WO2007015378A1 - 軟磁性材料、軟磁性材料の製造方法、圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- Soft magnetic material method for producing soft magnetic material, dust core and method for producing dust core
- the present invention relates generally to a soft magnetic material, a method for producing a soft magnetic material, a dust core, and a method for producing a dust core, and more specifically, a metal covered with an insulating film.
- the present invention relates to a soft magnetic material including magnetic particles, a method for producing a soft magnetic material, a dust core, and a method for producing a dust core.
- Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-246219 has disclosed a dust core and a method for producing the same for the purpose of maintaining magnetic properties even when used in a high temperature environment. It is disclosed (Patent Document 1).
- PPS resin polyphenylene sulfide
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-246219
- an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and a soft magnetic material, a method for producing a soft magnetic material, a dust core, and a method for producing a dust core that can obtain desired magnetic characteristics. Is to provide.
- a soft magnetic material includes a plurality of composite magnetic particles.
- Each of the plurality of composite magnetic particles surrounds the surface of the metal magnetic particles containing iron and the metal magnetic particles, and surrounds the surface of the lower coating containing the non-ferrous metal and the lower coating, and includes an insulating compound containing an inorganic compound. And an upper layer coating.
- the inorganic compound contains at least one element of oxygen and carbon. The affinity of nonferrous metals for at least one of oxygen and carbon is greater than the affinity of iron.
- the lower layer coating is provided between the metal magnetic particles and the insulating upper layer coating, so that the inorganic compound in the upper coating during the heat treatment of the soft magnetic material. Can be prevented from diffusing into the metal magnetic particles. That is, the lower layer coating contains a non-ferrous metal having a higher affinity for oxygen or carbon than iron contained in the metal magnetic particles. For this reason, oxygen and carbon are actively trapped in the lower layer film by reacting with a non-ferrous metal, and oxygen and carbon can be prevented from entering the metal magnetic particles (getter effect). As a result, an increase in the impurity concentration in the metal magnetic particles can be suppressed, and deterioration of the magnetic properties of the metal magnetic particles can be prevented.
- a soft magnetic material includes a plurality of composite magnetic particles.
- Each of the plurality of composite magnetic particles includes a metal magnetic particle containing iron, a surface of the metal magnetic particle, a lower layer coating containing a non-ferrous metal, a surface of the lower layer coating, and an insulating upper layer coating containing an inorganic compound. And have.
- the inorganic compound contains at least one element of oxygen and carbon.
- the diffusion coefficient of at least one of oxygen and carbon in the nonferrous metal is smaller than the diffusion coefficient in iron.
- the lower layer coating is provided between the metal magnetic particles and the insulating upper layer coating, so that the inorganic compound in the upper coating during the heat treatment of the soft magnetic material. It is possible to suppress diffusion of oxygen or carbon contained in the metal magnetic particles. That is, the lower layer film contains a non-ferrous metal having a smaller diffusion coefficient of oxygen or carbon than iron contained in the metal magnetic particles. For this reason, the diffusion rate of tropic oxygen and carbon from the upper layer coating to the metal magnetic particles becomes slower in the lower layer coating, and oxygen and carbon can be prevented from entering the metal magnetic particles (barrier effect).
- the non-ferrous metal is at least one selected from the group consisting of aluminum (A1), chromium (Cr), silicon (Si), titanium (Ti), vanadium (V), and nickel (Ni) force.
- Al aluminum
- Cr chromium
- Si silicon
- Ti titanium
- V vanadium
- Ni nickel
- these materials have a greater affinity for oxygen or carbon or a smaller diffusion coefficient of oxygen or carbon than iron. For this reason, at least one of the getter effect and barrier effect of the lower layer coating Therefore, the above-described effect can be obtained.
- the electrical resistance of the lower layer coating may increase due to the reaction between these materials and oxygen or carbon.
- the lower layer film can function as an insulating film together with the upper layer film.
- these materials do not deteriorate the soft magnetism of the metal magnetic particles even if they are dissolved in the iron contained in the metal magnetic particles. For this reason, it can prevent that the magnetic characteristic of a soft-magnetic material reduces.
- the average thickness of the lower layer coating is 50 nm or more and 1 ⁇ m or less.
- the average thickness of the lower layer film is 50 nm or more, so that the getter effect or the Noria effect by the lower layer film can be surely obtained.
- the average thickness of the lower layer coating is 1 ⁇ m or less, the distance between the metal magnetic particles does not become too large when a molded body is produced using the soft magnetic material according to the present invention.
- the volume ratio of the nonmagnetic layer in the soft magnetic material can be suppressed, and the saturation magnetic flux density can be prevented from decreasing.
- the average thickness of the upper film is not less than lOnm and not more than 1 ⁇ m.
- the average thickness of the upper layer film is lOnm or more, so the tunnel current flowing in the film is suppressed, and the increase in eddy current loss due to the tunnel current is suppressed. Can do.
- the average thickness of the upper layer coating is 1 m or less, the distance between the metal magnetic particles does not become too large when a molded body is produced using the soft magnetic material according to the present invention.
- the generation of a demagnetizing field between the metal magnetic particles can be prevented, and an increase in hysteresis loss due to the generation of the demagnetizing field can be suppressed.
- the volume ratio of the nonmagnetic layer in the soft magnetic material can be suppressed, and the saturation magnetic flux density can be prevented from decreasing.
- the inorganic compound is a compound containing at least one element selected from the group consisting of aluminum, zirconium, titanium, silicon, magnesium, iron and linker.
- these materials containing at least one of oxygen and carbon have excellent insulating properties, and therefore, metal magnetism. The eddy current flowing between the sex particles can be more effectively suppressed.
- the inorganic compound is at least one of an inorganic compound and a phosphorus compound generated from a metal alkoxide containing at least one element selected from the group consisting of aluminum, zirconium, titanium, silicon, magnesium, and iron.
- a metal alkoxide containing at least one element selected from the group consisting of aluminum, zirconium, titanium, silicon, magnesium, and iron.
- the upper film can be formed from dense and fine particles by generating the upper film from a metal alkoxide using an organic solvent.
- the fluidity of the soft magnetic material is improved, and the metal magnetic particles covered with the upper layer film are hardly affected by heat.
- the soft magnetic material described above has a compression density change rate of less than 5%.
- the fluidity of the soft magnetic material can be improved by forming the upper film from the metal alkoxide, so that it is sufficiently large even when molding is performed at a low pressure. , Compression density can be obtained.
- the soft magnetic material described above has a rate of change in volume resistivity before and after heating of 20% or less.
- the upper magnetic layer is made of metal alkoxide, the metal magnetic particles are hardly affected by heat, and thus the volume resistivity value after the heat treatment of the soft magnetic material is It is possible to prevent a significant decrease from the volume resistivity before the heat treatment.
- the method for producing a soft magnetic material according to the present invention is the method for producing a soft magnetic material described above.
- the method for producing a soft magnetic material includes a lower layer coating forming step for forming a lower layer coating on the surface of metal magnetic particles, and a metal alkoxide in a suspension obtained by dispersing the metal magnetic particles in an organic solvent after the lower layer coating forming step. And an upper film forming step of drying at a temperature of 60 ° C. or more and 120 ° C. or less after air drying.
- the method for producing a soft magnetic material configured as described above, it is possible to produce a soft magnetic material that is excellent in fluidity during molding and in which metal magnetic particles are hardly affected by heat.
- the drying temperature to 60 ° C. or higher, the composite magnetic particles on which the upper film is formed can be sufficiently dried.
- the drying temperature is set to 120 ° C. or less, it is possible to prevent rust from occurring on the surface of the metal magnetic particles. Thereby, it is possible to prevent the magnetic characteristics of the soft magnetic material from being deteriorated.
- the upper layer film forming step further includes a step of adding a phosphoric acid solution to a suspension in which a metal alkoxide solution is added.
- a phosphoric acid solution to a suspension in which a metal alkoxide solution is added.
- a dust core according to the present invention is a dust core made of the soft magnetic material described above. According to the powder magnetic core configured in this manner, the distortion existing inside the powder magnetic core can be sufficiently reduced by high-temperature heat treatment, and magnetic characteristics with small hysteresis loss can be obtained. At the same time, magnetic properties with low eddy current loss can be obtained by the insulating upper layer film protected by the action of the lower layer film despite being heat-treated at a high temperature.
- the powder magnetic core is interposed between the plurality of composite magnetic particles, and the plurality of composite magnetic particles are joined to each other to form a polyethylene resin, a silicone resin, a polyamide resin, a polyimide resin, and a polyamideimide. It further comprises an organic substance containing at least one selected from the group consisting of a resin, an epoxy resin, a phenol resin, an acrylic resin, and a polytetrafluoroethylene power.
- these organic substances firmly bond between a plurality of composite magnetic particles, and function as a lubricant during pressure molding of the soft magnetic material. This prevents magnetic particles from rubbing against each other and destroying the upper film. For this reason, the intensity
- a method for manufacturing a dust core according to the present invention is the method for manufacturing a dust core according to any one of the above.
- the method for manufacturing a dust core includes a step of forming a compact by press-molding a plurality of composite magnetic particles, and a step of heat-treating the compact at a temperature of 500 ° C or higher.
- the method for manufacturing a powder magnetic core configured as described above, by setting the temperature of the heat treatment performed on the molded body to 500 ° C or higher, the distortion existing in the powder magnetic core is sufficiently reduced. Can be reduced. Further, even when the molded body is exposed to such a high temperature, it is possible to prevent the metal magnetic particles and the insulating upper layer film from being deteriorated by the action of the lower layer film.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section of a dust core produced using a soft magnetic material in an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 When the lower layer film is formed of a non-ferrous metal that has a higher affinity for oxygen or carbon than iron, the area enclosed by the two-dot chain line ⁇ in Fig. 1 is shown enlarged. It is a schematic diagram.
- FIG. 3 When the lower layer film is made of a non-ferrous metal with a smaller diffusion coefficient of oxygen or carbon than iron, the range surrounded by the two-dot chain line II in Fig. 1 is shown in an enlarged manner. It is a schematic diagram.
- FIG. 4 is a graph showing the relationship between the magnetocrystalline anisotropy of iron in which various metals are dissolved and the content of the dissolved metal.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross-section of a dust core produced using a soft magnetic material according to an embodiment of the present invention.
- the soft magnetic material includes metallic magnetic particles 10 and A plurality of composite magnetic particles 40 including a lower layer film 20 surrounding the surface of the metal magnetic particle 10 and an upper layer film 30 surrounding the surface of the lower layer film 20 are provided.
- the composite magnetic particles 40 polyethylene resin, silicone resin, polyamide resin, polyimide resin, polyamide imide resin, epoxy resin, phenol resin, acrylic resin and polytetrafluoroethylene. (Teflon (registered trademark)) and other organic substances 50 formed with force are interposed.
- the dust core is formed by joining the plurality of composite magnetic particles 40 to each other by combining the unevenness of the composite magnetic particles 40, or joining the composite magnetic particles 40 to each other by the organic material 50.
- the organic substance 50 may not be necessarily provided, but may be joined only by squeezing the unevenness of the force composite magnetic particle 40 of the plurality of composite magnetic particles 40.
- the metal magnetic particles 10 contain iron (Fe), for example, iron (Fe), iron (Fe) silicon (Si) based alloys by various production methods such as atomized iron powder, reduced iron powder, and carbonyl iron powder. , Iron (Fe) —Nitrogen (N) alloy, Iron (Fe) Nickel (Ni) alloy, Iron (Fe) —Carbon (C) alloy, Iron (Fe) Boron (B) alloy, Iron ( Fe) Cobalt (Co) alloy, Iron (Fe) Phosphorus (P) alloy, Iron (Fe) Chromium (Cr) alloy, Iron (Fe) Nickel (Ni) Cobalt (Co) alloy, Iron (Fe) —Aluminum (A1) —Silicon (Si) alloy and ferrite are also formed.
- the metal magnetic particles 10 may be simple iron or an iron-based alloy.
- the average particle size of the metal magnetic particles 10 is preferably 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less! /.
- the average particle diameter of the metal magnetic particles 10 is 5 m or more, the magnetic properties of the dust core can be improved because the metal magnetic particles 10 are hardly oxidized.
- the average particle size of the metal magnetic particles 10 is set to 300 m or less, the compressibility of the powder does not deteriorate during pressure molding. As a result, the density of the molded body obtained by pressure molding can be increased.
- the average particle size referred to here is the particle size of particles in which the sum of the masses from the smallest particle size reaches 50% of the total mass in the particle size histogram measured by the sieving method, that is, 50 % Particle size D.
- the lower layer film 20 is composed of anorium, chromium, silicon, titanium, vanadium or nickel. It is formed including non-ferrous metals such as Table 1 shows the affinity of the non-ferrous metal forming the lower layer film 20 for carbon and oxygen, along with the affinity of iron for carbon and oxygen. Table 1 shows the primary compounds produced by the reaction of these metals with carbon and oxygen, respectively, and the heat generated during the reaction. The larger the absolute value of the heat generated, the more carbon Or it is judged that the affinity with respect to oxygen is large.
- the diffusion coefficients of carbon and oxygen in the non-ferrous metal forming the lower layer coating 20 are shown in Table 2 together with the diffusion coefficients of carbon and oxygen in iron.
- the diffusion vibration coefficient Do and diffusion activity energy Q shown in Table 2 are values at temperatures from 500 ° C to 900 ° C, and the diffusion coefficient D and diffusion distance L are temperatures of 600 ° C. Is the value at.
- the average thickness of the lower layer coating 20 is preferably 50 nm or more and 1 ⁇ m or less.
- the average thickness referred to here is the value of TEM-EDX (transmission electron microscope energy dispersive X-ray spectroscopy) — MS: inductively coupled plasma-mass spectrometry) [Derived considerable thickness in view of the amount of elements obtained in this way, and then directly observed the film with a TEM photograph to obtain the equivalent thickness previously derived. What is determined by checking the order
- the upper layer film 30 has an electrical insulating property, an inorganic compound produced from a metal alkoxide containing at least one element selected from the group consisting of aluminum, zirconium, titanium, silicon, magnesium, and iron, and It is formed from at least one of phosphorus compounds.
- the inorganic compound or phosphorus compound contains at least one element of oxygen and carbon.
- the organic compound constituting the metal alkoxide is removed as an alcohol, leaving a metal oxide.
- some carbon may remain in the metal oxide.
- the coating amount of the inorganic compound generated from the metal alkoxide is preferably 0.001 to 100% by mass in terms of elements of each metal.
- the amount is less than 001% by mass, the effect of the present invention cannot be obtained. Since the effect of the present invention can be sufficiently obtained by the addition amount of 001 mass% or more and 100 mass% or less, it is meaningless to add more than necessary exceeding 100 mass%.
- 0.002% by mass or less The upper limit is 75% by mass or less, and more preferably 0.003% by mass or more and 50% by mass or less.
- the coating amount of the phosphorus compound is preferably 0.001% by mass or more and 100% by mass or less in terms of P.
- the effect of the present invention cannot be obtained. Since the effect of the present invention can be sufficiently obtained by the addition amount of 001 mass% or more and 100 mass% or less, it is meaningless to add more than necessary exceeding 100 mass%.
- 0.002% by mass to 75% by mass is more preferable. More preferably, it is 0.003 mass% or more and 50 mass% or less.
- the compressibility of the soft magnetic material in the present embodiment is preferably such that the rate of change of the compression density is less than 5% according to the evaluation method described later. If the change rate of the compression density is 5% or more, it is not preferable because a high pressure is required when producing a dust core. More preferably, the compression density of the soft magnetic material is 4% or less, and more preferably 3% or less.
- the volume resistivity of the soft magnetic material in the present embodiment is preferably 1. Om ⁇ ⁇ cm or more. 2. More preferably, OmQ′cm or more.
- the rate of change in volume resistivity after heating for 1 hour at a temperature of 500 ° C is preferably 20% or less and more preferably 15% or less with respect to the volume resistivity before heating 10 % Or less is more preferable.
- the rate of change of the volume resistivity value before and after the calorie heat exceeds 20%, the specific resistance value of the powder magnetic core obtained using this tends to be lowered by annealing, which is preferable.
- the fluidity of the soft magnetic material in the present embodiment preferably has a fluidity index of 70 or more.
- the liquidity index is more preferably 75 or more and 95 or less.
- the average thickness of the upper film 30 is preferably 10 nm or more and 1 ⁇ m or less. Note that the average thickness referred to here is also determined by the same method as described above.
- the upper layer film 30 functions as an insulating layer between the plurality of metal magnetic particles 10.
- the specific resistance value of the dust core can be increased. The Thereby, it is possible to suppress the eddy current from flowing between the plurality of metal magnetic particles 10 and reduce the iron loss of the dust core caused by the eddy current loss.
- the soft magnetic material according to the embodiment of the present invention includes a plurality of composite magnetic particles 40.
- Each of the plurality of composite magnetic particles 40 surrounds the surface of the metal magnetic particle 10 including iron, the metal magnetic particle 10, the lower layer coating 20 including the non-ferrous metal, and the surface of the lower layer coating 20, and includes an insulation containing an inorganic compound. And an upper layer coating 30 having a property.
- the inorganic compound contains at least one element of oxygen and carbon.
- the affinity of non-ferrous metals for at least one of oxygen and carbon is greater than that of iron.
- the diffusion coefficient of at least one of oxygen and carbon in non-ferrous metals is smaller than that in iron.
- the lower layer film 20 is formed on the surface of the metal magnetic particle 10.
- the method for forming the lower layer coating 20 include vacuum deposition, plating, sol-gel processing, and bond processing.
- a metal alkoxide solution is added to a suspension in which the metal magnetic particles 10 on which the lower layer coating 20 is formed are dispersed in a water-soluble organic solvent.
- an aqueous phosphoric acid solution is further added.
- the suspension with the solution added is air-dried and then dried at a temperature of 60 ° C or higher and 120 ° C or lower.
- the metal magnetic particles 10 as a starting material have a rate of change in compression density of 5% or more in an evaluation method described later.
- the volume specific resistance value of the metal magnetic particles 10 as the starting material is usually not less than 0.5 lm Q'cm. Is more preferable.
- the rate of change of the volume resistivity value after heating for 1 hour at a temperature of 500 ° C is usually 25% or more with respect to the volume resistivity value before heating.
- the fluidity of the metal magnetic particles 10 as the starting material usually has a fluidity index of 50 or more, and preferably a fluidity index of 50 or more and 80 or less.
- the organic solvent for dispersing the metal magnetic particles 10 on which the lower layer coating 20 is dispersed is not particularly limited as long as it is generally used, but a water-soluble organic solvent is preferably used. Specifically, ethyl alcohol or propyl alcohol is used as the organic solvent.
- Alcohol solvents such as butyl alcohol, ketone solvents such as acetone or methyl ethyl ketone, glycol ether solvents such as methyl solvate, cetyl sorb, propyl cellosolve or butyl solvate, diethylene glycol, triethylene glycol, Oxyethylene such as polyethylene glycol, dipropylene glycol or tripropylene glycol, polypropylene glycol, a copolymer with oxypropylene, alkylene glycol such as ethylene glycol, propylene glycol or 1,2,6-hexanetriol, Glycerin, 2-pyrrolidone and the like can be preferably used. More preferably, alcohol solvents such as ethyl alcohol, propyl alcohol, and butyl alcohol, and ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone are used.
- metal element constituting the metal alkoxide aluminum, zirconium, titanium, key, magnesium, iron, or the like can be used.
- alkoxide type methoxide, ethoxide, propoxide, isopropoxide, oxyisopropoxide, butoxide, or the like can be used.
- the metal alkoxide is used by being previously dispersed or dissolved in the organic solvent in order to perform a more uniform treatment.
- the hydrolysis of the metal alkoxide requires the addition of water particularly in order to attach or coat a finer inorganic compound to the surface of the lower layer coating 20 formed on the particle surface of the metal magnetic particle 10. Absent.
- the hydrolysis is carried out with moisture in the organic solvent and moisture contained in the metal magnetic particles 10 and the lower layer coating 20.
- the amount of the metal alkoxide added varies depending on the specific surface area of the metal magnetic particles.
- the metal alkoxide is 0.001 part by mass or more and 100 parts by mass or less in terms of each element per 10, 100 parts by mass of the metal magnetic particles.
- the amount is less than 001 parts by mass, the effect of the present invention cannot be obtained. Since the effect of the present invention can be sufficiently obtained by the addition amount of not less than 001 parts by mass and not more than 100 parts by mass, it does not make sense to add more than necessary exceeding 100 parts by mass.
- 0.002 to 75 parts by mass is preferable, and 0.003 to 50 parts by mass is more preferable.
- a phosphoric acid solution or a phosphate solution may be added to the suspension.
- Add phosphoric acid solution or phosphate solution may be added in the suspension containing the metal alkoxide solution.
- the amount of phosphoric acid or phosphate added varies depending on the specific surface area of the metal magnetic particles.
- the metal magnetic particles per 10 and 100 parts by mass are 0.001 to 100 parts by mass in terms of P. is there.
- the amount is less than 001 parts by mass, the effect of the present invention cannot be obtained.
- the effect of the present invention can be sufficiently obtained by the addition amount of not less than 001 parts by mass and not more than 100 parts by mass.
- 0.002 parts by mass to 75 parts by mass is preferable. More than 50 parts by mass and more preferable.
- a device for mixing the metal magnetic particles 10 on which the lower layer coating 20 is formed with the metal alkoxide solution and Z or phosphoric acid or phosphate solution there is a high-speed agitate mixer, specifically Henschel.
- the obtained powder is dried in a draft at room temperature for 3 hours to 24 hours, and then dried in a temperature range of 60 ° C to 120 ° C for 1 hour to 24 hours. ,dry.
- the composite magnetic particle 40 in which the surface of the metal magnetic particle 10 is sequentially covered with the lower layer coating 20 and the upper layer coating 30 is produced.
- the composite magnetic particle 40 and the organic substance 50 are put into a mold and, for example, pressure-molded at a pressure of 700 MPa to 1500 MPa. Thereby, the composite magnetic particle 40 is compressed to obtain a molded body.
- the atmosphere for pressure molding may be air, but an inert gas atmosphere or a reduced pressure atmosphere is preferred. In this case, the composite magnetic particles 40 can be prevented from being oxidized by oxygen in the atmosphere.
- the organic substance 50 is located between the adjacent composite magnetic particles 40 and prevents the upper coatings 30 provided on each of the plurality of composite magnetic particles 40 from strongly rubbing each other. For this reason If the upper layer film 30 is destroyed during pressure molding, it will not happen.
- the molded body obtained by pressure molding is subjected to heat treatment at a temperature of 500 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. Thereby, distortion and dislocation existing in the molded body can be removed.
- oxygen and carbon contained in the upper layer film 30 and the organic substance 50 are diffused into the metal magnetic particles 10 by the action of the lower layer film 20 formed between the metal magnetic particles 10 and the upper layer film 30. Can be prevented.
- the lower layer film 20 is formed of a material force containing a non-ferrous metal having a higher affinity for oxygen or carbon than iron, the diffusion coefficient of oxygen or carbon is small! ⁇ It will be explained separately from the case where it is made of a substance containing non-ferrous metal!
- FIG. 2 shows an enlarged view of the area surrounded by the two-dot chain line ⁇ in FIG. 1 when the lower layer film is formed of a non-ferrous metal having a higher affinity for oxygen or carbon than iron. It is the shown schematic diagram.
- the lower layer film 20 is formed of an aluminum cover and the upper layer film 30 is formed of a phosphate compound.
- oxygen contained in the upper layer film 30 and the organic substance 50 and carbon contained in the organic substance 50 tend to diffuse toward the lower layer film 20 and further into the metal magnetic particles 10.
- the lower layer film 20 is also formed with an aluminum force having a higher affinity for oxygen and carbon than iron. For this reason, in the lower layer coating 20, the reaction between aluminum and oxygen and carbon is promoted, and the reaction products Al O and Al C are successively added.
- the electrical resistance of aluminum, chromium, and silicon oxide is higher than that of a single metal.
- the lower layer film 20 can also function as an insulating layer between the metal magnetic particles 10. Even if some non-ferrous metals exist as oxides, the getter effect can be obtained if the oxygen content is less than the stoichiometric composition. For this reason, when the effect of increasing the electrical resistance due to the formation of oxide is obtained, the lower layer film is positively made as a non-ferrous metal oxide that fills the composition region in which oxygen is insufficient compared to the stoichiometric composition. Also good.
- non-ferrous metals A1 , Cr, Si
- oxygen (O) amorphous examples include non-ferrous metals (A1 , Cr, Si) —oxygen (O) amorphous, non-ferrous metals (Al, Cr, Si) —phosphorus) —oxygen (O) amorphous, and non-ferrous metals (Al, Cr, Si) —boron (B) -Amorphous such as oxygen (O) amorphous.
- FIG. 3 shows a range surrounded by a two-dot chain line ⁇ in Fig. 1 when the lower layer film is formed of a nonferrous metal having a smaller diffusion coefficient of oxygen or carbon than iron.
- FIG. 2 is an enlarged schematic diagram.
- lower layer film 20 and upper layer film 30 are formed of nickel and a phosphoric acid compound, respectively.
- the lower layer film 20 has a smaller diffusion coefficient of oxygen or carbon than iron, and also has a nickel force. For this reason, the diffusion rates of oxygen and carbon are reduced in the lower layer coating 20, and it is possible to suppress oxygen and carbon from entering the metal magnetic particles 10.
- the function of the lower layer coating 20 has been described separately with reference to FIGS. 2 and 3, but the lower layer coating 20 has a greater affinity for carbon or oxygen than iron, and When formed from a non-ferrous metal with a low diffusion coefficient of carbon or oxygen, the lower layer film 20 performs both functions described with reference to FIGS. This can more reliably prevent oxygen and carbon from entering the metal magnetic particles 10.
- Fig. 4 is a graph showing the relationship between the crystalline magnetic anisotropy of iron in which various metals are dissolved and the content of the dissolved metal. Referring to FIG. 4, the magnetocrystalline anisotropy decreases as the aluminum content increases. From this, it can be seen that the soft magnetism of the metal magnetic particles 10 does not deteriorate even if the nonferrous metal forming the lower layer film 20 reacts with iron and the metal magnetic particles 10 are alloyed.
- the green body shown in Fig. 1 is completed by subjecting the compact to appropriate processing such as extrusion and cutting.
- the volume occupancy (vol%) of the metal magnetic particles 10 in the obtained powder magnetic core is 90% or more, preferably 91%, more preferably 92% or more.
- the specific resistance value of the dust core is 2. Om Q 'cm or more, preferably 3. OmQ' cm or more. Yes, more preferably 4. Om Q 'cm or more.
- the change rate of the specific resistance value before and after the heat treatment is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, and still more preferably 10% or less.
- the metal magnetic property is used despite the fact that the heat treatment is performed at a high temperature of 500 ° C or higher. Diffusion of oxygen and carbon into the particles 10 can be suppressed. For this reason, it is possible to maintain the insulating property of the upper layer film 30 without the concentration of oxygen and carbon contained in the upper layer film 30 rapidly decreasing. Thereby, the insulating property between the metal magnetic particles 10 is ensured by the upper layer coating 30, and the eddy current loss of the dust core can be reduced.
- distortion in the dust core can be sufficiently reduced by high-temperature heat treatment. Furthermore, since the diffusion of oxygen and carbon into the metal magnetic particles 10 is suppressed, the impurity concentration of the metal magnetic particles 10 does not increase. For this reason, the hysteresis loss of the dust core can be sufficiently reduced. For the above reasons, it is possible to realize a dust core that can provide a low iron loss value in a wide frequency range.
- the upper layer film 30 from metal alkoxide using an organic solvent, very fine protrusions can be generated on the surface of the composite magnetic particle 40. This improves the fluidity of the composite magnetic particles 40 when the composite magnetic particles 40 are pressure-molded, so that a compact with a high filling rate can be obtained. In other words, even if the pressure during pressure molding is small
- the density of the molded body can be sufficiently increased.
- the upper layer film 30 produced from the metal alkoxide using an organic solvent is formed from a dense and fine particle cover. For this reason, the metal magnetic particles 10 covered with the upper layer coating 30 are not easily affected by heat. As a result, it is possible to obtain a soft magnetic material that has a small decrease in volume resistivity even when exposed to high temperatures.
- a molded body using such a soft magnetic material even if the temperature during heat treatment is high, the specific resistance value of the molded body after heat treatment is reduced to the specific resistance value before heat treatment. It is possible to maintain the same value as.
- a commercially available atomized pure iron powder (trade name “ABC100.30”, purity 99.8% or more) manufactured by Heganes was prepared as the metal magnetic particles 10.
- a lower layer film 20 having an average thickness of 10 Onm is formed on the metal magnetic particles 10 by a vacuum deposition method, a plating method, a sol-gel method, or a bond processing method, and the average thickness is further increased by a sol-gel method or a bond processing method.
- the upper layer film 30 of lOOnm was formed, and the powder as the composite magnetic particle 40 was completed.
- the magnetic metal particles 10 in which an aluminum film was formed as the lower layer coating 20 were put into acetone, and this was stirred using a stirrer to obtain an acetone slurry.
- An acetone solution in which aluminum isopropoxide was dispersed was added to the slurry, and the resulting solution was stirred and mixed.
- an aqueous phosphoric acid solution was added to the mixed solution, and the resulting solution was further stirred and mixed.
- the obtained mixed solution was air-dried in a fume hood and then dried at a temperature of 80 ° C. using a dryer.
- a powder of the composite magnetic particle 40 formed with an inorganic compound containing A1 and P having an average thickness of lOOnm as an upper layer film 30 which is an inorganic compound generated from a metal alkoxide is completed. It was. For comparison, a powder was prepared in which the lower layer film 20 was not provided, and the upper layer film 30 was provided only with an inorganic compound containing A1 and P.
- a coil (primary winding number 300 times, secondary winding number 20 times) is uniformly wound around the produced dust core material to evaluate the magnetic characteristics of the dust core material.
- the evaluation A BH tracer (ACBH-100K type) manufactured by Ken Denshi was used, the excitation magnetic flux density was 10 kG (kilogauss), and the measurement frequency was 1000 Hz.
- the hysteresis loss coefficient Kh, eddy current loss coefficient Ke, and iron loss value W of each dust core material obtained by measurement are used as the upper coating 30.
- the iron loss value W is expressed by the sum of hysteresis loss and eddy current loss, and is obtained by the following equation using the hysteresis loss coefficient Kh, the eddy current loss coefficient Ke, and the frequency f.
- the iron loss value can be reduced.
- the amount of distortion reduction increases, so that the coercive force He and the hysteresis loss coefficient Kh can be reduced.
- the eddy current loss coefficient increased when the heat treatment temperature was set to 400 ° C or higher in the powder magnetic core material without the lower layer coating 20 provided.
- the upper limit temperature at which the eddy current loss coefficient starts to increase is 600 ° C
- the powder magnetic core provided with silicon as the lower layer coating 20 is used.
- the upper temperature limit was 500 ° C.
- the upper limit temperature was 500 ° C.
- a dust core material was produced under the same conditions as described above, using aluminum, chromium, nickel, and silicon as the lower layer film 20 and setting the average thickness of the lower layer film 20 to 500 nm and lOOOnm.
- the magnetic properties of these dust core materials were also evaluated.
- Tables 5 and 6 show the hysteresis loss coefficient Kh, eddy current loss coefficient Ke, and iron loss value W of each obtained dust core material.
- the results shown in Table 5 show the average of the lower layer coating 20
- the values are when the thickness is 500 nm, and the results shown in Table 6 are the values when the average thickness of the lower layer coating 20 is lOOOnm.
- the upper limit temperature at which the eddy current loss coefficient began to increase was 600 ° C for all the powder magnetic core materials provided with the lower layer coating 20.
- the upper limit temperature is 700 ° C for the dust core material with aluminum and chromium as the lower layer coating 20, and the upper limit temperature is with the dust core material with nickel as the lower layer coating 20.
- the upper limit temperature was 600 ° C for the dust core material with silicon as the lower layer coating 20.
- the volume resistivity of the powder described in this specification the rate of change of the volume resistivity before and after heating of the powder, the flowability of the powder, the rate of change of the compression density of the powder, and the metal magnetic particles in the powder magnetic core.
- the volume content and the specific resistance of the dust core explain the volume content and the specific resistance of the dust core.
- the sample to be measured is exposed to an environment at a temperature of 25 ° C and a relative temperature of 60% for 12 hours or longer.
- this sample to be measured is set between the stainless steel electrodes, a voltage of 15 V is applied using an electric resistance measuring device (mod el 4329A manufactured by Yokogawa Hokushin Electric Co., Ltd.), and the resistance value R ( ⁇ ⁇ ) is set. taking measurement.
- the volume resistivity ( ⁇ ⁇ 'cm) is obtained by inserting each measured value into the equation.
- the cylindrical sample to be measured for measuring the volume resistivity was prepared at a temperature of 500 ° C. Heat for 1 hour. Thereafter, the volume resistivity value is measured in the same manner as described above, and the rate of change in volume resistivity value is obtained by inserting the volume resistivity value before and after heating into the following formula.
- Rate of change in volume resistivity before and after heating ⁇ Volume resistivity (before heating) 1 volume resistivity (after heating) ⁇ Z volume resistivity (before heating) X 100
- the fluidity of each powder is indicated by the fluidity index.
- the flowability index was measured using powder testers (trade name, manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.) by measuring each powder characteristic value of angle of repose (degree), degree of compression (%), spatula angle (degree), and cohesion. Each measurement value is replaced with the same standard value Each index is obtained, and each index is the total value. The closer the liquidity index is to 100, the better the liquidity.
- Rate of change in compression density (%) ⁇ (CD -CD) / CD) ⁇ X 100
- the volume occupancy rate of the metal magnetic particles 10 contained in the dust core When determining the volume occupancy rate of the metal magnetic particles 10 contained in the dust core, first, it is determined from the true specific gravity of each sample powder and the weight of each sample powder used for compression molding. The volume of the magnetic metal particle 10 to be obtained is determined. Next, the powder mixture for the powder magnetic core, which will be described later, is pressed into a cylinder ( ⁇ 23mm x 5mm) at a pressure of 490MPa, and the volume of the cylinder after the pressure molding is measured. Then, the volume occupation ratio of the metal magnetic particles 10 contained in the dust core is calculated from the volume of the metal magnetic particles 10 contained in the dust core and the volume of the cylinder after pressure forming.
- an electric resistance measurement device in the same manner as the above-described process of measuring the volume resistivity of each powder using a powder magnetic core produced by the method described later ( model 4329A Yokogawa Hokushin Electric Co., Ltd.) is used to measure the specific resistance before and after heat treatment.
- the specific resistance value R (m ⁇ ⁇ cm) before heat treatment and the specific resistance value R (m ⁇ ⁇ cm) after heat treatment are used for the change rate (%) of the specific resistance value before and after heat treatment.
- each measurement value is inserted into the following equation.
- Rate of change in resistivity (%) ⁇ (R -R) / R) ⁇ X 100
- metal magnetic particles 10 500 g of iron powder and sendust were prepared. These powders were measured for average particle size, rate of change in compression density, fluidity, volume resistivity, and volume resistivity before and after heating, and the obtained values are shown in Table 7.
- an aluminum film having an average thickness of lOOnm was formed as the lower layer film 20 on the iron powder prepared by the plating method as the metal magnetic particles 10.
- the metal magnetic particle powder on which the lower layer film 20 was formed was put into 500 ml of acetone, and this was stirred using a stirrer to obtain an acetone slurry containing the metal magnetic particle powder.
- acetone solution in which 10. Og of aluminum tributoxide was dispersed was added, and the resulting solution was stirred and mixed for 60 minutes.
- the component force ⁇ ) the samples 1 and 2 in which the upper layer coating 30 was formed from a metal alkoxide, provided superior fluidity compared to the comparative samples 1 and 2. It was. As a result, the rate of change in compression density was reduced to a value of less than 5%, and the volume resistivity before and after heating could be suppressed to 20% or less.
- the iron powder and Sendust prepared as the metal magnetic particles 10 were pressure-molded according to the above-described steps, and dust cores of Comparative Sample C and Comparative Sample D were produced.
- the specific resistance value before and after heating of each powder magnetic core and the rate of change thereof and the volume occupancy of the metal magnetic particles 10 in the powder magnetic core were measured, and the values were displayed together with the conditions during pressure molding. It was shown in 10.
- the samples A and B in which the upper film 30 was formed from the metal alkoxide showed a decrease in specific resistance value before and after heating compared to the comparative samples A to D. It was possible to keep it smaller. Also, the volume occupancy of the metal magnetic particles 10 was improved, and a dust core having excellent magnetic properties could be obtained.
- the present invention is used, for example, for the manufacture of a motor core, an electromagnetic valve, a rear tuttle, or an electromagnetic part in general produced by pressure-molding soft magnetic powder.
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Abstract
軟磁性材料は、複数の複合磁性粒子(40)を備える。複数の複合磁性粒子(40)の各々は、鉄を含む金属磁性粒子(10)と、金属磁性粒子(10)の表面を取り囲み、非鉄金属を含む下層被膜(20)と、下層被膜(20)の表面を取り囲み、無機化合物を含む絶縁性の上層被膜(30)とを有する。無機化合物は、酸素および炭素の少なくともいずれか一方の元素を含有する。非鉄金属の、酸素および炭素の少なくともいずれか一方に対する親和力は、鉄のその親和力よりも大きい。非鉄金属における、酸素および炭素の少なくともいずれか一方の拡散係数は、鉄におけるその拡散係数よりも小さい。このような構成により、所望の磁気的特性が得られる軟磁性材料、軟磁性材料の製造方法、圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法を提供する。
Description
明 細 書
軟磁性材料、軟磁性材料の製造方法、圧粉磁心および圧粉磁心の製造 方法
技術分野
[0001] この発明は、一般的には、軟磁性材料、軟磁性材料の製造方法、圧粉磁心および 圧粉磁心の製造方法に関し、より特定的には、絶縁性の被膜によって覆われた金属 磁性粒子を備える軟磁性材料、軟磁性材料の製造方法、圧粉磁心および圧粉磁心 の製造方法に関する。
背景技術
[0002] 従来、モーターコアやトランスコアなどの電気電子部品において高密度化および小 型化が図られており、より精密な制御を小電力で行なわれることが求められている。こ のため、これらの電気電子部品の作製に使用される軟磁性材料であって、特に中高 周波領域にぉ ヽて優れた磁気的特性を有する軟磁性材料の開発が進められて ヽる
[0003] このような軟磁性材料に関して、たとえば、特開 2002— 246219号公報〖こは、高い 温度環境下の使用に際しても磁気特性が維持できることを目的とした圧粉磁心およ びその製造方法が開示されている (特許文献 1)。特許文献 1に開示された圧粉磁心 の製造方法によれば、まず、リン酸被膜処理アトマイズ鉄粉に所定量のポリフエ-レ ンサルファイド (PPS榭脂)を混合し、これを圧縮成形する。得られた成形体を空気中 において温度 320°Cで 1時間加熱し、さらに温度 240°Cで 1時間加熱する。その後、 冷却することによって圧粉磁心を作製する。
特許文献 1 :特開 2002— 246219号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] このように作製された圧粉磁心の内部に、多数の歪み (転位、欠陥)が存在する場 合、これらの歪みは磁壁移動 (磁束変化)の妨げとなるため、圧粉磁心の透磁率を低 下させる原因となる。特許文献 1に開示された圧粉磁心では、二度に渡って成形体
に実施される熱処理によっても内部に存在する歪みが十分に解消されていない。こ のため、得られた圧粉磁心の実効透磁率は、周波数や PPS榭脂の含有量によっても 変化するが、常に 400以下の低 、値にとどまって 、る。
[0005] また、圧粉磁心の内部に存在する歪みを十分に低減させるため、成形体に実施す る熱処理の温度を高くすることが考えられる。しかし、アトマイズ鉄粉を覆うリン酸ィ匕合 物は、耐熱性に劣っているため、温度を高く設定すると熱処理時に劣化する。このた め、リン酸被膜処理アトマイズ鉄粉の粒子間渦電流損が増大し、圧粉磁心の透磁率 が低下するおそれが生じる。
[0006] そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、所望の磁気的特性が 得られる軟磁性材料、軟磁性材料の製造方法、圧粉磁心および圧粉磁心の製造方 法を提供することである。
課題を解決するための手段
[0007] この発明に 1つの局面に従った軟磁性材料は、複数の複合磁性粒子を備える。複 数の複合磁性粒子の各々は、鉄を含む金属磁性粒子と、金属磁性粒子の表面を取 り囲み、非鉄金属を含む下層被膜と、下層被膜の表面を取り囲み、無機化合物を含 む絶縁性の上層被膜とを有する。無機化合物は、酸素および炭素の少なくともいず れか一方の元素を含有する。非鉄金属の、酸素および炭素の少なくともいずれか一 方に対する親和力は、鉄の親和力よりも大きい。
[0008] このように構成された軟磁性材料によれば、下層被膜を金属磁性粒子と絶縁性の 上層被膜との間に設けることによって、軟磁性材料の熱処理時に、上層被膜中の無 機化合物に含まれる酸素または炭素が金属磁性粒子に拡散することを防止できる。 つまり、下層被膜は、金属磁性粒子に含まれる鉄と比較して、酸素または炭素に対 する親和力が大きい非鉄金属を含む。このため、酸素および炭素が積極的に非鉄金 属と反応することによって下層被膜に捕獲された状態となり、酸素および炭素が金属 磁性粒子内に浸入することを防止できる(ゲッター効果)。これにより、金属磁性粒子 中の不純物濃度の増加を抑え、金属磁性粒子の磁気的特性が劣化することを防止 できる。また同時に、金属磁性粒子への酸素および炭素の拡散を防止することによつ て、上層被膜中の無機化合物における酸素および炭素の含有量が低下することを抑
制できる。これにより、上層被膜の分解または変質が進行して上層被膜の絶縁性が 劣化することを防止できる。
[0009] この発明の別の局面に従った軟磁性材料は、複数の複合磁性粒子を備える。複数 の複合磁性粒子の各々は、鉄を含む金属磁性粒子と、金属磁性粒子の表面を取り 囲み、非鉄金属を含む下層被膜と、下層被膜の表面を取り囲み、無機化合物を含む 絶縁性の上層被膜とを有する。無機化合物は、酸素および炭素の少なくともいずれ か一方の元素を含有する。非鉄金属における、酸素および炭素の少なくともいずれ か一方の拡散係数は、鉄における拡散係数よりも小さい。
[0010] このように構成された軟磁性材料によれば、下層被膜を金属磁性粒子と絶縁性の 上層被膜との間に設けることによって、軟磁性材料の熱処理時に、上層被膜中の無 機化合物に含まれる酸素または炭素が金属磁性粒子に拡散することを抑制できる。 つまり、下層被膜は、金属磁性粒子に含まれる鉄と比較して、酸素または炭素の拡 散係数が小さい非鉄金属を含む。このため、上層被膜から金属磁性粒子に向力 酸 素および炭素の拡散速度が下層被膜において遅くなり、酸素および炭素が金属磁 性粒子内に浸入することを抑制できる (バリアー効果)。これにより、金属磁性粒子中 の不純物濃度の増加を抑え、金属磁性粒子の磁気的特性が劣化することを防止で きる。また同時に、金属磁性粒子への酸素および炭素の拡散を防止することによって 、上層被膜中の無機化合物における酸素および炭素の含有量が低下することを抑 制できる。これにより、上層被膜の分解または変質が進行して、上層被膜の絶縁性が 劣化することを防止できる。
[0011] 以上説明した理由から、これらの発明によれば、金属磁性粒子および絶縁性の上 層被膜の劣化を懸念することなぐ軟磁性材料に高温の熱処理を実施することができ る。
[0012] また好ましくは、非鉄金属は、アルミニウム (A1)、クロム (Cr)、シリコン (Si)、チタン( Ti)、バナジウム (V)およびニッケル (Ni)力もなる群より選ばれた少なくとも一種を含 む。このように構成された軟磁性材料によれば、これらの材料は、鉄と比較して、酸素 または炭素に対する親和力が大きいか、酸素または炭素の拡散係数が小さい。この ため、下層被膜によるゲッター効果およびバリアー効果の少なくともいずれか一方に
よって、上述の効果を得ることができる。
[0013] カロえて、これらの材料と酸素または炭素とが反応することによって、下層被膜の電 気抵抗が増大する場合がある。この場合、上層被膜とともに下層被膜を絶縁被膜とし て機能させることができる。また、これらの材料は、金属磁性粒子に含まれる鉄に固 溶しても、金属磁性粒子の軟磁性を悪ィ匕させない。このため、軟磁性材料の磁気的 特性が低減することを防止できる。
[0014] また好ましくは、下層被膜の平均厚みは、 50nm以上 1 μ m以下である。このように 構成された軟磁性材料によれば、下層被膜の平均厚みが 50nm以上であるため、下 層被膜によるゲッター効果またはノリア一効果を確実に得ることができる。また、下層 被膜の平均厚みが 1 μ m以下であるため、本発明による軟磁性材料を用いて成形体 を作製した場合に、金属磁性粒子間の距離が大きくなりすぎるということがない。これ により、金属磁性粒子間に反磁界が発生する(金属磁性粒子に磁極が生じてェネル ギ一の損失が発生する)ことを防止し、反磁界の発生に起因したヒステリシス損の増 大を抑制できる。また、軟磁性材料に占める非磁性層の体積比率を抑え、飽和磁束 密度が低下することを抑制できる。
[0015] また好ましくは、上層被膜の平均厚みは、 lOnm以上 1 μ m以下である。このように 構成された軟磁性材料によれば、上層被膜の平均厚みが lOnm以上であるため、被 膜中を流れるトンネル電流を抑制し、このトンネル電流に起因する渦電流損の増大を 抑えることができる。また、上層被膜の平均厚みが 1 m以下であるため、本発明によ る軟磁性材料を用いて成形体を作製した場合に、金属磁性粒子間の距離が大きくな りすぎるということがない。これにより、金属磁性粒子間に反磁界が発生することを防 止し、反磁界の発生に起因したヒステリシス損の増大を抑制できる。また、軟磁性材 料に占める非磁性層の体積比率を抑え、飽和磁束密度が低下することを抑制できる
[0016] また好ましくは、無機化合物は、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、シリコン、 マグネシウム、鉄およびリンカ なる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含有する 化合物からなる。このように構成された軟磁性材料によれば、酸素および炭素の少な くともいずれか一方の元素を含むこれらの材料は絶縁性に優れているため、金属磁
性粒子間に流れる渦電流をより効果的に抑制することができる。
[0017] また好ましくは、無機化合物は、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、シリコン、 マグネシウムおよび鉄力 なる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含有する金属 アルコキシドから生成する無機化合物およびリン化合物の少なくともいずれか一方で ある。
[0018] このように構成された軟磁性材料によれば、上層被膜を有機溶剤を用いて金属ァ ルコキシドから生成することにより、上層被膜を緻密かつ微細な粒子によって形成す ることができる。これにより、軟磁性材料の流動性を向上させるとともに、上層被膜に よって覆われた金属磁性粒子が、熱による影響を受け難くなる。
[0019] また、上述の軟磁性材料は、 5%未満の圧縮密度の変化率を有する。このように構 成された軟磁性材料では、上層被膜を金属アルコキシドから生成することにより、軟 磁性材料の流動性を向上させることができるため、低い圧力で成形を行なっても、十 分に大き 、圧縮密度を得ることができる。
[0020] また、上述の軟磁性材料は、 20%以下の加熱前後の体積固有抵抗値の変化率を 有する。このように構成された軟磁性材料では、上層被膜を金属アルコキシドから生 成することにより、金属磁性粒子が熱による影響を受け難くなるため、軟磁性材料の 加熱処理後の体積固有抵抗値が、加熱処理前の体積固有抵抗値から大幅に減少 することを防止できる。
[0021] この発明に従った軟磁性材料の製造方法は、上述の軟磁性材料の製造方法であ る。軟磁性材料の製造方法は、金属磁性粒子の表面に下層被膜を形成する下層被 膜形成工程と、下層被膜形成工程の後、金属磁性粒子を有機溶媒に分散した懸濁 液中に、金属アルコキシドの溶液を加え、風乾後、 60°C以上 120°C以下の温度で乾 燥させる上層被膜形成工程とを備える。
[0022] このように構成された軟磁性材料の製造方法によれば、成形時の流動性に優れる とともに、金属磁性粒子が熱による影響を受け難い軟磁性材料を作製することができ る。この際、乾燥温度を 60°C以上に設定することにより、上層被膜が形成された複合 磁性粒子を十分に乾燥させることができる。これにより、本発明による軟磁性材料を 用いて成形体を作製する場合に、軟磁性材料の圧縮性を確保し、高密度な成形体
を得ることができる。また、乾燥温度を 120°C以下に設定することにより、金属磁性粒 子の表面に鲭びが発生することを防止できる。これにより、軟磁性材料の磁気的特性 が悪ィ匕することを防止できる。
[0023] また好ましくは、上層被膜形成工程は、金属アルコキシドの溶液をカ卩えた懸濁液中 に、さらにリン酸溶液を加える工程を含む。このように構成された軟磁性材料の製造 方法によれば、圧縮性、流動性および高温で焼成した場合における電気抵抗値の 変化率を、より効果的に改善することができる。
[0024] この発明に従った圧粉磁心は、上述の 、ずれか〖こ記載の軟磁性材料を用いて作 製された圧粉磁心である。このように構成された圧粉磁心によれば、高温の熱処理に よって、圧粉磁心の内部に存在する歪みを十分に低減させ、ヒステリシス損の小さい 磁気的特性を得ることができる。また同時に、高温で熱処理されたにもかかわらず、 下層被膜の働きによって保護された絶縁性の上層被膜によって、渦電流損の小さい 磁気的特性を得ることができる。
[0025] また好ましくは、圧粉磁心は、複数の複合磁性粒子間に介在して複数の複合磁性 粒子を互いに接合し、ポリエチレン榭脂、シリコーン榭脂、ポリアミド榭脂、ポリイミド榭 脂、ポリアミドイミド榭脂、エポキシ榭脂、フエノール榭脂、アクリル榭脂およびポリテト ラフルォロエチレン力 なる群より選ばれた少なくとも一種を含む有機物をさらに備え る。
[0026] このように構成された軟磁性材料によれば、これらの有機物は、複数の複合磁性粒 子間を強固に接合するとともに、軟磁性材料の加圧成形時に潤滑剤として機能し、 複合磁性粒子同士が擦れ合って上層被膜が破壊されることを防止する。このため、 圧粉磁心の強度を向上させ、さらに、渦電流損を低減させることができる。また、金属 磁性粒子は下層被膜によって覆われているため、これらの有機物に含まれる酸素ま たは炭素が金属磁性粒子内に拡散することも防止できる。
[0027] この発明に従った圧粉磁心の製造方法は、上述のいずれかに記載の圧粉磁心の 製造方法である。圧粉磁心の製造方法は、複数の複合磁性粒子を加圧成形すること によって成形体を形成する工程と、成形体を 500°C以上の温度で熱処理をする工程 とを備える。
[0028] このように構成された圧粉磁心の製造方法によれば、成形体に実施する熱処理の 温度を 500°C以上に設定することによって、圧粉磁心の内部に存在する歪みを十分 に低減させることができる。また、このような高温に成形体を晒した場合であっても、 下層被膜の働きによって金属磁性粒子および絶縁性の上層被膜が劣化することを 防止できる。
発明の効果
[0029] 以上説明したように、この発明に従えば、所望の磁気的特性が得られる軟磁性材 料、軟磁性材料の製造方法、圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法を提供すること ができる。
図面の簡単な説明
[0030] [図 1]この発明の実施の形態における軟磁性材料を用いて作製された圧粉磁心の断 面を示す模式図である。
[図 2]下層被膜が、鉄と比較して酸素または炭素に対する親和性が大きい非鉄金属 によって形成されている場合において、図 1中の 2点鎖線 Πで囲まれた範囲を拡大し て示した模式図である。
[図 3]下層被膜が、鉄と比較して酸素または炭素の拡散係数が小さい非鉄金属から 形成されている場合において、図 1中の 2点鎖線 IIで囲まれた範囲を拡大して示した 模式図である。
[図 4]各種の金属が固溶した鉄の結晶磁気異方性と、固溶した金属の含有量との関 係を示すグラフである。
符号の説明
[0031] 10 金属磁性粒子、 20 下層被膜、 30 上層被膜、 40 複合磁性粒子、 50 有機 物。
発明を実施するための最良の形態
[0032] この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図 1は、この発明の実施の形態における軟磁性材料を用いて作製された圧粉磁心 の断面を示す模式図である。図 1を参照して、軟磁性材料は、金属磁性粒子 10と、
金属磁性粒子 10の表面を取り囲む下層被膜 20と、下層被膜 20の表面を取り囲む 上層被膜 30とからなる複数の複合磁性粒子 40を備える。複数の複合磁性粒子 40の 間には、ポリエチレン榭脂、シリコーン榭脂、ポリアミド榭脂、ポリイミド榭脂、ポリアミド イミド榭脂、エポキシ榭脂、フエノール榭脂、アクリル榭脂およびポリテトラフルォロェ チレン (テフロン (登録商標) )など力も形成された有機物 50が介在して 、る。圧粉磁 心は、複数の複合磁性粒子 40の各々が、複合磁性粒子 40が有する凹凸の嚙み合 わせによって互いに接合されたり、有機物 50によって互いに接合されることによって 形成されている。
[0033] なお、本発明において有機物 50は必ずしも設けられている必要はなぐ複数の複 合磁性粒子 40の各々力 複合磁性粒子 40が有する凹凸の嚙み合わせによっての み接合されていても良い。
[0034] 金属磁性粒子 10は、鉄 (Fe)を含み、たとえば、アトマイズ鉄粉、還元鉄粉、カルボ ニル鉄粉等の各種製法による鉄 (Fe)、鉄 (Fe) シリコン (Si)系合金、鉄 (Fe)—窒 素 (N)系合金、鉄 (Fe) ニッケル (Ni)系合金、鉄 (Fe)—炭素 (C)系合金、鉄 (Fe) ホウ素(B)系合金、鉄 (Fe) コバルト (Co)系合金、鉄 (Fe) リン (P)系合金、鉄 (Fe) クロム(Cr)系合金、鉄(Fe) ニッケル(Ni) コバルト(Co)系合金、鉄(Fe) —アルミニウム (A1)—シリコン (Si)系合金およびフェライトなど力も形成されている。 金属磁性粒子 10は、鉄単体であっても鉄系の合金であってもよい。
[0035] 金属磁性粒子 10の平均粒径は、 5 μ m以上 300 μ m以下であることが好まし!/、。金 属磁性粒子 10の平均粒径を 5 m以上にした場合、金属磁性粒子 10が酸化されに くいため、圧粉磁心の磁気的特性を向上させることができる。また、金属磁性粒子 10 の平均粒径を 300 m以下にした場合、加圧成形時において粉末の圧縮性が低下 することがない。これにより、加圧成形によって得られる成形体の密度を大きくするこ とがでさる。
[0036] なお、ここで言う平均粒径とは、ふるい法によって測定した粒径のヒストグラム中、粒 径の小さいほうからの質量の和が総質量の 50%に達する粒子の粒径、つまり 50% 粒径 Dをいう。
[0037] 下層被膜 20は、ァノレミ-ゥム、クロム、シリコン、チタン、バナジウムまたはニッケル
などの非鉄金属を含んで形成されて 、る。下層被膜 20を形成する非鉄金属の炭素 および酸素に対する親和力を、鉄の炭素および酸素に対する親和力とともに表 1に 示す。表 1中には、これらの金属と炭素および酸素との反応によってそれぞれ生成さ れる一次生成化合物と、その反応時に発生する生成熱とが示されており、生成熱の 絶対値が大きいほど、炭素または酸素に対する親和力が大きいと判断される。
[0038] [表 1]
[0039] 表 1を参照して、ァノレミ-ゥム、クロム、シリコン、チタンおよびバナジウムの炭素およ び酸素に対する親和力は、鉄の炭素および酸素に対する親和力よりも大きいことが 分かる。また、ニッケルに関しても、ニッケルの炭化物は存在しないが、酸素に対する 親和力は、鉄の酸素に対する親和力と同程度である。
[0040] 次に、下層被膜 20を形成する非鉄金属における炭素および酸素の拡散係数を、 鉄における炭素および酸素の拡散係数とともに表 2に示す。なお、表 2中に示す拡散 振動係数 Doおよび拡散活性ィ匕エネルギー Qは、 500°Cから 900°Cほどの温度にお ける値であり、拡散係数 Dおよび拡散距離 Lは、温度 600°Cにおける値である。
[0041] [表 2]
表 2を参照して、クロム、ニッケル、チタンおよびバナジウムにおける炭素の拡散係 数は、鉄における炭素の拡散係数よりも小さいことが分かる。また、ニッケル、シリコン 、チタンおよびバナジウムにおける酸素の拡散係数は、鉄における酸素の拡散係数
よりも小さいことが分かる。つまり、下層被膜 20は、鉄と比較して、炭素または酸素に 対する親和性が大きい非鉄金属、炭素または酸素の拡散係数が小さい非鉄金属、ま たは炭素または酸素に対する親和性が大きぐかつ、炭素または酸素の拡散係数が 小さ!ゝ非鉄金属から形成されて!、る。
[0043] 下層被膜 20の平均厚みは、 50nm以上 1 μ m以下であることが好ましい。なお、こ こで言う平均厚みとは、糸且成分析(TEM—EDX:transmission electron microscope energy dispersive X-ray spectroscopyノによつてネ守られる膜糸且成と、 吉合フ フズマ質量分析 (ICP— MS: inductively coupled plasma-mass spectrometry)【こよ つて得られる元素量とを鑑みて相当厚さを導出し、さらに、 TEM写真により直接、被 膜を観察し、先に導出された相当厚さのオーダーを確認することで決定されるものを
[0044] 上層被膜 30は、電気的絶縁性を有し、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、シリ コン、マグネシウムおよび鉄力もなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含有する 金属アルコキシドから生成する無機化合物およびリン化合物の少なくともいずれか一 方から形成されている。無機化合物またはリンィ匕合物は、酸素および炭素の少なくと も!ヽずれか一方の元素を含有する。
[0045] 上層被膜 30を金属アルコキシドから生成する場合、金属アルコキシドを構成する有 機化合物がアルコールとなって除去され、金属酸化物が残る。し力しながら、生成時 の条件によっては、その金属酸ィ匕物に炭素が一部、残存する場合もある。上層被膜 30を金属アルコキシドから生成することによって、水溶液から生成した場合のように、 ナトリウム塩やカルシウム塩などの塩が生じて上層被膜 30の電気伝導度が大きくなる ということがない。このため、本実施の形態では、上層被膜 30の絶縁性の低下を抑制 するという効果が得られる。
[0046] 金属アルコキシドから生成する無機化合物の被覆量は、各金属の元素換算で 0. 0 01質量%以上 100質量%以下が好ましい。 0. 001質量%未満の場合には、本発明 の効果は得られない。 0. 001質量%以上 100質量%以下の添加量により、本発明 の効果が十分に得られるので、 100質量%を超えて必要以上に添加する意味がな い。得られる軟磁性材料の圧縮性および流動性を考慮した場合、 0. 002質量%以
上 75質量%以下が、より好ましぐ 0. 003質量%以上 50質量%以下が、さらに好ま しい。
[0047] リン化合物の被覆量は、 P換算で 0. 001質量%以上 100質量%以下が好ましい。
0. 001質量%未満の場合には、本発明の効果は得られない。 0. 001質量%以上 1 00質量%以下の添加量により、本発明の効果が十分に得られるので、 100質量%を 超えて必要以上に添加する意味がない。得られる軟磁性材料の圧縮性、流動性およ び圧粉磁心に用いた場合の金属磁性粒子 10の充填率を考慮した場合、 0. 002質 量%以上 75質量%以下が、より好ましぐ 0. 003質量%以上 50質量%以下が、さら に好ましい。
[0048] 本実施の形態における軟磁性材料の圧縮性は、後述する評価方法にお!、て、圧 縮密度の変化率が 5%未満となるのが好ましい。圧縮密度の変化率が 5%以上の場 合には、圧粉磁心を作製する際に高い圧力が必要となるため好ましくない。より好ま しくは、軟磁性材料の圧縮密度は、 4%以下であり、さらに好ましくは、 3%以下であ る。
[0049] 本実施の形態における軟磁性材料の体積固有抵抗値は、 1. Om Ω · cm以上であ ることが好ましぐ 2. Om Q 'cm以上であること力 より好ましい。また、温度 500°Cで 1 時間、加熱した後の体積固有抵抗値の変化率は、加熱前の体積固有抵抗値に対し て、 20%以下が好ましぐ 15%以下がより好ましぐ 10%以下がさらに好ましい。カロ 熱前後の体積固有抵抗値の変化率が 20%を超える場合は、これを用いて得られる 圧粉磁心の比抵抗値が焼鈍によって低下しやすくなるため、好ましくな 、。
[0050] 本実施の形態における軟磁性材料の流動性は、流動性指数 70以上が好ましい。
流動性指数が 70未満の場合には、圧粉磁心の作製時に、金型への充填性が上がら ず、圧粉磁心を構成する金属磁性粒子 10の充填率が低下する。流動性指数は、よ り好ましくは 75以上 95以下である。
[0051] 上層被膜 30の平均厚みは、 10nm以上 1 μ m以下であることが好ましい。なお、こ こで言う平均厚みについても、上述の方法と同様の方法によって決定される。
[0052] 上層被膜 30は、複数の金属磁性粒子 10間の絶縁層として機能する。金属磁性粒 子 10を上層被膜 30で覆うことによって、圧粉磁心の比抵抗値を大きくすることができ
る。これにより、複数の金属磁性粒子 10間に渦電流が流れるのを抑制して、渦電流 損に起因する圧粉磁心の鉄損を低減させることができる。
[0053] この発明の実施の形態における軟磁性材料は、複数の複合磁性粒子 40を備える。
複数の複合磁性粒子 40の各々は、鉄を含む金属磁性粒子 10と、金属磁性粒子 10 の表面を取り囲み、非鉄金属を含む下層被膜 20と、下層被膜 20の表面を取り囲み、 無機化合物を含む絶縁性の上層被膜 30とを有する。無機化合物は、酸素および炭 素の少なくともいずれか一方の元素を含有する。非鉄金属の、酸素および炭素の少 なくともいずれか一方に対する親和力は、鉄のその親和力よりも大きい。非鉄金属に おける、酸素および炭素の少なくともいずれか一方の拡散係数は、鉄におけるその 拡散係数よりも小さい。
[0054] 続いて、図 1中に示す圧粉磁心を製造する方法について説明を行なう。まず、金属 磁性粒子 10の表面に下層被膜 20を形成する。下層被膜 20の形成方法としては、真 空蒸着法、メツキ法、ゾルゲル法もしくはボンデ処理法が挙げられる。
[0055] 次に、下層被膜 20を形成した金属磁性粒子 10を水溶性の有機溶剤に分散させた 懸濁液中に、金属アルコキシドの溶液を加える。また場合によっては、リン酸水溶液 をさらに加える。溶液を加えた懸濁液を風乾後、 60°C以上 120°C以下の温度で乾燥 させる。
[0056] 本実施の形態において、出発原料である金属磁性粒子 10は、後述する評価方法 にお 、て、 5%以上の圧縮密度の変化率を有して 、る。
[0057] 本実施の形態にぉ ヽて、出発原料である金属磁性粒子 10の体積固有抵抗値は、 通常、 0. lm Q 'cm以上であることが好ましぐ 0. 5m Ω 'cm以上であることがより好 ましい。また、 500°Cの温度で 1時間、加熱した後の体積固有抵抗値の変化率は、加 熱前の体積固有抵抗値に対して、通常、 25%以上である。
[0058] 本実施の形態において、出発原料である金属磁性粒子 10の流動性は、通常、流 動性指数 50以上を有し、好ましくは、流動性指数 50以上 80以下を有する。
[0059] 下層被膜 20を形成した金属磁性粒子 10を分散させる有機溶剤としては、一般的 に用いられて 、るものであれば限定されな 、が、水溶性の有機溶剤を用いることが 好ましい。具体的には、有機溶剤として、エチルアルコール、プロピルアルコールま
たはブチルアルコール等のアルコール系溶剤、アセトンまたはメチルェチルケトン等 のケトン系溶剤、メチルセ口ソルブ、ェチルセ口ソルブ、プロピルセロソルブまたはブ チルセ口ソルブ等のグリコールエーテル系溶剤、ジエチレングリコール、トリエチレン グリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコールまたはトリプロピレングリコ ール、ポリプロピレングリコール等のォキシエチレン、ォキシプロピレン付カ卩重合体、 エチレングリコール、プロピレングリコールまたは 1, 2, 6—へキサントリオール等のァ ルキレングリコール、グリセリン、 2—ピロリドン等を好適に用いることができる。より好ま しくは、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール等のアルコール 系溶剤、アセトン、メチルェチルケトン等のケトン系溶剤を用いる。
[0060] 金属アルコキシドを構成する金属元素としては、アルミニウム、ジルコニウム、チタ- ゥム、ケィ素、マグネシウムまたは鉄等を用いることができる。また、アルコキシドの種 類としては、メトキシド、エトキシド、プロポキシド、イソプロポキシド、ォキシイソプロボ キシドまたはブトキシド等を用いることができる。処理の均一性および処理効果を考 慮すれば、テトラエトキシシラン、アルミニウムトリイソプロポキシド、ジルコニウムテトラ イソプロポキシド、チタニウムテトライソプロボキシド等を用いることが好まし 、。
[0061] また、金属アルコキシドは、より均一な処理を行なうために、上記の有機溶剤に予め 分散または溶解させて用いることが好ま 、。
[0062] また、金属アルコキシドの加水分解は、より微細な無機化合物を、金属磁性粒子 10 の粒子表面に形成した下層被膜 20の表面に付着もしくは被覆させるために、特に水 分を添加する必要はない。好ましくは、有機溶剤中の水分ならびに金属磁性粒子 10 および下層被膜 20が有する水分により加水分解を行なう。
[0063] 金属アルコキシドの添加量は、金属磁性粒子の比表面積によって異なる力 通常、 金属磁性粒子 10、 100質量部当たり、各元素換算で 0. 001質量部以上 100質量部 以下である。 0. 001質量部未満の場合には、本発明の効果は得られない。 0. 001 質量部以上 100質量部以下の添加量により、本発明の効果が十分に得られるので、 100質量部を超えて必要以上に添加する意味がな ヽ。得られる軟磁性材料の圧縮 性および流動性を考慮した場合、 0. 002質量部以上 75質量部以下が好ましぐ 0. 003質量部以上 50質量部以下が、より好ましい。
[0064] なお、金属アルコキシドに替えて、懸濁液中にリン酸溶液またはリン酸塩溶液を添 加してもよいが、好ましくは、金属アルコキシドの溶液をカ卩えた懸濁液中に、さらにリ ン酸溶液またはリン酸塩溶液を添加する。
[0065] リン酸またはリン酸塩の添加量は、金属磁性粒子の比表面積によって異なる力 通 常、金属磁性粒子 10、 100質量部当たり、 P換算で 0. 001質量部以上 100質量部 以下である。 0. 001質量部未満の場合には、本発明の効果は得られない。 0. 001 質量部以上 100質量部以下の添加量により、本発明の効果が十分に得られるので、 100質量部を超えて必要以上に添加する意味がな ヽ。得られる軟磁性材料の圧縮 性、流動性および圧粉磁心に用いた場合の金属磁性粒子 10の充填率を考慮した場 合、 0. 002質量部以上 75質量部以下が好ましぐ 0. 003質量部以上 50質量部以 下力 より好ましい。
[0066] 下層被膜 20が形成された金属磁性粒子 10と、金属アルコキシド溶液および Zまた はリン酸、リン酸塩溶液とを混合するための機器としては、高速アジテート型ミキサー 、具体的にはヘンシェルミキサー、スピードミキサー、ボールカッター、パワーミキサー 、ノ、イブリツドミキサー、コーンブレンダ一等が挙げられる。
[0067] リン酸またはリン酸塩を水溶液として添加する場合は、加水分解が急激に進行する のを防ぐため、極少量ずつ添加することが好ま 、。
[0068] 得られた粉末は、室温下、ドラフト中で 3時間以上 24時間以下の間、乾燥させた後 、 60°C以上 120°C以下の温度範囲で、 1時間以上 24時間以下の間、乾燥させる。
[0069] 以上の工程により、金属磁性粒子 10の表面が下層被膜 20および上層被膜 30によ つて順に覆われた複合磁性粒子 40を作製する。次に、その複合磁性粒子 40と有機 物 50とを金型に入れ、たとえば、 700MPaから 1500MPaまでの圧力で加圧成形す る。これにより、複合磁性粒子 40が圧縮されて成形体が得られる。加圧成形する雰 囲気は、大気中でも良いが、不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気とすることが好まし い。この場合、大気中の酸素によって複合磁性粒子 40が酸化されるのを抑制できる
[0070] この際、有機物 50は、隣り合う複合磁性粒子 40間に位置して、複数の複合磁性粒 子 40の各々に設けられた上層被膜 30同士が強く擦れ合うことを防止する。このため
、加圧成形時に上層被膜 30が破壊されると 、うことがな 、。
[0071] 次に、加圧成形によって得られた成形体に、 500°C以上 900°C以下の温度で熱処 理を行なう。これにより、成形体の内部に存在する歪みや転位を取り除くことができる 。この熱処理時、金属磁性粒子 10と上層被膜 30との間に形成された下層被膜 20の 働きによって、上層被膜 30や有機物 50に含まれる酸素および炭素が、金属磁性粒 子 10に拡散することを防止できる。この点について、下層被膜 20が、鉄と比較して、 酸素または炭素に対する親和性が大きい非鉄金属を含む物質力 形成されている 場合と、酸素または炭素の拡散係数が小さ!ヽ非鉄金属を含む物質から形成されて!、 る場合とに分けて説明を行なう。
[0072] 図 2は、下層被膜が、鉄と比較して酸素または炭素に対する親和性が大きい非鉄 金属によって形成されている場合において、図 1中の 2点鎖線 Πで囲まれた範囲を拡 大して示した模式図である。
[0073] 図 2を参照して、図中では、下層被膜 20がアルミニウムカゝら形成されており、上層被 膜 30がリン酸化合物から形成されている場合を想定している。この場合、成形体に 対する熱処理時に、上層被膜 30および有機物 50に含まれる酸素と、有機物 50に含 まれる炭素とが、下層被膜 20に向かい、さらに金属磁性粒子 10内に拡散しようとす る。しかし、下層被膜 20は、鉄と比較して酸素および炭素に対する親和力が大きい アルミニウム力も形成されている。このため、下層被膜 20において、アルミニウムと酸 素および炭素との反応が促進し、その反応生成物である Al Oおよび Al Cが次々
2 3 4 3 に生成される。これによつて、酸素および炭素が金属磁性粒子 10内へ浸入すること を防止できる。
[0074] また、アルミニウム、クロムおよびシリコンの酸ィ匕物は、金属単体である場合と比較し て、電気抵抗が上昇する。このため、熱処理後においては、上層被膜 30に加えて下 層被膜 20も、金属磁性粒子 10間の絶縁層として機能させることができる。一部の非 鉄金属が酸化物として存在していても、化学量論組成以下の酸素量であれば、ゲッ ター効果が得られる。このため、酸化物生成によって電気抵抗が増大する効果が得 られる場合には、積極的に下層被膜を、化学量論組成より酸素が不足した組成領域 を満たすような非鉄金属の酸ィ匕物としても良い。このような例としては、非鉄金属 (A1
、 Cr、 Si)—酸素 (O)非晶質、非鉄金属 (Al、 Cr、 Si)—リン )—酸素 (O)非晶質、 および非鉄金属 (Al、 Cr、 Si)—ホウ素 (B)—酸素 (O)非晶質などの非晶質が挙げ られる。
[0075] 図 3は、下層被膜が、鉄と比較して酸素または炭素の拡散係数が小さい非鉄金属 カゝら形成されている場合において、図 1中の 2点鎖線 Πで囲まれた範囲を拡大して示 した模式図である。
[0076] 図 3を参照して、図中では、下層被膜 20および上層被膜 30が、それぞれニッケル およびリン酸化合物から形成されている場合を想定している。この場合、下層被膜 20 は、鉄と比較して酸素または炭素の拡散係数が小さ 、ニッケル力も形成されて 、る。 このため、酸素および炭素の拡散速度は、下層被膜 20内において遅くなり、酸素お よび炭素が金属磁性粒子 10内へ浸入することを抑制できる。
[0077] なお、便宜上、下層被膜 20の機能を図 2および図 3を用いて別々に説明したが、下 層被膜 20が、鉄と比較して、炭素または酸素に対する親和性が大きぐかつ、炭素ま たは酸素の拡散係数が小さ!/ヽ非鉄金属から形成されて!ヽる場合、下層被膜 20は、 図 2および図 3を用いて説明した両方の機能を発揮する。これにより、酸素および炭 素が金属磁性粒子 10内へ浸入することをより確実に防止できる。
[0078] また、下層被膜 20を形成するアルミニウム、クロム、シリコン、チタン、バナジウムお よびニッケルなどの非鉄金属は、金属磁性粒子 10内の鉄と反応しても、金属磁性粒 子 10の軟磁性を悪ィ匕させない。図 4は、各種の金属が固溶した鉄の結晶磁気異方 性と、固溶した金属の含有量との関係を示すグラフである。図 4を参照して、アルミ- ゥム等の含有量が増加するに従って結晶磁気異方性が低下して 、る。このこと力ら、 下層被膜 20を形成する非鉄金属と鉄とが反応して金属磁性粒子 10が合金化された としても、金属磁性粒子 10の軟磁性が悪ィ匕しないことが分かる。
[0079] 熱処理後、成形体に押出し加工や切削加工など適当な加工を施すことによって、 図 1中に示す圧粉磁心が完成する。
[0080] 得られた圧粉磁心における金属磁性粒子 10の体積占有率 (vol%)は、 90%以上 であり、好ましくは 91%であり、より好ましくは 92%以上である。
[0081] 圧粉磁心の比抵抗値は、 2. Om Q 'cm以上であり、好ましくは 3. OmQ 'cm以上で
あり、より好ましくは 4. Om Q 'cm以上である。また、熱処理前後の比抵抗値の変化 率は、好ましくは 20%以下であり、より好ましくは 15%以下であり、さらに好ましくは 1 0%以下である。
[0082] このように構成された軟磁性材料およびその軟磁性材料を用いて作製された圧粉 磁心によれば、 500°C以上という高温の熱処理を実施しているにもかかわらず、金属 磁性粒子 10内への酸素および炭素の拡散を抑制することができる。このため、上層 被膜 30に含まれる酸素および炭素の濃度が急激に低下するということがなぐ上層 被膜 30の絶縁性を維持することができる。これにより、上層被膜 30によって金属磁性 粒子 10間の絶縁性が確保され、圧粉磁心の渦電流損を低減させることができる。
[0083] また、高温の熱処理によって、圧粉磁心内の歪みを十分に低減させることができる 。さらに、金属磁性粒子 10内への酸素および炭素の拡散が抑制されているため、金 属磁性粒子 10の不純物濃度が増大するということもない。このため、圧粉磁心のヒス テリシス損を十分に低減させることができる。以上の理由から、広範囲に渡る周波数 領域にお 、て、低 、鉄損値が得られる圧粉磁心を実現することができる。
[0084] また、上層被膜 30を有機溶剤を用いて金属アルコキシドから形成することによって 、複合磁性粒子 40の表面に非常に微細な突起を生じさせることができる。これにより 、複合磁性粒子 40の加圧成形時に、複合磁性粒子 40の流動性が向上するため、充 填率の大きい成形体が得られる。つまり、加圧成形時の圧力が小さい場合であっても
、成形体の密度を十分大きくすることができる。
[0085] また、有機溶剤を用いて金属アルコキシドから生成された上層被膜 30は、緻密か つ微細な粒子カゝら形成される。このため、上層被膜 30によって覆われた金属磁性粒 子 10が熱による影響を受け難くなる。これにより、高温に晒されても、体積固有抵抗 値の低下の割合が小さい軟磁性材料を得ることができる。また、このような軟磁性材 料を用いて成形体を作製することにより、熱処理時の温度が高い場合であっても、熱 処理後の成形体の比抵抗値を、熱処理前の比抵抗値とほぼ同じ値に維持することが 可能となる。
実施例
[0086] 以下に説明する実施例によって、本発明における軟磁性材料の評価を行なった。
(実施例 1)
まず、市販されているへガネス社製のアトマイズ純鉄粉 (商品名「ABC100. 30」、 純度 99. 8%以上)を金属磁性粒子 10として準備した。次に、真空蒸着法、メツキ法 、ゾルゲル法もしくはボンデ処理法によって、その金属磁性粒子 10に平均厚みが 10 Onmの下層被膜 20を形成し、さらに、ゾルゲル法ゃボンデ処理法によって、平均厚 みが lOOnmの上層被膜 30を形成して、複合磁性粒子 40としての粉末を完成させた 。この際、下層被膜 20として、アルミニウム、クロム、ニッケル、シリコンおよびアルミ- ゥム—リン—酸素非晶質を用い、上層被膜 30として、無機化合物である Siガラス (Si —O化合物)を用いた。また、比較のため、下層被膜 20を設けず、上層被膜 30のみ を設けた粉末も準備した。
[0087] また別に、上述の下層被膜 20としてアルミニウム膜を形成した金属磁性粒子 10を、 アセトンに投入し、これを攪拌機を用いて邂逅することによって、アセトンのスラリーを 得た。このスラリー中に、アルミニウムイソプロボキシドを分散させたアセトン溶液を加 え、得られた溶液を攪拌、混合させた。次に、混合溶液中に、リン酸水溶液を加え、 得られた溶液をさらに攪拌、混合させた。得られた混合溶液をドラフト中で風乾させ た後、乾燥機を用いて 80°Cの温度で乾燥させた。以上の工程により、金属アルコキ シドから生成された無機化合物である上層被膜 30としての、平均厚みが lOOnmの A 1と Pとを含有する無機化合物が形成された複合磁性粒子 40の粉末を完成させた。ま た、比較のため、下層被膜 20を設けず、上層被膜 30として A1と Pとを含有する無機 化合物のみを設けた粉末も準備した。
[0088] 次に、これらの粉末に、有機物 50としての PPS (poly phenylene sulfide)榭脂を 0. 1 質量%の割合で添加し、得られた混合粉末を面圧 1275MPa ( = 13tonZcm2)の 圧力で加圧成形することによって成形体を形成した。その後、窒素雰囲気中におい て、成形体を 300°Cから 900°Cまでの範囲の異なる温度条件下で 1時間、熱処理し た。以上の工程により、下層被膜および上層被膜の種類が異なる、複数の圧粉磁心 材料を作製した。
[0089] 次に、作製した圧粉磁心材料の周囲にコイル(1次巻き数が 300回、 2次巻き数が 2 0回)を均等に巻き、圧粉磁心材料の磁気的特性の評価を行なった。評価には、理
研電子製の BHトレーサ (ACBH— 100K型)を用い、励起磁束密度を 10kG (キロガ ウス)とし、測定周波数を 1000Hzとした。測定により得られた各圧粉磁心材料のヒス テリシス損係数 Kh、渦電流損係数 Keおよび鉄損値 W を、上層被膜 30として
10/1000
Siガラスを用いたものに関しては表 3に示し、上層被膜 30として A1と Pとを含有する 無機化合物を用いたものに関しては表 4に示した。
[0090] なお、鉄損値 Wは、ヒステリシス損と渦電流損との和によって表され、ヒステリシス損 係数 Kh、渦電流損係数 Keおよび周波数 fを用いて次式により求まる。
[0091] W=KhX f+Ke X f2
保磁力 Heの小さな軟磁性が良好なものほど、ヒステリシス損係数 Khが小さくなる。 また、粒子間の絶縁性が良好であり、圧粉磁心全体としての抵抗が高いほど、渦電 流損係数 Keが小さくなる。つまり、低保磁力、高抵抗にするほど、ヒステリシス損係数 Khおよび渦電流損係数 Keが小さくなり、ヒステリシス損および渦電流損がそれぞれ 小さくして、結果として鉄損値を小さくすることができる。一般的には、圧粉磁心の熱 処理温度を高めるほど、歪み低減量が多くなるため、保磁力 Heおよびヒステリシス損 係数 Khを低減させることができる。但し、高温での熱処理により絶縁被膜が劣化し、 粒子間の絶縁が十分でなくなると、いくつかの磁性粒子が表皮厚さに対してサイズの 大きな 1つの粒子として振舞う状態となる。この場合、表皮効果により発生する表層電 流を無視することができなくなり、ヒステリシス損および渦電流損のいずれについても 急激に増加する。このような状態における鉄損値から上式を用いてヒステリシス損係 数 Khおよび渦電流損係数 Keを導出した場合、 V、ずれの値も大きく増大してしまうが 、本実施例では、後述する表中の上限温度を超えた温度で熱処理した場合に相当 する。
[0092] [表 3]
単位: KhLmWs/kg]. Ke[mWs2/kg]、 W10/1000[ /kg]
[0093] [表 4]
単位: Kh [mWs/kg]、 Ke [t s2/kg]、 W10ハ oo0 [W/kg]
[0094] 上層被膜 30として Siガラスを用いた表 3を参照して、下層被膜 20を設けな力つた圧 粉磁心材料では、熱処理温度を 400°C以上にすると渦電流損係数が増加したのに 対して、アルミニウム、クロムおよびニッケルを下層被膜 20として設けた圧粉磁心材 料では、渦電流損係数が増加に転じる上限温度が 600°Cとなり、シリコンを下層被膜 20として設けた圧粉磁心材料では、その上限温度が 500°Cとなった。また、アルミ- ゥム—リン—酸素非晶質を下層被膜 20として設けた圧粉磁心材料では、その上限温 度が 500°Cとなった。これにより、 500°C以上での熱処理が可能となり、結果として、 下層被膜 20を設けた場合、その上限温度で最も低い鉄損値を得ることができた。得 られた鉄損値は、下層被膜 20を設けなカゝつた場合における最も低い鉄損値 175W Zkgと比較して、小さい値となった。また、上層被膜 30として A1と Pとを含有する無機 化合物を用いた表 4を参照しても、上述と同様の結果が得られた。
[0095] 続いて、下層被膜 20としてアルミニウム、クロム、ニッケルおよびシリコンを用い、下 層被膜 20の平均厚みを 500nmおよび lOOOnmとして、上述の条件と同様の条件で 圧粉磁心材料を作製した。これらの圧粉磁心材料についても、磁気的特性の評価を 行なった。得られた各圧粉磁心材料のヒステリシス損係数 Kh、渦電流損係数 Keおよ び鉄損値 W を表 5および表 6に示す。表 5に示す結果が、下層被膜 20の平均
10/1000
厚みを 500nmとした場合の値であり、表 6に示す結果が、下層被膜 20の平均厚みを lOOOnmとした場合の値である。
0097
単位: Kh[mWs/kg] KetmWsVkg], W10/1000[ /kg]
表 5を参照して、下層被膜 20を設けたすべての圧粉磁心材料にぉ ヽて、渦電流損 係数が増加に転じる上限温度が 600°Cとなった。表 6を参照して、アルミニウムおよ びクロムを下層被膜 20として設けた圧粉磁心材料では、上限温度が 700°Cとなり、二 ッケルを下層被膜 20として設けた圧粉磁心材料では、上限温度が 800°Cとなり、シリ コンを下層被膜 20として設けた圧粉磁心材料では、上限温度が 600°Cとなった。下
層被膜 20の平均厚みを大きくすることによって、鉄損値 W を l lOWZkgから 1
10/1000
20WZkgの水準まで低減させることができた。
[0099] (実施例 2)
最初に、本明細書において述べられる粉末の体積固有抵抗値、粉末の加熱前後 における体積固有抵抗値の変化率、粉末の流動性、粉末の圧縮密度の変化率、圧 粉磁心における金属磁性粒子の体積含有率、圧粉磁心の比抵抗値にっ 、ての説 明を行なう。
[0100] 各粉末の体積固有抵抗値を求める場合、まず、粉末 0. 5gを測り取り、 KBr錠剤成 形器 (株式会社島津製作所)を用いて、 13. 72MPaの圧力で加圧成形を行なう。こ れにより、粉末から円柱状の被測定試料を作製する。
[0101] 次に、被測定試料を温度 25°C、相対温度 60%の環境下に 12時間以上暴露する。
その後、この被測定試料をステンレス電極の間にセットし、電気抵抗測定装置 (mod el 4329A 横河北辰電気株式会社製)を用いて、 15Vの電圧を印加し、抵抗値 R( πι Ω )を測定する。
[0102] 次に、被測定(円柱状)試料の上面の面積 A (cm2)と厚み t (cm)とを測定し、下記
0
の式にそれぞれの測定値を挿入することによって、体積固有抵抗値 (πι Ω 'cm)を求 める。
[0103] 体積固有抵抗値 (πιΩ -cm) =RX (A/t )
o
各粉末の加熱前後における体積固有抵抗値の変化率 (%)を求める場合、まず、 上記で作製した体積固有抵抗値を測定するための円柱状の被測定試料を、温度 50 0°Cにて 1時間加熱する。その後、上述の工程と同様にして体積固有抵抗値を測定 し、下記の式に加熱前後の体積固有抵抗値を挿入することによって、体積固有抵抗 値の変化率を求める。
[0104] 加熱前後の体積固有抵抗値の変化率 (%) = {体積固有抵抗値 (加熱前)一体積 固有抵抗値 (加熱後) }Z体積固有抵抗値 (加熱前) X 100
各粉末の流動性は、流動性指数により示す。流動性指数は、パウダテスタ (商品名 、ホソカワミクロン株式会社製)を用いて、安息角(度)、圧縮度(%)、スパチュラ角( 度)、凝集度の各粉体特性値を測定し、各測定値を同一基準の数値に置き換えた各
々の指数を求め、各々の指数を合計した値である。流動性指数が 100に近いほど、 流動性が優れて 、ることを意味する。
[0105] 各粉末の圧縮密度の変化率を求める場合、まず、試料粉体 0. 3gを測り取り、 φ 13 mmの円筒形の金型に入れる。次に、資料粉体を、 KBr錠剤成形器 (株式会社島津 製作所)を用いて、 98MPaおよび 490MPaの圧力で加圧成形を行なう。得られた粉 体層の厚みから、それぞれの圧力における圧縮密度 CD (g/cm3)および CD (g/
1 5 cm3)を求め、下記の式にそれぞれの測定値を挿入することによって、圧縮密度の変 化率(%)を求める。
[0106] 圧縮密度の変化率(%) = { (CD -CD ) /CD ) } X 100
5 1 5
圧粉磁心に含有される金属磁性粒子 10の体積占有率を求める場合、まず、各試 料粉体の真比重と、圧縮成形に用いる各試料粉体の重量とから、圧粉磁心に含有さ れる金属磁性粒子 10の体積を求める。次に、後述する圧粉磁心用の混合粉を圧力 490MPaで円柱状( φ 23mm X 5mm)に加圧成形し、加圧成形後の円柱の体積を 測定する。そして、圧粉磁心に含有される金属磁性粒子 10の体積と加圧成形後の 円柱の体積とから、圧粉磁心に含有される金属磁性粒子 10の体積占有率を算出す る。
[0107] 圧粉磁心の比抵抗値を求める場合、後述する方法によって作製した圧粉磁心を用 い、上述の各粉末の体積固有抵抗値を測定する工程と同様にして、電気抵抗測定 装置 (model 4329A 横河北辰電気株式会社製)を用いて、熱処理前と熱処理後 との比抵抗値の測定を行なう。また、熱処理前後の比抵抗値の変化率(%)は、加熱 処理前の比抵抗値 R (m Ω · cm)および加熱処理後の比抵抗値 R (m Ω · cm)を用
0 1
いて、下記の式にそれぞれの測定値を挿入することによって求める。
[0108] 比抵抗値の変化率(%) = { (R -R ) /R ) } X 100
0 1 0
(1) 軟磁性材料の製造
金属磁性粒子 10として、 500gの鉄粉とセンダストとを準備した。これらの粉末の平 均粒径、圧縮密度の変化率、流動性、体積固有抵抗値および加熱前後の体積固有 抵抗値を測定し、得られた値を表 7に示した。
[0109] [表 7]
金属磁性粒子粉末の特性
金属磁性 平均 圧縮密度 体積固有 加熱前後の 粒子の種類 粒子
粒径 の変化率 流動性
形状 抵抗値 体積固有抵抗値 指数
(%) ίπι Ω - cm) の変化率 ¾) 鉄粉 粒状 65. 4 6. 3 53 183. 2 36. 3 センダスト 粒状 103. 8 7. 1 60 174. 4 29. 5
[0110] 次に、金属磁性粒子 10としてメツキ法により準備した鉄粉に、平均厚みが lOOnm のアルミニウム膜を下層被膜 20として形成した。
[0111] 下層被膜 20を形成した金属磁性粒子粉末を、 500mlのアセトンに投入し、これを 攪拌機を用いて邂逅することによって、金属磁性粒子粉末を含有するアセトンのスラ リーを得た。このスラリー中に、 10. Ogのアルミニウムトリブトキシドを分散させた 200 mlのアセトン溶液を加え、得られた溶液を 60分間、攪拌'混合させた。
[0112] 次に、混合溶液中に、 6. Ogのリン酸水溶液 (リン酸含有量 85質量%)を 10分かけ て加え、得られた溶液を 20分間、攪拌 '混合させた。得られた混合溶液をドラフト中 で 3時間、風乾させた後、乾燥機を用いて 80°Cの温度で 60分間、乾燥させた。以上 の工程により、上層被膜 30として A1と Pとを含有する無機化合物が形成されたサンプ ル 1の複合磁性粒子 40の粉末を完成させた。同様に、金属磁性粒子 10として準備し たセンダストに表面処理工程を実施し、サンプル 2の複合磁性粒子 40の粉末を完成 させた。
[0113] また比較のため、上層被膜 30を形成する表面処理工程時に、シリカゾルおよびァ ルミナゾルを用いた比較サンプル 3および 4の複合磁性粒子 40の粉末を作製した。 得られた各粉末の金属磁性粒子 10および下層被膜 20の種類、ならびに上層被膜 3 0を形成する表面処理工程の条件等を表 8に示した。
[0114] [表 8]
上麿被牍の表面処理工程 粉末 金属磁性 下層被膜 添加物
サンフ'ル 粒子の の種類 有機溶剤 元素換算処理量 名 処理量
種類 (平均厚み) の種類 種類 換算 処理量
<質 S部)
元素 (質 S部) アルミ:ゥム アルミニウムトリフ'トキ'; ' 0. 052 AI 0. 006 サンフ'ル 1 鉄粉 アセトン
(100nm) リン酸溶液 (リン酸 85%) 0. 042 P 0. 014 アルミニウム 7ルミニゥムトリイソフ' 0木'キシド 0. 172 AI 0. 023 サンフ'ル 2 セン スト アセトン
(100rm) リン酸溶液 (リン酸 85%) 0. 084 P 0. 026 比較 アルミニウム
鉄粉 アセトン シリか,ル 0. 257 S i 0. 024 サンフ'ル 1 dOOnm)
比較 アルミニウム
センタ'スト 水 アルミナソ'ル 0. 326 A I 0. 035 サンフ'ル 1 (lOOnm)
[0115] さらに、得られた複合磁性粒子 40の粉末の圧縮密度の変化率、流動性、体積固有 抵抗値および加熱前後の体積固有抵抗値を測定し、得られた値を表 9に示した。な お、上層被膜 30中の各元素の被覆量は、蛍光 X線分析によって測定した。
[0116] [表 9]
[0117] 表 9を参照して分力^)ように、上層被膜 30を金属アルコキシドから生成したサンプル 1および 2では、比較サンプル 1および 2と比較して、優れた流動性を得ることができ た。その結果、圧縮密度の変化率を 5%未満の値に低減させるとともに、加熱前後の 体積固有抵抗値を 20%以下に抑えることができた。
[0118] (2) 圧粉磁心の製造
先の工程で得られた複合磁性粒子 40の粉末カゝらなる軟磁性材料 100質量部と、 エポキシ榭脂 0. 6質量部とを混合した。混合粉末を、ステアリン酸亜鉛を塗布した金 型を用いて、圧力 4. 9 X 108Paでリング状(lOmm X φ 23mm X 5mm)に加圧成形
した。得られた成形体を、空気中、温度 200°Cの条件で 30分間、加熱し、その後冷 却した。以上の工程により、サンプル 1、サンプル 2、比較サンプル 1および比較サン プル 2の各粉末からそれぞれ形成されたサンプル A、サンプル B、比較サンプル Aお よび比較サンプル Bの圧粉磁心を作製した。
[0119] また、金属磁性粒子 10として準備した鉄粉およびセンダストを、上述の工程に従つ て加圧成形し、比較サンプル Cおよび比較サンプル Dの圧粉磁心を作製した。得ら れた各圧粉磁心の加熱前後の比抵抗値およびその変化率と、圧粉磁心における金 属磁性粒子 10の体積占有率とを測定し、その値を加圧成形時の条件とともに表 10 に示した。
[0120] [表 10]
[0121] 表 10を参照して分力るように、上層被膜 30を金属アルコキシドから生成したサンプ ル Aおよび Bでは、比較サンプル Aから Dと比較して、加熱前後における比抵抗値の 減少をより小さく抑えることができた。また、金属磁性粒子 10の体積占有率を向上さ せ、優れた磁気的特性を有する圧粉磁心を得ることができた。
[0122] 今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的な ものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求 の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が 含まれることが意図される。
産業上の利用可能性
この発明は、たとえば、軟磁性粉末が加圧成形されて作製されるモーターコア、電 磁弁、リアタトルもしくは電磁部品一般の製造に利用される。
Claims
[1] 複数の複合磁性粒子 (40)を備え、
前記複数の複合磁性粒子 (40)の各々は、鉄を含む金属磁性粒子(10)と、前記金 属磁性粒子(10)の表面を取り囲み、非鉄金属を含む下層被膜 (20)と、前記下層被 膜 (20)の表面を取り囲み、無機化合物を含む絶縁性の上層被膜 (30)とを有し、 前記無機化合物は、酸素および炭素の少なくともいずれか一方の元素を含有し、 前記非鉄金属の、酸素および炭素の少なくともいずれか一方に対する親和力は、 鉄の前記親和力よりも大きい、軟磁性材料。
[2] 前記非鉄金属は、アルミニウム、クロム、シリコン、チタン、バナジウムおよび-ッケ ルカゝらなる群より選ばれた少なくとも一種を含む、請求項 1に記載の軟磁性材料。
[3] 前記下層被膜 (20)の平均厚みは、 50nm以上 1 μ m以下である、請求項 1に記載 の軟磁性材料。
[4] 前記上層被膜 (30)の平均厚みは、 10nm以上 1 μ m以下である、請求項 1に記載 の軟磁性材料。
[5] 前記無機化合物は、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、シリコン、マグネシゥ ム、鉄およびリンカ なる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含有する化合物力 なる、請求項 1に記載の軟磁性材料。
[6] 前記無機化合物は、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、シリコン、マグネシゥ ムおよび鉄力 なる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含有する金属アルコキシ ドから生成する無機化合物およびリンィ匕合物の少なくともいずれか一方である、請求 項 1に記載の軟磁性材料。
[7] 5%未満の圧縮密度の変化率を有する、請求項 6に記載の軟磁性材料。
[8] 20%以下の加熱前後の体積固有抵抗値の変化率を有する、請求項 6に記載の軟 磁性材料。
[9] 請求項 6に記載の軟磁性材料の製造方法であって、
前記金属磁性粒子(10)の表面に前記下層被膜 (20)を形成する下層被膜形成ェ 程と、
前記下層被膜形成工程の後、前記金属磁性粒子(10)を有機溶媒に分散した懸
濁液中に、金属アルコキシドの溶液を加え、風乾後、 60°C以上 120°C以下の温度で 乾燥させる上層被膜形成工程とを備える、軟磁性材料の製造方法。
[10] 前記上層被膜形成工程は、金属アルコキシドの溶液をカ卩えた前記懸濁液中に、さ らにリン酸溶液を加える工程を含む、請求項 9に記載の軟磁性材料の製造方法。
[11] 請求項 1に記載の軟磁性材料を用いて作製された、圧粉磁心。
[12] 前記複数の複合磁性粒子 (40)間に介在して前記複数の複合磁性粒子 (40)を互 いに接合し、ポリエチレン榭脂、シリコーン榭脂、ポリアミド榭脂、ポリイミド榭脂、ポリ アミドイミド榭脂、エポキシ榭脂、フエノール榭脂、アクリル榭脂およびポリテトラフルォ 口エチレン力もなる群より選ばれた少なくとも一種を含む有機物(50)をさらに備える、 請求項 11に記載の圧粉磁心。
[13] 請求項 11に記載の圧粉磁心の製造方法であって、
前記複数の複合磁性粒子 (40)を加圧成形することによって成形体を形成するェ 程と、
前記成形体を 500°C以上の温度で熱処理をする工程とを備える、圧粉磁心の製造 方法。
[14] 複数の複合磁性粒子 (40)を備え、
前記複数の複合磁性粒子 (40)の各々は、鉄を含む金属磁性粒子(10)と、前記金 属磁性粒子(10)の表面を取り囲み、非鉄金属を含む下層被膜 (20)と、前記下層被 膜 (20)の表面を取り囲み、無機化合物を含む絶縁性の上層被膜 (30)とを有し、 前記無機化合物は、酸素および炭素の少なくともいずれか一方の元素を含有し、 前記非鉄金属における、酸素および炭素の少なくともいずれか一方の拡散係数は 、鉄における前記拡散係数よりも小さい、軟磁性材料。
[15] 前記非鉄金属は、アルミニウム、クロム、シリコン、チタン、バナジウムおよびニッケ ルカゝらなる群より選ばれた少なくとも一種を含む、請求項 14に記載の軟磁性材料。
[16] 前記下層被膜 (20)の平均厚みは、 50nm以上 1 μ m以下である、請求項 14に記 載の軟磁性材料。
[17] 前記上層被膜 (30)の平均厚みは、 10nm以上 1 μ m以下である、請求項 14に記 載の軟磁性材料。
[18] 前記無機化合物は、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、シリコン、マグネシゥ ム、鉄およびリンカ なる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含有する化合物力 なる、請求項 14に記載の軟磁性材料。
[19] 前記無機化合物は、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、シリコン、マグネシゥ ムおよび鉄力 なる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含有する金属アルコキシ ドから生成する無機化合物およびリンィ匕合物の少なくともいずれか一方である、請求 項 14に記載の軟磁性材料。
[20] 5%未満の圧縮密度の変化率を有する、請求項 19に記載の軟磁性材料。
[21] 20%以下の加熱前後の体積固有抵抗値の変化率を有する、請求項 19に記載の 軟磁性材料。
[22] 請求項 19に記載の軟磁性材料の製造方法であって、
前記金属磁性粒子(10)の表面に前記下層被膜 (20)を形成する下層被膜形成ェ 程と、
前記下層被膜形成工程の後、前記金属磁性粒子(10)を有機溶媒に分散した懸 濁液中に、金属アルコキシドの溶液を加え、風乾後、 60°C以上 120°C以下の温度で 乾燥させる上層被膜形成工程とを備える、軟磁性材料の製造方法。
[23] 前記上層被膜形成工程は、金属アルコキシドの溶液をカ卩えた前記懸濁液中に、さ らにリン酸溶液を加える工程を含む、請求項 22に記載の軟磁性材料の製造方法。
[24] 請求項 14に記載の軟磁性材料を用いて作製された、圧粉磁心。
[25] 前記複数の複合磁性粒子 (40)間に介在して前記複数の複合磁性粒子 (40)を互 いに接合し、ポリエチレン榭脂、シリコーン榭脂、ポリアミド榭脂、ポリイミド榭脂、ポリ アミドイミド榭脂、エポキシ榭脂、フエノール榭脂、アクリル榭脂およびポリテトラフルォ 口エチレン力もなる群より選ばれた少なくとも一種を含む有機物(50)をさらに備える、 請求項 24に記載の圧粉磁心。
[26] 請求項 24に記載の圧粉磁心の製造方法であって、
前記複数の複合磁性粒子 (40)を加圧成形することによって成形体を形成するェ 程と、
前記成形体を 500°C以上の温度で熱処理をする工程とを備える、圧粉磁心の製造
£/900Zdf/ェ:) d P£ 8.CSl0/.00Z OAV
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