(57)【要約】【課題】  高い充填性と保形性とを兼ね備えた鉄基軟磁性粉末を提供する。【解決手段】比表面積が０．０４０ｍ2／ｇ以上、０．１２ｍ2／ｇ以下、かつタップ密度が４．２０Ｍｇ／ｍ3以上である、鉄基軟磁性粉末。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
比表面積が０．０４０ｍ2／ｇ以上、０．１２ｍ2／ｇ以下、かつタップ密度が４．２０Ｍｇ／ｍ3以上である、鉄基軟磁性粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄基軟磁性粉末に関し、とくに、高い充填性と保形性とを兼ね備えた鉄基軟磁性粉末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来の積層鋼板やフェライトコアに変わる材料として、樹脂等の絶縁物と軟磁性粉末を混練して作製する成形体の用途が拡大している。このような成形体は、いわゆる圧粉磁芯として、モータ、チョークコイル、リアクトルなどの幅広い分野で使用されている。さらに近年では、漏れ磁束を吸収するための磁気シールド材として前記成形体を利用することに関心が高まっている。
【０００３】
例えば、樹脂と軟磁性粉末を混練、成形して得られる成形体をモータステータのティース間に差し込むことで、ティース先端から発生するモータの回転に寄与しない漏れ磁束が前記成形体に吸収され、その結果、モータの効率を向上させることができる。
【０００４】
このような用途では、ある程度の量の樹脂を軟磁性粉末と混練することで、前記軟磁性粉末を構成する粒子の間を完全に絶縁し、磁気抵抗を高めておく必要がある。しかしその一方で、磁束の吸収量を高くするために、高い磁性体充填率が求められる。また、成形体をモータ等に組み付ける過程で成形体が破損してしまうのを防ぐため、該成形体には高い保形性が要求される。
【０００５】
粉末の充填性を向上させる技術としては、例えば、次のようなものが提案されている。
【０００６】
特許文献１では、絶縁被膜を有する複数の複合磁性粒子を備えた軟磁性材料において、前記複合磁性粒子の比表面積を０．１０ｍ2／ｇ以上とすることが提案されている。そして、特許文献１には、前記比表面積を実現する方法として、球状の粒子の表面にエッチングにより凹凸を形成させる方法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２では、円形度が０．７５以上の粉末を個数分率で５０％以上む鉄基粉末が提案されている。特許文献２に記載された技術では、粒子を球状化することで磁性体の充填率を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３０２９５８号公報
【特許文献２】特開２００９−２００３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１で提案されている技術は高い面圧で成形することで高密度の圧粉磁芯を得ることを目的とした技術であり、具体的には、１０〜１３ｔｏｎ／ｃｍ2という高い面圧で成形体を作成し、試験を行っている。これに対して、前述した磁気シールド用途では、成形物にある程度の磁気抵抗が要求されるため、通常、特許文献１のような高い面圧では加圧成形を行わない。そのため、特許文献１のような圧粉磁芯用途と磁気シールド用途とでは、目標とする成形体の密度が異なる。さらに、特許文献１のように高圧成形を行う場合には、粉末の比表面積は成形体の密度にほとんど影響を与えないが、加圧成形時の面圧が低い場合には、特許文献１で提案されているような従来の粉末では高い充填密度を得ることはできなかった。
【００１０】
また、特許文献２で提案されている鉄基粉末は、充填密度は高いものの、保形性の低い成形物しか得られないという問題があった。
【００１１】
以上のように、従来技術ではシールド材に適した、高い充填性と保形性とを兼ね備えた軟磁性粉末を提供することができなかった。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決することを目的としたものであり、高い充填性と保形性とを兼ね備えた鉄基軟磁性粉末を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を行った結果、下記（１）〜（３）の知見を得た。
【００１４】
（１）軟磁性粉末の充填率とタップ密度および比表面積との間には極めて高い相関があり、タップ密度を高めつつ、比表面積を小さくすることで充填性の良い軟磁性粉末が得られる。
【００１５】
（２）シールド材の保形性と軟磁性粉末の比表面積との間には高い相関があり、比表面積と高めることでシールド材の保形性を高めることができる。
【００１６】
（３）したがって、比表面積を所定の範囲に収めつつタップ密度を高めることで、高い充填性と保形性とを兼ね備えた鉄基軟磁性粉末を得ることができる。
【００１７】
本発明は、上記知見に立脚するものであり、その要旨構成は次のとおりである。
【００１８】
１．比表面積が０．０４０ｍ2／ｇ以上、０．１２ｍ2／ｇ以下、かつタップ密度が４．２０Ｍｇ／ｍ3以上である、鉄基軟磁性粉末。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の鉄基軟磁性粉末によれば、磁性粉の充填率が高く、かつ保形性に優れた成形体を得ることが出来る。したがって、本発明の鉄基軟磁性粉末を用いた成形体は、シールド材等の用途に極めて好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な一実施態様を示すものであり、本発明は、以下の説明によって何ら限定されるものではない。
【００２１】
［鉄基軟磁性粉末］
本発明において、鉄基軟磁性粉末とは、Ｆｅ含有量が５０質量％以上である合金粉末を指すものとする。前記鉄基軟磁性粉末のＦｅ含有量は、８０質量％以上であることが好ましく、９０％質量以上であることがより好ましい。本発明の一実施形態においては、前記鉄基軟磁性粉末として、鉄粉を用いることもできる。ここで、鉄粉とは、Ｆｅおよび不可避的不純物からなる粉末を指すものとする。本技術分野において鉄粉は純鉄粉とも称される。
【００２２】
また、本発明の他の実施形態においては、前記鉄基軟磁性粉末は、Ｆｅ以外の元素（合金元素）を任意に含有することができる。例えば、軟磁気特性等の特性を高めるために、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、およびＣｒからなる群より選択される１または２以上の元素を、さらに任意に含有することが出来る。鉄基軟磁性粉末が合金元素を含有する場合、該鉄基軟磁性粉末における合金元素の合計含有量は、１０質量％以下とすることが好ましい。すなわち、本発明の一実施形態においては、前記鉄基軟磁性粉末として、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、およびＣｒからなる群より選択される１または２以上の元素を合計で１０質量％以下含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有する鉄基軟磁性粉末を用いることができる。
【００２３】
比表面積：０．０４０〜０．１２ｍ2／ｇ
上記鉄基軟磁性粉末の比表面積は、０．０４０ｍ2／ｇ以上、０．１２ｍ2／ｇ以下とする。比表面積が０．０４０ｍ2／ｇ未満では、成形体の保形性を確保することができない。また、比表面積が０．１２ｍ2／ｇより高いと粉末の充填性が低下する。ここで、前記比表面積はＢＥＴ比表面積を指すものとする。
【００２４】
タップ密度：４．２０Ｍｇ／ｍ3以上
上記鉄基軟磁性粉末のタップ密度は４．２０Ｍｇ／ｍ3以上とする。タップ密度が４．２０Ｍｇ／ｍ3未満であると、粉末の充填性が低下する。なお、前記タップ密度はJIS Z 2512に基づき測定される値である。一方、前記タップ密度の上限はとくに限定されないが、５．８Ｍｇ／ｍ3以下であってよく、５．１Ｍｇ／ｍ3以下であってよい。
【００２５】
［製造方法］
次に、本発明の一実施形態における上記鉄基軟磁性粉末の製造方法について説明する。なお、以下の説明は製造方法の一例を示すものであって、本発明は以下の説明に限定されるものではない。
【００２６】
本発明の鉄基軟磁性粉末は、例えば、水アトマイズ法によって得た鉄基粉末を攪拌機で撹拌することによって製造することができる。以下、その方法について説明する。
【００２７】
まず、水アトマイズ法により鉄基粉末（アトマイズ粉）を作製する。次いで、得られたアトマイズ粉（アトマイズ生粉）に脱炭還元処理を施す。前記脱炭還元処理は、例えば、アトマイズ生粉を９００℃の湿水素雰囲気中で処理することによって行うことができる。前記脱炭還元処理の後、粉砕して、鉄基粉末を得る。前記鉄基粉末の粒度はとくに限定されないが、最大粒子径を１８０μｍ以下とすることが好ましい。前記鉄基粉末としては、例えば、ＪＦＥスチール社製の水アトマイズ純鉄粉であるＪＩＰ３０１Ａ等を用いることができる。
【００２８】
次に、上記鉄基粉末を、回転羽を有する攪拌機で撹拌する。その際には、粒子の球状化を促進するという観点から、前記攪拌機が備える撹拌槽の容量（Ｌ）に対する該攪拌機に投入する鉄基粉末の量（ｇ）の比を、７５０ｇ／Ｌ以上とすることが好ましい。
【００２９】
本発明者らの検討の結果、上記撹拌の際の条件を制御することにより、最終的に得られる鉄基軟磁性粉末のタップ密度を調整できることが分かった。下記（１）式で定義されるパラメータＦと、タップ密度との間に、強い相間がある。この（１）式は、本発明者らが実験的に導き出した経験式である。ここで、（１）式におけるｄは、撹拌に使用する攪拌機の回転羽根の直径（ｍｍ）、ｎは回転数（ｒｐｍ）である。
Ｆ＝ｄ×ｎ1.7  …（１）
【００３０】
上述したタップ密度を有する鉄基軟磁性粉末を得るためには、前記Ｆの値が６．０×１０6以上となる条件で撹拌を行う必要がある。一方、過度のＦの増加は比表面積の大幅な低下につながる。上述した比表面積を有する鉄基軟磁性粉末を得るためには、前記Ｆの値が２．０×１０7以下となる条件で撹拌を行う必要がある。
【００３１】
さらに、撹拌時間は３０分以上とすることが好ましく、６０分以上とすることがより好ましい。一方、攪拌時間が６０分を超えると、急激にタップ密度の増加および比表面積の減少が緩やかになるため、攪拌時間の上限は特に限定されない。しかし、生産性を考慮すると３６０分以下とすることが好ましい。
【実施例】
【００３２】
次に、実施例に基づいて、本発明についてさらに具体的に説明する。
【００３３】
原料鉄基粉末を、表１に示す条件で撹拌することにより鉄基軟磁性粉末を製造した。前記原料鉄基粉末としては、ＪＦＥスチール製の水アトマイズ純鉄粉３０１Ａを使用した。前記撹拌には、日本コークス製の攪拌機ＦＭ１５０を使用した。表１に示したＦの値は、上述した（１）式により求めた、撹拌条件を表すパラメータである。なお、比較のために比較例Ｎｏ．１においては撹拌を行わなかった。
【００３４】
（タップ密度）
得られた鉄基軟磁性粉末のタップ密度を、JIS Z 2512に定められた方法で測定した。
【００３５】
（比表面積）
得られた鉄基軟磁性粉末のＢＥＴ比表面積を測定した。測定には、マウンテック社製の全自動比表面積測定装置Macsorb HM Model-1208を使用した。吸着ガスとしては窒素を使用し、窒素ガスと試料（鉄基軟磁性粉末）を充填したセルを液体窒素で冷却した後、１５０℃×３０分で脱気し、吸着窒素ガス量を測定した。
【００３６】
次に、得られた鉄基軟磁性粉末とエポキシ樹脂３質量％と混練し、直径１１ｍｍの金型に流し込み、高さ１１ｍｍの円柱状の成形体を各３つずつ作製した。各成形体の密度をアルキメデス法により測定した後、ラトラー試験に供し、ラトラー値を評価した。ここで、前記ラトラー値は成形体の保形性の指標であり、値が低いほど保形性に優れることを意味する。
【００３７】
測定結果を表１に併記する。本発明の要件を満たす鉄基軟磁性粉末を用いて作製された成形体は、いずれも密度が４．８０Ｍｇ／ｍ3以上かつラトラー値が１％以下であり、優れた充填性と保形性を兼ね備えていた。
【００３８】
【表１】
2020152997.tif 000002