(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ系の軟磁性金属粒子と該軟磁性金属粒子の表面に被覆されたＭｇ含有酸化物皮膜を具備してなるＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子が、バインダーとの混合圧密処理と焼成処理により得られた複合化合物からなる絶縁性の粒界層を介し複数結合され、前記粒界層中に少なくともＦｅと２価金属とＭｇとＯが拡散され、前記粒界層が前記Ｆｅと２価金属とＭｇの複合酸化物を主体としてなる高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材であって、
前記Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子間に位置する粒界層中に２価金属の高濃度領域と低濃度領域とが存在し、前記粒界層中にＦｅの高濃度領域と低濃度領域とが存在する表層部と、
前記Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子間に位置する粒界層中に２価金属を粒子状態で分散させたコア部とを具備してなることを特徴とする高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材。
【請求項２】
前記表層部のＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子間に位置する粒界層中に２価金属が、前記粒界層の厚さ方向内部側で高濃度に前記粒界層の縁部側で低濃度となるように拡散された領域を少なくとも有していることを特徴とする請求項１に記載の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材。
【請求項３】
前記表層部の粒界層が、前記Ｆｅと２価金属とＭｇの複合酸化物中にＳｉを存在させた構造とされてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材。
【請求項４】
前記２価金属が、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃａのいずれか１種または２種以上であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材。
【請求項５】
前記表層部の粒界層に、前記Ｍｇ含有酸化物皮膜のＭｇと前記Ｆｅ系の軟磁性金属粒子のＦｅが相互拡散されて前記粒界層に前記Ｍｇ含有酸化物被覆が複合一体化されてなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材。
【請求項６】
前記表層部のＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子間に位置する粒界層中に２価金属が高濃度で存在する領域が生成され、その領域におけるＦｅの２価サイトが２価金属に置換されてＦｅの濃度が低下され、前記粒界層が高比抵抗化されてなることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材。
【請求項７】
前記Ｍｇ含有酸化物皮膜が、（Ｍｇ、Ｆｅ）Ｏを主体として構成され、前記Ｓｉを含む化合物がＳｉ−Ｏ−Ｃ化合物であることを特徴とする請求項３〜請求項６のいずれかに記載の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材。
【請求項８】
Ｆｅ系の軟磁性金属粒子と該軟磁性金属粒子の表面に被覆されたＭｇ含有酸化物皮膜を具備してなるＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子を２価金属の酸化物とバインダーと混合して圧密し、非酸化性雰囲気において焼成処理して軟磁性金属圧密焼成材の前駆体とした後、酸化性雰囲気において熱処理することにより、
前記Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子を、少なくともＦｅと２価金属とＭｇとＯがバインダー中に拡散された複合化合物からなる絶縁性の粒界層を介し複数結合し、該粒界層中に２価金属の高濃度領域と低濃度領域とを存在させ、前記粒界層中にＦｅの高濃度領域と低濃度領域とを存在させた表層部と、前記Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子間に位置する粒界層中に２価金属を粒子状態で分散させたコア部とを形成することを特徴とする高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法。
【請求項９】
前記酸化性雰囲気として４００℃〜６００℃のスチーム雰囲気または大気中とすることを特徴とする請求項８に記載の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法。
【請求項１０】
前記Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子と２価金属またはその酸化物を圧密するに際し、バインダーを混合してから圧密することを特徴とする請求項８または請求項９高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法。
【請求項１１】
前記２価金属として、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃａのいずれか１種または２種以上を選択することを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれかに記載の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法。
【請求項１２】
前記２価金属をＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯ、ＣａＯのいずれか１種または２種の酸化物の状態で添加することを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれかに記載の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法。
【請求項１３】
前記Ｍｇ含有酸化物皮膜として、（Ｍｇ、Ｆｅ）Ｏを主体としてなるＭｇ含有酸化物皮膜を用い、前記シリコン化合物としてＳｉ−Ｏ−Ｃ化合物を用いることを特徴とする請求項８〜請求項１２のいずれかに記載の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法。
【請求項１４】
前記２価金属の酸化物として平均粒径１０〜５００ｎｍの酸化物粉末を用いることを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜７のいずれかに記載の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材からなることを特徴とする電磁気回路部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ、アクチュエータ、リアクトル、トランス、チョークコア、磁気センサコアなどの各種電磁気回路部品の素材として使用される高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材とその製造方法及び電磁気回路部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ、アクチュエータ、磁気センサなどの磁心用材料として、鉄粉末、Ｆｅ−Ａｌ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ−Ｃｒ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系鉄基軟磁性合金粉末（以下、これらを軟磁性金属粒子と総称する）を焼結して得られた軟磁性焼結材が知られている。また、鉄粉末や合金粉末をガス又はアトマイズ法で粉末化して作製した場合、鉄粉末や合金粉末は単体では比抵抗が低いため、鉄粉末や合金粉末の表面に絶縁皮膜の被覆を行うか、形状の平滑化を行う、あるいは、有機化合物を混合して比抵抗を上げるなどの対策を講じている。
この種の軟磁性焼結材において、磁歪や実効透磁率を高め、渦電流損失を抑制するために、鉄を含む金属磁性粒子の表面を非鉄金属の下層被膜と無機化合物を含む絶縁膜とで覆った圧粉軟磁性材料などが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、金属磁性材粉末と、絶縁性結着剤とを混合してなる複合磁性材料において、１〜１０重量％程度の絶縁性結着剤を混合し、ＣｒとＳｉ、Ａｌを規定量含有させ、圧粉磁心あるいは磁性素子を作成する技術が知られている。（特許文献２参照）
更に、金属磁性粒子とその周囲の絶縁性下地膜と、上昇被膜と下層被膜に設けられた金属酸化物の分散粒子を具備した圧粉磁心が開示されている。（特許文献３）
更に、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの１種以上で示される元素に添加金属元素として、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｔｉなどを添加してなる軟磁性合金粉末と合成樹脂とからなることを特徴とする高周波用複合材料が知られている。（特許文献４）
【特許文献１】特開２００７−４２８９１号公報
【特許文献２】特開２００７−３５８２６号公報
【特許文献３】特開２００５−２１７２８９号公報
【特許文献４】特開平９−１５３４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献に記載の技術を用いて複合磁性材料の特性改善を行ったとしても、圧密成形時に粉末同士が圧縮される際、粉末周囲に被覆した絶縁皮膜に亀裂が生じたり、樹脂材料では歪取りを行う焼鈍温度までの耐熱性が無いこと、更に粉末圧密時に粉末の粒界３重点などに添加物が集合する傾向があるなどの問題があり、高強度で高比抵抗の複合磁性材料を提供することが難しかった。
このような背景から本出願人は、鉄粉末の表面にＭｇ−Ｆｅ−Ｏの三元系酸化物を含む堆積膜を形成した酸化膜被覆鉄粉末について研究開発を進めており、粉末圧密時においても亀裂が生じ難く、高比抵抗であり、耐熱性にも優れた軟磁性複合材料を提供しようとしている。
【０００５】
このような研究課程において本発明者らは、Ｆｅ系の軟磁性焼結材の研究を行い、プレス成形時に圧密成形しても絶縁被膜が破壊されることがない圧密体を得るための技術の一環として、Ｍｇ含有酸化物被覆型の軟磁性粉末を提供している。
即ち、Ｆｅ系の軟磁性粉末を予め酸化雰囲気中で加熱することにより軟磁性粉末の表面に酸化鉄の膜を形成した酸化処理軟磁性粉末を作製し、この酸化処理軟磁性粉末にＭｇ粉末を添加し、造粒転動攪拌混合装置で混合して得られた混合粉末を不活性ガス雰囲気または真空雰囲気中において加熱するなどしたのち、更に、必要に応じて酸化性雰囲気中で加熱する酸化処理を施す技術である。この技術によれば、一般に知られているＭｇＯ−ＦｅＯ−Ｆｅ２Ｏ３系の中で代表される（Ｍｇ,Ｆｅ）Ｏ、（Ｍｇ,Ｆｅ）３Ｏ４などのＭｇ−Ｆｅ−Ｏ三元系各種酸化物のうちで、少なくとも（Ｍｇ,Ｆｅ）Ｏを含むＭｇ−Ｆｅ−Ｏ三元系酸化物堆積膜が軟磁性粉末粒子の表面に形成されたものを得ることができる。
【０００６】
更なる研究課程において本発明者らは、鉄粉末の表面にＭｇ−Ｆｅ−Ｏの三元系酸化物堆積膜を形成した酸化膜被覆鉄粉末の圧密体を更に高強度とするため、圧密体に水分含有雰囲気中において加熱処理することを研究している。
本発明者らの研究によりこの水分含有雰囲気において加熱処理を行うと、強度を向上できることは判明したが、この処理を行うと、鉄粉末中のＦｅとスチーム中のＨ２Ｏが反応してＦｅ３Ｏ４が増加し、比抵抗が低下するおそれがあった。
【０００７】
本発明は前記の問題に鑑みて創案されたものであり、その目的は、Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子を圧密する場合に２価金属を添加して、粒界層におけるＦｅの２価サイトを２価金属で一部置換することによって、相対的に粒界層におけるＦｅの濃度を下げることができる高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の提供とその製造方法並びに磁気回路部品の提供を目的とする。
本発明は、水分含有雰囲気における加熱処理により２価金属を拡散させた後において高抵抗化することができ、低損失かつ高強度と優れた軟磁気特性を確保できる高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の提供とその製造方法並びに磁気回路部品の提供を目的とする。
また、本発明は、Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子を圧密し、焼成して得ることができる高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材において、水分雰囲気における加熱処理時に、Ｆｅ濃度を下げてＦｅの２価サイトの置換を行うことができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、Ｆｅ系の軟磁性焼結材の研究を行い、圧密成形時においても絶縁被膜が破壊される虞が少ない技術の一例として、Ｍｇ含有酸化物被覆型の軟磁性粉末を提供している。
即ち、Ｆｅ系の軟磁性粉末を予め酸化雰囲気中で加熱することにより軟磁性粉末の表面に酸化鉄の膜を形成した酸化処理軟磁性粉末を作製し、この酸化処理軟磁性粉末にＭｇ粉末を添加し、造粒転動攪拌混合装置で混合して得られた混合粉末を不活性ガス雰囲気または真空雰囲気中において加熱するなどしたのち、更に、必要に応じて酸化性雰囲気中で加熱する酸化処理を施す技術により得られる軟磁性粉末である。この技術によれば、一般に知られているＭｇＯ−ＦｅＯ−Ｆｅ２Ｏ３系の中で代表される（Ｍｇ,Ｆｅ）Ｏ、（Ｍｇ,Ｆｅ）３Ｏ４などのＭｇ−Ｆｅ−Ｏ三元系各種酸化物のうちで、少なくとも（Ｍｇ,Ｆｅ）Ｏを含むＭｇ−Ｆｅ−Ｏ三元系酸化物堆積膜が軟磁性粉末粒子の表面に形成されたものを得ることができる。
【０００９】
この少なくとも（Ｍｇ,Ｆｅ）Ｏを含むＭｇ−Ｆｅ−Ｏ三元系酸化物堆積膜をＦｅ系の軟磁性粉末の表面に形成したＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粉末にあっては、Ｆｅ系の軟磁性粉末に対する酸化膜の密着性が従来材料に比べて格段に優れていることから、圧密成形時に絶縁皮膜である酸化膜が破壊されることが少なく、酸化膜がＦｅ系の軟磁性粉末同士の間に確実に存在するので、圧密成形後に高温歪取り焼成を行っても酸化膜の絶縁性が低下することがなく、高比抵抗を維持できるので、渦電流損失が低くなり、更に歪取り焼成後に保磁力を低減できることから、ヒステリシス損失を低く抑えることができ、従って低損失の軟磁性複合圧密焼成材を得ることができる技術であった。
本発明者らはこの技術に着目し、前述のＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粉末を圧密成形して得られる圧密材を研究したところ、本願発明に到達した。
【００１０】
（１）上記目的を達成するために本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材は、Ｆｅ系の軟磁性金属粒子と該軟磁性金属粒子の表面に被覆されたＭｇ含有酸化物皮膜を具備してなるＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子が、バインダーとの混合圧密処理と焼成処理により得られた複合化合物からなる絶縁性の粒界層を介し複数結合され、前記粒界層中に少なくともＦｅと２価金属とＭｇとＯが拡散され、前記粒界層が前記Ｆｅと２価金属とＭｇの複合酸化物を主体としてなる高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材であって、
前記Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子間に位置する粒界層中に２価金属の高濃度領域と低濃度領域とが存在し、前記粒界層中にＦｅの高濃度領域と低濃度領域とが存在する表層部と、前記Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子間に位置する粒界層中に２価金属を粒子状態で分散させたコア部とを具備してなる。
表層部において複数のＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子どうしが粒界層を介して結合され、粒界層に２価金属が拡散して高濃度領域と低濃度領域とが存在することにより、粒界層に存在するＦｅの一部を２価金属により置換した粒界層構造の表層部とすることができ、表層部における粒界層の比抵抗を向上できる。
（２）上記目的を達成するために本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材は、前記表層部のＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子間に位置する粒界層中に２価金属が、前記粒界層の厚さ方向内部側で高濃度に前記粒界層の縁部側で低濃度となるように拡散された領域を少なくとも有していることを特徴とする。
（３）上記目的を達成するために本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材は、前記表層部の粒界層が前記Ｆｅと２価金属とＭｇの複合酸化物中にＳｉが存在された構造とされてなることを特徴とする。
【００１１】
（４）上記目的を達成するために本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材は、前記２価金属が、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃａのいずれか１種または２種以上であることを特徴とする。
（５）上記目的を達成するために本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材は、前記表層部の粒界層に、前記Ｍｇ含有酸化物皮膜のＭｇと前記Ｆｅ系の軟磁性金属粒子のＦｅが相互拡散されて前記粒界層に前記Ｍｇ含有酸化物被覆が複合一体化されてなることを特徴とする。
（６）上記目的を達成するために本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材は、前記表層部においてＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子間に位置する粒界層中に２価金属が高濃度で存在する領域が生成され、その領域におけるＦｅの２価サイトが２価金属に置換されてＦｅの濃度が低下され、前記粒界層が高比抵抗化されてなることを特徴とする。
（７）上記目的を達成するために本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材は、前記Ｍｇ含有酸化物皮膜が、（Ｍｇ、Ｆｅ）Ｏを主体として構成され、前記Ｓｉを含む化合物がＳｉ−Ｏ−Ｃ化合物であることを特徴とする。
【００１２】
（８）上記目的を達成するために本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法は、Ｆｅ系の軟磁性金属粒子と該軟磁性金属粒子の表面に被覆されたＭｇ含有酸化物皮膜を具備してなるＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子を２価金属またはその酸化物とバインダーと混合して圧密し、非酸化性雰囲気において焼成処理して軟磁性金属圧密焼成材の前駆体とした後、酸化性雰囲気において熱処理することにより、前記Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子を、少なくともＦｅと２価金属とＭｇとＯがバインダー中に拡散された複合化合物からなる絶縁性の粒界層を介し複数結合し、該粒界層中に２価金属の高濃度領域と低濃度領域とを存在させた表層部と、前記Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子間に位置する粒界層中に２価金属を粒子状態で分散させたコア部とを形成することを特徴とし、前記表層部の粒界層中にＦｅの高濃度領域と低濃度領域とが存在された高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を製造することを特徴とする。
（９）上記目的を達成するために本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法は、前記酸化性雰囲気として４００℃〜６００℃のスチーム雰囲気または大気中とすることを特徴とする。
（１０）上記目的を達成するために本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法は、Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子と２価金属またはその酸化物を圧密する前に、バインダーを混合してから圧密することを特徴とする。
【００１３】
（１１）上記目的を達成するために本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法は、前記２価金属として、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃａのいずれか１種または２種以上を選択することを特徴とする。
（１２）上記目的を達成するために本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法は、前記２価金属をＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯ、ＣａＯのいずれか１種または２種の酸化物の状態で添加することを特徴とする。
（１３）上記目的を達成するために本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法は、前記Ｍｇ含有酸化物皮膜として、（Ｍｇ、Ｆｅ）Ｏを主体としてなるＭｇ含有酸化物皮膜を用い、前記シリコン化合物としてＳｉ−Ｏ−Ｃ化合物を用いることを特徴とする。
（１４）上記目的を達成するために本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法は、前記２価金属の酸化物として平均粒径１０〜５００ｎｍの酸化物粉末を用いることを特徴とする。
（１５）上記目的を達成するために本発明の電磁気回路部品は、先の（１）〜（７）のいずれかに記載の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材によれば、Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子が個々に高比抵抗の粒界層で分離されているので、Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子が本来有する優れた軟磁気特性を維持しながら、高比抵抗で渦電流損失の抑制された低損失の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を提供できる。
【００１５】
複数のＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子間に存在する粒界層が、バインダーを焼成した複合酸化物中に２価金属とＦｅとＭｇとＯが存在された構造であると、Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子同士の結合力も高く、高強度な高比抵抗低損失複合軟磁性材が得られる。
２価金属として、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃａのいずれか１種または２種以上が粒界層中に拡散されているならば、Ｆｅの一部の２価のサイトを置換する形で粒界層中に存在するＦｅの量を削減できるので、焼成後の粒界層の低損失化を図ることができる。
また、バインダーを焼成した複合酸化物中に２価金属とＦｅとＭｇとＯが存在された構造を有し、Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子同士の結合力も高く、高強度な表層部を複合軟磁性材の表面側に設けることで複合軟磁性材の全体としての強度を向上させることができる。
【００１６】
本発明の製造方法により得られた高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材は、高密度、高強度、高比抵抗および高磁束密度を有するので、本発明の軟磁性複合圧密焼成材は、高強度と高磁束密度、かつ、高周波低鉄損の特徴を兼ね備えた優れたものであり、これらの特徴を生かした各種電磁気回路部品の材料として使用できる。
特に、酸化性雰囲気として、水分を含む雰囲気中において熱処理することにより、２価金属とＦｅとＭｇとＯとバインダー成分を含む複合酸化物を表層部に生成させた構造を有し、Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子同士の結合力が高く、高強度な表層部を生成できるので、高強度と高磁束密度、かつ、高周波低鉄損の特徴を兼ね備えた優れた高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を確実に製造することができる。
【００１７】
前記高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を用いて構成される電磁気回路部品として、例えば、磁心、電動機コア、発電機コア、ソレノイドコア、イグニッションコア、リアクトルコア、トランスコア、チョークコイルコアまたは磁気センサコアなどとしての利用が可能であり、いずれにおいても優れた特性を発揮し得る電磁気回路部品を提供できる。
そして、これら電磁気回路部品を組み込んだ電気機器には、電動機、発電機、ソレノイド、インジェクタ、電磁駆動弁、インバータ、コンバータ、変圧器、継電器、磁気センサシステム等があり、これら電気機器の高効率高性能化や小型軽量化に寄与するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
「Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子の製造」
本発明ではまず、（Ｍｇ,Ｆｅ）Ｏを含むＭｇ−Ｆｅ−Ｏ三元系酸化物堆積膜が軟磁性金属粒子の表面に被覆形成されたＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子（粉末）を作製する。
この被覆軟磁性金属粒子を得るためには、以下のいずれかの原料粉末を用い、後述する（Ａ）〜（Ｄ）に記載の方法のいずれかを選択して実施すれば良い。
この発明のＭｇ含有酸化物被覆軟磁性金属粒子の製造方法において使用する原料粉末としてのＦｅ系軟磁性金属粒子は、従来から一般に知られている鉄粉末、絶縁処理鉄粉末、Ｆｅ−Ａｌ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ−Ｃｒ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ−Ｃｏ系鉄基軟磁性合金粉末、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ系鉄基軟磁性合金粉末またはＦｅ−Ｐ系鉄基軟磁性合金粉末であることが好ましい。
更に具体的には、鉄粉末は純鉄粉末であり、絶縁処理鉄粉末は、リン酸塩被覆鉄粉末、またはシリカのゾルゲル溶液（シリケート）もしくはアルミナのゾルゲル溶液などの湿式溶液を添加し混合して鉄粉末表面に被覆したのち乾燥して焼成した酸化ケイ素もしくは酸化アルミニウム被覆鉄粉末であり、Ｆｅ−Ａｌ系鉄基軟磁性合金粉末はＡ１：０．１〜２０質量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるＦｅ−Ａｌ系鉄基軟磁性合金粉末（例えば、Ｆｅ−１５質量％Ａｌからなる組成を有するアルパーム粉末）であることが好ましい。
【００１９】
また、Ｆｅ−Ｎｉ系鉄基軟磁性合金粉末はＮｉ：３５〜８５質量％を含有し、必要に応じてＭｏ：５質量％以下、Ｃｕ：５質量％以下、Ｃｒ：２質量％以下、Ｍｎ：０．５質量％以下の内の１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるニッケル基軟磁性合金粉末（例えば、Ｆｅ−４９質量％Ｎｉ粉末）であり、Ｆｅ−Ｃｒ系鉄基軟磁性合金粉末はＣｒ：１〜２０質量％を含有し、必要に応じてＡｌ：５質量％以下、Ｎｉ：ｌ５質量％以下の内の１種または２種を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるＦｅ−Ｃｒ系鉄基軟磁性合金粉末であり、Ｆｅ−Ｓｉ系鉄基軟磁性合金粉末は、Ｓｉ：０．１〜１０質量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるＦｅ−Ｓｉ系鉄基軟磁性合金粉末であることが好ましい。
また、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系鉄基軟磁性合金粉末は、Ｓｉ：０．１〜１０質量％、Ａｌ：０．１〜２０質量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系鉄基軟磁性合金粉末であり、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｖ系鉄基軟磁性合金粉末は、Ｃｏ：０．１〜５２質量％、Ｖ：０．１〜３質量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるＦｅ−Ｃｏ−Ｖ系鉄基軟磁性合金粉末であり、Ｆｅ−Ｃｏ系鉄基軟磁性合金粉末は、Ｃｏ：０．１〜５２質量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるＦｅ−Ｃｏ系鉄基軟磁性合金粉末であり、Ｆｅ−Ｐ系鉄基軟磁性合金粉末は、Ｐ：０．５〜１質量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるＦｅ−Ｐ系鉄基軟磁性合金粉末であることが好ましい。
【００２０】
そして、これらＦｅ系の軟磁性金属粒子は平均粒径：５〜５００μｍの範囲内にある軟磁性金属粉末（粒子）を使用することが好ましい。その理由は、平均粒径が５μｍより小さすぎると、粉末の圧縮性が低下し、軟磁性金属粒子の体積割合が低くなるために磁束密度の値が低下するので好ましくなく、一方、平均粒径が５００μｍより大きすぎると、軟磁性金属粒子内部の渦電流が増大して高周波における透磁率が低下することによるものである。
【００２１】
（Ａ）これら各種のＦｅ系軟磁性金属粒子のいずれかを原料粉末とし、酸化雰囲気中で室温〜５００℃に保持する酸化処理を施した後、この原料粉末にＭｇ粉末を添加し混合して得られた混合粉末を温度：１５０〜１１００℃、圧力：１×１０−１２〜１×１０−１ＭＰａの不活性ガス雰囲気または真空雰囲気中で加熱し、さらに必要に応じて酸化雰囲気中、温度：５０〜４００℃で加熱すると、軟磁性金属粒子表面にＭｇを含む酸化絶縁被膜を有するＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粉末（粒子）が得られる。
このＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子は、従来のＭｇフェライト膜を形成したＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子に比べて密着性が格段に優れたものとなり、このＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子をプレス成形して圧粉体を作製しても絶縁被膜が破壊し剥離することが少なく、また、このＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子の圧粉体を温度：４００〜１３００℃で焼成して得られた軟磁性複合圧密焼成材は粒界にＭｇ含有酸化膜が均一に分散し、粒界三重点にＭｇ含有酸化膜が集中していない組織が得られる。
【００２２】
前述の製造方法の場合、酸化処理した軟磁性金属粒子を原料粉末とし、この原料粉末にＭｇ粉末を添加し混合して得られた混合粉末を温度：１５０〜１１００℃、圧力：１×１０−１２〜１×１０−１ＭＰａの不活性ガス雰囲気または真空雰囲気中で加熱するには、前記混合粉末を転動させながら加熱することが好ましい。
【００２３】
（Ｂ）前記軟磁性金属粒子を酸化雰囲気中で室温〜５００℃に保持することにより軟磁性金属粒子の表面に酸化物を形成した酸化物被覆軟磁性粉末に一酸化ケイ素粉末を添加し混合した後または混合しながら真空雰囲気中、温度：６００〜１２００℃保持の条件で加熱し、さらにＭｇ粉末を添加し混合した後または混合しながら真空雰囲気中、温度：４００〜８００℃保持の条件で加熱すると、軟磁性粉末の表面にＭｇ−Ｓｉ含有酸化膜が形成されたＭｇ−Ｓｉ含有酸化物被膜軟磁性粉末が得られ、この方法で作製したＭｇ−Ｓｉ含有酸化物被膜軟磁性粉末を用いて作製した複合軟磁性焼結材は、従来のＳｉＯを生成する化合物とＭｇＣＯまたはＭｇＯの粉末からなる混合物を圧縮成形し焼結して得られた複合軟磁性焼結材よりも密度、抗折強度、比抵抗および磁束密度が優れている。
【００２４】
（Ｃ）前記軟磁性金属粒子を酸化雰囲気中で室温〜５００℃に保持することにより軟磁性金属粒子の表面に鉄の酸化膜を形成した酸化物被覆軟磁性粉末に一酸化ケイ素粉末およびＭｇ粉末を同時に添加し混合した後、または、混合しながら真空雰囲気中、温度：４００〜１２００℃保持の条件で加熱すると、軟磁性金属粒子の表面にＭｇ−Ｓｉ含有酸化物膜が形成されたＭｇ−Ｓｉ含有酸化物被膜軟磁性粉末が得られる。この方法で作製したＭｇ−Ｓｉ含有酸化物被覆軟磁性粉末を用いて作製した複合軟磁性焼結材は、従来のＳｉＯ２を生成する化合物とＭｇＣＯ３またはＭｇＯの粉末からなる混合物を圧縮成形し焼結して得られた複合軟磁性焼結材よりも密度、抗折強度、比抵抗および磁束密度を優れさせることができる。
（Ｄ）前記軟磁性金属粒子を酸化雰囲気中で室温〜５００℃に保持することにより軟磁性金属粒子の表面に鉄の酸化膜を形成した酸化物被覆軟磁性粉末にＭｇ粉末を添加し混合した後または混合しながら真空雰囲気中、温度：４００〜８００℃保持の条件で加熱すると軟磁性粉末の表面にＭｇ含有酸化膜が形成されたＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粉末が得られる。
このＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粉末にさらに一酸化ケイ素粉末を添加し混合した後または混合しながら真空雰囲気中、温度：６００〜１２００℃保持の条件で加熱すると、軟磁性粉末の表面にＭｇ−Ｓｉ含有酸化物膜が形成されたＭｇ−Ｓｉ含有酸化物被覆軟磁性粉末が得られ、この方法で作製したＭｇ−Ｓｉ含有酸化物被覆軟磁性粉末を用いて作製した複合軟磁性焼結材であれば、従来のＳｉＯ２を生成する化合物とＭｇＣＯ３またはＭｇＯの粉末からなる混合物を圧縮成形し焼結して得られた複合軟磁性焼結材よりも密度、抗折強度、比抵抗および磁束密度を優れさせることができる。
前記一酸化ケイ素粉末の添加量は０．０１〜１質量％の範囲内にあることが好ましく、前記Ｍｇ粉末の添加量は０．０５〜１質量％の範囲内にあることが好ましい。
前記真空雰囲気は、圧力：１×１０−１２〜１×１０−１ＭＰａの真空雰囲気であることが好ましい。
【００２５】
前記の製造方法に用いる一酸化ケイ素（ＳｉＯ）粉末は、酸化ケイ素の内でも最も蒸気圧が高い酸化物であるところから、加熱により軟磁性金属粒子の表面に酸化ケイ素成分を蒸着させ易く、蒸気圧の低い二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）粉末を混合して加熱しても軟磁性金属粒子の表面に十分な厚さの酸化ケイ素膜が形成されないおそれがある。酸化物被覆軟磁性粉末に一酸化ケイ素（ＳｉＯ）粉末を添加し混合した後または混合しながら真空雰囲気中、温度：６００〜１２００℃に保持することにより軟磁性金属粒子の表面にＳｉＯｘ（ただし、ｘ；１〜２）膜を形成した酸化ケイ素膜被覆軟磁性粉末が生成し、この酸化ケイ素膜被覆軟磁性粉末にさらにＭｇ粉末を添加し混合しながら真空雰囲気中で加熱すると、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｆｅ−ＯからなるＭｇ−Ｓｉ含有酸化物膜が軟磁性粉末に被覆したＭｇ−Ｓｉ含有酸化物被覆軟磁性粉末が得られる。
【００２６】
前述の酸化物被覆軟磁性粉末は、軟磁性金属粒子を酸化雰囲気中（例えば、大気中）、温度：室温〜５００℃に保持することにより軟磁性粉末の表面に鉄酸化膜を形成して作製することができる。そして、この鉄酸化膜はＳｉＯおよび／またはＭｇの被覆性を向上させる効果がある。酸化物被覆軟磁性粉末を作製する際に酸化雰囲気中で５００℃を越えて加熱すると、軟磁性金属粒子が凝集して軟磁性金属粒子の集合体が生成し、焼結したりして均一な表面酸化ができなくなるので好ましくない。したがって、酸化物被覆軟磁性粉末の製造時の加熱温度は室温〜５００℃に定めた。一層好ましい範囲は室温〜３００℃である。酸化雰囲気は乾燥した酸化雰囲気であることが一層好ましい。
【００２７】
この発明で用いるＭｇ−Ｓｉ含有酸化物被覆軟磁性粉末において、酸化物被覆軟磁性粉末に添加するＳｉＯ粉末量を０．０１〜１質量％に限定したのは、ＳｉＯ粉末の添加量が０．０１質量％未満では酸化物被覆軟磁性粉末の表面に形成される酸化ケイ素膜の厚さが不足するのでＭｇ−Ｓｉ含有酸化物膜に含まれるＳｉの量が不足し、したがって、比抵抗の高いＭｇ−Ｓｉ含有酸化物膜が得られないので好ましくなく、一方、１質量％を越えて添加すると、形成されるＳｉＯｘ（ｘ；１〜２）酸化ケイ素膜の厚さが厚くなり過ぎて、得られたＭｇ−Ｓｉ含有酸化物被覆軟磁性金属粒子を圧粉し焼成して得られた軟磁性複合圧密焼成材の密度が低下するようになるおそれがある。
【００２８】
また、この発明のＭｇ−Ｓｉ含有酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法において、Ｍｇ粉末の添加量を０．０５〜１質量％が好ましいと規定したのは、Ｍｇ粉末の添加量が０．０５質量％未満では酸化物被覆軟磁性粉末の表面に形成されるＭｇ膜の厚さが不足してＭｇ−Ｓｉ含有酸化物膜に含まれるＭｇの量が不足し、従って、十分な厚さのＭｇ−Ｓｉ酸化物膜が得られないので好ましくなく、一方、１質量％を越えて添加すると、形成されるＭｇ膜の厚さが厚くなり過ぎて、得られたＭｇ−Ｓｉ含有酸化物被覆軟磁性粉末を圧粉し焼成して得られた軟磁性複合圧密焼成材の密度が低下するようになるので好ましくないからである。
【００２９】
この発明で用いるＭｇ−Ｓｉ含有酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法において、酸化物被覆軟磁性粉末にＳｉＯ粉末、Ｍｇ粉末またはＳｉＯ粉末およびＭｇ粉末の混合粉末を添加し混合する条件を温度６００〜１２００℃の真空雰囲気が好ましいとしたのは、６００℃未満で加熱してもＳｉＯの蒸気圧が小さいために十分な厚さのＳｉＯ膜またはＭｇ−Ｓｉ含有酸化物被膜が得られないためであり、一方、１２００℃を越えて混合すると軟磁性粉末が焼結するようになって所望のＭｇ−Ｓｉ含有酸化物被覆軟磁性粉末が得られないので好ましくないからである。また、その時の加熱雰囲気は圧力：１×１０−１２〜１×１０−１ＭＰａの真空雰囲気中であることが好ましく、更に転動しながら加熱することが一層好ましい。
【００３０】
酸化物被覆軟磁性粉末を作製するときに使用する軟磁性金属粒子は平均粒径：５〜５００μｍの範囲内にある軟磁性粉末を使用することが好ましい。その理由は、平均粒径が５μｍより小さすぎると、粉末の圧縮性が低下し、軟磁性粉末の体積割合が低くなるために磁束密度の値が低下するので好ましくなく、一方、平均粒径が５００μｍより大きすぎると、軟磁性粉末内部の渦電流が増大して高周波における透磁率が低下することによるものである。
軟磁性金属粒子の酸化処理は、Ｍｇの被覆性を向上させる効果があり、酸化雰囲気中、温度１５０〜５００℃または蒸留水または純水中、温度：５０〜１００℃に保持することにより行う。この場合、いずれも５０℃未満では効率的でなく、一方、酸化雰囲気中で５００℃を越えて保持すると焼結が起るために好ましくないからである。酸化雰囲気は乾燥した酸化雰囲気であることが一層好ましい。
【００３１】
「堆積膜」という用語は、通常、真空蒸着やスパッタされた皮膜構成原子が例えば基板上に堆積された皮膜を示すが、本発明において用いる堆積膜とは、酸化鉄膜を有するＦｅ系軟磁性粉末の酸化鉄（Ｆｅ−Ｏ）とＭｇが反応を伴って当該Ｆｅ系軟磁性金属粒子表面に堆積した皮膜を示す。このＦｅ系軟磁性金属粒子の表面に形成されているＭｇ−Ｆｅ−Ｏ三元系酸化物堆積膜の膜厚は、圧粉成形後に軟磁性複合圧密焼成材の高磁束密度と高比抵抗を得るために、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。ここでの膜厚が５ｎｍより薄いと、圧粉成形した軟磁性複合圧密焼成材の比抵抗が充分ではなく、渦電流損失が増加するので好ましくなく、膜厚が５００ｎｍを越える厚さでは、圧粉成形した軟磁性複合圧密焼成材の磁束密度が低下するので好ましくない。このような範囲において更に好ましい膜厚は、５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内である。
【００３２】
前述の方法により作製されたＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子は、その表面にＭｇ含有酸化膜が形成され、このＭｇ含有酸化膜は酸化ケイ素や酸化アルミニウムと反応して複合酸化物が形成され、軟磁性粉末の粒界に高抵抗を有する複合酸化物が介在した高比抵抗を有する軟磁性複合圧密焼成材が最終的に得られるとともに、酸化ケイ素や酸化アルミニウムを介して焼結されるために機械的強度の優れた軟磁性複合圧密焼成材を製造することができる。この場合、酸化ケイ素や酸化アルミニウムが主体となって焼結されるところから保磁力を小さく保つことができ、したがって、ヒステリシス損の少ない軟磁性複合圧密焼成材を製造することができる、前記焼成は、不活性ガス雰囲気中あるいは非酸化性ガス雰囲気中において、温度：４００〜１３００℃で行われることが好ましい。
【００３３】
「高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の製造方法」
以上説明した方法により前述の如く作製したＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子を使用して高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を製造するには、まず、前述の方法で作製したＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子に対し、バインダー材としてのシリコーンレジンなどのＳｉを含むバインダー材と、２価金属粉末（粒子）を混合してから通常の方法で圧粉成形し、この成形体をアルゴン雰囲気中、窒素雰囲気中、水素雰囲気中などの非酸化性雰囲気において５００〜１０００℃で焼成して高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の前駆体を形成する。
そして、この焼成後、先の前駆体を後述する如く、スチーム雰囲気、大気などの酸化性雰囲気中において４００〜６００℃の範囲内の温度で熱処理することにより、本発明で目的とする軟磁性複合圧密焼成材を得ることができる。
【００３４】
図１（Ａ）は、Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子を用いて高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を製造する場合において、原料を準備するための最初の工程から、スチーム雰囲気において最終処理するまでの工程順の一例を記載したもので、図１の工程Ｓ１において用意した原料としての軟磁性合金粉末の原料を工程Ｓ２において焼鈍し、工程Ｓ３において平滑化し、工程Ｓ４において前酸化し、工程Ｓ５においてＭｇを蒸着し、工程Ｓ６においてカップリング混合し、この混合物を工程Ｓ７において乾燥し、工程Ｓ８においてバインダーと混合し、この混合物を工程Ｓ９において乾燥し、工程Ｓ１０において成形し、工程Ｓ１１において焼成し、工程Ｓ１２においてスチーム処理することにより、先に説明した如く本発明に係る高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を得ることができる。
以上説明した工程Ｓ１〜Ｓ１２において選択するべき各種の条件は前述した条件、あるいは後述する条件が好ましい。
【００３５】
なお、２価金属粉末（粒子）を混合するタイミングは、Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子を製造した直後であっても、後にバインダーと混合する以前に行っても、Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子の製造と同時に行っても良い。
２価金属粉末として、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃａのいずれか１種の単体金属粉末、２種以上の混合粉末、合金粉末、あるいは、これらの２価金属の酸化物粉末などの化合物粉末であっても差し支えない。酸化物粉末として添加する場合、ＺｎＯ粉末、ＭｇＯ粉末、ＣｏＯ粉末、ＮｉＯ粉末、ＭｎＯ粉末、ＣｕＯ粉末、ＣａＯ粉末のいずれか１種以上を用いることができる。
これらの粉末を微細な粉末として均一に添加することが好ましい。前述の方法により作製されたＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子は、その表面にＭｇ含有酸化膜が形成され、その膜厚は５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内にあるのが好ましいので、この膜厚より大きな２価金属粉末を添加すると、圧密成形時にＭｇ含有酸化膜が損傷するおそれがあるので、Ｍｇ含有酸化膜の膜厚よりも粒径の小さな２価金属粉末を用いることが好ましい。
２価金属の添加量は０．１〜０．５質量％の範囲が好ましく、０．１〜０．１５質量％の範囲がより好ましい。２価金属の好ましい添加量、粉末の好ましい粒径等については後に詳述する。
【００３６】
なお、前記したＳｉを含むバインダーの代わりに、低融点ガラスあるいは金属酸化物のいずれかからなるバインダーを用いても良い。
前記低融点ガラスを用いる場合は、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｒ２Ｏ（Ｒはアルカリ土類金属）、Ｌｉ２Ｏ−ＺｎＯのいずれかを用いることができる。これらの添加量は、０．２〜１．５質量％の範囲内とすることができる。
あるいは、前記Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子に、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、酸化バナジウム、酸化ビスマス、酸化アンチモンおよび酸化モリブデンの内の１種または２種以上の金属酸化物をＢ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＭｏＯ３換算で０．０５〜１質量％の範囲内で配合し、混合した後に圧粉、成形し、得られた圧粉体を温度５００〜１０００℃で真空中、アルゴン雰囲気、窒素雰囲気、水素雰囲気、大気中のいずれかにおいて焼成することにより高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を作製することができる。前記焼成雰囲気は、望ましくは窒素雰囲気、水素雰囲気が良く、中でも水素雰囲気が好ましい。
前記バインダーとして混合する低融点ガラス、金属酸化物は、粉末状態でも良く、ゾルゲル溶液あるいは金属有機物などの前駆体溶液なども用いることができる。
【００３７】
本発明では、先の軟磁性複合圧密焼成材の前駆体の抗折強度を高めるなどの目的において、スチーム雰囲気などの酸化性雰囲気中において、４００℃〜６００℃の温度範囲内に加熱する熱処理を施す。
ここでの酸化性雰囲気における熱処理により、前駆体における（Ｍｇ,Ｆｅ）Ｏを含むＭｇ−Ｆｅ−Ｏ三元系酸化物堆積膜を軟磁性金属粒子の表面に被覆形成した被覆軟磁性金属粒子（粉末）と、それらの界面に存在する（Ｍｇ,Ｆｅ）Ｏを含むＭｇ−Ｆｅ−Ｏ三元系酸化物堆積膜と、この堆積膜の周囲に形成されたバインダー層が存在し、添加した２価金属粉末からなる２価金属が前記Ｍｇ−Ｆｅ−Ｏ三元系酸化物堆積膜に拡散し、更に軟磁性金属粒子からＦｅがこれらの各層に拡散する結果、軟磁性金属粒子と該軟磁性金属粒子の表面に被覆されたＭｇ含有酸化物とを具備してなるＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子が、酸化鉄を含むシリコン酸化物（例えば、Ｆｅ２Ｏ４あるいはＦｅＯを主体とする酸化鉄と２価金属「Ｍ（ＩＩ）」を含むシリコーンレジンなどのシリコン酸化物を主体とする（ＭｇＭ（ＩＩ）Ｆｅ）Ｏなる組成あるいは（ＭｇＭ（ＩＩ）Ｆｅ）Ｆｅ２Ｏ４なる組成の複合酸化物を主体としてなる粒界層を介し複数結合されてなる構造となり、最終的に目的とする高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を得ることができる。
【００３８】
前述の酸化性雰囲気として好ましくは、４００℃〜６００℃のスチーム雰囲気を選択できるが、この他に、大気中などの酸化性雰囲気中において前述の温度範囲内に熱処理する条件でも差し支えない。
前述のスチーム雰囲気における加熱処理条件として、４００℃未満の温度とすると、（ＭｇＭ（ＩＩ）Ｆｅ）Ｏなる組成あるいは（ＭｇＭ（ＩＩ）Ｆｅ）Ｆｅ２Ｏ４なる組成の複合酸化物の形成が促進されず、強度が発現しない問題があり、逆に６００℃を越える加熱条件とすると、ＦｅＯの形成と分解により望ましい強度が発現しないおそれがある。また、スチーム雰囲気中での加熱処理条件として、前記ＦｅＯをできるだけ生成しないためには、４００℃〜５６０℃の範囲がより好ましい。
【００３９】
前述のスチーム雰囲気中において酸化鉄がシリコーンレジンの内部に拡散し成長するのは、成形時に生じた微小な亀裂やＭｇＯ膜を構成する結晶粒の粒間をＦｅが拡散するのが原因ではないかと考えられる。この拡散したＦｅが酸化雰囲気熱処理の過程で酸化して酸化鉄が成長し粒界を充填するか、または、一部ＦｅＯを含む粒界層を充填し、強度が向上するためであると考えられる。
（Ｍｇ，Ｆｅ）Ｏを含む酸化物堆積膜を軟磁性金属粒子の表面に被覆形成したＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粉末（粒子）については、（Ｍｇ，Ｆｅ）Ｏを含む酸化物堆積膜はウスタイト相を主とした堆積膜であるが、焼成時にバインダー層中に拡散し、Ｍｇ、Ｆｅ、バインダー成分、Ｏからなるウスタイト相を主とした粒界層を形成する。例えば、バインダーがシリコーンレジンの場合に粒界層は、Ｍｇ、２価金属、Ｓｉ、Ｏ、Ｆｅ、Ｃからなる粒界化合物を形成し、比抵抗の増大を図ることができる。なお、この組成の粒界化合物に対して本実施形態では、２価金属を含有させているので、加熱後の熱拡散により、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｏ、Ｆｅ、Ｃからなるウスタイト相を主体とした粒界化合物中に２価金属が拡散された構造となる。粒界層として例えば、[ＭｇＭ（ＩＩ）Ｆｅ]Ｏなる組成か、あるいは、[ＭｇＭ（ＩＩ）Ｆｅ]Ｆｅ２Ｏ４なる組成式で示される複合酸化物にＳｉが拡散されている粒界層が得られると考えられる。
【００４０】
先に説明したＳ１〜Ｓ１２の工程に従って製造された高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の一例の断面構造について図１（Ｂ）に示す。
この例の軟磁性複合圧密焼成材７は例えば平板状とされ、その上下左右の表層側に２〜４ｍｍの厚さの表層部７ａが形成され（密度７．５ｇ／ｃｍ３の場合）、それよりも内部側にコア部７ｂが形成された２層構造とされてなる。なお、表層部７ａの厚さは、製品としての軟磁性複合圧密焼成材の密度に影響を受ける。前述の如く密度７．５ｇ／ｃｍ３の場合にその厚さは２〜４ｍｍとなるが、密度７．０ｇ／ｃｍ３の場合に最大１５ｍｍ程度まで増大し、密度が向上するか、熱処理条件によっては０．３ｍｍ程度の厚さとなる。これは後述する熱処理時に生じる各元素の拡散反応がスチーム雰囲気などの酸化性雰囲気の影響を受ける結果として、酸化性雰囲気が熱処理に及ぼす際の深さ方向への影響が、製品としての軟磁性複合圧密焼成材の密度に影響を受けることに起因する。
【００４１】
図２〜図４は、図１（Ｂ）に示す高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材７の表層部７ａにおいて、Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子とその周囲の堆積膜における２価金属と鉄との拡散反応により生成される粒界化合物としての粒界層の生成を説明するためのモデル図である。
図２に示す如く軟磁性金属粒子１の周囲に前述の（Ｍｇ，Ｆｅ）Ｏを含む酸化物堆積膜２が形成され、対向する軟磁性粒子１の酸化物堆積膜２どうしの間にバインダー層３が形成され、これらの間に２価金属粒子４が分散された状態が示されている。
図２の状態から前述の如く窒素雰囲気中などの非酸化性雰囲気において５００〜１０００℃で焼成することにより、Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子中のＦｅが拡散して酸化物堆積膜２とバインダー層３側に拡散した結果の焼成体としてのシリコン酸化物３’が図３に示すように形成され、更にスチーム雰囲気中において加熱することで、図４に示す如く２価金属粒子の成分が拡散されて酸化鉄を含むシリコン酸化物（例えば、Ｆｅ２Ｏ４あるいはＦｅＯを主体とする酸化鉄と２価金属「Ｍ（ＩＩ）」を含むシリコーンレジンなどのシリコン酸化物３’とを主体とする（ＭｇＭ（ＩＩ）Ｆｅ）Ｏなる組成あるいは（ＭｇＭ（ＩＩ）Ｆｅ）Ｆｅ２Ｏ４なる組成の複合酸化物を主体としてなる粒界層５を介し複数結合されてなる構造となり、最終的に目的とする図１（Ｂ）に示す断面構造の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材７を得ることができる。
【００４２】
次に、図２〜図４を基に説明した工程により製造される高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の粒界層を生成する際のモデル構造について、図５を基に以下に説明する。
図５（Ａ）に示す如く、Ｆｅを主体とする軟磁性金属粒子１０、１０の周囲に（Ｍｇ,Ｆｅ）Ｏを含むＭｇ−Ｆｅ−Ｏ三元系酸化物堆積膜１１を備えたＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子どうしの間の粒界層１２として、圧密成形した後の工程Ｓ１１において、粒界層１２にはシリコーンレジンの内部に２価金属粉末粒子としてのＺｎＯ粉末粒子が分散された状態となっている。この状態から前述の如く窒素雰囲気などの非酸化性雰囲気中において焼成すると、図５（Ｂ）に示す如く粒界層１３は多孔質のＳｉＯ２とＺｎＯの混合された状態になると推定できる。
この状態から更に水分を含有する雰囲気中における処理、スチーム処理を施すと、外部から水分が粒界に拡散侵入するので、[ＭｇＺｎＦｅ]Ｆｅ２Ｏ４＋ＳｉＯ２ の状態となり、Ｆｅ２＋とＺｎ２＋が一部置換し、比抵抗が向上して目的とする粒界層１４が生成するものと推定できる。
この粒界層１４が生成している部分が高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材７の表層部７ａとなるが、焼成雰囲気中の水分が侵入できる深さはそれほど深くないので、粒界層が前述した図５（Ｃ）の構造となるのは高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材７の表面から所定深さの部分であり、それよりも深いコア部７ｂにおいて粒界層は図５（Ｂ）に示す構造を維持する。
【００４３】
ところで、これまで説明してきた粒界層における酸化物（Ｍｇ２＋Ｆｅ２＋Ｆｅ３＋）１−ｘＯおよび／又は（Ｍｇ２＋Ｆｅ２＋）Ｆｅ３＋２Ｏ４  の電気伝導は、Ｆｅ２＋とＦｅ３＋の電荷交換によるホッピング電導が支配的と考えられる。このため、（Ｍｇ２＋Ｆｅ２＋Ｆｅ３＋）１−ｘＯの比抵抗を向上させるためには、酸化雰囲気のスチーム処理後は一定比率で粒界層にＦｅ２＋とＦｅ３＋の共存が避けられず、（Ｍｇ、Ｆｅ）Ｏ膜中でのＦｅ原子そのものを低減する必要があると本発明者は考慮した。また、（Ｍｇ２＋Ｆｅ２＋）Ｆｅ３＋２Ｏ４ の比抵抗を向上させるためには、Ｆｅ２＋の低減が必要であると考えられる。このため、本願発明では２価金属元素によるＦｅの置換が有効であると考えて本願発明に到達している。
【００４４】
以上説明の方法により得られた高比抵抗低損失複合軟磁性材７は、前記複数のＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子の粒界層を介する結合が、前記軟磁性金属粒子と該軟磁性金属粒子の表面に被覆されたＭｇ含有酸化膜とを具備してなるＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子と、前述のシリコーンレジンなどのバインダー成分との混合圧密熱処理により得られた結合であり、前記Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子間の粒界層に存在する酸化鉄が、前記軟磁性金属粒子から粒界にＦｅ成分が析出され酸化物とされて分散成長されたものであり、前記粒界層に隣接するＭｇ含有酸化膜が、前記混合圧密焼成処理以前のＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子に備えられていたＭｇ含有酸化膜から拡散して得られ、更にそこに２価金属の粉末から拡散された２価金属が介在し、Ｆｅ２＋の一部と置換する形で例えばＺｎ２＋が拡散され反応された粒界層を有する構造である。
【００４５】
以上の製造方法により得られた高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材７は、高密度、高強度、高比抵抗および高磁束密度を有し、この高比抵抗低損失複合軟磁性材７は、高磁束密度で高周波低鉄損の特徴を有する事から、この特徴を生かした各種電磁気回路部品の材料として使用できる。
また、以上の製造方法により得られた高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材７にあっては、（Ｍｇ,Ｆｅ）Ｏを含むＭｇ−Ｆｅ−Ｏ三元系酸化物堆積膜と、その界面に存在するＳｉを含むバインダー成分と２価金属を熱拡散させた、粒界層を表層部７ａを備えているので、特にＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子同士の接合が良好になされていて、強度が高く、２価金属の拡散により比抵抗の高い、渦電流損失の少ない、低鉄損失の軟磁気特性に優れた高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を得ることができる。
【００４６】
なお、前述した如く高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材７は、複数のＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子を圧密し、焼成と熱処理を施して製造されるので、Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子は不定形であり、かつ、その表面の全面にＭｇ含有酸化膜が形成されていることが望ましいが、圧密と成形の状態によってはＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子の表面に部分的にＭｇ含有酸化膜２が形成されていない部位の存在も考えられるが、少なくとも高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材７の全体として見た場合の比抵抗が低下しないように各Ｍｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子がＭｇ含有酸化膜で覆われていることが望ましい。
【００４７】
次に、前述の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材７を製造するためのスチーム雰囲気あるいは大気中における熱処理時間は数分〜数時間の範囲で適宜調整することができるが、処理時間を必要以上に長くしても、強度向上効果は飽和する傾向となる。
なお、前記の如くＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子が粒界層を介し複数結合されてなる構造となるのは、高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材７の全体厚ではなく、前述した通常の熱処理条件では密度７．５ｇ／ｃｍ３の場合に前駆体の最表面から２ｍｍ〜４ｍｍ程度の厚みの部分となる。
これはスチーム雰囲気などの酸化性雰囲気が粒界層の生成に影響を与えるのが前駆体の厚さ方向全体ではなく、その最表面からある程度の厚みの領域に限られるためである。即ち、粒界に酸化物が生成されることで酸化性雰囲気の通り道が塞がれるため、内部側まで水分を含む酸化性雰囲気が供給されず、酸化物の形成が表面から限られた領域となる。
このため、その中心部にはスチーム雰囲気などの酸化性雰囲気による影響を受けないか、影響の少ない状態で熱処理された結果生じる内部側粒界層によりＦｅ系のＭｇ被覆軟磁性合金粉末が結合されたコア部７ｂが生成する。
【００４８】
このコア部７ｂにおいては、スチーム雰囲気などの酸化性雰囲気での影響が及ばないことにより、Ｆｅ３Ｏ４あるいはＦｅＯを主体とする酸化鉄と２価金属を含む表面側粒界層ではなく、粒子状態に分散された２価金属とＳｉＯ２を含む焼成体が主成分の粒界層からなる内部粒界層によって前述のＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子が結合された状態となる。  
【００４９】
しかし、密度７．５ｇ／ｃｍ３の場合に前駆体の表層部の最表面から２ｍｍ〜４ｍｍ程度の厚みの部分が高強度を発現する表層部７ａになることで、最終的に得られる高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材７としては、充分に高強度のものが得られる。また、表層部７ａとコア部７ｂのいずれにおいてもＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子の周囲をＭｇ−Ｆｅ−Ｏ三元系酸化物堆積膜を基本としてこれから生成させたスチームが入っていることにより２価金属が拡散されている表面側粒界層で覆っているので、軟磁性粒子の周囲にはＭｇ含有酸化物被覆が存在して各軟磁性粒子を磁気的に遮断するので、比抵抗の高い、渦電流損失の少ない高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材７とすることができる。
なお、高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材７において、表層部７ａの厚みの最小値は製品の大きさや密度により影響されるので一概には規定できないが、肉厚５ｍｍ程度の試料に限る場合、０．３ｍｍ以上が望ましい。また、製品としての密度が７．５ｇ／ｃｍ３の場合、酸化性雰囲気における熱処理時の温度、時間等のパラメータを制御しても表層部７ａの厚みは４ｍｍ程度が最大となる。
【実施例】
【００５０】
粒径（１００）μｍの軟磁性粉末（純鉄粉末）に対して大気中２２０℃にて加熱処理を行って表面に酸化膜を形成し、この軟磁性粉末に対して０．１質量％のＭｇ粉末を配合し、この配合粉末を造粒転動攪拌混合装置によって真空中、６５０℃にて１時間転動することにより膜厚３０ｎｍのＭｇ含有酸化物皮膜（以下、ＭｇＯ膜と略記する）を形成した軟磁性粒子を作製した。ここでＭｇ含有酸化皮膜は前段の２２０℃大気中加熱処理で生成される酸化膜厚に比例する。従って、Ｍｇの添加量は必要最小限度で良い。
【００５１】
前記膜厚のＭｇＯ膜を備えたＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子にバインダー溶液（シリコーンレジン：信越化学工業社製ＫＲ−３１１、０．３％溶液）を混合する際、２価金属として平均粒径３０ｎｍのＺｎＯ粉末を必要量添加混合し、８ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で圧密後、窒素雰囲気中、６５０℃にて０．５時間焼成し、その後、５６０℃のスチーム雰囲気中において６時間加熱するスチーム処理を施して高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を得た。
また、比較例試料として、２価金属を添加していない試料も製造した。得られた各試料のＺｎ換算質量％（全体に対するＺｎの純量換算）、密度（ｇ／ｃｍ３）、比抵抗（μΩ・ｍ）、飽和磁束密度Ｂ2kA/m、飽和磁束密度Ｂ10kA/m、保磁力（Ｈｃ）、最大透磁率（μmax）、コアロス（Ｐcm）、ヒステリシス損（Ｐhm）、渦電流損（Ｐem）、圧環強度（ＭＰａ）、スチーム雰囲気により生成された表面層の厚さ（ｍｍ）の値を測定した結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
0005049845.tif 000002
【００５３】
表１に示す試験例の試料１〜９において、Ｚｎの添加量が０質量％の試料１はスチーム処理後（スチーム後）の比抵抗が１７７．５（μΩ・ｍ）となっており、Ｚｎを０．０３質量％以上〜０．５質量％まで添加した試料３〜９に比べて比抵抗が低くなっている。このことから、粒界に２価金属としてのＺｎを添加することにより比抵抗を増大できることが判明した。なお、Ｚｎ添加量において０．０３質量％を添加した試料から効果が出始め、０．０６％以上添加した試料４〜９の比抵抗が特に高くなっている。従ってＺｎ添加量として、０．０３質量％以上が好ましく、０．０６質量％以上がより好ましいと考えられる。
また、Ｚｎ添加量について０．５質量％の試料９においても良好な軟磁気特性と高い比抵抗を発揮したが、試料６〜８との軟磁気特性の対比（特に、最大透磁率と飽和磁束密度）などから、軟磁気特性の面から見て特性が低下する傾向となるので、０．５質量％以下が好ましく、０．３質量％以下がより好ましいと考えられる。
次に、表１に示すスチーム処理前の圧環強度の測定結果とスチーム処理後の圧環強度の測定結果から、スチーム処理を施すことで著しく強度が（最大４倍程度）向上していることが明らかである。
【００５４】
次に、表１の試料６について粒界の組織写真（ＴＥＭ像）を図６に示す。図６において下部に示した縮尺ラインは０．２μｍを示す。この試料について図６の白線矢印ライン上の数値１で示す位置から、数値の２、３、４、５で示す位置の方向にライン分析（ＴＥＭ−ＥＤＸ：透過型電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線分析法）を行った結果を以下の表２、表３と図７、図８に示す。
図７、図８は粒界の厚さ方向に沿って、粒界に接する一方のＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子から他方のＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子までをライン分析した結果を示す。図７は分析値のまま、図８はバインダーとして添加したシリコーンレジンの焼成物であるＳｉを除いた他の元素の割合を示す。
図７、図８に示す分析値から明らかなように、粒界の厚さ方向についてＺｎ、Ｍｇ、Ｆｅ共に拡散が進行しており、Ｚｎ濃度の勾配、Ｆｅ濃度の勾配、Ｍｇ濃度の勾配を有している。
【００５５】
【表２】
0005049845.tif 000003
【００５６】
【表３】
0005049845.tif 000004
【００５７】
次に、表１の試料６について粒界の組織写真（ＴＥＭ像）を図９に示す。この試料について図９の数値１で示す位置から数値の２、３、４、５で示す白線位置の方向にライン分析（ＴＥＭ−ＥＤＸ：透過型電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線分析法）を行った結果を以下の表４、表５と図１０、図１１に示す。なお、図９には、粒界の組織写真に加えて、同粒界位置におけるＭｇの分布状態、Ｏの分布状態、Ｚｎの分布状態、Ｆｅの分布状態、Ｓｉの分布状態を濃淡で示した写真も隣接して示す。
図１０、図１１はＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子の粒界の長さ方向に沿ってライン分析した結果を示すものである。
【００５８】
【表４】
0005049845.tif 000005
【００５９】
【表５】
0005049845.tif 000006
【００６０】
図６、図７、図８と表２、表３に示す結果、並びに、図９、図１０、図１１と表４、表５に示す結果において、特に粒界の長さ方向に沿って得られた表４の測定結果から、Ｚｎ含有量は分析点１〜５において０．８６〜１．０６原子％の範囲を示しており、これは質量％に換算すると、約３質量％のＺｎが存在することを示す。
また、図６に示す如く粒界の厚さ方向にライン分析した結果を示す表２、表３、並びに、その関係をグラフ化した図７、図８から、粒界の厚さ方向にＺｎの濃度勾配、Ｍｇの濃度勾配、Ｆｅの濃度勾配を有していることが明らかである。また、粒界の長さ方向にライン分析した結果を示す図１０、図１１から、粒界の長さ方向においてはＯ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｚｎがほぼ同程度の濃度で存在することがわかる。
以上のことから、窒素雰囲気における焼成処理とスチーム処理とによって、ＺｎとＭｇとＦｅが拡散したことを示し、粒界においてこれら元素の拡散により、本発明の目的とする２価金属を添加した粒界層を備えた高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材が得られていることが判る。
【００６１】
図１２〜図１５は２価金属としてＺｎを粒界に添加した場合において、Ｚｎ添加量と比抵抗の関係、Ｚｎ添加量と保磁力の関係、Ｚｎ添加量と飽和磁束密度の関係、Ｚｎ添加量と鉄損の関係を先の表１に記載したデータから一部抜き出して示す。
これらの結果を総合し、２価金属としてのＺｎ添加量は、０．０３〜０．５質量％の範囲が好ましく、０．０６〜０．３０質量％の範囲がより好ましい範囲と思われる。
【００６２】
次に、２価金属の添加として、先の例の如くＺｎＯを添加することに代えて、Ｚｎ粉末を添加する試験を行った。
先の実施例で使用したＭｇ含有酸化物皮膜を形成した軟磁性粒子を用い、バインダーとして０．０５％ＫＢＰ−９０（信越化学工業社製シランカップリング剤溶液）と、０．３％ＫＲ−３１１溶液（信越化学工業社製ＫＲ−３１１、０．３％溶液）を混合したものを用い、バインダー添加時に溶液中に分散させる方法によりＺｎ粉末を用いて試料を作成した。添加量は原子として０．１０質量％とし、成形条件、焼成条件、スチーム処理条件は先の試験例と同等の条件とした。
得られた試料の試験結果を以下に示す。
【００６３】
【表６】
0005049845.tif 000007
【００６４】
表６に示す結果から、ＺｎＯ粉末に代えて、Ｚｎ粉末を添加することにより粒界に２価金属としてＺｎを添加した複合軟磁性材においても、スチーム処理後において高比抵抗かつ低損失であり、軟磁気特性に優れたものを得られることが判明した。
【００６５】
次に、本発明に係る複合軟磁性材に２価金属を添加する際、バインダーの溶液に粉末の形態で２価金属を添加し、このバインダー混合時にＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子の周囲に２価金属を供給し、更に全体を圧密して焼成し、スチーム処理を施すが、バインダーに供給する際の粉末の粒径による試料への影響について試験した。
先の最初の実施例を実施する際、ＺｎＯ粉末として平均粒径１０ｎｍの粉末、平均粒径３０ｎｍの粉末、平均粒径５００ｎｍの粉末、平均粒径１μｍの粉末を別々に用意し、バインダーとして０．０５％ＫＢＰ−９０（信越化学工業社製商品名：シランカップリング剤）溶液と、０．３％ＫＲ−３１１溶液（信越化学工業社製ＫＲ−３１１、０．３％溶液）を混合したものを用い、これらを使い分け、Ｚｎ原子としての添加量を０．１０質量％に規定し、各試料を作成した。  
成形条件は、８ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力、温度１５０℃で圧密後、窒素雰囲気中、６５０℃にて０．５時間焼成し、その後、５６０℃のスチーム雰囲気中において６時間加熱するスチーム処理を施して高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を得た。
得られた各試料のスチーム処理前の特性評価とスチーム処理後の特性評価を行った結果を表７、表８に示すとともに、図１６〜図２１に示す。
【００６６】
【表７】
0005049845.tif 000008
【００６７】
【表８】
0005049845.tif 000009
【００６８】
表７、表８に示された結果と図１６〜図２１に示された結果においてスチーム処理後の特性から考察し、２価金属としてＺｎＯを添加していない試料とＺｎＯを粉末状態で添加した試料とを比較すると、いずれの粒径のＺｎＯ粉末を添加しても保磁力、ヒステリシス損、渦電流損については、ＺｎＯを添加した試料の方が優れていることが分かる。また、最大透磁率、飽和磁束密度に関しては２価金属としてＺｎＯを添加していない試料と添加した試料の差は生じていない。これらに対し、図１８に示す比抵抗の試験結果では、平均粒径１０ｎｍ、３０ｎｍ、５００ｎｍのＺｎＯ粉末を添加した試料に対し、平均結晶粒径１μｍのＺｎＯ粉末を添加した試料はスチーム処理後の比抵抗が低下して、添加無しの試料より比抵抗において若干高い同程度、軟磁気特性において若干低下した結果になった。
これらのことから、低保磁力、低ヒステリシス損、低渦電流損を示し、高い最大透磁率と高い飽和磁束密度を示す優れた軟磁気特性を満たしながら、比抵抗を高めるためには、ＺｎＯ粉末として、１０〜５００ｎｍ程度の微細な粉末状態としてＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子の周囲に供給することが望ましいことが明らかになった。
これは、添加するＺｎＯの粉末の粒径が大きすぎると圧密成形時にＭｇＯの皮膜が破れ易くなるためではないかと推定できる。
【００６９】
次に、他の２価金属添加試験を行った。
先の実施例で使用したＭｇ含有酸化物皮膜を形成した軟磁性粒子を用い、バインダーとして０．０５％ＫＢＰ−９０（信越シリコン社製商品名：シランカップリング剤）溶液と、０．３％ＫＲ−３１１溶液（信越化学工業社製ＫＲ−３１１、０．３％溶液）を混合したものを用い、バインダー添加時に溶液中に分散させる方法によりＣｕＯ粉末を用いて試料を作成した。添加量は原子として０．１０質量％とし、成形条件、焼成条件、スチーム処理条件は先の試験例と同等の条件とした。また、同じ条件において２価金属の添加を行っていない試料と、ＺｎＯ粉末を用いて製造した試料も製造し、それらの特性も比較のために測定した。
得られた各試料の試験結果を以下の表９、表１０と図２２〜図２７に示す。
【００７０】
【表９】
0005049845.tif 000010
【００７１】
【表１０】
0005049845.tif 000011
【００７２】
表９、表１０に示す結果と、図２２〜図２７に示す結果から、２価金属としてＺｎに代えてＣｕを添加した各試料の試験結果から、ＺｎＯ粉末を添加した試験例と同様に優れた高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を得られることが判明した。
即ち、２価金属無添加の試料と比較し、同等の保磁力、同等のヒステリシス損、同等の最大透磁率、飽和磁束密度を有した上に、高い比抵抗、低い渦電流損失の高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を得られることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明による高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材は、電磁気回路部品として、例えば、磁心、電動機コア、発電機コア、ソレノイドコア、イグニッションコア、リアクトルコア、トランスコア、チョークコイルコアまたは磁気センサコアなどとしての利用が可能であり、いずれにおいても優れた特性を発揮し得る電磁気回路部品へ適用ができる。
そして、これら電磁気回路部品を組み込んだ電気機器には、電動機、発電機、ソレノイド、インジェクタ、電磁駆動弁、インバータ、コンバータ、変圧器、継電器、磁気センサシステム等があり、これら電気機器の高効率高性能化や小型軽量化を推進できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１は本発明に係る高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を製造するための工程とそのテストピースを示すもので、図１（Ａ）は工程説明図、図１（Ｂ）は高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材の部分断面図。
【図２】図２は本発明に係る高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を製造する場合においてＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子の周囲の粒界に２価金属粉末を分散させた状態を示す断面模式図。
【図３】図３は本発明に係る高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材を製造する場合においてＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子の周囲の粒界に２価金属粉末を分散させた状態から焼成処理を施した状態を示す断面模式図。
【図４】図４は本発明に係る高強度軟磁性複合圧密焼成材を製造する場合においてＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子の周囲の粒界に２価金属粉末を分散させ、焼成処理を施した状態から更にスチーム処理を施した後の状態を示す断面模式図。
【図５】図５は本発明に係る高強度軟磁性複合圧密焼成材を製造する場合において１つ例の反応モデルを説明するためのもので、図５（Ａ）はＭｇ含有酸化物被覆軟磁性粒子の周囲の粒界に２価金属粉末を分散させた状態を示す図、図５（Ｂ）は焼成後の状態を示す図、図５（Ｃ）はスチーム雰囲気において加熱処理を施した後の状態を示す断面模式図。
【図６】図６は実施例において得られた高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材試料において粒界の厚さ方向のライン分析測定ポイントを示す金属組織写真。
【図７】図７は図６に示す試料のライン分析結果の測定ポイント毎の元素分析値をＳｉを含めた状態で示す図。
【図８】図８は図６に示す試料のライン分析結果の測定ポイント毎の元素分析値をＳｉを除いた状態で示す図。
【図９】図９は実施例において得られた高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材試料において粒界の長さ方向に沿うライン分析測定ポイントを示す金属組織の拡大写真。
【図１０】図１０は図９に示す試料のライン分析結果の測定ポイント毎の元素分析値をＳｉを含めた状態で示す図。
【図１１】図１１は図９に示す試料のライン分析結果の測定ポイント毎の元素分析値をＳｉを除いた状態で示す図。
【図１２】図１２は表１に示す測定結果において比抵抗とＺｎ添加量の関係をスチーム処理の前後で比較して示すグラフ。
【図１３】図１３は表１に示す測定結果において保磁力とＺｎ添加量の関係をスチーム処理の前後で比較して示すグラフ。
【図１４】図１４は表１に示す測定結果において飽和磁束密度とＺｎ添加量の関係をスチーム処理の前後で比較して示すグラフ。
【図１５】図１５は表１に示す測定結果において鉄損とＺｎ添加量の関係をスチーム処理の前後で比較して示すグラフ。
【図１６】図１６は２価金属として添加するＺｎＯ粉末の粒径と保磁力との関係をスチーム処理の前後で対比して示すグラフ。
【図１７】図１７は２価金属として添加するＺｎＯ粉末の粒径とヒステリシス損との関係をスチーム処理の前後で対比して示すグラフ。
【図１８】図１８は２価金属として添加するＺｎＯ粉末の粒径と比抵抗との関係をスチーム処理の前後で対比して示すグラフ。
【図１９】図１９は２価金属として添加するＺｎＯ粉末の粒径と渦電流損との関係をスチーム処理の前後で対比して示すグラフ。
【図２０】図２０は２価金属として添加するＺｎＯ粉末の粒径と最大透磁率との関係をスチーム処理の前後で対比して示すグラフ。
【図２１】図２１は２価金属として添加するＺｎＯ粉末の粒径と飽和磁率密度との関係をスチーム処理の前後で対比して示すグラフ。
【図２２】図２２は添加する２価金属としてＣｕＯ粉末あるいはＺｎＯ粉末を用いた試料と２価金属を添加していない試料との保磁力測定値をスチーム処理の前後で対比して示すグラフ。
【図２３】図２３は添加する２価金属としてＣｕＯ粉末あるいはＺｎＯ粉末を用いた試料と２価金属を添加していない試料とのヒステリシス損失をスチーム処理の前後で対比して示すグラフ。
【図２４】図２４は添加する２価金属としてＣｕＯ粉末あるいはＺｎＯ粉末を用いた試料と２価金属を添加していない試料の比抵抗をスチーム処理の前後で対比して示すグラフ。
【図２５】図２５は添加する２価金属としてＣｕＯ粉末あるいはＺｎＯ粉末を用いた試料と２価金属を添加していない試料との渦電流損失をスチーム処理の前後で対比して示すグラフ。
【図２６】図２６は添加する２価金属としてＣｕＯ粉末あるいはＺｎＯ粉末を用いた試料と２価金属を添加していない試料との最大透磁率をスチーム処理の前後で対比して示すグラフ。
【図２７】図２７は添加する２価金属としてＣｕＯ粉末あるいはＺｎＯ粉末を用いた試料と２価金属を添加していない試料との飽和磁束密度をスチーム処理の前後で対比して示すグラフ。
【符号の説明】
【００７５】
１…軟磁性金属粒子、２…酸化物堆積膜、３…バインダー層、４…２価金属粒子、
５…粒界層、７…高強度高比抵抗低損失複合軟磁性材、７ａ…表層部、７ｂ…コア部、
１０…軟磁性金属粒子、１１…Ｍｇ−Ｆｅ−Ｏ三元系酸化物堆積膜、１２、１３、１４…粒界層、
【図１】
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【図２】
0005049845.tif 000013
【図３】
0005049845.tif 000014
【図４】
0005049845.tif 000015
【図５】
0005049845.tif 000016
【図６】
0005049845.tif 000017
【図７】
0005049845.tif 000018
【図８】
0005049845.tif 000019
【図９】
0005049845.tif 000020
【図１０】
0005049845.tif 000021
【図１１】
0005049845.tif 000022
【図１２】
0005049845.tif 000023
【図１３】
0005049845.tif 000024
【図１４】
0005049845.tif 000025
【図１５】
0005049845.tif 000026
【図１６】
0005049845.tif 000027
【図１７】
0005049845.tif 000028
【図１８】
0005049845.tif 000029
【図１９】
0005049845.tif 000030
【図２０】
0005049845.tif 000031
【図２１】
0005049845.tif 000032
【図２２】
0005049845.tif 000033
【図２３】
0005049845.tif 000034
【図２４】
0005049845.tif 000035
【図２５】
0005049845.tif 000036
【図２６】
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【図２７】
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