JP2008247675A - ＭｎＺｎ系フェライトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い飽和磁束密度が得られ、コアロスが低く抑えられ、双方の特性バランスが優れたＭｎＺｎ系フェライトの製造方法を提供する。
【解決手段】 高温保持操作部および降温操作部における酸素分圧と温度の操作については、酸素分圧（ＰＯ₂（単位：％））と温度（Ｔ（単位：絶対温度Ｋ））との平衡関係を示す下記の平衡関係式（１）
Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ−ｂ／Ｔ …式（１）
を用いて、ａとｂとの値をそれぞれ所定の値ａ＝ａ^*、およびｂ＝ｂ^*に設定し、酸素分圧（ＰＯ₂）と温度（Ｔ）との操作の基本となる関係式であるＬｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔを操作基本式として定め、前記高温保持操作部における酸素分圧（ＰＯ₂）は、Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの操作基本式に基づいて、温度との平衡関係から定まる平衡酸素分圧ＰＯ₂＝ｐ1の値よりも高い酸素分圧ｐ2（ｐ2＞ｐ1）で操作され、前記降温操作部における酸素分圧（ＰＯ₂）は、Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの基本式に基づいて、温度との平衡関係で定まる平衡酸素分圧で操作されるように構成される。
【選択図】 なし

Description

本発明は高い飽和磁束密度が得られ、コアロスが低く抑えられ、飽和磁束密度とコアロスの双方の特性バランスが優れたＭｎＺｎ系フェライトの製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化、高出力化が急速に進んでいる。それに伴い各種部品の高集積化、高速処理化が進み、電力を供給する電源ラインの大電流化が要求されている。トランス、チョークコイルといった部品に対しても大電力での駆動が求められている。また、駆動時の発熱による温度上昇を考慮して、高温での安定かつ確実な駆動も求められている。

このような要望に応じるべく、トランス、チョークコイルなどを構成するフェライト材料に求められる特性として、動作温度において低いコアロス、および高い飽和磁束密度が要求される。

高い飽和磁束密度を得るためにはフェライト中のＦｅ量を増やす必要がある。しかし、Ｆｅ量を増やすとコアロスも増大してしまい、一般に、フェライトを構成する組成の調整だけでは高い飽和磁束密度、低いコアロスの両方の良い特性を得ることはできない。

そのため、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＭｎＯ、及びＺｎＯを主成分とし、この主成分に、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｓｎなどの添加物を適宜選定して添加してフェライト材料を構成し、さらに、フェライト材料の焼結過程の焼成条件を調整して、高い飽和磁束密度、低いコアロスの特性を得る手法が試みられている（例えば、特開平６−２６７７２６号公報、ＪＰ特許第３７０７７８１号公報を参照）。

フェライト材料の焼結過程において、高温保持操作部（焼結温度保持部）および降温操作部（冷却過程部）における雰囲気の酸素分圧（ＰＯ₂）は、温度との関係で平衡関係式に基づいて定められ操作されるのが一般的である。

すなわち、酸素分圧と温度の操作については、酸素分圧（ＰＯ₂（単位：％））と温度（Ｔ（単位：絶対温度Ｋ））との平衡関係を示す下記の平衡関係式（１）があり、ａ値とｂ値を定めることによって、酸素分圧と温度の実際の操作関係式が得られる。

Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ−ｂ／Ｔ …式（１）

そして、上記式（１）に基づく最適の操作関係式が一旦定まると、この操作関係式に基づく酸素分圧と温度によって、高温保持操作部（焼結温度保持部）から降温操作部（冷却過程部）に至るまでの焼成操作が従来より行なわれていた。

しかしながら、高飽和磁束密度、低コアロスのバランスのとれた良好な特性に対する要望に際限はなく、さらに改善されたＭｎＺｎ系フェライトの製造方法の提案が望まれている。

特開平６−２６７７２６号公報 特許第３７０７７８１号公報

このような実状のもとに、本発明は創案されたものであって、その目的は、高い飽和磁束密度が得られ、コアロスが低く抑えられ、飽和磁束密度とコアロスの双方の特性バランスが優れたＭｎＺｎ系フェライトの製造方法を提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明は、成形体を焼成してフェライトを形成させるための焼成工程を有するＭｎＺｎ系フェライトの製造方法であって、前記焼成工程は、昇温操作部、高温保持操作部、降温操作部をこの順で有し、前記昇温操作部は、焼成温度を室温から漸増的に上げていき最高温度に到達するまでの操作領域であり、前記高温保持操作部は、到達した最高温度を所定時間維持したままの状態とする操作領域であり、前記降温操作部は、到達した最高温度を漸減的に室温近傍まで下げていく操作領域であり、前記高温保持操作部および前記降温操作部における酸素分圧と温度の操作については、酸素分圧（ＰＯ₂（単位：％））と温度（Ｔ（単位：絶対温度Ｋ））との平衡関係を示す下記の平衡関係式（１）
Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ−ｂ／Ｔ …式（１）
を用いて、ａとｂとの値をそれぞれ所定の値ａ＝ａ^*、およびｂ＝ｂ^*に設定し、酸素分圧（ＰＯ₂）と温度（Ｔ）との操作の基本となる関係式であるＬｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔを操作基本式として定め、前記高温保持操作部における酸素分圧（ＰＯ₂）は、Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの操作基本式に基づいて、温度との平衡関係から定まる平衡酸素分圧ＰＯ₂＝ｐ1の値よりも高い酸素分圧ｐ2（ｐ2＞ｐ1）で操作され、前記降温操作部における酸素分圧（ＰＯ₂）は、Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの基本式に基づいて、温度との平衡関係で定まる平衡酸素分圧で操作されるように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、前記Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの操作基本式は、ｂの値として、８０００〜１８０００の範囲から選定された一つの値ｂ^*を定める第１のステップと、ａ値を定めると、温度と酸素分圧との関係が平衡関係式（１）より求まるので、ａ値を３〜１４の数値の間でｎ点変えて（ｎは、２〜２０の範囲の整数）、ａ1、ａ2、ａ3、……、ａｎの個々に対応する温度と酸素分圧との平衡関係を示すｎ個の平衡関係式を求める第２のステップと、前記ｎ個の平衡関係式において、高温保持操作部の温度および降温操作部の漸減温度を規定し、ｎ通りの平衡関係式（１）に基づく高温保持操作部、降温操作部の温度操作に対応する平衡酸素分圧を求める第３のステップと、前記ｎ通りの条件で、予備実験としてフェライトを焼成し、主として飽和磁束密度Ｂｓの特性に優れていたと判断されるａ＝ａｍ（ｍ＝１〜ｎの中から選定された１つ）を求め、このａｍをａ^*と定めてなる第４のステップと、を有して導き出されるように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、前記高温保持操作部における酸素分圧（ＰＯ₂）は、Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの操作基本式に基づいて、温度との平衡関係から定まる平衡酸素分圧ＰＯ₂＝ｐ1の値よりも高い酸素分圧ｐ2（ｐ2＞ｐ1）で操作され、ｐ2／ｐ１の値が１．１〜５．０の範囲内であるように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、ｂの値として、１００００〜１４０００の範囲から選定された一つの値ｂ^*が定められ、ａ値は４〜１０の数値の間でｎ点変えるように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、降温操作部においては、１１００〜９００℃の範囲内において選定された温度から、窒素雰囲気に切り替えられて、酸素分圧ゼロとされるように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、降温操作部の１０００〜８００℃の温度範囲においては、降温速度が２００℃／ｈｒ以上の速度で操作される。

また、本発明の好ましい態様として、主成分として、酸化鉄をＦｅ₂Ｏ₃換算で５５〜６１．５モル％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で４〜１５モル％、残部を酸化マンガン（ＭｎＯ）含有するように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、主成分として、さらに酸化ニッケルをＮｉＯ換算で２．５〜７．５モル％含有するように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、主成分として、さらに酸化リチウムをＬｉＯ_0.5換算で０．５〜２．０モル％含有するように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、副成分として、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｓｎの中から選定された少なくとも1種以上が含有されるように構成される。

本発明は、成形体を焼成してフェライトを形成させるための焼成工程を、有するＭｎＺｎ系フェライトの製造方法であって、前記焼成工程は、昇温操作部、高温保持操作部、降温操作部をこの順で有し、前記昇温操作部は、焼成温度を室温から漸増的に上げていき最高温度に到達するまでの操作領域であり、前記高温保持操作部は、到達した最高温度を所定時間維持したままの状態とする操作領域であり、前記降温操作部は、到達した最高温度を漸減的に室温近傍まで下げていく操作領域であり、前記高温保持操作部および前記降温操作部における酸素分圧と温度の操作については、酸素分圧（ＰＯ₂（単位：％））と温度（Ｔ（単位：絶対温度Ｋ））との平衡関係を示す下記の平衡関係式（１）
Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ−ｂ／Ｔ …式（１）
を用いて、ａとｂとの値をそれぞれ所定の値ａ＝ａ^*、およびｂ＝ｂ^*に設定し、酸素分圧（ＰＯ₂）と温度（Ｔ）との操作の基本となる関係式であるＬｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔを操作基本式として定め、前記高温保持操作部における酸素分圧（ＰＯ₂）は、Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの操作基本式に基づいて、温度との平衡関係から定まる平衡酸素分圧ＰＯ₂＝ｐ1の値よりも高い酸素分圧ｐ2（ｐ2＞ｐ1）で操作され、前記降温操作部における酸素分圧（ＰＯ₂）は、Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの基本式に基づいて、温度との平衡関係で定まる平衡酸素分圧で操作されるように構成されるので、高飽和磁束密度および低コアロスの双方の特性バランスが優れたＭｎＺｎ系フェライトを得ることができる。

以下、本発明のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法について詳細に説明する。
まず、最初に本発明の製造対象となるＭｎＺｎ系フェライトについて説明する。

〔本発明の製造対象となるＭｎＺｎ系フェライトの説明〕
本発明の製造対象となるＭｎＺｎ系フェライトは、主成分として、酸化鉄をＦｅ₂Ｏ₃換算で５５〜６１．５）モル％（より好ましくは、５５〜５９モル％）、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で４〜１５モル％（より好ましくは、５〜１０モル％）、残部を酸化マンガン（ＭｎＯ）含有して構成される。

主成分として、さらに酸化ニッケルをＮｉＯ換算で２．５〜７．５モル％（より好ましくは、３〜６モル％）含有するようにしてもよい。

主成分として、さらに酸化リチウムをＬｉＯ_0.5換算で０．５〜２．０モル％（より好ましくは、１．０〜１．５モル％）含有するようにしてもよい。

上記の組成範囲において、Ｆｅ₂Ｏ₃が５５モル％未満となると、所望の高い飽和磁束密度の特性が得られなくなってしまうという不都合が生じる傾向があり、この一方で、Ｆｅ₂Ｏ₃が６１．５モル％を超えると、コアロスが大きくなる傾向が生じて、所望の低コアロスの特性が得られなくなってしまうという不都合が生じる傾向がある。

また、ＺｎＯが４モル％未満となると、いわゆる相対密度の低下が生じる傾向があり、低コアロス化を図ることが困難となってしまう。この一方で、ＺｎＯが１５モル％を超えると、キュリー温度の低下が生じる傾向があり、高温での飽和磁束密度が低下するという不都合が生じる傾向がある。

また、ＮｉＯを２．５〜７．５モル％の範囲で含有させることにより、高飽和磁束密度および低コアロスの双方の特性バランスが優れたＭｎＺｎ系フェライトを得ることが実現し易くなる傾向がある。

また、ＬｉＯ_0.5換算で０．５〜２．０モル％含有させることにより、高飽和磁束密度および低コアロスの双方の特性バランスが優れたＭｎＺｎ系フェライトを得ることが実現し易くなる傾向がある。

本発明の製造対象となるＭｎＺｎ系フェライトは、副成分として、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｓｎの中から選定された少なくとも1種以上を含有することができる。好ましい含有量（ｗｔ％）は以下の通りである。

ＳｉＯ₂：０．００５〜０．０３ｗｔ％
ＣａＯ：０．００８〜０．１７ｗｔ％
Ｎｂ₂Ｏ₅：０．００５〜０．０３ｗｔ％
Ｔａ₂Ｏ₅：０．０１〜０．１ｗｔ％
Ｖ₂Ｏ₅：０．０１〜０．１ｗｔ％
ＺｒＯ₂：０．００５〜０．０３ｗｔ％
Ｂｉ₂Ｏ₃：０．００５〜０．０４ｗｔ％
ＭｏＯ₃：０．００５〜０．０４ｗｔ％

これらの中でも、酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化ニオブ、酸化ジルコニウムが特に好ましい。

次いで、本発明のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法について説明する。
〔ＭｎＺｎ系フェライトの製造方法の説明〕
本発明のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法は、焼成工程が従来の手法とは異なる点を除き、他の工程は、従来のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法に順じて行われる。すなわち、焼成工程に至るまでの工程、つまり原料粉末の成形体を形成するまでの工程は従来のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法に準じて行われる。

焼成工程に至るまでの各工程として、例えば、下記（１）〜（４）の工程を例示することができる。

（１）目標のフェライトが得られるように金属イオンの比率が所定成分となるように秤量する工程
主成分の原料として、酸化物または加熱により酸化物となる化合物、例えば、炭酸塩、水酸化物、蓚酸塩、硝酸塩などの粉末が用いられる。各原料粉末の平均粒径は、０．１〜３．０μｍ程度の範囲で適宜選定すればよい。なお、上述した原料粉末に限らず、２種以上の金属を含む複合酸化物の粉末を原料粉末としてもよい。原料粉末は所定の組成となるように、それぞれ、秤量される。

（２）秤量物を湿式ないしは乾燥により混合した後の仮焼き工程
原料粉末をボールミルにより例えば湿式混合し、乾燥、粉砕、篩いかけをした後、７００〜１０００℃の温度範囲内で所定時間保持する仮焼きが行われる。仮焼きの雰囲気温度は、窒素または大気雰囲気とされる。仮焼きの保持時間は１〜５時間の範囲内で適宜選定すればよい。

（３）仮焼き粉の粉砕工程
仮焼き後、仮焼体は、例えば、平均粒径０．５〜５．０μｍ程度までに粉砕される。

なお、原料粉末を添加するタイミングは上述したものに限定されるものではない。例えば、まず一部の成分の粉末のみを秤量、混合、仮焼きおよび粉砕する。そして、仮焼粉砕後に得られた主成分の粉末に、他の成分の原料粉末を所定量添加し混合するようにしてもよい。

（４）造粒・成形工程
粉砕された粉末は、後の成形工程を円滑にするために顆粒に造粒される。この際、粉砕粉末に適当なバインダ、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を少量添加することが望ましい。得られる顆粒の粒径は８０〜２００μｍ程度とすることが望ましい。造粒粉末を加圧成形した、例えば、トロイダル形状の成形体を形成する。

次いで、本発明の要部である成形体を焼成してフェライトを形成させるための焼成工程について詳細に説明する。

〔焼成工程の説明〕
焼成工程は、昇温操作部、高温保持操作部、降温操作部をこの順で有する。

昇温操作部は、焼成温度を室温から漸増的に上げていき最高温度に到達するまでの操作領域である。高温保持操作部は、到達した最高温度を所定時間安定維持したままの状態とする操作領域である。降温操作部は、到達した最高温度を漸減的に室温近傍まで下げていく操作領域である。本発明における室温近傍とは、０〜３００℃の温度範囲内をいう。
以下、各操作部ごとにさらに詳細に説明する。

昇温操作部
昇温操作部においては、好ましくは９００℃（より好ましくは６００℃）から高温保持操作部に至るまでの温度範囲で、雰囲気中の酸素濃度（酸素分圧）を１０％以下、より好ましくは３％以下とするように操作することが望ましい。昇温速度は、５０〜３００℃／ｈｒ、より好ましくは５０〜１５０℃／ｈｒの範囲とされる。

高温保持操作部
高温保持操作部における高温保持温度は１２５０〜１４００℃程度の範囲で適宜設定される。

高温保持操作部の焼成雰囲気における酸素分圧（ＰＯ₂）は、従来の平衡関係により求まる酸素分圧値よりも高く設定される。すなわち、後述する降温操作部におけるＬｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの操作基本式に基づいて、温度との平衡関係から定まる平衡酸素分圧ＰＯ₂＝ｐ1の値よりも高い酸素分圧ｐ2（ｐ2＞ｐ1）で操作される。つまり、酸素分圧ｐ2は操作温度との関係で上記の平衡関係式（基本操作式）を満たしていない。

このような操作を組み込むことによって、フェライトの製造において、高飽和磁束密度を維持したまま、低コアロス化を図ることができる。

なお、本発明の対比関係にある従来技術では、平衡関係式から求まる平衡酸素分圧ＰＯ₂＝ｐ1がそのまま用いられていたことを申し添えておく。

本発明におけるｐ2とｐ１の比であるｐ2／ｐ1の値は、１．１〜５．０の範囲、より好ましくは、１．５〜３．５の範囲とされる。このｐ2／ｐ１の値が１．１未満であると、高飽和磁束密度を維持したまま低コアロス化を図ることが困難となってしまう。この一方で、このｐ2／ｐ１の値が５．０を超えると、高飽和磁束密度化および低コアロス化の双方が悪化する傾向が生じてしまう。なお、通常、平衡関係から定まるｐ１の値は、０．１〜５％の範囲である。

なお、本発明における高温保持操作部の酸素分圧の設定は、後述する降温操作部における酸素分圧の設定と密接に関係しているので、後述の降温操作部の説明を参照することによって、本願発明の要部の理解はより一層深まるものと思料される。

降温操作部
降温操作部における酸素分圧と温度の操作については、酸素分圧（ＰＯ₂（単位：％））と温度（Ｔ（単位：絶対温度Ｋ））との平衡関係を示す下記の平衡関係式（１）
Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ−ｂ／Ｔ …式（１）
を用いて、ａとｂとの値をそれぞれ所定の値ａ＝ａ^*、およびｂ＝ｂ^*に設定し、酸素分圧（ＰＯ₂）と温度（Ｔ）との操作の基本となる関係式であるＬｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔを操作基本式として定め、降温操作部における酸素分圧（ＰＯ₂）は、Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの基本式に基づいて、温度との平衡関係で定まる平衡酸素分圧で操作される。

降温速度は、３０〜１５０℃／ｈｒ、特に５０〜１００℃／ｈｒとすることが望ましい。ただし、降温操作部の１０００〜８００℃の温度範囲においては、降温速度が２００℃／ｈｒ以上の速度で操作されることが望ましい。この温度域での降温速度が遅いと、Ｎｂを用いた場合、再固溶によりコアロスが増大する傾向があるからである。

なお、いま説明している降温操作部との対比で、前述した高温保持操作部における酸素分圧（ＰＯ₂）は、Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの操作基本式に基づいて、温度との平衡関係から定まる平衡酸素分圧ＰＯ₂＝ｐ1の値がそのまま用いられるのではなく、平衡酸素分圧ＰＯ₂＝ｐ1の値よりも高い酸素分圧ｐ2（ｐ2＞ｐ1）で操作されることを念のため再度述べておく。

上記操作基本式であるＬｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの求める方法を以下に説明する。
（操作基本式Ｌｏｇ（ＰＯ ₂ ）＝ａ ^* −ｂ ^* ／Ｔの求め方）
前記Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの操作基本式を定める方法は、（i）ｂの値として、８０００〜１８０００（より好ましくは、１００００〜１４０００）の範囲から選定された一つの値ｂ^*を定める第１のステップと、（ii）ａ値を定めると、温度と酸素分圧との関係が平衡関係式（１）より求まるので、ａ値を３〜１４（より好ましくは４〜１０）の数値の間でｎ点変えて（ｎは、２〜２０の範囲の整数）、ａ1、ａ2、ａ3、……、ａｎの個々に対応する温度と酸素分圧との平衡関係を示すｎ個の平衡関係式を求める第２のステップと、（iii）前記ｎ個の平衡関係式において、高温保持操作部の温度および降温操作部の漸減温度を規定し、ｎ通りの平衡関係式（１）に基づく高温保持操作部、降温操作部の温度操作に対応する平衡酸素分圧を求める第３のステップと、（iv）前記ｎ通りの条件で、予備実験としてフェライトを焼成し、主として飽和磁束密度Ｂｓの特性に優れていたと判断されるａ＝ａｍ（ｍ＝１〜ｎの中から選定された１つ）を求め、このａｍをａ^*と定めてなる第４のステップと、を有して構成される。このような手法により、操作基本式Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔが設定される。第１のステップにおいてｂ^*を定める手法においては、コアの組成、寸法、形状や焼成炉の構造などを考慮し、高い特性が得られるよう実験により選定される。

なお、前記第４のステップ「主として飽和磁束密度Ｂｓの特性に優れていたと判断される」とは、特性を比較して、最高の飽和磁束密度Ｂｓであった条件以外に、コアロスの値を考慮しながら最高の飽和磁束密度Ｂｓ近傍の条件（最高の飽和磁束密度Ｂｓの９５％以上の範囲内）のものを選定可能とする趣旨である。

下記表１を参照しつつ、操作基本式であるＬｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔを求める方法を具体的に説明する。

表１において、最も左に位置する１番目の縦列が雰囲気温度Ｔｅｍｐ．（単位：℃）を示している。その次の２番目の縦列が１／Ｔの値を示しておりＴの単位は絶対温度（Ｋ）である。

また、表１中、温度以外の数値であって、アルファベットと数字の組み合わせで記載されている数値は、選定された任意の数値（ｘ１〜ｘ１３、ｙ１）、および平衡関係式より計算によって求められた数値（ｄ１〜ｄ３１；ｅ１〜ｅ３１；ｆ１〜ｆ３１；ｇ１〜ｇ３１；ｈ１〜ｈ３１；ｉ１〜ｉ３１；ｊ１〜ｊ３１；ｋ１〜ｋ３１；Ｌ１〜Ｌ３１；ｍ１〜ｍ３１；ｎ１〜ｎ３１；ｏ１〜ｏ３１；ｐ１〜ｐ３１）を表している。なお、ここではｘ１＞ｘ２＞ｘ３＞・・・・＞ｘ１３とする。

表１の欄の上方にａ値（ａ：）として表されているｘ１〜ｘ１３、およびｂ値（ｂ：）として表されているｙ１は、それぞれ平衡関係式（１）におけるａ値、およびｂ値である。
表１の最上欄の横列の位置に記載されている数値は、焼成時の保持温度の平衡酸素分圧ＰＯ₂を示している。ここでは、保持温度１３２５℃を例示しているが、ほかの温度でも同様に求められる。

以下、この表１を参照しつつ、操作基本式であるＬｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの求める方法を具体的に説明する。

（ｉ）第１のステップに基づき、ｂ＝ｂ^*＝ｙ１に設定する。この選定は、例えば、前述したように組成、寸法、形状および焼成炉等を考慮しておこなわれる。

（ii）第２のステップに基づき、表１の例ではｎ＝１３、すなわち１３通りのａ値、すなわち、ａ＝ｘ１〜ｘ１３を規定して、１３通りの平衡関係式を作成した。

（iii）第３のステップに基づき、前記１３個の平衡関係式において、高温保持操作部の温度および降温操作部の漸減温度を規定し、１３通りの平衡関係式（１）に基づく高温保持操作部、降温操作部の温度操作に対応する酸素分圧を求めた。その結果が表１に示されている。１３個の縦列（ｄ１〜ｄ３１；ｅ１〜ｅ３１；ｆ１〜ｆ３１；ｇ１〜ｇ３１；ｈ１〜ｈ３１；ｉ１〜ｉ３１；ｊ１〜ｊ３１；ｋ１〜ｋ３１；Ｌ１〜Ｌ３１；ｍ１〜ｍ３１；ｎ１〜ｎ３１；ｏ１〜ｏ３１；ｐ１〜ｐ３１）が参照の対象となる。

（iv）第４のステップに基づき、前記１３通りの条件で、予備実験としてフェライトを具体的に焼成し、主として飽和磁束密度Ｂｓの特性に優れていたと判断されるａ値を求める。ここでは、ａ＝ａｍ＝ａ^*＝ｘ６と定め、操作基本式Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ｘ６−ｙ１／Ｔを設定した。

この設定の基に、表１における高温保持操作部における高温保持温度を１３２５℃とした場合、平衡関係により求まる酸素分圧値は、表１より、ｐ1＝ｉ９（％）である。しかしながら、本発明における高温保持操作部の焼成雰囲気における酸素分圧（ＰＯ₂）は、従来の平衡関係により求まる酸素分圧値である平衡酸素分圧ｐ1＝ｉ９（％）の値よりも高い酸素分圧、例えば、表１のｐ2＝ｉ４（％）で操作される。ただし、ｐ2／ｐ1＝ｉ４／ｉ９＝１．１〜５．０の範囲を満たす必要がある。

この操作を組み込むことによって、フェライト製造において、高飽和磁束密度を維持したまま、低コアロス化を図ることができる。（なお、本発明の対比関係にある従来技術では、高温保持操作部において、平衡関係式から求まる平衡酸素分圧ＰＯ₂＝ｐ1＝ｉ９％（表１参照）がそのまま用いられていた。つまり、ｐ2／ｐ1＝ｉ９／ｉ９＝１．０であった。）

この例における降温操作部においては、高温保持温度１３２５℃から徐々に温度が下げられていくのであるが、降温操作部における酸素分圧と温度の操作については、操作基本式Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ｘ６−ｙ１／Ｔに沿った平衡関係が維持されるために、降温操作の開始とともに、１３２５℃における平衡酸素分圧ｐ1＝ｉ９（％）が適用され、高温保持部の酸素分圧ｐ2＝ｉ４（％）からｐ1＝ｉ９（％）に急変させられる。その後、徐々に降温操作に伴い、表１の右から８番目の縦列に記載された平衡酸素分圧がそのまま適用される。

本発明において、高温保持操作部では比較的に高い酸素分圧に制御されるために、粒界成分がフェライト相へ固溶するのを抑制する作用が働き、一方、降温操作部では高温保持操作部よりも低いレベルの平衡酸素濃度で制御されるために、過剰になったＦｅ分を磁性の強いＦｅ₃Ｏ₄にすることができ、Ｆｅ²⁺の濃度を制御する作用が働くものと考えられる。その結果、高い飽和磁束密度が得られ、コアロスが低く抑えられ、双方の特性バランスが優れたＭｎＺｎ系フェライトが得られるものと考察される。

以下、具体的実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。

主成分の原料としてＦｅ₂Ｏ₃粉末、ＭｎＯ粉末、ＺｎＯ粉末、ＮｉＯ粉末、およびＬｉ₂ＣＯ₃粉末、副成分の原料として、ＳｉＯ₂粉末、ＣａＣＯ₃、ＺｒＯ₂粉末、およびＮｂ₂Ｏ₅粉末を準備した。

下記表２に示されるフェライト主成分組成となるように主成分原料を秤量して、湿式ボールミルを用いて１６時間湿式混合した後、乾燥させた。

次いで、乾燥物を大気中、９００℃で３時間仮焼きした後、粉砕した。

得られた仮焼き粉末に、下記表２に示されるフェライト副成分組成となるように副成分原料を加え、混合粉砕して得られた混合物粉末にバインダを加え、顆粒化した後、成形してトロイダル形状の成形体を得た。

次いで、得られた成形体を下記表３に示されるように酸素分圧制御された高温保持操作部、降温操作部の焼成条件のもとに焼成してトロイダル状のフェライトコアを得た。フェライトコアのサイズは、外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍ、厚さ５ｍｍであった。

なお、昇温操作部においては、高温保持操作部に至るまでの温度範囲で、雰囲気中の酸素濃度（酸素分圧）は０％とした。昇温速度は、９００℃に至るまで３００℃／ｈｒ、９００℃から高温保持操作部の温度に至るまで１００℃／ｈｒとした。

また、降温操作部において、降温速度は、高温保持操作部の温度から１０５０℃に至るまで７５℃／ｈｒ、１０５０℃から常温に至るまで３００℃／ｈｒとした。

得られたフェライトサンプルについて、１００℃における飽和磁束密度Ｂｓ（測定条件：１１９４Ａ／ｍ）、コアロスＰｃｖ（測定条件：１００ｋＨｚ，２００ｍＴ）をそれぞれ測定した。結果を下記表３に示した。

表３におけるサンプルＡ−１〜Ａ−４は、フェライト組成Ａにおいて、操作基本式Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔを求める際、特にａ＝ａ^*を定めるための予備実験用のサンプルとも言える。サンプルＡ−１〜Ａ−４の中で、飽和磁束密度が最も高いＡ−４のデータを用いて、ａ＝ａ^*＝７．４と定め、次いで、サンプルＡ−５〜Ａ−１０を作製し、Ａ−４のデータを基準値として、サンプルＡ−５〜Ａ−１０の飽和磁束密度Ｂｓ、およびコアロスＰｃｖの値の良否を評価している。表３に示される結果より、本発明では従来の代表的方法であるＡ−４に比べ、ｐ２／ｐ１＝１．１〜５．０の範囲で、飽和磁束密度Ｂｓを高い値に維持したまま、コアロスＰｃｖを下げることが可能になっていることが分る。

表３におけるサンプルＢ−１〜Ｂ−４は、フェライト組成Ｂにおいて、操作基本式Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔを求める際、特にａ＝ａ^*を定めるための予備実験用のサンプルとも言える。サンプルＢ−１〜Ｂ−４の中で、飽和磁束密度が最も高いＢ−４のデータを用いて、ａ＝ａ^*＝８．２と定め、次いで、サンプルＢ−５〜Ｂ−１０を作製し、Ｂ−４のデータを基準値として、サンプルＢ−５〜Ｂ−１０の飽和磁束密度Ｂｓ、およびコアロスＰｃｖの値の良否を評価している。表３に示される結果より、本発明では従来の代表的方法であるＢ−４に比べ、ｐ２／ｐ１＝１．２５〜５．０の範囲で、飽和磁束密度Ｂｓを高い値に維持したまま、コアロスＰｃｖを下げることが可能になっていることが分る。

表３におけるサンプルＣ−１〜Ｃ−４は、フェライト組成Ｃにおいて、操作基本式Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔを求める際、特にａ＝ａ^*を定めるための予備実験用のサンプルとも言える。サンプルＣ−１〜Ｃ−４の中で、飽和磁束密度が最も高いＣ−４のデータを用いて、ａ＝ａ^*＝７．４と定め、次いで、サンプルＣ−５〜Ｃ−９を作製し、Ｃ−４のデータを基準値として、サンプルＣ−５〜Ｃ−９の飽和磁束密度Ｂｓ、およびコアロスＰｃｖの値の良否を評価している。表３に示される結果より、本発明では従来の代表的方法であるＣ−４に比べ、ｐ２／ｐ１＝２．０〜５．０の範囲で、飽和磁束密度Ｂｓを高い値に維持したまま、コアロスＰｃｖを下げることが可能になっていることが分る。

表３におけるサンプルＤ−１〜Ｄ−４は、フェライト組成Ｄにおいて、操作基本式Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔを求める際、特にａ＝ａ^*を定めるための予備実験用のサンプルとも言える。サンプルＤ−１〜Ｄ−４の中で、飽和磁束密度が最も高いＤ−３のデータを用いて、ａ＝ａ^*＝８．０と定め、次いで、サンプルＤ−５〜Ｄ−８を作製し、Ｄ−４のデータを基準値として、サンプルＤ−５〜Ｄ−８の飽和磁束密度Ｂｓ、およびコアロスＰｃｖの値の良否を評価している。表３に示される結果より、本発明では従来の代表的方法であるＤ−４に比べ、ｐ２／ｐ１＝１．５〜５．０の範囲で、飽和磁束密度Ｂｓを高い値に維持したまま、コアロスＰｃｖを下げることが可能になっていることが分る。

上記の実験結果より本発明の効果は明らかである。

すなわち、本発明は、成形体を焼成してフェライトを形成させるための焼成工程を、有するＭｎＺｎ系フェライトの製造方法であって、前記焼成工程は、昇温操作部、高温保持操作部、降温操作部をこの順で有し、前記昇温操作部は、焼成温度を室温から漸増的に上げていき最高温度に到達するまでの操作領域であり、前記高温保持操作部は、到達した最高温度を所定時間維持したままの状態とする操作領域であり、前記降温操作部は、到達した最高温度を漸減的に室温近傍まで下げていく操作領域であり、前記高温保持操作部および前記降温操作部における酸素分圧と温度の操作については、酸素分圧（ＰＯ₂（単位：％））と温度（Ｔ（単位：絶対温度Ｋ））との平衡関係を示す下記の平衡関係式（１）
Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ−ｂ／Ｔ …式（１）
を用いて、ａとｂとの値をそれぞれ所定の値ａ＝ａ^*、およびｂ＝ｂ^*に設定し、酸素分圧（ＰＯ₂）と温度（Ｔ）との操作の基本となる関係式であるＬｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔを操作基本式として定め、前記高温保持操作部における酸素分圧（ＰＯ₂）は、Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの操作基本式に基づいて、温度との平衡関係から定まる平衡酸素分圧ＰＯ₂＝ｐ1の値よりも高い酸素分圧ｐ2（ｐ2＞ｐ1）で操作され、前記降温操作部における酸素分圧（ＰＯ₂）は、Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの基本式に基づいて、温度との平衡関係で定まる平衡酸素分圧で操作されるように構成されるので、高飽和磁束密度および低コアロスの双方の特性バランスが優れたＭｎＺｎ系フェライトを得ることができる。

本発明のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法は、幅広く各種の電気部品産業に利用できる。

Claims (10)

1. 成形体を焼成してフェライトを形成させるための焼成工程を、有するＭｎＺｎ系フェライトの製造方法であって、
   前記焼成工程は、昇温操作部、高温保持操作部、降温操作部をこの順で有し、
   前記昇温操作部は、焼成温度を室温から漸増的に上げていき最高温度に到達するまでの操作領域であり、
   前記高温保持操作部は、到達した最高温度を所定時間維持したままの状態とする操作領域であり、
   前記降温操作部は、到達した最高温度を漸減的に室温近傍まで下げていく操作領域であり、
   前記高温保持操作部および前記降温操作部における酸素分圧と温度の操作については、酸素分圧（ＰＯ₂（単位：％））と温度（Ｔ（単位：絶対温度Ｋ））との平衡関係を示す下記の平衡関係式（１）
   Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ−ｂ／Ｔ …式（１）
   を用いて、ａとｂとの値をそれぞれ所定の値ａ＝ａ^*、およびｂ＝ｂ^*に設定し、酸素分圧（ＰＯ₂）と温度（Ｔ）との操作の基本となる関係式であるＬｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔを操作基本式として定め、
   前記高温保持操作部における酸素分圧（ＰＯ₂）は、Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの操作基本式に基づいて、温度との平衡関係から定まる平衡酸素分圧ＰＯ₂＝ｐ1の値よりも高い酸素分圧ｐ2（ｐ2＞ｐ1）で操作され、
   前記降温操作部における酸素分圧（ＰＯ₂）は、Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの基本式に基づいて、温度との平衡関係で定まる平衡酸素分圧で操作されることを特徴とするＭｎＺｎ系フェライトの製造方法。
2. 前記Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの操作基本式は、
   ｂの値として、８０００〜１８０００の範囲から選定された一つの値ｂ^*を定める第１のステップと、
   ａ値を定めると、温度と酸素分圧との関係が平衡関係式（１）より求まるので、ａ値を３〜１４の数値の間でｎ点変えて（ｎは、２〜２０の範囲の整数）、ａ1、ａ2、ａ3、……、ａｎの個々に対応する温度と酸素分圧との平衡関係を示すｎ個の平衡関係式を求める第２のステップと、
   前記ｎ個の平衡関係式において、高温保持操作部の温度および降温操作部の漸減温度を規定し、ｎ通りの平衡関係式（１）に基づく高温保持操作部、降温操作部の温度操作に対応する平衡酸素分圧を求める第３のステップと、
   前記ｎ通りの条件で、予備実験としてフェライトを焼成し、主として飽和磁束密度Ｂｓの特性に優れていたと判断されるａ＝ａｍ（ｍ＝１〜ｎの中から選定された１つ）を求め、このａｍをａ^*と定めてなる第４のステップと、
   を有して導き出される請求項１に記載のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法。
3. 前記高温保持操作部における酸素分圧（ＰＯ₂）は、Ｌｏｇ（ＰＯ₂）＝ａ^*−ｂ^*／Ｔの操作基本式に基づいて、温度との平衡関係から定まる平衡酸素分圧ＰＯ₂＝ｐ1の値よりも高い酸素分圧ｐ2（ｐ2＞ｐ1）で操作され、ｐ2／ｐ１の値が１．１〜５．０の範囲内である請求項１または請求項２に記載のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法。
4. ｂの値として、１００００〜１４０００の範囲から選定された一つの値ｂ^*が定められ、ａ値は４〜１０の数値の間でｎ点変えられる請求項２または請求項３に記載のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法。
5. 降温操作部においては、１１００〜９００℃の範囲内において選定された温度から、窒素雰囲気に切り替えられて、酸素分圧ゼロとされる請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法。
6. 降温操作部の１０００〜８００℃の温度範囲においては、降温速度が２００℃／ｈｒ以上の速度で操作される請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法。
7. 主成分として、酸化鉄をＦｅ₂Ｏ₃換算で５５〜６１．５モル％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で４〜１５モル％、残部を酸化マンガン（ＭｎＯ）含有する請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法。
8. 主成分として、さらに酸化ニッケルをＮｉＯ換算で２．５〜７．５モル％含有する請求項７に記載のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法。
9. 主成分として、さらに酸化リチウムをＬｉＯ_0.5換算で０．５〜２．０モル％含有する請求項７または請求項８に記載のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法。
10. 副成分として、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｓｎの中から選定された少なくとも1種以上が含有される請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のＭｎＺｎ系フェライトの製造方法。