JP2004153196A

JP2004153196A - Magnetic material and its producing process

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Publication number: JP2004153196A
Application number: JP2002319370A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Naoe; 正幸直江
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2002-11-01
Publication date: 2004-05-27

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic material exhibiting magnetic characteristics equivalent to or better than those of an Ni-Zn ferrite without having an adverse effect on the environment, and to provide its producing process. <P>SOLUTION: In a ferrite represented by a general formula Li<SB>0.5x</SB>Zn<SB>1-x</SB>Fe<SB>2+0.5x</SB>O<SB>4</SB>(0.10<x<1.00 (10-100 mol%)), a part of Fe is replaced with Mn such that the ferrite is represented by a general formula Li<SB>0.5x</SB>Zn<SB>1-x</SB>Fe<SB>2+0.5x-y</SB>Mn<SB>y</SB>O<SB>4</SB>(0.10<x<1.00 (10-100 mol%), 0.12<y<0.59 (5-25 mol%)). Magnetic characteristics are prevented from deteriorating and an oxide magnetic material having a high resistivity is obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、高周波用コイルのコア材に使用する磁性材料およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フェライトは、多くの電子産業で使用されており、特に高周波機器には、フェライトが不可欠の電子材料となっている。フェライトは酸化鉄を主成分とするため、電気抵抗が金属よりもはるかに大きく、渦電流の影響がほとんどないため、安定した磁気特性を高い周波領域まで保持する。
【０００３】
高周波用のフェライト部品には、従来より、高周波特性、および絶縁性に優れたニッケル−亜鉛（Ｎｉ−Ｚｎ）フェライトが用いられている。しかし、近年において、ＥＵ諸国やアメリカ合衆国の一部の州において、厳しい環境規制が行われ、Ｎｉ−Ｚｎフェライトに含まれるＮｉが、鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）、六価クロム（Ｃｒ）等、人体への悪影響が明らかになっている重金属元素に継ぐ、特定有害物質として認知される可能性がある。
【０００４】
一方、軟磁性を持つとともに、Ｎｉを含まず、かつ、Ｎｉ−Ｚｎフェライトと同等、あるいはそれ以上の磁気特性を発揮する磁性材料として、Ｌｉ−Ｚｎフェライトが考えられる。なお、Ｎｉ−Ｚｎフェライトは、Ｌｉ−Ｚｎフェライトよりも磁歪定数が大きく、応力の影響を受けやすい（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＬｉ系フェライトは、本来的にソフトフェライトでありながら角型ヒステリシス性があり、ソフトフェライトとしての電子部品への用途が限られている。Ｌｉ系フェライトは、その原料であるＬｉ_２ＣＯ_３の水溶性に起因する製造上の問題や、誘電体損失が大きい等の問題がある（例えば、非特許文献２参照）。
【０００６】
また、Ｌｉ−Ｚｎフェライトは、焼結中にＬｉが蒸発することが原因となって、本来その抵抗率が低いため、例えば、電気信号の導通、および渦電流損失が大きく、電子部品向けとしての用途が限定されるという問題もある。
【０００７】
かかる低抵抗率という点に鑑みてなされた、例えば、特許文献１に記載されたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトの場合、Ｌｉ_２Ｏを添加することで、Ｌｉによってフェライトの磁気損失が低下し、結果として高抵抗率を示す、としているだけであって、Ｌｉ−Ｚｎフェライトの積極的な高抵抗率化を図ったものではない。
【０００８】
【非特許文献１】
近角聡信他、「磁性体ハンドブック」、朝倉書店、第９版、１９９０年、ｐｐ．８５０−８５４
【非特許文献２】
橋本忠士、「マイクロ波フェライトとその応用技術」、総合電子出版、第１版、１９９７年、ｐｐ．２３−２５
【特許文献１】
特開２０００−２６９０１７号公報
【０００９】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、Ｎｉ−Ｚｎフェライトの代替材料となり、Ｎｉ−Ｚｎフェライトと同等、あるいはそれ以上の磁気特性を発揮する磁性材料およびその製造方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、人体および環境に悪影響を与えない磁性材料およびその製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として、例えば、以下の構成を備える。すなわち、磁性材料であって、一般式Ｌｉ_０．５ｘＺｎ_１−ｘＦｅ_{２＋０．５ｘ}Ｏ_４（０．１０＜ｘ＜１．００（１０〜１００ｍｏｌ％））で表される組成比のＬｉ−Ｚｎフェライトからなることを特徴とする。
【００１２】
また、上述した課題を解決する他の手段として、磁性材料であって、少なくともリチウム（Ｌｉ）と、亜鉛（Ｚｎ）と、鉄（Ｆｅ）と、マンガン（Ｍｎ）の酸化物粉体または炭酸塩粉体を含む化合物粉体を、一般式Ｌｉ_０．５ｘＺｎ_１−ｘＦｅ_{２＋０．５ｘ−ｙ}Ｍｎ_ｙＯ_４（０．１０＜ｘ＜１．００（１０〜１００ｍｏｌ％）、０．１２＜ｙ＜０．５９（５〜２５ｍｏｌ％））で表される組成比で混合してなることを特徴とする。
【００１３】
例えば、上記リチウム化合物は、少なくとも炭酸リチウム（Ｌｉ_２ＣＯ_３）と酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）のいずれかよりなり、上記亜鉛化合物は、少なくとも酸化亜鉛（ＺｎＯ）よりなり、上記鉄化合物は、少なくとも酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）よりなり、上記マンガン化合物は、少なくとも一酸化マンガン（ＭｎＯ）と二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）と三酸化二マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_３）と四酸化三マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）のいずれかよりなることを特徴とする。
【００１４】
上述した課題を解決する他の手段として、例えば、以下の構成を備える。すなわち、磁性材料であって、一般式Ｌｉ_０．５ｘＺｎ_１−ｘＦｅ_{２＋０．５ｘ}Ｏ_４（０．１０＜ｘ＜１．００（１０〜１００ｍｏｌ％））で表されるフェライトにおいて、Ｆｅの一部をＭｎで置換して、一般式Ｌｉ_０．５ｘＺｎ_１−ｘＦｅ_{２＋０．５ｘ−ｙ}Ｍｎ_ｙＯ_４（０．１０＜ｘ＜１．００（１０〜１００ｍｏｌ％）、０．１２＜ｙ＜０．５９（５〜２５ｍｏｌ％））で表される組成比からなるフェライトとしたことを特徴とする。
【００１５】
上述した課題を解決するための一手段として、他の発明は、磁性材料の製造方法であって、少なくともリチウム（Ｌｉ）と、亜鉛（Ｚｎ）と、鉄（Ｆｅ）と、マンガン（Ｍｎ）の酸化物粉体または炭酸塩粉体を含む化合物粉体を、一般式Ｌｉ_０．５ｘＺｎ_１−ｘＦｅ_{２＋０．５ｘ−ｙ}Ｍｎ_ｙＯ_４（０．１０＜ｘ＜１．００（１０〜１００ｍｏｌ％）、０．１２＜ｙ＜０．５９（５〜２５ｍｏｌ％））で表される組成比で混合するステップと、上記混合された材料を１１００〜１２００℃で焼結するステップとを備えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面、および表を参照して、本発明に係る実施の形態例を詳細に説明する。最初に、本実施の形態例に係る磁性体材料（酸化物磁性材料）に使用する粉体、およびその組成比について、具体的な化学式を使用して説明する。
【００１７】
Ｌｉ−Ｚｎフェライトとして、下記の一般式（１）で表されるフェライトは、軟磁性を示す磁性材料であり、人体等への有害性が指摘されているＮｉを含まない。
【００１８】
ｘ（Ｌｉ_０．５Ｆｅ_２．５Ｏ_４）−（１−ｘ）（ＺｎＦｅ_２Ｏ_４）＝Ｌｉ_０．５ｘＺｎ_１−ｘＦｅ_{２＋０．５ｘ}Ｏ_４ …（１）
ここで、０．１０＜ｘ＜１．００（１０〜１００ｍｏｌ％）である。
【００１９】
本実施の形態例では、上記の化学式（１）で示されるフェライトにおいて、Ｆｅの一部をＭｎで置き換えて、以下の式（２）で表されるフェライト（酸化物磁性材料）を作製する。
【００２０】
Ｌｉ_０．５ｘＺｎ_１−ｘＦｅ_{２＋０．５ｘ−ｙ}Ｍｎ_ｙＯ_４ …（２）
ここで、０．１０＜ｘ＜１．００（１０〜１００ｍｏｌ％）
０．１２＜ｙ＜０．５９（５〜２５ｍｏｌ％）
である。
【００２１】
図１は、本実施の形態例に係るＬｉ−Ｚｎフェライト粉体の製造工程を示すフローチャートである。本実施の形態例では、Ｌｉ−Ｚｎフェライト粉体を作製する最初の工程として、図１のステップＳ１１において、以下に示す材料の秤量を行う。
【００２２】
例えば、炭酸リチウム（Ｌｉ_２ＣＯ_３）あるいは酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）等のリチウム化合物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の亜鉛化合物、酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）等の鉄化合物、および、一酸化マンガン（ＭｎＯ）あるいは二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）あるいは三酸化二マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_３）あるいは四酸化三マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）等のマンガン化合物を、上記の式（２）に対して、表１に示す組成比（ｘ，ｙで示す）となるように秤量する。
【００２３】
続くステップＳ１２において、組成物の混合を行う。具体的には、上記のステップで秤量した組成物を、例えば、鉄製乾式アトライターに入れ、回転数１００ｒｐｍで６時間、混合する。
【００２４】
ステップＳ１３では、上記の工程で混合された材料を乾燥し、続くステップＳ１４において、乾燥して得られた混合粉を仮焼する。この仮焼を行う温度（Ｔ）、および時間（ｔ）は、本実施の形態例では、例えば、Ｔ＝９００℃、ｔ＝５時間として、仮焼粉を得た。なお、ステップＳ１３の乾燥工程は、省略してもよい。そして、続くステップＳ１５において、この仮焼粉を、鉄球メディアを入れた鉄製ボールミルに入れ、例えば、純水溶媒において、回転数１３０ｒｐｍで２４時間、粉砕する。
【００２５】
本実施の形態例では、このように粉砕した材料を乾燥して、平均粒径０．６μｍの粉体を得た（ステップＳ１６）。また、その粉体をＸ線回折により観察したところ、スピネル単相となっていることが確認できた。このことは、後述するように、得られた粉体が高い透磁率を持っていることを意味する。
【００２６】
次に、本実施の形態例に係る酸化物磁性材料の製造工程について説明する。図２は、本実施の形態例に係る酸化物磁性材料の製造工程を示すフローチャートである。同図のステップＳ２１では、図１に示す工程によって得られたＬｉ−Ｚｎフェライト粉体に、ＰＶＡ５重量パーセント＋ポリプロピレングリコール５重量パーセントの水溶液を加えて造粒し、それを、続くステップＳ２２で成形する。
【００２７】
ここでの成形圧は、例えば、２０００ｋｇ／ｃｍ^２のプレス圧力を使用し、それによって、例えば、φ３０ｍｍ×３ｍｍ厚のペレット型成形品を得る。
【００２８】
ステップＳ２３において、上記の成形品を焼成する。具体的な温度サイクルは、その成形品を２００℃／時間で昇温させ、１１５０℃で５時間、保持した後、２００℃／時間で降温して焼成品を得た。なお、焼成温度は、１１５０℃ではなく、これを含む温度範囲、例えば、１１００〜１２００℃で焼成してもよい。
【００２９】
ステップＳ２４では、得られた焼成品の磁気特性を測定するための試料を作成する（焼成品の加工）。すなわち、焼成品を所定形状（例えば、φ７ｍｍ×φ３ｍｍ×１ｍｍ厚のトロイダルコア型）に切削して、磁気特性測定用試料を得た。そして、ステップＳ２５において、その加工品について、後述する方法で磁気特性を測定する。
【００３０】
他方、ステップＳ２８において、上述したペレット型成形品を焼成したペレット焼成品の端面に、例えば、銀（Ａｇ）電極を焼き付けて、抵抗率測定用試料を作製する。続くステップＳ２９では、後述する方法で抵抗率を測定する。
【００３１】
次に、本実施の形態例に係る酸化物磁性材料の材料組成と、得られた焼成品の特性について説明する。表１は、本実施の形態例に係る酸化物磁性材料（実施例１〜３３）の具体的な材料組成比と、焼成によって得られた焼成品の電気的特性等を示している。
【００３２】
【表１】

【００３３】
本実施の形態例では、得られた酸化物磁性材料の複素透磁率（μ＝μ’＋ｊμ’’）の周波数特性を、ネットワークアナライザ、およびインピーダンスアナライザを使用して、１ｋＨｚ〜６ＧＨｚの範囲で測定した。抵抗率については、絶縁抵抗計を用いて測定した。なお、表１に示す透磁率μ’は、１ＭＨｚにおける複素透磁率の実部の値である。
【００３４】
また、表１において、軟磁性および強磁性を示す試料（実施例１，２，１５，２２を除くすべて）について、「軟磁性、強磁性の判定」の欄に○印を付すとともに、抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ以上の試料（実施例１７〜３３）に対して、「抵抗率の判定」の欄に○印を付してある。本実施の形態例では、「軟磁性、強磁性の判定」、あるいは「抵抗率の判定」のいずれかの欄に×印が付された実施例（試料）は、本発明が目的とする特性を有する酸化物磁性材料ではないとして、除外した。
【００３５】
表１によれば、実施例１〜１４の試料は、その組成比において、上記の式（２）においてｙ＝０としたときのフェライト、すなわち、Ｌｉ−Ｚｎフェライトであり、その組成全域において抵抗率が１０^５Ω・ｃｍと低い、ということが分かる。これらの試料のうち、実施例１は、式（２）においてｘ＝０，ｙ＝０としたときのフェライト、つまり、Ｚｎフェライトであり、常温では強磁性体特性が得られなかった。また、実施例２については、キュリー点が常温以下となり、強磁性特性が得られなかった。
【００３６】
一方、実施例１５は、式（２）においてｘ＝１，ｙ＝０としたときのフェライト（Ｌｉフェライト）であり、完全な軟磁性体にならなかった。また、実施例１６のフェライトは抵抗率が低く、実施例２２については、Ｍｎの過剰添加となって、透磁率の低下が著しかった。
【００３７】
結局、表１において試料番号を太字で示した実施例１７〜２１，２３〜３３は、その抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ以上であり、かつ、良好な軟磁性特性を示した。すなわち、Ｌｉ_０．５ｘＺｎ_１−ｘＦｅ_{２＋０．５ｘ}Ｏ_４（０．１０＜ｘ＜１．００（１０〜１００ｍｏｌ％））で表されるＬｉ−Ｚｎフェライトにおいて、Ｆｅの一部をＭｎで置換した試料は、無置換の試料に比べて抵抗率が高く、本発明が目的とする特性を満たす酸化物磁性材料であることが判明した。
【００３８】
図３は、表１に示した実施例１７〜２１，２３〜３３のうち、実施例１９，２０，２１，２２，２４の複素透磁率（μ＝μ’＋ｊμ’’）の実部μ’の周波数特性（周波数スペクトル）である。また、図４は、図３に示す特性との比較対象として示した、Ｎｉ−Ｚｎフェライトの複素透磁率の実部の周波数スペクトルである。
【００３９】
図３と図４に示す特性を比較すると、本実施の形態例に係る、Ｍｎの添加によって抵抗率を高めたＬｉ−Ｚｎフェライトは、従来のＮｉ−Ｚｎフェライトと遜色のない透磁率の周波数特性を有するということが分かる。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態例によれば、一般式Ｌｉ_０．５ｘＺｎ_１−ｘＦｅ_{２＋０．５ｘ}Ｏ_４（０．１０＜ｘ＜１．００（１０〜１００ｍｏｌ％））で表されるＬｉ−Ｚｎフェライトとすることで、人体に有害なＮｉを含まず、Ｎｉ−Ｚｎフェライトより磁歪定数が小さく、かつ、電子部品の製造や実装等において応力の影響を受けにくい、軟磁性の酸化物磁性材料を得ることができる。
【００４１】
また、一般式Ｌｉ_０．５ｘＺｎ_１−ｘＦｅ_{２＋０．５ｘ}Ｏ_４（０．１０＜ｘ＜１．００（１０〜１００ｍｏｌ％））で表されるフェライトにおいて、Ｆｅの一部をＭｎで置換して、Ｌｉ_０．５ｘＺｎ_１−ｘＦｅ_{２＋０．５ｘ−ｙ}Ｍｎ_ｙＯ_４（０．１０＜ｘ＜１．００（１０〜１００ｍｏｌ％）、０．１２＜ｙ＜０．５９（５〜２５ｍｏｌ％））とすることで、磁気特性の劣化がなく、高抵抗率の酸化物磁性材料を作製することができる。
【００４２】
よって、本実施の形態例に係る高抵抗率の酸化物磁性材料は、例えば、高周波数帯で使用する巻線コイル用のコア材として採用したり、その他の高周波仕様のフェライトの需要に対応できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、Ｎｉを含まないため環境に悪影響を与えず、かつ、従前のＮｉ−Ｚｎフェライトと同等、あるいはそれ以上の磁気特性を示す磁性材料およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例に係るＬｉ−Ｚｎフェライト粉体の製造工程を示すフローチャートである。
【図２】実施の形態例に係る酸化物磁性材料の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態例に係る実施例（Ｌｉ−Ｚｎフェライト）の一部について、その複素透磁率の実部の周波数スペクトルを示す図である。
【図４】従来のＮｉ−Ｚｎフェライトについて複素透磁率の実部の周波数スペクトルを示す図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a magnetic material used for a core material of a high-frequency coil and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Ferrite is used in many electronic industries, and especially for high-frequency devices, ferrite has become an indispensable electronic material. Since ferrite contains iron oxide as a main component, it has much higher electric resistance than metal and is hardly affected by eddy current, and thus maintains stable magnetic characteristics up to a high frequency range.
[0003]
Conventionally, nickel-zinc (Ni-Zn) ferrite, which is excellent in high-frequency characteristics and insulation, has been used as a high-frequency ferrite component. However, in recent years, strict environmental regulations have been implemented in some EU countries and some states of the United States, and Ni contained in Ni—Zn ferrite contains lead (Pb), cadmium (Cd), hexavalent chromium (Cr), and the like. It may be recognized as a specific harmful substance, succeeding heavy metal elements that have been shown to have an adverse effect on the human body.
[0004]
On the other hand, Li-Zn ferrite can be considered as a magnetic material which has soft magnetism, does not contain Ni, and exhibits magnetic properties equivalent to or higher than Ni-Zn ferrite. Note that Ni-Zn ferrite has a larger magnetostriction constant than Li-Zn ferrite and is easily affected by stress (for example, see Non-Patent Document 1).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional Li-based ferrites have a square hysteresis property even though they are originally soft ferrites, and their applications to electronic components as soft ferrites are limited. Li-based ferrite has a problem in production due to the water solubility of its raw material, Li ₂ CO ₃ , and a problem such as a large dielectric loss (for example, see Non-Patent Document 2).
[0006]
Li-Zn ferrite is originally low in resistivity due to evaporation of Li during sintering. For example, conduction of electric signals and eddy current loss are large, and the There is also a problem that applications are limited.
[0007]
For example, in the case of Ni-Cu-Zn ferrite described in Patent Document 1 in view of such a low resistivity, the addition of Li ₂ O reduces the magnetic loss of the ferrite due to Li, and as a result, , But does not attempt to positively increase the resistivity of Li-Zn ferrite.
[0008]
[Non-patent document 1]
Chikaku Toshinobu, et al., "Magnetic Handbook", Asakura Shoten, 9th Edition, 1990, pp. 850-854
[Non-patent document 2]
Tadashi Hashimoto, "Microwave ferrite and its applied technology", Sogo Denshi Publishing, 1st edition, 1997, pp. 23-25
[Patent Document 1]
JP 2000-269017 A
The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to provide a magnetic material that is an alternative material to Ni-Zn ferrite and exhibits magnetic properties equivalent to or higher than Ni-Zn ferrite. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method thereof.
[0010]
Another object of the present invention is to provide a magnetic material that does not adversely affect the human body and the environment, and a method for manufacturing the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
For example, the following configuration is provided as a means for achieving the object and solving the above-described problem. That is, a magnetic material, the general formula _{_{_{_{Li 0.5x Zn 1-x Fe 2}}}} + 0.5x O 4 (0.10 <x <1.00 (10~100mol%)) of the represented by the composition ratio Li- It is characterized by being made of Zn ferrite.
[0012]
Further, as another means for solving the above-described problem, a magnetic material, which is an oxide powder or carbonate of at least lithium (Li), zinc (Zn), iron (Fe), and manganese (Mn) the compound powder containing the powder, the general formula _{_{_{_{Li 0.5x Zn 1-x Fe 2}}}} + 0.5x-y Mn y O 4 (0.10 <x <1.00 (10~100mol%), 0.12 < y <0.59 (5 to 25 mol%)).
[0013]
For example, the lithium compound is at least one of lithium carbonate (Li ₂ CO ₃ ) and lithium oxide (Li ₂ O), the zinc compound is at least zinc oxide (ZnO), and the iron compound is at least consists of ferric oxide _(Fe 2 _{O 3),} said manganese compound is at least manganese monoxide (MnO) and manganese dioxide (MnO ₂₎ and manganese sesquioxide _(Mn 2 _{O 3)} and triiron tetraoxide, manganese (Mn ₃ O ₄ ).
[0014]
As another means for solving the above-described problem, for example, the following configuration is provided. That is, in a _ferrite which is a magnetic material and represented by the general formula Li _0.5x Zn _1-x Fe _{2 + 0.5x} O ₄ (0.10 <x <1.00 (10 to 100 mol%)), partially replaced with Mn, the general formula _{_{_{_{Li 0.5x Zn 1-x Fe 2}}}} + 0.5x-y Mn y O 4 (0.10 <x <1.00 (10~100mol%), 0.12 < The ferrite has a composition ratio represented by y <0.59 (5 to 25 mol%).
[0015]
As another means for solving the above-described problems, another invention is a method for manufacturing a magnetic material, comprising at least lithium (Li), zinc (Zn), iron (Fe), and manganese (Mn). the compound powder comprising an oxide powder or carbonate powder formula _{_{_{_{Li 0.5x Zn 1-x Fe 2}}}} + 0.5x-y Mn y O 4 (0.10 <x <1.00 (10~100mol %), A step of mixing at a composition ratio represented by 0.12 <y <0.59 (5 to 25 mol%), and a step of sintering the mixed material at 1100 to 1200 ° C. It is characterized.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and tables. First, the powder used for the magnetic material (oxide magnetic material) according to the present embodiment and the composition ratio thereof will be described using a specific chemical formula.
[0017]
Ferrite represented by the following general formula (1) as a Li-Zn ferrite is a magnetic material exhibiting soft magnetism, and does not include Ni which has been pointed out as harmful to the human body and the like.
[0018]
_{_{_{_{x (Li 0.5 Fe 2.5 O 4}}}} ) - (1-x) (ZnFe 2 O 4) = Li 0.5x Zn 1-x Fe 2 + 0.5x O 4 ... (1)
Here, 0.10 <x <1.00 (10 to 100 mol%).
[0019]
In this embodiment, a ferrite (oxide magnetic material) represented by the following formula (2) is produced by replacing a part of Fe in the ferrite represented by the above chemical formula (1) with Mn.
[0020]
_{_{_{Li 0.5x Zn 1-x Fe 2}}} + 0.5x-y Mn y O 4 ... (2)
Here, 0.10 <x <1.00 (10 to 100 mol%)
0.12 <y <0.59 (5 to 25 mol%)
It is.
[0021]
FIG. 1 is a flowchart showing a manufacturing process of the Li—Zn ferrite powder according to the present embodiment. In the present embodiment, the following materials are weighed in step S11 in FIG. 1 as a first step of producing a Li—Zn ferrite powder.
[0022]
For example, lithium compounds such as lithium carbonate (Li ₂ CO ₃ ) or lithium oxide (Li ₂ O), zinc compounds such as zinc oxide (ZnO), iron compounds such as ferric oxide (Fe ₂ O ₃ ), and A manganese compound such as manganese monoxide (MnO), manganese dioxide (MnO ₂ ), dimanganese trioxide (Mn ₂ O ₃ ), or trimanganese tetroxide (Mn ₃ O ₄ ) was converted to the above formula (2). , So that the composition ratio (shown by x and y) shown in Table 1 is obtained.
[0023]
In the following step S12, the composition is mixed. Specifically, the composition weighed in the above step is placed in, for example, an iron dry attritor and mixed at a rotation speed of 100 rpm for 6 hours.
[0024]
In step S13, the material mixed in the above process is dried, and in subsequent step S14, the mixed powder obtained by drying is calcined. In the present embodiment, the temperature (T) and the time (t) at which the calcination is performed are, for example, T = 900 ° C. and t = 5 hours to obtain a calcined powder. Note that the drying step in step S13 may be omitted. Then, in the subsequent step S15, the calcined powder is put into an iron ball mill containing an iron ball medium, and crushed in a pure water solvent at a rotation speed of 130 rpm for 24 hours.
[0025]
In the present embodiment, the material thus pulverized was dried to obtain a powder having an average particle diameter of 0.6 μm (step S16). Further, when the powder was observed by X-ray diffraction, it was confirmed that the powder had a single phase of spinel. This means that the obtained powder has a high magnetic permeability as described later.
[0026]
Next, a manufacturing process of the oxide magnetic material according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a manufacturing process of the oxide magnetic material according to the present embodiment. In step S21 of the figure, an aqueous solution of 5% by weight of PVA + 5% by weight of polypropylene glycol is added to the Li—Zn ferrite powder obtained by the process shown in FIG. 1 to perform granulation, and the granulation is performed in the subsequent step S22. I do.
[0027]
The molding pressure used here is, for example, a pressing pressure of 2000 kg / cm ² , thereby obtaining, for example, a pellet molded article having a thickness of φ30 mm × 3 mm.
[0028]
In step S23, the above-mentioned molded product is fired. Specifically, the temperature cycle of the molded article was raised at 200 ° C./hour, held at 1150 ° C. for 5 hours, and then lowered at 200 ° C./hour to obtain a fired article. The firing temperature is not 1150 ° C., but may be a temperature range including this, for example, 1100 to 1200 ° C.
[0029]
In step S24, a sample for measuring the magnetic properties of the obtained fired product is prepared (processing of the fired product). That is, the fired product was cut into a predetermined shape (for example, a toroidal core type having a diameter of φ7 mm × φ3 mm × 1 mm) to obtain a magnetic property measurement sample. Then, in step S25, the magnetic properties of the processed product are measured by a method described later.
[0030]
On the other hand, in step S28, for example, a silver (Ag) electrode is baked on the end face of the pellet fired product obtained by firing the above-mentioned pellet-shaped molded product, thereby producing a sample for resistivity measurement. In a succeeding step S29, the resistivity is measured by a method described later.
[0031]
Next, the material composition of the oxide magnetic material according to this embodiment and the characteristics of the obtained fired product will be described. Table 1 shows specific material composition ratios of the oxide magnetic materials (Examples 1 to 33) according to the present embodiment, and electrical characteristics and the like of the fired product obtained by firing.
[0032]
[Table 1]

[0033]
In this embodiment, the frequency characteristic of the complex magnetic permeability (μ = μ ′ + jμ ″) of the obtained oxide magnetic material is measured in a range of 1 kHz to 6 GHz using a network analyzer and an impedance analyzer. did. The resistivity was measured using an insulation resistance meter. The magnetic permeability μ ′ shown in Table 1 is the value of the real part of the complex magnetic permeability at 1 MHz.
[0034]
In Table 1, for samples showing soft magnetism and ferromagnetism (all except Examples 1, 2, 15, and 22), a circle was placed in the column of “Judgment of soft magnetism and ferromagnetism”, and the resistivity was changed. Of samples (Examples 17 to 33) having a value of 10 ⁸ Ω · cm or more are marked with a circle in the column of “determination of resistivity”. In the present embodiment, the examples (samples) marked with a cross in any of the columns of “determination of soft magnetism and ferromagnetism” and “determination of resistivity” have the characteristics desired by the present invention. And was excluded because it was not an oxide magnetic material having
[0035]
According to Table 1, the samples of Examples 1 to 14 are ferrites when y = 0 in the above formula (2), that is, Li-Zn ferrites in the composition ratio, and have resistance in the entire composition range. It can be seen that the rate is as low as 10 ⁵ Ω · cm. Among these samples, Example 1 was a ferrite when x = 0 and y = 0 in the equation (2), that is, Zn ferrite, and could not obtain ferromagnetic properties at room temperature. In Example 2, the Curie point was lower than room temperature, and no ferromagnetic properties were obtained.
[0036]
On the other hand, Example 15 was ferrite (Li ferrite) when x = 1 and y = 0 in Equation (2), and did not become a completely soft magnetic material. Further, the ferrite of Example 16 had a low resistivity, and in Example 22, the Mn was excessively added, and the magnetic permeability was significantly reduced.
[0037]
Eventually, in Examples 17 to 21, and 23 to 33 in which the sample numbers were shown in bold in Table 1, the resistivity was 10 ⁸ Ω · cm or more, and good soft magnetic characteristics were exhibited. That _is, in the Li-Zn ferrite represented by _{_{_{Li 0.5x Zn 1-x Fe 2}}} + 0.5x O 4 (0.10 <x <1.00 (10~100mol%)), a part of Fe in Mn The substituted sample had higher resistivity than the unsubstituted sample, and was found to be an oxide magnetic material satisfying the characteristics intended by the present invention.
[0038]
FIG. 3 shows the real part μ ′ of the complex magnetic permeability (μ = μ ′ + jμ ″) of Examples 19, 20, 21, 22, 24 among Examples 17 to 21, 23 to 33 shown in Table 1. Is a frequency characteristic (frequency spectrum). FIG. 4 is a frequency spectrum of the real part of the complex magnetic permeability of the Ni—Zn ferrite shown as a comparison with the characteristic shown in FIG.
[0039]
Comparing the characteristics shown in FIG. 3 and FIG. 4, it is clear that the Li—Zn ferrite of which the resistivity is increased by the addition of Mn according to the present embodiment has a magnetic permeability frequency characteristic comparable to that of the conventional Ni—Zn ferrite. It can be seen that
[0040]
As described above, according to the present embodiment, a _{table represented} by the general formula Li _0.5x Zn _1-x Fe _{2 + 0.5x} O ₄ (0.10 <x <1.00 (10 to 100 mol%)) Li-Zn ferrite that does not contain Ni that is harmful to the human body, has a smaller magnetostriction constant than Ni-Zn ferrite, and is less susceptible to stress in the production and mounting of electronic components. An oxide magnetic material can be obtained.
[0041]
In the ferrite represented by the general formula Li _0.5x Zn _1-x Fe _{2 + 0.5x} O ₄ (0.10 <x <1.00 (10 to 100 mol%)), a part of Fe is replaced by Mn. _{_{_{_{to, Li 0.5x Zn 1-x Fe}}}} 2 + 0.5x-y Mn y O 4 (0.10 <x <1.00 (10~100mol%), 0.12 <y <0.59 (5~ 25 mol%)), an oxide magnetic material having a high resistivity can be manufactured without deterioration of magnetic properties.
[0042]
Therefore, the high-resistance oxide magnetic material according to the present embodiment can be used, for example, as a core material for a winding coil used in a high-frequency band, or can meet the demand for ferrite of other high-frequency specifications. .
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a magnetic material that does not adversely affect the environment because it does not contain Ni, and exhibits magnetic properties equivalent to or higher than conventional Ni-Zn ferrite, and a method for manufacturing the same. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a manufacturing process of a Li—Zn ferrite powder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a manufacturing process of the oxide magnetic material according to the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a frequency spectrum of a real part of a complex magnetic permeability of a part of an example (Li—Zn ferrite) according to the embodiment;
FIG. 4 is a diagram showing a frequency spectrum of a real part of a complex magnetic permeability of a conventional Ni—Zn ferrite.

Claims

And characterized in that it consists of Li-Zn ferrite of the general formula _{_{_{_{Li 0.5x Zn 1-x Fe 2}}}} + 0.5x O 4 (0.10 <x <1.00 (10 to 100 mol%)) represented by the composition ratio Magnetic material.

Compound powder containing at least lithium (Li), zinc (Zn), iron (Fe), and manganese (Mn) oxide powder or carbonate powder is converted to a compound of the general formula Li _0.5x Zn _1-x in _{_{_{Fe 2 + 0.5x-y Mn y}}} O 4 (0.10 <x <1.00 (10 to 100mol%), 0.12 <y < 0.59 (5 to 25 mol%)) in the composition ratio represented A magnetic material characterized by being mixed.

The lithium compound comprises at least one of lithium carbonate (Li ₂ CO ₃ ) and lithium oxide (Li ₂ O), the zinc compound comprises at least zinc oxide (ZnO), and the iron compound comprises at least consists ferric _(Fe 2 _{O 3),} wherein the manganese compound is at least manganese monoxide (MnO) and manganese dioxide (MnO ₂₎ and manganese sesquioxide _(Mn 2 _{O 3)} and trimanganese tetraoxide _(Mn 3 O _4. The magnetic material according to claim 2, wherein the magnetic material comprises:

In ferrite represented by the general formula _{_{_{_{Li 0.5x Zn 1-x Fe 2}}}} + 0.5x O 4 (0.10 <x <1.00 (10 to 100 mol%)), by substituting a part of Fe in Mn , general formula _{_{_{_{Li 0.5x Zn 1-x Fe 2}}}} + 0.5x-y Mn y O 4 (0.10 <x <1.00 (10 to 100mol%), 0.12 <y < 0.59 (5 to (25 mol%)) A magnetic material comprising a ferrite having a composition ratio represented by the following formula:

Compound powder containing at least lithium (Li), zinc (Zn), iron (Fe), and manganese (Mn) oxide powder or carbonate powder is converted to a compound of the general formula Li _0.5x Zn _1-x in _{_{_{Fe 2 + 0.5x-y Mn y}}} O 4 (0.10 <x <1.00 (10 to 100mol%), 0.12 <y < 0.59 (5 to 25 mol%)) in the composition ratio represented Mixing;
Sintering the mixed material at 1100 to 1200 ° C.