(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性粒子粉末の粒子表面にケイ素系無機化合物及びリン系無機化合物、又は前記無機化合物の複合体が付着もしくは被覆している複合粒子粉末からなり、前記ケイ素系無機化合物がシラノール基を含有することを特徴とする軟磁性材料。
【請求項２】
軟磁性粒子粉末の粒子表面にアルミニウム系無機化合物、ケイ素系無機化合物及びリン系無機化合物、又は前記無機化合物の複合体が付着もしくは被覆している複合粒子粉末からなり、前記ケイ素系無機化合物がシラノール基を含有することを特徴とする軟磁性材料。
【請求項３】
複合粒子粉末の耐酸化性が１０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の軟磁性材料。
【請求項４】
複合粒子粉末の圧縮密度の変化率が５％未満であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の軟磁性材料。
【請求項５】
複合粒子粉末の加熱前後の体積固有抵抗値の変化率が２０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の軟磁性材料。
【請求項６】
軟磁性粒子粉末を有機溶剤に分散した懸濁液中にシリコンアルコキシドを加えた後、リン酸溶液を加え、混合・攪拌後、６０〜１２０℃の温度範囲で乾燥させるか、もしくは３０〜８０℃の温度範囲で減圧乾燥させることを特徴とする請求項１又は請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の軟磁性材料の製造法。
【請求項７】
軟磁性粒子粉末に、アルミニウムアルコキシドを有機溶剤に分散、もしくは溶解させた溶液を加えた後、シリコンアルコキシドを加え、次いで、リン酸溶液を加え、混合・攪拌後、６０〜１２０℃の温度範囲で乾燥させるか、もしくは３０〜８０℃の温度範囲で減圧乾燥させることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の軟磁性材料の製造法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の軟磁性材料を圧縮成形してなる圧粉磁心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐酸化性、圧縮性及び流動性に優れると共に、高温で焼成した場合においても電気抵抗値の変化が少ない軟磁性材料、及び該軟磁性材料を含有する磁気的安定性に優れた高い電気抵抗値を有する圧粉磁心を提供する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家電及び電子機器の省エネルギー化及び小型化に伴い、これらに使用される磁心材料に対しても、小型で高出力、且つ電力変換効率の高効率化の要求が強まっている。機器サイズの小型化、高出力化及び電力変換効率の高効率化には動作周波数の高周波化が有効であることが知られており、高周波領域においても高い磁束密度と透磁率及び低鉄損を有する磁心材料が強く求められている。
【０００３】
従来、このような磁心材料としては、ケイ素鋼板を用いた積層型磁心等が使用されているが、積層型磁心は、動作周波数が高くなるに従って磁心内部で発生する渦電流損失が増大するという欠点を有している。
【０００４】
そのため、近年では、積層型磁心に比べて高周波領域での鉄損が低いと共に、成形性に優れた、軟磁性粉末をフェノール樹脂やエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂で被覆し圧縮成形した圧粉磁心が、積層型磁心の代替品として広く用いられている。
【０００５】
一方、圧粉磁心に対して、更なる小型化及び高性能化、即ち、高磁束密度化が望まれており、このような高磁束密度化のために、軟磁性粉末の充填密度を増大させることが行われている。
【０００６】
しかしながら、軟磁性粉末を高充填するために高圧で圧縮成形を行うため、軟磁性粉末には歪みが残り、ヒステリシス損失の増大を招くことが知られている。そのため、歪みによるヒステリシス損失を低減するために、通常、成形品に対して焼鈍しが行われている。
【０００７】
ところで、一般に、圧粉磁心の鉄損の主要因として、ヒステリシス損失と渦電流損失が知られている。ヒステリシス損失の低減方法としては、先に述べた通り、焼鈍しによる歪みの除去が有効であることが知られており、一方、渦電流損失の低減方法としては、粒子間を絶縁性樹脂等で絶縁することにより行われている。
【０００８】
しかしながら、焼鈍しは、一般には５００℃以上、好ましくは６００℃、もしくはそれ以上の温度が効果的であるとされているが、軟磁性粒子粉末のバインダーとしての結合樹脂や上記粒子間の絶縁のために絶縁性樹脂を使用した場合、高温で焼鈍しを行うと、樹脂が分解して成形体が脆くなったり、絶縁性が低下してしまうため、高温での焼鈍しは困難であり、従って、ヒステリシス損失と渦電流損失の両方を同時に低減することは困難であった。
【０００９】
また、軟磁性金属粉末は空気及び空気中の水分に触れると酸化・腐食し易く、粒子表面の金属部分が徐々に酸化されて磁気特性が劣化するため粒子表面を酸化物等で被覆する必要があるが、十分な酸化防止効果を得ようとすると被膜が厚くなるため、圧粉磁心を形成した際に圧粉磁心における軟磁性粒子粉末の割合が減少するため、高磁束密度化が困難となる。
【００１０】
これまで、金属磁性粒子の表面に、リン酸金属塩及び酸化物の少なくともいずれか一方を含む絶縁被膜と、前記絶縁被膜の表面を取り囲む金属石鹸を含む潤滑剤被膜とを有する複合磁性粒子（特許文献１）を圧粉磁心用粉末として用いる技術が開示されている。
【００１１】
また、軟磁性金属粉末の表面に、リン酸塩の被膜及びケイ酸ナトリウムの被膜を形成した軟磁性金属粉末（特許文献２及び特許文献３）又は、磁性粉表面をシリカ系ゾルの膜で被覆した磁性粉（特許文献４）を圧粉磁心用粉末として用いる技術が開示されている。
【００１２】
また、強磁性体金属粉末の表面をアルミニウムを含有するリン酸塩又はリン化合物で被覆した圧粉磁心用被覆金属粉末（特許文献５）が開示されている。
【００１３】
一方、圧粉磁心の電気抵抗値は高い方が好ましく、圧粉磁心の電気抵抗が高ければ、高い周波数領域でも透磁率はほとんど変化しないが、電気抵抗値が低ければ、高い周波数領域では透磁率が急激に低下する傾向にある。
【００１４】
電気抵抗値を高める手段として、金属アルコキシドを加水分解させて金属粉末表面に水酸化物を吸着させた磁性材料粉末（特許文献６）が開示されている。
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−１２９７１６号公報
【特許文献２】特開２００２−１７０７０７号公報
【特許文献３】特開２００３−１９７４１６号公報
【特許文献４】特開２００１−１９６２１７号公報
【特許文献５】特開２００５−１１３２５８号公報
【特許文献６】特開平９−１２５１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
耐酸化性、圧縮性及び流動性に優れると共に、高温で焼成した場合においても電気抵抗値の変化が少ない圧粉磁心軟磁性材料は、現在最も要求されているところであるが、未だ得られていない。
【００１７】
即ち、特許文献１には、金属磁性粒子の表面に、リン酸金属塩及び酸化物の少なくともいずれか一方を含む絶縁被膜と、前記絶縁被膜の表面を取り囲む金属石鹸を含む潤滑剤被膜とを有する複合磁性粒子を圧粉磁心用粉末として用いることが記載されているが、絶縁被膜もしくは潤滑剤粒子として用いられているのは酸化シリコンであり、シラノール基を有するケイ素からなる無機化合物の被膜と比べると水との親和性が低く、水分や酸素をトラップする能力が劣るため、高い耐酸化性を得ることが困難である。
【００１８】
また、特許文献２乃至４には、軟磁性金属粉末の表面に、リン酸塩の被膜及びケイ酸ナトリウムの被膜、又は、シリカ系ゾル被膜を形成した軟磁性金属粉末磁性粉を圧粉磁心用粉末として用いることが記載されているが、圧縮性については考慮されておらず、後出比較例に示す通り、圧縮性を示す圧縮密度の変化率が５．３％と悪いものであった。
【００１９】
特許文献５には、強磁性体金属粉末の表面をアルミニウムを含有するリン酸塩又はリン化合物で被覆した圧粉磁心用被覆金属粉末が記載されているが、アルミニウムを含有するリン酸塩又はリン化合物では空気中の酸素や水分をトラップする能力が低いため、高い耐酸化性を得ることが困難である。
【００２０】
また、特許文献６には、金属アルコキシドを加水分解させて金属粉末表面に水酸化物を吸着させた磁性材料粉末が記載されているが、金属アルコキシドに蒸留水を添加しているために加水分解が急激に進み、生じる水酸化物の粒子が粗大となり、緻密な被覆が困難となるため、良好な圧縮性を得ることが困難である。
【００２１】
そこで、本発明は、耐酸化性及び流動性に優れると共に、低い圧力で圧縮成形が可能であり、且つ、高温で焼成した場合においても体積固有抵抗値の変化が少ない軟磁性材料を得ることを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、粒子表面にケイ素からなる無機化合物及びリンからなる無機化合物が付着もしくは被覆している軟磁性粒子粉末は、耐酸化性及び流動性に優れると共に、低い圧力で圧縮成形が可能であり、且つ、高温で焼成した場合においても電気抵抗値の変化が少なく、また、該軟磁性粒子粉末を圧粉磁心用軟磁性材料として用いることにより、高い電気抵抗値を有する圧粉磁心が得られることを見いだし、本発明をなすに至った。
【００２３】
即ち、本発明は、軟磁性粒子粉末の粒子表面にケイ素系無機化合物及びリン系無機化合物、又は前記無機化合物の複合体が付着もしくは被覆している複合粒子粉末からなり、前記ケイ素系無機化合物がシラノール基を含有することを特徴とする軟磁性材料である（本発明１）。
【００２４】
また、本発明は、軟磁性粒子粉末の粒子表面にアルミニウム系無機化合物、ケイ素系無機化合物及びリン系無機化合物、又は前記無機化合物の複合体が付着もしくは被覆している複合粒子粉末からなり、前記ケイ素系無機化合物がシラノール基を含有することを特徴とする軟磁性材料である（本発明２）。
【００２６】
また、本発明は、複合粒子粉末の耐酸化性が１０％以下であることを特徴とする本発明１乃至２のいずれかの軟磁性材料である（本発明３）。
【００２７】
また、本発明は、複合粒子粉末の圧縮密度の変化率が５％未満であることを特徴とする本発明１乃至３のいずれかの軟磁性材料である（本発明４）。
【００２８】
また、本発明は、複合粒子粉末の加熱前後の体積固有抵抗値の変化率が２０％以下であることを特徴とする本発明１乃至４のいずれかの軟磁性材料である（本発明５）。
【００２９】
また、本発明は、軟磁性粒子粉末を有機溶剤に分散した懸濁液中にシリコンアルコキシドを加えた後、リン酸溶液を加え、混合・攪拌後、６０〜１２０℃の温度範囲で乾燥させるか、もしくは３０〜８０℃の温度範囲で減圧乾燥させることを特徴とする本発明１又は本発明３乃至５のいずれかの軟磁性材料の製造法である（本発明６）。
【００３０】
また、本発明は、軟磁性粒子粉末に、アルミニウムアルコキシドを有機溶剤に分散、もしくは溶解させた溶液を加えた後、シリコンアルコキシドを加え、次いで、リン酸溶液を加え、混合・攪拌後、６０〜１２０℃の温度範囲で乾燥させるか、もしくは３０〜８０℃の温度範囲で減圧乾燥させることを特徴とする本発明２乃至５のいずれかの軟磁性材料の製造法である（本発明８）。
【００３１】
また、本発明は、本発明１乃至５のいずれかの軟磁性材料を圧縮成形してなる圧粉磁心である（本発明８）。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る軟磁性材料は、耐酸化性及び流動性に優れると共に、低い圧力で圧縮成形が可能であり、且つ、高温で焼成した場合においても電気抵抗値の変化が少ないので圧粉磁心用軟磁性材料として好適である。
【００３３】
本発明に係る圧粉磁心は、前記軟磁性材料を用いたことにより、酸化による磁気特性の劣化が少ないと共に、電気抵抗値が高く、且つ、高温で焼成した場合においても電気抵抗値の変化が少ないので、高性能圧粉磁心として好適である
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。
【００３５】
先ず、本発明に係る軟磁性材料について述べる。
【００３６】
本発明に係る軟磁性材料は、軟磁性粒子粉末の粒子表面に、ケイ素系無機化合物（以下、「ケイ素からなる無機化合物」とする）及びリン系無機化合物（以下、「リンからなる無機化合物」とする）若しくはそれら無機化合物の複合体、又はアルミニウム系無機化合物（以下、「アルミニウムからなる無機化合物」とする）、ケイ素系無機化合物（ケイ素からなる無機化合物）及びリン系無機化合物（リンからなる無機化合物）若しくはそれら無機化合物の複合体が付着もしくは被覆している複合粒子粉末からなる。
【００３７】
本発明に係る軟磁性材料のシリコンアルコキシドから生成する無機化合物の被覆量は、被処理粒子である軟磁性粒子粉末の比表面積にもよるが、Ｓｉ換算で０．０００５〜５．０重量％が好ましい。０．０００５重量％未満の場合には、付着もしくは被覆処理されるケイ素からなる無機化合物が少なすぎるため、本発明の目的とする耐酸化性、圧縮性及び流動性の改善効果が得られない。５．０重量％を超える場合には、磁性に関与しない無機化合物が増加することにより磁気特性が低下するため好ましくない。得られる軟磁性材料の耐酸化性、圧縮性、流動性及び磁気特性を考慮した場合、０．０００７５〜２．５重量％がより好ましく、更により好ましくは０．００１〜１．０重量％である。
【００３８】
本発明に係る軟磁性材料のリン化合物の被覆量は、被処理粒子である軟磁性粒子粉末の比表面積にもよるが、Ｐ換算で０．０００５〜１０．０重量％が好ましい。０．０００５重量％未満の場合には、付着もしくは被覆処理されるリンからなる無機化合物が少なすぎるため、本発明の目的とする圧縮性及び流動性の改善効果が得られない。１０．０重量％を超える場合には、磁性に関与しない無機化合物が増加することにより磁気特性が低下するため好ましくない。得られる軟磁性材料の圧縮性、流動性及び磁気特性を考慮した場合、０．０００７５〜７．５重量％がより好ましく、更により好ましくは０．００１〜５．０重量％である。
【００３９】
本発明に係る軟磁性材料のアルミニウムアルコキシドから生成するアルミニウムからなる無機化合物の被覆量は、被処理粒子である軟磁性粒子粉末の比表面積にもよるが、Ａｌ換算で０．０００５〜５．０重量％が好ましい。ケイ素からなる無機化合物、リンからなる無機化合物に加えてアルミニウムからなる無機化合物をＡｌ換算で０．０００５〜５．０重量％の範囲で付着もしくは被覆することにより、圧縮性及び流動性のより優れた改善効果が得られる。５．０重量％を超える場合には、磁性に関与しない無機化合物が増加する事により磁気特性が低下するため好ましくない。得られる軟磁性材料の圧縮性、流動性及び磁気特性を考慮した場合、０．００７５〜４．０重量％がより好ましく、更により好ましくは０．００１〜３．０重量％である。
【００４０】
本発明に係る軟磁性材料の平均粒子径は、用途や特性に応じて選べばよいが、１．０〜５００．０μｍの範囲が好ましい。平均粒子径が５００．０μｍを超える場合には、粒子径が大きすぎ、圧粉磁心に用いた場合、充填密度が下がるため好ましくない。平均粒子径が１．０μｍ未満の場合には、粒子径が小さすぎ、流動性が低下するため好ましくない。より好ましくは５．０〜４００．０μｍ、更により好ましくは１０．０〜３００．０μｍである。
【００４１】
本発明に係る軟磁性材料の圧縮性は、後述する評価方法において、圧縮密度の変化率は５％未満が好ましい。圧縮密度の変化率は５．０％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４．０％以下、更により好ましくは３．０％以下である。
【００４２】
本発明に係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、そのため、圧粉磁心の軟磁性粒子粉末の充填率は悪いものとなる。より好ましくは７５〜９５である。
【００４３】
本発明に係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、より好ましくは２．０ｍΩ・ｃｍ以上である。また、５００℃×１時間加熱前後の体積固有抵抗値の変化率は、２０％以下が好ましく、より好ましくは１５％以下、更により好ましくは１０％以下である。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しによって低下しやすくなるため好ましくない。
【００４４】
本発明に係る軟磁性材料は、ケイ素からなる無機化合物がシラノール基を含有している。シラノール基を含有していることにより、空気中の水分や酸素との親和性が高まり、水分や酸素を効果的にトラップすることができるため、水分や酸素による軟磁性粒子粉末の腐食を抑制することができる。
【００４５】
本発明に係る軟磁性材料の耐酸化性は、後述する評価方法において、１０．０％以下が好ましい。耐酸化性が１０．０％を超える場合には、経時による磁気特性の劣化が大きすぎるため好ましくない。より好ましくは９．０％以下であり、更により好ましくは８．０％以下である。
【００４６】
次に、本発明に係る軟磁性材料の製造法について述べる。
【００４７】
本発明１に係る軟磁性材料は、被処理粒子粉末である軟磁性粒子粉末を有機溶剤に分散した懸濁液中にシリコンアルコキシドを加えた後、リン酸溶液を加え、混合・攪拌後、３０〜１２０℃で乾燥させることにより得ることができる。シリコンアルコキシドの添加方法としては、上記添加方法の他に、軟磁性粒子粉末に対し、有機溶剤に分散、もしくは溶解させたシリコンアルコキシド溶液を加えてもよい。
【００４８】
また、本発明２に係る軟磁性材料は、被処理粒子粉末である軟磁性粒子粉末に、アルミニウムアルコキシドを有機溶剤に分散、もしくは溶解させた溶液を加えた後、シリコンアルコキシドを加え、次いで、リン酸溶液を加え、混合・攪拌後、３０〜１２０℃で乾燥させることにより得ることができる。アルミニウムアルコキシド及びシリコンアルコキシドの添加方法としては、上記添加方法の他に、軟磁性粒子粉末を有機溶剤に分散した懸濁液中にアルミニウムアルコキシドを有機溶剤に分散、もしくは溶解させた溶液を加えてもよいし、アルミニウムアルコキシドを有機溶剤に分散、もしくは溶解させた溶液にシリコンアルコキシドを添加したものを同時に加えてもよい。
【００４９】
本発明における軟磁性粒子粉末としては、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粉、フェライト粉、センダスト粉、パーマロイ粉等を用いることができる。得られる圧粉磁心の透磁率と磁束密度を考慮すれば、鉄粉が好ましい。軟磁性粒子粉末の平均粒子径は１．０〜５００．０μｍが好ましく、より好ましくは５．０〜４００．０μｍ、更により好ましくは１０．０〜３００．０μｍである。
【００５０】
本発明における軟磁性粒子粉末の圧縮性は、後述する評価方法において、通常、圧縮密度の変化率が５％を超える値を有している。
【００５１】
本発明における軟磁性粒子粉末の流動性は、通常、流動性指数５０以上を有しており、好ましくは５０〜８０である。
【００５２】
本発明における軟磁性粒子粉末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、より好ましくは０．５ｍΩ・ｃｍ以上である。また、５００℃で１時間加熱前後の体積固有抵抗値の変化率は、通常、２５％以上である。
【００５３】
本発明における軟磁性粒子粉末の耐酸化性は、後述する評価方法において、通常１０％を超える値を有している。
【００５４】
本発明に用い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何を用いてもよいが、好ましくは水溶性の有機溶剤である。具体的には、エチルアルコール、プロピルアルコール又はブチルアルコール等のアルコール系溶剤、アセトン又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又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又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又は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が、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である。
【００５５】
本発明に用いるシリコンアルコキシドを構成する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、ブトキシド等を用いることができる。また、テトラエトキシシラン又はテトラメトキシシランを部分的に加水分解・縮合することにより得られるエチルシリケート及びメチルシリケートを用いることができる。処理の均一性及び処理効果を考慮すれば、シリコンアルコキシドとしては、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルシリケート等が好ましい。
【００５６】
本発明に用いるアルミニウムアルコキシドを構成する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、ブトキシド等を用いることができる。処理の均一性及び処理効果を考慮すれば、アルミニウムアルコキシドとしては、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリブトキシド等が好ましい。
【００５７】
また、上記シリコンアルコキシド及びアルミニウムアルコキシドは、固体の場合、より均一な処理を行うために、前述の有機溶剤に予め分散又は溶解させて用いることが好ましい。
【００５８】
また、上記シリコンアルコキシド及びアルミニウムアルコキシドの加水分解は、より微細な無機化合物を軟磁性粒子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く、有機溶剤中の水分及び軟磁性粒子が有する水分により加水分解を行うことが好ましい。
【００５９】
シリコンアルコキシドの添加量は、軟磁性粒子粉末の比表面積によって異なるが、通常、軟磁性粒子粉末１００重量部当たり、Ｓｉ換算で０．０００５〜５．０重量部であり、好ましくは０．０００７５〜２．５重量部、より好ましくは０．００１〜１．０重量部である。
【００６０】
アルミニウムアルコキシドの添加量は、軟磁性粒子粉末の比表面積によって異なるが、通常、軟磁性粒子粉末１００重量部当たり、Ａｌ換算で０．０００５〜５．０重量部であり、好ましくは０．００７５〜４．０重量部、より好ましくは０．００１〜３．０重量部である。
【００６１】
本発明に用いるリン酸としては、五酸化二リンが水和してできる酸であり、メタリン酸、ピロリン酸、オルトリン酸、三リン酸、四リン酸を用いることができ、好ましくはオルトリン酸である。
【００６２】
本発明におけるリン酸の添加量は、軟磁性粒子粉末の比表面積によって異なるが、通常、軟磁性粒子粉末１００重量部当たり、Ｐ換算で０．０００５〜１０．０重量部であり、好ましくは０．０００７５〜７．５重量部、より好ましくは０．００１〜５．０重量部である。
【００６３】
軟磁性粒子粉末とシリコンアルコキシド溶液、アルミニウムアルコキシド溶液及びリン酸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を使用すればよい。
【００６４】
リン酸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。
【００６５】
軟磁性粒子粉末とシリコンアルコキシド溶液、アルミニウムアルコキシド溶液及びリン酸溶液との混合・攪拌は、室温〜用いる有機溶剤の沸点以下で行うことが好ましい。また、軟磁性粒子粉末の酸化防止の観点から、Ｎ２ガスなどの不活性ガス雰囲気下で反応を行うことが好ましい。
【００６６】
得られた軟磁性粒子粉末は、室温下、ドラフト中で３〜２４時間乾燥させた後、６０〜１２０℃の温度範囲で乾燥させるか、もしくは３０〜８０℃の温度範囲で減圧乾燥を行うことにより得ることができる。上記温度範囲を超える場合には、  ケイ素からなる無機化合物が有するシラノール基が減少するため、水分や酸素による軟磁性粒子粉末の腐食を抑制することが困難となり、耐酸化性が低下するため好ましくない。乾燥は、空気中及びＮ２ガスなどの不活性ガス雰囲気下のいずれでも行うことができるが、前述と同様の観点から、好ましくはＮ２ガス等の不活性ガス雰囲気下である。
【００６７】
次に、本発明に係る圧粉磁心について述べる。
【００６８】
本発明に係る圧粉磁心は、本発明に係る軟磁性材料に、必要により、結合剤樹脂や潤滑剤等の添加剤を混合し、該混合粒子粉末を圧縮成形した後、加熱処理することによって得ることができる。
【００６９】
結合剤樹脂としては、エポキシ樹脂、イミド樹脂、フェノール樹脂、又はシリコーン樹脂等を単独又は混合して用いることができる。
【００７０】
圧縮成形は、通常行われている、金型を用いた圧縮成形法で行うことができる。なお、成形圧は、用途に応じて適宜選べばよい。
【００７１】
圧縮成形後の熱処理温度は、結合剤樹脂の種類と要求される特性に応じて適宜調整すればよく、熱処理温度の上限は、無機化合物被膜の分解温度以下である。
【００７２】
本発明に係る圧粉磁心における軟磁性粒子粉末の体積占有率（ｖｏｌ％）は、９０．０％以上であり、好ましくは９１．０％、より好ましくは９２．０％以上である。
【００７３】
本発明に係る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、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、３０％未満が好ましく、より好ましくは２０％未満、更により好ましくは１０％未満である。
【００７４】
本発明に係る圧粉磁心の磁束密度の変化率（％）は、２．０％以下が好ましく、より好ましくは１．５％以下であり、更により好ましくは１．０％以下である。
【００７５】
＜作用＞
本発明における最も重要な点は、軟磁性粒子粉末の粒子表面にケイ素からなる無機化合物及びリンからなる無機化合物もしくはアルミニウムからなる無機化合物、ケイ素からなる無機化合物及びリンからなる無機化合物が付着もしくは被覆している複合粒子粉末からなる軟磁性材料は、耐酸化性、圧縮性及び流動性に優れると共に、高温で焼成した場合においても体積固有抵抗値の変化が少ないという事実である。
【００７６】
本発明に係る軟磁性材料の流動性が優れている理由として、本発明者は、軟磁性粒子粉末の粒子表面に付着もしくは被覆しているケイ素からなる無機化合物及びアルミニウムからなる無機化合物を有機溶剤を用いて金属アルコキシドから生成させることにより、粒子表面に非常に微細な突起が生じたためと推定している。
【００７７】
本発明に係る軟磁性材料の圧縮性が優れている理由として、本発明者は、前記理由により、軟磁性材料の流動性が向上したために充填性が向上し、その結果、低い圧力でも十分な圧縮密度を得ることが可能になったものと推定している。
【００７８】
本発明に係る軟磁性材料の体積固有抵抗値が高温で焼成した場合でも変化が少ない理由として、本発明者は、軟磁性粒子粉末の粒子表面に付着もしくは被覆しているケイ素からなる無機化合物及びアルミニウムからなる無機化合物を有機溶剤を用いて金属アルコキシドから生成させることにより、緻密、且つ、微細な粒子による付着もしくは被覆が可能となり、被処理粒子粉末である軟磁性粒子粉末が熱による影響を受け難くなったためと推定している。
【００７９】
本発明に係る軟磁性材料の耐酸化性が優れている理由として、本発明者は、ケイ素からなる無機化合物がシラノール基を含有していることにより、空気中の水分や酸素との親和性が高まり、水分や酸素を効果的にトラップすることができるため、水分や酸素による軟磁性粒子粉末の腐食を抑制することができたものと推定している。また、製造時にリン酸を添加することによって、リンと軟磁性粒子の表面が反応してリン酸鉄等のリンからなる無機化合物を形成したりすることにより、シラノール基を含有するケイ素からなる無機化合物の付着もしくは被覆層からトラップされた水分が軟磁性粒子内部に浸入しにくくなり、その相乗効果によって酸化されにくくなっているものと思われる。
【００８０】
また、本発明に係る軟磁性材料を用いて得られた圧粉磁心は、磁気的安定性に優れると共に、高い比抵抗値を有するという事実である。
【００８１】
本発明に係る圧粉磁心が高い比抵抗値を有する理由として、本発明者は、軟磁性材料として、体積固有抵抗値が高温で焼成した場合でも変化が少ない本発明に係る軟磁性材料を用いたことにより、通常、加熱処理を行うことにより大幅に減少する比抵抗値を、加熱処理前とほぼ同じ値に維持できたことによるものと考えている。
【００８２】
本発明に係る圧粉磁心が磁気的安定性に優れる理由として、本発明者は、軟磁性材料として、耐酸化性に優れた本発明に係る軟磁性材料を用いたことにより、空気中の水分や酸素による腐食を効果的に抑制できたためと考えている。
【実施例】
【００８３】
以下、本発明における実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
【００８４】
各粒子粉末の平均粒子径は、いずれも電子顕微鏡写真に示される粒子３５０個の粒子径をそれぞれ測定し、その平均値で示した。
【００８５】
軟磁性粒子粉末の粒子表面に付着もしくは被覆されているアルミニウムからなる無機化合物、ケイ素からなる無機化合物及びリンからなる無機化合物の被覆量は、「蛍光Ｘ線分析装置３０６３Ｍ型」（理学電機工業株式会社製）を使用し、ＪＩＳ  Ｋ０１１９の「けい光Ｘ線分析通則」に従って測定した。
【００８６】
軟磁性粒子材料のケイ素からなる無機化合物が含有するシラノール基は、「赤外吸収スペクトル  ＦＴＩＲ−８７００」（島津製作所株式会社製）を用い、３２５０ｃｍ−１付近にみられるシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）のＳｉ−ＯＨ伸縮振動の吸収の有無を確認することにより行った。
【００８７】
各粒子粉末の圧縮密度の変化率は、まず、試料粉体０．３ｇを測り取り、φ１３ｍｍの円筒形の金型に入れ、ＫＢｒ錠剤成形器（株式会社島津製作所）を用いて、９．８×１０７Ｐａ及び４．９×１０８Ｐａの圧力で加圧成形を行い、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）及びＣＤ５（ｇ／ｃｍ３）を求め、下記数１にそれぞれの測定値を挿入して、圧縮密度の変化率（％）を求めた。
【００８８】
＜数１＞
圧縮密度の変化率（％）＝｛（ＣＤ５−ＣＤ１）／ＣＤ５）｝×１００
【００８９】
各粒子粉末の流動性は、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、該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流動性指数で示した。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。
【００９０】
各粒子粉末の体積固有抵抗値は、まず、粒子粉末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、１．３７２×１０７Ｐａの圧力で加圧成形を行い、円柱状の被測定試料を作製した。
【００９１】
次いで、被測定試料を温度２５℃、相対温度６０％の環境下に１２時間以上暴露した後、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）で１５Ｖの電圧を印加して抵抗値Ｒ（ｍΩ）を測定した。
【００９２】
次いで、被測定（円柱状）試料の上面の面積Ａ（ｃｍ２）と厚みｔ０（ｃｍ）を測定し、下記数２にそれぞれの測定値を挿入して、体積固有抵抗値（ｍΩ・ｃｍ）を求めた。
【００９３】
＜数２＞
体積固有抵抗値（ｍΩ・ｃｍ）＝Ｒ×（Ａ／ｔ０）
【００９４】
各粒子粉末の加熱前後における体積固有抵抗値の変化率（％）は、前記で作製した体積固有抵抗値測定用の円柱状の被測定試料を５００℃にて１時間加熱した後、前記と同様にして体積固有抵抗値を測定し、下記数３に加熱前後の体積固有抵抗値を挿入して、体積固有抵抗値の変化率を求めた。
【００９５】
＜数３＞
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
【００９６】
各粒子粉末の耐酸化性（％）は、まず、被測定試料を温度６０℃、相対温度９０％の環境下に１４日間暴露した後、前記体積固有抵抗測定と同様の方法で加圧成形を行い、円柱状の被測定試料を作製した。曝露する前の被測定使用についても同様の円柱状の試料を作製し、曝露前後の各体積固有抵抗値を測定し、下記数４により耐酸化性を求めた。
【００９７】
＜数４＞
耐酸化性（％）＝｛体積固有抵抗値（曝露前）−体積固有抵抗値（曝露後）｝／体積固有抵抗値（曝露前）×１００
【００９８】
圧粉磁心に含有される軟磁性粒子粉末の体積占有率は、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から、圧粉磁心に含有される試料粉体の体積を求めた。次いで、後述する圧粉磁心用の混合粉を成形圧４．９×１０８Ｐａで円柱状（φ２３×５ｍｍ）に圧縮成形し、圧粉磁心に含有される試料粉体の体積と圧縮成形後の円柱の体積から求めた。
【００９９】
圧粉磁心の比抵抗値は、後述する方法によって作製した圧粉磁心を用い、前述の各粒子粉末の体積固有抵抗値を測定したのと同様にして、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の比抵抗値の測定を行った。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）及び加熱処理後の比抵抗値Ｒ１（ｍΩ・ｃｍ）を用いて、下記数５にそれぞれの測定値を挿入して、比抵抗値の変化率（％）を求めた。
【０１００】
＜数５＞
比抵抗値の変化率（％）＝｛（Ｒ０−Ｒ１）／Ｒ０）｝×１００
【０１０１】
圧粉磁心の磁束密度の変化率（％）は、温度６０℃、相対温度９０％の環境下に１４日間暴露した軟磁性材料と曝露前の軟磁性材料を、後述する方法によって各々圧粉磁心を作製し、曝露する前後の磁束密度を磁界Ｈが１０ｋＡ／ｍにおいて測定し、下記数６により磁束密度の変化率を求めた。
【０１０２】
＜数６＞
磁束密度の変化率（％）＝｛磁束密度（曝露前）−磁束密度（曝露後）｝／磁束密度（曝露前）×１００
【０１０３】
＜実施例１−１：軟磁性材料の製造＞
鉄粉（粒子形状：粒状、平均粒子径６５．４μｍ、圧縮密度の変化率５．９％、流動性５３、体積固有抵抗値１８３．２ｍΩ・ｃｍ、加熱前後の体積固有抵抗値の変化率３６．３％、耐酸化性１６．６％）１０ｋｇに、アルミニウムイソプロポキシド２．６ｇを分散させたアセトン溶液を加えた後、テトラエトキシシラン０．９ｇを加え、次いで、前記混合溶液中に、リン酸水溶液（リン酸含有量８５重量％）３．７ｇを滴下し、Ｎ２気流下、反応温度４５℃において、２０分間攪拌・混合を行った。
【０１０４】
得られた混合溶液を４５℃において減圧乾燥を行い、軟磁性材料を得た。
【０１０５】
得られた軟磁性材料は、平均粒子径が６５．５μｍの粒状粒子であった。圧縮密度の変化率は２．５％、流動性は７９、体積固有抵抗値は２１９．５ｍΩ・ｃｍ、加熱前後の体積固有抵抗値の変化率は６．７％、耐酸化性は７．６％であった。付着もしくは被覆している表面処理物はＡｌ換算で０．００３重量％、Ｓｉ換算で０．００１重量％、Ｐ換算で０．０１０重量％であった。得られた軟磁性材料について赤外吸収スペクトルを測定すると、３２５０ｃｍ−１付近に吸収が見られ、シラノール基が存在することが確認された。
【０１０６】
＜実施例２−１：圧粉磁心の製造＞
前記軟磁性材料１００重量部とエポキシ樹脂０．６重量部を混合し、ステアリン酸亜鉛を塗布した金型を用い、混合粉を成形圧４．９×１０８Ｐａでリング状（１０×φ２３×５ｍｍ）に圧縮成形した。成形体は、空気中、２００℃で３０分間加熱した後、冷却することにより圧粉磁心を得た。
【０１０７】
得られた圧粉磁心の軟磁性粒子粉末の体積占有率は、９２．７ｖｏｌ％であり、熱処理前の比抵抗値は２４７．７ｍΩ・ｃｍ、熱処理後の比抵抗値は２２５．２ｍΩ・ｃｍ、比抵抗値の変化率は８．１％、磁束密度の変化率は０．６％であった。
【０１０８】
前記実施例１−１及び２−１に従って軟磁性材料及び圧粉磁心を作製した。各製造条件及び得られた軟磁性材料及び圧粉磁心の諸特性を示す。
【０１０９】
軟磁性粒子Ａ〜Ｅ：
被処理粒子粉末として表１に示す特性を有する軟磁性粒子粉末を用意した。
【０１１０】
【表１】
0004803353.tif 000002
【０１１１】
実施例１−２〜１−７、比較例１〜３：
軟磁性粒子粉末の種類、表面処理工程における有機溶剤の種類、表面処理剤の種類及び添加量を種々変化させた以外は、前記実施例１−１と同様にして圧粉磁心用軟磁性材料を得た。
【０１１２】
このときの製造条件を表２に、得られた軟磁性粒子粉末の諸特性を表３に示す。実施例１−２〜１−７で得られた各軟磁性材料について赤外吸収スペクトルを測定すると、３２５０ｃｍ−１付近に吸収が見られ、いずれの軟磁性材料においてもシラノール基が存在することが確認された。
【０１１３】
なお、比較例２は、市販のシリカゾル（平均粒子径１０〜２０ｎｍ、ＳｉＯ２含有量２０重量％）をエタノール中に分散させたものを処理に用いた。
【０１１４】
比較例３（特開２００１−１９６２１７号公報  実施例  追試実験）
平均粒子径６５．４μｍの鉄粉（表１  軟磁性粒子Ａ）１００重量部に対し、変性アルミニウムシリケートゾル（有機溶剤：メタノール、固形分５０重量％）３０重量部をミキサに投入し、約１時間混合した。次いで、温度１００℃で加熱して約１時間混合した後、濾過して鉄粉を得た。
【０１１５】
得られた鉄粉の諸特性を表３に示す。比較例２、３で得られた各軟磁性材料について赤外吸収スペクトルを測定すると、３２５０ｃｍ−１付近に吸収が見られず、いずれの軟磁性材料においてもシラノール基の存在は確認されなかった。
【０１１６】
【表２】
0004803353.tif 000003
【０１１７】
【表３】
0004803353.tif 000004
【０１１８】
実施例２−２〜２−９、比較例４〜１１：
軟磁性材料の種類を種々変化させた以外は、前記実施例２−１と同様にして圧粉磁心を得た。
【０１１９】
得られた圧粉磁心の諸特性を表４に示す。
【０１２０】
【表４】
0004803353.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明に係る軟磁性材料は、耐酸化性及び流動性に優れると共に、低い圧力で圧縮成形が可能であり、且つ、高温で焼成した場合においても電気抵抗値の変化が少ないので圧粉磁心用軟磁性材料として好適である。
【０１２２】
本発明に係る圧粉磁心は、前記軟磁性材料を用いたことにより、酸化による磁気特性の劣化が少ないと共に、電気抵抗値が高く、且つ、高温で焼成した場合においても電気抵抗値の変化が少ないので、高性能圧粉磁心として好適である。