(57)【要約】      （修正有）【課題】圧粉磁心の透磁率を向上させる。【解決手段】鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径をＤａμｍとし、断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第１視野で観察した際に、圧粉磁心は、次の第１要件及び第２要件を満たしている。（第１要件）鉄基軟磁性粒子３のアスペクト比は、１．１５以上、３．０以下である。（第２要件）鉄基軟磁性粒子３の総個数をＮとする。圧粉磁心における磁界の発生する方向に対して、長軸の方向が±６０°以内である鉄基軟磁性粒子３の個数をｎとする。このようにＮ，ｎを定めたときに、比の値ｎ／Ｎが式０．６５≦ｎ／Ｎ≦１．００を満たす。【選択図】図２
2020077731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鉄基軟磁性粒子と、前記鉄基軟磁性粒子の表面に形成されるフェライトとを有する圧粉磁心であって、
前記鉄基軟磁性粒子の平均粒子径をＤａμｍとした場合に、前記圧粉磁心の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第１視野で観察した際に、
前記第１視野中に欠けることなく観察できる前記鉄基軟磁性粒子のアスペクト比は、１．１５以上、３．０以下であり、
前記第１視野中に欠けることなく観察できる前記鉄基軟磁性粒子の総個数をＮとし、
前記第１視野中に欠けることなく観察できる前記鉄基軟磁性粒子であって、前記圧粉磁心における磁界の発生する方向に対して、長軸の方向が±６０°以内である前記鉄基軟磁性粒子の個数をｎとすると、比の値ｎ／Ｎが次の関係式（１）を満たすことを特徴とする圧粉磁心。
０．６５≦ｎ／Ｎ≦１．００      …（１）
【請求項２】
前記鉄基軟磁性粒子の平均粒子径をＤａμｍとした場合に、前記圧粉磁心の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第２視野で観察した際に、気孔の面積割合は、前記第２視野の１２％以下であり、
前記圧粉磁心の断面構造を５Ｄａμｍ×５Ｄａμｍの正方形の第３視野で観察した際に、前記第３視野から前記気孔を除いた部分を残視野とすると、フェライトが前記残視野を占有する面積割合は、前記残視野の１％以上２５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧粉磁心。
【請求項３】
前記圧粉磁心の断面構造を５Ｄａμｍ×５Ｄａμｍの正方形の第４視野で観察した際に、角度が３０度未満の鋭角部を有する特定形状気孔が存在していないことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧粉磁心。
【請求項４】
前記鉄基軟磁性粒子の平均粒子径をＤａμｍとした場合に、前記圧粉磁心の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第５視野で観察した際に、
前記第５視野中に欠けることなく観察でき、かつ長軸が最大である前記鉄基軟磁性粒子を第１粒子とし、
前記第５視野中に欠けることなく観察でき、かつ前記第１粒子の長軸の１／１０以下の長軸を有する前記鉄基軟磁性粒子を第２粒子とし、
前記鉄基軟磁性粒子の総個数をＮとし、前記第２粒子の個数をｎ２とすると、比の値ｎ２／Ｎが次の関係式（２）を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧粉磁心。
０．１≦ｎ２／Ｎ≦０．３      …（２）
【請求項５】
前記圧粉磁心の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第６視野で観察した際に、
前記第６視野中に欠けることなく観察でき、かつ長軸が最大である前記鉄基軟磁性粒子を特定粒子とし、
前記鉄基軟磁性粒子のうち、前記特定粒子の隣りの前記鉄基軟磁性粒子を隣接粒子Ｐｎ（但し、ｎは１以上の整数）とし、
前記特定粒子の長軸を直径とした円の中心をＣ０とし、前記隣接粒子Ｐｎの長軸を直径とした円の中心をＣｎ（但し、ｎは１以上の整数）とした場合に、
前記Ｃ０と前記Ｃｎ（但し、ｎは１以上の整数）を結ぶ直線が、前記特定粒子の外縁と交わる点Ａｎ（但し、ｎは１以上の整数）と、前記隣接粒子Ｐｎの外縁と交わる点Ｂｎ（但し、ｎは１以上の整数）とを求め、前記点Ａｎと前記点Ｂｎとの距離を、前記特定粒子と前記隣接粒子Ｐｎの粒子間距離と定義し、
ｎ＝１のときの前記粒子間距離が、２０ｎｍ〜１０００ｎｍである、又は、
前記特定粒子と各々の前記隣接粒子Ｐｎ（但し、ｎは２以上の整数）との前記粒子間距離を求め、それらを平均した平均粒子間距離が、２０ｎｍ〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧粉磁心。
【請求項６】
前記圧粉磁心に存在するフェライトは、アルカリ金属を含有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧粉磁心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧粉磁心に関する。
【背景技術】
【０００２】
形状自由度の高さと、高周波帯域への適用可能性から圧粉磁心材料の開発が盛んに行われている。圧粉磁心は、リン酸やシリカ等の絶縁性物質で被覆した軟磁性金属粒子をプレス成形したコアである。
特許文献１では、軟磁性金属粒子の粒子間を高抵抗軟磁性物質で構成した複合軟磁性材料が開示されている。この文献には、複合軟磁性材料における軟磁性金属粒子の断面積比率等を特定の範囲とすることで、実用となる磁界で十分磁束密度Ｂｍが高くなり、コアロスＰｃｖが良くなる旨の記載がある。
また、特許文献２には、表面にフェライト原料が付着した軟磁性金属粒子を加圧成形して成形体とし、この成形体を熱処理（焼鈍）する技術が開示されている。この文献には、熱処理により、軟磁性金属粒子の表面にフェライト膜が形成され、比抵抗及び磁束密度が向上する旨の記載がある。
また、特許文献３には、フェライト結晶粒からなるフェライト膜で被覆した軟磁性金属粒子が開示されている。この文献では、フェライト結晶粒により、フェライト膜の強度が向上するから、圧粉成形時の高い応力をかけてもフェライト膜の破損が抑制される旨の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−４５８９２号公報
【特許文献２】特開２０１６−１５７７５３号公報
【特許文献３】特開２０１７−１１９９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、低鉄損な圧粉磁心を得るためには、透磁率を向上させる必要がある。
しかし、上記のいずれの技術を適用しても、透磁率は必ずしも十分とは言えず、透磁率を向上させる新たな技術が切望されていた。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、圧粉磁心の透磁率を向上させることを目的とする。本発明は、以下の形態として実現することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
〔１〕複数の鉄基軟磁性粒子と、前記鉄基軟磁性粒子の表面に形成されるフェライトとを有する圧粉磁心であって、
前記鉄基軟磁性粒子の平均粒子径をＤａμｍとした場合に、前記圧粉磁心の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第１視野で観察した際に、
前記第１視野中に欠けることなく観察できる前記鉄基軟磁性粒子のアスペクト比は、１．１５以上、３．０以下であり、
前記第１視野中に欠けることなく観察できる前記鉄基軟磁性粒子の総個数をＮとし、
前記第１視野中に欠けることなく観察できる前記鉄基軟磁性粒子であって、前記圧粉磁心における磁界の発生する方向に対して、長軸の方向が±６０°以内である前記鉄基軟磁性粒子の個数をｎとすると、比の値ｎ／Ｎが次の関係式（１）を満たすことを特徴とする圧粉磁心。
０．６５≦ｎ／Ｎ≦１．００      …（１）
【０００６】
〔２〕前記鉄基軟磁性粒子の平均粒子径をＤａμｍとした場合に、前記圧粉磁心の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第２視野で観察した際に、気孔の面積割合は、前記第２視野の１２％以下であり、
前記圧粉磁心の断面構造を５Ｄａμｍ×５Ｄａμｍの正方形の第３視野で観察した際に、前記第３視野から前記気孔を除いた部分を残視野とすると、フェライトが前記残視野を占有する面積割合は、前記残視野の１％以上２５％以下であることを特徴とする〔１〕に記載の圧粉磁心。
【０００７】
〔３〕前記圧粉磁心の断面構造を５Ｄａμｍ×５Ｄａμｍの正方形の第４視野で観察した際に、角度が３０度未満の鋭角部を有する特定形状気孔が存在していないことを特徴とする〔１〕又は〔２〕に記載の圧粉磁心。
【０００８】
〔４〕前記鉄基軟磁性粒子の平均粒子径をＤａμｍとした場合に、前記圧粉磁心の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第５視野で観察した際に、
前記第５視野中に欠けることなく観察でき、かつ長軸が最大である前記鉄基軟磁性粒子を第１粒子とし、
前記第５視野中に欠けることなく観察でき、かつ前記第１粒子の長軸の１／１０以下の長軸を有する前記鉄基軟磁性粒子を第２粒子とし、
前記鉄基軟磁性粒子の総個数をＮとし、前記第２粒子の個数をｎ２とすると、比の値ｎ２／Ｎが次の関係式（２）を満たすことを特徴とする〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の圧粉磁心。
０．１≦ｎ２／Ｎ≦０．３      …（２）
【０００９】
〔５〕前記圧粉磁心の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第６視野で観察した際に、
前記第６視野中に欠けることなく観察でき、かつ長軸が最大である前記鉄基軟磁性粒子を特定粒子とし、
前記鉄基軟磁性粒子のうち、前記特定粒子の隣りの前記鉄基軟磁性粒子を隣接粒子Ｐｎ（但し、ｎは１以上の整数）とし、
前記特定粒子の長軸を直径とした円の中心をＣ０とし、前記隣接粒子Ｐｎの長軸を直径とした円の中心をＣｎ（但し、ｎは１以上の整数）とした場合に、
前記Ｃ０と前記Ｃｎ（但し、ｎは１以上の整数）を結ぶ直線が、前記特定粒子の外縁と交わる点Ａｎ（但し、ｎは１以上の整数）と、前記隣接粒子Ｐｎの外縁と交わる点Ｂｎ（但し、ｎは１以上の整数）とを求め、前記点Ａｎと前記点Ｂｎとの距離を、前記特定粒子と前記隣接粒子Ｐｎの粒子間距離と定義し、
ｎ＝１のときの前記粒子間距離が、２０ｎｍ〜１０００ｎｍである、又は、
前記特定粒子と各々の前記隣接粒子Ｐｎ（但し、ｎは２以上の整数）との前記粒子間距離を求め、それらを平均した平均粒子間距離が、２０ｎｍ〜１０００ｎｍであることを特徴とする〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の圧粉磁心。
【００１０】
〔６〕前記圧粉磁心に存在するフェライトは、アルカリ金属を含有していることを特徴とする〔１〕〜〔５〕のいずれか１項に記載の圧粉磁心。
【発明の効果】
【００１１】
上記〔１〕の発明によれば、圧粉磁心の磁界の吸収効率がよくなり、結果として圧粉磁心の透磁率が高くなる。
上記〔２〕の発明によれば、圧粉磁心の透磁率が高くなり、圧粉磁心の電気抵抗率も高い値を示す。
上記〔３〕の発明によれば、気孔に鋭角部が存在しないので、圧粉磁心の抵抗値変化率が小さくなる。
上記〔４〕の発明によれば、第１粒子の長軸の１／１０以下の長軸を有する第２粒子が、１０〜３０％存在することによって充填性が向上して圧粉磁心を高密度化できる。その結果、圧粉磁心の透磁率、及び抵抗率が向上し、抵抗値変化率がより小さくなる。
上記〔５〕の発明によれば、粒子間距離が２０ｎｍ以上である、すなわち、フェライトの厚みが十分に確保されているから、圧粉磁心が絶縁破壊を起こさない。更に、粒子間距離が１０００ｎｍ以下である、すなわち、フェライトの厚みが厚すぎないから、ヒステリシス損失が小さく、鉄損も小さい。
上記〔６〕の発明によれば、フェライト中にアルカリ金属が存在するので、フェライトが緻密化し、圧粉磁心の透磁率及び抵抗値変化率が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】圧粉磁心を示す模式図である。
【図２】圧粉磁心の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第１視野で観察した際の模式図を示す。
【図３】磁界の発生する方向に対する長軸の方向を説明するための模式図である。
【図４】複合粒子の断面を示す模式図である。
【図５】圧粉磁心の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第２視野で観察した際の模式図を示す。
【図６】圧粉磁心の断面構造を５Ｄａμｍ×５Ｄａμｍの正方形の第３視野で観察した際の模式図を示す。
【図７】圧粉磁心の断面構造を５Ｄａμｍ×５Ｄａμｍの正方形の第４視野で観察した際の模式図を示す。
【図８】圧粉磁心の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第５視野で観察した際の模式図を示す。
【図９】圧粉磁心の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第６視野で観察した際の模式図を示す。
【図１０】粒子間距離Ｌを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を詳しく説明する。なお、本明細書において、数値範囲について「〜」を用いた記載では、特に断りがない限り、下限値及び上限値を含むものとする。例えば、「１０〜２０」という記載では、下限値である「１０」、上限値である「２０」のいずれも含むものとする。すなわち、「１０〜２０」は、「１０以上２０以下」と同じ意味である。
【００１４】
１．圧粉磁心１の構成
トロイダル形状の圧粉磁心１を例として説明する。圧粉磁心１の形状は、特に限定されない。
図１に、圧粉磁心１の一例を示す。圧粉磁心１は、導線４が巻き付けられて使用される。
図１の圧粉磁心１を、その軸方向に沿って切断すると図２に模式的に示す断面構造が得られる。図２の断面構造は、図１の一点鎖線で示した領域の一部であり、後述する第１視野を示している。図２において矢印は、圧粉磁心１における磁界の発生する方向を示している。
圧粉磁心１は、図２に示すように、複数の鉄基軟磁性粒子３を有する。なお、図２におけるハッチング（平行線）は、鉄基軟磁性粒子３を示している。また、図２の点描は、フェライト６を示している。
圧粉磁心１は、図４に示す、表面にフェライト５を有する鉄基軟磁性粒子３である複合粒子７から構成されている。複数の複合粒子７をプレス成形すると、図１に示す圧粉磁心１が得られる。
本実施形態では、鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径をＤａμｍとした場合に、圧粉磁心１の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第１視野で観察した際に、次の第１要件及び第２要件を満たしている。なお、第１要件及び第２要件は、圧粉磁心１の断面構造を観察した際に、１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の視野を複数観察して、そのうちの少なくとも１つの視野において満たしていればよい。
（第１要件）
第１視野中に欠けることなく観察できる鉄基軟磁性粒子３のアスペクト比は、１．１５以上、３．０以下である。
（第２要件）
第１視野中に欠けることなく観察できる鉄基軟磁性粒子３の総個数をＮとする。第１視野中に欠けることなく観察できる鉄基軟磁性粒子３であって、圧粉磁心１における磁界の発生する方向に対して、長軸の方向が±６０°以内である鉄基軟磁性粒子３の個数をｎとする。このようにＮ，ｎを定めたときに、比の値ｎ／Ｎが次の関係式（１）を満たす。
０．６５≦ｎ／Ｎ≦１．００      …（１）
以下、本発明の圧粉磁心１の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
（１）鉄基軟磁性粒子３
（１．１）鉄基軟磁性粒子３の構成
鉄基軟磁性粒子３としては、軟磁性である純鉄、鉄基合金の粒子を幅広く用いることができる。鉄基合金としては、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ基アモルファス合金等を好適に用いることができる。特に、組成中にＣｒやＡｌを含む合金は、表面に金属酸化物層を形成しているため、より好ましい。ＣｒやＡｌを含まない金属を用いる場合には、予めめっき処理等により金属表面にＣｒやＡｌの層を形成させる必要がある。
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金を用いる場合には、例えば、Ｓｉ：０．１〜１０質量％、Ｃｒ：０．１〜１０質量％、残部：Ｆｅ及び不可避的不純物の組成の合金とすることができる。
鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径は、特に限定されないが、２．０μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上８０μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以上６０μｍ以下が更に好ましい。鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径は、使用する周波数帯域によって適宜変更することができる。特に１００ｋＨｚを超える高周波帯域での使用を想定した場合は５μｍ以上６０μｍ以下であることがより好ましい。なお、鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径は、圧粉磁心１の断面をＦＥ−ＳＥＭ  ＪＳＭ−６３３０Ｆによって観察した粒子面積から面積円相当径を算出し、平均粒子径とした。
【００１６】
鉄基軟磁性粒子３は、表面に金属酸化物層（不動態被膜）を備えていてもよい。金属酸化物層を、表面に備えることによって、焼鈍（熱処理）を行った際、鉄基軟磁性粒子３とフェライト５間の金属原子の拡散反応を抑制することができる。
金属酸化物層を構成する金属酸化物は特に限定されない。例えば、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化モリブデン、及び酸化タングステンからなる群より選ばれた１種以上の金属酸化物が好ましい。特に、金属酸化物に、酸化クロム及び酸化アルミニウムのうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。これらの好ましい金属酸化物を用いることで、上述の金属原子の拡散が効果的に抑制される。
なお、鉄基軟磁性粒子３として、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金の粒子を用いた場合には、金属原子拡散の抑制効果を有する金属酸化物層を容易に形成することができる。すなわち、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金中のＣｒが酸化することにより鉄基軟磁性粒子３の外縁部に金属酸化物層が形成される。
また、金属酸化物層の厚みは、特に限定されない。厚みは、好ましくは１ｎｍ〜２０ｎｍとすることができる。なお、金属酸化物層の厚みは、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）を用いて測定できる。
【００１７】
（１．２）第１要件について
第１要件は、既述のように、第１視野中に欠けることなく観察できる鉄基軟磁性粒子３のアスペクト比が、１．１５以上、３．０以下という要件である。第１視野中に欠けることなく観察できる鉄基軟磁性粒子３のアスペクト比は、１．２０以上、２．５以下であることが好ましく、１．２５以上、２．０以下であることがより好ましい。
【００１８】
（１．３）第２要件について
第２要件は、Ｎ，ｎが、関係式（１）を満たすという要件である。Ｎ，ｎが、下記関係式（１’）を満たすことが好ましく、下記関係式（１’’）を満たすことがより好ましい。
０．７０≦ｎ／Ｎ≦１．００      …（１’）
０．７５≦ｎ／Ｎ≦１．００      …（１’’）
【００１９】
ここで、Ｎ，ｎについて説明する。
Ｎは、第１視野中に欠けることなく観察できる鉄基軟磁性粒子３の総個数である。よって、図２の中に観察される鉄基軟磁性粒子３であっても、一部が欠けた鉄基軟磁性粒子３の個数は、Ｎには含まれない。例えば、図２では、符号３Ａで示された鉄基軟磁性粒子３は、Ｎには含まれない。但し、図２では、Ｎに含まれない鉄基軟磁性粒子３の一部に符号３Ａが付されている。
ｎは、第１視野中に欠けることなく観察できる鉄基軟磁性粒子３であって、圧粉磁心１における磁界の発生する方向に対して、長軸の方向が±６０°以内である鉄基軟磁性粒子３の個数である。このｎに含まれる鉄基軟磁性粒子３の概念を図３にて説明する。図３において矢印は、圧粉磁心１における磁界の発生する方向を示している。また、鉄基軟磁性粒子３に示された破線は、鉄基軟磁性粒子３の長軸を示している。
図３の（Ａ）で示される鉄基軟磁性粒子３は、長軸の方向が磁界の発生する方向と略一致している。すなわち、鉄基軟磁性粒子３は、磁界の発生する方向に対して、長軸の方向が略０°である。
図３の（Ｂ）で示される鉄基軟磁性粒子３は、磁界の発生する方向に対して、長軸の方向が０°以上＋６０°以下である。すなわち、この鉄基軟磁性粒子３では、図３中のθが「０°≦θ≦６０°」を満たしている。
図３の（Ｃ）で示される鉄基軟磁性粒子３は、磁界の発生する方向に対して、長軸の方向が−６０°以上０°以下である。すなわち、この鉄基軟磁性粒子３では、図３中のθが「−６０°≦θ≦０°」を満たしている。
図３の（Ｄ）で示される鉄基軟磁性粒子３は、磁界の発生する方向に対して、長軸の方向が６０°以上である。すなわち、この鉄基軟磁性粒子３では、図３中のθが６０°以上であり、略９０°となっている。
従って、図３の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）で示される鉄基軟磁性粒子３は、ｎに含まれる。他方、図３の（Ｄ）で示される鉄基軟磁性粒子３は、ｎに含まれない。
【００２０】
（２）フェライト６
（２．１）フェライト６の構成
本実施形態の圧粉磁心１は、フェライト６（軟磁性フェライト）を有する。
フェライト６の材料は、特に限定されない。フェライト６の材料は、マグネタイト、Ｎｉフェライト、Ｚｎフェライト、Ｍｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、及びＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる群より選ばれた１種以上が好ましい。更には電気抵抗率が１０４Ω・ｃｍ以上のフェライトを用いることが好ましい。そのため、Ｎｉフェライト、Ｚｎフェライト、Ｍｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、及びＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライトからなる群より選ばれた１種以上がより好ましい。
フェライト６としては、例えば、下記式〔１〕又は〔２〕の軟磁性フェライトを好適に用いることができる。
〔１〕    Ｆｅ３Ｏ４
〔２〕    Ｍｘ−Ｚｎｙ−Ｆｅ（３−ｘ−ｙ）Ｏ４
（但し、式中、Ｍは、Ｎｉ又はＭｎであり、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１である。）
【００２１】
（２．２）フェライトの形成方法
圧粉磁心１のフェライト６は、既述のように複合粒子７のフェライト５に由来している。複合粒子７のフェライト５の形成方法は、特に限定されない。ここでは、その形成方法の一例を説明する。
例えば、金属酸化物層が表面に存在する鉄基軟磁性粒子３を超音波励起フェライトめっき装置を用いてめっき反応させる。この反応は、水溶液中でＦｅ２＋→Ｆｅ３＋の酸化反応を利用し、めっき溶液中の金属イオンと水分子を反応させることでスピネル型フェライトを基板や粒子等の表面に堆積させる手法である。この手法では、めっき条件、めっき時間の調整により、金属酸化物層の表面をフェライト５によって被覆することができる。なお、めっき時間の調整によってフェライト５の厚さを調整することができる。
通常、被めっき物に酸化クロムや酸化アルミニウムといった金属酸化物層が存在する場合、めっきの反応速度が著しく低下するため、フェライト５を形成させることはできない。金属酸化物層の表面に徽密に（例えば金属酸化物層の表面の８０％以上を）被覆するためには、めっき液のｐＨを細かく調整する必要がある。被覆するフェライト５のｐＨ−酸化還元電位図において、フェライト生成条件の高ｐＨ側にめっき液のｐＨを調節する必要がある。この条件はめっきするフェライト５の組成によって変化するが、例えばＭｎ−ＺｎフェライトではｐＨ＝１０〜１１が好ましく、Ｎｉ−ＺｎフェライトではｐＨ＝１１〜１２が好ましい。
【００２２】
被めっき物である鉄基軟磁性粒子３を、目的のｐＨに調整した緩衝液中に添加し、そこへ原料となる金属イオンを溶解させた反応液と酸化液を徐々に添加することでフェライト５が堆積した堆積部が形成される。超音波ホーンにより、鉄基軟磁性粒子３は発熱を伴いながら激しく分散され、恒温槽からの加熱と併せてフェライト生成反応は加速される。また、下の反応式から分かるように、反応の進行と共にプロトンが生成されるため、めっき槽内のｐＨは徐々に酸性に変化する。ｐＨの変動はフェライト生成に大きく影響するため、めっき槽内のｐＨを常に一定に保つ必要がある。めっき条件の最適化により、金属酸化物層によるめっき反応の抑制を最小限に抑えることができる。
３Ｆｅ２＋＋４Ｈ２Ｏ→Ｆｅ３Ｏ４＋８Ｈ＋＋２ｅ−
フェライト５により被覆された鉄基軟磁性粒子３の製造方法の一例を以下に示す。水に金属イオンが含まれた反応液を用意する。水に酸化剤が溶解した酸化液を用意する。金属酸化物層を表面に有する鉄基軟磁性粒子３を所定のｐＨに調製した緩衝液中に分散させる。そして、超音波を印加しながら、鉄基軟磁性粒子３が分散した緩衝溶液に、反応液及び酸化液を滴下すると、金属酸化物層の上にフェライト５が形成される。緩衝液のｐＨは、Ｎｉ−Ｚｎフェライトの場合には、上述のように、好ましくは１１〜１２である。緩衝液の種類は特に限定されない。
なお、鉄基軟磁性粒子３の表面に、フェライト５が形成するメカニズムは解明されていないが以下のように推測される。具体的には、鉄基軟磁性粒子３の表面の水酸基から反応が開始し、フェライト５の形成が始まるものと推測される。
このようにして、フェライト５により被覆された鉄基軟磁性粒子３を製造することができる。この鉄基軟磁性粒子３をプレス成形し、焼鈍することによって、フェライト６を備えた圧粉磁心１が製造される。
なお、反応時間等で鉄基軟磁性粒子３に被覆するフェライト５量を制御できる。鉄基軟磁性粒子３の表面にフェライト５を形成する反応時間は、好ましくは、１分以上６０分以下であり、より好ましくは１分以上２５分以下である。使用する鉄基軟磁性粒子３の組成によって反応速度が異なるため、反応時間は鉄基軟磁性粒子３の種類に応じて適宜変更すればよい。
【００２３】
２．圧粉磁心１の製造方法
（１）プレス成形
圧粉磁心１の形状を作るためには、通常、プレス成形が用いられる。プレス成形の際の成形圧は５００ＭＰａ〜２０００ＭＰａが好ましく、高密度の成形体を得るためには高圧でプレスした方がよい。また、プレス成形時に５０℃〜２００℃の範囲で金型を加熱してもよい。金型を加熱することで鉄基軟磁性粒子３が塑性変形しやすくなり、高密度の成形体を得る事ができる。他方、２００℃を超える温度でのプレス成形は、鉄基軟磁性粒子３の酸化が問題となりあまり好ましくない。
なお、プレス成形の条件（圧力等）を調整することにより、鉄基軟磁性粒子３のアスペクト比、及び比の値ｎ／Ｎが調整される。
【００２４】
（２）焼鈍
上記で得られた成形体について、プレス成形の際に加えられた歪みを開放するため、焼鈍することが好ましい。焼鈍温度は、５００℃以上であることが好ましい。また、焼鈍雰囲気は、アルゴンや窒素等の不活性雰囲気や、水素等の還元雰囲気が好ましく、真空中で焼鈍してもよい。焼鈍の条件は、使用する鉄基軟磁性粒子３やフェライト５の種類によって適宜変更される。
【００２５】
３．圧粉磁心１の気孔３５の面積割合、フェライト６の面積割合
圧粉磁心１の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第２視野で観察した場合に、気孔３５の面積割合は、第２視野の１２％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、８％以下であることが更に好ましい。この範囲では、圧粉磁心１の透磁率が更に向上する。
図５は、第２視野を示している。図５では、鉄基軟磁性粒子３、フェライト６、及び気孔３５が観察される様子が模式的に示されている。
なお、気孔３５の面積割合は、画像処理等によって算出できる。
また、この欄に記載された気孔３５の面積割合の要件は、圧粉磁心１の断面構造を観察した際に、１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の視野を複数観察して、そのうちの少なくとも１つの視野において満たしていればよい。
【００２６】
また、圧粉磁心１の断面構造を５Ｄａμｍ×５Ｄａμｍの正方形の第３視野で観察した際に、第３視野から気孔３５を除いた部分を残視野とすると、フェライト６が残視野を占有する面積割合は、残視野の１％以上２５％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、１５％以下であることが更に好ましい。この範囲では、圧粉磁心１の透磁率が更に向上する。
図６は、第３視野を示している。図６では、鉄基軟磁性粒子３、フェライト６、及び気孔３５が観察される様子が模式的に示されている。
なお、フェライト６が残視野を占有する面積割合は、画像処理等によって算出できる。
また、この欄に記載されたフェライト５が残視野を占有する面積割合の要件は、圧粉磁心１の断面構造を観察した際に、５Ｄａμｍ×５Ｄａμｍの正方形の視野を複数観察して、そのうちの少なくとも１つの視野において満たしていればよい。
【００２７】
４．鋭角部を有する特定形状気孔３５Ａ
圧粉磁心１の断面構造を５Ｄａμｍ×５Ｄａμｍの正方形の第４視野で観察した際に、角度が３０度未満の鋭角部を有する特定形状気孔３５Ａが存在していないことが好ましい。
図７は、第４視野を示している。図７では、鉄基軟磁性粒子３、フェライト６、及び鋭角部を有する特定形状気孔３５Ａが観察される様子が模式的に示されている。
鋭角部を有する特定形状気孔３５Ａが存在しない場合には、圧粉磁心１の抵抗値変化率が小さくなる。
【００２８】
５．比の値ｎ２／Ｎに関する要件
比の値ｎ２／Ｎに関する要件を説明する。鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径をＤａμｍとした場合に、圧粉磁心１の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第５視野で観察する。
図８は、第５視野を示している。
第５視野中に欠けることなく観察でき、かつ長軸が最大である鉄基軟磁性粒子３を第１粒子６１とする。
第５視野中に欠けることなく観察でき、かつ第１粒子６１の長軸の１／１０以下の長軸を有する鉄基軟磁性粒子３を第２粒子６３とする。
鉄基軟磁性粒子３の総個数をＮとし、第２粒子６３の個数をｎ２とすると、比の値ｎ２／Ｎが次の関係式（２）を満たすことが好ましい。Ｎ，ｎ２が、下記関係式（２’）を満たすことがより好ましく、下記関係式（２’’）を満たすことがより好ましい。なお、鉄基軟磁性粒子３の総個数とは、第５視野中に欠けることなく観察できる鉄基軟磁性粒子３の総数である。
０．１≦ｎ２／Ｎ≦０．３      …（２）
０．１≦ｎ２／Ｎ≦０．２８    …（２’）
０．１≦ｎ２／Ｎ≦０．２６    …（２’’）
【００２９】
関係式（２）を満たすことにより、すなわち、第１粒子６１の長軸の１／１０以下の長軸を有する第２粒子６３が、１０〜３０％存在することによって充填性が向上して圧粉磁心１を高密度化できる。その結果、圧粉磁心１の透磁率、及び抵抗率が向上し、抵抗値変化率がより小さくなる。
【００３０】
６．粒子間距離Ｌに関する要件
粒子間距離Ｌに関する要件を説明する。
図９に模式的に示されるように、圧粉磁心１の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第６視野で観察した場合に、第６視野中に欠けることなく観察でき、かつ長軸が最大である鉄基軟磁性粒子３を特定粒子３１とする。また、鉄基軟磁性粒子３のうち、特定粒子３１の隣りの鉄基軟磁性粒子３を隣接粒子Ｐｎ（図９の場合には、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７）とする。そして、特定粒子３１の長軸を直径とした円の中心をＣ０とし、隣接粒子Ｐｎの長軸を直径とした円の中心をＣｎ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７）として、Ｃ０とＣｎを結ぶ直線を引く。直線が、特定粒子３１の外縁と交わる点Ａｎと、隣接粒子Ｐｎの外縁と交わる点Ｂｎとを求め、点Ａｎと点Ｂｎとの距離を、特定粒子３１と隣接粒子Ｐｎの粒子間距離Ｌｎと定義する。図１０では、特定粒子３１と隣接粒子Ｐ１の粒子間距離Ｌ１が例示されている。
この際、ｎ＝１のときの粒子間距離Ｌ１は、２０ｎｍ〜１０００ｎｍが好ましく、３０ｎｍ〜５００ｎｍがより好ましく、４０ｎｍ〜３００ｎｍが更に好ましい。
ｎが２以上の整数のときは、特定粒子３１と各々の隣接粒子Ｐｎとの粒子間距離Ｌｎをそれぞれ求め、それらを平均した平均粒子間距離は、２０ｎｍ〜１０００ｎｍが好ましく、３０ｎｍ〜５００ｎｍがより好ましく、４０ｎｍ〜３００ｎｍが更に好ましい。
粒子間距離Ｌに関する要件を満たすと、フェライト６の厚みが十分に確保されているから、圧粉磁心１が絶縁破壊を起こさない。更に、粒子間距離Ｌが１０００ｎｍ以下である、すなわち、フェライト６の厚みが厚すぎないから、ヒステリシス損失が小さく、鉄損も小さい。
【００３１】
７．アルカリ金属に関する要件
圧粉磁心１に存在するフェライト６は、アルカリ金属（Ｌｉ（リチウム），Ｎａ（ナトリウム），Ｋ（カリウム）等）を含有していることが好ましい。
フェライト６中にアルカリ金属が存在すると、フェライト６が緻密化し圧粉磁心１の透磁率及び抵抗値変化率が小さくなる。
なお、アルカリ金属の確認は、ＴＯＦ−ＳＩＭＳによる測定で行うことができる。
【００３２】
８．本実施形態の圧粉磁心１の作用効果
本実施形態の圧粉磁心１は、磁界の吸収効率がよくなり、透磁率μ’が高い。
気孔３５の面積割合が、第２視野の１２％以下であり、かつフェライト５の残視野を占有する面積割合が、残視野の１％以上２５％以下であると、圧粉磁心１の透磁率が高くなり、圧粉磁心１の電気抵抗率も高い値を示す。
気孔３５に鋭角部が存在しない場合は、圧粉磁心１の抵抗値変化率が小さくなる。
第１粒子６１の長軸の１／１０以下の長軸を有する第２粒子６３が、１０〜３０％存在する場合には、充填性が向上して圧粉磁心１を高密度化できる。その結果、圧粉磁心１の透磁率、及び抵抗率が向上し、抵抗値変化率がより小さくなる。
粒子間距離Ｌが２０ｎｍ以上である場合には、圧粉磁心１が絶縁破壊を起こさない。また、粒子間距離Ｌが１０００ｎｍ以下である場合には、ヒステリシス損失が小さく、鉄損も小さい。
フェライト６中にアルカリ金属が存在する場合には、フェライト６が緻密化し、圧粉磁心１の透磁率及び抵抗値変化率が小さくなる。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
なお、実験例１〜２２は実施例であり、実験例２３〜２６は比較例である。
表において、実験例を「ｎｏ．」を用いて示す。また、表において「２３＊」のように、「＊」が付されている場合には、比較例であることを示している。
【００３４】
１．圧粉磁心の作製
（１）実験例１（ｎｏ．１）
鉄基軟磁性粒子（原料粉末）には、水アトマイズ法によって作製したＦｅ−５．５質量％Ｓｉ−４．０質量％Ｃｒ粒子（平均粒子径：１０μｍ）を使用した。
鉄基軟磁性粒子１０ｇを１００ｍｌの酢酸カリウム水溶液に分散させ、水酸化カリウムによってｐＨ＝１１に調整した。また、純水１００ｍｌに所定量の塩化ニッケル、塩化鉄（ＩＩ）を添加し、十分に溶解させた後、反応液とした。同様に純水１００ｍｌに酸化剤としての亜硝酸カリウムを加えて酸化液とした。
得られためっき溶液（鉄基軟磁性粒子３が分散された溶液）に窒素を流しながら、めっき溶液を７０℃に加熱した。めっき溶液を撹拌しながら、めっき溶液に反応液と酸化液を滴下してフェライト膜を形成させた。反応は２５分間行い、鉄基軟磁性粒子は、純水で洗浄した後、磁石にて回収した。この後、鉄基軟磁性粒子を乾燥させ、粉砕と篩通しを行った。このようにして、フェライトにより被覆された鉄基軟磁性粒子（複合粒子）を得た。
成形は得られた複合粒子を、金型に充填し、１０００ＭＰａの圧力でトロイダル形状（外径：８ｍｍ，内径：４．５ｍｍ，高さ：１ｍｍ）にプレス成形を行った。得られたプレス体を、Ａｒ雰囲気下にて７００℃１５分の熱処理を行い、実験例１に係る圧粉磁心とした。
【００３５】
（２）実験例２〜２６（ｎｏ．２〜２６）
実験例２〜２６では、実験例１の「Ｆｅ−５．５質量％Ｓｉ−４．０質量％Ｃｒ粒子」、「塩化ニッケル、塩化鉄（ＩＩ）」、「１０００ＭＰａ」に代えて、表１に記載された「鉄基軟磁性粒子」、「反応液に溶解させた塩」、及び「成形の際の圧力」とした。これら以外は、実験例１と同様にして圧粉磁心を得た。
なお、表１には、実験例１における「鉄基軟磁性粒子」、「反応液に溶解させた塩」、及び「成形の際の圧力」も記載されている。また、表において、「↑」の記号は、直上と同じであることを示している。
【００３６】
【表１】
2020077731.tif 000003
【００３７】
２．評価方法
焼鈍後の圧粉磁心の断面観察を行った。圧粉磁心をダイシング装置（切断装置）で半分に切断し、エポキシ樹脂中で硬化させ、ダイシング切断面を鏡面加工することによって評価サンプルを得た。評価サンプルをＦＥ−ＳＥＭにより観察した。
鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径を求めるに際しては、１００μｍ×１００μｍの正方形の視野を用いて行った。観察された鉄基軟磁性粒子３の粒子面積から面積円相当径を算出し、平均粒子径とした。
【００３８】
（１）鉄基軟磁性粒子のアスペクト比
鉄基軟磁性粒子３のアスペクト比は、上記ＦＥ−ＳＥＭによる観察から求めた。観察は、鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径をＤａμｍとして、１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の視野（第１視野）で行った。例えば、鉄基軟磁性粒子の平均粒子径が１０μｍの場合には、１００μｍ×１００μｍの正方形の視野を採用した。
アスペクト比は圧粉磁心の断面観察から算出した。断面画像にて確認できる鉄基軟磁性粒子３の最長辺と最短辺の比から計算した。これを３０個の粒子に対して行い、平均値をアスペクト比とした。
【００３９】
（２）比の値ｎ／Ｎ
比の値ｎ／Ｎは、上記ＦＥ−ＳＥＭによる観察において、１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の視野（第１視野）を用いて、「（１．３）第２要件について」に記載の要領で求めた。
【００４０】
（３）気孔の面積割合、フェライトの面積割合
気孔の面積割合は、上記ＦＥ−ＳＥＭによる観察において、１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の視野（第２視野）を用いて、「３．圧粉磁心１の気孔３５の面積割合、フェライト６の面積割合」に記載の要領で求めた。下記表２において、気孔の面積割合は、「気孔率（％）」と記載されている。
フェライトが残視野を占有する面積割合は、上記ＦＥ−ＳＥＭによる観察において、５Ｄａμｍ×５Ｄａμｍの正方形の視野（第３視野）を用いて、「３．圧粉磁心１の気孔３５の面積割合、フェライト６の面積割合」に記載の要領で求めた。下記表２において、フェライトが残視野を占有する面積割合は、フェライト層の「面積(％)」と記載されている。
【００４１】
（４）鋭角部を有する特定形状気孔
鋭角部を有する特定形状気孔の有無は、上記ＦＥ−ＳＥＭによる観察において、５Ｄａμｍ×５Ｄａμｍの正方形の視野（第４視野）を用いて、「４．鋭角部を有する特定形状気孔３５Ａ」に記載の要領で判断した。
【００４２】
（５）比の値ｎ２／Ｎ
比の値ｎ２／Ｎは、上記ＦＥ−ＳＥＭによる観察において、１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の視野（第５視野）を用いて、「５．比の値ｎ２／Ｎに関する要件」に記載の要領で求めた。
【００４３】
（６）粒子間距離
粒子間距離Ｌは、上記ＦＥ−ＳＥＭによる観察において、１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の視野（第６視野）を用いて、「６．粒子間距離Ｌに関する要件」に記載の要領で求めた。なお、表２に記載された粒子間距離Ｌは、いずれも平均粒子間距離を示している。
【００４４】
（７）アルカリ金属
上記ＦＥ−ＳＥＭによる観察において、３Ｄａμｍ×３Ｄａμｍの正方形の視野（第７視野）を用いて、「７．アルカリ金属に関する要件」に記載の要領で求めた。
【００４５】
（８）複素透磁率
圧粉磁心の複素透磁率（単に「透磁率」ともいう）の測定は、アジレントテクノロジー製インピーダンスアナライザＥ−４９９１Ａを使用し、周波数１ＭＨｚ〜１ＧＨｚの範囲で測定した。透磁率の値は、１０ＭＨｚにおける値で比較した。
【００４６】
（９）抵抗率
圧粉磁心の電気抵抗率（単に「抵抗率」ともいう）について、三菱ケミカルアナリテック製ロレスターＧＸを用いて４端芯法にて測定した。抵抗率の変化は、印加電流１μＡの条件で、印加電圧１Ｖと９０Ｖにおける抵抗率から算出した。具体的には、印加電圧１Ｖの抵抗率を基準（１００％）とし、この基準と比較した印加電圧９０Ｖの抵抗率の変化割合を求めた。抵抗変化率は、小さい方が望ましい。
【００４７】
３．評価結果
評価結果を表２，３に示す。
【００４８】
【表２】
2020077731.tif 000004
【００４９】
【表３】
2020077731.tif 000005
【００５０】
実施例である実験例１〜２２は、上記（１．２）の欄に記載のアスペクト比に関する第１要件、上記（１．３）の欄に記載の比の値ｎ／Ｎに関する第２要件をいずれも満たしている。
これに対して、比較例である実験例２３〜２６は以下の要件を満たしていない。
実験例２３では、第１要件及び第２要件を満たしてない。
実験例２４では、第１要件を満たしてない。
実験例２５では、第２要件を満たしてない。
実験例２６では、第１要件を満たしてない。
【００５１】
実施例である実験例１〜２２は、比較例である実験例２３〜２６と比較して、透磁率及び抵抗率が優れていた。
【００５２】
また、実施例である実験例１〜２２のうち、気孔の面積割合が、第２視野の１２％以下であり、かつ、フェライトが前記残視野を占有する面積割合が、残視野の１％以上２５％以下である実験例３〜２２は、実験例１〜２と比較して、透磁率がより優れていた。
【００５３】
また、実施例である実験例１〜２２のうち、特定形状気孔が存在していない実験例６〜２２は、実験例１〜５と比較して、透磁率及び抵抗率がバランス良く優れていた。
【００５４】
また、実施例である実験例１〜２２のうち、比の値ｎ２／Ｎが、
０．１≦ｎ２／Ｎ≦０．３
を満たす実験例９〜２３は、実験例１〜８と比較して、抵抗率がより優れていた。
【００５５】
また、実施例である実験例１〜２２のうち、粒子間距離Ｌが２０ｎｍ〜１０００ｎｍである実験例１４〜２２は、実験例１〜１３と比較して、抵抗率がより優れており、抵抗値変化率がより小さくなった。
【００５６】
また、実施例である実験例１〜２２のうち、フェライトがアルカリ金属を含有している実験例１９〜２２は、実験例１〜１８と比較して、抵抗率がより優れており、抵抗値変化率がより小さくなった。
【００５７】
４．実施例の効果
本実施例の圧粉磁心は、透磁率が優れる。
【００５８】
本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形又は変更が可能である。
なお、本発明では、圧粉磁心の断面構造の同一場所を、第１，２，５，６の視野のうちの２以上の視野に共通して採用できる。もちろん、これらの視野毎に、互いに相違する場所を採用してもよい。
圧粉磁心の断面構造の同一場所を、第３，４の視野に共通して採用できる。もちろん、これらの視野毎に、互いに相違する場所を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の圧粉磁心は、モーターコア、トランス、チョークコイル、ノイズ吸収体等の用途に特に好適に使用される。
【符号の説明】
【００６０】
１                …圧粉磁心
３                …鉄基軟磁性粒子
４                …導線
５                …フェライト
６                …フェライト
７                …複合粒子
３１              …特定粒子
３５              …気孔
３５Ａ            …特定形状気孔
６１              …第１粒子
６３              …第２粒子
Ｌｎ              …粒子間距離
Ｐｎ（Ｐ１〜Ｐ７）…隣接粒子
【図１】
2020077731.tif 000006
【図２】
2020077731.tif 000007
【図３】
2020077731.tif 000008
【図４】
2020077731.tif 000009
【図５】
2020077731.tif 000010
【図６】
2020077731.tif 000011
【図７】
2020077731.tif 000012
【図８】
2020077731.tif 000013
【図９】
2020077731.tif 000014
【図１０】
2020077731.tif 000015