(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の複合磁性粒子を備え、
前記複数の複合磁性粒子の各々は、鉄を含む金属磁性粒子と、前記金属磁性粒子の表面を取り囲み、化学量論組成よりも酸素が不足した組成領域を満たすような非鉄金属の酸化物を含む下層被膜と、前記下層被膜の表面を取り囲み、無機化合物を含む絶縁性の上層被膜とを有し、
前記無機化合物は、酸素の元素、または、酸素および炭素の元素を含有し、
前記非鉄金属の、前記無機化合物に含有される酸素、または、酸素および炭素に対する親和力は、鉄の前記親和力よりも大きく、
前記無機化合物は、金属アルコキシドから生成する無機化合物、または、金属アルコキシドから生成する無機化合物およびリン化合物であり、
前記金属アルコキシドは、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、シリコン、マグネシウムおよび鉄からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含有する、軟磁性材料。
【請求項２】
複数の複合磁性粒子を備え、
前記複数の複合磁性粒子の各々は、鉄を含む金属磁性粒子と、前記金属磁性粒子の表面を取り囲み、非鉄金属単体から形成される、または、化学量論組成よりも酸素が不足した組成領域を満たすような非鉄金属の酸化物を含む下層被膜と、前記下層被膜の表面を取り囲み、無機化合物を含む絶縁性の上層被膜とを有し、
前記無機化合物は、酸素の元素、または、酸素および炭素の元素を含有し、
前記非鉄金属の、前記無機化合物に含有される酸素、または、酸素および炭素に対する親和力は、鉄の前記親和力よりも大きく、
前記無機化合物は、金属アルコキシドから生成する無機化合物、または、金属アルコキシドから生成する無機化合物およびリン化合物であり、
前記金属アルコキシドは、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、シリコン、マグネシウムおよび鉄からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含有する、軟磁性材料。
【請求項３】
前記非鉄金属は、アルミニウム、クロム、シリコン、チタンおよびバナジウム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】
前記下層被膜の平均厚みは、５０ｎｍ以上１μｍ以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の軟磁性材料。
【請求項５】
前記上層被膜の平均厚みは、１０ｎｍ以上１μｍ以下である、請求項１から４のいずれか１項に記載の軟磁性材料。
【請求項６】
５％未満の圧縮密度の変化率を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の軟磁性材料。
【請求項７】
２０％以下の加熱前後の体積固有抵抗値の変化率を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の軟磁性材料。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の軟磁性材料の製造方法であって、
前記金属磁性粒子の表面に前記下層被膜を形成する下層被膜形成工程と、
前記下層被膜形成工程の後、前記金属磁性粒子を有機溶媒に分散した懸濁液中に、金属アルコキシドの溶液を加え、風乾後、６０℃以上１２０℃以下の温度で乾燥させる上層被膜形成工程とを備える、軟磁性材料の製造方法。
【請求項９】
前記上層被膜形成工程は、金属アルコキシドの溶液を加えた前記懸濁液中に、さらにリン酸溶液を加える工程を含む、請求項８に記載の軟磁性材料の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から７のいずれか１項に記載の軟磁性材料を用いて作製された、圧粉磁心。
【請求項１１】
前記複数の複合磁性粒子間に介在して前記複数の複合磁性粒子を互いに接合し、ポリエチレン樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂およびポリテトラフルオロエチレンからなる群より選ばれた少なくとも一種を含む有機物をさらに備える、請求項１０に記載の圧粉磁心。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の圧粉磁心の製造方法であって、
前記複数の複合磁性粒子を加圧成形することによって成形体を形成する工程と、
前記成形体を５００℃以上の温度で熱処理をする工程とを備える、圧粉磁心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、軟磁性材料、軟磁性材料の製造方法、圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法に関し、より特定的には、絶縁性の被膜によって覆われた金属磁性粒子を備える軟磁性材料、軟磁性材料の製造方法、圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モーターコアやトランスコアなどの電気電子部品において高密度化および小型化が図られており、より精密な制御を小電力で行なわれることが求められている。このため、これらの電気電子部品の作製に使用される軟磁性材料であって、特に中高周波領域において優れた磁気的特性を有する軟磁性材料の開発が進められている。
【０００３】
このような軟磁性材料に関して、たとえば、特開２００２−２４６２１９号公報には、高い温度環境下の使用に際しても磁気特性が維持できることを目的とした圧粉磁心およびその製造方法が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された圧粉磁心の製造方法によれば、まず、リン酸被膜処理アトマイズ鉄粉に所定量のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ樹脂）を混合し、これを圧縮成形する。得られた成形体を空気中において温度３２０℃で１時間加熱し、さらに温度２４０℃で１時間加熱する。その後、冷却することによって圧粉磁心を作製する。
【特許文献１】特開２００２−２４６２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように作製された圧粉磁心の内部に、多数の歪み（転位、欠陥）が存在する場合、これらの歪みは磁壁移動（磁束変化）の妨げとなるため、圧粉磁心の透磁率を低下させる原因となる。特許文献１に開示された圧粉磁心では、二度に渡って成形体に実施される熱処理によっても内部に存在する歪みが十分に解消されていない。このため、得られた圧粉磁心の実効透磁率は、周波数やＰＰＳ樹脂の含有量によっても変化するが、常に４００以下の低い値にとどまっている。
【０００５】
また、圧粉磁心の内部に存在する歪みを十分に低減させるため、成形体に実施する熱処理の温度を高くすることが考えられる。しかし、アトマイズ鉄粉を覆うリン酸化合物は、耐熱性に劣っているため、温度を高く設定すると熱処理時に劣化する。このため、リン酸被膜処理アトマイズ鉄粉の粒子間渦電流損が増大し、圧粉磁心の透磁率が低下するおそれが生じる。
【０００６】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、所望の磁気的特性が得られる軟磁性材料、軟磁性材料の製造方法、圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の１つの局面に従った軟磁性材料は、複数の複合磁性粒子を備える。複数の複合磁性粒子の各々は、鉄を含む金属磁性粒子と、金属磁性粒子の表面を取り囲み、化学量論組成よりも酸素が不足した組成領域を満たすような非鉄金属の酸化物を含む下層被膜と、下層被膜の表面を取り囲み、無機化合物を含む絶縁性の上層被膜とを有する。無機化合物は、酸素の元素、または、酸素および炭素の元素を含有する。非鉄金属の、無機化合物に含有される酸素、または、酸素および炭素に対する親和力は、鉄の親和力よりも大きい。無機化合物は、金属アルコキシドから生成する無機化合物、または、金属アルコキシドから生成する無機化合物およびリン化合物である。金属アルコキシドは、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、シリコン、マグネシウムおよび鉄からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含有する。
【０００９】
この発明の別の局面に従った軟磁性材料は、複数の複合磁性粒子を備える。複数の複合磁性粒子の各々は、鉄を含む金属磁性粒子と、金属磁性粒子の表面を取り囲み、非鉄金属単体から形成される、または、化学量論組成よりも酸素が不足した組成領域を満たすような非鉄金属の酸化物を含む下層被膜と、下層被膜の表面を取り囲み、無機化合物を含む絶縁性の上層被膜とを有する。無機化合物は、酸素の元素、または、酸素および炭素の元素を含有する。非鉄金属の、無機化合物に含有される酸素、または、酸素および炭素に対する親和力は、鉄の親和力よりも大きい。無機化合物は、金属アルコキシドから生成する無機化合物、または、金属アルコキシドから生成する無機化合物およびリン化合物である。金属アルコキシドは、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、シリコン、マグネシウムおよび鉄からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含有する。
【００１０】
このように構成された軟磁性材料によれば、下層被膜を金属磁性粒子と絶縁性の上層被膜との間に設けることによって、軟磁性材料の熱処理時に、上層被膜中の無機化合物に含まれる酸素または炭素が金属磁性粒子に拡散することを防止できる。つまり、下層被膜は、金属磁性粒子に含まれる鉄と比較して、酸素または炭素に対する親和力が大きい非鉄金属を含む。このため、酸素および炭素が積極的に非鉄金属と反応することによって下層被膜に捕獲された状態となり、酸素および炭素が金属磁性粒子内に浸入することを防止できる（ゲッター効果）。これにより、金属磁性粒子中の不純物濃度の増加を抑え、金属磁性粒子の磁気的特性が劣化することを防止できる。また同時に、金属磁性粒子への酸素および炭素の拡散を防止することによって、上層被膜中の無機化合物における酸素および炭素の含有量が低下することを抑制できる。これにより、上層被膜の分解または変質が進行して上層被膜の絶縁性が劣化することを防止できる。
また、上層被膜を有機溶剤を用いて金属アルコキシドから生成することにより、上層被膜を緻密かつ微細な粒子によって形成することができる。これにより、軟磁性材料の流動性を向上させるとともに、上層被膜によって覆われた金属磁性粒子が、熱による影響を受け難くなる。
【００１１】
以上説明した理由から、これらの発明によれば、金属磁性粒子および絶縁性の上層被膜の劣化を懸念することなく、軟磁性材料に高温の熱処理を実施することができる。
【００１２】
また好ましくは、非鉄金属は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）およびバナジウム（Ｖ）からなる群より選ばれた少なくとも一種を含む。このように構成された軟磁性材料によれば、これらの材料は、鉄と比較して、酸素または炭素に対する親和力が大きい。このため、下層被膜によるゲッター効果によって、上述の効果を得ることができる。
【００１３】
加えて、これらの材料と酸素または炭素とが反応することによって、下層被膜の電気抵抗が増大する場合がある。この場合、上層被膜とともに下層被膜を絶縁被膜として機能させることができる。また、これらの材料は、金属磁性粒子に含まれる鉄に固溶しても、金属磁性粒子の軟磁性を悪化させない。このため、軟磁性材料の磁気的特性が低減することを防止できる。
【００１４】
また好ましくは、下層被膜の平均厚みは、５０ｎｍ以上１μｍ以下である。このように構成された軟磁性材料によれば、下層被膜の平均厚みが５０ｎｍ以上であるため、下層被膜によるゲッター効果またはバリアー効果を確実に得ることができる。また、下層被膜の平均厚みが１μｍ以下であるため、本発明による軟磁性材料を用いて成形体を作製した場合に、金属磁性粒子間の距離が大きくなりすぎるということがない。これにより、金属磁性粒子間に反磁界が発生する（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）ことを防止し、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非磁性層の体積比率を抑え、飽和磁束密度が低下することを抑制できる。
【００１５】
また好ましくは、上層被膜の平均厚みは、１０ｎｍ以上１μｍ以下である。このように構成された軟磁性材料によれば、上層被膜の平均厚みが１０ｎｍ以上であるため、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、上層被膜の平均厚みが１μｍ以下であるため、本発明による軟磁性材料を用いて成形体を作製した場合に、金属磁性粒子間の距離が大きくなりすぎるということがない。これにより、金属磁性粒子間に反磁界が発生することを防止し、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非磁性層の体積比率を抑え、飽和磁束密度が低下することを抑制できる。
【００１９】
また、上述の軟磁性材料は、５％未満の圧縮密度の変化率を有する。このように構成された軟磁性材料では、上層被膜を金属アルコキシドから生成することにより、軟磁性材料の流動性を向上させることができるため、低い圧力で成形を行なっても、十分に大きい圧縮密度を得ることができる。
【００２０】
また、上述の軟磁性材料は、２０％以下の加熱前後の体積固有抵抗値の変化率を有する。このように構成された軟磁性材料では、上層被膜を金属アルコキシドから生成することにより、金属磁性粒子が熱による影響を受け難くなるため、軟磁性材料の加熱処理後の体積固有抵抗値が、加熱処理前の体積固有抵抗値から大幅に減少することを防止できる。
【００２１】
この発明に従った軟磁性材料の製造方法は、上述の軟磁性材料の製造方法である。軟磁性材料の製造方法は、金属磁性粒子の表面に下層被膜を形成する下層被膜形成工程と、下層被膜形成工程の後、金属磁性粒子を有機溶媒に分散した懸濁液中に、金属アルコキシドの溶液を加え、風乾後、６０℃以上１２０℃以下の温度で乾燥させる上層被膜形成工程とを備える。
【００２２】
このように構成された軟磁性材料の製造方法によれば、成形時の流動性に優れるとともに、金属磁性粒子が熱による影響を受け難い軟磁性材料を作製することができる。この際、乾燥温度を６０℃以上に設定することにより、上層被膜が形成された複合磁性粒子を十分に乾燥させることができる。これにより、本発明による軟磁性材料を用いて成形体を作製する場合に、軟磁性材料の圧縮性を確保し、高密度な成形体を得ることができる。また、乾燥温度を１２０℃以下に設定することにより、金属磁性粒子の表面に錆びが発生することを防止できる。これにより、軟磁性材料の磁気的特性が悪化することを防止できる。
【００２３】
また好ましくは、上層被膜形成工程は、金属アルコキシドの溶液を加えた懸濁液中に、さらにリン酸溶液を加える工程を含む。このように構成された軟磁性材料の製造方法によれば、圧縮性、流動性および高温で焼成した場合における電気抵抗値の変化率を、より効果的に改善することができる。
【００２４】
この発明に従った圧粉磁心は、上述のいずれかに記載の軟磁性材料を用いて作製された圧粉磁心である。このように構成された圧粉磁心によれば、高温の熱処理によって、圧粉磁心の内部に存在する歪みを十分に低減させ、ヒステリシス損の小さい磁気的特性を得ることができる。また同時に、高温で熱処理されたにもかかわらず、下層被膜の働きによって保護された絶縁性の上層被膜によって、渦電流損の小さい磁気的特性を得ることができる。
【００２５】
また好ましくは、圧粉磁心は、複数の複合磁性粒子間に介在して複数の複合磁性粒子を互いに接合し、ポリエチレン樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂およびポリテトラフルオロエチレンからなる群より選ばれた少なくとも一種を含む有機物をさらに備える。
【００２６】
このように構成された軟磁性材料によれば、これらの有機物は、複数の複合磁性粒子間を強固に接合するとともに、軟磁性材料の加圧成形時に潤滑剤として機能し、複合磁性粒子同士が擦れ合って上層被膜が破壊されることを防止する。このため、圧粉磁心の強度を向上させ、さらに、渦電流損を低減させることができる。また、金属磁性粒子は下層被膜によって覆われているため、これらの有機物に含まれる酸素または炭素が金属磁性粒子内に拡散することも防止できる。
【００２７】
この発明に従った圧粉磁心の製造方法は、上述のいずれかに記載の圧粉磁心の製造方法である。圧粉磁心の製造方法は、複数の複合磁性粒子を加圧成形することによって成形体を形成する工程と、成形体を５００℃以上の温度で熱処理をする工程とを備える。
【００２８】
このように構成された圧粉磁心の製造方法によれば、成形体に実施する熱処理の温度を５００℃以上に設定することによって、圧粉磁心の内部に存在する歪みを十分に低減させることができる。また、このような高温に成形体を晒した場合であっても、下層被膜の働きによって金属磁性粒子および絶縁性の上層被膜が劣化することを防止できる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、この発明に従えば、所望の磁気的特性が得られる軟磁性材料、軟磁性材料の製造方法、圧粉磁心および圧粉磁心の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、この発明の実施の形態における軟磁性材料を用いて作製された圧粉磁心の断面を示す模式図である。図１を参照して、軟磁性材料は、金属磁性粒子１０と、金属磁性粒子１０の表面を取り囲む下層被膜２０と、下層被膜２０の表面を取り囲む上層被膜３０とからなる複数の複合磁性粒子４０を備える。複数の複合磁性粒子４０の間には、ポリエチレン樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂およびポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））などから形成された有機物５０が介在している。圧粉磁心は、複数の複合磁性粒子４０の各々が、複合磁性粒子４０が有する凹凸の噛み合わせによって互いに接合されたり、有機物５０によって互いに接合されることによって形成されている。
【００３１】
なお、本発明において有機物５０は必ずしも設けられている必要はなく、複数の複合磁性粒子４０の各々が、複合磁性粒子４０が有する凹凸の噛み合わせによってのみ接合されていても良い。
【００３２】
金属磁性粒子１０は、鉄（Ｆｅ）を含み、たとえば、アトマイズ鉄粉、還元鉄粉、カルボニル鉄粉等の各種製法による鉄（Ｆｅ）、鉄（Ｆｅ）−シリコン（Ｓｉ）系合金、鉄（Ｆｅ）−窒素（Ｎ）系合金、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）系合金、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）−クロム（Ｃｒ）系合金、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）系合金、鉄（Ｆｅ）−アルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系合金およびフェライトなどから形成されている。金属磁性粒子１０は、鉄単体であっても鉄系の合金であってもよい。
【００３３】
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。
【００３４】
なお、ここで言う平均粒径とは、ふるい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。
【００３５】
下層被膜２０は、アルミニウム、クロム、シリコン、チタン、バナジウムまたはニッケルなどの非鉄金属を含んで形成されている。下層被膜２０を形成する非鉄金属の炭素および酸素に対する親和力を、鉄の炭素および酸素に対する親和力とともに表１に示す。表１中には、これらの金属と炭素および酸素との反応によってそれぞれ生成される一次生成化合物と、その反応時に発生する生成熱とが示されており、生成熱の絶対値が大きいほど、炭素または酸素に対する親和力が大きいと判断される。
【００３６】
【表１】
0004707054.tif 000002
【００３７】
表１を参照して、アルミニウム、クロム、シリコン、チタンおよびバナジウムの炭素および酸素に対する親和力は、鉄の炭素および酸素に対する親和力よりも大きいことが分かる。また、ニッケルに関しても、ニッケルの炭化物は存在しないが、酸素に対する親和力は、鉄の酸素に対する親和力と同程度である。
【００３８】
次に、下層被膜２０を形成する非鉄金属における炭素および酸素の拡散係数を、鉄における炭素および酸素の拡散係数とともに表２に示す。なお、表２中に示す拡散振動係数Ｄｏおよび拡散活性化エネルギーＱは、５００℃から９００℃ほどの温度における値であり、拡散係数Ｄおよび拡散距離Ｌは、温度６００℃における値である。
【００３９】
【表２】
0004707054.tif 000003
【００４０】
表２を参照して、クロム、ニッケル、チタンおよびバナジウムにおける炭素の拡散係数は、鉄における炭素の拡散係数よりも小さいことが分かる。また、ニッケル、シリコン、チタンおよびバナジウムにおける酸素の拡散係数は、鉄における酸素の拡散係数よりも小さいことが分かる。つまり、下層被膜２０は、鉄と比較して、炭素または酸素に対する親和性が大きい非鉄金属、炭素または酸素の拡散係数が小さい非鉄金属、または炭素または酸素に対する親和性が大きく、かつ、炭素または酸素の拡散係数が小さい非鉄金属から形成されている。
【００４１】
下層被膜２０の平均厚みは、５０ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。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。
【００４２】
上層被膜３０は、電気的絶縁性を有し、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、シリコン、マグネシウムおよび鉄からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含有する金属アルコキシドから生成する無機化合物およびリン化合物の少なくともいずれか一方から形成されている。無機化合物またはリン化合物は、酸素および炭素の少なくともいずれか一方の元素を含有する。
【００４３】
上層被膜３０を金属アルコキシドから生成する場合、金属アルコキシドを構成する有機化合物がアルコールとなって除去され、金属酸化物が残る。しかしながら、生成時の条件によっては、その金属酸化物に炭素が一部、残存する場合もある。上層被膜３０を金属アルコキシドから生成することによって、水溶液から生成した場合のように、ナトリウム塩やカルシウム塩などの塩が生じて上層被膜３０の電気伝導度が大きくなるということがない。このため、本実施の形態では、上層被膜３０の絶縁性の低下を抑制するという効果が得られる。
【００４４】
金属アルコキシドから生成する無機化合物の被覆量は、各金属の元素換算で０．００１質量％以上１００質量％以下が好ましい。０．００１質量％未満の場合には、本発明の効果は得られない。０．００１質量％以上１００質量％以下の添加量により、本発明の効果が十分に得られるので、１００質量％を超えて必要以上に添加する意味がない。得られる軟磁性材料の圧縮性および流動性を考慮した場合、０．００２質量％以上７５質量％以下が、より好ましく、０．００３質量％以上５０質量％以下が、さらに好ましい。
【００４５】
リン化合物の被覆量は、Ｐ換算で０．００１質量％以上１００質量％以下が好ましい。０．００１質量％未満の場合には、本発明の効果は得られない。０．００１質量％以上１００質量％以下の添加量により、本発明の効果が十分に得られるので、１００質量％を超えて必要以上に添加する意味がない。得られる軟磁性材料の圧縮性、流動性および圧粉磁心に用いた場合の金属磁性粒子１０の充填率を考慮した場合、０．００２質量％以上７５質量％以下が、より好ましく、０．００３質量％以上５０質量％以下が、さらに好ましい。
【００４６】
本実施の形態における軟磁性材料の圧縮性は、後述する評価方法において、圧縮密度の変化率が５％未満となるのが好ましい。圧縮密度の変化率が５％以上の場合には、圧粉磁心を作製する際に高い圧力が必要となるため好ましくない。より好ましくは、軟磁性材料の圧縮密度は、４％以下であり、さらに好ましくは、３％以下である。
【００４７】
本実施の形態における軟磁性材料の体積固有抵抗値は、１．０ｍΩ・ｃｍ以上であることが好ましく、２．０ｍΩ・ｃｍ以上であることが、より好ましい。また、温度５００℃で１時間、加熱した後の体積固有抵抗値の変化率は、加熱前の体積固有抵抗値に対して、２０％以下が好ましく、１５％以下がより好ましく、１０％以下がさらに好ましい。加熱前後の体積固有抵抗値の変化率が２０％を超える場合は、これを用いて得られる圧粉磁心の比抵抗値が焼鈍によって低下しやすくなるため、好ましくない。
【００４８】
本実施の形態における軟磁性材料の流動性は、流動性指数７０以上が好ましい。流動性指数が７０未満の場合には、圧粉磁心の作製時に、金型への充填性が上がらず、圧粉磁心を構成する金属磁性粒子１０の充填率が低下する。流動性指数は、より好ましくは７５以上９５以下である。
【００４９】
上層被膜３０の平均厚みは、１０ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。なお、ここで言う平均厚みについても、上述の方法と同様の方法によって決定される。
【００５０】
上層被膜３０は、複数の金属磁性粒子１０間の絶縁層として機能する。金属磁性粒子１０を上層被膜３０で覆うことによって、圧粉磁心の比抵抗値を大きくすることができる。これにより、複数の金属磁性粒子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。
【００５１】
この発明の実施の形態における軟磁性材料は、複数の複合磁性粒子４０を備える。複数の複合磁性粒子４０の各々は、鉄を含む金属磁性粒子１０と、金属磁性粒子１０の表面を取り囲み、非鉄金属を含む下層被膜２０と、下層被膜２０の表面を取り囲み、無機化合物を含む絶縁性の上層被膜３０とを有する。無機化合物は、酸素および炭素の少なくともいずれか一方の元素を含有する。非鉄金属の、酸素および炭素の少なくともいずれか一方に対する親和力は、鉄のその親和力よりも大きい。非鉄金属における、酸素および炭素の少なくともいずれか一方の拡散係数は、鉄におけるその拡散係数よりも小さい。
【００５２】
続いて、図１中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の表面に下層被膜２０を形成する。下層被膜２０の形成方法としては、真空蒸着法、メッキ法、ゾルゲル法もしくはボンデ処理法が挙げられる。
【００５３】
次に、下層被膜２０を形成した金属磁性粒子１０を水溶性の有機溶剤に分散させた懸濁液中に、金属アルコキシドの溶液を加える。また場合によっては、リン酸水溶液をさらに加える。溶液を加えた懸濁液を風乾後、６０℃以上１２０℃以下の温度で乾燥させる。
【００５４】
本実施の形態において、出発原料である金属磁性粒子１０は、後述する評価方法において、５％以上の圧縮密度の変化率を有している。
【００５５】
本実施の形態において、出発原料である金属磁性粒子１０の体積固有抵抗値は、通常、０．１ｍΩ・ｃｍ以上であることが好ましく、０．５ｍΩ・ｃｍ以上であることがより好ましい。また、５００℃の温度で１時間、加熱した後の体積固有抵抗値の変化率は、加熱前の体積固有抵抗値に対して、通常、２５％以上である。
【００５６】
本実施の形態において、出発原料である金属磁性粒子１０の流動性は、通常、流動性指数５０以上を有し、好ましくは、流動性指数５０以上８０以下を有する。
【００５７】
下層被膜２０を形成した金属磁性粒子１０を分散させる有機溶剤としては、一般的に用いられているものであれば限定されないが、水溶性の有機溶剤を用いることが好ましい。具体的には、有機溶剤として、エチルアルコール、プロピルアルコールまたはブチルアルコール等のアルコール系溶剤、アセトンまたはメチルエチルケトン等のケトン系溶剤、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピルセロソルブまたはブチルセロソルブ等のグリコールエーテル系溶剤、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコールまたはトリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等のオキシエチレン、オキシプロピレン付加重合体、エチレングリコール、プロピレングリコールまたは１，２，６−ヘキサントリオール等のアルキレングリコール、グリセリン、２−ピロリドン等を好適に用いることができる。より好ましくは、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール等のアルコール系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤を用いる。
【００５８】
金属アルコキシドを構成する金属元素としては、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、ケイ素、マグネシウムまたは鉄等を用いることができる。また、アルコキシドの種類としては、メトキシド、エトキシド、プロポキシド、イソプロポキシド、オキシイソプロポキシドまたはブトキシド等を用いることができる。処理の均一性および処理効果を考慮すれば、テトラエトキシシラン、アルミニウムトリイソプロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、チタニウムテトライソプロポキシド等を用いることが好ましい。
【００５９】
また、金属アルコキシドは、より均一な処理を行なうために、上記の有機溶剤に予め分散または溶解させて用いることが好ましい。
【００６０】
また、金属アルコキシドの加水分解は、より微細な無機化合物を金属磁性粒子１０の粒子表面に付着もしくは被覆させるために、特に水分を添加する必要はない。好ましくは、有機溶剤中の水分および金属磁性粒子１０が有する水分により加水分解を行なう。
【００６１】
金属アルコキシドの添加量は、金属磁性粒子の比表面積によって異なるが、通常、金属磁性粒子１０、１００質量部当たり、各元素換算で０．００１質量部以上１００質量部以下である。０．００１質量部未満の場合には、本発明の効果は得られない。０．００１質量部以上１００質量部以下の添加量により、本発明の効果が十分に得られるので、１００質量部を超えて必要以上に添加する意味がない。得られる軟磁性材料の圧縮性および流動性を考慮した場合、０．００２質量部以上７５質量部以下が好ましく、０．００３質量部以上５０質量部以下が、より好ましい。
【００６２】
なお、金属アルコキシドに替えて、懸濁液中にリン酸溶液またはリン酸塩溶液を添加してもよいが、好ましくは、金属アルコキシドの溶液を加えた懸濁液中に、さらにリン酸溶液またはリン酸塩溶液を添加する。
【００６３】
リン酸またはリン酸塩の添加量は、金属磁性粒子の比表面積によって異なるが、通常、金属磁性粒子１０、１００質量部当たり、Ｐ換算で０．００１質量部以上１００質量部以下である。０．００１質量部未満の場合には、本発明の効果は得られない。０．００１質量部以上１００質量部以下の添加量により、本発明の効果が十分に得られるので、１００質量部を超えて必要以上に添加する意味がない。得られる軟磁性材料の圧縮性、流動性および圧粉磁心に用いた場合の金属磁性粒子１０の充填率を考慮した場合、０．００２質量部以上７５質量部以下が好ましく、０．００３質量部以上５０質量部以下が、より好ましい。
【００６４】
下層被膜２０が形成された金属磁性粒子１０と、金属アルコキシド溶液および／またはリン酸、リン酸塩溶液とを混合するための機器としては、高速アジテート型ミキサー、具体的にはヘンシェルミキサー、スピードミキサー、ボールカッター、パワーミキサー、ハイブリッドミキサー、コーンブレンダー等が挙げられる。
【００６５】
リン酸またはリン酸塩を水溶液として添加する場合は、加水分解が急激に進行するのを防ぐため、極少量ずつ添加することが好ましい。
【００６６】
得られた粉末は、室温下、ドラフト中で３時間以上２４時間以下の間、乾燥させた後、６０℃以上１２０℃以下の温度範囲で、１時間以上２４時間以下の間、乾燥させる。
【００６７】
以上の工程により、金属磁性粒子１０の表面が下層被膜２０および上層被膜３０によって順に覆われた複合磁性粒子４０を作製する。次に、その複合磁性粒子４０と有機物５０とを金型に入れ、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４０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。
【００６８】
この際、有機物５０は、隣り合う複合磁性粒子４０間に位置して、複数の複合磁性粒子４０の各々に設けられた上層被膜３０同士が強く擦れ合うことを防止する。このため、加圧成形時に上層被膜３０が破壊されるということがない。
【００６９】
次に、加圧成形によって得られた成形体に、５００℃以上９００℃以下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。この熱処理時、金属磁性粒子１０と上層被膜３０との間に形成された下層被膜２０の働きによって、上層被膜３０や有機物５０に含まれる酸素および炭素が、金属磁性粒子１０に拡散することを防止できる。この点について、下層被膜２０が、鉄と比較して、酸素または炭素に対する親和性が大きい非鉄金属を含む物質から形成されている場合と、酸素または炭素の拡散係数が小さい非鉄金属を含む物質から形成されている場合とに分けて説明を行なう。
【００７０】
図２は、下層被膜が、鉄と比較して酸素または炭素に対する親和性が大きい非鉄金属によって形成されている場合において、図１中の２点鎖線ＩＩで囲まれた範囲を拡大して示した模式図である。
【００７１】
図２を参照して、図中では、下層被膜２０がアルミニウムから形成されており、上層被膜３０がリン酸化合物から形成されている場合を想定している。この場合、成形体に対する熱処理時に、上層被膜３０および有機物５０に含まれる酸素と、有機物５０に含まれる炭素とが、下層被膜２０に向かい、さらに金属磁性粒子１０内に拡散しようとする。しかし、下層被膜２０は、鉄と比較して酸素および炭素に対する親和力が大きいアルミニウムから形成されている。このため、下層被膜２０において、アルミニウムと酸素および炭素との反応が促進し、その反応生成物であるＡｌ２Ｏ３およびＡｌ４Ｃ３が次々に生成される。これによって、酸素および炭素が金属磁性粒子１０内へ浸入することを防止できる。
【００７２】
また、アルミニウム、クロムおよびシリコンの酸化物は、金属単体である場合と比較して、電気抵抗が上昇する。このため、熱処理後においては、上層被膜３０に加えて下層被膜２０も、金属磁性粒子１０間の絶縁層として機能させることができる。一部の非鉄金属が酸化物として存在していても、化学量論組成以下の酸素量であれば、ゲッター効果が得られる。このため、酸化物生成によって電気抵抗が増大する効果が得られる場合には、積極的に下層被膜を、化学量論組成より酸素が不足した組成領域を満たすような非鉄金属の酸化物としても良い。このような例としては、非鉄金属（Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ）−酸素（Ｏ）非晶質、非鉄金属（Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ）−リン（Ｐ）−酸素（Ｏ）非晶質、および非鉄金属（Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ）−ホウ素（Ｂ）−酸素（Ｏ）非晶質などの非晶質が挙げられる。
【００７３】
図３は、下層被膜が、鉄と比較して酸素または炭素の拡散係数が小さい非鉄金属から形成されている場合において、図１中の２点鎖線ＩＩで囲まれた範囲を拡大して示した模式図である。
【００７４】
図３を参照して、図中では、下層被膜２０および上層被膜３０が、それぞれニッケルおよびリン酸化合物から形成されている場合を想定している。この場合、下層被膜２０は、鉄と比較して酸素または炭素の拡散係数が小さいニッケルから形成されている。このため、酸素および炭素の拡散速度は、下層被膜２０内において遅くなり、酸素および炭素が金属磁性粒子１０内へ浸入することを抑制できる。
【００７５】
なお、便宜上、下層被膜２０の機能を図２および図３を用いて別々に説明したが、下層被膜２０が、鉄と比較して、炭素または酸素に対する親和性が大きく、かつ、炭素または酸素の拡散係数が小さい非鉄金属から形成されている場合、下層被膜２０は、図２および図３を用いて説明した両方の機能を発揮する。これにより、酸素および炭素が金属磁性粒子１０内へ浸入することをより確実に防止できる。
【００７６】
また、下層被膜２０を形成するアルミニウム、クロム、シリコン、チタン、バナジウムおよびニッケルなどの非鉄金属は、金属磁性粒子１０内の鉄と反応しても、金属磁性粒子１０の軟磁性を悪化させない。図４は、各種の金属が固溶した鉄の結晶磁気異方性と、固溶した金属の含有量との関係を示すグラフである。図４を参照して、アルミニウム等の含有量が増加するに従って結晶磁気異方性が低下している。このことから、下層被膜２０を形成する非鉄金属と鉄とが反応して金属磁性粒子１０が合金化されたとしても、金属磁性粒子１０の軟磁性が悪化しないことが分かる。
【００７７】
熱処理後、成形体に押出し加工や切削加工など適当な加工を施すことによって、図１中に示す圧粉磁心が完成する。
【００７８】
得られた圧粉磁心における金属磁性粒子１０の体積占有率（ｖｏｌ％）は、９０％以上であり、好ましくは９１％であり、より好ましくは９２％以上である。
【００７９】
圧粉磁心の比抵抗値は、２．０ｍΩ・ｃｍ以上であり、好ましくは３．０ｍΩ・ｃｍ以上であり、より好ましくは４．０ｍΩ・ｃｍ以上である。また、熱処理前後の比抵抗値の変化率は、好ましくは２０％以下であり、より好ましくは１５％以下であり、さらに好ましくは１０％以下である。
【００８０】
このように構成された軟磁性材料およびその軟磁性材料を用いて作製された圧粉磁心によれば、５００℃以上という高温の熱処理を実施しているにもかかわらず、金属磁性粒子１０内への酸素および炭素の拡散を抑制することができる。このため、上層被膜３０に含まれる酸素および炭素の濃度が急激に低下するということがなく、上層被膜３０の絶縁性を維持することができる。これにより、上層被膜３０によって金属磁性粒子１０間の絶縁性が確保され、圧粉磁心の渦電流損を低減させることができる。
【００８１】
また、高温の熱処理によって、圧粉磁心内の歪みを十分に低減させることができる。さらに、金属磁性粒子１０内への酸素および炭素の拡散が抑制されているため、金属磁性粒子１０の不純物濃度が増大するということもない。このため、圧粉磁心のヒステリシス損を十分に低減させることができる。以上の理由から、広範囲に渡る周波数領域において、低い鉄損値が得られる圧粉磁心を実現することができる。
【００８２】
また、上層被膜３０を有機溶剤を用いて金属アルコキシドから形成することによって、複合磁性粒子４０の表面に非常に微細な突起を生じさせることができる。これにより、複合磁性粒子４０の加圧成形時に、複合磁性粒子４０の流動性が向上するため、充填率の大きい成形体が得られる。つまり、加圧成形時の圧力が小さい場合であっても、成形体の密度を十分大きくすることができる。
【００８３】
また、有機溶剤を用いて金属アルコキシドから生成された上層被膜３０は、緻密かつ微細な粒子から形成される。このため、上層被膜３０によって覆われた金属磁性粒子１０が熱による影響を受け難くなる。これにより、高温に晒されても、体積固有抵抗値の低下の割合が小さい軟磁性材料を得ることができる。また、このような軟磁性材料を用いて成形体を作製することにより、熱処理時の温度が高い場合であっても、熱処理後の成形体の比抵抗値を、熱処理前の比抵抗値とほぼ同じ値に維持することが可能となる。
【実施例】
【００８４】
以下に説明する実施例によって、本発明における軟磁性材料の評価を行なった。
（実施例１）
まず、市販されているヘガネス社製のアトマイズ純鉄粉（商品名「ＡＢＣ１００．３０」、純度９９．８％以上）を金属磁性粒子１０として準備した。次に、真空蒸着法、メッキ法、ゾルゲル法もしくはボンデ処理法によって、その金属磁性粒子１０に平均厚みが１００ｎｍの下層被膜２０を形成し、さらに、ゾルゲル法やボンデ処理法によって、平均厚みが１００ｎｍの上層被膜３０を形成して、複合磁性粒子４０としての粉末を完成させた。この際、下層被膜２０として、アルミニウム、クロム、ニッケル、シリコンおよびアルミニウム−リン−酸素非晶質を用い、上層被膜３０として、無機化合物であるＳｉガラス（Ｓｉ−Ｏ化合物）を用いた。また、比較のため、下層被膜２０を設けず、上層被膜３０のみを設けた粉末も準備した。
【００８５】
また別に、上述の下層被膜２０としてアルミニウム膜を形成した金属磁性粒子１０を、アセトンに投入し、これを攪拌機を用いて邂逅することによって、アセトンのスラリーを得た。このスラリー中に、アルミニウムイソプロポキシドを分散させたアセトン溶液を加え、得られた溶液を攪拌、混合させた。次に、混合溶液中に、リン酸水溶液を加え、得られた溶液をさらに攪拌、混合させた。得られた混合溶液をドラフト中で風乾させた後、乾燥機を用いて８０℃の温度で乾燥させた。以上の工程により、金属アルコキシドから生成された無機化合物である上層被膜３０としての、平均厚みが１００ｎｍのＡｌとＰとを含有する無機化合物が形成された複合磁性粒子４０の粉末を完成させた。また、比較のため、下層被膜２０を設けず、上層被膜３０としてＡｌとＰとを含有する無機化合物のみを設けた粉末も準備した。
【００８６】
次に、これらの粉末に、有機物５０としてのＰＰＳ（poly phenylene sulfide）樹脂を０．１質量％の割合で添加し、得られた混合粉末を面圧１２７５ＭＰａ（＝１３ｔｏｎ／ｃｍ２）の圧力で加圧成形することによって成形体を形成した。その後、窒素雰囲気中において、成形体を３００℃から９００℃までの範囲の異なる温度条件下で１時間、熱処理した。以上の工程により、下層被膜および上層被膜の種類が異なる、複数の圧粉磁心材料を作製した。
【００８７】
次に、作製した圧粉磁心材料の周囲にコイル（１次巻き数が３００回、２次巻き数が２０回）を均等に巻き、圧粉磁心材料の磁気的特性の評価を行なった。評価には、理研電子製のＢＨトレーサ（ＡＣＢＨ−１００Ｋ型）を用い、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。測定により得られた各圧粉磁心材料のヒステリシス損係数Ｋｈ、渦電流損係数Ｋｅおよび鉄損値Ｗ１０／１０００を、上層被膜３０としてＳｉガラスを用いたものに関しては表３に示し、上層被膜３０としてＡｌとＰとを含有する無機化合物を用いたものに関しては表４に示した。
【００８８】
なお、鉄損値Ｗは、ヒステリシス損と渦電流損との和によって表され、ヒステリシス損係数Ｋｈ、渦電流損係数Ｋｅおよび周波数ｆを用いて次式により求まる。
【００８９】
Ｗ＝Ｋｈ×ｆ＋Ｋｅ×ｆ２
保磁力Ｈｃの小さな軟磁性が良好なものほど、ヒステリシス損係数Ｋｈが小さくなる。また、粒子間の絶縁性が良好であり、圧粉磁心全体としての抵抗が高いほど、渦電流損係数Ｋｅが小さくなる。つまり、低保磁力、高抵抗にするほど、ヒステリシス損係数Ｋｈおよび渦電流損係数Ｋｅが小さくなり、ヒステリシス損および渦電流損がそれぞれ小さくして、結果として鉄損値を小さくすることができる。一般的には、圧粉磁心の熱処理温度を高めるほど、歪み低減量が多くなるため、保磁力Ｈｃおよびヒステリシス損係数Ｋｈを低減させることができる。但し、高温での熱処理により絶縁被膜が劣化し、粒子間の絶縁が十分でなくなると、いくつかの磁性粒子が表皮厚さに対してサイズの大きな１つの粒子として振舞う状態となる。この場合、表皮効果により発生する表層電流を無視することができなくなり、ヒステリシス損および渦電流損のいずれについても急激に増加する。このような状態における鉄損値から上式を用いてヒステリシス損係数Ｋｈおよび渦電流損係数Ｋｅを導出した場合、いずれの値も大きく増大してしまうが、本実施例では、後述する表中の上限温度を超えた温度で熱処理した場合に相当する。
【００９０】
【表３】
0004707054.tif 000004
【００９１】
【表４】
0004707054.tif 000005
【００９２】
上層被膜３０としてＳｉガラスを用いた表３を参照して、下層被膜２０を設けなかった圧粉磁心材料では、熱処理温度を４００℃以上にすると渦電流損係数が増加したのに対して、アルミニウム、クロムおよびニッケルを下層被膜２０として設けた圧粉磁心材料では、渦電流損係数が増加に転じる上限温度が６００℃となり、シリコンを下層被膜２０として設けた圧粉磁心材料では、その上限温度が５００℃となった。また、アルミニウム−リン−酸素非晶質を下層被膜２０として設けた圧粉磁心材料では、その上限温度が５００℃となった。これにより、５００℃以上での熱処理が可能となり、結果として、下層被膜２０を設けた場合、その上限温度で最も低い鉄損値を得ることができた。得られた鉄損値は、下層被膜２０を設けなかった場合における最も低い鉄損値１７５Ｗ／ｋｇと比較して、小さい値となった。また、上層被膜３０としてＡｌとＰとを含有する無機化合物を用いた表４を参照しても、上述と同様の結果が得られた。
【００９３】
続いて、下層被膜２０としてアルミニウム、クロム、ニッケルおよびシリコンを用い、下層被膜２０の平均厚みを５００ｎｍおよび１０００ｎｍとして、上述の条件と同様の条件で圧粉磁心材料を作製した。これらの圧粉磁心材料についても、磁気的特性の評価を行なった。得られた各圧粉磁心材料のヒステリシス損係数Ｋｈ、渦電流損係数Ｋｅおよび鉄損値Ｗ１０／１０００を表５および表６に示す。表５に示す結果が、下層被膜２０の平均厚みを５００ｎｍとした場合の値であり、表６に示す結果が、下層被膜２０の平均厚みを１０００ｎｍとした場合の値である。
【００９４】
【表５】
0004707054.tif 000006
【００９５】
【表６】
0004707054.tif 000007
【００９６】
表５を参照して、下層被膜２０を設けたすべての圧粉磁心材料において、渦電流損係数が増加に転じる上限温度が６００℃となった。表６を参照して、アルミニウムおよびクロムを下層被膜２０として設けた圧粉磁心材料では、上限温度が７００℃となり、ニッケルを下層被膜２０として設けた圧粉磁心材料では、上限温度が８００℃となり、シリコンを下層被膜２０として設けた圧粉磁心材料では、上限温度が６００℃となった。下層被膜２０の平均厚みを大きくすることによって、鉄損値Ｗ１０／１０００を１１０Ｗ／ｋｇから１２０Ｗ／ｋｇの水準まで低減させることができた。
【００９７】
（実施例２）
最初に、本明細書において述べられる粉末の体積固有抵抗値、粉末の加熱前後における体積固有抵抗値の変化率、粉末の流動性、粉末の圧縮密度の変化率、圧粉磁心における金属磁性粒子の体積含有率、圧粉磁心の比抵抗値についての説明を行なう。
【００９８】
各粉末の体積固有抵抗値を求める場合、まず、粉末０．５ｇを測り取り、ＫＢｒ錠剤成形器（株式会社島津製作所）を用いて、１３．７２ＭＰａの圧力で加圧成形を行なう。これにより、粉末から円柱状の被測定試料を作製する。
【００９９】
次に、被測定試料を温度２５℃、相対温度６０％の環境下に１２時間以上暴露する。その後、この被測定試料をステンレス電極の間にセットし、電気抵抗測定装置（ｍｏｄｅｌ  ４３２９Ａ  横河北辰電気株式会社製）を用いて、１５Ｖの電圧を印加し、抵抗値Ｒ（ｍΩ）を測定する。
【０１００】
次に、被測定（円柱状）試料の上面の面積Ａ（ｃｍ２）と厚みｔ０（ｃｍ）とを測定し、下記の式にそれぞれの測定値を挿入することによって、体積固有抵抗値（ｍΩ・ｃｍ）を求める。
【０１０１】
体積固有抵抗値（ｍΩ・ｃｍ）＝Ｒ×（Ａ／ｔ０）
各粉末の加熱前後における体積固有抵抗値の変化率（％）を求める場合、まず、上記で作製した体積固有抵抗値を測定するための円柱状の被測定試料を、温度５００℃にて１時間加熱する。その後、上述の工程と同様にして体積固有抵抗値を測定し、下記の式に加熱前後の体積固有抵抗値を挿入することによって、体積固有抵抗値の変化率を求める。
【０１０２】
加熱前後の体積固有抵抗値の変化率（％）＝｛体積固有抵抗値（加熱前）−体積固有抵抗値（加熱後）｝／体積固有抵抗値（加熱前）×１００
各粉末の流動性は、流動性指数により示す。流動性指数は、パウダテスタ（商品名、ホソカワミクロン株式会社製）を用いて、安息角（度）、圧縮度（％）、スパチュラ角（度）、凝集度の各粉体特性値を測定し、各測定値を同一基準の数値に置き換えた各々の指数を求め、各々の指数を合計した値である。流動性指数が１００に近いほど、流動性が優れていることを意味する。
【０１０３】
各粉末の圧縮密度の変化率を求める場合、まず、試料粉体０．３ｇを測り取り、φ１３ｍｍの円筒形の金型に入れる。次に、資料粉体を、ＫＢｒ錠剤成形器（株式会社島津製作所）を用いて、９８ＭＰａおよび４９０ＭＰａの圧力で加圧成形を行なう。得られた粉体層の厚みから、それぞれの圧力における圧縮密度ＣＤ１（ｇ／ｃｍ３）およびＣＤ５（ｇ／ｃｍ３）を求め、下記の式にそれぞれの測定値を挿入することによって、圧縮密度の変化率（％）を求める。
【０１０４】
圧縮密度の変化率（％）＝｛（ＣＤ５−ＣＤ１）／ＣＤ５）｝×１００
圧粉磁心に含有される金属磁性粒子１０の体積占有率を求める場合、まず、各試料粉体の真比重と、圧縮成形に用いる各試料粉体の重量とから、圧粉磁心に含有される金属磁性粒子１０の体積を求める。次に、後述する圧粉磁心用の混合粉を圧力４９０ＭＰａで円柱状（φ２３ｍｍ×５ｍｍ）に加圧成形し、加圧成形後の円柱の体積を測定する。そして、圧粉磁心に含有される金属磁性粒子１０の体積と加圧成形後の円柱の体積とから、圧粉磁心に含有される金属磁性粒子１０の体積占有率を算出する。
【０１０５】
圧粉磁心の比抵抗値を求める場合、後述する方法によって作製した圧粉磁心を用い、上述の各粉末の体積固有抵抗値を測定する工程と同様にして、電気抵抗測定装置（ｍｏｄｅｌ  ４３２９Ａ  横河北辰電気株式会社製）を用いて、熱処理前と熱処理後との比抵抗値の測定を行なう。また、熱処理前後の比抵抗値の変化率（％）は、加熱処理前の比抵抗値Ｒ０（ｍΩ・ｃｍ）および加熱処理後の比抵抗値Ｒ１（ｍΩ・ｃｍ）を用いて、下記の式にそれぞれの測定値を挿入することによって求める。
【０１０６】
比抵抗値の変化率（％）＝｛（Ｒ０−Ｒ１）／Ｒ０）｝×１００
（１）  軟磁性材料の製造
金属磁性粒子１０として、５００ｇの鉄粉とセンダストとを準備した。これらの粉末の平均粒径、圧縮密度の変化率、流動性、体積固有抵抗値および加熱前後の体積固有抵抗値を測定し、得られた値を表７に示した。
【０１０７】
【表７】
0004707054.tif 000008
【０１０８】
次に、金属磁性粒子１０としてメッキ法により準備した鉄粉に、平均厚みが１００ｎｍのアルミニウム膜を下層被膜２０として形成した。
【０１０９】
下層被膜２０を形成した金属磁性粒子粉末を、５００ｍｌのアセトンに投入し、これを攪拌機を用いて邂逅することによって、金属磁性粒子粉末を含有するアセトンのスラリーを得た。このスラリー中に、１０．０ｇのアルミニウムトリブトキシドを分散させた２００ｍｌのアセトン溶液を加え、得られた溶液を６０分間、攪拌・混合させた。
【０１１０】
次に、混合溶液中に、６．０ｇのリン酸水溶液（リン酸含有量８５質量％）を１０分かけて加え、得られた溶液を２０分間、攪拌・混合させた。得られた混合溶液をドラフト中で３時間、風乾させた後、乾燥機を用いて８０℃の温度で６０分間、乾燥させた。以上の工程により、上層被膜３０としてＡｌとＰとを含有する無機化合物が形成されたサンプル１の複合磁性粒子４０の粉末を完成させた。同様に、金属磁性粒子１０として準備したセンダストに表面処理工程を実施し、サンプル２の複合磁性粒子４０の粉末を完成させた。
【０１１１】
また比較のため、上層被膜３０を形成する表面処理工程時に、シリカゾルおよびアルミナゾルを用いた比較サンプル３および４の複合磁性粒子４０の粉末を作製した。得られた各粉末の金属磁性粒子１０および下層被膜２０の種類、ならびに上層被膜３０を形成する表面処理工程の条件等を表８に示した。
【０１１２】
【表８】
0004707054.tif 000009
【０１１３】
さらに、得られた複合磁性粒子４０の粉末の圧縮密度の変化率、流動性、体積固有抵抗値および加熱前後の体積固有抵抗値を測定し、得られた値を表９に示した。なお、上層被膜３０中の各元素の被覆量は、蛍光Ｘ線分析によって測定した。
【０１１４】
【表９】
0004707054.tif 000010
【０１１５】
表９を参照して分かるように、上層被膜３０を金属アルコキシドから生成したサンプル１および２では、比較サンプル１および２と比較して、優れた流動性を得ることができた。その結果、圧縮密度の変化率を５％未満の値に低減させるとともに、加熱前後の体積固有抵抗値を２０％以下に抑えることができた。
【０１１６】
（２）  圧粉磁心の製造
先の工程で得られた複合磁性粒子４０の粉末からなる軟磁性材料１００質量部と、エポキシ樹脂０．６質量部とを混合した。混合粉末を、ステアリン酸亜鉛を塗布した金型を用いて、圧力４．９×１０８Ｐａでリング状（１０ｍｍ×φ２３ｍｍ×５ｍｍ）に加圧成形した。得られた成形体を、空気中、温度２００℃の条件で３０分間、加熱し、その後冷却した。以上の工程により、サンプル１、サンプル２、比較サンプル１および比較サンプル２の各粉末からそれぞれ形成されたサンプルＡ、サンプルＢ、比較サンプルＡおよび比較サンプルＢの圧粉磁心を作製した。
【０１１７】
また、金属磁性粒子１０として準備した鉄粉およびセンダストを、上述の工程に従って加圧成形し、比較サンプルＣおよび比較サンプルＤの圧粉磁心を作製した。得られた各圧粉磁心の加熱前後の比抵抗値およびその変化率と、圧粉磁心における金属磁性粒子１０の体積占有率とを測定し、その値を加圧成形時の条件とともに表１０に示した。
【０１１８】
【表１０】
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【０１１９】
表１０を参照して分かるように、上層被膜３０を金属アルコキシドから生成したサンプルＡおよびＢでは、比較サンプルＡからＤと比較して、加熱前後における比抵抗値の減少をより小さく抑えることができた。また、金属磁性粒子１０の体積占有率を向上させ、優れた磁気的特性を有する圧粉磁心を得ることができた。
以上に説明した実施の形態における軟磁性材料は、複数の複合磁性粒子を備える。複数の複合磁性粒子の各々は、鉄を含む金属磁性粒子と、金属磁性粒子の表面を取り囲み、非鉄金属を含む下層被膜と、下層被膜の表面を取り囲み、無機化合物を含む絶縁性の上層被膜とを有する。無機化合物は、酸素および炭素の少なくともいずれか一方の元素を含有する。非鉄金属における、酸素および炭素の少なくともいずれか一方の拡散係数は、鉄における拡散係数よりも小さい。
このように構成された軟磁性材料によれば、下層被膜を金属磁性粒子と絶縁性の上層被膜との間に設けることによって、軟磁性材料の熱処理時に、上層被膜中の無機化合物に含まれる酸素または炭素が金属磁性粒子に拡散することを抑制できる。つまり、下層被膜は、金属磁性粒子に含まれる鉄と比較して、酸素または炭素の拡散係数が小さい非鉄金属を含む。このため、上層被膜から金属磁性粒子に向かう酸素および炭素の拡散速度が下層被膜において遅くなり、酸素および炭素が金属磁性粒子内に浸入することを抑制できる（バリアー効果）。これにより、金属磁性粒子中の不純物濃度の増加を抑え、金属磁性粒子の磁気的特性が劣化することを防止できる。また同時に、金属磁性粒子への酸素および炭素の拡散を防止することによって、上層被膜中の無機化合物における酸素および炭素の含有量が低下することを抑制できる。これにより、上層被膜の分解または変質が進行して、上層被膜の絶縁性が劣化することを防止できる。
また好ましくは、無機化合物は、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、シリコン、マグネシウム、鉄およびリンからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含有する化合物からなる。このように構成された軟磁性材料によれば、酸素および炭素の少なくともいずれか一方の元素を含む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。
【０１２０】
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】
【０１２１】
【図１】この発明の実施の形態における軟磁性材料を用いて作製された圧粉磁心の断面を示す模式図である。
【図２】下層被膜が、鉄と比較して酸素または炭素に対する親和性が大きい非鉄金属によって形成されている場合において、図１中の２点鎖線ＩＩで囲まれた範囲を拡大して示した模式図である。
【図３】下層被膜が、鉄と比較して酸素または炭素の拡散係数が小さい非鉄金属から形成されている場合において、図１中の２点鎖線ＩＩで囲まれた範囲を拡大して示した模式図である。
【図４】各種の金属が固溶した鉄の結晶磁気異方性と、固溶した金属の含有量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２２】
１０  金属磁性粒子、２０  下層被膜、３０  上層被膜、４０  複合磁性粒子、５０  有機物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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