CN101055784A - Mn－Zn系铁氧体材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了在1MHz以上的高频区域、以及在100℃附近的损耗小的Mn－Zn系铁氧体材料。该Mn－Zn系铁氧体材料的特征在于，作为主成分含有Fe2O3：53～56mol％，ZnO：7mol％以下(包括0mol％)，剩余部分：MnO；作为副成分含有以CoO换算计为0.15～0.65wt％的Co，以SiO2换算计为0.01～0.045wt％的Si，以CaCO3换算计为0.05～0.40wt％的Ca，且本申请说明书中规定的下述的铁氧体组成式(1)中的δ值(阳离子缺陷量)为5×10－3≤δ≤19×10－3，其中，a+b+c+d+e+f+g+h＝3，δ＝a+2b+c+(3/2)d+e+(3/2)f+g+(3/2)h－4，[g∶h＝1∶2]。(Zna 2+，Tib 4+，Mnc 2+，Mnd 3+，Fee 2+，Fef 3+，Cog 2+，Coh 3+)3O4+δ 组成式(1)。

Description

Mn-Zn系铁氧体材料
技术领域
本发明涉及在例如电源变压器等的磁心中使用，且在1MHz以上、优选2MHz以上的高频区域中磁心损耗(Pcv，以下有时简单称为损耗)小的Mn-Zn系铁氧体材料。
背景技术
近年来电气设备小型化的进展显著。与之相伴随，安装在各种电气设备中的电源也要求进一步的小型化。通常来说，在用正弦波驱动变压器时，磁通密度B表示为B＝(Ep/4.44NpAf)×107。上式中Ep是外加电压[V]，Np是一次侧绕线数，A是磁心截面积[cm2]，f是驱动频率[Hz]。正如从上式明显看出的那样，驱动频率的高频率化对变压器的小型化是有效的，因此，近年来要求能够在数MHz的高频率下耐用的高性能的磁心。
目前，作为在电源变压器等中使用最多的磁心材料，可列举出Mn-Zn系铁氧体材料。该材料在约100kHz的低频区域中确实是导磁率高且损耗低，满足了作为磁心材料的重要特性。但是该铁氧体材料在驱动频率高达数MHz的情况下损耗明显增大，在驱动频率的高频率化得以进展的最近难以供于使用。针对该问题，在特开平6-310320号公报(专利文献1)、特开平7-130527号公报(专利文献2)等中公开了一种磁性材料，其通过相对于Mn-Zn系铁氧体材料含有各种氧化物作为添加成分，从而在300kHz～数MHz下表现出低损耗。与此相对，在特开平10-340807号公报(专利文献3)中以在高频率下的低损耗特性不足为由，提出了一种Mn-Co系铁氧体材料，其特征在于，含有Fe2O3：52～55mol％、CoO：0.4～1mol％，剩余部分实质上由MnO组成。
就损耗来说，当然优选其最小值是低的，但是在宽的温度范围内变化小，即其温度特性也还是非常重要的要素。通常来说，损耗因温度产生的变化越小就越优选，特别希望在电源变压器等中使用的温度区域即室温(25℃)～100℃附近的温度范围内特性变化小的。在特开平6-310320号公报(专利文献1)、特开平7-130527号公报(专利文献2)中关于损耗的温度变化，公开了在室温附近具有负的温度系数，还公开了在60～80℃附近损耗的绝对值最小，但是关于其温度变化的程度并没有提及，在这点上还留有课题。另外，在特开平8-191011号公报(专利文献4)中公开了有关在宽范围的温度区域内损耗低的Mn-Zn-Co系铁氧体材料，但是该材料涉及约100kHz的Mn-Zn系铁氧体材料目前通常使用的频率，在本申请作为目标的1MHz以上的高频区域中实际上并不耐用。
迄今为止提出了通过调整Mn-Zn系铁氧体材料的阳离子缺陷量(δ，用以下的组成式定义)来控制损耗的技术方案。例如，特开2002-255559号公报(专利文献5)、特开2004-217452号公报(专利文献6)等。专利文献5、6都是以约100kHz的频带为对象，在专利文献5中提出了为0.0025以下，在专利文献6中提出了为0.0033以下。即，认识到当以约100kHz的频率带为对象时，阳离子缺陷量δ越小约优选。
(Zna 2+，Nib 2+，Mnc 2+，Mnd 3+，Fee 2+，Fef 3+)3O4+δ
其中，a+b+c+d+e+f＝3，δ＝a+b+c+(3/2)d+e+(3/2)f-4
[专利文献1]
特开平6-310320号公报
[专利文献2]
特开平7-130527号公报
[专利文献3]
特开平10-340807号公报
[专利文献4]
特开平8-191011号公报
[专利文献5]
特开2002-255559号公报
[专利文献6]
特开2004-217452号公报
发明内容
本发明是基于上述的技术课题而提出的，目的在于提供在1MHz以上的高频区域、以及在100℃附近的损耗小的Mn-Zn系铁氧体材料。
根据本发明人等的研究新发现，要想在1MHz以上的高频区域降低损耗，并不是阳离子缺陷量δ越小越优选，而是在规定的范围内是有利的。本发明基于该发现，提供了一种Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，作为主成分含有Fe2O3：53～56mol％，ZnO：7mol％以下(包括0mol％)，剩余部分：MnO；作为副成分含有以CoO换算计为0.15～0.65wt％的Co，以SiO2换算计为0.01～0.045wt％的Si，以CaCO3换算计为0.05～0.40wt％的Ca，下述铁氧体组成式(1)中的δ值(阳离子缺陷量)为5×10-3≤δ≤19×10-3。
(Zna 2+，Tib 4+，Mnc 2+，Mnd 3+，Fee 2+，Fef 3+，Cog 2+，Coh 3+)3O4+δ  组成式(1)
其中，a+b+c+d+e+f+g+h＝3，δ＝a+2b+c+(3/2)d+e+(3/2)f+g+(3/2)h-4，[g∶h＝1∶2]
本发明的Mn-Zn系铁氧体材料中，优选δ值为10×10-3≤δ≤17×10-3。
此外，本发明的Mn-Zn系铁氧体材料中优选的是，将Fe2+(二价铁)的量(wt％)与Fe的总量(wt％)之比记作Fe2+/Fe时，为0.04≤Fe2+/Fe≤0.05。
另外，本发明中优选的是，作为副成分含有以TiO2换算计为0.35wt％以下的Ti和以Ta2O5换算计为0.25wt％以下的Ta中的至少之一。
根据本发明，可以提供在1MHz以上的高频区域、以及100℃附近损耗小的Mn-Zn系铁氧体材料。
附图说明
图1是表示烧成气氛的氧分压PO2和阳离子缺陷量δ、Fe2+/Fe的关系的曲线图。
图2是表示各个阳离子缺陷量δ的磁心损耗的测量温度和磁心损耗Pcv的关系的曲线图。
图3是表示阳离子缺陷量δ和磁心损耗Pcv的关系的曲线图。
图4是表示Fe2+/Fe和磁心损耗Pcv的关系的曲线图。
图5是表示Fe2O3和磁心损耗Pcv的关系的曲线图。
图6是表示ZnO量和磁心损耗Pcv的关系的曲线图。
图7是表示CoO量和磁心损耗Pcv的关系的曲线图。
图8是表示SiO2量和磁心损耗Pcv的关系的曲线图。
图9是表示CaCO3量和磁心损耗Pcv的关系的曲线图。
图10是表示TiO2量和磁心损耗Pcv的关系的曲线图。
图11是表示Ta2O5量和磁心损耗Pcv的关系的曲线图。
图12是表示关于有无含有TiO2的温度和磁心损耗Pcv的关系的曲线图。
具体实施方式
本发明如上所述，用组成式(1)表示的阳离子缺陷量δ满足5×10-3≤δ≤19×10-3的条件。在1MHz以上的高频区域中，阳离子缺陷量δ低于5×10-3时，损耗变大且不耐用。这与以前将在约100kHz的频率区域中阳离子缺陷量δ限制得低不同。另外，阳离子缺陷量δ超过19×10-3时，损耗也会变大，并且损耗相对于温度变化的变动变大。本发明中优选的阳离子缺陷量δ为10×10-3≤δ≤17×10-3，更优选的阳离子缺陷量δ为11×10-3≤δ≤15×10-3。
阳离子缺陷量δ是在1MHz以上的高频区域中用于获得低损耗的一个指标，而作为其它的指标，本发明提出了Mn-Zn系铁氧体材料中Fe2+(二价铁)的量(wt％)与Fe的总量(wt％)之比。该比被定义为Fe2+/Fe，本发明中通过将该比规定为0.04≤Fe2+/Fe≤0.05，可以在1MHz以上的高频区域获得低损耗。优选的Fe2+/Fe为0.042≤Fe2+/Fe≤0.048，更优选的Fe2+/Fe为0.043≤Fe2+/Fe≤0.047。
在相同组成的情况下，阳离子缺陷量δ和Fe2+/Fe成反比的关系，阳离子缺陷量δ变大时，Fe2+/Fe变小，而Fe2+/Fe变大时，阳离子缺陷量δ变小。阳离子缺陷量δ和Fe2+/Fe可以根据烧成时的氧分压PO2而变动，当提高氧分压PO2时，可以增大阳离子缺陷量δ。
下面，对本发明的Mn-Zn系铁氧体材料的组成限定理由进行详述。
Fe2O3：53～56mol％
Fe2O3是作为本发明的Mn-Zn系铁氧体材料的主成分的必需构成，其量无论是过少，还是过多，均会导致1MHz以上的损耗明显变大。因此，在本发明中将Fe2O3量规定为53～56mol％。优选的Fe2O3量为54～55mol％，更优选的Fe2O3量为54.2～54.8mol％。
ZnO：7mol％以下(包括0mol％)
ZnO也是作为本发明的Mn-Zn系铁氧体材料的主成分。可以根据ZnO的量控制Mn-Zn系铁氧体材料的频率特性。即，ZnO量越少，在高频区域的损耗越降低。ZnO超过7mol％时，由于在2MHz以上的高频区域的损耗劣化，所以将ZnO的上限规定为7mol％。另外，当完全不含有ZnO时，通过从理想的烧成条件的极小的偏差，都会产生不连续晶粒长大(晶粒的粗大化)。不连续晶粒长大在如1MHz以上的高频区域中会导致涡电流损耗增大，引起损耗的劣化。因此，优选的ZnO量为0.1～5mol％，更优选的ZnO量为0.2～3mol％。
本发明的Mn-Zn系铁氧体材料中，作为主成分，除了Fe2O3和ZnO之外，还含有Mn氧化物作为剩余部分。作为Mn氧化物，可以使用MnO、Mn3O4。
本发明的Mn-Zn系铁氧体材料除了所述主成分之外，还含有以下的副成分。通过将这些副成分进行最优化，可控制高频区域中的损耗的降低和损耗的温度特性。
Co：以CoO换算计为0.15～0.65wt％
当Co量过少时，由于不能充分获得高频区域的损耗降低效果，所以将下限规定为0.15wt％。另外，当使Co量增大时，由于结晶磁性各向异性增大，从而低温下的损耗大幅度地劣化。因此，将Co规定为以CoO换算计为0.65wt％以下。优选的Co量以CoO换算计为0.2～0.55wt％，更优选的Co量以CoO换算计为0.2～0.4wt％。
Si：以SiO2换算计为0.01～0.045wt％
Si在结晶晶界偏析而具有使晶界电阻增大并使涡电流损耗降低的效果。由于该效果，可获得使高频区域中的损耗降低的效果。为了获得该效果，添加以SiO2换算计为0.01wt％以上的Si。但是，添加过量的Si会诱发异常晶粒长大，反而使损耗明显劣化，而且也使损耗的温度特性劣化。因此，将Si规定为以SiO2换算计为0.045wt％以下。优选的Si量以SiO2换算计为0.015～0.028wt％，更优选的Si量以SiO2换算计为0.015～0.025wt％。
Ca：以CaCO3换算计为0.05～0.40wt％
Ca在结晶晶界偏析而具有使晶界电阻增大并使涡电流损耗降低的效果。由于该效果，可获得使高频区域中的损耗降低的效果。为了获得该效果，添加以CaCO3换算计为0.05wt％以上的Ca。但是，添加过量的Ca会诱发异常晶粒长大，反而使得明显劣化，而且也使损耗的温度特性劣化。因此，将Ca规定为以CaCO3换算计为0.4wt％以下。优选的Ca量以CaCO3换算计为0.05～0.30wt％，更优选的Ca量以CaCO3换算计为0.12～0.25wt％。
Ti：以TiO2换算计为0.35wt％以下(包括0wt％)
作为副成分添加的Ti的一部分固溶在铁氧体粒子内并具有使粒子内阻增大的作用。而一部分存在于晶界并使晶界电阻增大。由此降低了涡电流损耗，如图12所示，特别是100℃以下的温度区域的高频区域下的磁心损耗Pcv(2MHz，50mT)得以改善。但是，添加过量的Ti会使100℃附近的高频区域的损耗劣化，而且也使损耗的温度特性劣化。因此，添加的Ti以TiO2换算计为0.35wt％以下。优选的Ti量以TiO2换算计为0.05～0.3wt％，更优选的Ti量以TiO2换算计为0.08～0.25wt％。另外，Ti不是本发明所必需的元素。
Ta：以Ta2O5换算计为0.25wt％以下(包括0wt％)
Ta与Si同样地在晶体晶界偏析并具有抑制晶粒长大且使晶界电阻增大的作用。为了获得由该作用产生的高频区域的损耗降低的效果，根据需要可添加Ta。但是，过量添加反而会使电阻降低，使高频区域的损耗劣化。因此，将Ta规定为以Ta2O5换算计为0.25wt％以下。优选的Ta量以Ta2O5换算计为0.01～0.2wt％，更优选的Ta量以Ta2O5换算计为0.02～0.15wt％。另外，Ta也不是本发明所必需的元素。
下面，对制备本发明Mn-Zn系铁氧体材料的适宜方法进行说明。
使用氧化物或者通过加热变为氧化物的化合物粉末作为主成分的原料。具体地说，可以使用Fe2O3粉末、Mn3O4粉末以及ZnO粉末等。制备的各原料粉末的平均粒径可以在0.1～3μm的范围内适当选择。
将主成分的原料粉末进行湿式混合后，进行煅烧。煅烧的温度为800～1000℃，而且在气氛气体为N2～大气间进行即可。煅烧的稳定时间可以在0.5～5小时的范围内适宜选择。煅烧后，将煅烧体粉碎成例如平均粒径为约0.5～2μm。此外，并不限于上述主成分的原料，也可以将含有二种以上金属的复合氧化物粉末作为主成分的原料。例如，通过将含有氯化铁、氯化锰的水溶液进行氧化煅烧，获得含有Fe、Mn的复合氧化物粉末。也可以将该粉末和ZnO粉末混合作为主成分原料。这种情况下，不需要煅烧。
本发明的Mn-Zn系铁氧体材料中，除了主成分之外，还添加上述的副成分。将这些副成分的原料粉末与煅烧后被粉碎的主成分的粉末混合。但是，也可以与主成分的原料粉末混合后，与主成分一起进行煅烧。
为了顺利地进行以后的成形工序，可以将由主成分和副成分组成的混合粉末造粒为颗粒。造粒可以使用例如喷雾式干燥机进行。在混合粉末中少量添加适宜的粘合剂例如聚乙烯醇(PVA)，将其用喷雾式干燥机进行喷雾、干燥。得到的颗粒粒径优选为约80～200μm。
将得到的颗粒使用具有规定形状的模具的模压机成形为所希望的形状，并将该成形体供给烧成工序。烧成是在1050～1350℃的温度范围内保持约2～10小时。通过调整该烧成气氛、特别是调整稳定温度下的氧分压PO2，可以使阳离子缺陷量δ或者Fe2+/Fe变动。也可根据主成分的组成、烧成温度而进行变化，但是要想将阳离子缺陷量δ规定为5×10-3≤δ≤19×10-3，将稳定温度下的氧分压PO2规定为约0.8～3％即可。
[实施例1]
制备Fe2O3粉末、ZnO粉末和MnO粉末作为主成分的原料，并制备CoO粉末、SiO2粉末、CaCO3粉末、TiO2粉末、Ta2O5粉末作为副成分的原料，按照表1中所示的组成进行称量。下面按照下述的制备条件和表1中所示的烧成条件(保持时间为6小时)制作圆环形状的Mn-Zn系铁氧体烧结体(磁心)。
混合和粉碎用罐：使用不锈钢球磨罐
混合和粉碎用介质：使用钢球
混合时间：16小时
煅烧温度和时间：850℃、3小时
粉碎时间：16小时
成形：成形体密度为3g/cm3
试样尺寸：T10形状(外径为20mm、内径为10mm、高为5mm的圆环形状)
[阳离子缺陷量δ]
对由以上得到的烧结体用以下方法根据所述组成式(1)求出阳离子缺陷量δ。
即，δ值的计算是根据组成分析、和Fe2+和Mn3+的定量进行的。对于组成分析来说，将所述烧结体粉碎，形成粉末状后，使用荧光X射线分析装置(リガク(株)制，サイマルテイツク3530)通过玻璃珠粒法进行测量。Fe2+和Mn3+的定量为将上述烧结体粉碎，形成粉末状，溶解于酸后，用K2Cr2O7溶液进行电位差滴定而加以定量的。此外，对于Zn2+、Ti4+、Co2+、3+来说，是假定由组成分析得到的Zn都是二价的离子，Ti都是四价的离子，Co是二价和三价以1比2的比例存在的离子。另外，Fe3+、Mn2+量为由通过组成分析得到的Fe、Mn量分别扣除由上述电位差滴定求出的Fe2+、Mn3+量的值。
[Fe2+/Fe]
根据在阳离子缺陷量δ测量过程中求出的Fe的组成分析和Fe2+的定量求出Fe2+/Fe。
[磁心损耗(Pcv)]
在由以上得到的圆环形状的烧结体上在一次侧和二次侧一共卷绕3匝铜线导线，使用B-H分析器(岩崎通信机器(株)制SY-8217)来测量磁心损耗(Pcv)。另外，将励磁磁通密度(Bm)设定为50mT，将测量频率(f)设定为100kHz～2MHz。此外，测量是使用恒温槽并在25～140℃的温度范围内进行的。
表1中示出了阳离子缺陷量δ、Fe2+/Fe的结果，另外，图1中示出了烧成气氛的氧分压PO2和阳离子缺陷量δ、Fe2+/Fe的关系。由表1和图1可以确认，当氧分压PO2增高时，阳离子缺陷量δ增高，而Fe2+/Fe反而下降。
表1
  主成分   副成分   烧成条件   δ[×10-3]   Fe2+/Fe
  Fe2O3[mol％]   MnO[mol％]   ZnO[mol％]   CoO[wt％]   SiO2[wt％]   CaCO3[wt％]   TiO2[wt％]   Ta2O5[wt％]   温度[℃]   PO2[％]
  54.3554.3454.3654.3654.3554.3654.35   45.5345.5445.5345.5245.5345.5245.53   0.120.120.120.120.120.120.12   0.240.240.240.240.240.240.24   0.0200.0200.0200.0200.0200.0200.020   0.220.220.220.220.220.220.22   0.120.120.120.120.120.120.12   0.070.070.070.070.070.070.07   1150115011501150115011501150   0.100.500.851.151.502.002.60   4.69.010.412.413.716.318.3   0.0520.0490.0470.0450.0440.0420.040
下面，表2中对应于阳离子缺陷量δ、Fe2+/Fe示出了测量频率2MHz的磁心损耗Pcv。图2表示各个阳离子缺陷量δ的磁心损耗的测量温度和磁心损耗Pcv的关系。磁心损耗Pcv和磁心损耗Pcv相对于温度变化的变动随着阳离子缺陷量δ的不同而不同。由该图2可知，通过规定本发明的阳离子缺陷量δ，可以是磁心损耗低的，而且可以将磁心损耗Pcv相对于温度变化的变化降低。
另外，图3中表示阳离子缺陷量δ和磁心损耗Pcv的关系，图4中表示Fe2+/Fe和磁心损耗Pcv的关系。由这些结果可知，为了降低磁心损耗Pcv，阳离子缺陷量δ应具备5×10-3≤δ≤19×10-3的条件。另外，由这些结果可知，优选的阳离子缺陷量δ为10×10-3≤δ≤17×10-3，更优选的阳离子缺陷量δ为11×10-3≤δ≤15×10-3。另一方面，在Fe2+/Fe和磁心损耗Pcv之间也存在关联，为了降低磁心损耗Pcv，应具备0.04≤Fe2+/Fe≤0.05的条件。由这些结果可知，优选的Fe2+/Fe为0.042≤Fe2+/Fe≤0.048，更优选的Fe2+/Fe为0.043≤Fe2+/Fe≤0.047。
表2
  δ量[×10-3]   Fe2+/Fe                                            Pcv 2MHz-50mT
                                            测量温度(℃)
  25℃   60℃   80℃   90℃   100℃   110℃   120℃   125℃   130℃   140℃
  4.69.010.412.413.716.318.3   0.0520.0490.0470.0450.0440.0420.040   46532337951369910041244   594356349428576812991   752391335385492693828   874418356383449638779   1049469368372432614719   1284534405397449595686   1613618446435446612656   2019650484450469599662   2146725523486486614662   2910888620555544654690
[实施例2]
除了将主成分、副成分的组成、烧成条件规定为表3中所示的以外，按照与实施例1相同的步骤制作烧结体。对该烧结体进行与实施例1相同的测量。其结果如表3所示。另外，图5中示出了Fe2O3量和磁心损耗Pcv的关系。由表3和图5可知，当Fe2O3量低于53mol％或超过56mol％时，磁心损耗Pcv(125℃、2MHz、50mT)超过2000kW/m3。优选的Fe2O3量为54～55mol％，更优选的Fe2O3量为54.2～54.8mol％，在后者的情况下在125℃、2MHz、50mT的条件下可以使磁心损耗Pcv大致为700kW/m3以下。
表3
  主成分   副成分   烧成条件   δ[×10-3]   Fe2+/Fe        在125℃下的Pcv
  Fe2O3[mol％]   MnO[mol％]  ZnO[mol％]   CoO[wt％]   SiO2[wt％]   CaCO3[wt％]   TiO2[wt％   Ta2O5[wt％]   温度[℃]   PO2[％]   2MHz-50mT[kW/m3]   1MHz-50mT[kW/m3]
52.6053.4053.9054.2154.5054.7055.0055.5056.0056.50 46.0345.2344.7344.4244.1343.9343.6343.1342.6342.13 1.371.371.371.371.371.371.371.371.371.37 0.240.240.240.240.240.240.240.240.240.24 0.0200.0200.0200.0200.0200.0200.0200.0200.0200.020 0.220.220.220.220.220.220.220.220.220.22 0.120.120.120.120.120.120.120.120.120.12 0.070.070.070.070.070.070.070.070.070.07 1150115011501150115011501150115011501150 0.850.850.850.850.850.850.850.850.850.85 12.512.813.013.514.314.514.815.517.019.1 0.0330.0410.0420.0440.0470.0490.0520.0560.0590.063 3642162313806926507031565177519502680 682330231117135159301320330480
[实施例3]
除了将主成分、副成分的组成、烧成条件规定为表4中所示的以外，按照与实施例1相同的步骤制作烧结体。对该烧结体进行与实施例1相同的测量。其结果如表4所示。另外，图6中示出了ZnO量和磁心损耗Pcv的关系。由表4和图6可知，ZnO量增多时，磁心损耗Pcv增大。要想使磁心损耗Pcv(125℃、2MHz、50mT)为2000kW/m3以下，需要将ZnO规定为7mol％以下。此外，要想降低磁心损耗Pcv，ZnO优选为5mol％以下，更优选为3mol％以下。
其中，当ZnO＝0mol％时，在理想的制备条件下制作时，得到微细组织。在这种情况下磁性特性和磁心特性的温度依存性获得了良好的值。但是通过从理想的制造条件的稍微变动，例如烧成气氛和烧成温度的稍微变动，都会产生不连续晶粒长大。即，当ZnO少时，烧结性变得不稳定。因此，ZnO优选为0.1mol％以上，更优选为0.2mol％以上。
表4
  主成分   副成分   烧成条件   δ[×10-3]   Fe2+/Fe        在125℃下的Pcv
  Fe2O3[mol％]   MnO[mol％]   ZnO[mol％]   CoO[wt％]   SiO2[wt％]   CaCO3[wt％]   TiO2[wt％]   Ta2O5[wt％]   温度[℃]   PO2[％]   2MHz-50mT[kW/m3]   1MHz-50mT[kW/m3]
  54.3754.2154.2154.2154.2154.2154.2154.21   45.6445.2944.4242.7941.4240.7939.3938.42   0.000.501.373.004.375.006.407.37   0.240.240.240.240.240.240.240.24   0.0200.0200.0200.0200.0200.0200.0200.020   0.220.220.220.220.220.220.220.22   0.120.120.120.120.120.120.120.12   0.070.070.070.070.070.070.070.07   11501150115011501150115011501150   0.850.850.850.850.850.850.850.85   14.213.913.512.912.412.211.511.0   0.0430.0440.0440.0440.0440.0440.0440.044   4846516929021380160018203214   96125117143187206290395
[实施例4]
除了将主成分、副成分的组成、烧成条件规定为表5中所示的以外，按照与实施例1相同的步骤制作烧结体。对该烧结体进行与实施例1相同的测量。其结果如表5所示。另外，图7中示出了CoO量和磁心损耗Pcv的关系。由表5和图7所示的结果可知，通过添加CoO，可以降低磁心损耗Pcv。通过将CoO量规定为0.10wt％以上时，可以将125℃、2MHz下的磁心损耗Pcv大致规定为1000kW/m3以下。但是，当增大Co量时，结晶磁性各向异性变大，并且在100℃以下的低温侧磁心损耗Pcv增大。
表5
  主成分   副成分   烧成条件   δ[×10-3]   Fe2+/Fe         在125℃下的Pcv
 Fe2O3[mol％]   MnO[mol％]   ZnO[mol％]   CoO[wt％]   SiO2[wt％]   CaCO3[wt％]   TiO2[wt％]   Ta2O5[wt％]   温度[℃]   PO2[％]   2MHz-50mT[kW/m3]   1MHz-50mT[kW/m3]
  54.3654.3654.3654.3654.36   45.5245.5245.5245.5245.52   0.120.120.120.120.12   0.000.170.240.380.52   0.0200.0200.0200.0200.020   0.220.220.220.220.22   0.120.120.120.120.12   0.070.070.070.070.07   11501150115011501150   0.850.850.850.850.85   8.89.710.413.515.3   0.1720.0480.0470.0460.300   24111036484451324   4262469611764
[实施例5]
除了将主成分、副成分的组成、烧成条件规定为表6中所示的以外，按照与实施例1相同的步骤制作烧结体。对该烧结体进行与实施例1相同的测量。其结果如表6所示。另外，图8中示出了SiO2量和磁心损耗Pcv的关系。由表6和图8所示的结果可知，通过添加SiO2，可以降低磁心损耗Pcv。通过将SiO2量规定为0.010～0.045wt％时，可以将125℃、2MHz下的磁心损耗Pcv大致规定为2000kW/m3以下。
表6
  主成分   副成分   烧成条件 δ[×10-3] Fe2+/Fe   在125℃下的Pcv
 Fe2O3[mol％]  MnO[mol％]  ZnO[mol％]   CoO[wt％]   SiO2[wt％]   CaCO3[wt％]   TiO2[wt％]   Ta2O5[wt％]   温度[℃]   PO2[％]   2MHz-50mT[kW/m3]   1MHz-50mT[kW/m3]
  54.1654.1654.1654.1654.1654.1654.16   44.5244.5244.5244.5244.5244.5244.52   1.321.321.321.321.321.321.32   0.240.240.240.240.240.240.24   0.0000.0100.0160.0200.0320.0450.054   0.160.160.160.160.160.160.16   0.120.120.120.120.120.120.12   0.070.070.070.070.070.070.07   1130113011301130113011301130   0.700.700.700.700.700.700.70   15.515.515.515.515.515.515.5   0.0420.0420.0420.0420.0420.0420.042   24571256650740138917756549   36526597154285360485
[实施例6]
除了将主成分、副成分的组成、烧成条件规定为表7中所示的以外，按照与实施例1相同的步骤制作烧结体。对该烧结体进行与实施例1相同的测量。其结果如表7所示。另外，图9中示出了CaCO3量和磁心损耗Pcv的关系。由表7和图9所示的结果可知，通过添加CaCO3量，可以降低磁心损耗Pcv。通过将CaCO3量规定为0.05～0.40wt％，可以使125℃、2MHz下的磁心损耗Pvc为2000kW/m3以下。
表7
  主成分   副成分   烧成条件   δ[×10-3]   Fe2+/Fe   在125℃下的Pcv
  Fe2O3[mol％]   MnO[mol％]   ZnO[mol％]   CoO[wt％]   SiO2[wt％]   CaCO3[wt％]   TiO2[wt％]   Ta2O5[wt％]   温度[℃]   PO2[％]   2MHz-50mT[kW/m3]   1MHz-50mT[kW/m3]
  54.1654.1654.1654.1654.16   44.5244.5244.5244.5244.52   1.321.321.321.321.32   0.240.240.240.240.24   0.0160.0160.0160.0160.016   0.040.160.220.380.45   0.120.120.120.120.12   0.070.070.070.070.07   11301130113011301130   0.700.700.700.700.70   15.515.515.515.515.5   0.0420.0420.0420.0420.042   21706505898542200   3309791180480
[实施例7]
除了将主成分、副成分的组成、烧成条件规定为表8中所示的以外，按照与实施例1相同的步骤制作烧结体。对该烧结体进行与实施例1相同的测量。其结果如表8所示。另外，图10中示出了TiO2量和磁心损耗Pcv的关系。由表8和图10所示的结果可知，在本发明的范围内含有TiO2时，可以使125℃、2MHz下的磁心损耗Pvc为1000kW/m3以下。
表8
  主成分   副成分   烧成条件 δ[×10-3] Fe2+/Fe   在125℃下的Pcv
  Fe2O3[mol％]   MnO[mol％]  ZnO[mol％]   CoO[wt％]   SiO2[wt％]   CaCO3[wt％]   TiO2[wt％]   Ta2O5[wt％]   温度[℃]   PO2[％]   2MHz-50mT[kW/m3]   1MHz-50mT[kW/m3]
  54.1654.1654.1654.16   44.5244.5244.5244.52   1.321.321.321.32   0.240.240.240.24   0.0200.0200.0200.020   0.220.220.220.22   0.000.120.320.62   0.070.070.070.07   1150115011501150   0.850.850.850.85   13.615.517.319.7   0.0410.0420.0440.047   7207199562456   131133198378
[实施例8]
除了将主成分、副成分的组成、烧成条件规定为表9中所示的以外，按照与实施例1相同的步骤制作烧结体。对该烧结体进行与实施例1相同的测量。该结果如表9所示。另外，图11中示出了Ta2O5量和磁心损耗Pcv的关系。由表9和图11所示的结果可知，通过添加Ta2O5，可以降低磁心损耗Pcv。但是，其量超过0.25wt％时，磁心损耗Pcv劣化。
表9
  主成分   副成分   烧成条件   δ[×10-3]   Fe2+/Fe         在125℃下的Pcv
  Fe2O3[mol％]   MnO[mol％]   ZnO[mol％]   CoO[wt％]   SiO2[wt％]   CaCO3[wt％]   TiO2wt％   Ta2O5[wt％]   温度[℃]   PO2[％]   2MHz-50mT[kW/m3]   1MHz-50mT[kW/m3]
  54.1654.1654.1654.16   44.5244.5244.5244.52   1.321.321.321.32   0.240.240.240.24   0.0200.0200.0200.020   0.160.160.160.16   0.120.120.120.12   0.000.100.200.30   1130113011301130   0.700.700.700.70   15.515.515.515.5   0.0420.0420.0420.042   8367409202100   167154170278

Claims (20)

1.一种Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，作为主成分含有Fe2O3：53～56mol％，ZnO：0～7mol％，剩余部分：MnO；作为副成分含有以CoO换算计为0.15～0.65wt％的Co，以SiO2换算计为0.01～0.045wt％的Si，以CaCO3换算计为0.05～0.40wt％的Ca，下述铁氧体组成式(1)中的作为阳离子缺陷量的δ值为5×10-3≤δ≤19×10-3，(Zna 2+，Tib 4+，Mnc 2+，Mnd 3+，Fee 2+，Fef 3+，Cog 2+，Coh 3+)3O4+δ组成式(1)
其中，a+b+c+d+e+f+g+h＝3，δ＝a+2b+c+(3/2)d+e+(3/2)f+g+(3/2)h-4，[g∶h＝1∶2]。
2.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，所述δ值为10×10-3≤δ≤17×10-3。
3.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，所述δ值为11×10-3≤δ≤15×10-3。
4.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，将二价铁Fe2+的量与Fe的总量之比记作Fe2+/Fe时，0.04≤Fe2+/Fe≤0.05。
5.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，将二价铁Fe2+的量与Fe的总量之比记作Fe2+/Fe时，0.042≤Fe2+/Fe≤0.048。
6.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，含有54～55mol％的Fe2O3。
7.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，含有54.2～54.8mol％的Fe2O3。
8.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，含有0.1～5mol％的ZnO。
9.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，含有以CoO换算计为0.2～0.55wt％的Co。
10.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，含有以SiO2换算计为0.015～0.028wt％的Si。
11.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，含有以CaCO3换算计为0.05～0.30wt％的Ca。
12.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，含有以TiO2换算计为0.35wt％以下的Ti和以Ta2O5换算计为0.25wt％以下的Ta之中的至少之一。
13.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，含有以TiO2换算计为0.05～0.3wt％的Ti。
14.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，含有以Ta2O5换算计为0.01～0.2wt％的Ta。
15.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，在125℃、励磁磁通密度为50mT、测量频率为2MHz下的磁心损耗为2000[kW/m3]以下。
16.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，含有以CoO换算计为0.2～0.55wt％的Co，以SiO2换算计为0.015～0.028wt％的Si，以CaCO3换算计为0.05～0.30wt％的Ca。
17.根据权利要求16记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，含有以TiO2换算计为0.05～0.3wt％的Ti和以Ta2O5换算计为0.01～0.2wt％的Ta之中的至少之一。
18.根据权利要求16记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，所述δ值为10×10-3≤δ≤17×10-3。
19.根据权利要求16记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，将二价铁Fe2+的量与Fe的总量之比记作Fe2+/Fe时，0.04≤Fe2+/Fe≤0.05。
20.根据权利要求16记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，含有0.1～5mol％的ZnO。
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