JP2000331816A - 六方晶系z型バリウムフェライトとその製造方法 - Google Patents
六方晶系z型バリウムフェライトとその製造方法Info
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Abstract
0GHz)等の高周波帯域での周波数特性の改善、量産規模
において生産性よく、安価に提供可能とする六方晶系Z
型バリウムフェライトの製造方法の提案。 【解決手段】 Coの一部から大半をFeで置換した組成(B
a3Co2-XFeXFe24O41)で、大気中および酸素分圧を制御し
た雰囲気において、Z型単相のバリウムフェライトを容
易に作成でき、酸素中で作成した材料(Ba3Co2Fe24O41)
と、透磁率および電波吸収性能が同等である材料が得ら
れる。
Description
ーや電波吸収体等に有用な六方晶系Z型バリウムフェラ
イト及びその製造方法に係り、Coの一部をFeで置換した
組成で、大気中および酸素分圧を制御した雰囲気におい
て、Z型単相のバリウムフェライトを容易に作成し、従
来の化学量論組成(Ba3Co2Fe24O41)の配合で、100%酸素
中で作成した材料と透磁率および電波吸収性能が同等で
あり、特に準マイクロ波(1〜3GHz)及びマイクロ波(3〜3
0GHz)等の高周波帯域で有用な六方晶系Z型バリウムフェ
ライトとその製造方法に関する。
いる発信機の周波数が高くなってきたことに伴い、高周
波のノイズフィルターや電波吸収体として用いられる軟
磁性材料の開発が要望されている。
型の結晶構造を有する軟磁性フェライトが使用されてい
た。しかし、スピネル型軟磁性フェライトは、数100MHz
程度の高周波帯域においては、所謂スネーク(snoek)の
限界に達し透磁率が急激に悪くなり、目的とする周波数
特性が得られなかった。
れた周波数特性を有する材料として、金属粉を用いたカ
ルボニル鉄粉や偏平化したセンダスト粉を樹脂等で混練
して作成される軟磁性材料も提案されているが、前者は
耐食性、後者は加工性等に問題があり、実用化には至っ
ていない。
ピネル型軟磁性フェライトよりも高周波帯域における透
磁率の周波数特性が優れた軟磁性材料として、軟磁性六
方晶フェライトが提案されている。
0.6〜2、Me=Cu,Ni,Mn,Mg,Znより選択される少なくとも
一種)からなる軟磁性六方晶フェライト(特開平3-161910
号)、組成式がBa3Co2Fe24O41からなり特定雰囲気内で焼
成したZ型単相からなる軟磁性六方晶フェライト(Materi
als Transactions,JIM,Vol.37,No.4(1996),pp.878〜88
2)等が提案されている。
e24O41(X=0.6〜2、Me=Cu,Ni,Mn,Mg,Znより選択される少
なくとも一種)からなる軟磁性六方晶フェライトは、500
MHz以上の帯域で使用されるノイズ抑制用インピーダン
ス素子として提案されているが、数100MHz〜500MHz近傍
までの周波数特性を改善するもので、準マイクロ波(1〜
3GHz)及びマイクロ波(3〜30GHz)等の高周波帯域での周
波数特性を改善できるものではない。
からなる軟磁性六方晶フェライトは、数GHz帯域におけ
る周波数特性を改善できるものの、酸素中(100%O2雰囲
気)又は特定酸素分圧に制御した(Ar:O2=1:1)雰囲気で焼
成することが必要であり、雰囲気制御の煩雑さととも
に、製造コストの高騰を招く要因となっていた。
磁性六方晶フェライトを大気中で焼成した場合、Z型以
外に結晶構造が類似したY型、W型が生成されて混相とな
り、磁気特性の劣化を招くため、目的とする透磁率が得
られずにGHz帯域における周波数特性の改善を実現でき
なくなる。
クロ波(3〜30GHz)等の高周波帯域での周波数特性の改善
を可能とする軟磁性材料、すなわち六方晶系Z型バリウ
ムフェライトの提供を目的にするもので、さらに、該軟
磁性材料を量産規模において生産性よく、安価に提供可
能とする六方晶系Z型バリウムフェライトの製造方法の
提案を目的とするものである。
型バリウムフェライトを容易にかつ安定的に製造できる
組成と製造方法を目的に種々検討した結果、Coの一部か
ら大半をFeで置換した組成(Ba3Co2-XFeXFe24O41)で、大
気中および酸素分圧を制御した雰囲気において、Z型単
相のバリウムフェライトを容易に作成できること、酸素
中で作成した材料(Ba3Co2Fe24O41)と、透磁率および電
波吸収性能が同等である材料が得られることを知見し、
この発明を完成した。
XFe24O41(但し、0<X≦1.2)となるように配合した粉末
を、組成に応じて選定する所定の酸素分圧となした雰囲
気で焼成することにより、Z型単相が安定して生成し、
複素透磁率(μr=μr′-jμr″)の実数部μr′が1GHzで
3.5以上、虚数部μr″のピークが0.5GHzを超える特性を
有する六方晶系Z型バリウムフェライトが得られること
を知見した。
しくは0<X≦0.8、さらに好ましくは0.4≦X≦0.6を満足
するように配合した組成の粉末を大気中で焼成する方
法、組成式のXが0<X≦1.0、好ましくは0<X<0.8を満
足するように配合した組成の粉末を大気中の酸素濃度よ
りも高い酸素雰囲気中で焼成する方法、組成式のXが0.8
<X≦1.2を満足するように配合した組成の粉末を大気中
の酸素濃度よりも低い酸素雰囲気中で焼成する方法によ
り、Z型単相からなり、複素透磁率μrの実数部μr′が1
GHzで4以上、虚数部μr″のピークが1GHzを超える特性
を有する六方晶系Z型バリウムフェライトが得られるこ
とを知見した。
ウムフェライトは、Coを所要量のFeで置換した組成(Ba3
Co2-XFeXFe24O41)を特徴とするもので、置換しないX=0
では、大気中焼成の場合にZ型が単相として生成せず、
Y,W型が異相として生成し混相となり、一方、Xが1.2を
超えるとY,W以外の未同定の相が生成して所要の透磁率
特性が得られないため、Feの置換量は0<X≦1.2とす
る。
にCoを所要量のFeで置換した組成と、組成に応じて選定
する所定の酸素分圧となした雰囲気で焼成することによ
り六方晶系Z型バリウムフェライトを得ることを特徴と
し、大気中焼成にて得るには、1.0を超えるとY,W以外の
未同定の相が生成するため、0<X≦1.0が好ましく、そ
の未同定相を少なくするためにはさらに0<X≦0.8が好
ましい。
安定して生成しかつ酸素中で作成した材料(Ba3Co2Fe24O
41)と、透磁率および電波吸収性能が同等となるために
は、0.4≦X≦0.6の範囲が最も好ましい。
1.0の範囲の場合は、大気中の酸素濃度よりも高い酸素
雰囲気中(通常21%を超える範囲)で焼成することによ
り、Z型が単相として生成する。また、0.8<X≦1.2の範
囲の場合は、大気中の酸素濃度よりも低い酸素雰囲気中
(通常21%未満の範囲)で焼成することにより、Z型が単相
として生成する。
も焼成条件は、焼成温度が1250〜1320℃、焼成時間が2
時間〜10時間の条件が好ましい。温度範囲の下限未満で
は反応が未完成でZ相が生成せず、材料の融点が1340℃
近傍であるため上限を超えると融液が現れる。Z型生成
反応が平衡に達するのに2時間は必要となり、時間範囲
の上限を超えると生成反応が十分平衡に達していると考
えられる。
ウムフェライトは、少なくとも複素透磁率μrの実数部
μr′が1GHzで3.5以上、虚数部μr″のピークが0.5GHz
を超える特性を有するもので、好ましい条件下では、複
素透磁率μrの実数部μr′が1GHzで4以上、虚数部μr″
のピークが1GHzを超える特性を有している。この複素透
磁率の特性は、本系においてCoをFeで置換することによ
り得られ、置換に伴う結晶粒径や配向への影響はないと
考えられる。
トは、所定の好ましい条件下で焼成することにより、Z
型単相が生成されやすくなる傾向を利用して透磁率およ
び電波吸収性能の向上を図ったもので、Z型単相が全て
の材料でなくとも、準マイクロ波(1〜3GHz)及びマイク
ロ波(3〜30GHz)等の高周波帯域で有用な材料が得られ
る。
3(99.5%)を用い、Z型の化学量論組成(Ba3Co2-XFeXFe24O
41:X=0〜0.6)となるよう秤量し、鉄製ボールミルを用い
て12時間純水中で混合を行った。仮焼成は1300℃×2時
間、反応雰囲気は大気、100%酸素中の2種で行った。
した。またキュリー温度を磁気天秤で測定し、X線回折
結果と比較した。
0.6の生成物のX線回折結果を示す。同時にX=0の100%酸
素中で焼成した結果を示す。X=0の大気中で焼成したも
のは、酸素中で焼成したものに比べ、Z型以外に少量のY
型とW型のピークが確認できた。Feの置換量増加に伴
い、Y,W型のピークが消失し、X=0.4以上でZ型のピーク
のみ確認できた。
果を示す。X=0の酸素中で焼成したものは、404℃近傍に
Z型のキュリー温度のみ確認できた。X=0の大気中で焼成
したものは、334℃近傍にY型のキュリー温度、また404
℃近傍にZ型のキュリー温度が確認できた。
が消失し、X=0.4以上でZ型のキュリー温度のみ確認でき
た。これはX線回折の結果と一致する。したがって、大
気中で焼成したものは、X=0ではZ型単相が得られず、Fe
の置換量増加に伴い、Z型単相が生成しやすい傾向があ
ると考えられる。
波吸収特性を測定した。電波をもっとも効率よく吸収す
ることができる整合厚みd、すなわち反射係数が-20dB以
上(吸収量が99%以上)得られる厚みを求め、図3に電波吸
収特性と共に示す。
ウムフェライト、及びX=0の100%酸素中で焼成したもの
のいずれも、反射係数の周波数特性は、-20dB以上のピ
ークが2.2GHzとなっていた。
3(99.5%)を用い、Z型の化学量論組成(Ba3Co2-XFeXFe24O
41:X=0〜1.0)となるよう秤量し、鉄製ボールミルを用い
て12時間純水中で混合を行った。仮焼成は1300℃×2時
間、反応雰囲気は大気中で行った。
を、HP8720Dネットワークアナライザーを用いて100MHz
から8GHzまで測定した。
r′、図4Bは虚数部μr″を示す。この発明による六方晶
系Z型バリウムフェライトは、実数部μr′が1GHzで3.5
以上、虚数部μr″のピークが0.5GHzを超える特性を有
しており、さらに、0<X≦0.8では、実数部μr′が1GHz
で4以上、虚数部μr″のピークが1GHz以上の特性を有し
ていることが分かる。
3(99.5%)を用い、Z型の化学量論組成(Ba3Co2-XFeXFe24O
41:X=0〜1.0)となるよう秤量し、鉄製ボールミルを用い
て12時間純水中で混合を行った。仮焼成は1300℃×2時
間、反応雰囲気は100%酸素中で行った。
を、HP8720Dネットワークアナライザーを用いて100MHz
から8GHzまで測定した。
r′、図5Bは虚数部μr″を示す。この発明による六方晶
系Z型バリウムフェライトは、実数部μr′が1GHzで4以
上、虚数部μr″のピークが1GHz以上の特性の複素透磁
率を有していることが分かる。
るために100%酸素雰囲気中で焼成する必要があり、また
透磁率の向上に磁場配向や結晶粒の制御を要し、比較的
高価なCoを使用するなどの問題を有していた六方晶系Z
型バリウムフェライトを、同等以上の透磁率及び電波吸
収性能を有したまま、Coの一部をFeで置換した組成で大
気中および酸素分圧を制御した雰囲気において焼成する
ことにより、容易なZ型単相の生成を実現し、製造性を
著しく向上させたことを特徴とする。
ロ波等の高周波帯域での透磁率および電波吸収性能のす
ぐれた軟磁性材料を大気中の焼成で製造でき、量産規模
において生産性よく安価に提供できる。
すグラフである。
る。
ラフであり、Aは実数部μr′、Bは虚数部μr″を示す。
ラフであり、Aは実数部μr′、Bは虚数部μr″を示す。
Claims (8)
- 【請求項1】 組成式がBa3Co(2-X)FeXFe24O41(但し、0
<X≦1.2)からなり、複素透磁率μrの実数部μr′が1GH
zで3.5以上、虚数部μr″のピークが0.5GHzを超える特
性を有する六方晶系Z型バリウムフェライト。 - 【請求項2】 複素透磁率μrは、実数部μr′が1GHzで4
以上、虚数部μr″のピークが1GHz以上の特性である請
求項1記載の六方晶系Z型バリウムフェライト。 - 【請求項3】 Z型単相からなる請求項1または請求項2記
載の六方晶系Z型バリウムフェライト。 - 【請求項4】 組成式のXが0<X≦0.8を満足する請求項3
記載の六方晶系Z型バリウムフェライト。 - 【請求項5】 組成式のXが0.4≦X≦0.6を満足する請求
項4記載の六方晶系Z型バリウムフェライト。 - 【請求項6】 組成式がBa3Co(2-X)FeXFe24O41(但し、0
<X≦1.0)となるように配合した粉末を、大気中で焼成
する六方晶系Z型バリウムフェライトの製造方法。 - 【請求項7】 組成式がBa3Co(2-X)FeXFe24O41(但し、0
<X≦1.0)となるように配合した粉末を、大気中の酸素
濃度よりも高い酸素雰囲気中で焼成する六方晶系Z型バ
リウムフェライトの製造方法。 - 【請求項8】 組成式がBa3Co(2-X)FeXFe24O41(但し、0.
8<X≦1.2)となるように配合した粉末を、大気中の酸素
濃度よりも低い酸素雰囲気中で焼成する六方晶系Z型バ
リウムフェライトの製造方法。
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---|---|---|---|
JP11141410A JP2000331816A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | 六方晶系z型バリウムフェライトとその製造方法 |
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---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2006076872A (ja) * | 2003-12-24 | 2006-03-23 | Hitachi Metals Ltd | 六方晶z型フェライト |
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CN104250094A (zh) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 江粉磁材(武汉)技术研发有限公司 | 用于制备噪声抑制片的镍铜锌铁氧体及其制备方法 |
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-
1999
- 1999-05-21 JP JP11141410A patent/JP2000331816A/ja active Pending
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