KR20230161440A

KR20230161440A - 페라이트 분말, 페라이트 수지 복합 재료 및 전자파 차폐재, 전자 재료 또는 전자 부품

Info

Publication number: KR20230161440A
Application number: KR1020237031842A
Authority: KR
Inventors: 타츠토 카네코; 코지 아가
Original assignee: 파우더테크 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2022-03-08
Publication date: 2023-11-27
Also published as: EP4317076A1; US20240182323A1; CN117098731A; WO2022209640A1; TW202302465A; JPWO2022209640A1; JP7335670B2

Abstract

100㎒보다 낮은 주파수에서 자기 손실을 억제하고, 또한 복합 재료나 복합체에 적용했을 때 성형성 및 충전성을 해치는 일 없이 입자 탈락을 억제할 수 있는 페라이트 분말, 페라이트 수지 복합 재료 및 전자파 차폐 재료, 전자 재료 또는 전자 부품을 제공한다. 상기 페라이트 분말은 스피넬상을 주상으로 하는 구상 또는 다면체상의 페라이트 입자를 적어도 함유하는 Mn-Zn계 페라이트 분말이다. 또한, 페라이트 입자는 볼록 다각형상의 윤곽을 갖는 스텝 구조를 표면에 갖는다. 또한, 페라이트 분말은 BET 비표면적이 0.35 ㎡/g 이상 10.00 ㎡/g 이하이며, 산화 아연(ZnO)상의 함유량이 0 질량% 이상 0.8 질량% 이하이다.

Description

페라이트 분말, 페라이트 수지 복합 재료 및 전자파 차폐재, 전자 재료 또는 전자 부품

본 발명은 페라이트 분말, 페라이트 수지 복합 재료 및 전자파 차폐재, 전자 재료 또는 전자 부품에 관한 것이다.

페라이트 분말과 수지로 이루어지는 복합 재료는 전자파 차폐재를 비롯해 다양한 용도로 사용되고 있다. 이와 같은 복합 재료는 페라이트 분말과 수지를 혼련함으로써 제작된다. 복합 재료는 시트 등의 형상으로 성형되어 복합체(성형체)가 된다. 이때, 페라이트 분말을 구성하는 입자의 형상이 구형에 가까우면 성형시의 유동성이 높아져, 복합체 중의 페라이트 분말의 충전율이 높아진다. 이로 인해 성형성이 양호해질 뿐만 아니라 전자파 차폐 성능 등의 특성이 양호해진다. 이와 같은 관점에서 구상 또는 다면체상의 입자로 구성되는 페라이트 분말(입자)이 제안되고 있다.

예를 들면, 특허 문헌 1(국제 공개 제2017/212997호)에는, 평균 입경이 1∼2000㎚의 단결정이면서 진구상의 입자 형상을 갖는 페라이트 입자로서, 이 페라이트 입자는 Zn을 실질적으로 함유하지 않고, Mn을 3∼25 중량%, Fe를 43∼65 중량% 함유하고, 상기 페라이트 입자와 바인더 수지로 이루어지는 성형체에 의해 측정한 복소투자율의 실부 μ'가 100㎒∼1㎓의 주파수 대역에서 극대치를 갖는 것을 특징으로 하는 페라이트 입자가 개시되어 있고, 이 페라이트 입자를 전자 기기의 전자파 차폐 재료로 이용하면, 폭넓은 주파수 대역의 전자파를 주파수에 관계 없이 안정적으로 차폐할 수 있다는 것이 기재되어 있다(특허 문헌 1의 청구항 1 및 [0078]).

특허 문헌 2(일본 특허공개 2016-60682호 공보)에는, 입경 11㎛ 미만의 페라이트 입자를 15∼30 중량% 함유하고, 체적 평균 입경이 10∼50㎛인 것을 특징으로 하는 진구상 페라이트분이 개시되어 있고, 필러로서 이용되었을 때의 충전성 및 성형성이 양호하며, 뛰어난 핸들링성을 갖고, 고저항인 것으로부터, 구상 페라이트분을 수지와 함께 수지 조성물로 하고, 또한 성형한 성형체는 전자파 흡수용의 IC 밀봉제를 비롯한 여러 가지 용도로 사용 가능하다는 것이 기재되어 있다(특허 문헌 2의 청구항 1 및 [0093]).

특허 문헌 3(국제 공개 제2018/061327호)에는, 평균 입경이 1∼2000㎚인 단결정체이면서 다면체상의 입자 형상을 갖고, Ni를 5∼10 중량% 함유하고, Zn을 15∼30 중량% 함유하고, Cu를 1∼5 중량% 함유하고, Fe를 25∼50 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 Ni-Zn-Cu계 페라이트 입자가 개시되어 있고, 이 페라이트 입자는 높은 포화 자화와 높은 전기 저항을 모두 갖는 것으로부터, 자기 필러나 성형체 원료로서 적합하다는 것이 기재되어 있다(특허 문헌 3의 청구항 1 및 [0089]).

특허 문헌 4(일본 특허공개 2006-160560호 공보)에는, (a) 가용성 이온의 함유량이 5 ppm 이하, (b) 평균 입자경이 10∼50㎛의 범위이며, (c) X선 회절에 의한 결정 구조가 스피넬 구조를 나타내는 구상 소결 페라이트 입자가 개시되어 있고, 이 구상 소결 페라이트 입자와 실리카 입자로 이루어지는 충전재를 함유하는 반도체 밀봉용 수지 조성물은 저점도로 양호한 유동 특성을 갖고, 게다가 전자파 자폐 기능을 가지게 되어, 이 수지 조성물을 밀봉 재료로 이용함으로써 얻어지는 반도체 장치는 EMC가 뛰어난 것이 된다는 취지가 기재되어 있다(특허 문헌 4의 청구항 1 및 [0023]).

특허 문헌 5(일본 특허공개 평04-304700호 공보)에는, 평균 입경이 50∼150㎛인 구상 입자인 것을 특징으로 하는 Mn-Zn계 페라이트 입자 분말로 이루어지는 전파 흡수체 재료용 분말이 개시되어 있고, 평균 입경을 150㎛ 이하의 구상으로 함으로써, 종래, 재료의 대입경화의 지장이 되었던 사출 성형시의 게이트 막힘을 유동성 향상에 의해 개선할 수 있다는 것이 기재되어 있다(특허 문헌 5의 청구항 1 및 [0008]).

또한, 전자파 차폐재 등의 복합재와는 다른 용도에 이용되는 것이지만, 특허 문헌 6(일본 특허 제5921801호 공보)에는, 원료로서의 Fe₂O₃ 분말과, 이 Fe₂O₃ 분말 10㎏당 10∼50g의 부원료로서의 탄산염과 환원제로서의 혼합물을 과립화한 후, 1000℃ 이하의 온도에서 소성해, 입자의 표면에 동심원상으로 펼쳐진 융기 부분의 집합인 스텝 형상의 요철을 갖는 캐리어 심재를 제조하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 현상제용 캐리어 심재의 제조 방법이 개시되어 있고, 이 캐리어 심재는 구형도가 0.8 이상인 것이 기재되어 있다(특허 문헌 6의 청구항 1 및 [0024]).

특허 문헌 1: 국제 공개 제2017/212997호 특허 문헌 2: 일본 특허공개 2016-60682호 공보 특허 문헌 3: 국제 공개 제2018/061327호 특허 문헌 4: 일본 특허공개 2006-160560호 공보 특허 문헌 5: 일본 특허공개 평04-304700호 공보 특허 문헌 6: 일본 특허 제5921801호 공보

이와 같이, 구상 또는 다면체상의 페라이트 분말을 이용함으로써 복합 재료나 복합체로 했을 때의 성형성 및 충전성의 개선을 도모하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 본 발명자들이 조사한 결과, 이와 같은 페라이트 분말과 수지를 이용해 복합체를 제작하면, 복합체로부터 페라이트 입자가 탈락하기 쉽다는 문제가 있다는 것을 알았다. 특히, 복합체를 가공할 때, 페라이트 입자의 탈락(탈리 입자)이 많았다. 이와 같은 페라이트 입자의 탈락은, 복합체 표면의 평활성 열화를 가져오기 때문에 바람직하지 않다.

입자 탈락의 원인을 규명하는데 있어서, 본 발명자들은 구상이나 다면체상의 페라이트 입자는 그 표면이 너무 매끄럽기 때문에 수지와의 밀착력이 낮아진다고 생각했다. 한층 더 검토를 진행한 결과, 구상이나 다면체상의 페라이트 입자에 있어서도, 그 표면에 다각형상의 스텝 구조를 마련함으로써 수지와의 밀착력이 개선되는 것, 및 이와 같은 입자를 갖는 페라이트 분말은, 이것을 복합 재료나 복합체에 적용했을 때, 성형성 및 충전성을 해치는 일 없이 입자 탈락을 억제할 수 있다는 지견을 얻어 본 발명을 완성시켰다.

따라서 본 발명은, 100㎒보다 낮은 주파수에서 자기 손실을 억제하고, Mn을 동일한 정도 함유하는 Mn계 페라이트보다 투자율 μ'가 높고, 또한 복합 재료나 복합체에 적용했을 때 성형성 및 충전성을 해치는 일 없이 입자 탈락을 억제할 수 있는 페라이트 분말, 페라이트 수지 복합 재료 및 전자파 차폐 재료, 전자 재료 또는 전자 부품의 제공을 과제로 한다.

본 발명은 하기 (1)∼(10)의 형태를 포함한다. 한편, 본 명세서에 있어서 표현 '∼'은 그 양단의 수치를 포함한다. 즉, 'X∼Y'는 'X 이상 Y 이하'와 같은 의미이다.

(1) 스피넬상을 주상으로 하는 구상 또는 다면체상의 페라이트 입자를 적어도 함유하는 Mn-Zn계 페라이트 분말로서,

상기 페라이트 입자는 볼록 다각형상의 윤곽을 갖는 스텝 구조를 표면에 갖고,

상기 페라이트 분말은 BET 비표면적이 0.35 ㎡/g 이상 10.00 ㎡/g 이하이며,

산화 아연(ZnO)상의 함유량이 0 질량% 이상 0.8 질량% 이하인 페라이트 분말.

(2) 상기 페라이트 분말은, 망간(Mn) 함유량이 3.5 질량% 이상 20.0 질량% 이하, 아연(Zn) 함유량이 1.0 질량% 이상 18.0 질량% 이하, 및 철(Fe) 함유량이 43.0 질량% 이상 65.0 질량% 이하인 망간(Mn)-아연(Zn)계 페라이트의 조성을 갖는, 상기 (1)에 기재된 페라이트 분말.

(3) 상기 스텝 구조가 2단 이상의 스텝을 갖는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 페라이트 분말.

(4) 상기 페라이트 분말은 형상계수 SF-1이 100 이상 110 이하인, 상기 (1)∼(3)에 기재된 페라이트 분말.

(5) 상기 페라이트 분말 중의 유사 구상 스텝 입자의 함유 비율(Ps)이 50% 이상인, 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재된 페라이트 분말.

(6) 상기 스피넬상의 결정자경이 1㎚ 이상 100㎚ 이하인, 상기 (1)∼(5) 중 어느 하나에 기재된 페라이트 분말.

(7) 상기 스피넬상의 격자 상수가 8.350Å 이상 8.475Å 이하인, 상기 (1)∼(6) 중 어느 하나에 기재된 페라이트 분말.

(8) 상기 페라이트 분말은 체적 입도 분포에서의 50%경(D50)이 0.10㎛ 이상 20.00㎛ 이하인, 상기 (1)∼(7) 중 어느 하나에 기재된 페라이트 분말.

(9) 상기 (1)∼(8) 중 어느 하나에 기재된 페라이트 분말과 수지를 함유하는, 페라이트 수지 복합 재료.

(10) 상기 (9)의 페라이트 수지 복합 재료를 함유하는, 전자파 차폐재, 전자 재료 또는 전자 부품.

본 발명에 의하면, 고주파에서 자기 손실을 억제하고, 또한 복합 재료나 복합체에 적용했을 때 성형성 및 충전성을 해치는 일 없이 입자 탈락을 억제할 수 있는 페라이트 분말, 페라이트 수지 복합 재료 및 전자파 차폐 재료, 전자 재료 또는 전자 부품이 제공된다.

도 1은 실시예 샘플(예 3)의 표면 SEM상을 나타낸다.
도 2는 스텝 구조의 단면 모식도를 나타낸다.
도 3은 비교예 샘플(예 15)의 표면 SEM상을 나타낸다.

본 발명의 구체적인 실시 형태(이하, '본 실시 형태'라고 한다)에 대해 설명한다. 한편, 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다.

《1. 페라이트 분말》

본 실시 형태의 페라이트 분말은, 스피넬상을 주상으로 하는 구상 또는 다면체상의 페라이트 입자를 적어도 함유하는 Mn-Zn계 페라이트 분말이다. 상기 페라이트 입자는, 볼록 다각형상의 윤곽을 갖는 스텝 구조를 표면에 갖는다. 또한, 페라이트 분말은 BET 비표면적이 0.35 ㎡/g 이상 10.00 ㎡/g 이하이며, 산화 아연(ZnO)상의 함유량이 0 질량% 이상 0.8 질량% 이하이다.

본 실시 형태의 페라이트 분말은 복수의 페라이트 입자로 구성된다. 즉, 페라이트 분말은 복수의 페라이트 입자의 집합체이다. 페라이트 입자는 스피넬상을 주상으로 한다. 스피넬상은 MO·Fe₂O₃(M은 전이 금속 원소)의 화학량론 조성을 갖는 화합물이며, 입방정의 스피넬형 결정 구조를 갖는다. 그러나 본 실시 형태의 페라이트 분말은 화학량론 조성의 스피넬상을 포함하는 것으로 한정되지 않는다. 스피넬형 결정 구조를 유지하는 한, 조성의 차이는 허용된다.

본 실시 형태의 페라이트 분말은, 구상 또는 다면체상의 페라이트 입자(유사 구상 스텝 입자)를 적어도 함유한다. 즉, 페라이트 분말을 구성하는 페라이트 입자는, 그 일부가 유사 구상 스텝 입자라도 되고, 혹은 전부가 유사 구상 스텝 입자라도 된다.

페라이트 분말에 함유되는 입자의 형상을 구상 또는 다면체상으로 함으로써, 이 분말의 성형성 및 충전성을 보다 뛰어난 것으로 할 수 있다. 이는, 구상 또는 다면체상의 입자는 성형시 다른 입자와 접촉했을 때 매끄럽게 회피할 수 있기 때문이다. 이로 인해 성형시의 유동성을 양호하게 함과 동시에 치밀하게 충전한다. 이에 비해, 판상 또는 침상과 같은 이방형상 혹은 부정 형상을 갖는 입자는 성형성 및 충전성이 낮아진다.

페라이트 분말이 포화 증기압이 높은 성분을 포함하지 않을 때, 예를 들면 망간(Mn) 페라이트의 조성을 가질 때에는 입자가 구상이 되기 쉽다. 이에 비해, 아연(Zn)이나 스트론튬(Sr) 등의 포화 증기압이 높은 성분을 페라이트 분말이 포함할 때에는 입자가 다면체상이 되기 쉽다. 이는, 페라이트 분말 제조시의 고온 가열(용사(thermal spraying)) 공정에서, 포화 증기압이 높은 성분이 입자 내부에서 외부로 이동해 플럭스로서 기능해, 그것에 의해 입자가 결정 구조를 반영한 다면체상으로 성장하기 쉬워지기 때문이라고 생각되고 있다. 그러나, 포화 증기압이 높은 성분을 페라이트 분말이 포함하는 경우라도, 제조시에 첨가하는 바인더 수지의 양을 조정함으로써 구상 입자를 얻을 수 있다.

다면체상의 입자는, 기본적으로 복수의 다각형이 입체적으로 조합된 형상을 갖고 있다. 다면체를 구성하는 다각형은, 전형적으로는, 삼각형, 사각형, 육각형, 팔각형, 십각형 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 이와 같은 다면체로서, 예를 들면 사각형과 육각형과 팔각형의 조합으로 이루어지는 깎은 육팔면체(Truncated cuboctahedron)를 들 수 있다. 또한, 다면체는 면의 수가 많을수록 구에 가까워진다. 따라서 다면체상 입자는, 바람직하게는 10면체 이상, 보다 바람직하게는 12면체 이상, 더 바람직하게는 14면체 이상의 형상을 갖는다. 또한 다면체상 입자는, 전형적으로는 100면체 이하, 보다 전형적으로는 72면체 이하, 더 전형적으로는 24면체 이하의 형상을 갖는다.

한편, 다각형을 구성하는 직선 중 하나의 개소나 또는 복수 개소가 끊어져 있는 입자나, 직선의 일부가 곡선이 되어 있는 입자도, 입자 전체를 보았을 때 다면체상이라고 인식할 수 있는 정도이면 다면체상 입자에 포함되는 것으로 한다. 또한, 다각형을 구성하는 직선에 미세하게 톱니 형상이 들어 있는 입자도 다면체상 입자에 포함되는 것으로 한다. 또한, 유사 구상 스텝 입자는 그 표면에 스텝 구조를 갖고 있어, 엄밀하게 말하면 완전한 구상 또는 다면체상이 되지 않는 것이 있다. 그러나, 이 스텝 구조는 입자의 치수에 비해 매우 작다. 따라서, 이러한 미시적인 스텝 구조를 갖고 있어도, 거시적으로 보아 구 또는 다면체의 형상을 갖는 입자를 구상 또는 다면체상의 입자로 한다.

본 실시 형태의 페라이트 분말은 이것에 함유되는 페라이트 입자(유사 구상 스텝 입자)가 스텝 구조를 갖는다. 이 스텝 구조를 도 1을 이용해 설명한다. 도 1은 본 실시 형태의 일 형태에서의 유사 구상 스텝 입자의 표면 SEM상이다. 도면을 보면 알 수 있듯이, 입자 표면은 평활하지 않고, 스텝 구조가 형성되어 있다. 이와 같은 스텝 구조를 갖는 입자가 함유됨으로써, 페라이트 분말을 복합 재료나 복합체에 적용했을 때, 수지와의 밀착력이 향상되어 입자 탈락이 억제된다. 상세한 메커니즘은 불명확하지만, 입자 표면에 스텝 구조가 존재함으로써 입자의 표면적, 즉 수지와의 접촉 면적이 증대하고, 그 결과, 입자와 수지 사이의 화학적 결합력이 높아지는 것으로 추측하고 있다. 또한, 스텝 구조의 단차에서 입자와 수지가 감합함으로써 수지의 앵커 효과가 작용해, 입자와 수지 사이의 물리적 결합력이 높아지는 것으로도 추측하고 있다.

스텝 구조는 페라이트 입자 표면에서 볼록 다각형상의 윤곽을 갖는다. 즉, 입자의 표면을 보았을 때, 스텝 구조는 그 외형(윤곽)이 볼록 다각형상이다. 환언하면, 직선의 조합으로 입자 표면의 한 영역을 둘러싸도록 스텝 구조가 마련되어 있다고 할 수도 있다. 이와 같은 스텝 구조를 마련함으로써, 입자의 탈락을 보다 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 여기에서, 볼록 다각형이란 임의의 내각이 180° 이하인 다각형이다. 또한, 내부 또는 경계에 있는 임의의 두 점 사이를 연결하는 선분이 바깥으로 나오지 않는 다각형이라고 할 수도 있다. 즉, 별 형상 등의 오목 다각형(비볼록 다각형)은 아니다. 스텝 구조의 윤곽은 볼록 다각형상인 한 한정되지 않는다. 그러나 페라이트의 결정 구조를 반영해, 윤곽은, 전형적으로는 삼각형, 사각형, 육각형, 팔각형, 십각형이다. 또한 페라이트 입자는, 그 표면에 복수의 스텝 구조를 갖고 있어도 된다. 이에 따라, 입자의 탈락을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 각 페라이트 입자가 갖는 스텝 구조는, 바람직하게는 4개 이상 50개 이하, 보다 바람직하게는 4개 이상 30개 이하이다.

스텝 구조를 구성하는 스텝은 1단이라도 되고, 혹은 다단이라도 된다. 그러나 스텝 단수가 많을수록, 입자의 탈락을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 스텝 단수는 2단 이상이 바람직하고, 4단 이상이 보다 바람직하다. 한편, 스텝 단수가 과도하게 많으면, 페라이트 분말의 유동성이 열화될 우려가 있다. 따라서, 스텝의 단수는 100단 이하가 바람직하고, 80단 이하가 보다 바람직하다. 한편, 스텝 구조가 다단 스텝으로 구성되는 경우, 상단에 있는 스텝이 둘러싸는 영역은 그 하단에 있는 스텝이 둘러싸는 영역보다 한 단계 작다. 즉, 스텝 구조는 상단일수록 면적이 작은 볼록 다각형판의 적층체로 이루어진다고 할 수도 있다.

스텝 구조가 다단 스텝으로 구성되는 경우, 스텝의 평균 간격(Hs)은 0.001㎛ 이상 0.2㎛ 이하(1㎚ 이상 200㎚ 이하)가 바람직하다. 여기에서 평균 간격(Hs)은, 스텝 구조의 인접하는 단차(스텝) 사이의 거리의 평균치이다. 이것을 도 2를 이용해 설명한다. 도 2는 다단 스텝 구조의 단면 모식도를 나타낸다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 다단 스텝 구조에는 복수의 단차가 존재하고, 인접하는 단차는 거리를 두고 떨어져 있다. 이 인접하는 단차 사이의 거리의 평균치를 스텝의 평균 간격(Hs)이라고 한다. 평균 간격(Hs)은 주사 전자현미경(SEM) 등을 이용해 페라이트 입자의 표면을 관찰함으로써 구할 수 있다. Hs는 3㎚ 이상이 보다 바람직하고, 10㎚ 이상이 더 바람직하다. 또한 Hs는 100㎚ 이하가 보다 바람직하고, 50㎚ 이하가 더 바람직하고, 25㎚ 이하가 특히 바람직하고, 20㎚ 이하가 가장 바람직하다.

체적 평균 입경(D50)이 2.0㎛ 이상인 경우, 페라이트 분말 중의 유사 구상 스텝 입자의 함유 비율(Ps)은, 개수 기준으로 3% 이상이 바람직하고, 20% 이상이 보다 바람직하고, 50% 이상이 더 바람직하다. Ps가 높을수록 수지와의 밀착력이 향상되어 입자 탈락이 억제된다. 따라서 Ps는 높을수록 바람직하다. 그러나, 전형적으로는 90% 이하, 보다 전형적으로는 80% 이하, 더 전형적으로는 70% 이하이다. 한편, Ps는 페라이트 분말을 주사 전자현미경(SEM) 등으로 관찰함으로써 구할 수 있다. 또한, Ps는 페라이트 분말 제조시의 조건을 제어함으로써 조정이 가능하다.

한편, 체적 평균 입경(D50)이 0.1㎛ 이상 2.0㎛ 미만인 경우, 페라이트 분말 중의 유사 구상 스텝 입자의 함유 비율(Ps)은, 개수 기준으로 0.5% 이상이 바람직하고, 1% 이상이 보다 바람직하고, 2% 이상이 더 바람직하다. Ps가 높을수록 수지와의 밀착력이 향상되어 입자 탈락이 억제된다. 그러나, 수지로부터의 이탈로 문제가 되는 것은 0.3㎛ 이상의 입자이다. 체적 평균 입경이 0.1㎛ 이상 2㎛ 미만의 범위 내이면 입경이 비교적 작고 BET 비표면적이 크다. 따라서, Ps는 0.5% 이상의 범위를 만족하면 된다. Ps는 전형적으로는 95% 이하이다. 한편, Ps는 페라이트 분말을 주사 전자현미경(SEM) 등으로 관찰함으로써 구할 수 있다. 또한, Ps는 페라이트 분말 제조시의 조건을 제어함으로써 조정이 가능하다.

체적 평균 입경(D50)에 관계 없이, 페라이트 분말 중의 유사 구상 스텝 입자의 함유 비율(Ps)은 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상 또는 80% 이상이어도 된다.

본 실시 형태의 페라이트 분말은, 그 BET 비표면적이 0.35 ㎡/g 이상 10.00 ㎡/g 이하이다. BET 비표면적을 10.00 ㎡/g 이하로 함으로써 페라이트 분말의 응집을 억제할 수 있어, 성형성 및 충전성이 보다 뛰어난 것이 된다. 또한, BET 비표면적이 10.00 ㎡/g을 초과하면, 페라이트 분말을 구성하는 입자의 직경이 너무 작기 때문에, 표면 스텝 구조를 관찰하기 힘들어질 우려가 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는 BET 비표면적을 10.00 ㎡/g 이하로 한정하고 있다. 한편, BET 비표면적을 0.35 ㎡/g 이상으로 함으로써 입자간 공극의 발생을 억제할 수 있어, 충전성이 보다 뛰어난 것이 된다. 또한, BET 비표면적을 상기 범위 내로 함으로써, 페라이트 분말을 복합 재료나 복합체에 적용했을 때 수지와의 밀착성이 보다 양호한 것이 된다. BET 비표면적은 0.50 ㎡/g 이상이 보다 바람직하다. 또한, BET 비표면적은 7.50 ㎡/g 이하가 보다 바람직하고, 5.00 ㎡/g 이하가 더 바람직하고, 2.50 ㎡/g 이하가 특히 바람직하다.

페라이트 분말은, 이것에 함유되는 페라이트 입자의 스피넬상의 격자 상수가 8.350Å 이상 8.475Å 이하인 것이 바람직하다. 격자 상수를 이 범위 내로 한정함으로써, 페라이트 분말의 자기 특성, 특히 포화 자화(σs)를 높일 수 있게 된다. 예를 들면, 입경이 작은 입자는 비표면적이 크기 때문에 반응 속도가 빠르다. 이 때문에 페라이트 분말 합성시의 입자 성장 과정에서 이온 반경이 큰 원소(예를 들면 Zn)를 받아들이기 쉽고, 그 결과, 격자 상수가 커지는 경향이 있다. 한편, 입경이 큰 입자는 격자 상수가 작아지는 경향이 있다. 종래, 입자의 성장 속도와 반응 속도를 적절히 제어하는 것이 쉽지 않고, 특히 입경이 큰 입자의 격자 상수를 높이는 것이 힘들었다. 본 실시 형태의 페라이트 분말은, 격자 상수를 적절한 범위 내에 제어함으로써 뛰어난 자기 특성을 얻는 것이 가능하다.

페라이트 분말은, 그 형상계수 SF-1이 100 이상 110 이하인 것이 바람직하다. SF-1은 분말을 구성하는 입자의 구형도의 지표가 되는 것으로, 완전한 구형에서는 100이 되고, 구형에서 멀어질수록 커진다. SF-1을 110 이하로 함으로써, 입자가 구상 또는 다면체상의 어느 것이더라도 분말의 유동성이 높아져, 성형성 및 충전성이 보다 뛰어난 것이 된다. SF-1은 105 이하가 보다 바람직하고, 103 이하가 더 바람직하다.

페라이트 분말은, 그 형상계수 SF-2가 100 이상 110 이하인 것이 바람직하다. SF-2는 분말을 구성하는 입자 표면의 요철 정도를 나타내는 지표가 되는 것이다. SF-2는 표면 요철이 없으면 100이 되고, 요철이 깊어질수록 커진다. 본 실시 형태의 페라이트 분말은 입자 표면에 미시적인 스텝 구조를 갖고, 이에 따라 복합 재료나 복합체로 했을 때, 수지와의 밀착성이 향상되어 입자의 탈락이 억제된다. 따라서, 적당히 높은 SF-2가 바람직하다. SF-2는 101 이상이 보다 바람직하고, 102 이상이 더 바람직하다. 한편, SF-2가 과도하게 높으면 분말의 유동도가 낮아지는 것이 되어, 성형성 및 충전성이 열화될 우려가 있다. SF-2는 105 이하가 보다 바람직하다.

페라이트 분말은, 그 체적 입도 분포에서의 50%경(체적 평균 입경; D50)이 0.10㎛ 이상 20.00㎛ 이하인 것이 바람직하다. D50을 0.10㎛ 이상으로 함으로써 페라이트 분말의 응집을 억제할 수 있어, 성형성 및 충전성이 보다 뛰어난 것이 된다. 한편, D50을 20.00㎛ 이하로 함으로써 입자간 공극의 발생을 억제할 수 있어, 충전성이 보다 뛰어난 것이 된다. D50은 0.50㎛ 이상이 보다 바람직하고, 0.60㎛ 이상이 더 바람직하고, 0.80㎛ 이상이 특히 바람직하고, 1.00㎛ 이상이 가장 바람직하다. 또한, D50은 10.00㎛ 이하가 보다 바람직하고, 8.00㎛ 이하가 더 바람직하고, 6.00㎛ 이하가 특히 바람직하고, 4.00㎛ 이하가 가장 바람직하다.

페라이트 분말은, 후술하는 입도 분포 측정에서 입경 0.3㎛ 이상의 입자의 함유 비율(P_0.3≤)이 바람직하게는 0.1 개수% 이상, 보다 바람직하게는 5.0 개수% 이상, 더 바람직하게는 10.0 개수% 이상, 가장 바람직하게는 20.0 개수% 이상이다. 한편, 함유 비율(P_0.3≤)은 체적 입도 분포 측정 결과를 개수 분포로 환산한 데이터를 이용해 구할 수 있다.

페라이트 분말의 진비중은 5.00 g/㎤ 이상이 바람직하고, 5.05 g/㎤ 이상이 보다 바람직하고, 5.10 g/㎤ 이상이 더 바람직하다. 진비중을 높임으로써 페라이트 분말의 자기 특성, 특히 포화 자화(σs)나 투자율(μ)을 높일 수 있게 된다.

페라이트 분말의 탭 밀도는 0.50 g/㎤ 이상 3.50 g/㎤ 이하가 바람직하고, 1.00 g/㎤ 이상 3.00 g/㎤ 이하가 보다 바람직하다. 소입경의 입자와 대입경의 입자를 혼재시킴으로써 탭 밀도를 높일 수 있고, 그 결과 페라이트 분말의 충전성이 전체적으로 보다 뛰어난 것이 된다.

본 실시 형태의 페라이트 분말은 Mn-Zn계 페라이트 분말이다. 즉 망간(Mn)-아연(Zn)계 페라이트의 조성을 갖는다. 망간(Mn)-아연(Zn)계 페라이트는 망간(Mn), 아연(Zn), 철(Fe), 산소(O)를 주로 함유하는 페라이트로서, 마그네슘(Mg) 및/또는 스트론튬(Sr) 등의 다른 성분을 함유할 수 있다. 페라이트가 다른 성분을 함유하지 않고, 망간(Mn), 아연(Zn), 철(Fe), 산소(O)를 함유하고, 잔부 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 것이라도 된다. 페라이트 분말은, 바람직하게는 망간(Mn) 함유량이 3.5 질량% 이상 20.0 질량% 이하, 아연(Zn) 함유량이 1.0 질량% 이상 18.0 질량% 이하, 및 철(Fe) 함유량이 43.0 질량% 이상 65.0 질량% 이하이다. 이와 같은 조성으로 함으로써, 페라이트 분말 및 이를 이용해 제작된 복합 재료나 복합체의 자기 특성을 양호한 것으로 할 수 있다. 망간(Mn) 함유량은, 보다 바람직하게는 5.0 질량% 이상 20.0 질량% 이하, 더 바람직하게는 7.0 질량% 이상 20.0 질량% 이하이다. 아연(Zn) 함유량은, 보다 바람직하게는 1.0 질량% 이상 16.0 질량% 이하, 더 바람직하게는 2.0 질량% 이상 16.0 질량% 이하이다. 철(Fe) 함유량은, 보다 바람직하게는 43.0 질량% 이상 62.5 질량% 이하, 더 바람직하게는 45.0 질량% 이상 62.5 질량% 이하이다.

페라이트 분말의 조성을 Mn-Zn계 페라이트로 함으로써, Mn계 페라이트로 했을 경우에 비해 100㎒보다 낮은 주파수에서 자기 특성을 향상시키는 것이 가능해진다. 예를 들면, Mn 함유량을 동일한 정도로 유지한 채 Zn을 함유시킴으로써, 자기 손실을 낮은 레벨로 유지하면서 투자율(μ')을 향상시킬 수 있다.

페라이트 분말의 포화 자화(σs)는 70.0 A㎡/㎏ 이상이 바람직하고, 75.0 A㎡/㎏ 이상이 보다 바람직하고, 80.0 A㎡/㎏ 이상이 더 바람직하다. 또한, 페라이트 분말의 보자력(Hc)은 100 Oe 이하가 바람직하고, 75 Oe 이하가 보다 바람직하고, 50 Oe 이하가 더 바람직하다. 포화 자화(σs)를 높임으로써, 페라이트 분말의 투자율(μ)을 높일 수 있다. 이로 인해, 페라이트 분말을 함유하는 복합 재료나 복합체에 뛰어난 자기 특성, 예를 들면 전자파 차폐 성능을 부여하는 것이 가능해진다.

페라이트 분말 중의 스피넬상의 함유 비율은 80.0 질량% 이상이 바람직하고, 85.0 질량% 이상이 보다 바람직하고, 90.0 질량% 이상이 더 바람직하고, 95.0 질량% 이상이 특히 바람직하고, 99.0 질량% 이상이 가장 바람직하다. 스피넬상의 함유 비율을 높임으로써, 페라이트 분말의 포화 자화(σs) 및 투자율(μ)을 높이는 것이 가능해진다.

페라이트 분말을 구성하는 입자는 단결정 및 다결정의 어느 것으로 구성되어도 된다. 그러나 다결정으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 페라이트 분말을 구성하는 입자의 평균 결정자경은 1㎚ 이상 100㎚ 이하가 바람직하고, 3㎚ 이상 50㎚ 이하가 보다 바람직하고, 5㎚ 이상 20㎚ 이하가 더 바람직하다. 또한, 체적 평균 입경(D50)에 대한 평균 결정자경의 비(평균 결정자경/D50)는 0.0010 이상 0.2000 이하가 바람직하고, 0.0020 이상 0.1000 이하가 보다 바람직하고, 0.0025 이상 0.0700 이하가 더 바람직하다.

본 실시 형태의 페라이트 분말은, 산화 아연(ZnO)상의 함유량이 0.0 질량% 이상 0.8 질량% 이하이다. 페라이트 분말이 아연(Zn)을 구성 원소로 할 때, 유리(遊離)된 산화 아연(ZnO)상을 함유하는 경우가 있다. 이 유리 ZnO상은 페라이트를 구성하는 Zn과는 달리, 페라이트와 별개로 존재하는 이상(異相)이다. 유리 ZnO상을 과도하게 다량으로 함유하는 페라이트 분말은, 이를 수지 조성물에 적용했을 때 점도를 높이는 경우가 있다. 따라서, 유리 ZnO상의 양은 적을수록 바람직하다. 페라이트 분말 중의 산화 아연(ZnO)상의 함유량은 0.0 질량% 이상 0.5 질량% 이하가 더 바람직하다.

이와 같이, 본 실시 형태의 페라이트 분말은, 특정 형상을 가지면서 특정한 스텝 구조를 그 표면에 구비하는 페라이트 입자를 함유하는 것을 특징으로 하고 있다. 이 페라이트 분말은, 전자파 차폐 재료, 전자 재료 및/또는 전자 부품의 용도에 매우 적합하다. 또한, 본 실시 형태의 페라이트 분말, 페라이트 수지 복합 재료 및 전자파 차폐 재료, 전자 재료 또는 전자 부품은, 성형성 및 충전성을 해치는 일 없이, 페라이트 입자의 탈락을 억제하는 것이 가능해진다. 이에 비해, 특허 문헌 1∼5에는 페라이트 입자의 표면 구조에 관한 기재가 없고, 입자 탈락을 과제로 하는 것이 아니다. 또한, 특허 문헌 6에 개시된 캐리어 심재는, 그 표면의 스텝 형상 요철이 동심원상으로, 본 실시 형태가 대상으로 하는 스텝 구조와는 형상이 다르다. 또한, 그 과제는 캐리어 심재의 대전 부여 능력의 향상으로(특허 문헌 6의 [0026]), 입자 탈락과는 관계가 없다.

《2. 페라이트 분말의 제조 방법》

본 실시 형태의 페라이트 분말은, 전술하는 요건을 만족하는 한, 제조 방법은 한정되지 않는다. 그러나, 이하에 나타내는 바와 같이, 페라이트 원료의 혼합물을 소정의 조건으로 용사하고, 계속해서 급냉함으로써 제조할 수 있다.

＜원료 혼합＞

우선 페라이트 원료를 혼합해 원료 혼합물로 한다. 페라이트 원료로는 산화물, 탄산염, 수산화물 및/또는 염화물 등의 공지의 페라이트 원료를 사용할 수 있다. 또한, 원료의 혼합은 헨셀 믹서 등의 공지의 혼합기를 이용해, 건식 및 습식의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두로 실시하면 된다.

＜가(假)소성 및 분쇄＞

다음으로, 얻어진 원료 혼합물을 가소성해 가소성물로 한다. 가소성은 공지의 방법으로 실시하면 된다. 예를 들면, 로터리 킬른, 연속로 또는 배치(batch)로 등의 로(爐)를 이용해 실시하면 된다. 가소성의 조건도 공지의 조건이면 된다. 예를 들면, 대기 등의 분위기하에서, 700℃ 이상 1300℃ 이하의 온도에서 2시간 이상 12시간 이하로 유지하는 조건을 들 수 있다.

＜조립(組粒)＞

그 후, 얻어진 가소성물을 분쇄 및 조립해 조립물로 한다. 분쇄 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 진동 밀, 볼밀 또는 비즈밀 등의 공지의 분쇄기를 이용해, 건식 및 습식의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두로 실시하면 된다. 조립 방법도 공지의 방법이면 된다. 예를 들면, 분쇄 후의 가소성물에, 물과, 필요에 따라 폴리비닐 알코올(PVA) 등의 바인더, 분산제 및/또는 소포제 등의 첨가제를 첨가해 점도를 조정한 후, 스프레이 드라이어 등의 조립기를 이용해 조립한다.

통상의 페라이트 입자의 제조에 있어서, 일반적으로는 바인더 성분을 본소성 전에 제거한다. 이에 비해, 본 실시 형태의 제조 방법에서는 탈바인더 처리를 실시하지 않는 것이 바람직하다. 바인더 성분을 함유한 상태로 용사를 실시함으로써, 스텝 형상을 안정적으로 생성시키는 것이 가능해진다.

또한 전술한 바와 같이, 포화 증기압이 높은 성분을 페라이트 분말이 포함하는 경우라도, 제조시에 첨가하는 바인더 수지의 양을 조정함으로써 구상 입자를 얻을 수 있다. 즉, 포화 수증기압이 높은 원소라도, 고온 가열 공정(용사시)에서 온도를 제어함으로써, 페라이트의 주성분인 Fe의 석출 속도와 포화 증기압이 높은 원소의 석출 속도를 맞추면, 진구상의 입자 형상을 유지하면서 입자 표면에 다면체상의 미세한 스텝 구조를 생성시킬 수 있다.

＜용사(溶射, thermal spraying)＞

다음으로, 얻어진 조립물을 용사해 용사물로 한다. 용사에서는, 가스에 의해 반송된 조립물이 용사 화염을 통과함으로써 용융되고 페라이트화된다. 그 후, 페라이트화된 입자를 냉각용 가스로 급냉 및 응고시키고, 이를 사이클론 또는 필터로 회수한다. 냉각용 가스는 실온의 대기라도 되고, 또는 급냉과 산화를 방지하기 위해, 실온보다 저온의 공기나 불활성 가스(질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤 가스 등)를 이용해도 된다. 필요에 따라, 회수한 페라이트 입자를 분급해도 된다. 분급에서는, 기존의 풍력 분급(기류 분급), 메쉬 여과, 체 분급, 침강 등의 방법을 이용해 원하는 입경으로 입도 조정한다. 사이클론 등의 기류 분급을 이용해 대입경 입자를 하나의 공정에서 분리 회수하는 것도 가능하다.

스텝 구조를 구비하는 페라이트 입자(유사 구상 스텝 입자)를 얻기 위해서는, 조립물을 소정의 조건으로 용사하는 것이 중요하다. 용사시 조립물의 전체가 용융된 후에 급냉된다. 그 상세한 메커니즘은 불명확하지만, 고온 용융시에 페라이트의 결정 구조를 반영한 다각형상의 스텝 구조가 입자 표면에 형성되고, 급냉함으로써 이 구조가 유지된 채로 냉각되는 것으로 추측하고 있다. 이에 반해, 조립물을 용융 온도 이하의 온도에서 소성해 페라이트 입자로 한 경우에는 다각형상의 스텝 구조가 형성되기 어렵고, 만일 형성되었다고 해도 서냉(徐冷)함으로써 스텝 구조가 소실되어 버리는 것으로 생각하고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 6에서는 원료 혼합물을 과립화한 후에 1000℃ 이하의 온도에서 소성해 입자 표면에 스텝 형상의 요철을 갖는 캐리어 심재를 제조하고 있다(특허 문헌 6의 청구항 1). 그러나, 이 스텝 형상의 요철은 동심원상으로, 본 실시 형태가 대상으로 하는 스텝 구조와는 형상이 상이하다.

용사에서는, 연소 가스와 산소의 혼합 기체를 가연성 가스 연소 화염원으로 이용할 수 있다. 연소 가스와 산소의 용량비는 1:3.5∼1:6.0이 바람직하고, 1:4.9∼1:6.0이 보다 바람직하고, 1:4.9∼1:5.3이 더 바람직하다. 이에 따라, 휘발된 원료가 응축해, 소입경 입자의 형성을 바람직하게 진행시킬 수 있다. 예를 들면, 연소 가스 유량 7 N㎥/시에 대해 산소 유량 35 N㎥/시(연소 가스와 산소의 용량비가 1:5)로 하는 조건을 들 수 있다.

연소시에 연소 가스나 산소가 과도하게 많은 경우에는, 연소에 사용되지 않은 가스가 연소시의 열을 빼앗아 화염의 온도가 낮아질 우려가 있다. 연소에 사용되지 않은 잉여 연소 가스량은 공급된 연소 가스량의 20% 이하가 바람직하다. 또한, 연소에 사용되지 않은 잉여 산소량은 공급된 산소량의 20% 이하가 바람직하다.

원료 공급량에 대한 연소 가스량도 중요하다. 구체적으로는, 순(純)연소 가스량비는 1.1 N㎥/㎏ 이상 2.00 N㎥/㎏ 이하가 바람직하다. 여기에서, 순(純)가스량비는, 원료 공급량에 대한 순연소 가스량의 비이며, 하기 (1)식에 따라 구할 수 있다. 또한, 순연소 가스량은 순연소에 사용되는 연소 가스의 양이며, 하기 (2)식 또는 (3)식에 따라 구할 수 있다.

용사에 이용하는 연소 가스로는 프로판 가스, 프로필렌 가스, 아세틸렌 가스 등의 가연성 가스를 들 수 있고, 그 중에서도 프로판 가스가 바람직하다. 조립물을 가연성 가스 중에 반송하기 위해, 질소, 산소, 공기 등의 반송 가스를 이용할 수 있다. 반송되는 조립물의 유속은 20 m/초 이상 60 m/초 이하가 바람직하다. 용사 온도는 1000℃ 이상 3500℃ 이하가 바람직하고, 2000℃ 이상 3500℃ 이하가 보다 바람직하다.

용사시의 원료 공급량도 중요하다. 즉, 용사 화염 중을 통과할 때의 온도(원료 입자에 대해 부여하는 열량)로부터 실온까지 냉각되는 동안의 시간에 따라, 스텝 구조 발현의 메커니즘이 변화한다. 특히, 고온 화염을 통과한 원료 일차 입자가 급냉됨으로써 스텝 구조가 발현된다. 같은 온도의 화염이라도 원료 일차 입자의 단위 시간당 통과수(시간당 처리량)가 많아지면 스텝 구조는 발현되기 어려워진다. 스텝 구조를 발현시키는 관점에서, 용사 원료의 공급량은 적은 것이 바람직하다. 예를 들면, 공급량은 20 ㎏/시간 이하가 바람직하고, 10 ㎏/시간 이하가 보다 바람직하고, 7 ㎏/시간 이하가 가장 바람직하다.

용사시의 원료 유속도 얻어지는 페라이트 분말의 형상에 영향을 준다. 예를 들면, 용사에 의한 입자의 성장에는 아연(Zn) 등의 증기압이 높은 원소의 영향이 있다. 즉, 용사 화염을 통과한 페라이트 입자의 냉각 속도가 너무 높은 경우에는, 아연(Zn) 등의 증기압이 높은 원소를 핵으로 한 미립자가 생기기 쉽다. 이 때문에 BET 비표면적이 큰 페라이트 분말이 생성되는 경향이 있다. 한편, 냉각 속도가 너무 낮은 경우에는, 용사 화염중에서 입자끼리가 접촉함으로써 응집 입자가 되기 쉽다. 또한, 화염중에 장시간 체류함으로써 스텝 구조가 소실되기 쉬워진다. 이와 같은 관점에서 원료 유속은 20 m/초 이상 35 m/초 이하가 바람직하다.

페라이트 분말 중의 유사 구상 스텝 입자의 함유 비율(Ps)도 용사 조건을 제어함으로써 조정이 가능하다. 구체적으로는, 용사시의 연소 가스(프로판 가스) 유량을 줄임과 동시에 전산소 유량을 줄임으로써 용사 프레임의 온도가 낮아져, 이에 따라 Ps가 제어된다. 용사 프레임의 온도가 낮아짐으로써, 페라이트 입자가 용사 프레임을 통과한 후에 급냉되는 시간은 짧아진다. 스텝 구조가 충분히 형성되기 전에 냉각되기 때문에, 유사 구상 스텝 입자가 생성되기 어려워지는 것으로 추측하고 있다. 또한, 원료 입자(조립물)에 부분적으로 열이 가해짐으로써, 진구상이 아닌 입자가 복수 개 연결된 응집 입자가 생성되는 것으로도 생각하고 있다. 이와 같은 응집 입자는 스텝 구조를 갖지 않고, 게다가 깨지기 쉽다. 이 때문에 이러한 응집 입자가 수지 성형체내에 존재하면, 수지 성형체를 가공하는 공정에서 응집이 풀어져 이탈해 버리는 일이 있다.

본 실시 형태의 페라이트 분말은, 전술한 바와 같이, 아연(Zn) 등의 증기압이 높은 원소를 함유함으로써 스텝 구조가 효과적으로 발현된다. 그러나, 함유 원소 뿐만 아니라 용사시의 조건도 중요하다. 즉 용사 화염을 통과한 용사물이 고온으로부터 적당한 속도로 냉각됨으로써, 스텝 구조가 발현되기 쉬워진다. 용사와는 다른 소성에서는 냉각 속도가 비교적 늦다. 이 때문에 입자의 입계 성장에 수반해 스텝 구조의 외주가 직선적이지 않게 된다.

냉각 속도는 자기 특성, 특히 투자율의 주파수 특성에도 큰 영향을 미친다. 즉, 용사시 급냉된 입자는 그 결정입도(grain size)가 비교적 작다. 이 때문에 10㎒보다 높은 주파수에서 손실계수(tanδ)가 작아진다. 한편, 소성시에 서냉된 입자는 결정입도 및 결정립을 형성하는 결정자경이 크기 때문에, 고주파수에서의 손실계수가 크다.

이와 같이, 용사 조건을 제어함으로써 페라이트 분말의 특성을 조정하는 것이 가능하다. 바람직한 조건으로 용사를 실시함으로써, 휘발된 원료가 응축해 입경이 비교적 작은 입자의 형성을 진행시킬 수 있다. 또한, 얻어지는 페라이트 입자의 형상을 적합하게 조정할 수 있다.

《3. 페라이트 수지 복합 재료》

본 실시 형태의 페라이트 수지 복합 재료는, 상기 페라이트 분말과 수지를 함유한다. 이 복합 재료에 의하면, 성형성 및 충전성을 해치는 일 없이, 페라이트 입자의 탈락이 억제된다.

복합 재료를 구성하는 수지로는, 예를 들면 에폭시 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 불소 수지 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다. 여기에서 실리콘 수지는 아크릴, 우레탄, 에폭시 및/또는 불소 등으로 변성한 변성 실리콘 수지라도 된다.

복합 재료는 페라이트 분말과 수지 이외의 다른 성분을 함유해도 된다. 이러한 성분으로는, 예를 들면 용매, 충전제(유기 충전제, 무기 충전제), 가소제, 산화 방지제, 분산제, 안료 등의 착색제 및/또는 열전도성 입자 등을 들 수 있다.

복합 재료 중의 전고형분에 대한 페라이트 분말의 비율은, 50 질량% 이상 95 질량% 이하가 바람직하고, 80 질량% 이상 95 질량% 이하가 보다 바람직하다. 또한, 복합 재료 중의 전고형분에 대한 수지의 비율은 5 질량% 이상 50 질량% 이하가 바람직하고, 5 질량% 이상 20 질량% 이하가 보다 바람직하다. 페라이트 분말이나 수지의 비율을 상기 범위 내로 함으로써, 복합 재료 중의 페라이트 분말의 분산 안정성, 및 복합 재료의 보존 안정성 및 성형성이 뛰어난 것이 될 뿐만 아니라, 복합 재료를 성형해 얻어지는 복합체(성형체)의 기계적 강도나 전자파 차폐 성능 등의 특성이 보다 뛰어난 것이 된다.

《4. 전자파 차폐재, 전자 재료, 전자 부품》

본 실시 형태의 전자파 차폐재, 전자 재료 또는 전자 부품은 상기 페라이트 수지 복합 재료를 함유한다. 전자파 차폐재, 전자 재료 또는 전자 부품은 복합 재료를 공지의 방법으로 성형해 제작하면 된다. 성형 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 압축 성형, 압출 성형, 사출 성형, 블로우 성형 또는 캘린더 성형을 들 수 있다. 또한, 복합 재료의 도막을 기체 상에 형성하는 방법이라도 된다.

《실시예》

이하의 실시예 및 비교예를 이용해 본 실시 형태를 더 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

(1) 페라이트 분말의 제작

[예 1]

＜원료 혼합＞

원료로서 산화철(Fe₂O₃)과 사산화 삼망간(Mn₃O₄)과 산화 아연(ZnO)을 이용하고, 몰비로 Fe₂O_3:MnO:ZnO=53.1:36.7:10.2가 되도록 원료를 칭량해, 헨셀 믹서를 이용해 혼합했다.

＜가소성 및 분쇄＞

얻어진 혼합물을, 로터리 킬른을 이용해 가소성했다. 가소성은, 혼합물을 대기중 900℃에서 4시간 유지함으로써 행했다. 건식 비즈밀(3/16 인치의 스틸볼 비즈)을 이용해 얻어진 가소성물을 조(粗)분쇄한 후, 물을 첨가해, 습식 비즈밀(0.65㎜의 산화 지르코늄 비즈)을 이용해 미(微)분쇄했다. 분쇄 분말의 입경은 2.53㎛였다.

＜조립＞

얻어진 슬러리에, 바인더로서 폴리비닐 알코올(PVA, 10% 수용액)을 첨가했다. PVA 첨가량은 분쇄 분말에 대해 고형분 환산으로 0.024 질량%로 했다. 그 후, 바인더를 첨가한 슬러리를 스프레이 드라이어를 이용해 조립했다.

＜용사＞

얻어진 조립물을 가연성 가스 연소 화염 중에서 용사 및 급냉했다. 용사는, 프로판 가스 유량 7.3 ㎥/시간, 전산소 유량 38 ㎥/시간(원료 공급 산소량 4 ㎥/시간, 연소 산소량 34 ㎥/시간), 원료 공급 속도 5.5 ㎏/시간, 풍량 1100 ㎥/시간, 및 원료 유속 22.2 m/초의 조건으로 행했다. 또한, 용사 직후의 연소 가스에 냉각용의 대기를 도입해 생성물을 급냉했다. 또한, 하류측에 마련한 사이클론을 이용해 생성물을 회수하여 용사물을 얻었다. 얻어진 용사물로부터 체를 이용해 조분을 제거하고, 다시 분급 장치로 미분을 제거해, 복수 개의 망간(Mn)-아연(Zn)계 페라이트 입자로 이루어지는 페라이트 분말을 수득했다.

[예 2]

용사시의 원료 공급 속도를 6.0 ㎏/시간 및 풍량을 900 ㎥/시간으로 변경했다. 또한, 기류의 하류측에 마련한 백필터를 이용해 급냉한 생성물(용사물)을 회수했다. 얻어진 용사물로부터 기류 분급에 의해 조분을 제거했지만, 미분 제거는 실시하지 않았다. 그 외에는 예 1과 마찬가지로 하여 페라이트 분말의 제작을 실시했다.

[예 3]

원료 혼합시에, 몰비로 Fe₂O_3:MnO:ZnO=66.4:26.7:6.9가 되도록 원료를 칭량했다. 그 외에는 예 1과 마찬가지로 하여 페라이트 분말의 제작을 실시했다. 예 3에서는 분쇄 분말의 입경이 2.42㎛였다.

[예 4]

용사시의 원료 공급 속도를 6.0 ㎏/시간 및 풍량을 900 ㎥/시간으로 변경했다. 또한, 기류의 하류측에 마련한 백필터를 이용해 급냉한 생성물(용사물)을 회수했다. 얻어진 용사물로부터 기류 분급에 의해 조분을 제거했지만, 미분 제거는 실시하지 않았다. 그 외에는 예 3과 마찬가지로 하여 페라이트 분말의 제작을 실시했다.

[예 5]

원료 혼합시에, 몰비로 Fe₂O_3:MnO:ZnO=73.9:20.7:5.4가 되도록 원료를 칭량했다. 그 외에는 예 1과 마찬가지로 하여 페라이트 분말의 제작을 실시했다. 예 5에서는 분쇄 분말의 입경이 2.65㎛였다.

[예 6]

용사시의 원료 공급 속도를 6.0 ㎏/시간 및 풍량을 900 ㎥/시간으로 변경했다. 또한, 기류의 하류측에 마련한 백필터를 이용해 급냉한 생성물(용사물)을 회수했다. 얻어진 용사물로부터 기류 분급에 의해 조분을 제거했지만, 미분 제거는 실시하지 않았다. 그 외에는 예 5와 마찬가지로 하여 페라이트 분말의 제작을 실시했다.

[예 7]

원료 혼합시에, 몰비로 Fe₂O_3:MnO:ZnO=51.7:28.0:20.3이 되도록 원료를 칭량했다. 그 외에는 예 1과 마찬가지로 하여 페라이트 분말의 제작을 실시했다. 예 7에서는 분쇄 분말의 입경이 2.61㎛였다.

[예 8]

용사시의 원료 공급 속도를 6.0 ㎏/시간 및 풍량을 900 ㎥/시간으로 변경했다. 또한, 기류의 하류측에 마련한 백필터를 이용해 생성물(용사물)을 회수했다. 얻어진 용사물로부터 기류 분급에 의해 조분을 제거했지만, 미분 제거는 실시하지 않았다. 그 외에는 예 7과 마찬가지로 하여 페라이트 분말의 제작을 실시했다.

[예 9]

원료 혼합시에, 몰비로 Fe₂O_3:MnO:ZnO=51.9:24.1:24.0이 되도록 원료를 칭량했다. 그 외에는 예 1과 마찬가지로 하여 페라이트 분말의 제작을 실시했다. 예 9에서는 분쇄 분말의 입경이 2.33㎛였다.

[예 10]

용사시의 원료 공급 속도를 6.0 ㎏/시간 및 풍량을 900 ㎥/시간으로 변경했다. 또한, 기류의 하류측에 마련한 백필터를 이용해 생성물(용사물)을 회수했다. 얻어진 용사물로부터 기류 분급에 의해 조분을 제거했지만, 미분 제거는 실시하지 않았다. 그 외에는 예 9와 마찬가지로 하여 페라이트 분말의 제작을 실시했다.

[예 11(비교)]

프로판 가스 유량 5.5 ㎥/시간, 전산소 유량 30.5 ㎥/시간(원료 공급 산소량 3 ㎥/시간, 연소 산소량 27.5㎥/시간), 원료 공급 속도 5.5 ㎏/시간, 풍량 900 ㎥/시간, 및 원료 유속 17.7 m/초의 조건으로 용사를 행했다. 그 외에는 예 3과 마찬가지로 하여 페라이트 분말의 제작을 실시했다.

[예 12(비교)]

＜원료 혼합, 조립, 소성＞

원료 혼합시에, 몰비로 Fe₂O_3:MnO:ZnO=59.0:30.0:11.0이 되도록 원료를 칭량 및 혼합했다. 얻어진 원료 혼합물에 물을 첨가해 분쇄하여 고형분 50 질량%의 슬러리를 제작했다. 제작한 슬러리를 스프레이 드라이어로 조립해, 일차 소성을 실시하고, 기류 분급기에 의해 분급해 평균 입경 25㎛의 조립물을 제작했다. 계속해서, 얻어진 조립물을 대기중 1100℃에서 4시간 유지한 후에, 해머 밀에 의해 분쇄해, 평균 입경 20㎛의 소성 분말을 수득했다.

＜용사＞

수득한 소성 분말을 가연성 가스 연소 화염 중에서 용사 및 급냉했다. 용사는, 프로판 가스 유량 10 ㎥/시간, 전산소 유량 38 ㎥/시간(원료 공급 산소량 3 ㎥/시간, 연소 산소량 35 ㎥/시간), 원료 공급 속도 6.0 ㎏/시간, 풍량 900 ㎥/시간, 및 원료 유속 40.0m/초의 조건으로 행했다. 용사 온도(가열 온도)는 2000℃였다.

계속해서, 공기 급기에 의한 기류에 생성물을 실어 반송해, 그에 따라 대기 중에서 급냉했다. 조립물을 연속적으로 유동시키면서 용사해 급냉했기 때문에, 수득한 입자는 서로 결착되지 않고 독립되어 있었다. 그 후, 냉각한 생성물을 기류의 하류측에 마련한 백필터를 이용해 포집했다. 이때, 입경이 큰 입자는 기류 반송중에 낙하했기 때문에, 백필터에서는 포집되지 않았다. 포집(회수)된 생성물(조립물)을 분급해, 입경 2000㎚ 초과의 조분을 제거해, 페라이트 분말을 제작했다. 수득한 페라이트 분말에서는 입자의 입경이 2000㎚ 이하였다.

[예 13(비교)]

＜원료 혼합＞

원료로서 산화철(Fe₂O₃)과 사산화 삼망간(Mn₃O₄)을 이용하고, 몰비로 Fe₂O_3:MnO=79.6:20.4(Fe:Mn=7.8:1)가 되도록 원료를 칭량해, 헨셀 믹서를 이용해 혼합했다.

＜가소성 및 분쇄＞

얻어진 혼합물을, 로터리 킬른을 이용해 가소성했다. 가소성은, 혼합물을 대기중 900℃에서 4시간 유지함으로써 행했다. 건식 비즈밀(3/16 인치의 스틸볼 비즈)을 이용해 얻어진 가소성물을 조분쇄한 후, 물을 첨가해, 습식 비즈밀(0.65㎜의 산화 지르코늄 비즈)을 이용해 미분쇄했다. 분쇄 분말의 입경은 2.26㎛였다.

＜조립＞

얻어진 슬러리에, 바인더로서 폴리비닐 알코올(PVA, 10% 수용액)을 첨가했다. PVA 첨가량은 분쇄 분말에 대해 고형분 환산으로 0.017 질량%로 했다. 그 후, 바인더를 첨가한 슬러리를 스프레이 드라이어를 이용해 조립했다.

＜용사＞

얻어진 조립물을 가연성 가스 연소 화염 중에서 용사 및 급냉했다. 용사는, 프로판 가스 유량 7 ㎥/시간, 전산소 유량 38 ㎥/시간(원료 공급 산소량 3.5 ㎥/시간, 연소 산소량 34.5 ㎥/시간), 원료 공급 속도 6.5 ㎏/시간, 풍량 850 ㎥/시간, 및 원료 유속 22.5 m/초의 조건으로 행했다. 계속해서, 냉각한 생성물(입자)을 기류의 하류측에 마련한 사이클론을 이용해 회수하여 용사물을 얻었다. 얻어진 용사물로부터 체를 이용해 조분을 제거하고, 다시 기류 분급에 의해 미분을 제거해, 복수 개의 망간(Mn)계 페라이트 입자로 이루어지는 페라이트 분말을 수득했다.

[예 14(비교)]

용사시 원료 공급 산소량을 3.0 ㎥/시간, 연소 산소량을 35.0 ㎥/시간으로 변경했다. 또한, 냉각한 생성물(입자)을 기류의 하류측에 마련한 백필터를 이용해 회수해 용사물을 제작하고, 얻어진 용사물로부터 기류 분급에 의해 조분을 제거했지만, 미분 제거는 실시하지 않았다. 그 외에는 예 13과 마찬가지로 하여 페라이트 분말의 제작을 실시했다.

[예 15(비교)]

용사 대신, 조립물의 탈바인더, 본소성을 실시한 후, 얻어진 소성물을 해쇄하고, 해쇄물로부터 기류 분급에 의해 조분 및 미분을 제거했다. 탈바인더 및 본소성은, 조립물을 대기중 650℃에서 4시간 유지한 후, 산소 0 체적%의 분위기하 1250℃에서 4시간 유지함으로써 행했다. 또한, 해쇄는 해머 분쇄기를 이용해 실시했다. 얻어진 소성물로부터 기류 분급에 의해 다시 조분 및 미분을 제거했다. 그 외에는 예 13과 마찬가지로 하여 페라이트 분말의 제작을 실시했다.

예 1∼예 15에 대해 페라이트 분말의 제조 조건을 표 1에 나타낸다.

(2) 복합 재료의 제작

예 1∼예 15에서 수득한 페라이트 분말을 이용해, 페라이트 수지 복합 재료를 제작했다. 복합 재료의 제작은 다음과 같이 실시했다. 수득한 페라이트 분말과 시판의 에폭시 수지를 페라이트 분말의 체적이 60 체적%가 되도록 칭량하고, 자전 공전식 믹서에서 페이스트화했다. 또한, 점도계를 이용해 페이스트 점도를 측정했다. 얻어진 페이스트를 실리콘 수지의 틀에 흘려 넣은 후에 열경화해, 이탈 입자 평가용 샘플(복합 재료)을 제작했다.

(3) 평가

예 1∼예 15에서 수득한 페라이트 분말 및 복합 재료에 대해, 각종 특성의 평가를 이하와 같이 실시했다.

＜원소 분석-금속 성분 함유량＞

페라이트 분말의 금속 성분 함유량을 다음과 같이 하여 측정했다. 우선, 시료(페라이트 분말) 0.2g을 칭량하고, 이것에 순수 60㎖와 1N의 염산 20㎖ 및 1N의 질산 20㎖를 첨가한 후에 가열해, 시료를 완전 용해시킨 수용액을 조제했다. 얻어진 수용액을 ICP 분석 장치(주식회사 시마즈 제작소, ICPS-10001V)에 세팅해 금속 성분 함유량을 측정했다.

＜XRD(페라이트 분말)＞

페라이트 분말에 대해, X선 회절(XRD)법에 의한 분석을 실시했다. 분석 조건은 이하에 기재하는 바와 같다.

- X선 회절 장치: PANalytical 제품 X'pert MPD(고속 검출기 포함)

- 선원: Co-Kα

- 관 전압: 45㎸

- 관전류: 40㎃

- 스캔 속도: 0.002°/초(연속 스캔)

- 스캔 범위(2θ): 15∼90°

얻어진 X선 회절 프로파일에서, 스피넬상의 (311)면 회절 피크의 적분 강도(I₃₁₁)를 구했다. 또한, X선 회절 프로파일에 기초해, 스피넬상과 비스피넬상 각각의 함유 비율을 구했다.

또한, X선 회절 프로파일을 리트벨트 해석(Rietveld analysis)해 스피넬상의 격자 상수를 추정하고, 다시 셰러(Scherrer)의 공식을 따라 스피넬상의 결정자경을 구했다.

＜입자의 표면 구조-Ps＞

페라이트 분말 중의 입자의 표면 구조를 다음과 같이 평가했다. 우선, 주사 전자현미경(SEM; 히타치 하이테크놀로지즈 제품, SU-8020)을 이용해 페라이트 분말을 관찰했다. 관찰시, 평균 입경 2㎛ 이상의 입자는 배율을 50000배로 설정하고, 평균 입경 2㎛ 미만의 입자는 200000배로 설정했다. 그리고, 어느 경우에도 수평 피렛경(Feret's diameter) 0.3㎛ 이상의 입자가 시야에 1∼30개, 바람직하게는 1∼10개 들어가는 상태로 촬영했다.

촬영은 랜덤하게 10 시야분을 촬영해, 수평 피렛경 0.3㎛ 이상의 입자에 대해 다각형상 스텝의 유무를 확인했다. 그리고, 유사 구상 스텝 입자의 비율(Ps)을, 하기 (4)식을 이용해 산출했다. 한편, 수평 피렛경 0.3㎛ 미만의 입자는, 촬영시에 전자선이 입자를 투과해 스텝의 유무를 판정할 수 없을 우려가 있다. 따라서 평가 대상에서 제외했다.

여기에서, N_i는 i번째 시야에서 촬영된 수평 피렛경 0.3㎛ 이상의 입자의 수이고, n_i는 i번째 시야에 촬영된 입자 가운데 유사 구상 스텝을 갖는 입자의 수이다. 또한, 부분적으로 촬영 시야의 바깥쪽에 나와 있는 입자도 1입자로 카운트했다.

＜입자의 표면 구조-Hs＞

주사 전자현미경(SEM)에서의 관찰시에 배율을 200000배로 설정해, 1∼30개, 바람직하게는 1∼10개의 유사 구상 스텝 입자가 시야 중앙에 들어가도록 하여 촬영했다. 그리고, SEM 사진의 스케일로부터 스텝의 평균 간격(Hs)을 하기 (5)식을 이용해 구했다.

＜형상계수-평균 입경 2㎛ 이상의 경우＞

평균 입경 2㎛ 이상의 입자에 대해서는, 페라이트 분말의 형상계수(SF-1 및 SF-2)를, 입자 화상 분석 장치(Malvern Panalytical 제품, Morphologi G3)를 이용해 구했다. 우선, 입자 화상 분석 장치를 이용해 페라이트 분말을 해석했다. 해석시에는 분말 중 30000 입자에 대해 1 입자마다 화상 해석을 실시해, 원형도(Circularity), 둘레 길이(Perimeter), 원상당 직경(CE Diameter)을 자동 측정했다. 이때, 배율 10배의 대물 렌즈를 사용하고, 샘플량은 3㎣, 분산압은 5 bar의 조건에서 입자를 슬라이드 글라스 상에 본 장치 부속의 분산용 지그를 이용해 분산시켰다.

취득한 데이터 가운데, 체적 평균 입경±5% 이내의 입자의 데이터의 평균을 평균 원형도, 평균 둘레 길이(Perimeter), 평균 원상당 직경(CE Diameter)으로 하고, 하기 (6) 및 (7)식을 이용해 SF-1 및 SF-2를 산출했다.

＜형상계수-평균 입경 2㎛ 미만의 경우＞

평균 입경 2㎛ 미만의 입자에 대해서는, 페라이트 분말의 형상계수(SF-1 및 SF-2)를, FE-SEM(전계 방출형 주사 전자현미경)를 이용해 구했다. 우선 FE-SEM을 이용해 페라이트 분말의 촬영을 복수 시야에서 실시했다. 촬영은 배율 100000배의 조건으로 행했다. 그 후, 화상 해석 소프트웨어(Image-Pro Plus)를 이용해 화상 해석을 실시했다. 해석 시에는 체적 평균 입경±5%의 원상당 직경의 100 입자를 선택하고, 입자마다 해석했다. 그리고, 최대 길이(수평 피렛경) R(단위: ㎛), 투영 둘레 길이 L(단위: ㎛) 및 투영 면적 S(단위: ㎛²), 원상당 직경 r(단위: ㎛)을 측정했다.

계속해서, 하기 (8) 및 (9)식을 이용해 SF-1 및 SF-2를 산출하고, 각각의 평균치를 페라이트 분말의 SF-1 및 SF-2로 했다.

＜이형(異形) 입자 비율＞

페라이트 분말 중의 이형 입자 비율을 다음과 같이 구했다. 입자 화상 분석 장치를 이용한 해석 시에, 원형도 0.965 이상 1.000 이하의 입자의 개수 N과 원형도 0.950 이상 0.965 미만의 입자의 개수 n을 카운트해, 이형 입자 비율을 하기 (10)식을 이용해 산출했다. 한편, 원형도 0.950 미만의 입자는 응집한 입자이기 때문에 평가 대상에서 제외했다.

＜응집 입자 비율＞

페라이트 분말 중의 응집 입자 비율을 다음과 같이 구했다. 입자 화상 분석 장치를 이용한 해석 시에, 체적 평균 입경±10%의 입경이면서 원형도 0.900 이상 1.000 이하의 입자의 개수 N과, 체적 평균 입경±10%의 입경이면서 원형도 0.900 이상 0.950 미만의 입자의 개수 n을 카운트해, 응집 입자 비율을 하기 (11)식을 이용해 산출했다.

＜탭 밀도＞

페라이트 분말의 탭 밀도를, USP 탭 밀도 측정 장치(호소카와 미클론 주식회사 제품, 파우더테스터 PT-X)를 이용해 JIS Z 2512-2012에 준거하여 측정했다.

＜진비중＞

페라이트 분말의 진비중을, 가스 치환법을 이용해 JIS Z8807:2012에 준거하여 측정했다. 구체적으로는, 전자동 진밀도 측정 장치(주식회사 마운테크 제품, Macpycno)를 이용해 측정을 실시했다.

＜입도 분포＞

페라이트 분말의 입도 분포를 다음과 같이 측정했다. 우선, 시료(페라이트 분말) 10g 및 물 80㎖를 100㎖의 비커에 넣고, 분산제로서 헥사메타인산나트륨을 두 방울 첨가했다. 계속해서 초음파 호모게나이저(주식회사 SMT 제품, UH-150형)를 이용해 분산했다. 이때, 초음파 호모게나이저의 출력 레벨을 4로 설정해 20초간 분산을 실시했다. 그 후, 비커 표면에 생긴 거품을 제거하고, 얻어진 분산액을 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치(시마즈 제작소 주식회사 제품, SALD-7500 nano)에 도입해 측정했다. 측정 조건은, 펌프 스피드 7, 내장 초음파 조사 시간 30, 굴절률 1.70-050i로 했다. 이 측정에 의해 체적 입도 분포에서의 10%경(D10), 50%경(체적 평균 입경, D50) 및 90%경(D90)을 구했다.

또한, 얻어진 체적 입도 분포를 개수 입도 분포로 변환해, 이 개수 입도 분포에서 입경 0.3㎛ 이상의 입자의 함유 비율(P_0.3≤)을 구했다.

＜BET 비표면적＞

페라이트 분말의 BET 비표면적을, 비표면적 측정 장치(주식회사 마운테크 제품, Macsorb HM model-1208)를 이용해 측정했다. 우선, 페라이트 분말 약 10g을 약포지에 올려 진공 건조기로 탈기했다. 진공도가 -0.1 MPa 이하인 것을 확인한 후, 200℃에서 2시간 가열해, 입자 표면에 부착되어 있는 수분을 제거했다. 그 후, 수분이 제거된 페라이트 분말(약 0.5∼4g)을 측정 장치 전용의 표준 샘플 셀에 넣어, 정밀 천칭으로 정확하게 칭량했다. 계속해서, 칭량한 페라이트 입자를 측정 장치의 측정 포트에 세팅해 측정했다. 측정은 1점법으로 행하였다. 측정 분위기는 온도 10∼30℃, 상대습도 20∼80%(결로 없음)로 했다.

＜자기 특성-포화 자화, 잔류자화 및 보자력＞

페라이트 분말의 자기 특성(포화 자화, 잔류자화 및 보자력)을 다음과 같이 측정했다. 우선, 내경 5㎜, 높이 2㎜의 셀에 시료(페라이트 분말)를 채워, 진동 시료형 자기 측정 장치(Toeikogyo 제품, VSM-C7-10A)에 세팅했다. 인가 자장을 가해 5 kOe까지 소인하고, 계속해서 인가 자장을 감소시켜, 히스테리시스 커브를 그리게 했다. 이 커브의 데이터로부터 시료의 포화 자화 σs, 잔류자화 σr 및 보자력 Hc를 구했다.

＜투자율＞

페라이트 분말의 투자율을 RF 임피던스/머티리얼·애널라이저(Agilent Technologies 제품, E4991A)와 자성 재료 측정 전극(16454A)을 이용해 측정했다. 우선, 시료(페라이트 분말) 9g과 바인더 수지(Kynar301F: 폴리불화 비닐리덴) 1g을 폴리에틸렌제 용기(내용량 100㎖)에 넣고 볼밀을 이용해, 회전수 100 rpm의 조건으로 교반 및 혼합을 실시했다. 다음으로, 얻어진 혼합물(0.6g 정도)를 다이(내경 4.5㎜, 외경 13㎜)에 충전하고, 프레스기를 이용해 40 MPa의 압력으로 1분간 가압을 실시해 성형체로 했다. 얻어진 성형체를, 열풍 건조기를 이용해 140℃에서 2시간의 가열 경화를 실시해 측정용 샘플로 했다. 얻어진 측정용 샘플을 RF 임피던스/머티리얼·애널라이저에 세팅하고, 사전에 측정해 둔 측정용 샘플의 외경, 내경 및 높이를 입력했다. 측정시, 진폭을 100 mV로 하고, 측정 주파수 1㎒∼3㎓의 범위를 로그 스케일로 소인했다. 주파수 10㎒, 50㎒, 및 100㎒에서의 복소투자율의 실부(μ') 및 허부(μ")를 구해, 하기 (12)식을 이용해 손실 계수(tanδ)를 산출했다.

＜페이스트 점도＞

복합 재료 제작에 이용한 페라이트 분말과 에폭시 수지를 함유하는 페이스트에 대해, 페이스트 제작 직후의 점도를 B형 점도계를 이용해 측정했다.

＜이탈 입자의 비율＞

복합 재료(복합체)의 이탈 입자의 비율을 다음과 같이 구했다. 우선, 연마기를 이용해 복합 재료를 연마해 입자 단면을 노출시켰다. 전계 방출형 주사 전자현미경(FE-SEM)을 이용해 복수의 시야에서 연마 단면의 관찰을 실시해, 최표면에 노출되어 있는 페라이트 입자 및 이탈 입자의 개수를 카운트했다. 여기에서, 입자 이탈부는 연마 단면에서 함몰이 되기 때문에, 함몰의 개수를 이탈 입자의 개수로 했다. 그리고, 이탈 입자의 비율을 하기 (13)식을 이용해 산출했다.

(4) 결과

예 1∼예 15에 대해, 얻어진 평가 결과를 표 2∼4에 나타낸다. 또한, 예 3 및 예 15에 대해, 페라이트 입자의 표면 SEM상을 각각 도 1 및 도 3에 나타낸다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 용사에 의해 제작한 예 1∼예 14의 페라이트 분말은, 이것에 포함되는 입자가 진구상 또는 다면체상이었다. 이 중, 조분 및 미분의 각각을 체 분급 및 기류 분급에 의해 제거한 예 1, 예 3, 예 5, 예 7, 예 9, 예 11, 및 예 13은, 체적 평균 입경 D50이 비교적 크고(3.24∼4.22㎛), 진구상의 입자 형상을 갖고 있었다. 이에 비해, 조분을 기류 분급에 의해 제거했지만 미분 제거를 실시하지 않았던 예 2, 예 4, 예 6, 예 8, 예 10, 예 12, 및 예 14는 D50이 비교적 작고(0.19∼0.83㎛), 다면체상이었다. 또한, 예 1∼예 11, 예 13, 및 예 14 모두 형상계수(SF-1 및 SF-2)가 작고(101∼104), 구형도가 뛰어난 것을 알 수 있었다. 이에 비해, 예 12 및 예 15는 형상계수가 크고(106∼110), 구형도가 열등해지는 것을 알 수 있었다.

예 1∼예 10, 및 예 12∼예 14는, 입자 표면에 다각형상의 스텝 구조를 갖고 있었다. 이로 인해 복합 재료로 했을 때의 이탈 입자 비율이 6 개수% 이하로 작았다. 이에 비해 용사 조건을 변경해 스텝 구조를 갖지 않는 예 11의 이탈 입자 비율은 12 개수%, 전기로 소성을 행한 예 15의 이탈 입자 비율은 15 개수%로 컸다. 또한, 비표면적이 큰 예 12는 이탈 입자의 비율이 적기는 하지만, 페이스트 점도가 높아(300000 mPa·s), 복합 재료의 제작이 곤란했다.

자기 특성에 대해, Mn계 페라이트인 예 13은 Zn을 함유한 예 5와 동일한 정도의 Mn을 함유하고, BET 비표면적도 동일한 정도였지만, 10㎒, 50㎒, 100㎒에서 μ'가 열등해지는 결과가 되었다. 마찬가지로, 예 14는 예 6과 동일한 정도의 Mn 함유량이었지만, 10㎒, 50㎒, 및 100㎒에서 μ'가 열등해지는 결과가 되었다. 또한, 예 5와 예 14는 BET 비표면적이 다르지만, 100㎒에서의 μ'는 동일한 정도였다. 한편, 10㎒ 및 50㎒에서 예 14의 μ'은 열등해졌다. 이것은 자벽의 공명에 의한 영향으로 100㎒ 부근에서의 μ'가 높아졌기 때문으로 추측되었다. 또한, 예 1∼예 14는 결정자경이 작고 100㎒에서의 자기 손실 tanδ도 작아졌다. 이에 비해, 전기로에서 소성한 예 15는 결정자경이 커지고 tanδ도 커졌다.

Claims

스피넬상을 주상으로 하는 구상 또는 다면체상의 페라이트 입자를 적어도 함유하는 Mn-Zn계 페라이트 분말으로서,
상기 페라이트 입자는, 볼록 다각형상의 윤곽을 갖는 스텝 구조를 표면에 갖고,
상기 페라이트 분말은, 그 BET 비표면적이 0.35 ㎡/g 이상 10.00 ㎡/g 이하이며,
산화 아연(ZnO)상의 함유량이 0 질량% 이상 0.8 질량% 이하인, 페라이트 분말.
제1항에 있어서,
상기 페라이트 분말은 망간(Mn) 함유량이 3.5 질량% 이상 20.0 질량% 이하, 아연(Zn) 함유량이 1.0 질량% 이상 18.0 질량% 이하, 및 철(Fe) 함유량이 43.0 질량% 이상 65.0 질량% 이하인 망간(Mn)-아연(Zn)계 페라이트의 조성을 갖는, 페라이트 분말.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스텝 구조가 2단 이상의 스텝을 갖는, 페라이트 분말.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 페라이트 분말은 그 형상계수 SF-1이 100 이상 110 이하인, 페라이트 분말.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 페라이트 분말 중의 유사 구상 스텝 입자의 함유 비율(Ps)이 50% 이상인, 페라이트 분말.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스피넬상의 결정자경이 1㎚ 이상 100㎚ 이하인, 페라이트 분말.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스피넬상의 격자 상수가 8.350Å 이상 8.475Å 이하인, 페라이트 분말.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 페라이트 분말은, 그 체적 입도 분포에서의 50%경(D50)이 0.10㎛ 이상 20.00㎛ 이하인, 페라이트 분말.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 페라이트 분말과 수지를 함유하는, 페라이트 수지 복합 재료.
제9항에 기재된 페라이트 수지 복합 재료를 함유하는, 전자파 차폐재, 전자 재료 또는 전자 부품.