CN114190088B

CN114190088B - MnZn类铁素体

Info

Publication number: CN114190088B
Application number: CN202180004191.7A
Authority: CN
Inventors: 吉田裕史; 中村由纪子; 平谷多津彦; 田川哲哉
Original assignee: JFE Steel Corp; JFE Chemical Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Chemical Corp
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2021-06-10
Publication date: 2023-03-21
Anticipated expiration: 2041-06-10
Also published as: CN114190088A; TWI793649B; WO2022014217A1; JP7105385B2; JPWO2022014217A1; TW202202468A

Abstract

本发明提供一种MnZn类铁素体，其兼具：平板状磁芯根据JIS R1607测定的断裂韧性值为1.00MPa·m^1/2以上的优异的机械特性与在相同条件下制作的环形磁芯在23℃、100kHz下的初始磁导率的值为4000以上的优异的磁特性。所述MnZn类铁素体为由基本成分、辅助成分和不可避免的杂质组成的MnZn类铁素体，不可避免的杂质中的P、B、Na、Mg、Al以及K的含量分别控制为：P：不足10质量ppm，B：不足10质量ppm，Na：不足200质量ppm，Mg：不足200质量ppm，Al：不足250质量ppm，以及K：不足100质量ppm。

Description

MnZn类铁素体

技术领域

本公开涉及一种特别适用于汽车搭载部件的磁芯的MnZn类铁素体。

背景技术

MnZn类铁素体是被广泛用作开关式电源等的噪声滤波器或变压器、天线的磁芯的材料。作为其优点可以列举：在软磁材料中，在kHz区域具有高磁导率和低损耗，并且比非晶金属等廉价。

近年来，随着汽车的混合动力化、电气化，对于提供给需求日益增长的汽车搭载用途的电子部件的磁芯的MnZn类铁素体，要求其具有高断裂韧性值。这是因为MnZn类铁素体为陶瓷，其为脆性材料而容易破损，除此之外，与现有的家电产品用途相比，在汽车搭载用途中，其在不断地受到振动而容易破损的环境下连续使用。但是，与此同时，在汽车用途中，为了寻求轻量化、省空间化，除了具有高断裂韧性值之外，兼具与现有用途同样地合适的磁特性也很重要。

作为用于汽车搭载用途的MnZn类铁素体，过去已经进行了各种各样的开发，至于提及具有良好的磁特性的MnZn类铁素体，可以举出专利文献1以及专利文献2。另外，作为断裂韧性值提高了的MnZn类铁素体，例如报告有专利文献3以及专利文献4。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2007-51052号公报

专利文献2：特开2012-76983号公报

专利文献3：特开平4-318904号公报

专利文献4：特开平4-177808号公报

发明内容

(发明要解决的技术问题)

但是，例如在专利文献1以及专利文献2中，虽然提及了用于实现所期望的磁特性的组成，但是对于断裂韧性值却全然未提及，不适合用作汽车车载用电子部件的磁芯。另一方面，在专利文献3以及专利文献4中，虽然提及了改善断裂韧性值，但是磁特性作为汽车车载用电子部件的磁芯是不足的，仍然不适合该用途。

本公开是鉴于以上事实而完成的，其目的在于提供这样一种MnZn类铁素体，其兼具：平板状磁芯根据JIS R1607测定的断裂韧性值为1.00MPa·m^1/2以上的优异的机械特性与在相同条件下制作的环形磁芯在23℃、100kHz下的初始磁导率的值为4000以上的优异的磁特性。

(用于解决技术问题的技术手段)

本申请发明人们为了完成上述的课题，经过反复潜心研究，其结果是得到以下发现。

发明人们首先发现了能够提升环形磁芯在23℃、100kHz下的初始磁导率的MnZn类铁素体的Fe₂O₃量、ZnO量的最佳组成。如果在该组成范围内的话，则磁各向异性以及磁致伸缩较小，既能够保持电阻率，也能够使初始磁导率的温度特性显示最大值的次峰在23℃附近出现，由此能够实现相同条件下的高初始磁导率。

接着，发明人们又发现了，通过加入适量的作为在晶界处偏析的非磁性成分的SiO₂、CaO和Nb₂O₅，能够生成均匀的晶界，电阻率提升，由此能够进一步抑制随着初始磁导率的频率上升而导致的衰减。

除此之外，当发明人们研究对提高断裂韧性值有效的因素时，能够得到以下两个发现。

(1)发明人们首先发现必须抑制异常晶粒生长。所谓的异常晶粒生长是指由于杂质的存在等而导致烧制时晶粒生长失去平衡，局部出现相当于约100个正常粒子左右大小的粗大粒子的现象。在出现了异常晶粒生长的情况下，异常晶粒生长部位的强度极低，因此，磁芯以该部位为起点发生断裂。因此，抑制异常晶粒生长对于提高断裂韧性值是必不可少的。

(2)接下来，虽然没有确认到异常晶粒，但是即使在相同条件下制备的试样，有时也会得到韧性值异常低的试样，并调查了其原因。结果发现，在韧性值低的试样的断裂断面上存在特定成分的杂质，证实了通过阻止这些杂质从原料和水中混入、抑制这些杂质混入，能够提高MnZn类铁素体的材料的断裂韧性值。

(3)进一步，可知杂质中的Na、Mg、Al、K也会给成型体的裂纹带来不利影响。可知通过减少这些杂质，能够在工业上高效地制造MnZn类铁素体。

基于上述发现做出了本发明。即，本发明的主要技术方案如下。

[1]一种MnZn类铁素体，其为由基本成分、辅助成分和不可避免的杂质组成的MnZn类铁素体，其特征在于：

所述基本成分以Fe₂O₃、ZnO、MnO计，铁、锌、锰的总和为100mol％：

铁：以Fe₂O₃计为51.5mol％至55.5mol％，

锌：以ZnO计为超过15.5mol％且在26.0mol％以下，和

锰：以MnO计为22.0mol％至32.0mol％；

相对于所述基本成分，所述辅助成分为：

SiO₂：50质量ppm至250质量ppm，

CaO：100质量ppm以上，不足1000质量ppm，和

Nb₂O₅：100质量ppm至300质量ppm；

所述不可避免的杂质中的P、B、Na、Mg、Al以及K的含量分别控制为：

P：不足10质量ppm，

B：不足10质量ppm，

Na：不足200质量ppm，

Mg：不足200质量ppm，

Al：不足250质量ppm，和

K：不足100质量ppm。

[2]根据上述[1]所述的MnZn类铁素体，其特征在于，作为所述辅助成分，还含有3500质量ppm以下的CoO。

[3]根据上述[1]或[2]所述的MnZn类铁素体，其特征在于，根据JIS R1607测定的断裂韧性值为1.00MPa·m^1/2以上，而且，在23℃、100kHz下的初始磁导率为4000以上。

(发明的效果)

根据本发明，能够将成型体的裂纹发生率降低至不足2.5％并且成品率良好地提供MnZn类铁素体，该MnZn类铁素体兼具：平板状磁芯根据JIS R1607测定的断裂韧性值为1.00MPa·m^1/2以上的优异的机械特性与在相同条件下制作的环形磁芯在23℃、100kHz下的初始磁导率的值为4000以上的优异的磁特性。

具体实施方式

通常情况下，为了提升MnZn类铁素体的初始磁导率，有效的方法是减小磁各向异性与磁致伸缩。为了实现这些，需要从适当的范围内选择作为MnZn类铁素体的主要成分的Fe₂O₃、ZnO以及MnO的配混量。另外，通过在烧制工序中施加足够的热而使铁素体内的结晶晶粒适度生长，能够使磁化工序中结晶晶粒内的磁畴壁的移动变得容易。而且，通过添加在晶界处偏析的成分并使其形成适当且均匀的厚度的晶界，能够保持电阻率从而抑制其伴随初始磁导率的频率上升而衰减，并且即使在100kHz区域内也实现了高初始磁导率。

关于汽车车载用的电子部件的磁芯，除了上述的磁特性之外，为了在不断地受到振动的环境下也不发生破损而要求高断裂韧性值。如果在作为磁芯的MnZn类铁素体发生破损的情况下，可能会使电感大幅下降，从而导致电子部件难以如希望那样的工作，由于其影响而可能导致整台汽车无法运行。

综上所述，对于提供给汽车车载用的电子部件的MnZn类铁素体，要求其兼具高磁导率等良好的磁特性以及高断裂韧性值两者。根据本公开，能够提供一种兼具良好的磁特性以及高断裂韧性值两者的MnZn类铁素体。

以下，对本公开的实施方式进行说明。此外，本公开并不限定于以下的实施方式。另外，在本说明书中，使用“至”所表示的数值范围是指包含以“至”的前后记载的数值为下限值以及上限值的范围。

在本公开中，限定了MnZn类铁素体的组成。首先，在本公开中，对将MnZn类铁素体(以下，仅称为“铁素体”)的组成限定在上述范围内的理由进行说明。此外，本公开中所含的作为基本成分的铁、锌、锰均通过以Fe₂O₃、ZnO、MnO计的值来表示。并且，对于这些Fe₂O₃、ZnO、MnO的含量，以相对于以Fe₂O₃、ZnO、MnO计的铁、锌、锰的总量100mol％的mol％表示，关于辅助成分和不可避免的杂质的含量，以相对于基本成分的质量ppm表示。

首先，对基本成分进行说明。

Fe₂O₃：51.5mol％至55.5mol％

无论是在基本成分中的Fe₂O₃比适量范围少还是多的情况下，磁各向异性变大或者磁致伸缩变大都会导致初始磁导率下降。因此，Fe₂O₃的含量最低为51.5mol％以上，且以55.5mol％为上限。

ZnO：超过15.5mol％且在26.0mol％以下

在ZnO少的情况下，居里温度过度变高会导致23℃下的初始磁导率下降，因此，含有的ZnO最低也要多于15.5mol％。ZnO的含量优选为15.6mol％以上，更优选为16.0mol％以上。但是，在ZnO的含量为适量以上的情况下，初始磁导率显示最大值的次峰温度也会下降，从而导致23℃下的初始磁导率下降。因此，将ZnO的含量的上限设为26.0mol％。ZnO的含量优选为25.5mol％以下。

MnO：22.0mol％至32.0mol％

本公开有关一种MnZn类铁素体，主要成分组成的余量为MnO。其原因在于，如果不是MnO的话，则无法实现23℃、100kHz下的初始磁导率在4000以上。MnO的含量优选为22.5mol％以上。另外，MnO的含量优选为31.0mol％以下。

以上，对基本成分进行了说明，有关辅助成分如下所述。

SiO₂：50质量ppm至250质量ppm

已知SiO₂有助于铁素体的晶体结构的均匀化，并且通过适量添加抑制了异常晶粒生长，并且电阻率也提高了。随着SiO₂的适量添加，能够使23℃、100kHz下的初始磁导率上升，同时，能够提高断裂韧性值。因此，最低含有50质量ppm以上的SiO₂。但是，在SiO₂的含量过多的情况下，相反会出现使局部变成低强度的异常晶粒，该异常晶粒导致断裂韧性值显著下降，同时初始磁导率也显著劣化，因此将SiO₂的含量控制在250质量ppm以下。SiO₂的含量优选为60质量ppm以上。SiO₂的含量优选为230质量ppm以下，更优选为不足200质量ppm。进一步优选为190质量ppm以下。

CaO：100质量ppm以上，不足1000质量ppm

CaO在MnZn类铁素体的晶界处偏析且具有抑制结晶晶粒生长的作用，通过适量添加，伴随电阻率提升从而能够提升23℃、100kHz下的初始磁导率。另外，由于抑制结晶晶粒生长的作用同时也承担抑制出现异常晶粒生长的作用，因此，通过适量添加CaO，也能够提高断裂韧性值。因此，最低含有100质量ppm以上的CaO。但是，在CaO的含量过多的情况下会出现异常晶粒，断裂韧性值下降，且初始磁导率也劣化，因此将CaO的含量控制为不足1000质量ppm。CaO的含量优选为130质量ppm以上。另外，CaO的含量优选为850质量ppm以下。

Nb₂O₅：100质量ppm至300质量ppm

已知Nb₂O₅在MnZn类铁素体的晶界处偏析，具有缓慢地抑制结晶晶粒生长并且缓和这种应力的效果。因此，随着其适量的添加，能够提升初始磁导率，并且，能够抑制使局部变成低强度的异常晶粒生长，由此也能够提高断裂韧性值。由此，最低含有100质量ppm以上的Nb₂O₅。但是，在Nb₂O₅的含量过多的情况下会出现异常晶粒，且会引起断裂韧性值的显著下降以及初始磁导率的劣化，因此将Nb₂O₅的含量控制为300质量ppm以下。Nb₂O₅的含量优选为120质量ppm以上。另外，Nb₂O₅的含量优选为不足300质量ppm。当制造铁素体时，为了适当地分散已添加的Nb从而适当地防止初始磁导率的温度特性的变动，并且适当地防止23℃下的初始磁导率的下降，Nb₂O₅的含量更优选为280质量ppm以下。

P：不足10质量ppm，B：不足10质量ppm

P以及B主要是原料氧化铁中不可避免含有的成分。如果含有极少量这些成分的话则没有问题，但如果含有一定量以上的情况下，则会引起铁素体的异常晶粒生长，而异常晶粒生长部位会成为破坏的起点，从而导致断裂韧性值下降，同时，关于磁特性，会使初始磁导率劣化，带来严重的不利影响。因此，将P以及B的含量均限制为不足10质量ppm。P的含量优选为8质量ppm以下。另外，B的含量优选为8质量ppm以下。P以及B的含量的下限并无特别限定，分别可为0质量ppm。

Na：不足200质量ppm

Mg：不足200质量ppm

Al：不足250质量ppm

K：不足100质量ppm

在作为MnZn类铁素体的原料的氧化铁、氧化锰、氧化锌中包含低纯度的Na、Mg、Al、K，并且，Na、Mg、Al、K作为溶解成分存在于自来水等水中。另外，在铁素体的制造工序中，有时会添加含有这些金属离子的分散剂等成分。进一步，含有这些成分的物质主要用作铁素体的制造工序中的煅烧、烧制时使用的炉的耐火材料，可以认为会由于炉的脱落、接触磨损等而混入这些成分。如果这些成分中的一部分在成型体成型时残留的话，则其可能在烧制时与氧化铁反应形成尖晶石结构并固溶在MnZn类铁素体中。虽然这些成分本身不会引起异常晶粒生长，也不会对磁特性产生不利影响，但是这些成分的固溶部的韧性比普通的MnZn类铁素体低，因此，这些成分的存在会导致MnZn类铁素体的韧性显著下降。因此，为了抑制韧性的下降，对这四种成分的含量进行了限定。

具体而言，Na：不足200质量ppm，Mg：不足200质量ppm，Al：不足250质量ppm，K：不足100质量ppm。Na的含量优选为130质量ppm以下，更优选为不足100质量ppm，进一步优选为90质量ppm以下。Mg的含量优选为150质量ppm以下，更优选为130质量ppm以下。Al的含量优选为200质量ppm以下，更优选为190质量ppm以下。另外，K的含量优选为80质量ppm以下，更优选为75质量ppm以下。Na、Mg、Al以及K的下限并无特别限定，分别可以为0ppm。从生产技术方面的观点出发，Na的含量优选为10质量ppm以上。从生产技术方面的观点出发，Mg的含量优选为10质量ppm以上。从生产技术方面的观点出发，Al的含量优选为15质量ppm以上。另外，从生产技术方面的观点出发，K的含量优选为5质量ppm以上。

此外，作为通过减少Na、Mg、Al以及K成分而获得的次要效果，可举出成型工序中的成品率提高。MnZn类铁素体是通过利用粉末压缩法将含有粘结剂的造粒粉末成型后进行烧制而制成的，后述其详情。在该成型工序中，主要是从模具脱模时会在成型体上产生裂纹。此时产生裂纹的情况下即为不合格产品，从而失去作为产品的价值。如果Na、Mg、Al以及K成分为上述规定范围内的组成的话，则能够抑制成型体的裂纹发生率。关于这种机理的详情正在研究中，本申请发明人们进行了如下推测。已知会在主要用作粘结剂的聚乙烯醇等有机物粘结剂与Na、Mg、Al以及K等金属离子之间发生交联反应。由此，可以认为Na、Mg、Al以及K等金属离子具有阻碍粘结剂均匀分散的作用。因此，本申请发明人们考虑对Na、Mg、Al以及K的含量设置限定可以抑制这个现象的发生。通过减少Na、Mg、Al以及K成分，能够将成型体的裂纹发生率降低至不足2.5％，能够以较高的成品率制造MnZn类铁素体。

上述以外的不可避免的杂质的含量并无特别限定，例如优选为如下进行限定。Cr以及P的亲和性高，为了适当地降低P的含量随着Cr的存在而增加的风险，作为不可避免的杂质的Cr的含量优选为不足7质量ppm，更优选为5质量ppm以下。作为不可避免的杂质的Ti的含量优选为不足50质量ppm。如果Ti的含量不足50质量ppm的话，则能够适当地防止初始磁导率的温度特性的变动，并且能够适当地防止23℃下的初始磁导率下降。此外，这些元素的下限并无特别限定，可以为0质量ppm。

P、B、Na、Mg、Al、K的总量优选为675质量ppm以下，更优选为400质量ppm以下。如果减少这些元素的总量的话，则断裂韧性值会变得更大。

此外，根据JIS K 0102(ICP质谱法)定量P、B、Na、Mg、Al、K以及其他不可避免的杂质的含量。

另外，MnZn类铁素体的各种特性不限于组成，受各种参数的影响很大。其中，在本公开中，为了获得适合的磁特性以及机械特性，优选设定如下规定。

根据JIS R1607测定的断裂韧性值为1.00MPa·m^1/2以上。

MnZn类铁素体为陶瓷，其为脆性材料所以几乎不会发生塑性变形。因此，根据JISR1607规定的SEPB法(单边预裂纹梁法(Single-Edge-Precracked-Beam method))来测定断裂韧性值。在SEPB法中，断裂韧性值是通过在平板状磁芯的中心部压入维氏压头，在施加预裂纹的状态下进行弯曲试验来测定的。本发明的MnZn类铁素体设定要求高韧性的车载用途，其断裂韧性值满足1.00MPa·m^1/2以上。为了满足该条件，需要将上述的成分组成控制在规定范围内。断裂韧性值更优选为1.10MPa·m^1/2以上。

此外，本公开的MnZn类铁素体还可以含有以下的添加物质作为辅助成分。

CoO：3500质量ppm以下

CoO是含有具有正磁各向异性的Co²⁺离子的成分，通过该成分的添加，能够扩大表示初始磁导率的最大温度的次峰温度范围。另外，通过将CoO的添加量设为3500质量ppm以下，能够与其他成分所具有的负磁各向异性相抵消，能够防止初始磁导率的下降。CoO的下限并无特别限定，可以为0质量ppm，但优选超过500质量ppm。此外，CoO的含量优选为3000质量ppm以下，更优选为2800质量ppm以下。

接下来，对本公开的MnZn类铁素体的制造方法进行说明。

本公开的MnZn类铁素体的制造方法为具有如下工序的MnZn类铁素体的制造方法：将所述基本成分的混合物煅烧并且冷却从而得到煅烧粉末的煅烧工序；向所述煅烧粉末中添加所述辅助成分，进行混合、粉碎从而得到粉碎粉末的混合-粉碎工序；向所述粉碎粉末中添加粘结剂进行混合后，进行造粒从而得到造粒粉末的造粒工序；将所述造粒粉末成型从而得到成型体的成型工序；和将所述成型体进行烧制从而得到MnZn类铁素体的烧制工序。

在MnZn类铁素体的制造中，首先按照上述的比例称量作为基本成分的Fe₂O₃、ZnO以及MnO粉末，并将它们充分混合得到混合物，然后煅烧该混合物(煅烧工序)。此时，对于不可避免的杂质，将其限制在上述的范围内。

接着，按照规定的比例向所得到的煅烧粉末中加入本公开中规定的辅助成分，使其与煅烧粉末混合并进行粉碎(混合-粉碎工序)。在该工序中，使粉末充分均匀化以使得所添加的成分的浓度不存在偏差，同时，将煅烧粉末微细化至目标平均粒径大小，制成粉碎粉末。

接着，向粉碎粉末中加入聚乙烯醇等公知的有机物粘结剂，并通过喷雾干燥法等造粒从而得到造粒粉末(造粒工序)。然后，根据需要，经过过筛等工序以调整粒度，然后通过成型机施加压力进行成型从而得到成型体(成型工序)。在该成型工序中，当在成型体上产生裂纹时，则在最终制品的MnZn类铁素体上也会残留裂纹。有裂纹的MnZn类铁素体的强度差，与有裂缝的制品同样而成为未达到所期望的磁特性的不合格产品。因此，这时去除有裂纹的成型体。接着，按照公知的烧制条件烧制成型体，获得MnZn类铁素体(烧制工序)。

另外，在本公开的MnZn类铁素体的制造方法中，使用减少了杂质含量的原料。另外，当混合、粉碎、造粒时，作为含有基本成分或者进一步含有辅助成分的浆料的溶剂，使用减少了杂质含量的纯水或者离子交换水。另外，用于降低粘结剂以及浆料的粘度而加入的表面活性剂等也选择减少了金属离子的表面活性剂。再者，在煅烧工序、烧制工序中所使用的炉的耐火材料含有这些成分的情况居多。因此，为了抑制这些元素的污染，适当进行筛分，或者在烧制时采用垫粉以减少混合物或者成型体与耐火材料的接触面积，由此来防止Na、Mg、Al以及K的污染。

也可以对所得到的MnZn类铁素体实施适当的表面研磨等加工。

如此得到的MnZn类铁素体不仅具有现有的MnZn类铁素体无法达成的、平板状磁芯根据JIS R1607测定的断裂韧性值为1.00MPa·m^1/2以上的优异的机械特性，同时实现了在相同条件下制作的环形磁芯在23℃、100kHz下的初始磁导率的值为4000以上的优异的磁特性。环形磁芯在23℃、100kHz下的初始磁导率的值优选为4500以上。

此外，根据在环形磁芯上进行10匝绕线，使用LCR测量仪(キーサイト社制4980A)进行测定得到的电感计算出环形磁芯的初始磁导率。

关于平板状磁芯的断裂韧性值，依据JIS R1607，在通过维氏压头压入中央部的试样上施加预裂纹后，通过三点弯曲试验断裂，根据其断裂载荷和试验片的尺寸计算得出。

实施例

(实施例1)

在将所含有的Fe、Zn和Mn全部以Fe₂O₃、ZnO和MnO计的情况下，称量各原料粉末，使Fe₂O₃、ZnO和MnO的量的比例如表1所示，使用球磨机将各原料粉末混合16小时，然后在空气中在900℃煅烧3小时，利用1.5小时使其在空气中冷却至室温从而得到煅烧粉末。接着，分别称取150质量ppm、700质量ppm、250质量ppm当量的SiO₂、CaO和Nb₂O₅，然后将其加入到该煅烧粉末中，并使用球磨机粉碎12小时，从而得到粉碎粉末。将聚乙烯醇加入到该粉碎粉末中进行喷雾干燥造粒，并施加118MPa的压力成型环形磁芯和平板状磁芯。然后，目测确认这些成型体没有裂纹之后，将成型体装入烧制炉中，在氮气和空气适当混合的气流中，在1320℃的最高温度下烧制2小时，得到外径：25mm；内径：15mm；高度：5mm的烧结体环形磁芯和长：4mm；宽：35mm；厚：3mm的烧结体平板状磁芯。

此外，由于使用高纯度原料作为原料，在辅助成分的混合、粉碎时使用纯水，再者未向浆料中添加含有金属离子的润滑剂等成分，因此，抑制了Na、Mg、Al以及K的污染，由此，烧结体环形磁芯以及烧结体平板状磁芯中所含有的P和B的量分别为4质量ppm和3质量ppm，并且Na、Mg、Al以及K分别为80质量ppm、75质量ppm、120质量ppm和30质量ppm。此外，如上所述，根据JIS K 0102(ICP质谱法)定量P、B、Na、Mg、Al以及K的含量。

根据上述的方法求得烧结体环形磁芯的初始磁导率以及烧结体平板状磁芯的断裂韧性值。所得到的结果示于表1。

[表1]

表1

如该表中所示，在作为发明例的实施例1-1至1-5中，23℃、100kHz下的初始磁导率的值为4000以上，并且断裂韧性值为1.00MPa·m^1/2以上，兼具适合的磁特性与高韧性。

与之相对，在仅含有不足51.5mol％的Fe₂O₃的比较例(比较例1-1)以及Fe₂O₃多于55.5mol％的比较例(比较例1-2)中，虽然实现了高韧性，但是由于磁各向异性以及磁致伸缩变大，因此初始磁导率下降，从而导致23℃、100kHz下的初始磁导率的值未达到4000以上。

另外，由于在ZnO不足的比较例(比较例1-3)中居里温度过度上升，相反地，在含有多量的ZnO的比较例(比较例1-4)中初始磁导率显示最大值的次峰下降，因此，23℃、100kHz下的初始磁导率的值未达到4000以上。

(实施例2)

在将所含有的Fe、Zn和Mn全部以Fe₂O₃、ZnO和MnO计的情况下，称量各原料，使成分组成为Fe₂O₃：53.0mol％、ZnO：20.0mol％、MnO：27.0mol％，使用球磨机混合16小时，然后在空气中在900℃煅烧3小时，利用1.5小时使其在空气中冷却至室温从而得到煅烧粉末。接着，向该煅烧粉末中加入表2所示量的SiO₂、CaO和Nb₂O₅以及向一部分试样中加入CoO，并使用球磨机粉碎12小时，从而得到粉碎粉末。将聚乙烯醇加入到该粉碎粉末中进行喷雾干燥造粒，并施加118MPa的压力成型环形磁芯和平板状磁芯。然后，目测确认这些成型体没有裂纹之后，将成型体插入烧制炉中，在氮气和空气适当混合的气流中，在1320℃的最高温度下烧制2小时，得到外径：25mm；内径：15mm；高度：5mm的烧结体环形磁芯和长：4mm；宽：35mm；厚：3mm的烧结体平板状磁芯。所得到的烧结体环形磁芯以及烧结体平板状磁芯中所含有的P以及B的量分别为4质量ppm和3质量ppm，另外，Na、Mg、Al以及K分别为80质量ppm、75质量ppm、120质量ppm和30质量ppm。

对于这些各个试样，使用与实施例1相同的方法和装置评价各项特性。所得到的结果示于表2。

[表2]

表2

如该表中所示，在SiO₂、CaO、Nb₂O₅、和CoO的量为规定的范围内的实施例2-1至2-8中，23℃、100kHz下的初始磁导率的值为4000以上，并且断裂韧性值为1.00MPa·m^1/2以上，兼具适合的磁特性与高韧性。

与之相对，在SiO₂、CaO和Nb₂O₅这三种成分之一含有不足规定量的比较例2-1、2-3和2-5中，可见由于晶界形成不充分因此电阻率下降，由此导致初始磁导率劣化，并且由于对结晶晶粒生长的适度抑制不充分，因此出现了一部分低强度的粗大晶粒，导致断裂韧性值未达到所期望的值。反之，在相同成分中的一个过多的比较例2-2、2-4和2-6中，由于异常晶粒的出现导致初始磁导率显著劣化，并且由于异常晶粒的部位为局部的低强度，因此断裂韧性值也大幅下降。

(实施例3)

根据实施例1所示的方法，使用基本成分和辅助成分的组成比例与实施例1-2相同、但含有的P、B的量各不相同的原料得到造粒粉末。对该造粒粉末施加118MPa的压力成型环形磁芯和平板状磁芯。然后，目测确认这些成型体没有裂纹之后，将成型体插入烧制炉中，在氮气和空气适当混合的气流中，在1320℃的最高温度下烧制2小时，得到外径：25mm；内径：15mm；高度：5mm的烧结体环形磁芯和长：4mm；宽：35mm；厚：3mm的烧结体平板状磁芯。

对于这些各个试样，使用与实施例1相同的方法和装置评价各项特性。所得到的结果示于表3。

另外，在相同条件下制造1000个成型体，并目测观察是否有裂纹。此外，关于裂纹的判断，将成型体完全断裂的、能够确认0.5mm以上的裂纹的或者部分缺失的判断为有裂纹的磁芯。裂纹的发生率示于表3。

[表3]

表3

在P和B为规定范围内的实施例3-1中，23℃、100kHz下的初始磁导率的值为4000以上，并且断裂韧性值为1.00MPa·m^1/2以上，能够兼顾适合的磁特性和高韧性。反之，当两个成分中的一者或者两者含有规定以上的量时，会出现异常晶粒而导致初始磁导率劣化，同时断裂韧性值也下降，均无法得到所期望的值。

(实施例4)

根据实施例1所示的方法，使用基本成分和辅助成分的组成比例与实施例1-2相同、但所含有的杂质的量各不相同的原料，并且，关于在混合、粉碎、造粒时用作浆料的溶剂的水，不同于普通的纯水或者离子交换水而使用自来水或者不同硬度的矿泉水等，或者有意添加试剂，最终试样所含有的Na、Mg、Al以及K的量不同而制造的造粒粉末，对该造粒粉末施加118MPa的压力成型环形磁芯和平板状磁芯。然后，将这些成型体插入烧制炉中，在氮气和空气适当混合的气流中，在1320℃的最高温度下烧制2小时，得到外径：25mm；内径：15mm；高度：5mm的烧结体环形磁芯和长：4mm；宽：35mm；厚：3mm的烧结体平板状磁芯。

对于这些各个试样，使用与实施例1相同的方法和装置评价各项特性。所得到的结果示于表4。

另外，在相同条件下制造1000个成型体，并目测观察是否有裂纹。裂纹的发生率示于表4。

[表4]

在Na、Mg、Al以及K的含量为既定范围内的实施例4-1至4-9中，能够得到断裂韧性值为1.00MPa·m^1/2以上的良好的值。

另一方面，在Na、Mg、Al以及K的至少一个含有规定值以上的比较例4-1至4-9中，能够得到所期望值的磁特性，但是断裂韧性值却低至不足1.00MPa·m^1/2。据推测，这种韧性下降是由于Na、Mg、Al以及K在结晶晶粒内固溶，并且局部出现了低韧性的点。

着眼于成型体的裂纹发生率，比较例4-1至4-9的裂纹发生率高达2.5％以上。认为这是由于在这些比较例中，Na、Mg、Al以及K的含量没有得到充分抑制，从而阻碍了粘结剂的均匀分散，并且成型体中存在粘结剂量局部不足的强度薄弱部位，容易出现裂纹缺陷。

(产业上的可利用性)

如上所述，本发明涉及的MnZn类铁素体兼具良好的磁特性(在23℃、100kHz下的初始磁导率的值为4000以上)以及机械特性(断裂韧性值为1.00MPa·m^1/2以上)两者，可以将成型体的裂纹发生率减小至不足2.5％，从而能够高成品率地进行制造，因此特别适用于汽车搭载用的电子部件的磁芯。

Claims

1.一种MnZn类铁素体，其为由基本成分、辅助成分和不可避免的杂质组成的MnZn类铁素体，其特征在于：

铁：以Fe₂O₃计为51.5mol％至55.5mol％，

锌：以ZnO计为超过15.5mol％且在26.0mol％以下，和

锰：以MnO计为22.0mol％至32.0mol％；

相对于所述基本成分，所述辅助成分为：

SiO₂：50质量ppm至250质量ppm，

CaO：100质量ppm以上，不足1000质量ppm，和

Nb₂O₅：100质量ppm至300质量ppm；

P：不足10质量ppm，

B：不足10质量ppm，

Na：40质量ppm以上，不足200质量ppm，

Mg：50质量ppm以上，不足200质量ppm，

Al：80质量ppm以上，不足250质量ppm，和

K：20质量ppm以上，不足100质量ppm。

2.根据权利要求1所述的MnZn类铁素体，其特征在于，

作为所述辅助成分，还含有3500质量ppm以下的CoO。

3.根据权利要求1或2所述的MnZn类铁素体，其特征在于，

根据JIS R1607测定的断裂韧性值为1.00MPa·m^1/2以上，而且，在23℃、100kHz下的初始磁导率为4000以上。