JP2011018663A - Flat soft magnetic powder and magnetic body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、扁平状軟磁性粉末およびその製造方法ならびに磁性体に関するものである。 The present invention relates to a flat soft magnetic powder, a method for producing the same, and a magnetic material.
近年、非接触で電子情報の通信を行う自動認識システム(RFID:Radio Frequency Identification)が急速に普及している。RFID通信としては様々なものが実用化されているが、その中でも周波数13.56MHzを用いた清算システムやプリペイドシステム等が広く利用されている。 In recent years, an automatic recognition system (RFID: Radio Frequency Identification) that performs electronic information communication in a non-contact manner has been rapidly spread. Various RFID communications have been put into practical use, and among them, a clearing system using a frequency of 13.56 MHz, a prepaid system, and the like are widely used.
周波数13.56MHzを用いたRFIDにおいて、非接触ICカード等のデータキャリアとデータを読み書きするリーダライタとの間の通信距離を長くするため、例えばリーダライタに設けられたアンテナの裏面に、透磁率の高いシート状の磁性体を配置することが行われている。 In an RFID using a frequency of 13.56 MHz, in order to increase the communication distance between a data carrier such as a non-contact IC card and a reader / writer for reading and writing data, for example, a magnetic permeability is provided on the back surface of an antenna provided in the reader / writer. A sheet-like magnetic body having a high height is disposed.
この種の磁性体は、実数部透磁率μ’が高く、虚数部透磁率μ”が小さいことが望ましく、従来、薄板状のフェライト焼結体が適用されてきた。 This type of magnetic body desirably has a high real part permeability μ ′ and a low imaginary part permeability μ ″, and conventionally a thin plate-like ferrite sintered body has been applied.
また、特許文献1に示すように、柔軟性を向上させるため、扁平状軟磁性粉末とポリマーやエラストマー等とを配合し、シート状に成形した磁性シートも適用されるようになってきている。上記特許文献1には、磁性シート中の扁平状軟磁性粉末として、Fe−Si−Al系合金からなり、アスペクト比が10〜80の範囲内にある扁平状軟磁性粉末が開示されている。
Also, as shown in
また、特許文献2には、合金成分が、Fe基であって、添加元素として少なくともSiおよびCrを含み、アスペクト比が15以上の扁平状軟磁性粉末、当該軟磁性粉末を含む磁性シートが開示されている。
しかしながら、従来技術は以下の点で改善の余地があった。すなわち、フェライト焼結体は、高い透磁率(実数部透磁率μ’が80以上)と低い磁気損失(虚数部透磁率μ”が10以下)を有しており、磁気特性に優れている。 However, the prior art has room for improvement in the following points. That is, the ferrite sintered body has high magnetic permeability (real part permeability μ ′ is 80 or more) and low magnetic loss (imaginary part permeability μ ″ is 10 or less), and is excellent in magnetic characteristics.
ところが、フェライト焼結体は、薄板状に加工することが困難であり、曲げ性に乏しい。そのため、装置への組付け時や落とした時に簡単に割れてしまい、取扱い性に劣るといった欠点があった。さらに、割れ防止のためにPETフィルム等を貼り付ける必要があり、その体積増加分だけ、磁性体の体積が減少する。そのため、通信距離を長くするにも限界がある。最近では、チップ状のフェライト焼結体を並べることにより、曲げ性を確保する試みもなされるようになってはいるが、扁平状軟磁性粉末を含む磁性シートに比べれば、十分な曲げ性を有しているとは言い難い。 However, the ferrite sintered body is difficult to process into a thin plate and has poor bendability. For this reason, there is a drawback in that it is easily broken when assembled to the apparatus or dropped, resulting in poor handling. Furthermore, it is necessary to affix a PET film or the like to prevent cracking, and the volume of the magnetic material is reduced by the volume increase. Therefore, there is a limit to increasing the communication distance. Recently, attempts have been made to secure bendability by arranging chip-shaped ferrite sintered bodies, but sufficient bendability is achieved compared to magnetic sheets containing flat soft magnetic powder. It is hard to say that it has.
一方、上述した従来の磁性シートは、柔軟性に富み、破損の心配もなく、PETフィルムも必要ないことから、取扱い性等に優れている。しかしながら、実数部透磁率μ’が低く(特許文献1:μ’<74、特許文献2:μ’<68)、通信距離の改善効果が十分ではなかった。 On the other hand, the above-described conventional magnetic sheet is excellent in handleability and the like because it is rich in flexibility, does not worry about breakage, and does not require a PET film. However, the real part permeability μ ′ is low (Patent Document 1: μ ′ <74, Patent Document 2: μ ′ <68), and the effect of improving the communication distance is not sufficient.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、磁性体に適用した場合に、フェライト焼結体と同等の高い実数部透磁率μ’、低い虚数部透磁率μ”を発現させることができ、十分な曲げ性を付与可能な扁平状軟磁性粉末を提供することにある。また、この扁平状軟磁性粉末を用いた磁性体を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem to be solved by the present invention is that when applied to a magnetic body, the high real part permeability μ ′ equivalent to that of a ferrite sintered body, the low imaginary part It is to provide a flat soft magnetic powder that can exhibit a magnetic permeability μ ″ and can impart sufficient bendability. Also, to provide a magnetic body using this flat soft magnetic powder. .
上記課題を解決するため、本発明に係る扁平状軟磁性粉末は、Fe−Si−Cr系合金よりなり、アスペクト比が100〜150の範囲内にあり、厚みが1μm以下であることを要旨とする。 In order to solve the above problems, the flat soft magnetic powder according to the present invention is made of an Fe—Si—Cr alloy, has an aspect ratio in the range of 100 to 150, and has a thickness of 1 μm or less. To do.
ここで、上記扁平状軟磁性粉末は、周波数13.56MHzにて用いられることが好ましい。 Here, the flat soft magnetic powder is preferably used at a frequency of 13.56 MHz.
本発明に係る磁性体は、上記扁平状軟磁性粉末を含むことを要旨とする。 The gist of the magnetic body according to the present invention includes the flat soft magnetic powder.
ここで、上記磁性体は、周波数13.56MHzにおける実数部透磁率μ’が80以上、虚数部透磁率μ”が10以下であることが好ましい。 Here, the magnetic body preferably has a real part permeability μ ′ of 80 or more and an imaginary part permeability μ ″ of 10 or less at a frequency of 13.56 MHz.
また、上記磁性体は、RFID用であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said magnetic body is for RFID.
本発明に係る扁平状軟磁性粉末の製造方法は、未扁平の軟磁性粉末を準備する準備工程と、準備した未扁平の軟磁性粉末をメディアを用いて扁平化する扁平化処理工程とを有し、上記扁平化処理工程は、相対的に大きなメディアで扁平化処理を進めた後、相対的に小さなメディアに変更し、さらに扁平化処理を行う手順を含むことを要旨とする。 The method for producing a flat soft magnetic powder according to the present invention includes a preparation step of preparing an unflat soft magnetic powder and a flattening treatment step of flattening the prepared non-flat soft magnetic powder using a medium. Then, the gist of the flattening process is to include a procedure in which the flattening process is performed with a relatively large medium, then the medium is changed to a relatively small medium, and the flattening process is further performed.
本発明に係る扁平状軟磁性粉末は、Fe−Si−Cr系合金よりなり、アスペクト比が100〜150の範囲内にあり、厚みが1μm以下である。そのため、磁性シート等の磁性体に適用した場合に、フェライト焼結体と同等の高い実数部透磁率μ’、低い虚数部透磁率μ”を発現させることができる。これは以下の理由によるものと推察される。 The flat soft magnetic powder according to the present invention is made of an Fe—Si—Cr alloy, has an aspect ratio in the range of 100 to 150, and has a thickness of 1 μm or less. Therefore, when applied to a magnetic material such as a magnetic sheet, a high real part permeability μ ′ and a low imaginary part permeability μ ″ equivalent to those of a ferrite sintered body can be expressed. This is due to the following reason. It is guessed.
すなわち、粉末の合金成分をFe−Si−Cr系合金とすることで、磁壁共鳴、自然共鳴による実数部透磁率μ’の低下、虚数部透磁率μ”の増大を防止しやすくなる。また、粉末のアスペクト比を100〜150の範囲内にすることで、実数部透磁率μ’を大きく向上させることができる。さらに、粉末の厚みを1μm以下とすることで、周波数13.56MHz近辺における渦電流を抑制しやすくなる。これらの結果、本発明に係る扁平状軟磁性粉末は、磁性シート等の磁性体に適用した場合に、フェライト焼結体と同等の高い実数部透磁率μ’、低い虚数部透磁率μ”を発現させることができるものと考えられる。 That is, by making the alloy component of the powder an Fe—Si—Cr alloy, it is easy to prevent a decrease in the real part permeability μ ′ and an increase in the imaginary part permeability μ ″ due to domain wall resonance and natural resonance. The real part permeability μ ′ can be greatly improved by setting the aspect ratio of the powder within the range of 100 to 150. Furthermore, by setting the thickness of the powder to 1 μm or less, the vortex near the frequency of 13.56 MHz. As a result, the flat soft magnetic powder according to the present invention, when applied to a magnetic material such as a magnetic sheet, has a high real part permeability μ ′, which is the same as that of a ferrite sintered body, and is low. It is considered that the imaginary part permeability μ ″ can be expressed.
また、本発明に係る扁平状軟磁性粉末は、扁平状であり、フェライト焼結体に比べ靱性に優れるため、曲げに対して耐性を有する上、粉末を結合するマトリクス材料自体もゴム等の曲げに強い材質を選択することができるため、磁性体に十分な曲げ性を付与することができる。 In addition, the flat soft magnetic powder according to the present invention is flat and has excellent toughness as compared with a ferrite sintered body. Therefore, the flat soft magnetic powder has resistance to bending, and the matrix material itself for bonding the powder is also bent such as rubber. Therefore, it is possible to select a material that is strong against bending, so that sufficient bendability can be imparted to the magnetic material.
この際、周波数13.56MHzにて用いられる場合には、例えば、RFIDにおける通信距離を長くすることができるため、有用である。 In this case, when used at a frequency of 13.56 MHz, for example, the communication distance in RFID can be increased, which is useful.
本発明に係る磁性体は、上記扁平状軟磁性粉末を含んでいる。そのため、フェライト焼結体と同等の高い実数部透磁率μ’、低い虚数部透磁率μ”を発現させることができ、十分な曲げ性を付与することができる。 The magnetic body according to the present invention includes the flat soft magnetic powder. Therefore, a high real part permeability μ ′ and a low imaginary part permeability μ ″ equivalent to the ferrite sintered body can be exhibited, and sufficient bendability can be imparted.
ここで、周波数13.56MHzにおける実数部透磁率μ’が80以上、虚数部透磁率μ”が10以下である場合には、RFID等に好適に適用することができる。 Here, when the real part permeability μ ′ at a frequency of 13.56 MHz is 80 or more and the imaginary part permeability μ ″ is 10 or less, the present invention can be suitably applied to an RFID or the like.
本発明に係る扁平状軟磁性粉末の製造方法は、上記扁平化処理工程が、相対的に大きなメディアで扁平化処理を進めた後、相対的に小さなメディアに変更し、さらに扁平化処理を行う手順を含んでいる。 In the method for producing a flat soft magnetic powder according to the present invention, after the flattening process proceeds with the flattening process using a relatively large medium, the medium is changed to a relatively small medium, and the flattening process is further performed. Includes procedures.
一般に、メディアによる扁平化処理において、メディアが大きい(例えば、メディアとしてのボールの径が大きい)と、粉末に与える衝撃力が大きいため、扁平化が促進されるが、過度の衝撃により粉末の割れが併発しやすくなる。一方、メディアが小さい(例えば、メディアとしてのボールの径が小さい)と、粉末に与える衝撃力が小さいため、高扁平化が難しくなる。 In general, in the flattening treatment with media, if the media is large (for example, the diameter of the ball as the media is large), the impact force applied to the powder is large, so that flattening is promoted. Are more likely to occur simultaneously. On the other hand, when the medium is small (for example, the diameter of the ball as the medium is small), the impact force applied to the powder is small, so that high flattening is difficult.
ところが、本発明に係る扁平状軟磁性粉末の製造方法によれば、相対的に大きなメディアにより、優先的に摩砕処理がなされた後、相対的に小さなメディアにより、粉末の割れが抑制された状態で優先的に薄化処理(厚み低減処理)がなされる。それ故、上述した範囲のアスペクト比、厚みを有する扁平状軟磁性粉末を比較的簡単に得ることが可能となる。 However, according to the manufacturing method of the flat soft magnetic powder according to the present invention, after the grinding process was preferentially performed by a relatively large medium, the cracking of the powder was suppressed by the relatively small medium. Thinning processing (thickness reduction processing) is preferentially performed in the state. Therefore, it is possible to relatively easily obtain a flat soft magnetic powder having an aspect ratio and thickness in the above-described ranges.
以下、本発明の実施形態に係る扁平状軟磁性粉末(以下、「本粉末」ということがある。)およびその製造方法(以下、「本製造方法」ということがある。)、本発明の実施形態に係る磁性体(以下、「本磁性体」ということがある。)について詳細に説明する。 Hereinafter, a flat soft magnetic powder according to an embodiment of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the present powder”), a manufacturing method thereof (hereinafter also referred to as “the present manufacturing method”), and an implementation of the present invention. The magnetic body according to the embodiment (hereinafter sometimes referred to as “the present magnetic body”) will be described in detail.
1.本粉末
本粉末は、扁平状に形成された粉末であって、以下の合金組成、アスペクト比、厚みを有している。
1. This powder is a powder formed in a flat shape, and has the following alloy composition, aspect ratio, and thickness.
本粉末は、Fe−Si−Cr系合金より構成されている。ここで、Fe−Si−Cr系合金とは、Si、Crを主体として含むFe基合金をいう。本粉末の合金成分をFe−Si−Cr系合金とすることにより、磁壁共鳴、自然共鳴による実数部透磁率μ’の低下、虚数部透磁率μ”の増大を防止しやすくなる。 This powder is composed of an Fe—Si—Cr alloy. Here, the Fe—Si—Cr-based alloy refers to an Fe-based alloy mainly containing Si and Cr. By making the alloy component of the present powder an Fe—Si—Cr alloy, it is easy to prevent a decrease in the real part permeability μ ′ and an increase in the imaginary part permeability μ ″ due to domain wall resonance and natural resonance.
具体的なFe−Si−Cr系合金としては、質量%で、Si:1%〜15%、Cr:1%〜5%を含有するFe基合金等が好適である。この場合、Si含有率の下限は、透磁率向上、耐食性確保等の観点から、好ましくは、3%以上、より好ましくは、5%以上、さらに好ましくは、7%以上であると良い。一方、Si含有率の上限は、磁歪の増大防止、扁平化加工性、劣化防止等の観点から、好ましくは、10%以下、より好ましくは、8%以下であると良い。 As a specific Fe—Si—Cr-based alloy, an Fe-based alloy containing Si: 1% to 15% and Cr: 1% to 5% by mass% is preferable. In this case, the lower limit of the Si content is preferably 3% or more, more preferably 5% or more, and even more preferably 7% or more, from the viewpoints of improving magnetic permeability and ensuring corrosion resistance. On the other hand, the upper limit of the Si content is preferably 10% or less, more preferably 8% or less, from the viewpoints of preventing increase in magnetostriction, flattenability, and prevention of deterioration.
また、Cr含有率の下限は、耐食性の確保等の観点から、好ましくは、2%以上であると良い。一方、Cr含有率の上限は、磁気特性の低下を防止する等の観点から、好ましくは、3%以下であると良い。なお、上記Fe−Si−Cr系合金は、Si、Cr以外にも、Al等の添加元素を含有していても良いが、好ましくは、磁壁共鳴、自然共鳴周波数を高くし、13.56MHzにおいて高μ’、低μ”とする等の観点から、上述の含有率でSi、Crを含有し、残部はFeおよび不可避的不純物よりなると良い。 Further, the lower limit of the Cr content is preferably 2% or more from the viewpoint of ensuring corrosion resistance and the like. On the other hand, the upper limit of the Cr content is preferably 3% or less from the viewpoint of preventing a decrease in magnetic properties. The Fe—Si—Cr-based alloy may contain additive elements such as Al in addition to Si and Cr, but preferably, the domain wall resonance and the natural resonance frequency are increased at 13.56 MHz. From the standpoints of high μ ′, low μ ″, etc., it is preferable that Si and Cr are contained at the above-mentioned contents, and the balance is made of Fe and inevitable impurities.
なお、本粉末は、1種類のFe−Si−Cr系合金より構成されていても良いし、2種以上のFe−Si−Cr系合金より構成されていても良い。 In addition, this powder may be comprised from 1 type of Fe-Si-Cr type | system | group alloy, and may be comprised from 2 or more types of Fe-Si-Cr type | system | group alloys.
本粉末は、そのアスペクト比が100〜150の範囲内にある。アスペクト比を100〜150の範囲内とすることにより、実数部透磁率μ’を大きく向上させることができる。上記アスペクト比の上限は、製造工程における粉末の湾曲を抑制しやすくなる等の観点から、好ましくは、140以下、より好ましくは、130以下であると良い。一方、上記アスペクト比の下限は、粉末の形状異方性を大きくし、反磁界の影響を抑制しやすくなる等の観点から、好ましくは、110以上であると良い。 This powder has an aspect ratio in the range of 100 to 150. By setting the aspect ratio within the range of 100 to 150, the real part permeability μ ′ can be greatly improved. The upper limit of the aspect ratio is preferably 140 or less, and more preferably 130 or less, from the viewpoint of easily suppressing the bending of the powder in the manufacturing process. On the other hand, the lower limit of the aspect ratio is preferably 110 or more from the viewpoint of increasing the shape anisotropy of the powder and easily suppressing the influence of the demagnetizing field.
本粉末は、その厚みが1μm以下である。厚みを1μm以下とすることで、周波数13.56MHz近辺における渦電流を抑制しやすくなる。上記厚みの上限は、渦電流の影響を抑制しやすくなる等の観点から、好ましくは、0.9μm以下、より好ましくは、0.8μm以下であると良い。なお、上記厚みの下限は、特に限定されるものではない。 This powder has a thickness of 1 μm or less. By setting the thickness to 1 μm or less, eddy currents near the frequency of 13.56 MHz can be easily suppressed. The upper limit of the thickness is preferably 0.9 μm or less, and more preferably 0.8 μm or less, from the viewpoint of easily suppressing the influence of eddy current. In addition, the minimum of the said thickness is not specifically limited.
上述した本粉末のアスペクト比および本粉末の厚みは、次のようにして測定することができる。 The aspect ratio of the present powder and the thickness of the present powder can be measured as follows.
すなわち、先ず、本粉末について、平均粒径D50を測定する。なお、平均粒径D50とは、レーザー回折・散乱方式粒度分布測定装置により測定される体積分布の積算で50%になるときの粒径のことである。次いで、本粉末を樹脂に埋め込んで研磨し、粉末の厚さ方向を光学顕微鏡で観察して最大厚みtmaxと最小厚みtminとを求め、その平均値(tmax+tmin)/2を平均の厚みtaとする。taの値を任意の粒子100個について求め、それらの平均値を求める。この平均厚みtaveが、本発明における粉末の厚みとなる。そして、上記平均厚みtaveで上記平均粒径D50を除算する(つまり、平均粒径D50/tave)ことにより、本粉末のアスペクト比を算出することができる。 That is, first, for the powder to measure the average particle diameter D 50. Incidentally, the average particle diameter D 50 is that the particle size at which a 50 percent cumulative volume distribution measured by laser diffraction scattering method particle size distribution measuring apparatus. Next, the powder is embedded in a resin and polished, and the thickness direction of the powder is observed with an optical microscope to determine the maximum thickness t max and the minimum thickness t min, and the average value (t max + t min ) / 2 is averaged. and the thickness t a. the value of t a calculated for 100 arbitrary particles to determine the average value thereof. This average thickness t ave is the thickness of the powder in the present invention. Then, the aspect ratio of the present powder can be calculated by dividing the average particle diameter D 50 by the average thickness t ave (that is, average particle diameter D 50 / t ave ).
本粉末は、周波数13.56MHzにて好適に用いることができる。この場合には、具体的には、例えば、RFIDに適用したときに通信距離を長くすることが可能となる等の利点がある。 The present powder can be suitably used at a frequency of 13.56 MHz. In this case, specifically, there is an advantage that, for example, the communication distance can be increased when applied to RFID.
1.本製造方法
本製造方法は、上述した本粉末を好適に製造することが可能な方法である。本製造方法は、基本的に、粉末準備工程と、扁平化処理工程とを有している。以下、各工程順に説明する。
1. This manufacturing method This manufacturing method is a method which can manufacture suitably this powder mentioned above. This manufacturing method basically includes a powder preparation process and a flattening process. Hereinafter, it demonstrates in order of each process.
(1)粉末準備工程
粉末準備工程は、未だ扁平化処理されていない未扁平の軟磁性粉末を準備する工程である。上記軟磁性粉末を構成する材質は、上述した各種のFe−Si−Cr系合金である。粉末準備工程で準備する軟磁性粉末は、1種のFe−Si−Cr系合金より構成されていても良いし、2種以上のFe−Si−Cr系合金より構成されていても良い。
(1) Powder preparation step The powder preparation step is a step of preparing an unflattened soft magnetic powder that has not yet been flattened. The material which comprises the said soft-magnetic powder is various Fe-Si-Cr type alloys mentioned above. The soft magnetic powder prepared in the powder preparation step may be composed of one type of Fe—Si—Cr based alloy, or may be composed of two or more types of Fe—Si—Cr based alloy.
本粉末準備工程において、上記軟磁性粉末は、自ら製粉しても良いし、他から供給を受けても良い。上記粉末の製粉方法は、特に限定されるものではないが、好ましくは、合金組成の均一化等の観点から、溶湯噴霧法を好適な方法として例示することができる。溶湯噴霧法では、酸素含有量を低減し、保磁力を低く抑える等の観点から、窒素、アルゴン等の酸素を含まないガスを用いて噴霧を行うと良く、さらに、製粉後も空気を遮断しておくことが望ましい。 In the present powder preparation step, the soft magnetic powder may be milled by itself or supplied from other sources. The powder milling method is not particularly limited, but preferably, the molten metal spraying method can be exemplified as a suitable method from the viewpoint of homogenization of the alloy composition and the like. In the molten metal spraying method, from the viewpoint of reducing the oxygen content and keeping the coercive force low, it is better to spray using a gas that does not contain oxygen, such as nitrogen and argon, and also shut off the air after milling. It is desirable to keep it.
なお、原料となる未扁平の軟磁性粉末の平均粒径D50(上記測定方法による)の上限は、扁平化後の粉末の粗大化防止等の観点から、好ましくは、40μm以下、より好ましくは、30μm以下の範囲内にあると良い。一方、原料となる未扁平の軟磁性粉末の平均粒径D50(上記測定方法による)の下限は、取扱い容易性、量産性等の観点から、好ましくは、1μm以上、より好ましくは、10μm以上であると良い。 In addition, the upper limit of the average particle diameter D 50 (according to the measurement method) of the unflattened soft magnetic powder as a raw material is preferably 40 μm or less, more preferably from the viewpoint of preventing the powder from being flattened. In the range of 30 μm or less. On the other hand, the lower limit of the average particle diameter D 50 (according to the measurement method) of the non-flat soft magnetic powder used as a raw material is preferably 1 μm or more, more preferably 10 μm or more, from the viewpoints of ease of handling, mass productivity, and the like. Good to be.
(2)扁平化処理工程
扁平化処理工程は、上記粉末準備工程にて準備した未扁平の軟磁性粉末をメディアを用いて扁平化処理する工程である。
(2) Flattening treatment step The flattening treatment step is a step of flattening the unflattened soft magnetic powder prepared in the powder preparation step using a medium.
ここで、本製造方法における扁平化処理工程は、相対的に大きなメディアで扁平化処理を進めた後(以下、「前半処理」ということがある。)、相対的に小さなメディアに変更し、さらに扁平化処理を行う(以下、「後半処理」ということがある。)手順を含んでいる。これにより、相対的に大きなメディアによって優先的に摩砕処理がなされた後、相対的に小さなメディアによって粉末の割れが抑制された状態で優先的に薄化処理(厚み低減処理)がなされる。その結果、上述した範囲のアスペクト比、厚みを有する本粉末を比較的簡単に得ることが可能となる。 Here, the flattening process in the present manufacturing method is changed to a relatively small medium after the flattening process is advanced with a relatively large medium (hereinafter, referred to as “first half process”), and It includes a procedure for performing a flattening process (hereinafter also referred to as “second half process”). Thus, after the grinding process is preferentially performed with a relatively large medium, the thinning process (thickness reduction process) is preferentially performed in a state where cracking of the powder is suppressed with a relatively small medium. As a result, it is possible to relatively easily obtain the present powder having the aspect ratio and thickness within the above-described ranges.
扁平化手段としては、アトライタ、ボールミル等を例示することができる。アトライタ、ボールミルの場合、メディアとしては、具体的には、SUJ2等のステンレス製ボール等を好適に用いることができる。 Examples of the flattening means include an attritor and a ball mill. In the case of an attritor or a ball mill, specifically, a stainless steel ball such as SUJ2 can be suitably used as the medium.
メディア形態は、加工性等の観点から、ボール状であることが好ましい。この場合、前半処理時のメディア径は、優先的に摩砕処理を生じさせやすくなる等の観点から、好ましくは、3.5〜6mmの範囲内、より好ましくは、4〜5mmの範囲内にあると良い。一方、後半処理時のメディア径は、粉末の割れが抑制された状態で優先的に薄化処理(厚み低減処理)を図りやすくなる、厚み低減効率が良い等の観点から、好ましくは、1〜3mmの範囲内、より好ましくは、2〜3mmの範囲内にあると良い。 The media form is preferably a ball from the viewpoint of processability and the like. In this case, the media diameter at the time of the first half treatment is preferably within a range of 3.5 to 6 mm, more preferably within a range of 4 to 5 mm, from the viewpoint of preferentially causing the grinding treatment. Good to have. On the other hand, the media diameter at the time of the second half treatment is preferably from the viewpoint of easy thinning treatment (thickness reduction treatment) preferentially in a state where cracking of the powder is suppressed, from the viewpoint of good thickness reduction efficiency, etc. It is good to be in the range of 3 mm, more preferably in the range of 2 to 3 mm.
前半処理および後半処理の時間は、扁平化手段の種類や、合金組成等を考慮して、最適な範囲を選択することができる。 For the time of the first half treatment and the second half treatment, an optimum range can be selected in consideration of the type of flattening means, the alloy composition, and the like.
扁平化手段としてアトライタを用いる場合、前半処理時間は、粉末が破砕を起こさない範囲にて効率良く扁平化を行うことができる等の観点から、好ましくは、5〜30時間、より好ましくは、10〜20時間、さらに好ましくは、13〜17時間であると良い。一方、後半処理時間は、厚みのみを低減し、粉末径への影響を抑制しやすくなる等の観点から、好ましくは、1〜10時間、より好ましくは、1〜5時間、さらに好ましくは、2〜3時間であると良い。 When an attritor is used as the flattening means, the first half processing time is preferably 5 to 30 hours, more preferably 10 from the viewpoint that the flattening can be performed efficiently within a range where the powder does not cause crushing. ~ 20 hours, more preferably 13-17 hours. On the other hand, the second half treatment time is preferably 1 to 10 hours, more preferably 1 to 5 hours, and still more preferably 2 from the viewpoint of reducing only the thickness and easily suppressing the influence on the powder diameter. It should be ~ 3 hours.
本粉末は、基本的に以上の工程を経ることにより製造することができるが、扁平化処理後の粉末を熱処理する熱処理工程を任意に追加することもできる。熱処理工程を追加した場合には、主として、扁平化処理により粉末に生じた加工歪を除去し、透磁率特性を改善することができる。 The present powder can be produced basically through the above steps, but a heat treatment step for heat treating the powder after the flattening treatment can be arbitrarily added. When the heat treatment step is added, it is possible to mainly remove the processing strain generated in the powder by the flattening treatment and improve the magnetic permeability characteristics.
具体的に、熱処理工程における熱処理温度の下限は、扁平化処理工程にいて導入された歪を取り除き、透磁率を向上させやすい等の観点から、好ましくは、200℃以上、より好ましくは、300℃以上、さらに好ましくは、350℃以上であると良い。一方、熱処理工程における熱処理温度の上限は、粉末同士の融着を抑制する等の観点から、好ましくは、850℃以下、より好ましくは、800℃以下、さらに好ましくは、600℃以下であると良い。よって、総合的な磁気特性(実数部透磁率μ’、虚数部透磁率μ”)向上の観点からは、380〜430℃が最も好ましい。 Specifically, the lower limit of the heat treatment temperature in the heat treatment step is preferably 200 ° C. or more, more preferably 300 ° C., from the viewpoint of easily removing the strain introduced in the flattening treatment step and improving the magnetic permeability. As described above, more preferably, it is 350 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the heat treatment temperature in the heat treatment step is preferably 850 ° C. or less, more preferably 800 ° C. or less, and further preferably 600 ° C. or less, from the viewpoint of suppressing fusion between powders. . Therefore, from the viewpoint of improving the overall magnetic characteristics (real part permeability μ ′, imaginary part permeability μ ″), 380 to 430 ° C. is most preferable.
熱処理工程における熱処理時間の下限は、粉末への均一な熱拡散等の観点から、好ましくは、30分以上、より好ましくは、1時間以上、さらに好ましくは、2時間以上であると良い。一方、熱処理工程における熱処理時間の上限は、生産性の向上等の観点から、好ましくは、5時間以下、より好ましくは、3時間以下であると良い。 The lower limit of the heat treatment time in the heat treatment step is preferably 30 minutes or longer, more preferably 1 hour or longer, and further preferably 2 hours or longer from the viewpoint of uniform thermal diffusion to the powder. On the other hand, the upper limit of the heat treatment time in the heat treatment step is preferably 5 hours or less, more preferably 3 hours or less, from the viewpoint of improving productivity.
熱処理工程における熱処理は、粉末の酸化防止と融着防止等の観点から、アルゴン、窒素等の不活性雰囲気下にて行うことが好ましい。 The heat treatment in the heat treatment step is preferably performed in an inert atmosphere such as argon or nitrogen from the viewpoints of preventing powder oxidation and preventing fusion.
なお、熱処理工程における熱処理方法としては、真空焼成炉、ロータリーキルン等を例示することができる。 In addition, as a heat processing method in a heat processing process, a vacuum baking furnace, a rotary kiln, etc. can be illustrated.
2.本磁性体
本磁性体は、本粉末を含有している。具体的には、本磁性体は、ゴム、エラストマー、樹脂等のマトリクス材料中に本粉末が分散された構造を有している。
2. This magnetic body This magnetic body contains this powder. Specifically, the present magnetic body has a structure in which the present powder is dispersed in a matrix material such as rubber, elastomer or resin.
上記マトリクス材料としては、塩素化ポリエチレン、アクリル系ゴム、エチレンアクリルゴム等を好適な材料として例示することができる。なお、マトリクス材料は1種または2種以上の材料を併用することも可能である。 Examples of the matrix material include chlorinated polyethylene, acrylic rubber, and ethylene acrylic rubber as suitable materials. The matrix material can be used alone or in combination of two or more materials.
本磁性体中に含まれる本粉末の含有量は、要求される透磁率特性、本磁性体の厚み等を考慮して選択することができる。透磁率特性、厚み等のバランスなどの観点から、好ましくは、20〜60体積%、より好ましくは、40〜55体積%の範囲内にあると良い。 The content of the present powder contained in the present magnetic body can be selected in consideration of the required magnetic permeability characteristics, the thickness of the present magnetic body, and the like. From the viewpoint of permeability characteristics, balance of thickness and the like, it is preferably 20 to 60% by volume, more preferably 40 to 55% by volume.
本磁性体は、その適用周波数範囲が13.56MHzであると良い。RFIDに好適に用いることができ、通信距離を長くすることができる等、本発明の有用性が高まるからである。 The magnetic material may have an applicable frequency range of 13.56 MHz. This is because the usefulness of the present invention is enhanced, such as being able to be suitably used for RFID and increasing the communication distance.
本磁性体の実数部透磁率μ’は、好ましくは、80以上、より好ましくは、100以上であると良い。また、本磁性体の虚数部透磁率μ”は、好ましくは、10以下、より好ましくは、6以下、さらに好ましくは、4以下であると良い。RFIDに好適に用いることができるからである。 The real part permeability μ ′ of the present magnetic body is preferably 80 or more, and more preferably 100 or more. Further, the imaginary part permeability μ ″ of the present magnetic body is preferably 10 or less, more preferably 6 or less, and still more preferably 4 or less, because it can be suitably used for RFID.
本磁性体の形状は、用途に応じて適宜選択することができる。各種用途への適用範囲が広くなる等の観点から、好ましくは、シート状等の平面状であると良い。 The shape of the magnetic body can be appropriately selected according to the application. From the viewpoint of widening the range of application to various uses, a planar shape such as a sheet shape is preferable.
以下、本発明を実施例を用いてより具体的に説明する。
1.実施例および比較例に係る扁平状軟磁性粉末、磁性体の作製
(実施例1、実施例2)
表1に示すように、Fe−8%Si−2%Crの化学組成(質量%)を有する合金溶湯(実施例1)、Fe−10%Si−2%Crの化学組成(質量%)を有する合金溶湯(実施例2)をアルゴンガス雰囲気中でそれぞれ噴霧し、原料となる各軟磁性粉末を製粉した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
1. Production of flat soft magnetic powder and magnetic material according to Examples and Comparative Examples (Example 1 and Example 2)
As shown in Table 1, a molten alloy (Example 1) having a chemical composition (mass%) of Fe-8% Si-2% Cr, and a chemical composition (mass%) of Fe-10% Si-2% Cr. The molten alloy (Example 2) was sprayed in an argon gas atmosphere, and each soft magnetic powder as a raw material was milled.
次いで、得られた各軟磁性粉末をアトライタを用いて扁平化処理した。この際、始めの15時間は、以下の配合1にて扁平化処理を行った。その後の2時間は、以下の配合2にて扁平化処理を行った。
<配合1>
製粉した軟磁性粉末 :1.0kg
媒体 :2.0L(ナフテゾール)
メディア :ボール(SUJ2、直径4.8mm)、使用量18kg
潤滑剤 :10g(ステアリン酸亜鉛)
<配合2>
配合1の扁平化処理により
得られた軟磁性粉末:1.0kg
媒体 :2.0L(ナフテゾール)
メディア :ボール(SUJ2、直径2.4mm)、使用量18kg
潤滑剤 :10g(ステアリン酸亜鉛)
Next, each obtained soft magnetic powder was flattened using an attritor. At this time, for the first 15 hours, the flattening treatment was performed with the following
<
Milled soft magnetic powder: 1.0 kg
Medium: 2.0 L (naphthethol)
Media: Ball (SUJ2, diameter 4.8mm), usage 18kg
Lubricant: 10 g (zinc stearate)
<
Soft magnetic powder obtained by the flattening treatment of Formulation 1: 1.0 kg
Medium: 2.0 L (naphthethol)
Media: Ball (SUJ2, 2.4mm diameter), 18kg usage
Lubricant: 10 g (zinc stearate)
次いで、上記扁平化処理がなされた軟磁性粉末を、アルゴンガス雰囲気下、400℃で2時間の熱処理温を施した。以上により、実施例1、実施例2に係る扁平状軟磁性粉末を得た。 Subsequently, the soft magnetic powder subjected to the flattening treatment was subjected to a heat treatment temperature of 2 hours at 400 ° C. in an argon gas atmosphere. Thus, flat soft magnetic powders according to Example 1 and Example 2 were obtained.
次に、得られた実施例1、実施例2に係る扁平状軟磁性粉末を用いて実施例1、実施例2に係る磁性シートを作製した。すなわち、トルエン300重量部に塩素化ポリエチレン15重量部を溶解し、ゴムの溶液を作製し、当該溶液中に、各扁平状軟磁性粉末を85重量部投入、混合して分散液とした。 Next, the magnetic sheet which concerns on Example 1 and Example 2 was produced using the obtained flat soft magnetic powder which concerns on Example 1 and Example 2. FIG. That is, 15 parts by weight of chlorinated polyethylene was dissolved in 300 parts by weight of toluene to prepare a rubber solution, and 85 parts by weight of each flat soft magnetic powder was added to the solution and mixed to obtain a dispersion.
次いで、得られた分散液を、ポリエステル樹脂フィルム(基材)上にドクターブレード法により塗布した。塗布に当たり、乾燥後に得られるシートの厚みが0.1mmとなるようにブレード間隙を調節した。 Subsequently, the obtained dispersion liquid was apply | coated by the doctor blade method on the polyester resin film (base material). In coating, the blade gap was adjusted so that the thickness of the sheet obtained after drying was 0.1 mm.
次いで、塗布した溶液を自然乾燥させた後、温度130℃、圧力15MPa、時間3分間の条件にてプレスした。これにより、実施例1、実施例2に係る磁性シートを作製した。 Next, the applied solution was naturally dried and then pressed under conditions of a temperature of 130 ° C., a pressure of 15 MPa, and a time of 3 minutes. Thereby, the magnetic sheet which concerns on Example 1 and Example 2 was produced.
(比較例1)
市販のチップ状のフェライト焼結体が並んで埋め込まれたものを比較例1に係る磁性シートとした。
(Comparative Example 1)
A magnetic sheet according to Comparative Example 1 was prepared by burying commercially available chip-like ferrite sintered bodies side by side.
(比較例2)
上述した実施例に係る扁平状軟磁性粉末の作製において、Fe−8%Si−2%Crの化学組成(質量%)を有する合金溶湯を用いて、原料となる軟磁性粉末を製粉後、この原料粉末を用いて、配合1の扁平化処理のみを15時間行う扁平化処理を行った以外は同様にして、比較例2に係る扁平状軟磁性粉末を得た。
(Comparative Example 2)
In the production of the flat soft magnetic powder according to the example described above, the soft magnetic powder as a raw material was milled using a molten alloy having a chemical composition (mass%) of Fe-8% Si-2% Cr, and this A flat soft magnetic powder according to Comparative Example 2 was obtained in the same manner except that the raw material powder was subjected to a flattening treatment in which only the flattening treatment of
また、上述した実施例に係る磁性シートの作製において、実施例に係る扁平状軟磁性粉末に代えて比較例2に係る扁平状軟磁性粉末を用いた以外は同様にして、比較例2に係る磁性シートを作製した。 In addition, in the production of the magnetic sheet according to the above-described example, the flat soft magnetic powder according to Comparative Example 2 was used in place of the flat soft magnetic powder according to Example. A magnetic sheet was prepared.
2.評価
(平均粒径D50、平均厚みtave、アスペクト比)
作製した各扁平状軟磁性粉末について、上述した測定方法により、平均粒径D50、平均厚みtave、アスペクト比を求めた。
2. Evaluation (average particle diameter D 50 , average thickness t ave , aspect ratio)
Each flat soft magnetic powder prepared by the above measurement method, the average particle diameter D 50, the average thickness t ave, was determined aspect ratio.
(曲げ試験)
作製した各磁性シートにつき、90°曲げ試験を行った。90°に曲げることができたものを十分な曲げ性を有するとして「○」、90°に曲げることができなかったが、全く曲げることができないわけではなかったものを曲げ性が不十分であるとして「△」、全く曲げができなかったものを曲げ性に劣るとして「×」と評価した。
(Bending test)
Each produced magnetic sheet was subjected to a 90 ° bending test. “○” indicates that the material that can be bent at 90 ° has sufficient bendability, but it cannot be bent at 90 °, but it cannot be bent at all. “△”, and those that could not be bent at all were evaluated as “x” as being inferior in bendability.
(割れ試験)
作製した各磁性シートを直径10mmの円柱体に巻き付け、割れ発生の有無を確認した。割れが発生しなかった場合を「○」、割れが発生した場合を「×」と評価した。
(Cracking test)
Each produced magnetic sheet was wound around a cylindrical body having a diameter of 10 mm, and the presence or absence of cracks was confirmed. The case where no crack occurred was evaluated as “◯”, and the case where a crack occurred was evaluated as “×”.
(透磁率特性)
各磁性シートにつき、実数部透磁率μ’および虚数部透磁率μ”を以下のようにして測定した。
(Permeability characteristics)
For each magnetic sheet, the real part permeability μ ′ and the imaginary part permeability μ ″ were measured as follows.
すなわち、作製した磁性シート(実施例1、実施例2、比較例2)を外径7mm×内径3mmのリング形状に打ち抜いて各サンプルを作製するとともに、比較例1の磁性シートを切削加工してサンプルを作製した。これら各サンプルについて、インピーダンスアナライザHP4294A(アジレントテクノロジー社製)を用いて、1MHz〜100MHzの範囲にわたって上記各サンプルのインピーダンス特性を測定し、周波数13.56MHzにおける実数部透磁率μ’および虚数部透磁率μ”を算出した。実施例1に係る磁性シートの周波数−透磁率の関係を図1に示す。図1に示すように、実施例1に係る磁性シートによれば、1MHz〜20MHzの範囲にわたって良好な透磁率となっていることが分かる。 That is, each sample was produced by punching the produced magnetic sheets (Example 1, Example 2, Comparative Example 2) into a ring shape having an outer diameter of 7 mm and an inner diameter of 3 mm, and the magnetic sheet of Comparative Example 1 was cut. A sample was made. For each of these samples, the impedance characteristic of each sample was measured over a range of 1 MHz to 100 MHz using an impedance analyzer HP4294A (manufactured by Agilent Technologies), and the real part permeability μ ′ and the imaginary part permeability at a frequency of 13.56 MHz. μ ″ was calculated. The relationship between the frequency and the magnetic permeability of the magnetic sheet according to Example 1 is shown in FIG. 1. As shown in FIG. 1, according to the magnetic sheet according to Example 1, the frequency range is 1 MHz to 20 MHz. It can be seen that the magnetic permeability is good.
(限界通信距離の測定)
図2は、通信距離の測定方法を説明するための図である。図2に示すように、実機携帯電話1のアンテナ2に各磁性シート3を貼り付け、この実機携帯電話1に近づけたリーダ4を離間させていき、ビットエラーが初めて発生した地点と実機携帯電話1との距離を限界通信距離として求めた。表1に、試験結果をまとめて示す。
(Measurement of limit communication distance)
FIG. 2 is a diagram for explaining a method for measuring a communication distance. As shown in FIG. 2, each
3.アスペクト比−透磁率特性
扁平状軟磁性粉末の化学組成(質量%)をFe−8%Si−2%Cr、厚みを1μmに固定し、アスペクト比を変化させた場合の磁性シートの実数部透磁率μ’(周波数13.56MHz)の変化を求めた。その結果を図3に示す。
3. Aspect ratio-permeability characteristics The flat soft magnetic powder has a chemical composition (mass%) of Fe-8% Si-2% Cr, a thickness of 1 μm, and a real part permeability of the magnetic sheet when the aspect ratio is changed. The change of magnetic susceptibility μ ′ (frequency 13.56 MHz) was determined. The result is shown in FIG.
4.厚み−透磁率特性
扁平状軟磁性粉末の化学組成(質量%)をFe−8%Si−2%Cr、アスペクト比を100に固定し、当該粉末の厚みを変化させた場合の磁性シートの虚数部透磁率μ”(周波数13.56MHz)の変化を求めた。その結果を図4に示す。
4). Thickness-permeability characteristics The imaginary number of the magnetic sheet when the chemical composition (mass%) of the flat soft magnetic powder is fixed to Fe-8% Si-2% Cr, the aspect ratio is 100, and the thickness of the powder is changed. The change in the partial permeability μ ″ (frequency 13.56 MHz) was determined. The result is shown in FIG.
5.考察
以上の結果から次のことが分かる。すなわち、図3によれば、扁平状軟磁性粉末を構成する合金がFe−Si−Cr系合金である場合、アスペクト比が100未満、アスペクト比が150超になると、実数部透磁率μ’が100未満と小さくなる傾向があることが分かる。これはアスペクト比が100未満になると、形状異方性が小さくなり、反磁界が大きくなるためであると推察される。一方、アスペクト比が150超になると、シート作製時におけるマトリクスポリマーとの混練の際等に、応力によって扁平状軟磁性粉末が湾曲してしまうためであると推察される。この結果から、アスペクト比は100〜150の範囲にあると良いことが分かる。
5. Discussion From the above results, the following can be understood. That is, according to FIG. 3, when the alloy constituting the flat soft magnetic powder is an Fe—Si—Cr alloy, when the aspect ratio is less than 100 and the aspect ratio exceeds 150, the real part permeability μ ′ is It turns out that there exists a tendency to become small with less than 100. This is presumably because when the aspect ratio is less than 100, the shape anisotropy decreases and the demagnetizing field increases. On the other hand, when the aspect ratio exceeds 150, it is presumed that the flat soft magnetic powder is bent by stress during kneading with the matrix polymer during sheet production. From this result, it can be seen that the aspect ratio is preferably in the range of 100 to 150.
次に、図4によれば、扁平状軟磁性粉末の厚みが1μm超になると、急激に虚数部透磁率μ”が増大し始める傾向があることが分かる。扁平状軟磁性粉末の厚みが1μm超になると、渦電流の影響が大きくなるためであると推察される。この結果から、扁平状軟磁性粉末の厚みは1μm以下であると良いことが分かる。 Next, according to FIG. 4, it can be seen that when the thickness of the flat soft magnetic powder exceeds 1 μm, the imaginary part permeability μ ”tends to increase rapidly. The thickness of the flat soft magnetic powder is 1 μm. If the thickness is too high, the influence of eddy current is presumed to be large, which shows that the thickness of the flat soft magnetic powder is preferably 1 μm or less.
そして、表1および図1によれば、比較例1に係る磁性シートは、透磁率特性が良好であるものの、チップ状フェライト焼結体を基材に並べて埋め込んでいるので、チップ状フェライト焼結体の並びに沿って若干曲がる程度であり、割れも生じやすいことが分かる。 And according to Table 1 and FIG. 1, although the magnetic sheet which concerns on the comparative example 1 has favorable magnetic permeability property, since chip-shaped ferrite sintered compact is arranged and embedded in the base material, chip-shaped ferrite sintering It turns out that it is a grade to bend a little along the arrangement | sequence of a body, and it turns out that it is easy to produce a crack.
また、比較例2は、扁平状軟磁性粉末がマトリクスポリマー中に分散された構造を有しているため、曲げ性に優れ、割れも発生しないが、本願に規定される条件を満たしていないので、実数部透磁率μ’が低く、限界通信距離が短いことが分かる。 Further, Comparative Example 2 has a structure in which the flat soft magnetic powder is dispersed in the matrix polymer, so that it has excellent bendability and does not generate cracks, but does not satisfy the conditions defined in this application. It can be seen that the real part permeability μ ′ is low and the limit communication distance is short.
これらに対し、実施例1、2に係る磁性シートは、実施例1、2に係る扁平状軟磁性粉末を用いている。そのため、柔軟性に富み、破損の心配もなく、フェライト焼結体と同等の高い実数部透磁率μ’、低い虚数部透磁率μ”を発現させることが可能であることが確認できた。 In contrast, the magnetic sheets according to Examples 1 and 2 use the flat soft magnetic powder according to Examples 1 and 2. Therefore, it was confirmed that it was possible to express a high real part permeability μ ′ and a low imaginary part permeability μ ″, which were rich in flexibility and without fear of breakage.
以上、本発明の実施形態、実施例について説明した。本発明は、これらの実施形態、実施例に特に限定されることなく、種々の改変を行うことが可能である。 Heretofore, the embodiments and examples of the present invention have been described. The present invention is not particularly limited to these embodiments and examples, and various modifications can be made.
Claims (6)
準備した未扁平の軟磁性粉末をメディアを用いて扁平化する扁平化処理工程とを有し、
前記扁平化処理工程は、
相対的に大きなメディアで扁平化処理を進めた後、相対的に小さなメディアに変更し、さらに扁平化処理を行う手順を含むことを特徴とする扁平状軟磁性粉末の製造方法。 A preparation step of preparing an unflattened soft magnetic powder;
A flattening treatment step of flattening the prepared non-flat soft magnetic powder using a medium,
The flattening process step includes
A method for producing a flat soft magnetic powder, comprising the steps of performing a flattening process with a relatively large medium, then changing to a relatively small medium, and further performing the flattening process.
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