(57)【要約】【課題】  成形性が良好であり、かつ絶縁被膜を良好に機能させて鉄損を十分に抑制できる軟磁性材料および圧粉磁心を提供する。【解決手段】  軟磁性材料は、複数の複合磁性粒子３０を含む軟磁性材料であって、複数の複合磁性粒子３０の各々は、金属磁性粒子１０と、金属磁性粒子１０の表面を取り囲む絶縁被膜２０と、絶縁被膜２０の外部を取り囲む複合被膜２２とを有している。複合被膜２２は、絶縁被膜２０の表面を取り囲む耐熱性付与保護被膜２４と、耐熱性付与保護被膜２４の表面を取り囲む可撓性保護被膜２６とを有している。【選択図】        図１
2006202956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の複合磁性粒子を含む軟磁性材料であって、
前記複数の複合磁性粒子の各々は、金属磁性粒子と、前記金属磁性粒子の表面を取り囲む絶縁被膜と、前記絶縁被膜の外部を取り囲む複合被膜とを有し、
前記複合被膜は、前記絶縁被膜の表面を取り囲む耐熱性付与保護被膜と、前記耐熱性付与保護被膜の表面を取り囲む可撓性保護被膜とを有する、軟磁性材料。
【請求項２】
複数の複合磁性粒子を含む軟磁性材料であって、
前記複数の複合磁性粒子の各々は、金属磁性粒子と、前記金属磁性粒子の表面を取り囲む絶縁被膜と、前記絶縁被膜の表面を取り囲む複合被膜とを有し、
前記複合被膜は耐熱性付与保護被膜と可撓性保護被膜との混合被膜であり、前記複合被膜の表面には耐熱性付与保護被膜よりも可撓性保護被膜の方が多く含まれており、かつ前記絶縁被膜との境界の前記複合被膜には可撓性保護被膜よりも耐熱性付与保護被膜の方が多く含まれている、軟磁性材料。
【請求項３】
前記絶縁被膜は、リン化合物、ケイ素化合物、ジルコニウム化合物およびアルミニウム化合物からなる群より選ばれた少なくとも一種を含む、請求項１または２に記載の軟磁性材料。
【請求項４】
前記絶縁被膜の平均厚みは１０ｎｍ以上１μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の軟磁性材料。
【請求項５】
前記耐熱性付与保護被膜は有機シリコン化合物を含み、かつ前記有機シリコン化合物のシロキサン架橋密度は０より大きく１．５以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の軟磁性材料。
【請求項６】
前記可撓性保護被膜はシリコーン樹脂を含み、前記絶縁被膜との境界の前記複合被膜におけるＳｉの含有量は、前記複合被膜の表面におけるＳｉの含有量よりも多い、請求項５に記載の軟磁性材料。
【請求項７】
前記可撓性保護被膜は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、およびアミド樹脂からなる群より選ばれた少なくとも一種を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の軟磁性材料。
【請求項８】
前記複合被膜の平均厚みは１０ｎｍ以上１μｍ以下である、請求項１〜７のいずれかに記載の軟磁性材料。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の軟磁性材料を用いて作製した圧粉磁心。
【請求項１０】
前記絶縁被膜との境界の前記複合被膜におけるＳｉの含有量は、前記複合被膜の表面におけるＳｉの含有量よりも多い、請求項９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、軟磁性材料および圧粉磁心に関し、より特定的には、成形性が良好であり、かつ絶縁被膜を良好に機能させて鉄損を十分に抑制できる軟磁性材料および圧粉磁心に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電磁弁、モーターまたは電源回路などを備える電気機器には、小型化、高効率化および高出力化が強く求められている。このような要求に応える手段として、これら電気機器の作動周波数の高周波化が有効であり、電磁弁やモーターなどでは数百Ｈｚから数ｋＨｚ、電源回路では数十ｋＨｚから数百ｋＨｚという水準で高周波化が進んでいる。
【０００３】
電磁弁やモーターなどの電気機器では、これまで数百Ｈｚ以下の周波数で作動させる場合が主であり、その鉄心材料としては、低鉄損であることを利点とするいわゆる電磁鋼板材が用いられてきた。磁心材料の鉄損は、ヒステリシス損と渦電流損とに大別される。上述の電磁鋼板材は、比較的保磁力が小さい鉄−ケイ素合金を薄板化し、その表面に絶縁処理を施したものを積層することによって作製され、特にヒステリシス損が小さいことで知られている。渦電流損が作動周波数の２乗に比例するのに対して、ヒステリシス損は作動周波数の１乗に比例する。このため、作動周波数が数百Ｈｚ以下の帯域ではヒステリシス損が支配的であり、この周波数帯域においては、特にヒステリシス損が小さい電磁鋼板材の利用が有効であると言える。
【０００４】
しかし、作動周波数が数ｋＨｚの帯域では渦電流損が支配的になることから、電磁鋼板材に代わる鉄心用材料が必要になる。この場合に有効に利用されるのが、比較的良好な低渦電流損特性を示す圧粉磁心やソフトフェライト磁心である。圧粉磁心は、鉄、鉄−ケイ素合金、センダスト合金、パーマロイ合金および鉄系非晶質合金に代表される粉末状の軟磁性材料を用いて作製される。より具体的には、この軟磁性材料に絶縁性に優れるバインダー部材を混合したもの、または粉末の表面に絶縁処理を施したものを加圧成形することによって作製される。
【０００５】
一方、ソフトフェライト磁心は、材料自体が高い電気抵抗を有するため、特に優れた低渦電流損材料として知られている。しかし、ソフトフェライトを用いた場合、飽和磁束密度が低いため、高出力化が困難という問題が発生する。この点に関しては、圧粉磁心の場合、飽和磁束密度が高い軟磁性材料が主成分として用いられているため、有利である。
【０００６】
また、圧粉磁心の場合、その製造工程において加圧成形が実施されるが、その際の変形によって粉末に歪みが導入される。このため、保磁力が増大し、結果として圧粉磁心のヒステリシス損が大きくなるという問題が発生する。したがって、圧粉磁心を鉄心材料として利用する場合には、加圧成形により成形体を作製した後、歪み取りの処理を行なうことが必要となる。
【０００７】
この歪み取りの処理として有効であるのが、成形体に対して行なう熱焼鈍処理である。この熱処理時の温度を高く設定すれば、歪み取りの効果は大きくなり、ヒステリシス損を低減させることができる。しかし、熱処理時の温度をあまりに高く設定しすぎると、軟磁性材料を構成する絶縁性のバインダー部材や絶縁被膜が、分解したり劣化したりし、渦電流損が増大する原因となる。したがって、このような問題が生じることのない温度範囲でしか熱処理を行なうことができず、軟磁性材料を構成する絶縁性のバインダー部材や絶縁被膜の耐熱性を向上させることが、圧粉磁心の鉄損を低減させるにおいて重要な課題となっている。
【０００８】
従来の圧粉磁心の代表例として、絶縁被膜としてリン酸塩被膜を設けた純鉄粉に、０．０５質量％から０．５質量％ほどの樹脂部材を添加し、これを加熱成形した後、歪み取りのための熱焼鈍を実施して作製されたものがある。この場合、熱処理時の温度は、絶縁被膜の熱分解温度である２００℃から５００℃ほどである。しかしこの場合、熱処理時の温度が低く、歪み取りの十分な効果を得ることができない。
【０００９】
また別に、特開２００３−３０３７１１号公報（特許文献１）には、ヒステリシス損を低減させるための焼鈍に際し、絶縁が破壊されない耐熱性絶縁被膜を有する鉄基粉末およびこれを用いた圧粉磁心が開示されている。特許文献１に開示された鉄基粉末では、鉄を主成分とする粉末の表面が、シリコーン樹脂および顔料を含有する被膜で覆われている。さらに好ましくは、シリコーン樹脂および顔料を含有する被膜の下層として、シリコン化合物などの物質を含む被膜が設けられている。顔料は、Ｄ５０として規定される平均粒径が４０ｎｍ以下の粉末とすることが好ましい。
【特許文献１】特開２００３−３０３７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のように、特許文献１に開示された耐熱性絶縁被膜は顔料を含んでいる。顔料は通常、金属酸化物などの硬い材料よりなっている。このため、特許文献１の鉄基粉末を加圧成形して圧粉磁心を作製しようとすると、加圧成形の圧力により耐熱性絶縁被膜が局部的な破損を起こす。その結果、絶縁被膜の耐熱性は向上するが、電気抵抗自体が低下してしまい、鉄基粉末間において渦電流が流れやすく、渦電流損に起因する圧粉磁心の鉄損が増大するという問題が生じる。つまり、顔料は耐熱向上効果を有しているものの、加圧成形時に耐熱性絶縁被膜へのダメージが多少あるので耐熱温度以下での基本的な渦損失が増大する。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決することであり、成形性が良好であり、かつ絶縁被膜を良好に機能させて鉄損を十分に抑制できる軟磁性材料および圧粉磁心を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一の局面における軟磁性材料は、複数の複合磁性粒子を含む軟磁性材料であって、複数の複合磁性粒子の各々は、金属磁性粒子と、金属磁性粒子の表面を取り囲む絶縁被膜と、絶縁被膜の外部を取り囲む複合被膜とを有している。複合被膜は、絶縁被膜の表面を取り囲む耐熱性付与保護被膜と、耐熱性付与保護被膜の表面を取り囲む可撓性保護被膜とを有している。
【００１３】
本発明の他の局面における軟磁性材料は、複数の複合磁性粒子を含む軟磁性材料であって、複数の複合磁性粒子の各々は、金属磁性粒子と、金属磁性粒子の表面を取り囲む絶縁被膜と、絶縁被膜の表面を取り囲む複合被膜とを有している。複合被膜は耐熱性付与保護被膜と可撓性保護被膜との混合被膜であり、複合被膜の表面には耐熱性付与保護被膜よりも可撓性保護被膜の方が多く含まれており、かつ絶縁被膜との境界の複合被膜には可撓性保護被膜よりも耐熱性付与保護被膜の方が多く含まれている。
【００１４】
本発明の一の局面および他の局面における軟磁性材料によれば、所定の屈曲性を有する可撓性保護被膜によって複合磁性粒子の表面が覆われているので、成形性が良好になる。また、可撓性保護被膜は撓む性質を有しているので、圧力を受けても可撓性保護被膜にはき裂が入りにくい。したがって、加圧成形の圧力によって耐熱性付与保護被膜および絶縁被膜が破壊されるのを、可撓性保護被膜によって防止することができる。したがって、絶縁被膜を良好に機能させて粒子間を流れる渦電流を十分に抑制することができる。
【００１５】
また、耐熱性付与保護被膜によって絶縁被膜が保護されるので、絶縁被膜の耐熱性が向上し、高温で熱処理しても絶縁被膜が破壊しにくくなる。したがって、高温の熱処理によってヒステリシス損を低減することができる。
【００１６】
本発明の軟磁性材料において好ましくは、絶縁被膜は、リン化合物、ケイ素化合物、ジルコニウム化合物およびアルミニウム化合物からなる群より選ばれた少なくとも一種を含んでいる。
【００１７】
これらの材料は絶縁性に優れているため、金属磁性粒子間に流れる渦電流をより効果的に抑制することができる。
【００１８】
本発明の軟磁性材料において好ましくは、絶縁被膜の平均厚みは１０ｎｍ以上１μｍ以下である。
【００１９】
絶縁被膜の平均厚みが１０ｎｍ以上であることで、絶縁被膜中を流れるトンネル電流を抑制し、このトンネル電流に起因する渦電流損の増大を抑えることができる。また、絶縁被膜の平均厚みが１μｍ以下であることで、金属磁性粒子間の距離が大きくなりすぎて反磁界が発生する（金属磁性粒子に磁極が生じてエネルギーの損失が発生する）ことを防止できる。これにより、反磁界の発生に起因したヒステリシス損の増大を抑制できる。また、軟磁性材料に占める絶縁被膜の体積比率が小さくなりすぎて、軟磁性材料の成形体の飽和磁束密度が低下することを防止できる。
【００２０】
本発明の軟磁性材料において好ましくは、耐熱性付与保護被膜は有機シリコン化合物を含んでおり、かつ有機シリコン化合物のシロキサン架橋密度は０より大きく１．５以下である。
【００２１】
シロキサン架橋密度が０より大きく１．５以下である有機シリコン化合物は、化合物自身が耐熱性に優れているのに加えて、熱分解後にもＳｉ含有量が多くＳｉ−Ｏ化合物に変化したときの収縮が小さく急激な電気抵抗低下がないため、耐熱性付与保護被膜として適している。より好ましくはシロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）１．３以下が良い。
【００２２】
本発明の軟磁性材料において好ましくは、可撓性保護被膜はシリコーン樹脂を含んでおり、絶縁被膜との境界の複合被膜に含まれるＳｉ（シリコン）の量は、複合被膜の表面に含まれるＳｉの量よりも多い。
【００２３】
耐熱性付与保護被膜におけるＳｉの量は、可撓性保護被膜におけるＳｉの含有量よりも多い。このため、複合被膜中において、可撓性保護被膜が表面に偏在する構成となる。これにより、加圧成形の圧力によって耐熱性付与保護被膜および絶縁被膜が破壊されるのを、可撓性保護被膜によって防止することができる。したがって、絶縁被膜を良好に機能させて粒子間を流れる渦電流を十分に抑制することができる。
【００２４】
本発明の軟磁性材料において好ましくは、可撓性保護被膜は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、およびアミド樹脂からなる群より選ばれた少なくとも一種を含んでいる。
【００２５】
これらの材料は可撓性に優れているため、耐熱性付与保護被膜および絶縁被膜が破壊されるのを効果的に抑止することができる。
【００２６】
本発明の軟磁性材料において好ましくは、複合被膜の平均厚みは１０ｎｍ以上１μｍ以下である。
【００２７】
複合被膜の平均厚みが１０ｎｍ以上であることで、絶縁被膜の破壊を効果的に抑止することができる。また、複合被膜の平均厚みが１μｍ以下であることで、金属磁性粒子間の距離が大きくなりすぎて反磁界が発生する（金属磁性粒子に磁極が生じてエネルギーの損失が発生する）ことを防止できる。これにより、反磁界の発生に起因したヒステリシス損の増大を抑制できる。また、軟磁性材料に占める複合被膜の体積比率が小さくなりすぎて、軟磁性材料の成形体の飽和磁束密度が低下することを防止できる。
【００２８】
本発明の圧粉磁心は、上記のいずれかの軟磁性材料を用いて作製されている。これにより、成形密度が高く、かつ絶縁被膜を良好に機能させて鉄損を十分に抑制できる圧粉磁心が得られる。
【００２９】
本発明の圧粉磁心において好ましくは、絶縁被膜との境界の前記複合被膜に含まれるＳｉの量は、複合被膜の表面に含まれるＳｉの量よりも多い。
【００３０】
これにより、複合被膜中において、可撓性保護被膜が表面に偏在する構成となる。このため、加圧成形の圧力によって耐熱性付与保護被膜および絶縁被膜が破壊されるのを、可撓性保護被膜によって防止することができる。したがって、絶縁被膜を良好に機能させて鉄損を十分に抑制することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の軟磁性材料および圧粉磁心によれば、成形性が良好であり、かつ絶縁被膜を良好に機能させて鉄損を十分に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における圧粉磁心を拡大して示す模式図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）における１個の複合磁性粒子を示す拡大図である。図１（ａ），（ｂ）を参照して、本実施の形態の軟磁性材料は、複数の複合磁性粒子３０を備えている。複数の複合磁性粒子３０の各々は、たとえば複合磁性粒子３０が有する凹凸の噛み合わせによって互いに接合されていたり、複数の複合磁性粒子３０同士の間に存在する図示しない有機物によって接合されていたりする。複合磁性粒子３０は、金属磁性粒子１０と、絶縁被膜２０と、複合被膜２２とを有している。金属磁性粒子１０の表面を取り囲むように絶縁被膜２０が形成されており、絶縁被膜２０の表面を取り囲むように複合被膜２２が形成されている。
【００３４】
金属磁性粒子１０には、磁気的特性として、高い飽和磁束密度と低い保磁力とを示す材料が用いられ、たとえば、鉄（Ｆｅ）、鉄（Ｆｅ）−シリコン（Ｓｉ）系合金、鉄（Ｆｅ）−アルミニウム（Ａｌ）系合金、鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）系合金（電磁ステンレス等）、鉄（Ｆｅ）−窒素（Ｎ）系合金、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）系合金（パーマロイ等）、鉄（Ｆｅ）−炭素（Ｃ）系合金、鉄（Ｆｅ）−ホウ素（Ｂ）系合金、鉄（Ｆｅ）−コバルト（Ｃｏ）系合金、鉄（Ｆｅ）−リン（Ｐ）系合金、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）系合金および鉄（Ｆｅ）−アルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系合金（センダスト等）などを用いることができる。その中でも特に、純鉄粒子、鉄−ケイ素（０を超え６．５質量％以下）合金粒子、鉄−アルミニウム（０を超え５質量％以下）合金粒子、パーマロイ合金粒子、電磁ステンレス合金粒子、センダスト合金粒子および鉄系アモルファス合金粒子などを金属磁性粒子１０として用いることが好ましい。
【００３５】
金属磁性粒子１０の平均粒径は、５μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。金属磁性粒子１０の平均粒径を５μｍ以上にした場合、金属磁性粒子１０が酸化されにくいため、圧粉磁心の磁気的特性を向上させることができる。また、金属磁性粒子１０の平均粒径を３００μｍ以下にした場合、加圧成形時において粉末の圧縮性が低下することがない。これにより、加圧成形によって得られる成形体の密度を大きくすることができる。
【００３６】
なお、ここで言う平均粒径とは、レーザー散乱回折法によって測定した粒径のヒストグラム中、粒径の小さいほうからの質量の和が総質量の５０％に達する粒子の粒径、つまり５０％粒径Ｄをいう。
【００３７】
絶縁被膜２０は、少なくとも電気的絶縁性を有する材料から形成されており、たとえば、リン化合物、ケイ素化合物、ジルコニウム化合物またはアルミニウム化合物などから形成されている。このような材料としては、リンと鉄とを含むリン酸鉄の他、リン酸マンガン、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム、酸化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウムまたは酸化ジルコニウムなどを挙げることができる。
【００３８】
絶縁被膜２０は、金属磁性粒子１０間の絶縁層として機能する。金属磁性粒子１０を絶縁被膜２０で覆うことによって、圧粉磁心の電気抵抗率ρを大きくすることができる。これにより、金属磁性粒子１０間に渦電流が流れるのを抑制して、渦電流損に起因する圧粉磁心の鉄損を低減させることができる。
【００３９】
金属磁性粒子１０にリン化合物からなる絶縁被膜２０を形成する方法としては、リン酸金属塩およびリン酸エステルを水または有機溶媒に溶かした溶液を用いて、湿式被膜処理を実施する方法が挙げられる。金属磁性粒子１０にケイ素化合物からなる絶縁被膜２０を形成する方法としては、シランカップンリング剤、シリコーン樹脂およびシラザンなどのケイ素化合物を湿式被膜処理する方法や、ゾルゲル法によりケイ酸ガラスおよび酸化ケイ素を被膜処理する方法が挙げられる。
【００４０】
金属磁性粒子１０にジルコニウム化合物からなる絶縁被膜２０を形成する方法としては、ジルコニウムカップリング剤を湿式被膜処理する方法や、ゾルゲル法により酸化ジルコニウムを被膜する方法が挙げられる。金属磁性粒子１０にアルミニウム化合物からなる絶縁被膜２０を形成する方法としては、ゾルゲル法により酸化アルミニウムを被膜する方法が挙げられる。なお、絶縁被膜２０を形成する方法は、以上に説明した方法に限定されるものではなく、形成する絶縁被膜２０に適した各種の方法を採ることができる。
【００４１】
絶縁被膜２０の平均厚みは、１０ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。この場合、トンネル電流に起因して渦電流損が増大することを防止するとともに、金属磁性粒子１０間に発生する反磁界に起因してヒステリシス損が増大することを防止できる。下層被膜２０の平均厚みは、５００ｎｍ以下であることがさらに好ましく、２００ｎｍ以下であることがまたさらに好ましい。
【００４２】
なお、ここで言う平均厚みとは、組成分析（ＴＥＭ−ＥＤＸ：transmission electron microscope energy dispersive X-ray spectroscopy）によって得られる膜組成と、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ：inductively coupled plasma-mass spectrometry）によって得られる元素量とを鑑みて相当厚さを導出し、さらに、ＴＥＭ写真により直接、被膜を観察し、先に導出された相当厚さのオーダーを確認することで決定されるものを言う。
【００４３】
複合被膜２２は、耐熱性付与保護被膜２４と、可撓性保護被膜２６とを有している。絶縁被膜２０の表面を取り囲むように耐熱性付与保護被膜２４が形成されており、耐熱性付与保護被膜２４の表面を取り囲むように可撓性保護被膜２６が形成されている。つまり、本実施の形態の複合被膜２２は２層構造になっており、絶縁被膜２０との境界面側に耐熱性付与保護被膜２４が形成されており、複合磁性粒子３０の表面側に可撓性保護被膜２６が形成されている。
【００４４】
複合被膜２２の平均厚みは１０ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。この場合、絶縁被膜２０の破壊を効果的に抑止するとともに、金属磁性粒子１０間に発生する反磁界に起因してヒステリシス損が増大することを防止できる。
【００４５】
耐熱性付与保護被膜２４は、熱処理時に下層の絶縁被膜２０が加熱されて熱分解するのを防ぐ役割を果たしている。耐熱性付与保護被膜２４は、有機シリコン化合物を含み、かつシロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）が０より大きく１．５以下である材料よりなっている。耐熱性付与保護被膜２４としては、たとえばシロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）が上記範囲内にあるシリコーン樹脂などを用いることができる。より好ましくはシロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）１．３以下が良い。
【００４６】
ここで、シロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）とは、Ｓｉ原子１個に結合している有機基の平均数を表わす数値であり、この値が小さいほど架橋度が大きく、Ｓｉ元素の含有量が大きくなる。
【００４７】
可撓性保護被膜２６は、加圧成形時に下層の耐熱性付与保護被膜２４および絶縁被膜２０が破壊されるのを防ぐ役割を果たしている。可撓性保護被膜２６は、所定の屈曲性を有する材料よりなっている。具体的には、直径６ｍｍの丸棒を用いて室温にてＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）に規定する屈曲性試験を行なった場合に、塗膜にひびが入らず、かつ金属板から剥がれない材料よりなっている。
【００４８】
ここで、ＪＩＳに規定する屈曲性試験は、以下の方法により行なわれる。試験片を、自然乾燥ワニスについては２４時間室内に置いてから、加熱乾燥ワニスについては規定の温度と時間とで追加加熱する。その後、室温で放冷してから、金属板の試験片については２５±５℃の水中に約２分保ちそのままの状態で塗膜を外側にして所定の直径をもつ丸棒に沿って約３秒間で１８０度折り曲げる。そして、塗膜にひびが入っていないか、また、金属板から剥がれていないかどうかを目視で調べる。
【００４９】
可撓性保護被膜２６は、たとえば、シロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）が１．５より大きいシリコーン樹脂よりなっている。また、可撓性保護被膜２６は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、またはアミド樹脂などよりなっていてもよい。
【００５０】
図２は、有機シリコン化合物（シリコーン樹脂）のシロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）と、耐熱き裂性および屈曲性との関係を示す図である。なお、耐熱き裂性は、有機シリコン化合物を２８０℃に加熱した場合のき裂が発生するまでの時間で示される値であり、屈曲性の折り曲げ半径は３ｍｍである。
【００５１】
図２に示すように、シリコーン樹脂の耐熱き裂性は、シロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）が１．５以下である場合に良好である。このことから、シロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）が０より大きく１．５以下であるシリコーン樹脂が、耐熱性付与保護被膜２４として適していることが分かる。より好ましくはシロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）１．３以下が良い。一方、シリコーン樹脂の屈曲性は、シロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）が１．５を超えるあたりから改善されている。このことから、シロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）が１．５より大きいシリコーン樹脂が、可撓性保護被膜２６として適していることが分かる。
【００５２】
ここで、図１（ａ），（ｂ）に示す複合磁性粒子３０において、複合被膜２２におけるＳｉの含有量は図３に示すようになっている。
【００５３】
図３は、図１（ｂ）の複合磁性粒子の複合被膜におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ったＳｉ含有量を示す図である。図３を参照して、可撓性保護被膜２６を構成するシリコーン樹脂のシロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）は、耐熱性付与保護被膜２４を構成するシリコーン樹脂のシロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）よりも大きいので、耐熱性付与保護被膜２４のＳｉ含有量は可撓性保護被膜２６のＳｉ含有量よりも多い。言い換えれば、絶縁被膜２０との境界の複合被膜２２におけるＳｉの含有量は、複合被膜２２（複合磁性粒子３０）の表面におけるＳｉの含有量よりも多くなっている。
【００５４】
絶縁被膜２０の表面に耐熱性付与保護被膜２４を形成する方法としては、たとえば耐熱性付与保護被膜２４の成分を溶解した有機溶媒中に、絶縁被膜２０を形成した金属磁性粒子１０を浸漬して攪拌し、有機溶媒を蒸発させ、その後耐熱性付与保護被膜２４を硬化させる方法（湿式被膜処理法）が挙げられる。また、耐熱性付与保護被膜２４の表面に可撓性保護被膜２６を形成する方法としても、湿式被膜処理法を同様に用いることができる。
【００５５】
続いて、図１（ａ）に示す圧粉磁心を製造する方法について説明を行なう。まず、金属磁性粒子１０の表面に絶縁被膜２０を形成し、さらに絶縁被膜２０の表面に耐熱性付与保護被膜２４を形成し、耐熱性付与保護被膜２４の表面に可撓性保護被膜２６を形成する。以上の工程により、複合磁性粒子３０を得る。
【００５６】
次に、複合磁性粒子３０を金型に入れ、たとえば、７００ＭＰａから１５００ＭＰａまでの圧力で加圧成形する。これにより、複合磁性粒子３０が圧縮されて成形体が得られる。加圧成形する雰囲気は、大気中でも良いが、不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気とすることが好ましい。この場合、大気中の酸素によって複合磁性粒子４０が酸化されるのを抑制できる。
【００５７】
ここで、可撓性保護被膜２６は所定の屈曲性を有しているので、軟磁性材料の成形性は良好である。また、加圧成形時に圧力を受けると、それによって可撓性保護被膜２６は撓む。このため、可撓性保護被膜２６にはき裂が入りにくい。したがって、加圧成形の圧力によって耐熱性付与保護被膜２４および絶縁被膜２０が破壊されるのを、可撓性保護被膜２６によって防止することができる。
【００５８】
次に、加圧成形によって得られた成形体に、たとえば５００℃以上８００℃未満の温度で熱処理を行なう。これにより、成形体の内部に存在する歪みや転位を取り除くことができる。なお、熱処理する雰囲気は、大気中でも良いが、不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気とすることが好ましい。この場合、大気中の酸素によって複合磁性粒子４０が酸化されるのを抑制できる。
【００５９】
ここで、耐熱性付与保護被膜２４は高い耐熱性を有しているので、絶縁被膜２０を熱から保護する保護膜として機能する。このため、５００℃以上の高温で熱処理しているにもかかわらず、絶縁被膜２０が劣化するということがない。したがって、高温の熱処理によってヒステリシス損を低減することができる。
【００６０】
熱処理後、成形体に必要に応じて切削加工など適当な加工を施すことによって、図１（ａ）に示す圧粉磁心が完成する。
【００６１】
本実施の形態の軟磁性材料によれば、所定の屈曲性を有している可撓性保護被膜２６が複合磁性粒子３０の表面を覆っているので、成形性が良好になる。また、加圧成形の圧力によって耐熱性付与保護被膜２４および絶縁被膜２０が破壊されるのを、可撓性保護被膜２６の撓む性質によって防止することができる。したがって、絶縁被膜２０を良好に機能させて粒子間を流れる渦電流を十分に抑制することができる。
【００６２】
また、耐熱性付与保護被膜２４によって絶縁被膜２０が保護されるので、絶縁被膜２０の耐熱性が向上し、高温で熱処理しても絶縁被膜２０が破壊しにくくなる。したがって、高温の熱処理によってヒステリシス損を低減することができる。
【００６３】
（実施の形態２）
図４（ａ）は、本発明の実施の形態２における圧粉磁心を拡大して示す模式図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）における１個の複合磁性粒子を示す拡大図である。図４（ａ），（ｂ）を参照して、本実施の形態の軟磁性材料では、複合磁性粒子３０ａが有している複合被膜の構造が実施の形態１と異なっている。本実施の形態の複合被膜２２ａは、耐熱性付与保護被膜と可撓性保護被膜との混合被膜である。具体的には、たとえばシロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）が０より大きく１．５以下であるシリコーン樹脂の分子と、シロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）は１．５より大きいシリコーン樹脂の分子とが混在した複合被膜となっている。
【００６４】
また、絶縁被膜２０との境界の複合被膜２２ａから複合被膜２２ａの表面へ向かって、複合被膜２２ａに含まれる可撓性保護被膜の割合が増加している。このため、複合被膜２２ａの表面には耐熱性付与保護被膜よりも可撓性保護被膜の方が多く含まれており、かつ絶縁被膜２０との境界の複合被膜２２ａには可撓性保護被膜よりも耐熱性付与保護被膜の方が多く含まれている。
【００６５】
ここで、図４（ａ），（ｂ）に示す複合磁性粒子３０において、複合被膜２２におけるＳｉの含有量はたとえば図５に示すようになっている。
【００６６】
図５は、図４（ｂ）の複合磁性粒子の複合被膜におけるＶ−Ｖ線に沿ったＳｉ含有量を示す図である。図５を参照して、複合被膜２２ａに含まれる可撓性保護被膜のシロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）は、複合被膜２２ａに含まれる耐熱性付与保護被膜のシロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）よりも大きい。このため、絶縁被膜２０との境界の複合被膜２２ａから複合被膜２２ａの表面へ向かって、Ｓｉ含有量が単調に減少している。したがって、複合被膜２２ａの表面には耐熱性付与保護被膜よりも可撓性保護被膜の方が多く含まれており、かつ絶縁被膜２０との境界の複合被膜２２ａには可撓性保護被膜よりも耐熱性付与保護被膜の方が多く含まれている。
【００６７】
絶縁被膜２０の表面に上記のような複合被膜２２ａを形成する方法としては、たとえば耐熱性付与保護被膜の成分を溶解した有機溶媒中に、絶縁被膜２０を形成した金属磁性粒子１０を浸漬して攪拌し、徐々に可撓性保護被膜の成分を有機溶媒中に溶解していきながら有機溶媒を蒸発させる方法が挙げられる。この方法では、耐熱性付与保護被膜の成分が始めに絶縁被膜２０の表面を被覆し、耐熱性付与保護被膜の成分の割合が有機溶媒中で減少していく。一方、可撓性保護被膜の成分は有機溶媒中において増加していき、徐々に可撓性保護被膜の成分が増加した複合被膜２２ａが得られる。
【００６８】
なお、これ以外の軟磁性材料の構成およびその製造方法については、実施の形態１に示す軟磁性材料の構成およびその製造方法とほぼ同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６９】
本実施の形態の軟磁性材料によれば、所定の屈曲性を有する可撓性保護被膜が複合磁性粒子３０ａの表面に多く存在するので、成形性が良好になる。また、可撓性保護被膜が複合磁性粒子３０ａの表面に多く存在するので、複合被膜２２ａに含まれる耐熱性付与保護被膜と、絶縁被膜２０とが加圧成形の圧力によって破壊されるのを、複合被膜２２ａに含まれる耐熱性付与保護被膜によって防止することができる。したがって、絶縁被膜２０を良好に機能させて粒子間を流れる渦電流を十分に抑制することができる。
【００７０】
また、耐熱性付与保護被膜が絶縁被膜との界面に多く存在するので、耐熱性付与保護被膜によって絶縁被膜２０が保護される。これにより、絶縁被膜２０の耐熱性が向上し、高温で熱処理しても絶縁被膜２０が破壊しにくくなる。したがって、高温の熱処理によってヒステリシス損を低減することができる。
【００７１】
なお、本実施の形態では、複合被膜２２ａにおけるＳｉ含有量が図５に示すような分布になっている場合について示したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、複合被膜の表面には耐熱性付与保護被膜よりも可撓性保護被膜の方が多く含まれており、かつ絶縁被膜との境界の複合被膜には可撓性保護被膜よりも耐熱性付与保護被膜の方が多く含まれていればよい。
【００７２】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００７３】
本実施例では、本発明の軟磁性材料の成形性について調べた。始めに、発明品および比較例１〜３の各々を以下の方法により作製した。
【００７４】
発明品：アトマイズ法により作製された純度９９．８％以上の鉄粉（ＡＢＣ１００．３０（ヘガネス製））を金属磁性粒子１０として準備した。次に、リン酸化成処理により絶縁被膜２０を形成した。次に、５０ｎｍの膜厚で低分子型シリコーン樹脂（ＸＣ９６−Ｂ０４４６  ＧＥ東芝シリコーン社製）の被膜を耐熱性付与保護被膜２４として形成し、さらに５０ｎｍの膜厚で高分子型シリコーン樹脂（ＴＳＲ１１６  ＧＥ東芝シリコーン社製）の被膜を可撓性保護被膜２６として形成した。その後、大気中で１５０℃の温度で１時間保持し、耐熱性付与保護被膜２４および可撓性保護被膜２６を熱硬化させた。これにより、複数の複合磁性粒子３０を得た。続いて、７〜１３ｔ（トン）／ｃｍ2（６８６〜１２７５ＭＰａ）の範囲での圧力でこの混合粉末を加圧成形し、圧粉磁心（発明品）を作製した。
【００７５】
比較例１：発明品と同様の方法を用いて金属磁性粒子１０の表面に絶縁被膜２０を形成した。次に、１００ｎｍの膜厚で低分子型シリコーン樹脂（ＸＣ９６−Ｂ０４４６  ＧＥ東芝シリコーン社製）の耐熱性付与保護被膜のみを形成した。その後、発明品１と同様の方法を用いて圧粉磁心（比較例１）を作製した。
【００７６】
比較例２：発明品と同様の方法を用いて金属磁性粒子１０の表面に絶縁被膜２０を形成した。次に、１００ｎｍの膜厚で高分子型シリコーン樹脂（ＴＳＲ１１６  ＧＥ東芝シリコーン社製）の可撓性保護被膜のみを形成した。その後、発明品１と同様の方法を用いて圧粉磁心（比較例１）を作製した。
【００７７】
比較例３：比較例１と同様の方法を用いて金属磁性粒子１０の表面に絶縁被膜２０を形成した。次に、１００ｎｍの膜厚で低分子型シリコーン樹脂（ＸＣ９６−Ｂ０４４６  ＧＥ東芝シリコーン社製）に、顔料として０．２質量％のＳｉＯ2ナノ粒子（平均粒径３０ｎｍ）を含ませた被膜を形成した。その後、発明品１と同様の方法を用いて圧粉磁心（比較例３）を作製した。なお、比較例３は、特許文献１に記載された鉄基粉末に相当するものである。
【００７８】
このようにして得られたそれぞれの圧粉磁心について、成形体密度を測定した。この結果を表１および図６に示す。
【００７９】
【表１】
2006202956.tif 000003
【００８０】
表１および図６を参照して、たとえば面圧が７ｔ／ｃｍ2（６８６ＭＰａ）である場合には、発明品の成形体密度は７．３６ｇ／ｃｍ3であり、比較例２の成形体密度は７．４２ｇ／ｃｍ3であるのに対して、比較例１の成形体密度は７．２３ｇ／ｃｍ3であり、比較例３の成形体密度は７．１８ｇ／ｃｍ3である。また、面圧が９ｔ／ｃｍ2（８８３ＭＰａ）、１１ｔ／ｃｍ2（１０７９ＭＰａ）、および１３ｔ／ｃｍ2（１２７５ＭＰａ）である場合にも、比較例１および３の成形体密度に比べて、発明品および比較例２の成形体密度は高くなっている。以上の結果から、発明品および比較例２の成形性が良好であることが分かった。
【実施例２】
【００８１】
本実施例では、本発明の軟磁性材料の絶縁被膜の耐熱性と、鉄損（渦電流およびヒステリシス損）とについて調べた。具体的には、加圧成形時の圧力を１１ｔ／ｃｍ2（１０７９ＭＰａ）とし、て、実施例１と同様の方法を用いて発明品および比較例１〜３の圧粉磁心を作製した。その後、圧粉磁心（成形体）に、温度を４００℃〜８００℃の範囲で変化させてアニールを行なった。続いて、それぞれの圧粉磁心について、鉄損を測定した。この結果を表２および図７に示す。なお、鉄損の測定においては、励起磁束密度を１０ｋＧ（キロガウス）とし、測定周波数を１０００Ｈｚとした。
【００８２】
【表２】
2006202956.tif 000004
【００８３】
表２および図７を参照して、たとえばアニール温度が４５０℃である場合には、発明品の鉄損は１４４Ｗ／ｋｇであるのに対し、比較例１の鉄損は１７３Ｗ／ｋｇであり、比較例２の鉄損は１５５Ｗ／ｋｇであり、比較例３の鉄損は２１９Ｗ／ｋｇである。また、他のアニール温度においても、発明品の鉄損は、比較例１〜３の鉄損よりも小さい値になった。
【００８４】
また、発明品および比較例１〜３のいずれにおいても、鉄損の値には極小値があり、アニール温度が所定の温度を超えると鉄損が増大している。これは、アニールによって絶縁被膜の熱分解が開始し、渦電流損が増大するためと思われる。鉄損の値が極小値となる温度は、発明品の場合には７００〜７５０℃であるのに対して、比較例１では７００℃であり、比較例２では６００℃であり、比較例３では７００℃であった。以上の結果から、発明品の絶縁被膜は高い耐熱性を有しており、発明品は鉄損（渦電流およびヒステリシス損）を十分に抑制できることが分かった。
【００８５】
実施例１および２で得られた発明品および実施例１〜３の性能を表３に示す。
【００８６】
【表３】
2006202956.tif 000005
【００８７】
表３を参照して、比較例１は耐熱性にやや優れているが、成形性が悪化している。また、比較例２は成形性に優れているが、耐熱性が悪化している。さらに、比較例３は耐熱性にやや優れているが、成形性が悪化している。これに対して、発明品は、成形性および耐熱性の両方に優れている。
【００８８】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態１における圧粉磁心を拡大して示す模式図である。（ｂ）は、（ａ）における１個の複合磁性粒子を示す拡大図である。
【図２】有機シリコン化合物（シリコーン樹脂）のシロキサン架橋密度（Ｒ／Ｓｉ）と、耐熱き裂性および屈曲性との関係を示す図である。
【図３】図１（ｂ）の複合磁性粒子の複合被膜におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ったＳｉ含有量を示す図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施の形態２における圧粉磁心を拡大して示す模式図である。（ｂ）は、（ａ）における１個の複合磁性粒子を示す拡大図である。
【図５】図４（ｂ）の複合磁性粒子の複合被膜におけるＶ−Ｖ線に沿ったＳｉ含有量を示す図である。
【図６】本発明の実施例１における加圧成形時の面圧と成形体密度との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施例２におけるアニール温度と鉄損との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０  金属磁性粒子、２０  絶縁被膜、２２，２２ａ  複合被膜、２４  耐熱性付与保護被膜、２６  可撓性保護被膜、３０，３０ａ  複合磁性粒子。
【図１】
2006202956.tif 000006
【図２】
2006202956.tif 000007
【図３】
2006202956.tif 000008
【図４】
2006202956.tif 000009
【図５】
2006202956.tif 000010
【図６】
2006202956.tif 000011
【図７】
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