JP2004323283A - フェライト焼結体、フェライト焼結体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高強度なフェライト焼結体を低コストで得るための技術を提供する。
【解決手段】Ｆｅ_２Ｏ_３：４０〜４８．５ｍｏｌ％、ＣｕＯ：３〜９ｍｏｌ％、ＺｎＯ：１５〜３５ｍｏｌ％、残部実質的にＮｉＯからなるフェライト焼結体であって、他の金属元素よりもＮｉが多い酸化物から構成される偏析物が、面積率で３〜１５％含有されるようにした。これにより、製造コストの上昇を回避しつつ、少なくとも２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の抗折強度を備えたフェライト焼結体を得ることができる。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフェライト焼結体に関し、特に高強度が必要なフェライト部品に使用するのに適したフェライト焼結体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フェライト材料が適用される部品には一層の小型化の要求がある。小型部品を得る場合に、フェライト材料の強度が不足すると、その加工過程で、欠け、割れといった不具合が生ずることがある。したがって、より高い強度を発現しうるフェライト材料の開発が望まれている。
【０００３】
これまでフェライト材料の強度を向上させる手法として、ＺｒＯ_２を添加する提案がなされている。例えば、特許第２５９９８８７号公報には、Ｆｅ_２Ｏ_３を４０〜５２．５ｍｏｌ％、ＺｎＯを３５ｍｏｌ％以下、ＣｕＯを２〜２０ｍｏｌ％、残部ＮｉＯからなる組成を主成分とし、これにＺｒＯ_２を０．０１〜３．０ｗｔ％添加含有するチップ部品用磁性材料が開示されている。
また特開平８−１５７２５３号公報には、Ｆｅ_２Ｏ_３換算で５９〜７２ｗｔ％、ＮｉＯ換算で７〜３１ｗｔ％、ＺｎＯ換算で１〜２３ｗｔ％、ＣｕＯ換算で０〜４ｗｔ％、ＭｎＯ換算で０〜２ｗｔ％であるＮｉ−Ｚｎ系フェライトの主成分１００ｗｔ％に対して０．１〜１０．０ｗｔ％のＺｒＯ_２を添加し、平均結晶粒径が１〜１８μｍである高強度フェライトが開示されている。そして、特開平８−１５７２５３号公報によれば、３点曲げ強度で１５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の強度のフェライト材料が得られており、その実施例では３点曲げ強度で２０ｋｇｆ／ｍｍ^２を超える強度をフェライト材料も開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２５９９８８７号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平８−１５７２５３号公報（特許請求の範囲、表１〜４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、フェライト材料の強度を向上させるためにＺｒＯ_２を添加することは有効な方法である。しかしながら、高い強度を得るためにＺｒＯ_２の添加量を増やすと、その一方で透磁率等の特性が劣化してしまう。
また、フェライト材料を用いた部品にも、当然のように、低コスト化が要求される。高強度なフェライト材料を得る場合にも、その要求を満足する必要がある。したがって、高強度化のために添加物を添加する場合には、その添加物を安価なものにすべきであるが、従来提案されているＺｒＯ_２は比較的高価である。よって、高強度なフェライト材料を、より低コストで得るための技術が望まれている。
【０００６】
そこで本発明は、透磁率等の特性を劣化させることなく、高強度なフェライト焼結体を得るための技術を提供することを課題とする。また本発明は、高強度なフェライト焼結体を低コストで得るための技術を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者は様々な検討を行った。その結果、Ｆｅが比較的少ない組成とし、フェライト焼結体中に偏析物を所定範囲内で偏析させることが、高強度なフェライト焼結体を得る上で極めて有効であることを知見した。すなわち、本発明は、Ｆｅ_２Ｏ_３：４０〜４８．５ｍｏｌ％、ＣｕＯ：３〜９ｍｏｌ％、ＺｎＯ：１５〜３５ｍｏｌ％、残部実質的にＮｉＯからなるフェライト焼結体であって、他の金属元素よりもＮｉが多い酸化物から構成される偏析物が、面積率で３〜１５％含有されることを特徴とするフェライト焼結体を提供する。なお、本発明でいうところの「他の金属元素」とは、フェライト焼結体を構成するＮｉ以外の金属元素である。
本発明に係るフェライト焼結体において、上述した偏析物は、Ｃｕおよび／またはＺｎをさらに含有するウスタイト（ＦｅＯ）相とすることができる。Ｆｅを比較的少ない組成とすることで、ウスタイト相を容易に生成させることができる。
【０００８】
また、平均結晶粒径を２〜６μｍとすることが、高強度かつ高特性のフェライト焼結体を得る上で有効である。
上述した本発明のフェライト焼結体によれば、抗折強度が２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上という高い強度を得ることができる。
また、本発明では、上述した偏析物をフェライト焼結体の三重点に散在させることができる。詳しくは後述するが、本発明に係るフェライト焼結体において、偏析物はクラックの成長を抑制するという働き、および結晶粒径を微細化するという働きを担う。こうした働きを担う偏析物を、フェライト焼結体の三重点に散在させることで、フェライト焼結体の高強度化が達成される。なお、本発明に係るフェライト焼結体において、すべての偏析物を三重点に散在させる必要はない。一部の偏析物は独立した粒としても存在しうるし、結晶粒界に散在することもある。
【０００９】
さらに本発明は、Ｆｅ_２Ｏ_３量をａ（ｍｏｌ％）、ＮｉＯ量をｂ（ｍｏｌ％）、ＣｕＯ量をｃ（ｍｏｌ％）、ＺｎＯ量をｄ（ｍｏｌ％）としたときに、（ｂ＋ｃ＋ｄ）／ａ＞１であり、かつ抗折強度が２２ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であることを特徴とするフェライト焼結体を提供する。
本発明に係るフェライト焼結体によれば、２５℃における飽和磁束密度を３５０ｍＴ以上とすることができる。
【００１０】
また、本発明は、焼成に供される粉砕粉末の粒度分布を所定の範囲に制御するという新規なアプローチで、高強度かつ高特性なフェライト焼結体を、安価に製造する技術も提供する。すなわち、本発明のフェライト焼結体の製造方法は、Ｄ５０（粒度分布の累積体積頻度が５０％となる粒径）が０．８〜１．２μｍ、Ｄ９０（粒度分布の累積体積頻度が９０％となる粒径）が１〜３μｍであり、Ｆｅ_２Ｏ_３量が４０〜４８．５ｍｏｌ％であるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト粉末を作製し、このＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト粉末を加圧成形することにより所定形状の成形体を作製し、さらに成形体を焼結することでフェライト焼結体を得ることを特徴とする。Ｆｅ_２Ｏ_３量を４０〜４８．５ｍｏｌ％と少な目に設定するとともに、Ｄ５０およびＤ９０を所定の範囲内に制御することで、高い強度を得ることができる。
【００１１】
本発明のフェライト焼結体の製造方法において、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト粉末の組成は、Ｆｅ_２Ｏ_３：４２〜４８．５ｍｏｌ％、ＣｕＯ：３〜９ｍｏｌ％、ＺｎＯ：１５〜３５ｍｏｌ％、残部実質的にＮｉＯとすることが望ましい。
ここで、Ｄ９０とＤ５０の比「Ｄ９０／Ｄ５０」を２．６未満とすることが、高強度のフェライト焼結体を得る上で有効である。
本発明のフェライト焼結体の製造方法によれば、抗折強度が２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上という高強度のフェライト焼結体を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明の概要を説明する。
本発明は、Ｆｅが比較的少ない組成で、結晶粒径を微細化し、かつ偏析物を所定範囲内で偏析させることで、高強度かつ高特性のフェライト焼結体を得ることを特徴とする。本発明において、Ｆｅが比較的少ない組成とは、Ｎｉ，Ｃｕ，ＺｎがＦｅに対して余剰となる組成を意味する。
【００１３】
＜組織＞
まず本発明によって得られるフェライト焼結体の組織について説明する。
本発明によって得られるフェライト焼結体は、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト結晶粒を主体とし、偏析物が占める割合が面積率で３〜１５％である。偏析物量が面積率で３〜１５％の範囲にあるときに、高い抗折強度を得ることができるという知見に基づく。詳しくは後述するが、本発明における偏析物は、Ｎｉが多い酸化物である。
物が破壊するときにはクラックが発生して、それが成長していく必要がある。つまり、クラックの成長をいかにして抑制するか、ということがフェライト焼結体の強度を向上させる上で鍵となる。クラックが成長する上では、偏析物が障害物となる。換言すれば、所定量の偏析物をフェライト焼結体中に偏析させることで、クラックの成長を抑制し、フェライト焼結体の強度を向上させることができる。
このように、偏析物は、クラックの成長を抑制するという働きを担うが、偏析物量が３％未満になるとクラックの成長を抑制することが困難となる。一方、偏析物量が１５％を超えると、焼結密度が低下したり、透磁率が低下するという不具合が生じる。よって、本発明では偏析物量を面積率で３〜１５％とする。望ましい偏析物量は３〜１２％、より望ましい偏析物量は５〜１２％である。
【００１４】
ここで、本発明において、偏析物量は、以下の方法で求めるものとする。まず、フェライト焼結体を研磨し、その表面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察する。フェライト結晶粒と偏析物は、その重さが異なるために、ＳＥＭ組成像においてフェライト結晶粒はグレー、偏析物は白色に近い色として観察される。偏析物量の数値化は、このグレーと白のコントラストを明確にし、ＳＥＭ組成像中の色の薄い部分の面積比を偏析物量として算出する。
【００１５】
上述のように、本発明では、Ｆｅが比較的少ない組成を採用する。Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトでは、通常、Ｎｉ，ＣｕおよびＺｎが、Ｆｅとともにフェライトを生成するが、本発明ではＦｅ量を比較的少なくしているために、化学量論組成よりも余剰のＮｉ，Ｃｕおよび／またはＺｎが、Ｎｉの多い酸化物としてフェライト焼結体中に偏析してしまう。この偏析物は、Ｎｉが多いウスタイト（ＦｅＯ）相で構成され、このウスタイト相には、Ｎｉの他に、Ｃｕおよび／またはＺｎが含有されうる。偏析物は主として三重点に散在するが、独立した結晶粒として存在しているものもある。また、一部の偏析物は結晶粒界に存在しうる。
【００１６】
ここで、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトの化学量論組成は式（１）に示すとおりである。
｛（ＮｉＯ）_ｂ（ＣｕＯ）_ｃ（ＺｎＯ）_ｄ｝（Ｆｅ_２Ｏ_３）_ａ ・・・式（１）
ただし、式（１）中、ａ，ｂ，ｃ，ｄはｍｏｌ％であり、ｂ＋ｃ＋ｄ＝ａである。
したがって、Ｎｉ，Ｃｕ及びＺｎを化学量論組成よりも余剰に含ませるためには、以下の式（２）が成立するように組成を決定する。
（ｂ＋ｃ＋ｄ）／ａ＞１ ・・・式（２）
【００１７】
式（２）に示すようにＮｉ，ＣｕおよびＺｎが化学量論組成よりも余剰である場合には、化学量論比のフェライトが形成されるが、それとともにＦｅとフェライトを生成することができなかったＮｉ，Ｃｕおよび／またはＺｎがウスタイトを構成する元素となる。
【００１８】
ところで、フェライト焼結体の結晶粒径が小さいほど、クラックがたどる経路が長くなり、クラックの伝播を抑制しやすい。換言すれば、フェライト焼結体の結晶粒径を微細化することで、フェライト焼結体の強度を高めることができる。
平均結晶粒径が小さくなると焼結体の強度は向上する傾向にあるが、平均結晶粒径が２μｍ未満になると強度が低下する。焼結密度が低下するためと推察される。一方、平均結晶粒径が６μｍを超えると、クラックがたどる経路が短くなり、クラックの伝播が進行しやすい。このため、やはり強度が低下し、２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上という高い抗折強度を得ることが困難となる。よって、本発明では、フェライト焼結体の平均結晶粒径を２〜６μｍとする。望ましい平均結晶粒径は２〜５μｍ、より望ましい平均結晶粒径は３〜５μｍである。
ここで、結晶粒径と偏析物は密接に関係しており、偏析物を本発明が推奨する範囲内で偏析させることで、フェライト焼結体の平均結晶粒径を微細化、具体的には平均結晶粒径を２〜６μｍとすることができる。偏析物が存在すると、フェライト焼結体の平均結晶粒径が微細化されるのは、偏析物の存在がフェライト結晶粒の粒成長を阻害するためである。
【００１９】
＜組成＞
次に、本発明によるフェライト焼結体の組成範囲の限定理由について説明する。
本発明によるフェライト焼結体において、Ｆｅ_２Ｏ_３の量は４０〜４８．５ｍｏｌ％とする。
Ｆｅ_２Ｏ_３が４０ｍｏｌ％より少ないと焼結密度が低下して、焼結体の抗折強度が低下する。一方、Ｆｅ_２Ｏ_３が４８．５ｍｏｌ％を超えると偏析物が減少し、焼結体の平均結晶粒径が大きくなるため、やはり焼結体の抗折強度が低下してしまう。
また、磁気特性の観点からは、Ｆｅ_２Ｏ_３の量は透磁率に大きな影響を与える。Ｆｅ_２Ｏ_３が４０ｍｏｌ％より少ないと初透磁率（μｉ）が低い。一方、フェライトとしての化学量論組成に近づくにしたがって透磁率は上昇するが、化学量論組成をピークとして急激に低下する。
したがって、本発明では、高い抗折強度および高い磁気特性を兼備するために、Ｆｅ_２Ｏ_３の量は４０〜４８．５ｍｏｌ％とする。望ましいＦｅ_２Ｏ_３量は４２〜４８．５ｍｏｌ％、さらに望ましいＦｅ_２Ｏ_３量は４５〜４８ｍｏｌ％である。
【００２０】
ＣｕＯの量は３〜９ｍｏｌ％とする。ＣｕＯが３ｍｏｌ％より少ないと焼結密度が低下して、焼結体の抗折強度が低下する。一方、ＣｕＯが９ｍｏｌ％を超えると結晶粒が異常成長し、焼結体の平均結晶粒径が大きくなり抗折強度が低下する。したがって、本発明では、ＣｕＯ量を３〜９ｍｏｌ％の範囲とする。望ましいＣｕＯ量は５〜９ｍｏｌ％、さらに望ましいＣｕＯ量は６〜９ｍｏｌ％である。
【００２１】
ＺｎＯの量は１５〜３５ｍｏｌ％とする。ＺｎＯは、その量の増加とともに透磁率を向上させるが、１５ｍｏｌ％未満だとμｉが不足し、一方３５ｍｏｌ％を超えるとキュリー温度が低くなりすぎる。したがって、本発明ではＺｎＯ量を１５〜３５ｍｏｌ％の範囲とする。望ましいＺｎＯ量は１８〜３０ｍｏｌ％、さらに望ましいＺｎＯ量は２０〜３０ｍｏｌ％である。
【００２２】
なお、Ｍｎ_２Ｏ_３は、通常、Ｆｅ_２Ｏ_３中に不純物として含有されており、本発明においてもその含有を許容する。その含有量は、Ｆｅ_２Ｏ_３のグレードによって左右されるが、１ｍｏｌ％を超えるとフェライト焼結体のμｉが低下する。したがって、Ｍｎ_２Ｏ_３は１ｍｏｌ％以下に規制することが望ましい。望ましいＭｎ_２Ｏ_３量は０．５ｍｏｌ％以下、さらに望ましいＭｎ_２Ｏ_３量は０．３ｍｏｌ％以下である。
【００２３】
以上、本発明のフェライト焼結体の組成範囲の限定理由を説明した。ここで、本発明によるフェライト焼結体は、Ｆｅ_２Ｏ_３量の上限が４８．５ｍｏｌ％と、従来よりも低めである点に特徴を有する。上述の通り、Ｆｅ_２Ｏ_３量は透磁率に大きな影響を与えるものであり、Ｆｅ_２Ｏ_３量が４９ｍｏｌ％前後の範囲で特に高い透磁率を得ることができる。このため、従来のフェライト焼結体では、通常、Ｆｅ_２Ｏ_３量を４８．５〜４９．８ｍｏｌ％としている。ところが、Ｆｅ_２Ｏ_３量が４８．５ｍｏｌ％を超えると、焼結体中の偏析物量が３％未満となり、２０ｋｇｆ／ｍｍ^２という高い抗折強度を得ることが困難となる。よって、本発明では、高い磁気特性のみならず、高い抗折強度を得るための１つの要素として、Ｆｅ_２Ｏ_３量を４０〜４８．５ｍｏｌ％の範囲とする。
【００２４】
本発明のフェライト焼結体は、上述した組成を適宜選択することにより、２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上、さらには２２ｋｇｆ／ｍｍ^２以上という高い抗折強度を得ることができる。それに加えて、２５℃における飽和磁束密度が３５０ｍＴ以上（測定磁界：４ｋＡ／ｍ）、さらには４００ｍＴ以上という特性を得ることができる。また、２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上という高い抗折強度を維持しつつ、２５℃におけるμｉが１５０以上、さらには２００以上という特性も得ることができる。
【００２５】
次に、本発明に係るフェライト焼結体の製造方法を説明する。本発明は、焼結に供されるフェライト粉末の粒度分布を以下に説明するように制御することで、高い抗折強度を備えたフェライト焼結体を得ることを特徴とする。
【００２６】
＜出発原料＞
原料としては、酸化物または加熱により酸化物となる化合物の粉末を用いる。具体的には、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末、ＣｕＯ粉末およびＺｎＯ粉末等を用いることができる。各原料粉末の平均粒径は０．１〜３．０μｍの範囲で適宜選択すればよい。
【００２７】
＜仮焼＞
原料粉末を所定量だけ秤量したのちに、これら原料粉末をボール・ミル等の混合装置を用いて十分混合した後に、仮焼を行う。混合は、ボール・ミルの運転条件にも左右されるが、２０時間程度行えば均一な混合状態を得ることができる。仮焼温度は８００〜１０００℃の範囲内での所定温度で、また雰囲気はＮ_２あるいは大気中で行えばよい。仮焼きの安定時間は０．５〜５．０時間の範囲で適宜選択すればよい。
【００２８】
＜粉砕＞
仮焼き後には、例えばボール・ミルを用いて仮焼き体を粉砕する。粉砕は、混合と同様に、湿式で行うことが望ましい。この粉砕の条件を特定することにより、得られるフェライト粉末の粒度分布を本発明が推奨する所定の範囲に制御することが可能となる。具体的には、本発明では、粉砕粉末のＤ５０（Ｄ５０：粒度分布の累積体積頻度が５０％になる粒径）が０．８〜１．２μｍ、Ｄ９０（Ｄ９０：粒度分布の累積体積頻度が９０％になる粒径）が１〜３μｍとなるように、粉砕条件を制御する。
粉砕粉末のＤ５０が１．２μｍを超えると、焼結密度の低下や残留ポアの増加により抗折強度が低下する。一方、粉砕粉末のＤ５０が０．８μｍを下回ると、ハンドリング面で問題がある。
また、粉砕粉末のＤ９０が３μｍを超えると、やはり焼結密度の低下や残留ポアの増加により抗折強度が低下する。そして、粉砕粉末のＤ９０が１μｍを下回ると、ハンドリング面で問題がある。
よって、本発明では、粉砕粉末のＤ５０を０．８〜１．２μｍ、Ｄ９０を１〜３μｍとする。上述した組成を採用するとともに、Ｄ５０およびＤ９０をこの範囲で制御することで、製造コストの上昇を招くことなく２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上という従来よりも高い抗折強度を備えたフェライト焼結体を得ることができる。Ｄ９０とＤ５０の比「Ｄ９０／Ｄ５０」は２．６未満とすることが、高強度のフェライト焼結体を得る上で有効である。望ましい粒度比「Ｄ９０／Ｄ５０」は２．５以下、より望ましい粒度比「Ｄ９０／Ｄ５０」は１．２〜２．５である。
【００２９】
＜造粒＞
粉砕粉末は、後の成形工程を円滑に実行するために顆粒に造粒することが望ましい。顆粒を作製するには、粉砕粉末に適当な結合剤、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を少量添加し、これをスプレー・ドライヤで噴霧、乾燥すればよい。
成形に供するための顆粒の平均径は３０〜８０μｍの範囲に制御することが望ましい。顆粒が小さいほど強度は向上する傾向にあるため、その上限は８０μｍとする。一方で、顆粒の平均径が３０μｍ未満だとハンドリングが悪くなり、成形体の作製に支障がでる。よって、顆粒の平均径は３０〜８０μｍの範囲とする。望ましい顆粒の平均径は３０〜７０μｍ、さらに望ましい顆粒の平均径は３０〜６０μｍである。顆粒の平均径を３０〜８０μｍにするためには、スラリの濃度、スプレー・ドライヤによる噴霧条件、その他を調整すればよい。
【００３０】
＜成形＞
得られた顆粒は、例えば所定形状の金型を有するプレスを用いて所望の形状に成形され、この成形体は焼成工程に供される。
【００３１】
＜焼成＞
焼成工程においては、焼成温度と焼成雰囲気を制御する必要がある。
焼成温度は１０００〜１２００℃の範囲から適宜選択することができる。本発明では、Ｎｉ，Ｃｕ，ＺｎをＦｅに対して余剰となるように、つまりＦｅ量を少な目に設定しているために、１０００〜１２００℃と比較的低温で焼成した場合にも、高温域における飽和磁束密度が高く、かつ低損失のフェライト焼結体を得ることが可能となる。
【００３２】
以上のように、組成を本発明が推奨する範囲内で適宜設定するとともに、焼結に供するフェライト粉末の粒度分布を所定の範囲とすることにより、本発明のフェライト焼結体は、２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の抗折強度を容易に達成することができる。さらには、２２ｋｇｆ／ｍｍ^２以上、２４ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の抗折強度を達成することができる。
また、組成を本発明が推奨する範囲内で適宜設定するとともに、焼結に供するフェライト粉末の粒度分布を所定の範囲とすることにより、焼結体中の偏析物量が面積率で３〜１５％の範囲であり、かつ平均結晶粒径が２〜６μｍであるフェライト焼結体を得ることができる。焼成に供される粉砕粉末の粒度分布を制御したとしても、実際には焼成時に粒成長が生じるため、従来は最終的に得られるフェライト焼結体の平均結晶粒径を厳密に制御することは困難であった。これに対し、本発明では、粒成長を抑制する働きをも担う偏析物がフェライト焼結体中に所定量存在するように予め組成を設定しているため、焼成に供される粉砕粉末の粒度分布を所定範囲内とすることで、最終的に得られるフェライト焼結体の平均結晶粒径を所望の範囲内に容易に制御することができる。
【００３３】
なお、以上では、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末、ＣｕＯ粉末およびＺｎＯ粉末を出発原料としてフェライト焼結体を製造する場合について説明したが、本発明は副成分の添加を排除するものではない。副成分としては、ＺｒＯよりも安価なＳｉ，Ｃａ等を適宜選択することができる。副成分の原料としては、酸化物または加熱により酸化物となる化合物の粉末を用いることができる。具体的には、ＳｉＯ_２，ＣａＣＯ_３，Ｎｂ_２Ｏ_５，ＺｒＯ_２，Ｔａ_２Ｏ_５，Ｉｎ_２Ｏ_５，Ｇａ_２Ｏ_５，ＳｎＯ_２，ＴｉＯ_２，ＭｏＯ_３，Ｖ_２Ｏ_５，ＧｅＯ_２，Ｂｉ_２Ｏ_３，Ｓｂ_２Ｏ_３等を用いることができる。これら副成分の原料粉末は、仮焼き後に粉砕された主成分の粉末と混合される。ただし、主成分の原料粉末と混合した後に、主成分とともに仮焼きに供することもできる。また、これらの添加量は、所望の特性に応じて適宜設定すればよいが、主成分に対して０．００５〜０．５ｗｔ％程度添加すればよい。これらの副成分を添加することで、より一層高い強度を達成することも可能である。
【００３４】
【実施例】
以下本発明を具体的実施例に基づき説明する。
（実施例１）
主成分としてＦｅ_２Ｏ_３，ＮｉＯ，ＣｕＯおよびＺｎＯを、４７．３Ｆｅ_２Ｏ_３ −８．５ＣｕＯ−２５．５ＺｎＯ−ｂａｌ．ＮｉＯ（ｍｏｌ％）となるように秤量した。これらの原料を鋼鉄製のボール・ミルで１６時間湿式混合し、その後、得られた混合粉末を表１に示す温度でそれぞれ２時間、大気中で仮焼した。
次いで、表１に示す粒度分布になるように鋼鉄製のボール・ミルにて仮焼物を粉砕した。このとき、いくつかの異なる条件で粉砕を行い、表１に示すように異なる粒度分布を有する粉砕粉末を得た。
【００３５】
【表１】

【００３６】
湿式粉砕して得られたスラリにＰＶＡ（ポリ・ビニル・アルコール）を加えた。その後、ＰＶＡと粉砕粉末の混合物を、スプレー・ドライヤを用いてその平均径が３０〜８０μｍの範囲内になるように造粒した。こうして得られた顆粒を用いて成形密度を３．２０Ｍｇ／ｍ^３となるように、トロイダル状のサンプルと角型形状のサンプルをプレス成形した。次にこのサンプルを大気中、表１に示す温度でそれぞれ２時間焼成してフェライト焼結体を得た。
【００３７】
以上で得られた７種類のフェライト焼結体について、焼結密度、平均結晶粒径、抗折強度、ポア密度および偏析物量を測定した。抗折強度は角型サンプルを用い、かつＪＩＳＲ１６０１にしたがって測定した。なお、偏析物量は上述した方法で測定した。また、以下の要領でポア密度を求めた。まず、フェライト焼結体を研磨し、その表面を光学顕微鏡で観察する。研磨面においてフェライト部分は白く、ポア部分は黒く観察される。ポア密度の数値化は、４００×４００μｍの範囲にて黒いポア部分の数をカウントし、単位面積当たりのポア数を算出することで求めた（光学顕微鏡により５００倍の視野で研磨面の観察を行った）。
測定結果を表１に示す。
【００３８】
表１から、Ｄ９０が減少するにつれて抗折強度が向上することがわかる。ここで、Ｎｏ．３とＮｏ．４は同等のＤ５０を示し、焼結密度および平均結晶粒径についても同等の値を示している。ところが、Ｎｏ．４（Ｄ９０：３．４μｍ）の抗折強度が１９．６ｋｇｆ／ｍｍ^２であるのに対し、Ｎｏ．３（Ｄ９０：２．８μｍ）の抗折強度は２４．０ｋｇｆ／ｍｍ^２である。よって、２０．０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の抗折強度を得るためには、Ｄ９０を３．４μｍ未満、さらには３μｍ以下とすることが有効であるといえる。
また、表１から、Ｄ９０が増加するにつれて、ポア密度も増加するという傾向があることがわかる。この傾向から、粗大なＤ９０が増えるとポア密度が増加して、これによって抗折強度が低下しているものと推察される。
さらに、ポア密度と抗折強度の関係に着目すると、ポア密度が０．０４９個／μｍ^２（Ｎｏ．４）になると、抗折強度が２０ｋｇｆ／ｍｍ^２を下回る。よって、２０．０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の抗折強度を得るためには、ポア密度を０．０４９個／μｍ^２未満、さらには０．０４５個／μｍ^２以下とすることが有効である。
【００３９】
ここで、表１には各試料についての粒度比「Ｄ９０／Ｄ５０」の値も示している。Ｄ５０がほぼ一致するＮｏ．１〜６において、粒度比「Ｄ９０／Ｄ５０」の値が小さいほど抗折強度が大きくなることがわかる。Ｎｏ．１〜７が同一組成を有していることから、同一組成のフェライト焼結体において、より高い抗折強度を得るためには粒度比「Ｄ９０／Ｄ５０」を制御すればよいことがわかる。粒度比「Ｄ９０／Ｄ５０」が２．６未満であるＮｏ．１〜３は、いずれも２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上という高い抗折強度を示していることから、望ましい粒度比「Ｄ９０／Ｄ５０」は２．６未満であるといえる。
【００４０】
（実施例２）
主成分としてＦｅ_２Ｏ_３，ＮｉＯ，ＣｕＯおよびＺｎＯを表２に示す量比（ｍｏｌ％）となるように秤量した。これらの原料を実施例１と同様の条件で湿式混合し、その後、得られた混合粉を表２に示す温度でそれぞれ２時間仮焼した。この仮焼成粉をＤ５０が０．８〜１．２μｍ、Ｄ９０が１．０〜３．０μｍの範囲内になるように、鋼鉄製のボール・ミルにて湿式粉砕した。湿式粉砕して得られたスラリにＰＶＡ（ポリ・ビニル・アルコール）を加えた。
その後、実施例１と同様の条件で顆粒を造粒し、成形密度を３．２０Ｍｇ／ｍ^３となるように、トロイダル状のサンプルと角型形状のサンプルをプレス成形した。次にこのサンプルを大気中、表２に示す温度でそれぞれ２時間焼成してフェライト焼結体を得た。
【００４１】
【表２】

【００４２】
以上で得られた１６種類のフェライト焼結体について、焼結密度、平均結晶粒径、抗折強度、偏析物量、初透磁率（μｉ）、キュリー温度および飽和磁束密度を測定した。その結果を表２に示す。なお、抗折強度、偏析物量の測定方法は、実施例１と同様である。また初透磁率（μｉ）は、トロイダル・コアにワイヤを２０回巻き線した後、ＬＣＲメータにて測定した１００ｋＨｚのインダクタンス値に基づいて求めた。飽和磁束密度は、トロイダル・コアに１次側４０回、２次側２０回、巻き線した後、ＢＨトレーサにて磁界を４ｋＡ／ｍかけたときの磁束密度を測定した。なお、表２中、初透磁率（μｉ）および飽和磁束密度の値は、いずれも２５℃における値である。
【００４３】
表２において、Ｎｏ．８〜１４は、Ｆｅ_２Ｏ_３（ＮｉＯ）が及ぼす特性の変化を観察するためのサンプルである。この７つのサンプルの特性の比較より、Ｆｅ_２Ｏ_３が３９．５ｍｏｌ％から増えるにつれて平均結晶粒径が大きくなることがわかる。その一方で、Ｆｅ_２Ｏ_３量の増加にともなって偏析物量が減少する。ここで、抗折強度と偏析物量の関係に着目すると、抗折強度は偏析物量が増えるにつれて向上する傾向がある。そして、Ｆｅ_２Ｏ_３が４０〜４８．５ｍｏｌ％の範囲にあるときに偏析物量が５％以上となり、２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上という高い抗折強度を得ることができることがわかる。
また、抗折強度と平均結晶粒径の関係に着目すると、平均結晶粒径が大きくなるにつれて抗折強度が徐々に低下する傾向があることがわかる。ここで、平均結晶粒径が２〜６μｍの範囲にあるサンプルについては２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上という高い抗折強度を得ている。
さらに、磁気特性に着目すると、Ｆｅ_２Ｏ_３量の増大に伴って、初透磁率（μｉ）および飽和磁束密度が向上する。但し、Ｆｅ_２Ｏ_３が４９．０ｍｏｌ％になると、抗折強度が２０ｋｇｆ／ｍｍ^２を下回ってしまうため、高い磁気特性および高い強度を兼備するためには、Ｆｅ_２Ｏ_３量を４９．０ｍｏｌ％未満、望ましくは４８．５ｍｏｌ％以下とすることが有効であるといえる。
次に、Ｎｏ．１５〜１８は、ＣｕＯが及ぼす特性の変化を観察するためのサンプルである。この４つのサンプルの特性の比較より、ＣｕＯ量により平均結晶粒径および抗折強度が変動することがわかる。具体的には、ＣｕＯが２．５ｍｏｌ％、１０．０ｍｏｌ％の場合には抗折強度が低下する傾向があることから、望ましいＣｕＯ量は３〜９ｍｏｌ％であるといえる。
【００４４】
次に、Ｎｏ．１９〜２３は、ＺｎＯが及ぼす特性の変化を観察するためのサンプルである。この５つのサンプルの特性の比較より、ＺｎＯ量は、初透磁率（μｉ）、キュリー温度および飽和磁束密度に大きな影響を及ぼすことがわかる。ＺｎＯが１４．０ｍｏｌ％（Ｎｏ．１９）の場合には、初透磁率が低下する。一方、ＺｎＯが３６．０ｍｏｌ％（Ｎｏ．２３）の場合には、キュリー温度および飽和磁束密度が低下する。そして、ＺｎＯが１５〜３５ｍｏｌ％の範囲にあるときに高い磁気特性および高強度が得られることがわかる。
【００４５】
ここで、２５．４ｋｇｆ／ｍｍ^２という高い抗折強度を得ているＮｏ．１０のＳＥＭ観察像を図１に示しておく。図１から、本発明に係るフェライト焼結体は、組織が微細かつ均一であることが伺える。また、主として三重点に偏析物が偏析していることがみとめられる。この偏析物の組成解析を行ったところ、偏析物はＮｉ，Ｃｕ，Ｚｎが含有されるウスタイト相であり、Ｎｉ量が最も多いことが確認された。
【００４６】
以上の結果から、フェライト焼結体の組成を本発明が推奨するようにＦｅ_２Ｏ_３：４０〜４８．５ｍｏｌ％、ＣｕＯ：３〜９ｍｏｌ％、ＺｎＯ：１５〜３５ｍｏｌ％、残部実質的にＮｉＯとし、かつ偏析物量を面積率で３〜１５％とすることによって、高い磁気特性および高強度を兼備したフェライト焼結体が得られることがわかった。表２に示したように、本発明のフェライト焼結体によれば、２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上という高い抗折強度を維持しつつ、２５℃におけるμｉを１５０以上、キュリー温度を１００℃以上、２５℃における飽和磁束密度を３５０ｍＴ以上（測定磁界：４ｋＡ／ｍ）とすることができる。また、２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の抗折強度を維持しつつ、μｉを２００以上、さらには３５０以上とすることも可能である。さらにまた、２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の抗折強度を維持しつつ、４００ｍＴ以上（測定磁界：４ｋＡ／ｍ）、さらには４３０ｍＴ以上の飽和磁束密度を得ることも可能である。
【００４７】
以上の実施例１、２より、以下のことがわかった。
（１）フェライト焼結体の高強度化のためには、フェライト焼結体を構成する成分であるＦｅ_２Ｏ_３，ＺｎＯ，ＣｕＯの量を規制することが有効である。特に、Ｆｅ_２Ｏ_３量と偏析物量は密接に関係しており、従来よりもＦｅ_２Ｏ_３量を低めに設定してある程度まで偏析物を偏析させることで、フェライト焼結体の強度を向上させることができる。
（２）フェライト焼結体を製造する過程の粉砕粉末の粒度分布を制御することにより、フェライト焼結体の強度を向上することができる。
（３）フェライト焼結体の平均結晶粒径、偏析物量は、フェライト焼結体の強度を左右する因子であり、これら因子を所定の範囲に制御することにより、高強度なフェライト焼結体を得ることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高特性かつ高強度なフェライト焼結体を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例２で作製したＮｏ．１０のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察像である。

Claims (11)

1. Ｆｅ_２Ｏ_３：４０〜４８．５ｍｏｌ％、ＣｕＯ：３〜９ｍｏｌ％、ＺｎＯ：１５〜３５ｍｏｌ％、残部実質的にＮｉＯからなるフェライト焼結体であって、
   他の金属元素よりもＮｉが多い酸化物から構成される偏析物が、面積率で３〜１５％含有されることを特徴とするフェライト焼結体。
2. 前記偏析物はＣｕおよび／またはＺｎをさらに含有するウスタイト（ＦｅＯ）相であることを特徴とする請求項１に記載のフェライト焼結体。
3. 前記フェライト焼結体の平均結晶粒径は２〜６μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のフェライト焼結体。
4. 抗折強度が２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフェライト焼結体。
5. 前記偏析物は前記フェライト焼結体の三重点に散在することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフェライト焼結体。
6. Ｆｅ_２Ｏ_３量をａ（ｍｏｌ％）、ＮｉＯ量をｂ（ｍｏｌ％）、ＣｕＯ量をｃ（ｍｏｌ％）、ＺｎＯ量をｄ（ｍｏｌ％）としたときに、（ｂ＋ｃ＋ｄ）／ａ＞１であり、かつ、
   抗折強度が２２ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフェライト焼結体。
7. ２５℃における飽和磁束密度が３５０ｍＴ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のフェライト焼結体。
8. Ｄ５０（粒度分布の累積体積頻度が５０％となる粒径）が０．８〜１．２μｍ、Ｄ９０（粒度分布の累積体積頻度が９０％となる粒径）が１〜３μｍであり、Ｆｅ_２Ｏ_３量が４０〜４８．５ｍｏｌ％であるＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト粉末を作製し、
   前記Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト粉末を加圧成形することにより所定形状の成形体を作製し、
   前記成形体を焼結することを特徴とするフェライト焼結体の製造方法。
9. 前記Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト粉末は、Ｆｅ_２Ｏ_３：４２〜４８．５ｍｏｌ％、ＣｕＯ：３〜９ｍｏｌ％、ＺｎＯ：１５〜３５ｍｏｌ％、残部実質的にＮｉＯであることを特徴とする請求項８に記載のフェライト焼結体の製造方法。
10. 前記Ｄ９０と前記Ｄ５０の比が２．６未満であることを特徴とする請求項８または９に記載のフェライト焼結体の製造方法。
11. 焼結後に得られる前記フェライト焼結体は、抗折強度が２０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のフェライト焼結体の製造方法。

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