DE60120883T2

DE60120883T2 - Verfahren zur Herstellung wiederverwendbarem Mn-Zn Ferrits

Info

Publication number: DE60120883T2
Application number: DE60120883T
Authority: DE
Inventors: c/o Minebea Co. Osamu Iwata-gun Kobayashi; c/oMinebea Co. Ltd. Osamu Iwata-gun Yamada; c/o Minebea Co. Ltd. Kiyoshi Iwata-gun Ito
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2021-11-27
Also published as: EP1209135B1; JP2002167271A; DE60120883D1; US6576169B2; EP1209135A1; US20020093000A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren von Mn-Zn-Ferrit und insbesondere ein Herstellungsverfahren von Mn-Zn-Ferrit, welches die Rezyklierung von Ausschuss gesinterter Produkte wie in Anspruch 1 angegeben ermöglicht.
2. Beschreibung des technischen Gebiets
Typische magnetische Oxid-Materialien mit einem weichen Magnetismus beinhalten einen Mn-Zn-Ferrit, welcher als Material mit geringem Verlust verwendet worden ist, das für Schaltnetzteiltransformatoren, Zeilenkipptransformatoren und dergleichen, verschiedene Induktionselemente, ein Impedanzelement für EMI Gegenmassnahmen, einen Absorber elektromagnetischer Wellen und dergleichen verwendet wird. Konventionellerweise haben diese Mn-Zn-Ferrite gewöhnlich eine Basiskomponentenzusammensetzung, die über 50 mol% (52 bis 55 mol% im Durchschnitt) Fe₂O₃, 10 bis 24 mol% ZnO und den Rest MnO enthält. Der Mn-Zn-Ferrit wird üblicherweise hergestellt, in dem die entsprechenden Materialpulver von Fe₂O₃, ZnO und MnO in einem vorgeschriebenen Verhältnis gemischt werden, die gemischten Pulver den entsprechenden Schritten der Kalzinierung, des Vermahlens, der Komponentenanpassung, der Granulierung und dem Verpressen, um die gewünschte Form zu erhalten, unterworfen werden, danach wird eine Sinterbehandlung bei einer Temperatur von 1200 bis 1400°C während 3 bis 4 Stunden in einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt, in welcher ein relativer Partialdruck von Sauerstoff durch die Zuführung von Stickstoff beträchtlich gesenkt wird. Der Grund, weshalb der Mn-Zn-Ferrit in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert wird, ist der, dass wenn der Mn-Zn-Ferrit enthaltend über 50 mol% Fe₂O₃ in der Luft gesintert wird, keine genügende Verdichtung erhalten wird, wobei ein exzellenter Weichmagnetismus nicht erhalten wird, und das Fe²⁺, welches eine positive kristallmagnetische Anisotropie aufweist, durch Reduktion eines Teils von Fe₂O₃, welcher 50 mol% überschreitet, gebildet wird, wobei die negative kristallmagnetische Anisotropie von Fe³⁺ aufgehoben und der Weichmagnetismus verstärkt wird.
Die Menge des oben erwähnten gebildeten Fe²⁺ hängt vom relativen Partialdruck von Sauerstoff beim Sintern und beim Kühlen nach dem Sintern ab. Daher wird es schwierig exzellente weichmagnetische Eigenschaften zu gewährleisten, wenn der relative Partialdruck von Sauerstoff ungeeignet eingestellt ist. Deshalb wurde konventionell der folgende Ausdruck (1) experimentell aufgestellt und der relative Partialdruck von Sauerstoff beim Sintern und beim Kühlen nach dem Sintern streng in Übereinstimmung mit diesem Ausdruck (1) kontrolliert. log Po2 = –14540/(T + 273) + b (1) wobei T die Temperatur (°C) ist, Po₂ der relative Partialdruck von Sauerstoff ist und b eine Konstante ist, welche üblicherweise 7 bis 8 ist.
Zudem wird der oben erwähnte Schritt des Vermahlens derart durchgeführt, dass eine durchschnittliche Korngrösse eines feingemahlenen Pulvers im Bereich von 1.0 bis 1.4 μm liegt. Wenn die durchschnittliche Korngrösse mehr als 1.4 μm ist, kann eine erwünschte Dichte beim Sintern nicht erreicht werden und wenn die durchschnittliche Korngrösse kleiner als 1.0 μm ist, wird es schwierig das resultierende Pulver zu handhaben.
Eine grosse Menge an Ausschuss, z.B. Überschuss, Defekte und dergleichen, wird aus verschiedenen Gründen in jedem Schritt des Herstellungsverfahrens des oben beschriebenen Mn-Zn-Ferrits erzeugt. Während Ausschüsse, die vor dem Verpressungsschritt erzeugt werden, ohne besondere Probleme rezykliert werden können, sind Ausschüsse, die im Sinterungsschritt auf Grund von Defekten, wie etwa einem Fehler in der Dimension, brechen, abspalten oder dergleichen, erzeugt werden, aus den unten beschriebenen Gründen schwierig zu rezyklieren und werden einfach wie sie sind ausgesondert.
Der Sinterungsschritt eines Mn-Zn-Ferrits wird stark durch die Leerstellenkonzentration von Sauerstoffionen beeinflusst, welche unter seinen konstituierenden Ionen die tiefste Diffusionsrate aufweisen. Wird die Leerstellenkonzentration von Sauerstoffionen erhöht, ist die Diffusion von Sauerstoffionen, Eisenionen, Manganionen und Zinkionen beschleunigt und die gesinterte Dichte steigt an. Der Fe₂O₃-Gehalt und ein relativer Partialdruck von Sauerstoff in einer Atmosphäre sind Faktoren, welche die Leerstellenkonzentration von Sauerstoffionen bestimmen. Je kleiner der Fe₂O₃-Gehalt ist und je tiefer der relative Partialdruck von Sauerstoff ist, um so leichter können Leerstellen von Sauerstoffionen gebildet werden. Weil ein konventioneller Mn-Zn-Ferrit über 50 mol% Fe₂O₃ enthält, nehmen die Sauerstoffionen Leerstellen ab, während die entsprechenden Leerstellen an Eisenionen, Manganionen und Zinkionen ansteigen. D.h., im Fall, dass ein konventionell gesinterter Mn-Zn-Ferrit für die Rezyklierung vermahlen und verpresst wird, muss dieser in einer Atmosphäre gesintert werden, in welcher der relative Partialdruck von Sauerstoff beträchtlich gesenkt wurde. Allerdings ist der tiefste relative Partialdruck von Sauerstoff, der in einem derzeitigen Massenproduktionsverfahren erhältlich ist, ungefähr 0.0001, in welchem eine gewünschte Leerstellenkonzentration an Sauerstoff nicht erhalten werden kann. Als ein Resultat davon kann die Sinterung nicht glatt durchgeführt werden, was es schwierig macht, die gewünschte Dichte zu erhalten. Demzufolge haben die resultierenden gesinterten Kerne keine magnetischen Eigenschaften, welche gut genug sind, um einer praktischen Verwendung zu dienen, und werden daher einfach ausgesondert.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist in Erwägung der oben erwähnten konventionellen Probleme gemacht worden und es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für Mn-Zn-Ferrit gemäss Anspruch 1 zur Verfügung zu stellen, das es erlaubt Ausschüsse gesinterter Kerne ohne ernsthafte Schwierigkeiten bei der Sinterung zu rezyklieren.
Um das oben angegebene Ziel zu erreichen, umfasst ein Herstellungsverfahren für Mn-Zn-Ferrit gemäss der vorliegenden Erfindung die in Anspruch 1 angegebenen Schritte.
Die Menge an zu rezyklierendem Pulver, d.h., ein rezykliertes Pulver, kann beliebig ausgewählt werden. Wenn das rezyklierte Pulver eine Zielkomponentenzusammensetzung hat, können alle gemischten Pulver für das Verpressen rezykliert werden. Und wenn das rezyklierte Pulver keine Zielkomponentenzusammensetzung hat, müssen die Komponenten angepasst werden, in dem die entsprechenden Rohmaterialpulver an Fe₂O₃, ZnO, MnO oder dergleichen in geeigneter Weise hinzugefügt werden.
Da der Fe₂O₃-Gehalt in der vorliegenden Erfindung wie oben erwähnt auf weniger als 50 mol% beschränkt ist, werden Leerstellen von Sauerstoffionen im Sinterungsschritt einfach gebildet und die Dichte von einem gesinterten Kern wird auf einfache Weise erhöht. Deshalb hat, wenn die Sinterung (erhitzenaufrechterhalten der Temperatur-kühlen) in einer Atmosphäre durchgeführt wird, die eine geeignete Menge an Sauerstoff enthält, der resultierende gesinterte Kern eine ausreichend hohe Dichte, selbst dann, wenn ein rezykliertes Pulver verwendet wird. Allerdings müssen wenigstens 44.0 mol% Fe₂O₃ im Ferrit enthalten sein, da ein zu geringer Fe₂O₃-Gehalt in einer Senkung der Anfangspermeabilität resultiert.
ZnO beinflusst die Curietemperatur und die Sättigungsmagnetisierung. Eine zu grosse Menge an ZnO senkt die Curietemperatur was zu praktischen Problemen führt, aber andererseits reduziert eine zu geringe Menge an ZnO die Sättigungsmagnetisierung, so dass es wünschenswert ist, den ZnO Gehalt auf den oben erwähnten Bereich von 4.0 bis 26.5 mol% festzusetzen.
Eine Mangankomponente im oben erwähnten Ferrit existiert als Mn²⁺ und Mn³⁺. Da Mn³⁺ ein Kristallgitter verzerrt und dadurch die Anfangspermeabilität signifikant senkt, wird der Mn₂O₃-Gehalt auf 1.00 mol oder weniger festgesetzt. Da jedoch ein zu geringer Mn₂O₃-Gehalt den spezifischen elektrischen Widerstand signifikant senkt, müssen wenigstens 0.02 mol% Mn₂O₃ im Ferrit enthalten sein.
Es ist erwünscht, dass die untere Grenze der durchschnittlichen Korngrösse der rezyklierten Pulver auf ungefähr 1.0 μm ähnlich zum Stand der Technik festgesetzt wird. Allerdings wird selbst dann, wenn die durchschnittliche Korngrösse 1.4 μm überschreitet und z.B. 2.0 μm misst, eine genügend hohe Dichte bei der Sinterung erhalten.
Da die vorliegende Erfindung das Rezyklieren von Ausschüssen gesinterter Kerne betrifft, enthält ein rezyklierter Ferrit natürlicherweise Additive, die in den Ausschüssen gesinterter Kerne enthalten sind. Im allgemeinen werden CaO, SiO₂, ZrO₂, Ta₂O₅, HfO₂, Nb₂O₅, V₂O₅, Bi₂O₃, In₂O₃, CuO, MoO₃, WO₃, Al₂O₃, TiO₂ und SnO₂ als Additive verwendet. Deshalb kann in der vorliegenden Erfindung der rezyklierte Ferrit eine geringe Menge eines oder mehrerer dieser Additive enthalten.
In der vorliegenden Erfindung kann der oben erwähnte Mn₂O₃-Gehalt kontrolliert werden, in dem in einer Atmosphäre mit angepasstem relativem Partialdruck von Sauerstoff gesintert wird. In diesem Fall ist es erwünscht, den Mn₂O₃-Gehalt, d.h., die Menge an Mn³⁺, zu kontrollieren, in dem das Sintern und das Kühlen nach dem Sintern in einer Atmosphäre mit einem relativen Partialdruck von Sauerstoff durchgeführt wird, welcher erhalten wird, in dem ein beliebiger Wert in einem Bereich von 6 bis 10 als Konstante b im Ausdruck (1) verwendet wird. Wenn ein Wert grösser als 10 als Konstante b gewählt wird, überschreitet die Menge an Mn³⁺ im Ferrit 1 mol%, wodurch die Anfangspermeabilität rasch gesenkt wird. Deshalb muss die Menge an Mn³⁺ im Ferrit reduziert werden, um die Anfangspermeabilität zu erhöhen. Somit ist es erwünscht, dass ein kleiner Wert als Konstante b ausgewählt wird. Wenn allerdings ein Wert kleiner als 6 gewählt wird, steigt Fe²⁺ zu stark an oder Mn³⁺ sinkt zu stark ab, wodurch der spezifische elektrische Widerstand signifikant abgesenkt wird. Entsprechend wird die Konstante b auf wenigstens 6 festgesetzt. Ein relativer Partialdruck von Sauerstoff (Po₂) kann in einem Bereich von 0.0001 bis 0.21 festgesetzt werden, wobei die obere Grenze von 0.21 dem Atmosphärendruck entspricht und die untere Grenze von 0.0001 im gegenwärtigen Herstellungsverfahren ohne ernsthafte Probleme erhalten werden kann.
In der vorliegenden Erfindung wird der Fe₂O₃-Gehalt auf weniger als 50 mol% beschränkt und eine Konstante b im Ausdruck (1) wird auf einen beliebigen Wert, ausgewählt aus einem Bereich von 6 bis 10, wie oben erwähnt, festgesetzt. Deshalb ist der spezifische elektrische Widerstand des resultierenden Mn-Zn-Ferrits 10 Ωm oder mehr, d.h., viel höher als der des konventionellen Mn-Zn (ca. 0.01 bis 1 Ωm). Somit ist der Mn-Zn-Ferrit der vorliegenden Erfindung bspw. für magnetisches Material geeignet, welches in einer hohen Frequenzregion, die 1 MHz überschreitet, verwendet wird.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Bei der Herstellung des Mn-Zn-Ferrits werden Ausschüsse von gesintertem Mn-Zn-Ferrit, die beim Sinterungsschritt erzeugt werden, mit geeigneten Vermahlungshilfsmitteln vermahlen, z.B., einer Hammermühle und einer Strahlmühle, um ein rezykliertes Pulver zu erhalten, und entsprechende Rohmaterialpulver von Fe₂O₃, ZnO, MnO und dergleichen als Hauptkomponenten werden mit dem rezyklierten Pulver in einem vorgeschriebenen Verhältnis vermischt, um ein gemischtes Pulver mit einer Zielkomponentenzusammensetzung zu erhalten. Das rezyklierte Pulver muss zu Beginn nicht fein gekörnt sein und kann eine durchschnittliche Korngrösse von ungefähr 40 μm oder weniger aufweisen. In diesem Fall wird das oben beschriebene gemischte Pulver kalziniert, dann auf eine durchschnittliche Korngrösse von ca. 2 μm oder weniger feingemahlen. Die Temperatur für die Kalzinierung kann in geeigneter Weise aus einem Bereich von 850 bis 950°C, abhängig von der Zielzusammensetzung, ausgewählt werden. Allerdings kann die Kalzinierung weggelassen werden, wenn die Menge an Rohmaterialpulvern, welche zum rezyklierten Pulver hinzuzufügen ist, gering ist. Des Weiteren kann eine Allzweckkugelmühle für das Feinvermahlen des kalzinierten Pulvers verwendet werden. Dann werden die entsprechenden Pulver verschiedener Additive, die oben beschrieben sind, wie benötigt mit den feinvermahlenen Pulvern in einem vorgeschriebenen Verhältnis gemischt, um eine Mischung mit einer Zielkomponentenzusammensetzung zu erhalten. Anschliessend wird die Mischung granuliert und in Übereinstimmung mit einem üblichen Ferritherstellungsverfahren verpresst und dann bei 1200 bis 1400°C während zwei bis vier Stunden gesintert.
Bei der oben erwähnten Sinterung und dem Kühlen nach der Sinterung wird ein relativer Partialdruck von Sauerstoff durch Einfliessen eines inerten Gases wie bspw. Stickstoffgas oder dergleichen in den Sinterungsofen kontrolliert. In diesem Fall kann die Konstante b im Ausdruck (1) beliebig auf einen Wert, ausgewählt aus einem Bereich von 6 bis 10, festgesetzt werden. Da die Reaktion der Oxidation oder Reduktion unabhängig von relativen Sauerstoffpartialdrücken bei einer Temperatur von weniger als 500°C vernachlässigt werden kann, muss weiter in diesem Fall das Kühlen nach der Sinterung nur in Übereinstimmung mit dem oben genannten Ausdruck (1) durchgeführt werden, bis die Temperatur auf 500°C abgesunken ist.
Beispiele
Beispiel 1
Entsprechende Rohmaterialpulver von Fe₂O₃, MnO und ZnO wurden für eine Zusammensetzung von 53.0 mol% Fe₂O₃ und den Rest enthaltend MnO und ZnO mit einem molaren Verhältnis von MnO zu ZnO von 3:2 eingewogen und mit einer Kugelmühle gemischt. Dann wurde das gemischte Pulver in der Luft bei 900°C während zwei Stunden kalziniert und weiter mit einer Kugelmühle gemahlen, um ein feingemahlenes Pulver mit einer durchschnittlichen Korngrösse von 1.2 μm zu erhalten. Darauf wurden 0.05 Massen% CaO zu diesem feingemahlenen Pulver als Additiv hinzugefügt und die angepasste Mischung wurde weiter mit einer Kugelmühle während einer Stunde gemischt. Dann wurde diese Mischung unter Zugabe von Polyvinylalkohol granuliert und bei einem Druck von 80 MPa in ringförmige Kerne (Grünlinge) verpresst, von denen jeder einen äusseren Durchmesser von 18 mm, einen inneren Durchmesser von 10 mm und eine Höhe von 4 mm hatte. Die Grünlinge wurden in einen Sinterungsofen gestellt, in dem eine Atmosphäre durch Einfliessen von Stickstoff angepasst wurde, so dass sich ein relativer Partialdruck von Sauerstoff ergab, wie er durch Festsetzen der Konstante b im Ausdruck (1) auf 8 erhalten wird, bei 1300°C während drei Stunden gesintert und nach dem Sintern gekühlt, und ein gesinterter Kern (Vergleichsprobe 1-1) gleich einem konventionellen Mn-Zn-Ferrit wurde erhalten.
Dann wurde der gesinterte Kern (Vergleichsprobe 1-1) mit einer Hammermühle und einer Strahlmühle gemahlen, so dass er eine durchschnittliche Korngrösse von 40 μm oder weniger aufwies, um ein rezykliertes Pulver zu erhalten. Dann wurde das rezyklierte Pulver mit einer Kugelmühle gemahlen, um ein gemischtes Pulver mit einer durchschnittlichen Korngrösse von 1.2 μm zu erhalten. Dann wurde dieses gemischte Pulver unter Zugabe von Polyvinylalkohol granuliert und bei einem Druck von 80 MPa in ringförmige Kerne (Grünlinge) verpresst, von denen jeder einen äusseren Durchmesser von 18 mm, einen inneren Durchmesser von 10 mm und eine Höhe von 4 mm aufwies. Die Grünlinge wurden in einen Sinterungsofen gestellt, in dem eine Atmosphäre durch Einfliessen von Stickstoff derart angepasst wurde, dass sich ein relativer Partialdruck von Sauerstoff ergab, wie er durch Festsetzen der Konstante b im Ausdruck (1) auf 8 erhalten wird, bei 1300°C während drei Stunden gesintert und nach dem Sintern gekühlt, und ein rezyklierter gesinterter Kern (Vergleichsprobe 1-2) mit derselben Komponentenzusammensetzung wie ein konventioneller Mn-Zn-Ferrit wurde erhalten.
Andererseits wurde der gesinterte Kern (Vergleichsprobe 1-1) mit einer Hammermühle und einer Strahlmühle gemahlen, so dass er eine durchschnittliche Korngrösse von 40 μm oder weniger aufwies, um ein rezykliertes Pulver auf dieselbe Art wie oben zu erhalten, und entsprechende Rohmaterialpulver von MnO und ZnO wurden zum rezyklierten Pulver hinzugefügt, um eine Zusammensetzung von 49.0 mol% Fe₂O₃ und den Rest beinhaltend MnO, Mn₂O₃ und ZnO mit einem molaren Verhältnis von MnO zu ZnO von 3:2 (sowohl MnO als auch Mn₂O₃ werden als MnO gezählt) zu erhalten, um ein gemischtes Pulver zu erhalten. Dann wurde dieses gemischte Pulver mit einer Kugelmühle gemischt und bei 900°C während zwei Stunden kalziniert. Weiter wurde das kalzinierte Pulver mit einer Kugelmühle gemahlen, um zwei verschiedene feingemahlene Pulver mit einer durchschnittlichen Korngrösse von 1.2 μm bzw. 2.0 μm zu erhalten. Darauf wurden diese feingemahlenen Pulver beide unter Zugabe von Polyvinylalkohol granuliert und bei einem Druck von 80 MPa in ringförmige Kerne (Grünlinge) verpresst, von denen jeder einen äusseren Durchmesser von 18 mm, einen inneren Durchmesser von 10 mm und eine Höhe von 4 mm aufwies. Die Grünlinge wurden in einen Sinterungsofen gestellt, in dem eine Atmosphäre durch Einfliessen von Stickstoff angepasst wurde, so dass ein relativer Partialdruck von Sauerstoff, wie erhalten durch Festsetzen der Konstante b im Ausdruck (1) auf 8, vorlag, bei 1300°C während drei Stunden gesintert und nach dem Sintern gekühlt und entsprechende Proben 1-3 und 1-4 der vorliegenden Erfindung wurden erhalten.
Die endgültigen Komponentenzusammensetzungen der Proben 1-1 bis 1-4, die so erhalten wurden, wurden mittels Röntgenfluoreszenzanalyse geprüft und eine quantitative Analyse von Mn₂O₃ für die Proben 1-3 und 1-4 der vorliegenden Erfindung wurde mittels einer Titrationsmethode durchgeführt. Zusätzlich wurde die gesinterte Dichte und die Anfangspermeabilität bei 1 MHz gemessen. Die Resultate sind zusammen in Tabelle 1 gezeigt.
Wie aus den in Tabelle 1 gezeigten Resultaten offensichtlich ist, hat die Vergleichsprobe 1-2 mit derselben Komponentenzusammensetzung wie ein konventioneller Mn-Zn-Ferrit eine niedrigere Dichte als die Vergleichsprobe (brandneu gesinterter Kern) 1-1, welcher aus fabrikneuen Rohmaterialpulvern gemacht wurde, und weist eine signifikant tiefere Anfangspermeabilität auf, welche Probe 1-2 nutzlos macht. Auf der anderen Seite weisen die Proben 1-3 und 1-4 der vorliegenden Erfindung, die rezykliert werden, Dichten und Anfangspermeabilitäten auf, die gleich jenen der Vergleichsprobe 1-1 des brandneu gesinterten Kerns sind. Deshalb ist es klar, dass das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung viel zum rezyklieren von Ausschüssen gesinterter Kerne beiträgt.
Beispiel 2
Die Vergleichsprobe 1-1 im Beispiel 1 wurde mit einer Hammermühle und einer Strahlmühle gemahlen, so dass sie eine durchschnittliche Korngrösse von 40 μm oder weniger aufwies, um ein rezykliertes Pulver zu erhalten. Dann wurden entsprechende Rohmaterialpulver von MnO und ZnO zum rezyklierten Pulver hinzugefügt, um eine Zusammensetzung von 49.0 mol% Fe₂O₃ und einen Rest beinhaltend MnO, Mn₂O₃ und ZnO mit einem molaren Verhältnis von MnO zu ZnO von 3:2 (sowohl MnO als auch Mn₂O₃ werden als MnO gezählt) zu erhalten, um somit ein gemischtes Pulver zu erhalten. Dann wurde dieses gemischte Pulver mit einer Kugelmühle gemischt und bei 900°C während 2 Stunden kalziniert. Weiter wurde das kalzinierte Pulver mit einer Kugelmühle gemahlen, um ein feingemahlenes Pulver mit einer durchschnittlichen Korngrösse von 1.2 μm zu erhalten. Darauf wurde dieses feingemahlene Pulver unter Zugabe von Polyvinylalkohol granuliert und bei einem Druck von 80 MPa in ringförmige Kerne (Grünlinge) verpresst, von denen jeder einen äusseren Durchmesser von 18 mm, einen inneren Durchmesser von 10 mm und eine Höhe von 4 mm aufwies. Die Grünlinge wurden in einen Sinterungsofen gestellt, in dem eine Atmosphäre durch Einfliessen von Stickstoff derart angepasst wurde, dass sie einen relativen Partialdruck von Sauerstoff aufwies, wie er durch Festsetzen der Konstante b im Ausdruck (1) auf 5.5 bis 12 erhalten wird, bei 1300°C während 3 Stunden gesintert und nach dem Sintern gekühlt und Proben (rezyklierte gesinterte Kerne) 2-1 bis 2-5 wurden erhalten.
Eine quantitative Analyse von Mn₂O₃ in den Proben 2-1 bis 2-5, die derart erhalten wurden, wurde mittels einer Titrationsmethode durchgeführt und der spezifische elektrische Widerstand und die Anfangspermeabilität bei 1 MHz wurden gemessen. Die Resultate sind zusammen in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Wie aus den in Tabelle 2 gezeigten Resultaten offensichtlich ist haben alle Proben 2-2 bis 2-4 der vorliegenden Erfindung, die in Atmosphären mit entsprechenden relativen Partialdrücken von Sauerstoff, erhalten durch festsetzen der Konstante b im Ausdruck (1) auf 6,8 und 10, gesintert wurden, hohe Anfangspermeabilitäten. Da die Vergleichsprobe 2-1, welche in einer Atmosphäre mit einem relativen Partialdruck von Sauerstoff, erhalten durch festsetzen der Konstante b auf 5.5, einen tiefen spezifischen elektrischen Widerstand aufweist, hat sie eine tiefe Anfangspermeabilität bei einer hohen Frequenzregion von 1 MHz. Und, da die Vergleichsprobe 2-5, welche verarbeitet wurde, in dem die Konstante b auf 12 festgesetzt wurde, bis zu 1.22 mol% Mn₂O₃ enthält, hat sie eine tiefe Anfangspermeabilität.
Beispiel 3
Die Vergleichsprobe 1-1 in Beispiel 1 wurde mit einer Hammermühle und einer Strahlmühle derart gemahlen, dass sie eine durchschnittliche Korngrösse von 40 μm oder weniger aufwies, um ein rezykliertes Pulver zu erhalten. Dann wurden entsprechende Rohmaterialpulver von MnO und ZnO zum rezyklierten Pulver hinzugefügt, um eine Zusammensetzung von 49.0 mol% Fe₂O₃ und den Rest beinhaltend MnO, Mn₂O₃ und ZnO mit einem molaren Verhältnis von MnO zu ZnO von 3:2 (sowohl MnO als auch Mn₂O₃ werden als MnO gezählt) zu erhalten, um somit ein gemischtes Pulver zu erhalten. Dann wurde dieses gemischte Pulver mit einer Kugelmühle gemischt und bei 900°C während zwei Stunden kalziniert. Weiter wurde das kalzinierte Pulver mit einer Kugelmühle gemahlen, um ein feingemahlenes Pulver mit einer durchschnittlichen Korngrösse von 1.2 μm zu erhalten. Dann wurden 0.5 Massen% an MoO₃, V₂O₅, ZrO₂, CuO oder Al₂O₃ zu diesem feingemahlenen Pulver als Additiv hinzugefügt und weiter mit einer Kugelmühle während einer Stunde gemischt. Dann wurde diese Mischung unter Zugabe von Polyvinylalkohol granuliert und bei einem Druck von 80 MPa in ringförmige Kerne (Grünlinge) verpresst, von denen jeder einen äusseren Durchmesser von 18 mm, einen inneren Durchmesser von 10 mm und eine Höhe von 4 mm aufwies. Die Grünlinge wurden in einen Sinterungsofen gestellt, in dem eine Atmosphäre durch Einfliessen von Stickstoff derart angepasst wurde, dass ein relativer Partialdruck von Sauerstoff vorlag, wie er durch Festsetzen der Konstante b im Ausdruck (1) auf 8 erhalten wird, bei 1300°C während drei Stunden gesintert und nach dem Sintern gekühlt und Proben 3-1 bis 3-5 der vorliegenden Erfindung wurden erhalten.
Eine quantitative Analyse von Mn₂O₃ in den so erhaltenen Proben 3-1 bis 3-5 wurde durch eine Titrationsmethode durchgeführt und der spezifische elektrische Widerstand und die Anfangspermeabilität bei 1 MHz wurden gemessen. Die Resultate sind zusammen in Tabelle 3 gezeigt.
Wie aus den in Tabelle 3 gezeigten Resultaten ersichtlich ist, behalten alle Proben 3-1 bis 3-5 der vorliegenden Erfindung eine hohe Anfangspermeabilität, selbst dann, wenn eine geringe Menge an MoO₃, V₂O₅, ZrO₂, CuO oder Al₂O₃ als Additiv enthalten ist.
Gemäss dem Herstellungsverfahren des Mn-Zn-Ferrits der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben kann ein Ferrit mit ausreichend hoher Dichte und weichmagnetischen Eigenschaften trotz der Verwendung von Ausschüssen gesinterter Kerne erhalten werden, und das Herstellungsverfahren verlangt nicht, dass ein rezykliertes Pulver so fein gemahlen wird. Deshalb bildet das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung eine Rezyklierungsmethode, welche bezüglich Produktivität und Kosten exzellent ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Mn-Zn-Ferrits, umfassend die Schritte: a) Das Vermahlen von Ausschuss von einem gesinterten Mn-Zn-Ferrit-Kern, um ein rezykliertes Pulver zu erhalten; b) das Unterwerfen des rezyklierten Pulvers einer Komponenten-Anpassung, um ein gemischtes Pulver mit einer Zusammensetzung von 44.0 bis 49.8 mol% Fe₂O₃, 4.0 bis 26.5 mol% ZnO, 0.02 bis 1.00 mol% Mn₂O₃ und einem Rest MnO zu erhalten; c) das Verpressen des gemischten Pulvers, um einen Grünling zu erhalten; und d) das Sintern des Grünlings in einer Atmosphäre, die so angepasst wird, um einen relativen Partialdruck von Sauerstoff definiert durch den Ausdruck (1) log Po2 = –14540/(T + 273) + b (1)zu erhalten, worin T die Temperatur (°C) ist, Po₂ der relative Partialdruck von Sauerstoff ist und b eine Konstante ausgewählt aus dem Bereich von 6 bis 10 ist.
Verfahren zur Herstellung eines Mn-Zn-Ferrits nach Anspruch 1, wobei das Sintern und das Kühlen nach dem Sintern in einer Atmosphäre durchgeführt wird, in welcher der relative Partialdruck von Sauerstoff angepasst ist, um dadurch den Gehalt an Mn₂O₃ zu kontrollieren.
Verfahren zur Herstellung eines Mn-Zn-Ferrits nach Anspruch 2, wobei das Kühlen nach dem Sintern durchgeführt wird, bis die Temperatur auf 500°C gesunken ist.