JP2000281352A - フェライト及びその製造方法 - Google Patents

フェライト及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 優れた磁気的性質、特に強磁性を有する非晶
質フェライトを提供する。 【解決方法】 鉄と、１種または２種以上の金属とから
なる構成成分金属の化合物を混合し、これにマイクロ波
を照射して得た非晶質フェライトおよび前記非質フェラ
イトを機械的に粉砕した結晶質フェライト粉末の製造方
法である

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は新規な非晶質フェラ
イトおよびマイクロ波を用いたフェライトの新規な製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般式ＭＦｅ2 Ｏ4 またはＭＦｅ12Ｏ19
（Ｍは１種または２種以上の二価の金属イオン）、ある
いはＭ3 Ｆｅ5 Ｏ12（Ｍは三価の金属イオン）で表わさ
れるフェライトや、Ｌｉ0.5 Ｆｅ2.5 Ｏ4 （リチウムフ
ェライト）は、優れた磁気特性を有する磁性材料として
広く使用されている。
【０００３】フェライトは従来、構成成分金属の酸化物
や炭酸塩等を原料とし、焼結法等により製造するのが一
般的である。この方法は千数百℃を超える高温で、かつ
長時間の熱処理が必要とされる。近年新しい磁性材料と
して、非晶質材料が注目されている。非晶質磁性材料
は、従来の磁性材料と物質状態そのものが異なるユニ−
クなもので、特性的にも優れている面が多い。即ち原子
配列が無秩序なため磁気異方性がなく、かつ粒界やボイ
ド等のない均質な状態にあるため、特に高透磁率と低保
磁力、低鉄損が要求される軟磁性材料として適している
と考えられ、磁気ヘッド用材料、トランスやインダクタ
の磁心、磁気シ−ルド材料、また磁歪材料として応力セ
ンサ等への応用が期待されている。
【０００４】このような材料として、よく知られた非晶
質合金の他、非晶質フェライトが興味をもたれており、
種々研究がなされているが、特性の良好なものを製造す
るのが難しい。即ち、非晶質フェライトは通常、フェラ
イト結晶に酸化リン、シリカ、酸化ビスマス等のガラス
形成促進剤を大量に添加し、高温で加熱溶融した後超急
冷してガラス化する液体超急冷法で製造されるが、溶融
に千数百℃の高温を要し製造が困難である上に、不純物
として非磁性元素を多く含むため、飽和磁束密度やキュ
リー温度が大きく低下し、また特性も安定していない。
また成分金属の化合物を特定の条件で熱分解することに
より、セラミック基板上にＣｏＦｅ2 Ｏ4 、ＺｎＦｅ2
Ｏ4 などの非晶質フェライトを形成する方法もあるが、
これらのフェライトはいずれも常磁性体であることが報
告されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は簡単な工程で
かつ短時間にフェライト材料を合成するための新規な製
法を提供すると共に、従来ない優れた磁気的性質を有す
る非晶質フェライトを得ることを目的とするものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、鉄と、１種ま
たは２種以上の金属とを構成成分とする、強磁性を有す
る非晶質フェライトを要旨とするものである。また、本
発明は、構成成分金属の化合物を混合し、これにマイク
ロ波を照射することを特徴とする、鉄と、１種または２
種以上の金属とを構成成分とする非晶質フェライトの製
造方法を要旨とするものである。更に、本発明は、上記
方法で得られた非晶質フェライトを、機械的に粉砕する
ことを特徴とする結晶質フェライト粉末の製造方法を要
旨とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】鉄と共にフェライトを構成する金
属としては、通常フェライトを作るものであれば特に制
限はなく、例えばニッケル、亜鉛、マンガン、マグネシ
ウム、ストロンチウム、バリウム、コバルト、銅、リチ
ウム、イットリウムなどが挙げられる。本発明のフェラ
イトは、２種以上のフェライトの固溶体も含む。
【０００８】フェライトの出発原料としては、構成成分
金属の酸化物、炭酸塩、硝酸塩など、従来焼結法で用い
られている原料化合物を使用することができる。原料化
合物の混合は乾式、湿式いずれの方法で行ってもよい。
マイクロ波は通常周波数１ＧＨｚ〜３ＴＨｚ（波長３０
０ｍｍ〜０．１ｍｍ）程度のものを言うが、非晶質フェ
ライトを得るためには、用いる原材料やマイクロ波の出
力等の条件にもよるが、数ＧＨｚ〜数十ＧＨｚの周波数
域（波長数十ｍｍ〜数ｍｍ）を使用するのが望ましい。
【０００９】本発明の方法では、原料粉末を混合してマ
イクロ波を照射するだけの極めて簡単な操作で、これま
で得られなかった、ガラス形成物質等の不純物を含まな
いフェライトの非晶質相が生成する。この生成反応は、
例えば数分以内と、従来の焼結法や、液体超急冷法に比
べて、極めて短い時間で行われる。またこの方法では、
マイクロ波照射時、固相反応がかなり低温で起こってい
ると考えられる。例えばＮｉＦｅ2 Ｏ4 の場合２００℃
以下で起こることが確認された。
【００１０】得られる非晶質フェライトは、強磁性体で
あるが、結晶性のものと比べて保磁力が小さく、非常に
ソフトである。しかも、従来の液体超急冷法で得られた
非晶質フェライトと比較して飽和磁化の低下がほとんど
なく、軟磁性材料として優れた特性を有している。更に
優れた導電性を示すものもある。またこの方法で得られ
たフェライトは、Ｘ線的に見て非晶質であるにもかかわ
らず熱的に極めて安定で、１０００℃以上に加熱しても
結晶化しにくいが、粉砕等の応力により容易に結晶化
し、微粉化するという、特異な性質を有する。焼結法で
得られるものに比べてはるかに弱いエネルギーで微粉化
し、かつ結晶化も進むため、この性質を利用して均一な
粒度のフェライト結晶粉末を簡単に製造することができ
る。
【００１１】本発明においてこのような特異な非晶質フ
ェライトが得られるのは、高強度マイクロ波電磁場と、
物質中の原子団との強い相互作用の結果であると考えら
れる。通常のガラス化プロセスと比較してこの非晶質相
の生成温度が著しく低下していることは、マイクロ波照
射が試料の温度上昇を引き起こしているだけでなく、マ
イクロ波と物質との相互作用の結果もたらされる、いわ
ゆる「非熱的効果」によって、通常の固相反応とは異な
る生成プロセスで非晶質相が生成していることを強く示
唆している。
【００１２】例えば２．４５ＧＨｚはＨ2 Ｏ分子の回転
運動の共鳴周波数であるが、この周波数のマイクロ波を
水に照射すると、Ｈ2 Ｏ分子の構造を維持したままマイ
クロ波とＨ2 Ｏ分子が強く相互作用し、その運動によっ
て水の温度が上昇する。本系においては、フェライト結
晶中で磁性を発現する程度、即ち超交換相互作用が発現
する程度の秩序構造をもつ原子団がマイクロ波と強く相
互作用しながら拡散が進行しているために、非晶質相の
飽和磁化が結晶と同程度の値になっていると思われる。
この非晶質相が応力によって容易に結晶化する事実から
も、液相からの超急冷法によって得られるような無秩序
の非晶質相ではなく、メゾスコピックな秩序構造が残存
している「Ｘ線的非晶質相」であると思われる。
【００１３】
【実施例】実施例１ α−Ｆｅ2 Ｏ3 粉末およびＮｉＯ粉末を１：１のモル比
で乾式混合した。この混合物を石英管に充填し、空気
中、周波数２８ＧＨｚのマイクロ波を１．５ｋＷの出力
で５分間照射したところ、原料はほぼ全部反応し、黒色
の生成物を得た。マイクロ波照射装置は富士電波工業株
式会社製ＦＭＳ−１０−２８を使用した。得られた黒色
の生成物について、粉末Ｘ線回折により相同定を行った
ところ、Ｘ線的には非晶質であった。Ｘ線回折パターン
を図１（ａ）に示す。この相は電気炉中、１０００℃で
２４時間熱処理しても結晶化しなかった。
【００１４】この黒色相の磁気特性を試料振動型磁力計
を用いて調べたところ、保磁力は８．７３Ｏｅ、飽和磁
化は４６．６３ｅｍｕ／ｇであった。次にこの黒色試料
をアルミナ製乳鉢で粉砕したところ、容易に結晶化し、
粒度の揃った黒褐色のＮｉＦｅ2 Ｏ4 結晶粉末が得られ
た。このＮｉＦｅ2 Ｏ4 結晶粉末のＸ線回折パターンを
図１（ｂ）に、また磁気特性を調べた結果を表１に示
す。表１より明らかなように、粉砕前の非晶質相は結晶
質のものに比べて単位質量当りの飽和磁化はほとんど差
異がないが、保磁力はほぼ１／３と小さくなっている。
また、ＮｉＦｅ2 Ｏ4 結晶は絶縁体であるが、非晶質の
ものは導電性であった。
【００１５】実施例２ ＮｉＯ粉末に代えてＭｇＯ粉末を用い、出力を３．２ｋ
Ｗとする以外は実施例１と同様にしてマイクロ波を照射
し、Ｘ線的に非晶質な黒色の生成物を得た。この生成物
を乳鉢で粉砕すると、容易に結晶化し、粒度の揃ったＭ
ｇＦｅ2 Ｏ 4 結晶粉末が得られた。結晶化前後での磁気
特性の変化を調べ、結果を表１に併せて示した。
【００１６】実施例３ α−Ｆｅ2 Ｏ3 粉末とＳｒＣＯ3 粉末を１：６のモル比
で混合し、出力を４．５ｋＷとする以外は実施例１と同
様にしてマイクロ波照射を行い、Ｘ線的に非晶質な黒色
の生成物を得た。この生成物を乳鉢で粉砕すると、容易
に結晶化し、ＳｒＦｅ12Ｏ19結晶粉末が得られた。結晶
化前後での磁気特性の変化を調べ、結果を表１に併せて
示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【発明の効果】本発明は、極めて簡単なプロセスでかつ
低温、短時間にフェライトを容易に製造することがで
き、フェライトの新規な合成法として極めて優れたもの
である。しかも条件により、これまで得られなかった、
かつガラス形成促進剤等を含まない高純度の強磁性フェ
ライトの非晶質相が容易に得られる。この非晶質フェラ
イトは、飽和磁化が高く保磁力が小さいという優れたソ
フトフェライトとしての特性を有しており、電波吸収体
用磁性材料、高周波磁場吸収体等の磁気シールド材、磁
気記録ヘッド用や磁気記録媒体用の磁性材料、磁性流
体、磁歪材料等として有用である。また、得られた非晶
質フェライトは、粉砕等の応力により容易に結晶化し、
微粉化するので均一な粒度のフェライト結晶粉末を簡単
に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は実施例１で得られた黒相のＸ線回
折図、（ｂ）はこの非晶質相を粉砕して得られた粉末の
Ｘ線回折図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G002 AA06 AA08 AB01 AE02 5E040 AB03 AB09 BD03 CA13 HB00 HB17 5E041 AB12 AB19 BD03 CA05 CA06 HB00 HB17

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 鉄と、１種または２種以上の金属とを構
    成成分とする、強磁性を有する非晶質フェライト。
  2. 【請求項２】 １種または２種以上の金属が一価または
    二価の金属である請求項１に記載の非晶質フェライト。
  3. 【請求項３】 構成成分金属の化合物を混合し、これに
    マイクロ波を照射することを特徴とする、鉄と、１種ま
    たは２種以上の金属とを構成成分とする非晶質フェライ
    トの製造方法。
  4. 【請求項４】 請求項３の方法で得られた非晶質フェラ
    イトを、機械的に粉砕することを特徴とする、結晶質フ
    ェライト粉末の製造方法。
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