JP3499283B2 - 高透磁率酸化物磁性材料 - Google Patents
高透磁率酸化物磁性材料Info
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Description
の高周波領域で通信機用の変圧器磁芯やノイズフィルタ
等の用途に供して好適な、高初透磁率Mn−Zn系酸化
物磁性材料に関するものである。
n−Zn系フェライトは各種通信機器及び電源等のコイ
ルやトランス用磁芯材料として広く用いられている。最
近電子機器に対する小型化、薄型化の要求が高まり、使
用される周波数が高周波化する傾向にあるが、それに伴
い上記機器に用いられるMn−Zn系フェライトについ
ても、特に100kHz以上の高周波領域において優れ
た磁気特性を有することが望まれている。
善するには、フェライトの結晶粒界に偏析して材料の性
質を種々に変化させる微量化合物の添加が重要である。
例えば特公昭62−53446号公報ではMn−Zn系
フェライトにV2 O5 及びBi2 O3 を適量添加するこ
とにより、10kHzにおける初透磁率が約9500、
損失係数が2.5×10-6程度の特性を得ている。しか
しながら、この技術は使用周波数が高々100kHz程
度までに限定されていて、実用上重要性が増大している
100kHz以上における初透磁率については改善が十
分といえず、その改善が望まれていた。
Mn−Zn系フェライトに微量成分として、SiO2 、
CaO、Ta2 O5 を含有する酸化物軟質磁性材料が開
示されている。その開示では、100kHz〜1MHz
の高周波領域で高初透磁率を示すことが述べられてい
る。しかし、これらの添加物を含むMn−Zn系フェラ
イトは、連続焼成炉を用いるような工業的規模の焼成で
は、他材質のフェライトと混在させて製造した場合に製
>品特性のばらつきが大きくなることがあり、その時は
焼成のタイミングを調整するという手間がかかってい
た。
5−67513号公報に技術に更に改善を加え、種々の
微量成分についてその効果を調べる実験を積み重ねた結
果、さらに新規な成分について新規な知見を得た。本発
明は、従来と成分が異なる磁性材料で、100kHz〜
1MHzの範囲の高周波領域間で高い初透磁率が維持さ
れる、周波数特性に優れたMn−Zn系高透磁率酸化物
磁性材料を提案するものである。
系高透磁率酸化物磁性材料について、基本成分をはじめ
として種々の微量成分についてその効果を調べる実験を
積み重ねた結果、Fe 2 O3 、MnO及びZnOを基本
組成とするフェライト中にSiO2 、CaO、酸化ニオ
ブを含有し、さらに酸化タンタル及び酸化ジルコニウム
の中から選ばれる1種以上を適量添加することにより、
高周波領域における特性が効果的に改善されるとの知見
を得た。またさらに上記成分に酸化ビスマス及び酸化イ
ンジウムから選ばれた1枚以上を適量添加することによ
り一層の改善効果が得られ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。
少なくとも1種以上を0.005〜0.1wt%を含有
し、 μi(100kHz)≧7100 μi(500kHz)≧5900 である ことを特徴とする高透磁率酸化物磁性材料であ
る。
明の上記磁性材料に、 酸化ビスマス:0.05wt%以下、 酸化インジウム:0.05wt%以下 のうちから選んだ1種以上を含有するものである。
範囲に限定した理由について述べる。 MnO:20〜30mol%、ZnO:10〜25mo
l%、及びFe2 O3:残部 初透磁率は磁気異方性定数及び磁歪定数から大きな影響
を受け、高い初透磁率を得るためには、両者ともできる
だけ低値になる成分範囲に調整することが重要であり、
またキュリー温度及びセカンダリーピーク温度を考慮し
た上で、室温から100℃程度の温度範囲における初透
磁率の温度依存性を正にすることが望ましい。この観点
からMnO、ZnO、及びFe2 O3 の好適範囲を検討
した結果上記の範囲が得られたのである。
2 、CaO、酸化ニオブを含有し、さらに酸化タンタル
及び酸化ジルコニウムのうちから選んだ1種以上を含有
させたところに特徴がある。これらの成分の適正含有量
は次の通りである。 SiO2 :0.001〜0.02wt%、CaO:0.
005〜0.1wt%SiO2 はCaOとの共存によっ
て焼結時の高密度化を促進すると同時に、粒界の比抵抗
を高め、損失を低減することを通じて高周波領域におけ
る初透磁率の低下防止に有効に寄与する。
量がそれぞれ0.001wt%、0.005wt%に満
たないとそれらの添加効果に乏しく、一方SiO2 につ
いては0.02wt%を越えるとかえって周波数特性が
劣化し、またCaOについては0.1wt%を越えると
損失が増大し、初透磁率の低下を招く。 酸化ニオブ:0.005〜0.05wt% 酸化ニオブ(主にNb2 O5 )は高周波領域での損失の
低減に有効に寄与する。酸化ニオブの添加によって損失
が改善される理由はSiO2 がCaOなどと同様に粒界
に析出し粒界を高抵抗化させ、また異相が粒界にできる
ことで磁気的な悪影響を緩和させるためと考えられる。
しかしながら、本発明の他成分との組み合わせで含有量
が0.005wt%に満たないとその効果に乏しく、一
方0.05wt%を越えて含有されると焼結時に異常粒
成長を起し易くなるので、0.005〜0.05wt%
の範囲で添加するものとした。
選ばれた少なくとも1種以上:0.005〜0.1wt
% 酸化タンタル(主にTa2 O5 )と酸化ジルコニウム
(主にZrO2 )の添加が本発明の特徴であり、SiO
2 、CaO及び酸化ニオブとの同時添加によりフェライ
トコア焼成時の冷却過程での粒界の再酸化を促進してコ
アの比抵抗を高め、高周波領域での損失を一層低減する
効果がある。このためこれまで初透磁率が低下していた
500kHzでの値が向上し、また相対損失係数tan
δ/μincも低減でき、10kHzでの値はこれまでの
1/2程度以下に押えることができるようになった。こ
れらの添加物は本発明の他の添加物との組み合わせで
0.005wt%に満たないとその効果に乏しく、一方
0.1wt%を越えて含有されると逆に損失の増加を招
くので、0.005〜0.1wt%の範囲で添加するも
のとした。
らに酸化ビスマス及び酸化インジウムから選ばれた1種
以上を含有させることにより初透磁率の周波数依存性を
より一層改善することができる。 酸化ビスマス:0.05wt%以下 酸化インジウム:0.05wt%以下 酸化ビスマス(主にBi2 O3 )と酸化インジウム(主
にIn2 O3 )は焼成時に高密度化及び粒成長を促進す
る作用があり、初透磁率を高める効果を有するが、0.
05wt%を越えると異常粒成長が起こり、逆に初透磁
率の著しい低下を招くので、0.05wt%以下、好ま
しくは、0.005wt%以上、で含有させるものとし
た。
するには常法にしたがって処理を施せばよい。即ち、フ
ェライトの最終組成として酸化マンガンをMnO換算で
20〜30mol%、酸化亜鉛をZnO換算で10〜2
5mol%、酸化鉄をFe2O3 換算で残部とする割合
で含有するように混合し、次いで微量成分としてSiO
2 を0.001〜0.02wt%、CaOを0.005
〜0.1wt%、酸化ニオブ(Nb2 O3 換算)を0.
005〜0.05wt%と、さらには酸化タンタル(T
a2 O5 換算):0.005〜0.1wt%及び酸化ジ
ルコニウム(ZrO2 換算):0.005〜0.1wt
%のいずれか1種以上を合計で0.1wt%以下と、場
合によってこれに酸化ビスマス(Bi2 O3 換算)ある
いは酸化インジウム(In2 O3 )の1種以上を合計で
0.05wt%以内で含有するように添加したものを原
料とする。ただし微量成分の添加時期は後述する仮焼の
後であっても差し支えない。
し、次いで微粉砕後、1250℃以上の温度で酸素濃度
を制御した窒素ガス中で焼成する。ここで焼成を行う炉
は一定量ごとに単独で焼成を繰り返すバッチ炉でも、連
続的に焼成を行う連続焼成炉のいずれでもよいが、本発
明に従う材料の場合、他材質のフェライトと同時に焼成
しても特性のばらつきはあまり変化がない。
%、MnO:27.0mol%及びZnO:20.6m
ol%となる基本組成の原料を混合した後、大気中にて
900℃、3時間の仮焼を施した。この仮焼粉に対し、
表1に示す割合で副成分を添加配合し、同時に湿式ボー
ルミルで粉砕、混合した。ついで粉砕粉にバインダとし
てPVAを添加し、造粒した後、外径31mm、内径1
9mm、高さ8mmのリング状に成形した後、酸素分圧
を制御した窒素雰囲気中で1330℃、2時間の焼成を
行った。
1MHzにわたる周波数範囲における初透磁率を測定し
た。周波数特性の改善の目安として各焼成コアの100
kHz及び500kHzでの初透磁率をとり、その結果
を表1に併記した。また損失改善の目安として各焼成コ
アの10kHzでの相対損失係数tanδ/μiac を表
1に併記した。
副成分を添加配合したものはいずれも、500kHzの
初透磁率で代表的に示される高周波域においても良好な
初透磁率が得られた。これに対し、本発明の成分組成範
囲を逸脱した比較例はいずれも初透磁率の周波数特性に
劣っていた。また相対損失係数も本発明例ではいずれも
2.5×10-6以下であるのに対し、比較例では3×1
0-6以上で劣っている。
Hz〜100kHzで使用される低損失Mn−Zn系フ
ェライトと同時に焼成しても、特性のばらつきは単独で
焼成した場合とほとんど同じ範囲内に収まっていた。
種の高周波数下で使用される機器の磁芯材料として好適
な100kHz以上で初透磁率の高い酸化物磁性材料を
得ることができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 MnO:20〜30mol% ZnO:10〜25mol% Fe2 O3 :残部 からなる基本成分中に SiO2 :0.001〜0.02wt% CaO:0.005〜0.1wt% 酸化ニオブ:0.005〜0.05wt% 及び酸化タンタル、酸化ジルコニウムの中から選ばれる
少なくとも1種以上を0.005〜0.1wt%を含有
し、 μi(100kHz)≧7100 μi(500kHz)≧5900 である ことを特徴とする高透磁率酸化物磁性材料。 - 【請求項2】 請求項第1項記載の磁性材料がさらに 酸化ビスマス:0.05wt%以下 酸化インジウム:0.05wt%以下 のうちから選んだ1種以上を含有することを特徴とする
高透磁率酸化物磁性材料。
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JP06335894A JP3499283B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 高透磁率酸化物磁性材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP06335894A JP3499283B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 高透磁率酸化物磁性材料 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH07272918A JPH07272918A (ja) | 1995-10-20 |
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---|---|---|---|---|
JP2001233667A (ja) * | 2000-02-22 | 2001-08-28 | Kawasaki Steel Corp | 電源用MnZn系フェライト |
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1994
- 1994-03-31 JP JP06335894A patent/JP3499283B2/ja not_active Expired - Fee Related
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