JP2000299216A - 高透磁率磁性材料 - Google Patents

高透磁率磁性材料

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JP2000299216A
JP2000299216A JP11105561A JP10556199A JP2000299216A JP 2000299216 A JP2000299216 A JP 2000299216A JP 11105561 A JP11105561 A JP 11105561A JP 10556199 A JP10556199 A JP 10556199A JP 2000299216 A JP2000299216 A JP 2000299216A
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Akihiko Nakamura
昭彦 中村
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    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
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    • H01F1/342Oxides
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高初透磁率と高いインピーダンス特性を同時
に実現することができる高透磁率磁性材料を提供するこ
と。 【解決手段】 主成分組成が52.0〜53.0mol%
のFe、19.0〜22.0mol%のZnO、残
分MnOからなり、副成分として0.005〜0.025
wt%のSiO、0.04〜0.07wtのCaOを含
有し、比抵抗が50Ω・cm以上で、かつ、平均結晶粒
径が5μm以上とした高透磁率磁性材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高透磁率磁性材料
に関し、特に、ノイズフィルタ等の巻線部品に適した高
透磁率磁性材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高性能化の技
術革新が著しく、それに伴い使用されるMn−Zn系フ
ェライトの高性能化、例えば、高透磁率化、及び低損失
化が求められている。なかでも、ノイズフィルタ用のフ
ェライトコアは、高透磁率と高いインピーダンスが要求
されている。
【0003】一般に、高透磁率を有するMn−Zn系フ
ェライトの主成分組成は、52.0〜54.5mol%の
Fe、24.0〜28.0mol%のMnO、残分
ZnO付近の組成とされており、現在市販されているも
のも、この範囲である。
【0004】Mn−Zn系フェライトは、副成分として
SiO,CaO、Bi等を含有させる場合があ
る。SiO,CaOは、高抵抗の粒界層を形成するこ
とにより、渦電流損失を低減させ、特に初透磁率
(μ)の周波数特性を良好とする目的で添加されてい
る。Biは、粒成長を促進することを目的として
添加されており、高い初透磁率を得るために必要な大き
い結晶粒径を得るためである。
【0005】また、初透磁率(μ)が高周波まで高い
値を維持すると、その虚数部(μ”)のピーク値は高周
波側に現れ、これによりインピーダンス(Z)も大きく
なる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】高い初透磁率を達成す
るためには、上記のような組成を吟味して最適な組成を
選択することと、結晶粒径を比較的大きくし均一にする
ことが必要である。
【0007】しかし、Biは、粒成長促進には有
効であるが、異常粒発生を促進する因子でもある。異常
粒は、渦電流損失を増加させ、比抵抗の低減につなが
り、かつ大幅なインピーダンスの低減を招く。
【0008】従って、本発明の課題は、高初透磁率と高
いインピーダンス特性を同時に実現することができる高
透磁率磁性材料を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、組成範
囲を限定し、焼結体の比抵抗を50Ω・cm以上、焼結体
の平均結晶粒径を5μm以上とすることで、高い初透磁
率(μ≧5000)と高いインピーダンス(Zmax
≧3000)とを同時に実現する高透磁率磁性材料が得
られる。
【0010】即ち、本発明は、主成分組成が52.0〜
53.0mol%のFe、19.0〜22.0mo
l%のZnO、残分MnOからなり、副成分として0.
005〜0.025wt%のSiO、0.04〜0.0
7wtのCaOを含有し、比抵抗が50Ω・cm以上
で、かつ、焼結体の平均結晶粒径が5μm以上である高
透磁率磁性材料である。
【0011】また、本発明は、上記高透磁率磁性材料に
0.005〜0.030wt%のBi を添加した高
透磁率磁性材料である。
【0012】また、本発明は、上記Biを添加し
た高透磁率磁性材料に0.002〜0.010wt%のC
を添加する高透磁率磁性材料である。
【0013】主成分Feの組成範囲を52.0〜
53.0mol%としたのは、52.0mol%未満であ
ると、インピーダンスが低減するためであり、53.0
mol%を超えると、十分な初透磁率が得られないため
である。
【0014】また、ZnOの組成範囲を19.0〜22.
0mol%としたのは、ZnOが19.0mol%未満
では、十分な初透磁率が得られず、22.0mol%を
超えると、キュリー温度(Tc)が低下し、実用的では
なくなるためである。
【0015】更に、副成分を0.005〜0.025wt
%のSiO、0.04〜0.07wt%のCaO、0.
005〜0.03wt%のBi、0.002〜0.
010wt%のCrとしたのは、SiOが0.
005wt%未満、またCaOが0.04wt%未満で
あると、高い抵抗値を示す粒界層が得られず、高いイン
ピーダンスが得られないためである。
【0016】SiOが0.025wt%を超え、また
CaOが0.07wt%を超えると、十分な初透磁率が
得られない。Biが0.005wt%未満である
と、結晶粒成長の効果が得られず、0.03wt%を超
えると、Crの添加範囲では、異常粒成長を抑制
できず、異常粒の発生により、渦電流損失が増加し、比
抵抗、インピーダンスを低減させるためである。
【0017】Crが、0.002wt%未満であ
ると、異常粒成長を抑制させる効果が十分に得られず、
0.010wt%を超えると、結晶粒内に不純物として
固溶し、初透磁率を低下させるためである。
【0018】比抵抗を50Ω・cm以上としたのは、比
抵抗が50Ω・cm未満であると、十分なインピーダン
スが得られないためであり、更に、初透磁率の周波数特
性を良好にするためである。平均結晶粒径を5μm以上
としたのは、平均結晶粒径が5μm未満であると、十分
な初透磁率が得られないためである。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
【0020】(第1の実施の形態)まず、本発明の第1
の実施の形態について説明する。
【0021】発明品1〜7として、主成分組成が52.
0〜53.0mol%のFe、19.0〜22.0
mol%のZnO、残分MnOからなり、副成分として
0.015wt%のSiO、CaOに換算して0.05
5wt%のCa(OH)を秤量し、アトライターを用
いて2時間混合した。
【0022】混合後、スプレードライヤーで造粒した。
その後、各混合粉末を850℃の大気中で2時間予焼し
た。得られた粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉
砕後、スプレードライヤーにて造粒し、25mmφ−1
5mmφ−12mmのトロイダル形状にプレスし、13
50℃の焼成温度、保持時間2時間で焼成した。
【0023】また、比較品1〜4として、主成分組成が
51.0mol%のFe、20.5mol%のZn
O、残分MnO、副成分として0.015wt%のSi
、0.055wt%のCaO(比較品1)、主成分
組成が54.0mol%のFe 、20.5mol%
のZnO、残分MnO、副成分として0.015wt%
のSiO、0.055wt%のCaO(比較品2)、
主成分組成が52.5mol%のFe、18.0m
ol%のZnO、残分MnO、副成分として0.015
wt%のSiO、0.055wt%のCaO(比較品
3)、主成分組成が52.5mol%のFe、2
3.0mol%のZnO、残分MnO、副成分として0.
015wt%のSiO、0.055wt%のCaO
(比較品4)を含有するMn−Zn系フェライトを同様
の工程で作製した。
【0024】表1に、発明品1〜7と比較品1〜4の平
均結晶粒径、比抵抗、キュリー温度(Tc)、100k
Hzにおける初透磁率(μ)、巻線数10Turnの
インピーダンスの最大値(Zmax)を示す。
【0025】
【表1】
【0026】表1に示す結果から明らかなように、発明
品1〜7は、初透磁率(μ)≧5000で、かつ、イ
ンピーダンス最大値(Zmax)≧3000を満たす高
透磁率磁性材料であることがわかる。
【0027】(第2の実施の形態)次に、本発明の第2
の実施の形態について説明する。
【0028】発明品8〜13として、主成分組成が5
2.5mol%のFe、21.0mol%のZn
O、残分MnOからなり、副成分として0.005〜0.
025wt%のSiO、CaOに換算して0.040
〜0.070wt%のCa(OH) を秤量し、アトラ
イターを用いて2時間混合した。
【0029】混合後、スプレードライヤーで造粒した。
その後、各混合粉末を850℃の大気中で2時間予焼し
た。得られた粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉
砕後、スプレードライヤーにて造粒し、25mmφ−1
5mmφ−12mmのトロイダル形状にプレスし、13
50℃の焼成温度、保持時間2時間で焼成した。
【0030】また、比較品5〜8として、主成分組成が
52.5mol%のFe、21.0mol%のZn
O、残分MnO、副成分として無添加のSiO、0.
055wt%のCaO(比較品5)、主成分組成が5
2.5mol%のFe、21.0mol%のZn
O、残分MnO、副成分として0.030wt%のSi
、0.055wt%のCaO(比較品6)、主成分
組成が52.5mol%のFe、21.0mol%
のZnO、残分MnO、副成分として0.015wt%
のSiO、0.030wt%のCaO(比較品7)、
主成分組成が52.5mol%のFe、21.0m
ol%のZnO、残分MnO、副成分として0.015
wt%のSiO、0.080wt%のCaO(比較品
8)を含有するMn−Zn系フェライトを同様の工程で
作製した。
【0031】表2に、本発明品8〜13と比較品5〜8
の平均結晶粒径、比抵抗、キュリー温度(Tc)、10
0kHzにおける初透磁率(μ)及び巻線数10Tu
rnのインピーダンスの最大値(Zmax)を示す。
【0032】
【表2】
【0033】表2から、本発明の組成範囲内(発明品8
〜10及び発明品11〜13)で、初透磁率(μ)≧
5000であり、かつ、インピーダンス最大値(Z
max)≧3000を満たす高透磁率磁性材料が得られ
ることがわかる。
【0034】(第3の実施の形態)次に、本発明の第3
の実施の形態について説明する。
【0035】発明品14として、主成分組成が52.5
mol%のFe、21.0mol%のZnO、残
分MnO、副成分として0.015wt%のSiO
CaOに換算して0.055wt%のCa(OH)
秤量し、アトライターを用いて2時間混合した。
【0036】混合後、スプレードライヤーで造粒した。
その後、各混合粉末を850℃の大気中で2時間予焼し
た。得られた粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉
砕後、スプレードライヤーにて造粒し、25mmφ−1
5mmφ−12mmのトロイダル形状にプレスし、13
50℃の焼成温度、保持時間2時間で焼成した。
【0037】また、比較品9として、主成分組成が5
2.5mol%のFe、21.0mol%のZn
O、残分MnO、副成分として0.015wt%のSi
、0.055wt%のCaO(比較品9)を含有す
るMn−Zn系フェライトをアトライターを用いて2時
間混合した。
【0038】混合後、スプレードライヤーで造粒した。
その後、各混合粉末を850℃の大気中で2時間予焼し
た。得られた粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉
砕後、スプレードライヤーにて造粒し、25mmφ−1
5mmφ−12mmのトロイダル形状にプレスし、13
50℃の焼成温度、保持時間2時間、上記発明品9より
低い酸素濃度で焼成した。
【0039】表3に、発明品9と比較品14の平均結晶
粒径、比抵抗、キュリー温度(Tc)、10kHz、1
00kHzにおける初透磁率(μ)、巻線数10Tu
rnのインピーダンスの最大値(Zmax)を示す。
【0040】
【表3】
【0041】表3から、本発明品14は、初透磁率(μ
)≧5000で、かつ、インピーダンス最大値(Z
max)≧3000の高透磁率磁性材料である。
【0042】(第4の実施の形態)次に、本発明の第4
の実施の形態について説明する。
【0043】発明品15として、主成分組成が52.5
mol%のFe、21.0mol%のZnO、残
分MnO、副成分として0.015wt%のSiO
CaOに換算して0.055wt%のCa(OH)
秤量し、アトライターを用いて2時間混合した。
【0044】混合後、スプレードライヤーで造粒した。
その後、各混合粉末を850℃の大気中で2時間予焼し
た。得られた粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉
砕後、スプレードライヤーにて造粒し、25mmφ−1
5mmφ−12mmのトロイダル形状にプレスし、13
50℃の焼成温度、保持時間2時間で焼成した。
【0045】また、比較品10として、主成分組成が5
2.5mol%のFe、21.0mol%のZn
O、残分MnO、副成分として0.015wt%のSi
、0.055wt%のCaO(比較品10)を含有
するMn−Zn系フェライトをアトライターを用いて2
時間混合した。
【0046】混合後、スプレードライヤーで造粒した。
その後、各混合粉末を850℃の大気中で2時間予焼し
た。得られた粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉
砕後、スプレードライヤーにて造粒し、25mmφ−1
5mmφ−12mmのトロイダル形状にプレスし、13
00℃の焼成温度、保持時間2時間で焼成した。
【0047】表4に、発明品15と比較品10の平均結
晶粒径、比抵抗、100kHzにおける初透磁率
(μ)、巻線数10Turnのインピーダンスの最大
値(Zma )を示す。
【0048】
【表4】
【0049】表4より、発明品15は、初透磁率
(μ)≧5000で、かつ、インピーダンス最大値
(Zmax)≧3000の高透磁率磁性材料である。
【0050】(第5の実施の形態)次に、本発明の第5
の実施の形態について説明する。
【0051】発明品16〜19として、主成分組成が5
2.5mol%のFe、21.0mol%のZn
O、残分MnO、副成分として0.015wt%のSi
、CaOに換算して0.055wt%のCa(O
H)、0wt%及び0.005〜0.030wt%のB
を秤量し、アトライターを用いて2時間混合し
た。
【0052】混合後、スプレードライヤーで造粒した。
その後、各混合粉末を850℃の大気中で2時間予焼し
た。得られた粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉
砕後、スプレードライヤーにて造粒し、25mmφ−1
5mmφ−12mmのトロイダル形状にプレスし、13
50℃の焼成温度、保持時間2時間で焼成した。
【0053】また、比較品11として、主成分組成が5
2.5mol%のFe、21.0mol%のZn
O、残分MnO、副成分として0.015wt%のSi
、0.055wt%のCaO、0.040wt%のB
(比較品11)を含有するMn−Zn系フェラ
イトを、アトライターを用いて2時間混合した。混合
後、スプレードライヤーで造粒した。
【0054】その後、各混合粉末を850℃の大気中で
2時間予焼した。得られた粉末をアトライターを用いて
粉砕した。粉砕後、スプレードライヤーにて造粒し、2
5mmφ−15mmφ−12mmのトロイダル形状にプ
レスし、1300℃の焼成温度、保持時間2時間で焼成
した。
【0055】表5に、発明品16〜19と比較品11の
平均結晶粒径、比抵抗、10kHz、100kHzにお
ける初透磁率(μ)、巻線数10Turnのインピー
ダンスの最大値(Zmax)を示す。
【0056】
【表5】
【0057】表5より、発明品16〜19は、初透磁率
(μ)≧5000で、かつ、インピーダンス最大値
(Zmax)≧3000の高透磁率磁性材料である。
【0058】(第6の実施の形態)次に、本発明の第6
の実施の形態について説明する。
【0059】発明品20〜23として、主成分組成が5
2.5mol%のFe、21.0mol%のZn
O、残分MnO、副成分として0.015wt%のSi
、CaOに換算して0.055wt%のCa(O
H)、0.030wt%のBi、0wt%及び
0.002〜0.010wt%のCrを秤量し、ア
トライターを用いて2時間混合した。
【0060】混合後、スプレードライヤーで造粒した。
その後、各混合粉末を850℃の大気中で2時間予焼し
た。得られた粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉
砕後、スプレードライヤーにて造粒し、25mmφ−1
5mmφ−12mmのトロイダル形状にプレスし、13
50℃の焼成温度、保持時間2時間で焼成した。
【0061】また、比較品12として、主成分組成が5
2.5mol%のFe、21.0mol%のZn
O、残分MnO、副成分として0.015wt%のSi
、0.055wt%のCaO、0.030wt%のB
、0.015wt%のCr(比較品1
4)を含有するMn−Zn系フェライトをアトライター
を用いて2時間混合した。
【0062】混合後、スプレードライヤーで造粒した。
その後、各混合粉末を850℃の大気中で2時間予焼し
た。得られた粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉
砕後、スプレードライヤーにて造粒し、25mmφ−1
5mmφ−12mmのトロイダル形状にプレスし、13
00℃の焼成温度、保持時間2時間で焼成した。
【0063】表6に、発明品20〜23と比較品13の
平均結晶粒径、比抵抗、100kHzにおける初透磁率
(μ)、巻線数10Turnのインピーダンスの最大
値(Zmax)を示す。
【0064】
【表6】
【0065】表6より、Crの添加にともない初
透磁率は減少の傾向を示し、インピーダンスの最大値は
増加の傾向を示している。発明品20〜23は、初透磁
率(μ)≧5000で、かつ、インピーダンス最大値
(Zmax)≧3000を満たすことがわかる。
【0066】(第7の実施の形態)次に、本発明の第7
の実施の形態について説明する。
【0067】発明品24として、主成分組成が52.5
mol%のFe、20.5mol%のZnO、残
分MnO、副成分として0.015wt%のSiO
CaOに換算して0.050wt%のCa(OH)
0.020wt%のBi、0.005wt%のCr
を秤量し、アトライターを用いて2時間混合し
た。
【0068】混合後、スプレードライヤーで造粒した。
その後、各混合粉末を850℃の大気中で2時間予焼し
た。得られた粉末をアトライターを用いて粉砕した。粉
砕後、スプレードライヤーにて造粒し、25mmφ−1
5mmφ−12mmのトロイダル形状にプレスし、13
50℃の焼成温度、保持時間2時間で焼成した。
【0069】また、従来品1として、主成分組成が5
2.5mol%のFe、20.5mol%のZn
O、残分MnO、副成分として0.015wt%のSi
、0.050wt%のCaO(従来品1)を含有す
るMn−Zn系フェライトをアトライターを同様の工程
で作製した。
【0070】表7に、発明品22と従来品1の平均結晶
粒径、比抵抗、100kHzにおける初透磁率(μ
i)、巻線数10Turnのインピーダンスの最大値
(Zmax)を示す。
【0071】
【表7】
【0072】表7より、発明品22は、従来品1と比較
して、初透磁率(μ)、インピーダンスの最大値(Z
max)、及び比抵抗が高く、かつ、高い初透磁率(μ
)≧5000と高いインピーダンス最大値
(Zmax)≧3000を同時に満足していることがわ
かる。
【0073】
【発明の効果】以上、説明したごとく、本発明によれ
ば、高い初透磁率と高いインピーダンス特性を同時に実
現できる高透磁率磁性材料が得られる。従って、各種用
途に使用されることが期待でき、特に、ノイズフィルタ
用のフェライトコアとして最適である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主成分組成が52.0〜53.0mol%
    のFe、19.0〜22.0mol%のZnO、残
    分MnOからなり、副成分として0.005〜0.025
    wt%のSiO、0.04〜0.07wtのCaOを含
    有し、比抵抗が50Ω・cm以上で、かつ、平均結晶粒
    径が5μm以上であることを特徴とする高透磁率磁性材
    料。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の高透磁率磁性材料に0.
    005〜0.030wt%のBiを添加したこと
    を特徴とする高透磁率磁性材料。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の高透磁率磁性材料に0.
    002〜0.010wt%のCrを添加すること
    を特徴とする高透磁率磁性材料。
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