(57)【要約】【課題】  金属磁性粉末を含む混合粉末でありながら、電気絶縁性を確保した混合磁性粉末とその製造方法、およびそれを用いてなるシート素材とその製造方法を提供する。【解決手段】  質量％で、Ｃｒ：１．０〜３０．０％、Ａｌ：１．０〜８．０％、残部が実質的にＦｅからなる粉体の表面に、２０質量％以上のアルミナを含む酸化皮膜が自己生成されてなるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末と、アルミナ粉末の混合粉末であって、該混合粉末の粒度分布は、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末を主体に構成される粒度ピークが３０〜２００μｍの範囲にあり、前記アルミナ粉を主体に構成される粒度ピークが１〜２０μｍの範囲にある、２つのピークを有する混合磁性粉末である。この混合磁性粉末は、上記の組成範囲と粒度ピ−クを持つ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末とアルミナ粉末を混合した混合体を、８００〜１２００℃の酸化性雰囲気で熱処理後、粉砕することにより得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃｒ：１．０〜３０．０％、Ａｌ：１．０〜８．０％、残部が実質的にＦｅからなる粉体の表面に、２０質量％以上のアルミナを含む酸化皮膜が自己生成されてなるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末と、アルミナ粉末の混合粉末であって、該混合粉末の粒度分布は、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末を主体に構成される粒度ピークが３０〜２００μｍの範囲にあり、前記アルミナ粉を主体に構成される粒度ピークが１〜２０μｍの範囲にある、２つのピークを有することを特徴とする混合磁性粉末。
【請求項２】
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末は、質量％で、Ｔｉ：１．０％以下、Ｚｒ：１．０％以下のうちの一種または二種を含有することを特徴とする請求項１に記載の混合磁性粉末。
【請求項３】
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末とアルミナ粉末を、体積比で４：６〜８：２の割合で混合することを特徴とする請求項１または２に記載の混合磁性粉末。
【請求項４】
質量％で、Ｃｒ：１．０〜３０．０％、Ａｌ：１．０〜８．０％、残部が実質的にＦｅからなる、平均粒度が３０〜２００μｍのＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末と、平均粒度が１〜２０μｍのアルミナ粉末を混合した混合体を、８００〜１２００℃の酸化性雰囲気で熱処理して、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の表面に２０質量％以上のアルミナを含む酸化皮膜を自己生成させ、次に該熱処理後の混合体を粉砕することを特徴とする混合磁性粉末の製造方法。
【請求項５】
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末は、質量％でＴｉ：１．０％以下、Ｚｒ：１．０％以下のうちの一種または二種を含有することを特徴とする請求項４に記載の混合磁性粉末の製造方法。
【請求項６】
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末とアルミナ粉末を、体積比で４：６〜８：２の割合で混合することを特徴とする請求項４または５に記載の混合磁性粉末の製造方法。
【請求項７】
樹脂またはゴムでなるシート状基体中に、請求項１ないし３のいずれかに記載の混合磁性粉末が分散してなることを特徴とするシート素材。
【請求項８】
請求項４ないし６のいずれかに記載の製造方法による混合磁性粉末を、樹脂またはゴムに充填し、シート形状に加工することを特徴とするシート素材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子機器内において、電気絶縁、熱伝導、ノイズ吸収の３つの機能を兼ね備えたシート素材の充填剤として用いられる混合磁性粉末とその製造方法、およびそれを用いてなるシート素材とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化、薄型化に伴って、機器に搭載される半導体素子の高実装密度化が進んでおり、そこから発生する熱が大きな問題となっている。従来、この部分の放熱は、半導体素子の直上にシートを貼り、このシートを介して放熱フィンを取り付けることによって行われている。半導体素子の直上に位置するシートは、発生した熱を放熱フィンに伝える熱伝導の役割に加えて、半導体素子を電気的に絶縁し、短絡を防ぐ役割も担っている。それ故、従来、電気絶縁物質である樹脂またはゴムで成るシート状基体中に、電気絶縁物質であって、なおかつ熱伝導率が約３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）と高いアルミナ粉末を充填したシート素材が、電気絶縁性の熱伝導性シート素材として提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案は、アルミナ粉末が有する電気絶縁性と高熱伝導率という２つの特長をシート素材の充填剤として活かした点で優れた技術である。
【特許文献１】特開平１１−１４５３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電子機器の高実装密度化に伴って、熱とともに半導体素子から発生するノイズも大きな問題となっている。それ故、上述したシートには、従来の電気絶縁、熱伝導の２つの機能と併せてノイズを吸収する機能も兼ね備えていることが望まれる。ノイズを吸収するためには、シート状基体中に比透磁率の高い軟磁性粉末を充填する必要があるが、上述した特許文献１に開示されるシート素材には、非磁性のアルミナ粉末が充填されているのみであるので、電気絶縁と熱伝導の機能はあるものの、ノイズ吸収機能は兼ね備えられていない。
【０００４】
本発明の目的は、上述の課題に鑑み、優れた電気絶縁性と熱伝導性、そしてノイズ吸収機能の３つの特性を同時に備えた磁性粉末とその製造方法、およびそれを用いてなるシート素材とそ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】
【０００５】
最初に、本発明者が検討したところ、ノイズ吸収機能を兼ね備えたシート素材とするためには、シート素材に充填されるアルミナ粉末の一部を軟磁性粉末に置き換えた混合磁性粉末とすることが効果的であり、優れたノイズ吸収機能を得る観点からは、特に比透磁率の高い金属磁性粉末との混合磁性粉末とすることが望まれる知見を得た。しかしながら、一般的な金属磁性粉末は良導体であるので、電子機器内での使用中に金属磁性粉末がシート素材から欠落すると、半導体素子と短絡する問題がある。それ故、上述した混合磁性粉末は、そのままであると、電気絶縁、熱伝導、ノイズ吸収の３つの機能を兼ね備えたシート素材の充填粉末として実用化が困難である。そこで、このような混合磁性粉末を実用化するためには、金属磁性粉末でありながら粉末表面を電気的に絶縁した粉末とアルミナ粉末の混合磁性粉末を開発し、更に、その製造方法を開発することが必要である。
【０００６】
本発明者は、金属磁性粉末の表面を電気的に絶縁する手法を検討し、金属磁性粉末の表面にアルミナを所定量以上含む酸化皮膜を自己生成させることにより、電気絶縁性を確保できることを見出した。また、この酸化皮膜を生成させるための金属磁性粉末としてＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末を選定し、該磁性粉末の化学組成の範囲と酸化皮膜を生成させるための熱処理方法を検討した。更には、この混合磁性粉末をシートに充填した後の電気絶縁、熱伝導、ノイズ吸収の３つの機能を兼ね備えさせるという観点と、該混合磁性粉末を作製し易いものにするという２つの観点から、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末とアルミナ粉末の適正な平均粒径と混合比をも見出し、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち、本発明は、質量％で、Ｃｒ：１．０〜３０．０％、Ａｌ：１．０〜８．０％、残部が実質的にＦｅからなる粉体の表面に、２０質量％以上のアルミナを含む酸化皮膜が自己生成されてなるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末と、アルミナ粉末の混合粉末であって、該混合粉末の粒度分布は、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末を主体に構成される粒度ピークが３０〜２００μｍの範囲にあり、前記アルミナ粉を主体に構成される粒度ピークが１〜２０μｍの範囲にある、２つのピークを有する混合磁性粉末である。好ましくは、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末が、質量％で、Ｔｉ：１．０％以下、Ｚｒ：１．０％以下のうちの一種または二種を含有する上記の混合磁性粉末である。更に好ましくは、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末とアルミナ粉末を、体積比で４：６〜８：２の割合で混合する、上記の混合磁性粉末である。
【０００８】
また、本発明は、質量％で、Ｃｒ：１．０〜３０．０％、Ａｌ：１．０〜８．０％、残部が実質的にＦｅからなる、平均粒度が３０〜２００μｍのＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末と、平均粒度が１〜２０μｍのアルミナ粉末を混合した混合体を、８００〜１２００℃の酸化性雰囲気で熱処理して、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の表面に２０質量％以上のアルミナを含む酸化皮膜を自己生成させ、次に該熱処理後の混合体を粉砕する混合磁性粉末の製造方法である。好ましくは、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末が、質量％で、Ｔｉ：１．０％以下、Ｚｒ：１．０％以下のうちの一種または二種を含有する上記の混合磁性粉末の製造方法である。更に好ましくは、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末とアルミナ粉末を、体積比で４：６〜８：２の割合で混合する、上記の混合磁性粉末の製造方法である。
【０００９】
更に、本発明は、樹脂またはゴムでなるシート状基体中に、上記の混合磁性粉末が分散してなることを特徴とするシート素材であり、上記いずれかの製造方法による混合磁性粉末を、樹脂またはゴムに充填し、シート形状に加工するシート素材の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の混合磁性粉末は、磁性を有する金属磁性粉末と熱伝導の高いアルミナ粉末との混合粉末である上に、電気絶縁性が確保されているという利点を有する。それ故、この混合磁性粉末を充填剤として用いたシートは、電気絶縁、熱伝導、ノイズ吸収の３機能を兼ね備えており、電子機器内において熱とノイズの両方が問題となる半導体素子の直上に位置するシートとして適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
上述したように、本発明の重要な特徴は、従来のアルミナ粉末との間で、混合粉末を構成する金属磁性粉末の表面に、アルミナを所定量以上含む酸化皮膜を自己生成させることにより、電気絶縁性を確保できることを見出し、この酸化皮膜を生成させるための金属磁性粉末としてＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の化学組成の範囲と、酸化皮膜を生成させるための熱処理方法を見出したことにある。更には、混合磁性粉末をシートに充填した後の電気絶縁、熱伝導、ノイズ吸収の３つの機能を兼ね備えさせるという観点と、該混合磁性粉末を作製し易いものにするという２つの観点から、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末とアルミナ粉末の適正な平均粒径と混合比を見出した点にある。以下、本発明の規定理由を述べる。
【００１２】
まず、アルミナ粉末に混合する磁性粉末として、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末を選定したのは、高温の酸化性雰囲気で熱処理することによって、アルミナを含む酸化皮膜を自己生成する粉末であるからである。このＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の化学組成を規定した理由を以下に述べる。尚、化学組成は質量％で表す。
【００１３】
・Ｃｒ：１．０〜３０．０％
Ｃｒは、磁性粉末を酸化性雰囲気で熱処理する際、Ｆｅの酸化を抑制し、防止する役割を担う。すなわち、Ｃｒを含まないＦｅ−Ａｌ系磁性粉末では、ＡｌよりもＦｅが優先的に酸化するので、表面の酸化皮膜中にアルミナが生成し難く、導電性のあるＦｅの酸化物が生成する。適量のＣｒを含有することにより、表面へのＦｅの拡散が抑制され、Ａｌの優先酸化が起こる。また、Ｃｒは、酸化皮膜を構成する酸化物粒子を微細化し、ひいては酸化皮膜の構造を緻密、均一化するのにも有効である。Ｃｒ量の範囲を１．０〜３０．０％としたのは、１．０％未満では酸化処理後の表面のアルミナ生成量が少なく、逆に３０．０％を超える範囲では、アルミナ生成量は多いものの、磁性粉末の比透磁率が低下するためである。Ｃｒ量のより望ましい範囲は、２．０〜１０．０％である。
【００１４】
・Ａｌ：１．０〜８．０％
Ａｌは、磁性粉末を熱処理した際、酸化皮膜中にアルミナを生成させるために必要な元素である。Ａｌ量の範囲を１．０〜８．０％としたのは、１．０％未満では磁性粉末を酸化処理後の表面のアルミナ生成量が少なく、逆に８．０％を超える範囲では、磁性粉末の比透磁率が低下するためである。Ａｌ量のより好ましい範囲は３．０〜６．０％である。
【００１５】
・Ｔｉ：１．０％以下、Ｚｒ：１．０％以下のうちの一種または二種
ＴｉやＺｒは、本発明の磁性粉末への含有が好ましい元素であり、磁性粉末を酸化処理した際、内部酸化物となって表面に生成したアルミナを含む酸化皮膜と粉末間の密着性を強固にする効果（以下、アンカーリング効果と記す）を有する。いずれの元素も０．０５％以上とすることが、アンカーリング効果を得る上で好ましい。但し、いずれの元素も過多に含有すると、アンカーリング効果は大きいものの、磁性粉末の比透磁率を低下させるので、含有する場合であっても、１．０％以下とすることが望ましい。より好ましくは、Ｔｉ：０．１０〜０．５０％、Ｚｒ：０．１０〜０．５０％のうちの一種または二種を含有すると良い。
【００１６】
尚、残部は実質的にＦｅとするが、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｏ，Ｎ等の不純物元素は、含有される。これらの元素は、磁性粉末成形体の磁気特性に悪影響の無い範囲として、下記の範囲で含有して良く、望ましい規制量である。
Ｃ≦０．１０％、Ｓｉ≦０．５０％、Ｍｎ≦０．５０％、
Ｐ≦０．０５％、Ｓ≦０．０５％、Ｏ≦０．０５％、Ｎ≦０．０５％
【００１７】
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の表面のアルミナ比率を規定した理由を述べる。表面に質量％で２０％以上のアルミナを含む酸化皮膜が生成されていることとしたのは、磁性粉末の電気抵抗を十分に高めるためである。アルミナ比率が２０％以上の酸化皮膜であれば、高電気抵抗皮膜としての機能を果たすことができる。この場合の２０％以上とは、走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭと記す）に付設されたエネルギ−分散型Ｘ線分析装置（以下、ＥＤＸと記す）を用いて１５ｋＶの加速電圧下で粉末表面を定量分析し、検出されるＦｅＯ，Ｃｒ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３の各酸化物（磁性粉末がＴｉやＺｒを含む場合には、ＦｅＯ，Ｃｒ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２の各酸化物）のうち、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）の質量比率が２０％以上である状態を指す。表面のアルミナ比率のより望ましい範囲は５０％以上、更に好ましくは７０％以上である。なお、このＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末としては、本発明者が特開２００５-２２０４３８号で提案した磁性粉末を使用することができる。
【００１８】
次に、前記のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末とアルミナ粉末を混合する理由を述べる。通常、粉末を充填したシート素材に電気絶縁、熱伝導、ノイズ吸収の３つの機能が要求される場合、充填剤となる粉末にもこれら３つの機能が要求される。前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末を単独で充填剤として使用すると、従来のアルミナ粉末のみを充填剤として使用した場合と比較してほぼ同等の電気絶縁機能が得られ、かつ従来にない優れたノイズ吸収機能が得られる。しかしながら、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の熱伝導率は１０〜２０Ｗ／ｍ／Ｋの範囲にあるので、従来のアルミナ粉末が有する約３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）前後の熱伝導率と比較して低い。それ故、上述した３つの機能のうち、従来のシートに近い熱伝導機能を維持するためには、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末を単独で充填剤として使用するのではなく、それとアルミナ粉末との混合粉末としておく必要がある。
【００１９】
そして、本発明の混合磁性粉末を構成するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末とアルミナ粉末においては、各粉末を主体に構成される粒度ピ−クを規定し、２つのピ−クを有することとした理由を述べる。シート素材のノイズ吸収機能を高めるためには、シート素材に充填するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の充填度を高める必要がある。このＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の充填度を高める点からは、球形に近い形状の粉末を使用して粉末間の隙間を小さくすることが望ましく、より具体的には球状のガスアトマイズ粉末が望ましい。このガスアトマイズ粉末を工業的に製造する上で、特に困難さを伴わない範囲の粒度ピ−クが３０〜２００μｍの範囲であるので、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末を主体に構成される粒度ピ−クを３０〜２００μｍの範囲に規定した。より望ましくは、４０〜１００μｍであると良い。
【００２０】
また、このＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末と混合するアルミナ粉については、これを主体に構成される粒度ピークを１〜２０μｍの範囲としたのは、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末間にできる隙間を埋め、混合磁性粉末を樹脂またはゴムでなるシート状基体中に充填する際の充填度を高めるために、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末より小さい粒径のアルミナ粉末が良いからである。より望ましくは、アルミナ粉末の粒度ピ−クは、１〜１５μｍの範囲であると良い。
【００２１】
ここで、本発明の言う「主体に構成される」とは、その粒度ピークを構成している粉末種が、もう一方の粉末種に対して、例えば顕微鏡による平面観察視野であれば５０面積％を超える比率を有した状態を言う。そして、本発明の、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末とアルミナ粉が既に混ざった“混合粉末”の状態にあっては、これら２種の粉末を各々正確に選別してからの粒度分布の測定の必要はなく、例えば以下の測定手法を用いれば、各種粉末の有する実質的な粒度分布（粒度ピーク）は把握でき、その結果によって本発明の作用効果の有無も判断できる。
【００２２】
まず、図１のＳＥＭ写真に示すのは、本発明の混合磁性粉末の一例の全体像であって（後述実施例の本発明Ｎｏ．１に相当）、これが有する“全体としての”粒度分布は、図２の通りの、９．３μｍおよび５７．１μｍの位置において２つの粒度ピークを有していることがわかる。そこで、これら２つの粒度ピーク間に存在する谷間を境にして混合磁性粉末を分級することで（図２の場合、４２５メッシュ）、それぞれに分級のされた２つの粉末集合体の定性分析を行った。
【００２３】
最初に、図２の谷間より左側の、マイナス側粉末集合体について分析すると、そのＳＥＭ像は図３の通りであって、全視野の殆ど全てが約９μｍの微小粉末で構成されていることが観察できる。そして、この微小粉末の表面を、ＥＤＸにより分析すると、図４の、ＡｌとＯが検出される通りの、アルミナ粉末であることが認定できる。
【００２４】
一方の、図２の谷間より右側の、プラス側粉末集合体について分析すると、そのＳＥＭ像は図５の通りであって、全視野の殆ど全てが約６０μｍの粗大粉末で構成されていることが観察できる。そして、この粗大粉末をＥＤＸにより分析すると、図６の、ＡｌとＯが高く検出されることに加えては、ＦｅおよびＣｒ，Ｚｒも検出される、表面にアルミナ皮膜が形成されたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末であることが認定できる。このような２つのピ−クを有する混合粉末とすることによって、充填度の高い混合磁性粉末とすることができる。
【００２５】
また、更なる望ましい範囲として、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末とアルミナ粉末の混合比を、体積比で４：６〜８：２の割合としたのは、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の割合が４０％未満（４：６より低い）であると該混合磁性粉末を充填した後のノイズ吸収機能が小さく、一方、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の割合が８０％を超える（８：２より高い）と、該混合磁性粉末を充填した後の熱伝導率が低下するとともに、８００〜１２００℃で熱処理時のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末同士の付着が起き易くなり、熱処理後の粉砕工程に困難が生じ易いためである。Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末とアルミナ粉末のより望ましい混合比は、５：５〜７：３である。
【００２６】
次に、本発明の混合磁性粉末の製造方法について説明する。本発明では、質量％で、Ｃｒ：１．０〜３０．０％、Ａｌ：１．０〜８．０％、残部が実質的にＦｅからなる（Ｔｉ：１．０％以下、Ｚｒ：１．０％以下のうちの一種または二種を含有してもよい）、平均粒度が３０〜２００μｍのＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末と、平均粒度が１〜２０μｍのアルミナ粉末を混合した混合体を予め準備しておき、この混合体を８００〜１２００℃の酸化性雰囲気で熱処理する。この熱処理は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の表面にアルミナを含む酸化皮膜を自己生成させるためのものであるところ、混合体として予め準備しておくこととしたのは、この高温での熱処理時にＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末同士が過度に付着するのを防ぐためである。
【００２７】
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の融点は約１４００℃付近であるので、８００〜１２００℃の温度範囲は拡散の起こり易い高温領域に相当する。それ故、８００〜１２００℃でＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末だけを熱処理すると、拡散による磁性粉末同士の付着が頻繁に起こり、熱処理後に行う粉砕工程に困難が生じる。これに対し、アルミナ粉末の融点は約２０５０℃と高いので、８００〜１２００℃の温度範囲では付着しない。それ故、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末とアルミナ粉末を混合した後に熱処理すれば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末同士の過度の付着を介在するアルミナ粉末の存在によって防ぐことができ、熱処理後の粉砕工程を簡略化することができる。すなわち、アルミナ粉末には、シートに充填後の熱伝導率を高めるという効果に加え、混合体を熱処理後の粉砕工程を簡略化し、該混合磁性粉末を製造し易いものにするという製造工程上の効果がある。
【００２８】
そして、熱処理時の温度を８００〜１２００℃としたのは、８００℃未満ではＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の酸化が不十分なために、表面に２０質量％以上のアルミナを含む酸化皮膜を自己生成させることが難しく、一方、１２００℃を超える範囲ではアルミナ粉末を混合した混合粉末であっても、磁性粉末同士の付着が顕著となるからである。より望ましい熱処理温度は９００〜１１００℃である。また、熱処理時の雰囲気を酸化性雰囲気としたのは、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の酸化を促進させるためである。本発明で述べる酸化性雰囲気とは大気中、あるいは酸素分圧を調整した水素、アルゴン等のガス雰囲気を指すが、熱処理費用が安価な大気中が最も望ましい。
【００２９】
本発明の混合磁性粉末を樹脂またはゴムでなるシート状基体中に充填剤として分散させると、電気絶縁、熱伝導、ノイズ吸収の３つの機能を兼ね備えたシート素材となる。このシート素材は、上述の方法により製造した混合磁性粉末を樹脂またはゴムと混練し、シート形状に加工することにより得られる。
【実施例】
【００３０】
ガスアトマイズ法により、表１の化学組成をもつＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末を作製した。この粉末のＣｒ量とＡｌ量は、本発明の規定範囲内であり、望ましい元素であるＺｒが０．２０％含まれている。さらに、不純物元素であるＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｎ，Ｏは、いずれも望ましい範囲に規制されている。このＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の形状は球状であり、平均粒径（ｄ５０）は５９．８μｍである。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
一方、平均粒径（ｄ５０）が６．９μｍのアルミナ粉末を準備して、表１のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末とアルミナ粉末を体積比で、それぞれ５：５、６：４、７：３の割合で混合した３種類の混合体を各１．２ｋｇずつ準備した。これら３種類の混合体から各１ｋｇを、１１００℃に保持した大気炉中で１時間、熱処理した後に空冷した。そして、熱処理後の混合体を乳鉢の中に入れて粉砕し、混合磁性粉末を作製した。混合体の粉砕は容易であり、アルミナ粉末の量が多い混合体ほど、特に粉砕が容易であった。また、３種類の残り各０．２ｋｇは、熱処理をしない混合したままの状態で評価に供した。以下、本実施例で作製した６種類の混合磁性粉末を表２に示す。Ｎｏ．１〜３は、本発明の製造方法により作製した混合磁性粉末であり、Ｎｏ．４〜６は、比較例の製造方法により作製した、熱処理を行っていないままの混合磁性粉末である。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
各混合磁性粉末Ｎｏ．１〜６中のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の表面をＳＥＭを用いて１５ｋＶの加速電圧下で観察し、そして、ＳＥＭに付設されたＥＤＸを用いて１５ｋＶの加速電圧下で粉末表面を分析した。観察、分析例として、本発明の製造方法により作製したＮｏ．１のＳＥＭ像とＥＤＸ定性分析結果をそれぞれ図７と図８に示す。また、比較例の製造方法により作製したＮｏ．４のＳＥＭ像とＥＤＸ定性分析結果をそれぞれ図９と図１０に示す。
【００３５】
Ｎｏ．１中のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の表面は微細な粒子で覆われ（図７）、そしてＡｌとＯが高く検出されており（図８）、アルミナを含む酸化皮膜が生成している。さらに、この定性分析結果から、ＦｅＯ，Ｃｒ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３（アルミナ），ＺｒＯ２の各酸化物の質量比率は、それぞれ２０．３％、２．３％、７０．２％、７．２％と定量化され、アルミナ比率が７０．２％の酸化皮膜が自己生成されている。これに対し、Ｎｏ．４中のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の表面には、微細な粒子は観察されず（図９）、Ｏも検出されておらず（図１０）、酸化皮膜が自己生成されていない。他の混合粉末の測定結果も、下記の表３に示す通りである。
【００３６】
次に、日機装株式会社製の粒度分布測定装置（ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ  ＭＴ３０００）を用いて各混合磁性粉末Ｎｏ．１〜６の粒度分布を測定した。測定例としてＮｏ．１の粒度分布を図２に示した通りであるが、Ｎｏ．１は、９．３μｍと５７．１μｍの位置に２つの粒度ピ−クを有している。そして、混合前のそれぞれの粉末の平均粒径（ｄ５０）の値から判断して、９．３μｍの粒度ピ−クはアルミナ粉を主体に構成される粒度ピークであり、５７．１μｍの粒度ピ−クはＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末を主体に構成される粒度ピークである。他の混合粉末Ｎｏ．２〜６の測定結果も、下記の表３に示す通りであるが、粒度ピークを構成する主体粉末種については、既述の通りの、その混合後の状態からも特定が可能である。説明済みのＮｏ．１、そしてＮｏ．２〜６についても、その粒度ピークを構成する主体粉末種は、混合前後の特定作業で違いはなかった。
【００３７】
更に、三菱化学株式会社製の粉体抵抗測定システム（高抵抗測定仕様）を用いて各混合磁性粉末１０ｇに６３．７ＭＰａの圧力を掛けて圧粉体とし、この圧粉体の電気抵抗率を測定した。各混合磁性粉末中におけるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の酸化皮膜の有無と酸化皮膜表面の定量分析結果、粒度ピ−クの値、電気抵抗率を一覧にして表３に示す。
【００３８】
【表３】
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【００３９】
表３から、本発明の方法により製造した混合磁性粉末Ｎｏ．１〜３は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の表面に自己生成されたアルミナの比率、そして、それぞれの粉末が主体に構成する粒度ピ−クの値とも本発明範囲の混合磁性粉末となっており、（１．６〜４．１）×１０6（Ωｍ）と高い電気抵抗率を示している。電気抵抗率がこのレベルであれば、混合磁性粉末の電気絶縁性は確保されていると見なすことができる。一方、比較例の方法により製造した混合磁性粉末Ｎｏ．４〜６は、それぞれの粉末が主体に構成する粒度ピ−クの値は本発明規定内であるが、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の表面に酸化皮膜が自己生成していないので本発明の比較例であり、その電気抵抗率は、３．０〜６．９（Ωｍ）と低く、電気絶縁性が確保されていない。
【００４０】
本実施例により、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の金属磁性粉末とアルミナ粉末の混合粉末でありながら、高い電気抵抗率を示す混合磁性粉末Ｎｏ．１〜３を得ることができた。これらの混合磁性粉末は、高電気抵抗率という特長に加えて、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末が持つ軟磁性（高比透磁率）、アルミナ粉末が持つ高熱伝導率という特長をも併せ持つので、樹脂またはゴムでなるシート状基体中に、これらの混合磁性粉末が分散してなるシート素材は、電気絶縁、熱伝導、ノイズ吸収の３つの機能を兼ね備えたシート素材として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の混合磁性粉末の一例を示す電子顕微鏡写真である。
【図２】図１の混合磁性粉末が有する粒度分布を示す図である。
【図３】図１の混合磁性粉末について、その一部を示す電子顕微鏡写真である。
【図４】図３に観察される微小粉末の表面の定性分析結果である。
【図５】図１の混合磁性粉末について、その一部を示す電子顕微鏡写真である。
【図６】図５に観察される粗大粉末の表面の定性分析結果である。
【図７】本発明の混合磁性粉末中にある、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の表面形態の一例を示す電子顕微鏡写真である。
【図８】図７のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の表面の定性分析結果である。
【図９】比較例の混合磁性粉末中にある、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の表面形態の一例を示す電子顕微鏡写真である。
【図１０】図９のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系磁性粉末の表面の定性分析結果である。
【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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