WO2022168284A1 - 複合部材 - Google Patents

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WO2022168284A1
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inorganic
ferromagnetic material
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inorganic matrix
matrix portion
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夏希 佐藤
直樹 栗副
亮介 澤
達郎 吉岡
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to composite members.
  • Magnets are used in various motors and electromagnetic relays used in home appliances, information equipment, and automobiles.
  • Such magnets include, for example, ferrite magnets using barium ferrite or strontium ferrite, and rare earth magnets using rare earth metals such as samarium and neodymium.
  • bonded magnets in which magnet powder is bonded with rubber or plastic.
  • Patent Document 1 discloses a hydraulic composition-bonded magnet in which magnetic powder is held in a hydraulic composition obtained by curing hydraulic powder.
  • the hydraulic composition includes a hydraulic powder that hardens with water such as Portland cement, a non-hydraulic powder that does not harden even when in contact with water, and a workability improver such as a thermoplastic resin. is used. It is described that such a hydraulic composition bonded magnet exhibits excellent corrosion resistance, heat resistance and high strength.
  • Patent Document 1 which is obtained by hardening the hydraulic powder, has many pores because it is formed by a hydration reaction. As a result, the magnetic powder is likely to be oxidized when it comes into contact with oxygen, so there is a problem that the deterioration of the magnetic properties cannot be sufficiently prevented.
  • the present invention has been made in view of such problems of the prior art. It is another object of the present invention to provide a composite member capable of suppressing deterioration of a ferromagnetic material and maintaining magnetic properties over a long period of time.
  • a composite member according to an aspect of the present invention contains at least one of a metal oxide and a metal oxide hydroxide as a main component, does not substantially contain a single metal and an alloy, and is a diamagnetic material or An inorganic matrix portion made of a paramagnetic inorganic substance, and a ferromagnetic material portion made of a ferromagnetic material, which exists inside the inorganic matrix portion and directly adheres to the inorganic substance constituting the inorganic matrix portion. .
  • the particles of the inorganic substance exist continuously, and the volume ratio of the inorganic matrix portion is larger than that of the ferromagnetic material portion.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a composite member according to this embodiment.
  • FIG. 2(a) is a schematic diagram showing an enlarged cross section of the composite member according to the present embodiment.
  • FIG. 2(b) is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of the grain boundary of the inorganic substance particle group.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing another example of the composite member according to this embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing another example of the composite member according to this embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing another example of the composite member according to this embodiment.
  • FIG. 6(a) is a diagram showing a secondary electron image at position 1 in the test sample of the example.
  • FIG. 6(a) is a diagram showing a secondary electron image at position 1 in the test sample of the example.
  • FIG. 6B is a diagram showing binarized data of the secondary electron image at position 1 in the test sample of the example.
  • FIG. 7(a) is a diagram showing a secondary electron image at position 2 in the test sample of the example.
  • FIG. 7B is a diagram showing binarized data of the secondary electron image at position 2 in the test sample of the example.
  • FIG. 8(a) is a diagram showing a secondary electron image at position 3 in the test sample of the example.
  • FIG. 8B is a diagram showing binarized data of the secondary electron image at position 3 in the test sample of the example.
  • the composite member of the present embodiment includes an inorganic matrix portion 10, a ferromagnetic material portion 20 directly fixed to the inorganic matrix portion 10 without an adhesive substance different from the inorganic substance constituting the inorganic matrix portion 10, It has Specifically, the composite member 100 shown in FIG. 1 includes an inorganic matrix portion 10 made of an inorganic substance, and ferromagnetic material portions 20 present in a dispersed state inside the inorganic matrix portion 10. .
  • the inorganic matrix portion 10 is composed of a plurality of particles 11 made of an inorganic substance, and the inorganic matrix portion 10 is formed by bonding the inorganic substance particles 11 to each other.
  • the inorganic substance constituting the inorganic matrix portion 10 preferably contains at least one metal element selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, base metals and semi-metals.
  • alkaline earth metals include beryllium and magnesium, in addition to calcium, strontium, barium and radium.
  • Base metals include aluminum, zinc, gallium, cadmium, indium, tin, mercury, thallium, lead, bismuth and polonium.
  • Metalloids include boron, silicon, germanium, arsenic, antimony and tellurium.
  • the inorganic substance preferably contains at least one metal element selected from the group consisting of zinc, aluminum and magnesium. As will be described later, inorganic substances containing these metal elements can easily form joints derived from inorganic substances by a pressure heating method.
  • the inorganic substance preferably contains at least one of oxides and oxide hydroxides of the above metal elements. Further, the inorganic substance more preferably contains at least one of oxides and oxide hydroxides of the metal element as a main component. That is, the inorganic substance preferably contains 50 mol % or more, more preferably 80 mol % or more, of at least one of the oxide and hydroxide oxide of the metal element.
  • the oxides of metal elements described above include phosphates, silicates, aluminates and borates in addition to compounds in which only oxygen is bonded to metal elements.
  • the inorganic substance constituting the inorganic matrix portion 10 is an oxide.
  • the oxide of the metal element is preferably a compound in which only oxygen is bonded to the metal element.
  • the inorganic matrix part 10 is preferably polycrystalline.
  • the inorganic substance particles 11 are crystalline particles and that the inorganic matrix portion 10 is formed by agglomeration of a large number of particles 11 .
  • the composite member 100 having a higher durability can be obtained than when the inorganic material is amorphous.
  • the inorganic substance particles 11 are more preferably crystalline particles containing at least one metal element selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, base metals and semi-metals.
  • the inorganic substance particles 11 are preferably crystalline particles containing at least one of oxides and oxide hydroxides of the metal element. More preferably, the inorganic substance particles 11 are crystalline particles whose main component is at least one of oxides and hydroxide oxides of the metal element.
  • the inorganic substance constituting the inorganic matrix portion 10 is boehmite.
  • Boehmite is an aluminum oxide hydroxide represented by the AlOOH composition formula. Boehmite is insoluble in water and hardly reacts with acids and alkalis at room temperature, so it has high chemical stability. Furthermore, boehmite has a high dehydration temperature of around 500° C., so it has excellent heat resistance. Moreover, since boehmite has a specific gravity of about 3.07, when the inorganic matrix portion 10 is made of boehmite, the composite member 100 can be lightweight and excellent in chemical stability.
  • the particles 11 may be particles composed only of the boehmite phase, or particles composed of a mixed phase of boehmite and aluminum oxide or aluminum hydroxide other than boehmite. may be
  • the particles 11 may be particles in which a boehmite phase and a gibbsite (Al(OH) 3 ) phase are mixed.
  • the average particle diameter of the particles 11 of the inorganic substance forming the inorganic matrix portion 10 is not particularly limited.
  • the average particle diameter of the particles 11 is preferably 300 nm or more and 50 ⁇ m or less, more preferably 300 nm or more and 30 ⁇ m or less, further preferably 300 nm or more and 10 ⁇ m or less, and 300 nm or more and 5 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the inorganic substance particles 11 is within this range, the particles 11 are strongly bonded to each other, and the strength of the inorganic matrix portion 10 can be increased.
  • the average particle diameter of the inorganic substance particles 11 is within this range, the ratio of pores existing inside the inorganic matrix portion 10 is 20% or less, as will be described later. 20 deterioration can be suppressed.
  • the value of "average particle size" is measured using an observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM), and several to several tens of fields of view. A value calculated as an average value of the particle diameters of the particles observed inside is adopted.
  • the shape of the inorganic substance particles 11 is not particularly limited, but may be spherical, for example. Further, the particles 11 may be whisker-like (needle-like) particles or scale-like particles. Whisker-like particles or scale-like particles have a higher contact with other particles than spherical particles, and tend to improve the strength of the inorganic matrix portion 10 . Therefore, by using particles having such a shape as the particles 11, the strength of the entire composite member 100 can be increased. As the whisker-like particles 11, for example, particles containing at least one of zinc oxide (ZnO) and aluminum oxide ( Al2O3 ) can be used.
  • ZnO zinc oxide
  • Al2O3 aluminum oxide
  • the inorganic substance forming the inorganic matrix portion 10 is preferably a diamagnetic substance or a paramagnetic substance. That is, the inorganic substance is preferably a paramagnetic substance that is weakly attracted to the direction of the magnetic field, or a diamagnetic substance that is weakly repelled to the direction of the magnetic field. If the inorganic material consists of a diamagnetic or paramagnetic material, the inorganic material exhibits little magnetism. Therefore, since the inorganic matrix portion 10 made of the inorganic substance also exhibits only slight magnetism, the composite member 100 can exhibit the magnetic properties resulting from the ferromagnetic material portion 20 .
  • the inorganic substance constituting the inorganic matrix portion 10 more preferably contains at least one of a metal oxide and a metal oxide hydroxide as a main component. Therefore, the inorganic matrix part 10 also preferably contains at least one of a metal oxide and a metal oxide hydroxide as a main component. That is, the inorganic matrix part 10 preferably contains at least one of the metal oxide and the metal oxide hydroxide in an amount of 50 mol % or more, more preferably 80 mol % or more.
  • the inorganic substance that constitutes the inorganic matrix portion 10 substantially does not contain an elemental metal or an alloy. Elemental metals and alloys are often less stable to atmospheric oxygen and water vapor than metal oxides and metal oxide hydroxides. Therefore, from the viewpoint of enhancing the stability of the inorganic matrix portion 10 itself and further suppressing the oxidation deterioration of the ferromagnetic material portion 20, the inorganic substance preferably does not substantially contain a single metal or an alloy.
  • the phrase "the inorganic substance does not substantially contain a single metal or an alloy” means that the inorganic substance does not intentionally contain a single metal or an alloy. Therefore, when an inorganic substance contains a simple metal and/or an alloy as an unavoidable impurity, the condition that "the inorganic substance does not substantially contain a simple metal and an alloy" is satisfied.
  • the inorganic substance constituting the inorganic matrix part 10 does not substantially contain a hydrate.
  • the inorganic substance does not substantially contain hydrates means that the inorganic substance is not intentionally made to contain hydrates. Therefore, when a hydrate is mixed in an inorganic substance as an unavoidable impurity, the condition that "the inorganic substance does not substantially contain a hydrate" is satisfied. Since boehmite is a metal oxide hydroxide, it is not included in hydrates in the present specification.
  • the inorganic substance constituting the inorganic matrix portion 10 does not contain a hydrate of a calcium compound.
  • the calcium compounds referred to here are tricalcium silicate (alite, 3CaO.SiO2 ), dicalcium silicate ( belite , 2CaO.SiO2 ), calcium aluminate ( 3CaO.Al2O3 ), and calcium aluminoferrite. ( 4CaO.Al2O3.Fe2O3 ) and calcium sulfate ( CaSO4.2H2O ).
  • the resulting composite member may have a porosity exceeding 20% in the cross section of the inorganic matrix portion. Therefore, the inorganic substance preferably does not contain the calcium compound hydrate.
  • the inorganic substance constituting the inorganic matrix portion 10 preferably does not include phosphate cement, zinc phosphate cement, and calcium phosphate cement. By not including these cements in the inorganic material, it is possible to reduce the porosity of the resulting composite member to 20% or less.
  • the composite member 100 has a ferromagnetic material portion 20 arranged inside the inorganic matrix portion 10 .
  • the ferromagnetic material part 20 is made of a ferromagnetic material that is strongly attracted in the direction of the magnetic field.
  • the inorganic substance forming the inorganic matrix portion 10 is a diamagnetic substance or a paramagnetic substance, the inorganic matrix portion 10 exhibits only slight magnetism. Therefore, by arranging the ferromagnetic material portion 20 which is a ferromagnetic body inside the inorganic matrix portion 10 , the composite member 100 can exhibit magnetic properties resulting from the ferromagnetic material portion 20 .
  • the ferromagnetic material constituting the ferromagnetic material portion 20 is not particularly limited, but for example, iron, nickel, cobalt, gadolinium, alnico (Al--Ni--Co), samarium-cobalt (Sm--Co) alloy and neodymium-iron- Mention may be made of ferromagnets such as boron (Nd--Fe--B) alloys and ferrimagnets such as ferrite, Fe 3 O 4 , MnO.Fe 2 O 3 and BaO.6Fe 2 O 3 .
  • the ferromagnetic material portion 20 preferably contains at least one of a hard magnetic material and a soft magnetic material.
  • the hard magnetic material is not particularly limited as long as it has a large coercive force and is not easily demagnetized by an external magnetic field. Examples include alnico, ferrite, samarium-cobalt, neodymium-iron-boron, and samarium-iron. - Nitrogen and the like can be mentioned.
  • the soft magnetic material is not particularly limited as long as it is a magnetic material that changes its magnetization in response to the direction and magnitude of an external magnetic field. Examples include iron, silicon iron, permalloy, iron-silicon-aluminum, permendur, Electromagnetic stainless steel and the like can be mentioned.
  • the ferromagnetic material part 20 contains a metal exhibiting ferromagnetism.
  • metals include iron, nickel and cobalt.
  • the shape of the ferromagnetic material portion 20 arranged inside the inorganic matrix portion 10 is not particularly limited.
  • ferromagnetic material portion 20 may be particulate. Since the ferromagnetic material portion 20 is particulate, it is possible to disperse the ferromagnetic material portion 20 throughout the interior of the inorganic matrix portion 10 .
  • the composite member 100A shown in FIG. Since the ferromagnetic material portion 20 is in the form of a block, it becomes possible to dispose the ferromagnetic material portion 20 at a predetermined position inside the inorganic matrix portion 10, for example.
  • the inorganic matrix part 10 is preferably composed of a particle group of an inorganic substance.
  • the inorganic matrix portion 10 is preferably composed of a plurality of particles 11 made of an inorganic substance, and the inorganic matrix portion 10 is formed by bonding the inorganic substance particles 11 to each other.
  • the particles 11 may be in a state of point contact, or may be in a surface contact state in which the particle surfaces of the particles 11 are in contact with each other.
  • the ferromagnetic material portions 20 exist in a substantially uniformly dispersed state inside the inorganic matrix portion 10 .
  • the ferromagnetic material portion 20 exists at the grain boundary of the inorganic substance particles 11 . As shown in FIG. 2 , the ferromagnetic material portions 20 are unevenly distributed between adjacent inorganic substance particles 11 , so that the ferromagnetic material portions 20 are dispersed so as to fill the gaps between the inorganic substance particles 11 . Therefore, it is possible to further reduce the ratio of pores existing inside the inorganic matrix portion 10 .
  • the ferromagnetic material portion 20 may be present between the adjacent inorganic substance particles 11.
  • an amorphous portion 30 containing an amorphous inorganic compound may exist between adjacent inorganic substance particles 11 in addition to the ferromagnetic material portion 20 . Due to the presence of the amorphous portion 30, adjacent inorganic substance particles 11 are bonded to each other through the amorphous portion 30, so that the strength of the inorganic matrix portion 10 can be further increased.
  • the amorphous portion 30 preferably exists so as to be in contact with at least the surface of the inorganic substance particles 11 .
  • the amorphous portion 30 exists between the inorganic substance particles 11 and the ferromagnetic material portion 20 and between the adjacent ferromagnetic material portions 20 in addition to between the adjacent inorganic substance particles 11 .
  • the amorphous part 30 preferably contains an amorphous inorganic compound.
  • the amorphous portion 30 may be a portion composed only of an amorphous inorganic compound, or may be a portion composed of a mixture of an amorphous inorganic compound and a crystalline inorganic compound.
  • the amorphous portion 30 may be a portion in which a crystalline inorganic compound is dispersed inside an amorphous inorganic compound.
  • the inorganic substance particles 11 and the amorphous portion 30 contain the same metal element, and the metal element is preferably at least one selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, base metals and semi-metals. . That is, it is preferable that the inorganic compound forming the particles 11 and the amorphous inorganic compound forming the amorphous portion 30 contain at least the same metal element. Further, the inorganic compound forming the particles 11 and the amorphous inorganic compound forming the amorphous portion 30 may have the same chemical composition, or may have different chemical compositions.
  • both the inorganic compound forming the particles 11 and the amorphous inorganic compound forming the amorphous portion 30 may be zinc oxide (ZnO).
  • the inorganic compound forming the particles 11 is ZnO
  • the amorphous inorganic compound forming the amorphous portion 30 may be a zinc-containing oxide other than ZnO.
  • the amorphous portion 30 is a portion in which an amorphous inorganic compound and a crystalline inorganic compound are mixed
  • the amorphous inorganic compound and the crystalline inorganic compound may have the same chemical composition. , and may differ from each other in chemical composition.
  • the particles 11 and the amorphous portion 30 preferably contain an oxide of at least one metal element selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, base metals and semi-metals. Since such an oxide of a metal element has high durability, it is possible to suppress contact between the ferromagnetic material portion 20 and oxygen and water vapor over a long period of time, thereby suppressing deterioration of the ferromagnetic material portion 20. .
  • the metal element oxide contained in both the particles 11 and the amorphous portion 30 is preferably at least one selected from the group consisting of zinc oxide, magnesium oxide, and a composite of zinc oxide and magnesium oxide. As will be described later, by using oxides of these metal elements, the amorphous portion 30 can be formed by a simple method.
  • the inorganic substance forming the inorganic matrix portion 10 may be boehmite.
  • the particles 11 of the inorganic matrix portion 10 may be particles composed only of the boehmite phase, or particles composed of a mixed phase of boehmite and aluminum oxide or aluminum hydroxide other than boehmite.
  • adjacent particles 11 are preferably bonded via at least one of aluminum oxide and oxide hydroxide. That is, it is preferable that the particles 11 are not bound by an organic binder made of an organic compound, and not bound by an inorganic binder made of an inorganic compound other than aluminum oxides and hydroxide oxides. Note that when the adjacent particles 11 are bonded through at least one of aluminum oxide and oxide hydroxide, the aluminum oxide and oxide hydroxide may be crystalline, or non-crystalline. It may be crystalline.
  • the abundance of the boehmite phase is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more.
  • the ratio of the boehmite phase in the inorganic matrix portion 10 can be obtained by measuring the X-ray diffraction pattern of the inorganic matrix portion 10 by an X-ray diffraction method and then performing Rietveld analysis.
  • the ferromagnetic material portion 20 made of a ferromagnetic material is arranged inside the inorganic matrix portion 10 .
  • the inorganic matrix portion 10 is made of an inorganic material containing at least one of metal oxides and metal oxide hydroxides as a main component. Metal oxides and metal oxide hydroxides are highly stable to atmospheric oxygen and water vapor. Therefore, when the inorganic substance of the inorganic matrix portion 10 is composed of a metal oxide and a metal oxide hydroxide, the oxygen permeability of the inorganic matrix portion 10 is lowered and the gas barrier property is improved.
  • the inorganic substance is a diamagnetic substance or a paramagnetic substance
  • the inorganic matrix portion 10 exhibits only slight magnetism. Therefore, the composite member 100 can exhibit magnetic properties resulting from the ferromagnetic material portion 20 .
  • the inorganic substance particles 11 are continuously present. That is, as shown in FIG. 2 , in the inorganic matrix portion 10 , the inorganic substance particles 11 are preferably in contact with each other and connected to each other, or preferably connected to each other via the amorphous portion 30 .
  • the entire surface of ferromagnetic material portion 20 is preferably covered with inorganic matrix portion 10 .
  • the volume ratio of the inorganic matrix portion 10 is preferably larger than that of the ferromagnetic material portion 20.
  • the ferromagnetic material portion 20 can be easily covered with the inorganic particles 11 . Therefore, from the viewpoint of further suppressing deterioration of the ferromagnetic material portion 20 , it is preferable that the volume ratio of the inorganic matrix portion 10 is larger than that of the ferromagnetic material portion 20 .
  • the cross-sectional porosity of the inorganic matrix portion 10 is preferably 20% or less. That is, when observing the cross section of the inorganic matrix portion 10, the average value of the ratio of pores per unit area is preferably 20% or less. If the porosity is 20% or less, the ferromagnetic material portion 20 can be sealed inside the dense inorganic substance. Therefore, since the contact ratio between oxygen and water vapor from the outside of the composite member 100 and the ferromagnetic material portion 20 is reduced, oxidation of the ferromagnetic material portion 20 is suppressed, and the ferromagnetic material portion 20 is maintained for a long period of time.
  • the inorganic matrix portion 10 has few internal pores and the inorganic substance is dense, so the composite member 100 can have high strength.
  • the cross-sectional porosity of the inorganic matrix portion 10 is preferably 15% or less, more preferably 10% or less, and even more preferably 5% or less. As the cross-sectional porosity of the inorganic matrix portion 10 is smaller, contact between the ferromagnetic material portion 20 and oxygen and water vapor is suppressed, so deterioration of the ferromagnetic material portion 20 can be prevented.
  • the porosity can be obtained as follows. First, the cross section of the inorganic matrix portion 10 is observed to identify the inorganic matrix portion 10, the ferromagnetic material portion 20, and the pores. Then, the unit area and the area of pores in the unit area are measured to obtain the ratio of pores per unit area. After obtaining the ratio of pores per unit area at a plurality of locations, the average value of the ratio of pores per unit area is taken as the porosity. An optical microscope, a scanning electron microscope (SEM), or a transmission electron microscope (TEM) can be used to observe the cross section of the inorganic matrix portion 10 . Also, the unit area and the area of pores in the unit area may be measured by binarizing the image observed with a microscope.
  • SEM scanning electron microscope
  • TEM transmission electron microscope
  • the shape of the composite member 100 is not particularly limited, it can be plate-shaped, for example.
  • the thickness t of the composite member 100 is not particularly limited, but can be, for example, 50 ⁇ m or more. As will be described later, since the composite member 100 is formed by the pressure heating method, the composite member 100 having a large thickness can be easily obtained.
  • the thickness t of the composite member 100 can be 1 mm or more, and can be 1 cm or more.
  • the upper limit of the thickness t of the composite member 100 is not particularly limited, it can be set to 50 cm, for example.
  • the ferromagnetic material portion 20 does not exist continuously from the surface 10a of the inorganic matrix portion 10 to the inside thereof, and does not exist in the form of a film on the surface 10a of the inorganic matrix portion 10.
  • the ferromagnetic material portion 20a existing on the surface 10a of the inorganic matrix portion 10 may contact oxygen and water vapor in the atmosphere and deteriorate.
  • the ferromagnetic material portion 20a continuously existing from the surface 10a of the inorganic matrix portion 10 to the inside may also deteriorate due to oxidation deterioration of the ferromagnetic material portion 20a existing on the surface 10a.
  • the ferromagnetic material part 20 does not exist continuously from the surface 10a to the inside, and does not exist in the form of a film on the surface 10a.
  • the inorganic matrix portion 10 preferably does not have voids 10b communicating from the surface 10a of the inorganic matrix portion 10 to the inside. Since the ferromagnetic material portion 20 inside the inorganic matrix portion 10 is covered with the particles 11 of the inorganic substance, it is difficult to deteriorate due to oxidation. However, as shown in FIG. 5, when voids 10b exist in the inorganic matrix portion 10, oxygen and water vapor reach the interior of the inorganic matrix portion 10 through the voids 10b, and the ferromagnetic material inside the inorganic matrix portion 10 There is a possibility of contact with the part 20. Therefore, from the viewpoint of suppressing oxidative deterioration of the ferromagnetic material portion 20, it is preferable that the inorganic matrix portion 10 does not have voids 10b communicating from the surface 10a to the inside.
  • the composite members 100 and 100A of the present embodiment contain at least one of a metal oxide and a metal oxide hydroxide as a main component, do not substantially contain an elemental metal and an alloy, and are diamagnetic or paramagnetic.
  • An inorganic matrix portion 10 made of an inorganic substance is provided.
  • the composite member 100, 100A further includes a ferromagnetic material portion 20 that exists inside the inorganic matrix portion 10, directly adheres to the inorganic substance that constitutes the inorganic matrix portion 10, and is made of a ferromagnetic material.
  • the inorganic substance particles 11 are continuously present, and the inorganic matrix portion 10 has a larger volume ratio than the ferromagnetic material portion 20 .
  • the ferromagnetic material portion 20 is arranged inside the inorganic matrix portion 10 . Therefore, the inorganic matrix portion 10 suppresses contact between the ferromagnetic material portion 20 and oxygen and water vapor, thereby suppressing deterioration of the ferromagnetic material portion 20 and maintaining magnetic properties for a long period of time. .
  • the constituent materials were limited to specific ceramics. That is, for ferrite magnets, for example, the constituent material is limited to specific ferrite. For this reason, since the constituent materials are limited, there is a problem that it is difficult to arbitrarily adjust the properties of the magnetic material such as thermal conductivity, hardness and strength.
  • the inorganic matrix portion 10 described above is used as the matrix of the ferromagnetic material portion 20 . Therefore, by adjusting the constituent material of the inorganic matrix portion 10, the properties of the composite members 100, 100A such as thermal conductivity, hardness and strength can be arbitrarily adjusted.
  • the composite member can be manufactured by pressurizing and heating a mixture of particles of an inorganic substance and a ferromagnetic material constituting the ferromagnetic material portion 20 while containing a solvent.
  • the inorganic substances are bonded to each other, so that the inorganic matrix portion 10 in which the ferromagnetic material portions 20 are dispersed can be formed.
  • the method of mixing the inorganic powder and the ferromagnetic powder is not particularly limited, and may be dry or wet.
  • the inorganic powder and the ferromagnetic powder may be mixed in air or in an inert atmosphere.
  • the solvent is not particularly limited, for example, a solvent capable of partially dissolving the inorganic substance when the mixture is pressurized and heated can be used.
  • a solvent a solvent that can react with an inorganic substance to produce an inorganic substance different from the inorganic substance can be used.
  • a solvent at least one selected from the group consisting of acidic aqueous solutions, alkaline aqueous solutions, water, alcohols, ketones and esters can be used.
  • the acidic aqueous solution an aqueous solution with a pH of 1 to 3 can be used.
  • an alkaline aqueous solution an aqueous solution with a pH of 10 to 14 can be used.
  • the acidic aqueous solution it is preferable to use an aqueous solution of an organic acid.
  • the alcohol it is preferable to use an alcohol having 1 to 12 carbon atoms.
  • the inside of the mold is filled with a mixture containing an inorganic substance, a ferromagnetic substance, and a solvent.
  • the mold may be heated as necessary.
  • the inside of the mold becomes a high pressure state.
  • the inorganic substance and the ferromagnetic substance are densified, and at the same time, the particles of the inorganic substance are bonded to each other.
  • the inorganic compound that constitutes the inorganic substance dissolves in the solvent under high pressure.
  • the dissolved inorganic compound penetrates the voids between the inorganic material and the ferromagnetic material, the voids between the inorganic material, and the voids between the ferromagnetic materials.
  • connecting portions derived from the inorganic substance are formed between the inorganic substance and the ferromagnetic substance, between the inorganic substance and between the ferromagnetic substance.
  • the inorganic compound that constitutes the inorganic substance reacts with the solvent under high pressure. Then, another inorganic substance generated by the reaction is filled in the gap between the inorganic substance and the ferromagnetic material, the gap between the inorganic substance, and the gap between the ferromagnetic substance, and is derived from the other inorganic substance. A joint is formed.
  • the heating and pressurizing conditions for a mixture containing an inorganic substance, a ferromagnetic substance, and a solvent should be such that the surface of the inorganic substance dissolves when a solvent that partially dissolves the inorganic substance is used. is not particularly limited.
  • the heating and pressurizing conditions for the mixture are such that when a solvent that reacts with an inorganic substance to produce an inorganic substance different from the inorganic substance is used as the solvent, the reaction between the inorganic substance and the solvent proceeds. There are no particular limitations as long as the conditions are met.
  • a mixture containing an inorganic substance, a ferromagnetic material and a solvent at a pressure of 10 to 600 MPa after heating the mixture to 50 to 300°C.
  • the temperature at which the mixture containing the inorganic substance, the ferromagnetic material and the solvent is heated is more preferably 80 to 250.degree. C., more preferably 100 to 200.degree.
  • the pressure when pressurizing the mixture containing the inorganic substance, the ferromagnetic material and the solvent is more preferably 50 to 400 MPa, further preferably 50 to 200 MPa.
  • a composite member can be obtained by taking out the molded body from the inside of the mold. It is preferable that the connecting portion derived from the inorganic substance formed between the inorganic substance and the ferromagnetic material portion 20, between the inorganic substance, and between the ferromagnetic material portion 20 is the amorphous portion 30 described above. .
  • the composite member 100A shown in FIG. 3, in which the ferromagnetic material portion 20 is in the form of a lump, can also be manufactured by the same method as described above. Specifically, first, the powder of the inorganic substance and the block-shaped ferromagnetic material forming the ferromagnetic material portion 20 are filled in the mold. Then, a solvent is injected into the inside of the mold to permeate the powder of the inorganic substance with the solvent. Then, in the same manner as described above, the composite member 100A can be obtained by heating and pressurizing a mixture containing an inorganic substance, a ferromagnetic substance, and a solvent.
  • the sintering method is conventionally known as a method for manufacturing inorganic members made of ceramics.
  • the sintering method is a method of obtaining a sintered body by heating an aggregate of solid powder made of an inorganic substance at a temperature lower than the melting point.
  • the solid powder is heated to, for example, 1000° C. or higher. Therefore, when an attempt is made to obtain a composite member composed of an inorganic substance and a magnetized ferromagnetic material using the sintering method, the ferromagnetic material is demagnetized by heating at a high temperature. I can't get the parts.
  • the ferromagnetic material transitions to a paramagnetic material and is demagnetized or demagnetized, so that a composite member having magnetism cannot be obtained.
  • the mixture obtained by mixing the inorganic substance powder and the ferromagnetic material constituting the ferromagnetic material portion 20 is heated at a low temperature of 300° C. or less. Therefore, since the Curie temperature of the ferromagnetic material constituting the ferromagnetic material portion 20 is not exceeded, a composite member having magnetism can be efficiently obtained. Further, since the mixture of the powder of the inorganic substance and the ferromagnetic material is heated at a low temperature, the composition of the ferromagnetic material hardly changes. Therefore, the composite member can obtain magnetic properties resulting from the ferromagnetic material portion 20 .
  • the mixture obtained by mixing the powder of the inorganic substance and the ferromagnetic material is pressed while being heated, so that the inorganic substance aggregates to form the dense inorganic matrix portion 10. .
  • the number of pores inside the inorganic matrix portion 10 is reduced, it is possible to obtain a composite member having high strength while suppressing oxidation deterioration of the ferromagnetic material portion 20 .
  • a composite member in which the inorganic substance constituting the inorganic matrix portion 10 is boehmite can be produced by mixing hydraulic alumina, a ferromagnetic material constituting the ferromagnetic material portion 20, and a solvent containing water, and then heating under pressure.
  • Hydraulic alumina is an oxide obtained by heat-treating aluminum hydroxide and contains ⁇ -alumina. Such hydraulic alumina has the property of binding and hardening through a hydration reaction. Therefore, by using the pressurized heating method, the hydration reaction of the hydraulic alumina proceeds and the hydraulic alumina bonds with each other, and the crystal structure changes to boehmite, thereby forming the inorganic matrix portion 10. can be done.
  • the solvent containing water is preferably pure water or ion-exchanged water.
  • the solvent containing water may contain an acidic substance or an alkaline substance in addition to water.
  • the solvent containing water may contain water as a main component, and may contain, for example, an organic solvent (for example, alcohol).
  • the amount of solvent added to the hydraulic alumina is preferably an amount that allows the hydration reaction of the hydraulic alumina to proceed sufficiently.
  • the amount of solvent to be added is preferably 20 to 200% by mass, more preferably 50 to 150% by mass, relative to the hydraulic alumina.
  • the inside of the mold is filled with a mixture obtained by mixing hydraulic alumina, a ferromagnetic material, and a solvent containing water.
  • the mold may be heated as necessary.
  • the inside of the mold becomes a high pressure state.
  • the hydraulic alumina is highly packed, and the particles of the hydraulic alumina are bonded to each other to increase the density.
  • the hydraulic alumina undergoes a hydration reaction to form boehmite and aluminum hydroxide on the surface of the hydraulic alumina particles.
  • the conditions for heating and pressurizing the mixture obtained by mixing the hydraulic alumina, the ferromagnetic material, and the solvent containing water are not particularly limited as long as the reaction between the hydraulic alumina and the solvent proceeds.
  • the temperature when heating the mixture obtained by mixing the hydraulic alumina, the ferromagnetic material, and the solvent containing water is more preferably 80 to 250°C, more preferably 100 to 200°C. .
  • the pressure when pressurizing the mixture obtained by mixing the hydraulic alumina, the ferromagnetic material and the water-containing solvent is more preferably 50 to 600 MPa, further preferably 200 to 600 MPa.
  • the method of manufacturing a composite member includes a step of mixing powder of an inorganic substance and a ferromagnetic substance constituting the ferromagnetic material portion 20 to obtain a mixture; adding a solvent to the mixture and then pressurizing and heating the mixture.
  • the mixture is preferably heated and pressurized at a temperature of 50 to 300° C. and a pressure of 10 to 600 MPa.
  • the composite member is molded under such low temperature conditions, even when a pre-magnetized ferromagnetic material is used as the ferromagnetic material portion 20, demagnetization of the ferromagnetic material is suppressed. By doing so, a composite member having magnetism can be obtained. Further, when a ferromagnetic material that has been magnetized in advance is used as the ferromagnetic material portion 20, the step of magnetizing the obtained composite member becomes unnecessary. Therefore, a magnetizing device such as a coil, which is necessary for magnetizing the composite member, becomes unnecessary, and the manufacturing process can be simplified.
  • a method for manufacturing a composite member in which the inorganic substance is boehmite includes steps of mixing hydraulic alumina, a ferromagnetic material constituting the ferromagnetic material portion 20, and a solvent containing water to obtain a mixture; and a step of applying pressure and heating.
  • the mixture is preferably heated and pressurized at a temperature of 50 to 300° C. and a pressure of 10 to 600 MPa.
  • the composite member is molded under low temperature conditions, the obtained member is mainly composed of the boehmite phase. Therefore, a composite member which is lightweight and has excellent chemical stability can be obtained by a simple method.
  • the composite members 100 and 100A have magnetism, high mechanical strength, and can be formed in a plate shape with a large thickness, so that they can be used for structures.
  • the structures including the composite members 100 and 100A are preferably housing equipment, housing members, building materials, and buildings. Since housing equipment, housing materials, building materials and structures are structures that are in high demand in people's lives, the use of composite members 100 and 100A in structures is expected to create a large new market. be able to.
  • the composite members 100, 100A of this embodiment can be used as building members.
  • a building member is a member manufactured for construction, and in this embodiment, the composite member 100, 100A can be used for at least a part thereof.
  • the composite members 100 and 100A can have a plate shape with a large thickness, and have high strength and durability. Therefore, the composite member 100, 100A can be suitably used as a building member.
  • building members include exterior wall materials (siding) and roof materials.
  • materials for roads and materials for outer grooves can also be mentioned as construction members.
  • composite members 100 and 100A of this embodiment can also be used for interior members.
  • interior members include bathtubs, kitchen counters, washbasins, and floor materials.
  • composite members 100 and 100A according to this embodiment can also be used for various structures that utilize magnetism. Examples of such structures include electromagnetic shields and noise filters. Furthermore, the composite member 100, 100A can also be used for various devices using magnetism. Examples of such devices include sensors, communication devices, and electronic devices.
  • test sample As an inorganic substance, zinc oxide particles (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., purity 99.99%) having an average particle diameter D50 of about 1 ⁇ m were prepared. As a ferromagnetic material, iron powder (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) having a particle size of 90% or more passing through a 45 ⁇ m filter was prepared. Then, after weighing the iron powder so as to be 12.5% by volume with respect to the zinc oxide particles, the zinc oxide particles and the iron powder are mixed using an agate mortar and pestle to obtain a mixed powder. Obtained.
  • the obtained mixed powder was put into a cylindrical molding die ( ⁇ 10) having an internal space. Furthermore, 1M acetic acid was added to the mixed powder filled in the molding die so as to be 40% by mass with respect to the zinc oxide particles. Then, the test sample of this example was obtained by heating and pressurizing the mixed powder containing the acetic acid under the conditions of 100 MPa, 150° C., and 30 minutes.
  • Table 1 summarizes the amount of iron powder added in the test samples of Examples and Comparative Examples.
  • the pore portions were clarified by binarizing the inorganic matrix portion 10 of the SEM images of the three fields of view.
  • the binarized images of the inorganic matrix portion 10 of the secondary electron images of FIGS. 6(a), 7(a) and 8(a) are shown in FIGS. (b).
  • the area ratio of the pore portion was calculated from the binarized image, and the average value was taken as the porosity. Specifically, from FIG. 6(b), the area ratio of the pore portion at position 1 was 10.0%. From FIG. 7(b), the area ratio of the pore portion at position 2 was 10.2%. From FIG. 8B, the area ratio of the pore portion at position 3 was 11.0%. Therefore, the porosity of the test sample of Example was 10.4%, which is the average value of the area ratio of the pore portions at positions 1 to 3.
  • the porosity of the test samples of the examples is 20% or less, so the iron powder, which is the ferromagnetic material part, is suppressed from contact with the air and water vapor, and oxidation deterioration is suppressed. It is understood that

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Abstract

複合部材（１００，１００Ａ）は、金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方を主成分とし、実質的に金属単体及び合金を含まず、反磁性体又は常磁性体である無機物質からなる無機マトリックス部（１０）と、無機マトリックス部（１０）の内部に存在し、当該無機マトリックス部（１０）を構成する無機物質と直接固着し、強磁性体からなる強磁性材料部（２０）と、を備える。無機マトリックス部（１０）では、無機物質の粒子（１１）が連続的に存在しており、無機マトリックス部（１０）は、強磁性材料部（２０）よりも体積比率が大きい。

Description

複合部材
　本発明は、複合部材に関する。
　家電製品や情報機器、自動車に用いられる各種モーターや電磁リレーなどには、磁石が使用されている。このような磁石としては、例えば、バリウムフェライトやストロンチウムフェライトを用いたフェライト磁石や、サマリウムやネオジムなどの希土類金属を用いた希土類磁石がある。また、磁石粉末を、ゴムやプラスチックにより結合させたボンド磁石も広く用いられている。
　ここで、例えば希土類磁石のような活性な金属材料からなる磁石は、酸素等により容易に酸化され、磁気特性が低下する。そのため、従来より、磁石をコーティングして、酸素との接触を抑制し、磁気特性の低下を防ぐ技術が検討されている。例えば、特許文献１は、水硬性粉体が硬化してなる水硬性組成物中に、磁性粉体が保持されている水硬性組成物ボンド磁石を開示している。そして、当該水硬性組成物として、ポルトランドセメントのような水により硬化する水硬性粉体、水と接触しても硬化することのない非水硬性粉体、及び熱可塑性樹脂などの加工性改良剤を用いている。このような水硬性組成物ボンド磁石は、優れた耐食性、耐熱性、高強度を示すことが記載されている。
国際公開第０１／８４５６３号
　しかしながら、特許文献１で用いられている、水硬性粉体が硬化してなる水硬性組成物は、水和反応により形成されるため気孔が多く存在する。そのため、磁性粉体が酸素と接触して酸化しやすくなることから、磁気特性の低下を十分に防ぐことができないという問題があった。
　本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、強磁性体の劣化を抑制し、長期間に亘って磁気特性を維持することが可能な複合部材を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の態様に係る複合部材は、金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方を主成分とし、実質的に金属単体及び合金を含まず、反磁性体又は常磁性体である無機物質からなる無機マトリックス部と、無機マトリックス部の内部に存在し、当該無機マトリックス部を構成する無機物質と直接固着し、強磁性体からなる強磁性材料部と、を備える。無機マトリックス部では、無機物質の粒子が連続的に存在しており、無機マトリックス部は、強磁性材料部よりも体積比率が大きい。
図１は、本実施形態に係る複合部材の一例を概略的に示す斜視図である。 図２（ａ）は、本実施形態に係る複合部材の断面を拡大して示す概略図である。図２（ｂ）は、無機物質の粒子群の粒界近傍を概略的に示す断面図である。 図３は、本実施形態に係る複合部材の他の例を概略的に示す斜視図である。 図４は、本実施形態に係る複合部材の他の例を概略的に示す断面図である。 図５は、本実施形態に係る複合部材の他の例を概略的に示す断面図である。 図６（ａ）は、実施例の試験サンプルにおいて、位置１の二次電子像を示す図である。図６（ｂ）は、実施例の試験サンプルにおいて、位置１の二次電子像を二値化したデータを示す図である。 図７（ａ）は、実施例の試験サンプルにおいて、位置２の二次電子像を示す図である。図７（ｂ）は、実施例の試験サンプルにおいて、位置２の二次電子像を二値化したデータを示す図である。 図８（ａ）は、実施例の試験サンプルにおいて、位置３の二次電子像を示す図である。図８（ｂ）は、実施例の試験サンプルにおいて、位置３の二次電子像を二値化したデータを示す図である。
　以下、図面を参照して本実施形態に係る複合部材について説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
［複合部材］
　本実施形態の複合部材は、無機マトリックス部１０と、無機マトリックス部１０を構成する無機物質とは異なる接着物質を介することなく、無機マトリックス部１０と直接固着している強磁性材料部２０と、を備えている。具体的には、図１に示す複合部材１００は、無機物質によって構成される無機マトリックス部１０と、無機マトリックス部１０の内部に分散した状態で存在する強磁性材料部２０と、を備えている。
　無機マトリックス部１０は、図２に示すように、無機物質からなる複数の粒子１１により構成されており、無機物質の粒子１１同士が互いに結合することにより、無機マトリックス部１０が形成されている。
　無機マトリックス部１０を構成する無機物質は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素を含有していることが好ましい。本明細書において、アルカリ土類金属は、カルシウム、ストロンチウム、バリウム及びラジウムに加えて、ベリリウム及びマグネシウムを包含する。卑金属は、アルミニウム、亜鉛、ガリウム、カドミウム、インジウム、すず、水銀、タリウム、鉛、ビスマス及びポロニウムを包含する。半金属は、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン及びテルルを包含する。この中でも、無機物質は、亜鉛、アルミニウム及びマグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素を含有していることが好ましい。これらの金属元素を含有する無機物質は、後述するように、加圧加熱法により、無機物質に由来する連結部を容易に形成することが可能となる。
　無機物質は、上記金属元素の酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一つを含有することが好ましい。また、無機物質は、上記金属元素の酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一つを主成分として含有することがより好ましい。つまり、無機物質は、上記金属元素の酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一つを５０ｍｏｌ％以上含有することが好ましく、８０ｍｏｌ％以上含有することがより好ましい。なお、上述の金属元素の酸化物は、金属元素に酸素のみが結合した化合物に加え、リン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩及びホウ酸塩を包含している。このような無機物質は、大気中の酸素及び水蒸気に対する安定性が高いことから、無機マトリックス部１０の内部に強磁性材料部２０を配置することにより、強磁性材料部２０と酸素及び水蒸気との接触を抑制して、強磁性材料部２０の劣化を抑えることができる。
　無機マトリックス部１０を構成する無機物質は、酸化物であることが特に好ましい。無機物質が上記金属元素の酸化物からなることにより、より耐久性の高い複合部材１００を得ることができる。なお、金属元素の酸化物は、金属元素に酸素のみが結合した化合物であることが好ましい。
　また、無機マトリックス部１０は、多結晶体であることが好ましい。つまり、無機物質の粒子１１は結晶質の粒子であり、無機マトリックス部１０は多数の粒子１１が凝集してなるものであることが好ましい。無機マトリックス部１０を構成する無機物質が多結晶体であることにより、無機物質がアモルファスからなる場合と比べて、耐久性の高い複合部材１００を得ることができる。なお、無機物質の粒子１１は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素を含有する結晶質の粒子であることがより好ましい。また、無機物質の粒子１１は、上記金属元素の酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一つを含有する結晶質の粒子であることが好ましい。無機物質の粒子１１は、上記金属元素の酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一つを主成分とする結晶質の粒子であることがより好ましい。
　なお、無機マトリックス部１０を構成する無機物質は、ベーマイトであることも好ましい。ベーマイトは、ＡｌＯＯＨの組成式で示されるアルミニウム酸化水酸化物である。ベーマイトは、水に不溶であり、酸及びアルカリにも常温下では殆ど反応しないことから化学的安定性が高く、さらに脱水温度が５００℃前後と高いことから耐熱性にも優れるという特性を有する。また、ベーマイトは、比重が３．０７程度であるため、無機マトリックス部１０がベーマイトからなる場合には、軽量であり、かつ、化学的安定性に優れる複合部材１００を得ることができる。
　無機マトリックス部１０を構成する無機物質がベーマイトである場合、粒子１１は、ベーマイト相のみからなる粒子であってもよく、ベーマイトと、ベーマイト以外の酸化アルミニウム又は水酸化アルミニウムとの混合相からなる粒子であってもよい。例えば、粒子１１は、ベーマイトからなる相と、ギブサイト（Ａｌ（ＯＨ）３）からなる相が混合した粒子であってもよい。
　無機マトリックス部１０を構成する無機物質の粒子１１の平均粒子径は、特に限定されない。ただ、粒子１１の平均粒子径は、３００ｎｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、３００ｎｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましく、３００ｎｍ以上１０μｍ以下であることがさらに好ましく、３００ｎｍ以上５μｍ以下であることが特に好ましい。無機物質の粒子１１の平均粒子径がこの範囲内であることにより、粒子１１同士が強固に結合し、無機マトリックス部１０の強度を高めることができる。また、無機物質の粒子１１の平均粒子径がこの範囲内であることにより、後述するように、無機マトリックス部１０の内部に存在する気孔の割合が２０％以下となることから、強磁性材料部２０の劣化を抑制することが可能となる。なお、本明細書において、「平均粒子径」の値としては、特に言及のない限り、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの観察手段を用い、数～数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用する。
　無機物質の粒子１１の形状は特に限定されないが、例えば球状とすることができる。また、粒子１１は、ウィスカー状（針状）の粒子、又は鱗片状の粒子であってもよい。ウィスカー状粒子又は鱗片状粒子は、球状粒子と比べて他の粒子との接触性が高まり、無機マトリックス部１０の強度が向上しやすい。そのため、粒子１１としてこのような形状の粒子を用いることにより、複合部材１００全体の強度を高めることが可能となる。なお、ウィスカー状の粒子１１としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の少なくとも一つを含有する粒子を用いることができる。
　無機マトリックス部１０を構成する無機物質は、反磁性体又は常磁性体であることが好ましい。つまり、無機物質は、磁場方向に対して弱く引きつけられる常磁性体、又は磁場方向に対して弱い反発を示す反磁性体であることが好ましい。無機物質が反磁性体又は常磁性体からなる場合、当該無機物質は僅かな磁性しか示さない。そのため、当該無機物質により構成される無機マトリックス部１０も僅かな磁性しか示さないことから、複合部材１００は強磁性材料部２０に起因する磁気特性を発揮することができる。
　上述のように、無機マトリックス部１０を構成する無機物質は、金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一つを主成分として含有することがより好ましい。そのため、無機マトリックス部１０も、金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方を主成分とすることが好ましい。つまり、無機マトリックス部１０は、金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方を５０ｍｏｌ％以上含有することが好ましく、８０ｍｏｌ％以上含有することがより好ましい。
　ここで、無機マトリックス部１０を構成する無機物質は、実質的に金属単体及び合金を含まないことが好ましい。金属単体及び合金は、金属酸化物及び金属酸化水酸化物と比べて、大気中の酸素及び水蒸気に対する安定性が低いことが多い。そのため、無機マトリックス部１０自体の安定性を高め、強磁性材料部２０の酸化劣化をより抑制する観点から、無機物質は、実質的に金属単体及び合金を含まないことが好ましい。なお、本明細書において、「無機物質は、実質的に金属単体及び合金を含まない」とは、無機物質に故意に金属単体及び合金を含有させたものではないことを意味する。そのため、無機物質に金属単体及び／又は合金が不可避不純物として混入した場合は、「無機物質は、実質的に金属単体及び合金を含まない」という条件を満たす。
　また、無機マトリックス部１０を構成する無機物質は、実質的に水和物を含まないことが好ましい。本明細書において、「無機物質は、実質的に水和物を含有しない」とは、無機物質に故意に水和物を含有させたものではないことを意味する。そのため、無機物質に水和物が不可避不純物として混入した場合は、「無機物質は、実質的に水和物を含有しない」という条件を満たす。なお、ベーマイトは金属酸化水酸化物であることから、本明細書においては水和物に包含されない。
　なお、無機マトリックス部１０を構成する無機物質は、カルシウム化合物の水和物を含まないことが好ましい。ここでいうカルシウム化合物は、ケイ酸三カルシウム（エーライト、３ＣａＯ・ＳｉＯ２）、ケイ酸二カルシウム（ビーライト、２ＣａＯ・ＳｉＯ２）、カルシウムアルミネート（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３）、カルシウムアルミノフェライト（４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）である。無機マトリックス部１０を構成する無機物質が上記カルシウム化合物の水和物を含む場合、得られる複合部材は、無機マトリックス部の断面における気孔率が２０％を超える可能性がある。そのため、無機物質は、上記カルシウム化合物の水和物を含まないことが好ましい。また、無機マトリックス部１０を構成する無機物質は、リン酸セメント、リン酸亜鉛セメント、及びリン酸カルシウムセメントも含まないことが好ましい。無機物質がこれらのセメントを含まないことにより、得られる複合部材の気孔率を２０％以下にすることが可能となる。
　複合部材１００は、無機マトリックス部１０の内部に配置される強磁性材料部２０を備えている。そして、強磁性材料部２０は、磁場方向に強く引きつけられる強磁性体からなる。上述のように、無機マトリックス部１０を構成する無機物質は、反磁性体又は常磁性体であることから、無機マトリックス部１０は僅かな磁性しかを示さない。そのため、無機マトリックス部１０の内部に、強磁性体である強磁性材料部２０を配置することにより、複合部材１００は、強磁性材料部２０に起因した磁気特性を発揮することができる。
　強磁性材料部２０を構成する強磁性体は、特に限定されないが、例えば鉄、ニッケル、コバルト、ガドリニウム、アルニコ（Ａｌ－Ｎｉ－Ｃｏ）、サマリウム－コバルト（Ｓｍ－Ｃｏ）合金及びネオジム－鉄－ホウ素（Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ）合金などのフェロ磁性体、並びに、フェライト、Ｆｅ３Ｏ４、ＭｎＯ・Ｆｅ２Ｏ３及びＢａＯ・６Ｆｅ２Ｏ３などのフェリ磁性体を挙げることができる。
　また、強磁性材料部２０は、硬磁性体及び軟磁性体の少なくとも一方を含むことが好ましい。硬磁性体としては、保持力が大きく、外部磁場に対して容易に減磁しない磁性材料であれば特に限定されないが、例えば、アルニコ、フェライト、サマリウム－コバルト、ネオジム－鉄－ボロン、サマリウム－鉄－窒素などを挙げることができる。軟磁性体としては、外部磁場の方向や大きさに対応して磁化を変化させる磁性材料であれば特に限定されないが、例えば、鉄、ケイ素鉄、パーマロイ、鉄－ケイ素－アルミニウム、パーメンジュール、電磁ステンレス鋼などを挙げることができる。
　強磁性材料部２０は、強磁性を示す金属を含むことも好ましい。このような金属としては、例えば鉄、ニッケル、コバルトなどを挙げることができる。
　ここで、無機マトリックス部１０の内部に配置される強磁性材料部２０の形状は、特に限定されない。例えば、図１及び図２に示す複合部材１００のように、強磁性材料部２０は、粒子状であってもよい。強磁性材料部２０が粒子状であることにより、無機マトリックス部１０の内部全体に亘って、強磁性材料部２０を分散させることが可能となる。また、図３に示す複合部材１００Ａのように、強磁性材料部２０は、塊状であってもよい。強磁性材料部２０が塊状であることにより、例えば無機マトリックス部１０の内部における所定の位置に強磁性材料部２０を配置することが可能となる。
　上述のように、複合部材１００において、無機マトリックス部１０は、無機物質の粒子群により構成されていることが好ましい。つまり、無機マトリックス部１０は、無機物質からなる複数の粒子１１により構成されており、無機物質の粒子１１同士が互いに結合することにより、無機マトリックス部１０が形成されていることが好ましい。この際、粒子１１同士は、点接触の状態であってもよく、粒子１１の粒子面同士が接触した面接触の状態であってもよい。そして、強磁性材料部２０は、無機マトリックス部１０の内部で略均一に分散した状態で存在することが好ましい。ただ、強磁性材料部２０は、無機物質の粒子１１の粒界に存在することが好ましい。図２に示すように、強磁性材料部２０が隣接する無機物質の粒子１１の間に偏在することにより、無機物質の粒子１１の間の空隙を埋めるように強磁性材料部２０が分散する。そのため、無機マトリックス部１０の内部に存在する気孔の割合をより低減することが可能となる。
　ここで、複合部材１００において、無機マトリックス部１０が無機物質の粒子群により構成されている場合、隣接する無機物質の粒子１１の間には、強磁性材料部２０が存在していてもよい。ただ、図２に示すように、隣接する無機物質の粒子１１の間には、強磁性材料部２０以外に、非晶質の無機化合物を含むアモルファス部３０が存在していてもよい。アモルファス部３０が存在することにより、隣接する無機物質の粒子１１同士がアモルファス部３０を介して結合するため、無機マトリックス部１０の強度をより高めることが可能となる。なお、アモルファス部３０は、少なくとも無機物質の粒子１１の表面に接触するように存在することが好ましい。また、アモルファス部３０は、隣接する無機物質の粒子１１の間に加えて、無機物質の粒子１１と強磁性材料部２０との間、及び、隣接する強磁性材料部２０の間に存在していてもよい。
　アモルファス部３０は、非晶質の無機化合物を含むことが好ましい。具体的には、アモルファス部３０は、非晶質の無機化合物のみからなる部位であってもよく、非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物とが混在してなる部位であってもよい。また、アモルファス部３０は、非晶質の無機化合物の内部に結晶質の無機化合物が分散した部位であってもよい。
　無機物質の粒子１１及びアモルファス部３０は同じ金属元素を含有し、当該金属元素はアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。つまり、粒子１１を構成する無機化合物と、アモルファス部３０を構成する非晶質の無機化合物は、少なくとも同じ金属元素を含有していることが好ましい。また、粒子１１を構成する無機化合物と、アモルファス部３０を構成する非晶質の無機化合物は化学組成が同じであってもよく、化学組成が異なっていてもよい。具体的には、金属元素が亜鉛である場合、粒子１１を構成する無機化合物とアモルファス部３０を構成する非晶質の無機化合物は、両方とも酸化亜鉛（ＺｎＯ）であってもよい。または、粒子１１を構成する無機化合物がＺｎＯであるが、アモルファス部３０を構成する非晶質の無機化合物はＺｎＯ以外の亜鉛含有酸化物であってもよい。
　なお、アモルファス部３０が非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物とが混在してなる部位の場合、非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物は化学組成が同じであってもよく、また化学組成が互いに異なっていてもよい。
　複合部材１００において、粒子１１及びアモルファス部３０は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素の酸化物を含有することが好ましい。このような金属元素の酸化物は耐久性が高いことから、強磁性材料部２０と酸素及び水蒸気との接触を長期間に亘って抑制して、強磁性材料部２０の劣化を抑えることができる。
　粒子１１及びアモルファス部３０の両方に含まれる金属元素の酸化物は、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、並びに酸化亜鉛と酸化マグネシウムとの複合体からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。後述するように、これらの金属元素の酸化物を用いることにより、簡易な方法でアモルファス部３０を形成することが可能となる。
　上述のように、無機マトリックス部１０を構成する無機物質は、ベーマイトであってもよい。この場合、無機マトリックス部１０の粒子１１は、ベーマイト相のみからなる粒子であってもよく、ベーマイトと、ベーマイト以外の酸化アルミニウム又は水酸化アルミニウムとの混合相からなる粒子であってもよい。そして、この場合、隣接する粒子１１は、アルミニウムの酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一方を介して結合していることが好ましい。つまり、粒子１１は、有機化合物からなる有機バインダーで結合しておらず、アルミニウムの酸化物及び酸化水酸化物以外の無機化合物からなる無機バインダーでも結合していないことが好ましい。なお、隣接する粒子１１がアルミニウムの酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一方を介して結合している場合、当該アルミニウムの酸化物及び酸化水酸化物は結晶質であってもよく、また、非晶質であってもよい。
　無機マトリックス部１０がベーマイトからなる場合、ベーマイト相の存在割合が５０質量％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることがより好ましく、７０質量％以上であることがさらに好ましい。ベーマイト相の割合が増加することにより、軽量であり、かつ、化学的安定性及び耐熱性に優れた無機マトリックス部１０を得ることができる。なお、無機マトリックス部１０におけるベーマイト相の割合は、Ｘ線回折法により無機マトリックス部１０のＸ線回折パターンを測定した後、リートベルト解析を行うことにより、求めることができる。
　本実施形態の複合部材１００は、上述のように、無機マトリックス部１０の内部に、強磁性体からなる強磁性材料部２０が配置されている。そして、無機マトリックス部１０は、金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方が主成分である無機物質からなる。金属酸化物及び金属酸化水酸化物は、大気中の酸素及び水蒸気に対する安定性が高い。そのため、無機マトリックス部１０の無機物質が金属酸化物及び金属酸化水酸化物からなる場合には、無機マトリックス部１０の酸素透過性が低くなり、ガスバリア性が向上する。その結果、強磁性材料部２０と酸素及び水蒸気との接触を抑制して、強磁性材料部２０の劣化を抑えることができる。また、無機物質は反磁性体又は常磁性体であることから、無機マトリックス部１０は僅かな磁性しか示さない。そのため、複合部材１００は、強磁性材料部２０に起因する磁気特性を発揮することができる。
　ここで、複合部材１００の無機マトリックス部１０では、無機物質の粒子１１が連続的に存在していることが好ましい。つまり、図２に示すように、無機マトリックス部１０において、無機物質の粒子１１は、互いに接触して繋がっている、または、アモルファス部３０を介して互いに繋がっていることが好ましい。そして、強磁性材料部２０の表面全体は、無機マトリックス部１０により覆われていることが好ましい。これにより、強磁性材料部２０と酸素及び水蒸気との接触がさらに抑制されるため、強磁性材料部２０の酸化劣化をより抑えることが可能となる。
　複合部材１００において、無機マトリックス部１０は強磁性材料部２０よりも体積比率が大きいことが好ましい。複合部材１００において、無機マトリックス部１０の体積を強磁性材料部２０の体積よりも高めることにより、強磁性材料部２０の周囲を無機物質の粒子１１で覆いやすくなる。そのため、強磁性材料部２０の劣化をより抑制する観点から、無機マトリックス部１０は強磁性材料部２０よりも体積比率が大きいことが好ましい。
　複合部材１００において、無機マトリックス部１０の断面における気孔率は２０％以下であることが好ましい。つまり、無機マトリックス部１０の断面を観察した場合、単位面積あたりの気孔の割合の平均値が２０％以下であることが好ましい。気孔率が２０％以下の場合には、緻密な無機物質の内部に、強磁性材料部２０を封止することができる。そのため、複合部材１００の外部からの酸素及び水蒸気と、強磁性材料部２０との接触率が減少することから、強磁性材料部２０の酸化を抑制し、長期間に亘って強磁性材料部２０の磁性を維持することが可能となる。さらに、この場合、無機マトリックス部１０は、内部の気孔が少なく、無機物質が緻密となっていることから、複合部材１００は高い強度を有することができる。なお、無機マトリックス部１０の断面における気孔率は１５％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましく、５％以下であることがさらに好ましい。無機マトリックス部１０の断面における気孔率が小さいほど、強磁性材料部２０と酸素及び水蒸気との接触が抑制されるため、強磁性材料部２０の劣化を防ぐことが可能となる。
　本明細書において、気孔率は次のように求めることができる。まず、無機マトリックス部１０の断面を観察し、無機マトリックス部１０、強磁性材料部２０及び気孔を判別する。そして、単位面積と当該単位面積中の気孔の面積とを測定し、単位面積あたりの気孔の割合を求める。このような単位面積あたりの気孔の割合を複数箇所で求めた後、単位面積あたりの気孔の割合の平均値を、気孔率とする。なお、無機マトリックス部１０の断面を観察する際には、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いることができる。また、単位面積と当該単位面積中の気孔の面積は、顕微鏡で観察した画像を二値化することにより測定してもよい。
　なお、複合部材１００の形状は特に限定されないが、例えば板状とすることができる。また、複合部材１００の厚みｔは特に限定されないが、例えば５０μｍ以上とすることができる。後述するように、複合部材１００は、加圧加熱法により形成するため、厚みの大きな複合部材１００を容易に得ることができる。なお、複合部材１００の厚みｔは１ｍｍ以上とすることができ、１ｃｍ以上とすることもできる。複合部材１００の厚みｔの上限は特に限定されないが、例えば５０ｃｍとすることができる。
　また、複合部材１００において、強磁性材料部２０は、無機マトリックス部１０の表面１０ａから内部にかけて連続的に存在せず、かつ、無機マトリックス部１０の表面１０ａに膜状に存在していないことが好ましい。具体的には、図４に示すように、無機マトリックス部１０の表面１０ａに存在する強磁性材料部２０ａは、大気中の酸素及び水蒸気に接触して劣化する可能性がある。さらに、無機マトリックス部１０の表面１０ａから内部にかけて連続的に存在している強磁性材料部２０ａも、表面１０ａに存在する強磁性材料部２０ａの酸化劣化に起因して劣化する可能性がある。そのため、強磁性材料部２０の劣化を抑制する観点から、強磁性材料部２０は、表面１０ａから内部にかけて連続的に存在せず、表面１０ａに膜状に存在していないことが好ましい。
　複合部材１００において、無機マトリックス部１０は、無機マトリックス部１０の表面１０ａから内部にかけて連通する空隙１０ｂを有しないことが好ましい。無機マトリックス部１０の内部の強磁性材料部２０は、無機物質の粒子１１により覆われているため、酸化劣化し難い。ただ、図５に示すように、無機マトリックス部１０に空隙１０ｂが存在する場合、空隙１０ｂを通じて無機マトリックス部１０の内部に酸素及び水蒸気が到達してしまい、無機マトリックス部１０の内部の強磁性材料部２０と接触する可能性がある。そのため、強磁性材料部２０の酸化劣化を抑制する観点から、無機マトリックス部１０は、表面１０ａから内部にかけて連通する空隙１０ｂを有しないことが好ましい。
　このように、本実施形態の複合部材１００，１００Ａは、金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方を主成分とし、実質的に金属単体及び合金を含まず、反磁性体又は常磁性体である無機物質からなる無機マトリックス部１０を備える。複合部材１００，１００Ａは、さらに、無機マトリックス部１０の内部に存在し、無機マトリックス部１０を構成する無機物質と直接固着し、強磁性体からなる強磁性材料部２０を備える。そして、無機マトリックス部１０では、無機物質の粒子１１が連続的に存在しており、無機マトリックス部１０は、強磁性材料部２０よりも体積比率が大きい。本実施形態の複合部材１００，１００Ａでは、無機マトリックス部１０の内部に強磁性材料部２０を配置させている。そのため、無機マトリックス部１０により、強磁性材料部２０と酸素及び水蒸気との接触が抑制されることから、強磁性材料部２０の劣化を抑え、長期間に亘って磁気特性を維持することができる。
　また、例えば、従来のセラミックスからなる磁性体では、構成材料が特定のセラミックスに限定されていた。つまり、例えば、フェライト磁石では、構成材料が特定のフェライトに限定されていた。そのため、構成材料が限定されることから、磁性体の熱伝導性や、硬度及び強度などの特性を、任意に調整することが難しいという問題があった。しかしながら、複合部材１００，１００Ａでは、強磁性材料部２０のマトリックスとして、上述の無機マトリックス部１０を用いている。そのため、無機マトリックス部１０の構成材料を調整することにより、複合部材１００，１００Ａの熱伝導性や、硬度及び強度などの特性を任意に調整することができる。
［複合部材の製造方法］
　次に、本実施形態に係る複合部材の製造方法について説明する。複合部材は、無機物質の粒子と強磁性材料部２０を構成する強磁性体との混合物を、溶媒を含んだ状態で加圧して加熱することにより製造することができる。このような加圧加熱法を用いることにより、無機物質同士が互いに結合するため、強磁性材料部２０が内部に分散した無機マトリックス部１０を形成することができる。
　具体的には、図２に示す、強磁性材料部２０が分散した複合部材１００を製造する場合、まず、無機物質の粉末と、強磁性材料部２０を構成する強磁性体の粉末とを混合して混合物を調製する。無機物質の粉末と強磁性体の粉末の混合方法は特に限定されず、乾式又は湿式で行うことができる。また、無機物質の粉末と強磁性体の粉末は空気中で混合してもよく、不活性雰囲気下で混合してもよい。
　次に、混合物に溶媒を添加する。溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、混合物を加圧及び加熱した際に、無機物質の一部を溶解することが可能なものを用いることができる。また、溶媒としては、無機物質と反応して、当該無機物質とは異なる無機物質を生成することが可能なものを用いることができる。このような溶媒としては、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、水、アルコール、ケトン及びエステルからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。酸性水溶液としては、ｐＨ１～３の水溶液を用いることができる。アルカリ性水溶液としては、ｐＨ１０～１４の水溶液を用いることができる。酸性水溶液としては、有機酸の水溶液を用いることが好ましい。また、アルコールとしては、炭素数が１～１２のアルコールを用いることが好ましい。
　次いで、無機物質と強磁性体と溶媒とを含む混合物を、金型の内部に充填する。当該混合物を金型に充填した後、必要に応じて金型を加熱してもよい。そして、金型の内部の混合物に圧力を加えることにより、金型の内部が高圧状態となる。この際、無機物質及び強磁性体が緻密化すると同時に、無機物質の粒子同士が互いに結合する。
　ここで、溶媒として、無機物質の一部を溶解するものを用いた場合、高圧状態では、無機物質を構成する無機化合物が溶媒に溶解する。溶解した無機化合物は、無機物質と強磁性体との間の空隙、無機物質の間の空隙、及び強磁性体の間の空隙に浸入する。そして、この状態で混合物中の溶媒を除去することにより、無機物質と強磁性体との間、無機物質の間及び強磁性体の間に、無機物質に由来する連結部が形成される。また、溶媒として、無機物質と反応して、当該無機物質とは異なる無機物質を生成するものを用いた場合、高圧状態では、無機物質を構成する無機化合物が溶媒と反応する。そして、反応により生成した他の無機物質が、無機物質と強磁性体との間の空隙、無機物質の間の空隙、及び強磁性体の間の空隙に充填され、他の無機物質に由来する連結部が形成される。
　無機物質と強磁性体と溶媒とを含む混合物の加熱加圧条件は、溶媒として、無機物質の一部を溶解するものを用いた場合、無機物質の表面の溶解が進行するような条件であれば特に限定されない。また、当該混合物の加熱加圧条件は、溶媒として、無機物質と反応して、当該無機物質とは異なる無機物質を生成するものを用いた場合、無機物質と溶媒との反応が進行するような条件であれば特に限定されない。例えば、無機物質と強磁性体と溶媒とを含む混合物を、５０～３００℃に加熱した後、１０～６００ＭＰａの圧力で加圧することが好ましい。なお、無機物質と強磁性体と溶媒とを含む混合物を加熱する際の温度は、８０～２５０℃であることがより好ましく、１００～２００℃であることがさらに好ましい。また、無機物質と強磁性体と溶媒とを含む混合物を加圧する際の圧力は、５０～４００ＭＰａであることがより好ましく、５０～２００ＭＰａであることがさらに好ましい。
　そして、金型の内部から成形体を取り出すことにより、複合部材を得ることができる。なお、無機物質と強磁性材料部２０との間、無機物質の間及び強磁性材料部２０の間に形成された、無機物質に由来の連結部は、上述のアモルファス部３０であることが好ましい。
　なお、図３に示す、強磁性材料部２０が塊状である複合部材１００Ａの場合も、上述と同様の方法で製造することができる。具体的には、まず、無機物質の粉末と、強磁性材料部２０を構成する塊状の強磁性体とを金型に充填する。そして、金型の内部に溶媒を注入し、溶媒を無機物質の粉末に浸透させる。そして、上述と同様に、無機物質と強磁性体と溶媒とを含む混合物を加熱及び加圧することにより、複合部材１００Ａを得ることができる。
　ここで、セラミックスからなる無機部材の製造方法としては、従来より焼結法が知られている。焼結法は、無機物質からなる固体粉末の集合体を融点よりも低い温度で加熱することにより、焼結体を得る方法である。ただ、焼結法では、例えば１０００℃以上に固体粉末を加熱する。そのため、焼結法を用いて、無機物質と着磁された強磁性体とからなる複合部材を得ようとした場合、高温での加熱により強磁性体が消磁してしまうため、磁性を有する複合部材が得られない。つまり、強磁性体の加熱温度がキュリー温度を超える場合には、強磁性体は常磁性体に転移して減磁又は消磁してしまうため、磁性を有する複合部材が得られない。
　しかしながら、本実施形態の複合部材の製造方法では、無機物質の粉末と、強磁性材料部２０を構成する強磁性体とを混合してなる混合物を、３００℃以下という低温で加熱する。そのため、強磁性材料部２０を構成する強磁性体のキュリー温度を超えることがないため、磁性を有する複合部材を効率的に得ることができる。また、無機物質の粉末と強磁性体の混合物を低温で加熱するため、強磁性体の組成変化が生じ難い。そのため、複合部材は、強磁性材料部２０に起因する磁気特性を得ることができる。
　さらに、本実施形態の製造方法では、無機物質の粉末と強磁性体を混合してなる混合物を、加熱しながら加圧していることから、無機物質が凝集して緻密な無機マトリックス部１０となる。その結果、無機マトリックス部１０内部の気孔が少なくなることから、強磁性材料部２０の酸化劣化を抑制しつつも、高い強度を有する複合部材を得ることができる。
　次に、無機マトリックス部１０を構成する無機物質がベーマイトである複合部材の製造方法について説明する。無機物質がベーマイトである複合部材は、水硬性アルミナと、強磁性材料部２０を構成する強磁性体と、水を含む溶媒とを混合した後、加圧して加熱することにより製造することができる。水硬性アルミナは、水酸化アルミニウムを加熱処理して得られる酸化物であり、ρアルミナを含んでいる。このような水硬性アルミナは、水和反応によって結合及び硬化する性質を有する。そのため、加圧加熱法を用いることにより、水硬性アルミナの水和反応が進行して水硬性アルミナ同士が互いに結合しつつ、ベーマイトに結晶構造が変化することにより、無機マトリックス部１０を形成することができる。
　具体的には、まず、水硬性アルミナの粉末と、強磁性材料部２０を構成する強磁性体と、水を含む溶媒とを混合して混合物を調製する。水を含む溶媒は、純水又はイオン交換水であることが好ましい。ただ、水を含む溶媒は、水以外に、酸性物質又はアルカリ性物質が含まれていてもよい。また、水を含む溶媒は水が主成分であればよく、例えば有機溶媒（例えばアルコールなど）が含まれていてもよい。
　水硬性アルミナに対する溶媒の添加量は、水硬性アルミナの水和反応が十分に進行する量であることが好ましい。溶媒の添加量は、水硬性アルミナに対して２０～２００質量％が好ましく、５０～１５０質量％がより好ましい。
　次いで、水硬性アルミナと強磁性体と水を含む溶媒とを混合してなる混合物を、金型の内部に充填する。当該混合物を金型に充填した後、必要に応じて金型を加熱してもよい。そして、金型の内部の混合物に圧力を加えることにより、金型の内部が高圧状態となる。この際、水硬性アルミナが高充填化し、水硬性アルミナの粒子同士が互いに結合することで、高密度化する。具体的には、水硬性アルミナに水を加えることにより、水硬性アルミナが水和反応し、水硬性アルミナ粒子の表面に、ベーマイトと水酸化アルミニウムが生成する。そして、金型内部で当該混合物を加熱しながら加圧することにより、生成したベーマイトと水酸化アルミニウムが隣接する水硬性アルミナ粒子の間を相互に拡散して、水硬性アルミナ粒子同士が徐々に結合する。その後、加熱により脱水反応が進行することで、水酸化アルミニウムからベーマイトに結晶構造が変化する。なお、このような水硬性アルミナの水和反応、水硬性アルミナ粒子間の相互拡散、及び脱水反応は、ほぼ同時に進行すると推測される。
　そして、金型の内部から成形体を取り出すことにより、複数の粒子１１同士がアルミニウムの酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一方を介して結合した複合部材を得ることができる。
　なお、水硬性アルミナと強磁性体と水を含む溶媒とを混合してなる混合物の加熱加圧条件は、水硬性アルミナと当該溶媒との反応が進行するような条件であれば特に限定されない。例えば、水硬性アルミナと強磁性体と水を含む溶媒とを混合してなる混合物を、５０～３００℃に加熱しつつ、１０～６００ＭＰａの圧力で加圧することが好ましい。なお、水硬性アルミナと強磁性体と水を含む溶媒とを混合してなる混合物を加熱する際の温度は、８０～２５０℃であることがより好ましく、１００～２００℃であることがさらに好ましい。また、水硬性アルミナと強磁性体と水を含む溶媒とを混合してなる混合物を加圧する際の圧力は、５０～６００ＭＰａであることがより好ましく、２００～６００ＭＰａであることがさらに好ましい。
　このように、複合部材の製造方法は、無機物質の粉末と、強磁性材料部２０を構成する強磁性体とを混合して混合物を得る工程と、無機物質を溶解する溶媒又は無機物質と反応する溶媒を混合物に添加した後、当該混合物を加圧及び加熱する工程とを有する。そして、混合物の加熱加圧条件は、５０～３００℃の温度で、１０～６００ＭＰａの圧力とすることが好ましい。
　本実施形態の製造方法では、このような低温条件下で複合部材を成形することから、強磁性材料部２０として予め着磁された強磁性体を用いた場合でも、強磁性体の消磁を抑制して、磁性を有する複合部材を得ることができる。また、強磁性材料部２０として予め着磁された強磁性体を用いた場合には、得られた複合部材に対して着磁する工程が不要となる。そのため、複合部材を着磁するために必要な、コイルなどの着磁装置が不要となり、さらに製造工程も簡略化することが可能となる。
　また、無機物質がベーマイトである複合部材の製造方法は、水硬性アルミナと強磁性材料部２０を構成する強磁性体と水を含む溶媒とを混合して混合物を得る工程と、当該混合物を加圧及び加熱する工程とを有する。そして、混合物の加熱加圧条件は、５０～３００℃の温度で、１０～６００ＭＰａの圧力とすることが好ましい。この製造方法では、低温条件下で複合部材を成形することから、得られる部材はベーマイト相を主体とする。そのため、軽量であり、かつ、化学的安定性に優れた複合部材を簡易な方法で得ることができる。
［複合部材の用途］
　次に、本実施形態に係る複合部材１００，１００Ａの用途について説明する。複合部材１００，１００Ａは、上述のように、磁性を有し、機械的強度が高く、さらに厚みの大きな板状とすることができることから、構造物に用いることができる。そして、複合部材１００，１００Ａを備える構造物としては、住宅設備、住宅部材、建材、建造物であることが好ましい。住宅設備、住宅部材、建材及び建造物は、人の生活の中で需要が多い構造物であることから、複合部材１００，１００Ａを構造物に用いることにより、新しい大きな市場の創出効果を期待することができる。
　本実施形態の複合部材１００，１００Ａは、建築部材に使用することができる。建築部材は建築用に製造された部材であり、本実施形態では少なくとも一部に複合部材１００，１００Ａを使用することができる。複合部材１００，１００Ａは、上述のように、厚みの大きな板状とすることができ、さらに高い強度及び耐久性を有している。そのため、複合部材１００，１００Ａを建築部材として好適に用いることができる。建築部材としては、例えば、外壁材（サイディング）、屋根材などを挙げることができる。また、建築部材としては、道路用材料、外溝用材料も挙げることができる。
　さらに、本実施形態の複合部材１００，１００Ａは、内装部材にも使用することができる。内装部材としては、例えば、浴槽、キッチンカウンター、洗面台、床材などを挙げることができる。
　また、本実施形態に係る複合部材１００，１００Ａは、磁性を利用する各種の構造体にも用いることもできる。このような構造体としては、例えば電磁シールドやノイズフィルターなどが挙げられる。さらに、複合部材１００，１００Ａは、磁性を利用する各種の装置に用いることもできる。このような装置としては、例えばセンサーや通信機器、電子機器などが挙げられる。
　以下、実施例により本実施形態の複合部材をさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれによって限定されるものではない。
［試験サンプルの調製］
　（実施例）
　無機物質として、平均粒子径Ｄ５０が約１μｍの酸化亜鉛粒子（株式会社高純度化学研究所製、純度９９．９９％）を準備した。また、強磁性体として、４５μｍフィルター通過分が９０％以上の粒度である鉄粉（富士フイルム和光純薬株式会社製）を準備した。そして、酸化亜鉛粒子に対して１２．５体積％となるように鉄粉を秤量した後、酸化亜鉛粒子と鉄粉とを、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合することにより、混合粉末を得た。
　次に、得られた混合粉末を、内部空間を有する円筒状の成形用金型（Φ１０）の内部に投入した。さらに、成形用金型の内部に充填した混合粉末に、１Ｍの酢酸を、酸化亜鉛粒子に対して４０質量％となるように添加した。そして、当該酢酸を含んだ混合粉末を、１００ＭＰａ、１５０℃、３０分の条件で加熱及び加圧することにより、本例の試験サンプルを得た。
　（比較例）
　鉄粉を添加しなかったこと以外は実施例と同様にして、本例の試験サンプルを得た。
　実施例及び比較例の試験サンプルにおける、鉄粉の添加量を表１に纏めて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
［試験サンプルの評価］
　（密度割合測定）
　まず、各例の試験サンプルの体積と質量から比重を求めた。さらに、酸化亜鉛の比重が５．６であり、鉄の比重が７．８７であることから、各試験サンプルの理論比重を求めた。つまり、実施例の試験サンプルの場合、酸化亜鉛の体積割合が８７．５％であり、鉄粉の体積割合が１２．５％であることから、理論比重は、５．６×０．８７５＋７．８７×０．１２５＝５．８８である。そして、理論比重に対する実際の比重（［実際の比重］／［理論比重］×１００）を密度割合（％）とした。各試験サンプルの密度割合を表１に合わせて示す。
　表１に示すように、鉄粉を添加することにより、密度割合が低下することが分かる。つまり、試験サンプルの理論比重と比べて、実際の比重が低下することが分かる。この原因は、鉄粉を添加することにより、気孔が増加するためであると推測される。そのため、気孔の割合が小さくなるように、鉄粉の添加量を調整することが好ましい。
　（磁性評価）
　実施例及び比較例の試験サンプルに、フェライト磁石を近づけて、試験サンプルが磁石に引き寄せられるか否かを調べた。その結果、実施例の試験サンプルは磁石に引き寄せられるが、比較例の試験サンプルは、磁石を近づけても引き寄せられることも、反発することも無かった。そのため、実施例の試験サンプルは、強磁性材料部に起因する磁性を有することが分かる。
　（気孔率測定）
　まず、円柱状である実施例の試験サンプルの断面に、クロスセクションポリッシャー加工（ＣＰ加工）を施した。次に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、試験サンプルの断面について、２００００倍の倍率で二次電子像を観察した。実施例の試験サンプルにおける断面の３か所（位置１～３）を観察することにより得られた二次電子像を、図６（ａ）、図７（ａ）及び図８（ａ）に示す。観察した二次電子像において、灰色部が酸化亜鉛（無機物質の粒子１１）または鉄粉（強磁性材料部２０）であり、黒色部が気孔４０である。
　次いで、３視野のＳＥＭ像の無機マトリックス部１０についてそれぞれ二値化することにより、気孔部分を明確にした。図６（ａ）、図７（ａ）及び図８（ａ）の二次電子像の無機マトリックス部１０を二値化した画像を、それぞれ図６（ｂ）、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示す。そして、二値化した画像から気孔部分の面積割合を算出し、平均値を気孔率とした。具体的には、図６（ｂ）より、位置１の気孔部分の面積割合は１０．０％であった。図７（ｂ）より、位置２の気孔部分の面積割合は１０．２％であった。図８（ｂ）より、位置３の気孔部分の面積割合は１１．０％であった。そのため、実施例の試験サンプルの気孔率は、位置１～３の気孔部分の面積割合の平均値である１０．４％であった。
　図６、図７及び図８より、実施例の試験サンプルの気孔率は２０％以下であることから、強磁性材料部である鉄粉は大気及び水蒸気との接触が抑制され、酸化劣化が抑えられることが分かる。
　以上、実施例に沿って本実施形態の内容を説明したが、本実施形態はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
　特願２０１９－２０２２６３号（出願日：２０１９年１１月７日）の全内容は、ここに援用される。
　本開示によれば、強磁性体の劣化を抑制し、長期間に亘って磁気特性を維持することが可能な複合部材を提供することができる。
　１０　無機マトリックス部
　１０ａ　無機マトリックス部の表面
　１１　無機物質の粒子
　２０　強磁性材料部
　１００，１００Ａ　複合部材

Claims (7)

  1. 　金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方を主成分とし、実質的に金属単体及び合金を含まず、反磁性体又は常磁性体である無機物質からなる無機マトリックス部と、
    　前記無機マトリックス部の内部に存在し、前記無機マトリックス部を構成する前記無機物質と直接固着し、強磁性体からなる強磁性材料部と、
    　を備え、
    　前記無機マトリックス部では、前記無機物質の粒子が連続的に存在しており、
    　前記無機マトリックス部は、前記強磁性材料部よりも体積比率が大きい、複合部材。
  2. 　前記無機マトリックス部の断面における気孔率が２０％以下である、請求項１に記載の複合部材。
  3. 　前記強磁性材料部の表面全体は、前記無機マトリックス部により覆われている、請求項１又は２に記載の複合部材。
  4. 　前記強磁性材料部は、硬磁性体及び軟磁性体の少なくとも一方を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合部材。
  5. 　前記強磁性材料部は、強磁性を示す金属を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合部材。
  6. 　前記無機マトリックス部は多結晶体である、請求項１から５のいずれか一項に記載の複合部材。
  7. 　前記無機マトリックス部を構成する無機物質は、実質的に水和物を含有しない、請求項１から６のいずれか一項に記載の複合部材。
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