(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022168543
(43)【公開日】2022-11-08
(54)【発明の名称】磁性金属／フェライトコンポジット及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
B22F 1/14 20220101AFI20221031BHJP
C22C 33/02 20060101ALI20221031BHJP
H01F 1/24 20060101ALI20221031BHJP
H01F 1/147 20060101ALI20221031BHJP
H01F 41/02 20060101ALI20221031BHJP
H01F 27/255 20060101ALI20221031BHJP
【ＦＩ】
B22F1/02 G
C22C33/02 M
H01F1/24
H01F1/147 166
H01F41/02 D
H01F27/255
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021074081
(22)【出願日】2021-04-26
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、研究成果最適展開支援プログラムトライアウト「マテリアルデザインに基づく新規磁性金属／フェライトバルクコンポジットの創製」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】503027931
【氏名又は名称】学校法人同志社
(74)【代理人】
【識別番号】110000475
【氏名又は名称】特許業務法人みのり特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】廣田 健
(72)【発明者】
【氏名】加藤 将樹
(72)【発明者】
【氏名】吉田 実憲
【テーマコード（参考）】
4K018
5E041
【Ｆターム（参考）】
4K018AA26
4K018AB01
4K018AC02
4K018AC03
4K018AC04
4K018BA14
4K018BC17
4K018BC19
4K018BC20
4K018BC22
4K018BC28
4K018BC33
4K018BD01
4K018CA02
4K018DA14
4K018EA21
4K018KA44
5E041AA02
5E041AB01
5E041AB02
5E041BC01
5E041BD01
5E041BD13
5E041CA01
5E041HB07
5E041HB14
5E041NN06
5E041NN13
5E041NN18
(57)【要約】
【課題】高電気抵抗と高飽和磁束密度、高周波でも高い透磁率を併せ持つ、磁性金属／フェライトコンポジット及びその製造方法を提供する。
【解決手段】膜厚０．０５～０．２μｍのＮｉめっき膜にて表面が被覆された鉄ケイ素合金粉末の表面にＮｉＭｎＺｎフェライト相が形成されており、当該ＮｉＭｎＺｎフェライト相が形成された合金粒子間の領域にＭｎＺｎフェライト相が配置されており、９０％以上の相対密度を有する。このコンポジットは、鉄ケイ素合金粉末の表面をＮｉめっき膜で被覆した合金粉末の表面にＮｉＯ、ＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3微粒子を均一にコーティングした後、ＭｎＯ2、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3微粒子の混合物を添加して、高静水圧下で相対密度８０％以上に成形し、パルス通電加圧法により熱処理し、上記金属酸化物からＮｉＭｎＺｎフェライト相とＭｎＺｎフェライト相を形成することで得られる。
【選択図】図２
【解決手段】膜厚０．０５～０．２μｍのＮｉめっき膜にて表面が被覆された鉄ケイ素合金粉末の表面にＮｉＭｎＺｎフェライト相が形成されており、当該ＮｉＭｎＺｎフェライト相が形成された合金粒子間の領域にＭｎＺｎフェライト相が配置されており、９０％以上の相対密度を有する。このコンポジットは、鉄ケイ素合金粉末の表面をＮｉめっき膜で被覆した合金粉末の表面にＮｉＯ、ＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3微粒子を均一にコーティングした後、ＭｎＯ2、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3微粒子の混合物を添加して、高静水圧下で相対密度８０％以上に成形し、パルス通電加圧法により熱処理し、上記金属酸化物からＮｉＭｎＺｎフェライト相とＭｎＺｎフェライト相を形成することで得られる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
膜厚０．０５～０．２μｍのニッケルめっき膜にて表面が被覆された鉄ケイ素合金粉末の表面に、電気的絶縁層としてニッケルマンガン亜鉛フェライト相が形成されており、当該ニッケルマンガン亜鉛フェライト相が形成された合金粒子間の領域に、マンガン亜鉛フェライト相が配置されており、相対密度が９０％以上であることを特徴とする磁性金属／フェライトコンポジット。
【請求項2】
前記磁性金属／フェライトコンポジットにおける鉄ケイ素合金とフェライト相の体積割合が７０／３０～８５／１５ｖｏｌ％であることを特徴とする請求項１に記載の磁性金属／フェライトコンポジット。
【請求項3】
飽和磁束密度が１．５Ｔ以上であり、電気抵抗率ρが０．７×１０-4Ω・ｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁性金属／フェライトコンポジット。
【請求項4】
鉄ケイ素合金粉末の表面を、膜厚０．０５～０．２μｍのニッケルめっき膜で被覆してなる合金粉末を準備し、その表面に、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄(III)微粒子を均一にコーティングした後、二酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄(III)微粒子の混合物を添加して、高静水圧下で相対密度８０％以上に成形し、さらにパルス通電加圧法にて熱処理することにより、鉄ケイ素合金粉末の表面にニッケルマンガン亜鉛フェライト相を形成し、当該ニッケルマンガン亜鉛フェライト相が形成された合金粒子間の領域に、マンガン亜鉛フェライト相を形成することを特徴とする磁性金属／フェライトコンポジットの製造方法。
【請求項5】
前記コーティングにおける前記鉄ケイ素合金／（酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄(III)）の体積割合を、鉄ケイ素合金／ニッケルマンガン亜鉛フェライト相として９６～９４／４～６ｖｏｌ％とし、前記鉄ケイ素合金とフェライト相全体の体積割合が７０／３０～８５／１５ｖｏｌ％となる量の二酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄(III)微粒子の混合物を添加することを特徴とする請求項４に記載の磁性金属／フェライトコンポジットの製造方法。
【請求項6】
パルス通電加圧焼結による前記熱処理が、６７３～７７３Ｋ（４００～５００℃）の焼結温度、１００～２５０ＭＰａの加圧力および１．８×１０2～６．０×１０2 秒（３～１０分）の保持時間の条件にて行なわれることを特徴とする請求項４又は５に記載の磁性金属／フェライトコンポジットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高電気抵抗と高飽和磁束密度、高周波でも高い透磁率を併せ持つ、磁性金属／フェライトコンポジット及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子機器に使用される軟磁性材料には、高・飽和磁束密度(Ｂs)でかつ、高周波領域で使用可能な高・電気抵抗率(ρ)と高・透磁率(μ)が求められているが、単相のバルク磁性材料でこれらの要求を満足するものは知られていない。
最も高い飽和磁束密度（Ｂs＝２．２Ｔ）を有する鉄（Ｆｅ）をベースにした金属磁性材料は、高い飽和磁束密度、高透磁率という高い磁気特性を示し、例えば下記の特許文献１には、複合磁性材料として、Ｆｅとケイ素（Ｓｉ）を主成分とする磁性粉末の表面に絶縁被膜が形成されたものが開示されている。しかしながら、このようなＦｅをベースにした金属磁性材料は、電気抵抗が低いために高周波領域ではうず電流損失が大きくなり、使用が困難となるという問題があった。
最も高い飽和磁束密度（Ｂs＝２．２Ｔ）を有する鉄（Ｆｅ）をベースにした金属磁性材料は、高い飽和磁束密度、高透磁率という高い磁気特性を示し、例えば下記の特許文献１には、複合磁性材料として、Ｆｅとケイ素（Ｓｉ）を主成分とする磁性粉末の表面に絶縁被膜が形成されたものが開示されている。しかしながら、このようなＦｅをベースにした金属磁性材料は、電気抵抗が低いために高周波領域ではうず電流損失が大きくなり、使用が困難となるという問題があった。
【0003】
一方、酸化物磁性体のフェライトは、電気抵抗が高いため、高周波領域での磁気損失が少なく、Ｂsの高い金属磁性材料粒子の表面を高ρのフェライトで被覆して緻密化した複合材料（磁性ナノコンポジット）は、高電気抵抗と高磁束密度、高周波でも高い透磁率という両者の長所を併せ持つ高周波用磁性材料として期待できるが、このようなコンポジット創製にあたっては、以下に述べる２つの課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００５－１４６３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
第１の課題は、緻密化過程における酸化物皮膜の破断の問題である。即ち、高い飽和磁束密度、透磁率を得るためには複合材料の相対密度を理論密度に近づける必要があるため、成形時および焼結時に加圧により緻密化を行うが、その際、金属粒子の塑性変形に金属粒子表面に形成した酸化物皮膜の変形が追従せず、皮膜が破壊する。これは高密度にすればするほど破壊が進み、その結果、金属粒子同士が直接接触し、複合材料の電気抵抗が金属粒子並に低下してしまう。
又、第２の課題は、金属粒子とフェライト酸化物の混合物を加熱処理する際の接触界面における相互拡散の問題である。即ち、金属粒子は酸化されるとともにフェライトは還元され、出発原料が元来保持していた高い磁気的・電気的特性を失い、熱処理前の混合物の特性以下に低下する。
このように、金属と酸化物という全く性質の異なる物質を熱処理によって緻密化することは、金属と酸化物間の塑性変形能の差異や、熱平衡下での酸化物の解離や相互拡散等により、通常の粉末冶金のプロセスでは至難となっている。
又、第２の課題は、金属粒子とフェライト酸化物の混合物を加熱処理する際の接触界面における相互拡散の問題である。即ち、金属粒子は酸化されるとともにフェライトは還元され、出発原料が元来保持していた高い磁気的・電気的特性を失い、熱処理前の混合物の特性以下に低下する。
このように、金属と酸化物という全く性質の異なる物質を熱処理によって緻密化することは、金属と酸化物間の塑性変形能の差異や、熱平衡下での酸化物の解離や相互拡散等により、通常の粉末冶金のプロセスでは至難となっている。
【0006】
そこで、本願発明者等は、上記の第１の課題に対して、金属粒子の表面をフェライトの連続膜で被覆するのではなく、金属粒子表面を、酸化物の微粒子の混合粉体でコーティングすることにより、成形時に酸化物層が破断することが避けられることを見出した。
又、上記の第２の課題に対しては、高磁気特性のＦｅ－Ｓｉ（Ｓｉを３質量％含むＦｅ、以後「Ｆｅ－３mass％Ｓｉ」と表記することがある）粉体の表面を、Ｎｉ無電解めっきを用いて０．１μｍの膜厚のＮｉ‐Ｂ系メッキ膜で被覆し、微粒子酸化物混合粉体との直接接触を抑制する保護層とした。ここで、Ｎｉ‐Ｂ系メッキ膜を保護層とした理由としては、i)Ｆｅ－Ｓｉ粒子の表面へ均一に連続薄膜でメッキコーティングすることが技術的に可能であり、大気中で安定であること、ii) Ｎｉ‐Ｂ系メッキ膜のBの含有量がNi-P系メッキ膜のPの含有量よりも少なく、強磁性体であること、iii)保護層としたＮｉが、その後更に金属粒子の外側（周囲）に配置した微粒子酸化物混合粉体と熱処理時に反応した場合も、高磁気特性と高電気抵抗を有する軟磁性体のＮｉ－Ｚｎフェライトにすることができること。しかし、このＮｉＺｎフェライトを形成させるには、この金属磁性体と微粒子酸化物混合粉体を熱処理する際、金属を加熱昇温時に酸化しない様に非酸化性雰囲気で行うことを考え、Ｎｉ＋ＺｎＯ＋ α-Ｆｅ2Ｏ3（酸化鉄(III)）の固相反応ではＮｉを酸化するための酸素Ｏが不足するので、Ｏを供給可能でかつ最終的にはフェライト相としても磁気特性が発現できる二酸化マンガンＭｎＯ2を追加・添加してＮｉＭｎＺｎフェライト相にすることとした。なお，比較のため酸化マンガンＭｎＯを用いた試料も作製した。
又、上記の第２の課題に対しては、高磁気特性のＦｅ－Ｓｉ（Ｓｉを３質量％含むＦｅ、以後「Ｆｅ－３mass％Ｓｉ」と表記することがある）粉体の表面を、Ｎｉ無電解めっきを用いて０．１μｍの膜厚のＮｉ‐Ｂ系メッキ膜で被覆し、微粒子酸化物混合粉体との直接接触を抑制する保護層とした。ここで、Ｎｉ‐Ｂ系メッキ膜を保護層とした理由としては、i)Ｆｅ－Ｓｉ粒子の表面へ均一に連続薄膜でメッキコーティングすることが技術的に可能であり、大気中で安定であること、ii) Ｎｉ‐Ｂ系メッキ膜のBの含有量がNi-P系メッキ膜のPの含有量よりも少なく、強磁性体であること、iii)保護層としたＮｉが、その後更に金属粒子の外側（周囲）に配置した微粒子酸化物混合粉体と熱処理時に反応した場合も、高磁気特性と高電気抵抗を有する軟磁性体のＮｉ－Ｚｎフェライトにすることができること。しかし、このＮｉＺｎフェライトを形成させるには、この金属磁性体と微粒子酸化物混合粉体を熱処理する際、金属を加熱昇温時に酸化しない様に非酸化性雰囲気で行うことを考え、Ｎｉ＋ＺｎＯ＋ α-Ｆｅ2Ｏ3（酸化鉄(III)）の固相反応ではＮｉを酸化するための酸素Ｏが不足するので、Ｏを供給可能でかつ最終的にはフェライト相としても磁気特性が発現できる二酸化マンガンＭｎＯ2を追加・添加してＮｉＭｎＺｎフェライト相にすることとした。なお，比較のため酸化マンガンＭｎＯを用いた試料も作製した。
【0007】
そして本発明では、電気的絶縁層を形成する磁性酸化物には、合金表面に近い領域を高電気抵抗のＮｉＭｎＺｎフェライト相（中心組成は[Ni0.25Mn0.25Zn0.5]Fe2O4）を採用し、さらに合金粒子間の領域は、高磁束密度Ｂs、高透磁率μで、ＮｉＭｎＺｎフェライトよりも高温度、低酸素分圧下で焼結し、かつ磁歪定数λsが小さく、結晶磁気異方性定数Ｋlが小さいＭｎＺｎフェライト相（中心組成は[Mn0.577Zn0.316]Fe2.071O4近傍）を配置した傾斜組成（hybrid）を採用した。
【0008】
本願発明者等は、種々検討を行った結果、ＮｉメッキしたＦｅ－Ｓｉ合金粒子表面に、ＮｉＯ、酸化マンガンＭｎＯ、ＺｎＯ、α-Ｆｅ2Ｏ3微粒子を均一にコーティングした後、さらにＭｎＯ2、ＺｎＯ、α-Ｆｅ2Ｏ3微粒子を添加した混合粉体を、高静水圧下で相対密度８０％以上（好ましくは８５％以上）に成形し、さらに難焼結性物質を緻密化でき、高速昇温可能で固相反応を促進できるパルス通電加圧法（ＰＥＣＰＳ）で、金属酸化物の混合物をフェライト相とすることにより、試料全体の相対密度が９０～９５％以上である緻密化した磁性ナノコンポジットが作製できることを見出して、本発明を完成した。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の磁性金属／フェライトコンポジットは、膜厚０．０５～０．２μｍのニッケルめっき（Ni-B系メッキ）膜にて表面が被覆された鉄ケイ素合金粉末の表面に、電気的絶縁層としてニッケルマンガン亜鉛フェライト相が形成されており、当該ニッケルマンガン亜鉛フェライト相が形成された合金粒子間の領域に、マンガン亜鉛フェライト相が配置されており、相対密度が９０％以上であることを特徴とする。
【0010】
又、本発明は、上記の特徴を有する磁性金属／フェライトコンポジットにおける鉄ケイ素合金とフェライト相の体積割合が７０／３０～８５／１５ｖｏｌ％であることを特徴とするものである。
【0011】
又、本発明は、上記の特徴を有する磁性金属／フェライトコンポジットにおいて、飽和磁束密度が１．５Ｔ以上であり、電気抵抗率ρが０．７×１０-4Ω・ｍ以上であることを特徴とするものでもある。
【0012】
又、本発明は、上記の磁性金属／フェライトコンポジットを製造するための方法であって、当該製造方法は、鉄ケイ素合金粉末の表面を、膜厚０．０５～０．２μｍのニッケルめっき（Ni-B系メッキ）膜で被覆してなる合金粉末を準備し、その表面に、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄(III)微粒子を均一にコーティングした後、二酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄(III)微粒子の混合物を添加して、高静水圧下で相対密度８０％以上に成形し、さらにパルス通電加圧法にて熱処理することにより、鉄ケイ素合金粉末の表面にニッケルマンガン亜鉛フェライト相を形成し、当該ニッケルマンガン亜鉛フェライト相が形成された合金粒子間の領域に、マンガン亜鉛フェライト相を形成することを特徴とする。
ここで従来用いるＭｎＣＯ3やＭｎＯの代わりにＭｎＯ2を用いるのは、ＰＥＣＰＳ熱処理時に非磁性のＦｅＯがフェライト相内に生成するのを抑制し、また、室温で高静水圧下にて相対密度８５％以上に成形することで、熱処理時の緻密化を促進し、最終的に高い電気抵抗と磁気特性を有するコンポジットが作製可能となるからである。
ここで従来用いるＭｎＣＯ3やＭｎＯの代わりにＭｎＯ2を用いるのは、ＰＥＣＰＳ熱処理時に非磁性のＦｅＯがフェライト相内に生成するのを抑制し、また、室温で高静水圧下にて相対密度８５％以上に成形することで、熱処理時の緻密化を促進し、最終的に高い電気抵抗と磁気特性を有するコンポジットが作製可能となるからである。
【0013】
又、本発明は、上記の特徴を有する磁性金属／フェライトコンポジットの製造方法において、前記コーティングにおける前記鉄ケイ素合金／（酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄(III)）の体積割合を、鉄ケイ素合金／ニッケルマンガン亜鉛フェライト相として９６～９４／４～６ｖｏｌ％とし、前記鉄ケイ素合金とフェライト相全体の体積割合が７０／３０～８５／１５ｖｏｌ％となる量の二酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄(III)微粒子の混合物を添加することを特徴とするものである。
【0014】
又、本発明は、上記の特徴を有する磁性金属／フェライトコンポジットの製造方法において、パルス通電加圧焼結による前記熱処理が、６７３～７７３Ｋ（４００～５００℃）の焼結温度、１００～２５０ＭＰａの加圧力および１．８×１０2～６．０×１０2 秒(３～１０分)の保持時間の条件にて行なわれることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0015】
本発明では、原料粉体として、低価格で高磁気特性の窒素アトマイズ法で製造された球状Ｆｅ－３mass％Ｓｉ含金粉末を採用することで、１．５Ｔ以上の高い飽和磁束密度を有する磁性金属／フェライトコンポジットが製造できる。
又、Ｆｅ－Ｓｉ含金粉末の表面に被覆されたＮｉメッキ膜が、フェライト相とＦｅ－３mass％Ｓｉ間の相互拡散を抑制し、さらに合金に近い領域をＮｉＭｎＺｎフェライトとすることによって、Ｎｉメッキ膜との相乗作用で相互拡散を抑制することができ、合金粒子間の領域に高磁気特性のＭｎＺｎフェライトを配置させることにより、磁性コンポジットの磁気特性が向上する。
本発明の磁性金属／フェライトコンポジットは、電子部品用基幹材料として特に有用である。
又、Ｆｅ－Ｓｉ含金粉末の表面に被覆されたＮｉメッキ膜が、フェライト相とＦｅ－３mass％Ｓｉ間の相互拡散を抑制し、さらに合金に近い領域をＮｉＭｎＺｎフェライトとすることによって、Ｎｉメッキ膜との相乗作用で相互拡散を抑制することができ、合金粒子間の領域に高磁気特性のＭｎＺｎフェライトを配置させることにより、磁性コンポジットの磁気特性が向上する。
本発明の磁性金属／フェライトコンポジットは、電子部品用基幹材料として特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】[0022]以降で説明する実施例で用いたモノリシック [フェライト]コンポジットを製造するための手順（製造条件）を示すフローチャートである。
【図2】実施例で用いた本発明のハイブリッド [フェライト]コンポジットを製造するための手順（製造条件）を示すフローチャートである。
【図3】実施例で用いた原料粉体の特性（粒径、形状）を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
【図4】金属／フェライトの体積割合を変化（７０／３０～８５／１５）させた際の（ＮｉメッキコートＦｅ－３mass％Ｓｉ）／[（ＭｎＯ／ＮｉＯ／ＺｎＯ／Ｆ α-Ｆｅ2Ｏ3）‐（ＭｎＯ2／ＺｎＯ／Ｆ α-Ｆｅ2Ｏ3）]のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを比較したものである。
【図5】上側が、ＮｉメッキされたＦｅ－Ｓｉ粉末の表面に、メカノフュージョン（表面融合）によりＭｎＯ2、ＮｉＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3（酸化鉄(III)）微粒子をコーティングした後の粉体についての、クロスセクションポリッシャ（ＣＰ）により作製した断面試料（モノリシック[フェライト]）のＳＥＭ画像であり、下側が、ＭｎＯ（左）又はＭｎＯ2（右）を用いて作製したコンポジット（ハイブリッド[フェライト]）の断面状態を示すＳＥＭ画像である。
【図6】ハイブリッド[フェライト]コンポジット（成形体）の相対密度Ｄrの成形圧力Ｐ依存性を示すグラフである。
【図7】ＭｎＯを用いた場合と、ＭｎＯ2を用いた場合の、１ＧＰａにて冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）処理された成形体（モノリシック[フェライト]コンポジット、金属／フェライト＝８０／２０ｖｏｌ％）の断面状態を比較したＳＥＭ画像である。
【図8】本発明のハイブリッド[フェライト]コンポジット（金属／フェライト＝８０／２０ｖｏｌ％）について、ＰＥＣＰＳ温度を変化させた際の相対密度Ｄｒの変化を示すグラフである。
【図9】ＭｎＯ2を用いて作製されたモノリシック[フェライト]コンポジットについて、ＰＥＣＰＳ温度の違いによるＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを比較したものであり、右側には各コンポジットの相対密度が記載されている。
【図10】ＭｎＯを用いて作製されたハイブリッド[フェライト]コンポジット（金属／フェライト＝８５／１５ｖｏｌ％）についての、ＰＥＣＰＳ温度の違いによるＸＲＤパターンを比較したものであり、各コンポジットの相対密度も併記されている。
【図11】ＭｎＯを用いて作製されたハイブリッド[フェライト]コンポジット（ＰＥＣＰＳ温度：７２３Ｋ）についての、金属／フェライトの体積割合を変化（７０／３０～８５／１５）させた際のＸＲＤパターンを比較したものである。
【図12】金属／フェライトの体積割合を変化（７０／３０～８５／１５）させ、（ＮｉメッキコートＦｅ－３mass％Ｓｉ）／[（ＭｎＯ2／ＮｉＯ／ＺｎＯ／Ｆ α-Ｆｅ2Ｏ3）／（ＭｎＯ2／ＺｎＯ／Ｆ α-Ｆｅ2Ｏ3）]から得られたハイブリッド[フェライト]コンポジットのＸＲＤパターンを比較したものである。
【図13】ＭｎＯを用いて作製されたハイブリッド[フェライト]コンポジット（ＰＥＣＰＳ温度：７２３Ｋ）についての、金属／フェライトの体積割合を変化（７０／３０～８５／１５）させた際の断面状態を比較したＳＥＭ画像である。
【図14】ＭｎＯを用いて作製されたハイブリッド[フェライト]コンポジット（ＰＥＣＰＳ温度：７２３Ｋ）の破断表面のＳＥＭ画像（左側の写真）と、当該ＳＥＭ画像の部分をエネルギー分散型Ｘ線分析装置（Energy Dispersive X-ray Spectrometer）を用いて分析（ＥＤＳ分析）した際の結果であり、色の薄い（明るい）部分が各元素の濃厚存在位置を示している。
【図15】粒子径の大きなＦｅ2Ｏ3（Ｃ α-Ｆｅ2Ｏ3）を用いて製造されたハイブリッド[フェライト]コンポジット（金属／フェライト＝８０／２０、８５／１５ｖｏｌ％、ＰＥＣＰＳ温度：７５８Ｋ）についての、周波数fと透磁率μの関係を示すグラフである。
【図16】ＭｎＯ2を用いて作製されたハイブリッド[フェライト]コンポジット（金属／フェライト＝７０／３０～８５／１５ｖｏｌ％、ＰＥＣＰＳ温度：６９８Ｋ）についての、周波数fと透磁率μの関係を示すグラフである。
【図17】ＭｎＯを用いて作製された本発明のハイブリッド[フェライト]コンポジット（金属／フェライト＝７５／２５～８５／１５ｖｏｌ％、ＰＥＣＰＳ温度：７２３Ｋ）についての、周波数fと透磁率μの関係を示すグラフである。
【図18】ＭｎＯを用いた場合と、ＭｎＯ2を用いた場合の、ハイブリッド[フェライト]コンポジット（金属の体積割合：７５～８５ｖｏｌ％、ＰＥＣＰＳ温度：６９８Ｋ）についての、周波数ｆと透磁率μの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の磁性金属／フェライトコンポジットを製造するための本発明の製造方法における各工程について説明する。
図１は、後述する[0022]以降の実施例で用いたモノリシック[フェライト]コンポジット（鉄ケイ素合金粒子間の領域にマンガン亜鉛フェライト相が配置されていない）を製造するための手順を示すフローチャートであり、図２は、実施例で用いた本発明のハイブリッド[フェライト]コンポジット（鉄ケイ素合金粒子間の領域にマンガン亜鉛フェライト相が配置されている）を製造するための手順を示すフローチャートであり、図１、図２にはそれぞれ、実施例にて用いた原料や条件等も記載されている。
図１は、後述する[0022]以降の実施例で用いたモノリシック[フェライト]コンポジット（鉄ケイ素合金粒子間の領域にマンガン亜鉛フェライト相が配置されていない）を製造するための手順を示すフローチャートであり、図２は、実施例で用いた本発明のハイブリッド[フェライト]コンポジット（鉄ケイ素合金粒子間の領域にマンガン亜鉛フェライト相が配置されている）を製造するための手順を示すフローチャートであり、図１、図２にはそれぞれ、実施例にて用いた原料や条件等も記載されている。
【0018】
本発明では、図１に示されるように、原料粉末として、高磁気特性のＦｅ－Ｓｉ合金粉末を準備する。この際、粒子径が１５～５０μｍ程度の市販品を利用することができ、特にＮ2アトマイズ化された球状Ｆｅ－３mass％Ｓｉ粉末を用いることが好ましい。そして、このＦｅ－Ｓｉ合金粉末の表面を、Ｎｉ無電解めっきを用いて０．０５～０．２μｍ（好ましくは０．１μｍ）の膜厚のＮｉ‐Ｂ系メッキで被覆し、微粒子酸化物混合粉体との直接接触と相互拡散を抑制する保護層とする。
次に、ＮｉＯ、ＭｎＯ2（ＭｎＯは比較実験用）、ＺｎＯ、α-Ｆｅ2Ｏ3微粒子を準備し、これらを湿式ボールミル混合等により混合し、得られた混合物をメカノフュージョンによりＮｉ‐ＢメッキしたＦｅ－Ｓｉ合金粒子表面に均一にコーティングする。本発明では、上記のコーティングにおいて、鉄ケイ素合金／[ＮｉＯ、ＭｎＯ2 (またはＭｎＯ)、ＺｎＯ、α-Ｆｅ2Ｏ3）の９６～９４／４～６ｖｏｌ％（好ましくは９５／５ｖｏｌ％）とし、後述する実施例においては、上記の体積割合が９５／５ｖｏｌ％である「金属（Ｆｅ－Ｓｉ合金）／ＮｉＭｎＺｎフェライト＝９５／５ｖｏｌ％“コア”」を作製した。
次に、ＮｉＯ、ＭｎＯ2（ＭｎＯは比較実験用）、ＺｎＯ、α-Ｆｅ2Ｏ3微粒子を準備し、これらを湿式ボールミル混合等により混合し、得られた混合物をメカノフュージョンによりＮｉ‐ＢメッキしたＦｅ－Ｓｉ合金粒子表面に均一にコーティングする。本発明では、上記のコーティングにおいて、鉄ケイ素合金／[ＮｉＯ、ＭｎＯ2 (またはＭｎＯ)、ＺｎＯ、α-Ｆｅ2Ｏ3）の９６～９４／４～６ｖｏｌ％（好ましくは９５／５ｖｏｌ％）とし、後述する実施例においては、上記の体積割合が９５／５ｖｏｌ％である「金属（Ｆｅ－Ｓｉ合金）／ＮｉＭｎＺｎフェライト＝９５／５ｖｏｌ％“コア”」を作製した。
【0019】
モノリシック[フェライト]コンポジットを製造する場合には、図１に示されるように、Ｎｉをコーティングした鉄ケイ素合金粒子表面に、 [ＮｉＯ、ＭｎＯ2、ＺｎＯ、α-Ｆｅ2Ｏ3）混合粉体をメカノフュージョンにより均一にコーティングし、この混合物を一軸プレスし、その後、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）処理し、更にパルス通電加圧焼結（ＰＥＣＰＳ）により熱処理を行う。
これに対し、本発明の磁性金属／フェライトコンポジット（ハイブリッド[フェライト]コンポジット）を製造する場合には、図２に示されるようにして、上記の金属（Ｆｅ－Ｓｉ合金）／（ＮｉＯ、ＭｎＯ2 (またはＭｎＯ)、ＺｎＯ、α-Ｆｅ2Ｏ3）混合物, 最終的組成は、（Ｆｅ－Ｓｉ合金）／ＮｉＭｎＺｎフェライト＝９５／５ｖｏｌ％“コア”に、乾式混合を行ったＭｎＯ2、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3微粒子の混合物を添加して粒状物を製造し、得られた粒状物を一軸プレスし、その後、高静水圧下でＣＩＰ処理して相対密度８０％以上の成形物を得、これを更にＰＥＣＰＳにより熱処理する。
本発明では、ＭｎＯ2、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3微粒子の混合物の添加割合が、Ｆｅ－Ｓｉ合金／フェライト相全体の体積割合＝７０／３０～８５／１５ｖｏｌ％の場合に、高電気抵抗、高磁束密度、高透磁率を併せ持つ磁性金属／フェライトコンポジットが製造できる。
これに対し、本発明の磁性金属／フェライトコンポジット（ハイブリッド[フェライト]コンポジット）を製造する場合には、図２に示されるようにして、上記の金属（Ｆｅ－Ｓｉ合金）／（ＮｉＯ、ＭｎＯ2 (またはＭｎＯ)、ＺｎＯ、α-Ｆｅ2Ｏ3）混合物, 最終的組成は、（Ｆｅ－Ｓｉ合金）／ＮｉＭｎＺｎフェライト＝９５／５ｖｏｌ％“コア”に、乾式混合を行ったＭｎＯ2、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3微粒子の混合物を添加して粒状物を製造し、得られた粒状物を一軸プレスし、その後、高静水圧下でＣＩＰ処理して相対密度８０％以上の成形物を得、これを更にＰＥＣＰＳにより熱処理する。
本発明では、ＭｎＯ2、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3微粒子の混合物の添加割合が、Ｆｅ－Ｓｉ合金／フェライト相全体の体積割合＝７０／３０～８５／１５ｖｏｌ％の場合に、高電気抵抗、高磁束密度、高透磁率を併せ持つ磁性金属／フェライトコンポジットが製造できる。
【0020】
上記の製造方法により得られたハイブリッド[フェライト]コンポジットは、Ｆｅ－Ｓｉ合金粉末の表面にＮｉＭｎＺｎフェライト相が形成され、当該ＮｉＭｎＺｎフェライト相が形成されたＦｅ－Ｓｉ合金粒子間の領域に、ＭｎＺｎフェライト相が形成された組織を有する。
尚、本発明の製造方法においては、一軸プレスを行う際の圧力は５０～１００ＭＰａ程度が好ましく、ＣＩＰの際の圧力は２００～１０００ＭＰａ程度が好ましい。又、ＰＥＣＰＳによる熱処理の際の条件としては、６７３～７７３Ｋ (４００～５００℃)の焼結温度、１００～２５０ＭＰａの加圧力および１．８×１０2～６．０×１０2 秒(３～１０分）の保持時間が好ましい。
尚、本発明の製造方法においては、一軸プレスを行う際の圧力は５０～１００ＭＰａ程度が好ましく、ＣＩＰの際の圧力は２００～１０００ＭＰａ程度が好ましい。又、ＰＥＣＰＳによる熱処理の際の条件としては、６７３～７７３Ｋ (４００～５００℃)の焼結温度、１００～２５０ＭＰａの加圧力および１．８×１０2～６．０×１０2 秒(３～１０分）の保持時間が好ましい。
【0021】
上記の製造方法を用いて製造された本発明の磁性金属／フェライトコンポジットは、膜厚０．０５～０．２μｍのＮｉめっき膜にて表面が被覆されたＦｅ－Ｓｉ合金粉末の表面に、電気的絶縁層としてＮｉＭｎＺｎフェライト相が形成されており、当該ＮｉＭｎＺｎフェライト相が形成された合金粒子間の領域に、ＭｎＺｎフェライト相が配置されており、９０％以上の相対密度を有し、１．５Ｔ以上の飽和磁束密度、０．７×１０-4Ω・ｍ以上の電気抵抗率を有する。
本発明の磁性金属／フェライトコンポジットにおけるＦｅ－Ｓｉ合金とフェライト相の体積割合は７０／３０～８５／１５ｖｏｌ％であることが好ましく、７５／２５～８５／１５ｖｏｌ％であることが特に好ましい。
本発明の磁性金属／フェライトコンポジットにおけるＦｅ－Ｓｉ合金とフェライト相の体積割合は７０／３０～８５／１５ｖｏｌ％であることが好ましく、７５／２５～８５／１５ｖｏｌ％であることが特に好ましい。
【実施例0022】
以下、実施例に基づいて本発明の製造方法を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
以下の表１には、磁性金属／フェライトコンポジットの製造に用いた原料粉体及びその物性（理論密度、BET比表面積、粒子径、純度）がまとめられている。尚、表１に記載される原料のうち、ＭｎＯ2、ＭｎＯ、ＮｉＯについては、それぞれボールミルを用いて粉砕を行ったものを用いた。
以下の表１には、磁性金属／フェライトコンポジットの製造に用いた原料粉体及びその物性（理論密度、BET比表面積、粒子径、純度）がまとめられている。尚、表１に記載される原料のうち、ＭｎＯ2、ＭｎＯ、ＮｉＯについては、それぞれボールミルを用いて粉砕を行ったものを用いた。
【0023】
【表1】
【0024】
又、以下の表２には、コンポジット構成磁性体及びその物性（飽和磁束密度、透磁率、電気抵抗率、密度、格子定数等）がまとめられている。
【0025】
【表2】
【0026】
Ｉ．原料粉体の形状および表面状態の観察
実施例で用いた原料粉体の表面を、走査型電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ、日本電子製、ＪＳＭ７００１Ｆ）にて観察した。図３には、各原料粉体の表面を観察した際のＳＥＭ画像が示されており、ＭｎＯ2及びＮｉＯは、粉砕後の原料のＳＥＭ画像である。
又、図４には、金属と酸化物の体積割合を変化させた混合物のＸＲＤパターンが示されている。
実施例で用いた原料粉体の表面を、走査型電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ、日本電子製、ＪＳＭ７００１Ｆ）にて観察した。図３には、各原料粉体の表面を観察した際のＳＥＭ画像が示されており、ＭｎＯ2及びＮｉＯは、粉砕後の原料のＳＥＭ画像である。
又、図４には、金属と酸化物の体積割合を変化させた混合物のＸＲＤパターンが示されている。
【0027】
ＩＩ．メカノフュージョン後のＦｅ－Ｓｉ合金／（ＮｉＯ、ＭｎＯ2 (またはＭｎＯ)、ＺｎＯ、α-Ｆｅ2Ｏ3）混合物、[最終的にPECPS処理によりＮｉＭｎＺｎフェライト相になった時の] Ｆｅ－Ｓｉ合金／ＮｉＭｎＺｎフェライト＝９５／５ｖｏｌ％組成の“コア”に相当する試料の断面状態の観察
図５には、モノリシック[フェライト]コンポジット（上側）とハイブリッド[フェライト]コンポジット（下側）の断面状態を観察した際のＳＥＭ画像が示されており、どちらのコンポジットにおいても、Ｆｅ－Ｓｉ合金粒子の周囲が薄いＮｉ膜で被覆されており、更にその外側が、ＭｎＯ2 またはＭｎＯ、ＮｉＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3混合物により覆われていることが確認された。
図５には、モノリシック[フェライト]コンポジット（上側）とハイブリッド[フェライト]コンポジット（下側）の断面状態を観察した際のＳＥＭ画像が示されており、どちらのコンポジットにおいても、Ｆｅ－Ｓｉ合金粒子の周囲が薄いＮｉ膜で被覆されており、更にその外側が、ＭｎＯ2 またはＭｎＯ、ＮｉＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3混合物により覆われていることが確認された。
【0028】
ＩＩＩ．コノポジット組成と成形圧力を変えた際の、ハイブリッド[フェライト]コンポジットの相対密度Ｄrの成形圧力依存性
コンポジット組成と成形圧力を変えて、ハイブリッド[フェライト]コンポジットの相対密度の成形圧力依存性を測定した。その結果を以下の表３及び図６に示す。
コンポジット組成と成形圧力を変えて、ハイブリッド[フェライト]コンポジットの相対密度の成形圧力依存性を測定した。その結果を以下の表３及び図６に示す。
【0029】
【表3】
【0030】
表３及び図６の実験結果から、金属成分が高い（多い）と相対密度は大きくなり、粗いα-Ｆｅ2Ｏ3（Ｃ α-Ｆｅ2Ｏ3、表１参照）を用いると相対密度が高くなることがわかった。又、成形圧力が大きくなるにつれて相対密度が高くなり、成形圧力が１ＧＰａの場合には相対密度が８０％を超えることもわかった。
【0031】
ＩＶ．ＭｎＯを用いた場合と、ＭｎＯ2を用いた場合の、ＣＩＰ成形体の断面状態の比較
図７には、ＭｎＯを用いた場合（左側）と、ＭｎＯ2を用いた場合（右側）の、１ＧＰａにてＣＩＰ処理された成形体（モノリシック[フェライト]コンポジット作製用混合物、PECPS処理後は金属／フェライト＝８０／２０ｖｏｌ％）の断面状態を観察した際のＳＥＭ画像が示されている。
図７のＳＥＭ画像から、上記の組成においては、ＭｎＯを用いた場合の方が、組織が緻密になることがわかった。
図７には、ＭｎＯを用いた場合（左側）と、ＭｎＯ2を用いた場合（右側）の、１ＧＰａにてＣＩＰ処理された成形体（モノリシック[フェライト]コンポジット作製用混合物、PECPS処理後は金属／フェライト＝８０／２０ｖｏｌ％）の断面状態を観察した際のＳＥＭ画像が示されている。
図７のＳＥＭ画像から、上記の組成においては、ＭｎＯを用いた場合の方が、組織が緻密になることがわかった。
【0032】
Ｖ．本発明のハイブリッド[フェライト]コンポジットにおける、ＰＥＣＰＳ温度を変化させた際の相対密度Ｄｒの変化
本発明のハイブリッド[フェライト]コンポジット（金属／フェライト＝８０／２０ｖｏｌ％）について、ＰＥＣＰＳ温度を６９８～７４８Ｋ（４２５～４７５℃）に変化させた際の相対密度Ｄrを測定した。図８には、その結果が示されている。
図８の結果から、ＰＥＣＰＳ温度が高くなるにつれて相対密度が大きくなり、７２３～７４８Ｋ（４５０～４７５℃）のＰＥＣＰＳ温度範囲では、相対密度が９４％以上のハイブリッド[フェライト]コンポジットが得られることがわかった。
本発明のハイブリッド[フェライト]コンポジット（金属／フェライト＝８０／２０ｖｏｌ％）について、ＰＥＣＰＳ温度を６９８～７４８Ｋ（４２５～４７５℃）に変化させた際の相対密度Ｄrを測定した。図８には、その結果が示されている。
図８の結果から、ＰＥＣＰＳ温度が高くなるにつれて相対密度が大きくなり、７２３～７４８Ｋ（４５０～４７５℃）のＰＥＣＰＳ温度範囲では、相対密度が９４％以上のハイブリッド[フェライト]コンポジットが得られることがわかった。
【0033】
ＶＩ．ＭｎＯ2を用いて作製されたモノリシック[フェライト]コンポジットについて、ＰＥＣＰＳ温度の違いによるＸ線回折（ＸＲＤ）パターンの比較
図９には、ＰＥＣＰＳ温度（７４８～７９８Ｋ）を変えて得られた各焼結体のＸＲＤパターン（Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）、リガク製、ＲＩＮＴ２２００を用いて測定）が比較されており、（ａ）は原料粉のＸＲＤパターンであり、（ｂ）はＰＥＣＰＳ温度７４８Ｋ、（ｃ）は７５８Ｋ、（ｄ）は７７３Ｋ、（ｅ）は７９８Ｋの焼結体のＸＲＤパターンである。
図９の結果から、ＰＥＣＰＳ温度が高くなるにつれてＺｎＦｅ2Ｏ4のピークが小さくなり、ＦｅＯのピークが観察された。又、これらのコンポジットの相対密度はいずれも９２％以上であった。
図９には、ＰＥＣＰＳ温度（７４８～７９８Ｋ）を変えて得られた各焼結体のＸＲＤパターン（Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）、リガク製、ＲＩＮＴ２２００を用いて測定）が比較されており、（ａ）は原料粉のＸＲＤパターンであり、（ｂ）はＰＥＣＰＳ温度７４８Ｋ、（ｃ）は７５８Ｋ、（ｄ）は７７３Ｋ、（ｅ）は７９８Ｋの焼結体のＸＲＤパターンである。
図９の結果から、ＰＥＣＰＳ温度が高くなるにつれてＺｎＦｅ2Ｏ4のピークが小さくなり、ＦｅＯのピークが観察された。又、これらのコンポジットの相対密度はいずれも９２％以上であった。
【0034】
ＶＩＩ． ＭｎＯを用いて作製されたハイブリッド[フェライト]コンポジットについての、ＰＥＣＰＳ温度の違いによるＸＲＤパターンの比較
金属／フェライト＝８５／１５ｖｏｌ％の組成について、ＰＥＣＰＳ温度（７２３～７４８Ｋ）を変えて焼結体を作製し、各焼結体についてＸＲＤパターンを測定した。
図１０には、ＰＥＣＰＳ温度を変えて得られた各焼結体についてのＸＲＤパターンが比較されており、（ａ）はＰＥＣＰＳ温度７２３Ｋ、（ｂ）は７３８Ｋ、（ｃ）は７４８Ｋの焼結体のＸＲＤパターンである。
図１０においても、図９の場合と同様に、ＰＥＣＰＳ温度が高くなるにつれてＺｎＦｅ2Ｏ4のピークが小さくなり、ＦｅＯのピークが観察された。又、これらのコンポジットの相対密度はいずれも９３％以上であった。
金属／フェライト＝８５／１５ｖｏｌ％の組成について、ＰＥＣＰＳ温度（７２３～７４８Ｋ）を変えて焼結体を作製し、各焼結体についてＸＲＤパターンを測定した。
図１０には、ＰＥＣＰＳ温度を変えて得られた各焼結体についてのＸＲＤパターンが比較されており、（ａ）はＰＥＣＰＳ温度７２３Ｋ、（ｂ）は７３８Ｋ、（ｃ）は７４８Ｋの焼結体のＸＲＤパターンである。
図１０においても、図９の場合と同様に、ＰＥＣＰＳ温度が高くなるにつれてＺｎＦｅ2Ｏ4のピークが小さくなり、ＦｅＯのピークが観察された。又、これらのコンポジットの相対密度はいずれも９３％以上であった。
【0035】
ＶＩＩＩ． ＭｎＯを用いて作製されたハイブリッド[フェライト]コンポジットについての、金属／フェライトの体積割合の違いによるＸＲＤパターンの比較
金属／フェライトの体積割合を変化（７０／３０～８５／１５）させ、ＰＥＣＰＳ温度７２３Ｋにて焼結体を作製し、各焼結体についてＸＲＤパターンを測定した。
図１１には、金属／フェライトの体積割合を変えて得られた各焼結体についてのＸＲＤパターンが比較されており、（ａ）は金属／フェライトの体積割合＝７０／３０、（ｂ）は７５／２５、（ｃ）は８０／２０、（ｄ）は８５／１５の焼結体のＸＲＤパターンである。
図１１の結果から、金属成分が多くなるにつれてＺｎＦｅ2Ｏ4のピークが小さくなることがわかった。
又、図１２には、ＭｎＯ2を用いて作製されたハイブリッド[フェライト]コンポジットについて、金属／フェライトの体積割合を変化（７０／３０～８５／１５）させた際のＸＲＤパターンが比較されており、この結果からも、金属成分が多くなるにつれてＺｎＦｅ2Ｏ4のピークが小さくなることがわかった。
金属／フェライトの体積割合を変化（７０／３０～８５／１５）させ、ＰＥＣＰＳ温度７２３Ｋにて焼結体を作製し、各焼結体についてＸＲＤパターンを測定した。
図１１には、金属／フェライトの体積割合を変えて得られた各焼結体についてのＸＲＤパターンが比較されており、（ａ）は金属／フェライトの体積割合＝７０／３０、（ｂ）は７５／２５、（ｃ）は８０／２０、（ｄ）は８５／１５の焼結体のＸＲＤパターンである。
図１１の結果から、金属成分が多くなるにつれてＺｎＦｅ2Ｏ4のピークが小さくなることがわかった。
又、図１２には、ＭｎＯ2を用いて作製されたハイブリッド[フェライト]コンポジットについて、金属／フェライトの体積割合を変化（７０／３０～８５／１５）させた際のＸＲＤパターンが比較されており、この結果からも、金属成分が多くなるにつれてＺｎＦｅ2Ｏ4のピークが小さくなることがわかった。
【0036】
ＩＸ．金属／フェライトの体積割合を変化させた際のハイブリッド[フェライト]コンポジットの断面状態の比較
金属／フェライトの体積割合を変化（７０／３０～８５／１５）させて得られた焼結体（ハイブリッド[フェライト]コンポジット）の断面状態をＳＥＭにより観察した。
図１３は、ＭｎＯを用い、金属／フェライトの体積割合を変化させて得られた焼結体（ＰＥＣＰＳ温度：７２３Ｋ）の断面状態を示すＳＥＭ画像であり、これらのＳＥＭ画像から、金属成分が多いほど緻密な組織となることがわかった。
金属／フェライトの体積割合を変化（７０／３０～８５／１５）させて得られた焼結体（ハイブリッド[フェライト]コンポジット）の断面状態をＳＥＭにより観察した。
図１３は、ＭｎＯを用い、金属／フェライトの体積割合を変化させて得られた焼結体（ＰＥＣＰＳ温度：７２３Ｋ）の断面状態を示すＳＥＭ画像であり、これらのＳＥＭ画像から、金属成分が多いほど緻密な組織となることがわかった。
【0037】
Ｘ．本発明の磁性金属／フェライトコンポジット（ハイブリッド[フェライト]コンポジット）の破断表面のＳＥＭ及びＥＤＳ分析
図１４には、コアにＭｎＯを用いて作製されたハイブリッド[フェライト]コンポジット（ＰＥＣＰＳ温度：７２３Ｋ）の破断表面についてのＳＥＭ画像と、当該ＳＥＭ画像部分をエネルギー分散型Ｘ線分析装置（Energy Dispersive X-ray Spectrometer）を用いて分析（ＥＤＳ分析）した際の結果が示されている。
図１４の結果から、Ｎｉめっき膜が破壊されずにＦｅ－Ｓｉ合金粉末の表面を覆っており、当該Ｎｉめっき膜により相互拡散が抑制されて、中央部（合金粒子間の中間体領域）にＭｎＺｎフェライトが生成していることが確認された。又、このようなＭｎＺｎフェライトの生成は、ＥＤＳの定性分析チャート（横軸が、試料から出る特性Ｘ線のエネルギーレベル（keV）で、縦軸が、その特性Ｘ線のカウントであるチャート）からも確認された。
図１４には、コアにＭｎＯを用いて作製されたハイブリッド[フェライト]コンポジット（ＰＥＣＰＳ温度：７２３Ｋ）の破断表面についてのＳＥＭ画像と、当該ＳＥＭ画像部分をエネルギー分散型Ｘ線分析装置（Energy Dispersive X-ray Spectrometer）を用いて分析（ＥＤＳ分析）した際の結果が示されている。
図１４の結果から、Ｎｉめっき膜が破壊されずにＦｅ－Ｓｉ合金粉末の表面を覆っており、当該Ｎｉめっき膜により相互拡散が抑制されて、中央部（合金粒子間の中間体領域）にＭｎＺｎフェライトが生成していることが確認された。又、このようなＭｎＺｎフェライトの生成は、ＥＤＳの定性分析チャート（横軸が、試料から出る特性Ｘ線のエネルギーレベル（keV）で、縦軸が、その特性Ｘ線のカウントであるチャート）からも確認された。
【0038】
以下の表４には、本実施例にて条件（ＰＥＣＰＳ温度、金属／フェライトの体積割合）を変えて作製したモノリシック[フェライト]コンポジットとハイブリッド[フェライト]コンポジットについての電気的特性・磁気特性（飽和磁束密度、電気抵抗率）がまとめられている。
【0039】
【表4】
【0040】
表４から、モノリシック[フェライト]コンポジットとハイブリッド[フェライト]コンポジットの飽和磁束密度Ｂsはいずれも１．５Ｔ以上の高い飽和磁束密度であり、両者を比較した際に大きな差は見られないが、電気抵抗率ρについてはハイブリッド[フェライト]コンポジットの方がモノリシック[フェライト]コンポジットより良好な値（高電気抵抗）であり、これらのコンポジットは、フェライトの添加によって電気抵抗率が、Ｆｅ－３mass％Ｓｉ含金に比べて１０2～１０3倍高くなることがわかる。
【0041】
以下の表５は、コア作製の原料の一部としてＭｎＯを用いて作製したハイブリッド[フェライト]コンポジットと、同じくコア作製の原料の一部としてＭｎＯ2を用いて作製したハイブリッド[フェライト]コンポジットについて、金属／フェライトの体積割合を変化させた際の電気抵抗率ρを比較した表である。なお、合金粒子間の中間体の作製には微粒子α-Ｆｅ2Ｏ3粉体(F α-Ｆｅ2Ｏ3)を採用している。
【0042】
【表5】
【0043】
表５の結果から、これらのハイブリッド[フェライト]コンポジットの電気抵抗率ρはいずれも０．７×１０-4Ω・ｍ以上であり、コアにＭｎＯを採用した場合の方が、ＭｎＯ2を用いた場合よりも電気抵抗率ρが高くなる傾向がみられ、ＭｎＯを用いて作製したハイブリッド[フェライト]コンポジットの電気抵抗率ρは０．９×１０-4Ω・ｍ以上であった。
【0044】
ＸＩ．磁性金属／フェライトコンポジット（ハイブリッド[フェライト]コンポジット）についての、周波数ｆと透磁率μとの関係
粒子径の大きなＣ α-Ｆｅ2Ｏ3を用い、金属／フェライトの体積割合が８０／２０であるハイブリッド[フェライト]コンポジットと、前記の体積割合が８５／１５であるハイブリッド[フェライト]コンポジットについて、周波数ｆ（０．１～５０００ｋＨｚ）と透磁率μとの関係を調べた。
図１５は、上記の２種類のハイブリッド[フェライト]コンポジット（ＰＥＣＰＳ温度：７５８Ｋ）についての、周波数fと透磁率μの関係を示すグラフであり、このグラフは、周波数f１～１０００ｋＨｚの範囲では、８５／１５ｖｏｌ％のコンポジットの方が透磁率が高いことを示している。
粒子径の大きなＣ α-Ｆｅ2Ｏ3を用い、金属／フェライトの体積割合が８０／２０であるハイブリッド[フェライト]コンポジットと、前記の体積割合が８５／１５であるハイブリッド[フェライト]コンポジットについて、周波数ｆ（０．１～５０００ｋＨｚ）と透磁率μとの関係を調べた。
図１５は、上記の２種類のハイブリッド[フェライト]コンポジット（ＰＥＣＰＳ温度：７５８Ｋ）についての、周波数fと透磁率μの関係を示すグラフであり、このグラフは、周波数f１～１０００ｋＨｚの範囲では、８５／１５ｖｏｌ％のコンポジットの方が透磁率が高いことを示している。
【0045】
ＸＩＩ．ＭｎＯ2を用いて作製されたハイブリッド[フェライト]コンポジットの、周波数ｆと透磁率μとの関係
粒子径の小さなＦ α-Ｆｅ2Ｏ3を用い、金属／フェライトの体積割合が７０／３０、７５／２５、８０／２０、８５／１５ｖｏｌ％であるハイブリッド[フェライト]コンポジットについて、周波数f（０．１～５０００ｋＨｚ）と透磁率μとの関係を調べた。
図１６は、上記の４種類のハイブリッド[フェライト]コンポジットについての、周波数fと透磁率μの関係を示すグラフであり、このグラフは、金属成分が多いと透磁率が高くなる傾向がみられるが、高周波領域では透磁率が急激に低下することを示している。
粒子径の小さなＦ α-Ｆｅ2Ｏ3を用い、金属／フェライトの体積割合が７０／３０、７５／２５、８０／２０、８５／１５ｖｏｌ％であるハイブリッド[フェライト]コンポジットについて、周波数f（０．１～５０００ｋＨｚ）と透磁率μとの関係を調べた。
図１６は、上記の４種類のハイブリッド[フェライト]コンポジットについての、周波数fと透磁率μの関係を示すグラフであり、このグラフは、金属成分が多いと透磁率が高くなる傾向がみられるが、高周波領域では透磁率が急激に低下することを示している。
【0046】
ＸＩＩＩ．ＭｎＯを用いて作製されたハイブリッド[フェライト]コンポジットについての、周波数ｆと透磁率μとの関係
金属／フェライトの体積割合が７５／２５、８０／２０、８５／１５ｖｏｌ％であるハイブリッド[フェライト]コンポジットについて、周波数ｆ（０．１～５０００ｋＨｚ）と透磁率μとの関係を調べた。
図１７は、上記の３種類のハイブリッド[フェライト]コンポジット（ＰＥＣＰＳ温度：７２３Ｋ）についての、周波数ｆと透磁率μの関係を示すグラフであり、このグラフから、ＭｎＯを用いて作製した本発明のハイブリッド[フェライト]コンポジットは、低周波領域～高周波領域の広い範囲にわたって高い透磁率を示すことがわかる。
金属／フェライトの体積割合が７５／２５、８０／２０、８５／１５ｖｏｌ％であるハイブリッド[フェライト]コンポジットについて、周波数ｆ（０．１～５０００ｋＨｚ）と透磁率μとの関係を調べた。
図１７は、上記の３種類のハイブリッド[フェライト]コンポジット（ＰＥＣＰＳ温度：７２３Ｋ）についての、周波数ｆと透磁率μの関係を示すグラフであり、このグラフから、ＭｎＯを用いて作製した本発明のハイブリッド[フェライト]コンポジットは、低周波領域～高周波領域の広い範囲にわたって高い透磁率を示すことがわかる。
【0047】
ＸＩＶ．ＭｎＯを添加して作製したハイブリッド[フェライト]コンポジットと、ＭｎＯ2を添加して作製したハイブリッド[フェライト]コンポジットの、周波数ｆと透磁率μの関係
図１８は、ＭｎＯを添加した場合とＭｎＯ2を添加した場合の、ハイブリッド[フェライト]コンポジット（金属の体積割合：７５～８５ｖｏｌ％）についての、周波数ｆと透磁率μの関係を示すグラフである。
図１８のグラフから、低周波領域～高周波領域の広い範囲にわたって、ＭｎＯを用いて作製したハイブリッド[フェライト]コンポジットの方が、ＭｎＯ2を用いて作製したハイブリッド[フェライト]コンポジットよりも透磁率が高いことがわかった。
このように、電気抵抗率ρだけでなく透磁率μについても、ＮｉＭｎＺｎフェライト相を形成する際にＭｎＯを用いることによって、高電気抵抗と高透磁率の両方を併せ持つハイブリッド[フェライト]コンポジットが製造できることが確認された。
図１８は、ＭｎＯを添加した場合とＭｎＯ2を添加した場合の、ハイブリッド[フェライト]コンポジット（金属の体積割合：７５～８５ｖｏｌ％）についての、周波数ｆと透磁率μの関係を示すグラフである。
図１８のグラフから、低周波領域～高周波領域の広い範囲にわたって、ＭｎＯを用いて作製したハイブリッド[フェライト]コンポジットの方が、ＭｎＯ2を用いて作製したハイブリッド[フェライト]コンポジットよりも透磁率が高いことがわかった。
このように、電気抵抗率ρだけでなく透磁率μについても、ＮｉＭｎＺｎフェライト相を形成する際にＭｎＯを用いることによって、高電気抵抗と高透磁率の両方を併せ持つハイブリッド[フェライト]コンポジットが製造できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【0048】
本発明の製造方法により製造された磁性金属／フェライトコンポジットは、高電気抵抗と高飽和磁束密度、高周波でも高い透磁率を併せ持つので、電子部品用基幹材料として特に有用であるが、用途はこれに限定されるものではない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
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【図18】
