100g 및 유기용매와 함께 교반 용기에 투입하고, 블레이드의 회전수를 300rpm으로 하여 실시했다.

유기용매의 첨가량은, 원료 분말 100질량부에 대하여, 100질량부로 했다. 편평 가공 시간의 경과에 따라 탭 밀도는 저하되지만, 편평 가공 중에 소량의 분말을 샘플링하고, 소정의 탭 밀도(표 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20에 기재된 바와 같이)가 얻어진 시점에서 편평 가공을 완료했다. 편평 가공 후에, 편평 분말 및 유기용매를 비이커에 취출하고, 상청액을 버린 후, 메쉬 1000㎛의 분급망 위에 깐 종이 걸레 위에 취출하고, 상온(常溫) 상압(常壓)에서 소정 시간 방치하여, 유기용매를 여과했다(최대 1시간 여과). 일부 분말(1시간 여과하고 잉여 유기용매가 충분히 제거된 것)에 대해서는, 여과 후에 소정의 중량의 유기용매를 다시 적하(適下)하여, 유기용매의 함유량을 증가시켰다.

이상과 같이, 편평 분말에 유기용매가 잔류하고 있는 상태로, 이들을 스테인레스제의 접시에 옮기고, 80℃에서 24시간 건조시켰다. 또한, 이와 같이 하여 얻어진 편평 분말을 진공 중, 아르곤 중 또는 질소 중에서 열처리하고, 각종 평가에 사용했다.

[편평 분말의 평가]

열처리 후의 편평 분말에 관하여, 평균 입경, 탭 밀도, 보자력(길이 방향의 보자력 및 두께 방향의 보자력), 산소값, 질소값, BET 비표면적(BET값), 피복층의 두께, 및 피복층에 포함되는 합계 C량을 측정했다.

평균 입경은, 레이저 회절법(니키소(日機裝)사에서 제조한 마이크로트랙 T3000)으로 평가했다.

탭 밀도는, 약 20g의 편평 분말을, 용적 100cm³의 실린더에 충전하고, 낙하 높이 10mm, 탭 횟수 200회일 때의 충전 밀도로 평가했다.

보자력은, 시판하고 있는 보자력미터(Qumano사에서 제조한 COERCIMETER HC 801)로 평가했다. 구체적으로는, 직경 6mm, 높이 8mm의 수지제 용기에 편평 분말을 충전하고, 이 용기의 높이 방향으로 자화한 경우와, 직접 직경 방향으로 자화한 경우의 보자력을 측정했다. 보자력의 측정은, 인가 자장 144kA/m에서 실시했다. 그리고, 편평 분말은 충전된 원기둥의 높이 방향이 두께 방향으로 되어 있으므로, 용기의 높이 방향으로 자화한 경우가 편평 분말의 두께 방향의 보자력, 용기의 직경 방향으로 자화한 경우가 편평 분말의 길이 방향의 보자력이 된다.

산소량은, 불활성 가스 융해(融解), 적외선흡수법(JIS Z 2613)에 의해 측정했다.

질소량은, 불활성 가스 융해, 열전도도법(JIS G 1228)에 의해 측정했다.

BET 비표면적(BET값)은, 일본 벨사에서 제조한 BELSORP-miniII에 의해 측정했다.

피복층의 두께는, 오제분석(얼박(ULVAC)·파이사에서 제조한 Model680)에 의해 측정했다.

열처리 후의 편평 분말의 C량 및 편평 가공 전의 원료 분말의 C량을 평가하고, 그 차분(열처리 후의 편평 분말의 C량 - 편평 가공 전의 원료 분말의 C량)을 산출하여, 편평 분말의 피복층에 포함되는 합계 C량(「표면 C량」이라고도 함)으로 했다. 열처리 후의 편평 분말의 C량 및 편평 가공 전의 원료 분말의 C량은, 연소적외선흡수법(JIS G 1211)에 의해 측정했다.

[자성 시트의 제작]

편평 분말 이외의 자성 시트의 구성으로서는, 종래 제안되어 있는 일반적인 구성이 적용 가능하며, 자성 시트 제작도 종래 제안되어 있는 일반적인 방법으로 실시 가능하다. 본 실시예에서는, 톨루엔에 염소화 폴리에틸렌을 용해하고, 여기에 얻어진 편평 분말을 혼합, 분산시켰다. 이 분산액을 폴리에스테르 수지 시트에 두께 100㎛ 정도로 도포하고, 상온 상습(常濕)에서 건조시켰다. 그 후, 130℃, 15MPa의 압력으로 프레스 가공하여, 자성 시트를 얻었다. 자성 시트의 사이즈는 150mm×150mm이며 두께는 50㎛이다. 그리고, 자성 시트 중의 편평 분말의 체적충전율은 모두 약 50%였다.

[실수부 투자율 μ' 및 평균 어스펙트비의 평가]

얻어진 자성 시트를 사용하여, 자성 시트의 투자율 및 편평 분말의 평균 어스펙트비를 평가했다.

복소 투자율 μ는, μ=μ'-jμ'' (식 중, μ'은 실수부, μ''은 허수부, j는 허수 단위((j)²=-1)을 나타냄)로 표시된다. 그리고, 본 명세서에 있어서, 투자율 μ, 실수부 투자율 μ' 및 허수부 투자율 μ'은 모두, 진공의 투자율과의 비인 비투자율 이며, 단위는 무차원이다. 복소 투자율 μ(복소 투자율의 실수부: μ', 복소 투자율의 허수부: μ'')는, 자성 시트로부터, 외경 7mm, 내경 3mm의 도우넛형의 샘플을 잘라내고, 임피던스 측정기(KEYSIGHT사에서 제조한 E4991B 임피던스·아날라이저)에 의해, 실온에서 1∼5 MHz에서의 임피던스 특성을 측정하고, 그 결과로부터 산출했다. 여기서, 실수부 투자율 μ'는, 1∼5 MHz의 평균값을 사용하여 평가했다. 또한, 각각의 편평 분말의 실수부 투자율 μ'의, 기준 분말의 실수부 투자율 μ'에 대한 비를 산출하고, 각각의 편평 분말의 실수부 투자율 μ'가, 기준 분말의 실수부 투자율 μ'와 동일 정도로 유지되고 있는지, 혹은, 현저하게 감소하고 있는지를 평가했다.

또한, 얻어진 자성 시트의 두께 방향을 관찰할 수 있는 수지 매립 연마 시료를 제작하고, SEM 관찰에 의해 무작위로 선택한 50개의 입자에 대하여, 화상 해석으로부터 평균 두께 및 평균 어스펙트비를 산출했다. 그리고, 어스펙트비는, 「편평 분말의 길이 방향 길이/편평 분말의 두께」이다.

[자성 시트의 내후성 평가]

얻어진 자성 시트로부터, 20mm×20mm의 샘플을 잘라내고, 20% NaCl 수용액에, 60℃에서 100시간 침지하고, 그 후의 발녹 상태를 관찰했다. 자성 시트에 발녹이 전혀 관찰되지 않은 것을 「A」, 일부에 점형의 다갈색의 변색이 관찰되는 것을 「B」, 전체면이 다갈색으로 변색된 것을 「C」로서 평가했다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

[표 5]

[표 6]

[표 7]

[표 8]

[표 9]

[표 10]

[표 11]

[표 12]

[표 13]

[표 14]

[표 15]

[표 16]

[표 17]

[표 18]

[표 19]

[표 20]

표 1∼20 중에서, 표 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19는, 원료 분말의 합금 조성 및 제조 조건을 나타내고, 표 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20은, 제조된 편평 분말의 특성, 성능 등을 나타낸다.

표 2에 나타낸 비교예 No.1은, 표면 C량/BET값이 1.00(질량%·g/m²)를 초과하므로, μ'의 값이 기준 분말(비교예 No.6)의 μ'의 값보다 현저하게 감소하고 있다. 또한, 비교예 No.6은, 표면 C량/BET값이 0이므, 내후성이 좋지 못하다(내후성의 평가: C). 마찬가지로, 표 4, 표 6, 표 8, 표 10, 표 12, 표 14에 나타낸 비교예 No.7, 13, 19, 25, 31, 37은, 표면 C량/BET값이 1.00(질량%·g/m²)를 초과하므로, μ'의 값이 기준 분말(비교예 No.12, 18, 24, 30, 36, 42)의 μ'의 값보다 현저하게 감소하고 있다. 또한, 비교예 No.12, 18, 24, 30, 36, 42는, 표면 C량/BET값이 0이므로, 내후성이 좋지 못하다(내후성의 평가: C).

또한, 표 16, 표 18, 표 20에 나타낸 비교예 No.43, 49, 55는, 표면 C량/BET값이 0이므로, 내후성이 좋지 못하다(내후성의 평가: C). 비교예 No.48, 54, 60은, 표면 C량/BET값이 1.00(질량%·g/m²)를 초과하므로, μ'의 값이 기준 분말(비교예 No.6, 12, 30)의 μ'의 값보다 현저하게 감소하고 있다.

이에 대하여, 본 발명의 예 No.2∼5, 8∼11, 14∼17, 20∼23, 26∼29, 32∼35, 38∼41, 44∼47, 50∼53, 56∼59는, 모두 본 발명의 조건을 충족하고 있으므로, μ'의 값이 기준 분말의 μ'의 값과 동일한 정도로 유지되어 있고, 고내후성도 우수한 것을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, Fe-Si-Al계 합금 분말을, 유기용매 중에서 편평화 처리하고, 그 후, 유기용매의 여과 공정에서 적량의 유기용매를 잔존시킨 채 건조시킴으로써, Fe-Si-Al계 편평 분말의 표면에 C 함유층을 생성할 수 있고, 이로써, Fe-Si-Al계 합금 분말이 원래 가지는 투자율(μ')을 유지하면서, 저비용으로 내후성의 개선을 실현할 수 있다. 이와 같이, 본 발명은, 극히 우수한 효과를 얻을 수 있다.

본 출원은, 2017년 2월 28일자에 출원된 일본특허출원 2017-35634호에 기초한 우선권을 주장하는 것이며, 그 개시 내용의 전체가 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.

1: Fe-Si-Al계 합금 편평 입자
2: 피복층

Claims

복수의 연자성(軟磁性) 편평 입자의 집합체인 연자성 편평 분말로서,
상기 복수의 연자성 편평 입자 각각이, Fe-Si-Al계 편평 입자와, 상기 Fe-Si-Al계 편평 입자의 표면에 형성된 피복층을 포함하고,
상기 복수의 연자성 편평 입자의 피복층에 포함되는 합계 C량(질량%)/상기 연자성 편평 분말의 BET 비표면적(m²/g)이, 0.01∼1.00 (질량%·g/m²)인, 연자성 편평 분말.
제1항에 있어서,
상기 피복층에 포함되는 C가 유기용매에 유래하는, 연자성 편평 분말.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 연자성 편평 입자의 피복층에 포함되는 합계 C량이 0.01∼1.00 질량%인, 연자성 편평 분말.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연자성 편평 분말의 BET 비표면적이 0.5∼1.5 m²/g인, 연자성 편평 분말.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피복층의 두께가 0.1nm 초과 5nm 미만인, 연자성 편평 분말.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Fe-Si-Al계 편평 입자가, 질량%로 Si: 6.5∼11 %, Al: 4∼10 %를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물인, 연자성 편평 분말.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연자성 편평 분말의 평균 입경(粒徑)이 20∼100 ㎛인, 연자성 편평 분말.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연자성 편평 분말의 탭 밀도가 0.50∼1.50 Mg/m³인, 연자성 편평 분말.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연자성 편평 입자의 길이 방향으로 자장을 인가하여 측정되는 보자력(保磁力)이 24∼800 A/m인, 연자성 편평 분말.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연자성 편평 입자의 두께 방향으로 자장을 인가하여 측정되는 보자력이 48∼2000 A/m인, 연자성 편평 분말.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연자성 편평 입자의 두께 방향으로 자장을 인가하여 측정되는 보자력의, 상기 연자성 편평 입자의 길이 방향으로 자장을 인가하여 측정되는 보자력에 대한 비가, 1.5∼4.0인, 연자성 편평 분말.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연자성 편평 분말의 산소량이 1.5질량% 이하인, 연자성 편평 분말.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연자성 편평 분말의 질소량이 0.50질량% 이하인, 연자성 편평 분말.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연자성 편평 분말의 평균 어스펙트비가 5 이상인, 연자성 편평 분말.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 연자성 편평 분말을 함유하는, 연자성 수지 조성물.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 연자성 편평 분말을 함유하는, 자성 시트.
제16항에 있어서,
상기 자성 시트의 실수부 투자율(透磁率) μ'가 10∼300인, 자성 시트.