TWI701348B - 鐵粉及其製造方法，以及電感器用成形體及電感器 - Google Patents

鐵粉及其製造方法，以及電感器用成形體及電感器 Download PDF

Info

Publication number
TWI701348B
TWI701348B TW107132432A TW107132432A TWI701348B TW I701348 B TWI701348 B TW I701348B TW 107132432 A TW107132432 A TW 107132432A TW 107132432 A TW107132432 A TW 107132432A TW I701348 B TWI701348 B TW I701348B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
iron
iron powder
powder
oxide
precipitate
Prior art date
Application number
TW107132432A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201920708A (zh
Inventor
山地秀宜
後藤昌大
Original Assignee
日商同和電子科技有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商同和電子科技有限公司 filed Critical 日商同和電子科技有限公司
Publication of TW201920708A publication Critical patent/TW201920708A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI701348B publication Critical patent/TWI701348B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/24—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated
    • H01F1/26—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together the particles being insulated by macromolecular organic substances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/052—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles characterised by a mixture of particles of different sizes or by the particle size distribution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/105—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material containing inorganic lubricating or binding agents, e.g. metal salts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/007—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
    • B22F9/22—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds using gaseous reductors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0264—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements the maximum content of each alloying element not exceeding 5%
    • C22C33/0271—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements the maximum content of each alloying element not exceeding 5% with only C, Mn, Si, P, S, As as alloying elements, e.g. carbon steel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/08—Cores, Yokes, or armatures made from powder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0246—Manufacturing of magnetic circuits by moulding or by pressing powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/102—Metallic powder coated with organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F2003/023—Lubricant mixed with the metal powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/35—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2302/00—Metal Compound, non-Metallic compound or non-metal composition of the powder or its coating
    • B22F2302/45—Others, including non-metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2304/00—Physical aspects of the powder
    • B22F2304/05—Submicron size particles
    • B22F2304/054—Particle size between 1 and 100 nm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2304/00—Physical aspects of the powder
    • B22F2304/05—Submicron size particles
    • B22F2304/056—Particle size above 100 nm up to 300 nm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766—Fe-Si based alloys

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

本發明之課題係提供一種鐵粉，其複合粒徑較小，而且與樹脂混合且加壓成形後之成形體的複相對磁導率的實數部μ’為較高。
在使用鹼性水溶液將含有三價Fe離子的酸性水溶液中和而得到之含有鐵的水合氧化物的沉澱物之漿料，添加Si/Fe比為0.1至0.3之矽烷化合物而將矽烷化合物的水解生成物被覆在鐵的水合氧化物的沉澱物時，使P/Fe比為0.003至0.1之含磷的離子共存，而且將該被覆後之鐵的水合氧化物的沉澱物進行固液分離而回收且將回收後的沉澱物加熱而得到被覆有矽氧化物之鐵粒子之後，將矽氧化物被覆層溶解除去而得到鐵粉。

Description

鐵粉及其製造方法，以及電感器用成形體及電感器
本發明係有關於一種鐵粉及其製造方法，該鐵粉係與樹脂混合且加壓成形後之成形體的複相對磁導率(complex relative permeability)的實數部μ’為較高者。
以往，磁性體之鐵系金屬粉末係成形為壓粉體且被使用在電感器的磁芯。作為鐵系金屬的例子，已知大量含有Si和B之Fe系非晶質合金(專利文獻1)、Fe-Si-Al系的鋁矽鐵粉(sendust)、高導磁合金(permalloy)(專利文獻2)等的鐵系合金粉末和羰基鐵粉(非專利文獻1)等。又，該等鐵系金屬粉係與有機樹脂複合化而成為成形體且亦被使用於製造表面安裝型的線圈零件(專利文獻2)。
另一方面，作為高頻帶域用電感器的製造方法，專利文獻3係揭示一種將大粒徑的鐵系金屬粉、中粒徑的鐵系金屬粉、小粒徑的鎳系金屬粉混合而使用之製法。藉由將粒徑不同的粉末混合使填充度提升，結果能夠提高電感器 的電感(inductance)。
近年來，作為電感器的一種之電源系電感器朝向高頻化，且要求能夠以100MHz以上的高頻使用之電感器。能夠以如此100MHz以上使用之電源系電感器，係被要求具有較高的磁導率μ’之成形體(金屬粉樹脂複合體)。藉由提高成形體的磁導率，因為能夠提高電感且能夠減少用以得到必要的電感之銅線的繞線數，所以能夠使電感器小型化。
為了達成較高的磁導率，係如專利文獻3所記載，通常係將不同粒徑之高磁導率的金屬粉混合。專利文獻3係使用粒徑為60至200nm的鎳系金屬粉作為小粒徑的金屬粉，但即使欲使用鐵粉代替鎳系金屬粉，也只有粒徑只不過為0.8至1μm左右以上者。若能夠得到粒徑較小且磁導率為與以往產品同等以上的鐵粉，則相較於專利文獻3，更能夠期待在抑制小粒徑的金屬粉的原料成本之同時，提高電感器的磁導率。因此，要求一種粒徑較小且磁導率為與以往產品同等以上的鐵粉。
[以往技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-014162號公報
[專利文獻2]日本特開2014-060284號公報
[專利文獻3]日本特開2016-139788號公報
[專利文獻4]國際公開第2008/149785號
[專利文獻5]日本特開昭60-011300號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1] Yuichiro Sugawa等人., 12th MMM/INTERMAG CONFERENCE(第十二屆聯合國際磁學暨磁性材料會議), CONTRIBUTED PAPER(投稿論文), HU-04, final manuscript(最終原稿)。
要求一種適合於以如上述100MHz以上使用之電源系電感器用途之高μ’的鐵粉及其製造方法。通常的電源系電感器用途的鐵粉之製造方法為霧化法，但是只能得到可製造的粒子尺寸較大者。作為製造粒子尺寸較小的金屬粉之方法，已知有將以往利用濕式法所製造的氧化鐵粉還原而得到之使用在錄影帶等塗佈型磁記錄媒體的磁性粉之製造方法，但使用該製法而製造的磁性粉為縱橫比(軸比)較大的針狀結晶且長軸長度亦為0.2μm左右，而且因為磁異向性較高而有無法增加μ’之問題。專利文獻4係揭示一種使用濕式法製造縱橫比較小的氧化鐵粉之方法，但是使用該製造方法所得到的氧化鐵粉之平均粒徑為數十nm左右，預料將其還原而得到的鐵粉亦為μ’較低者。又，專利文獻5係揭示一種在磷酸離子的存在下對所生成的羥基氧化物(oxyhydroxide)結晶施行矽氧化物被覆之後，進行還原而得到鐵粒子之技術，但是因為專利文獻5所揭示的 技術係使用針狀羥基氧化物作為種結晶，故所得到的結晶仍然是針狀結晶且矽氧化物被覆之詳細內容亦不清楚。
雖然已研討藉由改良使用上述濕式法之鐵粉的製造方法來製造平均粒徑較大的鐵粉，但是並無法製造0.2μm以上的金屬粉。
鑒於上述的問題點，本發明之目的係提供一種鐵粉及其製造方法，該鐵粉係藉由控制鐵粉的平均粒徑與平均軸比、及在鐵粉所含有的雜質濃度，成為粒徑較小，而且與樹脂混合且加壓成形後之成形體的複相對磁導率的實數部μ’為較高者。
為了達成上述目的，本發明係提供一種鐵粉，其係由平均粒徑為0.25μm以上且0.70μm以下、平均軸比為1.5以下的鐵粒子所構成之鐵粉，其中，前述鐵粉中的Si含量相對於前述鐵粉的質量為2質量%以下，且針對將該鐵粉與雙酚F型環氧樹脂以9：1的質量比例混合且加壓成形後的成形體在100MHz所測定的複相對磁導率的實數部μ’為6.8以上。前述鐵粉之P含量可為相對於前述鐵粉的質量為0.05質量%以上且1.0質量%以下。
而且，本發明提供一種鐵粉的製造方法，該鐵粉係由平均粒徑為0.25μm以上且0.70μm以下、且軸比為1.5以下的鐵粒子所構成之鐵粉，其中，前述鐵粉中的Si含量為相對於前述鐵粉的質量為2質量%以下，且針對將該鐵粉與雙酚F型環氧樹脂以9：1的質量比例混合 且加壓成形後的成形體在100MHz所測定的複相對磁導率的實數部μ’為6.8以上。
亦即，提供一種鐵粉的製造方法，包含下列步驟：將含有三價Fe離子、及P相對於前述三價Fe離子的莫耳數之莫耳比(P/Fe比)為0.003至0.1之含磷的離子(後述)之酸性水溶液，使用鹼性水溶液中和而得到鐵的水合氧化物的沉澱物的漿料之步驟；在所得到的漿料添加Si相對於漿料所含有的Fe的莫耳數之莫耳比(Si/Fe比)為0.1至0.3的量之矽烷化合物，而將矽烷化合物的水解生成物被覆在鐵的水合氧化物的沉澱物之步驟；將被覆有矽烷化合物的水解生成物之鐵的水合氧化物的沉澱物進行固液分離而回收之步驟；將回收後之被覆有矽烷化合物的水解生成物之鐵的水合氧化物的沉澱物加熱而得到被覆有矽氧化物之氧化鐵粉之步驟；在還原環境下加熱矽氧化物被覆氧化鐵粉(亦即被覆有矽氧化物之氧化鐵粉)而使矽氧化物被覆氧化鐵粉還原成為矽氧化物被覆鐵粉(亦即被覆有矽氧化物之鐵粉)之步驟；以及，將矽氧化物被覆鐵粉浸漬在鹼性水溶液中而使矽氧化物被覆層溶解且使鐵粉所含有的Si量成為2質量%以下之步驟。
在該鐵粉的製造方法中，即使在鐵的水合氧化物的沉澱物生成後，將含磷的離子添加在鐵的水合氧化物的漿料，隨後將Si相對於漿料所含有的Fe的莫耳數之莫耳比(Si/Fe比)為0.1至0.3的量之矽烷化合物的水解生成物予以被覆亦無妨。又，即使在鐵的水合氧化物的沉澱物生成 後，將Si相對於漿料所含有的Fe的莫耳數之莫耳比(Si/Fe比)為0.1至0.3的量之矽烷化合物的水解生成物予以被覆時，將含磷的離子從矽烷化合物的開始添加起至添加結束為止之間添加亦無妨。
又，在本發明中，係提供一種使用上述的鐵粉或矽氧化物被覆鐵粉而形成之電感器用成形體及電感器。
藉由使用本發明的製造方法，能夠製造一種鐵粉，其粒徑較小而且與樹脂混合且加壓成形後之成形體的複相對磁導率的實數部μ’較高。
第1圖係實施例1所得到的鐵粉之掃描型電子顯微鏡(SEM)照片。
在本發明中係採用以下的手法：在製造磁性體之鐵粉時，藉由具有優異的生產性之濕式法，將使用鹼將含有三價Fe離子之酸性水溶液中和而得到之鐵的水合氧化物沉澱物進行加熱、脫水而製造前驅物之氧化鐵粉，並將該氧化鐵粉還原從而得到目標鐵粉。霧化粉的製造需要壓縮機等的高壓設備以產生高速的氣體流或液流。羰基鐵粉的製造需要大規模的設備以進行羰基鐵的蒸餾、蒸發等。但是使用濕式法時，不需要如霧化粉和羰基鐵粉的製造裝置之大規模的設備。
關於使用濕式法而得到的鐵粉之粒徑分布，將矽烷化合物添加在含有藉由Fe離子的中和反應而生成之鐵的水合氧化物沉澱物之漿料以使矽烷化合物產生水解反應，而且以該水解生成物被覆鐵的水合氧化物沉澱物之後進行加熱，藉此可達到某種程度均勻化，但是將最後所得到的鐵粉之粒徑本身控制在期望的值之方法為自以往尚未得知者。
該矽氧化物被覆層本身係在將氧化鐵粉還原而成為鐵粉後亦被覆於鐵粉表面。因而，在對鐵粉施行絕緣被覆而使用之用途，例如將鐵粉製成壓粉的成形體而使用在磁芯之用途等，係能夠將該矽氧化物被覆層直接使用作為絕緣被覆層，但是在不需要絕緣被覆的用途時，係將氧化鐵粉還原而成為鐵粉後，將該矽氧化物被覆層除去之後才提供使用。
又，被覆有鐵的水合氧化物沉澱物之矽烷化合物的水解生成物，係接著藉由加熱處理產生脫水縮合而變化成為矽氧化物，但是因加熱條件的不同，未必變化成為化學計量組成的氧化矽(SiO2)為止，亦有形成矽烷化合物的水解生成物之OH基的一部分殘留、或源自矽烷化合物的有機基殘留一部分之情形。在本發明，係將該等OH基和有機基殘留一部分者、含有源自反應溶液之含磷的離子之者等統稱記載為矽氧化物。
本發明人等進行詳細的研究，結果發現，藉由將矽烷化合物添加在前述含有鐵的水合氧化物沉澱物 之漿料，使矽烷化合物產生水解反應，而且使用該水解生成物被覆鐵的水合氧化物沉澱物時，會使含磷的離子共存於漿料，藉此能夠控制矽氧化物被覆氧化鐵粉中的氧化鐵粉粒子之平均粒徑，結果能夠控制鐵粒子的平均粒徑。
含磷的離子之共存形態係如以下所舉出者。在第一實施形態，係添加在屬於反應的起始物質之含有三價Fe離子之酸性水溶液中，而且在使用鹼將該溶液中和而形成鐵的水合氧化物的沉澱物而得到之漿料中添加矽烷化合物。在第二實施形態，係使用鹼將含有三價Fe離子的酸性水溶液中和而形成鐵的水合氧化物的沉澱物之後，將含磷的離子添加在含有該沉澱物之漿料。在第三實施形態，係在將矽烷化合物被覆於鐵的水合氧化物的沉澱物之期間，藉由與矽烷化合物一起添加含磷的離子來使其共存。在本發明的製造方法，使用矽烷化合物的水解生成物將鐵的水合氧化物沉澱被覆時，使用上述任一種方法作為在漿料使含磷的離子共存之方法均無妨。
在將矽烷化合物的水解生成物被覆在含磷的離子的共存下所生成之鐵的水合氧化物的沉澱物之後，或在添加矽烷化合物之期間添加含磷的離子且將矽烷化合物被覆在鐵的水合氧化物的沉澱物之後，施行加熱處理時，相較於含磷的離子未共存之情況，能夠得到含有平均粒徑較大且平均軸較小的氧化鐵粉之矽氧化物被覆氧化鐵粉，藉由將該矽氧化物被覆氧化鐵粉還原，最後能夠得到含有平均粒徑較大且平均軸較小的鐵粉之矽氧化物被覆鐵粉。 而且將該矽氧化物被覆層除去時，能夠得到無被覆層的鐵粉。
在含磷的離子的共存下將矽烷化合物的水解生成物被覆在鐵的水合氧化物的沉澱物之後，藉由施行加熱處理，加熱處理後的鐵氧化物之平均粒徑會增加之理由目前尚不清楚，咸認為其一個理由為，矽氧化物與含磷的離子反應而使矽氧化物被覆層的物性產生變化。又，亦想得到藉由在沉澱物表面吸附含磷的離子而使等電點產生變化，使得沉澱物的凝聚狀態產生變化等理由。本發明係基於如有關於含磷的離子添加之此種知識見解而完成者。
[鐵粒子]
構成依照本發明得到的鐵粉之磁性鐵粒子，係將從其製造製程中會不可避免混入的雜質除去後實質上為純粹的鐵粒子。關於鐵粒子，係以其平均粒徑為0.25μm以上且0.70μm以下且平均軸比為1.5以下為佳。
平均粒徑未達0.25μm時，因為前述複合體的μ’變小，因而不佳。又，平均粒徑超過0.70μm時，如在先前技術欄所敘述，因為與大粒徑和中粒徑的金屬粉混合而使用，無法使在電感器金屬粉的填充度提升，因而不佳。較佳是平均粒徑為0.30μm以上且0.65μm以下，更佳是平均粒徑為0.35μm以上且0.65μm以下，又更佳是平均粒徑為0.40μm以上且0.60μm以下。關於平均軸比，超過1.5時，因為磁異向性增大而μ’低落，因而不佳。關於平均軸比，係不存在特別的下限，惟通常為能夠得到1.2以上者。軸 比的變動係數係例如0.1以上且0.3以下。
前述鐵粒子係藉由將矽氧化物被覆鐵粉的矽氧化物被覆層在鹼性水溶液中溶解且除去而得到。此時，因為要將矽氧化物被覆完全除去需要長久的反應時間，故從工業上製程之製造成本的觀點而言，可在矽氧化物被覆層殘留一部分的狀態下停止反應。因而，本發明的鐵粉亦可含有少量的Si作為雜質。
本發明人等詳細研究之結果，清楚明白鐵粉含有Si時，前述複合體的μ’有變小之傾向。就其理由而言，因為Si為非磁性成分，所以Si含量增加之同時，鐵粉的μ’本身會變小。因此，在本發明，作為在鐵粉中所含有的Si量，係以相對於鐵粉的質量設為2質量%以下為佳。在鐵粉中所含有的Si量之下限，在本發明係沒有特別限定，亦可為偵測下限以下。
在本發明的製造方法，係如前述，為了控制鐵粒子的形狀，將矽烷化合物的水解生成物被覆在前驅物之鐵水合氧化物沉澱時，係使含磷的離子共存。因此，藉由本發明的製造方法而得到的鐵粉，係含有P作為不可避免的雜質。與Si同樣地，P亦具有使前述複合體的μ’減少之作用。因此在本發明的鐵粉中，在粉中所含有的P，係以相對於鐵粉的質量為0.05質量%以上且1.0質量%以下為佳。較佳係P含量為0.05質量%以上且0.32質量%以下，更佳是設為0.05質量%以上且0.23質量%以下。
又，本發明的鐵粉中的鐵含量，係相對於鐵粉質量， 例如設為75質量%以上且97質量%以下。
在本發明，針對將鐵粉與雙酚F型環氧樹脂以9：1的質量比例混合並予以加壓成形後的成形體在100MHz所測定的複相對磁導率的實數部μ’以6.8以上者為佳。μ’未達6.8時，因為以電感器作為代表之電子零件的小型化效果變小，因而不佳。在本發明，μ’的上限係沒有特別規定。
[起始物質]
在本發明的製造方法，係使用含有三價Fe離子之酸性水溶液(以下稱為原料溶液)作為前驅物亦即矽氧化物被覆氧化鐵粉的起始物質。若是使用二價Fe離子代替三價Fe離子作為起始物質時，因為生成含有三價鐵的水合氧化物、以及二價鐵的水合氧化物、磁鐵礦(magnetite)等的混合物作為沉澱物，最後所得到的鐵粒子之形狀產生變異，因此無法得到如本發明的鐵粉及矽氧化物被覆鐵粉。在此，所謂酸性係指溶液的pH未達7。作為該等Fe離子供給源，從取得的容易性及價格方面而言，以使用如硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物的水溶性無機酸鹽為佳。將該等Fe鹽溶解於水時，Fe離子會水解而使水溶液係呈現酸性。將鹼添加在含有該Fe離子之酸性水溶液而進行中和時，能夠得到鐵的水合氧化物的沉澱物。在此，所謂鐵的水合氧化物，係以通式Fe2O3‧nH2O表示之物質且n=1時為FeOOH(羥基氧化鐵)，n=3時為Fe(OH)3(氫氧化鐵)者。
在本發明，原料溶液中的Fe離子濃度沒有特別規定，以0.01mol/L以上且1mol/L以下為佳。未達0.01mol/L時， 在1次反應所得到的沉澱物之量較少而在經濟上為不佳。Fe離子濃度超過1mol/L時，由於急速地產生水合氧化物的沉澱，反應溶液容易凝膠化，因而不佳。
[中和處理]
在本發明的製造方法之第一實施形態，係一邊使用眾所周知的機械的手段攪拌，一邊將鹼添加在含有P相對於三價Fe離子的莫耳數之莫耳比(P/Fe比)為0.003至0.1之後述含磷的離子之原料溶液中，且進行中和直到其pH成為7以上且13以下為止而生成鐵的水合氧化物的沉澱物。中和後的pH未達7時，因為Fe離子不會沉澱成鐵的水合氧化物，因而不佳。中和後的pH超過13時，因為在下一個步驟之矽氧化物被覆步驟所添加的矽烷化合物之水解變快，使矽烷化合物的水解生成物之被覆成為不均勻，仍然不佳。
又，在本發明的製造方法，在使用鹼將含有含磷的離子之原料溶液進行中和時，除了採用將鹼添加在含有含磷的離子之原料溶液之方法以外，亦可採用將含有含磷的離子之原料溶液添加在鹼之方法。
而且，在本說明書所記載的pH值，係依據JIS Z8802且使用玻璃電極而測定。而且，指使用對應要測定的pH區域之適當的緩衝液作為pH標準液而進行校正後藉由pH計所測得之值。又，在本說明書記載的pH，係反應溫度條件下直接讀取藉由溫度補償電極補償後的pH計所顯示之測定值後之值。
作為使用於中和之鹼，可為鹼金屬或鹼土金屬的氫氧化物、氨水、碳酸氫銨等銨鹽之任一者，以使用最後進行熱處理而使鐵的水合氧化物的沉澱物成為鐵氧化物時不容易殘留雜質之氨水和碳酸氫銨為佳。該等鹼係以固體的形式添加在起始物質的水溶液亦無妨，但從確保反應的均勻性之觀點而言，係以水溶液的狀態添加為佳。
中和反應結束後，係一邊攪拌含有沉澱物之漿料，一邊在該pH保持5min至24h使沉澱物熟化。
在本發明的製造方法，中和處理時的反應溫度沒有特別規定，以設為10℃以上且90℃以下為佳。反應溫度未達10℃、或超過90℃時，考慮調整溫度所需要的能源成本時，乃為不佳者。
在本發明的製造方法之第二實施形態，係一邊使用眾所周知的機械手段攪拌，一邊將鹼添加在原料溶液，且進行中和直到其pH成為7以上且13以下為止而生成鐵的水合氧化物的沉澱物之後，使沉澱物熟化，並在此過程將P相對於三價Fe離子的莫耳數之莫耳比(P/Fe比)為0.003至0.1之含磷的離子添加在含有沉澱物之漿料。含磷的離子的添加時期，可為沉澱物剛生成後或在熟化的途中亦無妨。
又，在第二實施形態之沉澱物的熟化時間及反應溫度，係與第一實施形態之情況相同。
在本發明的製造方法之第三實施形態，係一邊使用眾所周知的機械手段攪拌，一邊將鹼添加在原料溶液，且進 行中和直到其pH成為7以上且13以下為止而生成鐵的水合氧化物的沉澱物之後，使沉澱物熟化。針對含磷的離子的添加時期係後述。
[使用矽烷化合物的水解生成物而進行被覆]
在本發明的製造方法，係將矽烷化合物的水解生成物被覆在前述為止的步驟所生成之鐵的水合氧化物的沉澱物。作為矽烷化合物的水解生成物之被覆法，係以應用所謂溶膠-凝膠法為佳。
為溶膠-凝膠法時，係將具有水解基的矽化合物例如四乙氧基矽烷(TEOS)、四甲氧基矽烷(TMOS)、各種矽烷偶合劑等的矽烷化合物添加在鐵的水合氧化物的沉澱物之漿料中，且在攪拌下使其產生水解反應，使用所生成的矽烷化合物的水解生成物被覆鐵的水合氧化物的沉澱物表面。在本發明的製造方法，所謂矽烷化合物，係指具有水解性基之有機矽化合物。又，此時，添加酸觸媒、鹼觸媒亦無妨，但考慮處理時間，係以添加該等觸媒為佳。作為代表性的例子，酸觸媒時為鹽酸，鹼觸媒時為氨。使用酸觸媒時，其添加量必須停留在鐵的水合氧化物的沉澱物不會溶解之量。
而且，亦能夠使用屬於無機矽化合物之矽酸鈉(水玻璃)進行被覆，以代替使用矽烷化合物的水解生成物進行被覆。
在原料溶液所添加之三價Fe離子的總莫耳數與在滴 下至漿料之矽烷化合物所含有的Si之總莫耳數之比(Si/Fe比)係以0.1以上且0.3以下為佳。藉由將Si/Fe比設為0.1以上，能夠防止在加熱處理時氧化鐵粒子過度燒結。又，藉由將Si/Fe比設為0.3以下，能夠提高μ’。較佳Si/Fe比之值為0.15以上且0.25以下，更佳Si/Fe比之值為0.15以上且0.21以下。
又，針對使用矽烷化合物的水解生成物進行被覆之具體的手法，係能夠設為與眾所周知的製程中之溶膠-凝膠法同樣者。例如就使用溶膠-凝膠法之矽烷化合物的水解生成物進行被覆的反應溫度而言，為20℃以上且60℃以下，就反應時間而言，為1h以上且20h以下左右。
在本發明的製造方法之第三實施形態，係在從上述矽烷化合物的開始添加起至添加結束為止之期間，同時在上述中和後藉由熟化而得到之含有鐵的水合氧化物的沉澱物之漿料中添加含磷的離子。含磷的離子的添加時期可為與具有水解基之矽氧化物的開始添加同時，或者與添加結束同時亦無妨。
[含磷的離子]
在本發明的製造方法，將矽烷化合物的解生成物被覆在前述鐵的水合氧化物的沉澱物時，係使含磷的離子共存。作為含磷的離子之供給源，能夠使用磷酸、磷酸銨、磷酸Na及此等的1氫鹽、2氫鹽等可溶性磷酸(PO4 3-)鹽。在此，磷酸為三元酸，因為會在水溶液中進行3段解離，所以在水溶液中可得到磷酸離子、磷酸2氫離子、磷酸1氫離子 之存在形態，但因為其存在形態並不是取決於作為磷酸離子的供給源所使用之藥品種類，而是取決於水溶液的pH，所以將上述含有磷酸基之離子統稱為磷酸離子。而且，亦能夠使用屬於縮合磷酸之二磷酸(焦磷酸)作為本發明時之含磷的離子的供給源。又，在本發明，亦能夠使用P的氧化數不同之亞磷酸離子(PO3 3-)和次磷酸離子(PO2 2-)代替磷酸離子(PO4 3-)。將該等含有磷(P)之氧化物離子統稱為含磷的離子。
添加在原料溶液之含磷的離子的量相對於在原料溶液中所含有的總Fe莫耳量之莫耳比(P/Fe比)較佳為0.003以上且0.1以下。P/Fe比未達0.003時，使在矽氧化物被覆氧化鐵粉中所含有的氧化鐵粉之平均粒徑增大的效果不足，P/Fe比超過0.1時，雖然其理由不清楚，但無法得到使粒徑增大之效果。較佳Fe比之值為0.005以上且0.05以下。
又，如前述，將含磷的離子添加在原料溶液之時期，可為中和處理之前、中和處理後進行矽氧化物被覆之前、及添加矽烷化合物之期間之任一者均無妨。
[沉澱物的回收]
從被覆前述矽烷化合物的水解生成物之步驟而得到的漿料，將被覆有矽烷化合物的水解生成物之鐵的水合氧化物的沉澱物進行分離。作為固液分離手段者，能夠使用過濾、離心分離、傾析(decantation)等眾所周知的固液分離手段。進行固液分離時，可添加凝聚劑而進行固液分離亦 無妨。接著，將固液分離後得到之被覆有矽烷化合物的水解生成物之鐵的水合氧化物的沉澱物洗淨之後，以再次進行固液分離為佳。洗淨方法係能夠使用再製漿(repulping)洗淨等眾所周知的洗淨手段。對最後所回收之被覆有矽烷化合物的水解生成物之鐵的水合氧化物的沉澱物施行乾燥處理。又，該乾燥處理之目的係將附著在沉澱物之水分除去，在水的沸點以上之110℃左右的溫度進行亦無妨。
[加熱處理]
在本發明的製造方法，係藉由將被覆有前述矽烷化合物的水解生成物之鐵的水合氧化物的沉澱物進行加熱處理，而得到矽氧化物被覆鐵粉的前驅物之矽氧化物被覆氧化鐵粉。加熱處理的環境係沒有特別規定，可為大氣環境。加熱係大致能夠在500℃以上且1500℃以下的範圍進行。加熱處理溫度未達500℃時，因為粒子未充分地成長而不佳。超過1500℃時，因為產生過度的粒子成長和粒子的燒結，因而不佳。加熱時間係在10min至24h的範圍內調整即可。藉由該加熱處理，使鐵的水合氧化物變化成為鐵氧化物。加熱處理溫度係以800℃以上且1250℃以下為佳，較佳為900℃以上且1150℃以下。而且該熱處理時，被覆鐵的水合氧化物的沉澱物之矽烷化合物的水解生成物亦變化成為矽氧化物。該矽氧化物被覆層亦具有防止鐵的水合氧化物沉澱彼此在加熱處理時產生燒結之作用。
[還原熱處理]
在本發明的製造方法，藉由將前述步驟所得到的前驅 物亦即矽氧化物被覆氧化鐵粉在還原環境中進行熱處理，能夠得到矽氧化物被覆鐵粉，而且將該矽氧化物被覆鐵粉的矽氧化物被覆層在鹼溶液中溶解且除去時，能夠得到最後目標物之鐵粉。作為形成還原環境之氣體，可舉出氫氣或氫氣與非活性氣體的混合氣體。還原熱處理的溫度係能夠設為300℃以上且1000℃以下的範圍。因為還原熱處理的溫度未達300℃時，氧化鐵的還原不足，因而不佳。超過1000℃時，還原效果飽和。加熱時間係在10至120min的範圍內調整即可。
[安定化處理]
通常，藉由還原熱處理而得到的鐵粉，因為其表面在化學上非常具有活性，多半是藉由緩慢氧化而施行安定化處理。使用本發明的製造方法所得到的鐵粉，雖然其表面被化學上為非活性的矽氧化物被覆著，但是因為亦有表面的一部分未經被覆之情形，所以較佳是施行安定化處理，以在鐵粉表面的露出部形成氧化保護層。就安定化處理的順序而言，可舉出以下的手段作為一個例子。
將還原熱處理後的矽氧化物被覆層鐵粉被暴露的環境，從還原環境替換成為非活性氣體環境之後，一邊使該環境中的氧濃度緩慢地增大，一邊在20至200℃、較佳為60至100℃使前述露出部進行氧化反應。作為非活性氣體者，能夠應用選自稀有氣體及氮氣之1種以上的氣體成分。作為含氧的氣體，能夠使用純氧氣體或空氣。亦可連同含氧的氣體一起導入水蒸氣。將矽氧化物被覆鐵粉保持 在20至200℃、較佳為60至100℃時之氧濃度，係最後設為0.1至21體積%。含氧的氣體之導入，能夠連續或間歇地進行。在安定化步驟的初期階段，以將氧濃度為1.0體積%以下的時間保持5.0min以上者為較佳。
[矽氧化物被覆層的溶解處理]
在本發明的製造方法，係將在前述步驟所得到的矽氧化物被覆鐵粉浸漬在鹼性水溶液中，藉由將矽氧化物被覆層溶解至鐵粉所含有的Si量成為2質量%以下為止，而得到鐵粉。
作為在溶解處理所使用的鹼性水溶液，能夠使用氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氨水等在工業上被使用之通常的鹼性水溶液。若考慮處理時間等，較佳是處理液的pH為10以上、處理液的溫度為30℃以上且沸點以下。
對得到的鐵粉進行水洗、固液分離等操作之後進行乾燥。
[粒徑]
構成鐵粉之鐵粒子的粒徑，係藉由掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察來求取。
進行SEM觀察時，係針對某個粒子，將以平行的2條直線夾住該粒子時之直線間距離的最大值定為該粒子的粒徑。具體而言，係在以10,000倍左右的倍率拍攝的SEM照片中，將在視野內能夠觀察到外緣部全體之粒子隨機選出300個並測定其粒徑，將其平均值設為該鐵粉的平均粒徑。
[軸比]
針對SEM影像上的某個粒子，將以平行的2條直線夾住該粒子時之直線間距離的最小值稱為「短徑」，將粒徑/短徑之比稱為該粒子的「軸比」。作為粉末之平均的軸比亦即「平均軸比」係能夠如以下決定。藉由SEM觀察，針對隨機選出的300個粒子測定「粒徑」及「短徑」，將有關測定對象的全粒子之粒徑的平均值及短徑的平均值分別設為「平均粒徑」及「平均短徑」，將平均粒徑/平均短徑之比界定為「平均軸比」。又，在上述粒徑、短徑的測定時，在一視野內能夠觀察到外緣部全體之粒子的個數不足300個時，能夠拍攝其他視野之複數個SEM照相且測定至粒子的個數合計成為300個為止。
[組成分析]
在鐵粉的組成分析時，針對Fe及P的含量(質量%)，係將鐵粉溶解後使用ICP發光光譜分析法而求取。又，針對鐵粉的Si含量(質量%)，係使用JIS M8214-1995記載的矽定量方法而求取。
[磁特性]
使用VSM(東英工業公司製VSM-P7)，以施加磁場795.8kA/m(10kOe)測定B-H曲線，且針對保磁力Hc、飽和磁化σs、角形比SQ進行評價。
[複磁導率]
將鐵粉及雙酚F型環氧樹脂(股份公司TISC製；一液性環氧樹脂B-1106)以90：10的質量比例稱量，使用真空 攪拌/脫泡混合機(EME公司製；V-mini300)而將該等物質進行混煉，成為供試粉末已分散在環氧樹脂中之膏狀物。使該膏狀物在加熱板上於60℃乾燥2h而成為金屬粉末與樹脂複合體之後，粉碎成為粉末狀而成為複合體粉末。將該複合體粉末0.2g置入於甜甜圈(doughnuts)狀的容器內，藉由手壓機(hand press)施加9800N(1Ton)的荷重而得到外徑7mm、內徑3mm的圓環狀成形體。針對該成形體，使用RF Impedance/Material．Analyzer(Agilent Technologies公司製；E4991A)及測試固定裝置(test fixture)(Agilent Technologies公司製；16454A，來測定在100MHz之複相對磁導率的實數部μ’及虛數部μ”且求取複相對磁導率的損耗係數tanδ=μ”/μ’。在本說明書，有時將該複相對磁導率的實數部μ’稱為「磁導率」、「μ’」。
使用本發明的鐵粉而製造的成形體，係顯示具有優異的複磁導率特性且能夠適合使用作為電感器的磁芯。
[BET比表面積]
BET比表面積係使用MOUNTECH股份有限公司製的Macsorb model-1210且藉由BET一點法而求取。
[實施例]
[實施例1]
在5L反應槽，將純度99.7mass%的硝酸鐵(III)9水合物566.5g、85mass%H3PO4水溶液2.79g在大氣環境中於純水4113.2g藉由攪拌葉片一邊機械性地攪拌一邊溶解而得到溶解液(順序1)。該溶解液的pH為約1。又，在該條件 下之前述溶解液中所含有的P元素的量與Fe元素的量之莫耳比P/Fe為0.0173。
大氣環境中，將該溶解液於30℃的條件下藉由攪拌葉片一邊機械性地攪拌一邊將23.47mass%的氨溶液409.7g以10min添加(約40g/L)，滴下結束後，繼續攪拌30分鐘而進行生成的沉澱物之熟化。此時，含有沉澱物之漿料的pH為約9(順序2)。
一邊將順序2所得到的漿料攪拌，一邊在大氣中於30℃以10min滴下純度95.0mass%的四乙氧基矽烷(TEOS)55.18g。隨後，在該狀態下繼續攪拌20h且使用藉由水解而生成的矽烷化合物的水解生成物將沉澱物被覆(順序3)。又，在該條件下滴下至漿料之四乙氧基矽烷所含有之Si元素的量，與在前述溶解液中含有之三價Fe離子的量之莫耳比Si/Fe比為0.18。
將順序3所得到的漿料過濾且將所得到之被覆有矽烷化合物的水解生成物之沉澱物的水分盡可能除去之後，使其再次分散於純水中且進行再製漿洗淨。將洗淨後的漿料再次過濾且將所得到的餅在大氣中於110℃進行乾燥(順序4)。
將順序4所得到的乾燥品使用箱型燒製爐，在大氣中於1050℃進行加熱處理4h而得到矽氧化物被覆氧化鐵粉(順序5)。分別將原料溶液的添加條件等的製造條件顯示在表1，將測定結果顯示在表2。
將順序5所得到的矽氧化物被覆氧化鐵粉5g置入於能 夠通氣的桶子，將該桶子裝入至貫通型還原爐內，藉由在爐內一邊以流量20NL/min使氫氣流動一邊在630℃保持40min而施行還原熱處理，得到矽氧化物被覆鐵粉(順序6)。
接著，將爐內的環境氣體從氫轉換成為氮，在使氮氣流動的狀態下使爐內溫度以降溫速度20℃/min降低至80℃為止。隨後，將以氮氣/空氣的體積比例成為125/1之方式混合氮氣與空氣而成之氣體(氧濃度約0.17體積%)作為進行安定化處理之初期的氣體而導入至爐內10分鐘，使鐵粉粒子表層部的氧化反應開始，隨後，將以氮氣/空氣的體積比例成為80/1之方式混合氮氣與空氣之氣體(氧濃度約0.26體積%)導入至爐內10分鐘，而且隨後將以氮氣/空氣的體積比例成為50/1之方式混合氮氣與空氣而成之氣體(氧濃度約0.41體積%)導入至爐內10分鐘，最後將以氮氣/空氣的體積比例成為25/1的混合氣體(氧濃度約0.80體積%)連續地導入至爐內10分鐘，藉此將氧化保護層形成在粒子的表層部。安定化處理中，溫度係維持在80℃，氣體的導入流量亦大致保持一定(順序7)。
將順序7所得到的矽氧化物被覆鐵粉浸漬在10質量%、60℃的氫氧化鈉水溶液24h並使矽氧化物被覆溶解，藉此得到實施例1之鐵粉。
針對依照以上的一連串順序而得到的鐵粉，進行磁特性、BET比表面積、鐵粒子的粒徑及複磁導率的測定以及組成分析。將測定結果一併顯示在表2。
又，將實施例1所得到的鐵粉之SEM觀察結果顯示在第1圖。在第1圖，在SEM照片的右側下方顯示之以11條白色直線所表示之長度為10.0μm。鐵粉的平均粒徑為0.57μm，Si濃度為0.11質量%，μ’為8.46。
因為後述比較例1的羰基鐵粉之平均粒徑為0.74μm，μ’為6.38，所以相較於以往的鐵粉，本發明的鐵粉之平均粒徑較小且μ’變大，可知使用本發明的製造方法，能夠得到滿足小粒徑且高μ’的兩者之鐵粉。又，因為使用本發明的鐵粉而製造的成形體係顯現優異的複磁導率特性，所以可知適合作為電感器的磁芯。
[實施例2]
除了在實施例1的順序1，將85mass%H3PO4水溶液的質量變更成為1.39g以外，其餘係依照與實施例1同樣的順序而得到實施例2之鐵粉。又，在該條件下之溶解液中所含有的P元素的量與Fe元素的量之莫耳比P/Fe比為0.0086。
針對實施例2之鐵粉，進行磁特性、BET比表面積、鐵粒子的粒徑及複磁導率的測定以及組成分析。將測定結果一併顯示在表2。實施例2的鐵粉之平均粒徑為0.54μm，Si濃度為未達偵測極限之0.1質量%，μ’為8.08。
[實施例3]
除了在實施例1的順序1，將85mass%H3PO4水溶液的質量變更成為1.63g，而且在順序3中將純度95.0mass%的四乙氧基矽烷(TEOS)的滴下量設為64.38g以外，其餘係 依照與實施例1同樣的順序而得到實施例3之鐵粉。又，在該條件下之溶解液中所含有的P元素的量與Fe元素的量之莫耳比P/Fe比為0.0101，在滴下至漿料之四乙氧基矽烷所含有之Si元素的量與溶解液中所含有之三價Fe離子的量之莫耳比Si/Fe比為0.21。
針對實施例3之鐵粉，進行磁特性、BET比表面積、鐵粒子的粒徑及複磁導率的測定以及組成分析。將測定結果一併顯示在表2。實施例3的鐵粉之平均粒徑為0.52μm，Si濃度為未達偵測極限之0.1質量%，μ’為8.07。
[實施例4]
除了在實施例1的順序1，將85mass%H3PO4水溶液的質量變更成為1.85g，而且在順序3中將純度95.0mass%的四乙氧基矽烷(TEOS)的滴下量設為73.57g以外，其餘係依照與實施例1同樣的順序而得到實施例4之鐵粉。又，在該條件下之溶解液中所含有的P元素的量與Fe元素的量之莫耳比P/Fe比為0.0115，在滴下至漿料之四乙氧基矽烷所含有之Si元素的量與溶解液中所含有之三價Fe離子的量之莫耳比Si/Fe比為0.24。
針對實施例4之鐵粉，進行磁特性、BET比表面積、鐵粒子的粒徑及複磁導率的測定以及組成分析。將測定結果一併顯示在表2。實施例4的鐵粉之平均粒徑為0.53μm，Si濃度為0.16質量%，μ’為7.66。
[實施例5]
除了不將H3PO4水溶液添加在原料溶液，而是在熟化 開始後10min的時點添加，隨後進行20min熟化以外，其餘係依照與實施例2相同順序而得到鐵粉。
針對實施例5之鐵粉，進行磁特性、BET比表面積、鐵粒子的粒徑及複磁導率的測定以及組成分析。將測定結果一併顯示在表2。實施例5的鐵粉之平均粒徑為0.54μm，Si濃度為未達偵測極限之0.1質量%，μ’為8.04。
[比較例1]
比較例1係將市售之羰基鐵粉的磁特性、BET比表面積及複磁導率一併顯示在表2。又，該羰基鐵粉係使用雷射繞射式粒度分布測定裝置所測定之體積基準累積50%粒徑為1.2μm，μ’為6.38。
[比較例2]
除了在原料溶液不添加H3PO4水溶液以外，其餘係依照與實施例1相同順序而得到鐵粉。將所得到的鐵粉的磁特性、BET比表面積及複磁導率以及組成分析之結果一併顯示在表2。比較例2的鐵粉之平均粒徑為0.06μm，Si濃度為未達偵測極限之0.1質量%，μ’為3.42。
從實施例2及比較例2的結果可知，不使磷酸離子共存於含有鐵的水合氧化物之漿料時，鐵粉的平均粒徑變為太小之未達0.25μm，其結果μ’變低。
[比較例3]
除了在實施例1的順序1，將85mass%H3PO4水溶液的質量變更成為2.79g，而且在順序3中將純度95.0mass%的四乙氧基矽烷(TEOS)的滴下量設為110.36g，而且將順 序5之於大氣中的加熱處理溫度設為1045℃以外，其餘係依照與實施例1同樣的順序而得到鐵粉。又，在該條件下之溶解液中所含有的P元素的量與Fe元素的量之莫耳比P/Fe比為0.0173，在滴下至漿料之四乙氧基矽烷所含有之Si元素的量與溶解液中所含有之三價Fe離子的量之莫耳比Si/Fe比為0.36。
針對所得到的鐵粉，進行磁特性、BET比表面積、鐵粒子的粒徑及複磁導率的測定以及組成分析。將測定結果一併顯示在表2。比較例3的鐵粉之平均粒徑為0.43μm，Si濃度為0.18質量%，μ’為56。
從實施例1以及實施例4及比較例3之結果可知，Si/Fe比超過0.3時，μ’會低落。
[比較例4]
除了浸漬在5質量%、60℃的氫氧化鈉水溶液1h而使矽氧化物被覆層溶解以外，其餘係依照與實施例2相同順序而得到鐵粉。針對所得到的鐵粉進行磁特性、BET比表面積、鐵粒子的粒徑及複磁導率的測定以及組成分析。將測定結果一併顯示在表2。比較例4的鐵粉之平均粒徑為0.54μm，Si濃度為4.15質量%，μ’為5.83。
從實施例2及比較例4的結果可知，將鐵粉的Si含量設為超過2.0質量%時，μ’會低落。
將市售的FeSiCr系霧化粉之磁特性、BET比表面積及複磁導率一併顯示在表2作為參考。該FeSiCr系霧化粉的平均粒徑為約10μm。
Figure 107132432-A0202-12-0028-2
Figure 107132432-A0202-12-0029-5

Claims (6)

  1. 一種鐵粉，係由平均粒徑為0.25μm以上且0.70μm以下、平均軸比為1.5以下的鐵粒子所構成之鐵粉，其中，前述鐵粉中的Si含量為相對於前述鐵粉的質量為2質量%以下，前述鐵粉中之P含量為相對於前述鐵粉的質量為0.05質量%以上且1.0質量%以下，且針對將該鐵粉與雙酚F型環氧樹脂以9：1的質量比例混合且加壓成形後的成形體在100MHz所測定的複相對磁導率的實數部μ’為6.8以上。
  2. 一種鐵粉的製造方法，係製造申請專利範圍第1項所述之鐵粉的方法，包含下列步驟：將含有三價Fe離子、及P相對於前述三價Fe離子的莫耳數之莫耳比(P/Fe比)為0.003至0.1之含磷的離子之酸性水溶液，使用鹼性水溶液中和而得到鐵的水合氧化物的沉澱物的漿料之步驟；在前述漿料添加Si相對於漿料所含有的Fe的莫耳數之莫耳比(Si/Fe比)為0.1至0.3的量之矽烷化合物，而將矽烷化合物的水解生成物被覆在前述鐵的水合氧化物的沉澱物之步驟；將前述被覆有矽烷化合物的水解生成物之鐵的水合氧化物的沉澱物進行固液分離而回收之步驟；將前述回收後之被覆有矽烷化合物的水解生成物之鐵的水合氧化物的沉澱物加熱而得到被覆有矽氧化物之氧化鐵粉之步驟； 在還原環境下加熱前述矽氧化物被覆氧化鐵粉而使矽氧化物被覆氧化鐵粉還原成為矽氧化物被覆鐵粉之步驟；以及將前述矽氧化物被覆鐵粉浸漬在鹼性水溶液中而使矽氧化物被覆層溶解且使鐵粉所含有的Si量成為2質量%以下之步驟。
  3. 一種鐵粉的製造方法，係製造申請專利範圍第1項所述之鐵粉的方法，包含下列步驟：使用鹼性水溶液將含有三價Fe離子之酸性水溶液中和而得到鐵的水合氧化物的沉澱物之漿料之步驟；在前述漿料添加P相對於前述三價Fe離子的莫耳數之莫耳比(P/Fe比)為0.003至0.1之含磷的離子之步驟；在前述含有已添加含磷的離子之鐵的水合氧化物的沉澱物之漿料，添加Si相對於漿料所含有的Fe的莫耳數之莫耳比(Si/Fe比)為0.1至0.3的量之矽烷化合物，而將矽烷化合物的水解生成物被覆在前述鐵的水合氧化物的沉澱物之步驟；將前述被覆有矽烷化合物的水解生成物之鐵的水合氧化物的沉澱物進行固液分離而回收之步驟；將前述回收後之被覆有矽烷化合物的水解生成物之鐵的水合氧化物的沉澱物加熱而得到被覆有矽氧化物之氧化鐵粉之步驟；在還原環境下加熱前述矽氧化物被覆氧化鐵粉而 使矽氧化物被覆氧化鐵粉還原成為矽氧化物被覆鐵粉之步驟；以及將前述矽氧化物被覆鐵粉浸漬在鹼性水溶液中而使矽氧化物被覆層溶解且使鐵粉所含有的Si量成為2質量%以下之步驟。
  4. 一種鐵粉的製造方法，係製造申請專利範圍第1項所述之鐵粉的方法，包含下列步驟：使用鹼性水溶液將含有三價Fe離子之酸性水溶液中和而得到鐵的水合氧化物的沉澱物之漿料之步驟；在前述含有鐵的水合氧化物的沉澱物之漿料，添加Si相對於漿料所含有的Fe的莫耳數之莫耳比(Si/Fe比)為0.1至0.3的量之矽烷化合物時，在前述矽烷化合物的開始添加起至添加結束為止之期間，進一步添加P相對於前述三價Fe離子的莫耳數之莫耳比(P/Fe比)為0.003至0.1之含磷的離子，而在含磷的離子的存在下將矽烷化合物的水解生成物被覆在前述鐵的水合氧化物的沉澱物之步驟；將前述被覆有矽烷化合物的水解生成物之鐵的水合氧化物的沉澱物進行固液分離而回收之步驟；將前述回收後之被覆有矽烷化合物的水解生成物之鐵的水合氧化物的沉澱物加熱而得到被覆有矽氧化物之氧化鐵粉之步驟；在還原環境下加熱前述矽氧化物被覆氧化鐵粉而使矽氧化物被覆氧化鐵粉還原成為矽氧化物被覆鐵粉 之步驟；以及將前述矽氧化物被覆鐵粉浸漬在鹼性水溶液中而使矽氧化物被覆層溶解且使鐵粉所含有的Si量成為2質量%以下之步驟。
  5. 一種電感器用成形體，係含有申請專利範圍第1項所述之鐵粉。
  6. 一種電感器，係使用了申請專利範圍第1項所述之鐵粉者。
TW107132432A 2017-09-22 2018-09-14 鐵粉及其製造方法，以及電感器用成形體及電感器 TWI701348B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-182728 2017-09-22
JP2017182728A JP6963950B2 (ja) 2017-09-22 2017-09-22 鉄粉およびその製造方法並びにインダクタ用成形体およびインダクタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201920708A TW201920708A (zh) 2019-06-01
TWI701348B true TWI701348B (zh) 2020-08-11

Family

ID=65809879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107132432A TWI701348B (zh) 2017-09-22 2018-09-14 鐵粉及其製造方法，以及電感器用成形體及電感器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20200246867A1 (zh)
JP (1) JP6963950B2 (zh)
KR (1) KR102387491B1 (zh)
CN (1) CN111093861A (zh)
TW (1) TWI701348B (zh)
WO (1) WO2019059110A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7145610B2 (ja) * 2017-12-27 2022-10-03 Tdk株式会社 積層コイル型電子部品
KR20240017372A (ko) 2021-06-08 2024-02-07 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6011300A (ja) 1983-06-30 1985-01-21 Nippon Soda Co Ltd α−オキシ水酸化鉄針状結晶の製造方法
US4867852A (en) * 1987-06-16 1989-09-19 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Electrolytic method for after-treatment of carbon fiber
JP2001339916A (ja) * 2000-05-25 2001-12-07 Tdk Corp 高効率小型モーター
JP5062946B2 (ja) * 2004-06-17 2012-10-31 株式会社豊田中央研究所 磁心用粉末および圧粉磁心並びにそれらの製造方法
JP4849220B2 (ja) * 2005-10-03 2012-01-11 戸田工業株式会社 電磁波干渉抑制用シート及びその製造法、高周波信号用フラットケーブル並びにフレキシブルプリント基板
JP4797145B2 (ja) 2006-12-14 2011-10-19 マツダ株式会社 車両用エアバッグ装置
JP4908546B2 (ja) * 2009-04-14 2012-04-04 株式会社タムラ製作所 圧粉磁心及びその製造方法
JP5417074B2 (ja) * 2009-07-23 2014-02-12 日立粉末冶金株式会社 圧粉磁心及びその製造方法
CN103609207B (zh) * 2011-06-17 2017-04-12 户田工业株式会社 电磁波干扰抑制体
JP6115057B2 (ja) 2012-09-18 2017-04-19 Tdk株式会社 コイル部品
KR101496626B1 (ko) * 2013-03-13 2015-02-26 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤 자성 부품과 그것에 이용되는 연자성 금속 분말 및 그 제조 방법
JP2016014162A (ja) 2014-06-30 2016-01-28 セイコーエプソン株式会社 非晶質合金粉末、圧粉磁心、磁性素子および電子機器
KR101640559B1 (ko) * 2014-11-21 2016-07-18 (주)창성 코일매립형인덕터의 상온하몰딩제조를 위한 자성분말페이스트의 제조방법 및 자성분말페이스트
KR101730228B1 (ko) 2015-01-27 2017-04-26 삼성전기주식회사 자성체 조성물을 포함하는 인덕터 및 그 제조 방법
JP6106303B2 (ja) * 2015-03-13 2017-03-29 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 表面改質鉄系酸化物磁性粒子粉およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6963950B2 (ja) 2021-11-10
KR102387491B1 (ko) 2022-04-18
WO2019059110A1 (ja) 2019-03-28
TW201920708A (zh) 2019-06-01
KR20200058470A (ko) 2020-05-27
CN111093861A (zh) 2020-05-01
JP2019056165A (ja) 2019-04-11
US20200246867A1 (en) 2020-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7132390B2 (ja) 鉄粉およびその製造方法並びにインダクタ用成形体およびインダクタ
US11264155B2 (en) Epsilon-type iron oxide magnetic particles and method for producing the same, magnetic powder, magnetic coating material and magnetic recording medium containing magnetic particles
TWI707734B (zh) 氧化矽被覆鐵粉及氧化矽被覆鐵粉之製造方法、以及使用氧化矽被覆鐵粉之電感用成形體及電感
TWI701348B (zh) 鐵粉及其製造方法，以及電感器用成形體及電感器
KR102376001B1 (ko) 실리콘 산화물 피복 철분 및 이의 제조 방법 및 이를 사용한 인덕터용 성형체 및 인덕터
TWI689603B (zh) Ｆｅ-Ｃｏ合金粉和使用該合金粉的電感器用成形體及電感器
TWI682040B (zh) Ｆｅ-Ｎｉ合金粉和使用該合金粉之電感器用成形體及電感器
WO2021065935A1 (ja) 鉄系酸化物磁性粉およびその製造方法
TWI761154B (zh) 鐵系氧化物磁性粉，以及使用該磁性粉而得的壓粉體及電波吸收體
JP2021158323A (ja) 鉄系酸化物磁性粉およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees