(57)【要約】      （修正有）【課題】絶縁性および防錆性に優れた磁性粉体および磁性部品を提供すること。【解決手段】磁性粉体は、軟磁性合金粉体１０１の全体を覆う２層以上の膜を有し、前記２層以上の膜のうちの最外層１０４のせん断強度は、前記最外層１０４よりも内側にある内側の層１０３のせん断強度と異なっている。また、前記最外層は、前記内側の層よりもせん断強度が弱い絶縁膜であり、前記内側の層は、前記最外層よりも延性がある。さらに、前記最外層は、二酸化ケイ素または酸化アルミニウムのいずれか含む無機酸化膜である。【選択図】図１
2020188200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性合金粉体の全体を覆う２層以上の膜を有し、
前記２層以上の膜のうちの最外層のせん断強度は、前記最外層の内側の層のせん断強度と異なる、
磁性粉体。
【請求項２】
前記最外層は、前記内側の層よりもせん断強度が弱い絶縁膜である、
請求項１に記載の磁性粉体。
【請求項３】
前記内側の層は、前記最外層よりも延性がある、
請求項２に記載の磁性粉体。
【請求項４】
前記最外層は、二酸化ケイ素または酸化アルミニウムのいずれか含む無機酸化膜である、
請求項２または３に記載の磁性粉体。
【請求項５】
前記内側の層は、金、ニッケル、パラジウムのうちのいずれか１種類を含む金属膜である、
請求項２から４のいずれか１項に記載の磁性粉体。
【請求項６】
前記最外層と前記内側の層との密着強度は、前記最外層のせん断強度よりも小さい、
請求項２から５のいずれか１項に記載の磁性粉体。
【請求項７】
前記２層以上の膜の厚さの総和は、２〜２００ｎｍである、
請求項１から６のいずれか１項に記載の磁性粉体。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の磁性粉体と、
前記磁性粉体同士を結合させる結合材と、を有する、
磁性部品。
【請求項９】
前記磁性粉体の最外層には、欠陥部が形成されている、
請求項８に記載の磁性部品。
【請求項１０】
前記欠陥部に前記結合材が充填されている、
請求項９に記載の磁性部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、磁性粉体および磁性部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家電や電子機器等の省エネルギー化および小型化が進んでいる。特に、ハイブリッド自動車や電気自動車といった車両の電動化市場の急速な拡大に伴い、電子部品の省エネルギー化および小型化の要求がますます高まっている。
【０００３】
このような電子部品としては、例えば、チョークコイル、リアクトル、トランス等が挙げられる。そして、省エネルギー化および小型化を実現するために、電子部品および電子部品を構成する軟磁性合金粉体（磁性粉体の一例）に対して、エネルギー損失を小さくすることが要求されている。
【０００４】
軟磁性合金粉体は、鉄を主成分としている。そして、軟磁性合金粉体におけるエネルギー損失としては、ヒステリシス損および渦電流損がある。ヒステリシス損を低減する対策としては、軟磁性合金粉体の鉄成分の歪低減が有効である。また、渦電流損を低減する対策としては、軟磁性合金粉体の表面の高抵抗化が有効である。
【０００５】
従来、軟磁性合金粉体の表面を高抵抗化する方法として、例えば、軟磁性合金粉体を絶縁被膜で覆う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。図３は、従来の軟磁性合金粉体１００を示す断面図である。図３に示すように、軟磁性合金粉体１００の表面は、絶縁膜１０２で覆われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２０６８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、磁性部品を製造するために、表面が絶縁膜１０２で覆われた軟磁性合金粉体１００に結合材を混ぜて加圧成型した場合、絶縁膜１０２に応力が加わることにより、絶縁膜１０２が破壊される。その結果、軟磁性合金粉体１００の表面が水や酸素に晒され、軟磁性合金粉体１００の鉄成分に錆が発生するという課題がある。
【０００８】
本開示の一態様の目的は、絶縁性および防錆性に優れた磁性粉体および磁性部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一態様に係る磁性粉体は、軟磁性合金粉体の全体を覆う２層以上の膜を有し、前記２層以上の膜のうちの最外層のせん断強度は、前記最外層の内側の層のせん断強度と異なる。
【００１０】
本開示の一態様に係る磁性部品は、本開示の一態様に係る磁性粉体と、前記磁性粉体同士を結合させる結合材と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、絶縁性および防錆性に優れた磁性粉体および磁性部品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の実施の形態に係る軟磁性合金粉体の断面図
【図２Ａ】本開示の実施の形態に係る磁性部品の部分断面図
【図２Ｂ】本開示の実施の形態に係る軟磁性合金粉体同士の接触部分の拡大図
【図３】従来の軟磁性合金粉体の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００１４】
＜軟磁性合金粉体１０１＞
図１は、本開示の実施の形態に係る軟磁性合金粉体１０１（磁性粉体の一例）の断面図である。
【００１５】
図１に示すように、軟磁性合金粉体１０１は、２層の膜を有する。２層の膜は、最外層１０４、および、その内側にある層（以下、内側の層という）１０３である。内側の層１０３は、軟磁性合金粉体１０１の表面全体を被覆している。最外層１０４は、内側の層１０３の表面全体を被覆している。すなわち、内側の層１０３および最外層１０４は、軟磁性合金粉体１０１の全体を覆っている。
【００１６】
最外層１０４は、内側の層１０３と比べ、せん断強度が弱い絶縁膜であることを特徴としている。この特徴により、磁性部品を製造するために、軟磁性合金粉体１０１に結合材を混ぜて加圧成型した場合、最外層１０４に応力が加わり、最外層１０４が優先的に破壊されることになるが、それにより応力が緩和されるので、内側の層１０３が破壊されることを防ぐことができる。よって、軟磁性合金粉体１０１の表面が外部に露出しないため、錆の発生を防ぐことが可能となる。また、最外層１０４が絶縁膜であることから、導電物質である軟磁性合金粉体１０１同士は直接接触しないので、絶縁性を確保することができる。
【００１７】
例えば、内側の層１０３は、最外層１０４よりもせん断強度が強く、錆びない無機膜または金属膜であればよい。また、例えば、最外層１０４は、硬いが脆く、絶縁性を有する無機酸化膜であればよい。内側の層１０３および最外層１０４それぞれの材料組成については後述する。
【００１８】
なお、軟磁性合金粉体１０１を覆う膜は、必ずしも２層である必要はない。軟磁性合金粉体１０１を覆う膜が３層以上である場合、それらの膜のうちの最外層が、その最外層よりも内側にある各層よりもせん断強度が弱い絶縁膜で構成されていればよい。
【００１９】
また、内側の層１０３は、最外層１０４よりも延性がある膜であってもよい。これにより、加圧成型時に軟磁性合金粉体１０１が変形した場合でも、内側の層１０３が破壊されることをより効果的に防ぐことができる。この場合、例えば、最外層１０４は、硬い無機酸化膜であり、内側の層１０３は、最外層１０４よりも延性がある金属膜とであればよい。内側の層１０３および最外層１０４それぞれの材料組成については後述する。
【００２０】
軟磁性合金粉体１０１の材料としては、例えば、純鉄粉、Ｆｅ−Ｓｉ合金、センダスト、パーマロイ、パーメンジュール、非晶質（アモルファス）粒子、ナノ結晶系粒子などを用いることができる。
【００２１】
非晶質粒子またはナノ結晶粒子は、例えば、Ｆｅ（鉄）およびＳｉ（ケイ素）に加えて、Ｂ（ホウ素）、Ｃ（炭素）、Ｐ（リン）、Ｃｕ（銅）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）等のうち１つ以上を含んでもよい。
【００２２】
軟磁性合金粉体１０１の粒子径は、小さくなるとヒステリシス損が大きくなり、大きくなると渦電流損が大きくなる。そのため、軟磁性合金粉体１０１の粒子径は、例えば、１μｍ〜３００μｍが望ましい。
【００２３】
＜最外層１０４＞
最外層１０４は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）または酸化アルミニウム（ＡＬ２Ｏ３）のいずれかを含む無機酸化膜であればよい。
【００２４】
無機酸化膜の製造方法としては、乾式と湿式とがある。例えば、二酸化ケイ素を含む無機酸化膜を湿式で製造する場合、まず、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）、触媒としてのアンモニア水、溶媒としてのエタノールなどが混合された溶液中に、内側の層１０３が形成された軟磁性合金粉体１０１を浸漬、攪拌する。その後、溶媒成分等を乾燥させることで、二酸化ケイ素膜を製造することができる。
【００２５】
最外層１０４の膜厚は、絶縁性を確保するために、例えば１ｎｍ以上であることが望ましい。
【００２６】
＜内側の層１０３＞
内側の層１０３は、例えば、Ａｕ（金）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｄ（パラジウム）のうちのいずれか１種類を含む金属膜であればよい。
【００２７】
金属膜の製造方法としては、乾式と湿式とがある。例えば、パラジウムを含む金属膜を湿式で製造する場合、無電解めっき法によりパラジウム膜を製造することができる。
【００２８】
内側の層１０３の膜厚は、防錆性を確保するために、例えば１ｎｍ以上であることが望ましい。
【００２９】
また、内側の層１０３と最外層１０４との密着強度は、最外層１０４のせん断強度よりも小さくてもよい。これにより、加圧成型時の応力によって最外層１０４が破壊されるのと同時に最外層１０４が内側の層１０３から剥離され、応力が内側の層１０３に伝わることを防ぐことができる。
【００３０】
ここで、最外層１０４が硬くて脆い無機酸化膜であり、内側の層１０３が無機膜または金属膜である場合、最外層１０４を形成する際に、内側の層１０３の表面の清浄度や粗度を制御してもよい。これにより、内側の層１０３と最外層１０４との化学的結合または物理的結合の強度を制御でき、最外層１０４のせん断強度よりも最外層１０４と内側の層１０３との密着強度を小さくすることができる。
【００３１】
また、軟磁性合金粉体１０１を用いた磁性部品の飽和磁束密度は、軟磁性合金粉体１０１の充填率に比例する。高い飽和磁束密度を維持するためには、軟磁性合金粉体１０１における２層以上の膜厚の総和は、例えば２〜２００ｎｍであることが望ましい。
【００３２】
＜磁性部品＞
本開示の実施の形態に係る磁性部品は、上述した軟磁性合金粉体１０１を用いて構成される。
【００３３】
図２Ａは、本開示の実施の形態に係る磁性部品の部分断面図であり、軟磁性合金粉体１０１同士の接触状態を示している。図２Ｂは、図２Ａに示した軟磁性合金粉体１０１同士の接触部分ａの拡大図である。
【００３４】
図２Ａに示すように、磁性部品は、少なくとも、複数の軟磁性合金粉体１０１と、結合材１０５とを有する。
【００３５】
結合材１０５は、軟磁性合金粉体１０１同士を結合させ、磁性部品の形状を保持するための材料である。磁性部品では、高い飽和磁束密度を確保するために、軟磁性合金粉体１０１の充填度が高いことが好ましい。よって、結合材１０５は、軟磁性合金粉体１０１同士の隙間を埋める程度であって、磁性部品の強度を保つことができる材料であればよい。
【００３６】
図２Ａに示す磁性部品の製造方法について説明する。
【００３７】
まず、軟磁性合金粉体１０１と、熱硬化性樹脂を含有した結合材１０５とを混合した混合物を生成する。
【００３８】
次に、その混合物に対して加圧成型を行うことにより、所定の体積の中で軟磁性合金粉体１０１の充填率を高める。
【００３９】
次に、その混合物に対して熱処理を施すことにより、結合材１０５を硬化させる。
【００４０】
以上の工程により、図２Ａに示す磁性部品を製造することができる。さらに、磁性部品の種類に応じて、例えば端子やコイルなどの軟磁性合金粉体１０１、および、結合材１０５以外の部材を含めて、加圧成型および熱処理を実施してもよい。
【００４１】
上述した方法により製造された磁性部品では、図２Ｂに示すように、互いに接触している最外層１０４の一部に、欠陥部１０６が存在する。この欠陥部１０６は、上記加圧成型の際に圧力を受けた最外層１０４が破壊されて生じた亀裂である。
【００４２】
このように本実施の形態では、磁性部品を製造するときの加圧成型工程において、最外層１０４が優先的に破壊されることにより、内側の層１０３に及ぶ圧力を緩和することができる。よって、内側の層１０３が破壊されず、内側の層１０３が軟磁性合金粉体１０１の全面を被覆した状態を維持することができる。
【００４３】
なお、より高い絶縁性を確保するためには、欠陥部１０６は、内側の層１０３に達しないことが好ましい。
【００４４】
また、欠陥部１０６に結合材１０５が充填されてもよい。その場合、絶縁性能をさらに向上させることができる。
【００４５】
＜作用効果＞
以上説明したように、本実施の形態の軟磁性合金粉体１０１は、その表面が内側の層１０３および最外層１０４の２つの膜で覆われており、最外層１０４は内側の層１０３よりもせん断強度が弱い絶縁膜であることを特徴としている。
【００４６】
この特徴により、磁性部品を製造する際に軟磁性合金粉体１０１を加圧成型した場合、最外層１０４が優先的に破壊されることにより、加圧成型時の応力を緩和させ、内側の層１０３が破壊されることを防ぐことができる。
【００４７】
よって、軟磁性合金粉体１０１の表面が外部に露出しないため、錆の発生を防ぐことができる。また、最外層１０４が絶縁膜であることから、導電物質である軟磁性合金粉体１０１同士が直接接触しないので、絶縁性を確保することができる。
【００４８】
すなわち、本実施の形態によれば、絶縁性および防錆性に優れた軟磁性合金粉体１０１およびそれを用いた磁性部品を提供することができる。
【００４９】
なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【００５０】
上記実施の形態では、最外層１０４が絶縁膜であり、内側の層１０３が防錆性を有する無機膜または金属膜であり、最外層１０４が、内側の層１０３と比べ、せん断強度が弱い場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、最外層１０４が防錆性を有する無機膜または金属膜であり、内側の層１０３が絶縁膜であり、最外層１０４が、内側の層１０３と比べ、せん断強度が強くてもよい。この場合、磁性部品を製造する際に軟磁性合金粉体１０１を加圧成型した場合、内側の層１０３が優先的に破壊されることにより、加圧成型時の応力を緩和させ、最外層１０４が破壊されることを防ぐことができる。よって、軟磁性合金粉体１０１の表面が外部に露出しないため、錆の発生を防ぐことができる。また、内側の層１０３が絶縁膜であることから、導電物質である軟磁性合金粉体１０１同士が直接接触しないので、絶縁性を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本開示の磁性粉体および磁性部品は、軟磁性合金粉体の錆の発生を防ぎ、軟磁性合金粉体間の絶縁性を確保することができ、チョークコイル、リアクトル等の電子部品に適用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１０１  軟磁性合金粉体
１０２  絶縁膜
１０３  内側の層
１０４  最外層
１０５  結合材
１０６  欠陥部
【図１】
2020188200.tif 000003
【図２Ａ】
2020188200.tif 000004
【図２Ｂ】
2020188200.tif 000005
【図３】
2020188200.tif 000006