JP6276107B2 - マイクロ波吸収発熱体用MgCuZn系フェライト粉末を用いたマイクロ波吸収発熱体 - Google Patents
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Description
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
1.鉄酸化物がFe2O3換算で46〜51mol%、
銅酸化物がCuO換算で2〜15mol%および
亜鉛酸化物がZnO換算で3〜33mol%を含み
残部は酸化マグネシウムおよび不可避的不純物からなる基本成分と、
前記基本成分100質量部に対して、副成分として、ビスマス酸化物をBi2O3換算で1〜8質量部含有するMgCuZn系フェライト粉であって、
前記MgCuZn系フェライト粉の嵩密度が1g/cm3以上であることを特徴とするマイクロ波吸収発熱体用MgCuZn系フェライト粉。
まず、本発明における昇温停止温度Ts(℃)とは、フェライト粉と耐熱樹脂を混練してシート成形し、長さ:40mm×幅:40mm×厚さ:約1mmに切断加工して得たフェライト粉含有樹脂シートを、市販の電子レンジを用いて、500Wのマイクロ波を照射した後の試料表面温度が、60〜90秒間、ほとんど温度変化がなく一定と見なされた時の温度とする。なお、上記試料表面温度は、放射温度計で測定する。また、本発明における嵩密度とは、フェライト粉を体積既知の容器に静かに溢れるまで充填し、容器の上端面から盛り上がった部分を摺り切り板で除去し、容器内のフェライト粉の質量を測定し、容器の体積で割って求めたものである。
鉄酸化物:Fe2O3換算で46〜51mol%
鉄は、フェライト相の安定性および比抵抗に影響を与え、マイクロ波印加による昇温速度に大きく作用する。鉄酸化物量がFe2O3換算で46mol%に満たないと、フェライト以外の相が生成してフェライト単相を得ることが難しくなり、発熱体の昇温速度が低下する。一方、鉄酸化物量がFe2O3換算で51mol%を超えると、発熱体の比抵抗が低下して金属のようにマイクロ波を反射して発熱性能が低下したり、マイクロ波を照射した時にスパークが発生したりするおそれがある。従って、鉄酸化物量はFe2O3換算で46〜51mol%の範囲に限定する。好ましくは48〜49.8mol%の範囲である。
銅は、マイクロ波印加による昇温特性において、高温での昇温停止挙動に影響する。銅酸化物量がCuO換算で2mol%に満たないか、または15mol%を超えたときは、いずれの場合も、発熱体の昇温が停止せずに、マイクロ波照射と共に、発熱体の温度が上昇し続けてしまう。従って、銅酸化物量はCuO換算で2〜15mol%の範囲に限定する。好ましくは3〜12mol%、さらに好ましくは4〜9mol%の範囲である。
亜鉛は、マイクロ波印加による昇温特性において、Tsに影響する元素である。亜鉛酸化物量をZnO換算で33mol%以下に調整することで、30〜250℃の低い温度範囲にわたってTsを任意に設定することができる。ここで、発明者らの実験によると、TsとZnO配合比率([ZnO](mol%))の関係は、以下の(1)式で示される。
Ts(℃)≒−10.5×[ZnO](mol%)+374 ・・・(1)
(1)式から明らかなように、亜鉛酸化物量が多いほどTsが低下し、ZnO換算で33mol%を超えるとTsが30℃未満になるため、実用的でなくなる。一方、亜鉛酸化物が少ないほどTsは上昇するが、3mol%未満になると飽和磁束密度が低下して(1)式で算出されるTsまで昇温することができなくなる。
従って、亜鉛酸化物量はZnO換算で3〜33mol%の範囲に限定する。好ましくは5〜32mol%、より好ましくは15〜28mol%の範囲である。
残部の主成分であるマグネシウム酸化物の量は、MgO換算で1〜30mol%となる。このMgOが少ないとCuO等の配合比が増大し、原料コストが高価になるため好ましくない。また、MgOが30mol%を超えると、異相が残留し易くなり、昇温特性が劣化するため、好ましくない。より好ましいMgOの範囲は6〜30mol%であって、さらに好ましくは18〜30mol%である。
なお、フェライト粉中には、原料成分や製造過程で、SiO2やMn,Ca,AlおよびPなどが不可避的不純物として混入する場合があるが、これらは、合計量が0.5mol%以下であれば特に問題はない。
前記基本成分に酸化ビスマスを添加すると、焼成中に液相を生成してフェライト粒子の緻密化が促進され、1100℃以下の低温焼成でも1g/cm3を超える高い嵩密度のMgCuZn系フェライト粉を得ることができる。このため、昇温停止温度が若干高温化し、昇温速度が増大する。1質量部未満では嵩密度増大効果が十分でなく、8質量部を超えると効果が飽和する。
従って、酸化ビスマス添加量はBi2O3換算で1〜8質量部の範囲に限定する。好ましくは2〜6質量部の範囲である。
フェライト粉の嵩密度:1g/cm3以上
フェライト粉の嵩密度は、昇温速度に影響する。嵩密度が1g/cm3未満では昇温停止温度に到達するまでに60秒超を要するが、1g/cm3以上になると60秒以下で昇温できる。
従って、本発明に従うフェライト粉の嵩密度は1g/cm3以上に限定する。好ましい嵩密度は2g/cm3以上である。
一方、上記嵩密度の上限は、特に限定されないが、3g/cm3程度が好ましい。
なお、本発明のMgCuZn系フェライト粉は、混合焙焼法や共沈法など特殊なフェライト原料製造方法を用いて作製することもできる。
〔実施例1〕
成分組成が、表1に示す組成比率となるように、Fe2O3,MgO,ZnO,CuOを秤量し、さらに副成分として表1に示す量のBi2O3を添加して、ボールミルで湿式混合して乾燥した後、950℃で2時間焼成し、ついで解砕、分級して、MgCuZn系フェライト粉とした。
表1に得られた結果を示す。
表1の発明例1と同じ成分組成比率で、Fe2O3,MgO,ZnO,CuOを秤量し、表2に示す量のBi2O3を添加して、ボールミルで湿式混合して乾燥した後、表2に示す温度で2時間焼成し、ついで解砕、分級して、MgCuZn系フェライト粉を得た。
表2に得られた試験結果を示す。
Claims (2)
- 鉄酸化物がFe 2 O 3 換算で46〜51mol%、
銅酸化物がCuO換算で2〜15mol%および
亜鉛酸化物がZnO換算で3〜33mol%を含み
残部は酸化マグネシウムおよび不可避的不純物からなる基本成分と、
前記基本成分100質量部に対して、副成分として、ビスマス酸化物をBi 2 O 3 換算で1〜8質量部含有するMgCuZn系フェライト粉であって、
前記MgCuZn系フェライト粉の嵩密度が1g/cm 3 以上であるマイクロ波吸収発熱体用MgCuZn系フェライト粉を、少なくとも一部に含有することを特徴とするマイクロ波吸収発熱体。 - 前記ビスマス酸化物を、前記基本成分の100質量部に対して、Bi 2 O 3 換算で2〜8質量部含有することを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波吸収発熱体。
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