(57)【要約】【課題】優れた恒透磁率性を有し、低鉄損と高強度化とを両立できる圧粉磁心を作製可能な被覆金属粉を提供すること。【解決手段】Ｆｅを主成分とする金属粉と、当該金属粉表面に形成された絶縁層を有する被覆金属粉であって、被覆金属粉の表面の元素濃度は、Ｆｅが３．０ａｔｍ％以下、Ｃが１０ａｔｍ％以上、３０ａｔｍ％以下、Ｏが５０ａｔｍ％以上、且つＡｌ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属元素Ｍが、合計で以上である、被覆金属粉。【選択図】図１
2014072367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅを主成分とする金属粉と、当該金属粉表面に形成された絶縁層を有する被覆金属粉であって、
前記被覆金属粉の表面の元素濃度は、
Ｆｅが３．０ａｔｍ％以下、
Ｃが１０ａｔｍ％以上３０ａｔｍ％以下、
Ｏが５０ａｔｍ％以上、且つ
Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属元素Ｍが、合計で１０ａｔｍ％以上である、被覆金属粉。
【請求項２】
合計で１０ａｔｍ％以上含まれる前記金属元素Ｍは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｉからなる群より選ばれる少なくとも一種である、請求項１に記載の被覆金属粉。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の被覆金属粉を、加圧及び加熱して得ることのできる、圧粉磁心。
【請求項４】
請求項３に記載の圧粉磁心から得ることのできる、リアクトル用、モータ用又はチョークコイル用コア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆金属粉及び圧粉磁心に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
変圧器（トランス）、電動機（モータ）、発電機、スピーカ、誘導加熱器、各種アクチュエータ等、我々の周囲には電磁気を利用した製品が多々ある。これらの製品は、交番磁界を利用したものが多く、局所的に大きな交番磁界を効率的に得るために、通常、磁心をその交番磁界中に設けている。
【０００３】
この磁心には、交番磁界中における高磁気特性のみならず、交番磁界中で使用したときの高周波損失が少ないこと、すなわち低鉄損であることが求められる。この鉄損には、渦電流損失、ヒステリシス損失及び残留損失が挙げられるが、中でも交番磁界の高周波数になる程高くなる渦電流損失を低減することが重要である。
【０００４】
従来、このような磁心として電磁鋼板が使用されていたが、近年、軟磁性粉末を加圧成形した圧粉磁心の研究開発が盛んに行われるようになった。圧粉磁心は、軟磁性粉末に絶縁被膜を設けて比抵抗を高くすることで低鉄損化を図ることができる。さらに、圧粉磁心は等方的な磁気特性を持つため形状自由度も高く、磁気異方性を持つ電磁鋼板製の磁心にはない三次元的な設計が可能となる。
【０００５】
近年、圧粉磁心の用途を拡大する上で、低鉄損（高比抵抗）とともに強度の向上や製造面での量産性も重視されつつある。このため、例えば下記の特許文献１〜４に開示されたような種々の圧粉磁心や圧粉磁心の材料である軟磁性複合材料が提案されている。
【０００６】
圧粉磁心の代表的な用途としては、ハイブリッド自動車等の昇圧コンバータ用のリアクトルが挙げられる。昇圧コンバータ用のリアクトルは、バッテリー電圧を昇圧コンバータにより高電圧に変換してモータを駆動するために使われる。
【０００７】
従来のリアクトルは、特許文献３に開示されているように、複数の分割コアから構成されており、この分割コアは、ギャップとギャップを埋めるスペーサー（非磁性材）を介して一体に組み立ててなるコアと、そのコアの外周に巻き付けられたコイルより形成されている。これは、コア単体（圧粉磁心のみ）では、高磁場下で磁束密度が飽和し、磁化曲線の接線の傾きである微分透磁率が低下してしまうためである。分割コア設計とすることで高磁場下でも微分透磁率が低下しない、すなわち、恒透磁率性に優れるリアクトルを提供できる。
【０００８】
しかしながら、このような分割コアは、コイルに電気を流した際、コアには電磁吸引力が作用し、この電磁吸引力が作用することで分割コアとギャップを形成するためのスペーサとの接合部で振動が発生する。つまり、リアクトルに上述したギャップ／スペーサを形成すると、直流重畳時のインダクタンスが安定する一方で、ギャップ／スペーサを介して結合する分割コアの接合部で振動が発生し、リアクトルから騒音が発生するという問題が生じる。また、スペーサを形成する非磁性材料は、コア材に比べてはるかに透磁率が小さいため磁束経路が外部に漏れることになる。この漏れ磁束が外周に巻き付けられたコイルに侵入し、コイル内で渦電流損を発生させる。
【０００９】
この騒音が発生するという問題と、漏れ磁束が発生するという問題は、ともにコアにギャップ／スペーサを形成したことで発生する問題である。このような実情もあり、低鉄損でかつギャップ／スペーサを介することなく恒透磁率特性に優れる圧粉磁心、磁心用粉末及びその製造プロセス開発が強く望まれている。
【００１０】
そこで、圧粉磁心の恒透磁率性を改善するために、特許文献４に開示されているように、異なる樹脂を混合したリアクトル等を作製するための軟磁性複合材料が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２００９−０７５１７３号
【特許文献２】特開２００９−２２８１０７号
【特許文献３】特許第４２８９６６５号
【特許文献４】特開２０１０−８７３６６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献４で開示された軟磁性複合材料は、得られる成形体の強度が著しく低いということに加え、成形体密度（及び／又は磁束密度）と恒透磁率性も実用水準には大きく及ばない。また、本発明者らが追試した結果、特許文献４のように耐熱性に優れる樹脂を鉄粉に厚塗りして透磁率を調整した場合、コート後の鉄粉が粗大化・凝集するといったことも問題となることが分かった。粗大化・凝集した粉末で圧粉磁心を作製した場合、成形不良や、強度又は鉄損等の諸特性の再現性の低下が避けられない。そのため、粗大粉の除去を目的としたメッシュ処理や粗大粉の粉砕が必要となるが、このような工程も歩留まりの低下や工程数の増加、絶縁被膜の破壊による絶縁性の低下等が避けられないことになる。
【００１３】
そこで、本発明は、優れた恒透磁率性を有し、低鉄損と高強度化とを両立できる圧粉磁心を作製可能な被覆金属粉及びそれから得られる圧粉磁心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】
【００１４】
本発明は、Ｆｅを主成分とする金属粉と、当該金属粉表面に形成された絶縁層を有する被覆金属粉であって、被覆金属粉の表面の元素濃度は、Ｆｅが３．０ａｔｍ％以下、Ｃが１０ａｔｍ％以上３０ａｔｍ％以下、Ｏが５０ａｔｍ％以上、且つＡｌ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属元素Ｍが、合計で１０ａｔｍ％以上である、被覆金属粉を提供する。
【００１５】
本発明の被覆金属粉は、表面の元素濃度において、Ｆｅが３．０ａｔｍ％以下であることから、絶縁被覆されずに表面に露出するＦｅの量が少ないため、圧粉磁心の鉄損（渦電流損）を低減することができる。また、Ｏが５０ａｔｍ％以上であることから、金属粉近傍に無機酸化物をベースとした緻密な絶縁層（絶縁被膜）が存在し、優れた恒透磁率性を有する圧粉磁心を作製することができる。そして、Ｃが１０．０ａｔｍ％以上であることから、被覆金属粉間を接着するバインダとしての役割を担う樹脂成分（Ｃの量）が十分存在するため、強度を高めることができ、Ｃが３０．０ａｔｍ％以下であることから、絶縁層内の過剰な有機成分の存在を避けることができ、高温熱処理時に重量減少を抑えることが可能となり、被膜の熱分解及び絶縁破壊を防ぐことができる。上記に加え、金属元素Ｍが、合計で１０ａｔｍ％以上であることから、鉄損を十分に低減し、優れた恒透磁率性を有する圧粉磁心を作製することができる。よって、上記被覆金属粉によれば、優れた恒透磁率性を確保しながら、高強度と低鉄損とを両立できる圧粉磁心を作製可能である。
【００１６】
合計で１０ａｔｍ％以上含まれる金属元素Ｍは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｉからなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。この構成によれば、上記の効果がより顕著に奏される。
【００１７】
本発明は、上述した被覆金属粉を加圧及び加熱して得ることのできる圧粉磁心を提供する。この圧粉磁心は、優れた恒透磁率性を確保しながら、高強度と低鉄損とを両立できる圧粉磁心が提供される。
【００１８】
上記圧粉磁心から、リアクトル用コア、モータ用コア、又はチョークコイル用コアを得ることができる。このようなコアは、特性向上や小型化が可能であり、特に、ハイブリッド自動車のインバータに装備されるリアクトル用コアとして好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、優れた恒透磁率性を有し、低鉄損と高強度化とを両立できる圧粉磁心を作製可能な被覆金属粉及びそれから得られる圧粉磁心を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１の被覆金属粉の断面のＳＥＭ画像である。
【図２】実施例１の圧粉磁心の断面のＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る被覆金属粉及び圧粉磁心、並びにこれらの製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
（被覆金属粉及びその製造方法）
被覆金属粉は、Ｆｅを主成分とする金属粉と、当該金属粉表面に形成された被覆金属粉を有する被覆金属粉であって、被覆金属粉の表面の元素濃度は、Ｆｅが３．０ａｔｍ％以下、Ｃが１０ａｔｍ％以上３０ａｔｍ％以下、Ｏが５０ａｔｍ％以上、且つＡｌ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属元素Ｍが、合計で１０ａｔｍ％以上である。
【００２３】
ここで、被覆金属粉の表面の元素濃度は、ＡｌＫα線を用いたＸ線光電子分光（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、以下「ＸＰＳ」という。）で求められる濃度をいい、Ｘ線出力１５ｋＶ／１０ｍＡ、パスエネルギー２０ｅＶにて、５〜１０回スキャンした積算値として算出することが好ましい。なお、光電子検出角度は９０°が好適である。ＸＰＳによる測定では、試験片は、低圧（３〜５ｔｏｎ／ｃｍ２（２９４〜４９０ＭＰａ））で成形して薄片状とすることができる。これによって、被覆金属粉表面を破壊することなく分析に適した形で粉末状のサンプルを保形することが可能になる。なお、被覆金属粉による平坦な面が作製できれば上記手法でなくても構わない。
【００２４】
被覆金属粉の表面の元素濃度は、Ｆｅ（鉄）が３．０ａｔｍ％以下である。Ｆｅの濃度は０．０１ａｔｍ％以上２．０ａｔｍ％以下であることが好ましく、０．０１ａｔｍ％以上１．５ａｔｍ％以下であることがより好ましい。Ｆｅが３．０ａｔｍ％以下であることにより、絶縁被覆されずに表面に露出するＦｅの量が少なくなり、鉄損（渦電流損）を低減することができる。
【００２５】
被覆金属粉の表面の元素濃度は、Ｏ（酸素）が５０ａｔｍ％以上である。Ｏの濃度は５２ａｔｍ％以上６５ａｔｍ％以下であることが好ましく、５５ａｔｍ％以上６０ａｔｍ％以下であることがより好ましい。Ｏが５０ａｔｍ％以上であることにより、金属粉近傍に無機酸化物をベースとした緻密な絶縁層が存在することとなり、優れた恒透磁率性を得ることができる。
【００２６】
被覆金属粉の表面の元素濃度は、Ｃ（炭素）が１０．０ａｔｍ％以上、３０．０ａｔｍ％以下である。Ｃの濃度は１５．０ａｔｍ％以上、３０．０ａｔｍ％以下であることが好ましく、１７ａｔｍ％以上、２５ａｔｍ％以下であることがより好ましく、１８ａｔｍ％以上、２３ａｔｍ％以下であることがさらに好ましい。Ｃの濃度が１０．０ａｔｍ％以上であることにより、被覆金属粉間を接着するバインダとしての役割を担う樹脂成分（Ｃの量）が十分存在するため、強度を高めることができる。また、Ｃの濃度が３０．０ａｔｍ％以下であるため、絶縁層内に有機成分が過剰に存在せず、高温熱処理時に重量減少を抑えられ、被膜の熱分解、絶縁破壊を防ぐことができる。また、Ｃの濃度が３０ａｔｍ％以下であるということは、樹脂成分を用いて被覆金属粉を作製する場合において、絶縁層の表面から中心部に向けて含浸（偏在）が進んでいることを意味し、従来に比べて、金属粉に樹脂成分をより多く被覆させても、表面近傍に存在する樹脂分の量が少なく、被覆金属粉同士の凝集を抑制することができるようになる。よって、圧粉磁心の強度又は鉄損等の諸特性を改善可能である。また、圧粉磁心を作製する際に高熱処理を施しても優れた耐熱性を備える絶縁層を提供することができる。
【００２７】
被覆金属粉の表面の元素濃度は、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属元素Ｍが、合計で１０ａｔｍ％以上である。これらの金属元素Ｍは、コア間のギャップを埋めるスペーサとして用いられるものであり、絶縁層を構成する金属酸化物又はシリコーン樹脂の「Ｓｉ」に由来するものであり得る。金属酸化物に酸化珪素（ＳｉＯ２）を用いた場合、ＭがＳｉのみとなり、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を金属酸化物として用いると、ＭとしてＡｌとＳｉとを含むことになる。被覆金属粉の表面の元素濃度は、金属元素Ｍが、合計で１５．０ａｔｍ％以上であることが好ましく、１７ａｔｍ％以上２５ａｔｍ％以下であることがより好ましく、２０ａｔｍ％以上２３ａｔｍ％以下であることがさらに好ましい。金属元素Ｍの濃度が、合計で１０ａｔｍ％以上であることにより、鉄損を十分に低減し、優れた恒透磁率性を有する圧粉磁心を提供することができる。なお、金属元素Ｍは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｉからなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。
【００２８】
被覆金属粉は、例えば、Ｆｅを主成分とする金属粉の表面に無機物を形成させ、さらに有機成分の少ないシリコーン樹脂で被覆することで製造することができる。被覆金属粉の表面は、上述した無機物とシリコーン樹脂のような有機物を有するためシランカップリング剤を用いて無機物とシリコーン樹脂における界面の相溶性を向上させることがより好ましい。このようにして緻密な複合絶縁層を形成させることで金属粉表面を密に被覆し、かつ圧粉磁心（成形体）とした際は、被覆金属粉間を強固に結合できるため、優れた恒透磁率性を確保しながら、高強度と低鉄損とを両立可能となる。つまり、この被覆金属粉から作製した圧粉磁心を用いることで、コアに形成されるギャップ／スペーサをなくす又は削減しても、優れた恒透磁率性を有するリアクトルコアを作製することができる。なお、「恒透磁率性」は、後述する最大透磁率で評価した値であり、所望の最大透磁率の範囲とすることで「恒透磁率性を有する」とみなす。
【００２９】
被覆金属粉は、無機物として、後述するような金属酸化物を用いることができる。金属酸化物は、静電的に金属粉表面に付着するが、高被覆率・高密度に結着させるために結合材を介して付着させてもよい。結合材は、金属酸化物を結着できるものであればいかなるものも使用できるが、有機物よりも無機物であることが熱処理時の重量減少の少なさの点で好ましく、導電性の無機物よりも絶縁性の無機物であることがさらに好ましく、リン酸カルシウムを用いることが環境低負荷でかつ金属粉と結合性の点で最も好ましい。
【００３０】
金属酸化物等の無機物と金属粉間のバインダ成分としてシリコーン樹脂を用いることができる。しかしながら、一般に樹脂等の有機材料と無機材料は、表面エネルギー差が大きく、相溶性が悪い。異なる２成分間の親和性（相溶性）を示す指標として界面張力があり、表面張力の差が大きいほど混合状態での界面張力は大きく相溶性は悪くなる。そのため、シリコーン樹脂と無機物を分子（ナノ）レベルで複合化し、単なる混合物とは異なった特性を持つ複合被膜とするためにシランカップリング剤による処理を行うことが好ましい。シランカップリング剤は、シリコーン樹脂と無機物間に強い相互作用（共有結合、水素結合、ファン・デル・ワールス（ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｗａａｌｓ）結合等）をもたらし、新たな界面を形成することによって両被膜間を高度に相溶化・複合化させる。
【００３１】
被覆金属粉の構成成分及び製造方法は以下のとおりである。なお、本実施形態においては、金属粉表面に形成された無機物を主とする絶縁層を「無機絶縁層」と呼び、さらにシランカップリング剤とその加水分解物及びシリコーン樹脂とを含む無機絶縁層を「複合絶縁層」と呼ぶ。なお、無機絶縁層、複合絶縁層はともに、絶縁層内に局所的に被膜のムラが生じ、被膜を形成する組成が異なることがあっても特性上問題ない。
【００３２】
金属粉としては、鉄粉、ケイ素鋼粉、センダスト粉、アモルファス粉、パーメンジュール粉、ソフトフェライト粉、アモルファス磁性合金粉、ナノクリスタル磁性合金粉及びパーマロイ粉等の軟磁性材料を用いることができる。これらは単独で又は二種類以上を混合して使用することができる。この金属粉の組成は特に問わないが、純鉄粉、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉等が代表的である。本実施形態では、金属粉として、純鉄粉、特に形状が歪な水アトマイズ粉等を用いることが好ましいが、鉄を主成分とした金属粉全般に対して適応可能である。このような金属粉は、一般に金属粉の全質量を１００質量％とした時に、０〜１０質量％のＳｉと、残部がＦｅと、磁気特性向上を目的に添加されるＡｌ、Ｎｉ、Ｃｏ等の改質元素及び不可避不純物とから構成される。
【００３３】
この不可避不純物は、金属粉の原料（溶湯等）に含まれる不純物、粉末形成時に混入する不純物等があり、コスト的又は技術的な理由等により除去することが困難な元素である。本実施形態の金属粉の場合であれば、例えば、Ｃ、Ｓ、Ｃｒ、Ｐ、Ｍｎ等がある。なお、金属粉は基本元素（Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉ、Ｓｉ等）の種類及び組成が重要であるため、改質元素や不可避不純物の割合は特に限定されない。
【００３４】
金属粉として鉄粉を採用した場合、飽和磁束密度や透磁率、圧縮性に優れる上に安価に入手できる点で、純鉄粉が特に好ましい。このような純鉄粉としては、アトマイズ鉄粉、還元鉄粉及び電解鉄粉等を挙げることができ、例えば株式会社神戸製鋼所製の３００ＮＨ、ＪＦＥスチール株式会社製のＪＩＰ−ＭＧ２７０ＨやＪＩＰ−３０４ＡＳ、ヘガネス社製のアトマイズ純鉄粉（商品名：ＡＢＣ１００．３０）等が挙げられる。
【００３５】
金属粉を製造する方法は任意であり、金属粉は、粉砕粉でもアトマイズ粉でもよい。アトマイズ粉は、水アトマイズ粉、ガスアトマイズ粉、ガス水アトマイズ粉のいずれでもよい。水アトマイズ粉は、現状最も入手性が良く、低コストである。水アトマイズ粉は、その粒子形状が歪であるので、それを加圧成形した圧粉体の機械的強度を向上させ易いが、均一な絶縁層の形成が難しく、高い比抵抗が得られにくい場合がある。一方、ガスアトマイズ粉は、略球状をしている擬球状粉である。各粒子の形状が略球状をしているため、軟磁性粉末を加圧成形した際に、各粉末粒子間の攻撃性が低くなり、絶縁層の破壊等が抑制され、比抵抗の高い圧粉磁心が安定して得られ易い。
【００３６】
また、ガスアトマイズ粉は、略球状粒子からなるため、粒子形状の歪な水アトマイズ粉等に比べてその表面積が小さい。このため、絶縁層の全量が同じであっても、ガスアトマイズ粉を用いる方がより厚く均質な層の形成が可能となり、渦電流損失をより低減し易い。さらに、ガスアトマイズ粉は、粉末粒子内の結晶粒径が大きいため、保磁力が小さくなりヒステリシス損失の低減を図り易い。従って、ガスアトマイズ粉のような擬球状粉を使用することで、磁気的特性の向上と鉄損の低減との両立を図り易くなる。軟磁性粉末は、アトマイズ粉以外の粉末でもよく、例えば、合金インゴットをボールミル等で粉砕した粉砕粉でもよい。このような粉砕粉は、熱処理（例えば、不活性雰囲気中で８００℃以上に加熱）によって結晶粒径を大きくすることも可能である。
【００３７】
金属粉としては、酸化防止を目的にリン酸処理された金属粉を用いることもできる。このような処理を事前に行った金属粉を用いることで金属粉表面の酸化を防止することができる。リン酸処理は、例えば、特開平７−２４５２０９号公報、特開２０００−５０４７８５号公報、特開２００５−２１３６２１号公報記載の方法で行うことができ、リン酸処理された金属粉として市販されているものを使用してもよい。また、金属粉は、強磁性を有し高い飽和磁束密度を示す金属粉であることが好ましい。
【００３８】
金属粉の粒径は特に制限はなく、圧粉磁心の用途や要求特性によって適宜決定することができ、一般的には、１μｍ〜３００μｍの範囲から選択することができる。粒子径が小さいほど、圧粉磁心の渦電流の増大を抑制できるが、成形体の強度及び密度が低下する傾向がある。また微細な粉末を使うほどコストが高くなる傾向がある。金属粉の平均粒子径（ふるい分け法により算出）としては１０μｍ〜２５０μｍであることが好ましく、３０μｍ〜１００μｍであることがより好ましく、４０μｍ〜７５μｍであることがさらに好ましい。金属粉の形状に制限はなく、球状、塊状のものや、公知の製法又は機械加工によって、扁平加工した扁平状粉末を用いてもよい。
【００３９】
複合絶縁層の膜厚は、１０ｎｍ〜１５００ｎｍであることが好ましく、１００ｎｍ〜１０００ｎｍであることがより好ましく、５０ｎｍ〜３００ｎｍであることがさらに好ましい。複合絶縁層の膜厚が１０ｎｍ以上であると、圧粉磁心の比抵抗が小さくなり過ぎず絶縁性をある程度確保できるため、鉄損を低減できる。複合絶縁層の膜厚が１５００ｎｍ以下であると、圧粉磁心の磁気的特性が向上する。以下、複合絶縁層を構成する無機絶縁層（結合材（リン酸カルシウム）及び金属酸化物）、シランカップリング剤、シリコーン樹脂について順に説明する。
【００４０】
無機絶縁層は、金属粉表面に形成された無機物を主とする絶縁層である。無機物としては、金属酸化物であることが好ましい。金属酸化物は、静電的に金属粉表面に付着するが、高被覆率・高密度に金属粉表面に結着させるために結合材を介してもよい。結合材は、金属酸化物を結着できるものであればいかなるものも使用できるが、有機物よりも無機物であることが熱処理時の重量減少の少なさの点で好ましく、導電性の無機物よりも絶縁性の無機物であることがより好ましく、金属粉と結合性の点、環境低負荷の点でリン酸カルシウム等を用いることがさらに好ましい。
【００４１】
リン酸カルシウムは、絶縁物としての役割と金属酸化物を金属粉に固着させる結合材として働く。リン酸カルシウムは、セラミックス特有の硬く、脆いという特性があり、成形過程のプレス処理で金属粉表面リン酸カルシウムの層が破損するおそれがある。このため、金属酸化物が、リン酸カルシウム層が破損した場合に、プレス処理の圧力により金属粒子が食い込んで、リン酸カルシウムの層を補填する役割も果たす。リン酸カルシウムによる絶縁層は、金属粉であればいかなる粉末においても形成可能である。
【００４２】
リン酸カルシウムによる金属粉の被覆の程度としては、一部金属粉が露出していてもよいが、被覆率が高い方が、成形時の圧粉磁心の絶縁性も高くなり、また後述する金属酸化物やシランカップリング剤及びシリコーン樹脂が付着しやすく、結果として抗折強度も向上する点で好ましい。具体的には、リン酸カルシウム及び金属酸化物を含む２種類以上の無機物により、金属粉表面が９０％以上被覆されていることが好ましく、９５％以上被覆されていることがより好ましく、全体（ほぼ１００％）を被覆していることがさらに好ましい。
【００４３】
無機絶縁層は、リン酸カルシウム等のリン酸化合物の層を形成させる際又は形成後に、金属酸化物の層を形成させることにより得ることができるが、リン酸カルシウムのみからなる絶縁層は、厚さが１０ｎｍ〜１０００ｎｍであることが好ましく、２０ｎｍ〜５００ｎｍであることがさらに好ましい。厚さが１０ｎｍ以上であると、絶縁の効果が得られ、厚さが１０００ｎｍ以下であると、成形体密度の大幅な低下を回避することができる。
【００４４】
リン酸カルシウムを金属粉表面に形成する量としては、金属粉１００質量部に対して、０．１〜１．５質量部であることが好ましく、０．４〜０．８質量部であることがより好ましい。リン酸カルシウムを金属粉表面に形成する量が０．１質量部以上であると、絶縁性の向上や後述する金属酸化物の付着作用が得られる。一方、リン酸カルシウムを金属粉表面に形成する量が１．５質量部以下であると、圧粉磁心を作製した場合に成形体密度が低下するのを防ぐことができる。リン酸カルシウムの質量は、得られた被覆金属粉の質量増加分を測定することによって求めることができる。
【００４５】
リン酸カルシウムとしては、第一リン酸カルシウム｛Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２・０〜１Ｈ２Ｏ｝、第二リン酸カルシウム（ＣａＨＰＯ４）、 第二リン酸カルシウム（無水）｛ＣａＨＰＯ４・２Ｈ２Ｏ｝、第三リン酸カルシウム｛３Ｃａ３（ＰＯ４）２・Ｃａ（ＯＨ）２｝、リン酸三カルシウム｛Ｃａ３（ＰＯ４）２｝、α型リン酸三カルシウム｛α−Ｃａ３（ＰＯ４）２｝、 β型リン酸三カルシウム｛β‐Ｃａ３（ＰＯ４）２｝、ヒドロキシアパタイト｛Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２｝、リン酸四カルシウム｛Ｃａ４（ＰＯ４）２Ｏ｝、ピロリン酸カルシウム（Ｃａ２Ｐ２Ｏ７）、ピロリン二水素酸カルシウム（ＣａＨ２Ｐ２Ｏ７）等が挙げられる。これらの中でも耐熱性に優れるヒドロキシアパタイトが好ましい。ヒドロキシアパタイトの耐熱温度は１０００℃以上であり、被覆金属粉の絶縁層として用いると、６００℃程度の高温下での熱処理が可能になり、得られる圧粉磁心の低鉄損化が可能になる。またヒドロキシアパタイトは、構造内にＯＨ−基を有するため、金属酸化物、シランカップリング剤、シリコーン樹脂との反応性にも優れる。
【００４６】
ヒドロキシアパタイトは、リン酸カルシウムの一形態であり、化学式：Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２で表される。本実施形態に示されるヒドロキシアパタイトは、構造内の一部が他の元素に置き換えられていてもよい。リン酸カルシウムとしてヒドロキシアパタイトを析出させる場合、得られるヒドロキシアパタイトの化学量論的な組成式はＣａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２であるが、大部分がアパタイト構造であって、それが維持できる限り、Ｃａ不足ヒドロキシアパタイトのように非化学量論的な組成であってもよい。すなわち、本発明においては、Ｃａ不足ヒドロキシアパタイトのように非化学量論的なものもヒドロキシアパタイトも含めて考える。具体的には、理論上ヒドロキシアパタイトは、Ｃａ／Ｐ＝１．６６というモル比で形成されるが、Ｃａ／Ｐが例えば、１．４〜１．８であってもよい。
【００４７】
また、ヒドロキシアパタイトは、特性を損なわない範囲で構造内のイオンの一部を他の元素と置換してもよい。ヒドロキシアパタイトを代表とするアパタイト化合物は、下記一般式（Ｉ）で示される組成物であり、Ｍ２＋、ＺＯ４―、Ｘ―を置換することで様々な化合物の組み合わせがある。Ｘ―がＯＨ―である場合を特にヒドロキシアパタイトと呼ぶ。
Ｍ１０（ＺＯ４）６Ｘ２      （Ｉ）
【００４８】
一般式（Ｉ）において、陽イオンを与える原子Ｍ２＋の位置には、カルシウムに置換しうる金属のイオンが入り、具体的にはナトリウム、マグネシウム、カリウム、アルミニウム、スカンジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、スズ、アンチモン、テルル、バリウム、ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、ハフニウム、白金、金、水銀、タリウム、鉛、ビスマス等のイオンを挙げることができる。またＺＯ４−の位置には、ＰＯ４３−、ＣＯ３２−、ＣｒＯ４３−、ＡｓＯ４３−、ＶＯ４３−、ＵＯ４３−、ＳＯ４２−、ＳｉＯ４４−、ＧｅＯ４４−等が入る。Ｘ−の位置には、ＯＨ−、ハロゲン化物イオン（Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−）、ＢＯ２−、ＣＯ３２−、Ｏ２−等が入る。なお、Ｍ２＋、ＺＯ４−、Ｘ―に置換されるイオンは、１種でも２種以上であってもよい。
【００４９】
ここで上記Ｘは、ＯＨ−及びＦ−であることが好ましい。ＯＨ−である場合は、親水性が増すことで金属粉への塗布性に優れる点で好ましく、Ｆ−である場合は、強度に優れる点で好ましい。即ち、圧粉磁心にした時の絶縁性、耐熱性、さらには力学的特性に優れる点で、ヒドロキシアパタイト：Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２又はフルオロアパタイト：Ｃａ１０（ＰＯ４）６Ｆ２を用いることが特に好ましい。
【００５０】
他の元素による各成分の置換度は、カルシウムが他の原子で置換されている場合、その置換度（置換する他の原子のモル数／カルシウムのモル数）は、３０％以下が好ましい。同様にリン酸イオンが置換されている場合も、その置換度が３０％以下であることが好ましいが、水酸基に関しては、他の原子に１００％置換されていてもよい。リン酸カルシウムは、カルシウムイオン（カルシウム以外の原子を含む場合は、後述するカルシウム以外の陽イオンを与える原子Ｍのイオン）を含む溶液と、リン酸イオンを含有する水溶液を反応させることで得られる。カルシウムイオンの代わりに、後述する原子Ｍのイオンを反応させた場合は、一般式（Ｉ）において、陽イオンを与える原子Ｍ２＋の位置が当該Ｍのイオンに置換されたリン酸カルシウム（アパタイト化合物等）が得られる。
【００５１】
リン酸化合物を金属粉表面に析出するには、まず金属、プラスチック、ガラス等の容器内にカルシウムイオンを含みアルカリ環境下にｐＨ調整を行った水溶液と金属粉を入れ、次いで、リン酸イオンを含む水溶液を添加し、混合後の水溶液中のｐＨを７以上、Ｃａ／Ｐを所望の比に調製する。水溶液を調整後、水溶液と水溶液中の金属粉を解砕させながら、混合することが好ましい。この場合、添加順序を変えてリン酸イオンを含む水溶液と金属粉を入れ、後からカルシウムイオンを含む水溶液を添加してもよい。またリン酸イオンを含む水溶液と金属粉及び、カルシウムイオンを同時に入れてもよい。
【００５２】
カルシウムイオンとしては、カルシウム化合物に由来するものであれば特に制限はない。具体的には、カルシウムイオン源としては、水酸化カルシウム等の無機塩基のカルシウム塩、硝酸カルシウム等の無機酸のカルシウム塩、酢酸カルシウム等の有機酸のカルシウム塩、有機塩基のカルシウム塩などを挙げることができる。リン酸源としては、リン酸、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム等のリン酸塩、ピロリン酸（二リン酸）やメタリン酸等の縮合リン酸を挙げることができる。これらのリン酸化合物のうち、水溶液中でリン酸とカルシウムイオンを与える塩（硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、硫酸塩、塩化物、水酸化物）を反応させることで析出できるものであればいかなるリン酸化合物でもよい。また、混入される不純物の面を考慮すると、リン酸アンモニウム塩を用いて析出させるものが特に好ましい。
【００５３】
金属粉表面にリン酸カルシウムを形成時の反応溶液は、中性領域〜塩基性領域であることが好ましい。これにより、金属粉表面の酸化を防ぐことができ、尚且つリン酸カルシウムのうち、特にヒドロキシアパタイトを形成させることができる。形成時の反応溶液は、リン酸カルシウム類の溶解度積を考慮してもｐＨ７以上であることが好ましく、より好ましくはｐＨ８〜１１であり、さらに好ましくはｐＨ１０〜１１である。ヒドロキシアパタイトは、酸性領域では溶解し、中性域ではヒドロキシアパタイト以外のリン酸カルシウムが析出または混在する。また酸性領域では、金属粉の種類によっては、酸化されてしまい、一部酸化物に変換されてサビを生じて変色するものもある。そのためアンモニア水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基を用いて、反応液のｐＨを正確に調整することが好ましい。
【００５４】
上記解砕とは、撹拌時において金属粉同士の摩擦や衝突によって金属粉にせん断力がかかることを利用して、金属粉の凝集した部分を解きほぐすことをいう。金属粉を解砕しながら金属粉を含む水溶液を混合する方法としては、プラネタリーミキサー、ボールミル、ビーズミル、ジェットミル、ミックスローター、エバポレーター、超音波分散、等の湿式撹拌（混合）可能であるものであれば、いかなるものも使用できる。中でも、ミックスローター等で回転数を調節し、サンプルに応じた撹拌を行うことが好ましい。金属粉の中でも圧粉磁心用の鉄粉は、アトマイズ法で製造され、比較的広い粒度分布を有し、粉砕不十分な粗大な鉄粉や鉄粉同士の凝集がみられる。粗大な粉末の混入は、磁気特性や成形体密度の低下要因にもなりうるため、このような撹拌を行うことで、磁気特性や成形体密度の低下を防ぎながら、金属粉にリン酸カルシウムを被覆することが可能となる。
【００５５】
上記撹拌速度としては、使用する容器の容積と使用する金属粉の質量や見掛け体積、また水溶液の体積によって、その最適回転速度は変化するが、例えば容器の容積１０００ｃｍ３、使用する金属粉３００ｇ、水溶液の体積が金属粉の見かけ体積の１２０％〜１３０％の場合、２０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍが好ましく、４０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍがより好ましい。撹拌の際には、容器の回転に伴い、金属粉が容器内壁を適度に流動することが好ましい。このため、撹拌速度が３００ｒｐｍ以下であると、金属粉が流動し易く内壁に張り付かないため、結果的に効率的に撹拌することができる。一方、撹拌速度が２０ｒｐｍ以上であると、金属粉の自重によって容器内底部（撹拌時の一番低い位置）の位置に一定的に留まることがないため、十分に撹拌することができる。
【００５６】
金属粉表面へのリン酸カルシウムの形成時の反応温度は、室温でも特に問題はないが、温度を高めることで反応を促進させ、形成に要する時間を短縮することもできる。反応温度としては、５０℃以上であることが好ましく、７０℃以上であることがより好ましい。
【００５７】
金属粉表面へのリン酸カルシウムの形成時の反応時間としては、カルシウムイオンを含む水溶液とリン酸イオンを含む水溶液の濃度により異なる。各イオンを含む溶液の濃度は、それぞれ０．００１Ｍ〜２．０Ｍの範囲であることが好ましい。また、各イオンを含む溶液の濃度は、それぞれ０．００３Ｍ〜１．０Ｍの範囲がより好ましく、０．１Ｍ〜１．０Ｍの範囲とすることがさらに好ましい。この場合の反応時間としては、１〜１０時間とすることが好ましく、２〜５時間であることがより好ましい。各イオンを含む溶液の濃度が２．０Ｍより大きいと、金属同士が凝集しやすくなり、成形体とした際の低密度が問題となる。一方、各イオンを含む溶液の濃度が０．００１Ｍ未満であると、反応時間が必要以上に長くなり、選定した材料次第では、金属粉の均一な被覆が困難となる。また反応時間が少ない場合、例えば１分〜１０分間程度では、金属粉表面に目的とするリン酸カルシウムの生成が不十分であり、収率低下、絶縁性（比抵抗）の不足を招く。
【００５８】
金属粉表面へのリン酸カルシウムの形成時の水溶液量としては、容器の回転とともに金属粉が効率的に流動できる量が必要とされ、使用する金属粉のみかけ体積の１００％〜２００％が好ましく、１１０％〜１４０％がより好ましく、１２０％〜１３０％が最も好ましい。
【００５９】
金属酸化物は、水中で金属粉表面にリン酸カルシウムを形成させる際または形成後に、該水溶液中に金属酸化物を添加することで、金属粉表面に金属酸化物を形成させる。金属酸化物は、金属粉表面上でもリン酸カルシウム上でも、どちらに形成してもかまわない。前述したリン酸カルシウムと金属酸化物を用いて、無機物による均一な絶縁層を形成させることで高い比抵抗が得られる。
【００６０】
金属酸化物は、粉末状のものを使用してもよいが、スラリー状のものの方が好ましい。すなわち、金属酸化物は溶媒（水や有機溶剤）中で凝集せずに分散していることが好ましい。上記金属酸化物を金属粉表面に形成させる工程において、金属酸化物の添加は、リン酸カルシウムの形成時または形成後に添加する。これは、金属粉のリン酸カルシウムによる被覆は、水を溶媒として行うため、金属酸化物の滴下手順は、特に限定されないという意味である。形成時に金属酸化物を投入するとリン酸カルシウムと金属酸化物が混在することになり、鉄粉全体にわたりリン酸カルシウムと金属酸化物の分布が均一で、尚且つ密な層が形成される。一方、リン酸カルシウム層形成後、金属酸化物を添加した場合には、リン酸カルシウム層表面に微細な金属酸化物膜が形成される。特に、成形体作製時にクラックの生じやすい凹凸のある表面部位に集中して金属酸化物が付着するため緩衝材としての効果がより高くなる。
【００６１】
金属酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化珪素、酸化錫、酸化銅、酸化ホルミウム、酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化インジウム、酸化ジルコニウム等が挙げられる。これらの金属酸化物は、単独で又は二種類以上組み合わせて使用することができ、粉末のまま投入してもよいが、スラリーのような形態が好ましい。目的とする金属酸化物の粉末を適当な溶媒（水や有機溶媒）に分散させて使用することでより均一な微粒子膜を形成させることができる。これらの中でも、特に酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ジルコニウムが安価で後述するシランカップリング剤の効果にも優れるため好ましい。
【００６２】
金属酸化物の分散方法は、特に限定されないが、具体的には、ビーズミル、ジェットミル等の機器を用いた粉砕方法、超音波分散方法などが例示できる。またスラリーとして販売されている製品をそのまま使用してもよい。形状は、球状、ダルマ状等の様々なものがあるが、特に制限はない。具体的なスラリー製品としては、シーアイ化成株式会社製のＮａｎｏＴｅｋ  Ｓｌｕｒｒｙシリーズや扶桑化学工業株式会社のクォートロンＰＬシリーズやＳＰシリーズ、日産化学工業株式会社製のスノーテックスシリーズ（コロイダルシリカ、オルガノゾル）、アルミナゾル、ナノユース、株式会社アドマテックスのアドマファイン等が例示できる。
【００６３】
金属酸化物の粒子径としては、様々な大きさのものが使用できるが、成膜性の観点からサブミクロン以下の粒子径であることが好ましい。これら金属酸化物の（平均）粒子径は、動的光散乱法やレーザー回折法等の機器分析を用いて測定することができる。またリン酸カルシウム表面に形成された微細な金属酸化物をＳＥＭ等の電子顕微鏡や光学顕微鏡等を用いた直接観察して測定することもできる。直接観察した際は、例えば、１枚の走査型電子顕微鏡写真内から任意に当該金属酸化物粒子１０個選定し、１０個の各々の測定値を得、この各々の測定値の総和を１０で除した“平均値”を粒子径と言う。以下、単に粒子径とのみ記載する。
【００６４】
金属酸化物の粒子径としては、１０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であることが好ましい。絶縁性（鉄損）、恒透磁率性及び成形体強度のバランスを考えた場合、金属酸化物の粒子径は３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。粒子径の大きな金属酸化物ほど絶縁性に優れ、粒子径の細かな金属酸化物を用いるほど、成形体にした際の強度や成形体密度が向上する。粒子径の異なる金属酸化物を併用することにより、金属粉表面の被覆率を向上させ、金属酸化物層をより密なものにすることができる。金属粉表面に堆積する比較的大きな金属酸化物間に細かな金属酸化物微粒子が混在することで、高密度な絶縁物形成が可能となる。また金属粉表面の凸部・曲部では、粒子径が１００ｎｍ以上の金属酸化物では、均一な被膜形成が困難である。金属酸化物での被膜形成の難しい凸部・曲部では、粒子径が１００ｎｍ未満、より好ましくは５０ｎｍ以下の金属酸化物を用いることで被膜の均一性を向上させることができる。
【００６５】
金属酸化物を分散させる溶媒としては、特に制限はなく、具体的には、メタノールやエタノール、イソプロピルアルコール等に代表されるアルコール系溶剤、アセトン、メチルエチルケトンに代表されるケトン系溶剤、トルエンやキシレンに代表される芳香族系溶剤、ヘキサン等の炭化水素などが挙げられる。また水を用いても何ら問題ない。
【００６６】
なお、金属酸化物の添加量は使用する金属粉１００質量部に対し、０．０５〜２．０質量部とすることが好ましい。添加量が０．０５質量部以上であれば、金属酸化物が金属粉に均一に被覆でき、絶縁性（比抵抗）の向上効果が得られる傾向がある。一方２．０質量部以下であれば、圧粉磁心にした際に成形体密度の低下を防ぎ、かつ得られる圧粉磁心の抗折強度の低下も防ぐことができる傾向がある。なお、リン酸カルシウムの金属粉に対する被覆量と同量以上とすることがより好ましい。これは、金属酸化物の方が、リン酸カルシウムよりも表面水酸基の存在量が多く存在するため後述するシランカップリング剤の効果がより顕著になるためである。
【００６７】
リン酸カルシウムと金属酸化物の合計添加量は、恒透磁率性と低鉄損を両立する上で使用する金属粉１００質量部に対して１．０質量部以上３．０質量部以下とすること好ましく、１．０質量部以上２．０質量部以下とすることがより好ましい。上記合計添加量が１．０質量部以上であるとシリコーン樹脂の被覆量を調整しても所定の透磁率を得られやすい。上記合計添加量が３．０質量部以下であると無機物の添加が過剰にならないため、成形体密度、磁束密度、成形体強度等を良好に保つことができる。
【００６８】
被覆金属粉の絶縁性の向上と被覆金属粉同士の結合を目的に、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。シリコーン樹脂と金属粉表面に形成された無機絶縁層との物質間に介在するシランカップリング剤が、重要な役割を果たす。すなわち、無機絶縁層表面におけるシランカップリング剤処理によって、無機物とシリコーン樹脂との間には、ぬれ性・相溶性の向上や、化学結合・水素結合的な結合を付与することができるため、得られた圧粉磁心は、より優れた絶縁性、機械的特性を示す。
【００６９】
シランカップリング剤は、分子内にシリコーン樹脂等の有機材料と反応結合する官能基および無機材料と反応・結合する官能基を同時に有する有機ケイ素化合物である。シランカップリング剤は、水分によりアルコキシ基が加水分解されてシラノール基となり、部分的に縮合してオリゴマー状態になる。続いて、無機物表面に水素結合的に吸着し、加熱処理されることで強固な化学結合（シロキサン結合）を形成する。シランカップリング剤による表面処理は、シリコーン樹脂の使用量低減等に有効である。また無機／有機界面への水分の侵入が低減されることで特性劣化（絶縁性や成形体強度等）の抑制効果もある。
【００７０】
シランカップリング剤としては、いかなる種類のシランカップリング剤も使用することができるが、特に好適なシランカップリング剤としては、構造内に炭素−炭素二重結合（Ｃ＝Ｃ）を有するものである。これらの理由は定かではないが、二重結合を有するものを使用した場合、粉末同士の凝集が少なくなる傾向にあり、かつ圧粉磁心（成形体）を作製した場合には、絶縁性・強度ともに優れる傾向にある。
【００７１】
好適に使用できるシランカップリング剤の具体例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、ビニルメチルジメトキシシラン等のビニルシランや、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のメタクリルシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のメタクリルシラン及び３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のアクリルシランなどを挙げることができる。シランカップリング剤は、これらを単独で使用することもできるが、これらに加えて他のシランカップリング剤と組み合わせて使用することもできる。シランカップリング剤中の二重結合（Ｃ＝Ｃ）の存在は、ＦＴ−ＩＲを用いることで確認することができる。
【００７２】
シランカップリング剤を溶解させる（希釈）溶媒は、シランカップリング剤を溶解できるものであれば、いかなる溶媒も使用できる。アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、キシレン、トルエン等の芳香族系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒及びヘキサン等の炭化水素類などに代表される有機溶媒を用いることもできる。なお、これらの中から任意に選んだ２種以上の溶媒を適当な配合で組み合わせて使用してもよい。シランカップリング剤は、微量の溶媒中の水分や被覆金属粉における表面付着水と反応することで加水分解が進むが、必要に応じて水を加えてもよい。適当な溶媒で希釈することで加水分解性基（アルコキシ基）が水により加水分解されてシラノール基となり、部分的に縮合し、オリゴマー状態となる。このシランカップリング剤溶液が絶縁層（リン酸カルシウムや金属酸化物）と接することで速やかに表面に吸着し、水素結合的に結合する。シランカップリング剤溶液の塗布は、複数回に分けて繰り返すことでより均一な膜を形成することもできる。なお、塗布後の被覆金属粉を加熱処理することで絶縁層の表面に存在する表面水酸基と部分的に脱水縮合反応し、強固な化学結合を形成することができる。
【００７３】
シランカップリング剤は、混合後、加熱あるいは風乾により溶媒を乾燥させて、使用している有機基の性質、用途、要求特性等を考慮し、硬化・焼付け処理を行うこともできる。この際の熱処理の温度としては、使用する溶媒にもよるが７０℃〜１５０℃で１０分〜６０分間程度行うことが好ましい。熱処理は、空気中でも不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ等）雰囲気下でもどちらでも構わない。
【００７４】
シランカップリング剤の量は、金属粉１００質量部に対して、０．０１〜３．０質量部が好ましく、より好ましくは、０．１〜１．０質量部である。シランカップリング剤の有機基にもよるが、シランカップリング剤の量が３．０質量部以下であると、被覆金属粉同士が結合しにくく、凝集粉を形成しにくい。また、得られた成形体の密度が良好であり、比抵抗や強度を向上させることができる。一方、シランカップリング剤の添加量が０．０１質量部以上であると、絶縁性や強度の向上効果を十分得ることができる。
【００７５】
シリコーン樹脂は、リン酸カルシウムと金属酸化物からなる無機絶縁物の表面または内部に配置されることで無機絶縁層と結合・複合化して強固な複合絶縁膜を形成する。このような複合被膜は、絶縁性の付与に加えて被覆金属粉同士を強固に結びつけることで圧粉磁心の高強度化にも強く作用する。
【００７６】
シリコーン樹脂としては、いかなるシリコーン樹脂も用いることができるが、好適なシリコーン樹脂としては、Ｓｉ上の官能基がメチル基またはフェニル基を有するものが好ましい。このようなシリコーン樹脂は、メチルフェニルシリコーン樹脂と呼ばれるものであり、メチルフェニルシリコーン樹脂の中でもメチル基が、５０ｍｏｌ％以上のメチルフェニルシリコーン樹脂（例えば、信越化学工業株式会社製のＫＲ２５５、ＫＲ３１１、ＫＲ３００、東レダウコーニング株式会社製のＳＨ８０５、ＳＨ８０６Ａ）を用いることがより好ましく、フェニル基を全く含まないメチルシリコ‐ン樹脂（例えば、信越化学工業株式会社製ＫＲ２５１、ＫＲ４００、ＫＲ２２０Ｌ、ＫＲ２４２Ａ、ＫＲ２４０、ＫＲ５００、ＫＲ８９、東レダウコーニング株式会社製のＳＲ２４００、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズジャパン合同会社製のＹＲ３３７０、ＹＲ３２８６、ＴＳＲ１２７Ｂ、ＴＳＲ１２５）であることが最も好ましい。ここに挙げた以外のシリコーン樹脂を使用しても構わない。
【００７７】
また、必要に応じてこれらの物質あるいはこれらの原料物質を変成したシリコーン樹脂を使用しても構わない。さらに、種類、分子量、官能基が異なる２種以上のシリコーン樹脂を、適当な割合で混合したシリコーン樹脂を使用しても構わない。一般にシリコーン樹脂（シロキサン骨格）の耐熱性は、縮合度や、環構造の違いにも影響されるが、フェニル基の共鳴安定化効果により、フェニル基を多く含むものの方が耐熱性に優れると言われる。しかしながら、焼鈍温度が６００℃以上という過酷な温度域では、Ｓｉに直結しているフェニル基・メチル基は熱分解して炭素となって無機絶縁層内部または表面に残る。そのためフェニル基を多く含むものよりも、有機基の割合の少ないメチルシリコーンの方が炭素として残る量が少ないので高温熱処理することで緻密で強固なシリカ層となり、熱処理後も高い絶縁性が維持される。炭素分が少ないということは、強度面でも悪影響が少なく、強固なバインダとなる。なお、シリコーン樹脂のメチル基とフェニル基の比率や官能性については、ＦＴ−ＩＲやＮＭＲ等で分析可能である。
【００７８】
さらにメチルシリコーンの中でもアルコキシ（Ｓｉ−ＯＲ）基（ここでＲはメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基を意味する。）やシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基を含有したものの方が成形後の強度に優れる傾向にあるためより好ましい。一般にシラノール基を多く含むものでは、脱水・脱アルコールすることで縮合が進み、被膜内に水・水蒸気が残留し、クラックが生じてしまうと言われている。しかしながら、本発明でそのような現象や明らかな特性劣化は確認できなかった。これは、本技術分野では、被膜形成後に一度加熱硬化し、得られた被覆金属粉を高圧成形した後にさらに６００℃以上という高温熱処理を行う工程であっためと考えられる。なお、シリコーン中のシラノール基は、ＦＴ‐ＩＲにてＳｉＯ−Ｈの吸収（約９００〜９３０ｃｍ−１）、Ｓｉ−ＯＨ（３０００〜３７００ｃｍ−１）の吸収を測定することで測定可能である。またＳｉ‐ＮＭＲでもシラノール基の結合したシロキサン骨格を同定することもできる。
【００７９】
シリコーン樹脂は、１官能性のシロキサン単位（Ｍ単位）、２官能性のシロキサン単位（Ｄ単位）、３官能性のシロキサン単位（Ｔ単位）、４官能性のシロキサン単位（Ｑ単位）のいずれのシロキサン単位を含むシリコーン樹脂を好適に用いることができる。ただし、１、２官能性単位よりも３官能性や４官能性のシロキサン単位をより多く含んだシリコーン樹脂を選択することが、高い絶縁性と成形体強度を得られる点で好ましい。Ｓｉ−ＮＭＲにてシロキサン単位の違いを解析することができ、スペクトルの強度比から各シロキサン単位の含有量を計算する事ができる。シリコーン樹脂のＴ単位は、５０ｍｏｌ％以上が好ましく、７５ｍｏｌ％以上がより好ましく、１００ｍｏｌ％がＴ単位であってもよい。
【００８０】
シリコーン樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は、数千から数万であることが好ましい。低分子量のレジンを選択した場合には、有機ポリマーとの相溶性がよく、高分子のレジンを選択した場合には、硬化後の耐熱性に優れる。シリコーン樹脂の分子量は、屈折率やＵＶ検出器を備えたＧＰＣによって求めることができ、三次元架橋体であるシリコーン樹脂は、分子量分布（重量平均分子量と数平均分子量の比）が広いが、硬化膜の特性バラツキが問題となるため、低分子量成分が少ない方が好ましい。本発明で好適なシリコーン樹脂の分子量としては、Ｍｗ＝５０００以上、１０００００以下のものが好ましく、より好ましくはＭｗ１００００以上、５００００以下のものである。分子量が大きなものほど、架橋密度が高いこと高温時の重量減少が少ない傾向にあるため熱処理後の成形体の絶縁性と折折強度が優れる傾向にある。分子量が高すぎるものでは、溶媒に溶解することが困難となり均一な樹脂被膜を形成させることが困難となる。
【００８１】
シリコーン樹脂は、熱硬化性のシリコーン樹脂であることが好ましい。このシリコーン樹脂被膜は、無機絶縁物の表面を被覆する絶縁被膜として機能するのみならず、構成する被覆金属間を結合するバインダとしても機能する。シリコーン樹脂がゲル化する温度はシリコーン樹脂の種類によって異なるため一概に特定することはできないが、ほぼ１５０℃〜３００℃程度である。この温度に加熱することで軟磁性粉末の粒子表面に付着したシリコーン樹脂は硬質なシリコーン樹脂被膜となる。このシリコーン樹脂被膜は、温度の上昇に伴い、シロキサン結合が進行するため、焼鈍等の高温加熱処理を行うことで部分的な架橋から全体的な架橋となり、被膜強度が向上する。また、このシリコーン樹脂皮膜は耐熱性に優れるため、成形後の圧粉磁心に対して焼鈍等の高温加熱を行っても完全に破壊されることはなく、前記の架橋が進行していくことで被覆金属粉同士の結合が強化される。
【００８２】
シリコーン樹脂の被覆量は、金属粉に対して、０．０１〜０．８質量％となるように調整することが好ましい。シリコーン樹脂の被覆量が金属粉に対して、０．０１質量％以上であると、絶縁性に優れ、電気抵抗が高くなる。一方、シリコーン樹脂の被覆量が金属粉に対して、０．８質量％以下であると、加熱乾燥後の粉末がダマになりにくく、成形し易い。もし仮に成形し難くても、成形体の密度や強度を高めることができる。また成形時に被膜が破壊されてしまうことがほとんどなく、渦電流損を十分低減することができる。
【００８３】
シリコーン樹脂被膜は、アルコール類や、ケトン類、トルエン、キシレン等の石油系有機溶剤などにシリコーン樹脂を溶解させ、この溶液と鉄粉とを混合して有機溶媒を揮発させることにより形成することができる。被膜形成条件は、特に限定されるわけではないが、固形分が０．５〜１．０質量％になるように調製した樹脂溶液を、上述した絶縁粒子によって被覆された磁性粉末１００質量部に対し、０．５〜１０質量部程度添加して混合し、乾燥すればよい。樹脂溶液の添加量が０．５質量部以上であると、素早く混合が可能であり、被膜が均一に形成できる。一方、樹脂溶液の添加量が１０質量部以下であると溶液量が多くなり過ぎないので、短時間で十分に乾燥することができる。樹脂溶液は適宜加熱しておいても構わない。コーティング方法は、ポッティング、ディップ、スプレー塗布等様々な方法があり、いずれの方法でも構わない。
【００８４】
複合絶縁層（表面または内部にシランカップリング剤またはその加水分解物とシリコーン樹脂を有する無機絶縁層）の厚みは１００ｎｍ〜１５００ｎｍとすることが好ましい。シリコーン樹脂が無機絶縁層の表面のみでなく、内部まで浸透することで高温熱処理後も高い絶縁性と成形体の強度が維持される。また樹脂成分が表面にのみ存在する場合、塗布・加熱硬化後に粉末同士が強固に結合して凝集する傾向にあるが、本発明の被覆金属粉は、被膜の表面から中心部に向けて樹脂成分が含浸（偏在）していることで、表面近傍に存在する樹脂分（Ｃ：炭素）の量が少なく、凝集粉の形成量が極めて少ない。
【００８５】
シリコーン樹脂の乾燥工程は、用いた有機溶剤が揮発する温度で、かつシリコーン樹脂の硬化温度未満に加熱して有機溶剤を充分に蒸発揮散させることが望ましい。具体的な乾燥温度としては、各有機溶媒の沸点以上の温度で行うことになるが、例えば、ケトン類等の溶媒を用いた場合、１００℃〜２５０℃で１０〜６０分間加熱乾燥することが好ましく、１２０℃〜２００℃で１０分〜３０分間加熱乾燥することがより好ましい。
【００８６】
乾燥工程では、樹脂被膜の乾燥（溶媒の除去）とともにシリコーン樹脂の予備硬化を目的としている。シリコーン樹脂の種類にもよるが、シリコーン樹脂を塗布した粉末は、真空乾燥した場合に表面がべとつきハンドリング性に課題を有する場合がある。そのため、必要に応じて予備硬化を行うことで成形時の磁性粉末の流れ性の確保や成形体におけるクラック発生を抑制することができる。また（完全硬化ではないが）被膜を硬化させることで成形時の被膜の破壊を抑制することができる。具体的な手法としては、シリコーン樹脂被膜が形成された多層被覆金属粉を、シリコーン樹脂の硬化温度近傍で短時間加熱する。この予備硬化と硬化との違いは、予備硬化では、被覆金属粉同士が完全に接着固化することなく、容易に解砕が可能であるのに対し、成形後に行う高温加熱処理工程（焼鈍）では、樹脂が硬化して多層被覆金属粉同士が接着固化する。
【００８７】
上記したように、シリコーン樹脂を予備硬化することで金型充填時に流動性に優れた粉末が得られる。予備硬化させないと、例えば温間成形の際に粉末同士が付着して、成形型への短時間での投入が困難となることがある。実操業上、ハンドリング性の向上は非常に有意義であり、予備硬化させることによって、得られる圧粉磁心の比抵抗が向上することが見出されている。この理由は明確ではないが、硬化の際の鉄粉との密着性が上がるためではないかと考えられる。また必要に応じて乾燥後に凝集ダマを除くことを目的として、目開き７５μｍ〜２５０μｍ程度の篩を通過させてもよい。これにより、成形不良を低減することができ、特性面でもロット間・ロット内の鉄損や成形体強度等のバラツキが低減される。
【００８８】
（圧粉磁心及びその製造方法）
圧粉磁心は、上述した被覆金属粉を加圧及び加熱することで製造することができる。ここで、被覆金属粉を加圧及び加熱する際に、被覆金属粉に必要に応じて潤滑剤を混合してもよい。潤滑剤は、適当な分散媒に分散して分散液とし、それを金型ダイス内壁面（パンチと接触する壁面）に塗布、乾燥してから使用することもできる。潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸リチウム等の金属石鹸、ワックス等の長鎖炭化水素、及びシリコーンオイルなどが使用できる。
【００８９】
被覆金属粉を加圧及び加熱して圧粉磁心と呼ぶ成形体と製造する具体的な手順は、圧粉磁心用被覆金属粉を成形用金型へ充填する充填工程と、この圧粉磁心用金属粉を加圧成形する加圧成形工程、及び得られた成形体を熱処理する焼鈍工程とを経て行われる。加圧成形工程は、冷間、温間、熱間を問わず、被覆金属粉の粉末中に内部潤滑剤等を混合した一般的な成形法によって行うことができる。中でも、高密度化による磁気特性の向上を図る観点から、潤滑剤を金型に塗布し、温間加圧する金型潤滑温間加圧成形法を採用するのがより好ましい。これにより、成形圧力を大きくしても、成形用金型の内面と被覆金属粉との間でかじりを生じたり抜圧が過大となったりせず、金型寿命の低下も抑制できる。そして、高密度な圧粉磁心を試験レベルではなく、工業レベルで量産可能となる。選択する潤滑在にもよるが、成形温度を７０℃〜２００℃で成形することが好ましく、１００℃〜１８０℃で成形することがより好ましい。
【００９０】
成形圧力は、圧粉磁心の仕様や製造設備等により適宜選択できるが、金型潤滑法を用いた場合、例えば、５００ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以上、２０００ＭＰａさらには２５００ＭＰａ以上を設定できる。成形圧力が高圧である程、高密度の圧粉磁心が得られるが、２０００ＭＰａ以下でも十分で高密度の圧粉磁心を得ることができる。高圧成形するほど、成形体の密度が真密度に徐々に近づくが、ある一定値以上の成形圧力では高密度化が実質的に望めなくなる。金型寿命や生産性を考慮した場合、成形圧力を７００〜１５００ＭＰａとすることが好ましい。
【００９１】
被覆金属粉を加圧成形すると、その内部には残留応力や残留歪を生じる。これを除去するために、成形体を加熱・徐冷する熱処理（焼鈍）工程を施すと好適である。これにより、ヒステリシス損が低減される。また、交番磁界に対する追従性等の良好な圧粉磁心が得られる。なお、焼鈍工程で除去される残留歪等は、成形工程前から金属粉内に蓄積された歪等であってもよい。
【００９２】
残留歪等は、熱処理温度が高い程、有効に除去される。もっとも耐熱性に優れるシリコーン樹脂を用いた複合絶縁層であっても少なくとも部分的な破壊を生じる。熱処理温度を６００℃〜８００℃とすることで、残留歪の除去と被膜の優れた絶縁性の両立が図れる。加熱時間は、効果と経済性とから考えて、１〜３００分、好ましくは１０〜６０分である。
【００９３】
熱処理を行うときの雰囲気は、非酸化雰囲気中が好ましい。例えば、真空雰囲気や還元ガス（Ｈ２）、不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ）雰囲気である。なお、熱処理工程を非酸化雰囲気中で行うのは、圧粉磁心やそれを構成する磁性粉末が過度に酸化されて、磁気特性や電気特性が低下するのを抑止するためである。また、このような雰囲気下で加熱を行うことによって、シリコーン樹脂の分解が抑制されるため６００℃以上という高温熱処理後も高い絶縁性が維持される。
【００９４】
圧粉磁心の強度は、高いほどその用途が拡大して好ましい。本実施形態では、強度の指標として抗折強度を測定している。抗折試験は、ＪＩＳ−Ｚ−２２４８に準拠して精密万能試験機（オートグラフ）を用い、３点曲げ試験にて測定することで得られる。（支点間距離は２５．４ｍｍとし、加圧速度は０．５ｍｍ／ｍｉｎとし、最大試験力から抗折強度を算出）。抗折強度は、５０ＭＰａ以上であることが好ましく、７０ＭＰａ以上であることがより好ましく、１００ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。本実施形態における方法によって製造された圧粉磁心は、軟磁性粉末同士が単に塑性変形によって機械的に結合しているだけでなく、高圧成形・焼鈍時に被膜同士が強固に結合しているので従来の圧粉磁心に比べて強度が高い。
【００９５】
上述した方法により製造した圧粉磁心は、０．１Ｔ、５ｋＨｚでの鉄損が７０ｋＷ／ｍ３以下であり、かつ、最大透磁率μｍａｘが６０〜１５０であることが好ましい。または、０．１Ｔ、１０ｋＨｚでの鉄損が１５０ｋＷ／ｍ３以下であり、かつ、最大透磁率μｍａｘが６０〜１５０、若しくは０．１Ｔ、２０ｋＨｚでの鉄損が４００ｋＷ／ｍ３以下であり、かつ、最大透磁率μｍａｘが６０〜１５０であることが好ましい。
【００９６】
上述した被覆金属粉を用いて製造した圧粉磁心は、モータ（特に、コアやヨーク）、アクチュエータ、リアクトルコア、トランス、誘導加熱器（ＩＨ）、スピーカ等の様々な電磁機器に利用できる。特に、この圧粉磁心は、高磁束密度と共に焼鈍等によるヒステリシス損の低減も図れ、比較的、低周波数域で使用される機器等においても適応可能である。
【実施例】
【００９７】
以下、本発明の好適な実施例についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９８】
（実施例１）
〔被覆金属粉の作製〕
５００ｍＬのポリプロピレン製の円筒形容器に最大粒子径７５μｍ以下に分級した純鉄粉（水アトマイズ粉、ヘガネスＡＢ社製ＡＢＣ１００．３０）３００ｇを入れ、これに硝酸カルシウム水溶液１００ｍＬ（０．１８０Ｍ）、リン酸二水素アンモニウム水溶液１００ｍＬ（０．１０８Ｍ）を添加した。次にアンモニア水を用いて水溶液のｐＨを８．０に調整し、ミックスローターにて回転数１００ｒｐｍで１時間撹拌した。このようにして、鉄粉表面にヒドロキシアパタイトを形成させた（以下、ＨＡＰ被覆鉄粉と称する）。撹拌後、さらに超高純度コロイダルシリカ（扶桑化学工業株式会社製「クオートロンＰＬ−３」、粒子径７０ｎｍ、ＳｉＯ２濃度２０質量％）１０．８ｍＬを滴下して回転数１００ｒｐｍで再度１時間撹拌することでＨＡＰ被覆鉄粉をさらにＳｉＯ２で被覆した。撹拌後、直ちに鉄粉を濾別し、７０℃にて乾燥することで鉄粉表面に無機絶縁層を有する被覆鉄粉を作製した（以下、ＳｉＯ２／ＨＡＰ被覆鉄粉と称する）。重量測定の結果、ＳｉＯ２／ＨＡＰ被覆鉄粉の重さは、３０４．０ｇであった。
【００９９】
次に上記ＳｉＯ２／ＨＡＰ被覆鉄粉をシランカップリング剤及びシリコーン樹脂で被覆した。信越化学工業社製「ビニルトリメトキシシラン」及びモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズジャパン合同会社製メチル系シリコーン「ＹＲ３３７０」をアセトンで希釈し、それぞれ固形分量が５．０％のシランカップリグ剤溶液、シリコーン樹脂溶液を調整した。前記ＳｉＯ２／ＨＡＰ被覆鉄粉鉄粉にシランカップリング剤溶液を滴下して混錬処理し、３０分間ほど撹拌した。続いて、シリコーン樹脂溶液を滴下して３０分間撹拌した。なお、シランカップリング剤の鉄粉への塗布量は、０．１５質量％、シリコーン樹脂の被覆量は、鉄粉に対して０．４％とした。撹拌後、鉄粉を金属性のバットに移し、１５０℃にて２時間空気中で加熱することでＳｉＯ２／ＨＡＰ被覆鉄粉をさらにシリコーン樹脂で被覆した。以上のようにして複合絶縁層を鉄粉表面に形成させた。目開き１５０μｍのふるいを用いて粗大粉の除去を行ったところ、＞１５０μｍの粗大粉の含有量は、０．３ｍａｓｓ％であった。
【０１００】
（実施例２）
実施例１のシリコーン樹脂を東レ・ダウコーニング株式会社社製「ＳＲ２４００」に変えて被覆金属粉を作製した。その他の工程は、全て実施例１と同様にした。目開き１５０μｍのふるいを用いて粗大粉の除去を行ったところ、＞１５０μｍの粗大粉の含有量は、０．５ｍａｓｓ％であった。
【０１０１】
（実施例３）
実施例１のシリコーン樹脂を信越化学工業株式会社製「ＫＲ３１１」に代えて被覆金属粉を作製した。その他の工程は、全て実施例１と同様にした。目開き１５０μｍのふるいを用いて粗大粉の除去を行ったところ、＞１５０μｍの粗大粉の含有量は、０．４ｍａｓｓ％であった。
【０１０２】
（実施例４）
実施例１のシリコーン樹脂を信越化学工業株式会社製「ＫＲ−２２０Ｌ」に変えて被覆金属粉を作製した。その他の工程は、全て実施例１と同様にした。目開き１５０μｍのふるいを用いて粗大粉の除去を行ったところ、＞１５０μｍの粗大粉の含有量は、０．３ｍａｓｓ％であった。
【０１０３】
（実施例５）
実施例１の超高純度コロイダルシリカを酸化アルミニウム：Ａｌ２Ｏ３（日産化学工業株式会社製、アルミナゾル１００．Ａｌ２Ｏ３濃度１０質量％）に変えて被覆金属粉を作製した。その他の工程は、全て実施例１と同様にした。目開き１５０μｍのふるいを用いて粗大粉の除去を行ったところ、＞１５０μｍの粗大粉の含有量は、０．３ｍａｓｓ％であった。
【０１０４】
（実施例６）
実施例１の超高純度コロイダルシリカを酸化イットリウム：Ｙ２Ｏ３（シーアイ化成工業株式会社製、ＮａｎｏＴｅｋ  Ｓｌｕｒｒｙ、Ｙ２Ｏ３濃度１０%）に変えて被覆金属粉を作製した。その他の工程は、全て実施例１と同様にした。目開き１５０μｍのふるいを用いて粗大粉の除去を行ったところ、＞１５０μｍの粗大粉の含有量は、０．４ｍａｓｓ％であった。
【０１０５】
（比較例１）
実施例１において、シリコーン樹脂「ＹＲ３３７０」を塗布せずに被覆金属粉を作製した。その他の工程は全て実施例１と同様である。目開き１５０μｍのふるいを用いて粗大粉の除去を行ったところ、＞１５０μｍの粗大粉の含有量は、０．１ｍａｓｓ％であった。
【０１０６】
（比較例２）
実施例１において、被膜量を減らすことで同組成だが鉄粉の被覆が不十分な被覆金属粉を作製した。すなわち、５００ｍＬのポリプロピレン製の円筒形容器に最大粒子径７５μｍ以下に分級した純鉄粉（水アトマイズ粉、ヘガネスＡＢ社製ＡＢＣ１００．３０）３００ｇを入れ、これに硝酸カルシウム水溶液１００ｍＬ（０．０９０Ｍ）、リン酸二水素アンモニウム水溶液１００ｍＬ（０．０５４Ｍ）を添加した。次にアンモニア水を用いて水溶液のｐＨを８．０に調整し、ミックスローターにて回転数１００ｒｐｍで撹拌した。このようにして、鉄粉表面にヒドロキシアパタイトを形成させた。撹拌後のＨＡＰ被覆着鉄粉を定量分析用Ｎｏ．５Ｃの濾紙を用いて濾別し、別の容器内で超高純度コロイダルシリカ（扶桑化学工業株式会社製「クオートロンＰＬ−３」、粒子径７０ｎｍ、ＳｉＯ２濃度２０質量％）６．７５ｍＬと混合撹拌してＨＡＰ被覆鉄粉をさらにＳｉＯ２で被覆した。撹拌後、直ちに鉄粉を濾別し、７０℃にて乾燥することで鉄粉表面に無機絶縁層を有する被覆鉄粉を作製した（以下、ＳｉＯ２／ＨＡＰ被覆鉄粉と称する）。重量測定の結果、ＳｉＯ２／ＨＡＰ被覆鉄粉の重さは、３０２．３ｇであった。
【０１０７】
次に上記ＳｉＯ２／ＨＡＰ被覆鉄粉をシランカップリング剤及びシリコーン樹脂で被覆した。信越化学工業社製「アクリルトリメトキシシラン」及びモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズジャパン合同会社製メチル系シリコーン「ＹＲ３３７０」をアセトンで希釈し、それぞれ固形分量が５．０％のシランカップリグ剤溶液、シリコーン樹脂溶液を調整した。前記ＳｉＯ２／ＨＡＰ被覆鉄粉鉄粉にシランカップリング剤溶液を滴下して混錬処理し、３０分間ほど撹拌した。続いて、シリコーン樹脂溶液を滴下して同様に３０分間撹拌した。なお、シランカップリング剤の鉄粉への塗布量は、０．１５質量％、シリコーン樹脂の被覆量は、鉄粉に対して０．４％とした。撹拌後、鉄粉を金属性のバットに移し、１５０℃にて２時間空気中で加熱することでＳｉＯ２／ＨＡＰ被覆鉄粉をさらにシリコーン樹脂で被覆した。以上のようにして複合絶縁層を鉄粉表面に形成させた。目開き１５０μｍのふるいを用いて粗大粉の除去を行ったところ、＞１５０μｍの粗大粉の含有量は、０．３ｍａｓｓ％であった。
【０１０８】
（比較例３）
実施例１におけるシリコーン樹脂「ＹＲ３３７０」を東レダウコーニング株式会社製のフェニルシリコーン「２１７Ｒｅｓｉｎ」に変えて被覆金属粉を作製した。その他の工程は全て実施例１と同様である。目開き１５０μｍの篩を用いて粗大粉の除去を行ったところ、＞１５０μｍの粗大粉の含有量は、０．５ｍａｓｓ％であった。
【０１０９】
（比較例４）
実施例１におけるシリコーン樹脂「ＹＲ３３７０」の塗布量を２倍（０．８ｍａｓｓ%）に変更して被覆金属粉を作製した。その他の工程は、全て実施例１と同様である。目開き１５０μｍの篩を用いて粗大粉の除去を行ったところ、＞１５０μｍの粗大粉の含有量は、複合絶縁層被覆鉄粉全体に対して７．３ｍａｓｓ％であった。
【０１１０】
（比較例５）
５００ｍＬのポリプロピレン製の円筒形容器に最大粒子径７５μｍ以下に分級した純鉄粉（水アトマイズ粉、ヘガネスＡＢ社製ＡＢＣ１００．３０）３００ｇを入れ、これにシリコーン樹脂「ＹＲ３３７０」をアセトンで希釈した固形分量５．０％のシリコーン樹脂溶液を滴下して３０分間ほど撹拌した。シリコーン樹脂の被覆量は、鉄粉に対して０．４ｍａｓｓ％とした。撹拌後、円筒形容器内の鉄粉を金属性のバットに移し、１５０℃にて２時間空気中で加熱することで鉄粉表面のシリコーン樹脂を加熱硬化した。目開き１５０μｍのふるいを用いて得られたコート鉄粉中の粗大粉の除去を行ったところ、＞１５０μｍの粗大粉の割合は、５１．８ｍａｓｓ％であった。
【０１１１】
（比較例６）
比較例５のシリコーン樹脂の塗布量を０．４ｍａｓｓ％から０．８ｍａｓｓ％に変更した。すなわち、５００ｍＬのポリプロピレン製の円筒形容器に最大粒子径７５μｍ以下に分級した純鉄粉（水アトマイズ粉、ヘガネスＡＢ社製ＡＢＣ１００．３０）３００ｇを入れ、これにシリコーン樹脂「ＹＲ３３７０」をアセトンで希釈した固形分量５．０％のシリコーン樹脂溶液を滴下して３０分間ほど撹拌した。シリコーン樹脂の被覆量は、鉄粉に対して０．８％とした。撹拌後、円筒形容器内の鉄粉を金属性のバットに移し、１５０℃にて２時間空気中で加熱することで鉄粉表面のシリコーン樹脂を加熱硬化した。目開き１５０μｍの篩を用いて得られたコート鉄粉中の粗大粉の除去を行ったところ、＞１５０μｍの粗大粉の割合は、５９．７ｍａｓｓ％であった。
【０１１２】
（比較例７）
特許文献２（特開２００９−２２８１０７）記載の方法で軟磁性鉄基粉末を作製した。水：１０００部、Ｎａ２ＨＰＯ４：８８．５部、Ｈ３ＰＯ４：１８１部、Ｈ２ＳＯ４：６１部、Ｃｏ３（ＰＯ４）２：３０部、Ｃｓ２ＳＯ４：４４部を混合して、さらに１０倍に希釈した処理液１０部を、目開き３００μｍの篩を通した純鉄粉（神戸製鋼所製；アトメル３００ＮＨ；平均粒径８０〜１００μｍ）２００部に添加して、Ｖ型混合機を用いて３０分以上混合した後、大気中で２００℃・３０分乾燥し、目開き３００μｍの篩を通した。
【０１１３】
次に、シリコーン樹脂「ＫＲ２２０Ｌ」（信越化学工業社製）をトルエンに溶解させて、４．８％の固形分濃度の樹脂溶液を作製した。この樹脂溶液を鉄粉に対して樹脂固形分が０．１５％となるように添加混合し、オーブン炉で大気中、７５℃、３０分間加熱して乾燥した後、目開き３００μｍの篩を通した。その後、１５０℃で３０分間、予備硬化を行った。
【０１１４】
（比較例８）
市販のヘガネス社製「Ｓｏｍａｌｏｙ  １１０ｉ  １Ｐ」を用意した。
【０１１５】
（比較例９）
市販のヘガネス社製「Ｓｏｍａｌｏｙ  ５００」を用意した。
【０１１６】
〔被覆金属粉の作製〕
実施例１〜６及び比較例１〜９で作製した被覆金属粉表面の元素分布をＸＰＳ（島津／Ｋｒａｔｏｓ製ＡＸＩＳ−１６）にて分析した。また参考例として被膜を形成する前の純鉄粉（水アトマイズ粉、ヘガネスＡＢ社製ＡＢＣ１００．３０）も同様に測定した。測定は、各被覆金属粉を低圧（３ｔｏｎ／ｃｍ２）で成形することで薄片状の試験片を作製し、試験片表面を以下の条件で測定することで元素比率を算出した。得られたＸＰＳの定量分析結果を表１に示す。また、図１に実施例１で得られた被覆金属粉のＳＥＭ像を示す。
・照射Ｘ線：ＡｌＫα線（１．４８６６  ｋｅＶ）、水晶（α構造）の（１００）面を用いて単色化
・測定範囲：マクロ（１．３×０．７  ｍｍ２） 
・光電子検出角度：９０°
・中和銃ＯＮ
・ワイドスキャン時のＸ線出力：１５ｋＶ／３ｍＡ、パスエネルギー：１６０ｅＶ
・各ナロースキャン時のＸ線出力：１５ｋＶ／１０ｍＡ、パスエネルギー：２０ｅＶ
・積算回数（Ｓｗｅｅｐ）：積算回数1回でワイドスキャンを行い、表面に存在する元素を検出し、検出した各元素についてナロースキャンを実施。ナロースキャンでは、Ｆｅ（２Ｐ）のみ積算回数を１０回とし、その他の元素はいずれも積算回数を５回として、各ナロースキャンの結果から元素比率を求めた。
【０１１７】
【表１】
2014072367.tif 000003
【０１１８】
次に、実施例１〜６及び比較例１〜９で作製した被覆金属粉を用いて圧粉磁心（成形体）を作製した。図２に実施例１で得られた圧粉磁心のＳＥＭ像を示す。また、圧粉磁心の磁気特性評価を行った。試験片の作製方法と評価方法を以下に示す。
【０１１９】
[鉄損及び最大透磁率評価用試験片の作製方法]
成形金型内にアルコールで分散させたステアリン酸リチウムを塗布し、実施例１〜６及び比較例１〜９で作製した被覆金属粉表面を成形圧力１４８０ＭＰａの条件で温間成形した。なお、成形金型を１３０℃に加熱した状態で被覆金属粉を充填し、得られたリング状試験片（内径：２０ｍｍ、外径：３０ｍｍ、全長：５ｍｍ）は、乾燥重量、水中重量から算出されるアルキメデス法を用いて寸法を測定した。
【０１２０】
〔抗折試験用試験片の作製方法〕
１２ｍｍ×３４ｍｍの成形金型内にアルコールで分散させたステアリン酸リチウムを塗布し、成形金型を１３０℃に加熱した状態で実施例１〜６、比較例１〜９のいずれかで作製した被覆金属粉を充填し、２０００ｋＮアムスラー型万能試験機にて成形圧力１４８０ＭＰａで成形した。試験片の寸法は、１２×３４×５ｍｍとした。
【０１２１】
〔加熱工程〕
作製したリング成形体及び抗折試験用試験片は雰囲気調整誘導加熱炉にてＮ２雰囲気下、昇温速度１０℃／ｍｉｎとし、６５０℃の温度で３０分間加熱処理を実施した。３０分間の加熱後は炉冷にて冷却し、圧粉磁心を得た。
【０１２２】
〔鉄損測定〕
鉄損は励磁磁束密度、周波数によるエネルギー損失を示し、損失が低い程高効率な材料であることを示す。鉄損測定は岩通計測製ＳＹ−８２３２を用い評価した。圧粉磁心の内径、外径、全長寸法、重量を測定後、圧粉磁心表層に絶縁紙を巻きまわした後に検出用、励磁用の巻線を施した。検出用銅線の巻線数は２０ターンとし、励磁用銅線の巻線数は６０ターンとし、試験片とした。励磁磁束密度は０．１Ｔ一定とし、周波数は１０ｋＨｚとし、各々で鉄損を測定した。
【０１２３】
〔最大比透磁率測定〕
最大比透磁率測定は、理研電子製Ｂ−Ｈアナライザを用いて評価した。圧粉磁心の内径、外径、全長寸法、重量を測定後、圧粉磁心表層に絶縁紙を巻きまわした後に検出用、励磁用の巻線を施した。検出用銅線はφ０．２６ｍｍとし、２０ターン巻きまわし、励磁用銅線はφ０．５ｍｍとし、２００ターン巻きまわし、リング試験片とした。磁化力Ｈの最大値は１００００Ａ／ｍとし、磁化力を変化させ磁束密度Ｂの変化から比透磁率を測定し、その最大値を最大比透磁率とした。
【０１２４】
〔抗折強度〕
本明細書でいう強度とは抗折強度のことであり、抗折試験はＪＩＳ−Ｚ−２２４８に準拠して精密万能試験機(オートグラフ)を用い、３点曲げ試験にて測定することで得られる。支点間距離は２５．４ｍｍとし、加圧速度は０．５ｍｍ／ｍｉｎとし、最大試験力から抗折強度を求めた。
【０１２５】
実施例１〜６及び比較例１〜９の圧粉磁心の密度、鉄損、抗折強度、及び最大透磁率の評価結果を表２に示す。また、図２に実施例１で得られた圧粉磁心のＳＥＭ像を示す。
【０１２６】
【表２】
2014072367.tif 000004
【０１２７】
表２より、実施例１〜６では、比較例１〜９に比べて低鉄損、高抗折強度でありながら、優れた恒透磁率性を示している。
【０１２８】
表１の結果より比較例１は、「Ｆｅ」、「Ｏ」、「Ｍ」は、請求項１の範囲を満たしているが、シリコーン樹脂で被覆していないことでＣ量が最も少ない。比較例２（同組成だが被膜量が少なく鉄粉の被覆が不十分な被覆金属粉）では、鉄損が１７２ｋＷ／ｍ３と非常に高い。表１より、比較例２の「Ｏ」、「Ｃ」、「Ｍ」は、請求項１の範囲を満たしているが、「Ｆｅ」が高く、鉄粉同士を十分に絶縁できていないことが伺える。比較例３では、鉄損が高く、抗折強度も＜５０ＭＰａである。またシリコーン樹脂を厚塗りした比較例４でも鉄損が高く、かつ厚塗りにより密度の低下が顕著である。比較例３、４の表１（ＸＰＳ）の結果より、表面に存在するＣ量（有機成分の割合）が高すぎるため、高温熱処理時の重量減少が高く鉄損を低減することができていないものと推察される。
比較例５、６では、鉄損、抗折強度、最大透磁率のいずれもが実施例よりも大きく劣っている。凝集粉の形成量の多さも製造上の問題となるが、磁気特性面でも不十分であることが分かる。
従来技術である比較例７、市販品である比較例８、９では、最大透磁率が一様に高い傾向にある。これは、比較例７、８、９では、被膜中の無機物の含有量が少ないためであり、表１の結果でも「Ｓｉ」や「Ｏ」が実施例に比べて一様に少ない傾向が反映されている。
【図１】
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【図２】
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