(57)【要約】【課題】圧粉磁心の透磁率を向上させる。【解決手段】圧粉磁心１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、５Ｄａ（μｍ）×５Ｄａ（μｍ）の正方形の第１視野で観察した際に、３つ以上の鉄基軟磁性粒子３により形成され、実質的にフェライトからなる粒界３重点ＴがＮ個（Ｎ＝５以上の整数）存在している。第１視野で観察した際に、Ｎ個の粒界３重点Ｔのうち６０％以上の粒界３重点Ｔのフェライト６のピーク強度は、粒界３重点以外のその他のフェライト部Ｆのフェライト６のピーク強度よりも高いことを特徴とする。【選択図】図１
2020077732.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がＤａμｍとした場合に、前記圧粉磁心の断面構造を、５Ｄａ（μｍ）×５Ｄａ（μｍ）の正方形の第１視野で観察した際に、３つ以上の前記鉄基軟磁性粒子により形成され、実質的にフェライトからなる粒界３重点がＮ個（Ｎ＝５以上の整数）存在し、かつ
前記第１視野で観察した際に、Ｎ個の前記粒界３重点のうち６０％以上の前記粒界３重点のフェライトのピーク強度は、前記粒界３重点以外のその他のフェライト部のフェライトのピーク強度よりも高いことを特徴とする圧粉磁心。
【請求項２】
前記鉄基軟磁性粒子のアスペクト比は、１．２５以上２．５以下であり、
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、フェライトで取り囲まれた状態で存在する気孔の面積割合は、前記第２視野の１０％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３視野で観察した際に、前記第３視野を画する正方形の一辺上で、フェライトが存在する場所を始点として、正方形の一辺と対向する辺までフェライトが連続して形成され、互いに相違する５以上の連続層を有し、
前記連続層の、前記一辺から前記対向する辺までの経路の平均長さが１１．５Ｄａμｍ以上である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１〜３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、１００μｍ前後の磁性金属粒子の表面をリン酸やシリカといった絶縁性の物質で被覆し、絶縁膜で被覆された磁性金属粒子をプレス成形することによって成形されたコアである。
特許文献１では、圧粉磁心に用いられる材料として、軟磁性金属粒子の金属間が高抵抗軟磁性物質で構成されている複合軟磁性材料が開示されている。この文献では、軟磁性金属粒子の複合軟磁性材料における断面積比率や、高抵抗軟磁性物質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に磁束密度Ｂｍが高く、コアロスＰｃｖのよい複合軟磁性材料を得ることができるとされている。
また、特許文献２には、軟磁性粒子の表面にフェライトの原料を付着させた被覆粒子からなる磁心用粉末を加圧成形して得られた成形体を熱処理（焼鈍）する技術が開示されている。この文献には、熱処理することにより、軟磁性粒子の表面にフェライト膜を形成することで、比抵抗と磁束密度が向上することが開示されている。
また、特許文献３には、軟磁性金属粒子の表面を被覆するフェライト被膜がスピネル構造を有するフェライト結晶粒より構成されている圧粉磁心用粉末が開示されている。この圧粉磁心用粉末は、粗大化されたフェライト結晶粒により、フェライト被膜の強度が向上し、圧粉成形時の高い応力によるフェライト被膜の破損が抑制されることが開示されている。
【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高くする必要がある。
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、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がＤａμｍとした場合に、前記圧粉磁心の断面構造を、５Ｄａ（μｍ）×５Ｄａ（μｍ）の正方形の第１視野で観察した際に、３つ以上の前記鉄基軟磁性粒子により形成され、実質的にフェライトからなる粒界３重点がＮ個（Ｎ＝５以上の整数）存在し、かつ
前記第１視野で観察した際に、Ｎ個の前記粒界３重点のうち６０％以上の前記粒界３重点のフェライトのピーク強度は、前記粒界３重点以外のその他のフェライト部のフェライトのピーク強度よりも高いことを特徴とする圧粉磁心。
【０００６】
〔２〕前記鉄基軟磁性粒子のアスペクト比は、１．２５以上２．５以下であり、
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、フェライトで取り囲まれた状態で存在する気孔の面積割合は、前記第２視野の１０％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３視野で観察した際に、前記第３視野を画する正方形の一辺上で、フェライトが存在する場所を始点として、正方形の一辺と対向する辺までフェライトが連続して形成され、互いに相違する５以上の連続層を有し、
前記連続層の、前記一辺から前記対向する辺までの経路の平均長さが１１．５Ｄａμｍ以上であることを特徴とする〔１〕又は〔２〕に記載の圧粉磁心。
【０００８】
〔４〕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〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の圧粉磁心。
【発明の効果】
【０００９】
上記〔１〕の発明によれば、圧粉磁心の透磁率が高くなる。
上記〔２〕の発明によれば、圧粉磁心を高密度化でき、その結果、圧粉磁心の透磁率がより向上する。
上記〔３〕の発明によれば、圧粉磁心の透磁率がより向上する。
上記〔４〕の発明によれば、アルカリ金属が含有されることによってフェライトが緻密化され、圧粉磁心の抵抗値変化率が低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】圧粉磁心を示す模式図である。右図は、圧粉磁心の断面構造を５Ｄａμｍ×５Ｄａμｍの正方形の第１視野で観察した際の模式図を示す。
【図２】複合粒子の断面を示す模式図である。
【図３】圧粉磁心の断面構造を１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第３視野で観察した際の模式図を示す。
【図４】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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
１．圧粉磁心１の構成
圧粉磁心１は、図１の右図（断面図）に示すように、複数の鉄基軟磁性粒子３を有する。フェライト６は、後述する連続層２１（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ）を形成している。なお、図１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１等の点描は、フェライト６を示している。なお、点描で示される圧粉磁心１におけるフェライト６は、５．０重量％以下のバインダー由来の成分を含有していてもよい。
圧粉磁心１は、図２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となる。
そして、本実施形態の圧粉磁心１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、５Ｄａ（μｍ）×５Ｄａ（μｍ）の正方形の第１視野で観察した際に、３つ以上の鉄基軟磁性粒子３により形成され、実質的にフェライトからなる粒界３重点ＴがＮ個（Ｎ＝５以上の整数）存在している。第１視野で観察した際に、Ｎ個の粒界３重点Ｔのうち６０％以上の粒界３重点Ｔのフェライト６のピーク強度は、粒界３重点以外のその他のフェライト部Ｆのフェライト６のピーク強度よりも高いことを特徴とする。なお、「粒界３重点」とは、３つ以上の鉄基軟磁性粒子に取り囲まれた領域、すなわち、粒界が一点で交わった個所を意味する。そして、本発明では、粒界３重点Ｔは、図１に示すように、直径が５００ｎｍの真円を描いた際、円の内部すべてがフェライトとなる個所と定義する。
また、「実質的にフェライトからなる」とは、粒界３重点Ｔに５．０重量％以下のバインダー由来の成分を含んでもよい意味である。その他のフェライト部Ｆも、主成分（９０重量％以上）がフェライトであればよく、バインダー由来の成分を含んでもよい。
【００１３】
以下、本発明の圧粉磁心１の実施形態を詳細に説明する。
図１では、トロイダル形状の圧粉磁心１を例として挙げる。なお、圧粉磁心１の形状は、特に限定されない。
図１は、圧粉磁心１を、その軸方向に沿って切断した断面を示している。
【００１４】
（１）鉄基軟磁性粒子３
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。
【００１５】
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。
【００１６】
（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には、フェライト６（軟磁性フェライト）が連続して形成された連続層２１が形成されていることが好ましい。また、フェライト６が、三次元網目状の構造となっていることが好ましい。
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。）
【００１７】
（２．２）粒界３重点Ｔ
本実施形態の圧粉磁心１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、５Ｄａ（μｍ）×５Ｄａ（μｍ）の正方形の第１視野で観察した際に次のように粒界３重点Ｔが存在している（図１参照）。すなわち、第１視野内に、粒界３重点ＴがＮ個（Ｎ＝５以上の整数）存在している。ここで、「５Ｄａμｍ」とは、鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径Ｄａμｍの５倍を意味する。例えば、鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径が１０μｍの場合には、５Ｄａμｍ＝５×１０μｍ＝５０μｍを意味する。このように、第１視野の一辺の長さは、鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径と比例関係にある。図１の右図は、圧粉磁心１の断面構造を観察した際の、５Ｄａμｍ×５Ｄａμｍの正方形の第１視野を模式図に示している。
Ｎは、５以上の整数であれば、限定されないが、５〜２５の整数が好ましく、８〜２０の整数がより好ましい。
Ｎ個の粒界３重点Ｔのうち６０％以上の粒界３重点Ｔのフェライト６のピーク強度は、粒界３重点以外のその他のフェライト部Ｆのフェライト６のピーク強度よりも高い。フェライト６のピーク強度は、ＥＰＭＡによる分析により求めることができる。その他のフェライト部Ｆよりもピーク強度が高い粒界３重点Ｔの割合は、６０％以上であれば限定されないが、７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。粒界３重点Ｔの割合は、１００％であることが特に好ましい。なお、粒界３重点以外のその他のフェライト部Ｆのピーク強度が一定でない場合には、その他のフェライト部Ｆのピーク強度の平均値を、フェライト部Ｆのピーク強度として採用する。
この粒界３重点Ｔについての要件は、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。
なお、粒界３重点ＴがＮ個（Ｎ＝５以上の整数）存在しており、６０％以上の粒界３重点Ｔのフェライト６のピーク強度が、その他のフェライト部Ｆのフェライト６のピーク強度よりも高い場合に、圧粉磁心１の透磁率が高くなる理由は次のように推測される。すなわち、プレス成形時に発生する空隙は粒界３重点Ｔに集中する傾向があり、粒界３重点Ｔのピーク強度が高いことは空隙を埋めるほど密にプレス成形が行えていることを示している。空隙は透磁率を大きく低下させる要因であるため、粒界３重点Ｔのピーク強度が高い場合は、圧粉磁心１の透磁率が高くなる。
また、粒界３重点Ｔに関する上述の個数の要件、ピーク強度の要件は、プレス圧を１０００ＭＰａから２０００ＭＰａの範囲で制御することによってコントロールできる。
【００１８】
（２．３）連続層２１
本実施形態の圧粉磁心１では、フェライト６が連続して形成された連続層２１は、次の第１要件及び第２要件を満たしていることが好ましい。
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、後述する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。
【００１９】
（２．３．１）第１要件
まず、第１要件を説明する。図３は、圧粉磁心１の断面構造を観察した際の、１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の第３視野を模式図に示している。ここで、「１０Ｄａμｍ」とは、鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径Ｄａμｍの１０倍を意味する（以下、同様である）。例えば、鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径が１０μｍの場合には、１０Ｄａμｍ＝１０×１０μｍ＝１００μｍを意味する。このように、第１視野の一辺の長さは、鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径と比例関係にある。
第３視野を画する正方形の一辺１１上で、フェライト６が存在する場所を始点Ｓとする。一辺１１上の始点Ｓから、正方形の一辺１１と対向する辺１３までフェライト６が連続しているところを辿っていくと、互いに相違する５以上ルート（経路）が存在していることが第１要件である。すなわち、互いに相違する５以上の連続層２１が存在していることが第１要件である。なお、途中で、分岐点にさしかかったときには、対向する辺１３に辿り着くために最短となるルートを選択する。また、互いに相違するルートは５以上であれば、ルート数の上限値はないが、通常の上限値は３０である。
図３は、一辺１１上の５つの異なる始点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５から始まり、それぞれ異なる終点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５で終わる５つの相違する連続層２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅが存在する例を示している。
この第１要件を満たすと、圧粉磁心１内に多くの連続層２１が存在することになり、隣り合う鉄基軟磁性粒子３同士が、フェライト６によって、効果的に絶縁され耐電圧特性が高くなる。また、フェライト６の連続層２１が、鉄基軟磁性粒子３同士を結着させて、圧粉磁心１の機械的強度が向上する。
なお、連続層２１の平均長さは、後述するプレス成形時のプレス圧力等によって制御される。プレス圧力を適宜変更することで、粒子が入り組み、蛇行した構造になる。
【００２０】
（２．３．２）第２要件
次に、第２要件を説明する。第２要件は、連続層２１の、一辺１１から対向する辺１３までの経路の平均長さが１１．５Ｄａμｍ以上という要件である。例えば、鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径が１０μｍの場合には、１１．５Ｄａμｍ＝１１．５×１０μｍ＝１１５μｍであるから、この要件は、１１５μｍ以上を意味する。
連続層２１の経路の平均長さは１２．０Ｄａμｍ以上がより好ましく、１２．５Ｄａμｍ以上が更に好ましい。連続層２１の経路の平均長さの上限値は、１５．０Ｄａμｍである。
図１の例では、この第２要件は、連続層２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅの経路の平均長さが１１．５Ｄａμｍ以上という要件となる。
この第２要件を満たすと、連続層２１の平均長さが、第１視野の一辺の長さ１０Ｄａμｍよりも長くなる。すなわち、連続層２１は、一辺１１から対向する辺１３までの経路までの間で、蛇行していることになる。連続層２１が直線状の場合と比べて、連続層２１が蛇行していると、連続層２１が鉄基軟磁性粒子３に接触する面積が多くなる。よって、フェライト６の連続層２１による、鉄基軟磁性粒子３同士の結着効果が高くなる。また、この要件を満たすと、連続層２１が鉄基軟磁性粒子３間に蛇行してより多く入り込むことに繋がるから、鉄基軟磁性粒子３同士が、効果的に絶縁され耐電圧特性が高くなる。
【００２１】
（２．４）フェライトの形成方法
連続層２１を構成するフェライト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。そして、被覆するフェライト５の量を制御することで、圧粉磁心１内のフェライト６からなる連続層２１の厚みを調整できる。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。
【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．鉄基軟磁性粒子３の好ましいアスペクト比と、圧粉磁心１の好ましい気孔３５の面積割合
鉄基軟磁性粒子３のアスペクト比は、１．２５以上２．５以下であり、かつ、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、フェライト６で取り囲まれた状態で存在する気孔３５の面積割合は、第２視野の１０％以下であることが好ましい。この範囲では、充填性が向上して圧粉磁心１を高密度化でき、その結果、圧粉磁心１の透磁率が向上する。
鉄基軟磁性粒子３のアスペクト比は、１．３０以上２．３０以下であることがより好ましく、１．３５以上２．１０以下であることが更に好ましい。第２視野で観察した場合に、フェライト６で取り囲まれた状態で存在する気孔３５の面積割合は、第２視野の４％以下であることがより好ましく、３％以下であることが更に好ましい。
図４は、第２視野を示している。
鉄基軟磁性粒子３のアスペクト比は、ＦＥ−ＳＥＭによって測定できる。また、気孔３５の面積割合は、ＳＥＭ画像の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】
４．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。
【００２７】
５．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、透磁率が高い。
鉄基軟磁性粒子３のアスペクト比が、１．２５以上２．５以下であり、かつ、圧粉磁心１の断面構造を第２視野で観察した場合に、所定の気孔３５の面積割合が、第２視野の１０％以下であると、充填性が向上して圧粉磁心１を高密度化でき、その結果、圧粉磁心１の透磁率が向上する。
連続層２１が第１要件及び第２要件を満たすと、耐電圧特性が良好で、強度が高い。更に、この構成によれば、圧粉磁心１の透磁率が向上し、かつ圧粉磁心１の電気抵抗が上昇する。
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】
【００２８】
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１〜２０は実施例であり、実験例２１〜２７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「２１＊」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。
【００２９】
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。
【００３０】
（２）実験例２〜２７（ｎｏ．２〜２７）
実験例２〜２７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）」、「２５分間」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「反応時間」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「反応時間」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。
【００３１】
【表１】
2020077732.tif 000003
【００３２】
２．評価方法
（１）ＦＥ−ＳＥＭ観察
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。実験例１〜２７では、いずれも平均粒子径は、１０μｍであった。
【００３３】
（１．１）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の正方形の視野で行った。例えば、鉄基軟磁性粒子の平均粒径が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。
【００３４】
（１．２）フェライト膜
フェライト膜の組成は、上記視野内に観察されるフェライト膜についてＴＯＦ−ＳＩＭＳを用いて測定した。フェライト膜に含有される元素と、その濃度は、ＴＯＦ−ＳＩＭＳを用いて測定した。
粒界３重点Ｔの箇所（個数）は、５Ｄａ（μｍ）×５Ｄａ（μｍ）の正方形の視野を用いて観察した。そして、観察された全ての粒界３重点Ｔと、３重点以外のその他のフェライト部Ｆについて、フェライトのピーク強度をＥＰＭＡ分析から求めた。その他のフェライト部Ｆよりもピーク強度が高い粒界３重点Ｔの割合が、６０％以上よりも高い場合を表２では、高濃度の欄で「〇」としている。例えば、粒界３重点Ｔが１０個、観察された場合に、そのうちの６個以上がその他のフェライト部Ｆよりもピーク強度が高い場合には、高濃度の欄が「〇」となる。この欄は、ピーク強度が高い粒界３重点Ｔの割合が、６０％未満の場合には、「×」とされている。
連続層の本数は、１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の視野を用いて、「（２．３．１）第１要件」に記載の方法で数えた。観察された各連続層の経路の長さを求め、それらの平均を計算して平均長さとした。なお、実験例１〜２７では、鉄基軟磁性粒子３の平均粒子径は、いずれも１０μｍであるので、１１．５Ｄａμｍは、１１５μｍである。
アルカリ金属については、上記ＦＥ−ＳＥＭによる観察において、３Ｄａμｍ×３Ｄａμｍの正方形の視野を用いて、「４．アルカリ金属に関する要件」に記載の要領で求めた。
【００３５】
（１．３）圧粉磁心の気孔の面積割合
圧粉磁心の気孔の面積割合は、上記１０Ｄａμｍ×１０Ｄａμｍの正方形の視野を用いて、「３．鉄基軟磁性粒子３の好ましいアスペクト比と、圧粉磁心１の好ましい気孔３５の面積割合」に記載の方法で求めた。このようにして求めた気孔の面積割合を「気孔率（％）」として表示する。
【００３６】
（１．４）視野について
本試験における視野を用いた観察では、同じ大きさの視野の場合には同一の視野を用いた。すなわち、この場合には、圧粉磁心の断面構造の同一場所を、共通採用した。
【００３７】
（２）圧粉磁心の性能評価
（２．１）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。
【００３８】
（２．２）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。
【００３９】
３．評価結果
評価結果を表２，３に示す。
なお、表２において、アルカリ含有の欄で、「○」はアルカリ金属を含有していることを示し、「×」はアルカリ金属を含有していないことを示している。
【００４０】
【表２】
2020077732.tif 000004
【００４１】
【表３】
2020077732.tif 000005
【００４２】
実施例である実験例１〜２０は、粒界３重点Ｔが５個以上であり、しかも、その他のフェライト部Ｆよりもピーク強度が高い粒界３重点Ｔの割合が、６０％以上である。
これに対して、比較例である実験例２１〜２７は以下の要件を満たしていない。
実験例２１〜２６は、粒界３重点Ｔが５個未満である。
実験例２７は、その他のフェライト部Ｆよりもピーク強度が高い粒界３重点Ｔの割合が、６０％未満である。
【００４３】
実施例である実験例１〜２０は、比較例である実験例２１〜２７と比較して、透磁率が優れていた。
【００４４】
また、実施例である実験例１〜２０のうち、鉄基軟磁性粒子のアスペクト比が１．２５以上２．５以下であり、しかも気孔率が１０％以下である実験例７〜２０は、実験例１〜６と比較して、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った。
【００４５】
また、実施例である実験例１〜２０のうち、連続層が５本以上であり、連続層の平均長さが１１．５Ｄａμｍ（１１５μｍ）以上である実験例１２〜２０は、実験例１〜１１と比較して、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った。
【００４６】
また、実施例である実験例１〜２０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１７〜２０は、実験例１〜１６と比較して、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った。
【００４７】
４．実施例の効果
本実施例の圧粉磁心は、透磁率が高い。
【００４８】
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の視野に共通して採用できる。また、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】
【００４９】
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】
【００５０】
１              ：圧粉磁心
３              ：鉄基軟磁性粒子
５              ：フェライト
６              ：フェライト
７              ：複合粒子
１１            ：一辺
１３            ：対向する辺
２１            ：連続層
３５            ：気孔
Ｓ（Ｓ１〜Ｓ５）：始点
Ｅ（Ｅ１〜Ｅ５）：終点
Ｔ              ：粒界３重点
Ｆ              ：粒界３重点以外のその他のフェライト部
【図１】
2020077732.tif 000006
【図２】
2020077732.tif 000007
【図３】
2020077732.tif 000008
【図４】
2020077732.tif 000009