DE60220601T2

DE60220601T2 - Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit und weichmagnetischer Sinterwerkstoff aus hexahonalem Ferrit

Info

Publication number: DE60220601T2
Application number: DE60220601T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Nagoya-shi Suematsu; Toru Nagoya-shi Matsuzaki; Yasu Nagoya-shi Kondo; Hideaki Nagoya-shi Matsubara; Hiroshi c/o Japan Fine Ceramics Cen Nagoya-shi Nomura
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd; Japan Fine Ceramics Center
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2022-08-22
Also published as: JP2003055038A; EP1285896A2; US20030038274A1; US7025946B2; EP1285896B1; JP4025521B2; DE60220601D1; EP1285896A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(i) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit und einen weichmagnetischen Sinterwerkstoff aus hexagonalem Ferrit, der durch das Verfahren hergestellt wurde.
(ii) Beschreibung der verwandten Technik
Herkömmliche Techniken zur Herstellung eines hexagonalen Ferritpulvers von flachen Teilchen zur Verwendung als Rohmaterial für weichmagnetischen Sinterwerkstoff aus hexagonalem Ferrit umfassen zum Beispiel sowohl hydrothermale Verfahren (siehe die Veröffentlichung der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Nr. 9-124322) als auch Flussverfahren (siehe Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 2717815).
Die hydrothermalen Verfahren haben jedoch einen Nachteil dahingehend, dass es schwierig ist, relativ große Kristallteilchen, zum Beispiel im Bereich von mehreren Dutzend μm, durch hydrothermale Verfahren zu erhalten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Rohverbundstoff, der erforderlich ist, um Kristallteilchen zur Verwendung in dem hydrothermalen Verfahren zu erhalten, so teuer und schwierig zu handhaben ist, dass die industrielle Herstellung des hexagonalen Ferritpulvers von flachen Teilchen durch die Verfahren zu kostspielig ist.
Andererseits haben die Flussverfahren einen Nachteil dahingehend, dass es schwierig ist, die Kristallteilchen ausreichend anwachsen zu lassen, obwohl es möglich ist, Kristallteilchen zu erhalten, die größer sind, als sie bei den hydrothermalen Verfahren erhalten werden können. Weitere Probleme oder Nachteile der Flussverfahren bestehen darin, dass die Flusskomponente dazu neigt, sich mit den anderen Komponenten zu vermischen und als Verunreinigungen zu erscheinen. Es können dem Gemisch von Komponenten auch keine Komponenten mit einer schlechten chemischen Kompatibilität mit der Flusskomponente zugegeben werden.
Die FR-A-2 785 280 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von M-Typ-Hexaferritpulvern oder -Wafern der Formel AFe₁₂O₁₉, wobei A Ba, Sr, Ca, Pb oder ein Gemisch davon ist, wobei ein Eisenoxid Fe₂O₃ und eine Verbindung A mit einem speziellen Molverhältnis gemischt, gebildet und kalziniert werden, und die Agglomerate, die sich durch das Kalzinieren ergeben, gemahlen werden, um ein feines Ferritpulver zu erhalten.
Die US-A-5 232 617 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Hexaferriten des Typs M'Fe₁₂O₁₉, wobei M' in erster Linie ein Erdalkalimetall darstellt, umfassend die Herstellung eines Partikelgemischs aus einem Eisen(II)-salz einer organischen Säure und einem Salz einer organischen Säure mit mindestens einem Metall M', gegebenenfalls mit mindestens einem Dotierstoff, wobei die Teilchen des Gemischs eine Größe von nicht mehr als etwa 0,5 μm aufweisen und das Gemisch einen stöchiometrischen Überschuss des Salzes des Metalls M' enthält.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die darin besteht, die oben beschriebenen Probleme zu lösen, besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines weichen Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit zur Verfügung zu stellen, welches Kristallteilchen ergibt, die eine größere Größe aufweisen als sie durch die Verfahren des Stands der Technik erhalten werden können, und einen weichen Sinterwerkstoff aus hexagonalem Ferrit herzustellen, der eine Struktur aufweist, die aus derartigen größeren Kristallteilchen besteht und wobei die Kristallteilchen in einer spezifischen Richtung ausgerichtet sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit gelöst, das aus Kristallteilchen von hexagonalem M-Typ-Ferrit entsprechend einer allgemeinen chemischen Formel MFe₁₂O₁₉ gebildet ist, wobei M aus mindestens einem Element aus der aus Ba, Sr und Pb bestehenden Gruppe besteht. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: (a) Herstellen eines zwischenstuflichen Sinterwerkstoffs aus hexagonalem M-Typ-Ferrit aus einem Vorläuferpulvergemisch mit der gleichen Zusammensetzung wie das hexagonale M-Typ-Ferrit, (b) Zersetzen des zwischenstuflichen Sinterwerkstoffs durch Unterziehen des zwischenstuflichen Sinterwerkstoffs einer Säurebehandlung zum Lösen der Teilchenbindungen in diesem, wobei ein Pulver von flachen Teilchen von hexagonalem M-Typ-Ferrit erhalten wird, (c) Extrahieren aus dem Pulver von flachen Teilchen der Teilchen mit Teilchendurchmessern von 5 μm bis 100 μm, wobei die extrahierten Teilchen als Impfkristalle verwendet werden, (d) Herstellen eines Gemischs aus den Impfkristallen und einem feinen Pulver von hexagonalem M-Typ-Ferrit mit kleineren Durchmessern als die der Impfkristalle; und (e) Ausrichten der Impfkristalle in dem Gemisch und anschließendes Sintern des Gemischs bis die Impfkristalle so wachsen, dass sie einen mittleren Teilchendurchmesser von 30 μm bis 500 μm aufweisen.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden Kristallteilchen mit Teilchendurchmessern von 5 μm bis 100 μm aus einem zwischenstuflichen Sinterwerkstoff extrahiert, der aus einem Vorläuferpulvergemisch hergestellt wurde, und die extrahierten Kristallteilchen werden als Impfkristalle verwendet. Ein Gemisch aus den Impfkristallen und einem feinen Pulver aus hexagonalem M-Typ-Ferrit wird gesintert, bis die Kristallteilchen in dem resultierenden Sinterwerkstoff so gewachsen sind, dass sie einen mittleren Teilchendurchmesser von 30 μm bis 500 μm aufweisen. Als solche haben die Kristallteilchen in dem resultierenden Sinterwerkstoff einen größeren Teilchendurchmesser als die Kristallteilchen, die durch die Verfahren des Stands der Technik erhältlich sind, wobei ein Sinterwerkstoff aus hexagonalem Ferrit gerade durch Sintern von feinem Pulver von hexagonalem M-Typ-Ferrit ohne Verwendung von Impfkristallen hergestellt wird. Somit wird ein Sinterwerkstoff aus hexagonalem Ferrit mit hochwertigen weichmagnetischen Eigenschaften und mit einer stärkeren magnetischen Anisotropie und einer höheren Durchlässigkeit in einer spezifischen Richtung als bei herkömmlichen Produkte erhalten.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit besteht das feine Pulver aus hexagonalem M-Typ-Ferrit mit klei neren Teilchendurchmessern als die Impfkristalle vorzugsweise aus feinen Kristallen mit Teilchendurchmessern von 0,5 μm bis 3 μm. Dies erleichtert das Teilchenwachstum der Impfkristalle auf Grund des Unterschieds der Teilchendurchmesser zwischen den Impfkristallen und den feinen Kristallen.
Um die Impfkristalle in dem vorstehend erwähnten Gemisch auszurichten, kann das Gemisch gewalzt werden, um Flachmaterial aus dem Gemisch zu bilden. Eine Vielzahl an Flachmaterial in Schichten kann dann zum Beispiel aufeinander gestapelt werden, um ein Laminat zu bilden. In diesem Fall, und als Beispiel, wird das Gemisch in einem Harzbindemittel dispergiert, um ein breiiges Gemisch zu erhalten, welches dann mit einer Walzvorrichtung, wie einer Walzpresse, gewalzt werden kann, um ein Ausgangs-Flachmaterial bzw. eine grüne Platte zu bilden. Während des Walzverfahrens werden die Impfkristalle innerhalb des Ausgangs-Flachmaterials mechanisch ausgerichtet. In einer anderen Ausführungsform können die Impfkristalle innerhalb des gebildeten Flachmaterials durch Strangpressen oder durch Foliengießen oder durch ein Streichverfahren ausgerichtet werden.
Da die flachen Impfkristalle, wenn ein Laminat gebildet wird, in jedem Ausgangs-Flachmaterial ausgerichtet werden wie vorstehend beschrieben, indem eine Vielzahl an derartigem Flachmaterial in Schichten aufeinander gestapelt wird, können die Impfkristalle, die in dem gesamten Laminat enthalten sind, auf die gleiche Weise ausgerichtet werden. Der gewünschte Sinterwerkstoff kann dann durch Entfetten und Sintern des Laminats erhalten werden.
Die Säurebehandlung des zwischenstuflichen Sinterwerkstoffs erfolgt unter Verwendung einer Säure, ausgewählt aus der aus Salzsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure und jedem Gemisch von diesen Säuren bestehenden Gruppe. Die gemischte Säure kann zum Beispiel Königswasser oder inverses Königswasser sein, und sie kann auch ein Gemisch von zwei oder mehr der vorstehenden Säuren mit einem anderen Mischverhältnis sein. Von diesen Säuren werden Chlorwasserstoffsäure oder eine gemischte Säure, die Chlorwasserstoffsäure enthält, bevorzugt.
Durch die Säurebehandlung mit diesen Säuren werden Teilchengrenzen in dem zwischenstuflichen Sinterwerkstoff gelöst, so dass die gewünschten Kristallteilchen dann extrahiert werden können. Die Zeitdauer, während der das Material mit der Säure behandelt wird, sollte nicht übermäßig lang sein, da die Säure ein Lösen nicht nur der Teilchengrenzen, sondern auch der Kristallteilchen selbst bewirkt. Die Säurebehandlung sollte daher gestoppt werden, wenn eine angemessene Zeit verstrichen ist. Die Zeitdauer für die Säurebehandlung und die zeitliche Abstimmung zum Stoppen der Säurebehandlung schwankt je nach einer Kombination von Bedingungen, wie Art der Säure, Temperatur und Konzentration der Säure, und sie kann für jede gegebene Bedingung wie oben besprochen leicht und ohne weiteres experimentell bestimmt werden, und zwar ohne übermäßiges Experimentieren.
Während der Säurebehandlung können ein oder mehr Nebenverfahren mit dem zwischenstuflichen Sinterwerkstoff durchgeführt werden, wobei die Nebenverfahren aus der Gruppe ausgewählt sind, die Wärmebehandlung, Ultraschallbehandlung und Eintropfen eines Prooxidants, das heißt die Zugabe eines Prooxidants während der Säurebehandlung, einschließt. Im Fall des Eintropfens eines Prooxidants, und als Beispiel, kann eine Wasserstoffperoxidlösung als Prooxidant verwendet werden.
Diese Nebenverfahren fördern das Lösen der Teilchengrenzen zwischen den Kristallteilchen, so dass die gewünschten Kristallteilchen schneller aus dem zwischenstuflichen Sinterwerkstoff extrahiert werden können.
Das Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit, das vorstehend beschrieben ist, kann mit einem Minimum der Ausrüstung, die normalerweise für übliche Pulvermetallurgieverfahren verwendet wird, und der Ausrüstung durchgeführt werden, die normalerweise zur Behandlung von Chemikalien und zum Erhalten der Impfkristalle aus dem zwischenstuflichen Sinterwerkstoff verwendet wird. Demnach sind bei dem vorliegenden Verfahren weitere Geräte oder Ausrüstung, wie sie normalerweise für hydrothermale Verfahren oder Mitfällungsverfahren erforderlich sind, nicht notwendig. Ferner kann hexagonales Ferrit durch Mehrfachelement-Substitution hergestellt werden, während es schwierig ist, derartige Ferrite durch hydrothermale Verfahren oder Mitfällungsverfahren zu synthetisieren.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein weichmagnetischer Sinterwerkstoff aus hexagonalem Ferrit zur Verfügung gestellt, bestehend aus Kristallteilchen vom hexagonalen M-Typ-Ferrit entsprechend einer allgemeinen chemischen Formel MFe₁₂O₁₉, wobei M mindestens ein Element ist, ausgewählt aus der aus Ba, Sr und Pb bestehenden Gruppe, wobei die Kristallteilchen flache Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 30 μm bis 500 μm und einer mittleren Teilchendicke von 6 μm bis 100 μm aufweisen, wobei unter relativ großen Teilchen mit Teilchendurchmessern von 30 μm oder mehr 60% oder mehr bezogen auf die Zahl der relativ großen Teilchen mit einem relativen Winkel von –20° bis 20° in Bezug auf den Zustand von 0° ausgerichtet sind, was parallel zur Ebene des gebildeten Ausgangs-Flachmaterials ist.
Bei dem weichmagnetischen Sinterwerkstoff aus hexagonalem Ferrit werden die Kristallteilchen durch Herstellen von Kristallteilchen mit Teilchendurchmessern von 5 μm bis 100 μm als Impfkristalle, Herstellen eines Gemischs aus den Impfkristallen und dem feinen Pulver von hexagonalem M-Typ-Ferrit mit kleineren Teilchendurchmessern verglichen mit den Impfkristallen und Sintern des Gemischs zum Bewirken eines Teilchenwachstums der Impfkristalle während des Sinterverfahrens hergestellt. Das feine Pulver von hexagonalem M-Typ-Ferrit mit kleineren Teilchendurchmessern als die Impfkristalle umfasst vorzugsweise feine Kristalle mit Teilchendurchmessern von 0,5 μm bis 3 μm. Dies erleichtert das Teilchenwachstum der Impfkristalle auf Grund des Unterschieds der Teilchendurchmesser zwischen den Impfkristallen und den feinen Kristallen.
Der Sinterwerkstoff aus hexagonalem Ferrit, der wie vorstehend hergestellt wird, weist hochwertige weichmagnetische Eigenschaften mit einer stärkeren magnetischen Anisotropie und einer höheren Durchlässigkeit in einer spezifischen Richtung als bei herkömmlichen Produkten auf. Daher kann es ein geeignetes magnetisches Material zur Verwendung in Störschutzfiltern, Wellendämpfern und dergleichen sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Ausrichtungsrichtung von Kristallteilchen und der Durchlässigkeit zeigt; und
2 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Vorliegen von Impfkristallen und der Durchlässigkeit zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Bevorzugte Ausführungsform
(1) Herstellung eines Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit:
Vorläuferpulver von BaCo₃ und Fe₂O₃ werden ausgewogen, um ein Molverhältnis von 1:6 zu ergeben, und sie werden mit Wasser oder Alkohol mittels Mischen mit einer Nass-Kugelmühle bei 80 U/Min für 24 Stunden oder länger und unter Verwendung eines Gefäßes und von Kugeln aus Harz gemischt. Das Gemisch wird dann getrocknet, so dass sich die Vorläuferpulver nicht voneinander trennen können, um ein Vorläuferpulvergemisch zu erhalten.
Anschließend wird das Vorläuferpulvergemisch, das aus dem Mischverfahren erhalten wurde, bei einer Temperatur von 900°C bis 1100° C kalziniert und mittels Mahlen in einer Kugelmühle bei 100 U/Min für 48 Stunden oder länger und unter Verwendung eines Gefäßes und von Kugeln aus Metall oder hochdichter Keramik gemahlen, um ein kalziniertes Pulver mit Teilchendurchmessern von etwa 0,5 bis etwa 3 μm zu erhalten. Das kalzinierte Pulver wird zu Pellets geformt und das pelletisierte Material wird dann bei einer Temperatur von 1300°C gesintert, um einen zwischenstuflichen Sinterwerkstoff zu erhalten.
Der zwischenstufliche Sinterwerkstoff wird dann in Salzsäure eingeweicht, so dass sich der zwischenstufliche Sinterwerkstoff zersetzt. Die Salzsäure wird während des Einweichprozesses auf eine Temperatur von 100°C erwärmt, und ein Pooxidant, wie in der vorliegenden Ausführungsform eine Wasserstoffperoxidlösung, wird als ein Nebenverfahren in die Säure getropft, um das Lösen von Teilchengrenzen zu fördern. Das durch das Zersetzungsverfahren erhaltene Pulver enthält Teilchen von verschiedenen Durchmessern, und Kristallteilchen mit Teilchendurchmessern von 5 μm bis 100 μm und Streckungsverhältnissen von Teilchendurchmesser zu Teilchendicke von etwa 2 bis etwa 8 werden ausgewählt und von den anderen Teilchen getrennt, um Impfkristalle für den nächsten Schritt des Verfahrens zu erhalten.
Mengen der Impfkristalle und der kalzinierten Pulver werden dann ausgewogen, so dass die Impfkristalle 5 Gew.-% des Gesamtgewichts der Gesamtmenge an Pulvermaterialien ausmachen, das heißt, des Gesamtgewichts der Impfkristalle plus des kalzinierten Pulvers. Die ausgewogenen Mengen an Impfkristallen und kalziniertem Pulver werden dann durch Mischen in der Kugelmühle bei 80 U/Min für 24 Stunden oder länger gemischt. Die Mischung aus Impfkristallen und kalziniertem Pulver wird dann mit einem Bindemittel für Keramik gemischt, wie CERANDER von YUKEN INDUSTRY CO., LTD., so dass das Bindemittel für Keramik 20 Gew.-% des Gemischs aus Bindemittel, Impfkristallen und kalziniertem Pulver ausmacht. Dann wird dem Bindemittel, den Impfkristallen und dem kalzinierten Pulver destilliertes Wasser zugegeben, um ein breiiges Gemisch zu erhalten, wobei das Wasser 30 Gew.-% des Bindemittels, der Impfkristalle und des kalzinierten Pulvers ausmacht.
Das breiige Gemisch wird dann mit einer Walzenpresse gewalzt, um Ausgangs-Flachmaterial mit einer Dicke von 0,2 mm zu bilden, und zwei oder mehr Ausgangs-Flachmaterial-Schichten werden aufeinander gestapelt, um ein Laminat zu bilden. Nach ausreichendem Entfetten bei 500°C wird das Laminat für eine ausreichende Zeit bei 1300°C gesintert, um ein ausreichendes Teilchenwachstum zu bewirken, um dadurch den gewünschten Sinterwerkstoff aus hexagonalem Ferrit zu erhalten.
(2) Messung des Ausrichtungsgrads der Kristallteilchen.
Der Sinterwerkstoff aus hexagonalem Ferrit, der wie in (1) beschrieben hergestellt wurde, wird mit einem Schleifmittel an den Abschnitten parallel zu der Dickenrichtung des gebildeten Ausgangs-Flachmaterials auf Hochglanz poliert. Dann wird bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1000° bis etwa 1100° eine Feuerätzung durchgeführt, um die Teilchengrenzen in den auf Hochglanz polierten Abschnitten des Sinterwerkstoffs klar zum Vorschein kommen zu lassen.
Die Abschnitte des Sinterwerkstoffs werden mit einem Elektronenmikroskop an mehreren willkürlichen Punkten betrachtet, und die Gesamtzahl A von relativ großen Kristallteilchen mit Teilchendurchmessern von 30 μm oder mehr nach dem Teilchenwachstum werden gezählt. Die Anzahl an ausgerichteten Teilchen B von den vorstehenden großen Kristallteilchen wird auch gezählt, wobei ein ausgerichtetes Teilchen hier ein Teilchen bedeutet, das eine relative Neigung von kleiner als + oder –20 Grad in Bezug auf eine Ebene hat, die zum gebildeten Ausgangs-Flachmaterial parallel ist, und die nachstehend als Be zugsebene bezeichnet wird und einem Neigungsgrad von 0 entspricht.
Der Ausrichtungsgrad wird auf Basis der Gesamtzahl A und der Anzahl an ausgerichteten Teilchen B gemäß der folgenden Formel berechnet: Ausrichtungsgrad C (%) = (B/A) × 100
Die Ergebnisse des vorstehend beschriebenen Verfahrens und der Tests zeigen, dass der Ausrichtungsgrad C im Bereich von mindestens 70% und durchschnittlich 82% liegt.
(3) Messung der Frequenzkennzeichen der Durchlässigkeit:
Nach dem Verarbeiten des Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit, der wie in (1) beschrieben hergestellt wurde, in eine Ringform kann die Durchlässigkeit des Materials gemessen werden, wobei die Ergebnisse in 1 gezeigt sind. Das Messgerät, das in diesem Fall verwendet wurde, ist der Impedanz/Materialanalysator HP4291A, der von HEWLETT PACKARD erhältlich ist. In 1 sind die Durchlässigkeit μ 1 Messergebnisse, wenn die Dickenrichtung des gebildeten Ausgangs-Flachmaterials parallel zu der Richtung des Schwachstroms während den Messungen ist, und die Durchlässigkeit μ 2 sind Messergebnisse, wenn die Dickenrichtung des gebildeten Ausgangs-Flachmaterials senkrecht zu der Richtung des Schwachstroms ist.
Das Ergebnis zeigt, dass die Durchlässigkeit μ 1 zweimal oder mehr den Wert der Durchlässigkeit μ 2 über einen weiten Frequenzbereich ist. Demnach kann, sobald die Richtung des ex ternen Magnetfelds spezifiziert ist, eine wirksame weichmagnetische Eigenschaft erhalten werden.
Vergleichsbeispiel
Vorläuferpulver von BaCo₃ und Fe₂O₃ werden ausgewogen, um ein Molverhältnis von 1:6 zu ergeben, und sie werden mit Wasser (oder Alkohol) mittels Mischen in einer Nass-Kugelmühle bei 80 U/Min für 24 Stunden oder länger in einem Gefäß und mit Kugeln aus Harz gemischt. Dann wird das Gemisch getrocknet, so dass sich die Vorläuferpulver nicht voneinander trennen können, und ein Vorläuferpulvergemisch wird erhalten.
Anschließend wird das Vorläuferpulvergemisch bei einer Temperatur von 900°C bis 1100°C kalziniert und mittels Mahlen in einer Kugelmühle bei 100 U/Min für 48 Stunden oder länger und unter Verwendung eines Gefäßes und Kugeln aus Metall oder hochdichter Keramik gemahlen, um ein kalziniertes Pulver mit Teilchendurchmessern von etwa 0,5 μm bis etwa 3 μm zu erhalten.
Nachdem das kalzinierte Pulver mit 20 Gew.-% eines Bindemittels für Keramik, wie CERANDER von YUKEN INDUSTRY CO., LTD., gemischt worden ist, wird destilliertes Wasser in einer Menge von 30 Gew.-% zugegeben, um ein breiiges Gemisch zu erhalten.
Das breiige Gemisch wird dann mit einer Walzenpresse gewalzt, um ein Ausgangs-Flachmaterial mit einer Dicke von 0,2 mm zu bilden, und zwei oder mehr Ausgangs-Flachmaterial-Schichten werden aufeinander gestapelt, um ein Laminat zu bilden. Nach ausreichendem Entfetten bei 500°C wird das Laminat bei 1300°C gesintert, um einen Sinterwerkstoff für eine Vergleichsprobe zu erhalten. Nach Verarbeitung der Sinterwerkstoffprobe in eine Ringform wird die Durchlässigkeit μ 3 des Materials mit der Dickenrichtung des gebildeten Ausgangs-Flachmaterials parallel zur Richtung des Schwachstroms während der Messung gemessen. Das Messergebnis und die vorstehend erwähnte Durchlässigkeit μ 1 sind zusammen in 2 gezeigt.
Das Ergebnis zeigt, dass die Durchlässigkeit μ 1 des Sinterwerkstoffs in der vorliegenden Ausführungsform meistens höhere Werte im Vergleich zu der Durchlässigkeit μ 3 des Vergleichssinterwerkstoffs bietet. Als solches bietet der Sinterwerkstoff, der unter Verwendung von Impfkristallen hergestellt wurde, eine höhere Durchlässigkeit im Vergleich zu dem Sinterwerkstoff, der ohne Verwendung von Impfkristallen hergestellt wurde, sowie eine verbesserte weichmagnetische Eigenschaft. Daher erleichtert die Verwendung des Sinterwerkstoffs der vorliegenden Ausführungsform zum Beispiel die Miniaturisierung einer herkömmlichen magnetischen Vorrichtung.
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt werden sollte, sondern dass sie in verschiedenen Formen ausgeführt werden kann. Zum Beispiel können, obwohl BaCo₃ als ein Vorläuferpulver zur Herstellung eines Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, SrCO₃ oder PbCO₃ oder andere anorganische Verbindungen als BaCo₃, einschließlich Ba, Sr oder Pb, verwendet werden, um den gewünschten Sinterwerkstoff wie in der vorliegenden Ausführungsform herzustellen.
In Bezug auf das hexagonale Ferrit mit einer leicht magnetisierten Oberfläche, wie vom W-Typ, Y-Typ und Z-Typ, und zusätzlich zu hexagonalem M-Typ-Ferrit, kann ein Sinterwerk stoff durch das gleiche Verfahren wie in der vorstehenden Ausführungsform hergestellt werden.
Obwohl die Impfkristalle in der vorstehenden Ausführungsform so eingemischt werden, dass sie 5 Gew.-% des Gesamtgewichts des gesamten Pulvermaterials ausmachen, ist der Prozentsatz auf geeignete Weise einstellbar. Insbesondere in der vorstehenden Ausführungsform ist er zum Beispiel im Bereich von etwa 1 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% einstellbar.
Die Dicke des Ausgangs-Flachmaterials, die in der Ausführungsform etwa 0,2 mm beträgt, ist auch auf geeignete Weise einstellbar. Da jedoch der Ausrichtungsgrad die Tendenz hat, geringer zu werden, wenn das Ausgangs-Flachmaterial dicker wird, sollte der erforderliche Ausrichtungsgrad berücksichtigt werden, wenn über die Dicke des Ausgangs-Flachmaterials entschieden wird.
Das Ausgangs-Flachmaterial, das in der vorstehenden Ausführungsform mit einer Walzenpresse gebildet wird, kann durch Strangpressen oder das Streichverfahren gebildet werden. In diesen Fällen ist es notwendig, geeignete Impfkristalle und Mischverhältnisse für jedes Verfahren der Bildung auszuwählen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit, der aus Kristallteilchen von hexagonalem M-Typ-Ferrit entsprechend einer allgemeinen chemischen Formel MFe₁₂O₁₉ gebildet ist, wobei M mindestens ein Element aus der aus Ba, Sr und Pb bestehenden Gruppe ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:: • Herstellen eines zwischenstuflichen Sinterwerkstoffs aus hexagonalem M-Typ-Ferrit aus einem Vorläuferpulvergemisch mit der gleichen Zusammensetzung wie das hexagonale M-Typ-Ferrit; • Zersetzen des zwischenstuflichen Sinterwerkstoffs durch Unterziehen des zwischenstuflichen Sinterwerkstoffs einer Säurebehandlung zum Lösen der Teilchenbindungen in diesem, wodurch Pulver von flachen Teilchen von hexagonalem M-Typ-Ferrit erhalten werden; • Extrahieren von Pulver mit Teilchendurchmessern von 5 μm bis 100 μm zur Verwendung als Impfkristalle aus dem Pulver von flachen Teilchen; • Herstellen eines Gemischs aus den Impfkristallen und feinem Pulver von hexagonalem M-Typ-Ferrit mit kleineren Teilchendurchmessern als die Impfkristalle; und • Ausrichten der Impfkristalle in dem Gemisch und anschließendes Sintern des Gemischs bis die Impfkristalle so wachsen, dass sie einen mittleren Teilchendurchmesser von 30 μm bis 500 μm aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit nach Anspruch 1, wobei das Mischverhältnis der Impfkristalle in dem Gemisch 3 Gew.-% bis 20 Gew.-% Impfkristalle beträgt, und wobei das feine Pulver von hexagonalem M-Typ-Ferrit feine Kristalle mit Teilchendurchmessern von 0,5 μm bis 3 μm umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit nach Anspruch 1, ferner aufweisend die folgenden Schritte: • Walzen des Gemischs, um Flachmaterial aus dem Gemisch zu bilden; und Aufeinanderstapeln einer Vielzahl an Flachmaterial in Schichten, wodurch die Impfkristalle in den Schichten ausgerichtet werden.
Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit nach Anspruch 1, wobei der zwischenstufliche Sinterwerkstoff mit einer Säure säurebehandelt wird, die aus der aus Salzsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure und einem Gemisch davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterwerkstoffs aus hexagonalem Ferrit nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Zusatzverfahren, ausgewählt aus der aus Wärmebehandlung, Ultraschallbehandlung und Eintropfen eines Prooxidants bestehenden Gruppe während des Verfahrens der Säure behandlung des zwischenstuflichen Sinterwerkstoffs an dem zwischenstuflichen Sinterwerkstoff vorgenommen wird.
Weichmagnetischer Sinterwerkstoff aus einem hexagonalen Ferrit, umfassend: • Kristallteilchen von hexagonalem M-Typ-Ferrit entsprechend einer allgemeinen chemischen Formel MFe₁₂O₁₉, wobei M mindestens ein Element aus der aus Ba, Sr und Pb bestehenden Gruppe ist, wobei die Kristallteilchen flache Teilchen umfassen, die einen mittleren Teilchendurchmesser von 30 μm bis 500 μm und eine mittlere Teilchendicke von 6 μm bis 100 μm aufweisen, wobei unter relativ großen Teilchen mit Teilchendurchmessern von 30 μm oder mehr 60% oder mehr bezogen auf die Zahl der relativ großen Teilchen mit einem relativen Winkel von –20 Grad bis +20 Grad in Bezug auf einen Zustand von 0 Grad ausgerichtet sind, wobei der Zustand von 0 Grad parallel zur Ebene des gebildeten Ausgangs-Flachmaterials ist.
Weichmagnetischer Sinterwerkstoff aus einem hexagonalen Ferrit nach Anspruch 6, wobei die Kristallteilchen von hexagonalem M-Typ-Ferrit hergestellt werden durch Herstellen von Kristallteilchen mit Teilchendurchmessern von 5 μm bis 100 μm als Impfkristalle, Herstellen eines Gemischs der Impfkristalle und eines feinen Pulvers von hexagonalem M-Typ-Ferrit mit kleineren Teilchendurchmessern als die Impfkristalle, und Sintern des Gemischs, um dadurch ein Teilchenwachstum der Impfkristalle zu schaffen.