JPH07166202A

JPH07166202A - 低アスペクト比扁平状軟磁性金属粉末およびその製造方法

Info

Publication number: JPH07166202A
Application number: JP5316777A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kato; 真宏加藤; Eiichi Koshikawa; 衛一越川; Hitoshi Iwata; 仁志岩田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Kyodo Printing Co Ltd
Current assignee: Kyodo Printing Co Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 1993-12-16
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 1995-06-27

Abstract

(57)【要約】【目的】高感度でかつ情報の秘密性の高い磁気バーコ
ードの印刷による形成に最適な磁性粉末およびその製造
方法。【構成】磁性粉末は粒子の平均アスペクト比が１．５
〜４、最大粒径が４４μｍ以下、飽和磁束密度が０．７
Ｔ以上、保磁力が１２００Ａ／ｍ以下の低アスペクト比
扁平状軟磁性金属粉末。製造方法は、最大粒径が３１μ
ｍ以下の粒状あるいは球状粉末を粉砕媒体とともに容器
内に収容して、潤滑剤との共存下で媒体と容器の少なく
とも一方を駆動することにより粉末を機械的に扁平化す
るもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気的な記録方式を利
用した記録媒体に用いられる軟磁性金属粉末に関し、特
に特定の磁性を有する磁性体の有無により識別情報を与
える磁気バーコードに使用される低アスペクト比の扁平
状軟磁性金属粉末およびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】キャッシュカード、クレジットカード、
プリペイドカード等の普及にしたがい、その記録情報の
保護についての要求が高まっている。特にこれらのカー
ドの多くが採用している磁気記録方式においては、記録
情報の保護、偽造の防止に関する多くの方法等が提案・
採用されている。たとえば、特開昭５５−９３５１４
号、特開昭５９−９４１８８号、特開昭６２−１８９６
２６号、特開昭６２−２０４４３０号等に示されるよう
に、磁気カードの記録層の上層に磁気シールド層を設
け、容易に情報の読み取りおよび書き込みができないカ
ードやその記録再生装置の提案である。また、特公昭４
０−２３７４５号、特開昭６２−１８９６２６号のよう
に記録磁性層を２層にしたカードも提案されている。

【０００３】一方、個々のカードに識別情報を設ける方
法も採用されている。この識別情報を付与する手段の一
つとしてカードに磁気バーコードを形成する方法があ
る。通常、この磁気バーコードは印刷により作成し、磁
性粉を含む磁気インキで所望のパターンを形成した磁気
バーコードと、磁性のない顔料を含み非磁性インキで形
成したダミーバーコードを任意に配列して識別情報とし
ている。この磁気バーコードを読み取るには、適当な強
さの外部磁界を印加し、磁気センサにより磁気バーコー
ドの磁化を検出したり、磁気抵抗の変化を検出する方法
が一般に用いられている。

【０００４】磁気バーコードに用いられる磁性粉は、従
来特開平１−１０９５２４号に記載されているように球
状のカルボニル鉄粉や球状に近い形状のパーマロイ、セ
ンダスト等が用いられている。

【０００５】前記それぞれの粉末の製造方法は、記録磁
性層用、シールド層用および磁気バーコード用でそれぞ
れ異なっている。記録磁性層用の粉末は、針状ゲーサイ
ト等の脱水、還元によって主に製造される。一方、シー
ルド層用の粉末の製造方法としては、ボールミルやアト
ライター等、粉末を粉砕媒体とともに容器に収容して、
この媒体と容器の少なくとも一方を駆動することによ
り、機械的に粉砕・扁平化する方法が広く用いられてい
る。たとえば、特開昭６３−３５７０１号には湿式のボ
ールミルを用い、ハロゲン化炭化水素を粉砕助剤とした
鱗片状粉末の製造方法が示されており、特開平１−１８
８６０６号には連続式のアトライターにより、大量に扁
平状粉末を製造できる方法が記載されている。また、従
来磁気バーコードに用いられている球状の磁性粉は、ガ
スアトマイズ等により製造されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来磁気バーコードに
使用されている磁性粉はほぼ球状であるため反磁界係数
が大きく透磁率も小さい。このため、マグネティック・
ビューアのような簡易的な方法では磁気バーコードのパ
ターンを読み取ることができず、情報の秘密が保持でき
る。しかし、逆に、磁気センサで読み取る際も漏洩磁束
がわずかであるため出力が小さく、バーコード上の保護
層の厚さの変動や汚れにより読み取りエラーが発生する
場合があった。これを実用上防止するためには、より高
感度の磁気センサが必要であり、そのため高価な読み取
り装置になっていた。また、出力が低いため、センサの
摩耗等によるセンサ性能の低下に対しても、センサの交
換を頻繁に行う必要があった。

【０００７】また、アスペクト比がたとえば４０以上と
大きい針状あるいは鱗片状の軟磁性粉を用いると、これ
らの粉末粒子は反磁界係数の小さな針状方向あるいは扁
平方向に磁化し易く、読み取りの際の漏洩磁束が球状の
粉末に比べて大きい。したがってセンサの出力も大きく
安定した読み取りができる。しかし、残留磁化が大きい
ためマグネティック・ビューア等でバーコードのパター
ンを容易に読み取ることができ情報の秘密保持を確保で
きない。

【０００８】本発明の目的は、上記磁気バーコードに用
いられる粉末において、外部磁界を印加した場合には磁
気センサで安定した読み取りができる漏洩磁束が得ら
れ、外部磁界がない場合には漏洩磁束が少なく、マグネ
ティック・ビューア等で磁気バーコードのパターンを識
別できない形状・特性を有する粉末を提供することおよ
びその粉末の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明は上記目
的を達成するために磁気バーコードに使用される軟磁性
金属粉末として、粒子の平均アスペクト比が１．５〜
４、最大粒径が４４μｍ以下、飽和磁束密度が０．７Ｔ
以上、保磁力が１２００Ａ／ｍ以下とするものである。

【００１０】また、本願の第２発明は上記軟磁性金属粉
末の製造方法であって、最大粒径３１μｍ以下の粒状あ
るいは球状の粉末を粉砕媒体とともに容器内に収容し
て、潤滑剤との共存下で該媒体と容器の少なくとも一方
を駆動して機械的に変形せしめ、粒子の平均アスペクト
比が１．５〜４、最大粒径が４４μｍ以下の低アスペク
ト比の扁平粉とするものである。

【００１１】第２発明において、機械的に変形される原
料粉末は水アトマイズ、ガスアトマイズ等のように溶解
合金から直接製造された粉末を用いること、平均粒径７
μｍ以下のものを用いることがそれぞれが望ましい。ま
た必要な場合には機械的に変形せしめられた後、非酸化
性雰囲気中において熱処理し、保磁力を１２００Ａ／ｍ
以下とするものである。

【００１２】

【作用】本発明者らは種々の磁気特性および形状的特性
を有する粉末を用いてテストした結果、飽和磁束密度が
０．７Ｔ以上、保磁力が１２００Ａ／ｍ以下、粒子の平
均アスペクト比が１．５〜４、最大粒径が４４μｍ以下
である軟磁性金属粉末を用いた磁気バーコードはマグネ
ティック・ビューア等の簡易的な観察方法ではバーコー
ドのパターンを識別できず、しかも磁気センサを用いた
読み取りの際に、特定強度の外部磁界が印加されると、
読み取りに十分な漏洩磁束が得られ、安定したバーコー
ドパターンの読み取りができるようになることを見出し
た。

【００１３】軟磁性合金粉末の飽和磁束密度を０．７Ｔ
以上と限定した理由は、０．７Ｔ未満の飽和磁束密度で
は読み取りの際の外部磁界の印加に対し漏洩磁束が不十
分であり、安定した読み取りができないからである。

【００１４】また、保磁力が１２００Ａ／ｍを越える粉
末では残留磁束密度が大きく、磁気バーコードとした場
合にマグネティック・ビューアでバーコードが識別でき
るため磁気バーコード用の軟磁性粉末としては不適当で
ある。

【００１５】本願の第１発明の粉末は、低アスペクト比
とされたことを特徴とする。平均アスペクト比が１．５
未満の軟磁性粉末では先に述べた従来の球状粉末と同様
にセンサの出力が小さく、安定した読み取りができな
い。また、平均アスペクト比が４より大きい軟磁性粉末
は、マグネティック・ビューアでバーコードパターンを
読み取ることができるため、磁気バーコード用の軟磁性
粉末としては不適当である。

【００１６】最大粒径４４μｍ以下の規定に関しては、
磁気バーコードを印刷するスクリーン印刷の際、これを
越える粒子がスクリーンを通過できないため、印刷に支
障が生じる場合があり、また、印刷したバーコードの表
面粗さが粗くなって、センサの出力にばらつきが生じ易
くなる。

【００１７】本願の第２発明は、目的とする粉末に対し
扁平化による拡大を見越した最大粒径の粒状あるいは球
状の粉末を用い、比較的短い適用な時間処理し、目的の
アスペクト比への変形のみに止め、粉砕（微粉化）作用
をほとんど伴わないように処理を行うものである。これ
は従来のように粉末を大きく変形せしめて、扁平度を可
能な限り高くし、この扁平かと共に粉砕（微粉化）を行
っていた磁気シールド用の粉末の製造方法とは大きく異
なるものである。

【００１８】用いる粒子の最大粒径が３１μｍを越える
と、所定の平均アスペクト比１．５〜４までの変形処理
で目的とする粉末の最大粒径を越えてしまう可能性が高
くなる。

【００１９】本発明の製造方法では機械的に粉末を変形
せしめる過程において、ほとんど粉砕（微粉化）作用を
伴わないが、これを実現させるためには粉砕媒体と粉末
粒子の摩擦を低減させる潤滑剤の添加が不可欠である。
潤滑剤の添加により粉砕作用は抑制され、変形作用が促
進される。

【００２０】潤滑剤は液体、固体どちらでもよく、たと
えば、周知のステアリン酸、オレイン酸、ラウリン酸、
パルミチン酸等の高級脂肪酸、ステアリン酸亜鉛、ステ
アリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸アル
ミニウム等の金属石けん、ステアリルアルコール等の高
級アルコール等、高級脂肪酸アルコール類、エタノール
アミン、ステアリルアミンなどの高級脂肪酸アミン、お
よびポリエチレンワックスなどで、これらは単独ばかり
でなく２種類以上加えてもよい。

【００２１】本発明では原料粉末を粉砕媒体とともに容
器内に収容して、潤滑剤との共存下で該媒体と容器の少
なくとも一方を駆動して機械的に変形せしめることによ
りアスペクト比の制御を行っているが、用いる粉末のア
スペクト比が目的のアスペクト比に対して高過ぎるか、
または高い粒子が混在していてはこの制御が困難とな
る。したがって用いる粉末のアスペクト比は１であるこ
と、端的には球状であることが望ましいが粒状でも実用
上問題ない。粒状あるいは球状の原料粉末は、水アトマ
イズ、ガスアトマイズ等のように溶解した金属を飛散さ
せ、気流中あるいは、水中で凝固させた場合に得易い。
鋼塊を粉砕した場合にでも、脆性材料ではアスペクト比
が１に近い粒状の原料粉末を得ることができるが、延性
をもつ材質では、粉砕工程で扁平化が起こるため、材質
によっては球状に近い粉末を得ることは困難である。し
たがって、このような材質における本発明の粉末の製造
方法においては水アトマイズ、ガスアトマイズ等のよう
に溶解合金から直接製造された粉末を用いる。

【００２２】さらに、機械的な変形を受けた粉末粒子内
部には歪が生じており、材質によっては目標とする保磁
力１２００Ａ／ｍ以下を満たすことができない。このよ
うな場合には熱処理により歪を除去し、これを満たす。
しかし、本発明のような微粉末では空気中で熱処理を行
うと、酸化作用によりかえって磁気特性が劣化すること
があり、非酸化性の雰囲気で熱処理を行うことが望まし
い。

【００２３】また、本発明の低アスペクト比扁平状軟磁
性粉末において、平均粒径が１０μｍ以下とすることが
使い勝手から望ましい、このような粉末を得るために
は、本願の第２発明で用いる原料粉末の平均粒径は７μ
ｍ以下とするとよい。

【００２４】

【実施例】

（実施例１）溶解合金を水中に投入して急冷し、鋼塊に
多数のクラックを生ぜしめ、これを乾式の振動ミルにて
粉砕することにより得られた粒状粒子よりなる７．５Ｓ
ｉ−６．６Ｃｒ−７．０Ａｌ−残部Ｆｅ合金粉末を、ボ
ールミルを用い、所定直径、所定の粉末対比重量の鋼球
と、潤滑剤としての粉末重量の２０倍量のイソプロピル
アルコール（ＩＰＡ）を添加し、所定時間加工それぞれ
の加工前後の平均粒径および最大粒径の測定結果ならび
に得られた粉末の平均アスペクト比を表１に示す。また
イソプロピルアルコールに代えてステアリン酸を粉末重
量の３％添加した乾式の場合の結果も同表内に記した。

【００２５】なお、本実施例を含めた各実施例におい
て、粉末の平均粒径、最大粒径および平均アスペクト比
の測定は以下の方法で行った。粉末の平均粒径および最
大粒径はレーザー分散方式の粒度分布測定機を用いて測
定した。平均アスペクト比を求めるにはまず粒子の厚み
を測定する。磁石により粉末を扁平方向に配向させた状
態で樹脂等に埋め込み、断面を研磨する。この粒子の断
面から厚みを測定する。測定にはＳＥＭ、あるいは光学
顕微鏡を用いる。いくつかの粒子の厚みを測定しその平
均を求めこれを平均厚みとする。平均アスペクト比は平
均粒径と平均厚みとの比（平均粒径／平均厚み）であ
る。

【００２６】

【表１】この表より、本発明の製造方法による粉末は、平均粒径
が約４〜９μｍ程度、最大粒径２２〜３１μｍ、平均ア
スペクト比１．８〜４の粉末であり、分級の必要もなく
バーコード用に適する粉末が得られている。また、保磁
力も水素中あるいは窒素中の熱処理により、いずれの粉
末も１１００Ａ／ｍ以下の値が得られており、飽和磁束
密度も０．９Ｔ以上の値を示していることを確認した。
本発明の試料Ｎｏ．１とＮｏ．４を比較すると、潤滑剤
の種類によりＳｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｆｅ系軟磁性材料では
粒径の拡大を抑制して扁平化することができることが分
かる。

【００２７】上記で得られた粉末に樹脂、溶剤等を加え
て磁性インキを調製し、これをＰＥＴ（ポリエチレンテ
レフタレート）基体上にスクリーン印刷し、磁気バーコ
ードを形成した。形成した磁気バーコードはマグネティ
ック・ビューアでは識別することは不可能であった。磁
気センサでの読み取りテストでは、球状のカルボニル鉄
粉を用いた磁気バーコードに比べ約２０％の出力電圧が
向上した。

【００２８】（実施例２）水アトマイズ法により噴霧
し、１．３Ｃｕ−５．６Ｎｂ−８．７Ｓｉ−１．４Ｂ−
残部Ｆｅよりなる平均粒径６．５μｍ、最大粒径３１μ
ｍの粉末と、平均粒径５．０μｍ、最大粒径２２μｍの
粉末をそれぞれ得た。Ｘ線回析の結果、非晶質合金特有
のハローパターンを示した。この粉末をＳＵＪ−２鋼球
を粉砕媒体とするアトライターを用いて加工した。被加
工粉末に対し所定重量比の鋼球と、潤滑剤として粉末重
量の２０倍量のイソプロピルアルコールならびに粉末重
量の０．６％のステアリン酸亜鉛を複合添加し、毎分３
００回転で所定時間運転した。この加工前後の粉末の特
性を表２に示す。但し、平均アスペクト比は（平均粒径
／平均厚み）の計算値である。

【００２９】比較のために同じ材質で、平均粒径９．０
μｍ、最大粒径６２μｍの粉末を同一条件で加工した場
合を比較例１、また、加工時間を延長したものを比較例
２として同表内に記す。

【００３０】本発明による製造方法では、いずれの粉末
を使用したものも目標の粉末特性を示しているが、望ま
しい平均粒径の限界７μｍおよび最大粒径の限界３１μ
ｍを越える原料粉末を使用した比較例１では平均アスペ
クト比は限界４．３、平均粒径は望ましい１０μｍに対
し１１．８μｍとやや上回っている程度であるが、最大
粒径は８８μｍと限界の２．０倍と大きなものが得られ
た。

【００３１】比較例１の粉末を分級することにより目標
を満たす粉末とすることができたが、その歩留りは５５
％と著しく低い値であり、コスト的に実用に達していな
ことが分かった。また比較例２は加工時間を延長し粒子
の微粉化を試みたものであるが、平均粒径、最大粒径、
平均アスペクト比とも高くなり目的の特性を有する粉末
が得られないことが分かった。

【００３２】また、本発明の粉末は加工したままでは非
晶質状態であり、保磁力は１２００Ａ／ｍ以下の条件で
達成できなかったが、粉末を結晶化温度より５０℃高い
温度で１時間保持した後冷却する熱処理を施すことによ
り微細な結晶状態となり保磁力７９０Ａ／ｍと十分な特
性となった。飽和磁束密度は１．０Ｔ以上を示している
ことを確認した。

【００３３】これら本発明による粉末を使用して調製し
た磁性インキをポリ塩化ビニル基体上に印刷し磁気バー
コードを形成した。形成された磁気バーコードに市販の
磁石を近づけて磁化したのちマグネティック・ビューア
で識別を試みたが不可能であった。磁気センサでの読み
取りテストでは、十分に読み取り可能であり、しかも球
状のカルボニル鉄粉を用いた磁気バーコードに比べ約２
５％出力電圧が向上することを確認した。

【００３４】

【表２】（実施例３）溶解合金を水中に投入して、急冷し、鋼塊
に多数のクラックを生ぜしめ、これを乾式の振動ミルに
て粉砕することにより得られた２種の粒状粒子よりなる
９．５Ｓｉ−５．５Ａｌ−残部Ｆｅ合金粉末をアトライ
ター用い、所定直径、所定の粉末対比重量の鋼球と、潤
滑剤として粉末重量の０．１％のステアリン酸亜鉛を添
加して加工した。比較例として潤滑剤を添加しない他は
同条件で加工を行った。加工条件および加工後の粉末特
性を表３に示す。

【００３５】本発明による製造方法では目的とする最大
粒径、平均アスペクト比の粉末を得ることができている
が、潤滑剤を添加しない比較例では加工後の平均アスペ
クト比が１．２〜１／３であり、１．５以上を満足して
いない。また、最大粒径が限界値４１μｍから大きく外
れており、そのため分級が必要である。これは、潤滑剤
を用いていないため、粉末の扁平化が進行せず、しかも
一部の粉末粒子が凝集し、これにより最大粒径が大きく
なったからである。

【００３６】また、保磁力は水素中あるいは窒素中の熱
処理により、いずれの粉末も１１００Ａ／ｍ以下の値が
得られ、飽和磁束密度も１．０Ｔ以上の値を示している
ことを確認した。

【００３７】上記本発明による粉末を使用して調製した
磁性インキをポリ塩化ビニル基体上に印刷し磁気バーコ
ードを形成した。形成された磁気バーコードは実施例
１、実施例２と同様にマグネティック・ビューアでの識
別は不可能であり、磁気センサでの読み取りテストでも
十分な出力電圧を示した。

【００３８】

【表３】

【００３９】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明による低ア
スペクト比偏平状軟磁性金属粉末を磁気バーコードに用
いた場合、従来に比べ磁気センサでより安定した読み取
りを可能にする十分な漏洩磁束が得られ、また、マグネ
ティック・ビューア等で磁気バーコードのパターンを識
別できないため高感度かつ情報の秘密性の高い磁気バー
コードには最適な粉末である。

【００４０】また、本発明による軟磁性金属粉末の製造
方法は粒状または球状粒子を所定の扁平形状にまで扁平
加工するのに伴う最大粒径の拡大を適切量だけ見込んで
原料粉の粒径とするものであり、これにより粒子の平均
アスペクト比が１．５〜４、最大粒径が４４μｍ以下で
ある磁気カードに適した粉末を容易に製造することを可
能とする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩田仁志島根県安来市安来町2107番地の２日立金属株式会社冶金研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子の平均アスペクト比が１．５〜４、
最大粒径が４４μｍ以下、飽和磁束密度が０．７Ｔ以
上、保磁力が１２００Ａ／ｍ以下であることを特徴とす
る低アスペクト比扁平状軟磁性金属粉末。
【請求項２】低アスペクト比扁平状軟磁性金属粉末の
製造方法であって、最大粒径３１μｍ以下の粒状あるい
は球状の粉末を粉砕媒体とともに容器内に収容して、潤
滑剤との共存下で該媒体と容器の少なくとも一方を駆動
することにより前記粉末を機械的に扁平状に変形せし
め、粒子の平均アスペクト比が１．５〜４、最大粒径が
４４μｍ以下とすることを特徴とする低アスペクト比扁
平状軟磁性金属粉末の製造方法。
【請求項３】水アトマイズまたはガスアトマイズ法に
より溶解合金から直接製造された粉末を原料として用い
る請求項２に記載の低アスペクト比扁平状軟磁性金属粉
末の製造方法。
【請求項４】平均粒径が７μｍ以下の粉末を原料とし
て用いる請求項２または請求項３に記載の低アスペクト
比扁平状軟磁性金属粉末の製造方法。
【請求項５】機械的に変形せしめた後、非酸化性雰囲
気中において熱処理し、保磁力を１２００Ａ／ｍ以下と
する請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の軟
磁性金属粉末の製造方法。