JP2003055038A - 軟磁性六方晶フェライト焼結体の製造方法、および軟磁性六方晶フェライト焼結体 - Google Patents

軟磁性六方晶フェライト焼結体の製造方法、および軟磁性六方晶フェライト焼結体

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の製法よりも大きな結晶粒子を形成する
ことができる軟磁性六方晶フェライト焼結体の製造方法
と、大きな結晶粒子が配向した構造を有する軟磁性六方
晶フェライト焼結体を提供すること。 【解決手段】 本発明は、一般式ＭＦｅ12Ｏ19（但し、
Ｍは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂの内から選ばれる一種以上）で
表されるＭ型六方晶フェライトの結晶粒子を含む軟磁性
六方晶フェライト焼結体の製造方法であり、結晶粒子の
原料混合粉末から作製した焼結体から、粒径が５μｍ〜
１００μｍの結晶粒子を分離し、これを種結晶として、
種結晶と前記組成で粒径が０．５〜３μｍの微結晶であ
る仮焼粉末との混合物を焼成して、焼結体中の結晶粒子
を平均粒径が３０μｍ〜５００μｍとなるまで粒成長さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軟磁性六方晶フェ
ライト焼結体の製造方法と、軟磁性六方晶フェライト焼
結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、軟磁性六方晶フェライト焼結体の
原料となる扁平状の六方晶フェライト粉末の製造方法と
しては、水熱法や（特開平９−１２４３２２号公報参
照）、フラックス法（特許第２７１７８１５号公報参
照）等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記水
熱法では、数十μｍ程度といった比較的大きな結晶粒子
を得ることが難しいという欠点があった。また、結晶粒
子を得るために必要となる原料組成物は高価で、その取
り扱いも難しく、工業的に製造するにはコストがかかり
過ぎるという欠点もあった。
【０００４】一方、上記フラックス法は、水熱法よりも
大きな結晶粒子を得ることはできたが、それでも十分に
満足な大きさまで結晶粒子を成長させることは難しいと
いう欠点があった。また、フラックス成分が不純物とし
て混入しやすいという欠点があり、フラックス成分との
相性が悪い成分を添加することができないといった問題
もあった。
【０００５】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、従来の製法よりも大きな
結晶粒子を形成することができる軟磁性六方晶フェライ
ト焼結体の製造方法と、そのような大きな結晶粒子が配
向した構造を有する軟磁性六方晶フェライト焼結体を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段、および発明の効果】上述
の目的を達成するために、本発明の軟磁性六方晶フェラ
イト焼結体の製造方法は、一般式ＭＦｅ12Ｏ19（但し、
Ｍは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂの内から選ばれる一種以上）で
表されるＭ型六方晶フェライトの結晶粒子からなる軟磁
性六方晶フェライト焼結体の製造方法であって、前記Ｍ
型六方晶フェライトと同組成の原料混合粉末からＭ型六
方晶フェライトの焼結体を作製し、該焼結体を酸処理し
て粒界部分を溶解することによって前記焼結体を分解し
てＭ型六方晶フェライトの扁平状粉末を作製し、該扁平
状粉末中から粒径が５μｍ〜１００μｍの粉末を抽出し
て種結晶とし、該種結晶よりも粒径の小さいＭ型六方晶
フェライトの微粉末と、前記種結晶との混合物を作製
し、該混合物中で前記種結晶を配向させてから、該混合
物を焼成することによって、焼結時に前記種結晶を平均
粒径が３０μｍ〜５００μｍとなるまで粒成長させるこ
とを特徴とする。
【０００７】この軟磁性六方晶フェライト焼結体の製造
方法においては、原料混合粉末から作製した焼結体か
ら、粒径が５μｍ〜１００μｍの結晶粒子を分離し、こ
れを種結晶として、種結晶と上記Ｍ型六方晶フェライト
の微粉末との混合物を焼成して、焼結体中の結晶粒子を
平均粒径が３０μｍ〜５００μｍとなるまで粒成長させ
ている。そのため、種結晶を用いることなく単にＭ型六
方晶フェライトの微粉末をそのまま焼成して六方晶フェ
ライト焼結体を作製する製法に比べ、最終的に得られる
焼結体中の結晶粒子が大きくなり、従来品よりも磁気異
方性が強く、特定方向についての透磁率が高い軟磁気特
性に優れた六方晶フェライト焼結体を得ることができ
る。
【０００８】なお、以上説明した軟磁性六方晶フェライ
ト焼結体の製造方法において、種結晶よりも粒径の小さ
いＭ型六方晶フェライトの微粉末としては、特に粒径が
０．５μｍ〜３μｍのＭ型六方晶フェライトの微結晶を
用いると、種結晶と微結晶との粒径差によって種結晶の
粒成長が促進されるので好適である。
【０００９】また、前記混合物中で前記種結晶を配向さ
せるには、例えば、前記混合物を圧延して前記混合物の
シートを作製し、該シートを積層するとよい。ここで、
前記混合物をシート状にするには、例えば、前記混合物
を樹脂バインダー中に分散させて粘土状混合物を作製
し、その粘土状混合物をロールプレスなどの圧延手段に
よって圧延してグリーンシートを作製すればよく、これ
により、種結晶はグリーンシート内で機械的に配向させ
られる。また、押出成形やドクターブレード法によるテ
ープキャストなどにより種結晶を成形体内で配向させて
もよい。
【００１０】このようにすれば、扁平な種結晶は各シー
ト中において配向するので、これらのシートを積層する
ことにより、積層体全体に含まれる種結晶を同様に配向
させることができ、この積層体を脱脂、焼成することに
より、所期の焼結体を得ることができる。
【００１１】また、前記焼結体に対して前記酸処理を施
す際には、塩酸、硝酸、硫酸の中から選ばれる一種の酸
または二種以上の混酸を使うとよい。混酸としては、例
えば、王水、逆王水などを用いることができるが、その
他の配合比で二種以上の酸を混合してもよい。これらの
酸の中では、塩酸または塩酸を含む混酸が望ましい。
【００１２】これらの酸を用いて酸処理を施せば、前記
焼結体中の粒界部分を溶解して、所期の結晶粒子を取り
出すことができる。なお、過剰に長時間にわたって酸処
理を施すと粒界部分だけでなく結晶粒子そのものの溶解
量が多くなるので、適当な処理時間が経過したところで
酸処理を終えるべきである。なお、酸処理を終えるべき
タイミングは、酸の種類、温度、濃度など諸条件の組み
合わせによって変動するが、その最適なタイミングにつ
いては、上記諸条件等を設定した上で実験的に確認すれ
ばよい。
【００１３】さらに、前記焼結体に対して前記酸処理を
施す際に、加熱処理、超音波処理、および酸化促進剤滴
下処理の中から選ばれる一種または二種以上の補助処理
を施してもよい。これらの補助処理の内、酸化促進剤滴
下処理において用いる酸化促進剤としては、例えば、過
酸化水素水などを利用できる。
【００１４】このような補助処理を施せば、結晶粒子間
の粒界部分の溶解が促されるので、より速やかに焼結体
から所期の結晶粒子を取り出すことができる。なお、以
上説明した軟磁性六方晶フェライト焼結体の製造方法
は、一般的な粉末冶金工程に最低限必要な設備と、焼結
体から種結晶を得るために用いる薬品類を取り扱う設備
とがあれば実施できるので、水熱法や共沈法等において
必要となる装置や設備は不要である。また、水熱法や共
沈法等では合成が困難な多元素置換の六方晶フェライト
も製造することができる。
【００１５】次に、本発明の軟磁性六方晶フェライト焼
結体は、一般式ＭＦｅ12Ｏ19（但し、Ｍは、Ｂａ、Ｓ
ｒ、Ｐｂの内から選ばれる一種以上）で表されるＭ型六
方晶フェライトの結晶粒子からなる軟磁性六方晶フェラ
イト焼結体であって、前記結晶粒子は、平均粒径が３０
μｍ〜５００μｍ、平均粒子厚が６μｍ〜１００μｍと
なっている板状粒子で、前記粒径が３０μｍ以上ある大
型粒子の内、総数の６０％以上の大型粒子が、所定の基
準面と平行な状態を０度とする相対角度で−２０度〜２
０度の角度をなすように配向していることを特徴とす
る。
【００１６】この軟磁性六方晶フェライト焼結体におい
て、前記結晶粒子は、前記粒径が５μｍ〜１００μｍの
結晶粒子を種結晶として、該種結晶よりも粒径の小さい
Ｍ型六方晶フェライトの微粉末と、前記種結晶との混合
物を焼成することによって、焼結時に前記種結晶を粒成
長させたものであるとよい。種結晶よりも粒径の小さい
Ｍ型六方晶フェライトの微粉末としては、特に粒径が
０．５μｍ〜３μｍのＭ型六方晶フェライトの微結晶を
用いると、種結晶と微結晶との粒径差によって種結晶の
粒成長が促進されるので好適である。
【００１７】このように構成された軟磁性六方晶フェラ
イト焼結体は、焼結体中の結晶粒子が大きく、従来品よ
りも磁気異方性が強く、特定方向についての透磁率が高
い軟磁気特性に優れたものなので、例えば、ノイズフィ
ルター、電波吸収体などの用途に用いる磁性体として好
適である。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
具体的な例を挙げて説明する。 ［実施例］ （１）六方晶フェライト焼結体の製造 ＢａＣＯ3、Ｆｅ2Ｏ3粉末を、モル比で１：６となるよ
うに秤量し、水（またはアルコール）と樹脂製のポット
およびボールを用いて、８０ｒｐｍで２４時間以上ボー
ルミル湿式混合し、その後、原料粉末が分離しないよう
に乾燥して、原料混合粉末を得た。
【００１９】次に、得られた粉末を９００℃以上で仮焼
して、金属（または高密度セラミックス）のポットおよ
びボールを用いて、１００ｒｐｍで４８時間以上、ボー
ルミルで解砕後、粒径が０．５〜３μｍ程度の仮焼粉末
を得た。この粉末をペレット状に成形し、１３００℃の
温度で焼成し、焼結体を得た。
【００２０】得られた焼結体を塩酸に浸し、同時に粒界
の溶解を促進させる補助工程として、１００℃に加熱し
ながら、酸化促進剤（本実施例では過酸化水素水）を滴
下して、焼結体を分解した。この分解工程によって得ら
れた粉末は、粒径の大小が混在しているため、粒径：粒
子厚のアスペクト比が２〜８程度である粒径５μｍ〜１
００μｍの結晶粒子を分級して、種結晶とした。
【００２１】次に、種結晶と仮焼粉末を、種結晶が全粉
末重量の５ｗｔ％となるように秤量し、８０ｒｐｍで２
４時間以上ボールミル混合し、その後、この粉末を２０
ｗｔ％のセラミックス用バインダー（商品名：セランダ
ー、ユケン工業株式会社製）と混合し、蒸留水を３０ｗ
ｔ％加え、粘土状混合物を得た。
【００２２】次に、この粘土状混合物をロールプレスに
て圧延し、厚さが約０．２ｍｍのグリーンシートを作製
した。これを２枚以上積層した積層体を作製し、５００
℃で十分に脱脂した後、１３００℃で焼成して十分に粒
成長させ所期の六方晶フェライト焼結体を得た。
【００２３】（２）結晶粒子の配向度の測定 上記（１）で製造した六方晶フェライト焼結体につい
て、グリーンシート成形時の厚さ方向と平行な面を、研
磨剤で鏡面研磨した。次に、研磨した焼結体断面の粒界
を浮き立たせるために、１０００℃〜１１００℃程度で
サーマルエッチングを施した。
【００２４】焼結体断面を電子顕微鏡でランダムに２〜
３箇所観察し、粒径が３０μｍ以上に粒成長した大型結
晶粒子をカウント対象として、その総数Ａをカウントし
た。また、カウント対象となる大型結晶粒子の内、グリ
ーンシート成形時のシートに平行な面（以下、基準面と
いう）を０度として、基準面に対する相対的な傾きが±
２０度未満の粒子を配向している粒子とみなし、配向し
ている粒子数Ｂをカウントした。
【００２５】これら総数Ａおよび粒子数Ｂに基づいて、
配向度Ｃ（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００を算出したとこ
ろ、配向度Ｃは最低で７０％、平均では８２％となっ
た。 （３）透磁率の周波数特性の測定 上記（１）で製造した六方晶フェライト焼結体をリング
状に加工し、測定時の信号電流方向に対してグリーンシ
ート成形時の厚さ方向が平行な透磁率μ１と、同様に厚
さ方向に垂直な透磁率μ２を測定した。測定結果を図１
に示す。
【００２６】この結果からは、広い周波数範囲にわたっ
て、透磁率μ１が透磁率μ２の２倍以上の値を示すこと
がわかる。したがって、外部磁場方向を特定すれば効率
の良い軟磁気特性を得ることができる。 ［比較例］ＢａＣＯ3、Ｆｅ2Ｏ3粉末を、モル比で１：
６となるように秤量し、水（またはアルコール）と樹脂
製のポットおよびボールを用いて、８０ｒｐｍで２４時
間以上ボールミル湿式混合し、その後、原料粉末が分離
しないように乾燥して、原料混合粉末を得た。
【００２７】次に、得られた粉末を９００℃以上で仮焼
して、金属（または高密度セラミックス）のポットおよ
びボールを用いて、１００ｒｐｍで４８時間以上、ボー
ルミルで解砕後、粒径が０．５〜３μｍ程度の仮焼粉末
を得た。次に、上記仮焼粉末を２０ｗｔ％のセラミック
ス用バインダー（商品名：セランダー、ユケン工業株式
会社製）と混合し、蒸留水を３０ｗｔ％加え、粘土状混
合物を得た。
【００２８】次に、この粘土状混合物をロールプレスに
て圧延し、厚さが約０．２ｍｍのグリーンシートを作製
した。これを２枚以上積層した積層体を作製し、５００
℃で十分に脱脂した後、１３００℃で焼成して比較用焼
結体を得た。この比較用焼結体をリング状に加工し、測
定時の信号電流方向に対してグリーンシート成形時の厚
さ方向が平行な透磁率μ３を測定した。この測定結果
を、先に測定した透磁率μ１とともに図２に示す。
【００２９】この結果からは、実施例の焼結体の透磁率
μ１が、比較例の焼結体の透磁率μ３よりも大きな値を
示すことがわかる。このように、種結晶を利用して製造
された焼結体は、種結晶を利用せずに製造された焼結体
よりも高い透磁率を示し、種結晶を利用することで軟磁
気特性が改善されるので、実施例の焼結体を利用すれ
ば、例えば、磁気デバイスを従来品よりも小型化するこ
とが可能となる。
【００３０】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は上記の具体的な一実施形態に限定されず、
この他にも種々の形態で実施することができる。例え
ば、上記実施形態においては、ＢａＣＯ3を用いて六方
晶フェライト焼結体を製造する例を示したが、ＢａＣＯ
3の他にＳｒＣＯ3またはＰｂＣＯ3や、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐ
ｂを含むその他の無機化合物を用いても、上記実施例と
同様に所期の焼結体を製造することができる。
【００３１】また、Ｍ型六方晶フェライトの他、磁化容
易面を持つＷ型、Ｙ型、Ｚ型に代表されるフェロックス
プレーナー型においても、上記実施例と同様の製造工程
によって焼結体を作製することができる。また、上記実
施形態では、種結晶を全粉末重量の５ｗｔ％となるよう
に混合していたが、この値は適宜調節可能であり、例え
ば、上記実施例の場合であれば１〜２０ｗｔ％程度の範
囲内で調節することができる。
【００３２】また、上記実施形態では、厚さが約０．２
ｍｍのグリーンシートを作製していたが、この厚さにつ
いても適宜調節可能である。但し、グリーンシートを厚
くするほど配向度は低下する傾向があるので、グリーン
シートの厚みを決める際には、必要とする配向度を考慮
すべきである。
【００３３】また、上記実施形態では、グリーンシート
の作製にロールプレスを用いているが、押し出し成形や
ドクターブレード法などにより作製しても良い。但し、
その方法により適した種結晶やバインダーの混合比を考
慮すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 結晶粒子の配向方向と透磁率との関係を示す
グラフである。
【図２】 種結晶の有無と透磁率との関係を示すグラフ
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松崎 徹 愛知県名古屋市中区千代田２丁目24番15号 北川工業株式会社内 (72)発明者 近藤 康雄 愛知県名古屋市中区千代田２丁目24番15号 北川工業株式会社内 (72)発明者 松原 秀彰 愛知県名古屋市熱田区六野二丁目４番１号 財団法人ファインセラミックスセンター 内 (72)発明者 野村 浩 愛知県名古屋市熱田区六野二丁目４番１号 財団法人ファインセラミックスセンター 内 Ｆターム(参考） 4G018 AA09 AA10 AA34 AB03 AC01 AC03 AC04 AC05 AC07 AC16 5E041 AB11 CA01 HB03 HB06 HB17 NN02

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一般式ＭＦｅ12Ｏ19（但し、Ｍは、Ｂａ、
    Ｓｒ、Ｐｂの内から選ばれる一種以上）で表されるＭ型
    六方晶フェライトの結晶粒子からなる軟磁性六方晶フェ
    ライト焼結体の製造方法であって、 前記Ｍ型六方晶フェライトと同組成の原料混合粉末から
    Ｍ型六方晶フェライトの焼結体を作製し、 該焼結体を酸処理して粒界部分を溶解することによって
    前記焼結体を分解してＭ型六方晶フェライトの扁平状粉
    末を作製し、 該扁平状粉末中から粒径が５μｍ〜１００μｍの粉末を
    抽出して種結晶とし、 該種結晶よりも粒径の小さいＭ型六方晶フェライトの微
    粉末と、前記種結晶との混合物を作製し、 該混合物中で前記種結晶を配向させてから、該混合物を
    焼成することによって、焼結時に前記種結晶を平均粒径
    が３０μｍ〜５００μｍとなるまで粒成長させることを
    特徴とする軟磁性六方晶フェライト焼結体の製造方法。
  2. 【請求項２】前記混合物中の種結晶の混合比は３ｗｔ％
    〜２０ｗｔ％であり、前記Ｍ型六方晶フェライトの微粉
    末は粒径が０．５μｍ〜３μｍの微結晶であることを特
    徴とする請求項１に記載の軟磁性六方晶フェライト焼結
    体の製造方法。
  3. 【請求項３】前記混合物を圧延して前記混合物のシート
    を作製し、該シートを積層することにより、前記混合物
    中で前記種結晶を配向させることを特徴とする請求項１
    または請求項２に記載の軟磁性六方晶フェライト焼結体
    の製造方法。
  4. 【請求項４】塩酸、硝酸、硫酸の中から選ばれる一種の
    酸または二種以上の混酸を使って、前記焼結体に対して
    前記酸処理を施すことを特徴とする請求項１〜請求項３
    のいずれかに記載の軟磁性六方晶フェライト焼結体の製
    造方法。
  5. 【請求項５】前記焼結体に対して前記酸処理を施す際
    に、加熱処理、超音波処理、および酸化促進剤滴下処理
    の中から選ばれる一種または二種以上の補助処理を施す
    ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載
    の軟磁性六方晶フェライト焼結体の製造方法。
  6. 【請求項６】一般式ＭＦｅ12Ｏ19（但し、Ｍは、Ｂａ、
    Ｓｒ、Ｐｂの内から選ばれる一種以上）で表されるＭ型
    六方晶フェライトの結晶粒子からなる軟磁性六方晶フェ
    ライト焼結体であって、 前記結晶粒子は、平均粒径が３０μｍ〜５００μｍ、平
    均粒子厚が６μｍ〜１００μｍとなっている板状粒子
    で、 前記粒径が３０μｍ以上ある大型粒子の内、総数の６０
    ％以上の大型粒子が、所定の基準面と平行な状態を０度
    とする相対角度で−２０度〜２０度の角度をなすように
    配向していることを特徴とする軟磁性六方晶フェライト
    焼結体。
  7. 【請求項７】前記結晶粒子は、前記粒径が５μｍ〜１０
    ０μｍの結晶粒子を種結晶として、該種結晶よりも粒径
    の小さいＭ型六方晶フェライトの微粉末と、前記種結晶
    との混合物を焼成することによって、焼結時に前記種結
    晶を粒成長させたものであることを特徴とする請求項６
    に記載の軟磁性六方晶フェライト焼結体。
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