WO2016013183A1 - 複合磁性材料とこれを用いたコイル部品ならびに複合磁性材料の製造方法 - Google Patents

複合磁性材料とこれを用いたコイル部品ならびに複合磁性材料の製造方法 Download PDF

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伸哉 松谷
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Definitions

  • the present invention relates to a composite magnetic material having excellent magnetic properties, a coil component using the composite magnetic material, and a method of manufacturing the composite magnetic material.
  • Patent Document 1 discloses a conventional composite magnetic material obtained by mixing first particles, second particles, and insulating particles.
  • the composite magnetic material disclosed in Patent Document 1 cannot provide sufficiently high magnetic properties.
  • the composite magnetic material includes a plurality of first particles made of a soft magnetic metal and a plurality of second particles interposed between the plurality of first particles.
  • Each of the plurality of second particles has a first solid phase and a second solid phase.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a composite magnetic material in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of second particles of the composite magnetic material in the embodiment.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of another second particle of the composite magnetic material in the embodiment.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view of still another second particle of the composite magnetic material in the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the composite magnetic material in the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of another composite magnetic material in the embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of still another composite magnetic material in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the coil component according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a composite magnetic material 5 in the embodiment.
  • the composite magnetic material 5 according to the present embodiment includes a plurality of first particles 1 made of a soft magnetic metal and a plurality of second particles 2 interposed between the plurality of first particles 1.
  • Each of the plurality of second particles 2 has a first solid phase 3 and a second solid phase 4.
  • the composite magnetic material 5 Compared with a composite magnetic material in which the first solid phase 3 and the second solid phase 4 are composed of separate particles and the two particles are simply mixed, the composite magnetic material 5 has fewer voids formed between the particles. By reducing the voids, the filling rate of the plurality of first particles made of the soft magnetic metal can be increased.
  • the plurality of second particles 2 will be described in detail.
  • the first solid phase 3 of the plurality of second particles 2 is made of an insulator, and the second solid phase 4 is made of a magnetic material.
  • the filling rate of the 2nd solid phase 4 which consists of not only the several 1st particle
  • the first solid phase 3 made of an insulator the contact between the plurality of first particles 1 made of soft magnetic metal, the contact between the second solid phase 4 made of magnetic material, and the plurality of second particles made of soft magnetic metal. Since the contact between one particle 1 and the second solid phase 4 made of a magnetic material is hindered, the generation of eddy current can be suppressed.
  • Metal is an example of the second solid phase 4 made of a magnetic material.
  • the metal one metal of Fe, Co, and Ni is used. Fe, Co, and Ni contribute to high magnetic properties of the composite magnetic material 5 because they have magnetism.
  • the metal include Fe—Si based alloys, Fe—Si—Al based alloys, Fe—Si—Cr based alloys and Fe—Ni based alloys. These alloys also have magnetism and contribute to the high magnetic properties of the composite magnetic material 5.
  • the plurality of second particles 2 may have a part of each particle physically bonded.
  • the first solid phases 3 or the second solid phases 4 of the plurality of second particles 2 are bonded to each other.
  • the mechanical strength of the composite magnetic material 5 can be improved by the physical coupling of the plurality of second particles 2. Further, the mechanical strength of the composite magnetic material 5 can be improved by physically bonding the first solid phase 3 and the second solid phase 4.
  • the plurality of second particles 2 according to the present embodiment does not indicate a two-layer structure in which one solid phase is coated on the surface of the other solid phase. In this case, a solid phase is formed.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of second particles of composite magnetic material 5 in the embodiment.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of another second particle of the composite magnetic material 5 in the embodiment.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view of still another second particle of the composite magnetic material 5 in the embodiment.
  • the plurality of second particles 2 are not only the surfaces of the plurality of second particles 2 but also the first solid phase 3 and the second solid phase 4 in the cut section. A phase is formed.
  • Examples of the first solid phase 3 made of an insulating material include oxides.
  • Specific examples of the oxide include an oxide containing at least one element of Al, Cr, Ti, Mg, Si, and Ca. More specifically, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , TiO, MgO, SiO 2 or a composite oxide containing a plurality of the above elements can be given.
  • the composite magnetic material 5 in the above embodiment is formed by heat treatment in an inert atmosphere described later.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the composite magnetic material 5 and particularly shows a plurality of first particles 1.
  • An oxide film 6 containing Al, Cr, Ti, Mg, Si, or Ca may be provided on the surface of the plurality of first particles 1 made of a soft magnetic metal. Specific examples of the oxide film 6 include Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , TiO 2 , MgO, SiO 2 or a composite oxide containing the above elements.
  • a plurality of first particles 1 made of soft magnetic metal or a plurality of first particles 1 made of soft magnetic metal and a magnetic material are provided by providing an oxide film 6 on the surface of the plurality of first particles 1 made of soft magnetic metal. Since the contact with the second solid phase 4 is hindered, the generation of eddy current can be suppressed.
  • the thickness of the oxide film 6 is preferably 10 nm or more and 500 nm or less.
  • the oxide film 6 in the present embodiment is formed on the surfaces of the plurality of first particles 1 by oxidizing a part of the metal contained in the plurality of first particles 1 made of soft magnetic metal by heat treatment.
  • an oxide made of a metal not included in the plurality of first particles 1 made of a soft magnetic metal may be used as the oxide film 6.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of another composite magnetic material 5 in the embodiment.
  • the composite magnetic material 5 may further include a plurality of third particles 8 made of an insulator between the plurality of second particles 2.
  • the plurality of third particles 8 have a crystal structure different from both the first solid phase 3 and the second solid phase 4 of the plurality of second particles 2, and specific examples include various ferrite materials. More specifically, examples include Mn—Zn ferrite, Ni—Zn ferrite, Mg—Zn ferrite, and spinel ferrite such as hercinite. Moreover, it is good also as a spinel type ferrite provided with the magnetism which adds various elements to a helsinite.
  • the plurality of third particles 8 may be surrounded by the plurality of second particles 2.
  • the first solid phase 3 is an oxide containing Al
  • second As the solid phase 4 Fe is formed.
  • a part of the raw material FeAl 2 O 4 is reduced, and an oxide containing Al as the first solid phase 3, Fe is formed as the second solid phase 4.
  • a plurality of third particles 8 can be obtained as an insulating material.
  • an insulating component that insulates the plurality of first particles 1 made of soft magnetic metal increases, and generation of eddy currents can be suppressed.
  • the number of the plurality of third particles 8 per unit volume may increase as the distance from the plurality of first particles 1 made of soft magnetic metal increases.
  • a plurality of voids 7 may be provided between the plurality of first particles 1 and the plurality of second particles 2 as shown in FIG.
  • the plurality of gaps 7 may communicate with each other.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of still another composite magnetic material 5 in the embodiment.
  • an organic resin 9 is provided in the plurality of gaps 7.
  • the binding force between the plurality of first particles 1 and the plurality of second particles 2 made of soft magnetic metal is increased, and the mechanical strength of the composite magnetic material 5 is improved.
  • the organic resin 9 can easily penetrate into the composite magnetic material 5 by communicating the plurality of gaps 7, which leads to a reduction in lead time in the manufacturing process.
  • a plurality of first particles 1 made of a soft magnetic metal according to the present embodiment will be described.
  • this soft magnetic metal a simple metal composed of at least magnetic materials Fe, Co and Ni.
  • Other specific examples include Fe-Si alloys, Fe-Si-Al alloys Fe-Si-Cr alloys, and Fe-Ni alloys.
  • the average particle diameter of the plurality of first particles 1 made of soft magnetic metal is preferably in the range of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m. By setting the average particle diameter of the plurality of first particles 1 made of soft magnetic metal to 1 ⁇ m or more, when the plurality of first particles 1 are mixed and dispersed with other materials without agglomeration in the manufacturing process, the plurality of first particles 1 are mixed. Each particle 1 can be separated from each other to form an independent particle.
  • the eddy current loss of the composite magnetic material 5 increases in proportion to the square of the size of the portion through which the eddy current flows. Therefore, in order to reduce the influence as much as possible when an eddy current is generated, it is preferable that the average particle diameter of the plurality of first particles 1 is about 100 ⁇ m or less. More preferably, by setting the average particle size of the plurality of first particles 1 in the range of about 3 ⁇ m to 50 ⁇ m, aggregation of the plurality of first particles 1 can be suppressed and generation of eddy currents can be suppressed.
  • the above-described preferable average particle size range may vary within the error range.
  • the average particle size of the plurality of second particles 2 is not particularly limited, but is preferably smaller than the average particle size of the plurality of first particles 1.
  • the first solid phase 3 made of oxide exhibits a high insulating effect between the first particles 1 made of soft magnetic metal, and can suppress the generation of eddy currents.
  • the average particle diameter of the plurality of first particles 1 and the plurality of second particles 2 according to the present embodiment is a value when measured from a cut section of the composite magnetic material 5.
  • the average particle diameter is a value obtained by converting the 200 or more first particles 1 or the plurality of second particles 2 in an arbitrary cut cross section as an equivalent circle diameter using an image analysis apparatus, and integrating 50% of the total. .
  • the material composition of the first solid phase 3, the second solid phase 4, and the oxide film 6 of the plurality of second particles 2 is obtained by elemental analysis of the cross section of the composite magnetic material 5 by XMA (X-ray Micro Analyzer). Can be observed.
  • XMA X-ray Micro Analyzer
  • FIG. 6 is a perspective view of the coil component 11 using the composite magnetic material 5.
  • the coil component 11 includes a coil 10 wound around at least a part of the composite magnetic material 5.
  • the coil 10 is wound around a part 5 ⁇ / b> P of the composite magnetic material 5.
  • the composite magnetic material 5 of the embodiment has a high filling rate of the magnetic material and can suppress the generation of eddy currents, which contributes to a reduction in size or height of the coil component 11.
  • the average particle size is 30 ⁇ m
  • Si is 10.0 parts by weight
  • Al is 5.0 parts by weight
  • An Fe—Si—Al alloy powder having a composition of Fe is prepared.
  • This Fe—Si—Al alloy powder is produced by a gas atomizing method.
  • the plurality of second particles 2 are FeAl 2 O 4 particles and have an average particle size of 0.2 ⁇ m.
  • the first addition amount when the FeAl 2 O 4 powder as the plurality of second particles is added to the Fe—Si—Al alloy powder as the plurality of first particles 1 is 100 parts by weight of the plurality of first particles 1.
  • 15 parts by weight are prepared.
  • the Fe—Si—Al alloy powder and the FeAl 2 O 4 powder are mixed and dispersed with each other. Further, the acrylic resin and the organic solvent are mixed, and then dispersed with a rotating ball mill to obtain a mixed material.
  • the order of mixing and dispersing the Fe—Si—Al alloy powder composed of the plurality of first particles 1, the FeAl 2 O 4 powder composed of the plurality of second particles, the acrylic resin and the organic solvent is particularly limited. is not.
  • the average particle diameters of the Fe—Si—Al alloy powder and the FeAl 2 O 4 powder in the starting material described above are different from the average particle diameter converted from the cut cross section of the composite magnetic material 5 described above. It is the value of D50 measured.
  • this mixed material is pressure-molded into a predetermined shape at a pressure of 8 ton / cm 2 to obtain a molded body.
  • the compact is subjected to a heat treatment for 5 hours in a nitrogen atmosphere, which is an inert atmosphere, at a temperature of 1200 ° C., thereby releasing the processing strain introduced into the Fe—Si—Al alloy powder by pressure molding. . Furthermore, oxygen is desorbed from the FeAl 2 O 4 powder by this heat treatment, and a plurality of two solid phases including Fe as the first solid phase 3 and an oxide containing Al as the second solid phase 4 are provided. Second particles 2 are formed.
  • a nitrogen atmosphere which is an inert atmosphere
  • the temperature of the heat treatment described above is in the range of 1000 ° C. to 1300 ° C., and the heat treatment time is 0.5 hours to 6 hours.
  • the heat treatment is performed at a temperature of about 1000 °C lower than the temperature of the heat treatment described above, without reacting all FeAl 2 O 4 powder, the third particles 8 parts of FeAl 2 O 4 powder plurality It can be left.
  • the plurality of third particles 8 function as an insulator that prevents contact between the plurality of first particles 1.
  • the heat treatment for leaving the FeAl 2 O 4 powder as the plurality of third particles 8 is preferably performed at a temperature of 600 ° C. or more and 1200 ° C. or less and a heat treatment time of 0.5 hours or more and 6 hours or less.
  • the oxide film 6 shown in FIG. 3 can be provided on the surfaces of the plurality of first particles 1 by performing heat treatment at a high temperature in an oxygen atmosphere in advance before mixing the Fe—Si—Al alloy powder with other materials.
  • the temperature is preferably 500 ° C. or more and 1200 ° C. or less
  • the heat treatment time is preferably 0.5 hours or more and 6 hours or less.
  • each of the plurality of second particles 2 is the first solid phase 3 made of an insulator and the second solid phase 4 made of a magnetic material.
  • the plurality of voids 7 formed between the respective particles can be reduced, and the first magnetic particles and the second solid phase 4 which are magnetic materials can be contained in the composite magnetic material 5 in a large amount.
  • the insulator of the first solid phase 3 is a contact between the soft magnetic metals of the plurality of first particles 1, a contact between the second solid phases 4, or a plurality of the first particles 1 and the second solid phase 4. Generation of eddy currents can be suppressed.
  • the composite magnetic material according to the present embodiment can achieve high magnetic properties and is useful for coil parts including various magnetic materials.

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Abstract

　複合磁性材料は、軟磁性金属からなる複数の第１粒子と、複数の第１粒子間に介在する複数の第２粒子とを備える。複数の第２粒子のそれぞれは第１の固相と第２の固相を有する。この複合磁性材料は高い磁気特性を有する。

Description

複合磁性材料とこれを用いたコイル部品ならびに複合磁性材料の製造方法
　本発明は磁気特性に優れた複合磁性材料とこれを用いたコイル部品ならびに複合磁性材料の製造方法に関する。
　特許文献１は、第１粒子と第２粒子と絶縁粒子とを混合してなる従来の複合磁性材料を開示している。
　特許文献１に開示されている複合磁性材料では十分に高い磁気特性は得られない。
米国特許出願公開第２０１０／０２８９６０９号明細書
　複合磁性材料は、軟磁性金属からなる複数の第１粒子と、複数の第１粒子間に介在する複数の第２粒子とを備える。複数の第２粒子のそれぞれは第１の固相と第２の固相を有する。
　上記の構成とすることで、高い磁気特性を実現することができる。
図１は、本発明の実施の形態における複合磁性材料の断面図である。 図２Ａは、実施の形態における複合磁性材料の第２粒子の断面図である。 図２Ｂは、実施の形態における複合磁性材料の他の第２粒子の断面図である。 図２Ｃは、実施の形態における複合磁性材料のさらに他の第２粒子の断面図である。 図３は、実施の形態における複合磁性材料の断面図である。 図４は、実施の形態における他の複合磁性材料の断面図である。 図５は、本発明の実施の形態におけるさらに他の複合磁性材料の断面図である。 図６は、本発明の実施の形態におけるコイル部品の分解斜視図である。
　図１は実施の形態における複合磁性材料５の断面図である。本実施の形態に係る複合磁性材料５は軟磁性金属からなる複数の第１粒子１と、複数の第１粒子１間に介在する複数の第２粒子２とを備える。複数の第２粒子２のそれぞれは第１の固相３と第２の固相４を有する。
　第１の固相３と第２の固相４とが別々の粒子からなり単に２つの粒子を混合した複合磁性材料と比較して、複合磁性材料５では粒子間に形成される空隙が減る。空隙が減ることで軟磁性金属からなる複数の第１粒子の充填率を高くすることができる。
　複数の第２粒子２について詳細に説明する。複数の第２粒子２の第１の固相３は絶縁物よりなり第２の固相４は磁性材料よりなる。このような構成とすることで、軟磁性金属からなる複数の第１粒子１のみならず磁性材料からなる第２の固相４の充填率も高くすることができる。
　さらに絶縁物からなる第１の固相３により、軟磁性金属からなる複数の第１粒子１同士の接触、磁性材料からなる第２の固相４同士の接触および軟磁性金属からなる複数の第１粒子１と磁性材料からなる第２の固相４の接触が妨げられるため渦電流の発生を抑制することができる。
　磁性材料からなる第２の固相４としては金属があげられる。金属の具体例としてはＦｅ、ＣｏおよびＮｉのうちの１つの単体金属よりなる。Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉは磁性を有するため複合磁性材料５の高い磁気特性に寄与する。
　また、金属の他具体例としてはＦｅ－Ｓｉ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金またはＦｅ－Ｎｉ系合金があげられる。これらの合金も磁性を有し複合磁性材料５の高い磁気特性に寄与する。
　また、図１に示すように、複数の第２粒子２は各々の粒子同士の一部が物理的に結合していてもよいも良い。このとき複数の第２粒子２の第１の固相３同士もしくは第２の固相４同士が結合している。複数の第２粒子２同士が物理的に結合することで複合磁性材料５の機械強度を向上させることができる。また、第１の固相３と第２の固相４を物理的に結合させて、複合磁性材料５の機械強度を向上させることもできる。
　なお、本実施の形態に係る複数の第２粒子２とは、一方の固相が他方の固相の表面に被覆してなる２層構造を指すものではなく、その断面を観察したときに内部にまで固相が形成されているものを指す。図２Ａは実施の形態における複合磁性材料５の第２粒子の断面図である。図２Ｂは実施の形態における複合磁性材料５の他の第２粒子の断面図である。図２Ｃは実施の形態における複合磁性材料５のさらに他の第２粒子の断面図である。図２Ａから図２Ｃに示すように、複数の第２粒子２がその切断断面において第１の固相３および第２の固相４が複数の第２粒子２の表面のみならず内部にまで各相が形成されている。
　絶縁物からなる第１の固相３としては酸化物があげられる。酸化物の具体例としてはＡｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｇ、ＳｉおよびＣａの少なくとも１つの元素を含む酸化物があげられる。より詳細にはＡｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ、ＭｇＯもしくはＳｉＯ２または上記元素が複数種類含まれてなる複合酸化物があげられる。
　以上の本実施の形態における複合磁性材料５は後述する不活性雰囲気の熱処理によって形成される。
　複数の第１粒子１について詳細に説明する。図３は複合磁性材料５の断面図であり、特に複数の第１粒子１を示す。軟磁性金属からなる複数の第１粒子１の表面には、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｇ、ＳｉまたはＣａを含む酸化被膜６を設けてもよい。酸化被膜６の具体例としてはＡｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＭｇＯもしくはＳｉＯ２または上記元素が含まれる複合酸化物があげられる。軟磁性金属からなる複数の第１粒子１の表面に酸化被膜６を設けることで軟磁性金属からなる複数の第１粒子１同士または軟磁性金属からなる複数の第１粒子１と磁性材料からなる第２の固相４との接触が妨げられるので渦電流の発生を抑制することができる。酸化被膜６の厚みとしては１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。
　なお、本実施の形態における酸化被膜６は、軟磁性金属からなる複数の第１粒子１に含まれる金属の一部を熱処理することで酸化させて複数の第１粒子１の表面に形成しているが、軟磁性金属からなる複数の第１粒子１に含まれない金属からなる酸化物を酸化被膜６としてもよい。
　図４は実施の形態における他の複合磁性材料５の断面図である。複合磁性材料５は、図４に示すように複数の第２粒子２間に絶縁物からなる複数の第３粒子８をさらに備えても良い。
　複数の第３粒子８は、複数の第２粒子２の第１の固相３および第２の固相４の双方とは異なる結晶構造を有し、具体例としては各種フェライト材料があげられる。より詳細にはＭｎ－Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ－Ｚｎ系フェライトおよびＭｇ－Ｚｎ系フェライト、さらにはヘルシナイト等のスピネル型フェライトがあげられる。また、ヘルシナイトに各種元素を添加してなる磁性を備えたスピネル型フェライトとしてもよい。
　また、複数の第３粒子８は複数の第２粒子２によって囲まれていてもよい。
　ここで、例えば複数の第２粒子２を形成する工程での出発原料としてＦｅＡｌ２Ｏ４を用いた場合、後述する熱処理プロセスによると第１の固相３としてはＡｌを含む酸化物、第２の固相４としてはＦｅが形成される。
　具体的にはＦｅＡｌ２Ｏ４が不活性雰囲気中でかつその温度が１０００℃のときに、原料のＦｅＡｌ２Ｏ４の一部が還元され、第１の固相３としてＡｌを含む酸化物、第２の固相４としてＦｅが形成される。またすべてのＦｅＡｌ２Ｏ４を反応させずにＦｅＡｌ２Ｏ４の一部をそのまま残存させることで複数の第３粒子８を絶縁材料として得ることができる。複数の第３粒子８を絶縁材料として残存させることで、軟磁性金属からなる複数の第１粒子１間を絶縁する絶縁成分が多くなり、渦電流の発生を抑制することができる。さらに複数の第３粒子８の単位体積当りの数は軟磁性金属からなる複数の第１粒子１から離れるに従って多くなっていてもよい。
　複合磁性材料５は、図３に示すように複数の第１粒子１と複数の第２粒子２の間に複数の空隙７が設けられていてもよい。複数の空隙７は互いに連通していてもよい。
　図５は実施の形態におけるさらに他の複合磁性材料５の断面図である。図５において図５に示す複合磁性材料５では、複数の空隙７に有機樹脂９が設けられている。有機樹脂９を複数の空隙７に浸透させて硬化することで、軟磁性金属からなる複数の第１粒子１および複数の第２粒子２間の結着力が高まり複合磁性材料５の機械強度を向上させることができる。また、複数の空隙７を連通させることで有機樹脂９が複合磁性材料５に浸透しやすくなり製造プロセスにおけるリードタイムの短縮につながる。
　本実施の形態に係る軟磁性金属からなる複数の第１粒子１について説明する。
　この軟磁性金属の具体例としては、少なくとも磁性材料のＦｅ、ＣｏおよびＮｉからなる単体金属。また、他の具体例としてはＦｅ－Ｓｉ系合金、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系合金Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金またはＦｅ－Ｎｉ系合金があげられる。また、軟磁性金属からなる複数の第１粒子１の平均粒径としては１μｍ以上１００μｍ以下の範囲が好ましい。軟磁性金属からなる複数の第１粒子１の平均粒径を１μｍ以上とすることで、製造プロセスにおいて複数の第１粒子１が凝集することなく他材料と混合、分散するときに、複数の第１粒子１のそれぞれが互いに離れて独立した１つの粒子を形成することができる。また、複合磁性材料５の渦電流損失は、渦電流が流れる部分のサイズの２乗に比例して大きくなる。このことから、渦電流が発生した際に極力その影響を低減するため、複数の第１粒子１の平均粒径を１００μｍ以下程度とすることが好ましい。さらに好ましくは、複数の第１粒子１の平均粒径を３μｍ以上５０μｍ以下程度の範囲とすることで、複数の第１粒子１の凝集を抑制し渦電流の発生を抑制することができる。
　なお、平均粒径の値は、その測定の仕方等により誤差が生じる場合があるため、上述した好ましい平均粒径の範囲も誤差の範囲でばらつく可能性がある。
　また、複数の第２粒子２の平均粒径としては、特に限定されるものではないが、好ましくは複数の第１粒子１の平均粒径よりも小さい方が好ましい。このような構成によって、酸化物からなる第１の固相３は軟磁性金属からなる第１粒子１間で高い絶縁効果を発揮し、渦電流の発生を抑制することができる。
　なお、本実施の形態に係る複数の第１粒子１および複数の第２粒子２の平均粒径とは、複合磁性材料５の切断断面から測定したときの値である。この平均粒径は画像解析装置を用いて任意の切断断面における２００個以上の第１粒子１もしくは複数の第２粒子２を円相当径として換算し積算が全体の５０％となった値を指す。
　なお、複数の第２粒子２の第１の固相３と第２の固相４および酸化被膜６の材料組成は複合磁性材料５の切断断面をＸＭＡ（Ｘ－ｒａｙ　Ｍｉｃｒｏ　Ａｎａｌｙｚｅｒ）による元素分析で観察することができる。
　図６は複合磁性材料５を用いたコイル部品１１の斜視図である。コイル部品１１は複合磁性材料５の少なくとも一部を囲んで巻回されたコイル１０を備える。実施の形態においては、コイル１０は複合磁性材料５の一部５Ｐを囲んで巻回されている。実施の形態の複合磁性材料５は、磁性材料の充填率が高く、渦電流の発生を抑制できるためコイル部品１１の小型化もしくは低背化に寄与する。
　次に本実施の形態に係る複合磁性材料５の製造方法について説明する。
　まず、軟磁性金属からなる複数の第１粒子１として、平均粒径が３０μｍで、Ｓｉを１０．０重量部、Ａｌを５．０重量部、Ｂａｌ．Ｆｅとした組成のＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金粉末を用意する。このＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金粉末はガスアトマイズ法で作製されたものである。複数の第２粒子２はＦｅＡｌ２Ｏ４粒子で平均粒径が０．２μｍである。複数の第２粒子であるＦｅＡｌ２Ｏ４粉末の複数の第１粒子１であるＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金粉末に添加する際の第１添加量は、複数の第１粒子１を１００重量部に対して１５重量部を用意する。このＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金粉末とＦｅＡｌ２Ｏ４粉末とを混合して互いに分散し、さらにアクリル樹脂と有機溶剤とを混合した後、回転ボールミルで分散して混合材料を得る。
　なお、複数の第１粒子１よりなるＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金粉末と複数の第２粒子よりなるＦｅＡｌ２Ｏ４粉末とアクリル樹脂と有機溶剤とを混合して分散する順番は特に限定されるものではない。
　なお、上述した出発原料でのＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金粉末とＦｅＡｌ２Ｏ４粉末の平均粒径は上述した複合磁性材料５における切断断面より換算した平均粒径とは異なり、レーザー回折散乱法により測定したＤ５０の値である。
　次にこの混合材料を８ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で所定の形状に加圧成形して成形体を得る。
　次にこの成形体を不活性雰囲気である窒素雰囲気中でかつ温度を１２００℃とし５時間の熱処理を施すことで、加圧成形によりＦｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金粉末に導入された加工歪を開放する。さらにこの熱処理によってＦｅＡｌ２Ｏ４粉末から酸素が脱離して、第１の固相３であるＦｅと、第２の固相４であるＡｌを含む酸化物との２つの固相を備える複数の第２粒子２が形成される。
　なお、上述した熱処理の温度を１０００℃以上１３００℃以下の範囲とし、熱処理の時間を０．５時間以上６時間以下とすることが好ましい。
　また、上述の熱処理の温度より低い１０００℃程度の温度で熱処理を行うことで、ＦｅＡｌ２Ｏ４粉末のすべてを反応させることなく、ＦｅＡｌ２Ｏ４粉末の一部を複数の第３粒子８として残存させることができる。複数の第３粒子８は複数の第１粒子１同士の接触を妨げる絶縁物として機能する。複数の第３粒子８としてＦｅＡｌ２Ｏ４粉末を残存させるときの熱処理は温度を６００℃以上１２００℃以下とし、熱処理の時間を０．５時間以上～６時間以下とすることが好ましい。
　また、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ合金粉末を他材料と混合する前に予め酸素雰囲気で高温で熱処理を施すことで複数の第１粒子１の表面に図３に示す酸化被膜６を設けることができる。複数の第１粒子１の表面に酸化被膜６を設ける熱処理は、温度を５００℃以上１２００℃以下とし、熱処理の時間を０．５時間以上～６時間以下とすることが好ましい。
　以上のように本実施の形態に係る複合磁性材料５は、複数の第２粒子２のそれぞれを絶縁物からなる第１の固相３と、磁性材料からなる第２の固相４とすることにより、各粒子間に形成される複数の空隙７を低減し、磁性材料である第１粒子および第２の固相４を複合磁性材料５中に多く含有することができる。
　さらに第１の固相３の絶縁物が、複数の第１粒子１の軟磁性金属同士の接触や、第２の固相４同士の接触または複数の第１粒子１と第２の固相４との接触を妨げるため渦電流の発生を抑制することができる。
　本実施の形態に係る複合磁性材料は、高い磁気特性を実現することができ各種磁性材料を備えたコイル部品に有用である。
１　　複数の第１粒子
２　　複数の第２粒子
３　　第１の固相
４　　第２の固相
５　　複合磁性材料
６　　酸化被膜
７　　複数の空隙
８　　複数の第３粒子
９　　有機樹脂
１０　　コイル
１１　　コイル部品

Claims (19)

  1. 軟磁性金属からなる複数の第１粒子と、前記複数の第１粒子間に介在する複数の第２粒子とを備え、
    前記複数の第２粒子のそれぞれは第１の固相と第２の固相を有する、複合磁性材料。
  2. 前記第１の固相は酸化物からなる、請求項１に記載の複合磁性材料。
  3. 前記酸化物はＡｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｇ、ＳｉおよびＣａのうち少なくとも１つの元素を含む、請求項２に記載の複合磁性材料。
  4. 前記第２の固相は金属からなる、請求項１に記載の複合磁性材料。
  5. 前記金属はＦｅと、Ｃｏと、Ｎｉと、Ｆｅ－Ｓｉ系合金と、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系合金と、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金と、Ｆｅ－Ｎｉ系合金のいずれかである、請求項４に記載の複合磁性材料。
  6. 前記複数の第２粒子間に設けられた絶縁材料よりなる複数の第３粒子をさらに備えた、請求項１に記載の複合磁性材料。
  7. 前記絶縁材料はスピネル型フェライトである、請求項６に記載の複合磁性材料。
  8. 前記複数の第３粒子の単位体積あたりの個数は前記複数の第１粒子から離れるに従って多くなる、請求項６に記載の複合磁性材料。
  9. 前記複数の第１粒子と前記複数の第２粒子の間に複数の空隙が設けられている、請求項１に記載の複合磁性材料。
  10. 前記複数の空隙は互いに連通している、請求項９に記載の複合磁性材料。
  11. 前記複数の第１粒子と前記複数の第２粒子の間に設けられた有機樹脂をさらに備えた、請求項１に記載の複合磁性材料。
  12. 前記複数の第１粒子の平均粒径は前記第２粒子の平均粒径よりも大きい、請求項１に記載の複合磁性材料。
  13. 前記複数の第１粒子の平均粒径は１μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１に記載の複合磁性材料。
  14. 前記複数の第１粒子のそれぞれの表面に設けられた酸化被膜をさらに備えた、請求項１に記載の複合磁性材料。
  15. 請求項１に記載の複合磁性材料と、
    前記複合磁性材料の少なくとも一部を囲んで巻回されたコイルと
    を備えたコイル部品。
  16. 複数の第１粒子よりなる第１の粉末と、複数の第２粒子よりなる第２の粉末と、樹脂とを混合して混合材料を得るステップと、
    前記混合材料を加圧成形して成形体を得るステップと、
    前記成形体に熱処理を実施することで前記複数の第２粒子のそれぞれに第１の固相と第２の固相を形成するステップと、
    を含む、複合磁性材料の製造方法。
  17. 前記熱処理は不活性雰囲気で行い、
    前記第１の固相は酸化物からなり、前記第２の固相は金属からなる、請求項１６に記載の複合磁性材料の製造方法。
  18. 前記酸化物はＡｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｇ、ＳｉおよびＣａのうち少なくとも１つの元素を含み、
    前記金属はＦｅと、Ｃｏと、Ｎｉと、Ｆｅ－Ｓｉ系合金と、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系合金と、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｒ系合金と、Ｆｅ－Ｎｉ系合金のいずれかである、請求項１７に記載の複合磁性材料の製造方法。
  19. 前記複数の第１粒子は金属を含有し、
    前記混合材料を得るステップの前に、前記複数の第１粒子のそれぞれの表面に前記複数の第１粒子の前記金属を酸化した酸化被膜を形成するステップをさらに含む、請求項１６に記載の複合磁性材料の製造方法。
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