JP5883835B2 - Mn-Zn-Ni ferrite and method for producing the same - Google Patents

Mn-Zn-Ni ferrite and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、エネルギー損失の少ないMn-Zn-Ni系フェライト、特に、スイッチング電源用トランス等の磁心に用いて好適である、例えば150℃以上の高温度領域で高飽和磁束密度かつ低鉄損を示すMn-Zn-Ni系フェライトに関するものである。   The present invention is suitable for use in magnetic cores such as Mn-Zn-Ni ferrites with low energy loss, especially switching power supply transformers. For example, high saturation magnetic flux density and low iron loss in a high temperature region of 150 ° C. or higher. This relates to the Mn-Zn-Ni ferrite shown.

酸化物磁性材料は、一般にフェライトと総称され、このフェライトは、Ba系フェライト、Sr系フェライト等の硬質磁性材料と、Mn−Zn系フェライト、Ni−Zn系フェライト等の軟質磁性材料とに分けられる。軟質磁性材料は、非常にわずかな磁場に対しても十分に磁化する材料であり、電源、通信機器、計測制御機器、磁気記録、コンピュータなどの広い分野において用いられている。軟磁性材料に要求される特性としては、保磁力が小さく、透磁率が高いこと、飽和磁束密度が大きく、低鉄損であることなどが挙げられる。   Oxide magnetic materials are generally referred to as ferrite, and this ferrite is classified into hard magnetic materials such as Ba-based ferrite and Sr-based ferrite and soft magnetic materials such as Mn-Zn-based ferrite and Ni-Zn-based ferrite. . A soft magnetic material is a material that is sufficiently magnetized even with a very small magnetic field, and is used in a wide range of fields such as power supplies, communication devices, measurement control devices, magnetic recording, and computers. Properties required for the soft magnetic material include a low coercivity, a high magnetic permeability, a high saturation magnetic flux density, and a low iron loss.

なお、軟磁性材料としては、上記酸化物系のフェライト以外に、金属系のものがある。金属系軟磁性材料は、酸化物系と比べて飽和磁束密度が高いという特長を有する反面、電気抵抗が小さく、高周波領域で使用する際には、渦電流に起因する鉄損が大きくなってしまう。そのため、電子機器の小型化・高密度化の要請から使用周波数の高周波化が進んでいる近年では、スイッチング電源等に用いられている100kHz程度以上の高周波数帯において、従来の金属系材料を用いることは、ほとんど不可能となっている。   As the soft magnetic material, in addition to the oxide ferrite, there are metal materials. Metallic soft magnetic materials are characterized by a higher saturation magnetic flux density than oxide-based materials, but they have low electrical resistance, and when used in a high frequency range, iron loss due to eddy currents increases. . Therefore, in recent years when the frequency of use has been increased due to the demand for miniaturization and high density of electronic devices, conventional metal materials are used in the high frequency band of about 100 kHz or more used for switching power supplies. That is almost impossible.

このような背景から、高周波域での電源用トランスの磁心材料としては、発熱の少ないMn−Zn系フェライトが主に用いられている。しかし、この材料も、電気抵抗率の値が0.01〜0.05Ω・m程度であるため、さらに高電気抵抗化して渦電流損を低減することにより、全体としての鉄損を低くし、発熱量を抑えることが望まれていた。   Against this background, Mn-Zn ferrite that generates less heat is mainly used as the magnetic core material for power transformers in the high frequency range. However, since this material also has an electrical resistivity value of about 0.01 to 0.05 Ω · m, by further increasing the electrical resistance and reducing eddy current loss, the overall iron loss is reduced and the amount of heat generated is reduced. It was hoped to suppress it.

この間題に対して、例えば、特許文献1には、Mn−Zn系フェライトに、副成分としてSiO2やCaOなどの酸化物を微量添加し、粒界に偏析させて粒界抵抗を上げ、全体としての抵抗率を数Ω・m以上に高めることにより、発熱を抑制する技術が開示されている。 In response to this problem, for example, in Patent Document 1, a small amount of an oxide such as SiO 2 or CaO is added as an accessory component to Mn-Zn ferrite and segregated at the grain boundary to increase the grain boundary resistance. A technique for suppressing heat generation by increasing the resistivity to several Ω · m or more is disclosed.

また、電源トランスに使用された場合に考慮しなければならないのは、組み込まれた機器内の温度(動作温度)と、トランス材料自体の鉄損の発熱によって起こる温度上昇である。例えば、鉄損が極小となる温度(以下、鉄損極小温度ともいう)が室温付近にある場合には、発熱による磁心の温度の上昇により鉄損は上昇し、それに伴いさらに発熱が大きくなり、これが繰り返されて温度上昇が加速する、いわゆる熱暴走を起こす危険性がある。トランスの動作温度は、通常、50〜70℃付近であるが、この危険性を回避するため、現行の材料では、鉄損が極小となる温度を約100℃として、室温付近における鉄損の温度係数を負とし、温度上昇とともに鉄損が減少するような材料設計がなされている。しかし、鉄損極小温度が100℃程度の材料では、温度が何らかの原因で100℃以上に上昇すると、やはり鉄損は増大してゆくので、熱暴走を起こす危険性が極めて大きい。   Also, when used in a power transformer, consideration must be given to the temperature in the built-in equipment (operating temperature) and the temperature rise caused by the heat generated by the iron loss of the transformer material itself. For example, when the temperature at which the iron loss is minimized (hereinafter also referred to as the minimum iron loss temperature) is near room temperature, the iron loss increases due to the rise in the temperature of the magnetic core due to heat generation, and the heat generation further increases accordingly. There is a risk of causing a so-called thermal runaway that repeats this and accelerates the temperature rise. The operating temperature of the transformer is usually around 50 to 70 ° C. To avoid this risk, the current material has a temperature at which the iron loss becomes a minimum of about 100 ° C. The material is designed such that the coefficient is negative and the iron loss decreases with increasing temperature. However, in the case of a material having a minimum iron loss temperature of about 100 ° C., if the temperature rises to 100 ° C. or higher for some reason, the iron loss also increases, so there is a very high risk of thermal runaway.

さらに、最近では、電子機器の小型化に対応するため、電子部品の積載密度が高くなり、発熱による温度上昇がより大きくなる傾向にある。また、ハイブリッドカーなどの最近の電子化された自動車用途に使用される部品は、たとえばエンジン付近に配置される場合、100℃を超えて150〜160℃といったこれまで想定していなかった高温度域での動作が余儀なくされている。従って、設計動作温度をこれまでの100℃付近から150℃以上に高めて、150〜160℃程度の高温度域で動作させる設計に変更する必要性も出てきている。このためにはフェライトコアの鉄損の温度依存性もこれらの設計に対応できる必要がある。   Furthermore, recently, in order to cope with the downsizing of electronic devices, the loading density of electronic components has increased, and the temperature rise due to heat generation tends to increase. In addition, parts used in recent electronic automobile applications such as hybrid cars, when placed near the engine, for example, high temperature range that has not been assumed so far, such as exceeding 100 ° C and 150-160 ° C It is forced to work with. Accordingly, there is a need to change the design operating temperature from about 100 ° C. to 150 ° C. or higher so that it can be operated in a high temperature range of about 150 to 160 ° C. For this purpose, the temperature dependence of the iron loss of the ferrite core needs to be compatible with these designs.

また、高温度域で動作させるよう鉄損極小温度を150〜160℃程度にした場合でも、温度が上昇するにしたがって飽和磁束密度が減少するため、トランスの稼働磁束密度が従来の100℃程度で設計していた値を維持できなくなり、その分コア形状を大きくするなどの設計変更やコストアップの問題等が生じる。従来のトランス用低損失材の100℃での飽和磁束密度は汎用材で380〜400mTであるのに対して、150℃では320〜350mT程度まで低下してしまう。従って、150〜160℃程度の高温度域で動作させる設計に変更する場合に、飽和磁束密度の大きさも従来材の100℃での値と同じ400mT程度又はそれ以上に維持する要求が非常に大きい。   Even when the minimum iron loss temperature is set to about 150 to 160 ° C so that it operates in a high temperature range, the saturation magnetic flux density decreases as the temperature rises. The designed value cannot be maintained, and the design change such as increasing the core shape and the problem of cost increase occur accordingly. The saturation magnetic flux density at 100 ° C. of a conventional low-loss material for transformers is 380 to 400 mT for a general-purpose material, but decreases to about 320 to 350 mT at 150 ° C. Therefore, when changing to a design that operates in a high temperature range of about 150 to 160 ° C., there is a great demand to maintain the saturation magnetic flux density at about 400 mT or more, which is the same as the value at 100 ° C. of the conventional material. .

ところで、鉄損を支配する因子としては、磁気異方性定数K1があり、鉄損は、磁気異方性定数K1の温度変化にともなって変化し、K1=0となる温度で極小となる。したがって、鉄損の温度依存性を変えるには、磁気異方性定数の温度依存性とその絶対値を変えることが必要となる。Mn−Zn系フェライトの場合、Coイオンを導入することにより磁気異方性定数の温度依存性を小さくし、鉄損温度係数の絶対値を小さくすることができる(例えば、非特許文献1および2参照)。これにより、100℃付近での鉄損が小さく、かつ、その前後の温度範囲でも鉄損の比較的小さい材料が得られる。しかし、CoOを加えることにより、鉄損極小温度が低下したり、あるいは、焼成温度や焼成雰囲気の酸素濃度の僅かな変動により、鉄損温度係数や極小温度が大きく変動したりするという問題が生じている。   By the way, as a factor governing the iron loss, there is a magnetic anisotropy constant K1, and the iron loss changes with a temperature change of the magnetic anisotropy constant K1, and becomes a minimum at a temperature where K1 = 0. Therefore, in order to change the temperature dependence of the iron loss, it is necessary to change the temperature dependence of the magnetic anisotropy constant and its absolute value. In the case of Mn-Zn ferrite, the temperature dependence of the magnetic anisotropy constant can be reduced by introducing Co ions, and the absolute value of the iron loss temperature coefficient can be reduced (for example, Non-Patent Documents 1 and 2). reference). As a result, a material having a small iron loss in the vicinity of 100 ° C. and a relatively small iron loss in the temperature range before and after that can be obtained. However, by adding CoO, there is a problem that the iron loss minimum temperature decreases or the iron loss temperature coefficient and the minimum temperature fluctuate greatly due to slight fluctuations in the firing temperature and the oxygen concentration of the firing atmosphere. ing.

ここに、特許文献2には、Fe2O3、ZnO、MnOを主成分とし、CoOを0.01〜0.5mol%未満含有するMn−Zn−Co系フェライトにおいては、従来よりも広い温度範囲でK1=0となるので、広範な温度領域で、高い透磁率と低鉄損が実現されることが開示されている。しかし、特許文献2の技術では、同文献の第1図に示されるように、鉄損の極小温度がかなり低温度側に移行し、最高使用温度付近での鉄損値は大きくなり、温度上昇が加速する危険性は未だ解消されていない。 Here, Patent Document 2 discloses that Mn—Zn—Co based ferrite containing Fe 2 O 3 , ZnO, and MnO as main components and containing less than 0.01 to 0.5 mol% of CoO has a wider temperature range than conventional K1. Therefore, it is disclosed that high magnetic permeability and low iron loss are realized in a wide temperature range. However, in the technique of Patent Document 2, as shown in FIG. 1 of the same document, the minimum temperature of the iron loss shifts to a considerably low temperature side, the iron loss value near the maximum operating temperature increases, and the temperature rises. The danger of accelerating has not been resolved.

上記した各文献に記載の技術はいずれも、電力損失の最小値を示す温度が100℃以下であり、鉄損の最小値を150℃〜160℃の高温域に移行する手段については何ら開示されていない。また、仮に鉄損極小温度が150℃以上の高温になったとしても、この鉄損極小温度が高温に移行するほど、飽和磁束密度が減少するため、その極小温度での鉄損絶対値が増大することも問題として残されている。このため150℃以上での熱暴走は抑えられても肝心の損失値が大きくなり発熱問題が解決できないという欠点があった。   In any of the techniques described in the above-mentioned documents, the temperature at which the minimum value of power loss is 100 ° C. or lower is disclosed, and no means is disclosed for transferring the minimum value of iron loss to a high temperature range of 150 ° C. to 160 ° C. Not. Also, even if the iron loss minimum temperature reaches a high temperature of 150 ° C or higher, the saturation magnetic flux density decreases as this iron loss minimum temperature shifts to a higher temperature, and the iron loss absolute value at that minimum temperature increases. To do is left as a problem. For this reason, even if thermal runaway at 150 ° C. or higher is suppressed, there is a disadvantage that the critical loss value increases and the fever problem cannot be solved.

特公昭36−2283号公報Japanese Patent Publication No. 36-2283 特公平4−33755号公報Japanese Patent Publication No. 4-33755

「The Effect of Cobalt subusutitutions on some properties of manganese zinc ferrites」、A.D.Giles and F.F.Westendorp:J.Phys.D:Appl.Phys.、9(1976)2117`` The Effect of Cobalt subusutitutions on some properties of manganese zinc ferrites '', A.D.Giles and F.F.Westendorp: J.Phys.D: Appl.Phys., 9 (1976) 2117 「Low-loss Power Ferrites for frequencies up to 500kHz」、T.G.W.Stijintjes And J.J.Roelofsma;Adv.Cer.16(1986)493`` Low-loss Power Ferrites for frequencies up to 500kHz '', T.G.W.Stijintjes And J.J.Roelofsma; Adv.Cer.16 (1986) 493

本発明は、最近の電子部品が100℃を超える150〜170℃という、これまで想定していなかった高温度域で使用されるようになってきた状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば150〜160℃の高温度領域に鉄損の極小値が存在しかつその値が小さく、さらに150℃以上の高温域において飽和磁束密度が高いMn-Zn-Ni系フェライト材料を提供することにある。   The present invention has been made in view of the situation in which recent electronic components have come to be used in a high temperature range of 150 to 170 ° C. exceeding 100 ° C., which has not been assumed so far. Provides a Mn-Zn-Ni-based ferrite material in which a minimum value of iron loss exists in a high temperature region of, for example, 150 to 160 ° C, the value is small, and the saturation magnetic flux density is high in a high temperature region of 150 ° C or higher There is.

発明者らは、従来技術が抱える上記問題点を解決するために、基本成分であるFe2O3、ZnOの含有量が鉄損とその極小温度に及ぼす影響を調査すると共に、添加物として含有させる種々の金属酸化物について、最終コアの100℃以上の温度域での飽和磁束密度と鉄損に及ぼす影響を鋭意究明した。その結果、基本成分の組成範囲によって鉄損極小温度と飽和磁束密度が異なるため、Fe2O3と、ZnOおよびMnOさらにNiOを基本組成に加え、それらの組成範囲を絞り込み、その範囲に応じた最適添加物とその含有量を選択することにより、150℃以上の高温度域で高飽和磁束密度を維持し、かつ低損失なフェライトを得ることができること、さらに、不可避的不純物として入る炭素量を所定値の範囲内に抑制することにより、その効果はより改善されることを見出し、本発明を完成させた。 In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the inventors investigated the effect of the basic components Fe 2 O 3 and ZnO on the iron loss and its minimum temperature, and contained it as an additive. The effects of the various metal oxides on the saturation magnetic flux density and iron loss in the temperature range of 100 ° C. and higher of the final core have been studied. As a result, the iron loss minimum temperature and the saturation magnetic flux density differ depending on the composition range of the basic component, so Fe 2 O 3 and ZnO and MnO and NiO are added to the basic composition, and the composition range is narrowed down, according to the range By selecting the optimal additive and its content, it is possible to maintain a high saturation magnetic flux density in a high temperature range of 150 ° C. or higher and to obtain a low-loss ferrite, and to further reduce the amount of carbon entering as an unavoidable impurity. The inventors have found that the effect can be further improved by suppressing it within the range of the predetermined value, and have completed the present invention.

すなわち、本発明の要旨構成は、次のとおりである。
(1)Fe2O3:54.0〜55.0mol%、
ZnO:5.0〜10.0mol%、
NiO:0.1〜0.2mol%および
残部MnOを基本成分とし、
前記基本成分に対し、
SiO2:50〜500massppm、
CaO:200〜2000massppm、
Nb2O5:50〜500massppmおよび
BeO:10〜100massppm
の副成分を含有し、残部が不可避的不純物からなるMn-Zn-Ni系フェライトであって、
前記不可避的不純物中、炭素の含有量を50massppm以下に抑制したことを特徴とするMn-Zn-Ni系フェライト。
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
(1) Fe 2 O 3 : 54.0-55.0 mol%,
ZnO: 5.0 to 10.0 mol%,
NiO: 0.1 to 0.2 mol% and the balance MnO as basic components,
For the basic component,
SiO 2 : 50 to 500 massppm,
CaO: 200-2000 massppm,
Nb 2 O 5 : 50-500 massppm and
BeO: 10-100 massppm
Is an Mn-Zn-Ni based ferrite consisting of inevitable impurities,
The Mn-Zn-Ni ferrite, wherein the carbon content in the inevitable impurities is suppressed to 50 massppm or less.

(2)150℃および磁化力1200A/mにおける飽和磁束密度が380mT以上、最大磁束密度200mTおよび周波数100kHzにおける鉄損極小温度が150〜170℃、かつ160℃における鉄損が450kw/m3以下であることを特徴とする前記(1)に記載のMn-Zn-Ni系フェライト。 (2) Saturation magnetic flux density at 150 ° C and magnetizing force 1200A / m is 380mT or more, iron loss minimum temperature at maximum magnetic flux density 200mT and frequency 100kHz is 150-170 ° C, and iron loss at 160 ° C is 450kw / m 3 or less The Mn—Zn—Ni-based ferrite according to (1) above, wherein

(3)基本成分組成に従って酸化物原料を秤量し、混合したのち仮焼し、ついで副成分を添加して混合し、さらに粉砕後成形して得た成形品を、昇温し、焼成保持温度で焼成することにより前記(1)または(2)に記載のMn-Zn-Ni系フェライトを製造する方法において、
副成分としてのCaOは、炭素を含有しない形態のCa化合物として添加すると共に、
前記昇温に際し、400℃から焼成保持温度に達するまでの雰囲気中の酸素濃度を5体積%以上とすることを特徴とするMn-Zn-Ni系フェライトの製造方法。
(3) Oxide raw materials are weighed according to the basic component composition, mixed, calcined, then added with auxiliary components, mixed, further molded after pulverization, and the molded product is heated to a firing holding temperature. In the method for producing the Mn-Zn-Ni-based ferrite according to (1) or (2) by firing at
CaO as an accessory component is added as a Ca compound that does not contain carbon,
A method for producing an Mn—Zn—Ni-based ferrite, characterized in that an oxygen concentration in an atmosphere from 400 ° C. to a firing holding temperature is set to 5% by volume or more when the temperature is raised.

本発明によれば、150℃以上の高温度域で飽和磁束密度が高く、かつ鉄損の低いMn-Zn-Ni系フェライトを提供することができる。本発明のフェライトは、スイッチング電源等のトランスコア材に用いて好適である。   According to the present invention, it is possible to provide an Mn—Zn—Ni ferrite having a high saturation magnetic flux density and a low iron loss in a high temperature range of 150 ° C. or higher. The ferrite of the present invention is suitable for use in a transformer core material such as a switching power supply.

さて、本発明のMn-Zn-Ni系フェライトは、飽和磁束密度、キュリー温度及び鉄損の極小温度を最適にする観点から、その基本成分がFe2O3:54.0〜55.0mol%、ZnO:5.0〜10.0mol%、NiO:0.01〜0.1mol%および残部MnOからなるものとする。
各成分を上記範囲に制限する理由について、以下に具体的に説明する。
From the viewpoint of optimizing the saturation magnetic flux density, the Curie temperature, and the minimum temperature of iron loss, the basic components of the Mn—Zn—Ni ferrite of the present invention are Fe 2 O 3 : 54.0 to 55.0 mol%, ZnO: It shall consist of 5.0 to 10.0 mol%, NiO: 0.01 to 0.1 mol% and the balance MnO.
The reason for limiting each component to the said range is demonstrated concretely below.

Fe2O3:54.0〜55.0mol%
Fe2O3は、鉄損極小温度を150℃以上として、さらに150℃の飽和磁束密度を高く維持するために、54.0mol%以上とする必要がある。しかし、55.0mol%を超えると、室温付近の鉄損上昇が大きくなるため、上限を55.0mol%とする。好ましくは、54.0〜54.5mol%の範囲である。
Fe 2 O 3 : 54.0 to 55.0 mol%
Fe 2 O 3 needs to have a minimum iron loss temperature of 150 ° C. or higher and 54.0 mol% or higher in order to maintain a high saturation magnetic flux density of 150 ° C. However, if it exceeds 55.0 mol%, the iron loss rises near room temperature, so the upper limit is made 55.0 mol%. Preferably, it is the range of 54.0-54.5 mol%.

ZnO:5.0〜10.0mol%
軟磁性フェライトに求められる磁気特性としては、前述したように、飽和磁束密度が大きいこと、キュリー温度が高いこと、鉄損が小さいことおよび透磁率が高いこと、が挙げられる。このうち、飽和磁束密度およびキュリー温度は、基本成分であるMnO、ZnOおよびFe2O3の比でほぼ決定される。
まず、ZnOの量が比較的少ない領域においては、ZnO量が増加するのにともなって室温での飽和磁束密度が単調に増加するが、キュリー温度も低下する。150℃程度の高温域での飽和磁束密度を高く維持するには、キュリー温度を高くすることが重要である。従って、キュリー温度とのバランスでZnO量を決定する必要がある。すなわち、ZnO量が5.0mol%より少ないと、キュリー温度は高いが飽和磁束密度がまだ低く、鉄損値もかなり高く透磁率も低くなる。一方、ZnO量が10.0mol%より多いと、150℃における飽和磁束密度が380mT以下まで低下する。従って、150℃程度での飽和磁束密度を380mT以上に維持し、鉄損極小温度を150〜170℃にするには、ZnO量を5.0〜10.0mol%の範囲とする。より高い飽和磁束密度とキュリー点を得るためには、6.0〜9.0mol%の範囲とするのが好ましい。
ZnO: 5.0 to 10.0 mol%
As described above, the magnetic properties required for soft magnetic ferrite include a high saturation magnetic flux density, a high Curie temperature, a low iron loss, and a high magnetic permeability. Of these, the saturation magnetic flux density and the Curie temperature are substantially determined by the ratio of the basic components MnO, ZnO, and Fe 2 O 3 .
First, in a region where the amount of ZnO is relatively small, the saturation magnetic flux density at room temperature increases monotonously as the amount of ZnO increases, but the Curie temperature also decreases. In order to maintain a high saturation magnetic flux density in a high temperature range of about 150 ° C., it is important to increase the Curie temperature. Therefore, it is necessary to determine the ZnO amount in balance with the Curie temperature. That is, when the ZnO content is less than 5.0 mol%, the Curie temperature is high but the saturation magnetic flux density is still low, the iron loss value is considerably high, and the magnetic permeability is also low. On the other hand, when the amount of ZnO is more than 10.0 mol%, the saturation magnetic flux density at 150 ° C. decreases to 380 mT or less. Therefore, in order to maintain the saturation magnetic flux density at about 150 ° C. at 380 mT or more and the iron loss minimum temperature to 150 to 170 ° C., the ZnO content is set in the range of 5.0 to 10.0 mol%. In order to obtain a higher saturation magnetic flux density and a Curie point, a range of 6.0 to 9.0 mol% is preferable.

NiO:0.1〜0.2mol%
鉄損極小温度を150℃以上として、さらに150℃の飽和磁束密度を高く維持するためにFe2O3およびZnOの組成を上記のとおりにした場合、鉄損値が他の組成域より増大することは避けられず、この鉄損値の増大を抑えるにはNiOを0.1〜0.2mol%の範囲で基本組成として加えると効果的であることを新たに見出した。すなわち、NiOはMn-Zn系フェライトのスピネル相を構成し、ZnおよびMn元素とともに磁気異方性に影響し、高い飽和磁束密度と低損失を実現するのに寄与する。この点につき種々検討したところ、上記のFe2O3およびZnO組成の下で効果を発揮するのは0.1mol%以上であり、鉄損極小温度を150〜170℃として低損失となるのは0.2mol%までであることから、NiOの範囲は0.1〜0.2mol%とする。好ましくは、0.15〜0.19mol%の範囲である。
NiO: 0.1-0.2mol%
When the minimum iron loss temperature is set to 150 ° C or higher, and the composition of Fe 2 O 3 and ZnO is maintained as described above in order to maintain a high saturation magnetic flux density of 150 ° C, the iron loss value increases from other composition ranges. It was unavoidable that NiO was effectively added as a basic composition in the range of 0.1 to 0.2 mol% in order to suppress the increase in the iron loss value. In other words, NiO constitutes the spinel phase of Mn-Zn ferrite and affects the magnetic anisotropy together with Zn and Mn elements and contributes to realizing high saturation magnetic flux density and low loss. As a result of various studies on this point, it is 0.1 mol% or more that exerts the effect under the above-described Fe 2 O 3 and ZnO composition, and the low loss when the iron loss minimum temperature is 150 to 170 ° C. is 0.2%. Since it is up to mol%, the range of NiO is 0.1 to 0.2 mol%. Preferably, it is the range of 0.15-0.19 mol%.

本発明のフェライトは、Fe2O3-ZnO-MnO-NiOの4元系フェライトであり、上記Fe2O3、ZnO、NiO以外の残部の基本成分は、MnOである。MnO量は、35〜42mol%の範囲であることが好ましい。なお、Fe2O3、ZnO、NiOおよびMnOの合計は100mol%である。 The ferrite of the present invention is a quaternary ferrite of Fe 2 O 3 —ZnO—MnO—NiO, and the remaining basic component other than Fe 2 O 3 , ZnO and NiO is MnO. The amount of MnO is preferably in the range of 35 to 42 mol%. Note that the total of Fe 2 O 3 , ZnO, NiO and MnO is 100 mol%.

本発明の、フェライトは、上記基本成分のほかに、副成分として下記の成分を添加することが必要である。すなわち、本発明のフェライトの基本成分であるFe2O3、ZnO、MnOおよびNiOは、スピネル構造を形成するものであり、これにスピネルを形成しない、SiO2、CaOおよびNb2O5、そしてBeOの微量添加成分を加えて、鉄損の低い高性能なMn-Zn-Ni系フェライト材料とすることができる。中でもSiO2、CaO、Nb2O5およびBeOの複合添加は効果的であり、その作用は以下の通りである。 In addition to the above basic components, the ferrite of the present invention needs to add the following components as subcomponents. That is, Fe 2 O 3 , ZnO, MnO and NiO, which are the basic components of the ferrite of the present invention, form a spinel structure, and do not form a spinel, SiO 2 , CaO and Nb 2 O 5 , and By adding a small amount of BeO, a high-performance Mn-Zn-Ni ferrite material with low iron loss can be obtained. Among these, the combined addition of SiO 2 , CaO, Nb 2 O 5 and BeO is effective, and the action is as follows.

SiO2:50〜500massppm
CaO:200〜2000massppm
SiO2は、CaOとともに粒界を形成して粒界を高抵抗化し、鉄損の低減に寄与する。しかし、添加量が50massppm未満ではその寄与は小さく、また、500massppmを超えて含むと焼結時に異常粒成長を生じせしめて鉄損を大幅に増大させる。CaOも、SiO2と共存した場合に粒界抵抗を高めて低鉄損化に寄与するが、添加量が200massppmより少ないとその効果は小さく、また2000massppmより多くなると鉄損は逆に増大する。従って、SiO2ならびにCaOの添加量はSiO2:50〜500massppmおよびCaO:200〜2000massppmの範囲で添加するのが好ましい。より低損失を得るためには、SiO2:50〜300massppm、CaO:200〜1500massppmの範囲が好ましい。
SiO 2 : 50 to 500 massppm
CaO: 200-2000massppm
SiO 2 forms a grain boundary with CaO, increases the resistance of the grain boundary, and contributes to a reduction in iron loss. However, if the addition amount is less than 50 massppm, the contribution is small, and if it exceeds 500 massppm, abnormal grain growth occurs during sintering, and the iron loss is greatly increased. CaO also contributes to lowering the iron loss by increasing the grain boundary resistance when coexisting with SiO 2 , but the effect is small when the addition amount is less than 200 massppm, and the iron loss increases conversely when it exceeds 2000 massppm. Therefore, the addition amount of SiO 2 and CaO is SiO 2: 50~500Massppm and CaO: preferably added in an amount of 200~2000Massppm. In order to obtain a lower loss, SiO 2 : 50 to 300 massppm, CaO: 200 to 1500 massppm are preferable.

Nb2O5:50〜500massppm
Nb2O5は、SiO2およびCaOの共存下で、比抵抗の増大に有効に寄与するが、含有量が50massppmに満たないとその添加効果に乏しく、一方、500massppmを超えると逆に鉄損の増大を招く。従って、Nb2O5は50〜500massppmの範囲で添加する。より低損失を得るためには、50〜300massppmの範囲が好ましい。
Nb 2 O 5 : 50-500 massppm
Nb 2 O 5 effectively contributes to the increase in specific resistance in the presence of SiO 2 and CaO. However, if the content is less than 50 massppm, the addition effect is poor, whereas if it exceeds 500 massppm, the iron loss is reversed. Increase. Therefore, Nb 2 O 5 is added in the range of 50 to 500 massppm. In order to obtain a lower loss, the range of 50 to 300 massppm is preferable.

BeO:10〜100massppm
BeOは、150℃以上の高温度域で低鉄損を安定して実現するために有効な成分である。BeOの添加が、最終焼結体の磁気特性に影響を及ぼす機構については、未だ明確に解明されたわけではないが、BeOは比抵抗が高く、低い比誘電率と誘電損失を有する酸化物のため、最終焼結体の特性、特に150℃以上の高温度側での鉄損に好影響を及ぼすものと考えられる。その添加量は10massppmより少ないと効果が得られず,また100massppmより多く添加すると、逆に異常粒成長を生じせしめて鉄損を大幅に増大させるため、BeO:10〜100massppmの範囲で添加する。
BeO: 10-100 massppm
BeO is an effective component for stably realizing low iron loss in a high temperature range of 150 ° C. or higher. Although the mechanism by which BeO addition affects the magnetic properties of the final sintered body has not yet been clearly clarified, BeO is an oxide having a high specific resistance and low dielectric constant and dielectric loss. It is considered that it has a positive effect on the properties of the final sintered body, particularly the iron loss on the high temperature side of 150 ° C. or higher. If the addition amount is less than 10 massppm, the effect cannot be obtained. If the addition amount is more than 100 massppm, abnormal grain growth is caused and the iron loss is greatly increased. Therefore, BeO is added in the range of 10 to 100 massppm.

上記のように、基本成分であるFe2O3、ZnO、MnOおよびNiOの組成範囲を決定することと、副成分としてSiO2、CaO、Nb2O5およびBeOを複合して添加することが重要である。さらに、150℃以上の高温度域で低鉄損を安定して実現するためには、不純物の特に炭素(C)を適正な範囲内に含有させることが効果的であることを見出した。 As described above, it is possible to determine the composition range of the basic components Fe 2 O 3 , ZnO, MnO and NiO and to add SiO 2 , CaO, Nb 2 O 5 and BeO in combination as subcomponents is important. Furthermore, it has been found that in order to stably realize low iron loss at a high temperature range of 150 ° C. or higher, it is effective to contain carbon (C) as an impurity within an appropriate range.

すなわち、不純物の炭素(C)は、フェライトの製造工程において不可避的に混入し、焼成後も残留Cとして含まれる。この残留C量と鉄損との関係について種々検討した結果、C量が50massppm以下であれば100kHzまでの周波数帯域において鉄損改善に有効であるとの新たな知見を得るに到った。残留C量が鉄損に影響する理由は、未だ十分に解明できていないが、Cが結晶粒内にあれば磁壁移動の妨げになって鉄損を増大させることになり、また結晶粒界に偏折すると、導電性付与の核となり高周波域においてフェライトをコアとして使用する際の比抵抗を減少させ、その結果、渦電流損失が増大して150℃以上の高温度側での鉄損に影響を及ぼすものと考えられる。   That is, the impurity carbon (C) is inevitably mixed in the ferrite manufacturing process, and is included as residual C even after firing. As a result of various studies on the relationship between the residual C amount and the iron loss, new knowledge has been obtained that if the C amount is 50 massppm or less, it is effective in improving the iron loss in the frequency band up to 100 kHz. The reason why the amount of residual C affects the iron loss has not been fully elucidated, but if C is in the crystal grains, it will hinder the domain wall movement and increase the iron loss, and the grain boundary If it breaks down, it becomes the core for imparting conductivity, reducing the specific resistance when using ferrite as the core in the high frequency range, and as a result, eddy current loss increases, affecting iron loss on the high temperature side of 150 ° C or higher It is thought that it exerts.

具体的には、不可避的不純物中の炭素の含有量を50massppm以下に抑制する必要がある。すなわち、炭素の含有量が50massppmを超えると、鉄損値の改善効果がなくなるため、50massppm以下であれば、従来材に比べて鉄損値が十分に改善されるからである。なお、その他の不純物は、上記したCの他、(塩素Cl、硫黄S)等が挙げられるが、これらは混入量が合計で0.01質量%以下であれば、特性上、何ら問題はない。   Specifically, it is necessary to suppress the carbon content in the inevitable impurities to 50 massppm or less. That is, if the carbon content exceeds 50 massppm, the effect of improving the iron loss value is lost, and if it is 50 massppm or less, the iron loss value is sufficiently improved as compared with the conventional material. In addition to the above-mentioned C, other impurities include (chlorine Cl, sulfur S) and the like, but these have no problem in terms of characteristics if the total amount mixed is 0.01% by mass or less.

ここで、フェライトの製造工程で混入するCには、(i)Nb2O5、MnOおよびZnOの主原料に含有されるC、(ii)副原料の各種添加物に含有されるC、(iii)粉砕時に使用する鋼鉄製の容器や粉砕ビーズに含有されるC、(iv)造粒時に混合されるバインダーである有機物のPVA(ポリビニルアルコール)に含有されるC、が挙げられる。このうち(iv)の製造の最終工程に添加されるPVAはフェライト粒子の外側に接触している状態であるから、焼成昇温途中で分解・燃焼してコア外部にほとんどが排出されるため、この段階で完全に燃焼する条件とすればよい。(i)の主原料に含まれるCや(iii)の粉砕装置から混入するCは、量が多いがやはり大部分は仮焼や焼成工程で燃焼して外部に排出される。 Here, C mixed in the ferrite manufacturing process includes (i) C contained in the main raw materials of Nb 2 O 5 , MnO and ZnO, (ii) C contained in various additives of the auxiliary raw materials, ( iii) C contained in steel containers and crushed beads used during grinding, and (iv) C contained in organic PVA (polyvinyl alcohol) which is a binder mixed during granulation. Of these, PVA added to the final step of the production of (iv) is in contact with the outside of the ferrite particles, so most of the PVA is decomposed and burned in the middle of the firing temperature rise and discharged outside the core. A condition for complete combustion at this stage may be used. Although the amount of C contained in the main raw material (i) and C mixed from the pulverizer (iii) is large, most of it is burned in the calcination or firing step and discharged to the outside.

従って、上記(i)(iii)および(iv)におけるCについては、焼成条件をうまく制御すれば残留C量を低減可能であることがわかったが、上記(ii)における、特にCaOの添加において一般的である、炭素を含有するCaCO3の形態で添加した場合、CaCO3は焼成工程で分解され排出されるが、結晶粒内あるいは粒界に残留することが多く、この分、最終的な残留Cが増加することを見出した。そこで、添加物のCaOは、炭素を含有しない形態のCa化合物として添加することによって、残留C量を50massppm以下に抑制可能であることを見出した。具体的には、CaOを添加する際に一般的に行われている炭酸化物のCaCO3の形態ではなく、酸化物のCaOの形態で添加することによって、残留C量を50massppm以下に抑制可能になる。なお、炭素を含有しない形態のCa化合物としては、CaOの形態のほか、水酸化カルシウム (Ca(OH)2)やフッ化カルシウム (CaF2)などの形態でもよい。但し、コスト等の観点からは、CaOの形態での添加が好ましい。 Therefore, for C in the above (i), (iii) and (iv), it was found that the amount of residual C can be reduced if the firing conditions are controlled well, but in the addition of CaO in (ii) above. In general, when added in the form of carbon-containing CaCO 3 , CaCO 3 is decomposed and discharged in the firing process, but often remains in the crystal grains or at the grain boundaries. We found that residual C increased. Therefore, it was found that the amount of residual C can be suppressed to 50 massppm or less by adding CaO as an additive as a Ca compound in a form not containing carbon. Specifically, the amount of residual C can be suppressed to 50 massppm or less by adding it in the form of CaO oxide instead of the form of CaCO 3 carbonate generally used when adding CaO. Become. The Ca compound not containing carbon may be in the form of calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) or calcium fluoride (CaF 2 ) in addition to CaO. However, from the viewpoint of cost and the like, addition in the form of CaO is preferable.

本発明のMn-Zn-Ni系フェライトは、通常、各粉末原料を所定の最終組成になるように混合して仮焼したのち、得られたフェライト仮焼粉に添加成分を混合して粉砕した後、造粒して圧縮成形し、次いで焼成することにより製造される。このような通常法において、特に、本発明では、焼成工程で昇温途中の400℃から焼成保持温度に達するまで焼成雰囲気中の酸素濃度を5体積%から(大気における濃度である)21体積%以下にして焼成する点に特徴がある。   The Mn-Zn-Ni ferrite of the present invention is usually pulverized by mixing the powder raw materials so as to have a predetermined final composition and then mixing additive components with the obtained calcined ferrite powder. Thereafter, it is manufactured by granulating and compression molding, and then firing. In such a normal method, in particular, in the present invention, the oxygen concentration in the firing atmosphere is changed from 5 vol% to 21 vol% (which is the concentration in the atmosphere) until the firing holding temperature is reached from 400 ° C. during the heating process. It is characterized in that it is fired as follows.

焼成開始から400℃までで、フェライト仮焼粉に添加されたPVAはほぼ分解・燃焼する。その後、焼成保持温度に達するまでの酸素濃度を低減すると結晶粒成長が急激に進み、その結果、高い初透磁率が得られ、鉄損も低減することがわかっている。しかしながら、400℃から焼成保持温度までの酸素濃度をあまり低くすると、今度は、先に述べたように各工程で混入したCが十分燃焼・分解されず結晶内に取り込まれるため、残留C量が低減せず、かえって初透磁率や鉄損の改善効果を阻害することになる。このことに鑑みて種々検討した結果、昇温途中の400℃から焼成保持温度に達するまで焼成雰囲気中の酸素濃度を5体積%以上に制御すれば、粒成長と残留C量のバランスがとれ、150℃以上の高温度側での低い鉄損を実現できることが判明した。
なお、酸素濃度を大気中での濃度を超える高濃度にすることはコスト面で大きな問題があることから、上限は大気中酸素濃度の21体積%とすることが好ましい。
From the start of firing to 400 ° C, PVA added to the calcined ferrite powder almost decomposes and burns. Thereafter, it is known that when the oxygen concentration until the firing holding temperature is reduced, crystal grain growth proceeds rapidly, and as a result, high initial permeability is obtained and iron loss is also reduced. However, if the oxygen concentration from 400 ° C. to the firing holding temperature is made too low, this time, as described above, C mixed in each step is not sufficiently burned and decomposed and is taken into the crystal, so the residual C amount is reduced. It does not reduce, but rather hinders the effect of improving the initial permeability and iron loss. As a result of various examinations in view of this, if the oxygen concentration in the firing atmosphere is controlled to 5% by volume or more from 400 ° C. during the temperature rise until the firing holding temperature is reached, the balance between the grain growth and the residual C amount is achieved, It was found that low iron loss on the high temperature side of 150 ° C or higher can be realized.
In addition, since it is a big problem in terms of cost to make the oxygen concentration higher than the concentration in the air, the upper limit is preferably 21% by volume of the atmospheric oxygen concentration.

Fe2O3:54.5mol%、ZnO:6.5mol%、NiO:0.17 mol%、残部 MnOを混合後、大気中において925℃で3時間仮焼した。この仮焼粉に微量添加成分としてSiO2、CaO、Nb2O5およびBeOをそれぞれ100massppm、700massppm、200massppmおよび60massppmとなるように添加し、ボールミルで12時間粉砕した後、焼成後に外径31mm、内径19mm、高さ7mmのリング状となるように成形し、次いで、大気中で400℃まで250℃/hで昇温し、400℃から保持温度1330℃までを、表1に示す種々の酸素濃度の下、昇温速度 600℃/hで昇温した。その後、保持温度1330℃に達してからは、酸素濃度を10体積%以下に制御して2時間焼成した。 Fe 2 O 3 : 54.5 mol%, ZnO: 6.5 mol%, NiO: 0.17 mol%, and the balance MnO were mixed and calcined at 925 ° C for 3 hours in the atmosphere. To this calcined powder, SiO 2 , CaO, Nb 2 O 5 and BeO were added as 100 massppm, 700 massppm, 200 massppm and 60 massppm respectively, and after grinding for 12 hours with a ball mill, the outer diameter was 31 mm after firing. Molded into a ring shape with an inner diameter of 19 mm and a height of 7 mm, then heated to 400 ° C. at 250 ° C./h in the atmosphere, and various oxygen shown in Table 1 from 400 ° C. to a holding temperature of 1330 ° C. Under the concentration, the temperature was raised at a heating rate of 600 ° C./h. Thereafter, after reaching a holding temperature of 1330 ° C., the oxygen concentration was controlled to 10% by volume or less, and firing was performed for 2 hours.

このようにして得たリング状試料に対し、交流BHループトレーサーを用いて、25℃〜180℃の温度範囲における、周波数100kHzで磁束密度200mTまで励磁したときの鉄損を測定し、同じく直流BHループトレーサーを用いて、25℃〜180℃の温度範囲における飽和磁束密度を測定した。なお、飽和磁束密度は、磁化力1200A/mのときの磁束密度として測定した値である。残留C量は、試料を酸素気流中で燃焼させ、発生したCO2ガスを赤外線検出器により検出し、炭素量に換算する、高周波燃焼式・赤外線吸収法で測定した。 For the ring-shaped sample thus obtained, an AC BH loop tracer was used to measure the iron loss when excited to a magnetic flux density of 200 mT at a frequency of 100 kHz in a temperature range of 25 ° C. to 180 ° C. The saturation magnetic flux density in a temperature range of 25 ° C. to 180 ° C. was measured using a loop tracer. The saturation magnetic flux density is a value measured as the magnetic flux density when the magnetizing force is 1200 A / m. The amount of residual C was measured by a high-frequency combustion type / infrared absorption method in which a sample was burned in an oxygen stream, the generated CO 2 gas was detected by an infrared detector, and converted to a carbon amount.

得られた焼結体の残留C量と磁気特性を、それぞれ表1に示す。表1において、本発明の範囲内のものは発明例とし、範囲外のものを比較例としている。なお、発明例では添加物のうちCaOを、酸化物であるCaOの形態で添加しているが、比較例の一部では炭酸化物であるCaCO3の形態で添加した。 Table 1 shows the amount of residual C and magnetic properties of the obtained sintered body. In Table 1, those within the scope of the present invention are invention examples, and those outside the scope are comparative examples. In addition, although CaO was added in the form of CaO which is an oxide among the additives in the invention examples, it was added in the form of CaCO 3 which is a carbonate in some of the comparative examples.

Figure 0005883835
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表1に示すように、発明例によれば、昇温途中の400℃から焼成保持温度に達するまで焼成雰囲気中の酸素濃度を5体積%以上に制御することにより、残留C量が50massppm以下に低減でき、そのとき150℃での飽和磁束密度が380mT以上であり、また最大磁束密度200mT、周波数100kHzで測定した鉄損極小温度が150〜170℃であり、かつ160℃における鉄損が450kW/m3以下が得られる。したがって、かかるフェライトコアをトランスコアとして搭載すれば、150℃以上の高温域で優れた電源特性を発揮することができる。 As shown in Table 1, according to the invention example, the residual C amount is reduced to 50 massppm or less by controlling the oxygen concentration in the firing atmosphere to 5 vol% or more from 400 ° C. during the temperature rise until the firing holding temperature is reached. At that time, the saturation magnetic flux density at 150 ° C is 380 mT or more, the minimum magnetic loss temperature measured at a maximum magnetic flux density of 200 mT and a frequency of 100 kHz is 150 to 170 ° C, and the iron loss at 160 ° C is 450 kW / m 3 or less is obtained. Therefore, if such a ferrite core is mounted as a transformer core, excellent power supply characteristics can be exhibited in a high temperature range of 150 ° C. or higher.

表2および表3に示すような種々のFe2O3、ZnO、NiOの組成を有し、残部がMnOとなるように、原料を混合した後、大気中、930℃で3時間の仮焼を行い、この仮焼粉に、表2および表3に併記したように、添加成分として種々の量のSiO2、CaO、Nb2O5およびBeOを添加し、ボールミルで10時間粉砕した後、外径31mm、内径19mm、高さ7mmのリング状に成形した。その後、400℃から1340℃までの昇温速度を650℃/hおよび酸素濃度を12体積%とし、その後、酸素濃度を1〜5体積%の範囲に制御した窒素・空気混合ガス中で1340℃×2時間の焼成を行った。 After mixing the raw materials so as to have various Fe 2 O 3 , ZnO and NiO compositions as shown in Tables 2 and 3 and the balance being MnO, calcining in the atmosphere at 930 ° C. for 3 hours As shown in Tables 2 and 3, to this calcined powder, various amounts of SiO 2 , CaO, Nb 2 O 5 and BeO were added as additive components and pulverized with a ball mill for 10 hours. It was molded into a ring shape with an outer diameter of 31 mm, an inner diameter of 19 mm, and a height of 7 mm. Thereafter, the heating rate from 400 ° C. to 1340 ° C. was set to 650 ° C./h and the oxygen concentration was set to 12% by volume. Thereafter, the oxygen concentration was controlled within the range of 1 to 5% by volume at 1340 ° C. X2 hours of baking.

かくして得られたリング状試料に対し、交流BHループトレーサーを用いて、25℃〜180℃の温度範囲における、周波数100kHzで磁束密度200mTまで励磁したときの鉄損と、同じく直流BHループトレーサーを用いて、25℃〜180℃の温度範囲における、磁化力1200A/mのときの飽和磁束密度を測定した。残留C量は、試料を酸素気流中で燃焼させ、発生したCO2ガスを赤外線検出器により検出し、炭素量に換算する、高周波燃焼式・赤外線吸収法で測定した。 For the ring-shaped sample thus obtained, using an AC BH loop tracer, the iron loss when excited to a magnetic flux density of 200 mT at a frequency of 100 kHz in the temperature range of 25 ° C. to 180 ° C., also using the DC BH loop tracer Then, the saturation magnetic flux density at a magnetizing force of 1200 A / m in a temperature range of 25 ° C. to 180 ° C. was measured. The amount of residual C was measured by a high-frequency combustion type / infrared absorption method in which a sample was burned in an oxygen stream, the generated CO 2 gas was detected by an infrared detector, and converted to a carbon amount.

上記測定結果に基づき、残留C量と磁気特性を、鉄損が極小となる温度と150℃での鉄損値を表2および表3に併記して示した。なお、発明例では添加物のうちCaOを、酸化物であるCaOの形態で添加しているが、比較例の一部では炭酸化物であるCaCO3の形態で添加した。
ここで、表2のNo.2-1〜34は本発明に従う発明例を、表3のNo.2-35〜76は、本発明の比較例を示したものである。
Based on the above measurement results, the amount of residual C and magnetic characteristics are shown in Tables 2 and 3 together with the temperature at which the iron loss is minimized and the iron loss value at 150 ° C. In addition, although CaO was added in the form of CaO which is an oxide among the additives in the invention examples, it was added in the form of CaCO 3 which is a carbonate in some of the comparative examples.
Here, Nos. 2-1 to 34 in Table 2 show examples of the invention according to the present invention, and Nos. 2-35 to 76 in Table 3 show comparative examples of the invention.

Figure 0005883835
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Figure 0005883835
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表2および3からわかるように、本発明例は、Fe2O3、ZnO、MnO、NiOの基本組成とSiO2、CaO、Nb2O5、BeOの添加成分の組成を適切に選んだ上でさらに、不純物C量を50massppm以下に制御した結果、いずれの条件でも、最大磁束密度200mT、周波数100kHzで測定した鉄損極小温度が150〜170℃の範囲にあり、150℃における飽和磁束密度が380mT以上で、かつ160℃での鉄損が450kW/m3以下、あるいは400kw/m3以下となっており、150℃以上の高温度範囲で、高飽和磁束密度かつ低損失のMn-Zn-Ni系フェライト材が得られている。 As can be seen from Tables 2 and 3, in the present invention, the basic composition of Fe 2 O 3 , ZnO, MnO, and NiO and the composition of additive components of SiO 2 , CaO, Nb 2 O 5 , and BeO were appropriately selected. In addition, as a result of controlling the amount of impurity C to 50 massppm or less, the iron loss minimum temperature measured at a maximum magnetic flux density of 200 mT and a frequency of 100 kHz is in the range of 150 to 170 ° C under any condition, and the saturation magnetic flux density at 150 ° C is above 380MT, and has a core loss at 160 ° C. is 450 kW / m 3 or less, or 400 kW / m 3 or less, at a high temperature range above 0.99 ° C., Mn-Zn- high saturation magnetic flux density and low loss Ni-based ferrite material has been obtained.

本発明のフェライトは、150℃以上の高温度範囲で飽和磁束密度が高く鉄損が小さいため、稼働温度が通常の電子機器よりも高温となる自動車用各種電源トランスコア、チョークコイル等に用いることができる。   The ferrite of the present invention has a high saturation magnetic flux density and a low iron loss in a high temperature range of 150 ° C. or higher, so that it can be used for various power transformer cores for automobiles, choke coils, etc. whose operating temperature is higher than that of normal electronic devices. Can do.

Claims (3)

Fe2O3:54.0〜55.0mol%、
ZnO:5.0〜10.0mol%、
NiO:0.1〜0.2mol%および
残部MnOを基本成分とし、
前記基本成分に対し、
SiO2:50〜500massppm、
CaO:200〜2000massppm、
Nb2O5:50〜500massppmおよび
BeO:10〜100massppm
の副成分を含有し、残部が不可避的不純物からなるMn-Zn-Ni系フェライトであって、
前記不可避的不純物中、炭素の含有量を50massppm以下に抑制したことを特徴とするMn-Zn-Ni系フェライト。
Fe 2 O 3 : 54.0 to 55.0 mol%,
ZnO: 5.0 to 10.0 mol%,
NiO: 0.1 to 0.2 mol% and the balance MnO as basic components,
For the basic component,
SiO 2 : 50 to 500 massppm,
CaO: 200-2000 massppm,
Nb 2 O 5 : 50-500 massppm and
BeO: 10-100 massppm
Is an Mn-Zn-Ni based ferrite consisting of inevitable impurities,
The Mn-Zn-Ni ferrite, wherein the carbon content in the inevitable impurities is suppressed to 50 massppm or less.
150℃および磁化力1200A/mにおける飽和磁束密度が380mT以上、最大磁束密度200mTおよび周波数100kHzにおける鉄損極小温度が150〜170℃、かつ160℃における鉄損が450kw/m3以下であることを特徴とする請求項1に記載のMn-Zn-Ni系フェライト。 0.99 ° C. and saturated magnetic flux density at a magnetizing force 1200A / m or more 380MT, maximum magnetic flux density iron loss minimum temperature at 200mT and frequency 100kHz is 150-170 ° C., and the iron loss at 160 ° C. is 450 kW / m 3 or less The Mn-Zn-Ni ferrite according to claim 1, 基本成分組成に従って酸化物原料を秤量し、混合したのち仮焼し、ついで副成分を添加して混合し、さらに粉砕後成形して得た成形品を、昇温し、焼成保持温度で焼成することにより請求項1または2に記載のMn-Zn-Ni系フェライトを製造する方法において、
副成分としてのCaOは、炭素を含有しない形態のCa化合物として添加すると共に、
前記昇温に際し、400℃から焼成保持温度に達するまでの雰囲気中の酸素濃度を5体積%以上とすることを特徴とするMn-Zn-Ni系フェライトの製造方法。
Oxide raw materials are weighed according to the basic component composition, mixed, calcined, then added with auxiliary components, mixed, further molded after pulverization, and then heated at a firing holding temperature. In the method for manufacturing the Mn-Zn-Ni ferrite according to claim 1 or 2,
CaO as an accessory component is added as a Ca compound that does not contain carbon,
A method for producing an Mn—Zn—Ni-based ferrite, characterized in that an oxygen concentration in an atmosphere from 400 ° C. to a firing holding temperature is set to 5% by volume or more when the temperature is raised.
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