(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金からなる扁平粉末であって、平均粒径Ｄ５０が３０〜５０μｍ未満、扁平粉末の長手方向に磁場を印加して測定した保磁力Ｈｃが１７６Ａ／ｍ以下、真密度に対するタップ密度の比が０．１８以下、比表面積ＢＥＴ値が０．６ｍ２／ｇ以上、含有酸素量が０．６ｍａｓｓ％以下であり、かつ軟磁性粉末のＢＥＴ値と含有酸素量が下記式（１）を満足することを特徴とする軟磁性扁平粉末。
含有酸素量／ＢＥＴ値≦０．５０（ただし、０は含まない）    ・・・（１）
【請求項２】
ガスアトマイズ法またはディスクアトマイズ法による原料粉末作製工程と、前記原料粉末を扁平化する扁平加工工程と、前記扁平加工された粉末を真空またはアルゴン雰囲気で、７００〜９００℃で熱処理する工程により、請求項１に記載した軟磁性扁平粉末を得ることを特徴とする軟磁性扁平粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズ抑制用磁性シートに用いられる軟磁性扁平粉末およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟磁性扁平粉末を含有する磁性シートは、電磁波吸収体、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用アンテナとして用いられてきた。また、近年では、デジタイザと呼ばれる位置検出装置にも用いられるようになってきている。このデジタイザには、例えば特開２０１１−２２６６１号公報（特許文献１）のような電磁誘導型のものがあり、ペン形状の位置指示器の先に内蔵されるコイルより発信された高周波信号を、パネル状の位置検出器に内蔵されたループコイルにより読み取ることで指示位置を検出する。
【０００３】
ここで、検出感度を高める目的で、ループコイルの背面には高周波信号の磁路となるシ
ートが配置される。この磁路となるシートとしては、軟磁性扁平粉末を樹脂やゴム中に配向させた磁性シートや、軟磁性アモルファス合金箔を貼り合わせたものなどが適用される。磁性シートを用いる場合は、検出パネル全体を１枚のシートに出来るため、アモルファス箔のような貼り合せ部での検出不良などがなく優れた均一性が得られる。
【０００４】
また、従来、磁性シートにはＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金
、Ｆｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金などからなる粉末を、アトリッションミル（アトライタ）などにより扁平化したものが添加されてきた。これは、高い透磁率の磁性シートを得るために、いわゆる「Ｏｌｌｅｎｄｏｒｆｆの式」からわかるように、透磁率の高い軟磁性粉末を用いること、反磁界を下げるため磁化方向に高いアスペクト比を持つ扁平粉末を用いること、磁性シート中に軟磁性粉末を高充填することが重要であるためである。軟磁性扁平粉末の長径を大きくし、アスペクト比の高い扁平状の粉末を作製する方法として、例えば、特許第４６３６１１３号公報（特許文献２）には、炭素数２〜４の１価アルコールを用いて扁平加工を実施する方法が開示されている。
【０００５】
デジタイザ機能はスマートフォンやタブレット端末などへ適用されるが、このようなモ
バイル電子デバイスは小型化の要求が厳しく、磁路シートとして用いられる磁性シートにも薄肉化の要求が高く、５０μｍ以下程度の薄さのものが用いられるようになってきた。さらに、タブレット端末には液晶画面が１０インチにもなるものがあり、磁性シートにも大面積が要求されるようになってきた。このような薄肉の磁性シートを一般的に適用される圧延やプレスによる方法で作製した場合、従来の厚さの磁性シートでは問題にならなかった。粉末のシート成形性が問題となるようになってきた。
【０００６】
すなわち、使用する軟磁性扁平粉末の長径が過大であるとき、５０μｍ以下の薄さの磁
性シートを作る際に、方向性が揃わなかったり、シート内の磁性粉末に粗密ができたりして、シート成型がうまくいかない場合が多い。シート成型時のこのようなトラブルをなくす為に、シート作製時の粉末充填率を下げるといった方法や、成型後にシートをプレスするといった方法などが行われる。しかし、前者の方法などでは結果的にシートの透磁率を下げ、性能を低下させる。また、後者の方法などではシート中の粉末に過大な応力がかかるために粉末に歪が導入される。歪の導入は粉末の保磁力Ｈｃの増大をもたらし、粉末の透磁率が低下するため結果的に性能を低下させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２２６６１号公報
【特許文献２】特許第４６３６１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば、特許文献２に示すような、平均粒径Ｄ50が大きい軟磁性扁平粉末は、シート成
型において困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明は、平均粒径が小さく、かつ５０μｍ以下の薄い磁性シート成形性に優
れ、しかも高い透磁率を有する軟磁性扁平粉末及びその製造方法を提供することを目的とする。その発明の要旨とするところは、
（１）Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金からなる、軟磁性粉末を扁平化処理することにより得られた扁平粉末であって、平均粒径Ｄ50が３０〜５０μｍ未満、扁平粉末の長手方向に磁場を印加して測定した保磁力Ｈｃが１７６Ａ／ｍ以下、真密度に対するタップ密度の比が０．１８以下、比表面積ＢＥＴ値が０．６ｍ2 ／ｇ以上、含有酸素量が０．６ｍａｓｓ％以下であり、かつ軟磁性粉末のＢＥＴ値と酸素値が下記式（１）を満足する軟磁性扁平粉末。
酸素値／ＢＥＴ値≦０．５（ただし、０は含まない）  …  （１）
【００１０】
（２）上記軟磁性扁平粉末はガスアトマイズ法あるいはディスクアトマイズ法による原料粉末作製工程と、前期原料粉末を扁平化する扁平加工工程と、全期扁平加工された粉末を真空またはアルゴン雰囲気で、７００〜９００℃で熱処理する工程により実現可能である。
【発明の効果】
【００１１】
上記条件を満足する軟磁性扁平粉末を用いることによって、透磁率が十分に高い電磁波吸収体用磁性シートを作成することが出来る。ここで、高周波における透磁率μは実数部μ’と虚数部μ’’によって複素透磁率（μ＝μ’―ｊμ’’）で表すことができるが、μの最大値が大きいほどμ’’の値も大きくなる傾向にある。
【００１２】
本発明の軟磁性扁平粉末は、アスペクト比が２０以上であり、平均粒径が３０〜５０μ
ｍであることが好ましく、平均粒径が４０〜５０μｍであることがより好ましい。平均粒径が３０μｍよりも小さい場合は、高いアスペクト比を確保することが難しくなるため、好ましくない。また、平均粒径が５０μｍを超える場合は、シート成形性を悪化させるため、好ましくない。上記の条件で軟磁性扁平粉末を製造することによって、シート成型性がよく、透磁率の高い粉末を作製することができる。
【００１３】
本発明は、上記軟磁性扁平粉末の製造方法であって、アトマイズ法で作製された軟磁性
合金粉末を、扁平化する扁平加工工程と、不活性ガス中で熱処理する熱処理工程とを備える軟磁性扁平粉末の製造方法を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明する。
＜原料球状粉末準備工程＞
本発明の軟磁性扁平粉末は、軟磁性合金粉末を扁平化処理することで作製することができる。軟磁性合金粉末は、保磁力の値が低い粉末であることが好ましく、飽和磁化の値が高い粉末であることがより好ましい。一般的に、保磁力と飽和磁化の値が優れているのは、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金である。
【００１５】
軟磁性合金粉末は、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法といった各種アトマイズ法によって作製される。軟磁性合金粉末の含有酸素量は、少ないほうがより好ましいため、ガスアトマイズ法による製造が好ましく、さらに不活性ガスを用いての製造がより好ましい。ディスクアトマイズ法による方法でも問題なく製造出来るが、量産性の観点からは、ガスアトマイズ法が優れている。
【００１６】
本発明に用いられる軟磁性合金粉末の粒度は特に限定されないが、扁平後の平均粒径を
調整する目的もしくは、含有酸素量の多い粉を除去する目的、その他、製造上の目的に応じて、分級されても良い。
【００１７】
＜扁平加工処理工程＞
次に、上記軟磁性合金粉末を扁平化する。
扁平加工方法は、特に制限は無く、例えば、アトライタ、ボールミル、振動ミル等を用いて行うことができる。中でも、比較的扁平加工能力に優れるアトライタを用いることが好ましい。また、乾式で加工を行う場合は、不活性ガスを用いることが好ましい。湿式で加工する場合は、有機溶媒を用いることが好ましい。有機溶媒の種類については特に限定されない。
【００１８】
有機溶媒の添加量は、軟磁性合金粉末１００質量部に対して、１００質量部以上であることが好ましく、２００質量部以上であることがより好ましい。有機溶媒の上限は特に限定されず、求める扁平粉の大きさ・形状と、生産性のバランスに応じて適宜調整が可能である。酸素を低くするために、有機溶媒中の水分濃度は、有機溶媒１００質量部に対して、０．００２質量部以下での加工が好ましい。有機溶媒とともに扁平化助剤を用いてもよいが、酸化を抑えるために、軟磁性合金粉末１００質量部に対して、５質量部以下であることが好ましい。
【００１９】
＜熱処理工程＞
次に、上記軟磁性扁平粉末を熱処理する。熱処理装置について特に制限は無いが、熱処理温度は７００℃〜９００℃の条件で熱処理されることが好ましい。該当温度で熱処理を行うことによって、保磁力が低下し、高透磁率の軟磁性扁平粉末となる。また、熱処理時間について特に制限は無く、処理量や生産性に応じて適宜選択されるとよい。長時間の熱処理の場合、生産性が低下するため、５時間以内が好適である。
【００２０】
本発明に用いられる軟磁性扁平粉末においては、酸化を抑えるために、真空中あるいは不活性ガス中で熱処理されることが好ましい。表面処理の観点から、窒素中ガス中で熱処理されてもよいが、その場合は保磁力の値が上昇し、透磁率は真空で熱処理された場合に比べて低下する傾向にある。
【００２１】
平均粒径Ｄ50：３０〜５０μｍ未満
軟磁性扁平粉末の平均粒径Ｄ50は３０〜５０μｍ未満であることが好ましく、４０〜５０μｍ未満であることがより好ましい。平均粒径が３０μｍ未満では、アスペクト比の高い扁平粉が得られ難く、実部透磁率μ’が低くなる傾向がある。また、平均粒径が大きくなりすぎると、シート成型が困難になるため好ましくない。また、平均粒径が５０μｍ以上では、シート表面の抵抗率が低下する傾向があり、これを防ぐために特別な処理が必要となり、性能面、コスト面で好ましくない。
【００２２】
保磁力Ｈｃ：１７６Ａ／ｍ以下
軟磁性扁平粉末の長手方向に磁場を印可して測定した保磁力Ｈｃは、１７６Ａ／ｍ以下であることが好ましく、１２０Ａ／ｍ以下であることがより好ましく、１００Ａ／ｍ以下であることがさらに好ましい。本発明の請求範囲において、保磁力の値が低いほど、透磁率はより高くなる傾向にある。そのため保磁力の下限は特に限定されないが、製造条件上、４０Ａ／ｍ以下とするのは困難である。
【００２３】
真密度に対するタップ密度の比：０．１８以下
軟磁性扁平粉末の、真密度に対するタップ密度の比は０．１８以下であることが好ましく、０．１６以下であることがより好ましい。タップ密度の下限は特に限定されないが、タップ密度は加工が進むほど単調低下する傾向にあり、長時間の加工は、平均粒径の低下と保磁力の上昇をもたらすため好ましくない。
【００２４】
アスペクト比（扁平粉末の長径と扁平粉末の短径の比）：２０以上
本発明の軟磁性扁平粉末のアスペクト比（扁平粉末の長径と扁平粉末の短径の比）は、２０以上であることが好ましい。アスペクト比が２０未満では、反磁界が大きくなり、みかけの透磁率が低下する。また、本発明の軟磁性扁平粉末の比表面積ＢＥＴ値は、０．６ｍ2／ｇ以上であることが好ましく、０．８ｍ2／ｇ以上であることがより好ましく、１．０ｍ2／ｇ以上であることがさらに好ましい。
【００２５】
含有酸素濃度：０．６％以下
本発明の軟磁性扁平粉末の含有酸素濃度は、０．６％以下であることが好ましく、０．３％以下であることがより好ましい。軟磁性扁平粉末中の酸素の存在形態は、粒界析出酸化物と粉末表面酸化物の２通りの形態があると考えられるが、どちらも保磁力の上昇をもたらす原因と考えられるため好ましくない。粒界析出酸化物量は原料軟磁性球状粉の準備工程と、扁平加工工程における酸化を抑えることで低くすることができる。また、粉末表面酸化物量は扁平加工工程と熱処理工程における酸化を抑えることで低くすることができる。
【００２６】
酸素値／ＢＥＴ値≦０．５０
粉末の含有酸素や窒素の分析においては、表面に付着するガスの影響によって、微細で比表面積が大きい粉末ほど、検出値が高くなる傾向がある。粉末の平均粒径が小さく、アスペクト比が大きい粉末は、ＢＥＴ（ｍ2 ／ｇ）値が高くなる。逆にいえば、含有酸素量が同等の場合、ＢＥＴ（ｍ2 ／ｇ）値が大きい粉末の方が、実質的な含有酸素量は小さいと考えられる。そこで、我々は、平均粒径が小さく、酸素値／ＢＥＴ値の比（以下、「酸素値／ＢＥＴ値」という。）を評価した。実施例に示すように、我々が開発した酸素値／ＢＥＴの値が低い粉末は、μ’の値も高くなった。詳細は不明であるが、含有酸素量が少ないということは、熱処理時の粒成長を阻害する、酸化物のピン止め効果が発生しにいために、保磁力が低くなり、磁気特性の面で有利になると考えられる。また、含有酸素量の低減については、上述の工程で一部例示したように、極力酸化を抑える工夫によって達成した。
【００２７】
本発明の軟磁性扁平粉末においては、ＢＥＴ値と酸素値が請求項１で表される条件を満足するものであり、酸素値／ＢＥＴ値で算出される値は、０．５０以下であることが好ましく、０．４０以下であることがより好ましく、０．３０以下であることがさらに好ましい。ただし、製造上、粉末の含有酸素量を０ｍａｓｓ％にすることは不可能であるので、酸素値／ＢＥＴ値の値は０になることはない。
【００２８】
また、シート成型後の絶縁性を高めるなどの観点においては、表面処理された粉末が好
適となる場合があり、本発明の扁平加工方法で製造された粉末について、熱処理工程中あるいは熱処理工程の前後において、表面処理工程を必要に応じて加えても良い。たとえば表面処理のために、活性ガスを微量に含む雰囲気下で熱処理されてもよい。
【００２９】
また、従来から提案されているシアン系カップリング剤に代表される表面処理により、耐食性やゴムへの分散性を改善することも可能である。また、磁性シートの製造方法も従来提案されている方法で可能である。例えば、トルエンに塩素化ポリエチレンなどを溶解したものに扁平粉末を混合し、これを塗布、乾燥させたものを各種のプレスやロールで圧縮することで製造可能である。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明について、実施例によって具体的に説明する。
（扁平粉末の作製）
ガスアトマイズ法あるいはディスクアトマイズ法により所定の成分の粉末を作製し１５０μｍ以下に分級した。ガスアトマイズは、アルミナ製坩堝を溶解に用い、坩堝下の直径５ｍｍのノズルから合金溶湯を出湯し、これに高圧アルゴンを噴霧することで実施した。これを原料粉末としアトライタにより扁平加工した。アトライタは、ＳＵＪ２製の直径４．８ｍｍのボールを使用し、原料粉末と工業エタノールとともに攪拌容器に投入し、羽根の回転数を３００ｒｐｍとして実施した。工業エタノールの添加量は、原料粉末１００質量部に対し、２００〜５００質量部とした。扁平化助剤は，添加しないか、もしくは、原料粉末１００質量部に対し、１〜５質量部とした。扁平加工後に攪拌容器から取り出した扁平粉末と工業エタノールをステンレス製の皿に移し、８０℃で２４時間乾燥させた。このようにして得た扁平粉末を真空中あるいはアルゴン中で、７００〜９００℃で２時間熱処理し、各種の評価に用いた。
【００３１】
（扁平粉末の評価）
得られた扁平粉末の平均粒径、真密度、タップ密度、酸素含有量、窒素含有量、保磁力を評価した。平均粒径はレーザー回折法、真密度はガス置換法で評価した。タップ密度は、約２０ｇの扁平粉末を、容積１００ｃｍ3のシリンダーに充填し、落下高さ１０ｍｍタップ回数２００回の時の充填密度で評価した。保磁力は直径６ｍｍ、高さ８ｍｍの樹脂製容器に扁平粉末を充填し、この容器の高さ方向に磁化した場合と、直径方向に磁化した場合の値を測定した。なお、扁平粉末は充填された円柱の高さ方向が厚さ方向となっているため、容器の高さ方向に磁化した場合が扁平粉末の厚さ方向、容器の直径方向に磁化した場合が扁平粉末の長手方向の保磁力となる。印加磁場は１４４ｋＡ／ｍで実施した。
【００３２】
（磁性シートの作製および評価）
トルエンに塩素化ポリエチレンを溶解し、これに得られた扁平粉末を混合分散した。この分散液をポリエステル樹脂に厚さ１００μｍ程度に塗布し常温常湿で乾燥させた。その後、１３０℃、１５ＭＰａの圧力でプレス加工し磁性シートを得た。磁性シートのサイズは１５０ｍｍ角で厚さは５０μｍである。なお、磁性シート中の扁平粉末の体積充填率はいずれも約５０％であった。次に、この磁性シートを、外径７ｍｍ、内径３ｍｍのドーナツ状に切り出し、インピーダンス測定器により、室温で１ＭＨｚにおけるインピーダンス特性を測定し、その結果から透磁率（複素透磁率の実数部：μ’）を算出した。さらに、得られた磁性シートの断面を樹脂埋め研磨し、その光学顕微鏡像から、長手方向の長さと厚さとをランダムに５０粉末測定し、この長手方向の長さと厚さの比を平均してアスペクト比とした。
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明はこの実施例に特に限定されない。また、比較例は後述の表１に示す条件を適宜異ならせ作製した。表１に評価結果を示す。
【００３３】
【表１】
0006757117.tif 000002
表１に示すように、Ｎｏ．１〜２２は本発明例であり、Ｎｏ．２３〜３８は比較例である。
【００３４】
比較例Ｎｏ．２３、２４は本発明例と比較して、真密度に対するタップ密度の比が高く、扁平加工が進行していないために透磁率の値が向上しない。加えて、Ｎｏ．２３は酸素値／ＢＥＴ値の値が高く、粉末形状に対する酸素の値が高いために透磁率が向上しない。比較例Ｎｏ．２５は本発明例と比較して、大気中で熱処理されていて、酸素値が高く、そのため酸素値／ＢＥＴ値および保磁力が高いために透磁率の値が向上しない。
【００３５】
比較例Ｎｏ．２６〜２８は本発明例と比較して  真密度に対するタップ密度の比が高い。加えて、Ｎｏ．２６，２７はＢＥＴ値が低く、酸素値／ＢＥＴ値の値が低い。そのために透磁率の値が向上しない。比較例Ｎｏ．２９は、本発明例と比較して、平均粒径が小さい。また、酸素値が高く、酸素値／ＢＥＴ値の値が低く、保磁力が高いために透磁率の値が向上しない。
【００３６】
比較例Ｎｏ．３０は本発明例と比較して、真密度に対するタップ密度の比が高く、ＢＥＴ値が低いために透磁率の値が向上しない。比較例Ｎｏ．３１は本発明例と比較して、平均粒径が大きく、酸素値／ＢＥＴ値が高いために透磁率の値が向上しない。比較例Ｎｏ．３２は本発明例と比較して、熱処理温度が高く、酸素値が高く、酸素値／ＢＥＴ値が高く、保磁力が高い。そのために透磁率が向上しない。
【００３７】
比較例Ｎｏ．３３は本発明例と比較して、水アトマイズで操業されている。また、酸素値が高く、酸素値／ＢＥＴ値が高く、保磁力が高い。そのために透磁率が向上しない。比較例Ｎｏ．３４は本発明例と比較して、酸素値／ＢＥＴ値が高いために透磁率が向上しない。比較例Ｎｏ．３５は本発明例と比較して、酸素値が高く、酸素値／ＢＥＴ値が高いために透磁率が向上しない。
【００３８】
比較例Ｎｏ．３６は本発明例と比較して、熱処理温度が低く、保磁力が高いため、透磁率が向上しない。比較例Ｎｏ．３７は本発明例と比較して、窒素中で熱処理されていて、保磁力が高くなり、透磁率が向上しない。比較例Ｎｏ．３８は本発明例と比較して、熱処理工程が無く、保磁力が高いために透磁率が向上しない。
これに対して、本発明Ｎｏ．１〜２２はいずれも本発明の条件を満足していることから、シート成形性に優れ、かつ高い透磁率を有する軟磁性扁平粉末を製造することを可能とした。
【００３９】
以上述べたように、本発明に係る条件を満足する軟磁性扁平粉末を用いることによって、透磁率が十分に高い電磁波吸収体用磁性シートを製造することが出来る極めて優れた効果を奏するものである。
特許出願人  山陽特殊製鋼株式会社
代理人    弁理士    椎  名    彊