(57)【要約】【課題】  表面に絶縁性のリン酸塩処理による被膜を備えたＮｉ基合金部材の提供を目的とする。【解決手段】  Ｎｉ基合金基材と、Ｎｉ基合金基材表面に形成されたリン酸アルミニウム膜と、を備えることを特徴とするＮｉ基合金部材。この部材は、Ｎｉ基合金基材をリン酸塩で処理して表面に皮膜を形成する方法であって、リン酸塩の処理を、リン酸イオン及びアルミニウムイオンを含む処理液で行うことにより得ることができる。また、本発明によれば、Ｎｉ基合金から構成され、その表面にリン酸アルミニウム皮膜が形成される軟磁性合金粉と、軟磁性合金粉が分散されるマトリックス樹脂と、を備えることを特徴とする複合軟磁性体が提供される。【選択図】図１
2007084839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ基合金基材と、
前記Ｎｉ基合金基材表面に形成されたリン酸アルミニウム膜と、
を備えることを特徴とするＮｉ基合金部材。
【請求項２】
Ｎｉ基合金基材をリン酸塩で処理して表面に皮膜を形成する方法であって、
前記リン酸塩の処理を、リン酸イオン及びアルミニウムイオンを含む処理液で行うことを特徴とするＮｉ基合金部材の表面処理方法。
【請求項３】
Ｎｉ基合金から構成され、その表面にリン酸アルミニウム皮膜が形成される軟磁性合金粉と、
前記軟磁性合金粉が分散されるマトリックス樹脂と、
を備えることを特徴とする複合軟磁性体。
【請求項４】
扁平状の前記軟磁性合金粉が、６０〜９５重量％含有されることを特徴とする請求項３に記載の複合軟磁性体。                                                                            
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波吸収シートに好適に用いることができる複合磁性体に関するものであり、特に電磁波吸収シートに用いられる軟磁性合金粉末に好適な絶縁被膜処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在最も広く利用されている電磁波吸収シートの形態は軟磁性金属粉を樹脂中に分散させ、シート状に加工されたものである。軟磁性金属粉は、電磁波吸収特性を決定する透磁率が高いことから、水アトマイズ原料粉等を湿式アトライターなどの装置を用いて偏平状に加工されたものが使用されている。この扁平状軟磁性金属粉は、樹脂、溶媒等とともに混練され、押出し成形、またはドクターブレードなどの手法でシート化される。通常、扁平状軟磁性金属粉に対する樹脂添加量の少ないほど、すなわちシート中の単位体積あたりの粉体充填量が高いほどシートの透磁率は向上するので好ましい。
【０００３】
しかしながら、軟磁性金属粉の密度が高いと、粉同士が接触する確率も増加し、シートの絶縁性能の低下を招いてしまう。このため電磁波吸収シートの適用範囲が、回路との接触等による短絡事故などと関係のない装置部位に限定されてしまう問題があった。電磁波吸収シートでの高い透磁率を実現し、かつ絶縁性能を劣化させないためには扁平状軟磁性金属粉の表面に絶縁皮膜を形成し、これにより粉同士が接触しても高い絶縁が保てるようにすることが有効である。
【０００４】
一方で、特許文献１（特開２００２−３０５３９５号）は、扁平状軟磁性金属粉を使用すると、電磁波吸収シートにおける反射減衰が、球状軟磁性金属粉の半分しか得られないことが示されている。このように反射減衰が低いのは、誘電率が高くなるためであると特許文献１では説明されている。そして、この問題を解決するためには、扁平状軟磁性金属粉の表面を絶縁性の物質で被覆するのが有効で、特にリン酸塩による処理は透磁率を維持したままで誘電率を低下させることが特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０５３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リン酸塩処理は、周知のように、鉄鋼、亜鉛等の金属表面にリン酸亜鉛等の薄い被膜を生成させる処理である。リン酸塩処理としては、上記のリン酸亜鉛処理が最も広く使用されている。このリン酸亜鉛処理は、処理液の主成分はリン酸イオンと亜鉛イオンから構成されている。その他に、処理液の主成分がリン酸イオン、亜鉛イオン及びカルシウムイオンから構成されるリン酸カルシウム処理、処理液の主成分がリン酸イオンから構成されるリン酸鉄処理、処理液の主成分はリン酸イオンとマンガンイオンから構成されるリン酸マンガン処理がリン酸塩処理として専ら使用されている。
【０００７】
電磁波吸収シートの軟磁性金属として、パーマロイと称されるＮｉ基（Ｎｉ−Ｆｅ）合金が用いられる場合がある。これは、透磁率が高く、かつ塑性加工性に優れるため扁平化が容易なためである。リン酸塩処理は、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金等のＦｅ基の軟磁性金属の表面に皮膜を強固に密着することができるが、Ｎｉ基合金にリン酸塩処理による皮膜を形成することを試みた例を見出すことができない。リン酸塩処理は、Ｆｅと添加したＰおよび金属イオンが反応し、リン酸塩化合物を形成することにより皮膜が形成されると解されている。これに対して、Ｎｉ基合金ではＮｉのもつ高い耐食性によりリン酸塩皮膜の形成は困難であるとされていた。
【０００８】
そこで本発明は、表面に絶縁性のリン酸塩処理による被膜を備えたＮｉ基合金部材の提供を目的とする。また本発明は、表面にリン酸塩処理による皮膜を有する扁平状のＮｉ基軟磁性金属粉を用いた複合磁性体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成するべく、リン酸塩処理の処理液として、リン酸イオンともとにアルミニウム（Ａｌ）イオンを構成要素とすることにより、Ｎｉ基軟磁性金属粉の表面に絶縁性の被膜を形成できることを知見した。本発明は以上の知見に基づくものであり、Ｎｉ基合金基材と、Ｎｉ基合金基材表面に形成されたリン酸アルミニウム膜と、を備えることを特徴とするＮｉ基合金部材を提供する。
【００１０】
以上のＮｉ基合金部材は、Ｎｉ基合金基材をリン酸塩で処理して表面に皮膜を形成する方法であって、リン酸塩の処理を、リン酸イオン及びアルミニウムイオンを含む処理液で行うことにより得ることができる。
【００１１】
以上のリン酸アルミニウム膜の技術を適用した複合軟磁性体は、Ｎｉ基合金から構成され、その表面にリン酸アルミニウム皮膜が形成される軟磁性合金粉と、軟磁性合金粉が分散されるマトリックス樹脂と、を備えることを特徴とする。この複合軟磁性体は、扁平状の軟磁性合金粉が、６０〜９５重量％と多く含有されていても、各軟磁性合金粉の絶縁性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、Ｎｉ基合金の表面に、従来形成することが困難であったリン酸塩皮膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を電磁波吸収シートに適用した形態について説明する。
本実施の形態に係る電磁波吸収シートは、扁平状軟磁性合金粉と、扁平状軟磁性合金粉を結合する樹脂とを備えている。
扁平状軟磁性合金粉としては、Ｎｉ基の軟磁性合金を用いることができる。Ｎｉ基軟磁性合金としては、パーマロイと称されるＮｉ−Ｆｅ系合金が好適である。パーマロイとしては、ＰＢパーマロイ及びＰＣパーマロイがある。前者としてはＮｉ：４１〜５１ｗｔ％、残部：Ｆｅ及び不可避的不純物からなる組成を有するものが一般的である。後者としては、Ｎｉ：７０〜８５ｗｔ％、Ｃｕ：４〜６ｗｔ％、残部：Ｆｅ及び不可避的不純物からなる組成、Ｎｉ：７０〜８５ｗｔ％、Ｃｕ：１〜６ｗｔ％、Ｍｏ：３〜５ｗｔ％、残部：Ｆｅ及び不可避的不純物からなる組成、Ｎｉ：７０〜８５ｗｔ％、Ｍｏ：３．５〜６ｗｔ％、残部：Ｆｅ及び不可避的不純物からなる組成を有するものが知られている。ただし、上記はあくまで一例であって、上記と異なるＮｉ量のＮｉ基合金を用いることを許容するし、他の元素を含むことを許容する。
【００１４】
扁平状軟磁性合金粉の粒径は特に限定されないが、粒径が１６〜１５０μｍの範囲にあることが好ましい。１６μｍ未満では高周波での磁気特性の低下を招くからであり、１５０μｍを超えると、製造上、シートの作製が困難になるからである。扁平状軟磁性合金粉のより好ましい粒径は１６〜１２５μｍ、さらに好ましい粒径は４５〜１２５μｍである。
【００１５】
扁平状軟磁性合金粉のアスペクト比も特に限定されるものではないが、１００〜１２５０の範囲にあることが好ましい。１００未満では高周波での磁気特性の低下を招くからであり、１２５０μｍを超えると扁平状軟磁性合金粉の厚みが０．１μｍ程度となり、取り扱いが難しく、製造上困難だからである。扁平状軟磁性合金粉のさらに好ましいアスペクト比は１５０〜１２５０である。
【００１６】
扁平状軟磁性合金粉は、例えば水アトマイズ法、ガスアトマイズ法等により球状の軟磁性合金粉を作製した後に、ボールミル、撹拌ミル等の機械的な粉砕手段で扁平化処理することにより得ることができる。扁平化処理された状態の扁平状軟磁性合金粉は、機械的な歪を有しているため、その磁気特性が劣化している。したがって、適宜熱処理を施すことにより、磁気特性を回復することが好ましい、熱処理としては、３００〜８００℃の範囲とすることが好ましい。熱処理の温度が、３００℃未満では長時間の熱処理を施しても歪を十分に除去することができず、８００℃を超えると扁平状軟磁性合金粉同士が焼結する虞があるからである。
【００１７】
扁平状軟磁性合金粉に施すリン酸塩処理は、常法にしたがって行えばよい。すなわち、リン酸イオン及びアルミニウムイオンを含む処理液に扁平状軟磁性合金粉を浸漬するか、または当該処理液を扁平状軟磁性合金粉にスプレーすることによりリン酸アルミニウム皮膜を形成することができる。
【００１８】
電磁波吸収シートのマトリックスを構成する樹脂は、特に限定されず、エポキシ系、フェノール系等の熱硬化性樹脂、ポリエステル系、ポリサルファイド系等の熱可塑性樹脂といった公知の樹脂を適用することができる。
【００１９】
電磁波吸収シートにおいて、扁平状軟磁性合金粉の占める量は６０〜９５ｗｔ％とし、残部を樹脂とすることが好ましい。扁平状軟磁性合金粉の占める量が６０ｗｔ％未満では、電磁波吸収シートに対する扁平状軟磁性合金粉の量が不足して高い電磁波吸収特性を得ることが困難になる。また、扁平状軟磁性合金粉の占める量が９５ｗｔ％を超えると、マトリックスである樹脂中に扁平状軟磁性合金粉を均一に分散させることが困難になるとともに、電磁波吸収シート中にボイドが発生する。
【００２０】
電磁波吸収シートは、上記の扁平状軟磁性金属粉と樹脂の混合物を押出し成形、ドクターブレード法等の公知の方法によりシート状に成形して得ることができる。
【００２１】
以上では、複合軟磁性体としての電磁波吸収シートについて本発明を説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。例えば、軟磁性合金以外のＮｉ基合金にリン酸アルミニウム膜を形成することができる。このＮｉ基合金の形態は、粉末に限定されるものではなく、ブロック状、棒状等のバルク体に広く適用することができる。本発明によるリン酸アルミニウム膜を形成することにより、耐食性の向上、絶縁性の確保に好適であるとともに、引抜き加工、鍛造加工、押出し加工等の塑性加工の潤滑剤として機能させることができる。
【実施例】
【００２２】
以下本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
扁平状パーマロイ系合金粉を用意した。この扁平状パーマロイ系合金粉は、Ｎｉ：７９．５０重量％、Ｍｏ：１．９５重量％、残部：Ｆｅ及び不可避的不純物の組成を有し、平均粒径：７１μｍ、アスペクト比：２４０である。
用意した扁平状パーマロイ系合金粉を、その１０倍量（ｗｔ％）の水に懸濁し、市販の８９％リン酸（Ｈ3ＰＯ4）を扁平状パーマロイ系合金粉に対して３ｗｔ％加え、またＭｎ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｌ金属イオン（各１種類）が扁平状パーマロイ系合金粉に対するモル量で０．０１になるように金属塩の形で添加した。
これらを、リン酸塩皮膜形成のために攪拌したのち、ろ過し、次いで乾燥機で１５０℃、２Ｈｒの乾燥を行った。その後これらの処理粉を圧粉成形し、いずれの成形体密度も±０．１５ｇ／ｃｍ3の誤差範囲に収まるように円盤状（１インチφ）に成形する。これらの成形体について４端子法を用いて電気抵抗の測定を行った。なお、リン酸塩皮膜処理を施していない扁平状パーマロイ系合金粉を用いた成形体についても電気抵抗の測定を行った（図１に「ＮＯＮ」と表記）。
【００２３】
その結果を図１に示す。図１に示すように、金属イオンとしてＭｎ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉを用いた成形体の抵抗値はいずれも１００Ω程度であったが、金属イオンとしてＡｌを用いた場合には４０ＭΩの値が得られた。
【００２４】
金属イオンとしてＡｌを用いた場合の成形体断面の元素マッピングを、ＥＰＭＡ（Electron  Prove  Micro  Analyzer）を用いて観察した。その結果を図２に示す。図２（ａ）において、色の薄い部分が扁平状パーマロイ系合金粉の部分を示し、色の濃い部分が扁平状パーマロイ系合金粉同士の境界部分である。図２（ｂ）〜（ｄ）は、各々リン（Ｐ）、アルミニウム（Ａｌ）及び酸素（Ｏ）に関する元素マッピングであり、各マッピング図（ｂ）〜（ｄ）は図２（ａ）と対応している。
【００２５】
図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、扁平状パーマロイ系合金粉の表面にＰ、Ａｌ、Ｏ元素が均一に被覆されていることがわかる。上記した電気抵抗の測定結果をも鑑みれば、扁平状パーマロイ系合金粉の表面にリン酸アルミニウム皮膜が形成されている。
【００２６】
以上説明したように、Ｎｉ基合金では、リン酸イオンとともにアルミニウムイオンを用いた場合に、リン酸塩皮膜を健全に形成することができ、特異的に絶縁性が向上することが見出された。
【００２７】
次に、リン酸アルミニウム皮膜が形成された扁平状パーマロイ合金粉とポリエステル樹脂とを混合、混練した後に、押出し法により厚さ１ｍｍの複合磁性シートを作製した。なお、扁平状パーマロイ合金粉を８５ｗｔ％、残部をポリエステル樹脂の配合比率とした。この複合磁性シートについて透磁率の周波数特性を測定したところ、１ＧＨｚを超える周波数帯域で、十分な電磁波吸収特性を示すことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例で測定された電気抵抗の結果を示す図である。
【図２】金属イオンとしてＡｌイオンを用いた場合の成形体のＥＰＭＡによる元素マップである。
【図１】
2007084839.tif 000003
【図２】
2007084839.tif 000004