高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法
【課題】高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法を提供する。
【解決手段】鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物膜被覆鉄粉末の表面に低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布することにより溶液膜形成鉄粉末、溶液膜形成リン酸塩被覆鉄粉末または溶液膜形成酸化物膜被覆鉄粉末を作製し、この溶液膜形成鉄粉末、溶液膜形成リン酸塩被覆鉄粉末または溶液膜形成酸化物膜被覆鉄粉末における溶液膜の有機成分を加熱分解することにより低融点ガラスを被覆した鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物膜被覆鉄粉末を作製したのちこれら粉末を圧縮成形したのち熱処理するか、または前記溶液膜形成鉄粉末、溶液膜形成リン酸塩被覆鉄粉末または溶液膜形成酸化物膜被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理する。
【解決手段】鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物膜被覆鉄粉末の表面に低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布することにより溶液膜形成鉄粉末、溶液膜形成リン酸塩被覆鉄粉末または溶液膜形成酸化物膜被覆鉄粉末を作製し、この溶液膜形成鉄粉末、溶液膜形成リン酸塩被覆鉄粉末または溶液膜形成酸化物膜被覆鉄粉末における溶液膜の有機成分を加熱分解することにより低融点ガラスを被覆した鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物膜被覆鉄粉末を作製したのちこれら粉末を圧縮成形したのち熱処理するか、または前記溶液膜形成鉄粉末、溶液膜形成リン酸塩被覆鉄粉末または溶液膜形成酸化物膜被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ、アクチュエータ、磁気センサなどの製造に使用される高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モータ、アクチュエータ、磁気センサなどの磁心には複合軟磁性焼結材が用いられることは知られており、この複合軟磁性焼結材は、鉄粉末、鉄粉末の表面にリン酸塩皮膜を形成したリン酸塩被覆鉄粉末または鉄粉末の表面に鉄酸化膜、酸化亜鉛膜、Ｚｎを含むスピネルフェライト膜などの酸化物皮膜を形成した酸化物被覆鉄粉末などを圧縮成形し熱処理して製造することは知られている。
【０００３】
このようにして得られた複合軟磁性焼結材は、磁束密度が高いが比抵抗が低いために高周波特性が悪く、機械的強度も低い。そこで比抵抗を高めて高周波特性を向上させ機械的強度を向上させるべく前記鉄粉末、鉄粉末の表面にリン酸塩を形成したリン酸塩被覆粉末または鉄粉末の表面に酸化物皮膜を形成した酸化物被覆鉄粉末などを低融点ガラス粉末と共に混合して混合粉末を作製し、この混合粉末を圧縮成形し熱処理して圧粉磁性材料などを製造する方法が提案されている（特許文献１または２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２５３７８７号公報
【特許文献２】特開２００４−２９７０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末に低融点ガラス粉末を混合して混合粉末を作製し、この混合粉末を圧縮成形し熱処理して得られた複合軟磁性焼結材は、前記低融点ガラス粉末の粒径が鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末の粒径に比べて格段に微細であり、鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末と低融点ガラス粉末との混合粉末を圧縮成形しようとすると、微細な低融点ガラス粉末が圧縮成形時の圧縮性を低下させて高密度の圧縮成形体が得られず、さらにリン酸塩被覆鉄粉末および酸化物被覆鉄粉末などの絶縁皮膜を有する鉄粉末を低融点ガラス粉末と共に圧縮成形すると、圧縮成形時にリン酸塩皮膜または酸化物皮膜などの絶縁皮膜が破れ、高温での熱処理時に比抵抗が低下し、鉄損が増大するなどの課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明者らは、かかる課題を解決すべく研究を行った結果、
（イ）前記鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末を作製し、次いでこの低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することにより低融点ガラスを被覆した低融点ガラス被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理すると、得られた複合軟磁性焼結材は、従来の鉄粉末に低融点ガラス粉末を混合して作製した複合軟磁性焼結材に比べて、鉄粉末の周囲が低融点ガラスによりまんべんなく被覆されており、高温での熱処理時に比抵抗の低下が少なく、鉄損を少なくすることができる、
（ロ）前記リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末のそれぞれの粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することによりそれぞれ低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末または低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を作製し、次いでこれら粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することにより低融点ガラスを被覆した低融点ガラスおよびリン酸塩被覆鉄粉末または低融点ガラスおよび酸化物被覆鉄粉末を作製し、これら粉末を圧縮成形したのち熱処理すると、得られた複合軟磁性焼結材は、従来の低融点ガラス粉末を混合して作製した複合軟磁性焼結材に比べて、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末の周囲が低融点ガラスによりまんべんなく被覆されており、また圧縮成形時にリン酸塩膜または酸化物皮膜が破れることが少ないことから、高温での熱処理時に比抵抗の低下が少なく、鉄損を少なくすることができると共に、高強度および高磁束密度を有する、
（ハ）前記（イ）記載の低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末または前記（ロ）記載の低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末もしくは低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理し、前記熱処理する際に低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解させてもよい、などの研究結果が得られたのである。
【０００６】
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することにより低融点ガラスを被覆した低融点ガラス被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理する高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法、
（２）鉄粉末の表面にリン酸塩皮膜を形成したリン酸塩被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することにより低融点ガラスを被覆した低融点ガラスおよびリン酸塩被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラスおよびリン酸塩被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理する高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法、
（３）鉄粉末の表面に酸化物皮膜を形成した酸化物被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することにより低融点ガラスを被覆した低融点ガラスおよび酸化物被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラスおよび酸化物被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理する高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法、
（４）鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理し、前記熱処理する際に低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解させる高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法、
（５）鉄粉末の表面にリン酸塩皮膜を形成したリン酸塩被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理し、前記熱処理する際に低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解させる高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法、
（６）鉄粉末の表面に酸化物皮膜を形成した酸化物被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理し、前記熱処理する際に低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解させる高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法、に特徴を有するものである。
【０００７】
前記熱処理の温度は３００〜１０００℃の範囲内であることが好ましい。したがって、この発明は、
（７）前記熱処理の温度は３００〜１０００℃の範囲内である前記（１）〜（６）の内のいずれかに記載の高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法、に特徴を有するものである。
【０００８】
この発明の高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法において使用する原料粉末の鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末、および鉄酸化物、酸化亜鉛またはＺｎを含むスピネルフェライト被覆鉄粉末などの酸化物被覆鉄粉末は、平均粒径：５〜４００μｍの範囲内にあることが好ましい。その理由は、平均粒径が小さすぎると、粉末の圧縮性が低下し、鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末の体積割合が低くなるために飽和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４００μｍより大きすぎると、前記鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末および酸化物被覆鉄粉末の内部の渦電流が増大して高周波における透磁率が低下したり、鉄損が増大したりするので好ましくないことによるものである。
【０００９】
この発明の高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法において原料粉末である鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末の表面に形成する低融点ガラスは、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3系ガラス、ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3系ガラス、ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ｂ2Ｏ3系ガラス、ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ｌｉ2Ｏ3系ガラス、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＣａＯ系ガラス、ＳｉＯ2−ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3系ガラス、Ｂ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ3系ガラス、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3系ガラス、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯ系ガラス、Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系ガラス、Ｌｉ2Ｏ−ＺｎＯ系ガラス、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＰｂＯ系ガラス、Ａｌ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3−ＰｂＯ系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ2Ｏ5系ガラス、ＺｎＯ−Ｐ2Ｏ5系ガラス、ＣｕＯ−Ｐ2Ｏ5系ガラスなどのリン酸系ガラスなどがあり、これら低融点ガラスはいずれも軟化温度が３００〜８００℃の低軟化温度を有する低融点ガラスである。
【００１０】
これら低融点ガラスを形成するための低融点ガラス前駆体である低融点ガラスを構成する元素の錯体としては、ヒドリド錯体、カルボニル錯体、メタロセン錯体、アルキル錯体、シリル錯体、ポルフィリン錯体、アリル錯体、芳香環錯体、オレフィン錯体、ジエン錯体、カルベン錯体、カルビン錯体、アレーン錯体、ホスフィン錯体、アルキン錯体、ジケトン錯体（ジケトナート化合物）を使用することができ、また、低融点ガラスを構成する元素のアルコキシドとしては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｉ−ブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、アミロキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基などのうちの１種または２種以上を官能基として有するアルコキシドを使用することができる。
その他の有機金属、例えばカルボン酸などの有機酸の金属塩なども使用することができるが、有機成分が分解する際に、分解生成物である炭素が粉末表面に残留し易く、圧粉磁心の機械的強度を低下させるので好ましくない。
【００１１】
この発明の高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法において、鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末の表面に低融点ガラス前駆体または低融点ガラスを被覆した粉末を焼結する温度は、３００〜１０００℃（一層好ましくは４００〜８００℃）の範囲内であることが好ましい。その理由は、焼結温度が３００℃未満ではガラス前駆体またはガラスが溶融せず、したがって、ガラスとの接合が十分行われないので得られた複合軟磁性焼結材の強度が不足するので好ましくなく、一方、１０００℃を越えた温度で焼結すると比抵抗の低下が起こるので好ましくないからである。この時の焼結雰囲気は、大気、水素、不活性ガス、窒素ガス、炭酸ガスまたは真空の内のいずれでも良いが、不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気が最も好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によると、少量の低融点ガラスの添加により高強度および高抵抗を有し、さらに高磁束密度の複合軟磁性焼結材を提供することができ、電気および電子産業において優れた効果をもたらすものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
原料粉末として、平均粒径：１００μｍを有する水アトマイズ純鉄粉末（以下、原料粉末Ａという）を用意し、さらにこの水アトマイズ純鉄粉末にリン酸塩処理を施すことにより表面に平均厚さ：５０ｎｍのリン酸塩皮膜を形成したリン酸塩被覆鉄粉末（以下、原料粉末Ｂという）を用意した。さらにこの水アトマイズ純鉄粉末に大気中での酸化処理を施すことにより表面に平均厚さ：７０ｎｍの酸化物皮膜を形成した酸化物被覆鉄粉末（以下、原料粉末Ｃという）を用意した。
【００１４】
さらに、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドとしてＳｉＯ2原料となるシリコンテトラエトキシド（テトラエトキシシラン）、Ｐ2Ｏ5原料となるリン酸トリフェニル、ＳｎＯ原料ととなるスズアセチルアセトナート、Ｂｉ2Ｏ3原料となるトリ−ｉ−プロポキシビスマス、ＺｎＯ原料となるジ−ｎ−ブトキシ亜鉛、ＢａＯ原料となるバリウムジピバロイルメタナートなどの金属アルコキシドおよび金属錯体を用意した。さらにこれら金属アルコキシドおよび金属錯体を溶かす有機溶媒としてヘキサンを用意した。
実施例１
これら金属アルコキシドおよび金属錯体を酸化物換算で表１に示される低融点ガラス組成となるように有機溶媒に溶かして溶液を作製し、得られた溶液を前記原料粉末Ａに表１に示される割合となるように添加して浸漬し、撹拌しながら乾燥することにより低融点ガラス前駆体を形成した低融点ガラス前駆体被覆純鉄粉末Ａ１〜Ａ４を作製した。
これら表１に示される低融点ガラス前駆体被覆純鉄粉末Ａ１〜Ａ４をそれぞれ内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、本発明法１〜４を実施した。
従来例１
比較のために、前記原料粉末Ａに平均粒径：１．４μｍでＳｉＯ2：８０質量％、Ｂ2Ｏ3：２０質量％の組成を有するガラス粉末を表１に示される割合で添加し、混合して従来混合粉末Ｄを作製し、この従来混合粉末Ｄを内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、従来法１を実施した。
本発明法１〜４および従来法１により得られたリング状試験片の水中密度を測定したのち、巻線を施し、Ｂ−Ｈアナライザにより励磁磁束密度１．５Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損Ｗ１５／５０をそれぞれ測定し、表２に示した。
また、バー状試験片において四端子法により比抵抗を、スパン４５ｍｍの三点曲げにより抗折強度をそれぞれ測定し、それらの結果を表２に示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
表１〜２に示される結果から、本発明法１〜４で作製した試験片は、従来法１で作製した試験片に比べて直流磁気特性、交流磁気特性、機械的強度のいずれも優れた値を示しことから、本発明法１〜４で作製した複合軟磁性焼結材は、従来法１で作製した複合軟磁性焼結材に比べて優れた特性を示すことが分かる。
実施例２
実施例１で作製した表１に示される低融点ガラス前駆体被覆純鉄粉末Ａ１〜Ａ４を大気雰囲気中、温度：５５０℃に１時間保持することにより純鉄粉末の表面に低融点ガラス皮膜を被覆した低融点ガラス被覆鉄粉末ａ１〜ａ４を作製した。
【００１８】
これら低融点ガラス被覆純鉄粉末ａ１〜ａ４をそれぞれ内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、本発明法５〜８を実施した。
本発明法５〜８により得られたリング状試験片の水中密度を測定したのち、巻線を施し、Ｂ−Ｈアナライザにより励磁磁束密度１．５Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損Ｗ１５／５０をそれぞれ測定し、表３に示した。
また、バー状試験片において四端子法により比抵抗を、スパン４５ｍｍの三点曲げにより抗折強度をそれぞれ測定し、それらの結果を表３に示した。
【００１９】
【表３】
【００２０】
表３に示される結果から、本発明法５〜８で作製した試験片は、表２に示される従来法１で作製した試験片に比べて直流磁気特性、交流磁気特性、機械的強度のいずれも優れた値を示しことから、本発明法５〜８で作製した複合軟磁性焼結材は、従来法１で作製した複合軟磁性焼結材に比べて優れた特性を示すことが分かる。
実施例３
金属アルコキシドおよび金属錯体を酸化物換算で表４に示される低融点ガラス組成となるように有機溶媒に溶かして溶液を作製し、得られた溶液を前記原料粉末Ｂに表４に示される割合となるように添加して浸漬し、撹拌しながら乾燥することにより低融点ガラス前駆体を形成した低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末Ｂ１〜Ｂ４を作製した。
これら表４に示される低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末Ｂ１〜Ｂ４をそれぞれ内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、本発明法９〜１２を実施した。
従来例２
比較のために、前記原料粉末Ｂに平均粒径：１．４μｍでＳｉＯ2：８０質量％、Ｂ2Ｏ3：２０質量％の組成を有するガラス粉末を表４に示される割合で添加し、混合して従来混合粉末Ｅを作製し、この従来混合粉末Ｅを内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、従来法２を実施した。
本発明法９〜１２および従来法２により得られたリング状試験片の水中密度を測定したのち、巻線を施し、Ｂ−Ｈアナライザにより励磁磁束密度１．５Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損Ｗ１５／５０をそれぞれ測定し、表５に示した。
また、バー状試験片において四端子法により比抵抗を、スパン４５ｍｍの三点曲げにより抗折強度をそれぞれ測定し、それらの結果を表５に示した。
【００２１】
【表４】
【００２２】
【表５】
【００２３】
表４〜５に示される結果から、本発明法９〜１２で作製した試験片は、従来法２で作製した試験片に比べて直流磁気特性、交流磁気特性、機械的強度のいずれも優れた値を示しことから、本発明法９〜１２で作製した複合軟磁性焼結材は、従来法２で作製した複合軟磁性焼結材に比べて優れた特性を示すことが分かる。
実施例４
実施例３で作製した表４に示される低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末Ｂ１〜Ｂ４を大気雰囲気中、温度：５５０℃に１時間保持することによりリン酸塩被覆鉄粉末の表面に低融点ガラス皮膜を被覆した低融点ガラスおよびリン酸塩被覆鉄粉末ｂ１〜ｂ４を作製した。
【００２４】
これら低融点ガラスおよびリン酸塩被覆鉄粉末ｂ１〜ｂ４をそれぞれ内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、本発明法１３〜１６を実施した。
本発明法１３〜１６により得られたリング状試験片の水中密度を測定したのち、巻線を施し、Ｂ−Ｈアナライザにより励磁磁束密度１．５Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損Ｗ１５／５０をそれぞれ測定し、表６に示した。
また、バー状試験片において四端子法により比抵抗を、スパン４５ｍｍの三点曲げにより抗折強度をそれぞれ測定し、それらの結果を表６に示した。
【００２５】
【表６】
【００２６】
表６に示される結果から、本発明法１３〜１６で作製した試験片は、表５の従来法２で作製した試験片に比べて直流磁気特性、交流磁気特性、機械的強度のいずれも優れた値を示しことから、本発明法１３〜１６で作製した複合軟磁性焼結材は、従来法２で作製した複合軟磁性焼結材に比べて優れた特性を示すことが分かる。
実施例５
金属アルコキシドおよび金属錯体を酸化物換算で表７に示される低融点ガラス組成となるように有機溶媒に溶かして溶液を作製し、得られた溶液を前記原料粉末Ｃに表７に示される割合となるように添加して浸漬し、撹拌しながら乾燥することにより低融点ガラス前駆体を形成した低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末Ｃ１〜Ｃ４を作製した。
これら表７に示される低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末Ｃ１〜Ｃ４をそれぞれ内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、本発明法１７〜２０を実施した。
従来例３
比較のために、前記原料粉末Ｃに平均粒径：１．４μｍでＳｉＯ2：８０質量％、Ｂ2Ｏ3：２０質量％の組成を有するガラス粉末を表７に示される割合で添加し、混合して従来混合粉末Ｆを作製し、この従来混合粉末Ｆを内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、従来法３を実施した。
本発明法１７〜２０および従来法３により得られたリング状試験片の水中密度を測定したのち、巻線を施し、Ｂ−Ｈアナライザにより励磁磁束密度１．５Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損Ｗ１５／５０をそれぞれ測定し、表８に示した。
また、バー状試験片において四端子法により比抵抗を、スパン４５ｍｍの三点曲げにより抗折強度をそれぞれ測定し、それらの結果を表８に示した。
【００２７】
【表７】
【００２８】
【表８】
【００２９】
表７〜８に示される結果から、本発明法１７〜２０で作製した試験片は、従来法３で作製した試験片に比べて直流磁気特性、交流磁気特性、機械的強度のいずれも優れた値を示しことから、本発明法１７〜２０で作製した複合軟磁性焼結材は、従来法３で作製した複合軟磁性焼結材に比べて優れた特性を示すことが分かる。
実施例６
実施例５で作製した表７に示される低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末Ｃ１〜Ｃ４を大気雰囲気中、温度：５５０℃に１時間保持することによりリン酸塩被覆鉄粉末の表面に低融点ガラス皮膜を被覆した低融点ガラスおよび酸化物被覆鉄粉末ｃ１〜ｃ４を作製した。
【００３０】
これら低融点ガラスおよび酸化物被覆鉄粉末ｃ１〜ｃ４をそれぞれ内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、本発明法２１〜２４を実施した。
本発明法２１〜２４により得られたリング状試験片の水中密度を測定したのち、巻線を施し、Ｂ−Ｈアナライザにより励磁磁束密度１．５Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損Ｗ１５／５０をそれぞれ測定し、表９に示した。
また、バー状試験片において四端子法により比抵抗を、スパン４５ｍｍの三点曲げにより抗折強度をそれぞれ測定し、それらの結果を表９に示した。
【００３１】
【表９】
【００３２】
表９に示される結果から、本発明法２１〜２４で作製した試験片は、表８の従来法３で作製した試験片に比べて直流磁気特性、交流磁気特性、機械的強度のいずれも優れた値を示しことから、本発明法２１〜２４で作製した複合軟磁性焼結材は、従来法３で作製した複合軟磁性焼結材に比べて優れた特性を示すことが分かる。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ、アクチュエータ、磁気センサなどの製造に使用される高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モータ、アクチュエータ、磁気センサなどの磁心には複合軟磁性焼結材が用いられることは知られており、この複合軟磁性焼結材は、鉄粉末、鉄粉末の表面にリン酸塩皮膜を形成したリン酸塩被覆鉄粉末または鉄粉末の表面に鉄酸化膜、酸化亜鉛膜、Ｚｎを含むスピネルフェライト膜などの酸化物皮膜を形成した酸化物被覆鉄粉末などを圧縮成形し熱処理して製造することは知られている。
【０００３】
このようにして得られた複合軟磁性焼結材は、磁束密度が高いが比抵抗が低いために高周波特性が悪く、機械的強度も低い。そこで比抵抗を高めて高周波特性を向上させ機械的強度を向上させるべく前記鉄粉末、鉄粉末の表面にリン酸塩を形成したリン酸塩被覆粉末または鉄粉末の表面に酸化物皮膜を形成した酸化物被覆鉄粉末などを低融点ガラス粉末と共に混合して混合粉末を作製し、この混合粉末を圧縮成形し熱処理して圧粉磁性材料などを製造する方法が提案されている（特許文献１または２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２５３７８７号公報
【特許文献２】特開２００４−２９７０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末に低融点ガラス粉末を混合して混合粉末を作製し、この混合粉末を圧縮成形し熱処理して得られた複合軟磁性焼結材は、前記低融点ガラス粉末の粒径が鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末の粒径に比べて格段に微細であり、鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末と低融点ガラス粉末との混合粉末を圧縮成形しようとすると、微細な低融点ガラス粉末が圧縮成形時の圧縮性を低下させて高密度の圧縮成形体が得られず、さらにリン酸塩被覆鉄粉末および酸化物被覆鉄粉末などの絶縁皮膜を有する鉄粉末を低融点ガラス粉末と共に圧縮成形すると、圧縮成形時にリン酸塩皮膜または酸化物皮膜などの絶縁皮膜が破れ、高温での熱処理時に比抵抗が低下し、鉄損が増大するなどの課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明者らは、かかる課題を解決すべく研究を行った結果、
（イ）前記鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末を作製し、次いでこの低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することにより低融点ガラスを被覆した低融点ガラス被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理すると、得られた複合軟磁性焼結材は、従来の鉄粉末に低融点ガラス粉末を混合して作製した複合軟磁性焼結材に比べて、鉄粉末の周囲が低融点ガラスによりまんべんなく被覆されており、高温での熱処理時に比抵抗の低下が少なく、鉄損を少なくすることができる、
（ロ）前記リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末のそれぞれの粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することによりそれぞれ低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末または低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を作製し、次いでこれら粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することにより低融点ガラスを被覆した低融点ガラスおよびリン酸塩被覆鉄粉末または低融点ガラスおよび酸化物被覆鉄粉末を作製し、これら粉末を圧縮成形したのち熱処理すると、得られた複合軟磁性焼結材は、従来の低融点ガラス粉末を混合して作製した複合軟磁性焼結材に比べて、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末の周囲が低融点ガラスによりまんべんなく被覆されており、また圧縮成形時にリン酸塩膜または酸化物皮膜が破れることが少ないことから、高温での熱処理時に比抵抗の低下が少なく、鉄損を少なくすることができると共に、高強度および高磁束密度を有する、
（ハ）前記（イ）記載の低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末または前記（ロ）記載の低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末もしくは低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理し、前記熱処理する際に低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解させてもよい、などの研究結果が得られたのである。
【０００６】
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することにより低融点ガラスを被覆した低融点ガラス被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理する高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法、
（２）鉄粉末の表面にリン酸塩皮膜を形成したリン酸塩被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することにより低融点ガラスを被覆した低融点ガラスおよびリン酸塩被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラスおよびリン酸塩被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理する高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法、
（３）鉄粉末の表面に酸化物皮膜を形成した酸化物被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することにより低融点ガラスを被覆した低融点ガラスおよび酸化物被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラスおよび酸化物被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理する高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法、
（４）鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理し、前記熱処理する際に低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解させる高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法、
（５）鉄粉末の表面にリン酸塩皮膜を形成したリン酸塩被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理し、前記熱処理する際に低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解させる高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法、
（６）鉄粉末の表面に酸化物皮膜を形成した酸化物被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理し、前記熱処理する際に低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解させる高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法、に特徴を有するものである。
【０００７】
前記熱処理の温度は３００〜１０００℃の範囲内であることが好ましい。したがって、この発明は、
（７）前記熱処理の温度は３００〜１０００℃の範囲内である前記（１）〜（６）の内のいずれかに記載の高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法、に特徴を有するものである。
【０００８】
この発明の高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法において使用する原料粉末の鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末、および鉄酸化物、酸化亜鉛またはＺｎを含むスピネルフェライト被覆鉄粉末などの酸化物被覆鉄粉末は、平均粒径：５〜４００μｍの範囲内にあることが好ましい。その理由は、平均粒径が小さすぎると、粉末の圧縮性が低下し、鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末の体積割合が低くなるために飽和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４００μｍより大きすぎると、前記鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末および酸化物被覆鉄粉末の内部の渦電流が増大して高周波における透磁率が低下したり、鉄損が増大したりするので好ましくないことによるものである。
【０００９】
この発明の高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法において原料粉末である鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末の表面に形成する低融点ガラスは、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3系ガラス、ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3系ガラス、ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ｂ2Ｏ3系ガラス、ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ｌｉ2Ｏ3系ガラス、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＣａＯ系ガラス、ＳｉＯ2−ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3系ガラス、Ｂ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ3系ガラス、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3系ガラス、ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯ系ガラス、Ｂｉ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3系ガラス、Ｌｉ2Ｏ−ＺｎＯ系ガラス、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＰｂＯ系ガラス、Ａｌ2Ｏ3−Ｂ2Ｏ3−ＰｂＯ系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ2Ｏ5系ガラス、ＺｎＯ−Ｐ2Ｏ5系ガラス、ＣｕＯ−Ｐ2Ｏ5系ガラスなどのリン酸系ガラスなどがあり、これら低融点ガラスはいずれも軟化温度が３００〜８００℃の低軟化温度を有する低融点ガラスである。
【００１０】
これら低融点ガラスを形成するための低融点ガラス前駆体である低融点ガラスを構成する元素の錯体としては、ヒドリド錯体、カルボニル錯体、メタロセン錯体、アルキル錯体、シリル錯体、ポルフィリン錯体、アリル錯体、芳香環錯体、オレフィン錯体、ジエン錯体、カルベン錯体、カルビン錯体、アレーン錯体、ホスフィン錯体、アルキン錯体、ジケトン錯体（ジケトナート化合物）を使用することができ、また、低融点ガラスを構成する元素のアルコキシドとしては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｉ−ブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、アミロキシ基、フェノキシ基、ナフトキシ基などのうちの１種または２種以上を官能基として有するアルコキシドを使用することができる。
その他の有機金属、例えばカルボン酸などの有機酸の金属塩なども使用することができるが、有機成分が分解する際に、分解生成物である炭素が粉末表面に残留し易く、圧粉磁心の機械的強度を低下させるので好ましくない。
【００１１】
この発明の高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法において、鉄粉末、リン酸塩被覆鉄粉末または酸化物被覆鉄粉末の表面に低融点ガラス前駆体または低融点ガラスを被覆した粉末を焼結する温度は、３００〜１０００℃（一層好ましくは４００〜８００℃）の範囲内であることが好ましい。その理由は、焼結温度が３００℃未満ではガラス前駆体またはガラスが溶融せず、したがって、ガラスとの接合が十分行われないので得られた複合軟磁性焼結材の強度が不足するので好ましくなく、一方、１０００℃を越えた温度で焼結すると比抵抗の低下が起こるので好ましくないからである。この時の焼結雰囲気は、大気、水素、不活性ガス、窒素ガス、炭酸ガスまたは真空の内のいずれでも良いが、不活性ガスまたは窒素ガス雰囲気が最も好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によると、少量の低融点ガラスの添加により高強度および高抵抗を有し、さらに高磁束密度の複合軟磁性焼結材を提供することができ、電気および電子産業において優れた効果をもたらすものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
原料粉末として、平均粒径：１００μｍを有する水アトマイズ純鉄粉末（以下、原料粉末Ａという）を用意し、さらにこの水アトマイズ純鉄粉末にリン酸塩処理を施すことにより表面に平均厚さ：５０ｎｍのリン酸塩皮膜を形成したリン酸塩被覆鉄粉末（以下、原料粉末Ｂという）を用意した。さらにこの水アトマイズ純鉄粉末に大気中での酸化処理を施すことにより表面に平均厚さ：７０ｎｍの酸化物皮膜を形成した酸化物被覆鉄粉末（以下、原料粉末Ｃという）を用意した。
【００１４】
さらに、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドとしてＳｉＯ2原料となるシリコンテトラエトキシド（テトラエトキシシラン）、Ｐ2Ｏ5原料となるリン酸トリフェニル、ＳｎＯ原料ととなるスズアセチルアセトナート、Ｂｉ2Ｏ3原料となるトリ−ｉ−プロポキシビスマス、ＺｎＯ原料となるジ−ｎ−ブトキシ亜鉛、ＢａＯ原料となるバリウムジピバロイルメタナートなどの金属アルコキシドおよび金属錯体を用意した。さらにこれら金属アルコキシドおよび金属錯体を溶かす有機溶媒としてヘキサンを用意した。
実施例１
これら金属アルコキシドおよび金属錯体を酸化物換算で表１に示される低融点ガラス組成となるように有機溶媒に溶かして溶液を作製し、得られた溶液を前記原料粉末Ａに表１に示される割合となるように添加して浸漬し、撹拌しながら乾燥することにより低融点ガラス前駆体を形成した低融点ガラス前駆体被覆純鉄粉末Ａ１〜Ａ４を作製した。
これら表１に示される低融点ガラス前駆体被覆純鉄粉末Ａ１〜Ａ４をそれぞれ内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、本発明法１〜４を実施した。
従来例１
比較のために、前記原料粉末Ａに平均粒径：１．４μｍでＳｉＯ2：８０質量％、Ｂ2Ｏ3：２０質量％の組成を有するガラス粉末を表１に示される割合で添加し、混合して従来混合粉末Ｄを作製し、この従来混合粉末Ｄを内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、従来法１を実施した。
本発明法１〜４および従来法１により得られたリング状試験片の水中密度を測定したのち、巻線を施し、Ｂ−Ｈアナライザにより励磁磁束密度１．５Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損Ｗ１５／５０をそれぞれ測定し、表２に示した。
また、バー状試験片において四端子法により比抵抗を、スパン４５ｍｍの三点曲げにより抗折強度をそれぞれ測定し、それらの結果を表２に示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
表１〜２に示される結果から、本発明法１〜４で作製した試験片は、従来法１で作製した試験片に比べて直流磁気特性、交流磁気特性、機械的強度のいずれも優れた値を示しことから、本発明法１〜４で作製した複合軟磁性焼結材は、従来法１で作製した複合軟磁性焼結材に比べて優れた特性を示すことが分かる。
実施例２
実施例１で作製した表１に示される低融点ガラス前駆体被覆純鉄粉末Ａ１〜Ａ４を大気雰囲気中、温度：５５０℃に１時間保持することにより純鉄粉末の表面に低融点ガラス皮膜を被覆した低融点ガラス被覆鉄粉末ａ１〜ａ４を作製した。
【００１８】
これら低融点ガラス被覆純鉄粉末ａ１〜ａ４をそれぞれ内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、本発明法５〜８を実施した。
本発明法５〜８により得られたリング状試験片の水中密度を測定したのち、巻線を施し、Ｂ−Ｈアナライザにより励磁磁束密度１．５Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損Ｗ１５／５０をそれぞれ測定し、表３に示した。
また、バー状試験片において四端子法により比抵抗を、スパン４５ｍｍの三点曲げにより抗折強度をそれぞれ測定し、それらの結果を表３に示した。
【００１９】
【表３】
【００２０】
表３に示される結果から、本発明法５〜８で作製した試験片は、表２に示される従来法１で作製した試験片に比べて直流磁気特性、交流磁気特性、機械的強度のいずれも優れた値を示しことから、本発明法５〜８で作製した複合軟磁性焼結材は、従来法１で作製した複合軟磁性焼結材に比べて優れた特性を示すことが分かる。
実施例３
金属アルコキシドおよび金属錯体を酸化物換算で表４に示される低融点ガラス組成となるように有機溶媒に溶かして溶液を作製し、得られた溶液を前記原料粉末Ｂに表４に示される割合となるように添加して浸漬し、撹拌しながら乾燥することにより低融点ガラス前駆体を形成した低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末Ｂ１〜Ｂ４を作製した。
これら表４に示される低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末Ｂ１〜Ｂ４をそれぞれ内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、本発明法９〜１２を実施した。
従来例２
比較のために、前記原料粉末Ｂに平均粒径：１．４μｍでＳｉＯ2：８０質量％、Ｂ2Ｏ3：２０質量％の組成を有するガラス粉末を表４に示される割合で添加し、混合して従来混合粉末Ｅを作製し、この従来混合粉末Ｅを内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、従来法２を実施した。
本発明法９〜１２および従来法２により得られたリング状試験片の水中密度を測定したのち、巻線を施し、Ｂ−Ｈアナライザにより励磁磁束密度１．５Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損Ｗ１５／５０をそれぞれ測定し、表５に示した。
また、バー状試験片において四端子法により比抵抗を、スパン４５ｍｍの三点曲げにより抗折強度をそれぞれ測定し、それらの結果を表５に示した。
【００２１】
【表４】
【００２２】
【表５】
【００２３】
表４〜５に示される結果から、本発明法９〜１２で作製した試験片は、従来法２で作製した試験片に比べて直流磁気特性、交流磁気特性、機械的強度のいずれも優れた値を示しことから、本発明法９〜１２で作製した複合軟磁性焼結材は、従来法２で作製した複合軟磁性焼結材に比べて優れた特性を示すことが分かる。
実施例４
実施例３で作製した表４に示される低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末Ｂ１〜Ｂ４を大気雰囲気中、温度：５５０℃に１時間保持することによりリン酸塩被覆鉄粉末の表面に低融点ガラス皮膜を被覆した低融点ガラスおよびリン酸塩被覆鉄粉末ｂ１〜ｂ４を作製した。
【００２４】
これら低融点ガラスおよびリン酸塩被覆鉄粉末ｂ１〜ｂ４をそれぞれ内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、本発明法１３〜１６を実施した。
本発明法１３〜１６により得られたリング状試験片の水中密度を測定したのち、巻線を施し、Ｂ−Ｈアナライザにより励磁磁束密度１．５Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損Ｗ１５／５０をそれぞれ測定し、表６に示した。
また、バー状試験片において四端子法により比抵抗を、スパン４５ｍｍの三点曲げにより抗折強度をそれぞれ測定し、それらの結果を表６に示した。
【００２５】
【表６】
【００２６】
表６に示される結果から、本発明法１３〜１６で作製した試験片は、表５の従来法２で作製した試験片に比べて直流磁気特性、交流磁気特性、機械的強度のいずれも優れた値を示しことから、本発明法１３〜１６で作製した複合軟磁性焼結材は、従来法２で作製した複合軟磁性焼結材に比べて優れた特性を示すことが分かる。
実施例５
金属アルコキシドおよび金属錯体を酸化物換算で表７に示される低融点ガラス組成となるように有機溶媒に溶かして溶液を作製し、得られた溶液を前記原料粉末Ｃに表７に示される割合となるように添加して浸漬し、撹拌しながら乾燥することにより低融点ガラス前駆体を形成した低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末Ｃ１〜Ｃ４を作製した。
これら表７に示される低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末Ｃ１〜Ｃ４をそれぞれ内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、本発明法１７〜２０を実施した。
従来例３
比較のために、前記原料粉末Ｃに平均粒径：１．４μｍでＳｉＯ2：８０質量％、Ｂ2Ｏ3：２０質量％の組成を有するガラス粉末を表７に示される割合で添加し、混合して従来混合粉末Ｆを作製し、この従来混合粉末Ｆを内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、従来法３を実施した。
本発明法１７〜２０および従来法３により得られたリング状試験片の水中密度を測定したのち、巻線を施し、Ｂ−Ｈアナライザにより励磁磁束密度１．５Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損Ｗ１５／５０をそれぞれ測定し、表８に示した。
また、バー状試験片において四端子法により比抵抗を、スパン４５ｍｍの三点曲げにより抗折強度をそれぞれ測定し、それらの結果を表８に示した。
【００２７】
【表７】
【００２８】
【表８】
【００２９】
表７〜８に示される結果から、本発明法１７〜２０で作製した試験片は、従来法３で作製した試験片に比べて直流磁気特性、交流磁気特性、機械的強度のいずれも優れた値を示しことから、本発明法１７〜２０で作製した複合軟磁性焼結材は、従来法３で作製した複合軟磁性焼結材に比べて優れた特性を示すことが分かる。
実施例６
実施例５で作製した表７に示される低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末Ｃ１〜Ｃ４を大気雰囲気中、温度：５５０℃に１時間保持することによりリン酸塩被覆鉄粉末の表面に低融点ガラス皮膜を被覆した低融点ガラスおよび酸化物被覆鉄粉末ｃ１〜ｃ４を作製した。
【００３０】
これら低融点ガラスおよび酸化物被覆鉄粉末ｃ１〜ｃ４をそれぞれ内壁に潤滑剤を塗布した金型に充填し、９８０ＭＰａの成形圧力で成形することにより外径：３５ｍｍ、内径：２５ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するリング状成形体と長さ：６０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有するバー状成形体を作製し、これらリング状成形体およびバー状成形体を窒素雰囲気中、温度：６００℃、１時間保持の熱処理を施すことによりリング試験片およびバー状試験片を作製し、本発明法２１〜２４を実施した。
本発明法２１〜２４により得られたリング状試験片の水中密度を測定したのち、巻線を施し、Ｂ−Ｈアナライザにより励磁磁束密度１．５Ｔ、周波数５０Ｈｚにおける鉄損Ｗ１５／５０をそれぞれ測定し、表９に示した。
また、バー状試験片において四端子法により比抵抗を、スパン４５ｍｍの三点曲げにより抗折強度をそれぞれ測定し、それらの結果を表９に示した。
【００３１】
【表９】
【００３２】
表９に示される結果から、本発明法２１〜２４で作製した試験片は、表８の従来法３で作製した試験片に比べて直流磁気特性、交流磁気特性、機械的強度のいずれも優れた値を示しことから、本発明法２１〜２４で作製した複合軟磁性焼結材は、従来法３で作製した複合軟磁性焼結材に比べて優れた特性を示すことが分かる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することにより鉄粉末の表面に低融点ガラスを被覆した低融点ガラス被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理することを特徴とする高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法。
【請求項２】
鉄粉末の表面にリン酸塩皮膜を形成したリン酸塩被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することによりリン酸塩被覆鉄粉末の表面に低融点ガラスを被覆した低融点ガラスおよびリン酸塩被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラスおよびリン酸塩被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理することを特徴とする高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法。
【請求項３】
鉄粉末の表面に酸化物皮膜を形成した酸化物被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することにより酸化物被覆鉄粉末の表面に低融点ガラスを被覆した低融点ガラスおよび酸化物被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラスおよび酸化物被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理することを特徴とする高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法。
【請求項４】
鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理し、前記熱処理する際に低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解させることを特徴とする高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法。
【請求項５】
鉄粉末の表面にリン酸塩皮膜を形成したリン酸塩被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理し、前記熱処理する際に低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解させることを特徴とする高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法。
【請求項６】
鉄粉末の表面に酸化物皮膜を形成した酸化物被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理し、前記熱処理する際に低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解させることを特徴とする高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法。
【請求項７】
前記熱処理の温度は３００〜１０００℃の範囲内であることを特徴とする請求項１〜６の内のいずれかに記載の高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法。
【請求項１】
鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することにより鉄粉末の表面に低融点ガラスを被覆した低融点ガラス被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理することを特徴とする高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法。
【請求項２】
鉄粉末の表面にリン酸塩皮膜を形成したリン酸塩被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することによりリン酸塩被覆鉄粉末の表面に低融点ガラスを被覆した低融点ガラスおよびリン酸塩被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラスおよびリン酸塩被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理することを特徴とする高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法。
【請求項３】
鉄粉末の表面に酸化物皮膜を形成した酸化物被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末における低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解することにより酸化物被覆鉄粉末の表面に低融点ガラスを被覆した低融点ガラスおよび酸化物被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラスおよび酸化物被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理することを特徴とする高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法。
【請求項４】
鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理し、前記熱処理する際に低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解させることを特徴とする高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法。
【請求項５】
鉄粉末の表面にリン酸塩皮膜を形成したリン酸塩被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体およびリン酸塩被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理し、前記熱処理する際に低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解させることを特徴とする高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法。
【請求項６】
鉄粉末の表面に酸化物皮膜を形成した酸化物被覆鉄粉末の表面に、低融点ガラスを構成する元素の錯体またはアルコキシドを有機溶媒に溶かした溶液を塗布し乾燥することにより低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を作製し、この低融点ガラス前駆体および酸化物被覆鉄粉末を圧縮成形したのち熱処理し、前記熱処理する際に低融点ガラス前駆体の有機成分を加熱分解させることを特徴とする高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法。
【請求項７】
前記熱処理の温度は３００〜１０００℃の範囲内であることを特徴とする請求項１〜６の内のいずれかに記載の高強度、高磁束密度および高抵抗を有する複合軟磁性焼結材の製造方法。
【公開番号】特開２００６−２７８８３３（Ｐ２００６−２７８８３３Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９７２８６（Ｐ２００５−９７２８６）
【出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（３０６０００３１５）三菱マテリアルＰＭＧ株式会社 (130)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（３０６０００３１５）三菱マテリアルＰＭＧ株式会社 (130)
【Ｆターム（参考）】
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