JP2523205B2 - ガ―ネット型フェライト単結晶の製造方法 - Google Patents

ガ―ネット型フェライト単結晶の製造方法

Info

Publication number
JP2523205B2
JP2523205B2 JP2103195A JP10319590A JP2523205B2 JP 2523205 B2 JP2523205 B2 JP 2523205B2 JP 2103195 A JP2103195 A JP 2103195A JP 10319590 A JP10319590 A JP 10319590A JP 2523205 B2 JP2523205 B2 JP 2523205B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
garnet
type ferrite
composition
mol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2103195A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03164491A (ja
Inventor
美能留 今枝
恵美 浅井
克憲 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP2103195A priority Critical patent/JP2523205B2/ja
Priority to DE69016699T priority patent/DE69016699T2/de
Priority to EP90304505A priority patent/EP0399665B1/en
Priority to CA002015606A priority patent/CA2015606C/en
Priority to US07/516,907 priority patent/US5256242A/en
Publication of JPH03164491A publication Critical patent/JPH03164491A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2523205B2 publication Critical patent/JP2523205B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/34Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
    • H01F1/342Oxides
    • H01F1/344Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
    • H01F1/346[(TO4) 3] with T= Si, Al, Fe, Ga

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、多結晶体に種単結晶を接合して熱処理する
ことにより多結晶体を単結晶化するガーネット型フェラ
イト単結晶の製造方法に関し、特に光アイソレータなど
の磁気光学素子として使用するガーネット型フェライト
単結晶の製造方法に関するものである。
(従来の技術) ガーネット型フェライトは、Y:37.5モル%、Fe:62.5
モル%を主な組成とし、必要に応じてYの一部およびFe
の一部を置換した組成として知られている。磁気光学素
子として使用するガーネット型フェライト結晶として
は、多結晶体は粒界に気孔等が残存し光を通しにくいた
め、単結晶体を使用していた。
従来、ガーネット型フェライト単結晶体を得る方法と
して、多結晶体に種単結晶を接合して熱処理することに
より、固相反応を利用して多結晶体を単結晶化し、ガー
ネット型フェライト単結晶体を製造する方法が、特公昭
61-1391号公報および特開昭63-35490号公報において知
られている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した単結晶の製造方法において
は、鉄の含有量(一部鉄以外の組成と置換したときは鉄
に換算した値)が目標値である62.5モル%より多い組成
では、単結晶中に酸化鉄の第2相が残留してしまう問題
があった。また、イットリウムの含有量(一部イットリ
ウム以外の組成と置換したときはイットリウムに換算し
た値)が目標値である37.5モル%より多い組成では、単
結晶が成長しないという問題もあった。そのため、この
ような場合は、安定した単結晶の育成を実施することが
できなかった。
本発明の目的は上述した課題を解消して、安定した単
結晶育成が可能なガーネット型フェライト単結晶の製造
方法を提供しようとするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明のガーネット型フェライト単結晶の製造方法
は、多結晶体に種単結晶を接合して熱処理することによ
り、多結晶体を単結晶化するガーネット型フェライト単
結晶の製造方法において、前記多結晶体を構成する組成
のうちある一つの組成について、一方がその組成の目標
値よりも多く他方がその組成の目標値よりも少ない2種
類の組成の異なるガーネット型フェライト粉末を所定比
で混合した後、成形し焼成することで、前記多結晶体の
組成を目標値に対して±0.05モル%以下に制御すること
を特徴とするものである。
ここで、ガーネット型フェライトとは、一般式A3B5O
12で表され、AとしてはY,希土類元素(La,Ce,Pr,Nd,P
m,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu),Bi,Ca,Pb等を、B
としてはFeを基本元素として、Al,Ga,In,Sn,Zr,Ti,Ge,
V,Sb,Sc等を含むものである。
また、ここでいう目標値とは、ガーネットの結晶構造
(組成)のA3B5O12におけるA:B=37.50:62.50を示すも
のである。Aに含まれる元素のモル数の和とBに含まれ
る元素のモル数の和が、この目標値に近い場合のみガー
ネット単一相のものが得られ、それ以外では第2相が存
在する。即ち、固溶範囲が非常に狭い。
(作用) 上述した構成において、多結晶体の組成を、それぞれ
目標値に対して±0.05モル%以下に制御することによ
り、多結晶体に種単結晶を接合して熱処理することによ
る固相反応により単結晶を得る場合に、酸化鉄の第2相
の残留もなく、単結晶の育成の成長距離が良好なガーネ
ット型フェライト単結晶を得ることができることを見出
したことによる。
その際、組成制御の方法として、2種類の組成の近似
して異なるガーネット型フェライト粉末、すなわちある
元素の含有量が多い粉末と少ない粉末を、そのうちの一
方は目標とする組成より高く他の一方が低いフェライト
粉末を所定比で混合すると、本発明で目標とする±0.05
モル%以下の制御を簡単に達成できる。
また、熱処理を熱間静水圧プレス処理(以下、HIP又
はHIP処理と記す)で行うと、さらに安定した単結晶育
成が可能になるため好ましいとともに、酸素を含む雰囲
気ガス好ましくは酸素を0.1%以上20%以下含有する雰
囲気ガス中で熱処理すると、ガーネットの分解溶融温度
が上昇するためより焼結温度も高くでき焼結しやすくな
り、さらに各組成が分解しにくくなり他の相の発生を防
止できるため好ましい。
なお、ここで光吸収係数αは、以下の式より得ること
ができる。
ここでI0:入射光の強度(反射を除く) I:出射光の強度 l:多結晶体の厚さ(cm) である。
(実施例) 以下、本発明について詳細に説明する。
まず、原料となるガーネット型フェライト粉末の製造
法について説明する。本発明においては所定組成のガー
ネット型フェライト粉末が得られればどのような製造法
であっても問題はないが、特に以下に述べる共沈法によ
る2方法が好ましい。
すなわち、(1)少なくとも2価の鉄イオンとイット
リウムまたは希土類金属イオンを含む混合水溶液から、
塩基により水酸化物を共沈させ、次いで鉄を3価に酸化
しつつ共沈物を合成した後、分離・乾燥・仮焼する方
法、および(2)少なくとも3価の硝酸鉄とイットリウ
ムまたは希土類金属の硝酸塩を含む混合水溶液を原料と
し、この金属塩混合水溶液を塩基の水溶液中に滴下する
ことにより水酸化物を共沈させた後、分離・乾燥・仮焼
する方法が好ましい。
次に、このようにして得られた粉末を目標値に対して
±0.05モル%以下となるよう制御する。本発明において
は、その精度が目標値の±0.10モル%以下となるよう調
合できればどのような方法でもよいが、以下に述べる調
合補正方法が好ましい。すなわち、例えばY3Fe5O12の結
晶でY37.5モル%,Fe62.5モル%の組成を目標とした場合
について説明する。この場合は、粉末A(Y38モル%,Fe
62モル%)と粉末B(Y37モル%,Fe63モル%)を準備
し、この粉末Aと粉末Bを割合を変えて混合することに
より、目標値(Y37.5モル%,Fe62.5モル%)に対してそ
れぞれの値のずれが±0.05モル%の範囲に入るように制
御している。粉末Aと粉末Bとのモル%の差は出来るだ
け小さい方が望ましい。差が大きいと粉末特性が大きく
異なり成形性、焼結性が良くないことが考えられる。調
合補正のような工程をとらない場合、工程中の組成変動
要因、特に粉砕工程での鉄分の混合やビスマス置換体で
は仮焼によるビスマス成分の揮発のため±0.05モル%以
下での組成制御は難しい。
次に、調合補正の終了したガーネット型フェライト粉
末を所定形状に成形した後、焼成し、ガーネット型フェ
ライト多結晶体を得ることができる。
その後、得られたガーネット型フェライト多結晶体か
ら単結晶体を得るには、固相反応による方法、その一例
として例えば本願人による特開昭63-35490号公報に開示
された単結晶ガーネット体の製造法が好適に使用でき
る。
以下、実際の例について説明する。
実施例1 硫酸鉄、硝酸イットリウムを出発原料とする共沈法に
より、2種類の合成粉末A(モル比でFe:Y=62.0:38.
0)およびB(モル比でFe:Y=63.0:37.0)を製造し、こ
れらの粉末を以下に述べるように混合比を変えて調合補
正することによりY3Fe5O12を目標組成とした。
すなわち、合成粉末AおよびBを乾燥・1200℃で仮焼
・粉砕後、2種の粉末を第1表に示す割合で湿式混合し
た後乾燥した。これらの混合粉末を成形し、1400℃で8
時間焼成した。焼成後の成形体を5mm×10mm×10mmのブ
ロックに切り出し、Y3Fe5O12単結晶から作製した種単結
晶を接合し、常圧で酸素雰囲気、1500atmのHIPでAr雰囲
気および1500atmのHIPで20%酸素雰囲気でそれぞれ1500
℃において単結晶育成を行った。
その後、得られたガーネット型フェライト単結晶の接
合面からの成長距離と第2相が存在するか否かを調べ
た。結果を第1表に示す。第1表には、あわせて各試料
の目標値に対する制御の結果を示す。
第1表の結果から、固相反応を利用した単結晶の育成
において、多結晶体の調合補正により組成を目標値に対
して±0.05モル%以下に制御した場合は、いずれの雰囲
気においても単結晶の育成距離が長くまた第2相が存在
せず、安定した単結晶育成が可能なことがわかった。な
お、HIPにより育成した単結晶は、密度99.99%以上で磁
気光学単結晶特有の磁区の迷図パターンの認められる結
晶性のよいものであった。なおこの単結晶は、1.3μm
の波長でファラデー回転角200deg/cm、吸収係数は、Ar
雰囲気では1.2cmcm-1、O2雰囲気では0.5cm-1であった。
これに対し、鉄過剰では、酸化鉄を主成分とする第2相
が生成し、鉄不足では単結晶が成長しなかった。
実施例2 硝酸ビスマス、硝酸鉄、硝酸イットリウムを出発原料
とする共沈法により、2種類の合成粉末A(モル比でB
i:Fe:Y=12.0:62.5:25.0)及びB(モル比でBi:Fe:Y=1
3.0:62.5:25.0)を製造し、これらの粉末を以下に述べ
るように混合比を変えて調合補正することによりBiY2Fe
5O12(Bi12.5モル%、Fe62.5モル%、Y25.0モル%)を
目標組成とした。
すなわち、合成粉末AおよびBを乾燥800℃で仮焼・
粉砕後、2種の粉末を第1表に示す割合で湿式混合した
後乾燥した。これらの混合粉末を成形し、950℃で10時
間焼成した。
焼成後の成形体を5mm×10mm×10mmのブロックに切り
出し、Bi1Y2Fe5O12単結晶から作製した種単結晶を接合
し、常圧で酸素雰囲気、1500atmのHIPでAr雰囲気および
1500atmのHIPで20%酸素雰囲気でそれぞれ1000℃におい
て単結晶育成を行った。
その後、得られたガーネット型フェライト単結晶の接
合面からの成長距離と第2相が存在するか否かを調べ
た。結果を第2表に示す。第2表には、あわせて各試料
の目標値に対する制御の結果を示す。
第2表の結果から、実施例1とは組成の異なるガーネ
ット型フェライト単結晶の製造方法においても、本発明
によれば実施例1と同様に安定した単結晶育成が可能な
ことがわかった。この単結晶は、密度が99.99%以上で
磁気光学単結晶特有の磁区の迷図パターンの認められる
結晶性のよいものであった。なおこの単結晶は、ファラ
デー回転角が2200dge/cm、光吸収係数は、Ar雰囲気では
1.3cm-1、O2雰囲気では0.6cm-1であった。なお、鉄過剰
では酸化鉄を主成分とする第2相が生成し、鉄不足では
ビスマス酸化物を主成分とする第2相が生成した。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明のガーネット
型フェライト単結晶の製造方法によれば、固相反応を利
用した単結晶の製造において、多結晶体の原料となるフ
ェライト粉末の組成を好ましくは調合補正により所定の
範囲内の誤差にするとともに、好ましくはHIP処理を酸
化雰囲気内で実施することにより、第2相の残留もなく
十分に育成された単結晶を得ることができる。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多結晶体に種単結晶を接合して熱処理する
    ことにより、多結晶体を単結晶化するガーネット型フェ
    ライト単結晶の製造方法において、前記多結晶体を構成
    する組成のうちある一つの組成について、一方がその組
    成の目標値よりも多く他方がその組成の目標値よりも少
    ない2種類の組成の異なるガーネット型フェライト粉末
    を所定比で混合した後、成形し焼成することで、前記多
    結晶体の組成を目標値に対して±0.05モル%以下に制御
    することを特徴とするガーネット型フェライト単結晶の
    製造方法。
  2. 【請求項2】前記熱処理を、熱間静水圧プレス処理で行
    うことを特徴とする請求項1記載のガーネット型フェラ
    イト単結晶の製造方法。
  3. 【請求項3】酸素を含有する雰囲気ガスを用いることを
    特徴とする請求項2記載のガーネット型フェライト単結
    晶の製造方法。
JP2103195A 1989-04-28 1990-04-20 ガ―ネット型フェライト単結晶の製造方法 Expired - Lifetime JP2523205B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2103195A JP2523205B2 (ja) 1989-08-29 1990-04-20 ガ―ネット型フェライト単結晶の製造方法
DE69016699T DE69016699T2 (de) 1989-04-28 1990-04-26 Verfahren zur Herstellung von Ferritkristallen und Verfahren zur Herstellung von vorzugsweise dafür verwendeten Ferritpulvern.
EP90304505A EP0399665B1 (en) 1989-04-28 1990-04-26 Method of manufacturing ferrite crystals and method of producing ferrite powders preferably used therefor
CA002015606A CA2015606C (en) 1989-04-28 1990-04-27 Method of manufacturing shaped body made of ferrite crystals of garnet polycrystal structure
US07/516,907 US5256242A (en) 1989-04-28 1990-04-30 Method of manufacturing ferrite crystals

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1-220178 1989-08-29
JP22017889 1989-08-29
JP2103195A JP2523205B2 (ja) 1989-08-29 1990-04-20 ガ―ネット型フェライト単結晶の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03164491A JPH03164491A (ja) 1991-07-16
JP2523205B2 true JP2523205B2 (ja) 1996-08-07

Family

ID=26443844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2103195A Expired - Lifetime JP2523205B2 (ja) 1989-04-28 1990-04-20 ガ―ネット型フェライト単結晶の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2523205B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0891998A (ja) * 1994-09-16 1996-04-09 Ngk Insulators Ltd 広帯域光アイソレーター用材料の製造方法および広帯域光アイソレーター用材料
CN114133235B (zh) * 2021-11-03 2022-10-14 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种红外透过性好的稀土铁石榴石磁光陶瓷的轴向热压烧结制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5926994A (ja) * 1982-08-05 1984-02-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 酸化物単結晶の製造方法
JPS6335490A (ja) * 1986-07-30 1988-02-16 Ngk Insulators Ltd 単結晶体の製造法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03164491A (ja) 1991-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tampieri et al. Sintering and characterization of HA and TCP bioceramics with control of their strength and phase purity
JP5151477B2 (ja) 半導体磁器組成物とその製造方法
US4721547A (en) Process for producing single crystal of garnet ferrite
JP5187654B2 (ja) 複合金属硫化物の製造方法および複合金属硫化物焼結体の製造方法
Carter et al. Structure and phase transformation of lanthanum chromate
JP3243278B2 (ja) 固体レーザ用多結晶透明yagセラミックス
JPH03218963A (ja) 透明イットリウム―アルミニウム―ガーネット―セラミックスの製造方法
EP0127427B1 (en) Production of microcrystralline ferrimagnetic spinels
JP2523205B2 (ja) ガ―ネット型フェライト単結晶の製造方法
EP1484282A1 (en) Cerium based composite oxide, sintered product thereof and method for preparation thereof
De Guire et al. Coprecipitation synthesis of doped lanthanum chromite
US6593263B2 (en) Method for preparing dielectric ceramic compositions
Agrawal et al. Ultra low thermal expansion phases: Substituted ‘PMN’perovskites
JP3509491B2 (ja) 形状異方性セラミックス粉末及びその製造方法
JPS6153113A (ja) 湿式法による易焼結性ペロブスカイト及びその固溶体の原料粉末の製造方法
JPH03109214A (ja) 超電導性を示す酸化物材料及びその製造方法
McCarthy et al. Synthesis and x-ray study of fluorite related phases in the system Ho2O3 WO3
JPH0822772B2 (ja) 透光性フェライト多結晶体の製造方法
Yoon et al. Dielectric properties of Pb (Mg1/3Nb2/3) O3 ceramics prepared by KCI molten salt synthesis
JP2004083386A (ja) 誘電体材料および誘電体材料の製造方法
JPS5921591A (ja) 単結晶フエライトの製造法
Duran et al. Densification and phase formation in seeded, reactively sintered Sr 0.53 Ba 0.47 Nb 2 O 6 ceramics
Käll et al. Preparation and crystal structure of U-phase Ln 3 (Si 3–x Al 3+ x) O 12+ x N 2–x (x≈ 0.5, Ln= La, Nd)
JPS6389495A (ja) ガ−ネツトフエライト単結晶の製造方法
JP2791409B2 (ja) 酸化物超電導薄膜形成用ターゲット材の製造方法