(57)【要約】【課題】表面を絶縁性の高い酸化物で被覆してなり、長期にわたって渦電流損失が小さく、高透磁率の圧粉磁心を製造可能な酸化物被覆軟磁性粉末を安価に製造することができる酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法、かかる製造方法により製造された酸化物被覆軟磁性粉末、この粉末を用いて製造され、高透磁率で低損失の圧粉磁心、およびこの圧粉磁心を備えた高性能の磁性素子を提供すること。【解決手段】チョークコイル１０は、酸化物被覆軟磁性粉末の加圧成形体で構成された圧粉磁心１１と導線１２とを有する。酸化物被覆軟磁性粉末は、主成分としてＦｅを含み、副成分として、Ｓｉ、ＡｌおよびＣｒのうちの少なくとも１種を含む軟磁性材料で構成され、酸化鉄を含む酸化物層で覆われた一次粒子を用意する工程と、一次粒子に不活性雰囲気中で熱処理を施すことにより、酸化物層中に副成分の酸化物を生成し、二次粒子を得る工程とを有する方法により製造される。【選択図】図１
2009088502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分としてＦｅを含み、前記主成分に次いで含有率の大きい副成分として、Ｓｉ、ＡｌおよびＣｒのうちの少なくとも１種を含む軟磁性材料で構成され、表面が酸化鉄を含む酸化物層で覆われた一次粒子を用意する第１の工程と、
該一次粒子に対して、不活性雰囲気中で熱処理を施すことにより、前記酸化物層中の酸化鉄の少なくとも一部を還元するとともに、前記酸化物層中に前記副成分の酸化物を生成し、二次粒子を得る第２の工程とを有することを特徴とする酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法。
【請求項２】
前記不活性雰囲気は、希ガス雰囲気である請求項１に記載の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法。
【請求項３】
前記副成分の酸化物が、前記酸化物層の表面側に偏析するような条件で前記熱処理を行う請求項１または２に記載の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法。
【請求項４】
前記熱処理の条件は、温度４００〜９００℃×０．１〜１０時間である請求項３に記載の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法。
【請求項５】
前記二次粒子の表面において、前記副成分の割合は、７０ｗｔ％以上である請求項３または４に記載の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法。
【請求項６】
前記一次粒子中の酸素含有率は、重量比で、１０００〜８０００ｐｐｍである請求項１ないし５のいずれかに記載の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法。
【請求項７】
前記軟磁性材料におけるＳｉの含有率は、２〜１０ｗｔ％である請求項１ないし６のいずれかに記載の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法。
【請求項８】
前記軟磁性材料におけるＡｌの含有率は、２〜８ｗｔ％である請求項１ないし７のいずれかに記載の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法。
【請求項９】
前記軟磁性材料におけるＣｒの含有率は、１〜１３ｗｔ％である請求項１ないし８のいずれかに記載の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法。
【請求項１０】
前記一次粒子は、前記軟磁性材料を原材料として用い、水アトマイズ法により製造されたものである請求項１ないし９のいずれかに記載の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法により製造されたことを特徴とする酸化物被覆軟磁性粉末。
【請求項１２】
請求項１１に記載の酸化物被覆軟磁性粉末とバインダとの混合物を、加圧・成形して成形体を得た後、該成形体中の前記バインダを硬化させてなることを特徴とする圧粉磁心。
【請求項１３】
前記酸化物被覆軟磁性粉末に対する前記バインダの含有率は、０．５〜５ｗｔ％である請求項１２に記載の圧粉磁心。
【請求項１４】
請求項１１に記載の酸化物被覆軟磁性粉末を、加圧・成形して成形体を得た後、該成形体を焼成してなることを特徴とする圧粉磁心。
【請求項１５】
請求項１２ないし１４のいずれかに記載の圧粉磁心を備えたことを特徴とする磁性素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法、酸化物被覆軟磁性粉末、圧粉磁心および磁性素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パソコンのようなモバイル機器の小型化・軽量化が顕著である。また、例えば、ノート型パソコンの性能は、デスクトップ型パソコンの性能と遜色ない程度まで向上が図られつつある。
このように、モバイル機器の小型化および高性能化を図るためには、スイッチング電源の高周波数化が必要となる。このため、スイッチング電源の駆動周波数は、数１００ｋＨｚ程度まで高周波数化が進んでいる。また、それに伴い、モバイル機器に内蔵されたチョークコイルやインダクタ等の磁性素子の駆動周波数も高周波数化への対応が必要となる。
【０００３】
しかしながら、これらの磁性素子の駆動周波数が高周波数化した場合、各磁性素子が備える磁心において、渦電流によるジュール損失（渦電流損失）が著しく増大するという問題が発生する。
かかる問題を解決するため、前述のような磁性素子が備える磁心として、軟磁性粉末とバインダとの混合物を加圧・成形した圧粉磁心が使用されている。このような圧粉磁心では、軟磁性粉末の粒子間が絶縁性のバインダによって絶縁されるため、磁心に発生する渦電流がこの粒子間で分断されることとなる。このため、たとえ高い周波数で使用されたとしても、渦電流によるジュール損失、すなわち渦電流損失の低減を図ることができる。
【０００４】
ところが、このような圧粉磁心においては、混合物を高い圧力で加圧・成形した際に、軟磁性粉末の粒子同士間に存在するバインダが断ち切れてしまい、この粒子間の絶縁性が低下する。このため、圧粉磁心の密度を高めることが困難となり、圧粉磁心の透磁率が低いという問題がある。
かかる問題を解決するため、軟磁性粉末の粒子の表面に、無機材料の表面層を形成する方法が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、粒径２０〜１００μｍの磁性粉と、シリカ系ゾルを主体とする無機結合剤とを混合したのち、加熱して、前記磁性粉の表面を前記シリカ系ゾルの膜で被覆し、次いで、得られた磁性粉を成形したのち、得られた成形体を焼結することを特徴とする圧粉磁心の製造方法が提案されている。
ところが、このような方法で製造された圧粉磁心では、シリカ系ゾルの膜と磁性粉との密着強度が小さいため、これらの密着界面が剥離し易い。このため、高温・高湿等の過酷な環境下では、磁性粉の粒子同士の絶縁性を長期にわたって維持することができず、渦電流損失が徐々に増大してしまうという問題がある。
また、磁性粉の粒子表面にシリカ系ゾルの膜を形成するためのコストを多く必要とし、圧粉磁心の製造コストの上昇を招いている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１９６２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、表面を絶縁性の高い酸化物で被覆してなり、長期にわたって渦電流損失が小さく、高透磁率の圧粉磁心を製造可能な酸化物被覆軟磁性粉末を安価に製造することができる酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法、かかる製造方法により製造された酸化物被覆軟磁性粉末、この粉末を用いて製造され、高透磁率で低損失の圧粉磁心、およびこの圧粉磁心を備えた高性能の磁性素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法は、主成分としてＦｅを含み、前記主成分に次いで含有率の大きい副成分として、Ｓｉ、ＡｌおよびＣｒのうちの少なくとも１種を含む軟磁性材料で構成され、表面が酸化鉄を含む酸化物層で覆われた一次粒子を用意する第１の工程と、
該一次粒子に対して、不活性雰囲気中で熱処理を施すことにより、前記酸化物層中の酸化鉄の少なくとも一部を還元するとともに、前記酸化物層中に前記副成分の酸化物を生成し、二次粒子を得る第２の工程とを有することを特徴とする。
これにより、表面を絶縁性の高い酸化物で被覆してなり、長期にわたって渦電流損失が小さく、高透磁率の圧粉磁心を製造可能な酸化物被覆軟磁性粉末を安価に製造することができる。
【０００９】
本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法では、前記不活性雰囲気は、希ガス雰囲気であることが好ましい。
これにより、熱処理における一次粒子のそれ以上の酸化を防止しつつ、酸化鉄中の酸素と副成分とを容易かつ確実に結合させることができる。その結果、酸化物被覆軟磁性粉末を安価に得ることができる。
本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法では、前記副成分の酸化物が、前記酸化物層の表面側に偏析するような条件で前記熱処理を行うことが好ましい。
これにより、軟磁性材料が表面に露出し難くなる。このため、酸化物被覆軟磁性粉末は、より絶縁性が高く、かつ化学的に安定なものとなる。
【００１０】
本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法では、前記熱処理の条件は、温度４００〜９００℃×０．１〜１０時間であることが好ましい。
これにより、酸化鉄中の酸素が副成分と結合するのに十分な熱エネルギーが一次粒子に付与される。そして、副成分の酸化物が表面側へと偏析することができる。これにより、一次粒子から目的とする二次粒子を確実に得ることができる。
【００１１】
本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法では、前記二次粒子の表面において、前記副成分の割合は、７０ｗｔ％以上であることが好ましい。
これにより、各二次粒子の表面において副成分の酸化物による特性がより支配的となる。このため、各二次粒子間の比抵抗が大きくなり、各二次粒子間の絶縁性をより高めることができる。また、耐候性（耐久性）に優れた酸化物被覆軟磁性粉末（二次粒子）を得ることができる。
本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法では、前記一次粒子中の酸素含有率は、重量比で、１０００〜８０００ｐｐｍであることが好ましい。
これにより、必要以上に多量の酸化鉄が残存するのを防止しつつ、後述する熱処理によって、十分な量の副成分の酸化物を生成することができる。
【００１２】
本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法では、前記軟磁性材料におけるＳｉの含有率は、２〜１０ｗｔ％であることが好ましい。
これにより、耐食性に優れるとともに、透磁率を高めつつ、渦電流損失のより小さい圧粉磁心を製造可能な酸化物被覆軟磁性粉末が得られる。
本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法では、前記軟磁性材料におけるＡｌの含有率は、２〜８ｗｔ％であることが好ましい。
これにより、耐食性に優れるとともに、透磁率を高めつつ、渦電流損失のより小さい圧粉磁心を製造可能な酸化物被覆軟磁性粉末が得られる。
【００１３】
本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法では、前記軟磁性材料におけるＣｒの含有率は、１〜１３ｗｔ％であることが好ましい。
これにより、耐食性に優れるとともに、渦電流損失のより小さい圧粉磁心を製造可能な酸化物被覆軟磁性粉末が得られる。
本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法では、前記一次粒子は、前記軟磁性材料を原材料として用い、水アトマイズ法により製造されたものであることが好ましい。
これにより、酸化処理等の多大な手間やコストをかけなくとも、簡単に一次粒子を形成することができる。
【００１４】
本発明の酸化物被覆軟磁性粉末は、本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、表面を絶縁性の高い酸化物で被覆してなり、長期にわたって渦電流損失が小さく、高透磁率の圧粉磁心を製造可能な酸化物被覆軟磁性粉末が得られる。
本発明の圧粉磁心は、本発明の酸化物被覆軟磁性粉末とバインダとの混合物を、加圧・成形して成形体を得た後、該成形体中の前記バインダを硬化させてなることを特徴とする。
これにより、高透磁率で耐久性に優れた安価な圧粉磁心が得られる。
【００１５】
本発明の圧粉磁心では、前記酸化物被覆軟磁性粉末に対する前記バインダの含有率は、０．５〜５ｗｔ％であることが好ましい。
これにより、酸化物被覆軟磁性粉末の各粒子同士をより確実に絶縁しつつ、圧粉磁心の密度をある程度確保して、圧粉磁心の透磁率が著しく低下するのを防止することができる。その結果、透磁率が高く、かつ低損失の圧粉磁心が得られる。
【００１６】
本発明の圧粉磁心は、本発明の酸化物被覆軟磁性粉末を、加圧・成形して成形体を得た後、該成形体を焼成してなることを特徴とする。
これにより、特に高密度で高透磁率の圧粉磁心が得られる。また、圧粉磁心の内部に隙間が生じ難くなる。このため、圧粉磁心の機械的特性が向上するとともに、圧粉磁心内の隙間に大気中の水分等を取り込むおそれがなくなるので、圧粉磁心の耐久性がより向上する。
本発明の磁性素子は、本発明の圧粉磁心を備えたことを特徴とする。
これにより、高性能の磁性素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法、酸化物被覆軟磁性粉末、圧粉磁心および磁性素子について、添付図面に示す好適な実施形態に基づいて説明する。
［酸化物被覆軟磁性粉末およびその製造方法］
まず、本発明の酸化物被覆軟磁性粉末およびその製造方法について説明する。
本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法は、主成分としてＦｅ（鉄）を含み、主成分に次いで含有率の大きい副成分として、Ｓｉ（ケイ素）、Ａｌ（アルミニウム）およびＣｒ（クロム）のうちの少なくとも１種を含む軟磁性材料で構成された粒子本体部と、この粒子本体部の表面を覆うように設けられ、副成分の酸化物（例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３等）を含む酸化物層とを有する酸化物被覆軟磁性粉末を製造する方法である。
【００１８】
具体的には、主成分としてＦｅを含み、副成分としてＳｉ、ＡｌおよびＣｒのうちの少なくとも１種を含む軟磁性材料で構成された粒子本体部と、この粒子本体部の表面を覆うように設けられ、酸化鉄を含む材料で構成された酸化物層とを有する一次粒子を用意する第１の工程と、この一次粒子に不活性雰囲気中で熱処理を施すことにより、酸化物層中の酸化鉄の少なくとも一部を還元するとともに、前記酸化物層中に副成分の酸化物を生成し、二次粒子を得る第２の工程とを有する。
【００１９】
このような酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法により製造された粒子は、表面が絶縁性の高く、化学的に安定な酸化物で被覆されているため、粒子間の絶縁性が確実に確保されている。このため、このような酸化物被覆軟磁性粉末をバインダとともに所定の形状に加圧・成形することにより、例えば、長期にわたって渦電流損失が小さい圧粉磁心を製造することができる。
【００２０】
また、熱処理に伴って、軟磁性材料中の磁気異方性や内部歪が緩和され、また結晶粒が粗大化し、透磁率が向上するという利点もある。これにより、より透磁率の高い圧粉磁心が得られる。
また、本発明によれば、粒子の表面に酸化物層を塗布したり、蒸着したりするような多大な手間やコストを必要とする工程を行うことなく、絶縁性の高い酸化物層を容易に形成することができる。このため、軟磁性粉末の製造工程の短縮および低コスト化を図ることができる。
【００２１】
以下、本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法の各工程について、順次説明する。
［１］まず、一次粒子を用意する（第１の工程）。
用意する一次粒子は、軟磁性材料で構成され、表面が酸化鉄を含む酸化物層で覆われた粒子である。
また、一次粒子を構成する軟磁性材料は、主成分としてＦｅを含み、主成分に次いで含有率の大きい副成分として、Ｓｉ、ＡｌおよびＣｒのうちの少なくとも１種を含むものである。
【００２２】
このような一次粒子としては、いかなる方法で製造されたものでもよいが、例えば、前述したような軟磁性材料で構成された粒子を酸化性雰囲気中に放置したり、前記粒子の表面に急激な酸化処理を施したりしたもの、水アトマイズ法により製造されたもの等を用いることができる。かかる方法によれば、主成分であるＦｅが優先的に酸化し、酸化鉄を含む酸化物層が形成される。
ここで、酸化性雰囲気としては、例えば、大気（空気）、酸素、水蒸気等を含む雰囲気が挙げられる。
また、酸化処理としては、例えば、酸化性雰囲気中で急加熱（熱乾燥処理）する方法や、硝酸等の酸化剤を含む薬剤中や水中に浸漬する方法、等が挙げられる。
【００２３】
ここで、一次粒子としては、特に、水アトマイズ法により製造されたものを用いるのが好ましい。
水アトマイズ法は、溶湯（溶融金属）を、高速で噴射した水（アトマイズ水）に衝突させることにより、溶湯を微粉化するとともに冷却して、金属粉末を製造する方法である。水アトマイズ法で製造された金属粒子は、その製造過程で表面が酸化し、酸化鉄を含む酸化物層が自然に形成される。このため、酸化処理等の多大な手間やコストをかけなくとも、簡単に一次粒子を形成することができる。
【００２４】
また、水アトマイズ法により製造された一次粒子は、その形状が球形に近くなる。このため、最終的に得られる酸化物被覆軟磁性粉末の流動性が高くなり、この酸化物被覆軟磁性粉末を用いて圧粉磁心を製造した際に、その充填率を高めることができる。その結果、より高密度・高磁束密度の圧粉磁心を製造可能な酸化物被覆軟磁性粉末が得られる。
なお、一次粒子の酸化物層の厚さを十分に厚くしたい場合には、水蒸気を含む雰囲気（大気等）中で行うようにすればよい。これにより、酸化鉄を多量に含む酸化物層が形成され、最終的に、厚い酸化物層を有し、絶縁性の高い二次粒子が得られる。
【００２５】
また、水蒸気による酸化能力は特に高いので、大気雰囲気中の水蒸気含有率、すなわち湿度を高めたり、水を噴霧した状態下で金属粉末を製造することにより、上記傾向がより顕著なものとなる。
なお、このようにして得られた軟磁性粉末に対し、必要に応じて、分級を行ってもよい。分級の方法としては、例えば、ふるい分け分級、慣性分級、遠心分級のような乾式分級、沈降分級のような湿式分級等が挙げられる。
【００２６】
以上のような方法で製造された一次粒子は、前述したように、粒子本体部と、この粒子本体部を覆うように設けられ、酸化鉄を含む材料で構成された酸化物層とを有するものとなる。
なお、一次粒子には酸化鉄が含まれることになるが、一次粒子における酸素含有率は、重量比で、１０００〜８０００ｐｐｍ程度であるのが好ましく、２０００〜６０００ｐｐｍ程度であるのがより好ましい。このような酸素含有率の一次粒子を用いることにより、必要以上に多量の酸化鉄が残存するのを防止しつつ、後述する熱処理によって、十分な量の副成分の酸化物を生成することができる。
すなわち、一次粒子における酸素含有率が前記下限値より小さい場合、熱処理において、十分な量の副成分の酸化物を生成することができないおそれがある。一方、一次粒子における酸素含有率が前記上限値より大きい場合、一次粒子中の酸化鉄が多すぎて、還元しきれない酸化鉄が生じる可能性がある。
【００２７】
［２］次に、得られた一次粒子に、不活性雰囲気中で熱処理を施す。
ここで、一次粒子の酸化物層中には、酸化鉄と前述した副成分が含まれている。
このような一次粒子に、不活性雰囲気中で熱処理を施すと、酸化物層中の酸化鉄に熱エネルギーが付与される。
ところで、副成分であるＳｉ、ＡｌおよびＣｒは、その酸化物標準生成自由エネルギーが、鉄のそれに比べて小さい。すなわち、Ｓｉ、ＡｌおよびＣｒは、酸素と引き合う力が、鉄と酸素とが引き合う力よりも大きい。したがって、酸化鉄と副成分とが隣接した状態で、不活性雰囲気中において、酸化鉄に熱エネルギーが付与されると、酸化鉄中の酸素が、より安定な状態を目指して副成分と結合する。このため、酸化物層中の酸化鉄が還元されるとともに、酸化物層中に副成分の酸化物が生成される。その結果、粒子本体部と、その表面に設けられた、副成分の酸化物を含む材料で構成された酸化物層とを有する二次粒子、すなわち酸化物被覆軟磁性粉末が得られる。また、酸化鉄が減少して鉄が増加するため、軟磁性粉末の磁気特性が向上する。
【００２８】
また、熱処理に伴って、軟磁性材料中の結晶構造が変化し、磁気異方性および内部歪が緩和され、結晶粒が粗大化される。これにより、軟磁性材料の透磁率を高めることができる。さらに、熱処理に伴って軟磁性材料の硬度が低下するため、得られた二次粒子は比較的硬度の低いものとなる。その結果、硬度が低下した二次粒子は、圧粉磁心製造時に圧粉成形された際に、適度に変形して充填性を高めることができるので、得られた圧粉磁心は、透磁率が高くかつ鉄損の小さいものとなる。
【００２９】
また、一次粒子に熱処理を施すと、酸化物層中に副成分の酸化物が徐々に生成されることになるが、ある程度酸化が進行すると、粒子表面近傍から副成分が不足することとなる。しかし、高温に保たれた一次粒子の内部から副成分が拡散現象により粒子表面に供給され、酸化が進行する。その結果、副成分は、その含有率が、粒子内部から粒子表面に向かって徐々に増大するよう分布することにより、二次粒子は、粒子本体部と酸化物層とが強固に接合したものとなる。このようにして得られた二次粒子は、粒子本体部と酸化物層とが剥離し難いものとなり、二次粒子間の絶縁性を高度に維持することができる。
【００３０】
したがって、一次粒子に対する熱処理は、副成分の酸化物が、酸化物層の表面側に偏析するような条件でなされるのが好ましい。副成分の酸化物が表面側に偏析すると、軟磁性材料が表面に露出し難くなる。このため、二次粒子は、酸化鉄に比べて化学的に安定な副成分の酸化物で覆われることになるため、より絶縁性が高く、かつ化学的に安定なものとなる。
【００３１】
副成分の酸化物が表面側に偏析するような熱処理の具体的な条件は、軟磁性材料の組成、一次粒子の粒径、一次粒子の量等に応じて若干異なるが、温度４００〜９００℃×０．１〜１０時間程度であるのが好ましく、温度６５０〜８５０℃×０．５〜５時間程度であるのがより好ましい。このような条件で一次粒子に熱処理を施すことにより、酸化鉄中の酸素が副成分と結合するのに十分な熱エネルギーが一次粒子に付与される。そして、副成分の酸化物が表面側へと偏析することができる。これにより、一次粒子から目的とする二次粒子を確実に得ることができる。
なお、熱処理の温度や時間が前記下限値を下回った場合、酸化鉄中の酸素が脱離するのに十分なエネルギーが一次粒子に付与されないおそれがある。
【００３２】
一方、熱処理の温度や時間が前記上限値を上回った場合、一次粒子が焼結してしまうおそれがある。
また、一次粒子に対する熱処理は、不活性雰囲気中でなされるが、この不活性雰囲気は、一次粒子に対して意図しない酸化・還元をさせない雰囲気であれば、特に限定されない。
【００３３】
具体的な不活性雰囲気としては、例えば、窒素ガスや、アルゴンのような希ガス等の不活性ガス雰囲気、減圧雰囲気等が挙げられるが、特に希ガス雰囲気が好ましい。希ガスを用いれば、熱処理における一次粒子のそれ以上の酸化を防止しつつ、酸化鉄中の酸素と副成分とを容易かつ確実に結合させることができる。その結果、前述の二次粒子を安価に得ることができる。
【００３４】
また、不活性雰囲気中で熱処理することにより、熱処理中に酸素が供給されず、熱処理の前後で粒子中の酸素含有率が変化しないため、最終的に得られる二次粒子の酸素含有率を制御し易いという利点もある。すなわち、一次粒子が有する酸化物層の厚さを、二次粒子における目的の酸素含有率に応じて適宜設定しておけば、二次粒子の酸素含有率を正確に制御するとともに、二次粒子から製造される圧粉磁心等の磁気特性を高度に制御することができる。
【００３５】
ところで、熱処理前の一次粒子が有する酸化物層の平均厚さは、一次粒子の粒径に応じて若干異なるが、０．０１〜０．８μｍ程度であるのが好ましく、０．０５〜０．５μｍ程度であるのがより好ましい。このような厚さの酸化物層を各一次粒子が有していることにより、最終的に得られる各二次粒子間の絶縁性が確実に確保されるとともに、粒子本体部に対する酸化物層の割合が著しく増加するのを防止して、圧粉磁心の磁気特性（透磁率、磁束密度等）の著しい低下を防止することができる。なお、このような厚さの酸化物層を有する一次粒子を用いることにより、同等の厚さの酸化物層を有する二次粒子が得られる。
【００３６】
また、好ましくは、一次粒子の平均粒径をｄとし、酸化物層の平均厚さをｔ１としたとき、２ｔ１／ｄが０．００２〜０．１５程度とされ、より好ましくは、０．０１〜０．１程度とされる。一次粒子の平均粒径に対する酸化物層の平均厚さの関係を前記範囲内とすることにより、前述のような効果がより顕著となる。なお、このような関係は、二次粒子においても同等である。
【００３７】
また、熱処理後、副成分の酸化物が表面側に偏析した二次粒子の表面（酸化物層）においては、副成分の酸化物の割合（含有率）が、７０ｗｔ％以上であるのが好ましく、８０ｗｔ％以上であるのがより好ましい。このように、副成分の含有率が高くなると、各二次粒子の表面（酸化物層）において副成分の酸化物による特性がより支配的となる。このため、各二次粒子間の比抵抗が大きくなり、各二次粒子間の絶縁性をより高めることができる。さらに、耐候性（耐久性）に優れた酸化物被覆軟磁性粉末（二次粒子）を得ることができる。
【００３８】
また、このような二次粒子を用いて圧粉磁心を作製すると、比抵抗がより大きく、長期にわたって渦電流損失の小さい圧粉磁心が得られる。
なお、二次粒子の表面における副成分の割合は、いかなる方法で測定されてもよいが、表面敏感な分析方法で測定されるのが好ましく、具体的には、オージェ電子分光分析法や、光電子分光法によって測定されるのが好ましい。
【００３９】
ここで、粒子本体部（一次粒子）を構成する軟磁性材料における副成分の含有率は、１〜１５ｗｔ％程度であるのが好ましく、２〜１０ｗｔ％程度であるのがより好ましい。副成分の含有率を前記範囲内とすることにより、軟磁性材料の磁気特性が著しく低下するのを防止しつつ、酸化鉄に比べて化学的に安定な副成分の酸化物を十分な量確保することができる。
具体的には、副成分としてＳｉを含む場合、Ｓｉの含有率は、２〜１０ｗｔ％程度であるのが好ましく、３〜８ｗｔ％程度であるのがより好ましい。
【００４０】
Ｓｉは、軟磁性材料の透磁率を高め得る成分である。また、副成分としてＳｉを含むことにより、軟磁性材料の比抵抗が高くなるため、圧粉磁心に発生する誘導電流を低減し、渦電流損失を低減し得る成分でもある。
したがって、Ｓｉの含有率を前記範囲内とすることにより、透磁率を高めつつ、渦電流損失のより小さい圧粉磁心を製造可能な酸化物被覆軟磁性粉末が得られる。
【００４１】
また、副成分としてＡｌを含む場合、Ａｌの含有率は、２〜８ｗｔ％程度であるのが好ましく、２〜６ｗｔ％程度であるのがより好ましい。
Ａｌは、大気中の酸素と結合して、化学的に安定な酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３等）を容易に生成する。このため、Ａｌを含む軟磁性材料は、耐食性に特に優れたものとなる。
さらに、Ａｌの酸化物は、特に強固で安定性が高いため、軟磁性材料で構成された粒子の表面付近にＡｌの酸化物層が形成されることにより、粒子間をより確実に絶縁することができる。
したがって、Ａｌの含有率を前記範囲内とすることにより、耐食性に優れるとともに、渦電流損失のより小さい圧粉磁心を製造可能な酸化物被覆軟磁性粉末が得られる。
【００４２】
また、副成分としてＣｒを含む場合、Ｃｒの含有率は、１〜１３ｗｔ％程度であるのが好ましく、２〜１１ｗｔ％程度であるのがより好ましく、３〜８ｗｔ％程度であるのがさらに好ましい。
Ｃｒは、大気中の酸素と結合して、化学的に安定な酸化物（例えば、Ｃｒ２Ｏ３等）を容易に生成する。このため、Ｃｒを含む軟磁性材料は、耐食性に特に優れたものとなる。
【００４３】
さらに、Ｃｒの酸化物は、比抵抗が大きいため、軟磁性材料で構成された粒子の表面付近にＣｒの酸化物層が形成されることにより、粒子間をより確実に絶縁することができる。
したがって、Ｃｒの含有率を前記範囲内とすることにより、耐食性に優れるとともに、渦電流損失のより小さい圧粉磁心を製造可能な酸化物被覆軟磁性粉末が得られる。
【００４４】
なお、以上で説明したような軟磁性材料は、主成分および副成分の他に、副成分より含有率の小さい成分として、Ｂ（ホウ素）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｇａ（ガリウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｔａ（タンタル）等のうちの少なくとも１種を含んでいてもよい。その場合、これらの成分の含有率の総和は、１ｗｔ％以下とするのが好ましい。
また、軟磁性材料は、製造過程で不可避的に混入するＣ（炭素）、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）等の成分を含んでいてもよい。その場合、これらの成分の含有率の総和は、１ｗｔ％以下とするのが好ましい。
【００４５】
このようにして製造された酸化物被覆軟磁性粉末の平均粒径は、５〜３０μｍ程度であるのが好ましく、７〜２５μｍ程度であるのがより好ましく、８〜２０μｍ程度であるのがさらに好ましい。このように平均粒径が小さい軟磁性粉末を用いて圧粉磁心を製造した場合、渦電流が流れる経路が特に短くなるため、圧粉磁心の渦電流損失のさらなる低減を図ることができる。
【００４６】
なお、酸化物被覆軟磁性粉末の平均粒径が前記下限値を下回った場合、軟磁性粉末の成形性が低下するため、得られる圧粉磁心の密度が低下し、これにより、圧粉磁心の透磁率が低下するおそれがある。一方、酸化物被覆軟磁性粉末の平均粒径が前記上限値を上回った場合、圧粉磁心中で渦電流が流れる経路が著しく長くなるため、渦電流損失が急激に増大するおそれがある。
【００４７】
［圧粉磁心および磁性素子］
本発明の磁性素子は、チョークコイル、インダクタ、ノイズフィルタ、リアクトル、モータ、発電機のように、磁心を備えた各種磁性素子（電磁気部品）に適用可能である。すなわち、本発明の圧粉磁心は、これらの磁性素子が備える磁心に適用可能である。
以下、磁性素子の一例として、２種類のチョークコイルを代表に説明する。
【００４８】
＜第１実施形態＞
まず、チョークコイル（本発明の磁性素子）の第１実施形態について説明する。
図１は、チョークコイルの第１実施形態を示す模式図（平面図）である。
図１に示すチョークコイル１０は、リング状（トロイダル形状）の圧粉磁心１１と、この圧粉磁心１１に巻き回された導線１２とを有する。このようなチョークコイル１０は、一般に、トロイダルコイルと称される。
【００４９】
圧粉磁心１１は、本発明の酸化物被覆軟磁性粉末とバインダと有機溶媒とを混合し、得られた混合物を成形型に供給するとともに、加圧・成形して得られたものである。
圧粉磁心１１の作製に用いられるバインダの構成材料としては、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等の有機バインダ、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸カドミウムのようなリン酸塩、ケイ酸ナトリウムのようなケイ酸塩（水ガラス）等の無機バインダ等が挙げられるが、特に、熱硬化性ポリイミドまたはエポキシ系樹脂が好ましい。これらの樹脂材料は、加熱されることによって容易に硬化するとともに、耐熱性に優れたものである。したがって、圧粉磁心１１の製造容易性および耐熱性を高めることができる。
【００５０】
また、酸化物被覆軟磁性粉末に対するバインダの割合は、作製する圧粉磁心１１の目的とする磁束密度や、許容される渦電流損失等に応じて若干異なるが、０．５〜５ｗｔ％程度であるのが好ましく、１〜３ｗｔ％程度であるのがより好ましい。これにより、酸化物被覆軟磁性粉末の各粒子同士をより確実に絶縁しつつ、圧粉磁心１１の密度をある程度確保して、圧粉磁心１１の透磁率が著しく低下するのを防止することができる。その結果、透磁率が高く、かつ低損失の圧粉磁心１１が得られる。
また、有機溶媒としては、バインダを溶解し得るものであれば特に限定されないが、例えば、トルエン、クロロホルム、酢酸エチル等の各種溶媒が挙げられる。
なお、前記混合物中には、必要に応じて、任意の目的で各種添加剤を添加するようにしてもよい。
【００５１】
以上のようなバインダにより、酸化物被覆軟磁性粉末の表面が被覆されている。これにより、酸化物被覆軟磁性粉末の各粒子は、それぞれ絶縁性のバインダによって、より確実に絶縁されることとなる。その結果、圧粉磁心１１に高周波数で変化する磁場を付与しても、この磁場変化に対する電磁誘導で発生する起電力に伴う誘導電流は、各粒子の比較的狭い領域にしか及ばない。このため、この誘導電流によるジュール損失を小さく抑えることができる。
また、このジュール損失は、圧粉磁心１１の発熱を招くこととなるため、ジュール損失を抑えることにより、チョークコイル１０の発熱量を減らすこともできる。
【００５２】
一方、導線１２の構成材料としては、導電性の高い材料が挙げられ、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ等の金属材料、またはかかる金属材料を含む合金等が挙げられる。
なお、導線１２の表面に、絶縁性を有する表面層を備えているのが好ましい。これにより、圧粉磁心１１と導線１２との短絡をより確実に防止することができる。
かかる表面層の構成材料としては、例えば、各種樹脂材料等が挙げられる。
【００５３】
次に、チョークコイル１０の製造方法について説明する。
まず、本発明の酸化物被覆軟磁性粉末と、バインダと、各種添加剤と、有機溶媒とを混合し、混合物を得る。
次いで、得られた混合物を乾燥させて塊状の乾燥体を得た後、この乾燥体を粉砕することにより、造粒粉を形成する。
【００５４】
次に、この混合物または造粒粉を、作製すべき圧粉磁心の形状に成形し、成形体を得る。
この場合の成形方法としては、特に限定されないが、例えば、プレス成形、押出成形、射出成形等の方法が挙げられる。
なお、この成形体の形状寸法は、以後の成形体を加熱した際の収縮分を見込んで決定される。
【００５５】
次に、得られた成形体を加熱することにより、成形体中のバインダを硬化させ、圧粉磁心１１を得る。
このときの加熱温度は、バインダの組成等に応じて若干異なるものの、バインダが有機バインダで構成されている場合、好ましくは１００〜２５０℃程度とされ、より好ましくは１２０〜２００℃程度とされる。
また、加熱時間は、加熱温度に応じて異なるものの、０．５〜５時間程度とされる。
なお、上述したチョークコイル１０では、酸化物被覆軟磁性粉末の粒子同士をバインダで結着することにより圧粉磁心１１を得ているが、酸化物被覆軟磁性粉末の各粒子が絶縁性の高い酸化物層を備えていることから、酸化物被覆軟磁性粉末の各粒子同士を焼結させることにより圧粉磁心１１を得るようにしてもよい。
【００５６】
以下、酸化物被覆軟磁性粉末の各粒子同士を焼結させることにより圧粉磁心１１を得る方法について説明する。
まず、本発明の酸化物被覆軟磁性粉末と、バインダと、各種添加剤と、有機溶媒とを混合し、混合物を得る。
ここで用いるバインダとしては、熱分解するものであればよく、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、エチレンビスステアロアミド、エチレンビニル共重合体、パラフィン、ワックス、アルギン酸ソーダ、寒天、アラビアゴム、レジン、しょ糖等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。
次いで、得られた混合物を乾燥させて塊状の乾燥体を得た後、この乾燥体を粉砕することにより、造粒粉を形成する。
【００５７】
次に、この混合物または造粒粉を、作製すべき圧粉磁心の形状に成形し、成形体を得る。
この場合の成形方法としては、特に限定されないが、例えば、プレス成形、押出成形、射出成形等の方法が挙げられる。
なお、この成形体の形状寸法は、以後の成形体を加熱した際の収縮分を見込んで決定される。
【００５８】
次に、得られた成形体を加熱することにより、成形体中のバインダを分解・除去（脱脂）し、脱脂体を得る。
このときの加熱温度は、バインダの組成等に応じて若干異なるものの、３００〜９００℃程度であるのが好ましく、４００〜７００℃程度であるのがより好ましい。
また、加熱時間は、特に限定されず、例えば０．５〜１０時間程度とされる。
【００５９】
次に、得られた脱脂体を加熱することにより、成形体中の酸化物被覆軟磁性粉末の各粒子に含まれた酸化物層同士が焼結し、固着する。その結果、バインダをほとんど含まない、特に高密度の圧粉磁心が得られる。このような圧粉磁心は、透磁率が特に高いものとなる。
また、酸化物被覆軟磁性粉末の各粒子同士の間にバインダを介していないので、圧粉磁心の内部に隙間が生じ難くなる。このため、圧粉磁心の機械的特性が向上するとともに、圧粉磁心内の隙間に大気中の水分等を取り込むおそれがなくなるので、圧粉磁心の耐久性がより向上する。
このときの加熱温度は、酸化物層を構成する酸化物の焼結温度以上であればよく、例えば、８００〜１２００℃程度であるのが好ましく、９００〜１１００℃程度であるのがより好ましい。
また、加熱時間は、特に限定されず、例えば０．５〜１０時間程度とされる。
【００６０】
以上により、本発明の酸化物被覆軟磁性粉末を加圧・成形してなる圧粉磁心（本発明の圧粉磁心）１１は、高透磁率かつ低損失で、耐久性の高いものとなる。このため、かかる圧粉磁心１１の外周面に沿って導線１２を巻き回してなるチョークコイル（本発明の磁性素子）１０は、長期にわたって高周波数化に対応することができる。また、小型化や定格電流の増大を図ることができ、発熱量の低減を容易に実現することができる。
【００６１】
＜第２実施形態＞
次に、チョークコイル（磁性素子）の第２実施形態について説明する。
図２は、チョークコイルの第２実施形態を示す模式図（斜視図）である。
以下、第２実施形態にかかるチョークコイルについて説明するが、それぞれ、前記第１実施形態にかかるチョークコイルとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６２】
本実施形態にかかるチョークコイル２０は、図２に示すように、コイル状に成形された導線２２を、圧粉磁心２１の内部に埋設してなるものである。すなわち、チョークコイル２０は、導線２２を圧粉磁心２１でモールドしてなる。
このような形態のチョークコイル２０は、比較的小型のものが容易に得られる。そして、このような小型のチョークコイル２０を製造する場合、透磁率および磁束密度が高く、かつ、損失の小さい圧粉磁心２１が、その作用・効果をより有効に発揮する。すなわち、より小型であるにもかかわらず、大電流に対応可能な低損失・低発熱のチョークコイル２０が得られる。
また、導線２２が圧粉磁心２１の内部に埋設されているため、導線２２と圧粉磁心２１との間に隙間が生じ難い。このため、圧粉磁心２１の磁歪による振動を抑制し、この振動に伴う騒音の発生を抑制することもできる。
【００６３】
以上のような本実施形態にかかるチョークコイル２０を製造する場合、まず、成形型のキャビティ内に導線２２を配置するとともに、キャビティ内を本発明の酸化物被覆軟磁性粉末で充填する。すなわち、導線２２を包含するように、軟磁性粉末を充填する。
次に、導線２２とともに、軟磁性粉末を加圧して成形体を得る。
次いで、前記第１実施形態と同様に、この成形体に熱処理を施す。これにより、チョークコイル２０が得られる。
【００６４】
以上、本発明の酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法、酸化物被覆軟磁性粉末、圧粉磁心および磁性素子について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、前記実施形態では、本発明の磁性素子としてチョークコイルを例に説明したが、圧粉磁心を備える他の磁性素子においても、上記と同様の作用・効果が得られる。
また、酸化物被覆軟磁性粉末の製造方法では、必要に応じて、任意の工程を追加することもできる。
【実施例】
【００６５】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．圧粉磁心および磁性素子の製造
（実施例１）
［１］まず、表１に示す組成で軟磁性材料を調製した。そして、得られた軟磁性材料を高周波誘導炉で溶融するとともに、水アトマイズ法により粉末化して、平均粒径１０μｍの一次粒子を得た。
【００６６】
［２］次に、得られた一次粒子について、粒度分布測定を行った。なお、この測定は、レーザー回折方式の粒度分布測定装置（マイクロトラック、日機装株式会社製、ＨＲＡ９３２０−Ｘ１００）により行った。そして、粒度分布から一次粒子の平均粒径を求めた。
また、得られた一次粒子について、その酸素含有率を、酸素窒素同時分析装置（ＬＥＣＯ社製、ＴＣ−３００型）により測定した。その結果、酸素含有率は、重量比で４０００ｐｐｍであった。これらの結果と、一次粒子の表面が茶色を呈していたことから、一次粒子の表面には酸化鉄が形成されていると考えられる。
【００６７】
［３］次に、得られた一次粒子に、アルゴンガス雰囲気中で熱処理を施した。なお、熱処理の条件は、温度８００℃×１時間とした。これにより、二次粒子（酸化物被覆軟磁性粉末）を得た。
［４］次に、得られた酸化物被覆軟磁性粉末と、エポキシ樹脂（バインダ）、トルエン（有機溶媒）とを混合して、混合物を得た。なお、エポキシ樹脂の添加量は、軟磁性粉末に対して２ｗｔ％とした。
［５］次に、得られた混合物を撹拌したのち、温度６０℃で１時間加熱して乾燥させ、塊状の乾燥体を得た。次いで、この乾燥体を、目開き５００μｍのふるいにかけ、乾燥体を粉砕して、造粒粉末を得た。
【００６８】
［６］次に、得られた造粒粉末を、成形型に充填し、下記の成形条件に基づいて成形体を得た。
＜成形条件＞
・成形方法    ：プレス成形
・成形体の形状：リング状
・成形体の寸法：外径２８ｍｍ、内径１４ｍｍ、厚さ５ｍｍ
・成形圧力    ：５ｔ／ｃｍ２（４９０ＭＰａ）
［７］次に、成形体を、大気雰囲気中において、温度１５０℃で１時間加熱して、バインダを硬化させた。これにより、圧粉磁心を得た。
【００６９】
［８］次に、得られた圧粉磁心を用い、以下の作製条件に基づいて、チョークコイル（磁性素子）を作製した。
＜コイル作製条件＞
・導線の構成材料：Ｃｕ
・導線の線径    ：０．８ｍｍ
・巻き数        ：１次側３０ターン、２次側３０ターン
【００７０】
（実施例２〜４）
一次粒子を得るための軟磁性材料として、表１に示す組成の材料を用いた以外は、それぞれ、前記実施例１と同様にして圧粉磁心を得、この圧粉磁心を用いてチョークコイルを得た。
なお、一次粒子の酸素含有率の測定結果を、表１に示す。
（比較例１〜４）
前記工程［３］を省略した以外は、それぞれ、前記実施例１〜４と同様にして圧粉磁心を得、この圧粉磁心を用いてチョークコイルを得た。
なお、一次粒子の酸素含有率の測定結果を、表１に示す。
【００７１】
２．評価
２．１  組成の評価
各実施例および各比較例で得られた酸化物被覆軟磁性粉末（二次粒子）に対して、オージェ電子分光分析による組成分析を行った。そして、酸化物被覆軟磁性粉末の表面における組成と含有率を特定した。
【００７２】
２．２  比抵抗の測定・評価
各実施例および各比較例で得られた圧粉磁心について、それぞれの電圧１００Ｖ印加時の比抵抗を、絶縁耐圧測定機（ＫＩＫＵＳＵＩ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ製、ＴＯＳ９０００）を使用して測定した。そして、測定した比抵抗を、以下の評価基準にしたがって相対的に評価した。なお、測定機の端子間距離は５ｍｍとした。
【００７３】
＜比抵抗の評価基準＞
◎：比抵抗が特に高い（１ＧΩ以上）
○：比抵抗がやや高い（５００ＭΩ以上１ＧΩ未満）
△：比抵抗がやや低い（１００ＭΩ以上５００ＭΩ未満）
×：比抵抗が特に低い（１００ＭΩ未満）
【００７４】
２．３  損失（コアロス）および透磁率の測定・評価
各実施例および各比較例で得られたチョークコイルについて、それぞれの損失（コアロス）および透磁率を以下の測定条件に基づいて測定した。
＜測定条件＞
・測定周波数  ：３００ｋＨｚ
・最大磁束密度：５０ｍＴ
・測定装置    ：交流磁気特性測定装置（岩通計株式会社製、Ｂ−ＨアナライザＳＹ８２５８）
【００７５】
そして、得られた損失および透磁率を、それぞれ、以下の評価基準にしたがって相対的に評価した。
＜損失（コアロス）の評価基準＞
◎：損失が特に小さい（2,000ｋＷ／ｍ３未満）
○：損失がやや小さい（2,000ｋＷ／ｍ３以上2,500ｋＷ／ｍ３未満）
△：損失がやや大きい（2,500ｋＷ／ｍ３以上3,000ｋＷ／ｍ３未満）
×：損失が特に大きい（3,000ｋＷ／ｍ３以上）
【００７６】
＜透磁率の評価基準＞
◎：透磁率が特に高い（３５以上）
○：透磁率がやや高い（３０以上３５未満）
△：透磁率がやや低い（２５以上３０未満）
×：透磁率が特に低い（２５未満）
以上、２．１〜２．３の測定結果を表１に示す。
【００７７】
【表１】
2009088502.tif 000003
【００７８】
表１から明らかなように、各実施例で得られた酸化物被覆軟磁性粉末の表面には、いずれも副成分が多く含まれていた。
また、各実施例で得られた圧粉磁心の比抵抗は、比較的大きかった。そして、各実施例で得られたチョークコイルでは、損失が低く抑えられていた。
さらに、各実施例で得られたチョークコイルの透磁率は、比較的高い値を示した。
【００７９】
一方、各比較例で得られた酸化物被覆軟磁性粉末の表面には、いずれも鉄が多く含まれていた。
また、各比較例で得られた圧粉磁心の比抵抗は、比較的小さく、各比較例で得られたチョークコイルの損失は、やや大きかった。
さらに、各比較例で得られたチョークコイルの透磁率は、比較的低い値であった。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】チョークコイルの第１実施形態を示す模式図（平面図）である。
【図２】チョークコイルの第２実施形態を示す模式図（斜視図）である。
【符号の説明】
【００８１】
１０、２０……チョークコイル  １１、２１……圧粉磁心  １２、２２……導線
【図１】
2009088502.tif 000004
【図２】
2009088502.tif 000005