JP2849207B2 - ソフトフェライト用原料酸化物の製造方法 - Google Patents

ソフトフェライト用原料酸化物の製造方法

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JP2849207B2 JP2330157A JP33015790A JP2849207B2 JP 2849207 B2 JP2849207 B2 JP 2849207B2 JP 2330157 A JP2330157 A JP 2330157A JP 33015790 A JP33015790 A JP 33015790A JP 2849207 B2 JP2849207 B2 JP 2849207B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ソフトフェライト用原料酸化物の製造方法
に関する。
〔従来の技術〕
フェライトの製造工程は、通常、第4図にMn−Znフェ
ライトの製造工程を示すように、フェライトに含有され
る主要構成金属元素である鉄、マンガン、ニッケル、マ
グネシウム、銅、亜鉛等の個々の酸化物又は加熱により
容易に酸化物に変化する炭酸塩等の化合物を所定のモル
比率で混合した後に、800〜1000℃の温度で仮焼し、粉
砕、造粒、焼成することにより、構成される。
しかしこの方法においては次の問題がある。
0.1〜1μmの粒径の原料酸化物を混合分散させる
ために、均一混合性が不十分となり製品の磁気特性を劣
化させる。
800〜1000℃という高温での仮焼工程を経るために
コスト高になる。
仮焼で磁粉が2〜10μmと粒成長を起こし、次工程
において1μm程度に粉砕する際に、粉砕に長時間を要
する上に、不純物による汚染や組成のずれが避けられな
い。
そこで従来技術の問題点である上記の及びを改善
するソフトフェライト製造方法として、第5図に示すよ
うな、フェライトを構成する金属元素の塩化物混合水溶
液を出発原料として、これを酸化焙焼する製造方法が提
案されている。(特公昭63−17776号)。しかしこの方
法によっても、ソフトフェライトを構成する金属元素の
うち、その塩化物の蒸気圧が高い亜鉛は同時に酸化焙焼
することができず、そのため後工程において酸化物の形
態にて混合する必要があった。つまり、亜鉛の成分につ
いては0.1〜1μmの粒径の酸化物を後工程において混
合しなければならず、かつこれらの成分については均一
混合性が十分でなく、組成の不均一を招き、製品の磁気
特性を劣化させるという上記の問題点は解決されてい
なかった。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上述べたように、ソフトフェライト原料酸化物の製
造方法において、蒸気圧の高い金属元素である亜鉛の塩
化物は、鉄、マンガン、ニッケル、マグネシウムの塩化
物と同時に高温焙焼することができず、その後に酸化物
の形態で混合するという工程が必要なために、原料の均
一混合性が劣り、最終的には焼成後の製品の磁気特性を
劣化させる、等の問題点は依然として残っていた。
本発明者らは、上記問題点を解決するために、低コス
トで特性の優れたソフトフェライトを製造することがで
きる原料酸化物の製造方法について、鋭意研究を重ねた
結果、酸化亜鉛又は容易に酸化亜鉛に変わり得る亜鉛化
合物が溶解しないように処理した鉄、マンガン、ニッケ
ル、マグネシウム等の金属塩化物水溶液と酸化亜鉛又は
容易に酸化亜鉛に変わり得る亜鉛化合物とを同時焙焼す
ることにより、以下の発明を完成するにいたった。
〔課題を解決するための手段〕
すなわち本発明は、鉄の塩化物と、マンガン、ニッケ
ル、マグネシウムの塩化物のうち1種以上とを含む塩化
物混合溶液のpHを0.2以上4.0以下に調整し、酸化亜鉛又
は容易に酸化亜鉛に変わり得る亜鉛化合物をこの混合溶
液に分散した後に、酸化焙焼することを特徴とするソフ
トフェライト用原料酸化物の製造方法である。
また、鉄の塩化物と、マンガン、ニッケル、マグネシ
ウムの塩化物のうちの1種以上とを含む塩化物混合溶液
のpHを0.2以上4.0以下に調整し、この混合溶液を酸化焙
焼する過程に、酸化亜鉛又は容易に酸化亜鉛に変わり得
る亜鉛化合物を噴霧することを特徴とするソフトフェラ
イト用原料酸化物の製造方法としてもよい。
〔作用〕
ソフトフェライト酸化物原料の製造において、均一混
合性を向上するには、主原料である鉄の塩化物と、マン
ガン、ニッケル、マグネシウムの塩化物のうち1種以上
とを含む塩化物混合溶液に亜鉛又は容易に酸化亜鉛に変
わり得る亜鉛化合物を同時混合した後に、酸化焙焼する
か、又は塩化物混合溶液を酸化焙焼して酸化物を生成す
る過程において亜鉛又は容易に酸化亜鉛に変わり得る亜
鉛化合物を均一混合させる必要がある。
しかし、塩化亜鉛は従来技術では、蒸気圧が高いため
に蒸発し組成のずれと不均一性をまねいてしまう。
また、他の添加方法として、酸化亜鉛の添加も考えら
れたが、酸化亜鉛そのものは酸への溶解度が非常に高く
容易に塩化物混合溶液に溶解して塩化亜鉛の形態に変化
してしまう。そのため酸化焙焼中に亜鉛は蒸発し組成の
ずれと不均一性をまねいてしまう。
しかし塩化物混合溶液の酸性度を調節し、酸化亜鉛又
は容易に酸化亜鉛に変わり得る亜鉛化合物の溶解度を下
げることにより、塩化物混合溶液中においても溶解させ
ずに、そのままの形態にて残留させることが可能であ
り、亜鉛の蒸発を起こすことなく酸化焙焼することがで
きることが明らかになった。
以下において、本発明に至った基礎実験の結果につい
て述べる。
試薬特級の塩酸を80℃の温純水に溶かし、第1表に示
したようなpHを持つ塩酸水溶液を作成した。試薬特級の
酸化亜鉛(ZnO)をこの溶液1(80℃に保温)に400g
添加し、スターラにて撹拌し、濾過後に残留する酸化亜
鉛の量から酸化亜鉛の各pH溶液への溶解量の酸性度依存
性を調べた。
第1図にその結果を示したが、pHが0.2以上になる
と、酸化亜鉛の酸性溶液への溶解量は大幅に減少してい
る。pHが0.2以上になると、酸化亜鉛の溶解量は5g/以
下になることがわかる。従って、塩化物溶液のpHを0.2
以上に調整することにより、酸化亜鉛を同時に混合して
酸化焙焼することが可能となった。
pHの調節の上限については、4.0を越えると、金属イ
オンが水酸化物を形成し沈澱してしまうので4.0以下が
望ましい。
以下に、本発明を実施例に基づき、具体的に説明す
る。
〔実施例〕
実施例1 鋼板の塩酸酸洗廃液その濃縮液100ml中に25gの鉄を含
有する濃度まで濃縮し、この濃縮液3000に金属マンガ
ン250kgを投入し、80℃に加熱して、金属マンガンを完
全に溶解させた。この混合溶液のpHは0.1であった。こ
の混合溶液を第2図に示す工程で処理した。混合溶液は
貯蔵タンク3内でアンモニアを添加し、pHを4.0に制御
した後に、送液ポンプ4で撹拌槽5に送液した。一方貯
蔵タンク2から送液ポンプ4で酸化亜鉛125kgを撹拌槽
5に添加し、十分撹拌混合した後、噴霧装置6、噴霧ノ
ズル7を用いて、810℃に保持した噴霧焙焼炉1の炉頂
より噴霧し、この溶解液を酸化焙焼し、炉底に生成物9
を得た。
X線回折により調査したところ、生成酸化物はFe
2O3、Mn2O3、スピネル及び少量のZnOであり、塩化物を
確認できなかった。
化学分析によりFe、Mn、Znの組成を求めた。組成はF
e、Mn、Zn全濃度が100重量%となるように求めた。Fe、
Mn、Znの組成ずれは、第2表に示したとおりであり、噴
霧焙焼前の予想濃度と比較して、組成のずれの僅かなソ
フトフェライト原料酸化物が得られていることがわか
る。
この原料酸化物を1000g秤量し、この粉末にCaCO3を0.
1wt%、SiO2を0.01wt%添加し、純水を加えて回転ボー
ルミルにて混合をし、スラリーを乾燥後、バインダとし
てPVAを添加し、造粒後、外径36mm、内径24mm、高さ10m
mのトロイダル形状に成形し、1340℃にて1%の酸素を
含む窒素雰囲気中で焼成した。
得られた焼結コアの磁気特性として、100kHz、200m
T、100℃でのコアロスを測定したところ、第3表に示し
たように310mW/cm3という良好な磁気特性を得た。
比較例1 鋼板の塩酸酸洗廃液を100ml中に25gの鉄を含有する濃
度まで濃縮した液3000に金属マンガン250kgを投入
し、80℃に加熱し、金属マンガンを完全に溶解させたこ
の混合溶液のpHは0.1であった。その後に、酸化亜鉛を1
25kg混合した後に、810℃に保持した噴霧焙焼炉の炉頂
より噴霧し、この溶解液を酸化焙焼し、炉底に焼生成物
を得た。
X線回折を行ったところ、生成酸化物はFe2O3、Mn
2O3、スピネルであり、塩化物を確認できなかった。
化学分析によりFe、Mn、Znの組成を求めた。組成はF
e、Mn、Zn全濃度が100重量%となるように求めた。Fe、
Mn、Znの組成ずれは、第2表に示したとおりであり、噴
霧焙焼前の予想濃度と比較して、亜鉛の組成が大幅に減
少し、相対的に鉄とマンガンの組成が増加している。
この原料酸化物を1000g秤量し、この粉末にバインダ
としてPVAを添加し、造粒後、外径36mm、内径24mm、高
さ10mmのトロイダル形状に成形し、1340℃にて1%の酸
素を含む窒素雰囲気中で焼成した。
得られた焼結コアの磁気特性として、100kHz、200m
T、100℃でのコアロスを測定したところ、第3表に示し
たように1800mW/cm3というな磁気特性を得た。
実施例2 鋼板の塩酸酸洗廃液を、100ml中に25gの鉄を含有する
濃度まで濃縮し、3000に金属マンガン250kgを投入
し、80℃に加熱して、金属マンガンを完全に溶解させ
た。この混合溶液のpHは0.1であった。
この混合溶液に、アンモニアを添加し、pHを3.2に調
整した後に、第3図に示したような810℃に保持した噴
霧焙焼炉の炉頂より噴霧し、酸化亜鉛は125kgを純水と
混合し、第3図に示したように、焙焼炉の胴部より噴霧
した。酸化焙焼後に、炉底に生成物を得た。
X線回折を行ったところ、生成酸化物はFe2O3、Mn
2O3、スピネル及び少量のZnOであり、塩化物を確認でき
なかった。
化学分析によりFe、Mn、Znの組成を求めた。組成はF
e、Mn、Zn全濃度が100重量%となるように求めた。Fe、
Mn、Znの組成ずれは、第2表に示したとおりであり、噴
霧焙焼前の予想濃度と比較して、組成のずれの僅かなソ
フトフェライト原料酸化物が得られていることがわか
る。
この原料酸化物を1000g秤量し、この粉末にCaCO3を0.
09wt%、SiO2を0.013wt%添加し、純水を加え回転ボー
ルミルにて混合をし、スラリーを乾燥後、バインダとし
てPVAを添加し、造粒後、外径36mm、内径24mm、高さ10m
mのトロイダル形状に成形し、1340℃にて1%の酸素を
含む窒素雰囲気中で焼成した。
得られた焼結コアの磁気特性として、100kHz、200m
T、100℃でのコアロスを測定したところ、第3表に示し
たように290mW/cm3という良好な磁気特性を得た。
比較例2 100ml中に25gの鉄を含有する濃度まで濃縮した鋼板の
塩酸酸洗廃液3000に金属マンガン250kgを投入し、80
℃に加熱し、金属マンガンを完全に溶解させた。この混
合溶液のpHは0.1であった。その後に第3図に示したよ
うな810℃に保持した噴霧焙焼炉の炉頂より噴霧した。
酸化亜鉛は125kgを純水と混合し、第3図に示したよう
に、焙焼炉の胴部より噴霧した。酸化焙焼後に、炉底に
生成物を得た。
X線回折を行ったところ、生成酸化物はFe2O3、Mn
2O3、スピネルであり、塩化物は確認できなかった。
化学分析によりFe、Mn、Znの組成を求めた。組成はF
e、Mn、Zn全濃度が100重量%となるように求めた。Fe、
Mn、Znの組成ずれは、第2表に示したとおりであり、噴
霧焙焼前の予想濃度と比較して、亜鉛の組成が大幅に減
少し、相対的に鉄とマンガンの組成が増加している。
この原料酸化物を1000g秤量し、この粉末にCaCO3を0.
09wt%、SiO2を0.013wt%添加し、純水を加え回転ボー
ルミルにて混合をし、スラリーを乾燥後、バインダとし
てPVAを0.5%添加し、造粒後、外径36mm、内径24mm、高
さ10mmのトロイダル形状に成形し、1340℃にて1%の酸
素を含む窒素雰囲気中で焼成した。
得られた焼結コアの磁気特性として、100kHz、200m
T、100℃でのコアロスを測定したところ、第3表に示し
たように1650mW/cm3という磁気特性を得た。
実施例1、2と比較例1、2より、本発明によれば亜
鉛の組成ずれを伴うことなく、分散性の良好な鉄、マン
ガン、亜鉛のソフトフェライト原料酸化物を製造するこ
とが可能となり、その結果、磁気特性の良好な製品を製
造することが可能になった。
上記実施例においては、鉄とマンガンの塩化物を含有
する溶液と酸化亜鉛によるMn−Znフェライトの製造方法
について述べたが、マンガン以外にニッケル、マグネシ
ウム等、ソフトフェライトを構成する主要元素を含有し
た塩化物溶液を使用した場合にも、本発明を容易に適用
することができる。またpHの調整方法として、アンモニ
アを添加した場合を実施例については述べたが、所定の
pHに調整できれば、特に調整方法を限定する必要はな
い。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明の効果はソフトフェライト
を構成する金属元素のうち塩化物として蒸気圧の低い
鉄、マンガン(あるいはニッケル、マグネシウム等)の
混合溶液のpHを0.2以上4.0以下に調節した後、酸化亜鉛
を混合するので、酸化亜鉛の塩化物溶液への溶解を起こ
すことなく酸化焙焼することが可能になった。
また、ソフトフェライトを構成する金属元素の全てを
炉内にて同時反応させることにより、仮焼工程が省略さ
れて低コストで、焙焼後の工程にて亜鉛を酸化物の形態
にて混合する必要がなく均一分散性が向上し、その結
果、焼結コアの磁気特性が向上したソフトフェライト用
原料酸化物の製造が可能になった。
【図面の簡単な説明】
第1図は酸化亜鉛の酸性溶液への溶解度のpH依存性を示
すグラフ、第2図は実施例1及び比較例1によるソフト
フェライト用原料酸化物の酸化焙焼炉の模式図、第3図
は、実施例2及び比較例2によるソフトフェライト用原
料酸化物の酸化焙焼炉の模式図、第4図、第5図は従来
方法によるソフトフェライト製造プロセスのブロック図
である。 1……噴霧焙焼炉、2……貯蔵タンク、3……貯蔵タン
ク、4……送液ポンプ、5……撹拌槽、6……噴霧装
置、7……噴霧ノズル、9……生成物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 堅志 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川崎製鉄株式会社東京本社内 (72)発明者 吉川 文明 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川崎製鉄株式会社東京本社内 (56)参考文献 特開 昭58−135132(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01F 1/34 C01G 49/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉄の塩化物と、マンガン、ニッケル、マグ
    ネシウムの塩化物のうち1種以上とを含む混合溶液のpH
    を0.2以上4.0以下に調整し、酸化亜鉛又は容易に酸化亜
    鉛に変わり得る亜鉛化合物を該混合溶液に分散した後
    に、該混合溶液を酸化焙焼することを特徴とするソフト
    フェライト用原料酸化物の製造方法。
  2. 【請求項2】混合溶液に酸化亜鉛又は容易に酸化亜鉛に
    変わり得る亜鉛化合物を分散する代りに、前記混合溶液
    の酸化焙焼過程に、酸化亜鉛を噴霧することを特徴とす
    る請求項1記載のソフトフェライト用原料酸化物の製造
    方法。
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