(57)【要約】【課題】良好な粉砕性を有し、かつ飽和磁化の高い軟磁性材料とこの軟磁性材料を用いた電磁波吸収体を提供する。【解決手段】本発明の軟磁性材料は、組成式ＲｘＸｙＡｚＭ１００−ｘ−ｙ−ｚ（ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素であり、ＸはＴｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ＡはＢ，Ｃ，Ｓｉから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ＭはＦｅまたはＣｏから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ｘ、ｙ、ｚは原子比でそれぞれ０＜ｘ≦１０、０≦ｙ≦１０、０＜ｚ≦１０である）で表されることを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式ＲｘＸｙＡｚＭ１００−ｘ−ｙ−ｚ（ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素であり、ＸはＴｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ＡはＢ，Ｃ，Ｓｉから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ＭはＦｅまたはＣｏから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ｘ、ｙ、ｚは原子比でそれぞれ０＜ｘ≦１０、０≦ｙ≦１０、０＜ｚ≦１０である）で表されることを特徴とする軟磁性材料。
【請求項２】
非晶質状態、平均結晶粒径が３０ｎｍ以下の微細結晶状態、またはこれらが混在した状態にあることを特徴とする請求項１記載の軟磁性材料。
【請求項３】
前記微細結晶がＴｂＣｕ７型結晶構造を有することを特徴とする請求項２記載の軟磁性材料。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の軟磁性材料と、前記軟磁性材料を結合するバインダとを備えたことを特徴とする電磁波吸収体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟磁性材料とこれを用いた電磁波吸収体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種電子機器の小型化、高性能化の潮流の中で動作周波数の高周波化がますます進んでいる。たとえばパソコンにおいてはＣＰＵのクロック周波数は１ＧＨｚを超えるものが主流になりつつあり、携帯電話や無線ＬＡＮでは数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚ帯域が用いられるようになってきた。これに伴って１ＧＨｚ以上の帯域での電磁波ノイズ対策がクローズアップされてきており、良好な電磁波吸収効果を示す電磁波吸収体が求められている。
【０００３】
高周波帯域での電磁波吸収体のひとつとして磁性体の磁気損失を利用する方法があり、従来からスピネル型フェライトが広く用いられてきた。最近ではセンダストや電磁ステンレス鋼といった鉄をベースにした軟磁性合金材料をゴムや樹脂と複合化した電磁波吸収体も開発されている。また、これらの軟磁性材料は粉砕性が悪いという問題があったため、ごく最近、ＧＨｚ帯で用いられる電磁波吸収体としてアモルファス状態での粉砕性が改善された鉄基合金の軟磁性材料粉末も提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２２６７５３公報（第３−９頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された軟磁性材料は、多量のホウ素を含むことから飽和磁化が低く、好ましい電磁波吸収特性を得ることができないという問題があった。
【０００６】
上述の問題に鑑み、本発明は、良好な粉砕性を有し、かつ飽和磁化の高い軟磁性材料と、この軟磁性材料を用いた電磁波吸収体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、組成式ＲｘＸｙＡｚＭ１００−ｘ−ｙ−ｚ（ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素であり、ＸはＴｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ＡはＢ，Ｃ，Ｓｉから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ＭはＦｅまたはＣｏから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ｘ、ｙ、ｚは原子比でそれぞれ０＜ｘ≦１０、０≦ｙ≦１０、０＜ｚ≦１０である）で表されることを特徴とする軟磁性材料を提供する。
【０００８】
本発明においては、非晶質状態、平均結晶粒径が３０ｎｍ以下の微細結晶状態、またはこれらが混在した状態にあっても良い。
【０００９】
また本発明においては、微細結晶がＴｂＣｕ７型結晶構造を有しても良い。
【００１０】
また本発明は、上述の軟磁性材料と、軟磁性材料を結合するバインダとを備えたことを特徴とする電磁波吸収体を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の軟磁性材料は、組成式ＲｘＸｙＡｚＭ１００−ｘ−ｙ−ｚで表されることを特徴とするものである。ここで、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素である。ＸはＴｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａから選ばれる少なくとも１種の元素である。ＡはＢ，Ｃ，Ｓｉから選ばれる少なくとも１種の元素である。ＭはＦｅまたはＣｏから選ばれる少なくとも１種の元素である。また、ｘ、ｙ、ｚは原子比であり、それぞれ０＜ｘ≦１０、０≦ｙ≦１０、０＜ｚ≦１０である。
【００１２】
本発明者は、上記のＭを主成分として、上記のＲ及びＡを夫々１０原子％以下含む軟磁性材料が、極めて飽和磁化が高く、粉砕性が良好であることを見出し、本発明に至った。
【００１３】
つまり、本発明の軟磁性材料は、鉄及びコバルトから選ばれる少なくとも１種の元素の含有量が多いことから、高い磁化を発揮して周波数の高い電磁波に対しても透磁率の低下を抑制する。またＹを含む希土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素の導入によりアモルファス状態に置ける合金の粉砕性が向上する。
【００１４】
さらに、本発明の軟磁性材料は、Ｂ，Ｃ，Ｓｉから選ばれる少なくとも１種の元素Ａを約１０原子％以下含んでいる。特許文献１においては、Ａが約１０原子％以下であるとアモルファス生成能が不十分であるとしている。しかしながら、本発明者らは、Ａが約１０原子％を超えて含まれている場合にはアモルファス状態およびＲ２Ｆｅ１４Ｂ型結晶構造の微細な結晶相が得られるが、Ａを１０原子％以下として本発明の組成とした場合にもアモルファス状態が得られること、また、結晶状態であっても、ＴｂＣｕ７型、Ｔｈ２Ｚｎ１７型、Ｔｈ２Ｎｉ１７型、ＴｈＭｎ１２型等の構造を有する微細な結晶相が得られることを見出した。そして、本発明の組成とした場合には、粉砕性の高い状態を保ったまま、従来よりも磁化の大きな軟磁性材料が得られることを見出したのである。
【００１５】
以下、本発明の軟磁性材料を構成する各成分について詳細に説明する。
（１）  Ｒ元素
ＲとしてはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素が使用される。Ｒ元素を配合することによって非晶質状態もしくは微細結晶状態においても容易に合金を粉砕することが可能となる。ただしＲ元素の配合量が約１０原子％を超えると飽和磁化の低下が著しくなる。
（２）  Ｘ元素
ＸとしてはＴｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａから選ばれる少なくとも１種の元素が使用される。Ｘ元素は必須元素ではないが配合することによって非晶質状態もしくは微細結晶状態を実現することが容易になる。このことによって合金の保磁力を低く出来、透磁率を高める効果を有している。ただしＸ元素の配合量が約１０原子％を超えると飽和磁化の低下が著しくなる。
（３）  Ａ元素
ＡとしてはＢ，Ｃ，Ｓｉから選ばれる少なくとも１種の元素が使用される。Ａ元素は非晶質状態もしくは微細結晶状態の生成能を高めるために必須の元素である。Ａ元素を配合することによって非晶質状態もしくは微細結晶状態を実現でき、このことによって軟磁気特性を高めることができる。ただしＡ元素の配合量が約１０原子％を超えると磁化の低下が著しくなるため、配合量は約１０原子％以下に規定される。
（４）  Ｍ元素
ＭとしてはＦｅまたはＣｏから選ばれる少なくとも１種の元素が使用され、主として軟磁性材料の磁化を担うものである。前記Ｍ元素のうちでＣｏはキュリー温度を高めて磁気特性の熱安定性を高める効果があるが、過剰に配合すると磁化が低下する恐れがあるためＦｅとＣｏの総量の約５０原子％以下とすることが好ましい。前記Ｍの総量の約２０原子％以下をＣｒ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ｇａ，Ｇｅから選ばれる少なくとも１種の元素で置換することを許容する。このような置換により非晶質状態もしくは微細結晶状態の生成能を高めるなどの効果を有するが、前記Ｍの総量の約２０原子％を超えて置換すると飽和磁化の低下が著しい。
【００１６】
本発明の軟磁性材料は酸化物などの不可避的不純物を含有することを許容する。不可避的不純物は、１重量％以下であることが好ましい。
【００１７】
次に、本発明に係わる軟磁性材料および電磁波吸収帯の製造方法の例について説明する。
【００１８】
まず、本発明の組成範囲を持つ軟磁性材料の製造方法としては、所定量のＲ、Ｘ、Ａ、Ｍ元素を含む原料を溶解して溶湯とした後、底部にノズルを有するタンディッシュにこの溶湯を注ぐ。ノズルから噴出した溶湯は予め所望の回転速度で回転させてある冷却ロールに吹き付けられ、急速に凝固することによって薄帯状またはフレーク状の合金（軟磁性材料）が製造される。このような溶湯急冷は酸化防止の観点から、アルゴンガスなどの不活性雰囲気中で行うことが好ましい。このような溶湯急冷法によって製造される合金は、組成や製造条件、たとえばノズルの形状や噴出圧、冷却ロールの回転速度などを適正にすることによって非晶質状態もしくは微細結晶状態にすることが可能となる。
【００１９】
なお、本発明で用いる溶湯急冷法は上述した単ロール法に限定されず、双ロール法やストリップキャスト法、ガスアトマイズ法などを用いても良い。このようにして作製された急冷合金を適宜、粉砕することによって軟磁性材料粉末を製造することが出来る。このようにして得られた合金粉末または粉砕前の急冷合金に対して、必要に応じて熱処理を施して生成相や結晶粒径などを制御することが可能である。
【００２０】
本発明の軟磁性材料は非晶質状態であることが好ましいが、結晶状態である場合には軟磁気特性の観点から結晶の平均結晶粒径は約３０ｎｍ以下となるように条件を調整することが望ましい。平均結晶粒径が約３０ｎｍ以下であることにより保磁力が小さくなり好ましい。また、非晶質状態と平均結晶粒径３０ｎｍ以下の微細結晶状態とが混在した状態にあることも許容される。前記微細結晶の結晶構造は合金組成や溶湯急冷条件、熱処理条件によって変化させることが可能であり、ＴｂＣｕ７型、Ｔｈ２Ｚｎ１７型、Ｔｈ２Ｎｉ１７型、ＴｈＭｎ１２型等の結晶構造となる場合がある。これらのうち、磁気特性の観点からＴｂＣｕ７型結晶構造を有することが好ましい。
【００２１】
次に、本発明の軟磁性材料を用いて電磁波吸収体を製造する方法の例を述べる。
【００２２】
まず、前述の方法によって作製された軟磁性材料の粉末にバインダを加えて混練する。バインダとしてはポリエチレン、シリコーン樹脂、ポリカーボネート等の合成樹脂が一般的に用いられる。軟磁性材料粉末とバインダの混合比は適宜変更可能であるが、磁気特性、絶縁性、成形性の観点から軟磁性材料粉末の量を約５０〜８０体積％とすることが好ましい。このような混合物を射出成形などで一体化して、シート状等の適当な形状を有する電磁波吸収体を製造することができる。
【００２３】
本発明の軟磁性材料は、ＰＣやＰＤＡ、携帯電話などの各種電子機器の電磁波吸収体以外に、トランスのコアなどの高周波磁気部品に適用することも可能である。
【００２４】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
（実施例１〜９）
まず、高純度の各原料を所定の割合で調合し、Ａｒ雰囲気中で高周波溶解して母合金インゴットを作製した。つづいてこの母合金インゴットをＡｒ雰囲気中で高周波誘導加熱により溶融して溶湯とした後、１．０ｍｍのオリフィスを有するノズルから溶湯を周速４０ｍ／ｓで回転する冷却ロール上に噴出して急冷させることにより、薄帯状合金状の軟磁性材料を作製した。この薄帯状合金を化学分析により求められた組成を（表１）に示す。（表１）中の組成における数字は各元素の組成比（原子％）を示し、ｂａｌ．とあるのは、鉄の組成比が１００原子％から各元素の組成比を除いた残部であることを示す。例えば、実施例１でＬａ１Ｐｒ４Ｚｒ５Ｂ８Ｃｏ１２Ｆｅｂａｌ．とあるのは、Ｌａ，Ｐｒ，Ｚｒ，Ｂ，Ｃｏの組成比が、夫々１原子％、４原子％、５原子％、８原子％、１２原子％であり、鉄の組成比は残部、つまり７０原子％であることを示す。
【００２５】
次にこの薄帯状合金を小型の粉砕機で粉砕したところ、１分間の粉砕で９０重量％以上の合金が５００μｍのふるいを通過し、良好な粉砕性が確認された。また、上記粉末を一部取り出し、乳鉢でさらに細かく粉砕してＸ線回折を行った結果、いずれも非晶質的な回折図形が得られた。次に上記薄帯状合金について試料振動型磁力計を用いて飽和磁化と保磁力を室温で測定した。この測定結果を（表１）に併記した。（表１）に示されるように、実施例１〜９の全ての合金が１．７０Ｔ以上の飽和磁化と８０００Ａ／ｍ以下の保磁力を有することがわかった。（比較例１〜４）
実施例１〜９と同様にして合金粉末を作製、試料振動型磁力計を用いて飽和磁化と保磁力を室温で測定した。化学分析により求められた組成および磁気測定の結果を（表１）に示した。比較例１は高い飽和磁化が得られるものの、Ｂを含まないことが原因で結晶粒の微細化が不十分なため保磁力が８０００Ａ／ｍを大きく超えてしまう。また、比較例２は逆にＢを多量に含むため保磁力は十分小さいが、十分な飽和磁化を得ることができない。また、比較例３はＲ元素の含有量が多すぎるため十分な飽和磁化を得ることができず、比較例４はＭ元素の含有量が多すぎるため、これも十分な飽和磁化を得られないことがわかる。
【００２６】
【表１】
2004296763.tif 000002
【００２７】
（比較例５）
化学分析により求められた組成がＺｒ４Ｎｂ４Ｂ６Ｓｉ２Ｃｏ８Ｆｅｂａｌ．の薄帯状合金を実施例１〜９と同様の方法で作製した。次に上記薄帯状合金を小型の粉砕機で粉砕したところ、１０分間粉砕しても５００μｍのふるいを通過したのは５重量％程度であり、粉砕性に難があることが明らかになった。これは、Ｒ元素を全く入れていないために、粉砕性が低下していると考えられる。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、良好な粉砕性を有し、かつ飽和磁化の高い軟磁性材料と、この軟磁性材料を用いた電磁波吸収体を提供することができる。