JP2004165217A

JP2004165217A - Ferrite core and method of manufacturing

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Publication number: JP2004165217A
Application number: JP2002326034A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Harada; 浩原田; Tatsuya Shimazaki; 達也島崎; Atsushi Nakano; 敦之中野
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-06-10
Anticipated expiration: 2022-11-08
Also published as: JP3812831B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing ferrite core which provides the density and strength of sintered body without the deterioration of characteristic and also to provide the same ferrite core. <P>SOLUTION: The ferrite core is formed of the ferrite powder in which a volume average grain diameter D10 is 0.4 to 0.7 μm, D50 is 0.8 to 1.4 μm, D90 is 1.5 to 5.0 μm, a BET value is the range of 2.1 to 4.5m<SP>2</SP>/g, and the particle of 10 μm or more is 0.5 mass% or less. Particles are formed using above ferrite powder and polyvinyl alcohol in which the average saponification degree is 88 to 98 mol% and the average polymerization degree is 500 to 1700. Otherwise, particles are formed using the above ferrite powder and slurry including the dispersion medium and polyvinyl alcohol in which the average saponification degree is 88 to 98 mol% and the average polymerization degree is 500 to 1700. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、高強度のフェライトコアとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軟磁性フェライトは、種々の電子部品に広く用いられている。かかる軟磁性フェライトは、一般にフェライトを構成する酸化物を混合した後に仮焼し、その仮焼物を粉砕して粉末とし、そのフェライト粉末（一次粒子）にバインダーを加えて造粒することにより顆粒を作製し、その顆粒を目的に応じて種々の形状に成形し、このようにして成形した成形体を焼結することにより得られる。
【０００３】
このようにして得られたフェライト焼結体（フェライトコア）は、ノート型パソコン、ＰＤＡ等の情報端末や携帯電話、ＰＨＳ等の移動式電話あるいはこれらの周辺機器等の携帯を前提にした電子機器の電子部品、さらにはテレビ、ステレオ等の比較的大型の家電製品等の電子部品に使用されている。これらに使用されるフェライト焼結体は益々小型化、薄型化、軽量化される傾向にある。このため、フェライト焼結体には、小型、薄型であっても高い強度を保つことが要求される。
【０００４】
すなわち、例えばインダクタやノイズ吸収部材に用いるフェライトコアとして、細い胴部や、厚みの薄い鍔部や、薄い板状部を有すると、ハンドリング時や、巻線の巻回時等においてコアが破損しやすくなる。また、破損に至らない場合でもクラックが生じ、そこに水分や、特定の工程で使用される処理液等が浸入して特性や信頼性を大きく損なうおそれがある。
【０００５】
フェライト焼結体の強度を上げるため、特許文献１においては、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトにおいて、主成分１００重量部に対して、０．１〜１０．０重量部のＺｒＯ_２を加えてなり、平均結晶粒径を１〜１８μｍとしたフェライトが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、成形体にクラックを生じない酸化物磁性体を提供するため、アトマイザによる噴霧造粒時の造粒温度を２８０±１０℃とし、所定量のバインダーと混合されたスラリーを噴霧乾燥して作成した造粒後の粉体にさらに水分を加え、含有水分量が０．６％±０．１％の範囲に調整した粉体（顆粒）を作成することが記載されており、この場合の顆粒は１００〜１５０μｍの粒径を中心とすることが記載されている。
【０００７】
また、特許文献３には、所定の成形体密度を得るための成形荷重を小さくすることにより、金型の摩耗を低減させることを目的として、粉体成形体用原料（顆粒）を製造するに際し、フェライト粉末として、その粒径が１μｍ以下の粉末の頻度が２０％以下、粒径が１０μｍ以下の粉末の頻度が４％以下の粒度分布範囲で、かつ平均粒径を２〜３μｍとし、その粉末１００重量部に対して、水溶性バインダーが固形成分で０．５〜１５重量部、水１０〜２０重量部として顆粒を製造することが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−１５７２５３号公報（段落４０、４２、表１）
【特許文献２】
特開平４−１３７７０４号公報（（２）頁左上欄９〜１５行、（２）頁左下欄７〜１１行）
【特許文献３】
特開平６−２６３５１４号公報（段落１６、１８）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１に記載のように、ＺｒＯ_２を加えたものは、このＺｒＯ_２の添加量の増加と共に透磁率が低下し、コア特性が劣化するという問題点がある。
【００１０】
また、特許文献２、３に記載のものでは、高い焼結体密度を得ることが困難で、高い強度が得難いという問題点がある。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、特性の劣化を来すことなく、焼結体密度および強度が得られるフェライトコアの製造方法およびフェライトコアを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明においては、高い焼結体密度を製造するために、第一に、フェライト粉末（一次粒子）の平均粒径と粒度分布について検討した。そして体積平均粒径はＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０（これらの値は小さい粒子から積算した体積％が粒子全体のそれぞれ１０％、５０％、９０％になるまで粒径であり、Ｄ５０は平均粒径に近似する値であり、またＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０全体の値が粒度分布を意味する。）が後述の所定の範囲にあること、すなわち粒径と粒度分布が後述の所定の範囲にあることが焼結体強度、密度を高める点において好ましいことを究明した。
【００１３】
また、粉末の表面積は平均粒径とその粒度分布に関連しており、平均粒径だけでは粒度分布は不明であり、前記Ｄ１０、Ｄ９０等の値を参照することが必要である。また、粒度分布は粉末全体の表面積に影響を与え、平均粒径が同じであっても、表面積が大きい場合には、平均粒径に近い粒径の粒子が少なく、小さい粒径の粒子が多く存在する場合である。従ってフェライト粉末の粒径を論ずる場合には、表面積についても考慮する必要がある。本発明においては、前記体積平均粒径を所定の範囲に収めると共に、表面積を所定の範囲に収めること、粒度がなるべく均一であることが、焼結体強度、密度を高める点において好ましいことを究明したものである。
【００１４】
また、このような強度は、バインダーとしてのポリビニルアルコールの重合度、平均鹸化度、添加量との関連において得られる。
【００１５】
また、本発明は、単に一次粒子の体積平均粒径や粒度分布、バインダーの組成について検討するのみではなく、顆粒のつぶれ易さや好適な平均粒径を得るために、その顆粒製造における造粒温度について検討することにより、粒界（粒子間の隙間）を無くし、焼結体密度、強度を向上させたものである。すなわち本発明の目的は下記の（１）〜（８）により達成される。
【００１６】
（１）体積平均粒径Ｄ１０が０．４〜０．７μｍ、Ｄ５０が０．８〜１．４μｍ、Ｄ９０が１．５〜５．０μｍ、ＢＥＴ値が２．１〜４．５ｍ^２／ｇの範囲で、かつ１０μｍ以上の粒子が０．５質量％以下のフェライト粉末および平均鹸化度が８８〜９８モル％、平均重合度５００〜１７００のポリビニルアルコールを用いて顆粒を造粒し、
前記顆粒を成形した後、焼成してフェライトコアを得ることを特徴とするフェライトコアの製造方法。
【００１７】
（２）体積平均粒径Ｄ１０が０．４〜０．７μｍ、Ｄ５０が０．８〜１．４μｍ、Ｄ９０が１．５〜５．０μｍ、ＢＥＴ値が２．１〜４．５ｍ^２／ｇの範囲で、かつ１０μｍ以上の粒子が０．５質量％以下のフェライト粉末、分散媒、および平均鹸化度が８８〜９８モル％、平均重合度５００〜１７００のポリビニルアルコールを含むスラリーを用いて顆粒を造粒し、
前記顆粒を成形した後、焼成してフェライトコアを得ることを特徴とするフェライトコアの製造方法。
【００１８】
（３）前記ポリビニルアルコールの平均鹸化度が９２〜９７モル％であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のフェライトコアの製造方法。
【００１９】
（４）前記ポリビニルアルコールの添加量が、フェライト粉末１００質量部に対して０．４〜１．２重量部であることを特徴とする前記（１）から（３）までのいずれかに記載のフェライトコアの製造方法。
【００２０】
（５）前記造粒に噴霧造粒機を用い、該噴霧造粒機の入口温度が１６０〜２３０℃でかつ出口温度が６５〜１２５℃の温度範囲で造粒することを特徴とする前記（１）から（４）までのいずれかに記載のフェライトコアの製造方法。
【００２１】
（６）前記顆粒の平均粒径が４０〜１００μｍであり、かつ粒径が１５０μｍ以上の顆粒の含有量が５質量％以下であることを特徴とする前記（１）から（５）までのいずれかに記載のフェライトコアの製造方法。
【００２２】
（７）前記（１）から（６）までのいずれかに記載の製造方法により得られたことを特徴とするフェライトコア。
【００２３】
（８）前記フェライトコアがＮｉ−Ｚｎ系フェライトでなることを特徴とする前記（７）に記載のフェライトコア。
【００２４】
（９）巻線またはこれと同等な導電体を巻回してインダクタまたはノイズ抑制素子を構成することを特徴とする前記（７）または（８）に記載のフェライトコア。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（フェライトコアの製造工程）
フェライト原料粉末として、フェライトを製造するための各原料粉末である酸化物粉末を秤量して混合し、これを仮焼する。次にこの仮焼物を所定の平均粒径、粒度分布となるように粉砕する。一例として、この粉砕されたフェライト粉末、分散媒およびバインダー（ポリビニルアルコール）を含むスラリーとし、噴霧造粒機を用いて、温度や流量等を調整して、顆粒の平均粒径が所定の範囲に収まるように造粒する。この顆粒を成形した後、焼成してフェライトコアを得る。
【００２６】
（フェライトの組成）
本発明のフェライトコアを製造するための原料は、最終的に焼成されるフェライトコア焼結体の用途によって適宜選択され、特に限定されるものではないが、Ｎｉ−Ｚｎ系（Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系含む）フェライトやＭｎ−Ｚｎ系フェライトを製造するための、例えばＦｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯを主成分とし、必要に応じて、さらに副成分もしくは不可避的不純物として、Ｃｏ、Ｗ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒ等の金属酸化物が含まれても良い。
【００２７】
（フェライト原料粉末の仮焼物の粉砕）
所定の体積平均粒径や粒度分布を有するフェライト粉末を得るため、仮焼物を従来より公知の手段、例えばボールミル、アトライター、湿式メデイア攪拌型粉砕機を用いて粉砕する。この場合の粉砕方法は、湿式粉砕方法、乾式粉砕方法のいずれでも良い。
【００２８】
（フェライト顆粒製造のための噴霧造粒機）
図１は本発明において用いる噴霧造粒機の概略構成を示すもので、噴霧造粒機はフェライトスラリー３をチャンバー１内に噴霧するためのディスク式アトマイザ２を有している。チャンバー１内に噴霧されたフェライトスラリー３は空中で溶媒等が蒸発してフェライト顆粒となり、出口５付近に堆積し、適宜バルブ４を解放することによりチャンバー１内から取り出すことができる。
【００２９】
ここで、入口温度とは、フェライトスラリー３がチャンバー１内に噴霧される際の温度を示している。つまりディスク式アトマイザ２の付近の雰囲気の温度である。また、出口温度とは、出口５付近の雰囲気温度を示している。
【００３０】
（噴霧造粒機の入口、出口温度と低圧つぶれ性、コア強度との関係）
本発明のフェライトコアの製造方法において、フェライト顆粒は、噴霧造粒機の入口温度が１６０〜２３０℃で、かつ出口温度が６５〜１２５℃の範囲において、アトマイザ２で造粒される。この造粒温度条件がフェライト顆粒の低圧つぶれ性に影響を及ぼし、この低圧つぶれ性が成形体および焼結体の強度に影響を及ぼす。
【００３１】
前記特許文献２に示される２８０℃の高温での噴霧造粒では、急激な乾燥により、溶媒である水の蒸発に伴って、バインダー成分も液滴の表面に移動するため、フェライト顆粒表面にバインダー成分の濃い部分が発生してしまい、バインダー成分の不均一なフェライト顆粒が得られる。この従来技術により得られた顆粒は、バインダー成分が表面に多いため、フェライト顆粒は硬く、低圧つぶれ性が悪いため、このフェライト顆粒を成形した場合、顆粒粒界すなわち内部欠陥を多く残すフェライト成形体となり、焼成後もこの粒界が残るため、強度の低いフェライトコアとなる。
【００３２】
ここで、顆粒粒界とはフェライト成形体内部において、フェライト顆粒同士の接触面に発生する隙間のことである。ここで、フェライト成形体内部でフェライト顆粒同士が充分に密着していれば、顆粒粒界は小さくなり、フェライト顆粒同士の密着性が悪いと顆粒粒界は大きくなる。
【００３３】
一方、本発明の造粒温度条件においては、バインダー成分のフェライト顆粒表面への移動、偏析を抑えることができ、バインダー成分の顆粒内における分布が比較的均一なフェライト顆粒が得られる。このフェライト顆粒は適度に柔らかく、低圧つぶれ性に優れているために、本発明のフェライト顆粒から成形体さらには焼結体を作製した場合、顆粒粒界のほとんど無い強度の高いフェライトが得られる。
【００３４】
噴霧造粒機における前記入口温度は供給する熱風の温度により決定され、出口温度は入口温度、熱風の流量およびスラリーの流量により決定される。本発明における造粒温度条件は、噴霧造粒機の入口温度が１６０〜２３０℃（より好ましくは１７０〜２１０℃）で、かつ出口温度が６５〜１２５℃（より好ましくは７０〜１１０℃）であることが好ましい。入口温度が２３０℃より低く、出口温度が１２５℃以下であれば、バインダー成分のフェライト顆粒表面への移動を抑制することが可能となり、柔らかく、低圧つぶれ性が良好な顆粒となる。また、入口温度が１６０℃以上、出口温度が６５℃以上であれば、乾燥が充分に進行し、フェライト顆粒の凝集を抑制するとともに、含有水分が少なく、付着性の小さい顆粒となる。
【００３５】
（使用するアトマイザについて）
本発明のフェライト顆粒の造粒に使用するアトマイザは、従来噴霧造粒機に使用されるアトマイザであれば特に限定されず、例えばニ流体ノズル、ディスク方式のアトマイザを採用することが可能である。本発明において特に好適であるのはディスク方式のアトマイザである。ディスク方式のアトマイザを用いると、ディスクの直径、アトマイザの回転速度により粒径を制御することが容易であり、さらに得られたフェライト顆粒の粒度分布を狭くできるからである。
【００３６】
本発明において後述の好適なフェライト顆粒の平均粒径を得るには、アトマイザのディスクの直径を８０〜１２５ｍｍとし、アトマイザの回転速度を３０００〜２００００ｒｐｍとすることが好ましい。
【００３７】
（フェライト顆粒の平均粒径）
本発明においては、フェライト顆粒の好ましい平均粒径は４０〜１００μｍの範囲であり、１５０μｍ以上の粗大顆粒の含有率を５質量％以下とした球形顆粒にすることが好ましい。
【００３８】
フェライト顆粒の平均粒径が４０μｍ以上であれば、流動性および金型への充填性が優れており、フェライトコアの寸法および質量ばらつきを小さく抑えることが可能となる。また、金型への微粉付着（スティツキング）を抑制することが可能となる。また、平均粒径が１００μｍ以下であれば、このフェライト顆粒からフェライト成形体を成形した際に顆粒粒界が少なく、成形不良の発生率を低く抑えることが可能となる。従って、このフェライト成形体を焼成して得られたフェライトコアは顆粒粒界に起因する内部欠陥が少ないため、強度の高いものとなる。
【００３９】
（バインダー）
本発明において、フェライト顆粒を造粒する際に、スラリー中にバインダーとして、下記構造式化１で示されるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を添加することが好ましい。バインダーとして特定のＰＶＡを添加することにより、顆粒粒界による欠陥が少なく、かつ高い成形体強度を保つことができ、これにより、焼結体の密度と抗折強度を向上させることができる。また、スプリングバックと称する離型後の膨張化現象を抑制させることができ、成形体の亀裂の発生を抑制し、金型への負担を軽減することもできる。
【００４０】
【化１】

【００４１】
バインダー成分であるＰＶＡは、一次粒子の結合剤、すなわち、原料粉末同士の結合剤として機能し、フェライト顆粒の低圧つぶれ性、耐崩壊性、成形体強度および焼結体強度に影響を及ぼす。特にＰＶＡの平均鹸化度は成形性に影響を及ぼす。
【００４２】
（ＰＶＡの平均鹸化度）
本発明におけるＰＶＡの平均鹸化度〔ｍ／（ｎ＋ｍ）〕（ｍ、ｎの意味は化１参照）は、バインダー成分としてのＰＶＡ全体として、好ましくは８８〜９８モル％、より好ましくは９３〜９７モル％である。このような範囲の鹸化度のＰＶＡを中間鹸化ＰＶＡと称する。
【００４３】
全体の平均鹸化度が８８モル％未満のいわゆる部分鹸化ＰＶＡでは、顆粒の低圧つぶれ性は良好なものの、耐崩壊性および耐スティッキング性が悪い。また、水への溶解性が良好でスラリー調整が簡単で噴霧造粒に適するが、オシレーティング押出造粒時には金網に材料が付着して連続整粒が困難となる。逆に、全体の平均鹸化度が９８モル％を超えるいわゆる完全鹸化ＰＶＡでは、耐崩壊性は良好であるが、造粒したフェライト顆粒が比較的に硬くなるために低圧つぶれ性が悪くなる。また、水への溶解性が悪く、スラリー調整が困難となる。
【００４４】
（ＰＶＡの重合度）
また、ＰＶＡの平均重合度（ｍ＋ｎ）は、好ましくは５００〜１７００、より好ましくは８００〜１５００である。平均重合度が５００未満では、顆粒の低圧つぶれ性は良好であるが、耐崩壊性が悪く、成形体強度が低くなってくる。逆に平均重合度が１７００を超えると、顆粒の耐崩壊性および成形体強度は比較的良好であるが、硬くなるため、低圧つぶれ性が悪化し、顆粒粒界による欠陥が発生しやすくなる。
【００４５】
（ＰＶＡの添加量）
本発明において、バインダー成分として用いるＰＶＡの添加量は、フェライト粉末１００質量部に対して０．４〜１．２質量部が好ましく、特に０．６〜０．８質量部の範囲が好ましい。ＰＶＡの添加量が０．４質量部未満の場合、フェライト粉末を造粒できなくなる場合がある。逆に１．２質量部を超えると、フェライト顆粒が硬くなりすぎ、つぶれが悪くなることにより、顆粒粒界を多く残し、成形不良を発生させる場合がある。また、同様に容量欠損が増加する傾向にある。
【００４６】
（使用可能なＰＶＡの種類）
本発明において使用できるＰＶＡは、全体として前記所定の平均鹸化度、重合度を有していれば特に制限されず、また、未変性のものであっても、アルキルビニルエーテル、ヒドロキシビニルエーテル、酢酸アリル、アミド、ビニルシラン、エチレン等により変性されていてもよい。
【００４７】
（造粒のための添加物）
本発明において、フェライト顆粒を造粒するため、所望に応じて本発明の目的、効果が損なわれない範囲で従来公知の各種添加物を添加することができる。このような添加物の例として、ポリカルボン酸塩、縮合ナフタレンスルホン酸等の分散剤、グリセリン、グリコール類、トリオール類等の可塑剤、ワックス、ステアリン酸（塩）等の滑剤、ポリエーテル系、ウレタン変性ポリエーテル系、ポリアクリル酸系、変性アクリル酸系有機高分子等の有機系高分子凝集剤、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム等の無機系凝集剤等が挙げられる。
【００４８】
（フェライトコアの焼成温度、時間）
本発明により製造されるフェライトコアは、例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトでは、酸化性雰囲気中、通常は空気中で焼成すればよい。焼成温度（保持温度）は、通常、８００〜１２５０℃、焼成時間（保持時間）は、通常、１〜６時間とすればよい。
【００４９】
（焼結体密度）
本発明により製造されるフェライトコアは、例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトでは、焼結体密度として、５．１ｇ／ｃｍ^３以上、特に５．１５〜５．３０ｇ／ｃｍ^３程度の高い値が得られる。
【００５０】
（抗折強度）
本発明のフェライトコアは、粗大粒子の少ないフェライト粉末（一次粒子）と顆粒粒界に起因する内部欠陥が少ないことにより、抗折強度を格段に向上させることができる。具体的には、前記Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトコアにおいて、ＪＩＳＲ１６０１に規定される３点式測定法において、抗折強度で１１７．６ＭＰａ（１２ｋｇｆ／ｍｍ^２）以上、特に１８０〜２６４ＭＰａ（１５〜２２ｋｇｆ／ｍｍ^２）程度が得られる。
【００５１】
このような抗折強度を有することにより、特に肉薄のコアや、肉薄部分を有するコアのハンドリング時、または加工時、あるいは樹脂モールド時等におけるクラックの発生や、チッピング等を防止することができ、品質を著しく向上させることができる。
【００５２】
（具体的なコア形状）
本発明を適用するのに特に好適なコア形状は、例えば図２（Ａ）に示すような鍔部を有しない円柱状のコアや、図２（Ｂ）に示すように胴部と鍔部とを有するコア、あるいは図２（Ｃ）に示すように、鍔部が大きく胴部が短いコア等に有効である。これらのコアは、これに巻線その他の導電部材を巻回してインダクタやノイズ抑制部材としている。
【００５３】
また、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、板状や箱状に形成されたフェライトコアにおいても有効である。このような板状や箱状のフェライトコアは、主にパワーインダクタやコイルの部材として用いられる。
【００５４】
これらの形状のコアは、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すコアの胴部の直径ａが２ｍｍ以下、特に１．５ｍｍ以下、図２（Ｃ）に示す鍔部の厚みｂが１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下、図３（Ａ）に示す板状コアや図３（Ｂ）に示す箱状の場合にはその厚みｃが１ｍｍ以下、特に０．７ｍｍ以下のもので特に有効である。このような形状のコアを、本発明の方法によって製造することで、抗折強度に優れ、容易に破損しないコアが得られる。
【００５５】
【実施例】
次に実施例および比較例により本発明を説明する。
【００５６】
（実施例１）Ｆｅ_２Ｏ_３：４９モル％、ＮｉＯ：２２モル％、ＣｕＯ：９モル％、ＺｎＯ：２０モル％の比率となるようにこれらの酸化物を秤量し、湿式メディア攪拌型粉砕機を用いて４時間湿式混合した。この湿式混合には、分散媒として純水を用いた。
【００５７】
次いで、混合物をスプレードライヤーにより乾燥し、９００℃で２時間仮焼してＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトの仮焼物を得た。
【００５８】
この仮焼物を湿式メディア攪拌型粉砕機で８時間粉砕し、体積平均粒子径Ｄ１０が０．６μｍ、Ｄ５０が１．０μｍ、Ｄ９０が１．９μｍ、１０μｍを超える粉末の質量％が０、ＢＥＴ値が３．２ｍ^２／ｇのフェライト粉末を得た。
【００５９】
このフェライト粉末と分散媒および平均鹸化度９３モル％、平均重合度１３００のＰＶＡを、フェライト粉末１００重量部に対してＰＶＡが０．７質量部となるように含有させてスラリーとし、噴霧造粒機でその入口温度１８０℃、出口温度８０℃として乾燥することにより、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト顆粒を得た。この顆粒の平均粒径は９０μｍであり、１５０μｍを超える顆粒の質量％は０であった。
【００６０】
この顆粒を、２４５ＭＰａ（２５ｋｇｆ／ｍｍ^２）の圧力でプレス成形し、長さ５５ｍｍ、幅１２ｍｍ、高さ５ｍｍの直方体状のブロック成形体を得た。この成形体を、焼成温度１０４０℃で２時間保つことにより焼成し、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト焼結体を得た。得られた焼結体の密度は５．２３ｇ／ｃｍ^３であった。このフェライト焼結体の抗折強度を、加重試験機（アイコーエンジニアリング社製）を用いてＪＩＳＲ１６０１に規定されている方法を用いて測定した。測定の結果、１７．５ｋｇｆ／ｍｍ^２の高い抗折強度が得られた（表１、表２の実施例１参照）。
【００６１】
（実施例２〜実施例１２）
表１には実施例１以外に、実施例２〜１２として、フェライト粉末の体積平均粒径Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０およびＢＥＴ値（粒度分布）と、ＰＶＡの鹸化度、重合度、添加量と、噴霧造粒機における入口温度、出口温度とを、本発明の範囲で種々に変化させた例を示し、また、その結果、顆粒として、平均粒径と粗大粒子含有量（１５０μｍを超える粒子の質量％）が本発明の範囲内となるようにしたものを、比較例と共に示す。また、表２は実施例と比較例の焼結体密度と抗折強度とハンドリング性（二重丸印はハンドリング性が優、丸印は良、三角印はあまりよくないことを示す。）を示す。各比較例は下記の点で本発明の範囲から逸脱している。
【００６２】
（比較例１）
比較例１はフェライト粉末の粒度分布が広く（Ｄ１０＞０．７μｍ、Ｄ５０＞１．４μｍ、Ｄ１０＞５．０μｍ）、かつ平均粒径が大きく（１０μｍ以上の質量％が１３．３％）、ＢＥＴ値＜２．１ｍ^２／ｇのもの、すなわち本発明の範囲を逸脱し、かつＰＶＡ、噴霧条件は本発明の範囲内とした場合の例である。
【００６３】
（比較例２）
比較例２はＤ５０＞１．４μｍ、Ｄ９０＞５．０μｍでしかも１０μｍの質量％＞０．５質量％であって、ＢＥＴ値＜２．１ｍ^２／ｇである点、すなわち平均粒径が大きく、また、粒度分布が広い点において本発明の範囲を逸脱した例である。
【００６４】
（比較例３）
ＰＶＡの鹸化度＞９８モル％とした点のみが本発明の範囲を逸脱した例である。
【００６５】
（比較例４）
ＰＶＡの鹸化度＜８８モル％とした点のみが本発明の範囲を逸脱した例である。
【００６６】
（比較例５）
比較例２のフェライト粉末を用い、さらにＰＶＡの鹸化度＞９８モル％、重合度＞１７００、ＰＶＡの添加量＞１．２質量部とした点で本発明の範囲を逸脱した例である。
【００６７】
（比較例６）
比較例１のフェライト粉末を用い、さらに顆粒製造において、顆粒の平均粒径が１６０μｍ（＞１００μｍ）で、１５０μｍを超える顆粒の含有量＞５質量％である点において本発明の範囲を逸脱した例である。
【００６８】
（比較例７）
比較例２のフェライト粉末を用い、さらに噴霧造粒機の入口温度＞２３０℃、出口温度＞１２５℃、顆粒の平均粒径＞１００μｍであり、１５０μｍを超える顆粒の含有量＞５質量％である点において、本発明の範囲を逸脱した例である。
【００６９】
（比較例８）
比較例２のフェライト粉末を用い、また、ＰＶＡの鹸化度＞９８モル％、重合度＞１７００、その添加量＞１．２質量部、噴霧造粒機の入口温度＞２３０℃、出口温度＞１２５℃、顆粒の平均粒径＞１００μｍであり、さらに１５０μｍを超える顆粒の含有量＞５質量％である点において、本発明の範囲を逸脱した例である。
【００７０】
〔粒度分布の比較〕
図４は実施例１と比較例１のフェライト粉末の粒度分布を比較して示す図であり、本発明による場合の粒度分布曲線は尖鋭であり、従来品に比較して狭い粒度分布を有することを示す。
【００７１】
≪評価≫
（抗折強度）
表２から分かるように、実施例１〜１２においては、抗折強度で１１７．６ＭＰａ（１２ｋｇｆ／ｍｍ^２）以上、特に１８０〜２６４ＭＰａ（１５〜２２ｋｇｆ／ｍｍ^２）程度が得られる。一方、比較例１〜８においては、抗折強度は実施例による場合の最低値よりも低くなる。
【００７２】
（焼結体密度）
実施例１〜１２の場合、焼結体密度は５．１０〜５．２８ｇ／ｃｍ^３という高い値が得られる。一方、比較例による場合には、比較例４による場合以外はすべて焼結体密度は５．１０以下になる。比較例４の場合は、焼結体密度は本発明による場合のレベルに達しているが、しかし前述のように高い抗折強度が得られず、その上ハンドリング性が悪くなる。すなわち前述のように、ＰＶＡの鹸化度が８８モル％以下になると、耐崩壊性および耐スティッキング性が悪くなり、操作性が悪くなる。
【００７３】
（薄型コアの強度評価）
実施例１、実施例５、比較例１、比較例４で得られたＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト顆粒を図５（Ａ）に示す直径Ｄ＝８ｍｍ、高さｈ＝１．０ｍｍの円柱コアに形成した。この成形体をダイヤモンドホイルにより切削加工して図５（Ｂ）に示すような鍔部厚みｔ＝０．３ｍｍ、深さｓ＝１．７ｍｍのコイル巻回用溝６ａを有する薄型のドラム型コアを作製し、さらに１０４０℃で焼成を行って焼結体（コア）６を得た。
【００７４】
【表１】

【００７５】
【表２】

【００７６】
そして図５（Ｃ）に示すようにコア６を台７上にセットしてチャック具９により水平方向にチャックし、このコア６の上方の鍔部６ｂを、鍔部端部から中心に至る距離Ｗ＝０．７ｍｍの点を加圧し、破壊に至る強度（Ｎ）を測定した。その測定結果を表３に示す。表３に示す結果から明らかなように、本発明により得られたコアは高い強度を示す。
【００７７】
【表３】

【００７８】
本発明は特に図２（Ａ）、（Ｂ）に示すような直径ａ、ｂが２ｍｍ以下のコアや、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すような厚さｃが１ｍｍ以下の板状コアまたは板状部を有するコアや、図２（Ｃ）に示すような厚さｔが１ｍｍ以下の鍔部を有するコアに好適に適用される。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、フェライト粉末（一次粒子）の体積平均粒径とその粒度分布を所定範囲に設定し、さらに好ましくは噴霧造粒機の入口温度、出口温度や顆粒の平均粒径を所定範囲に設定することにより、すなわち特殊な物質を添加して特性の劣化を来たすことなく、高い焼結体密度および強度のフェライトコアを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフェライトコアの製造方法において顆粒製造に用いられる噴霧造粒機の一例を示す構成図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明による製造されるフェライトコアの例を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明による製造されるフェライトコアの他の例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例と比較例の粒度分布を対比して示す図である。
【図５】（Ａ）は本発明の製造方法を適用するコアの加工前の素材を示す斜視図、（Ｂ）は加工後の形状を示す斜視図、（Ｃ）はその強度試験装置を説明する側面図である。
【符号の説明】
１：チャンバー、２：アトマイザ、３：フェライトスラリー、４：バルブ、５：出口、６：コア、６ａ：溝、６ｂ：鍔部、７：台、９：チャック具[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-strength ferrite core and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Soft magnetic ferrite is widely used for various electronic components. Such a soft magnetic ferrite is generally calcined after mixing oxides constituting the ferrite, pulverizing the calcined product into a powder, adding a binder to the ferrite powder (primary particles) and granulating the granules. It is obtained by producing, granulating the granules into various shapes according to the purpose, and sintering the molded body thus molded.
[0003]
Ferrite sintered bodies (ferrite cores) obtained in this manner are used for information terminals such as notebook personal computers and PDAs, mobile phones such as mobile phones, PHSs and the like, and portable electronic devices such as peripheral devices. And electronic components of relatively large home appliances such as televisions and stereos. Ferrite sintered bodies used for these tend to be increasingly smaller, thinner and lighter. For this reason, the ferrite sintered body is required to maintain high strength even if it is small and thin.
[0004]
That is, for example, if a ferrite core used for an inductor or a noise absorbing member has a thin body, a thin flange, or a thin plate, the core may be damaged during handling, winding of a winding, or the like. It will be easier. In addition, even when damage is not caused, cracks are formed, and moisture or a processing solution used in a specific process may enter the cracks, and may greatly impair the characteristics and reliability.
[0005]
In order to increase the strength of a ferrite sintered body, in Patent Document 1, in a Ni—Zn-based ferrite, 0.1 to 10.0 parts by weight of ZrO is used with respect to 100 parts by weight of a main component. ₂ And ferrite having an average crystal grain size of 1 to 18 μm is disclosed.
[0006]
Patent Document 2 discloses that a slurry mixed with a predetermined amount of a binder at a granulation temperature of 280 ± 10 ° C. at the time of spray granulation by an atomizer is provided in order to provide an oxide magnetic material that does not cause cracks in a compact. It is described that water is further added to a granulated powder prepared by spray drying to prepare a powder (granule) having a water content adjusted to a range of 0.6% ± 0.1%. It is described that the granules in this case mainly have a particle size of 100 to 150 μm.
[0007]
Patent Document 3 discloses a method for producing a raw material (granules) for a powder molded body for the purpose of reducing the wear of a mold by reducing a molding load for obtaining a predetermined molded body density. The frequency of powder having a particle size of 1 μm or less is 20% or less, the frequency of powder having a particle size of 10 μm or less is 4% or less, and the average particle size is 2 to 3 μm. It is described that a water-soluble binder is 0.5 to 15 parts by weight of a solid component and 10 to 20 parts by weight of water to produce granules with respect to 100 parts by weight of powder.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-8-157253 (paragraphs 40 and 42, Table 1)
[Patent Document 2]
JP-A-4-137704 (page (2), upper left column, lines 9 to 15; page (2), lower left column, lines 7 to 11)
[Patent Document 3]
JP-A-6-263514 (paragraphs 16 and 18)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described in Patent Document 1, ZrO ₂ Is the ZrO ₂ There is a problem that the magnetic permeability decreases with an increase in the amount of addition of, and the core characteristics deteriorate.
[0010]
In addition, those disclosed in

Patent Documents

2 and 3 have a problem that it is difficult to obtain a high sintered body density and it is difficult to obtain a high strength.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems of the related art, and has as its object to provide a ferrite core manufacturing method and a ferrite core capable of obtaining a sintered body density and strength without deteriorating characteristics.
[0012]
In the present invention, in order to produce a high sintered body density, first, the average particle size and the particle size distribution of the ferrite powder (primary particles) were examined. The volume average particle diameters are D10, D50, and D90 (these values are the particle diameters until the volume% integrated from the small particles becomes 10%, 50%, and 90%, respectively, of the whole particles. Are approximate values, and the total value of D10, D50, and D90 means the particle size distribution.) It is determined that the particle size and the particle size distribution are within the predetermined ranges described below. It has been found that it is preferable in terms of increasing the consolidated strength and density.
[0013]
Further, the surface area of the powder is related to the average particle size and its particle size distribution, and the particle size distribution is unknown only with the average particle size, and it is necessary to refer to the values of D10, D90 and the like. In addition, the particle size distribution affects the surface area of the entire powder, and even when the average particle size is the same, when the surface area is large, particles having a particle size close to the average particle size are small, and particles having a small particle size are large. If it exists. Therefore, when discussing the particle size of the ferrite powder, it is necessary to consider the surface area. In the present invention, it is preferable that the volume average particle size be within a predetermined range, the surface area be within a predetermined range, and the particle size be as uniform as possible in terms of increasing the strength and density of the sintered body. It was done.
[0014]
Such strength is obtained in relation to the degree of polymerization, average degree of saponification, and the amount of polyvinyl alcohol used as a binder.
[0015]
In addition, the present invention does not merely examine the volume average particle size and the particle size distribution of the primary particles, the composition of the binder, but also to obtain the ease of granulation and a suitable average particle size, the granulation temperature in the production of the granules. By examining, the grain boundary (gap between particles) is eliminated, and the density and strength of the sintered body are improved. That is, the object of the present invention is achieved by the following (1) to (8).
[0016]
(1) Volume average particle diameter D10 is 0.4 to 0.7 μm, D50 is 0.8 to 1.4 μm, D90 is 1.5 to 5.0 μm, and BET value is 2.1 to 4.5 m. ² / G, and granules are granulated using ferrite powder having particles of 10 μm or more and 0.5% by mass or less and polyvinyl alcohol having an average degree of saponification of 88 to 98 mol% and an average degree of polymerization of 500 to 1700,
A method for producing a ferrite core, comprising forming the granules and firing the granules to obtain a ferrite core.
[0017]
(2) Volume average particle diameter D10 is 0.4 to 0.7 μm, D50 is 0.8 to 1.4 μm, D90 is 1.5 to 5.0 μm, and BET value is 2.1 to 4.5 m. ² / G, and a slurry containing a ferrite powder having particles of 10 μm or more and 0.5% by mass or less, a dispersion medium, and polyvinyl alcohol having an average degree of saponification of 88 to 98 mol% and an average degree of polymerization of 500 to 1700. Granulate the granules
A method for producing a ferrite core, comprising forming the granules and firing the granules to obtain a ferrite core.
[0018]
(3) The method for producing a ferrite core according to (1) or (2), wherein the polyvinyl alcohol has an average saponification degree of 92 to 97 mol%.
[0019]
(4) The method according to any one of (1) to (3), wherein the amount of the polyvinyl alcohol is 0.4 to 1.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the ferrite powder. Manufacturing method of ferrite core.
[0020]
(5) The above granulation is performed by using a spray granulator for the granulation, and granulating the spray granulator in a temperature range of 160 to 230 ° C and an outlet temperature of 65 to 125 ° C. The method for producing a ferrite core according to any one of 1) to 4).
[0021]
(6) Any of the above (1) to (5), wherein the average particle size of the granules is 40 to 100 μm, and the content of the granules having a particle size of 150 μm or more is 5% by mass or less. A method for producing a ferrite core according to any one of the above.
[0022]
(7) A ferrite core obtained by the manufacturing method according to any one of (1) to (6).
[0023]
(8) The ferrite core according to (7), wherein the ferrite core is made of a Ni—Zn ferrite.
[0024]
(9) The ferrite core according to (7) or (8), wherein an inductor or a noise suppression element is formed by winding a winding or a conductor equivalent thereto.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Ferrite core manufacturing process)
As the ferrite raw material powder, oxide powders as raw material powders for producing ferrite are weighed, mixed, and calcined. Next, the calcined product is pulverized so as to have a predetermined average particle size and a predetermined particle size distribution. As an example, a slurry containing the milled ferrite powder, a dispersion medium and a binder (polyvinyl alcohol) is used, and the temperature and flow rate are adjusted using a spray granulator so that the average particle size of the granules falls within a predetermined range. Granulate to fit. After the granules are formed, they are fired to obtain a ferrite core.
[0026]
(Ferrite composition)
The raw material for producing the ferrite core of the present invention is appropriately selected depending on the use of the finally sintered ferrite core sintered body, and is not particularly limited, but may be a Ni—Zn-based (Ni—Cu—Zn). For producing ferrite and Mn-Zn-based ferrite, for example, Fe ₂ O ₃ , NiO, MnO, CuO, ZnO as main components, and if necessary, metal oxides such as Co, W, Bi, Si, B, and Zr as subcomponents or unavoidable impurities.
[0027]
(Pulverization of calcined ferrite raw material powder)
In order to obtain a ferrite powder having a predetermined volume average particle size and particle size distribution, the calcined product is pulverized using a conventionally known means, for example, a ball mill, an attritor, or a wet-media stirring type pulverizer. In this case, the pulverization method may be either a wet pulverization method or a dry pulverization method.
[0028]
(Spray granulator for ferrite granule production)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a spray granulator used in the present invention. The spray granulator has a disk type atomizer 2 for spraying a ferrite slurry 3 into a chamber 1. The ferrite slurry 3 sprayed into the chamber 1 evaporates in the air to form a ferrite granule by evaporating the solvent and the like, and is deposited near the outlet 5. The ferrite slurry 3 can be taken out of the chamber 1 by opening the valve 4 appropriately.
[0029]
Here, the inlet temperature indicates the temperature at which the ferrite slurry 3 is sprayed into the chamber 1. That is, it is the temperature of the atmosphere near the disk type atomizer 2. The outlet temperature indicates the ambient temperature near the outlet 5.
[0030]
(Relationship between inlet and outlet temperature of spray granulator and low pressure crushing property, core strength)
In the method for producing a ferrite core of the present invention, the ferrite granules are granulated by the atomizer 2 at an inlet temperature of the spray granulator of 160 to 230 ° C and an outlet temperature of 65 to 125 ° C. The granulation temperature condition affects the low-pressure crushing property of the ferrite granule, and the low-pressure crushing property affects the strength of the compact and the sintered body.
[0031]
In the spray granulation at a high temperature of 280 ° C. shown in Patent Document 2, the binder component moves to the surface of the droplets due to rapid drying due to the evaporation of water as a solvent. As a result, a ferrite granule having a non-uniform binder component is obtained. The granules obtained by this conventional technique have a large amount of binder components on the surface, so that the ferrite granules are hard and have poor low-pressure crushing properties. And the grain boundaries remain even after firing, resulting in a ferrite core having low strength.
[0032]
Here, the grain boundary is a gap formed on the contact surface between ferrite granules inside the ferrite compact. Here, if the ferrite granules are sufficiently adhered to each other inside the ferrite molded body, the grain boundary becomes small, and if the adhesion between the ferrite granules is poor, the grain boundary becomes large.
[0033]
On the other hand, under the granulation temperature conditions of the present invention, migration and segregation of the binder component to the surface of the ferrite granules can be suppressed, and ferrite granules having a relatively uniform distribution of the binder component in the granules can be obtained. Since these ferrite granules are moderately soft and have excellent low-pressure crushing properties, when a molded body or a sintered body is produced from the ferrite granules of the present invention, a high-strength ferrite having almost no grain boundaries can be obtained.
[0034]
The inlet temperature in the spray granulator is determined by the temperature of the hot air supplied, and the outlet temperature is determined by the inlet temperature, the flow rate of the hot air, and the flow rate of the slurry. The granulation temperature condition in the present invention is such that the spray granulator has an inlet temperature of 160 to 230 ° C (more preferably 170 to 210 ° C) and an outlet temperature of 65 to 125 ° C (more preferably 70 to 110 ° C). Preferably, there is. When the inlet temperature is lower than 230 ° C. and the outlet temperature is 125 ° C. or lower, it is possible to suppress the migration of the binder component to the surface of the ferrite granules, and the granules are soft and have good low-pressure crushing properties. When the inlet temperature is 160 ° C. or higher and the outlet temperature is 65 ° C. or higher, drying proceeds sufficiently to suppress aggregation of the ferrite granules, and the resulting granules have low moisture content and low adhesion.
[0035]
(About the atomizer used)
The atomizer used for granulating the ferrite granules of the present invention is not particularly limited as long as it is an atomizer conventionally used in a spray granulator, and for example, a two-fluid nozzle or a disk-type atomizer can be employed. In the present invention, a disk type atomizer is particularly preferable. This is because, when a disk type atomizer is used, it is easy to control the particle size by the diameter of the disk and the rotation speed of the atomizer, and the particle size distribution of the obtained ferrite granules can be narrowed.
[0036]
In the present invention, in order to obtain a suitable average particle diameter of ferrite granules described later, it is preferable that the diameter of the disk of the atomizer be 80 to 125 mm and the rotation speed of the atomizer be 3000 to 20,000 rpm.
[0037]
(Average particle size of ferrite granules)
In the present invention, the preferred average particle size of the ferrite granules is in the range of 40 to 100 μm, and it is preferable to use spherical granules in which the content of coarse granules of 150 μm or more is 5% by mass or less.
[0038]
When the average particle size of the ferrite granules is 40 μm or more, the fluidity and the filling property into the mold are excellent, and the size and mass variation of the ferrite core can be reduced. Further, it is possible to suppress the adhesion of fine powder (sticking) to the mold. Further, when the average particle size is 100 μm or less, when forming a ferrite molded body from the ferrite granules, the number of grain boundaries is small, and the occurrence rate of molding defects can be suppressed to a low level. Therefore, the ferrite core obtained by firing this ferrite molded body has high internal strength due to few internal defects caused by the grain boundaries.
[0039]
(binder)
In the present invention, when granulating ferrite granules, it is preferable to add polyvinyl alcohol (PVA) represented by the following structural formula 1 as a binder to the slurry. By adding a specific PVA as a binder, defects due to grain boundaries can be reduced and high strength of the compact can be maintained, thereby improving the density and flexural strength of the sintered compact. In addition, an expansion phenomenon after releasing, which is referred to as springback, can be suppressed, the occurrence of cracks in the molded body can be suppressed, and the burden on the mold can be reduced.
[0040]
Embedded image

[0041]
PVA, which is a binder component, functions as a binder for primary particles, that is, a binder between raw material powders, and affects the low-pressure crushing property, collapse resistance, strength of a compact, and strength of a sintered compact of ferrite granules. In particular, the average degree of saponification of PVA affects moldability.
[0042]
(Average saponification degree of PVA)
In the present invention, the average degree of saponification [m / (n + m)] of PVA (m / n refers to Chemical formula 1) is preferably 88 to 98 mol%, more preferably 93 to 97 mol% of PVA as a binder component as a whole. Mol%. PVA having a saponification degree in such a range is referred to as intermediate saponified PVA.
[0043]
In the case of so-called partially saponified PVA having an overall average saponification degree of less than 88 mol%, the granules have good low-pressure crushing properties, but have poor disintegration resistance and sticking resistance. In addition, it has good solubility in water and is easy to adjust the slurry, and is suitable for spray granulation. However, during oscillating extrusion granulation, the material adheres to the wire mesh, making continuous granulation difficult. Conversely, so-called completely saponified PVA having an overall average saponification degree of more than 98 mol% has good collapse resistance, but the ferrite granules that are granulated are relatively hard, so that the low-pressure crushability is poor. In addition, the solubility in water is poor, and it is difficult to adjust the slurry.
[0044]
(Polymerization degree of PVA)
The average degree of polymerization (m + n) of PVA is preferably 500 to 1700, and more preferably 800 to 1500. If the average degree of polymerization is less than 500, the low-pressure crushing properties of the granules are good, but the disintegration resistance is poor and the strength of the molded body is low. Conversely, when the average degree of polymerization exceeds 1700, the disintegration resistance of the granules and the strength of the compact are relatively good, but the granules are hardened, so that the low-pressure crushing property is deteriorated and defects due to the grain boundaries are likely to occur.
[0045]
(Amount of PVA added)
In the present invention, the amount of PVA used as a binder component is preferably 0.4 to 1.2 parts by mass, more preferably 0.6 to 0.8 parts by mass, per 100 parts by mass of the ferrite powder. If the amount of PVA is less than 0.4 parts by mass, it may not be possible to granulate the ferrite powder. Conversely, if it exceeds 1.2 parts by mass, the ferrite granules become too hard, and the crushing worsens, so that many granule grain boundaries are left and molding failure may occur. Similarly, the capacity loss tends to increase.
[0046]
(Types of PVA that can be used)
PVA that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it has the above-mentioned predetermined average saponification degree and polymerization degree, and even if it is unmodified, alkyl vinyl ether, hydroxy vinyl ether, allyl acetate, It may be modified with amide, vinylsilane, ethylene or the like.
[0047]
(Additive for granulation)
In the present invention, in order to granulate ferrite granules, conventionally known various additives can be added as desired within a range that does not impair the purpose and effect of the present invention. Examples of such additives include polycarboxylates, dispersants such as condensed naphthalenesulfonic acid, plasticizers such as glycerin, glycols and triols, waxes, lubricants such as stearic acid (salt), polyethers, Examples include organic polymer flocculants such as urethane-modified polyether-based, polyacrylic acid-based, and modified acrylic acid-based organic polymers, and inorganic coagulants such as aluminum sulfate, aluminum chloride, and aluminum nitrate.
[0048]
(Sintering temperature and time for ferrite core)
The ferrite core manufactured according to the present invention, for example, a Ni—Cu—Zn ferrite may be fired in an oxidizing atmosphere, usually in the air. The firing temperature (holding temperature) is usually 800 to 1250 ° C., and the firing time (holding time) is usually 1 to 6 hours.
[0049]
(Sintered body density)
The ferrite core manufactured according to the present invention has a sintered body density of 5.1 g / cm for Ni-Cu-Zn ferrite, for example. ³ Above, especially 5.15 to 5.30 g / cm ³ Higher values are obtained.
[0050]
(Bending strength)
The ferrite core of the present invention can significantly improve the transverse rupture strength due to the ferrite powder (primary particles) having a small number of coarse particles and few internal defects caused by the grain boundaries. Specifically, in the Ni-Cu-Zn ferrite core, the three-point measurement method specified in JIS R1601 indicates a flexural strength of 117.6 MPa (12 kgf / mm). ² ) Or more, especially 180 to 264 MPa (15 to 22 kgf / mm ² ) Degree is obtained.
[0051]
By having such a bending strength, particularly when handling a core having a thin thickness or a core having a thin portion, or during processing, or during resin molding or the like, it is possible to prevent chipping and the like, Quality can be significantly improved.
[0052]
(Specific core shape)
A core shape particularly suitable for applying the present invention is, for example, a columnar core having no flange as shown in FIG. 2 (A) or a trunk and a flange as shown in FIG. 2 (B). 2C, or a core having a large flange portion and a short body portion, as shown in FIG. 2C. These cores are wound with windings and other conductive members to form inductors and noise suppression members.
[0053]
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the present invention is also effective for a ferrite core formed in a plate shape or a box shape. Such a plate-shaped or box-shaped ferrite core is mainly used as a member of a power inductor or a coil.
[0054]
The core having these shapes has a core diameter a of 2 mm or less, particularly 1.5 mm or less, as shown in FIGS. 2A and 2B, and a flange thickness b of 1 mm or less shown in FIG. 2C. In particular, in the case of a plate-shaped core shown in FIG. 3A or a box-like shape shown in FIG. 3B, the thickness c is 1 mm or less, particularly 0.7 mm or less, which is particularly effective. . By manufacturing a core having such a shape by the method of the present invention, a core having excellent bending strength and being not easily broken can be obtained.
[0055]
【Example】
Next, the present invention will be described with reference to Examples and Comparative Examples.
[0056]
(Example 1) Fe ₂ O ₃ : 49 mol%, NiO: 22 mol%, CuO: 9 mol%, ZnO: 20 mol%, these oxides were weighed and wet-mixed for 4 hours using a wet media stirring type pulverizer. . In this wet mixing, pure water was used as a dispersion medium.
[0057]
Next, the mixture was dried with a spray drier and calcined at 900 ° C. for 2 hours to obtain a calcined product of Ni—Cu—Zn ferrite.
[0058]
This calcined product was pulverized for 8 hours with a wet media stirring type pulverizer, and the volume average particle diameter D10 was 0.6 μm, D50 was 1.0 μm, D90 was 1.9 μm, the mass% of the powder exceeding 10 μm was 0, and the BET value was 0. Is 3.2m ² / G of ferrite powder was obtained.
[0059]
The ferrite powder, a dispersion medium, and PVA having an average degree of saponification of 93 mol% and an average degree of polymerization of 1300 were contained so that the PVA was 0.7 parts by mass with respect to 100 parts by weight of the ferrite powder to form a slurry. By drying at an inlet temperature of 180 ° C. and an outlet temperature of 80 ° C. with a machine, Ni—Cu—Zn ferrite granules were obtained. The average particle size of the granules was 90 μm, and the mass% of the granules exceeding 150 μm was 0.
[0060]
This granule is 245 MPa (25 kgf / mm ² Press molding under the pressure of (3) to obtain a rectangular parallelepiped block molded body having a length of 55 mm, a width of 12 mm, and a height of 5 mm. This molded body was fired by maintaining the firing temperature at 1040 ° C. for 2 hours to obtain a Ni—Cu—Zn ferrite sintered body. The density of the obtained sintered body is 5.23 g / cm. ³ Met. The bending strength of the ferrite sintered body was measured using a weight tester (manufactured by Aiko Engineering Co., Ltd.) according to the method specified in JIS R1601. As a result of the measurement, 17.5 kgf / mm ² (See Example 1 in Tables 1 and 2).
[0061]
(Examples 2 to 12)
In Table 1, in addition to Example 1, as Examples 2 to 12, the volume average particle diameter D10, D50, D90 and BET value (particle size distribution) of the ferrite powder, the degree of saponification of PVA, the degree of polymerization, and the amount added, Examples in which the inlet temperature and the outlet temperature in the spray granulator are variously changed within the range of the present invention are shown. As a result, the average particle size and the coarse particle content (mass of particles exceeding 150 μm) as granules are shown. %) Are within the range of the present invention, together with comparative examples. Table 2 shows the sintered body density, bending strength, and handling properties (double circles indicate excellent handling properties, circles indicate good, and triangles indicate not very good) in Examples and Comparative Examples. Show. Each comparative example departs from the scope of the invention in the following respects.
[0062]
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, the ferrite powder had a wide particle size distribution (D10> 0.7 μm, D50> 1.4 μm, D10> 5.0 μm) and a large average particle size (13.3% of mass% of 10 μm or more). BET value <2.1m ² / G, that is, the case where the value is out of the range of the present invention, and the PVA and the spraying conditions are within the range of the present invention.
[0063]
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, D50> 1.4 μm, D90> 5.0 μm, and the mass% of 10 μm> 0.5 mass%, and the BET value <2.1 m ² / G, that is, the average particle size is large and the particle size distribution is wide, which is an example that deviates from the scope of the present invention.
[0064]
(Comparative Example 3)
Only the point where the saponification degree of PVA is> 98 mol% is an example which deviates from the scope of the present invention.
[0065]
(Comparative Example 4)
Only the point of setting the saponification degree of PVA <88 mol% is an example which deviates from the scope of the present invention.
[0066]
(Comparative Example 5)
This is an example which deviates from the scope of the present invention in that the ferrite powder of Comparative Example 2 was used, the degree of saponification of PVA was> 98 mol%, the degree of polymerization was> 1700, and the amount of added PVA was> 1.2 parts by mass.
[0067]
(Comparative Example 6)
Example using the ferrite powder of Comparative Example 1 and further deviating from the scope of the present invention in the production of granules in that the average particle size of the granules is 160 μm (> 100 μm) and the content of granules exceeding 150 μm is> 5% by mass. It is.
[0068]
(Comparative Example 7)
The ferrite powder of Comparative Example 2 was used, and the inlet temperature of the spray granulator was 230 ° C., the outlet temperature was 125 ° C., the average particle size of the granules was> 100 μm, and the content of granules exceeding 150 μm was> 5% by mass. In this respect, this is an example that deviates from the scope of the present invention.
[0069]
(Comparative Example 8)
The ferrite powder of Comparative Example 2 was used, and the degree of saponification of PVA> 98 mol%, the degree of polymerization> 1700, the amount added> 1.2 parts by mass, the inlet temperature of the spray granulator> 230 ° C., the outlet temperature> 125 C., the average particle size of the granules is> 100 μm, and the content of granules exceeding 150 μm> 5% by mass is an example which deviates from the scope of the present invention.
[0070]
[Comparison of particle size distribution]
FIG. 4 is a diagram showing a comparison between the particle size distributions of the ferrite powders of Example 1 and Comparative Example 1. The particle size distribution curve in the case of the present invention is sharp and has a narrow particle size distribution as compared with the conventional product. Is shown.
[0071]
≪Evaluation≫
(Bending strength)
As can be seen from Table 2, in Examples 1 to 12, the flexural strength was 117.6 MPa (12 kgf / mm). ² ) Or more, especially 180 to 264 MPa (15 to 22 kgf / mm ² ) Degree is obtained. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 8, the transverse rupture strength is lower than the minimum value in the case of the example.
[0072]
(Sintered body density)
In the case of Examples 1 to 12, the sintered body density was 5.10 to 5.28 g / cm. ³ Is obtained. On the other hand, in the case of the comparative example, the sintered body density becomes 5.10 or less except for the case of the comparative example 4. In the case of Comparative Example 4, the density of the sintered body reached the level of the case according to the present invention, however, as described above, a high transverse rupture strength was not obtained, and further, the handleability was poor. That is, as described above, when the degree of saponification of PVA is 88 mol% or less, collapse resistance and sticking resistance are deteriorated, and operability is deteriorated.
[0073]
(Strength evaluation of thin core)
The Ni—Cu—Zn ferrite granules obtained in Example 1, Example 5, Comparative Example 1, and Comparative Example 4 were converted into a cylindrical core having a diameter D = 8 mm and a height h = 1.0 mm shown in FIG. Formed. This molded body is cut with a diamond foil to form a thin drum core having a coil winding groove 6a having a flange thickness t = 0.3 mm and a depth s = 1.7 mm as shown in FIG. 5B. And sintered at 1040 ° C. to obtain a sintered body (core) 6.
[0074]
[Table 1]

[0075]
[Table 2]

[0076]
Then, as shown in FIG. 5 (C), the core 6 is set on the base 7 and horizontally chucked by the chuck 9 so that the flange 6b above the core 6 is moved from the flange end to the center. A point at W = 0.7 mm was pressurized, and the strength (N) leading to destruction was measured. Table 3 shows the measurement results. As is clear from the results shown in Table 3, the core obtained according to the present invention has high strength.
[0077]
[Table 3]

[0078]
The present invention is particularly applicable to a core having a diameter a and b of 2 mm or less as shown in FIGS. 2A and 2B, or a plate having a thickness c of 1 mm or less as shown in FIGS. 3A and 3B. It is suitably applied to a core having a core or a plate-like portion, or a core having a flange having a thickness t of 1 mm or less as shown in FIG.
[0079]
【The invention's effect】
According to the present invention, the volume average particle size of the ferrite powder (primary particles) and the particle size distribution thereof are set in a predetermined range, and more preferably, the inlet temperature and the outlet temperature of the spray granulator and the average particle size of the granules are set in a predetermined range. , That is, a ferrite core having a high sintered body density and strength can be obtained without deteriorating characteristics by adding a special substance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a spray granulator used for granule production in a method for producing a ferrite core according to the present invention.
FIGS. 2A to 2C are perspective views each showing an example of a ferrite core manufactured according to the present invention.
FIGS. 3A and 3B are perspective views each showing another example of a ferrite core manufactured according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a comparison between the particle size distributions of an example of the present invention and a comparative example.
5A is a perspective view showing a material before processing a core to which the manufacturing method of the present invention is applied, FIG. 5B is a perspective view showing a shape after processing, and FIG. FIG.
[Explanation of symbols]
1: chamber, 2: atomizer, 3: ferrite slurry, 4: valve, 5: outlet, 6: core, 6a: groove, 6b: flange, 7: table, 9: chuck tool

Claims

The volume average particle diameter D10 is 0.4 to 0.7 μm, D50 is 0.8 to 1.4 μm, D90 is 1.5 to 5.0 μm, and the BET value is 2.1 to 4.5 m ² / g. And granules are granulated using ferrite powder having particles of 10 μm or more and 0.5% by mass or less and polyvinyl alcohol having an average degree of saponification of 88 to 98 mol% and an average degree of polymerization of 500 to 1700,
A method for producing a ferrite core, comprising forming the granules and firing the granules to obtain a ferrite core.

The volume average particle diameter D10 is 0.4 to 0.7 μm, D50 is 0.8 to 1.4 μm, D90 is 1.5 to 5.0 μm, and the BET value is 2.1 to 4.5 m ² / g. And granules are granulated using a ferrite powder containing particles having a particle size of 10 μm or more and 0.5% by mass or less, a dispersion medium, and a polyvinyl alcohol having an average saponification degree of 88 to 98 mol% and an average polymerization degree of 500 to 1700. And
A method for producing a ferrite core, comprising forming the granules and firing the granules to obtain a ferrite core.

The method for producing a ferrite core according to claim 1 or 2, wherein the polyvinyl alcohol has an average degree of saponification of 92 to 97 mol%.

The method for producing a ferrite core according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of the polyvinyl alcohol added is 0.4 to 1.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the ferrite powder.

The spray granulator is used for the granulation, and the granulation is performed in a temperature range of an inlet temperature of 160 to 230 ° C and an outlet temperature of 65 to 125 ° C of the spray granulator. The method for producing a ferrite core according to any one of the above.

The ferrite core according to any one of claims 1 to 5, wherein the average particle size of the granules is 40 to 100 µm, and the content of the granules having a particle size of 150 µm or more is 5% by mass or less. Manufacturing method.

A ferrite core obtained by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 6.

The ferrite core according to claim 7, wherein the ferrite core is made of a Ni-Zn ferrite.

9. The ferrite core according to claim 7, wherein an inductor or a noise suppression element is formed by winding a winding or a conductor equivalent thereto.