JP2009200436A - 電波吸収用のNiCuZn系フェライトタイル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基本成分として、鉄、ニッケル、銅および亜鉛を、それぞれ、Fe2O3換算で 48.0〜50.0 mol%、NiO換算で10.0〜16.0 mol%、CuO換算で3.0〜7.0 mol%およびZnO換算で29.0〜35.0 mol%(但し、Fe2O3+NiO+CuO+ZnO=100 mol%)の範囲で含有するNiCuZn系フェライトタイルにおいて、
該フェライトタイル中に、副成分としてカルシウムを、Ca換算で110〜300 ppmの範囲で含有させ、かつ該フェライトタイルの厚み(B:単位mm)に対する平板部の面積(A:単位mm2)の比(A/B)を1000〜450000mmの範囲に制限する。
【選択図】なし
Description
電波吸収用途のフェライトタイルは、壁に敷き詰めて使用するため、特に表面の平行度は重要であり、極力、反りを小さくする必要がある。
これらの対策として、成形条件の最適化による成形密度の均一化、焼成炉の温度調整による成形体内部の温度差の解消および最適な敷板の選択が考えられる。
しかしながら、フェライトタイルのような板形状においては、反りなどの変形を完全に防止することは極めて難しい。
その他、厚みのあるブロック焼成体を作製した後、それから数枚のタイルを切り出す方法も考えられる。
しかしながら、何れの方法にしても、製造コストの上昇は避けられず、また生産性が低下する。
次に、上記した好適組成になるフェライトを焼成する際に反りなどの変形を効果的に抑制できる添加物について種々検討を行った。
その結果、微量のカルシウムを添加することにより、電波吸収特性などの電磁気特性を低下させずに、反りを効果的に防止できることの知見を得た。
本発明は上記の知見に立脚するものである。
1.基本成分として、鉄、ニッケル、銅および亜鉛を、それぞれ、
Fe2O3換算で48.0〜50.0 mol%、
NiO換算で10.0〜16.0 mol%、
CuO換算で3.0〜7.0 mol%および
ZnO換算で29.0〜35.0 mol%
但し、Fe2O3+NiO+CuO+ZnO=100 mol%
の範囲で含有するNiCuZn系フェライトタイルであって、
該フェライトタイルが、副成分としてカルシウムを、Ca換算で110〜300 ppm含有し、かつ該フェライトタイルの厚み(B:単位mm)に対する平板部の面積(A:単位mm2)の比(A/B)が1000〜450000mmであることを特徴とする電波吸収用のNiCuZn系フェライトタイル。
記
反り(%)=(x/y)× 100
ここで、xとは、JIS A 5209「陶磁器質タイル」に準じ、タイルの表面の対角線上に対角線の長さの4/5以上を隔てて基点をとり、両基点を結ぶ直線の中点からタイルの表面までの垂直距離(mm)のことである。また、yとは、両基点間の距離(mm)である。
さらに、Ca含有量を調整するために添加されるCa源としてのCaCO3やCaOは安価であり、また本発明では添加量も微量で済むため、原料コストの上昇を招くこともない。
まず、本発明において、基本成分の組成範囲を前記の範囲に限定した理由について説明する。なお、基本成分であるFe2O3,NiO,CuOおよびZnOの含有量は mol%で示すものとする。また、これらの含有量の合計は100 mol%である。
Fe2O3:48.0〜50.0 mol%
Fe2O3は、電波吸収特性の指標である複素透磁率μ′、μ″の向上に有用な元素であるが、含有量が48.0 mol%に満たないと、μ′およびμ″が周波数に対して全体的に低下するという問題があり、一方50.0 mol%を超えると焼結性が低下し、それに伴いμ′およびμ″が同じく周波数に対して全体的に低下するという不利を招くので、Fe2O3は48.0〜50.0 mol%の範囲に限定した。好ましくはFe2O3:48.5〜49.8 mol%の範囲である。
NiOは、複素透磁率μ′、μ″の周波数特性の調整に有用な元素であるが、含有量が10.0 mol%に満たないと、数百MHzより低い周波数帯域でのμ′およびμ″は向上するものの、本発明で目的とする数百MHzでのμ′およびμ″は低下するという問題があり、一方16.0 mol%を超えると、数百MHzより高い周波数帯域でのμ′およびμ″は向上するものの、数百MHzでのμ′およびμ″は低下するという不利を招くので、NiOは10.0〜16.0 mol%の範囲に限定した。より好ましくはNiO:11.0〜13.0 mol%の範囲である。
CuOは、焼結性の向上に有効に寄与するが、含有量が7.0 mol%を超えると複素透磁率μ′およびμ″が周波数に対して全体的に低下し、一方3.0 mol%に満たないと焼結性が低下して、やはりμ′およびμ″が周波数に対して全体的に低下するので、CuOは3.0〜7.0 mol%の範囲に限定した。より好ましくはCuO:4.0〜6.0 mol%の範囲である。
ZnOは、NiOと同様、複素透磁率μ′、μ″の周波数特性の調整に有用な元素であるが、含有量が29.0 mol%に満たないと、数百MHzより高い周波数帯域でのμ′およびμ″は向上するものの、数百MHzでのμ′およびμ″は低下するという問題があり、一方35.0 mol%を超えると、数百MHzより低い周波数帯域でのμ′およびμ″は向上するものの、数百MHzでのμ′およびμ″は低下するという不利を招くので、ZnOは29.0〜35.0 mol%の範囲に限定した。より好ましくはZnO:30.0〜33.0 mol%の範囲である。
Ca:110〜300 ppm
Ca含有量が、110 ppmより少ない場合には、反りの発生が避けられず、一方300 ppmよりも多い場合には、反りの発生は抑制できるものの、電波吸収特性の劣化を招くため、Ca量は110〜300 ppmの範囲に限定した。より好ましくはCa:140〜240 ppmの範囲である。
その理由は、次のとおりである。A/Bが1000mmより小さい場合、タイル厚みがタイル面積に対して相対的に厚くなるため、形状的に反り発生の懸念が小さいからである。一方、A/Bが450000mmより大きい形状のフェライトタイルの場合は、Ca含有量の如何に関わらず、反りの発生が避けられないためである。
反り量
本発明では、次式で規定した反り量が0.5%以下であることを目標とする。
反り(%)=(x/y)× 100
但し、x:垂直距離(mm)
y:両基点間の距離(mm)
ここで、垂直距離xは、図2に示すように、JIS A 5209「陶磁器質タイル」に準じ、タイルの表面の対角線上に対角線の長さの4/5以上を隔てて基点をとり、両基点を結ぶ直線の中点からタイルの表面までの距離を測定することによって求めることができる。タイル面が正方形または長方形の場合には、上述したとおり、基点を対角線上にとるが、円形の場合には、基点を直径上にとり、また不定形の場合は、面上で最も長い線上にとれば良い。この垂直距離xを両基点間距離yで除することによって得られる値を、反り(単位:%)とする。
本発明において、電波吸収特性、100 MHzにおける複素透磁率によって評価するものとし、この複素透磁率のμ′が7.5〜9.5で、かつμ″が75〜90の範囲を満足する場合を、電波吸収特性に優れるという。
ここに、複素透磁率とは、磁性体に交番磁界Hををかける際、磁束密度Bの変化に異相的な遅れが出る場合、正弦波を複素表示したとき、次式で表されるBとHの比、
μ=B/H=μ′−jμ″
をいう。μ′、μ″は実数である。
本発明範囲のFe2O3,NiO,ZnO,CuOを秤量し、アトライターまたはボールミルなどの混合機を用いて、湿式または乾式で混合した後、800〜1000℃で仮焼する。仮焼粉に本発明範囲のCa含有量になるようにCaCO3または、CaOを添加した後、アトライターまたはボールミルなどの混合機を用いて、湿式または乾式で、粉砕平均粒径:1〜2μm 程度まで粉砕する。粉砕粉にPVAなどの結合剤を添加し、スプレードライヤーや金網を用いて造粒した後、焼成後に本発明範囲のタイル形状になるように設計した金型に充填して、プレス成形する。得られた成形体を昇温速度:30〜240℃/h、最高温度:1000〜1150℃、最高温度保持時間:1〜10時間、降温速度:30〜240℃/h程度の焼成条件で焼成することにより、反りが抑制されたフェライトタイルを製造することができる。また、Caの添加は、仮焼前に行っても、同様の効果を得ることができる。
なお、本発明のフェライトタイルは、フェライト基板やICなどに用いられる板状のノイズ抑制フェライトのような薄い形状のフェライトなどにも適用することができる。
主成分として、Fe2O3:49.5 mol%,NiO:12.4 mol%,ZnO:32.4 mol%およびCuO:5.7 mol%になるように秤量し、振動ボールミルで乾式混合したのち、900℃で仮焼し、 ついでCaCO3を、原料中のCa量が40〜600 ppmとなるように添加したのち、アトライターで湿式粉砕して平均粒径:1.7μm(空気透過法)の原料粉体を得た。これにバインダーであるPVAを加え、スプレードライヤーで造粒した。造粒粉は、所定の金型に充填してプレス成形したのち、焼成炉を用いて、大気雰囲気中で、昇温速度:40℃/h、最高温度:1050℃ 、最高温度保持時間:4h、昇温速度:40℃/hの条件で焼成し、100mm×100mm×6mm(A=10000mm2,B=6mm,A/B=1667)のフェライトタイルを得た。
かくして得られたフェライトタイルの反り量および電波吸収特性について調査した結果を、表1に示す。
また、電波吸収特性については、同じタイルから、外径:10mm、内径:6mm、高さ:2mmのトロイダルコアを切り出し、インピーダンスアナライザー(アジレント・テクノロジー製4291A)を用いて、100MHzにおける複素透磁率μ′、μ″の電磁気特性を測定することによって評価した。μ′およびμ″の合格基準はそれぞれ、7.5〜9.5、75〜90とした。
主成分として、Fe2O3,NiO,ZnOおよびCuOが、表2の組成になるように秤量し、振動ボールミルで乾式混合した後、870℃で仮焼し、ついでCaCO3を、原料中のCa量が220 ppmとなるように添加したのち、アトライターで湿式粉砕して平均粒径:1.5μm(空気透過法)の原料粉体を得た。これにバインダーであるPVAを加え、スプレードライヤーで造粒した。ついで、実施例1と同様の焼成条件で、実施例1と同様のタイル、トロイダルコアを作製し、反り量および100MHzにおける複素透磁率μ′,μ″を測定した。
得られた結果を、表2に示す。
主成分として、Fe2O3:49.2 mol%,NiO:12.7 mol%,ZnO:32.6 mol%およびCuO:5.5 mol%になるように秤量し、振動ボールミルで乾式混合した後、910℃で仮焼し、ついでCaCO3を、原料中のCa量が230 ppmとなるように添加したのち、アトライターで湿式粉砕して平均粒径:1.8μm(空気透過法)の原料粉体を得た。これにバインダーであるPVAを加え、ス プレードライヤーで造粒した。ついで、実施例1と同様の焼成条件で、表3に示す形状のタイルを作製し、反り測定を行った。また実施例1と同様のトロイダルコアを作製し、100MHzにおける複素透磁率μ′,μ″を測定した。
得られた結果を、表3に示す。
Claims (3)
- 基本成分として、鉄、ニッケル、銅および亜鉛を、それぞれ、
Fe2O3換算で48.0〜50.0 mol%、
NiO換算で10.0〜16.0 mol%、
CuO換算で3.0〜7.0 mol%および
ZnO換算で29.0〜35.0 mol%
但し、Fe2O3+NiO+CuO+ZnO=100 mol%
の範囲で含有するNiCuZn系フェライトタイルであって、
該フェライトタイルが、副成分としてカルシウムを、Ca換算で110〜300 ppm含有し、かつ該フェライトタイルの厚み(B:単位mm)に対する平板部の面積(A:単位mm2)の比(A/B)が1000〜450000mmであることを特徴とする電波吸収用のNiCuZn系フェライトタイル。 - 下記で規定した前記NiCuZn系フェライトタイルの反り量が0.5%以下であることを特徴とする請求項1記載の電波吸収用のNiCuZn系フェライトタイル。
記
反り(%)=(x/y)× 100
ここで、xとは、JIS A 5209「陶磁器質タイル」に準じ、タイルの表面の対角線上に対角線の長さの4/5以上を隔てて基点をとり、両基点を結ぶ直線の中点からタイルの表面までの垂直距離(mm)のことである。また、yとは、両基点間の距離(mm)である。 - 前記NiCuZn系フェライトタイルの100 MHzにおける複素透磁率が、μ′:7.5〜9.5およびμ″:75〜90を満足することを特徴とする請求項1または2記載の電波吸収用のNiCuZn系フェライトタイル。
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