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(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】P2024016066
(43)【公開日】2024-02-06
(54)【発明の名称】強磁性粉末組成物
(51)【国際特許分類】
H01F 1/147 20060101AFI20240130BHJP
H01F 3/08 20060101ALI20240130BHJP
B22F 1/00 20220101ALI20240130BHJP
B22F 1/102 20220101ALI20240130BHJP
B22F 1/16 20220101ALI20240130BHJP
B22F 3/00 20210101ALI20240130BHJP
B22F 3/24 20060101ALI20240130BHJP
B22F 1/12 20220101ALI20240130BHJP
C22C 38/00 20060101ALN20240130BHJP
【ＦＩ】
H01F1/147 166
H01F3/08
B22F1/00 T
B22F1/00 U
B22F1/102 100
B22F1/16 100
B22F1/00 Y
B22F3/00 B
B22F3/24 B
B22F1/00 R
B22F1/12
C22C38/00 303S
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023180717
(22)【出願日】2023-10-20
(62)【分割の表示】P 2020566805の分割
【原出願日】2019-05-28
(31)【優先権主張番号】18175161.1
(32)【優先日】2018-05-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】509020295
【氏名又は名称】ホガナス アクチボラグ （パブル）
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】イェー、チョウ
(57)【要約】 （修正有）
【課題】２ｋＨｚ以上の周波数、高い抵抗率と低い鉄損が不可欠である５～１００ｋＨｚで使用する粉末コア、電気絶縁鉄系軟磁性粉末組成物、粉末組成物から得られる軟磁性複合部品およびその製造プロセスを提供する。
【解決手段】粒子Ａおよび粒子Ｂを含む組成物であって、粒子Ａのコアが軟磁性鉄系コアであり、粒子ＢのコアがＦｅ－Ｓｉ合金から形成され、粒子ＡおよびＢの各コアの表面が、リン含有絶縁層Ａ１およびＢ１によってそれぞれ被覆され、絶縁コーティング層Ａ１を有する粒子Ａが、層Ａ１の上部に追加の層Ａ２を備える。
【選択図】図１
【解決手段】粒子Ａおよび粒子Ｂを含む組成物であって、粒子Ａのコアが軟磁性鉄系コアであり、粒子ＢのコアがＦｅ－Ｓｉ合金から形成され、粒子ＡおよびＢの各コアの表面が、リン含有絶縁層Ａ１およびＢ１によってそれぞれ被覆され、絶縁コーティング層Ａ１を有する粒子Ａが、層Ａ１の上部に追加の層Ａ２を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
粒子Ａおよび粒子Ｂを含む組成物であって、前記粒子ＡおよびＢの各々がコアを含み、前記粒子Ａの前記コアが軟磁性鉄系コアであり、前記粒子Ｂの前記コアがＦｅ－Ｓｉ合金から形成され、
前記粒子ＡおよびＢの各コアの表面が、リン含有絶縁層Ａ１およびＢ１によってそれぞれ被覆され、
前記絶縁コーティング層Ａ１を有する前記粒子Ａが、前記層Ａ１の上部に追加の層Ａ２を備え、前記層Ａ２が、式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物から形成され、
Ｍ（ＯＲ１）ｘ（Ｒ２）ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒ、好ましくはＳｉまたはＴｉ、さらに好ましくはＳｉから選択され、
Ｒ１が、４個以下、好ましくは３個以下の炭素原子、好ましくはエチル基またはメチル基を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ２が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ＋ｙが、それぞれＯＲ１基およびＲ２基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
前記粒子Ａが、前記層Ａ２に付着しているか前記層Ａ２に組み込まれている粒子Ｃをさらに含み、前記粒子Ｃが、３．５以下のモース硬度を有する材料の粒子である組成物。
前記粒子ＡおよびＢの各コアの表面が、リン含有絶縁層Ａ１およびＢ１によってそれぞれ被覆され、
前記絶縁コーティング層Ａ１を有する前記粒子Ａが、前記層Ａ１の上部に追加の層Ａ２を備え、前記層Ａ２が、式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物から形成され、
Ｍ（ＯＲ１）ｘ（Ｒ２）ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒ、好ましくはＳｉまたはＴｉ、さらに好ましくはＳｉから選択され、
Ｒ１が、４個以下、好ましくは３個以下の炭素原子、好ましくはエチル基またはメチル基を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ２が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ＋ｙが、それぞれＯＲ１基およびＲ２基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
前記粒子Ａが、前記層Ａ２に付着しているか前記層Ａ２に組み込まれている粒子Ｃをさらに含み、前記粒子Ｃが、３．５以下のモース硬度を有する材料の粒子である組成物。
【請求項2】
前記粒子Ｂが、前記層Ｂ１上に層Ｂ２を備え、前記層Ｂ２が、式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物から形成され、
Ｍ（ＯＲ１）ｘ（Ｒ２）ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒ、好ましくはＳｉまたはＴｉ、さらに好ましくはＳｉから選択され、
Ｒ１が、４個以下、好ましくは３個以下の炭素原子、好ましくはエチル基またはメチル基を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ２が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ＋ｙが、それぞれＯＲ１基およびＲ２基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
場合により、前記粒子Ｂが、前記層Ｂ２に付着しているか組み込まれている粒子Ｃを含有する、
請求項１に記載の組成物。
Ｍ（ＯＲ１）ｘ（Ｒ２）ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒ、好ましくはＳｉまたはＴｉ、さらに好ましくはＳｉから選択され、
Ｒ１が、４個以下、好ましくは３個以下の炭素原子、好ましくはエチル基またはメチル基を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ２が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ＋ｙが、それぞれＯＲ１基およびＲ２基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
場合により、前記粒子Ｂが、前記層Ｂ２に付着しているか組み込まれている粒子Ｃを含有する、
請求項１に記載の組成物。
【請求項3】
前記粒子Ａの前記コア粒子が、３．３～３．７ｇ／ｍｌ、好ましくは３．３～３．６ｇ／ｍｌ、好ましくは３．３５～３．６ｇ／ｍｌ、例えば、３．４～３．６ｇ／ｍｌ、３．３５～３．５５ｇ／ｍｌまたは３．４～３．５５ｇ／ｍｌの見掛け密度を有し、粒子Ｂが、３．０～５．５ｇ／ｍｌ、好ましくは３．５～５．５ｇ／ｍｌ、好ましくは４．０～５．０ｇ／ｍｌ、例えば、４．３～４．８ｇ／ｍｌの見掛け密度を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項4】
前記粉末組成物が潤滑剤をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項5】
前記層Ａ２および／またはＢ２が、式（Ｉ）の化合物から形成されるか、前記層Ａ２および／またはＢ２が、式（Ｉ）の化合物の反応生成物から形成され、１分子中の金属原子Ｍの数が２～２０である、請求項１から４のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項6】
Ｒ２が、以下の官能基、すなわち、アミン、ジアミン、アミド、イミド、エポキシ、メルカプト、ジスルフィド、クロロアルキル、ヒドロキシル、エチレンオキシド、ウレイド、ウレタン、イソシアナト、アクリラート、グリセリルアクリラート、カルボキシル、カルボニルおよびアルデヒドのうちの１つ以上を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項7】
式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物が、前記式（Ｉ）の化合物のオリゴマーであり、前記オリゴマーが、アルコキシ末端アミノ－シルセスキオキサン、アミノ－シロキサン、オリゴマー３－アミノプロピル－アルコキシ－シラン、３－アミノプロピル／プロピル－アルコキシ－シラン、Ｎ－アミノエチル－３－アミノプロピル－アルコキシ－シランもしくはＮ－アミノエチル－３－アミノプロピル／メチル－アルコキシ－シランまたはそれらの混合物から選択される、請求項１から６のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項8】
前記粒子Ｃが、ビスマスまたは酸化ビスマス（ＩＩＩ）を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項9】
粒子ＡとＢとの（Ａ：Ｂ）重量比が、９５：５～５０：５０、好ましくは９０：１０～６０：４０、最も好ましくは８０：２０～６０：４０である、請求項１から８のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項10】
圧縮され熱処理された部品を製造するための方法であって、
ａ）請求項１から９のいずれか一項で定義された組成物を提供する工程、
ｂ）ダイ内の一軸プレス運動で、好ましくは４００～１２００ＭＰａの圧縮圧力で、場合により潤滑剤と混合された前記組成物を圧縮する工程、
ｃ）前記圧縮された部品を前記ダイから排出する工程、および
ｄ）非還元性雰囲気中で８００℃までの温度で、前記排出された部品を熱処理する工程を含む方法。
ａ）請求項１から９のいずれか一項で定義された組成物を提供する工程、
ｂ）ダイ内の一軸プレス運動で、好ましくは４００～１２００ＭＰａの圧縮圧力で、場合により潤滑剤と混合された前記組成物を圧縮する工程、
ｃ）前記圧縮された部品を前記ダイから排出する工程、および
ｄ）非還元性雰囲気中で８００℃までの温度で、前記排出された部品を熱処理する工程を含む方法。
【請求項11】
請求項１から９のいずれか一項で定義された組成物を圧縮することにより、または請求項１０に記載の方法により得ることができる部品。
【請求項12】
インダクタコアである、請求項１１に記載の部品。
【請求項13】
３，０００μΩｍ以上、好ましくは６，０００μΩｍ以上または１０，０００μΩｍ以上の抵抗率ρ；１．１Ｔ以上、好ましくは１．２Ｔ以上または１．３Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓ；１０ｋＨｚの周波数および０．１Ｔの誘導で２１Ｗ／ｋｇ以下の鉄損；１００００Ａ／ｍで２４０Ａ／ｍ以下、好ましくは２３０Ａ／ｍ以下または２２０Ａ／ｍ以下の保磁力；ならびに４０００Ａ／ｍで５０％以上のＤＣバイアスを有する、請求項１２に記載のインダクタコア。
【請求項14】
軟磁性複合材料の磁気特性、好ましくは鉄損および／またはＤＣバイアスを改善するための、請求項１から８のいずれか一項に記載の、コーティング層Ｂ１を有する粒子Ｂに対する
被覆Ｆｅ－Ｓｉ合金粒子の使用。
被覆Ｆｅ－Ｓｉ合金粒子の使用。
【請求項15】
前記Ｆｅ－Ｓｉ粒子が、請求項２で定義された層Ｂ１および層Ｂ２によって被覆される、請求項１４に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気絶縁鉄系軟磁性粉末組成物、粉末組成物から得られる軟磁性複合部品、およびその製造プロセスに関する。具体的には、本発明は、高周波で動作する軟磁性部品を製造するための軟磁性粉末組成物に関し、部品は、例えば、パワーエレクトロニクス用のインダクタまたはリアクトルとして使用するのに適している。
【背景技術】
【0002】
軟磁性材料は、インダクタの心材、電気機械のステータおよびロータ、アクチュエータ、センサおよびトランスコアなどの用途に使用される。従来、電気機械のロータおよびステータなどの軟磁性コアは、積み重ねた積層鋼板から作製されている。軟磁性複合（ＳＭＣ）材料は、通常は鉄系の軟磁性粒子に基づき、各粒子上に電気絶縁コーティングが施されている。ＳＭＣ部品は、場合により潤滑剤および／または結合剤とともに、従来の粉末冶金（ＰＭ）圧縮プロセスを使用して、絶縁粒子を圧縮することによって得られる。粉末冶金技術を使用することにより、積層鋼板を使用するよりも設計の自由度が高く、そのような部品を製造することが可能になる。ＰＭを使用することにより、三次元形状を圧縮プロセスによって得ることができるため、得られた部品は三次元磁束を運ぶことができる。
【0003】
インダクタまたはリアクトルは、部品を通過する電流によって生成される磁場の形でエネルギーを蓄積することができる受動的な電気部品である。エネルギーを蓄積するインダクタの能力、インダクタンス（Ｌ）はヘンリー（Ｈ）単位で測定される。最も単純なインダクタは、コイルとして巻かれた絶縁ワイヤである。コイルのターンを流れる電流は、コイルの周囲に磁場を生成し、その磁場強度は、コイルの電流およびターン／長さ単位に比例する。変動する電流は、変動する磁場を生成し、変動する磁場は、それを生成した電流の変化に対抗する電圧を誘導する。電流の変化に対抗する電磁力（ＥＭＦ）は、ボルト（Ｖ）単位で測定され、式１によるインダクタンスに関連し、
ｖ（ｔ）＝Ｌ ｄｉ（ｔ）／ｄｔ 式１
式中、Ｌはインダクタンス、ｔは時間、ｖ（ｔ）はインダクタを横切る時変電圧、ｉ（ｔ）は時変電流である。すなわち、１ヘンリーのインダクタンスを有するインダクタは、インダクタを通る電流が１アンペア／秒で変化する際に、１ボルトのＥＭＦを生成する。
ｖ（ｔ）＝Ｌ ｄｉ（ｔ）／ｄｔ 式１
式中、Ｌはインダクタンス、ｔは時間、ｖ（ｔ）はインダクタを横切る時変電圧、ｉ（ｔ）は時変電流である。すなわち、１ヘンリーのインダクタンスを有するインダクタは、インダクタを通る電流が１アンペア／秒で変化する際に、１ボルトのＥＭＦを生成する。
【0004】
強磁性または鉄心インダクタでは、コイルのインダクタンスを増加させるために、鉄またはフェライトなどの強磁性またはフェリ磁性材料から作製された磁心が使用される。これらの心材の比較的高い透磁率と、結果として生じる磁場の増加とにより、インダクタンスを著しく増加させることができる。
【0005】
ＳＭＣ部品の２つの重要な特性は、その透磁率および鉄損特性である。材料の透磁率μは、磁束を運ぶ能力、すなわち磁化する能力の指標である。透磁率は、誘導磁束（Ｂと示され、ニュートン／アンペア＊メートル、Ｎ／Ａｍ単位、またはボルト＊秒／メートル２、Ｖｓ／ｍ２単位で測定される）と磁化力または磁場強度（Ｈと示され、アンペア／メートル、Ａ／ｍ単位で測定される）との比として定義される。したがって、透磁率は、ボルト＊秒／アンペア＊メーター、Ｖｓ／Ａｍの大きさを有する。通常、透磁率は、自由空間の透磁率μ０＝４＊Π＊１０－７Ｖｓ／Ａｍに対する相対透磁率μｒ＝μ／μ０として表される。
【0006】
透磁率は、磁束を運ぶ材料だけでなく、印加される電界およびその周波数にも依存する。技術的なシステムでは、透磁率は最大相対透磁率と呼ばれることが多く、これは、変動する電界の１サイクル中に測定される最大相対透磁率である。
【0007】
電力電子システムでは、様々な高調波などの望ましくない信号をフィルタリングするために、インダクタコアが使用され得る。効率的に機能するために、このような用途のためのインダクタコアは、低い最大相対透磁率を有しなければならず、これは、相対透磁率が、印加される電界に対してさらに線形の特性、すなわち、安定な増分透磁率μΔ（ΔＢ＝μΔ＊ΔＨに従って定義される）と高い飽和磁束密度とを有することを意味する。これにより、さらに広い電流範囲でインダクタをさらに効率的に動作させることが可能になり、インダクタが「良好なＤＣバイアス」を有すると表現することもできる。ＤＣバイアスは、特定の印加される電界、例えば４０００Ａ／ｍでの最大増分透磁率の百分率単位で表され得る。さらに、高い飽和磁束密度と組み合わされた低い最大相対透磁率および安定な増分透磁率は、インダクタがさらに高い電流を流すことを可能にし、これはサイズが制限要因である場合にとりわけ有益であるため、さらに小さなインダクタを使用することができる。
【0008】
磁性材料が変動磁場にさらされると、ヒステリシス損失および渦電流損失の両方によってエネルギー損失が発生する。ヒステリシス損失は交流磁場の周波数に比例し、渦電流損失は周波数の２乗に比例する。したがって、高周波では、渦電流損失が最も重要であり、低レベルのヒステリシス損失を維持しながら渦電流損失を低減することが特に必要とされる。
【0009】
ヒステリシス損失（ＤＣ損失）は、鉄心部品内に保持された磁力を克服するために必要なエネルギーの消費によってもたらされる。力は、ベース粉末の純度および品質を改善することによって最小限に抑えることができ、最も重要なことには、部品の熱処理（すなわち応力解放）の温度および／または時間を増加させることによって最小限に抑えることができる。渦電流損失（ＡＣ損失）は、交流（ＡＣ）条件によって引き起こされる磁束の変化に起因する、部品内（バルク渦電流（ｂｕｌｋ ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ））および軟磁性粒子内（粒子内渦電流（ｉｎ－ｐａｒｔｉｃｌｅ ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ））の電流の生成によってもたらされる。
【0010】
バルク渦電流を最小限に抑えるためには、部品の高い電気抵抗率が望ましい。ＡＣ損失を最小限に抑えるために必要な電気抵抗率のレベルは、用途の種類（動作周波数）と部品のサイズとに依存する。さらに、個々の粉末粒子は、低レベルのヒステリシス損失を維持しながらバルク渦電流を減少させるために、熱的に安定した電気絶縁体、好ましくは６５０℃超で安定な電気絶縁体により被覆されなければならない。高周波で動作する用途では、粒子内渦電流を比較的小さな体積に制限することができるため、比較的細かい粒径を有する粉末を使用することが望ましい。したがって、高周波で動作する部品にとっては、微粉末と高い電気抵抗率とがさらに重要になる。
【0011】
粒子絶縁がどの程度うまく機能するかにかかわらず、部品内には常に無制限のバルク渦電流が存在し、損失を引き起こす。バルク渦電流損失は、磁束を運ぶ圧縮部の断面積に比例するため、大きな断面積を有する部品は、バルク渦電流損失を制限するために比較的高い電気抵抗率を必要とする。
【0012】
５０～１５０μｍ、例えば約８０μｍ～約１２０μｍの平均粒径を有し、１０～３０％が４５μｍ未満である絶縁鉄系軟磁性粉末（１００メッシュ粉末）が、２００Ｈｚから最大１０ｋＨｚで動作する部品に使用され得るのに対して、２ｋＨｚから最大５０ｋＨｚの周波数で動作する部品は、通常、約２０～約７５μｍ、例えば約３０μｍ～約５０μｍの平均粒径を有し、５０％超が４５μｍ未満である絶縁軟磁性粉末（２００メッシュ粉末）に基づく。平均粒径および粒径分布は、好ましくは、用途の要件に従って最適化されるべきである。
【0013】
被覆鉄系粉末を使用した磁心部品の粉末冶金製造の研究は、最終部品の他の特性に悪影響を与えることなく、特定の物理的特性および磁気特性を強化する鉄粉末組成物を開発することに向けられてきた。所望の部品特性には、例えば、拡張された周波数範囲を通る好適な透磁率、高飽和誘導、高機械的強度、および低鉄損が含まれ、これは、磁心の抵抗率を高めることが望ましいことを意味する。
【0014】
抵抗率を改善する方法を探索するために、様々な方法が使用され、提案されてきた。１つの方法は、これらの粒子を圧縮に供する前に、粉末粒子上に電気絶縁コーティングまたはフィルムを提供することに基づく。したがって、様々な種類の電気絶縁コーティングを教示する特許公報が多数存在する。無機コーティングに関して公開された特許の例には、米国特許第６，３０９，７４８号、米国特許第６，３４８，２６５号および米国特許第６，５６２，４５８号がある。有機材料のコーティングは、例えば、米国特許第５，５９５，６０９号から知られている。無機材料および有機材料の両方を含むコーティングは、例えば、米国特許第６，３７２，３４８号および米国特許第５，０６３，０１１号ならびにドイツ特許公開第３，４３９，３９７号から知られており、これらの公報によれば、粒子はリン酸鉄層および熱可塑性材料によって囲まれている。欧州特許ＥＰ１２４６２０９Ｂ１号は、金属系粉末の表面が、シリコーン樹脂とベントナイトまたはタルクなど層状構造を有する粘土鉱物の微粒子とからなるコーティングによって被覆されている強磁性金属系粉末を記載している。
【0015】
米国特許第６，７５６，１１８Ｂ２号は、粉末金属粒子をカプセル化する少なくとも２つの酸化物を含み、少なくとも２つの酸化物が少なくとも１つの共通相を形成する軟磁性粉末金属複合材料を明らかにしている。
【0016】
特許出願ＪＰ２００２１７０７０７Ａ号は、リン含有層によって被覆された合金化鉄粒子を記載しており、合金化元素は、ケイ素、ニッケルまたはアルミニウムであり得る。第２の工程では、被覆された粉末がケイ酸ナトリウムの水溶液と混合され、続いて乾燥される。粉末を成形することによって圧粉磁心が製造され、成形部品を５００～１０００℃の温度で熱処理する。
【0017】
ＪＰ５１－０８９１９８では、ケイ酸ナトリウムは、鉄粉末の成形と、それに続く成形部品の熱処理とによって圧粉磁心を製造する際の鉄粉末粒子のための結合剤として言及されている。
【0018】
高密度は通常、磁気特性を改善する。具体的には、ヒステリシス損失を低レベルに保ち、高い飽和磁束密度を得るためには、高密度が必要である。したがって、高性能の軟磁性複合部品を得るためには、電気絶縁を損なうことなく、電気絶縁粉末組成物を高圧で圧縮成形することも可能でなければならず、その後、部品表面を損なうことなく、成形装置から部品が容易に排出されるべきである。これは、ひいては、排出力が高すぎてはならないことを意味する。
【0019】
さらに、ヒステリシス損失を低減するためには、圧縮部の応力解放熱処理が必要であり、効果的な応力解放を得るためには、例えば窒素、アルゴンもしくは空気の雰囲気中、または真空中で、３００℃を超える温度、かつ絶縁コーティングが損なわれない温度未満で好ましくは熱処理を行うべきである。
【0020】
本発明は、鉄系軟磁性複合粉末に関し、そのコア粒子は、粉末を圧縮してインダクタを製造するのに適した材料特性を与えるように注意深く慎重に選択されたコーティングによって被覆され、場合により、かつ好ましくは、熱処理プロセスが続く。
【0021】
本発明は、比較的高い周波数、すなわち２ｋＨｚ以上の周波数、特に、比較的高い抵抗率および比較的低い鉄損が不可欠である５～１００ｋＨｚで使用することを主に意図する粉末コアの必要性を考慮して行われた。好ましくは、飽和磁束密度は、コアの小型化に十分な高さでなければならない。さらに、ダイ壁潤滑および／または１２００ＭＰａを超える圧縮圧力を使用して、金属粉末を圧縮することなくコアを製造することが可能であるべきである。
【発明の概要】
【0022】
本発明の１つの目的は、高抵抗率および低鉄損を有する軟磁性部品に圧縮することができる新規の鉄系複合粉末を提供することであり、新規の鉄系複合粉末は、パワーエレクトロニクス用のインダクタコアの製造に使用するのに特に適している。
【0023】
本発明の別の目的は、高強度と、好適な最大透磁率と、高誘導とを有する軟磁性部品に圧縮することができる、電気絶縁鉄系粉末を含む鉄系粉末組成物を提供することである。
【0024】
本発明のさらなる目的は、鉄系粉末の電気絶縁コーティングを劣化させることなくヒステリシス損失を最小限に抑え、バルク渦電流損失を低レベルに保つための手段を提供することである。
【0025】
本発明のさらに別の目的は、良好な磁気性能を維持しながら圧縮圧力の低下を可能にするのに十分に高いグリーン強度を有する軟磁性部品に圧縮される、電気絶縁鉄系粉末を含む鉄系粉末組成物を提供することである。
【0026】
本発明のさらなる目的は、高強度と、高誘導と、低鉄損とを有し、渦電流損失を低レベルに保ちながらヒステリシス損失を最小限に抑える軟磁性部品を製造するための方法を提供することである。
【0027】
本発明の別の目的は、十分な機械的強度および許容可能な磁束密度（誘導）と組み合わせて、低鉄損および「良好な」ＤＣバイアスを有する、圧縮され、場合により熱処理された軟磁性鉄系複合インダクタコアを製造するための方法を提供することである。
【0028】
本発明の別の目的は、有機結合剤は、例えば分解に起因して高温熱処理中に問題を引き起こす可能性があることから、有機結合剤の使用を回避することを可能にし、それによって磁束密度を増加させ、鉄損を低減することを可能にする手段を提供することである。
【0029】
本発明のさらなる目的は、軟磁性複合材料の磁気特性を改善するための手段、特に、鉄損および／またはＤＣバイアスを改善するための手段を提供することである。
【0030】
本発明は、例えば、高い飽和磁束密度を有し、鉄損が低減されたインダクタを製造するために使用することができ、その製造プロセスを大幅に簡略化することができる、鉄系複合粉末と、上記混合物を処理するためのプロセス方法とを提供する。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の２つの実施形態の画像表示であり、実施形態１では、粒子Ａはコーティング層Ａ１およびＡ２を有し、粒子Ｂはコーティング層Ｂ１のみを有し、実施形態２では、粒子Ｂはコーティング層Ｂ１およびＢ２の両方を有する。粒子ＡおよびＢの粒径およびコーティング層厚は異なってもよく、図１は粒子およびそれらのコーティングの真の縮尺を反映していない場合があることに留意されたい。
【図2】例で得られたように、５０ｋＨｚで測定された異なる磁場強度での透磁率の変化から導き出すことができるサンプル１および３のＤＣバイアスを示す。
【図3】０．４重量％の微粒子状潤滑剤を加え、１０００ＭＰａで圧縮し、異なるダイ温度および異なる潤滑剤（上部：Ｌｕｂ Ａ、アミドワックス、下部：Ｌｕｂ Ｂ、国際公開第２０１０／０６２２５０号による複合潤滑剤）を使用した、例の異なる組成物のグリーン強度を示す。
【図4】０．４重量％の微粒子状潤滑剤を加え、１２００ＭＰａで圧縮し、異なるダイ温度および異なる潤滑剤（上部：Ｌｕｂ Ａ、下部：Ｌｕｂ Ｂ）を使用した、例の異なる組成物のグリーン強度を示す。
【図5】ダイ上で８０℃で圧縮し、０．４重量％の異なる微粒子状潤滑剤を加えた部品について得られた鉄損を示す。上部：１Ｔでの低周波（１ｋＨｚ）鉄損。下部：０．２Ｔでの高周波（２０ｋＨｚ）鉄損。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下の説明から現れる、上記の目的および／または言及されていないさらなる目的のうちの少なくとも１つを達成するために、本発明は以下を提供する。
【0033】
１．粒子Ａおよび粒子Ｂを含む組成物であって、粒子ＡおよびＢの各々がコアを含み、粒子Ａのコアが軟磁性鉄系コアであり、粒子ＢのコアがＦｅ－Ｓｉ合金から形成され、
粒子ＡおよびＢの各コアの表面が、リン含有絶縁層Ａ１およびＢ１によってそれぞれ被覆され、
絶縁コーティング層Ａ１を有する粒子Ａが、層Ａ１の上部に追加の層Ａ２を備え、層Ａ２が、式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物から形成され、
Ｍ（ＯＲ１）ｘ（Ｒ２）ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒ、好ましくはＳｉまたはＴｉ、さらに好ましくはＳｉから選択され、
Ｒ１が、４個以下、好ましくは３個以下の炭素原子、好ましくはエチル基またはメチル基を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ２が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ＋ｙが、それぞれＯＲ１基およびＲ２基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
粒子Ａが、層Ａ２に付着しているか層Ａ２に組み込まれている粒子Ｃをさらに含み、粒子Ｃが、３．５以下のモース硬度を有する材料の粒子である組成物。
粒子ＡおよびＢの各コアの表面が、リン含有絶縁層Ａ１およびＢ１によってそれぞれ被覆され、
絶縁コーティング層Ａ１を有する粒子Ａが、層Ａ１の上部に追加の層Ａ２を備え、層Ａ２が、式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物から形成され、
Ｍ（ＯＲ１）ｘ（Ｒ２）ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒ、好ましくはＳｉまたはＴｉ、さらに好ましくはＳｉから選択され、
Ｒ１が、４個以下、好ましくは３個以下の炭素原子、好ましくはエチル基またはメチル基を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ２が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ＋ｙが、それぞれＯＲ１基およびＲ２基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
粒子Ａが、層Ａ２に付着しているか層Ａ２に組み込まれている粒子Ｃをさらに含み、粒子Ｃが、３．５以下のモース硬度を有する材料の粒子である組成物。
【0034】
２．項目１に記載の組成物であって、粒子Ｂが、層Ｂ１上に層Ｂ２を備え、層Ｂ２が、式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物から形成され、
Ｍ（ＯＲ１）ｘ（Ｒ２）ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒ、好ましくはＳｉまたはＴｉ、さらに好ましくはＳｉから選択され、
Ｒ１が、４個以下、好ましくは３個以下の炭素原子、好ましくはエチル基またはメチル基を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ２が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ＋ｙが、それぞれＯＲ１基およびＲ２基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
場合により、粒子Ｂが、層Ｂ２に付着しているか組み込まれている粒子Ｃを含有する組成物。
Ｍ（ＯＲ１）ｘ（Ｒ２）ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒ、好ましくはＳｉまたはＴｉ、さらに好ましくはＳｉから選択され、
Ｒ１が、４個以下、好ましくは３個以下の炭素原子、好ましくはエチル基またはメチル基を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ２が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ＋ｙが、それぞれＯＲ１基およびＲ２基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
場合により、粒子Ｂが、層Ｂ２に付着しているか組み込まれている粒子Ｃを含有する組成物。
【0035】
３．粒子Ａのコア粒子が、３．３～３．７ｇ／ｍｌ、好ましくは３．３～３．６ｇ／ｍｌ、好ましくは３．３５～３．６ｇ／ｍｌ、例えば、３．４～３．６ｇ／ｍｌ、３．３５～３．５５ｇ／ｍｌまたは３．４～３．５５ｇ／ｍｌの見掛け密度を有し、粒子Ｂが、３．０～５．５ｇ／ｍｌ、好ましくは３．５～５．５ｇ／ｍｌ、好ましくは４．０～５．０ｇ／ｍｌ、例えば、４．３～４．８ｇ／ｍｌの見掛け密度を有する、項目１に記載の組成物。
【0036】
４．上記粉末組成物が潤滑剤をさらに含む、項目１から３のいずれか一項に記載の組成物。
【0037】
および／またはＢ２が、式（Ｉ）の化合物から形成されるか、層Ａ２および／またはＢ２が、式（Ｉ）の化合物の反応生成物から形成され、１分子中の金属原子Ｍの数が２～２０である。
【0038】
６．Ｒ２が、以下の官能基、すなわち、アミン、ジアミン、アミド、イミド、エポキシ、メルカプト、ジスルフィド、クロロアルキル、ヒドロキシル、エチレンオキシド、ウレイド、ウレタン、イソシアナト、アクリラート、グリセリルアクリラート、カルボキシル、カルボニルおよびアルデヒドのうちの１つ以上を含み、アミンおよびジアミンが好ましい、項目１から５のいずれか一項に記載の組成物。
【0039】
７．式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物が、式（Ｉ）の化合物のオリゴマーであり、オリゴマーが、アルコキシ末端アミノ－シルセスキオキサン、アミノ－シロキサン、オリゴマー３－アミノプロピル－アルコキシ－シラン、３－アミノプロピル／プロピル－アルコキシ－シラン、Ｎ－アミノエチル－３－アミノプロピル－アルコキシ－シランもしくはＮ－アミノエチル－３－アミノプロピル／メチル－アルコキシ－シランまたはそれらの混合物から選択される、項目１から６のいずれか一項に記載の組成物。
【0040】
８．粒子Ｃが、ビスマスまたは酸化ビスマス（ＩＩＩ）を含む、項目１から７のいずれか一項に記載の組成物。
【0041】
９．粒子ＡとＢとの（Ａ：Ｂ）重量比が、９５：５～５０：５０、好ましくは９０：１０～６０：４０、最も好ましくは８０：２０～６０：４０である、項目１から８のいずれか一項に記載の組成物。
【0042】
１０．圧縮され熱処理された部品を製造するための方法であって、
ａ）項目１から９のいずれか一項で定義された組成物を提供する工程、
ｂ）ダイ内の一軸プレス運動で、好ましくは４００～１２００ＭＰａの圧縮圧力で、場合により潤滑剤と混合された組成物を圧縮する工程、
ｃ）圧縮された部品をダイから排出する工程、および
ｄ）非還元性雰囲気中で８００℃までの温度で、排出された部品を熱処理する工程を含む方法。
ａ）項目１から９のいずれか一項で定義された組成物を提供する工程、
ｂ）ダイ内の一軸プレス運動で、好ましくは４００～１２００ＭＰａの圧縮圧力で、場合により潤滑剤と混合された組成物を圧縮する工程、
ｃ）圧縮された部品をダイから排出する工程、および
ｄ）非還元性雰囲気中で８００℃までの温度で、排出された部品を熱処理する工程を含む方法。
【0043】
１１．項目１から９のいずれか一項で定義された組成物を圧縮することにより、または項目１０に記載の方法により得ることができる部品。
【0044】
１２．インダクタコアである、項目１１に記載の部品。
【0045】
１３．３，０００μΩｍ以上、好ましくは６，０００μΩｍ以上または１０，０００μΩｍ以上の抵抗率ρ；１．１Ｔ以上、好ましくは１．２Ｔ以上または１．３Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓ；１０ｋＨｚの周波数および０．１Ｔの誘導で２１Ｗ／ｋｇ以下の鉄損；２００Ａ／ｍ以下、好ましくは１９０Ａ／ｍ以下または１６０Ａ／ｍ以下の保磁力；ならびに４，０００Ａ／ｍで５０％以上のＤＣバイアスを有する、項目１２に記載のインダクタコア。
【0046】
１４．軟磁性複合材料の磁気特性、好ましくは鉄損および／またはＤＣバイアスを改善するための、上記で指定された、コーティング層Ｂ１を有する粒子Ｂに対する被覆Ｆｅ－Ｓｉ合金粒子の使用。
【0047】
１５．Ｆｅ－Ｓｉ粒子が、項目２で定義された層Ｂ１および層Ｂ２によって被覆される、項目１４に記載の使用。
【0048】
本発明のさらなる実施形態および態様は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【0049】
定義
本発明では、別段の指示がない限り、あらゆる物理的パラメータが室温（２０℃）および大気圧（１０５Ｐａ）で測定される。
本発明では、別段の指示がない限り、あらゆる物理的パラメータが室温（２０℃）および大気圧（１０５Ｐａ）で測定される。
【0050】
本明細書で使用される場合、不定冠詞「ａ」は、１つおよび複数を示し、必ずしもその参照名詞を単数に限定するものではない。
【0051】
用語「約」は、当該の量または値が、指定された特定の値またはその近傍の何らかの他の値であってよく、一般に、示された値の±５％の範囲内であることを意味する。したがって、例えば、「約１００」という句は、１００±５の範囲を示す。
【0052】
用語「および／または」は、示された要素のうちのすべてまたは１つのみが存在することを意味する。例えば、「ａおよび／またはｂ」は、「ａのみ」、または「ｂのみ」、または「ａとｂとを一緒に」を意味する。「ａのみ」の場合、この用語は、ｂが存在しない可能性、すなわち「ａのみであり、ｂではない」も網羅する。
【0053】
本明細書で使用される用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、非排他的かつ非限定的であることを意図している。したがって、特定の成分を含む組成物は、記載されたもの以外の他の成分を含み得る。ただし、この用語には、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」および「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」というさらに限定的な意味も含まれる。用語「から本質的になる」は、それぞれの組成物について記載されたもの以外の材料の１０重量％以下、好ましくは５％以下の存在を可能にし、他の材料が完全に存在しなくてもよい。
【0054】
測定可能なパラメータが参照される場合は常に、例で使用される方法が使用される。さらに、ＩＳＯ １３３２０－１：１９９９で指定されているような当技術分野の標準的な方法を使用して、レーザ回折により粒径および粒径分布を決定することができる。粒径は、ＩＳＯ １４９７：１９８３に準拠して、乾式ふるい分けによっても分類することができる。抵抗率は、Ｓｍｉｔｓ，Ｆ．Ｍ．，“Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｓｈｅｅｔ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｆｏｕｒ－Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｂｅ” ＢＳＴＪ，３７，ｐ．３７１（１９５８）によって説明されているように、４点プローブ測定によって決定することができる。相違がある場合、本発明の例で使用される方法を優先する。
【0055】
本明細書で参照されるすべての文献は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0056】
発明の詳細な説明
第１の態様では、本発明は、
ｉ）鉄系コアと、コアを囲む２つ以上のコーティング層とを各々含む粒子Ａであって、２つ以上のコーティング層が、コアの表面に提供され、かつリン系絶縁コーティング層である第１のコーティング層Ａ１と、第１のコーティング層Ａ１上に提供され、かつ以下に記載される第２の層Ａ２とを含む粒子Ａ、ならびに
ｉｉ）ＦｅおよびＳｉを含むかＦｅおよびＳｉから本質的になる合金から作製されたコアを各々含む粒子Ｂであって、ＦｅＳｉコアの表面が、リン系絶縁層Ｂ１と、場合により、層Ｂ１上に提供され、かつ以下に記載される第２の層Ｂ２とを少なくとも備える粒子Ｂ、
を含むか、それらから本質的になるか、それらからなる組成物に関する。
第１の態様では、本発明は、
ｉ）鉄系コアと、コアを囲む２つ以上のコーティング層とを各々含む粒子Ａであって、２つ以上のコーティング層が、コアの表面に提供され、かつリン系絶縁コーティング層である第１のコーティング層Ａ１と、第１のコーティング層Ａ１上に提供され、かつ以下に記載される第２の層Ａ２とを含む粒子Ａ、ならびに
ｉｉ）ＦｅおよびＳｉを含むかＦｅおよびＳｉから本質的になる合金から作製されたコアを各々含む粒子Ｂであって、ＦｅＳｉコアの表面が、リン系絶縁層Ｂ１と、場合により、層Ｂ１上に提供され、かつ以下に記載される第２の層Ｂ２とを少なくとも備える粒子Ｂ、
を含むか、それらから本質的になるか、それらからなる組成物に関する。
【0057】
粒子ＡおよびＢは、少なくともコアの組成の性質の点で互いに異なる。したがって、粒子Ａの軟磁性コアは、粒子Ｂについて以下に指定されるようなＦｅおよびＳｉを含む合金ではない。
【0058】
粒子Ａのコアは、好ましくは、不規則な表面を物理的に変化させる粉砕、摩砕または他のプロセスによって７～２５％増加した見掛け密度（ＡＤ）を有する。ＩＳＯ ３９２３－１に準拠して測定される粒子ＡのＡＤは、３．２～３．７ｇ／ｍｌ、好ましくは３．３～３．７ｇ／ｍｌ、好ましくは３．３～３．６ｇ／ｍｌの範囲、さらに好ましくは３．３ｇ／ｍｌ超～３．６ｇ／ｍｌ以下、好ましくは３．３５～３．６ｇ／ｍｌ、または３．４～３．６ｇ／ｍ、または３．３５～３．５５ｇ／ｍｌ、または３．４～３．５５ｇ／ｍｌの範囲であるべきである。
【0059】
別の実施形態では、粉末組成物は潤滑剤を含み得る。
【0060】
本発明はさらに、好ましくは４００～１２００ＭＰａ、さらに好ましくは６００～１２００ＭＰａの圧縮圧力で、本発明による組成物をダイ内で好ましくは一軸で圧縮すること、および潤滑剤が存在する場合、場合により、加えられた潤滑剤の溶融温度よりも低い温度までダイを予熱すること、得られたグリーン体を排出すること、および場合によりグリーン体を熱処理することを含む、軟磁性複合材料の調製プロセスに関する。本発明による複合部品は、好ましくは、０．０１～０．１重量％のリン含有量（Ｐ）と、０．０２～０．１２重量％の加えられたＭ（好ましくはＳｉ）の含有量と、０．０５～０．３５重量％の、金属微粒子状化合物または半金属微粒子状化合物Ｃの形態で加えられたＢｉの含有量とを有する。
【0061】
続いて、本発明の各構成要素をさらに詳細に説明するが、説明される具体的な実施形態に本発明を限定することを望むものではない。
【0062】
粒子Ａのコア
粒子Ａの鉄系コア粒子は、水アトマイズ、ガスアトマイズまたはスポンジ鉄粉末から生じるなど、任意の起源のものであり得る。水アトマイズ粒子が好ましい。
粒子Ａの鉄系コア粒子は、水アトマイズ、ガスアトマイズまたはスポンジ鉄粉末から生じるなど、任意の起源のものであり得る。水アトマイズ粒子が好ましい。
【0063】
鉄系軟磁性コアは、純鉄から本質的になる群から選択されてもよく、これは、鉄含有量が９０重量％以上、好ましくは９５重量％以上、さらに好ましくは９９重量％以上であることを意味する。残部は、Ｓｉ以外の任意の材料または元素であり得る。特に好ましくは、コアは鉄および不可避的不純物からなる。これらは、最大０．１重量％の量で存在し得る。
【0064】
粒子Ｂのコア
粒子Ｂのコアは、鉄およびケイ素（Ｓｉ）を含む鉄合金から作製され、コアは、好ましくはガスアトマイズされる。鉄およびケイ素の他に、他の合金化金属も存在し得るが、その程度はＳｉよりも低い。Ｆｅは、粒子Ｂのコアを形成する合金の８０重量％以上、さらに好ましくは９０重量％以上を構成する。
粒子Ｂのコアは、鉄およびケイ素（Ｓｉ）を含む鉄合金から作製され、コアは、好ましくはガスアトマイズされる。鉄およびケイ素の他に、他の合金化金属も存在し得るが、その程度はＳｉよりも低い。Ｆｅは、粒子Ｂのコアを形成する合金の８０重量％以上、さらに好ましくは９０重量％以上を構成する。
【0065】
残部は、不可避的不純物と、少なくともＳｉを含む他の合金化金属とによって形成される。Ｓｉは、少なくとも１重量％、または粒子Ｂのコアを形成する合金、好ましくは２．５重量％以上、さらになお好ましくは４重量％以上を形成する。Ｓｉの上限は１５重量％以下であるが、典型的には１０重量％以下のＳｉが存在する。好ましくは、Ｓｉ量の上限は、９重量％以下または８重量％以下であるが、７％以下であってもよい。不可避的不純物とＦｅおよびＳｉ以外の他の元素との量は、典型的には、１０重量％以下、さらに好ましくは５重量％以下、さらになお好ましくは２重量％以下である。それはまた、１．０または０．１重量％以下の低さであり得、残部はＦｅおよびＳｉである。そのような他の合金化元素は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏまたはそれらの組合せを含み得る。
【0066】
一実施形態では、粒子Ｂのコアは、９０重量％以上のＦｅおよび１０％以下のＳｉならびに０．２重量％以下、好ましくは０．１重量％以下の量の不可避的不純物からなるＦｅ－Ｓｉ合金から作製される。この実施形態の好ましい態様では、Ｓｉの量は４．０～７．０重量％であり、残部は、０．２重量％以下、例えば０．１重量％以下の量のＦｅおよび不可避的不純物によって形成される。
【0067】
粒子ＡおよびＢの形状
また、ここで驚くべきことに、平滑な粒子表面を有する粒子を粒子Ａのコアとして使用すると、本発明による圧縮および熱処理された部品の電気抵抗率をさらに向上させることができることも見出された。そのような好適な形態は、例えば、鉄または鉄系粉末の見掛け密度が７％超もしくは１０％超、または１２％超もしくは１３％超増加して３．２～３．７ｇ／ｍｌ、好ましくは３．３ｇ／ｍｌ超および３．６ｇ／ｍｌ以下、好ましくは３．４～３．６ｇ／ｍｌ、または３．３５～３．５５ｇ／ｍｌの見掛け密度がもたらされることによって明白に示される。
また、ここで驚くべきことに、平滑な粒子表面を有する粒子を粒子Ａのコアとして使用すると、本発明による圧縮および熱処理された部品の電気抵抗率をさらに向上させることができることも見出された。そのような好適な形態は、例えば、鉄または鉄系粉末の見掛け密度が７％超もしくは１０％超、または１２％超もしくは１３％超増加して３．２～３．７ｇ／ｍｌ、好ましくは３．３ｇ／ｍｌ超および３．６ｇ／ｍｌ以下、好ましくは３．４～３．６ｇ／ｍｌ、または３．３５～３．５５ｇ／ｍｌの見掛け密度がもたらされることによって明白に示される。
【0068】
所望の見掛け密度を有するそのような粉末は、ガスアトマイズプロセスまたは水アトマイズ粉末から得られてもよい。水アトマイズ粉末が使用される場合、それらは、好ましくは、粉砕、摩砕または他のプロセスに供され、これにより、水アトマイズ粉末の不規則な表面が物理的に変化する。粉末の見掛け密度が約２５％または２０％を超えて増加しすぎると、それは、約３．７または約３．６ｇ／ｍｌを超える水アトマイズ鉄系粉末の場合、総鉄損が増加することを意味する。
【0069】
コア粒子の形状が、例えば、抵抗率の結果に影響を与えることも見出された。不規則な粒子を使用すると、粒子の不均一性が少なく平滑性が高い形状の場合よりも、見掛け密度および抵抗率が低下する。したがって、本発明によれば、結節性である粒子、すなわち、丸みを帯びた不規則な粒子、または球形もしくはほぼ球形の粒子が好ましい。比較的細かい粒径を有する粉末（１００および２００メッシュなど）が好ましく使用される高周波で動作する部品では高い抵抗率がさらに重要になるため、これらの粉末では「高ＡＤ」がさらに重要になる。
【0070】
粒子の量
本発明の組成物は、粒子ＡおよびＢとともにそれぞれのコーティング層を含有する。組成物の総重量に対する粒子ＡおよびＢ（それらのコーティング層を含む）の合計の量は、好ましくは８５重量％以上、さらに好ましくは９０重量％以上、なお好ましくは９５重量％以上、例えば、９８重量％以上であり、最大１００重量％であり得る。
本発明の組成物は、粒子ＡおよびＢとともにそれぞれのコーティング層を含有する。組成物の総重量に対する粒子ＡおよびＢ（それらのコーティング層を含む）の合計の量は、好ましくは８５重量％以上、さらに好ましくは９０重量％以上、なお好ましくは９５重量％以上、例えば、９８重量％以上であり、最大１００重量％であり得る。
【0071】
それらのコーティング層を含む粒子Ｂの量は、粒子ＡおよびＢの総重量に対して、好ましくは５～５０重量％、さらに好ましくは１０～４０重量％である（すなわち、［Ｂ］／［Ｂ＋Ａ］×１００＝５－５０、好ましくは１０－４０）。それはまた、２０～４０重量％であり得る。粒子の重量比は、好ましくは９５：５～５０：５０、好ましくは９０：１０～６０：４０、最も好ましくは８０：２０～６０：４０であり、［Ａ］：［Ｂ］として表される。
【0072】
組成物は、それらのコーティング層を含む粒子ＡおよびＢに加えて、場合により、潤滑剤などの添加剤をさらに含有し得る。
【0073】
潤滑剤の量は、組成物の総重量に対して、好ましくは１重量％未満、さらに好ましくは０．７重量％未満、または最も好ましくは０．５重量％未満である。
【0074】
粒子のコアのサイズ
粒子ＡおよびＢの粒径は制限されず、また製造された部分の使用目的によって決定されるが、粒子ＡおよびＢのコアの粒径の中央値（重量による）、Ｄｗ５０は、２５０ミクロン以下、さらに好ましくは７５ミクロン以下、例えば４５ミクロン以下である。
粒子ＡおよびＢの粒径は制限されず、また製造された部分の使用目的によって決定されるが、粒子ＡおよびＢのコアの粒径の中央値（重量による）、Ｄｗ５０は、２５０ミクロン以下、さらに好ましくは７５ミクロン以下、例えば４５ミクロン以下である。
【0075】
第１のコーティング層（無機）Ａ１／Ｂ１
粒子ＡおよびＢを形成するコアのそれぞれは、第１の無機絶縁層Ａ１およびＢ１をそれぞれ備える。そのようなコーティングを形成するための方法は、例えば、国際公開第２００９／１１６ ９３８ Ａ１号に記載されている。
粒子ＡおよびＢを形成するコアのそれぞれは、第１の無機絶縁層Ａ１およびＢ１をそれぞれ備える。そのようなコーティングを形成するための方法は、例えば、国際公開第２００９／１１６ ９３８ Ａ１号に記載されている。
【0076】
層Ａ１およびＢ１はリン系であり、これは、それらが、元素Ｐとして表され、ＥＳＣＡまたはＸＰＳなどの通常の方法によって決定される、少なくとも５原子％、好ましくは少なくとも８原子％以上、さらに好ましくは１０原子％以上の量のＰを含有することを意味する。リンは、好ましくは、ホスファート、ジホスファートまたはポリホスファートの形態で存在し、その場合、カチオンは、好ましくは、プロトン、アルカリ金属および土類アルカリ金属、好ましくはプロトン、ナトリウムおよびカリウムから選択される。
【0077】
この第１のコーティング層Ａ１／Ｂ１は、水または有機溶媒のいずれかに溶解したリン酸を用いて、それぞれのコア粒子を処理することによって得られてもよい。水系溶媒では、防錆剤および界面活性剤が場合により加えられる。鉄系粉末粒子を被覆する好ましい方法は、米国特許第６３４８２６５号に記載されている。処理は一度行われてもよいが、繰り返されてもよい。リン系コーティング層Ａ１／Ｂ１は、好ましくは、ドーパント、防錆剤または界面活性剤などの添加物を含まない。コーティングＡ１／Ｂ１は絶縁コーティングである。場合により、コーティングは、好適な塩基を用いて処理することによって中和され得る。
【0078】
層Ａ１およびＢ１中の蛍光体の量は、組成物全体の０．０１～０．１５重量％であり得る。
【0079】
第２のコーティング層Ａ２／Ｂ２
粒子Ａの第１のリン系無機絶縁層Ａ１上に位置する層Ａ２は、以下の一般式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物によって形成される層である。本明細書では、用語「反応生成物」は、式（Ｉ）の化合物の１つの分子と、式（Ｉ）の化合物の別の分子および／または層Ａ１またはＢ１との反応によって得られる生成物を意味し、反応生成物の例には、その部分的または全体的な縮合物が挙げられる。
Ｍ（ＯＲ１）ｘ（Ｒ２）ｙ 式（Ｉ）
粒子Ａの第１のリン系無機絶縁層Ａ１上に位置する層Ａ２は、以下の一般式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物によって形成される層である。本明細書では、用語「反応生成物」は、式（Ｉ）の化合物の１つの分子と、式（Ｉ）の化合物の別の分子および／または層Ａ１またはＢ１との反応によって得られる生成物を意味し、反応生成物の例には、その部分的または全体的な縮合物が挙げられる。
Ｍ（ＯＲ１）ｘ（Ｒ２）ｙ 式（Ｉ）
【0080】
式（Ｉ）では、Ｍは、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒ、好ましくはＳｉまたはＴｉ、さらに好ましくはＳｉから選択され、Ｒ１は、４個以下、好ましくは３個以下の炭素原子、さらに好ましくはエチル基－Ｃ２Ｈ５またはメチル基－ＣＨ３を有するアルキル基である。
【0081】
Ｒ２は、場合により官能基を含む有機基であり、好ましくはＲ２は、１～１４個、さらに好ましくは１～８個の炭素原子、なお好ましくは１～６個の炭素原子、例えば１～３個の炭素原子を含む。Ｒ２基は、直鎖、分岐鎖、環状または芳香族であり得、好ましくは、直鎖または分岐鎖アルキル基である。
【0082】
一実施形態では、Ｒ２の任意の官能基が存在し、好ましくは、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐおよびハロゲン原子からなる群から選択される１つ以上のヘテロ原子を含む群から選択され、Ｎ、Ｏ、ＳおよびＰが好ましい。そのような基の例には、アミン、ジアミン、アミド、イミド、エポキシ、メルカプト、ジスルフィド、クロロアルキル、ヒドロキシル、エチレンオキシド、ウレイド、ウレタン、イソシアナト、アクリラート、グリセリルアクリラート、カルボキシル、カルボニルおよびアルデヒドが挙げられる。
【0083】
さらに、ｘ＋ｙは、Ｍの原子価を満たすように選択されたＯＲ１およびＲ２の数をそれぞれ示す整数である。ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、（ｘ＋ｙ）＝４であり、ＭがＡｌである場合、（ｘ＋ｙ）＝３である。
（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘは１、２および３から選択され、ｙは１、２および３から選択されるのに対して、（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘは１および２から選択され、ｙは１および２から選択される。
（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘは１、２および３から選択され、ｙは１、２および３から選択されるのに対して、（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘは１および２から選択され、ｙは１および２から選択される。
【0084】
以下、この層は層Ａ２と呼ばれる。一実施形態では、層Ａ２は、絶縁層Ａ１を有する粒子Ａ上のみに形成されるが、コーティング層Ｂ１を有する粒子Ｂ上には形成され得ない（「実施形態１」）。別の実施形態（「実施形態２」とも呼ばれる）では、場合により粒子Ｃとともに、一般式（Ｉ）の化合物、またはその部分的もしくは全体的な縮合物などのその反応生成物によって形成される層も、粒子Ｂの層Ｂ１上に存在し、この場合、この層は層Ｂ２と呼ばれる（図１を参照）。したがって、層Ｂ２の説明および定義は、層Ａ２のものと同じであり、そのような場合、粒子ＡとＢとは、それらの異なるコアによって区別される。層Ａ２およびＢ２は、式（Ｉ））の化合物を用いて、層Ａ１を有する粒子Ａと層Ｂ１を有する粒子Ｂとの混合物を処理することによって同じ化合物から同時に形成されてもよいが、それらは、それぞれ層Ａ２およびＢ２を形成するための式（Ｉ）の異なる化合物またはその反応生成物を使用することによって別個に形成されてもよい。
【0085】
層Ａ２および任意の層Ｂ２は、式（Ｉ）の化合物と粒子Ｃとから形成され得るが、少なくとも部分的には、式（Ｉ）の（ポリ）縮合反応生成物によっても形成され、それにより粒子Ｃをカプセル化し得る。例えば、式（Ｉ）の化合物がトリメトキシアミノプロピルシランである場合、層は、アルコール（この場合はメタノール）の形成下で形成されるその（ポリ）縮合物によって形成され得る。このような反応生成物は、好ましくは、２～５０個、さらに好ましくは２～２０個の原子Ｍを１つの分子中に含む。このような（ポリ）縮合反応では、ＨＯＲ１を放出することによってＯＲ１基が脱離し、Ｍ－Ｏ－Ｍ結合（（ポリ）縮合物中の２原子Ｍ）が残る。ポリ縮合物中の３Ｍ原子の場合、例えば、Ｍ－Ｏ－Ｍ－Ｏ－Ｍ結合が形成される。ここで、各Ｍは、出発物質に存在するＲ２基を依然として有する。
【0086】
ＭがＳｉ、ＴｉまたはＺｒであり、ｘ＝２およびｙ＝２である場合、Ｍ－Ｏ－Ｍ－Ｏ－Ｍ－Ｏ－Ｍなど、複数のＭ－Ｏ－Ｍ結合を有する直鎖状分子が形成される。Ｒ２基は残るため、化合物は、（ＨまたはＲ１）Ｏ－Ｍ（Ｒ２）２－Ｏ－（ＭＲ２）２－Ｏ－（ＭＲ２）２－により表され得る。ＭがＳｉ、ＴｉまたはＺｒであり、ｘ＝３およびｙ＝１である場合、三次元ポリシロキサンネットワークが形成され、各Ｍは１つの基Ｒ２を依然として有する。
【0087】
いずれの場合も、基Ｒ１と基Ｒ２とは互いに異なっていてもよい。さらに、粒子ＡおよびＢの両方がそれぞれの層Ａ２およびＢ２を含有する場合、層は、式（Ｉ）の同じ化合物またはその反応生成物から形成され得るか、式（Ｉ）の異なる化合物またはその反応生成物から形成され得る。
【0088】
縮合物を形成することができるように、縮合反応を開始または触媒することができる微量の水または別の作用物質が有益であり得る。そのような水は、例えば、リン含有コーティングＡ１またはＢ１上に存在する物理吸着水の存在下で、その上でコーティング層Ａ２および場合によりＢ２が形成される粒子上に存在し得る。さらに、リン含有層Ａ１およびＢ１は、典型的には、プロトンによって完全にまたは部分的に中和され得るＰＯ４
３－基を含むホスファートまたはリン酸に基づく。理論に束縛されることを望まないが、これらの基は、式（Ｉ）の化合物と反応してＰ－Ｏ－Ｍ結合を形成するなどの反応を開始し得ると考えられている。例えば、リン含有層Ａ１またはＢ１中のＰ－ＯＨ基は、ＨＯ－Ｒ１を脱離させ、Ｐ－Ｏ－Ｍ結合を形成し、それにより、層Ａ２（および存在する場合はＢ２）を層Ａ１またはＢ２にそれぞれ固定することによって基ＯＲ１と反応し得る。コーティング層Ａ２およびＢ２の形成に関する追加の情報は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる国際公開第２００９／１１６９３８ Ａ１号に見出すことができる。
【0089】
一実施形態では、式（Ｉ）の化合物は、トリアルコキシシランおよびジアルコキシシラン、チタナート、アルミナートまたはジルコナートから選択される。一実施形態では、層Ａ２および／またはＢ２は、シラン、チタナート、アルミナートまたはジルコナートのアルコキシ末端アルキル／アルコキシオリゴマーから選択される式（Ｉ）の化合物のオリゴマーを含む。本明細書では、中心原子（好ましくはＳｉ）は、好ましくは、アルキル基上の置換基としてアミン基を含む（すなわち、Ｒ２は、アルキルアミンである）。
【0090】
上に示すように、粒子ＡおよびＢの両方は、それぞれ、第１のコーティング層Ａ１およびＢ１を有する。粒子Ａはさらに、層Ａ１上に提供される第２のコーティング層Ａ２を有する。粒子Ｂは、場合により、層Ｂ１上に提供される第２のコーティング層Ｂ２を有する。
【0091】
一実施形態では、粒子ＡおよびＢの両方がそれぞれコーティング層Ａ２およびＢ２を有するのに対して、別の実施形態では、粒子Ａのみがコーティング層Ａ２を有する。この場合、コーティング層Ｂ２を有しない粒子Ｂは、最外層として絶縁層Ｂ１を有する。そうでなければ、層Ａ２（および存在する場合はＢ２）は、典型的には、粒子ＡおよびＢの最外層であり、粒子Ｃは、層Ａ２および場合によりＢ２に組み込まれるか、付着する。
【0092】
式（Ｉ）の化合物はまた、シラン、シロキサンおよびシルセスキオキサンの誘導体、中間体もしくはオリゴマー（ＭはＳｉである）、もしくは対応するチタナート、アルミナートまたはジルコナート（ＭはそれぞれＴｉ、ＡｌおよびＺｒである）、またはそれらの混合物から選択され得る。
【0093】
一実施形態によれば、層Ａ２および場合によりＢ２は、式（Ｉ）の化合物によって形成される。したがって、層は、式（Ｉ）の化合物、および／またはその下にあるリン系絶縁層Ａ１／Ｂ１とのそれらの反応生成物を含有する。
【0094】
別の実施形態によれば、層Ａ２および／またはＢ２は、式（Ｉ）自体の化合物の反応生成物、すなわち、式（Ｉ）の化合物の１つの分子と式（Ｉ）の化合物の別の分子との反応生成物を含有する。ここで、反応生成物の１分子当たりの金属原子数Ｍは、２以上、好ましくは５以上、５０以下、好ましくは２０以下である。この反応生成物は、式（Ｉ）の２つ以上の化合物のポリ縮合物であり、これらの化合物は、互いに同じであっても異なっていてもよい。
【0095】
一実施形態では、層Ａ２および／またはＢ２は、均質な組成を有し得、これは、層全体が、例えば、式（Ｉ）の化合物から、またはそのポリマーにより形成されることを意味する。別の実施形態では、層Ａ２および／またはＢ２は、異なる組成を有する２つ以上の副層によって形成され得る。例えば、層Ａ２および／またはＢ２は、２つ以上の副層を含み得る。本明細書では、絶縁リン系絶縁層上の直接の層は、式（Ｉ）の化合物のみによって形成され得るが、この層の上部の追加の副層は、式（Ｉ）の化合物のオリゴマーまたはポリマーから形成され得る。式（Ｉ）の化合物を含む副層とそのオリゴマーまたはポリマーの層との重量比は、任意の値をとり得るが、好ましくは１：０～１：２、さらに好ましくは２：１～１：２である。
【0096】
式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物が２つ以上存在する場合、その化学的官能性は同じである必要はない。
【0097】
式（Ｉ）の化合物は、一実施形態では、トリアルコキシシランおよびジアルコキシシラン、チタナート、アルミナートまたはジルコナートの群から選択され、例には、３－アミノプロピル－トリメトキシシラン、３－アミノプロピル－トリエトキシシラン、３－アミノプロピル－メチル－ジエトキシシラン、Ｎ－アミノエチル－３－アミノプロピル－トリメトキシシラン、Ｎ－アミノエチル－３－アミノプロピル－メチル－ジメトキシシラン、１，７－ビス（トリエトキシシリル）－４－アザヘプタン、トリアミノ官能性プロピル－トリメトキシシラン、３－ウレイドプロピル－トリエトキシシラン、３－イソシアナトプロピル－トリエトキシシラン、トリス（３－トリメトキシシリルプロピル）－イソシアヌラート、０－（プロパルギルオキシ）－Ｎ－（トリエトキシシリルプロピル）－ウレタン、１－アミノメチル－トリエトキシシラン、１－アミノエチル－メチル－ジメトキシシランまたはそれらの混合物が挙げられる。これらの種類の化合物は、Ｅｖｏｎｉｋ Ｉｎｄ．、Ｗａｃｋｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ ＡＧ、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｉｎｔ．Ｃｏｒｐ．、Ｆａｍａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓａｒｉなどの企業から商業的に入手してもよい。
【0098】
式（Ｉ）の化合物のオリゴマーまたはポリマーは、シラン、チタナート、アルミナートまたはジルコナートのアルコキシ末端アルキル－アルコキシ－オリゴマーから選択され得る。したがって、このオリゴマーは、メトキシ、エトキシもしくはアセトキシ末端アミノ－シルセスキオキサン、アミノ－シロキサン、オリゴマー３－アミノプロピル－メトキシ－シラン、３－アミノプロピル／プロピル－アルコキシ－シラン、Ｎ－アミノエチル－３－アミノプロピル－アルコキシ－シランもしくはＮ－アミノエチル－３－アミノプロピル／メチル－アルコキシ－シランまたはそれらの混合物から選択され得る。
【0099】
層Ａ２と存在する場合Ｂ２との合計量は、特に限定するものではないが、例えば、組成物全体の０．０５～０．８重量％、または０．０５～０．６重量％、または０．１～０．５重量％、または０．２～０．４重量％、または０．３～０．５重量％であり得る。
【0100】
上記の実施形態のいずれも、３．５以下、好ましくは３．０以下のモース硬度を有する、金属もしくは半金属またはそれらの化合物から作製された粒子Ｃの添加を含む。粒子Ｃは、好ましくは、５μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下、最も好ましくは１μｍ以下の重量中央値粒径Ｄｗ５０を有する。金属微粒子状化合物または半金属微粒子状化合物のモース硬度は、好ましくは３．０以下、さらに好ましくは２．５以下である。ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯおよびＴｉＯ２は研磨性であり、モース硬度が３．５をはるかに超えるため、本発明には含まれない。研磨組成物は、ナノサイズの粒子であっても、電気絶縁コーティングに不可逆的な損傷を引き起こし、加熱処理された部品の排出不良および磁気的および／または機械的特性の悪化をもたらすことがある。
【0101】
粒子Ｃの材料の例には、以下の群が含まれる。鉛系、インジウム系、ビスマス系、セレン系、ホウ素系、モリブデン系、マンガン系、タングステン系、バナジウム系、アンチモン系、スズ系、亜鉛系、セリウム系化合物およびその１つ以上が使用され得る。それぞれの金属自体が使用されてもよい。
【0102】
粒子Ｃは、上記の金属の酸化物、水酸化物、水和物、カーボナート、ホスファート、蛍石、硫化物、サルファート、サルファイト、酸塩化物またはそれらの混合物から作製され得る。好ましい実施形態によれば、粒子Ｃは、ビスマスまたは酸化ビスマス（ＩＩＩ）から作製される。
【0103】
粒子Ｃの他の例には、アルカリ金属またはアルカリ土類金属、および炭酸塩などのそれらの塩が挙げられる。好ましい例には、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、リチウム、カリウムまたはナトリウムの炭酸塩が挙げられる。
【0104】
粒子Ｃとしての金属もしくは半金属またはその化合物は、複合材料中に、組成物の最大０．８重量％、例えば、０．０５～０．６重量％、さらに好ましくは０．１～０．５重量％または最も好ましくは０．１５～０．４重量％の範囲で存在する。
【0105】
粒子Ｃは、粒子Ａおよび／またはＢの最外層の少なくとも１つ、すなわち、層Ａ２および／またはＢ２に付着するか、その中に組み込まれる。一実施形態では、粒子Ａの最外層のみが、粒子Ｃを含有するか、それに組み込まれるか、それに付着する。別の実施形態では、粒子ＡおよびＢの両方が、粒子Ｃを含有するか、それに組み込まれるか、それに付着する。
【0106】
粒子Ｃは、例えばホウ素を含む金属または半金属から作製される。これには、それぞれの金属または半金属の化合物（塩など）、および金属または半金属の合金も含まれる。
【0107】
低鉄損が望まれる多くの使用および提案された方法とは対照的に、本発明の特別な利点は、粉末組成物に有機結合剤を使用する必要がなく、粉末組成物が後に圧縮工程で圧縮されることである。したがって、圧粉体の熱処理は、有機結合剤が分解するリスクを伴わず、比較的高い温度で行うことができる。比較的高い熱処理温度はまた、磁束密度を改善し、鉄損を低減する。最終的な熱処理されたコア内に有機材料が存在しないことはまた、有機結合剤の軟化および分解による強度低下のリスクを伴わず、高温の環境でコアを使用することを可能にするため、改善された温度安定性が達成される。
【0108】
それにもかかわらず、上記の実施形態のうちの１つ以上では、組成物に微粒子状潤滑剤が加えられてもよい。微粒子状潤滑剤は、ダイ壁潤滑を適用する必要なく、圧縮を容易にし得る。微粒子状潤滑剤は、一級および二級脂肪酸アミド、トランスアミド（ビスアミド）または脂肪酸アルコールからなる群から選択され得る。微粒子状潤滑剤の潤滑部分は、１２～２２個の炭素原子を含む飽和または不飽和鎖であり得る。微粒子状潤滑剤は、好ましくは、ステアルアミド、エルカミド、ステアリル－エルカミド、エルシル－ステアルアミド、ベヘニルアルコール、エルシルアルコール、エチレン－ビスステアルアミド（すなわち、ＥＢＳまたはアミドワックス）から選択され得る。好ましい潤滑剤は、１８個超２４個以下の炭素原子を有する少なくとも１つの一級脂肪酸アミドを１０～６０重量％、および少なくとも１つのビス－アミドを４０～９０重量％含有するコアを含む微粒子状複合潤滑剤であり、上記潤滑剤粒子はまた、コアに付着した少なくとも１つの金属酸化物のナノ粒子を含む。そのような微粒子状複合潤滑剤の例は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる国際公開第２０１０／０６２２５０号に開示されており、一実施形態では、この文献に開示される潤滑剤が本発明で使用される。この文献の好ましい潤滑剤はまた、本発明における好ましい潤滑剤である。
【0109】
微粒子状潤滑剤は、組成物の０．１～０．６重量％、または０．２～０．４重量％、または０．３～０．５重量％、または０．２～０．６重量％の量で存在し得る。
【0110】
組成物の調製プロセス
本発明による組成物の調製プロセスは、それぞれが３．２～３．７ｇ／ｍｌの見掛け密度を得るように生成および処理されることが好ましい軟磁性鉄系コア粒子およびＦｅ－Ｓｉ粒子をリン系化合物により被覆して、リン系絶縁層Ａ１およびＢ１を得、コア粒子ＡおよびＢの表面を電気的に絶縁したままにすることを含む。コーティングＡ１およびＢ１は、鉄系コア粒子とＦｅ－Ｓｉコア粒子との混合物上に形成され得るか、コア粒子上に別個に形成され得る。
本発明による組成物の調製プロセスは、それぞれが３．２～３．７ｇ／ｍｌの見掛け密度を得るように生成および処理されることが好ましい軟磁性鉄系コア粒子およびＦｅ－Ｓｉ粒子をリン系化合物により被覆して、リン系絶縁層Ａ１およびＢ１を得、コア粒子ＡおよびＢの表面を電気的に絶縁したままにすることを含む。コーティングＡ１およびＢ１は、鉄系コア粒子とＦｅ－Ｓｉコア粒子との混合物上に形成され得るか、コア粒子上に別個に形成され得る。
【0111】
次いで、層Ａ１を有する被覆されたコア粒子Ａと、場合により層Ｂ１を有する粒子Ｂとを、ａ）式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物、および上記のように３．５未満のモース硬度を有する粒子Ｃと混合して、コーティング層Ａ２および場合によりＢ２を形成する。層Ａ１を有する粒子Ａと層Ｂ１を有する粒子Ｂとの混合物が使用される場合、層Ａ２およびＢ２は、それぞれの粒子上に形成される。層Ａ１を有する粒子Ａ上のみに式（Ｉ）の化合物から層を形成することが望まれる場合、層Ａ２の形成は、粒子の混合の前に行われる。言うまでもなく、混合前に層Ａ２およびＢ２を別個に提供することも可能であり、このようにして、異なる組成を有するコーティング層Ａ２およびＢ２を形成することができる。
【0112】
このプロセスは、場合により、得られた粒子またはそれらの混合物と上記で定義された潤滑剤とを混合することをさらに含む。
【0113】
軟磁性部品の製造プロセス
本発明による軟磁性複合材料の製造プロセスは、少なくとも６００ＭＰａ、好ましくは１０００ＭＰａを超えるが１２００ＭＰａを超えない圧縮圧力で、本発明による組成物をダイ内で一軸で圧縮すること、場合により任意で加えられた潤滑剤の溶融温度よりも低い温度までダイを予熱すること、場合により圧縮前に２５～１００℃に粉末を予熱すること、得られたグリーン体を排出すること、および場合によりグリーン体を熱処理することを含む。本明細書では、ピーク温度は、粒子コーティング層の分解または損傷を回避するために８００℃以下であるべきであり、好ましくは７５０℃以下である。
本発明による軟磁性複合材料の製造プロセスは、少なくとも６００ＭＰａ、好ましくは１０００ＭＰａを超えるが１２００ＭＰａを超えない圧縮圧力で、本発明による組成物をダイ内で一軸で圧縮すること、場合により任意で加えられた潤滑剤の溶融温度よりも低い温度までダイを予熱すること、場合により圧縮前に２５～１００℃に粉末を予熱すること、得られたグリーン体を排出すること、および場合によりグリーン体を熱処理することを含む。本明細書では、ピーク温度は、粒子コーティング層の分解または損傷を回避するために８００℃以下であるべきであり、好ましくは７５０℃以下である。
【0114】
熱処理プロセスは、真空、非還元性、不活性雰囲気（窒素またはアルゴンなど）、または弱酸化性雰囲気、例えば、０．０１～３体積％の酸素中であり得る。場合により、熱処理は不活性雰囲気中で行われ、その後、酸化性雰囲気に素早く曝露される。温度は最大８００℃であってよいが、好ましくは７５０℃以下であるか、７００℃以下でもある。
【0115】
熱処理条件では、潤滑剤を使用する場合は、可能な限り完全に蒸発させるべきである。これは通常、熱処理サイクルの最初の部分の間に、約１５０～５００℃超、好ましくは約２５０～５００℃超で達成される。さらに高温では、化合物Ｃ（金属部品または半金属部品）が式（Ｉ）の化合物と反応し、部分的にネットワークを形成し得る。これにより、部品の機械的強度および電気抵抗率がさらに向上し得る。最高温度（好ましくは５５０～７５０℃、さらに好ましくは６００～７５０℃、さらになお好ましくは６３０～７００℃、例えば６３０～６７０℃の範囲）では、圧縮物は、複合材料の保磁力、ひいてはヒステリシス損失が最小限に抑えられる完全な応力解放に達し得る。
【0116】
本発明に従って製造された圧縮および熱処理された軟磁性複合材料は、好ましくは、部品の０．０１～０．１５重量％のリンの含有量、部品の０．０２～０．１２重量％の、ベース粉末に加えられたＭ（好ましくはＳｉ）の含有量を有し、Ｂｉが粒子Ｃとして、３．５未満のモース硬度を有する金属微粒子または半金属微粒子の形態で加えられる場合、Ｂｉの含有量は部品の０．０５～０．３５重量％であり得る。
【0117】
得られた磁心は、２～１００ｋＨｚ、通常５～１００ｋＨｚの周波数範囲で、２０ｋＨｚの周波数および０．１Ｔの誘導で約４１Ｗ／ｋｇ未満という低い総損失を特徴とし得る。さらに、抵抗率ρ、２０００超、好ましくは４０００超、最も好ましくは６０００μΩｍ超、および飽和磁束密度Ｂｓ１．１超、好ましくは１．２超、最も好ましくは１．３Ｔ超。さらに、１００００Ａ／ｍでの保磁力は２４０Ａ／ｍ未満、好ましくは２３０Ａ／ｍ未満、最も好ましくは２００Ａ／ｍ未満であり、ＤＣバイアスは４０００Ａ／ｍで５０％以上であるべきである。
【0118】
例
例は、特定の実施形態を説明することを意図しており、本発明の範囲の限定として解釈されるべきではない。特に明記しない限り、部品の磁気性能および材料強度の評価は、以下の方法で行った。
例は、特定の実施形態を説明することを意図しており、本発明の範囲の限定として解釈されるべきではない。特に明記しない限り、部品の磁気性能および材料強度の評価は、以下の方法で行った。
【0119】
磁気評価用のサンプルを内径４５ｍｍ、外径５５ｍｍおよび高さ５ｍｍのトロイドに圧縮し、材料強度評価のために、ＳＳ－ＥＮ ＩＳＯ ３３２５：２０００に準拠したＴＲＳバーを圧縮した。圧縮中、工具ダイを場合により８０℃に予熱した。最初の活性化工程が４３０℃で３０分間保持され、その後の緩和工程が６７５℃で２５分間保持される２段階順序で、圧縮された部品の熱処理を行った。両工程は、少量の酸素（２５００～７５００ｐｐｍ Ｏ２、好ましくは量は５０００ｐｐｍ Ｏ２であった）を含む窒素中で行った。
【0120】
誘導、Ｂおよび保磁力の測定では、リングを一次回路のために１００ターン、二次回路のために１００ターンで「配線」し、ヒステリシスグラフ、Ｂｒｏｃｋｈａｕｓ ＭＰＧ ２００を用いた磁気特性の測定（１Ｔ；５０～１０００Ｈｚで測定されるＤＣおよび低周波鉄損）を可能にした。高周波の鉄損測定では、リングを一次回路のために１００ターン、二次回路のために２０ターンで「配線」し、次いで、Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｏ Ｅｌｅｔｔｒｏｆｉｓｉｃｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｒｌ、ＡＭＨ－２００装置を用いて測定した（０．０５、０．１および０．２Ｔ；２～５０ｋＨｚで測定）。ＳＳ－ＥＮ－２３９９５に準拠してグリーンＴＲＳを測定した。
【0121】
例１
例１
鉄含有量が９９．５重量％を超え、平均粒径が約４５μｍの純水アトマイズ鉄粉末。次いで、国際公開第２００８／０６９７４９号に従ってリン含有溶液を用いて粉末を処理した。１０００ｍｌのアセトンに３０ｍｌの８５重量％のリン酸を溶解することによってコーティング溶液を調製し、次いで、粉末１０００グラム当たり３０ｍｌ～６０ｍｌのアセトン溶液を使用した。リン酸溶液と金属粉末とを混合した後、混合物を乾燥させる。場合により、粉末と１０ｍｌ～４０ｍｌのアセトン溶液とを２回目混合し、次いで乾燥させた。
例１
鉄含有量が９９．５重量％を超え、平均粒径が約４５μｍの純水アトマイズ鉄粉末。次いで、国際公開第２００８／０６９７４９号に従ってリン含有溶液を用いて粉末を処理した。１０００ｍｌのアセトンに３０ｍｌの８５重量％のリン酸を溶解することによってコーティング溶液を調製し、次いで、粉末１０００グラム当たり３０ｍｌ～６０ｍｌのアセトン溶液を使用した。リン酸溶液と金属粉末とを混合した後、混合物を乾燥させる。場合により、粉末と１０ｍｌ～４０ｍｌのアセトン溶液とを２回目混合し、次いで乾燥させた。
【0122】
次いで、いずれもＥｖｏｎｉｋ Ｉｎｄによって製造された、０．２５重量％のアミノアルキル－トリアルコキシシラン（Ｄｙｎａｓｙｌａｎ（登録商標）Ａｍｅｏ）、その後アミノアルキル／アルキル－アルコキシシラン（Ｄｙｎａｓｙｌａｎ（登録商標）１１４６）の０．１５重量％のオリゴマーとともに、被覆された粉末を撹拌することによってさらに混合して、層Ａ１と２つの副層により形成された追加の層とを有する粒子Ａを形成した。組成物と粒子Ｃとして酸化ビスマス（ＩＩＩ）の０．３重量％の微粉末とをさらに混合して、最終的に層Ａ２を形成した。この処理された粉末はＡａと呼ばれ、粒子Ａの例である。
【0123】
国際公開第２００８／０６９７４９号に従って、リン含有溶液を用いて、ガスアトマイズしたＦｅ－Ｓｉ（６．５重量％のＳｉを含む）を別個に処理して、層Ｂ１を有する粒子Ｂを形成した。アセトン１０００ｍｌに８５％重量のリン酸３０ｍｌを溶解することによってコーティング溶液を調製し、次いで、粉末１０００グラム当たり１０ｍｌ～４０ｍｌのアセトン溶液を使用した。リン酸溶液と金属粉末とを混合した後、混合物を乾燥させる。粉末と１０ｍｌ～４０ｍｌのアセトン溶液とを２回目混合し、次いで乾燥させた。この粉末はＢａと呼ばれ、粉末Ｂの例である。
【0124】
次いで、粒子ＡａおよびＢａを含有する２つの粉末をサンプル１、２および３として使用した。ここで、サンプル１は１００％Ａａであり、サンプル２は１００％Ｂａのみであり、サンプル３は７０重量％Ａａと３０重量％Ｂａとの混合物である。圧縮前に、サンプル１、２および３のそれぞれと微粒子状潤滑剤Ｌｕｂｒ１（アミドワックス）とを混合した。使用した潤滑剤の量は、組成物の０．４重量％であった。
【0125】
例２
例１から得られたサンプルをいずれも、８０℃に予熱した工具ダイを用いて１０００ＭＰａで圧縮し、次いで、上記のように圧縮物を熱処理した。
例１から得られたサンプルをいずれも、８０℃に予熱した工具ダイを用いて１０００ＭＰａで圧縮し、次いで、上記のように圧縮物を熱処理した。
【表1】
【0126】
表１に見られるように、粒子ＡとＢとの混合物の方が低い保磁力を有するため、損失が少なくなる。サンプル３は、＞１００００の抵抗率；μｍａｘ ２１０；Ｂ＠１０ｋＡ／ｍ（１．３３Ｔ）；鉄損＠１Ｔ １００Ｈｚ（８．５Ｗ／ｋｇ）；鉄損＠０．１Ｔ １０ｋＨｚ（１６Ｗ／ｋｇ）；および鉄損＠０．１Ｔ ２０ｋＨｚ（３３Ｗ／ｋｇ）を有する。しかし、純ガスアトマイズＦｅ－Ｓｉ粉末（サンプル２）は、このような低い圧縮圧力では圧縮することはできない。サンプル２の機械的強度は弱すぎ、サンプルが圧縮工具（ダイ）から排出されると破損する。
【0127】
図２に見られるように、４０００Ａ／ｍおよび５０ｋＨｚで測定された材料のＤＣバイアスは、Ａａに３０重量％のＢａを加えることによって１０％改善される。
【0128】
例３－グリーン強度を増加させる
例１に記載されているように得られた、被覆された粒子ＡａおよびＢａを含有する粉末を、Ａａ中のＢａ１０～５０重量％の範囲で混合した。次いで、圧縮前に、これらの混合物のそれぞれと、微粒子状潤滑剤Ｌｕｂ Ａ（アミドワックス）またはＬｕｂ Ｂ（国際公開第２０１０／０６２２５０号による複合潤滑剤）とを混合した。使用した潤滑剤の量は、組成物の０．４重量％であった。
例１に記載されているように得られた、被覆された粒子ＡａおよびＢａを含有する粉末を、Ａａ中のＢａ１０～５０重量％の範囲で混合した。次いで、圧縮前に、これらの混合物のそれぞれと、微粒子状潤滑剤Ｌｕｂ Ａ（アミドワックス）またはＬｕｂ Ｂ（国際公開第２０１０／０６２２５０号による複合潤滑剤）とを混合した。使用した潤滑剤の量は、組成物の０．４重量％であった。
【0129】
次いで、Ｌｕｂ Ａを含有する混合物ではダイ温度６０、８０℃および室温で、Ｌｕｂ Ｂを含有する混合物ではダイ温度６０、８０および１００℃で、１０００および１２００ＭＰａで各組成物を圧縮した。次いで、圧縮された部品を熱処理し、上記のように評価した。
【0130】
図３および図４に見られるように、Ｌｕｂｒ２を加えると、圧縮された部品のグリーン強度が大幅に改善される。潤滑剤としてＬｕｂｒ１を使用して得られた機械的強度により、中程度の圧縮圧力（１０００～１２００ＭＰａ）で５０重量％という高さのＢａを含む材料を処理することが可能になる。
【0131】
例４－混合物中の最適量のＦｅＳｉ
例１に記載されているように得られた、被覆された粒子ＡおよびＢを含有する粉末を、Ａａ中のＢａ１０～５０重量％の範囲で混合した。次いで、圧縮前に、これらの混合物のそれぞれと、微粒子状潤滑剤Ｌｕｂ ＡまたはＬｕｂ Ｂとを混合した。使用した潤滑剤の量は、組成物の０．４重量％であった。
例１に記載されているように得られた、被覆された粒子ＡおよびＢを含有する粉末を、Ａａ中のＢａ１０～５０重量％の範囲で混合した。次いで、圧縮前に、これらの混合物のそれぞれと、微粒子状潤滑剤Ｌｕｂ ＡまたはＬｕｂ Ｂとを混合した。使用した潤滑剤の量は、組成物の０．４重量％であった。
【0132】
次いで、８０℃のダイ温度で８００、１０００および１２００ＭＰａで各組成物を圧縮した。次いで、圧縮された部品を熱処理し、上記のように評価した。
【0133】
図５に見られるように、ＡａにＢａを加えると、特に低周波で鉄損が最初に改善される。ただし、約４０重量％のＢａを加えると最適な組成になることは明白である。Ｂａの添加量がさらに多いと、純Ａａと比較して鉄損の低減はほぼ完全に失われる。
【0134】
例５
この例は、同等の量の水アトマイズＦｅ－Ｓｉ粉末と比較して、ガスアトマイズＦｅ－Ｓｉを使用する利点を示している。
この例は、同等の量の水アトマイズＦｅ－Ｓｉ粉末と比較して、ガスアトマイズＦｅ－Ｓｉを使用する利点を示している。
【0135】
水アトマイズによって粉末を生成したという唯一の相違を除いて例１と同様のＦｅ－Ｓｉ粉末を、例１に記載されたプロセスに従って処理した。この粉末はＣａと示した。
【0136】
７０％Ａａと３０％Ｃａとを混合してサンプル４を生成した。圧縮前に、サンプル４と０．４％のＬｕｂｒ１とをさらに混合した。
【0137】
例２に従って、得られたサンプルの圧縮、熱処理および試験を行った。
【0138】
以下の表２は、サンプル１について得られた結果と比較してサンプル４の試験から得られた結果を示している。
【表2】
【0139】
表２は、サンプル３と比較して、サンプル４ではグリーン強度のいくらかの改善が記録されたことを示している。ただし、保磁力＠１０ｋＡ／ｍおよび鉄損＠０．１Ｔおよび１０ｋＨｚは悪化した。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2023-10-31
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
粒子Ａおよび粒子Ｂを含む組成物であって、前記粒子ＡおよびＢの各々がコアを含み、前記粒子Ａの前記コアが軟磁性鉄系コアであり、前記粒子Ｂの前記コアがＦｅ－Ｓｉ合金から形成され、
前記組成物の総重量に対する粒子ＡおよびＢの合計の量が、８５重量％以上であり、
前記粒子ＡおよびＢの各コアの表面が、リン含有絶縁層Ａ１およびＢ１によってそれぞれ被覆され、
前記リン含有絶縁層Ａ１を有する前記粒子Ａが、前記層Ａ１の上部に追加の層Ａ２を備え、前記層Ａ２が、式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物から形成され、
Ｍ（ＯＲ１）ｘ（Ｒ２）ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒから選択され、
Ｒ１が、４個以下の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ２が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ、ｙが、それぞれＯＲ１基およびＲ２基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
前記粒子Ａが、前記層Ａ２に付着しているか前記層Ａ２に組み込まれている粒子Ｃをさらに含み、前記粒子Ｃが、３．５以下のモース硬度を有する材料の粒子であり、
不可避的不純物とＦｅおよびＳｉ以外の他の元素との量が、粒子Ｂのコアの重量に基づき２重量％以下である組成物。
前記組成物の総重量に対する粒子ＡおよびＢの合計の量が、８５重量％以上であり、
前記粒子ＡおよびＢの各コアの表面が、リン含有絶縁層Ａ１およびＢ１によってそれぞれ被覆され、
前記リン含有絶縁層Ａ１を有する前記粒子Ａが、前記層Ａ１の上部に追加の層Ａ２を備え、前記層Ａ２が、式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物から形成され、
Ｍ（ＯＲ１）ｘ（Ｒ２）ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒから選択され、
Ｒ１が、４個以下の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ２が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ、ｙが、それぞれＯＲ１基およびＲ２基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
前記粒子Ａが、前記層Ａ２に付着しているか前記層Ａ２に組み込まれている粒子Ｃをさらに含み、前記粒子Ｃが、３．５以下のモース硬度を有する材料の粒子であり、
不可避的不純物とＦｅおよびＳｉ以外の他の元素との量が、粒子Ｂのコアの重量に基づき２重量％以下である組成物。
【請求項2】
前記粒子Ｂが、前記層Ｂ１上に層Ｂ２を備え、前記層Ｂ２が、式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物から形成され、
Ｍ（ＯＲ１）ｘ（Ｒ２）ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒから選択され、
Ｒ１が、４個以下の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ２が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ＋ｙが、それぞれＯＲ１基およびＲ２基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
場合により、前記粒子Ｂが、前記層Ｂ２に付着しているか組み込まれている粒子Ｃを含有する、
請求項１に記載の組成物。
Ｍ（ＯＲ１）ｘ（Ｒ２）ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒから選択され、
Ｒ１が、４個以下の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ２が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ＋ｙが、それぞれＯＲ１基およびＲ２基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
場合により、前記粒子Ｂが、前記層Ｂ２に付着しているか組み込まれている粒子Ｃを含有する、
請求項１に記載の組成物。
【請求項3】
前記粒子Ａの前記コアが、３．３～３．７ｇ／ｍｌの見掛け密度を有し、前記粒子Ｂの前記コアが、３．０～５．５ｇ／ｍｌの見掛け密度を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項4】
前記粒子Ａの前記コアが、３．３～３．６ｇ／ｍｌの見掛け密度を有し、前記粒子Ｂの前記コアが、３．５～５．５ｇ／ｍｌの見掛け密度を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項5】
前記粒子Ａの前記コアが、３．３５～３．６ｇ／ｍｌの見掛け密度を有し、前記粒子Ｂの前記コアが、４．０～５．０ｇ／ｍｌの見掛け密度を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項6】
前記粒子Ａの前記コアが、３．４～３．６ｇ／ｍｌの見掛け密度を有し、前記粒子Ｂの前記コアが、４．３～４．８ｇ／ｍｌの見掛け密度を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項7】
前記粒子Ａの前記コアが、３．３５～３．５５ｇ／ｍｌの見掛け密度を有有する、請求項３から６のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項8】
前記粒子Ａの前記コアが、３．４～３．５５ｇ／ｍｌの見掛け密度を有する、請求項３から６のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項9】
前記組成物が潤滑剤をさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項10】
前記層Ａ２および／またはＢ２が、式（Ｉ）の化合物から形成されるか、前記層Ａ２および／またはＢ２が、式（Ｉ）の化合物の反応生成物から形成され、１分子中の金属原子Ｍの数が２～２０である、請求項１から９のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項11】
Ｒ２が、以下の官能基、すなわち、アミン、ジアミン、アミド、イミド、エポキシ、メルカプト、ジスルフィド、クロロアルキル、ヒドロキシル、エチレンオキシド、ウレイド、ウレタン、イソシアナト、アクリラート、グリセリルアクリラート、カルボキシル、カルボニルおよびアルデヒドのうちの１つ以上を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項12】
式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物が、前記式（Ｉ）の化合物のオリゴマーであり、前記オリゴマーが、アルコキシ末端アミノ－シルセスキオキサン、アミノ－シロキサン、オリゴマー３－アミノプロピル－アルコキシ－シラン、３－アミノプロピル／プロピル－アルコキシ－シラン、Ｎ－アミノエチル－３－アミノプロピル－アルコキシ－シランもしくはＮ－アミノエチル－３－アミノプロピル／メチル－アルコキシ－シランまたはそれらの混合物から選択される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項13】
前記粒子Ｃが、ビスマスまたは酸化ビスマス（ＩＩＩ）を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項14】
粒子ＡとＢとの（Ａ：Ｂ）重量比が、９５：５～５０：５０である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項15】
圧縮され熱処理された部品を製造するための方法であって、
ａ）請求項１から１４のいずれか一項で定義された組成物を提供する工程、
ｂ）ダイ内の一軸プレス運動で、４００～１２００ＭＰａの圧縮圧力で、前記組成物を圧縮する工程、および
ｃ）前記圧縮された部品を前記ダイから排出する工程を含む方法。
ａ）請求項１から１４のいずれか一項で定義された組成物を提供する工程、
ｂ）ダイ内の一軸プレス運動で、４００～１２００ＭＰａの圧縮圧力で、前記組成物を圧縮する工程、および
ｃ）前記圧縮された部品を前記ダイから排出する工程を含む方法。
【請求項16】
請求項１から１４のいずれか一項で定義された組成物を圧縮することにより、または請求項１５に記載の方法により得ることができる部品。
【請求項17】
インダクタコアである、請求項１６に記載の部品。
【請求項18】
３，０００μΩｍ以上の抵抗率ρ；１．１Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓ；１０ｋＨｚの周波数および０．１Ｔの誘導で２１Ｗ／ｋｇ以下の鉄損；１００００Ａ／ｍで２４０Ａ／ｍ以下の保磁力；ならびに４０００Ａ／ｍで５０％以上のＤＣバイアスを有する、請求項１７に記載のインダクタコア。
【請求項19】
軟磁性複合材料の磁気特性を改善するための方法であって、請求項１から１３のいずれか一項に記載の組成物を使用する方法。
【請求項20】
前記粒子Ｂが、請求項２で定義された層Ｂ１および層Ｂ２によって被覆される、請求項１９に記載の使用。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0030】
本発明は、例えば、高い飽和磁束密度を有し、鉄損が低減されたインダクタを製造するために使用することができ、その製造プロセスを大幅に簡略化することができる、鉄系複合粉末と、上記混合物を処理するためのプロセス方法とを提供する。
なお、下記［１］から［１５］は、いずれも本発明の一形態又は一態様である。
［１］
粒子Ａおよび粒子Ｂを含む組成物であって、前記粒子ＡおよびＢの各々がコアを含み、前記粒子Ａの前記コアが軟磁性鉄系コアであり、前記粒子Ｂの前記コアがＦｅ－Ｓｉ合金から形成され、
前記粒子ＡおよびＢの各コアの表面が、リン含有絶縁層Ａ１およびＢ１によってそれぞれ被覆され、
前記絶縁コーティング層Ａ１を有する前記粒子Ａが、前記層Ａ１の上部に追加の層Ａ２を備え、前記層Ａ２が、式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物から形成され、
Ｍ（ＯＲ １ ） ｘ （Ｒ ２ ） ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒ、好ましくはＳｉまたはＴｉ、さらに好ましくはＳｉから選択され、
Ｒ １ が、４個以下、好ましくは３個以下の炭素原子、好ましくはエチル基またはメチル基を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ ２ が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ＋ｙが、それぞれＯＲ １ 基およびＲ ２ 基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
前記粒子Ａが、前記層Ａ２に付着しているか前記層Ａ２に組み込まれている粒子Ｃをさらに含み、前記粒子Ｃが、３．５以下のモース硬度を有する材料の粒子である組成物。
［２］
前記粒子Ｂが、前記層Ｂ１上に層Ｂ２を備え、前記層Ｂ２が、式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物から形成され、
Ｍ（ＯＲ １ ） ｘ （Ｒ ２ ） ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒ、好ましくはＳｉまたはＴｉ、さらに好ましくはＳｉから選択され、
Ｒ １ が、４個以下、好ましくは３個以下の炭素原子、好ましくはエチル基またはメチル基を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ ２ が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ＋ｙが、それぞれＯＲ １ 基およびＲ ２ 基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
場合により、前記粒子Ｂが、前記層Ｂ２に付着しているか組み込まれている粒子Ｃを含有する、
［１］に記載の組成物。
［３］
前記粒子Ａの前記コア粒子が、３．３～３．７ｇ／ｍｌ、好ましくは３．３～３．６ｇ／ｍｌ、好ましくは３．３５～３．６ｇ／ｍｌ、例えば、３．４～３．６ｇ／ｍｌ、３．３５～３．５５ｇ／ｍｌまたは３．４～３．５５ｇ／ｍｌの見掛け密度を有し、粒子Ｂが、３．０～５．５ｇ／ｍｌ、好ましくは３．５～５．５ｇ／ｍｌ、好ましくは４．０～５．０ｇ／ｍｌ、例えば、４．３～４．８ｇ／ｍｌの見掛け密度を有する、［１］に記載の組成物。
［４］
前記粉末組成物が潤滑剤をさらに含む、［１］から［３］のいずれか一項に記載の組成物。
［５］
前記層Ａ２および／またはＢ２が、式（Ｉ）の化合物から形成されるか、前記層Ａ２および／またはＢ２が、式（Ｉ）の化合物の反応生成物から形成され、１分子中の金属原子Ｍの数が２～２０である、［１］から［４］のいずれか一項に記載の組成物。
［６］
Ｒ ２ が、以下の官能基、すなわち、アミン、ジアミン、アミド、イミド、エポキシ、メルカプト、ジスルフィド、クロロアルキル、ヒドロキシル、エチレンオキシド、ウレイド、ウレタン、イソシアナト、アクリラート、グリセリルアクリラート、カルボキシル、カルボニルおよびアルデヒドのうちの１つ以上を含む、［１］から［５］のいずれか一項に記載の組成物。
［７］
式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物が、前記式（Ｉ）の化合物のオリゴマーであり、前記オリゴマーが、アルコキシ末端アミノ－シルセスキオキサン、アミノ－シロキサン、オリゴマー３－アミノプロピル－アルコキシ－シラン、３－アミノプロピル／プロピル－アルコキシ－シラン、Ｎ－アミノエチル－３－アミノプロピル－アルコキシ－シランもしくはＮ－アミノエチル－３－アミノプロピル／メチル－アルコキシ－シランまたはそれらの混合物から選択される、［１］から［６］のいずれか一項に記載の組成物。
［８］
前記粒子Ｃが、ビスマスまたは酸化ビスマス（ＩＩＩ）を含む、［１］から［７］のいずれか一項に記載の組成物。
［９］
粒子ＡとＢとの（Ａ：Ｂ）重量比が、９５：５～５０：５０、好ましくは９０：１０～６０：４０、最も好ましくは８０：２０～６０：４０である、［１から［８のいずれか一項に記載の組成物。
［１０］
圧縮され熱処理された部品を製造するための方法であって、
ａ）［１］から［９］のいずれか一項で定義された組成物を提供する工程、
ｂ）ダイ内の一軸プレス運動で、好ましくは４００～１２００ＭＰａの圧縮圧力で、場合により潤滑剤と混合された前記組成物を圧縮する工程、
ｃ）前記圧縮された部品を前記ダイから排出する工程、および
ｄ）非還元性雰囲気中で８００℃までの温度で、前記排出された部品を熱処理する工程を含む方法。
［１１］
［１］から［９］のいずれか一項で定義された組成物を圧縮することにより、または［１０］に記載の方法により得ることができる部品。
［１２］
インダクタコアである、［１１］に記載の部品。
［１３］
３，０００μΩｍ以上、好ましくは６，０００μΩｍ以上または１０，０００μΩｍ以上の抵抗率ρ；１．１Ｔ以上、好ましくは１．２Ｔ以上または１．３Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓ；１０ｋＨｚの周波数および０．１Ｔの誘導で２１Ｗ／ｋｇ以下の鉄損；１００００Ａ／ｍで２４０Ａ／ｍ以下、好ましくは２３０Ａ／ｍ以下または２２０Ａ／ｍ以下の保磁力；ならびに４０００Ａ／ｍで５０％以上のＤＣバイアスを有する、［１２］に記載のインダクタコア。
［１４］
軟磁性複合材料の磁気特性、好ましくは鉄損および／またはＤＣバイアスを改善するための、［１］から［８］のいずれか一項に記載の、コーティング層Ｂ１を有する粒子Ｂに対する
被覆Ｆｅ－Ｓｉ合金粒子の使用。
［１５］
前記Ｆｅ－Ｓｉ粒子が、［２］で定義された層Ｂ１および層Ｂ２によって被覆される、［１４］に記載の使用。
なお、下記［１］から［１５］は、いずれも本発明の一形態又は一態様である。
［１］
粒子Ａおよび粒子Ｂを含む組成物であって、前記粒子ＡおよびＢの各々がコアを含み、前記粒子Ａの前記コアが軟磁性鉄系コアであり、前記粒子Ｂの前記コアがＦｅ－Ｓｉ合金から形成され、
前記粒子ＡおよびＢの各コアの表面が、リン含有絶縁層Ａ１およびＢ１によってそれぞれ被覆され、
前記絶縁コーティング層Ａ１を有する前記粒子Ａが、前記層Ａ１の上部に追加の層Ａ２を備え、前記層Ａ２が、式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物から形成され、
Ｍ（ＯＲ １ ） ｘ （Ｒ ２ ） ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒ、好ましくはＳｉまたはＴｉ、さらに好ましくはＳｉから選択され、
Ｒ １ が、４個以下、好ましくは３個以下の炭素原子、好ましくはエチル基またはメチル基を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ ２ が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ＋ｙが、それぞれＯＲ １ 基およびＲ ２ 基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
前記粒子Ａが、前記層Ａ２に付着しているか前記層Ａ２に組み込まれている粒子Ｃをさらに含み、前記粒子Ｃが、３．５以下のモース硬度を有する材料の粒子である組成物。
［２］
前記粒子Ｂが、前記層Ｂ１上に層Ｂ２を備え、前記層Ｂ２が、式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物から形成され、
Ｍ（ＯＲ １ ） ｘ （Ｒ ２ ） ｙ 式（Ｉ）
（式中、Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｌまたはＺｒ、好ましくはＳｉまたはＴｉ、さらに好ましくはＳｉから選択され、
Ｒ １ が、４個以下、好ましくは３個以下の炭素原子、好ましくはエチル基またはメチル基を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、
Ｒ ２ が、場合により官能基を含む有機基であり、
ｘ＋ｙが、それぞれＯＲ １ 基およびＲ ２ 基の数を示す整数であり、（ｘ＋ｙ）＝４という条件で、ＭがＳｉ、ＺｒまたはＴｉである場合、ｘが１、２および３から選択され、ｙが１、２および３から選択され、
（ｘ＋ｙ）＝３という条件で、ＭがＡｌである場合、ｘが１および２から選択され、ｙが１および２から選択される）
場合により、前記粒子Ｂが、前記層Ｂ２に付着しているか組み込まれている粒子Ｃを含有する、
［１］に記載の組成物。
［３］
前記粒子Ａの前記コア粒子が、３．３～３．７ｇ／ｍｌ、好ましくは３．３～３．６ｇ／ｍｌ、好ましくは３．３５～３．６ｇ／ｍｌ、例えば、３．４～３．６ｇ／ｍｌ、３．３５～３．５５ｇ／ｍｌまたは３．４～３．５５ｇ／ｍｌの見掛け密度を有し、粒子Ｂが、３．０～５．５ｇ／ｍｌ、好ましくは３．５～５．５ｇ／ｍｌ、好ましくは４．０～５．０ｇ／ｍｌ、例えば、４．３～４．８ｇ／ｍｌの見掛け密度を有する、［１］に記載の組成物。
［４］
前記粉末組成物が潤滑剤をさらに含む、［１］から［３］のいずれか一項に記載の組成物。
［５］
前記層Ａ２および／またはＢ２が、式（Ｉ）の化合物から形成されるか、前記層Ａ２および／またはＢ２が、式（Ｉ）の化合物の反応生成物から形成され、１分子中の金属原子Ｍの数が２～２０である、［１］から［４］のいずれか一項に記載の組成物。
［６］
Ｒ ２ が、以下の官能基、すなわち、アミン、ジアミン、アミド、イミド、エポキシ、メルカプト、ジスルフィド、クロロアルキル、ヒドロキシル、エチレンオキシド、ウレイド、ウレタン、イソシアナト、アクリラート、グリセリルアクリラート、カルボキシル、カルボニルおよびアルデヒドのうちの１つ以上を含む、［１］から［５］のいずれか一項に記載の組成物。
［７］
式（Ｉ）の化合物またはその反応生成物が、前記式（Ｉ）の化合物のオリゴマーであり、前記オリゴマーが、アルコキシ末端アミノ－シルセスキオキサン、アミノ－シロキサン、オリゴマー３－アミノプロピル－アルコキシ－シラン、３－アミノプロピル／プロピル－アルコキシ－シラン、Ｎ－アミノエチル－３－アミノプロピル－アルコキシ－シランもしくはＮ－アミノエチル－３－アミノプロピル／メチル－アルコキシ－シランまたはそれらの混合物から選択される、［１］から［６］のいずれか一項に記載の組成物。
［８］
前記粒子Ｃが、ビスマスまたは酸化ビスマス（ＩＩＩ）を含む、［１］から［７］のいずれか一項に記載の組成物。
［９］
粒子ＡとＢとの（Ａ：Ｂ）重量比が、９５：５～５０：５０、好ましくは９０：１０～６０：４０、最も好ましくは８０：２０～６０：４０である、［１から［８のいずれか一項に記載の組成物。
［１０］
圧縮され熱処理された部品を製造するための方法であって、
ａ）［１］から［９］のいずれか一項で定義された組成物を提供する工程、
ｂ）ダイ内の一軸プレス運動で、好ましくは４００～１２００ＭＰａの圧縮圧力で、場合により潤滑剤と混合された前記組成物を圧縮する工程、
ｃ）前記圧縮された部品を前記ダイから排出する工程、および
ｄ）非還元性雰囲気中で８００℃までの温度で、前記排出された部品を熱処理する工程を含む方法。
［１１］
［１］から［９］のいずれか一項で定義された組成物を圧縮することにより、または［１０］に記載の方法により得ることができる部品。
［１２］
インダクタコアである、［１１］に記載の部品。
［１３］
３，０００μΩｍ以上、好ましくは６，０００μΩｍ以上または１０，０００μΩｍ以上の抵抗率ρ；１．１Ｔ以上、好ましくは１．２Ｔ以上または１．３Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓ；１０ｋＨｚの周波数および０．１Ｔの誘導で２１Ｗ／ｋｇ以下の鉄損；１００００Ａ／ｍで２４０Ａ／ｍ以下、好ましくは２３０Ａ／ｍ以下または２２０Ａ／ｍ以下の保磁力；ならびに４０００Ａ／ｍで５０％以上のＤＣバイアスを有する、［１２］に記載のインダクタコア。
［１４］
軟磁性複合材料の磁気特性、好ましくは鉄損および／またはＤＣバイアスを改善するための、［１］から［８］のいずれか一項に記載の、コーティング層Ｂ１を有する粒子Ｂに対する
被覆Ｆｅ－Ｓｉ合金粒子の使用。
［１５］
前記Ｆｅ－Ｓｉ粒子が、［２］で定義された層Ｂ１および層Ｂ２によって被覆される、［１４］に記載の使用。
【外国語明細書】