JP3406382B2 - フェライト系磁性粉末の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フェライト系磁性粉
末、特に、Ni−Znフェライト系磁性粉末の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、電子機器の軽薄短小化に
伴い、これに使用されるチップ部品も小型化が進んでい
る。このチップ部品の一つとしてフェライト磁性体と内
部導体を積層した積層型フェライトチップや、ボンド型
ソフトフェライト等が開発されている。これらのフェラ
イトチップ等には、主として、Ni−Znフェライト系磁性
粉末が使用されている。

【０００３】従来、このNi−Znフェライト系磁性粉末
は、一般的なフェライトの製法同様に、酸化鉄と、酸化
物や炭酸塩を主とした他の金属塩とを混合して、仮焼成
するいわゆる乾式法が工業的規模の生産の中心となって
いるが、共沈法等のいわゆる湿式法も知られている。

【０００４】上記共沈法については、原料鉄イオンとし
てFe³⁺を用いる方法と、Fe²⁺を用いる方法があるが、Fe
²⁺を出発原料とした場合、Fe²⁺、Ni²⁺及びZn²⁺を混合し
た水溶液に強アルカリ成分を加えてこれらの金属イオン
を水酸化物として沈殿させた後、さらにこの反応液に酸
化性ガス吹き込んで上記水酸化物を酸化することによ
り、Ni−Znフェライト系磁性粉末原料酸化物を得、そし
てこれを焼成してNi−Znフェライト系磁性粉末を得る方
法が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
各製造方法には、以下のような問題があった。即ち、上
記乾式法においては、出発原料が構成元素のそれぞれの
酸化物または炭酸塩であるため、目的生成物を完全に均
一な組成にすることは困難であった。また、原料フェラ
イト粉末にするためには、７５０℃以上の温度での仮焼
成工程及びその後の粉砕工程が必要となるため、製造工
程が複雑とならざるを得なかった。さらに、得られた原
料フェライト粉末についても、粒度分布が広くなった
り、凝集粒子が生じるなどの問題点があった。

【０００６】また、上記共沈法においても、生成した沈
殿物がそれぞれの金属酸化物の複合物であるため、原料
フェライト粉末にするための仮焼成及び粉砕工程が必要
となり、上記同様に製造工程が複雑とならざるを得なか
った。また、生成する粒子は組成が均一で微細となる
が、均一な形状・粒度の粒子が得られず（特にNi量が多
い場合は、沈殿物の生成さえ難しい）、原料フェライト
粉末としては不適当なものであった。しかも、Fe₂0₃ の
含有率が５０mol%以下の組成の場合には、生成した原料
フェライト粉末を焼成したときに、CuO 、Cu₂O等の不純
物が析出し、磁気特性に悪影響を与える場合があった。

【０００７】従って、本発明の目的は、微細で且つ均一
な形状及び組成を有し、しかも不純物の生成を極力抑え
た結晶性の高いNi−Znフェライト系磁性粉末を、従来に
比べて簡単な工程で製造することができるNi−Znフェラ
イト系磁性粉末の製造方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するため鋭意研究した結果、Fe₂O₃ の含有率の
多いCuフェライトをあらかじめ用意し、これとCuを含有
しないNi−Znフェライトとを混合し、これを焼成するこ
とにより、組成が均一で、CuO 、Cu₂O等の不純物の析出
を防止したNi−Znフェライト系磁性粉末が得られること
を知見した。また、そのCuフェライト、Ni−Znフェライ
トの調製方法を限定することにより、微細で非常に結晶
性の良いNi−Znフェライト系磁性粉末が得られることを
知見した。

【０００９】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
ので、Fe₂O₃ ５０〜６０mol%、CuO４０〜５０mol%を含
有するCuフェライトと、Fe₂O₃ ４０〜４９mol%、NiO １
１〜５８mol%、ZnO ２〜４０mol%の割合のNi−Znフェラ
イトまたはFe²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺を含む化合物とを混合し、
これを焼成することを特徴とするNi−Znフェライト系磁
性粉末の製造方法を提供することにより、上記目的を達
成したものである。

【００１０】更に、一般的にフェライトの構造や特性を
変化させる微量成分として添加されるSi、Ca、Sn、Ti、
Cr、Co、Al、Mg、Bi等を、Fe²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺を含
む水溶液と共に水溶性金属化合物の状態で混合するか、
または、酸化途中でスラリー状の混合溶液中に滴下する
ことにより、フェライト中に均一に取り込ませることが
できる。

【００１１】上記のようにフェライトの調製方法を限定
した場合には、その焼成温度が、９５０℃以下の比較的
低い温度においても、結晶性の良いNi−Znフェライト系
磁性粉末を得ることができる。以下に、本発明に係るNi
−Znフェライト系磁性粉末の製造方法について詳述す
る。

【００１２】本発明に係るフェライト系磁性粉末の製造
方法においては、Fe₂O₃ ５０〜６０mol%、CuO ４０〜５
０mol%を含有するCuフェライトと、Fe₂O₃ ４０〜４９mo
l%、NiO １１〜５８mol%、ZnO ２〜４０mol%の割合のNi
−ZnフェライトまたはFe²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺を含む化合物と
を混合し、これを焼成することにより、主成分として単
一酸化物換算で０．５〜３０mol%の酸化銅を含むNi−Zn
フェライト系磁性粉末が製造される。

【００１３】上記Cuフェライトの組成は、Fe₂O₃ ５０〜
６０mol%、CuO ４０〜５０mol%が適当であり、望ましく
はFe₂O₃ ５０〜５５mol%、CuO ４５〜５０mol%の範囲が
最適である。Fe₂O₃ 、CuO の組成が上記範囲外にある
と、得られる磁性粉末の磁気特性に影響を及ぼすCuの副
生成物が生成するからである。

【００１４】上記Ni−Znフェライトの組成、またはF
e²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺を含む化合物の割合は、目的物とするN
i−Znフェライト系磁性粉末及び上記Cuフェライトの組
成により決定されるが、酸化物として、Fe₂O₃ ４０〜４
９mol%、NiO １１〜５８mol%、ZnO ２〜４０mol%となる
範囲が適当である。また、Fe²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺を含む化合
物としては、酸化物、水酸化物等が好適に使用される。

【００１５】また、上記Cuフェライトと、上記Ni−Znフ
ェライトまたはFe²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺を含む化合物との混合
方法は、乾式でも、湿式でもよいが、微細粉末の状態で
十分混合することが望ましい。このため、混合装置に
は、例えば、ボールミル、自動乳鉢等が好適に使用され
る。

【００１６】焼成温度は、Cuフェラト、Ni−Znフェライ
トの組成、大きさ等によって異なるが、温度は、６００
〜１２００℃、時間は、０．５〜２０時間程度が望まし
い。但し、後述する調製方法により調整されたCuフェラ
イト、Ni−Znフェライトの微細粒子を用いれば、９５０
℃以下においても十分に反応を進めることができる。

【００１７】次に、本発明にかかるフェライト系磁性粉
末の製造方法において、上記Cuフェライト及びNi−Znフ
ェライトとして、それぞれ共沈酸化により調製したもの
を使用する場合について詳述する。

【００１８】まず、酸化反応溶液であるアルカリ水溶液
の温度を一定にし、窒素ガス又は不活性ガス等の置換ガ
スを水溶液中に吹き込み、窒素ガス置換又は不活性ガス
置換を行う。かかるアルカリ水溶液に、目的とするCuフ
ェライトまたはNi−Znフェライト組成に必要な量のC
u²⁺、Fe²⁺を含む酸性水溶液またはNi²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺を
含む酸性水溶液を、攪拌しながら反応温度と同じ温度に
加温して添加する。そして、十分に攪拌、ガス置換した
後、酸化性ガスを吹き込む。

【００１９】そして、酸化の終了したスラリー状の混合
溶液を、濾過、水洗及び乾燥することにより、Ni−Znフ
ェライト系磁性粉末原料酸化物が製造される。

【００２０】そして、得られたNi−Znフェライト系磁性
粉末原料酸化物を、９５０℃以下、好ましくは６００〜
９５０℃の温度範囲で焼成することにより、目的とする
Ni−Znフェライト系磁性粉末を得ることができる。焼成
温度が、上記温度範囲に達しない場合には、反応が十分
に進まず、組織が均一で非常に結晶性がよく粒度分布の
狭いNi−Znフェライト系磁性粉末が得られないからであ
り、焼成温度が上記温度範囲の上限を超えると、粒成長
しすぎることとなり、同様に組織が均一で非常に結晶性
がよく粒度分布の狭いNi−Znフェライト系磁性粉末が得
られないからである。

【００２１】上記Fe²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺源としては、
その硫酸塩、塩化物、硝酸塩などの水溶液が挙げられ
る。また、目的組成に必要となる各金属イオンの全量
は、目的とする磁気特性により異なるが、酸性水溶液中
のすべての金属イオンの濃度が合計で、０．０５〜０．
５mol/ｌになるように添加される。

【００２２】また、アルカリ水溶液としては、水酸化ナ
トリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア等の水溶液が挙
げられ、その濃度は、酸性水溶液及びアルカリの種類に
よって異なるが、例えば、Fe²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺が塩
化物である場合、これに対して０．４倍モル以上の水酸
化ナトリウムが加えられる。

【００２３】上記酸化性ガスとしては、空気、酸素など
が好適に使用される。この酸化性ガスの吹き込みは、中
和率が０．７〜３．０で、且つ温度が４０℃以上、好ま
しくは、５０〜１００℃の範囲で行うと、更に結晶性の
高いNi−Znフェライト系磁性粉末原料酸化物が得られ
る。中和率が０．７より低い場合には、結晶が生成しに
くく粒子形状が不揃いになり、中和率が３．０より高い
場合には、不純物がせいせいしやすくなるためである。
また、温度が５０℃より低い場合にも、結晶が生成しに
くく粒子形状が不揃いになり、温度が１００℃より高い
場合には、不純物が生成しやすくなるためである。

【００２４】この場合、上記酸化性ガスの吹き込み速度
は、反応槽、反応液量、反応液濃度等によって、異なる
が、例えば、１０ｌ槽において反応Fe濃度が０．２mol/
ｌの場合、０．１〜２０ｌ／min の範囲が好適である。
上記酸化性ガスの吹き込み速度が上記範囲に達しない
と、反応時間が極めて長時間となり、また上記範囲を超
えると粒子が細かくなりすぎるためである。そして、こ
の酸化性ガスの吹き込み速度を適宜変化させることによ
っても、生成するNi−Znフェライト系磁性粉末原料酸化
物の寸法を変化させることができる。

【００２５】本発明に係るNi−Znフェライト系磁性粉末
の製造方法においては、上記Ni−Znフェライト系磁性粉
末原料酸化物に、フェライトの構造や特性を変化させる
一般的な微量成分として、Si、Ca、Sn、Ti、Cr、Co、A
l、Mg、及びBiの少なくとも一以上を含有させることが
望ましい。

【００２６】この場合、これら微量成分の水溶性化合物
を、上記Cuフェライト又はNi−Znフェライトを共沈酸化
して調製する際のCu²⁺、Fe²⁺を含む酸性水溶液またはNi
²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺を含む酸性水溶液に添加して混合溶液と
し、これに酸化性ガスを吹き込んで酸化するか、或いは
上記水溶性化合物を含む水溶液を酸化性ガスの吹き込み
の途中で上記各酸性水溶液を混合したものに滴下するこ
とにより、均一に取り込ませることができる。

【００２７】また、上記微量成分をNi−Znフェライト系
磁性粉末原料酸化物の表面に均一に付着させたい場合
は、上記混合溶液の酸化性ガスによる酸化の終了後、該
混合溶液に、上記微量成分の水溶性化合物を含む水溶液
をアルカリ溶液と共に滴下するとよい。ここで、微量成
分を上記酸化性水溶液に混合する場合には、その全体の
０．０１〜１０mol%、好ましくは０．０５〜８．０mol%
にあることが好ましい。

【００２８】このようにして得られたNi−Znフェライト
系磁性粉末は、微細で、均一な組成、形状及び粒度を有
し、且つ不純物の析出が抑えられたものであるから、フ
ェライト中のCu等の置換量が少ない場合でも低温で焼結
させること可能である。

【００２９】従って、例えば、積層型フェライトチップ
を作製する場合に、本発明に係るNi−Znフェライト系磁
性粉末に、エチルセルロース、アルカリ樹脂等のバイン
ダーと、テルピネオール、ブチルカルビトール等の溶媒
と混合してスラリーとして、これを誘導用ペーストと積
層し、８００〜９００℃で０．５〜１０ｈ焼成すること
により、上記誘導ペースと層の劣化を抑えた高性能の積
層型フェライトチップとすることができる。

【００３０】また、上記Ni−Znフェライト系磁性粉末
は、電子機器に使用されるトランスやコイル等の他の磁
性部品、特に高周波用材料や磁気ヘッド材料等としてと
して広く使用できることは勿論である。

【００３１】

【実施例】以下、実施例を挙げ、本発明に係るフェライ
ト系磁性粉末の製造方法を更に具体的に説明する。な
お、本発明は、本実施例に限定されるものではない。

【００３２】酸化物換算で、Fe₂O₃ ５２mol%、CuO ４８
mol%を含有するCuフェライトと、Fe ₂O₃ ４８mol%、NiO
２８mol%、ZnO ２４mol%を含有するNi−Znフェライト
を：１０の割合になるように秤量し、ボールミルを用い
て２０時間混合した後、乾燥した。次いで、これを空気
雰囲気において、電気炉で８００℃×１ｈ焼成した。得
られたNi−Cu−Znフェライト磁性粉末のＴＥＭ観察写真
を図１に、Ｘ線回折パターンを図１に示す。

【００３３】図１に示すように、本実施例において製造
された上記Ni−Cu−Znフェライト磁性粉末は、その平均
粒径が０．０８〜０．４μｍの範囲であり、その形状が
均一なものであることが確認された。

【００３４】また、図２示すように、各回折ピークは、
シャープな回折ピークを示しており、本実施例における
Ni−Cu−Znフェライト磁性粉末の結晶性が非常に高いこ
とが確認された。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係るフェライト系磁性粉末の製
造方法によれば、以下の効果を奏すことができる。請求
項１に記載のNi−Znフェライト系磁性粉末の製造方法に
よれば、微細で且つ均一な形状及び組成を有し、しかも
不純物の生成を抑えた結晶性の高いNi−Znフェライト系
磁性粉末を、従来に比べて簡単な工程で製造することが
できる。

【００３６】請求項２に記載のNi−Znフェライト系磁性
粉末の製造方法によれば、上記の効果に加え、更に微細
で結晶性の高いNi−Znフェライト系磁性粉末を製造する
ことができる。

【００３７】請求項３に記載のNi−Znフェライト系磁性
粉末の製造方法によれば、上記の効果に加えて、添加し
た微量成分に応じた磁気特性を備えたNi−Znフェライト
系磁性粉末を得ることができる。

【００３８】請求項４に記載のNi−Znフェライト系磁性
粉末の製造方法によれば、上記酸化性ガスの吹き込み
を、中和率０．７〜３．０、及び温度５０〜１００℃の
範囲にて行うようにしたので、上記の効果に加えて、結
晶性がきわめて高く、フェライト化反応が容易なNi−Zn
フェライト系磁性粉末を得ることができる。

【００３９】請求項５に記載のNi−Znフェライト系磁性
粉末の製造方法によれば、焼成を９５０℃以下で行うだ
けで、優れた磁気特性を備えたNi−Znフェライト系磁性
粉末を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るNi−Znフェライト系磁性粉末の製
造方法の一実施により得られたNi−Znフェライト系磁性
粉末のＴＥＭ観察による写真に基づく構造を示す図であ
る。

【図２】同Ni−Znフェライト系磁性粉末のＸ線回折パタ
ーンを示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 功 群馬県渋川市金井425番地関東電化工業 株式会社 研究開発センター内 (72)発明者 鈴木 明 群馬県渋川市金井425番地関東電化工業 株式会社 研究開発センター内 (56)参考文献 特開 昭62−91423（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−315121（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C01G 49/00 - 49/08 H01F 1/12 - 1/375 C04B 35/26 - 35/40

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Fe₂O₃ ５０〜６０mol%、CuO ４０〜５０
   mol%を含有するCuフェライトと、Fe₂O₃ ４０〜４９mol
   %、NiO １１〜５８mol%、ZnO ２〜４０mol%の割合のNi
   −ZnフェライトまたはFe²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺を含む化合物と
   を混合して混合物とし、これを焼成することを特徴とす
   るNi−Znフェライト系磁性粉末の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のNi−Znフェライト系磁
   性粉末の製造方法において、 上記Cuフェライトが、Fe²⁺とCu²⁺を含む水溶液とアルカ
   リ水溶液とを混合して第１の混合溶液とし、この第１の
   混合溶液を攪拌しながらさらにこれに酸化性ガスを吹き
   込むことにより生成する微細粒子からなるとともに、 上記Ni−Znフェライトが、Fe²⁺、Ni²⁺及びZn²⁺を含む水
   溶液とアルカリ水溶液とを混合して第２の混合溶液と
   し、この第２の混合溶液を攪拌しながらさらにこれに酸
   化性ガスを吹き込むことにより生成する微細粒子からな
   るものであることを特徴とするNi−Znフェライト系磁性
   粉末の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のNi−Znフェライト系磁
   性粉末の製造方法において、上記酸化性ガスを吹き込む
   際に、Fe²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺を含む水溶液と共にSi、
   Ca、Sn、Ti、Cr、Co、Al、Mg、Biの水溶性化合物を含む
   ことを特徴とするNi−Znフェライト系磁性粉末の製造方
   法。
4. 【請求項４】 上記請求項２又は３に記載のNi−Znフェ
   ライト系磁性粉末の製造方法において、上記酸化性ガス
   の吹き込みを、中和率０．７〜３．０、温度５０〜１０
   ０℃にて行うことを特徴とするNi−Znフェライト系磁性
   粉末の製造方法。
5. 【請求項５】 上記請求項２ないし４のいずれかに記載
   のNi−Znフェライト系磁性粉末の製造方法において、上
   記混合物の焼成を９５０℃以下にて行うことを特徴とす
   るNi−Znフェライト系磁性粉末の製造方法。