JP2017008376A

JP2017008376A - Ｆｅ基合金組成物、軟磁性粉体、複合磁性体、及び軟磁性粉体の製造方法

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Publication number: JP2017008376A
Application number: JP2015125726A
Authority: JP
Inventors: 美紀子筒井; Mikiko Tsutsui; 華子大▲崎▼; Hanako Osaki
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2035-06-23
Also published as: JP6531979B2

Abstract

【課題】配向分散させることで複合磁性体に低い虚数透磁率でありながら高い実数透磁率を与える軟磁性粉体、このためのＦｅ基合金組成物、かかる軟磁性粉体を配向分散させた複合磁性体、及びこの軟磁性粉体の製造方法の提供。【解決手段】Ｆｅ基合金組成物は、質量％で、Ｓｉ：１．５〜１４％、Ｃｒ：２〜６％、Ａｌ：０．１〜４％、Ｐ：０．０２〜１％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。軟磁性粉体は、かかるＦｅ基合金組成物の合金組成を有する扁平合金粉であり、厚さに対する粒径のアスペクト比の平均値を１００以上とする。軟磁性粉体の製造方法は、かかるＦｅ基合金組成物からなる合金溶湯をアトマイズして合金粉体を得て、粒径調整熱処理を与えた後に扁平化加工処理を施す工程を含む。複合磁性体は、かかる扁平合金粉の扁平化方向を揃えてマトリクス材料中に配向分散させたことを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、軟磁性粉体を配向分散させた複合磁性体に使用される該軟磁性粉体、このためのＦｅ基合金組成物、該磁性シート、及びこの軟磁性粉体の製造方法に関する。

電子部品を高い密度で実装させ電子機器を小型化させるためには、各電子部品から発生する電磁波による干渉が問題となる。このような電子機器内部での電波障害（ＥＭＩ）を低減させる目的でシート状の複合磁性体が利用されている。かかる複合磁性体からなる磁性シートは扁平な軟磁性粉体を樹脂からなるマトリクス材料中に配向分散させた樹脂シートであり、所望の周波数帯域における虚数透磁率μ”を高くするようにして、この磁気損失を利用して不要な電磁波の輻射を熱に変換して吸収するのである。

また、ＲＦＩＤタグのような無線通信媒体と一体的に設けられ、電波を介しての通信距離を可及的に長くしようとする通信補助用途にも扁平な軟磁性粉体を樹脂中に分散させた同様の磁性シートが利用されている。かかる磁性シートでは、アンテナの受信した電磁波を周辺の金属部材などに到達する前にこれに誘導し、アンテナからの発信をできるだけ損失なく行い得るようにするのである。ここでは、実数透磁率μ’を高くする一方、虚数透磁率μ”を低くするように設計される。

ところで、実数透磁率μ’や虚数透磁率μ”からなる透磁率特性は、軟磁性粉体の合金組成やその粉体形状によって変化する。磁性シートの軟磁性粉体としては、例えば、磁気異方性の小さいセンダスト（Ｆｅ−９．５Ｓｉ−５．５Ａｌ）などが用いられ得るが、かかる合金は硬く脆いため、扁平な粉体に成形加工することが難しい。

例えば、特許文献１では、比較的脆いＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金において、Ｐを添加することで機械的粉砕時の粉砕性が向上することを述べている。詳細には、重量％で、Ｓｉ：４〜１２％、Ａｌ：３〜８％を含むＦｅ基合金粉末において、Ｐを０.００１〜０.５％添加するとしている。ただし、ここでは、粉体を所定の粒度までアトライターで微粉砕するのに要する時間で粉砕性を評価しており、Ｐの添加により扁平な粉体に加工し易くなるかまでは定かではない。

一般的に、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金では数ＭＨｚ付近から虚数透磁率μ”を増加させるが、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金では１０ＭＨｚ以上まで虚数透磁率μ”の増加はほとんどない。そのため、高い周波数帯域での用途に適する。

例えば、特許文献２では、１３．５６ＭＨｚで用いられるＲＦＩＤシステムのアンテナモジュールに用いられる磁性シートとして、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金にＰを添加した合金からなる軟磁性粉体を使用することを開示している。かかる合金でもＰを添加することで扁平化加工処理を容易に出来るようになるとしている。また、１００ｍｍの通信距離を得るために必要とされる保磁力の確保には、Ｐの添加量を適切に調節する必要のあることを述べ、Ｐを０．２〜０．５ｗｔ％添加すべきとしている。

特開平１０−３３５１２６号公報特開２００９−８８０８７号公報

ところで、扁平な軟磁性粉体の粒径を大きく且つ薄くしてアスペクト比を大きくすることで実数透磁率μ’を高くし得る。そこで、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金にＰを添加するがこのとき結晶粒が微細化しやすく、扁平化加工処理において粒径が小さくなってしまい、結果として、実数透磁率μ’を高くできないことがあった。

本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、配向分散させることで複合磁性体に低い虚数透磁率でありながら高い実数透磁率を与えるような軟磁性粉体、このためのＦｅ基合金組成物、かかる軟磁性粉体を配向分散させた複合磁性体、及びこの軟磁性粉体の製造方法の提供にある。

本発明者は、Ｐを添加したＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金の扁平化加工処理において、結晶粒及び粒径の微細化を抑制するよう、合金組成を調整し且つ扁平化加工処理前に合金粉体の熱処理を行うことを考慮した。ここでは複合磁性体としての磁気特性を損なわない合金組成であること、及び、粉体を凝集させることなく熱処理できることが必要とされる。

すなわち、本発明によるＦｅ基合金組成物は、軟磁性を有するＦｅ基合金組成物であって、質量％で、Ｓｉ：１．５〜１４％、Ｃｒ：２〜６％、Ａｌ：０．１〜４％、Ｐ：０．０２〜１％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有することを特徴とする。

かかる発明によれば、合金粉体の扁平化加工処理によって所望の粒径及びアスペクト比を付与できて、低い虚数透磁率でありながら高い実数透磁率を有する複合磁性体を与え得るのである。

また、本発明による軟磁性粉体は、質量％で、Ｓｉ：１．５〜１４％、Ｃｒ：２〜６％、Ａｌ：０．１〜４％、Ｐ：０．０２〜１％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有する扁平合金粉であり、厚さに対する粒径のアスペクト比の平均値を１００以上としたことを特徴とする。

かかる発明によれば、低い虚数透磁率でありながら高い実数透磁率を有する複合磁性体を与え得るのである。

また、本発明による複合磁性体は、軟磁性を有する扁平合金粉の扁平化方向を揃えてマトリクス材料中に配向分散させた複合磁性体であって、前記扁平合金粉は、質量％で、Ｓｉ：１．５〜１４％、Ｃｒ：２〜６％、Ａｌ：０．１〜４％、Ｐ：０．０２〜１％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有するとともに、厚さに対する粒径のアスペクト比の平均値を１００以上としたことを特徴とする。

かかる発明によれば、低い虚数透磁率でありながら高い実数透磁率を得ることができ、電波を介しての通信距離を可及的に長くしようとする通信補助用途に適するのである。

また、本発明による軟磁性粉体の製造方法は、質量％で、Ｓｉ：１．５〜１４％、Ｃｒ：２〜６％、Ａｌ：０．１〜４％、Ｐ：０．０２〜１％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有するＦｅ基合金組成物からなる合金溶湯をアトマイズして合金粉体を得て、粒径調整熱処理を与えた後に扁平化加工処理を施す工程を含むことを特徴とする。

上記した発明において、前記粒径調整熱処理は前記合金粉体の結晶粒を成長させつつ粒内に対してその粒界でＰ濃度を少なくとも高くさせる温度に加熱保持する熱処理であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、扁平化加工処理を容易にし、高い精度で所望の粒径及びアスペクト比を付与できて、低い虚数透磁率でありながら高い実数透磁率を有する複合磁性体を与え得るのである。

軟磁性粉体を用いた複合磁性体による磁性シートの（ａ）斜視図及び（ｂ）断面図である。本発明による軟磁性粉体及び複合磁性体の製造方法を示すフロー図である。軟磁性粉体及び磁性シートの特性評価試験の結果を示す図である。軟磁性粉体及び磁性シートの特性評価試験の結果を示す図である。軟磁性粉体及び磁性シートの特性評価試験の結果を示す図である。軟磁性粉体及び磁性シートの特性評価試験の結果を示す図である。軟磁性粉体及び磁性シートの特性評価試験の結果を示す図である。

本発明による１つの実施例としての軟磁性粉体、及びこれを配向分散させた複合磁性体について図１を用いて説明する。

図１に示すように、複合磁性体である磁性シート１０は、塩素化ポリエチレンなどのゴム系樹脂２による薄膜状のゴムシートであって、扁平薄片状の軟磁性粉体１をその主面に沿う方向に配向分散させたシート状の複合磁性体である。すなわち、軟磁性粉体１はその扁平化方向を揃えてマトリクス材料であるゴム系樹脂２中に配向分散されている。磁性シート１０は、例えばＲＦＩＤタグなどの無線通信媒体と一体的に設けられ、その通信補助に適する。すなわち、磁性シート１０は、アンテナの受信した電磁波を周辺の金属部材などに到達する前に磁性シート１０内に誘導するとともに、アンテナからの発信をできるだけ損失なく行い得るようにする。

軟磁性粉体１は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金にＰ及びＡｌを所定量だけ添加した合金からなり、質量％で、Ｓｉを１．５〜１４％、Ｃｒを２〜６％、Ａｌを０．１〜４％、Ｐを０．０２〜１％含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有する。さらに、不可避的不純物としては、Ｃを０．０４％以下、Ｍｎを０．３％以下、Ｓを０．０１％以下、Ｎを０．０６％以下、Ｃｕを０．０５％以下、Ｍｏを０．０５％以下、Ｎｉを０．１％以下に抑制することが好ましい。

特に、Ｐの添加により後述する扁平化加工処理を容易にできるようになるが、Ｐを添加したＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金では、扁平化加工処理前の合金粉体において結晶粒が微細化される傾向にあることがわかった。これにより、扁平化加工処理によって得られる軟磁性粉体の粒径が小さくなり、十分な圧延効果を得られずそのアスペクト比が小さくなると考えられる。本実施例では、上記したように、合金にさらにＡｌを添加するとともに、扁平化加工処理の前に結晶粒を適度に粗大化させる粒径調整熱処理を行っている。Ａｌの添加によって熱処理温度を比較的高くしても合金粉体を凝集させず且つ結晶粒径を大きくできるとともに、他の磁気特性に悪影響を与えることもない。これにより、所定の粒径及びアスペクト比を有する軟磁性粉体１を得ることができ、複合磁性体としての磁性シート１０に通信補助用の磁性シートとして必要とされる透磁率特性、すなわち低い虚数透磁率でありながら高い実数透磁率を与えることができるのである。

次に、本発明による１つの実施例としての軟磁性粉体の製造方法、及び、かかる軟磁性粉体を用いた磁性シートの製造方法について、図２を用いて詳細を説明する。

図２に示すように、まず、上記したＰ及びＡｌを添加した所定の合金組成のＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金の合金溶湯をアトマイズして、合金粉体を得る（粉体化；Ｓ１）。ここでは、溶湯をガス噴霧するガスアトマイズ法を用いた。すなわち、ガスアトマイズ装置にて合金溶湯を流下させつつ不活性ガスを吹きつけて、合金溶湯を分断して微細な多数の液滴にしつつ、落下させ、急冷し凝固させて、合金粉体を得る。特に、ここでは平均粒径Ｄ５０を１００μｍ以上とするようにガス圧力等を調整することで、後述する扁平化加工処理において得られる軟磁性粉体に所望の形状を比較的容易に付与できるのである。なお、水アトマイズ法などの他のアトマイズ法によって合金粉体を得ることもできる。

次に、得られた合金粉体に粒径調整熱処理を施す（Ｓ２）。粒径調整熱処理では、ＡｒまたはＮ_２による不活性ガス雰囲気中で９００〜１０００℃にて加熱、保持し、Ｐの添加で微細化した噴霧後の合金粉体の結晶粒を適度に粗大化させる。

さらに、合金粉体を扁平化加工処理する（Ｓ３）。すなわち、合金粉体を有機溶媒や粉砕助剤などと共にアトライター装置の容器内に投入し、さらに鋼球などの粉砕媒体を装填する。そして、周面に回転羽根を設けられた攪拌棒を回転させて、容器内を攪拌する。すると、粉砕媒体が合金粉体に衝突し衝撃を与えて、合金粉体を粉砕させながら平たく変形させ扁平化させる。所定の粒度となるまで扁平化させて軟磁性粉体１を得る。ここで得られる軟磁性粉体１の形状としては、後述する複合化において混練や塗工の妨げとならないよう、平均粒径Ｄ５０を１２０μｍ未満とし、さらに磁性シート１０に所望の透磁率特性を与えられるよう、アスペクト比の平均値を１００より大きくすることが好ましい。また、粒度幅（Ｄ９０−Ｄ１０）を１５０μｍ以下とすることが好ましい。

特に、上記したようにＰの添加によって微細化された合金粉体の結晶粒を粒径調整熱処理によって適度に粗大化させたので、全体として結晶粒径のばらつきを均質化できる。さらに、合金粉体は結晶粒界で優先的に粉砕され、扁平化加工処理中に粉砕された合金粉体の粒径を比較的大きくするとともに均質化し得る。そして、得られる軟磁性粉体１の粒径を大きく、アスペクト比を大きくするとともに、粒度幅を比較的小さくし得るのである。但し、後述する複合化のために平均粒径を所定値以下とするが、これについては粒径調整熱処理の保持温度などで調整し得る。

得られた軟磁性粉体１は、必要に応じて焼鈍熱処理される（Ｓ４）。例えば、焼鈍熱処理ではＮ_２雰囲気下で３００〜４００℃に加熱し、保持する。

さらに、かかる軟磁性粉体１を複合化する（Ｓ５）。複合化において、本例では、軟磁性粉体１をマトリクス材料となる塩素化ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂やその他のゴム系樹脂、希釈溶剤及び架橋化材とともにペースト状になるまで混練し、ペースト体を得る。得られたペースト体をドクターブレード法により、所定の厚さとなるように基材上に塗工して分散された軟磁性粉体を配向させつつシート体を形成する。ここでは、ペーストにおける軟磁性粉体１の充填量を４３体積％として、０．１ｍｍ厚さに塗工した。そして、シート体を乾燥させて、所定の温度で架橋プレスし、磁性シート１０を得る。

以上のようにして軟磁性粉体１を得て、かかる軟磁性粉体を用いた複合磁性体として磁性シート１０を得ることができる。上記したように、軟磁性粉体１には所定の粒径及びアスペクト比を付与できるので、これを使用した磁性シート１０は通信補助用の複合磁性体として必要とされる透磁率特性を得ることができる。軟磁性粉体１を同様に複合化させてシート状以外の形状の複合磁性体を得ることもできる。

［特性評価試験１］
上記した製造方法において、図３〜図６に示す各実施例及び比較例に示す合金組成からなる軟磁性粉体を得た上で、磁性シートを作製した。各実施例及び比較例の作製中における扁平化加工処理に要した加工時間を記録した。また、粉体化（Ｓ１）後において合金粉体の結晶粒径を測定し、粒径調整熱処理（Ｓ２）後において合金粉体の結晶粒径及び凝集の有無を測定及び評価し、扁平化加工処理（Ｓ３）後において軟磁性粉体の平均粒径Ｄ５０、粒度幅（Ｄ９０−Ｄ１０）を測定してアスペクト比を算出し、複合化（Ｓ５）後において磁性シートの実数透磁率μ’、虚数透磁率μ”及び損失係数ｔａｎδ（＝μ”／μ’）を測定し算出するとともに耐食性を評価した。

粒径調整熱処理（Ｓ２）の加熱・保持温度については、合金粉体の凝集を防止し得るとともに結晶粒を比較的成長させやすい典型的な温度である１０００℃とした。また、例えば図６に示すように、扁平化加工処理（Ｓ３）の加工時間、すなわちアトライターの運転時間は、各実施例及び比較例において平均粒径（Ｄ５０）が最大となるように調整した。

粉体化（Ｓ１）後及び粒径調整熱処理（Ｓ２）後の合金粉体の結晶粒径については、得られた合金粉体を樹脂に埋め込み切り出した切断面を研磨して、金属顕微鏡にてこの研磨面を観察し線分法によって求めた。

粒径調整熱処理（Ｓ２）後の合金粉体の凝集の有無は、ステンレスバットに１ｋｇの合金粉体を静置し粒径調整熱処理に供して、冷却後の合金粉体を観察し、直径１０ｍｍ以上の凝集体の有無によって評価した。

扁平化加工処理（Ｓ３）後の軟磁性粉体の平均粒径Ｄ５０及び粒度幅（Ｄ９０−Ｄ１０）はそれぞれレーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定した。なお平均粒径Ｄ５０は、粒径分布を小径側から累積した体積を全体の５０％とする粒径であり、粒度幅（Ｄ９０−Ｄ１０）は平均粒径Ｄ９０及びＤ１０（それぞれ小径側からの累積体積を９０％及び１０％とする粒径）の差である。ここで、平均粒径Ｄ５０の目標値は、１２０μｍ未満とし、粒度幅の目標値は１５０μｍ未満とした。

また、アスペクト比の平均値は次のようにして算出した。すなわち、軟磁性粉体１を樹脂に埋め込んで研磨し、研磨面を光学顕微鏡で観察し、軟磁性粉体の任意の１００個の粒子について最大厚みｔ_ｍａｘ及び最小厚みｔ_ｍｉｎの平均をとって、粒子厚みｔ_ａとする。さらに、１００個の粒子についての粒子厚みｔ_ａの平均値ｔ_ａｖｅにより平均粒径Ｄ５０を除してアスペクト比（の平均値）とした。つまり、アスペクト比は平均粒径Ｄ５０／粒子厚みの平均値ｔ_ａｖｅで算出される。ここで、アスペクト比の目標値は１００よりも大きいこととする。

複合化（Ｓ５）後の磁性シートの実数透磁率μ’及び虚数透磁率μ”は、以下のようにして測定した。すなわち、作製した磁性シートを外径１０ｍｍ×内径６ｍｍのリング形状に打ち抜き、測定周波数を１３．５６ＭＨｚとしてインピーダンス特性を市販のネットワーク・アナライザーを用いて測定し、実数透磁率μ’及び虚数透磁率μ”を算出した。損失係数ｔａｎδはμ”／μ’にて算出した。ここで、実数透磁率μ’の目標値は６０以上とする。また、実用上の観点から、損失係数ｔａｎδの目標値は、０．１０以下とする。

磁性シートの耐食性は、高温高湿試験によって評価した。すなわち、８５℃で相対湿度８５％の雰囲気下に暴露し、２５０ｈｒ経過後に目視で観察して変色の有無にて評価した。

図３に示すように、本特性評価試験においては、まず、Ｓｉの含有量による影響を評価した。すなわち、実施例１〜９、比較例１及び２において、Ｓｉの含有量を０〜１６質量％の間で振り分けた。各実施例及び比較例において、Ｃｒを２質量％、Ａｌを０．５質量％、Ｐを０．５質量％含有している。その結果、Ｓｉの含有量を０質量％とした比較例１では実数透磁率μ’が２８と目標値を大きく下回った。また、Ｓｉの含有量を多くするにつれて扁平化加工処理後の軟磁性粉体の平均粒径Ｄ５０及びアスペクト比はともに小さくなる傾向にあり、Ｓｉの含有量を１６質量％とした比較例２ではアスペクト比が目標値を下回った。Ｓｉの含有量の増加に伴い、合金粉体は延性を低下させ、すなわち脆化するものと考えられる。Ｓｉの含有量を１．５〜１４質量％とした実施例１〜９は全ての目標値を満たした。すなわちＳｉの含有量には最適な範囲があり、１．５〜１４質量％の範囲内である。

図４に示すように、さらに、Ｃｒの含有量による影響を評価した。すなわち、実施例６、１０及び１１、比較例３及び４において、Ｃｒの含有量を０〜８質量％の間で振り分けた。各実施例及び比較例において、Ｓｉを８質量％、Ａｌを０．５質量％、Ｐを０．５質量％含有している。Ｃｒの含有量を多くするにつれて扁平化加工処理後の軟磁性粉体の平均粒径Ｄ５０及びアスペクト比はともに大きくなる傾向にあった。Ｃｒの添加により合金粉体の靭性を上昇させたものと考えられる。また、Ｃｒの含有量を０質量％とした比較例３、及び、同８質量％とした比較例４は共に実数透磁率μ’が目標値を下回るとともに損失係数ｔａｎδが目標値を超えてしまった。Ｃｒの含有量を２〜６質量％とした実施例６、１０及び１１は全ての目標値を満たした。すなわちＣｒの含有量には最適な範囲があり、２〜６質量％の範囲内である。

図５に示すように、さらに、Ａｌの含有量による影響を評価した。すなわち、実施例６、１２〜１８、比較例５及び６において、Ａｌの含有量を０〜５質量％の間で振り分けた。各実施例及び比較例において、Ｓｉを８質量％、Ｃｒを２質量％、Ｐを０．５質量％含有している。その結果、Ａｌを添加しなかった比較例５において合金粉体は粒径調整熱処理後に凝集を生じた。他の実施例及び比較例においてＡｌの含有により凝集を抑制し得たのは、合金粉体の表面にＡｌの酸化皮膜を形成したためと考えられる。また、比較例５の耐食性の評価も不良（×）であり、Ａｌを含有する他の実施例及び比較例においては良好（○）であったことから、Ａｌの含有は磁性シートの耐食性の向上に寄与すると言える。他方、Ａｌの含有量を５質量％とした比較例６においては、他の実施例と比べて軟磁性粉体の平均粒径Ｄ５０及びアスペクト比が小さく、アスペクト比の目標値を下回った。Ａｌの含有量が４質量％を越えると、合金粉体の延性を低下させてしまうと考えられる。Ａｌの含有量を０．１〜４質量％とした実施例６、１２〜１８は全ての目標値を満たした。すなわち、Ａｌの含有量には最適な範囲があり、０．１〜４質量％の範囲内である。

図６に示すように、さらに、Ｐの含有量による影響を評価した。すなわち、実施例６、１９〜２６、比較例７〜９において、Ｐの含有量を０〜１．５質量％の間で振り分けた。各実施例及び比較例において、Ｓｉを８質量％、Ｃｒを２質量％、Ａｌを０．５質量％含有している。その結果、Ｐの含有量を多くするにつれて粉体化後（噴霧後）及び粒径調整熱処理後（ＨＴ後）の合金粉体の結晶粒径が小さくなる傾向にあった。また、Ｐの含有量を多くするにつれて、すなわち粒径調整熱処理後の合金粉体の結晶粒径を小さくするにつれて、扁平化加工処理後の軟磁性粉体の平均粒径Ｄ５０も小さくなる傾向にあった。なお、扁平化加工処理の加工時間については、軟磁性粉体の平均粒径（Ｄ５０）を最大とするように調整したものである。Ｐを添加しなかった比較例７においては噴霧後の結晶粒径が比較的大きく軟磁性粉体の粒径及び粒度幅が共に目標値を越えてしまった。Ｐの含有量を０．０１質量％とした比較例８においても、噴霧後の結晶粒径が比較的大きく軟磁性粉体の粒径が目標値を越えてしまった。比較例７及び８では、ともに塗工を行うことが困難であるため磁性シートを作製しなかった。また、Ｐの含有量を１．５質量％とした比較例９においては、実数透磁率μ’が目標値を下回った。Ｐの含有量を０．０２〜１質量％とした実施例６、１９〜２６は全ての目標値を満たした。すなわち、Ｐの含有量には最適な範囲があり、０．０２〜１質量％の範囲内である。

上記したようにＰの含有によって粉体化後の合金粉体はその結晶粒を小さくするが、粒径調整熱処理により結晶粒径を調整し得る。特に、所定量のＡｌを含有することで、上記した結晶粒を成長させやすい典型的な温度である１０００℃においても合金粉体の凝集を防止して粒径調整熱処理を行うことができる。なお、粒径調整熱処理によってＰは結晶粒界に濃化しており、合金粉体は扁平化加工処理において結晶粒界で破断されやすい。また、扁平化加工処理による軟磁性粉体の粒径は、熱履歴によって均質化し得る粒径調整熱処理後の結晶粒の大きさに依存する。そのため、軟磁性粉体の粒径も均質化し得て磁性シートの透磁率特性も均質化し得るのである。

以上のように、軟磁性粉体を与えるためのＦｅ基合金組成物として必要とされる合金組成が示された。なお、不可避的不純物については、上記した軟磁性粉体の磁気特性及び耐食性を損なわない範囲として、質量％で、Ｃを０．０４％以下、Ｍｎを０．３％以下、Ｓを０．０１％以下、Ｎを０．０６％以下、Ｃｕを０．０５％以下、Ｍｏを０．０５％以下、Ｎｉを０．１％以下に抑制されることが好ましい。

［特性評価試験２］
上記したような合金組成のＦｅ基合金組成物から軟磁性粉体及び磁性シートを得るための製造方法のうち、特に、粒径調整熱処理（Ｓ２）の加熱・保持温度による影響を評価するため、図７に示す各温度についての特性評価試験を行った。

比較例１０においてはＦｅを９０質量％、Ｓｉを８質量％、Ｃｒを２質量％としてＡｌ及びＰを添加しない合金組成とし、他の実施例及び比較例においては上記した実施例６と同じ合金組成（図３〜６参照）として、軟磁性粉体を得た。上記した特性評価試験１と同様に、粉体化（Ｓ１）後において合金粉体の結晶粒径を測定し、粒径調整熱処理（Ｓ２）後において合金粉体の結晶粒径及び凝集の有無を測定及び評価し、扁平化加工処理（Ｓ３）後において軟磁性粉体の平均粒径Ｄ５０を測定してアスペクト比を算出した。

上記したように、粒径調整熱処理の保持温度による影響を評価した。すなわち、図７に示すように、実施例６、２７及び２８、比較例１１〜１６において、粒径調整熱処理（Ｓ２）の加熱・保持温度を０℃（粒径調整熱処理を行っていない。）〜１０００℃の間で振り分けた。その結果、０〜８５０℃の比較例１１〜１６まで粉体化後（噴霧後）の結晶粒径に対する粒径調整熱処理後（ＨＴ後）の結晶粒径に有意な変化がなく、得られた軟磁性粉体のアスペクト比も目標値を下回った。実施例２７、２８、６の９００℃、９５０℃、１０００℃であれば、ＨＴ後の結晶粒径を比較的大きくでき、軟磁性粉体のアスペクト比も目標値を満たした。特に１０００℃であれば実施例中、これらを最も大きくできることが判った。すなわち、粒径調整熱処理の保持温度の好ましい範囲は９００〜１０００℃である。

ここで比較例１０では、合金組成にＡｌ及びＰを含んでおらず、噴霧後の結晶粒径が他の実施例及び比較例に比べて大きくなり、粒径調整熱処理の保持温度を１０００℃とすると凝集が発生した。この結果は、特性評価試験１において説明したＰ又はＡｌを添加しなかった場合の結果（比較例７、比較例５）と合致する。

ここまで本発明による代表的実施例及びこれに基づく改変例について説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるだろう。

１軟磁性粉体
１０磁性シート

Claims

軟磁性を有するＦｅ基合金組成物であって、質量％で、Ｓｉ：１．５〜１４％、Ｃｒ：２〜６％、Ａｌ：０．１〜４％、Ｐ：０．０２〜１％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有することを特徴とするＦｅ基合金組成物。
質量％で、Ｓｉ：１．５〜１４％、Ｃｒ：２〜６％、Ａｌ：０．１〜４％、Ｐ：０．０２〜１％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有する扁平合金粉であり、厚さに対する粒径のアスペクト比の平均値を１００以上としたことを特徴とする軟磁性粉体。
軟磁性を有する扁平合金粉の扁平化方向を揃えてマトリクス材料中に配向分散させた複合磁性体であって、
前記扁平合金粉は、質量％で、Ｓｉ：１．５〜１４％、Ｃｒ：２〜６％、Ａｌ：０．１〜４％、Ｐ：０．０２〜１％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有するとともに、厚さに対する粒径のアスペクト比の平均値を１００以上としたことを特徴とする複合磁性体。
質量％で、Ｓｉ：１．５〜１４％、Ｃｒ：２〜６％、Ａｌ：０．１〜４％、Ｐ：０．０２〜１％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金組成を有するＦｅ基合金組成物からなる合金溶湯をアトマイズして合金粉体を得て、粒径調整熱処理を与えた後に扁平化加工処理を施す工程を含むことを特徴とする軟磁性粉体の製造方法。
前記粒径調整熱処理は前記合金粉体の結晶粒を成長させつつ粒内に対してその粒界でＰ濃度を少なくとも高くさせる温度に加熱保持する熱処理であることを特徴とする請求項４記載の軟磁性粉体の製造方法。