(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸、ほう酸及びマグネシウムイオン並びに分子の骨格が炭素数３〜１５のパーフルオロアルキル基で、かつ、アニオン性またはカチオン性の官能基を有する界面活性剤０．０１〜１重量％を含む絶縁層形成溶液を鉄系軟磁性粉と混合し、加熱乾燥することにより絶縁被覆層を前記鉄系軟磁性粉の表面に形成することを特徴とする圧粉磁心用磁性粉の製法。
【請求項２】
前記絶縁層形成溶液の量が、前記鉄系軟磁性粉１ｋｇ当り２５〜４００ｍｌである請求項１に記載の圧粉磁心用磁性粉の製法。
【請求項３】
前記絶縁層形成溶液のリン酸含有量が１〜１６３ｇ／ｌ、ほう酸含有量が０.３〜３０ｇ／ｌであり、前記マグネシウムイオン／リン酸の比が１／９〜１／２００（重量比）であり、前記界面活性剤が０.０１〜１重量％である請求項１または２に記載の圧粉磁心用磁性粉の製法。
【請求項４】
前記界面活性剤が式〔１〕
【化１】
0003857356.tif 000005
で示される請求項１，２または３に記載の圧粉磁心用磁性粉の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波用変圧器，リアクター，チョークコイル等の高周波用圧粉磁心に好適な磁性粉の製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波用変圧器、リアクター、チョークコイル等の高周波用のコイルに用いられる磁心は低鉄損であり、かつ、高磁束密度であると同時に、それらの磁気特性が高周波領域（１〜１０ＭＨｚ）においても低下しないことが求められる。鉄損の内、渦電流損は周波数の二乗に比例して大きくなるので、高周波領域における特性を向上するためには、渦電流損を下げることが重要になる。
【０００３】
渦電流損を下げるには、渦電流を小さな領域に閉じ込める必要がある。そのためには、磁性粉が圧縮成形された圧粉磁心の個々の磁性粉粒子が、絶縁されているのがよい。
【０００４】
渦電流の大きさは磁性粉の大きさに依存するために、渦電流損を減らすには磁性粉の粒径を小さくするのが効果的である。しかし、粒径を小さくしすぎると、磁心を作製するときの密度が上がらず、結果的に磁束密度が低下してしまう。また無理に密度を上げようとして高圧で圧縮すると、成型時の歪みが大きくなりヒステリシス損が増大し、その結果鉄損の増大を招いてしまう。
【０００５】
また、渦電流損を下げるために絶縁被覆層（以下、絶縁層と云う）の厚みを厚くしすぎると、磁心中の磁性粉の割合が低下し、その結果磁束密度が低下してしまう。
【０００６】
従って、良好な特性を有する圧粉磁心を作るためには、適正な粒径の磁性粉粒子に薄くて絶縁性の良好な絶縁層を形成することが必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
圧粉磁心の製造には、従来、特開昭６１−１５４０１４号、特開昭５９−５０１３８号、特開昭５１−８９１９８号公報に示されるようなエポキシ樹脂、フッ素樹脂等の有機結着剤、または、水ガラス等の無機結着剤を絶縁層とする方法が用いられていた。
【０００８】
しかし、これらの方法では十分な絶縁性を得るには絶縁層を厚くする必要があった。これを解決するために、特開昭６２−２４７００５号、特開昭６３−７０５０４号、特開昭６３−６８０９号、特開昭６２−７１２０２号、特開昭６１−２９６７０４号、特開昭６１−８２４０２号公報に示されているような有機、無機の絶縁層を予め磁性粉粒子にコーティングする方法が提案されている。
【０００９】
磁性粉の絶縁層としてＰ，Ｍｇ，Ｂ，Ｆｅを必須成分とする絶縁層が優れた特性を有することが特開平６−２６０３１９号公報に示されている。
【００１０】
上記の無機絶縁層を磁性粉の表面に形成する方法としては、混合、蒸着と云ったファンデルワールス力を利用する方法、噴霧，湿式混合と云った水分による毛管力を利用する方法、電着と云った電気力等を利用する方法など物理的に付着させる方法がある。しかし、こうした方法では絶縁層の厚みが厚くなると云う問題があった。
【００１１】
こうした磁性粉では、圧粉磁心にしたとき鉄損が高くなるか、あるいは、磁束密度を十分に高くできない。
【００１２】
これに対し、磁性粉の表面に化学的に形成する方法は、分子レベルの現象であり、その反応を適度に制御してやればより薄い絶縁層を形成することが可能である。即ち、磁性粉と反応性の絶縁層形成溶液とを接触させ、その界面での化学反応を制御して絶縁層を形成する方法が簡便で実用的である。
【００１３】
こうした絶縁層形成溶液としては、例えば、リン酸を含む溶液があり、これを用いた場合、磁性粉としては鉄、ニッケルと云ったイオン化傾向の大きな金属を含有する磁性粉を用いると、金属とリン酸が反応して絶縁性のリン酸塩が表面に形成され、これが絶縁層となる。こうした反応では界面での表面自由エネルギーが反応に大きく影響する。
【００１４】
即ち、溶液の表面張力が磁性粉の表面張力よりも大きいと、溶液は表面ではじかれて液滴状になり、その結果、磁性粉表面と絶縁層形成溶液との接触部分が小さくなり、表面での反応にムラが出易くなる。こうしたムラを無くすためには、絶縁層形成溶液の量を多くすることが考えられるが、これの増加は絶縁層が厚くなることにつながる。
【００１５】
また、絶縁層形成溶液の濃度を下げると云うことが考えられるが、反応速度が遅くなりすぎて絶縁層の形成に時間がかかり実用的でない。また、絶縁層形成溶液に水などの酸化性の溶液を用いた場合には、磁性粉の表面で酸化反応が起こり好ましくない。
【００１６】
従って、適切な濃度、適切な量の絶縁層形成溶液で、磁性粉の表面でムラなく化学反応を起こさせるためには、磁性粉の表面張力を大きくするか、絶縁層形成溶液の表面張力を相対的に小さくするのがよい。
【００１７】
金属の表面は高エネルギー表面で理想的には非常に濡れ易い表面であることが知られている。しかし、通常、磁性粉の表面は製造工程中、工程間での汚染は避けられず、磁性粉の表面を完全に清浄な状態にすることは殆ど不可能である。
【００１８】
従って、一般に磁性粉の表面張力は理想的な値より小さく、かつ、磁性粉表面での表面張力の分布には、ムラがあると考えなければいけない。こうしたことが、絶縁層形成溶液による絶縁層が不均一になる原因になっていた。
【００１９】
本発明の目的は、圧粉磁心、特に、高周波用圧粉磁心に好適な圧粉磁心用磁性粉の製法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
我々は上記目的を達成するため、磁性粉の表面に絶縁層を形成させる際、磁性粉と絶縁層との界面の化学反応を、磁性粉表面で均一に起こさせるよう制御することにより、薄く、かつ、絶縁性の優れた絶縁層の形成方法について検討を重ねた結果、絶縁層形成溶液の表面張力を下げればよいことを見出した。こうした知見に基づき本発明に至ったが、その要旨は次のとおりである。
【００２１】
リン酸、ほう酸、マグネシウムイオンおよび分子の骨格が炭素数３〜１５のパーフルオロアルキル基で、かつ、アニオン性またはカチオン性の官能基を有する界面活性剤を含む絶縁層形成溶液を磁性粉と混合し、乾燥することにより絶縁層を磁性粉の表面に形成することを特徴とする圧粉磁心用磁性粉の製法にある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の磁性粉の表面に薄く均一な絶縁層を形成する絶縁層形成溶液としては、リン酸、ほう酸、マグネシウムイオンを含み、さらに界面活性剤として式〔１〕に示した炭素数３〜１５のパーフルオロアルキル基を骨格とするアニオン性、または、カチオン性の界面活性剤を含む溶液を用いる。
【００２３】
【化２】
0003857356.tif 000002
【００２４】
絶縁層形成溶液の溶媒としては水が望ましいが、リン酸、ほう酸、マグネシウムイオン、界面活性剤の各成分が溶解できる範囲で、水と相溶するアルコールなどの有機溶媒を混合してもよい。
【００２５】
リン酸の量は１〜１６３ｇ／ｌが望ましく、１６３ｇ／ｌを超えると磁束密度の低下を招き、１ｇ／ｌよりも少なくなると絶縁性が悪くなる。
【００２６】
ほう酸の量は０.３〜３０ｇ／ｌが望ましく、この範囲外では絶縁層の安定性が悪くなる。
【００２７】
マグネシウムイオン／リン酸の比率は１／９〜１／２００（重量比）が望ましく、１／９よりも大きくなると磁性粉と絶縁層形成溶液の反応性が低下し、１／２００よりも小さくなると絶縁層の熱安定性が悪くなる。
【００２８】
前記式〔１〕で示す界面活性剤としては、炭素数が３〜１５のパーフルオロアルキル基の骨格にカルボキシル基、スルホニル基、硫酸エステル基、リン酸エステル基を有するアニオン性の界面活性剤、または、アンモニウム基、ピリジニウム基、イミダゾリニウム基を有するカチオン性の界面活性剤であればいずれでもよい。
【００２９】
界面活性剤の量は、溶液に対して０.０１〜１重量％が望ましく、０.０１重量％未満では表面張力を下げて界面を濡れ性を向上させる効果が不十分となり、１重量％より多くしても効果の増大はそれほど望めないので経済的でない。
【００３０】
磁性粉に対する絶縁層形成溶液の添加量は、磁性粉１ｋｇ当り２５〜４００ｍｌが望ましく、４００ｍｌより多いと圧粉磁心に加工したときの磁束密度の低下およびヒステリシス損の増加を招き、２５ｍｌより少ないと絶縁性が悪くなり、磁心内での渦電流損が増加する。
【００３１】
上記磁性粉としては、軟磁性体である純鉄、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ａｌ合金、パーマロイ、センダストなどの鉄系磁性合金の粉末が用いられるが、磁束密度が高く、成形性が良好で低コストの純鉄粉が好ましい。
【００３２】
以下に本発明を実施例に基づきさらに詳しく説明する。
【００３３】
【実施例】
〔実施例１〜６〕
純水１ｌにリン酸２０ｇ、ほう酸５ｇ、酸化マグネシウム５ｇ（溶解してマグネシウムイオン３ｇになる）を溶解し、アニオン性界面活性剤（新秋田化学製、エフトップＥＦ−１０４）、または、カチオン性界面活性剤（エフトップＥＦ−１３２）を表１の割合で加え、絶縁層形成溶液とした。
【００３４】
この絶縁層形成溶液を平均粒径１００μｍのアトマイズ鉄粉１ｋｇに対し８０ｍｌ添加し、Ｖ型ミキサーを用いて１時間混合し、温風循環型恒温槽中で１８０℃，３０分間乾燥し、鉄粉粒子表面の絶縁層形成処理を行ない、本発明の圧粉磁心用磁性粉を得た。
【００３５】
上記磁性粉に、結着剤として市販の熱硬化型エポキシ樹脂を１重量％添加し、離型剤としてステアリン酸リチウムを０.１重量％添加して混合した後、金型に投入し、７００ＭＰａの圧力で圧縮成形して１５０℃，４時間硬化反応を行い、外形５０ｍｍ×内径３０ｍｍ×厚み２５ｍｍのリング状試験片を作製し、鉄損および磁束密度を測定した。鉄損の測定は、１５ｋＨｚ，０.５Ｔで行い、磁束密度の測定は５０Ｈｚ，３０ｋＡ／ｍで行った。これらの結果を表２に示す。
【００３６】
【表１】
0003857356.tif 000003
【００３７】
【表２】
0003857356.tif 000004
【００３８】
〔比較例１〕
実施例１〜６で作製した絶縁層形成溶液のリン酸、ほう酸、酸化マグネシウムの量は同じで、界面活性剤を含まない溶液を絶縁層形成溶液とした他は、実施例１〜６と同様の方法で試験片を作製した。鉄損および磁束密度の測定結果を表２に併せて示す。
【００３９】
〔実施例７〕
上記実施例２で用いたのと同じ組成の絶縁層形成溶液をアトマイズ鉄粉１ｋｇに対して１〜５００ｍｌの割合で変化させ、Ｖ型ミキサーを用いて１時間混合し、温風循環型恒温槽中で１８０℃，３０分間乾燥し、鉄粉表面の絶縁処理を行った。
【００４０】
製造した絶縁処理磁性粉を実施例１〜６と同じ方法でリング状試験片を作製した。鉄損および磁束密度の測定結果を図１に示す。
【００４１】
図１から分かるように、鉄粉に対する絶縁層形成溶液の割合が２５〜４００ｍｌ／ｋｇの範囲が好ましい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、表２に示すよう界面活性剤の効果は絶大で、磁性粉表面での反応をむらなく行うことができ、絶縁層を薄く均一に形成できる。これにより、鉄損が小さく磁性特性の優れた圧粉磁心用磁性粉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁性粉１ｋｇ当りの絶縁層形成溶液量と、圧縮成形した磁心試験片の鉄損および磁束密度との関係を示すグラフである。
【図１】
0003857356.tif 000006