(57)【要約】  軟磁性材料粉末は、Ｆｅ系の軟磁性材料からなるコアと、コアの表面を被覆する絶縁膜と、を有し、絶縁膜には無機酸化物と水溶性高分子とを含有する、軟磁性材料粒子を含む。磁心は、軟磁性材料粒子と、各軟磁性材料粒子を結合する結合剤と、を含む磁心であって、軟磁性材料粒子は、Ｆｅ系の軟磁性材料を含むコアと、コアの表面を被覆する絶縁膜と、を有し、絶縁膜には無機酸化物と水溶性高分子とを含有する。
2016056351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ系の軟磁性材料を含むコアと、
前記コアの表面を被覆する絶縁膜と、
を有し、
前記絶縁膜には無機酸化物と水溶性高分子とを含有する、軟磁性材料粒子を含む、軟磁性材料粉末。
【請求項２】
前記水溶性高分子は、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコールからなる群から選ばれる少なくとも一つである、請求項１に記載の軟磁性材料粉末。
【請求項３】
前記水溶性高分子は、ポリビニルピロリドンであり、Ｆｅ系の軟磁性材料１００ｗｔ％に対して０．０１ｗｔ％以上１ｗｔ％以下の範囲で含まれている、請求項１に記載の軟磁性材料粉末。
【請求項４】
前記無機酸化物は、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯからなる群から選ばれる少なくとも一つである、請求項１から３のいずれか一項に記載の軟磁性材料粉末。
【請求項５】
前記無機酸化物は、ＳｉＯ２であり、Ｆｅ系の軟磁性材料１００ｗｔ％に対して０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下の範囲で含まれている、請求項１から３のいずれか一項に記載の軟磁性材料粉末。
【請求項６】
前記Ｆｅ系の軟磁性材料は、Ｆｅ、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＳｉ、ＦｅＳｉＣｒ、ＦｅＳｉＡｌ、ＦｅＳｉＢＣｒの群から選ばれる少なくとも一つである、請求項１から５のいずれか一項に記載の軟磁性材料粉末。
【請求項７】
溶媒中にＦｅ系の軟磁性粉末を分散させ、
前記溶媒中に金属アルコキシド及び水溶性高分子、水を添加して撹拌し、前記Ｆｅ系の軟磁性粉末を構成する軟磁性材料粒子の表面に、前記金属アルコキシドの加水分解物である金属酸化物と前記水溶性高分子とを含む絶縁膜を形成して軟磁性材料粒子を絶縁処理する、
軟磁性材料粉末の製造方法。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載の前記軟磁性材料粉末を含む磁心。
【請求項９】
軟磁性材料粒子と、
前記各軟磁性材料粒子を結合する結合剤と、
を含む磁心であって、
前記軟磁性材料粒子は、
Ｆｅ系の軟磁性材料を含むコアと、
前記コアの表面を被覆する絶縁膜と、
を有し、
前記絶縁膜には無機酸化物と水溶性高分子とを含有する、磁心。
【請求項１０】
軟磁性材料粒子と、
前記各軟磁性材料粒子を結合する結合剤と、
を含む磁心であって、
前記軟磁性材料粒子は、
Ｆｅ系の軟磁性材料からなるコアと、
前記コアの表面を被覆するＳｉを含む絶縁膜と、
を有し、
前記Ｆｅ系の軟磁性材料は、Ｆｅ及びＣｒを含み、
前記絶縁膜にはＣｒよりＳｉを多く含む無機酸化物を含有する、磁心。
【請求項１１】
請求項１から６のいずれか一項に記載の前記軟磁性材料粉末と結合剤である熱硬化性樹脂とを混合して混合物を形成し、
前記混合物の熱硬化性樹脂を加熱硬化して磁心を得る、
磁心の製造方法。
【請求項１２】
請求項１から６のいずれか一項に記載の前記軟磁性材料粉末と結合剤である熱硬化性樹脂とを混合して混合物を形成し、
前記混合物を加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させたのち、焼鈍処理して磁心を得る、
磁心の製造方法。
【請求項１３】
請求項８から１０のいずれか一項に記載の前記磁心を含む電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁心に用いられる軟磁性材料粉末及びその製造方法に関する。また、この軟磁性粉末を用いた磁心及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気機器及び電子機器の小型化等に伴って、使用されるトランスやコイルに用いられる磁性コアには、高周波数での高透磁率、及び、低渦電流損失等の特性が求められている。このため、磁心としては、高周波数帯域で低渦電流損失となるように高抵抗であることが求められている。このような磁心の一例として、例えば、磁性材料を微細な粒子粉末として、各粒子の表面を絶縁被膜で覆って圧縮成形した圧粉磁心がある。圧粉磁心では、磁性材料をバルク体で用いた場合に比べて、透磁率は低下するものの、特に抵抗値を大幅に増加させることができ、渦電流損失を著しく減少させることができる。【０００３】
従来、磁性材料粉末である純Ｆｅの表面に対して、金属アルコキシドを加水分解させることで、表面に水酸化物を吸着させ、得られた粉末をプレスして焼結体を得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。【０００４】
また、軟磁性金属粒子の表面に金属アルコキシドと結晶水を含む鉱物とを有する圧粉成形用粉体と、この圧粉成形用粉体を圧縮して仮成形体を得て、その後、焼鈍して金属アルコキシドを加水分解させ、軟磁性金属粒子の表面に絶縁被膜を生成させて、圧粉成形体を得る製造方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−１２５１１１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７２１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の磁性材料粉末は、絶縁性が良く、かつ薄い無機膜が金属磁性粉の表面に形成される。その一方、圧粉成型時の流れ性が悪く、圧粉磁心の透磁率が上がらないことに加え、圧粉成型時に無機膜に微細なクラックが発生し、焼きなまし時に抵抗値が下がり、渦電流損失が大きくなるという問題がある。【０００７】
特許文献２に記載の圧粉成形体は、絶縁被膜の膜強度が高いので、圧粉成形時のクラックが発生せず、焼きなまし時の抵抗値は下がらない。しかし、鉱物を添加するゆえに薄い皮膜ができず、圧粉磁心における磁性粉の密度が上がらず、結果的に透磁率が十分に上がらないという問題がある。【０００８】
本発明の目的は、十分な密度が得られ、高い透磁率が得られると共に、高い電気抵抗を有する磁心を得ることができる軟磁性材料粉末を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る軟磁性材料粉末は、Ｆｅ系の軟磁性材料からなるコアと、
前記コアの表面を被覆する絶縁膜と、
を有し、
前記絶縁膜には無機酸化物と水溶性高分子とを含有する、軟磁性材料粒子を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る軟磁性材料粉末によれば、磁心に成型した際に軟磁性材料として十分な密度が得られ磁心の透磁率を高くすることができると共に、軟磁性材料粉末に含まれる軟磁性材料粒子の絶縁膜及び結合剤によって高い電気抵抗を有する磁心を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る軟磁性材料粉末に含まれる軟磁性材料粒子の微細な断面構造を示す拡大断面図である。
【図２】実施の形態１に係る磁心の微細な断面構造を示す拡大断面図である。
【図３】図２の磁心の断面構造を構成する軟磁性材料粒子のコアから絶縁膜及び結合剤までのライン上の組成分析を行った分析箇所を示す概略図である。
【図４】図３のライン上の組成分析結果を示すグラフである。
【図５】高抵抗測定器によって測定した比抵抗と印加電圧との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の態様に係る軟磁性材料粉末は、Ｆｅ系の軟磁性材料からなるコアと、
前記コアの表面を被覆する絶縁膜と、
を有し、
前記絶縁膜には無機酸化物と水溶性高分子とを含有する、軟磁性材料粒子を含む。
【００１３】
第２の態様に係る軟磁性材料粉末は、上記第１の態様において、前記水溶性高分子は、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコールからなる群から選ばれる少なくとも一つであってもよい。
【００１４】
第３の態様に係る軟磁性材料粉末は、上記第１の態様において、前記水溶性高分子は、ポリビニルピロリドンであり、０．０１ｗｔ％以上１ｗｔ％以下の範囲で含まれていてもよい。
【００１５】
第４の態様に係る軟磁性材料粉末は、上記第１から第３のいずれかの態様において、前記無機酸化物は、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯからなる群から選ばれる少なくとも一つであってもよい。無機酸化物は、ポリシロキサンであってもよい。
【００１６】
第５の態様に係る軟磁性材料粉末は、上記第１から第３のいずれかの態様において、前記無機酸化物は、ＳｉＯ２であり、０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下の範囲で含まれていてもよい。
【００１７】
第６の態様に係る軟磁性材料粉末は、上記第１から第５のいずれかの態様において、前記Ｆｅ系の軟磁性材料は、Ｆｅ、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＳｉ、ＦｅＳｉＣｒ、ＦｅＳｉＡｌ、ＦｅＳｉＢＣｒの群から選ばれる少なくとも一つであってもよい。
【００１８】
第７の態様に係る軟磁性材料粉末の製造方法は、溶媒中にＦｅ系の軟磁性粉末を分散させ、
前記溶媒中に金属アルコキシド及び水溶性高分子を添加して、前記金属アルコキシドを加水分解させ、前記Ｆｅ系の軟磁性粉末を構成する軟磁性材料粒子の表面に、前記金属アルコキシドの加水分解物である金属酸化物と前記水溶性高分子とを含む絶縁膜を形成して軟磁性材料粒子を絶縁処理する。
【００１９】
第８の態様に係る磁心は、上記第１から第６のいずれかの態様に係る前記軟磁性材料粉末を含んでいる。
【００２０】
第９の態様に係る磁心は、軟磁性材料粒子と、
前記各軟磁性材料粒子を結合する結合剤と、
を含む磁心であって、
前記軟磁性材料粒子は、
Ｆｅ系の軟磁性材料を含むコアと、
前記コアの表面を被覆する絶縁膜と、
を有し、
前記絶縁膜には無機酸化物と水溶性高分子とを含有する。
【００２１】
第１０の態様に係る磁心は、軟磁性材料粒子と、
前記各軟磁性材料粒子を結合する結合剤と、
を含む磁心であって、
前記軟磁性材料粒子は、
Ｆｅ系の軟磁性材料からなるコアと、
前記コアの表面を被覆するＳｉを含む絶縁膜と、
を有し、
前記Ｆｅ系の軟磁性材料は、Ｆｅ及びＣｒを含み、
前記絶縁膜にはＣｒよりＳｉを多く含む無機酸化物を含有する。
【００２２】
第１１の態様に係る磁心の製造方法は、上記第１から第６のいずれかの態様における前記軟磁性材料粉末と結合剤である熱硬化性樹脂とを混合して混合物を形成し、
前記混合物を加熱硬化して磁心を得る。
【００２３】
第１２の態様に係る磁心の製造方法は、上記第１から第６のいずれかの態様における前記軟磁性材料粉末と結合剤である熱硬化性樹脂とを混合して混合物を形成し、
前記混合物を加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させたのち、焼鈍処理して磁心を得る。
【００２４】
第１３の態様に係る電子部品は、上記第８から第１０のいずれかの態様における前記磁心を含む。
【００２５】
以下、実施の形態に係る軟磁性材料粉末及びその製造方法、並びに、磁心及びその製造方法について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。
【００２６】
（実施の形態１）
＜軟磁性材料粉末＞
図１は、実施の形態１に係る軟磁性材料粉末に含まれる軟磁性材料粒子１０の断面構造を示す断面図である。この軟磁性材料粒子１０は、Ｆｅ系の軟磁性材料を含むコア１と、コア１の表面を被覆する絶縁膜２とを有する。絶縁膜２は、無機酸化物と水溶性高分子とを含む。
この軟磁性材料粉末では、絶縁膜２の原料が無機酸化物と共に水溶性高分子を含むので、薄い絶縁膜２を得ることができる。さらに、絶縁膜２中に柔軟な水溶性高分子が存在することによって、圧縮成型時の応力を緩和できるので、低い圧力で成型できる。その結果、磁心の製造時の圧縮成型時にも軟磁性材料粉末に含まれる軟磁性材料粒子の絶縁膜２のひび割れを生じない。つまり、この軟磁性材料粉末によれば、圧縮成型性がよい。
【００２７】
この軟磁性材料粉末を構成する軟磁性材料粒子１０のＦｅ系の軟磁性材料を含むコア１の平均粒径は、例えば、０．１μｍ以上１００μｍ以下の範囲である。軟磁性材料粒子１０の絶縁膜２の厚さは、例えば、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲、好ましくは２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の範囲である。厚さは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で測定した。具体的には、磁心の薄片加工した試料を用いて透過型電子顕微鏡で１０万倍乃至２０万倍で５視野の観察画像に対し、それぞれ５ヶ所の絶縁膜２の厚みを測長し平均して絶縁膜２の厚みを求めた。
【００２８】
以下に、この軟磁性材料粉末を構成する部材について説明する。
【００２９】
＜Ｆｅ系の軟磁性材料：コア＞
コア１に用いるＦｅ系の軟磁性材料としては、例えば、Ｆｅ、及び、Ｆｅを含む合金を用いることができる。Ｆｅを含む合金とは、たとえば、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＳｉ、ＦｅＳｉＣｒ、ＦｅＳｉＡｌ、ＦｅＳｉＢＣｒ等の従来から用いられているＦｅ系の各種磁性金属である。軟磁性材料は、さらに不純物を含んでいてもよい。
【００３０】
＜絶縁膜＞
絶縁膜２は、無機酸化物と水溶性高分子とを含む。
＜無機酸化物＞
無機酸化物を構成する金属種Ｍとしては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｔａ、Ｂｉから少なくとも一種類を選択できる。なお、例えば、得られる酸化物の強度と固有の比抵抗から、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒが好適である。この金属種Ｍは、絶縁膜２を形成するのに用いられる金属アルコキシドの金属である。具体的な無機酸化物としては、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯが好ましい。ＳｉＯ２が特に好ましい。
また、無機酸化物は、軟磁性材料粉末に対し０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下の範囲で含まれている。
【００３１】
＜水溶性高分子＞
水溶性高分子としては、ポリエチレンイミン、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ゼラチンから少なくとも一種類、またはその二種類以上の組み合わせから選択される。
水溶性高分子は、軟磁性材料粉末に対し０．０１ｗｔ％以上１ｗｔ％以下の範囲で含まれている。
【００３２】
＜軟磁性材料粉末の製造方法＞
この軟磁性材料粉末の製造方法について以下に説明する。
（１）溶媒中にＦｅ系の軟磁性材料粉末を分散させる。
（２）溶媒中に金属アルコキシド及び水溶性高分子を添加して撹拌する。
このとき、金属アルコキシドが加水分解される。Ｆｅ系の軟磁性材料粉末を構成する軟磁性材料粒子の表面に、金属アルコキシドの加水分解物である金属酸化物と水溶性高分子とを含む絶縁膜を形成する。
以上によって、絶縁処理した軟磁性材料粒子を含む軟磁性材料粉末を得ることができる。
【００３３】
以下に、この軟磁性材料粉末の製造方法について説明する。
【００３４】
＜Ｆｅ系の軟磁性材料＞
Ｆｅ系の軟磁性材料としては、上記と同様であり、説明を省略する。
【００３５】
＜溶媒＞
溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール類を用いてもよい。
【００３６】
＜金属アルコキシド＞
添加するＭ−ＯＲの形態をもつ金属アルコキシドの金属種Ｍとしては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｔａ、Ｂｉから少なくとも一種類を選択できる。なお、例えば、得られる酸化物の強度と固有の比抵抗から、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒが好適である。
また、金属アルコキシドのアルコキシ基ＯＲとしては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基など、任意のものを選択できる。
また、金属アルコキシドは二種類以上を組み合わせてもよい。
【００３７】
金属アルコキシドの加水分解速度を促進させるために、必要に応じて酸性触媒として、たとえば塩酸、酢酸、リン酸や、塩基性触媒として、たとえばアンモニア、水酸化ナトリウム、ピペリジン、または、塩触媒として、たとえば炭酸アンモニウム、酢酸アンモニウムを添加してもよい。
撹拌した後の分散液を適宜の方法（オーブン、スプレー、真空中など）で乾燥させてもよい。乾燥温度は、例えば５０℃以上３００℃以下の温度範囲であってよい。乾燥時間は、適宜設定できる。例えば、１０分以上２４時間以下の範囲であってよい。
【００３８】
＜圧粉磁心＞
図２は、実施の形態１に係る磁心（圧粉磁心）２０の構成を示す拡大断面図である。この圧粉磁心２０は、軟磁性材料粉末を構成する軟磁性材料粒子１０のコアに由来するＦｅ系の軟磁性材料１の周囲を絶縁膜２と結合剤１２とが取り囲むような構造で構成されている。この絶縁膜２には、軟磁性材料粉末に含まれる軟磁性材料粒子１０の絶縁膜２に含まれていた無機酸化物及び水溶性高分子を有する。結合剤１２は、圧粉磁心製造時に添加される結合剤からなる。
なお、加熱焼鈍処理の温度によっては、絶縁膜２から水溶性高分子の官能基等の一部が失われる場合や、あるいは、水溶性高分子の熱分解、蒸発又は揮発によって水溶性高分子の一部又は全体が失われる場合もある。
【００３９】
この圧粉磁心２０によれば、薄い絶縁膜２を持つ軟磁性材料粒子を含む軟磁性材料粉末を用いて構成されるので、上記絶縁膜２と結合剤１２とによって、軟磁性材料１を隔てている。軟磁性材料粒子の絶縁膜２にひび割れを生じることなく、絶縁膜２と結合剤１２とによって高い電気抵抗を維持できる。その結果、低渦電流損失の効果を奏することができる。また、軟磁性材料粉末に含まれる軟磁性材料粒子１０の絶縁膜２が薄いので、圧粉磁心２０においても絶縁膜２を薄くできる。その結果、軟磁性材料１を高密度とすることができ、高い透磁率を得ることができる。
【００４０】
なお、この磁心は、コイル部品、インダクタ等の電子部品に用いてもよい。ここで、磁心とは、コイル部品においてコイル状の導体が巻かれた部材であってよい。あるいは、磁心とは、コイル部品においてコイル状の導体が内部に配置されている部材であってよい。コイル状の導体とは、コイル状に巻線であってよく、コイル状に形成されたパターン化導体であってもよい。
【００４１】
以下に、この圧粉磁心を構成する部材について説明する。
【００４２】
＜軟磁性材料＞
軟磁性材料１は、上記Ｆｅ系の軟磁性材料と実質的に同じであるので説明を省略する。
【００４３】
＜絶縁膜＞
絶縁膜２は、軟磁性材料粉末に含まれる軟磁性材料粒子１０の絶縁膜２に由来する。つまり、絶縁膜２は、無機酸化物及び水溶性高分子を含む。但し、加熱焼鈍を行って形成された磁心（以下、焼鈍型磁心とも言う）の絶縁膜２は、水溶性高分子を含まないことがある、また、焼鈍型磁心の絶縁膜２が含む無機酸化物は、上述の金属種Ｍの酸化物に加え、Ｆｅの酸化物を含むことがある。また、軟磁性材料としてＦｅとＣｒまたはＡｌを含む合金（たとえば、ＦｅＳｉＣｒ、ＦｅＳｉＢＣｒ、ＦｅＳｉＡｌ）を用いた焼鈍型磁心の絶縁膜２が含む無機酸化物は、金属種Ｍの酸化物及びＦｅの酸化物に加え、さらに、Ｃｒの酸化物又はＡｌの酸化物を含むことがある。
【００４４】
＜結合剤＞
結合剤１２は、圧粉磁心製造時に添加される結合剤である。結合剤１２は、熱硬化性樹脂であればよく、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、イミド樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂などを用いることができる。これらは単独、またはその二種類以上の組み合わせから選択されしてもよい。この絶縁膜２と結合剤１２とによって軟磁性材料１同士が隔てられている。
【００４５】
＜圧粉磁心の製造方法＞
次に、圧粉磁心の製造方法について以下に説明する。
（１）得られた絶縁被膜処理された軟磁性材料粉末は、エタノールで洗浄した後、結合剤となる熱硬化性樹脂と混合し、圧縮成型し、その後、熱硬化性樹脂を加熱硬化させる。加熱硬化の温度は、１０℃以上４００℃未満であってよい。なお、軟磁性材料粉末と結合剤とを混合した後、造粒を行ってもよい。結合剤となる熱硬化性樹脂は、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、イミド樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂などがあげられる。これらは単独、またはその二種類以上の組み合わせから選択される。熱硬化性樹脂を硬化させる硬化剤は特に限定されるものではなく、フェノール樹脂、ポリアミン、イミダゾール等を使用できる。結合剤は、圧粉磁心１００ｗｔ％に対して、１ｗｔ％以上６ｗｔ％以下の範囲で添加してもよい。また、圧粉磁心の強度を上げるために、ガラスフリットやシランカップリング剤を用いることもできる。さらに、圧縮成型時には金型を用いてもよい。圧縮成形を行うことによって軟磁性材料の密度を高くすることができる。なお、圧縮成形は必須ではなく、必要により行えばよい。圧縮成形を行って得られた磁心を圧粉磁心という。一方、圧縮成形を行わなかった磁心も単に磁心と呼ばれる。ここでは、「磁心」という場合には圧縮成形の有無を問わず、広く磁心全体を含むものとする。
（２）圧粉磁心について、磁心損失を低減させるために加熱硬化させた圧粉磁心について加熱焼鈍処理を行ってもよい。磁心損失は周波数に依存するため、使用する圧粉磁心の周波数帯域によっては焼鈍処理を省略することもできる。必要に応じて圧粉磁心を４００℃以上の温度で焼鈍処理を行う。焼鈍処理は、具体的には、例えば、４００℃以上９００℃以下の温度範囲、さらに６００℃以上９００℃以下の温度範囲の大気中、Ｎ２あるいはＮ２＋Ｈ２雰囲気で熱処理してもよい。加熱焼鈍処理する場合の結合剤はシリコン樹脂が好ましい。
以上によって、磁心を得ることができる。４００℃以上の焼鈍処理を行った磁心は、例えば、焼鈍型磁心と呼ばれる。一方、焼鈍処理を行わない磁心は、例えば、加熱硬化型磁心と呼ばれる。
【００４６】
この圧粉磁心の製造方法によれば、上記のようにＦｅ系の軟磁性材料を含むコア１と、コア１の表面を被覆し、無機酸化物と水溶性高分子とを含む絶縁膜２とを有する軟磁性材料粒子１０を含む軟磁性材料粉末を用いている。軟磁性材料粒子１０の絶縁膜２中に柔軟な水溶性高分子が存在するので、圧縮成型時の応力を緩和できるので、低い圧力で成型できる。その結果、圧粉磁心の製造時の圧粉成型時にも軟磁性材料粉末に含まれる軟磁性材料粒子１０の絶縁膜２のひび割れを生じず、絶縁膜２及び結合剤１２の破れを生じない。その結果、この圧粉磁心において、高抵抗を実現でき、低渦電流損失の効果を奏することができる。
【００４７】
以下に、表１及び表２を用いて実施例１−１９及び比較例１−３について説明する。
表１に軟磁性材料粉末及び圧粉磁心の製造条件を示し、表２に各測定値及び評価結果を示した。
【００４８】
【表１】
2016056351.tif 000003
【００４９】
【表２】
2016056351.tif 000004
【００５０】
（実施例１）
＜軟磁性材料粉末の絶縁処理＞
実施例１に係る軟磁性材料粉末の製造方法について説明する。
（ａ）３７．２ｇのエタノール中に軟磁性材料として平均粒径３０μｍのＦｅＳｉＣｒ粉を２０ｇ添加する。
（ｂ）次に、テトラエチルオルソシリケートをＳｉＯ２換算でＦｅ系の軟磁性材料１００ｗｔ％に対して１ｗｔ％になるように秤量し、ＦｅＳｉＣｒ粉が添加されたエタノール中に添加して撹拌した。
（ｃ）さらに、Ｆｅ系の軟磁性材料１００ｗｔ％に対して０．１ｗｔ％になるようにポリビニルピロリドンを秤量し、３．２ｇの純水に溶解させて、ＦｅＳｉＣｒ粉が添加されたエタノール中に滴下した。６０分間にわたって撹拌混合した。
以上によって、絶縁処理された（絶縁膜が形成された）軟磁性材料粉末を得た。
【００５１】
＜軟磁性材料粉末を用いた圧粉磁心の作成とその品質確認＞
次に、得られた絶縁処理された軟磁性材料粉末を用いた圧粉磁心の作成について説明する。
（１）得られた絶縁処理された軟磁性材料粉末５００ｇと、結合剤としてのシリコン樹脂２０．９ｇと、を混合し、４ｔ／ｃｍ２の圧力で内径４ｍｍ、外径９ｍｍ、厚さ１ｍｍのトロイダルリングを作成した。また同様に４ｔ／ｃｍ２の圧力で３ｍｍ×３ｍｍ×１ｍｍの試験片を作成した。
（２）次いで、トロイダルリングと試験片を２００℃、１時間加熱した（硬化処理）。
（３）さらに、一部のトロイダルリングと試験片を大気中雰囲気下で７２０℃、５０分間加熱した（加熱焼鈍処理）。
（４）その後、ＲＦインピーダンスアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｅ４９９１Ａ）で１ＭＨｚの際のトロイダルリングの透磁率を測定した。また、高抵抗測定器（Ａｄｖａｎｔｅｓｔ  Ｒ８３４０Ａ  ＵＬＴＲＡ  ＨＩＧＨ  ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ  ＭＥＴＥＲ）により９００Ｖの電圧を試験片の３ｍｍ間に５秒間かけて比抵抗を測定した。
測定した透磁率から求めた比透磁率が３０以上、かつ比抵抗が１０８Ω・ｃｍ以上を満たす場合を○（適合）とし、いずれか一方でも上記基準を満たさない場合は×（不適合）として評価した。
【００５２】
図３は、図２の磁心の断面構造を構成する軟磁性材料粒子のコアから絶縁膜及び結合剤までのライン上の組成分析を行った分析箇所を示す概略図である。図４は、図３のライン上の組成分析結果を示すグラフである。磁心の断面構造の組成分析は以下のようにして行った。まず、加熱焼鈍処理を行った試験片について、最も短い辺に垂直な面について、その最も短い辺が半分の長さになるまで研磨して断面を出し、図３に示すライン上の各分析な箇所について、断面のＴＥＭ−ＥＤＳのライン分析を行って、ライン上のコア１、絶縁膜２、又は結合剤１２中に存在する元素を分析した。
＜耐電圧試験＞
図５は、上記高抵抗測定器によって測定した比抵抗と印加電圧との関係を示すグラフである。実施例１、２では、９００ＶをかけてもＩＲ（絶縁抵抗）が落ちなかった。一方、比較例１では、９００Ｖをかけると、ＩＲ（絶縁抵抗）が落ちた。
この試験より、本発明に係る実施例１、２では、９００Ｖ印加時にも耐えられる耐電圧性の高い磁心を提供できることがわかった。
【００５３】
＜作用・効果＞
表２に示すように、実施例１に係る軟磁性材料粉末は、低い成型圧力（４ｔ／ｃｍ２）で圧粉磁心を作成できた。また得られた圧粉磁心は、比透磁率（３９）が高く、また加熱焼鈍処理しても比抵抗（６．０×１０１１Ω・ｃｍ）が高いものであった。また、図４で得られたライン分析の結果から、実施例１に係る軟磁性材料粉末は、得られた絶縁膜２中にはＣｒ以上にＳｉが多く含まれていた。実施例１に係る軟磁性材料粉末は、Ｆｅ系の軟磁性材料からなり、Ｃｒを含むコア１と、コア１の表面を被覆するＳｉを含む絶縁膜２と、を有する。さらに、絶縁膜２にはＣｒよりＳｉを多く含む無機酸化物を含有する。
この分析結果から、実施例１と比較例１との対比から、絶縁膜２にＣｒよりＳｉを多く含むことにより耐電圧性が高い磁心が得られると考えられる。
【００５４】
（実施例２〜３）
表１の示すように、金属アルコキシドであるテトラエチルオルソシリケートの添加量（実施例２：０．０１ｗｔ％、実施例３：５ｗｔ％）を変えたこと以外は、実施例１と同様に軟磁性材料粉末及び圧粉磁心を作成し、測定及び評価を行った。
＜作用・効果＞
表２に示すように、実施例１と同様に低い成型圧力（４ｔ／ｃｍ２）で圧粉磁心を作成できた。また得られた圧粉磁心は、比透磁率（実施例２：３９、実施例３：３９）が高く、また加熱焼鈍処理しても比抵抗（実施例２：１．０×１０１１Ω・ｃｍ、実施例３：３．５×１０１１Ω・ｃｍ）が高いものであった。
【００５５】
（実施例４〜５）
表１に示すように、水溶性高分子であるポリビニルピロリドンの添加量（実施例４：０．０１ｗｔ％、実施例５：１ｗｔ％）を変えたこと以外は、実施例１と同様に軟磁性材料粉末及び圧粉磁心を作成し、測定及び評価を行った。
＜作用・効果＞
表２に示すように、実施例１と同様に低い成型圧力（４ｔ／ｃｍ２）で圧粉磁心を作成できた。また得られた圧粉磁心は、比透磁率（実施例４：３７、実施例５：３３）が高く、また加熱焼鈍処理しても比抵抗（実施例４：１．８×１０１１Ω・ｃｍ、実施例５：４．３×１０１１Ω・ｃｍ）が高いものであった。
【００５６】
（実施例６〜１１）
表１に示すように、使用する水溶性高分子の種類（実施例６：ポリエチレンイミン、実施例７：カルボキシメチルセルロース、実施例８：ゼラチン、実施例９：ポリアクリル酸、実施例１０：ポリエチレングリコール、実施例１１：ポリビニルアルコール）を変えたこと以外は、実施例１と同様に軟磁性材料粉末及び圧粉磁心を作成し、測定及び評価を行った。
＜作用・効果＞
表２に示すように、実施例１と同様に低い成型圧力（４ｔ／ｃｍ２）で圧粉磁心を作成できた。また得られた圧粉磁心は、比透磁率（実施例６：３５、実施例７：３６、実施例８：３８、実施例９：３６、実施例１０：３５、実施例１１：３７）が高く、また加熱焼鈍処理しても比抵抗（実施例６：３．９×１０１１Ω・ｃｍ、実施例７：４．５×１０１１Ω・ｃｍ、実施例８：３．４×１０１１Ω・ｃｍ、実施例９：５．４×１０１１Ω・ｃｍ、実施例１０：３．０×１０１１Ω・ｃｍ、実施例１１：３．４×１０１１Ω・ｃｍ）が高いものであった。
【００５７】
（実施例１２〜１４）
表１に示すように、使用する金属アルコキシドの種類（実施例１２：アルミニウムイソプロポキシド、実施例１３：チタンテトライソプロポキシド、実施例１４：ジルコニウム−ｎ−ブトキシド）を変えたこと以外は、実施例１と同様に軟磁性材料粉末及び圧粉磁心を作成し、測定及び評価を行った。
＜作用・効果＞
表２に示すように、実施例１と同様に低い成型圧力（４ｔ／ｃｍ２）で圧粉磁心を作成できた。また得られた圧粉磁心は、比透磁率（実施例１２：３７、実施例１３：３８、実施例１４：３６）が高く、また加熱焼鈍処理しても比抵抗（実施例１２：６．４×１０１１Ω・ｃｍ、実施例１３：４．２×１０１１Ω・ｃｍ、実施例１４：７．４×１０１１Ω・ｃｍ）が高いものであった。
【００５８】
（実施例１５）
表１に示すように、加熱焼鈍処理を行わなかったこと以外は、実施例１と同様に軟磁性材料粉末及び圧粉磁心を作成し、測定及び評価を行った。
＜作用・効果＞
表２に示すように、実施例１５に係る圧粉磁心によれば、低い成型圧力で作成可能であり、加熱焼鈍処理を行わなくても高い比透磁率（３０）および高い比抵抗（６．０×１０１３Ω・ｃｍ）が得られた。
【００５９】
（実施例１６〜１７）
表１に示すように、金属アルコキシドであるテトラエチルオルソシリケートの添加量（実施例１６：０．０１ｗｔ％、実施例１７：５ｗｔ％）を変えたこと以外は、実施例１５と同様に軟磁性材料粉末及び圧粉磁心を作成し、測定及び評価を行った。
＜作用・効果＞
表２に示すように、実施例１５と同様に、低い成型圧力で作成可能であり、加熱焼鈍処理を行わなくても高い比透磁率（実施例１６：３１、実施例１７：３０）および高い比抵抗（実施例１６：５．０×１０１３Ω・ｃｍ、実施例１７：４．８×１０１３Ω・ｃｍ）が得られた。
【００６０】
（実施例１８〜１９）
表１に示すように、水溶性高分子であるポリビニルピロリドンの添加量（実施例１８：０．０１ｗｔ％、実施例１９：１ｗｔ％）を変えたこと以外は、実施例１５と同様に軟磁性材料粉末及び圧粉磁心を作成し、測定及び評価を行った。
＜作用・効果＞
表２に示すように、実施例１５と同様に、低い成型圧力で作成可能であり、加熱焼鈍処理を行わなくても高い比透磁率（実施例１８：３１、実施例１９：３０）および高い比抵抗（実施例１８：１．９×１０１３Ω・ｃｍ、実施例１９：３．８×１０１３Ω・ｃｍ）が得られた。
【００６１】
（比較例１、２）
表１に示すように、比較例１では、絶縁処理を行わなかった磁性粉末を用い、実施例１と同様に造粒した後、１５０℃に加熱しながら８ｔ／ｃｍ２の成型圧力で圧粉磁心を作成した。
比較例２では、水溶性高分子としてのポリビニルピロリドンを添加しなかったこと以外は、実施例１と同様に軟磁性材料粉末及び圧粉磁心を作成した。
【００６２】
＜作用・効果＞
表１及び表２に示すように、比較例１によれば、高い比透磁率（３９）の圧粉磁心が得られるが、高い成型圧力（８ｔ／ｃｍ２）と温間成型が必要であり、また軟磁性材料粉末の絶縁処理をしていないので加熱焼鈍処理後の比抵抗（１．５×１０５Ω・ｃｍ）が低くなった。
比較例２では、相対的に低い比透磁率（２０）の圧粉磁心しか得られなかった。また加圧成型時に、絶縁膜に微細なクラックが入り、比抵抗（４．２×１０７Ω・ｃｍ）が低下した。
【００６３】
なお、上記実施例では、磁性材料についてはＦｅＳｉＣｒを用いたが、これに限定されず、他のＦｅ系の磁性材料を用いてもよい。また、加熱焼鈍処理の温度も７２０℃に限定されず、４００℃以上９００℃以下の温度範囲、さらに、６００℃以上９００℃以下の温度範囲であれば加熱焼鈍処理してもよい。
【００６４】
また、本開示においては、前述した様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態が有する効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る軟磁性材料粉末によれば、軟磁性材料として十分な密度が得られ、高い透磁率が得られると共に、軟磁性材料粉末に含まれる軟磁性材料粒子の絶縁膜及び結合剤によって高い電気抵抗と高い耐電圧を有する磁心を得ることができるので、磁心用の軟磁性材料粉末として有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１  軟磁性材料（コア）
２  絶縁膜
１０  軟磁性材料粒子
１２  結合剤
２０  圧粉磁心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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