DE19639428C2

DE19639428C2 - Weichmagnetisches, dielektrisches Hochfrequenz-Verbundmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19639428C2
Application number: DE19639428A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Yamamoto; Takao Mizushima; Akihiro Makino; Takashi Hatanai; Teruyoshi Kubokawa
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2016-09-26
Also published as: US5755986A; DE19639428A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-Verbundmaterial mit sowohl weichmagnetischen als auch dielektrischen Eigenschaften und ein Verfahren zu seiner Herstellung, wobei das Material bevorzugt verwendet wird in magnetischen Anwendungsbereichen wie Antennen für Flüssigkristall (im folgenden LC (liquid crystal))-Fernseher, Kerne für Magnetköpfe, Magnetkerne von Pulsmotoren und Chokespulen, und Transformatoren.

2. Beschreibung des Stands der Technik

In jüngster Zeit tendierte der Induktor in Leistungstransformatoren und dergleichen zu einer höheren Steuerfrequenz, um die Erfordernisse hinsichtlich der Miniaturisierung und höheren Leistung von elektronischen Vorrichtungen zu befriedigen. Auf derartige Erfordernisse hin bedurfte es magnetischer Materialien mit höherem spezifischem Widerstand sowie Weichmagnetismus.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben Legierungen gefunden, die einen hohen spezifischen Widerstand und ausgezeichnete magnetische Eigenschaften zeigen, wie eine Fe-Hf-O- oder Fe-Ta-O-Legierung, worin Fe als Basis im kristallinen Zustand und Hf oder Ta im amorphen Zustand gleichzeitig anwesend sind, und eine in der US-Patentanmeldung Nr. 08/201821 offenbarte Fe_aM_bO_c-Legierung, in der M mindestens ein Seltenerdelement oder ein Gemisch von Seltenerdelementen darstellt. Weil diese weichmagnetischen Legierungen jedoch durch Sputtern (Aufstäuben) als dünne Schichten erhalten werden, sind stabförmige Gegenstände wie LC-Fernsehantennen, Magnetkopfkerne und Magnetkerne von Pulsmotoren aus den Legierungen nicht leicht verfügbar.

Bei Ni-Ferrit, das unter den üblichen magnetischen Materialien bei der höchsten Frequenz verwendet wurde, sinkt Q, das die Verlusteigenschaften des Kernmaterials zeigt, bei einer 150 MHz übersteigenden Frequenz rasch ab, der Magnetkern-Verlust steigt also. Bei Ferrit vom Magnetoplumbit-Typ, der für Hochfrequenz- Magnetmaterialien entwickelt wurde, ist Q bei 1 GHz = 1, und so ist der Verlust im Hochfrequenzbereich von einigen hundert MHz, wo Q der Kehrwert des Verlustkoeffizienten (tanδ) ist, unbefriedigend, und ein Material, das einen größeren Q zeigt, hat bessere Hochfrequenz- Eigenschaften.

Zusätzlich muß das Magnetmaterial mit dielektrischen Eigenschaften ausgestattet sein, wenn man eine Frequenz verwendet, die einige hundert MHz übersteigt.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben versucht, ein Legierungspulver mit hervorragenden weichmagnetischen Eigenschaften durch Mischen in ein synthetisches Harz mit einem kleinen dielektrischen Verlust zu dispergieren und dann der Mischung eine gewünschte Form zu geben unter Berücksichtigung der Anwendung für LC- Fernsehantennen, Magnetkopfkerne und Magnetkerne von Pulsmotoren.

Aus dem Stand der Technik sind Magnetmaterialien - üblicherweise in Form von dünnen Schichten für Magnetköpfe - bekannt, die auch im Rahmen der Erfindung eine Rolle spielen. Die Magnetmaterialien entsprechen der allgemeinen Zusammensetzung A_a, M_b, D_c, wobei A mindestens ein Element aus der Gruppe Fe, Co und Ni; M mindestens ein Element aus der Gruppe Hf, Zr, W, Ti, V, Nb, Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb, Bi und Seltenerdelementen ist und D mindestens ein Element aus der Gruppe O, C, N und B ist. So zeigt DE 40 07 243 A1 ein Magnetmaterial der Zusammensetzung Fe-M-C, die DE 39 36 519 A1 zeigt ein Material der Zusammensetzung Co-M-C, die DE 37 07 522 A1 zeigt ein Material der Zusammensetzung A-M-N, die DE 43 24 667 A1 beschreibt ein Material der Zusammensetzung Fe-Fe-M-N-C, aus der DE 196 03 618 A1 ist eine Zusammensetzung A-M-M'-C bekannt, aus der EP 0 651 403 A2 ist eine Zusammensetzung Fe-M-C bekannt, aus der US 5 117 321 ist eine Zusammensetzung Fe-M-B bekannt, aus der EP 0 430 085 A2 ist eine Zusammensetzung Fe-M-B bekannt, aus der JP 06- 316748 (A) ist eine Zusammensetzung Fe-M-O bekannt (der JP-Schrift entspricht die nicht vorveröffentlichte US 5 573 863).

Diese weichmagnetischen Dünnschicht-Zusammensetzungen besitzen hervorragende magnetische Eigenschaften, sie werden mit Schichtdicken von einigen µm in Magnetköpfen, Dünnschichtinduktivitäten, etc. eingesetzt. Aufgrund des zur Bildung von dünnen Schichten eingesetzten Fertigungsverfahrens eignet sich diese Zusammensetzung nicht gut zur Herstellung von großvolumigen Gegenständen, so z. B. Stabantennen und Magnetkernen für Schrittmotoren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben angeführten Nachteile zu vermeiden und ein Hochfrequenz-Verbundmaterial, das sowohl hervorragenden Weichmagnetismus als auch schwach dielektrische Eigenschaften bei einer hohen Frequenz hat und in der Lage ist, leicht eine gewünschte Form anzunehmen, und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben.

Die Aufgabe wird gelöst durch das Material gemäß Anspruch 1 und die Verfahren gemäß den Ansprüchen 4 und 5. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Ein Hochfrequenz-Verbundmaterial mit weichmagnetischen und dielektrischen Eigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf ein Pulver aus einer weichmagnetischen Legierung, die durch die allgemeine Zusammensetzung A_aM_bD_c dargestellt wird, und ein syntheti sches Harz, wobei A mindestens ein Element darstellt, das ausgewählt ist aus der aus Fe, Co und Ni bestehenden Gruppe, oder ein Gemisch aus solchen Elementen, M mindestens ein Element darstellt, das aus gewählt ist aus der aus Hf, Zr, W, Ti, V, Nb, Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb, Bi und Seltenerdelementen bestehenden Gruppe, oder ein Gemisch aus solchen Elementen, und D mindestens ein Element darstellt, das aus gewählt ist aus der aus O, C, N und B bestehenden Gruppe oder ein Gemisch aus solchen Elementen.

Bevorzugt erfüllen bei dem Pulver aus der weichmagnetischen Legierung mit der allgemeinen Formel A_aM_bD_c gemäß der vorliegenden Erfindung die Indizes a, b und c in der allgemeinen Formel die folgenden Glei chungen, die Atomprozent angeben:
40 ≦ a ≦ 80,
0 ≦ b ≦ 30 und
0 < c ≦ 50.

An den Oberflächen des Pulvers aus weichmagnetischer Legierung kann eine Isolierschicht vorgesehen sein.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenz-Verbundmaterials mit weichmagnetischen und dielektrischen Eigenschaften gemäß der vor liegenden Erfindung weist auf: Erzeugen eines Pulvers aus einer weich magnetischen Legierung mit der allgemeinen Formel A_aM_bD_c, wie sie oben angegeben ist, mittels eines mechanischen Legierverfahrens durch Mischen und Zerkleinern unter Rühren eines Pulvers A, das ausgewählt ist aus der Reinsubstanz (elementaren Substanz), den Oxiden, Carbiden, Carbonaten, Nitriden und Boriden mindestens eines Elements, das aus gewählt ist aus der aus Fe, Co und Ni bestehenden Gruppe, und eines Pulvers M, das ausgewählt ist aus der Reinsubstanz (elementaren Sub stanz), den Oxiden, Carbiden, Carbonaten, Nitriden und Boriden mindestens eines Elements, das ausgewählt ist aus der aus Hf, Zr, W, Ti, V, Nb, Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb, Bi und Seltenerdelementen bestehenden Gruppe, in einer Umgebung eines Gases D, das ausgewählt ist aus den Gasen der Reinsubstanz, von Oxiden und Carbonaten mindestens eines Elements, das ausgewählt ist aus der aus O, C und N bestehenden Grup pe, oder eines Gasgemisches aus dem Gas D und einem Inertgas; Fein verteilen des Pulvers aus weichmagnetischer Legierung zur Einmischung in ein synthetisches Harz; und Formen des Gemisches zu dem Hoch frequenz-Verbundmaterial.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenz-Verbundma terials mit weichmagnetischen und dielektrischen Eigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: Erzeugen eines Pulvers aus einer weichmagnetischen Legierung mit der allgemeinen oben angegebenen Formel A_aM_bD_c mittels eines mechanischen Legierverfahrens durch Mischen und Zerkleinern unter Rühren eines Pulvers A, das ausgewählt ist aus der Reinsubstanz, den Oxiden, Carbiden, Carbonaten und Nitri den mindestens eines Elements, das ausgewählt ist aus der aus Fe, Co und Ni bestehenden Gruppe, eines Pulvers M, das ausgewählt ist aus der Reinsubstanz, den Oxiden, Carbiden, Carbonaten und Nitriden minde stens eines Elements, das ausgewählt ist aus der aus Hf, Zr, W, Ti, V, Nb, Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb, und Bi bestehenden Gruppe, und eines Pulvers D, das mindestens ein Element aufweist, das ausgewählt ist aus der aus C und B bestehenden Gruppe; Feinverteilen des Pulvers aus weich magnetischer Legierung, um es in ein synthetisches Harz einzumischen; und Formen des Gemisches zu einem Hochfrequenz-Verbundmaterial.

Bei dem oben angegebenen Verfahren zur Herstellung eines Hochfre quenz-Verbundmaterials wird das Pulver aus weichmagnetischer Legie rung mit der oben angebenen allgemeinen Formel A_aM_bD_c durch das mechanische Legierverfahren hergestellt, bevorzugt in einer Atmosphäre aus einem Gas D, das ausgewählt ist aus Gasen der Reinsubstanz, Oxi den und Carbonaten mindestens eines Elements, das ausgewählt ist aus der aus O, C und N bestehenden Gruppe, oder aus einem Gasgemisch des Gases D und Inertgas.

Bei dem oben angegebenen Verfahren kann anstelle des Pulvers A und des Pulvers M ein zerkleinertes Pulver aus einem durch ein Flüssigab schreckverfahren erhaltenen Band aus A-M-Legierung verwendet wer den.

Außerdem kann bei den oben angegebenen Verfahren das zerkleinerte Pulver aus einem durch ein Flüssigabschreckverfahren erhaltenen Band aus A-M-Legierung ebenfalls verwendet werden, wenn das Pulver aus weichmagnetischer Legierung mit der allgemeinen Formel A_aM_bD_c nach dem mechanischen Legierverfahren erzeugt wird.

Außerdem kann bei dem oben angegebenen Verfahren auf den Ober flächen des Pulvers aus der weichmagnetischen Legierung mit der all gemeinen Formel A_aM_bD_c eine Isolierschicht ausgebildet werden durch Wärmebehandeln des Pulvers aus weichmagnetischer Legierung in einer Umgebung, die ausgewählt ist aus Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Wasser dampf und deren Gemischen, bevor das Pulver zur Einmischung in das synthetische Harz feinverteilt wird.

IN DEN ZEICHNUNGEN ZEIGEN:

Fig. 1 eine elektronenmikroskopische Aufnahme, die das Teilchen gefüge des in Beispiel 1 erhaltenen Fe_aZrbO_c-Pulvers veran schaulicht;

Fig. 2 eine elektronenmikroskopische Aufnahme, die das Oberflächen gefüge der in Beispiel 1 erhaltenen Verbundmaterial-Teilchen, die Fe-Zr-O und ein Polystyrolharz enthalten, veranschaulicht;

Fig. 3 eine grafische Darstellung, die die Dielektrizitätskonstante (∈) als eine Funktion der Frequenz veranschaulicht;

Fig. 4 eine grafische Darstellung, die den Wert von Q (Q∈) von di elektrischen Teilen als Funktion der Frequenz veranschaulicht;

Fig. 5 eine grafische Darstellung, die die Permeabilität (µ) als eine Funktion der Frequenz veranschaulicht;

Fig. 6 eine grafische Darstellung, die den Wert von Q (Qµ) von di elektrischen Teilen als eine Funktion der Frequenz veranschau licht;

Fig. 7 ein ternäres Diagramm, das den Wert von µ' bei 100 MHz und Raumtemperatur als eine Funktion der Zusammensetzung des Pulvers der Legierung mit der allgemeinen Formel Fe_aZr_bO_c jeweils in Fe-Zr-O-Silikonharz-Verbundmaterial und Fe-Silikon harz-Verbundmaterial veranschaulicht;

Fig. 8 ein ternäres Diagramm, das den Wert von Qµ bei 100 MHz und Raumtemperatur als Funktion der Zusammensetzung des Pulvers der Legierung mit der allgemeinen Formel Fe_aZr_bO_c jeweils in Fe-Zr-O-Silikonharz-Verbundmaterial und Fe-Silikon harz-Verbundmaterial veranschaulicht;

Fig. 9 ein ternäres Diagramm, das den Wert von µ' bei 500 MHz und Raumtemperatur als Funktion der Zusammensetzung des Pul vers der Legierung mit der allgemeinen Formel Fe_aZr_bO_c je weils in Fe-Zr-O-Silikonharz-Verbundmaterial und Fe-Silikon harz-Verbundmaterial veranschaulicht;

Fig. 10 ein ternäres Diagramm, das den Wert von Qµ bei 500 MHz und Raumtemperatur als Funktion der Zusammensetzung des Pulvers der Legierung mit der allgemeinen Formel Fe_aZr_bO_c jeweils in Fe-Zr-O-Silikonharz-Verbundmaterial und Fe-Silikon harz-Verbundmaterial veranschaulicht;

Fig. 11 ein ternäres Diagramm, das den Wert von Qµ bei 1 GHz und Raumtemperatur als Funktion der Zusammensetzung des Pul vers der Legierung mit der allgemeinen Formel Fe_aZr_bO_c je weils in Fe-Zr-O-Silikonharz-Verbundmaterial und Fe-Silikon harz-Verbundmaterial veranschaulicht;

Fig. 12 ein ternäres Diagramm, das den Wert von Qµ bei 1 GHz und Raumtemperatur als Funktion der Zusammensetzung des Pul vers der Legierung mit der allgemeinen Formel Fe_aZr_bO_c jeweils in Fe-W-O-Silikonharz-Verbundmaterial veranschaulicht;

Fig. 13 eine grafische Darstellung, die die Ergebnisse der Röntgen diffraktometrie von Pulver aus Fe₅₅Zr₂₀O₂₅-Legierung von Bei spiel 3 und von Pulver aus Fe₆₀Zr₅O₃₅-Legierung von Beispiel 4 veranschaulicht; und

Fig. 14 eine grafische Darstellung, die die Ergebnisse der Röntgen diffraktometrie von in den Beispielen 5 bis 9 erhaltenen Pulvern aus Fe-Hf-O-Legierung veranschaulicht.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Nachstehend wird eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Hochfrequenz-Verbundmaterials mit weichmagneti schen und dielektrischen Eigenschaften gemäß der vorliegenden Erfin dung erläutert werden.

Zuerst wird jedes Ausgangsmaterial entsprechend der Zusammensetzung des Pulvers aus weichmagnetischer Legierung mit der allgemeinen For mel A_aM_bD_c abgewogen. Als Ausgangsmaterialien werden die Pulver A und M verwendet.

Das Pulver A sind Pulver, die ausgewählt sind aus der Reinsubstanz, Oxiden, Carbiden, Carbonaten, Nitriden und Boriden mindestens eines Elements, das ausgewählt ist aus der aus Fe, Co und Ni bestehenden Gruppe. Das Pulver M sind Pulver, die ausgewählt sind aus der Reinsubstanz, Oxiden, Carbiden, Carbonaten, Nitriden und Boriden minde stens eines Elements, das ausgewählt ist aus der aus Hf, Zr, W, Ti, V, Nb, Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb, Bi und Seltenerdelementen bestehenden Gruppe. Zu den Seltenerdelementen gehört mindestens ein Element, das aus gewählt ist aus der aus den Elementen der Gruppe 3A des Periodensy stems, wie Sc und Y, und Lanthanidenelementen, wie La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu, bestehenden Grup pe und Mischungen daraus. Die Größe eines jeden Pulvers ist bevorzugt 100 µm oder weniger für das Pulver A bzw. 2 µm oder weniger für das Pulver M.

Als nächstes wird, wenn gasförmiger O, C oder N als die Komponente D hinzugefügt wird, das Pulver A und das Pulver M in ein Gefäß aus rostfreiem Stahl mit Kugeln aus rostfreiem Stahl, die die gleiche Zu sammensetzung wie das Gefäß haben, gebracht, und dann wird das Gefäß mit dem Gas D gefüllt, das ausgewählt ist unter den Gasen der Reinsubstanz, den Oxiden und Carbonaten mindestens eines Elements, das ausgewählt ist aus der aus O, C und N bestehenden Gruppe. Der Gefäßinhalt wird für eine vorbestimmte Zeit in einer Hochenergie-Plane tenkugelmühle unter Rühren zerkleinert. Ein derartiges mechanisches Legierverfahren kann das Pulver aus weichmagnetischer Legierung mit der allgemeinen Formel A_aMbD_c erzeugen, in der A mindestens ein Ele ment darstellt, das ausgewählt ist aus der aus Fe, Co und Ni bestehen den Gruppe, M mindestens ein Element darstellt, das ausgewählt ist aus der aus Hf, Zr, W, Ti, V, Nb, Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb, Bi und Seltenerdele menten bestehenden Gruppe, D mindestens ein Element darstellt, das ausgewählt ist aus der aus O, C, N und B bestehenden Gruppe, und die Indizes a, b und c in der allgemeinen Formel die folgenden Gleichungen erfüllen, die Atomprozent angeben: 40 ≦ a ≦ 80, 0 ≦ b ≦ 30 und 0 < c ≦ 50.

Die Zeit für das mechanische Legierverfahren beträgt bevorzugt 2 Stun den oder mehr und besonders bevorzugt 8 bis 60 Stunden. Wenn die Zeit weniger als zwei Stunden beträgt, kann der kubisch raumzentrierte (bcc) Kristall des Pulvers A nicht ausreichend fein gemacht werden.

Bei dieser Ausführungsform werden das Zerkleinern und Rühren in einer Umgebung des Gases D ausgeführt, und der Sauerstoff-, Kohlenstoff und Stickstoff-Gehalt in dem Material kann gesteuert werden durch Verwen dung eines Gasgemisches aus dem Gas D und einem Inertgas wie Ar. Außerdem kann anstelle der Planetenkugelmühle irgendein Zerkleinerer verwendet werden, wie ein Propellermischer.

Das sich ergebende Pulver aus weichmagnetischer Legierung enthält Agglomerate mit einer mittleren Teilchengröße von 1 bis 2 µm, in denen jede (bcc) feinkristalline Phase A mit einer mittleren Kristallkorngröße von einigen nm bis einigen Dutzend nm umgeben ist mit einer amorphen Phase, die M und D in großer Menge enthält. Die amorphe Phase nimmt bevorzugt 50% oder mehr des Gefüges ein. Weil die (bcc) Kri stallkörner A als ein Bestandteil des Agglomerats fein sind, zeigt das Pulver der Legierung ausgezeichneten Weichmagnetismus. Außerdem kann, weil die (bcc) Kristallkörner A mit der amorphen Phase mit ho hem Widerstand umgeben sind, der Wirbelstromverlust unterdrückt werden.

Das Element A ist der Hauptbestandteil, um dem Pulver aus weich magnetischer Legierung mit der allgemeinen oben angegebenen Formel magnetische Eigenschaften zu verleihen. Obwohl ein höherer Gehalt an A zu bevorzugen ist, um eine höhere magnetische Sättigungsflußdichte zu erhalten, nimmt der spezifische Widerstand bei einem Gehalt an A von 80 Atom% oder mehr ab und daher werden die Permeabilität und der Q-Wert im Hochfrequenzbereich verschlechtert. Demgegenüber nimmt die magnetische Sättigungsflußdichte bei einem Gehalt an A von 40 Atom% oder weniger ab. Es ist mehr bevorzugt, daß der Gehalt an A im Bereich von 45 Atom% bis 70 Atom% liegt.

Das Element M ist nützlich zur Erreichung der oben angegebenen ange strebten Wirkungen, aber ein Gehalt an M von 30 Atom% oder mehr verursacht eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften. Um die oben angegebenen Wirkungen sicherzustellen, liegt der Gehalt von M bevorzugt im Bereich von 5 Atom% bis 20 Atom%.

Das Element D ist auch nützlich zur Erreichung der oben angegebenen angestrebten Wirkungen, aber ein Gehalt an D von 50 Atom% oder mehr verursacht eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften, wie beim Element M. Um die oben angegebenen Wirkungen sicherzu stellen, ist es mehr bevorzugt, daß der Gehalt an D im Bereich von 15 Atom% bis 45 Atom% liegt.

Als nächstes wird das Pulver aus weichmagnetischer Legierung in der Lösung eines synthetischen Harzes in einem organischen Lösungsmittel dispergiert, um eine Aufschlämmung zu bilden, und dann wird die Auf schlämmung wiederholt durch eine Dreiwalzenmühle hindurchgeführt, bis die Aufschlämmung in Pulver überführt ist. Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete synthetische Harz hat einen geringen dielektri schen Verlust, zum Beispiel Polypropylen-, Polyethylen-, Polystyrol-, Paraffin-, Polytetrafluorethylen-, Polycarbonat- und Silicon-Harze. Zu den organischen Lösungsmitteln zum Lösen der synthetischen Harze können Xylol, Toluol und Benzol gehören.

Die Menge an Pulver der weichmagnetischen Legierung, die zu dem synthetischen Harz hinzugegeben wird, kann entsprechend den magneti schen und dielektrischen Eigenschaften des angestrebten Verbund materials passend bestimmt werden. Der Gehalt an Pulver der weich magnetischen Legierung beträgt bevorzugt 50 bis 80 Volumen% der Aufschlämmung. Wenn der Gehalt an Pulver der weichmagnetischen Legierung weniger als 50 Volumen% beträgt, kann die Permeabilität abnehmen, während ein Gehalt, der 80 Volumen% überschreitet, Schwierigkeiten beim Formgebungsverfahren, wie beim Spritzgießen, verursachen kann.

Bevorzugt wird das Pulver aus weichmagnetischer Legierung, bevor es in die Lösung von synthetischem Harz dispergiert und mit ihr gemischt wird, wärmebehandelt in einer Umgebung, die ausgewählt ist aus Luft, Sauerstoff, Stickstoff und Wasserdampf und einem Gemisch davon. Die Wärmebehandlung wird bevorzugt 0,5 bis 48 Stunden lang bei 25 bis 300°C durchgeführt. Durch die Wärmebehandlung wird auf der Ober fläche des Pulvers der weichmagnetischen Legierung eine Oxid-Isolier schicht ausgebildet, so daß der spezifische Widerstand des Pulvers an steigt unter Erniedrigung der dielektrischen Konstante bei Hochfrequenz. Es kann auch irgendeine andere Isolierschicht als ein Oxidfilm gebildet werden.

Nachdem das organische Lösungsmittel aus der Mischung durch Erhitzen in einem Trockengerät entfernt worden ist, wird die Mischung durch Pressen unter Druck oder Formpressen, Spritzgießen, Extrusion oder dergleichen zu einem gewünschten Gegenstand geformt. Der Formling wird für etwa eine Stunde auf 150 bis 400°C erhitzt, um das Hochfre quenz-Verbundmaterial mit den weichmagnetischen und dielektrischen Eigenschaften auszustatten.

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Hochfrequenz-Verbundmaterials mit weichmagneti schen und dielektrischen Eigenschaften gemäß der vorliegenden Erfin dung nachstehend erläutert werden.

Das zweite Verfahren unterscheidet sich von dem ersten Verfahren insofern, als bei dem zweiten Verfahren, nachdem das Pulver A, das Pulver M und das Pulver D gemischt sind, das Gemisch unter Rühren zerkleinert wird in einer Umgebung eines Inertgases oder eines Gases D, das ausgewählt ist unter den Reinsubstanz-Gasen, Oxid-Gasen, Carbonat- Gasen mindestens eines Elements, das ausgewählt ist aus der aus O, C und N bestehenden Gruppe, während bei dem ersten Verfahren nach dem Mischen des Pulvers A und des Pulvers B das Gemisch unter Rüh ren in einer Umgebung des Gases D zerkleinert wird.

Beispiele für das Pulver D sind mindestens ein Element aus der aus C und B bestehenden Gruppe.

Das Zerkleinern und Rühren des Pulvers A, des Pulvers M und des Pulvers D wird durchgeführt in einer Umgebung des Gases D, eines Inertgases, z. B. Ar, oder eines Gasgemisches des Gases D und eines Inertgases. Wenn das Gasgemisch verwendet wird, kann der Sauer stoff-, Kohlenstoff und Stickstoff-Gehalt in dem Material gesteuert werden.

Das Hochfrequenz-Verbundmaterial mit weichmagnetischen und dielektrischen Eigenschaften kann nach dem zweiten Verfahren herge stellt werden.

Eine dritte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Hochfrequenz-Verbundmaterials mit weichmagnetischen und dielektri schen Eigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachste hend erläutert werden.

Das dritte Verfahren unterscheidet sich von dem ersten und zweiten Verfahren insofern, als anstelle des Pulvers A und des Pulvers M ein zerkleinertes Pulver eines durch ein Flüssigabschreckverfahren erhalte nen Bandes aus A-M-Legierung verwendet wird.

Das Band aus A-M-Legierung kann nach irgendeinem Flüssigabschreck verfahren hergestellt werden, zum Beispiel nach einem Einwalzen-Ver fahren, bei dem die geschmolzene A-M-Legierung aus einer Düse auf die gekühlte Walzenoberfläche gesprüht wird, während sich diese mit hoher Geschwindigkeit dreht; oder nach einem Doppelwalzen-Verfahren, bei dem geschmolzene A-M-Legierung zwischen zwei sich drehende, gekühlte Walzen, die miteinander in Berührung kommen, gespritzt wird. Bei dem Einwalzen-Verfahren erhält man ein breites und langes Band mit einer Dicke von 8 bis 35 µm und mit unterschiedlichen Oberflächen- Rauhheiten an der walzenseitigen Fläche (die mit der Walze in Berüh rung kommt) und an der freien Fläche (die nicht mit der Walze in Berührung kommt), weil die geschmolzene A-M-Legierung durch die Berührung mit der Walzenoberfläche gekühlt wird. Andererseits ist bei dem Doppelwalzen-Verfahren ein dickeres Band mit glatten Oberflächen und gleichmäßiger Dicke im Vergleich mit dem Einwalzen-Verfahren erhältlich, aber ein breites und langes Band ist kaum erhältlich, weil die beiden Oberflächen des dünnen Bandes in Berührung mit den Walzen kommen und unter Druck abgekühlt werden. Das hergestellte Band aus A-M-Legierung wird zerkleinert und in eine Hochenergie-Planetenku gelmühle eingebracht.

Das Hochfrequenz-Verbundmaterial mit weichmagnetischen und dielektrischen Eigenschaften kann nach dem dritten Verfahren hergestellt werden.

Eine vierte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Hochfrequenz-Verbundmaterials mit weichmagnetischen und dielektri schen Eigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachste hend erläutert werden.

Das vierte Verfahren unterscheidet sich von dem ersten und zweiten Verfahren insofern, als ein zerkleinertes Pulver aus einem Band aus A- M-Legierung, das durch ein Flüssigabschreckverfahren erhalten wurde, zusammen mit dem Pulver A, dem Pulver M und dem Pulver D und/oder dem Gas D verwendet wird.

Das Hochfrequenz-Verbundmaterial mit weichmagnetischen und dielektrischen Eigenschaften kann nach dem vierten Verfahren hergestellt werden.

Das nach dem oben ausgeführten Verfahren erhaltene Verbundmaterial hat gleichzeitig einen spezifischen Widerstand von 108 Ω.cm oder mehr, dielektrische Eigenschaften als ein Isolator (dielektrisch) wegen des synthetischen Harzes oder Kunstharzes und Weichmagnetismus wegen des Pulvers aus weichmagnetischer Legierung. Insbesondere hat das Verbundmaterial im Hochfrequenzbereich von einigen hundert MHz oder mehr einen hohen Q-Wert, zum Beispiel Q = 30 bei 1 GHz, sowie hervorragende magnetische Eigenschaften, und so kann es, anders als Magnetmaterialien nach dem Stand der Technik, in einem Bereich von einigen wenigen hundert MHz bis in den GHz-Bereich verwendet wer den. Außerdem kann das Hochfrequenz-Verbundmaterial, da es das Pulver aus weichmagnetischer Legierung in dem Kunstharz dispergiert enthält, im Vergleich zu dem Pulver aus weichmagnetischer Legierung allein leicht geformt werden.

Das Hochfrequenz-Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann im Vergleich zu Materialien aus dünnem Film nach dem Stand der Technik leicht zu einer gewünschten Gestalt geformt werden, z. B. zu einem Stab, und so kann es in weitem Umfang für magnetische Teile angewendet werden, z. B. für LC-Fernsehantennen, Magnetkopfkerne, Transformatoren-Kerne und Magnetkerne von Pulsmotoren. Außerdem sind aus dem Hochfrequenz-Verbundmaterial Magnetteile mit hervor ragenden magnetischen Eigenschaften und geringem dielektrischem Verlust im Hochfrequenzbereich erhältlich, und die magnetischen Teile können stark verkleinert werden. Beispielsweise wird, wenn eine LC- Fernsehantenne mit dem Hochfrequenz-Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, die Sende-/Empfangs-Stärke der Antenne verbessert und es kann eine kompaktere Antenne hergestellt werden.

WEITERE BEISPIELE Beispiel 1

Nachdem 11,49 g Elektrolyteisen (Toho Zinc Co., Ltd., weniger als 75 µm (200 Mesh)) und 4,61 g Zirconiumoxid (Daiichi-Kigenso Co., Ltd., weniger als 45 µm) abgewogen und in einen 170 ml Behälter aus rostfreiem Stahl (SUS 304) gebracht worden waren, wurde Sauerstoff- Gas eingeführt. Nachdem 238 g rostfreie Kugeln (Durchmesser 4 mm) aus den gleichen Materialien wie der Behälter in den Behälter gebracht waren, wurde der Inhalt einem mechanischen Legierverfahren unter zogen. Der Inhalt wurde unter Verwendung einer Hochenergie-Planeten kugelmühle (Kurimoto Limited) mit einer Zentrifugalbeschleunigung von 100 g, einem Verhältnis von Umdrehungsgeschwindigkeit/Umlaufgeschwindigkeit von 448 Upm/588 Upm 8 Stunden lang gemischt und unter Rühren zerkleinert, um Pulver aus Fe_aZr_bO_c-Legierung, wobei a 55, b 10 und c 35 ist, zu erhalten. Fig. 1 ist eine elektronenmikroskopi sche Aufnahme, die das Teilchengefüge des Pulvers der Fe_aZr_bO_c-Legie rung veranschaulicht.

Das erhaltene Pulver aus Fe_aZr_bO_c-Legierung wurde 2 Stunden lang in Luft bei 100°C getempert, um einen Oxid-Isolierfilm auf der Pulver- Oberfläche auszubilden, und zu dem Pulver aus Fe_aZr_bO_c-Legierung wurde zur Erhaltung einer Aufschlämmung ein Polystyrol-Harz in Xylol- Lösung hinzugegeben, bis der Gehalt an Pulver aus Fe_aZr_bO_c-Legierung 50 Volumen% erreichte. Die Aufschlämmung wurde wiederholt durch eine Dreiwalzenmühle hindurchgeführt, um ein das Pulver aus Fe_aZr_bO_c- Legierung und Polystyrol-Harz enthaltendes Verbundmaterial-Pulver zu erhalten. Das Verbundmaterial-Pulver wurde in einem Trockner 12 Stunden lang bei 80°C getrocknet. Aus dem trockenen Verbundmaterial- Pulver wurde mit einem Preßwerkzeug ein Gegenstand in Scheibenform hergestellt. Der Gegenstand in Scheibenform wurde eine Stunde lang bei 150°C getrocknet, um ein Fe-Zr-O und ein Polystyrol-Harz enthaltendes Verbundmaterial mit einem Außendurchmesser von 15 mm und einer Dicke von 3 mm zu erhalten. Fig. 2 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme, die das Oberflächengefüge der Fe-Zr-O und ein Polystyrol- Harz aufweisenden Verbundmaterial-Teilchen veranschaulicht.

Beispiel 2

Ein Fe-Zr-O und ein Polystyrol-Harz enthaltendes Verbundmaterial wurde hergestellt nach einem mit Beispiel 1 identischen Verfahren, mit der Ausnahme, daß eine Isolierschicht ausgebildet wird durch vierstündiges Oxidieren der Oberfläche des durch das mechanische Legierverfahren erhaltenen Pulvers aus Fe_aZr_bO_c-Legierung bei 120°C in Luft.

Vergleichsbeispiel

Ni-Ferrit wird verwendet für Antennen für Rufanlagen als ein magnetisches Material im häufigsten Hochfrequenz-Bereich. Aus in einer Rufanlage (Resonanzfrequenz: 172 MHz), die von Motorola, Inc. hergestellt wurde, verwendetem Ni-Ferrit wurden durch Schneiden eine ring förmige Probe mit ∅8,0-∅4,0 - t1,5 mm und eine scheibenförmige Probe mit ∅15,0 - t2,0 mm hergestellt als ein Vergleichs-Magnetmaterial.

Test 1

Der spezifische Widerstand und die Permeabilität eines jeden nach Beispiel 1 und 2 erhaltenen Verbundmaterials und des nach dem Ver gleichsbeispiel erhaltenen Magnetmaterials, sowie die Q-Werte bei ihren jeweiligen magnetischen Bauteilen, wurden bestimmt. Der spezifische Widerstand wird gemessen mit einem Super-Mega-Ohm-Meßgerät. Mo dell SM-9E von Toa Electronics Ltd. unter Verwendung einer schei benförmigen Testprobe mit Kohlenstoffstreifen auf den beiden Flächen. Die Permeabilität und der Q-Wert als magnetisches Bauteil wurden in einem Frequenzbereich von 1 MHz bis 1,8 GHz mit einem Material analysator 4291A von Hewlett-Packard Company gemessen unter Ver wendung einer ringförmigen Probe mit ∅8,0-∅4,0 - t1,5 mm und einer scheibenförmigen Probe mit ∅15,0 - t2,0 mm. Die Ergebnisse sind in den Fig. 3 bis 6 gezeigt.

Fig. 3 ist eine grafische Darstellung, die die dielektrische Konstante (∈) als eine Funktion der Frequenz darstellt, Fig. 4 ist eine grafische Dar stellung, die den Wert Q (Q∈) als ein dielektrisches Glied als Funktion der Frequenz darstellt, Fig. 5 ist eine grafische Darstellung, die die Permeabilität (µ) als eine Funktion der Frequenz darstellt und Fig. 6 ist eine grafische Darstellung, die den Wert von Q (Qµ) als ein dielektri sches Glied als Funktion der Frequenz darstellt.

Fig. 3 beweist klar, daß das in Beispiel 1 erhaltene Verbundmaterial dielektrische Eigenschaften hat, die dem des magnetischen Materials im Vergleichsbeispiel ähnlich sind, und daß das bei einer höheren Heiztem peratur und einer längeren Heizzeit in Beispiel 2 erhaltene Verbundmate rial eine kleinere Dielektrizitätskonstante hat als die Materialien in Bei spiel 1 und im Vergleichsbeispiel.

Fig. 4 beweist, daß die Verbundmaterialien der Beispiele 1 und 2 her vorragende magnetische Verlust-Eigenschaften zeigen, d. h., größere Qe- Werte haben als das Material des Vergleichsbeispiels in einem Hoch frequenz-Bereich von 800 MHz oder mehr.

Fig. 5 beweist, daß die Verbundmaterialien der Beispiele 1 und 2 im Hochfrequenz-Bereich von 800 MHz oder mehr stabile Permeabilität besitzen, während die Permeabilität des Magnetmaterials des Vergleichs beispiels mit der Erhöhung der Frequenz sinkt. Insbesondere zeigt das Verbundmaterial des Beispiels 1 eine höhere Permeabilität als das Mate rial des Vergleichsbeispiels in einem Hochfrequenz-Bereich von näherungsweise 1500 MHz oder mehr.

Fig. 6 beweist, daß die Verbundmaterialien der Beispiele 1 und 2 im Hochfrequenz-Bereich von 400 MHz oder mehr größere Q∈-Werte zei gen als das Material des Vergleichsbeispiels.

Test 2

Es wurde eine Reihe von Fe-Zr-O-Silikonharz-Verbundmaterialien (Proben 1 bis 15) hergestellt durch Dispergieren von Pulvern aus Fe_aZr_bO_c-Legierung in einem Silikonharz, durch Mischen derselben und durch Formen des Gemisches, dessen Atom%-Werte innerhalb folgender Bereiche variiert wurden: 45 bis 100 Atom% für Fe, 5 bis 20 Atom% für Zr und 15 bis 45 Atom% für O, ähnlich Beispiel 1.

Die Korrelation zwischen der Zusammensetzung des Pulvers aus Fe_aZr_bO_c-Legierung und den µ'-Werten bei Raumtemperatur und bei 100 MHz und 500 MHz, und den Qµ-Werten bei Raumtemperatur und bei 100 MHz, 500 MHz und 1 GHz wurde untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und den Fig. 7 bis 11 gezeigt.

Tabelle 1

Fig. 7 ist ein ternäres Diagramm, das den µ'-Wert bei 100 MHz und Raumtemperatur als eine Funktion der Zusammensetzung des Pulvers aus der Legierung mit der allgemeinen Formel Fe_aZr_bO_c jeweils in Fe- Zr-O-Silikonharz-Verbundmaterial und in Fe-Silikonharz- Verbundmaterial veranschaulicht, in dem der µ-Wert dargestellt ist über jedem Punkt, der die Zusammensetzung des Pulvers der jeweiligen Legierung darstellt.

Fig. 8 ist ein ternäres Diagramm, das den Wert von Qµ bei 100 MHz und Raumtemperatur als eine Funktion der Zusammensetzung des Pul vers aus der Legierung mit der allgemeinen Formel Fe_aZr_bO_c jeweils in Fe-Zr-O-Silikonharz-Verbundmaterial und Fe-Silikonharz-Verbundmate rial veranschaulicht, in dem der Qµ-Wert dargestellt ist über jedem Punkt, der die Zusammensetzung des Pulvers der jeweiligen Legierung darstellt.

Fig. 9 ist ein ternäres Diagramm, das den Wert von µ' bei 500 MHz und Raumtemperatur als eine Funktion der Zusammensetzung des Pul vers aus der Legierung mit der allgemeinen Formel Fe_aZr_bO_c jeweils in Fe-Zr-O-Silikonharz-Verbundmaterial und Fe-Silikonharz-Verbundmate rial veranschaulicht, in dem der µ'-Wert dargestellt ist über jedem Punkt, die die Zusammensetzung des Pulvers der jeweiligen Legierung darstellt.

Fig. 10 ist ein ternäres Diagramm, das den Wert von Qµ bei 500 MHz und Raumtemperatur als eine Funktion der Zusammensetzung des Pul vers aus der Legierung mit der allgemeinen Formel Fe_aZr_bO_c jeweils in Fe-Zr-O-Silikonharz-Verbundmaterial und Fe-Silikonharz-Verbundmate rial veranschaulicht, in dem der Qµ-Wert dargestellt ist über jedem Punkt, der die Zusammensetzung des Pulvers der jeweiligen Legierung darstellt.

Fig. 11 ist ein ternäres Diagramm, das den Wert von Qµ bei 1 GHz und Raumtemperatur als eine Funktion der Zusammensetzung des Pulvers aus der Legierung mit der allgemeinen Formel Fe_aZr_bO_c jeweils in Fe- Zr-O-Silikonharz-Verbundmaterial und Fe-Silikonharz-Verbundmaterial veranschaulicht, in dem der Qµ-Wert dargestellt ist über jedem Punkt, der die Zusammensetzung des Pulvers der jeweiligen Legierung darstellt.

Tabelle 1 und die Fig. 7 bis 11 beweisen klar, daß jedes Fe-Zr-O-Sili konharz-Verbundmaterial der Proben 1 bis 13 als Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung bei 100 MHz, 500 MHz und 1 GHz einen höheren Qµ-Wert hat als die Vergleichsmaterialien der Proben 14 und 15. Insbesondere hat jedes Verbundmaterial, das 45 bis 70 Atom% Fe, 0 bis 20 Atom% Zr und 15 bis 45 Atom% O enthält, bei 1 GHz einen Qµ-Wert von höher als 4, und das Material von Probe 12 hat einen extrem hohen Qµ-Wert, d. h. 35,2.

Test 3

Eine Reihe von Fe-W-O-Silikonharz-Verbundmaterialien (Proben 16-25) wurde hergestellt durch Dispergieren von Pulvern aus Fe_aW_bO_c- Legierung in einem Silikonharz, durch Mischen derselben und durch Formen des Gemisches, dessen Atomprozent-Werte innerhalb folgender Bereiche variiert wurden: 55 bis 75 Atom% für Fe, 5 bis 20 Atom% für W und 15 bis 35 Atom% für O, ähnlich wie in Beispiel 1.

Die Korrelation zwischen der Zusammensetzung des Pulvers aus Fe_aW_bO_c-Legierung und den Qµ-Werten wurde untersucht bei Raumtem peratur und 1 GHz. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 und Fig. 12 ge zeigt.

Tabelle 2

Fig. 12 ist ein ternäres Diagramm, das den Wert von Qµ bei 1 GHz und Raumtemperatur als eine Funktion der Zusammensetzung des Pulvers aus der Legierung mit der allgemeinen Formel Fe_aW_bO_c jeweils in Fe- W-O-Silikonharz-Verbundmaterial veranschaulicht, in dem der Qµ-Wert dargestellt ist über jedem Punkt, der die Zusammensetzung des Pulvers der jeweiligen Legierung darstellt.

Die Tabellen 1 und 2 und Fig. 12 beweisen klar, daß jedes Fe-W-O- Silikonharz-Verbundmaterial der Proben 16 bis 25 als Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung bei 1 GHz und innerhalb des Bereichs von 45 bis 70 Atom% Fe, 0 bis 20 Atom% Zr und 15 bis 45 Atom% O einen höheren Qµ-Wert hat als Fe-Silikonharz-Verbundmaterialien der Vergleichsproben 14 und 15.

Beispiel 3

Nachdem 9,860 g Elektrolyteisen (Toho Zinc Co., Ltd., weniger als 75 µm (200 mesh)), 4,944 g Zirkoniumoxid (Daiichi-Kigenso Co., Ltd., weniger als 45 µm) und 2,196 g Zirkon abgewogen und in einen 170 ml Behälter aus rostfreiem Stahl (SUS 304) gebracht worden waren, wurde Sauerstoffgas eingeführt. Nachdem 238 g rostfreie Kugeln (Durchmesser 4 mm) aus den gleichen Materialien wie der Behälter in den Behälter eingebracht waren, wurde der Inhalt einem mechanischen Legierver fahren unterzogen. Der Inhalt wurde gemischt und unter Verwendung einer Hochenergie-Planetenkugelmühle (Kurimoto Limited) bei einer Zentrifugalbeschleunigung von 100 g, einem Verhältnis von Umdre hungsgeschwindigkeit/Umlaufgeschwindigkeit von 448 Upm/588 Upm 8 Stunden lang unter Rühren zerkleinert, um Pulver aus Fe₅₅Zr₂₀O₂₅-Legie rung zu erhalten. Das Ergebnis der Röntgendiffraktometrie des erhalte nen Pulvers aus Fe₅₅Zr₂₀O₂₅-Legierung wird in Fig. 13 gezeigt.

Beispiel 4

Nachdem 13,044 g Elektrolyteisen (Toho Zinc Co., Ltd., weniger als 75 µm (200 mesh)) und 2,398 g Zirkoniumoxid (Daiichi-Kigenso Co., Ltd., weniger als 45 µm) abgewogen und in einen 170 ml Behälter aus rost freiem Stahl (SUS 304) gebracht worden waren, wurden 1,577 g Sauer stoffgas eingeführt. Nachdem 238 g rostfreie Kugeln (Durchmesser 4 mm) aus den gleichen Materialien wie der Behälter in den Behälter eingebracht waren, wurde der Inhalt einem mechanischen Legierver fahren unterzogen. Der Inhalt wurde unter Verwendung einer Hochenergie-Planetenkugelmühle (Kurimoto Limited) bei einer Zentrifu galbeschleunigung von 100 g, einem Verhältnis von Umdrehungsge schwindigkeit/Umlaufgeschwindigkeit von 448 Upm/588 Upm, 8 Stun den lang gemischt und unter Rühren zerkleinert, um Pulver aus Fe₆₀Zr₅ O₃₅-Legierung zu erhalten. Das Ergebnis der Röntgendiffraktometrie des erhaltenen Pulvers aus Fe₆₀Zr₅O₃₅-Legierung wird auch in Fig. 13 ge zeigt.

Die Pulver aus Fe₅₅Zr₂₀O₂₅-Legierung und Fe₆₀Zr₅O₃₅-Legierung der Beispiele 3 und 4 haben einander ähnliche Röntgendiffraktions-Muster trotz unterschiedlicher Ausgangsmaterial-Formulierungen.

Beispiele 5 bis 9

Nachdem 7,935 g Elektrolyeisen (Toho Zinc Co., Ltd., weniger als 75 µm (200 mesh)) und 9,065 g Hafniumoxid (Kojundo Chemical Laborato ry Co., Ltd., 2 µm) abgewogen und in einem 170 ml Behälter aus rost freiem Stahl (SUS 304) gebracht waren, wurde Inertgas eingeführt. Durch verschiedene Zeiten des mechanischen Legierens, d. h. 0,5 Stun den, 2 Stunden, 8 Stunden, 16 Stunden und 60 Stunden, wurden 5 Arten von Fe_aHf_bO_c-Pulver (a = 54,9, b = 11 und c = 34,1) hergestellt. Der Behälter wurde mit 238 g rostfreien Kugeln (Durchmesser 4 mm) aus den gleichen Materialien wie der Behälter gefüllt, und der Inhalt wurde unter Verwendung einer Hochenergie-Planetenkugelmühle (Kurimoto Limited) gemischt und unter Rühren zerkleinert bei einer Zentrifugalbe schleunigung von 100 g, einem Verhältnis von Umdrehungsgeschwindig keit/Umlaufgeschwindigkeit von 448 Upm/588 Upm.

Die Zeiten für das mechanische Legieren zur Erhaltung von Pulvern aus Fe_aHf_bO_c-Legierung der Beispiele 5, 6, 7, 8 und 9 waren 0,5, 2, 8, 16 bzw. 60 Stunden. Die Ergebnisse der Röntgendiffraktometrie der erhal tenen Pulver aus Fe-Hf-O-Legierung werden auch in Fig. 14 gezeigt. Fig. 14 beweist klar, daß Hf und O in Fe inkorporiert werden und daß die Spitzenintensitäten bei 2θ = 55° und 2θ = 100° abnehmen, und daher schreitet der Prozess des mechanischen Legierens mit der Zeit fort.

Weil das weichmagnetische und dielektrische Eigenschaften zeigende Hochfrequenz-Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung ein Kunstharz mit kleinem dielektrischem Verlust und ein Pulver aus weich magnetischer Legierung mit der allgemeinen Formel A_aM_bD_c, wie oben angeführt, aufweist, ist der spezifische Widerstand des erhaltenen Ver bundmaterials 10⁸ Ω.cm oder mehr, hat das Verbundmaterial die dielektrischen Eigenschaften als Isolator (oder dielektrisches Glied) des Kunstharzes und den weichen Magnetismus des Pulvers aus weichmagnetischer Legierung. Insbesondere hat das Verbundmaterial im Hochfrequenzbereich von einigen wenigen Hundert MHz oder mehr einen hohen Q-Wert sowie hervorragende magnetische Eigenschaften, z. B. ist Q = 30 bei 1 GHz. So kann das Verbundmaterial in einem Be reich von einigen wenigen 100 MHz bis zu einigen GHz verwendet werden, in dem kein gängiges Magnetmaterial verfügbar ist. Außerdem ist in dem Hochfrequenz-Verbundmaterial das Pulver aus weichmagneti scher Legierung in dem Kunstharz dispergiert, und daher kann ein gewünschtes Produkt leicht geformt werden im Vergleich zu der Her stellung aus nur dem Pulver aus weichmagnetischer Legierung.

Dementsprechend ist das Verbundmaterial, weil eine gewünschte Form, wie ein Stab, aus dem Hochfrequenz-Verbundmaterial gemäß der vor liegenden Erfindung geformt werden kann, in breitem Umfang anwend bar für LC-Fernsehantennen, Magnetkopfkerne, Transformatorenkerne und magnetische Teile wie Magnetkerne von Pulsmotoren. Außerdem hat das Verbundmaterial hervorragende magnetische Eigenschaften im Hochfrequenzbereich, kann magnetische Teile mit niedrigem dielektri schem Verlust bilden und ermöglicht es, die magnetischen Teile stark zu verkleinern. Zum Beispiel kann eine kompakte LC-Fernsehantenne mit verbesserter Sende-/Empfangsstärke aus diesem Verbundmaterial herge stellt werden.

Das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt verwendet für die Herstellung von Hochfrequenz-Verbundma terialien mit weichmagnetischen und dielektrischen Eigenschaften, wie es obenstehend ausgeführt ist.

Claims

1. Hochfrequenz-Verbundmaterial mit weichmagnetischen und dielektrischen Eigenschaften, aufweisend ein Pulver einer weichmagnetischen Legierung, die dargestellt wird durch die allge meine Zusammensetzung A_aM_bD_c, und ein synthetisches Harz, wobei A mindestens ein Element darstellt, das ausgewählt ist aus der aus Fe, Co und Ni bestehenden Gruppe, M mindestens ein Element darstellt, das ausgewählt ist aus der aus Hf, Zr, W, Ti, V, Nb, Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb, Bi und Seltenerdelementen bestehenden Gruppe, und D mindestens ein Element darstellt, das ausgewählt ist aus der aus O, C, N und B bestehenden Gruppe.

2. Hochfrequenz-Verbundmaterial nach Anspruch 1, bei dem die Indizes a, b und c in der allgemeinen Formel A_aM_bD_c die folgenden Gleichungen erfüllen, die Atomprozente angeben:
40 ≦ a ≦ 80,
0 ≦ b ≦ 30, und
0 < c ≦ 50.

3. Hochfrequenz-Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, bei dem an der Oberfläche des Pulvers der weichmagnetischen Legierung eine Isolierschicht vorgesehen ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenz-Verbundmaterials mit weichmagnetischen und dielektrischen Eigenschaften aufweisend:
Erzeugen eines Pulvers einer weichmagnetischen Legierung mit der allgemeinen Formel A_aM_bD_c mittels eines mechanischen Legierver fahrens durch Mischen und Zerkleinern unter Rühren eines Pulvers A, das ausgewählt ist aus der Reinsubstanz, Oxiden, Carbiden, Car bonaten, Nitriden und Boriden mindestens eines Elements, das ausgewählt ist aus der aus Fe, Co und Ni bestehenden Gruppe, und eines Pulvers M, das ausgewählt ist aus der Reinsubstanz, Oxiden, Carbiden, Carbonaten, Nitriden und Boriden mindestens eines Ele ments, das ausgewählt ist aus der aus Hf, Zr, W, Ti, V, Nb, Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb, Bi und Seltenerdelementen bestehenden Gruppe, und/oder eines zerkleinerten Pulvers eines Bandes aus A-M-Legie rung, das durch ein Flüssigabschreckverfahren erhalten wurde, in der Umgebung eines Gases D, das ausgewählt ist aus dem Reinsubstanz- Gas, Oxid-Gas und Carbonatgas mindestens eines Elements, das ausgewählt ist aus der aus O, C und N bestehenden Gruppe, oder eines gasförmigen Gemisches aus dem Gas D und Inertgas;
Feinverteilen des Pulvers aus weichmagnetischer Legierung, um es in ein synthetisches Harz einzumischen; und
Formen der Mischung zu dem Hochfrequenz-Verbundmaterial.

5. Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenz-Verbundmaterials mit weichmagnetischen und dielektrischen Eigenschaften aufweisend:
Erzeugen eines Pulvers einer weichmagnetischen Legierung mit der allgemeinen Formel A_aM_bD_c mittels eines mechanischen Legierver fahrens durch Mischen und Zerkleinern unter Rühren eines Pulvers A, das ausgewählt ist aus der Reinsubstanz, Oxiden, Carbiden, Car bonaten und Nitriden mindestens eines Elements, das ausgewählt ist aus der aus Fe, Co und Ni bestehenden Gruppe, und eines Pulvers M, das ausgewählt ist aus der Reinsubstanz, Oxiden, Carbiden, Carbonaten und Nitriden mindestens eines Elements, das ausgewählt ist aus der aus Hf, Zr, W, Ti, V, Nb, Mo, Cr, Mg, Mn, Al, Si, Ca, Sr, Ba, Cu, Ga, Ge, As, Se, Zn, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb und Bi bestehenden Gruppe, und/oder eines zerkleinerten Pulvers eines Bandes aus A-M-Legierung, das mittels eines Flüssigabschreckver fahrens erhalten wurde, und eines Pulvers D, das mindestens ein Element enthält, das ausgewählt ist aus der aus C und B bestehenden Gruppe;
Feinverteilen des Pulvers aus der weichmagnetischen Legierung zur Einmischung in ein synthetisches Harz;
und Formen des Gemisches zu dem Hochfrequenz-Verbundmaterial.

6. Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenz-Verbundmaterials nach Anspruch 5, bei dem das Pulver aus weichmagnetischer Legierung mit der allgemeinen Formel A_aM_bD_c durch das mechanische Legierverfahren erzeugt wird in einer Umgebung eines Gases D, das ausgewählt ist aus dem Reinsubstanz-Gas, Oxid-Gas und Carbonat-Gas mindestens eines Elements, das ausgewählt ist aus der aus O, C und N bestehenden Gruppe, oder eines Gasgemisches aus dem Gas D und Inertgas.

7. Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenz-Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem auf der Oberfläche des Pulvers der weichmagnetischen Legierung eine Isolierschicht ausgebildet wird durch Wärmebehandeln des Pulvers der weichmagnetischen Legierung in einer Umgebung, die ausgewählt ist aus Luft, Sauerstoff, Stickstoff und Wasserdampf und Mischungen davon, bevor das Pulver der weichmagnetischen Legierung in dem synthetischen Harz fein verteilt wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenz-Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem die Elemente A und M des Pulvers der weichmagnetischen Legierung mit der allgemeinen Formel A_aM_bD_c bereitgestellt werden durch Verwendung eines zerkleinerten Pulvers eines Bandes aus A- M-Legierung, das durch ein Flüssigabschreckverfahren erhalten wurde.

9. Verfahren zur Herstellung eines Hochfreqeuenz-Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem die Elemente A und M des Pulvers aus weichmagnetischer Legierung mit der allgemeinen Formel A_aM_bD_c bereitgestellt werden durch Verwendung eines zerkleinerten Pulvers eines Bandes aus A- M-Legierung, das durch ein Flüssigabschreckverfahren erhalten wurde, sowie des Pulvers A und des Pulvers M.

10. Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenz-Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 4 bis 9, bei dem die Indizes a, b und c in der allgemeinen Formel A_aM_bD_c die folgenden Gleichungen erfüllen, die Atomprozente angeben:
40 ≦ a ≦ 80,
0 ≦ b ≦ 30 und
0 < c ≦ 50.