JP6314758B2

JP6314758B2 - ＭｎＺｎ系フェライト、及びＭｎＺｎ系フェライト大型コア

Info

Publication number: JP6314758B2
Application number: JP2014182822A
Authority: JP
Inventors: 篤財田; 昌司須佐; 青木　卓也; 卓也青木
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2034-09-09
Also published as: JP2016056051A

Description

本発明はＦｅ、Ｍｎ、Ｚｎを含むフェライト及びフェライトコア、及びこれらを用いたトランス、チョークコイルに関する。

近年、電子機器の小型化、多機能化が急速に進展するのに伴い、各種部品の高集積化、高周波化も進み、供給される電流も大電流化が進んでいる。大電流化に伴い、各種部品からの発熱は増大し、電子機器の駆動時の発熱による温度上昇も考慮して、トランス、チョークコイルといった回路部品に用いられるコア材料は、室温から１２０℃程度の高温まで高い飽和磁束密度Ｂｓを確保することが求められており、各種部品の高温での安定且つ確実な駆動が求められている。

ＭｎＺｎ系フェライトは、一般にトランス及びチョークコイルのコア材料として使用されている。上記のような要望に応じるべく、トランスやチョークコイルに用いられるＭｎＺｎ系フェライトは、動作温度において高い飽和磁束密度Ｂｓ、及び低い磁気損失Ｐｃｖを有することが求められている。

ＭｎＺｎ系フェライトコアの飽和磁束密度Ｂｓは、一般的に基本成分であるＦｅ_２Ｏ_３含有量に依存しており、Ｆｅ_２Ｏ_３含有量を増加させることで飽和磁束密度Ｂｓが向上することが知られている。しかし、６０ｍｏｌ％を超える多量のＦｅ_２Ｏ_３を含有する組成においては、単結晶では高い最大磁束密度を有するＭｎ−Ｚｎ系フェライトが得られても、粉末冶金的な方法では十分な焼結密度が得難いため、高い飽和磁束密度Ｂｓが得ることが困難であった。また、磁気損失Ｐｃｖの増大を招くという不具合があり、高い飽和磁束密度Ｂｓと低い磁気損失Ｐｃｖを実現することは困難であった。

高飽和磁束密度化及び低磁気損失化を実現させる技術として、従来から種々の提案がなされている。

特開２００５−２７２２２９号公報（特許文献１）では、Ｆｅ_２Ｏ_３５７〜６８ｍｏｌ％の組成においてＮｉＯを３〜１２ｍｏｌ％含有せしめ、気孔率を少なくし、かつ気孔の大きさを小さくすることによって、１００℃における高飽和磁束密度特性を維持したまま、磁気損失の低減がなされている。

また、特開２００５−１８７２３２号公報（特許文献２）では、Ｆｅ_２Ｏ_３６３〜８０ｍｏｌ％の組成において焼結密度を高くし、且つＦｅ^２＋量を制御することによって１００℃近傍における高飽和磁束密度化を図っている。

特開２００５−２７２２２９号公報特開２００５−１８７２３２号公報

特許文献１では、ＮｉＯを３〜１２ｍｏｌ％含有せしめ、気孔率を少なくし、かつ気孔の大きさを小さくすることによって、１００℃における高飽和磁束密度特性を得ているが、ＮｉＯを増やした分Ｆｅ_２Ｏ_３が減ってしまい飽和磁束密度が低くなる傾向となり、高温の１２０℃で５００ｍＴ以上の高い飽和磁束密度Ｂｓを得ることが難しい。

特許文献２では、Ｆｅ_２Ｏ_３６３〜８０ｍｏｌ％の組成において焼結密度を高くし、且つＦｅ^２＋量を制御することによって１００℃近傍における高飽和磁束密度化が為されているが、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｎＯ、ＺｎＯの主成分組成や全Ｆｅ量（Ｆｅ^２＋＋Ｆｅ^３＋）中のＦｅ^２＋の割合の制御では、高温の１２０℃における低損失化は十分とはいえず、またＮｉＯを主成分として含有していないことから、この組成領域で特有の高い磁気損失Ｐｃｖを低減することが難しい。

上記のように、従来技術では１２０℃程度の高温下において高飽和磁束密度Ｂｓと低い磁気損失Ｐｃｖを有するＭｎＺｎ系フェライトを得ることは困難であった。

本願に係る技術分野においては、部品の小型化及び大電流化の要請は依然として強く、コア材料については高温下で高い飽和磁束密度化が図れ、且つ低磁気損失化が図れ、バランスのとれた良好な特性に対する要望に際限はなくなお一層、磁気特性が改善されたＭｎＺｎ系フェライトの提案が望まれている。

本発明はこのような実状のもとに創案されたものであって、その目的は高温下（１２０℃）において高い飽和磁束密度Ｂｓと低い磁気損失Ｐｃｖを有するＭｎＺｎ系フェライトを提案することである。

上記目的を達成するために、本発明者らが鋭意研究を行った結果、ＭｎＺｎ系フェライトの主成分組成を適正範囲に制御するとともに、副成分として酸化錫と酸化クロムの双方を適正範囲で含有することが重要であることを見出した。本発明は掛かる知見に基づいて完成されたものである。

すなわち、第１の手段に係るＭｎＺｎ系フェライトは、酸化鉄がＦｅ_２Ｏ_３換算で６５〜７５ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で５〜２０ｍｏｌ％、酸化ニッケルをＮｉＯ換算で０．４〜２ｍｏｌ％、残部が実質的にＭｎＯの組成となる主成分からなり、副成分として酸化錫と酸化クロムの双方を含み、当該双方の総和含有量が、主成分の上記酸化物の合計質量１００質量部に対し、ＳｎＯ_２換算及びＣｒ_２Ｏ_３換算で０．１〜０．４質量部の範囲であり、且つ、酸化錫をＳｎＯ_２換算で０．０５〜０．３５質量部、酸化クロムをＣｒ_２Ｏ_３換算で０．００５〜０．０５質量部含有することを特徴とする。

第２の手段に係るＭｎＺｎ系フェライトは、前記第１の手段に係るＭｎＺｎ系フェライトにおいて、１２０℃における飽和磁束密度Ｂｓ（測定磁界：１１９４Ａ／ｍ）が５００ｍＴ以上、且つ磁気損失Ｐｃｖ（測定条件：１００ｋＨｚ、２００ｍＴ）が２０００ｋＷ／ｍ^３以下であるように構成される。

第３の手段に係るＭｎＺｎ系フェライトは、前記第１の手段に係るＭｎＺｎ系フェライトにおいて、相対密度≧９５％であることを特徴とする。

第４の手段に係るＭｎＺｎ系フェライト大型コアは、酸化鉄がＦｅ_２Ｏ_３換算で６５〜７５ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で５〜２０ｍｏｌ％、酸化ニッケルをＮｉＯ換算で０．４〜２ｍｏｌ％、残部が実質的にＭｎＯの組成となる主成分からなり、副成分として酸化錫と酸化クロムの双方を含み、当該双方の総和含有量が、主成分の上記酸化物の合計質量１００質量部に対し、ＳｎＯ_２換算及びＣｒ_２Ｏ_３換算で０．１〜０．４質量部の範囲であり、且つ、酸化錫をＳｎＯ_２換算で０．０５〜０．３５質量部、酸化クロムをＣｒ_２Ｏ_３換算で０．００５〜０．０５質量部含有することを特徴とする。

第５の手段に係るＭｎＺｎ系フェライト大型コアは、前記第４の手段に係るＭｎＺｎ系フェライトにおいて、１２０℃における飽和磁束密度Ｂｓ（測定磁界：１１９４Ａ／ｍ）が５００ｍＴ以上、且つ磁気損失Ｐｃｖ（測定条件：１００ｋＨｚ、２００ｍＴ）が２０００ｋＷ／ｍ^３以下であるように構成される。

第６の手段に係るＭｎＺｎ系フェライト大型コアは、前記第４の手段に係るＭｎＺｎ系フェライトにおいて、相対密度≧９５％であることを特徴とする。

本発明によれば、高温下において高い飽和磁束密度Ｂｓを有し、磁気損失Ｐｃｖが低いＭｎＺｎ系フェライトが得られ、スイッチング電源等のトランス用コア、チョークコイル用コア等として用いることができる。

図１は、Ｅ字型フェライトコアを示す斜視図である。１００フェライトコア（磁心）１０１（中脚部）１０２（コイル）

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

本実施形態のＭｎＺｎ系フェライトは、主成分として酸化鉄をＦｅ_２Ｏ_３換算で６５〜７５ｍｏｌ％、（好ましくは、６５．５〜６９ｍｏｌ％、より好ましくは、６６〜６８ｍｏｌ％）、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で５〜２０ｍｏｌ％（好ましくは１０〜２０ｍｏｌ％、より好ましくは、１４．５〜１７ｍｏｌ％）、酸化ニッケルをＮｉＯ換算で０．４〜２ｍｏｌ％、残部が酸化マンガン（ＭｎＯ）を含有している。

上記の主組成において、Ｆｅ_２Ｏ_３量を増やすと飽和磁束密度Ｂｓを高める効果があるが、Ｆｅ_２Ｏ_３量が７５ｍｏｌ％を超えると磁気損失Ｐｃｖが増加するという不都合が生じる傾向にある。また、Ｆｅ_２Ｏ_３量が６５ｍｏｌ％未満になると飽和磁束密度Ｂｓが低下するという不都合が生じる傾向にある。

上記の主成分組成において、ＺｎＯ量が２０ｍｏｌ％を超えると飽和磁束密度Ｂｓが低下し磁気損失Ｐｃｖが高くなるという不都合が生じる傾向にある。ＺｎＯ量が５ｍｏｌ％未満になると、磁気損失Ｐｃｖが高くなるという不都合が生じる傾向にある。

ＮｉＯは、フェライトの磁気異方性を下げる作用を有すると共に、適量のＮｉＯを含有せしめることで、低磁気損失を図ることができる。上記主成分組成において、ＮｉＯ量が２ｍｏｌ％を超えると飽和磁束密度Ｂｓが低下するという不都合が生じる傾向にある。また、ＮｉＯ量が０．４ｍｏｌ％未満になると磁気損失Ｐｃｖの低減効果が小さい。

上記主成分組成において、残部としているＭｎＯ量が２９．６ｍｏｌ％を超えると飽和磁束密度Ｂｓが低下するという不都合が生じる傾向にある。ＭｎＯ量が３ｍｏｌ％未満になると、磁気損失Ｐｃｖが高くなるという不都合が生じる傾向にある。

本実施形態のＭｎＺｎ系フェライトは上記の主成分に加えて、副成分として酸化錫と酸化クロムの双方を含有している。

副成分の一つである酸化クロムは、従来、高周波における磁気損失を低減する効果がある一方、異常粒成長を引き起こしやすく、初透磁率及び直流磁界印加の下での増分透磁率の低下を招くという問題があった。そのため、Ｃｒの含有量を極微量（フェライトのＣｒの含有量（Ｃｒ_２Ｏ_３換算）が、主成分の酸化物の合計１００質量部に対し、０．００２質量部以下）に制限することにより上記透磁率の向上が図られてきた。しかしながら、本発明における主成分組成の範囲において、もう一つの副成分である酸化錫が本発明の効果を逸脱しない範囲で適量含有している場合、フェライト中に固溶したＳｎ^４＋が、Ｃｒによる異常粒成長を抑制することによって、異常粒成長を伴うことなくＣｒによる焼結促進効果が現れ、高飽和磁束密度特性及び低磁気損失特性が同時に得られることを本発明者らは見出した。

本実施形態のＭｎＺｎ系フェライトのＳｎの含有量（ＳｎＯ_２換算）は、主成分の酸化物の合計１００質量部に対し、０．０５〜０．３５質量部、より好ましくは０．１〜０．３質量部である。Ｓｎは４価の陽イオンであるＳｎ^４＋としてフェライト結晶内に固溶する。固溶したＳｎ^４＋はフェライト結晶粒子の高抵抗化、及び電荷補償によるＦｅ^２＋生成（スピネル化）を促進するとともに、Ｃｒによる異常粒成長を抑制する効果がある。Ｓｎの含有量（ＳｎＯ_２換算）が０．０５質量部未満であると、高抵抗化、及びスピネル化の促進作用が不十分になるとともに、Ｃｒによる異常粒成長を抑制する効果が不十分となり、磁気損失Ｐｃｖが高くなる傾向がある。他方、Ｓｎの含有量（ＳｎＯ_２換算）が０．３５質量部を超えると、結晶組織の不均一性を助長する傾向があり、磁気損失Ｐｃｖが高くなるという不都合が生じる。

本実施形態のＭｎＺｎ系フェライトのＣｒの含有量（Ｃｒ_２Ｏ_３換算）は、主成分の酸化物の合計１００質量部に対し、０．００５〜０．０５質量部、より好ましくは０．０２〜０．０４質量部である。Ｃｒは焼結を促進し、飽和磁束密度Ｂｓを高める効果がある。フェライトのＣｒの含有量（Ｃｒ_２Ｏ_３換算）が０．００５質量部未満であると高飽和磁束密度化が不十分になる傾向がある。他方、Ｃｒの含有量（Ｃｒ_２Ｏ_３換算）が０．０５質量部を超えると、異常粒成長を助長し、磁気損失Ｐｃｖの低減が不十分になる傾向がある。

本実施形態のＭｎＺｎ系フェライトにおけるＳｎとＣｒの総和含有量は、主成分の酸化物の合計質量１００質量部に対し、ＳｎＯ_２換算及びＣｒ_２Ｏ_３換算で０．１〜０．４質量部、より好ましくは０．１５〜０．３４質量部である。この総和量が、０．１質量部未満であると、高飽和磁束密度化及び低磁気損失化が不十分になる傾向があり、一方、この総和量が０．４質量部を超えると、焼成密度や飽和磁束密度Ｂｓが低下するとともに、異常粒成長を助長し、磁気損失Ｐｃｖが高くなるという傾向がある。

なお、前述のように酸化錫及び酸化クロムが単独で含有されている場合では上記の効果は十分に得られない。すなわち、上記の効果は、酸化錫及び酸化クロムの双方が含有され、さらに酸化錫と酸化クロムの含有量及び双方の総和含有量が本発明の範囲内に制御された場合に初めて得られる複合的な効果である。

また、本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライトは、本発明の作用効果を逸脱しない範囲で、上記の酸化錫、酸化クロムに加えて他の副成分を添加してもよい。他の副成分は、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｔｉ等の少なくとも１種以上である。これらの他の副成分は、酸化物あるいは加熱により酸化物となる化合物の粉末が用いられる。これらの副成分は、Ｌｉ_２ＣＯ_３、ＳｉＯ_２、ＣａＣＯ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｖ_２Ｏ_５、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＭｏＯ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４、Ｉｎ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２等の形態で添加時に用いることができる。これらの中でも、ＳｉＯ_２、ＣａＣＯ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５が特に好ましい。ＬｉＯ_０．５は、０．１ｍｏｌ％以上２．０ｍｏｌ％以下で含有してもよい。フェライト主成分の酸化物の合計１００質量部に対し、ＳｉＯ_２は、０．００５質量部以上０．０３質量部以下で含有してもよい。ＣａＣＯ_３は、０．００２質量部以上０．１５質量部以下で含有してもよい。ＺｒＯ_２は、０．００５質量部以上０．０４質量部以下で含有してもよい。Ｎｂ_２Ｏ_５は、０．０１質量部以上０．１質量部以下で含有してもよい。Ｔａ_２Ｏ_５は、０．００５質量部以上０．０４質量部以下で含有してもよい。Ｖ_２Ｏ_５は、０．００５質量部以上０．０４質量部以下で含有してもよい。Ｂｉ_２Ｏ_３は、０．００５質量部以上０．０４質量部以下で含有してもよい。ＭｏＯ_３は、０．００５質量部以上０．０４質量部以下で含有してもよい。Ｃｏ_３Ｏ_４は０．００５質量部以上０．０４質量部以下で含有してもよい。Ｉｎ_２Ｏ_５は０．００５質量部以上０．０４質量部以下で含有してもよい。ＴｉＯ_２は０．０５質量部以上０．５質量部以下で含有してもよい。

本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライトは、上述した成分及び成分量を適宜選択することにより、１２０℃における飽和磁束密度Ｂｓ（測定磁界：１１９４Ａ／ｍ）が５００ｍＴ以上、且つ磁気損失Ｐｃｖ（測定条件：１００ｋＨｚ、２００ｍＴ）が２０００ｋＷ／ｍ^３以下という特性を得ることができる。

本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライトは、上述した成分及び成分量を適宜選択することにより、相対密度≧９５％を得ることができる。ただし、相対密度が９５％未満であった場合、飽和磁束密度Ｂｓが低下し、磁気損失Ｐｃｖが高くなる傾向がある。

本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライトは、大型コア形状（３０〜１５０ｇ）においても、上述した成分及び成分量を適宜選択することによって焼成時におけるスピネル化及び焼結が促進されるため、高い飽和磁束密度Ｂｓ及び低い磁気損失Ｐｃｖを得ることが可能となる。その結果、１２０℃における飽和磁束密度Ｂｓ（測定磁界：１１９４Ａ／ｍ）が５００ｍＴ以上、且つ磁気損失Ｐｃｖ（測定条件：１００ｋＨｚ、２００ｍＴ）が２０００ｋＷ／ｍ^３以下という特性を得ることができる。また、本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト大型コアは、上述した成分及び成分量を適宜選択することにより、相対密度≧９５％を得ることができる。ただし、相対密度が９５％未満であった場合、飽和磁束密度Ｂｓが低下し、磁気損失Ｐｃｖが高くなる傾向がある。

次にＭｎＺｎ系フェライトの製造方法について説明する。

はじめに、主成分をなす酸化鉄Ｆｅ_２Ｏ_３、酸化マンガンＭｎ_３Ｏ_４、酸化亜鉛ＺｎＯ及び酸化ニッケルＮｉＯを原料として用意し、これら酸化物を混合して混合物を得る。この混合工程ではボールミル等を用いて湿式混合されることが好ましいが、乾式混合を利用してもよい。湿式混合の場合はスプレー乾燥等の乾燥工程を経て混合物を得る。なお、最終的に得られる混合物中の各酸化物成分の構成比が所定の範囲内となるように上記酸化物とともに他の化合物を混合してもよい。

次いで、上記主成分の混合物を仮焼成して仮焼成物を得る（仮焼工程）。仮焼きは、ロータリキルンやトンネル炉、バッチ炉等を用いて、窒素中、アルゴン等の不活性ガス中または大気雰囲気中で行われる。仮焼温度は７００℃以上１１００℃以下とすることが好ましい。仮焼きの仮焼時間は１０分間以上５時間以下とすることが好ましい。仮焼時間は特に上記時間に限定されるものではなく、適宜調整する。

その後、得られた仮焼成物を、例えば、平均粒径０．５〜５．０μｍ程度まで粉砕して粉砕粉を得る。粗粉砕は、例えば、ジョークラッシャー、ブラウンミル、スタンプミル等の粗粉砕機を用いて仮焼成物を粉砕する。微粉砕は、粉砕時間等の条件を適宜調整しながら、ジェットミル、ボールミル、振動ミル、ビーズミル、乾式または湿式アトライター等の微粉砕機を用いて粗粉砕した粉末を更に粉砕する。仮焼成物が大きい塊を形成している場合には、粗粉砕を行ってから微粉砕を行うことが好ましい。

上述の主成分原料の仮焼成物を粉砕する際、副成分であるＳｎＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、及びその他の副成分としてＬｉ_２ＣＯ_３、ＳｉＯ_２、ＣａＣＯ_３等を添加する。ただし、副成分の添加は上述の主成分の混合工程で行ってもよい。なお、最終的に得られる混合物中の各副成分の含有量が上記範囲内となるように、上記化合物の代わりに他の化合物を用いてもよい。

続いて、上記のようにして得られた粉砕粉にバインダを添加、混合し、スプレー乾燥等によって造粒する。バインダとしては、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が望ましい。造粒により得られる顆粒の粒径は８０〜３００μｍ程度とすることが望ましい。その後、得られた顆粒を金型に充填し、加圧成形してＭｎＺｎ系フェライトの成形体を得る。

次に、成形体を加熱炉内において焼成する（本焼成工程）。本焼成工程においては、焼成温度と焼成雰囲気を制御する必要がある。焼成温度は１１５０〜１５００℃の範囲から適宜選択することができるが、本発明のフェライトコアの効果を十分引き出すには、１２００〜１４００℃の範囲で焼成することが好ましい。焼成雰囲気は、窒素、アルゴン等の不活性ガスと酸素の混合雰囲気において、酸素分圧を適宜調整すればよい。

図１（ａ）は、本実施形態に係るＥ字型フェライトコア（磁心）を示す斜視図である。図１（ａ）に示すように、Ｅ字型のフェライトコア１００は、Ｅ型コアなどと呼ばれ、トランスやチョークコイルなどに使用される。フェライトコア１０１のようなＥ型コアが採用されたトランス及びチョークコイルとしては、図１（ｂ）に示すような、内部に２つのＥ型コアが対向配置されたものが知られている。

以下、本発明をさらに詳細な実施例に基づいて説明するが本発明は、これらの実施例に限定されない。
＜実験例１＞

各成分原料を最終的に表１に示した組成になるように秤量し、これに５００ｍＬのイオン交換水を溶媒として加えて、鋼鉄製ボールミルを用いて１６時間湿式混合した。原材料混合物を乾燥させた後、大気雰囲気中において、９００℃の温度で１時間仮焼きした。得られた仮焼き粉及び副成分（ＳｎＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＣａＣＯ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２）を秤量し、これに５００ｍＬのイオン交換水を溶媒として加えて、鋼鉄製ボールミルを用いて３時間湿式粉砕を行った。なお、ＳｎＯ_２及びＣｒ_２Ｏ_３の含有量は表１に記載した通りであり、その他の副成分の含有量は、ＳｉＯ_２：０．０１質量部、ＣａＣＯ_３：０．１質量部、Ｎｂ_２Ｏ_５：０．０４質量部、ＺｒＯ_２：０．０３質量部とした。

得られた粉砕物スラリーを乾燥し、この粉砕粉にバインダを加えて造粒した後、得られた顆粒を外径４８ｍｍ×内径３０ｍｍ×高さ１０ｍｍのトロイダル形状に加圧成形した。

得られた成形体を酸素分圧制御下において、温度１３００℃（温度保持時間：５時間、温度保持時の酸素分圧：１体積％）で焼成することにより、フェライトコアを得た。

フェライトコアの磁気損失Ｐｃｖを次のようにして測定した。すなわち、Ｂ−Ｈアナライザー（型式：ＳＹ−８２１７，岩通計測製）を用い、磁束密度２００ｍＴ、周波数１００ｋＨｚの条件で温度２５〜１５０℃の範囲の磁気損失を測定し、１２０℃における磁気損失Ｐｃｖの値を求めた。

フェライトコアの飽和磁束密度Ｂｓを次のように測定した。すなわち、直流ＢＨトレーサー（型式ＳＫ１１０，メトロン技研製）を用い、磁界１１９４Ａ／ｍの条件で温度２５〜１５０℃の範囲の飽和磁束密度Ｂｓを測定し、１２０℃における飽和磁束密度Ｂｓの値を得た。

フェライトコアの焼結密度Ｄ_ａ（ｇ／ｃｍ^３）はアルキメデス法で水を用いて測定した。理論密度Ｄ_ｃ（ｇ／ｃｍ^３）は下記式（１）を用いて算出し、相対密度Ｄ_ｒ（％）は下記式（２）を用いて算出した。

ＭｎＺｎ系フェライトの主組成がＦｅ_３Ｏ_４：ＭｎＦｅ_２Ｏ_４：ＺｎＦｅ_２Ｏ_４：ＮｉＦｅ_２Ｏ_４＝ａ：ｂ：ｃ：ｄ（単位：ｍｏｌ％）において、
Ｄ_ｃ＝０．０５２１×ａ＋０．０５×ｂ＋０．０５３６×ｃ＋０．０５３８×ｄ …式（１）
Ｄ_ｒ＝Ｄ_ａ／Ｄ_ｃ×１００ …式（２）

表１に測定結果を示す。この表１から、ＭｎＺｎ系フェライトの主成分の組成、及び副成分の含有量を適切に制御した試料においては、１２０℃における高飽和磁束密度特性（Ｂｓ≧５００ｍＴ）及び低磁気損失特性（Ｐｃｖ≦２０００ｋＷ／ｍ^３）に優れたＭｎＺｎ系フェライトが得られていることがわかる。

＜実験例２＞

表２及び表３に示した組成からなる顆粒を実験例１と同様の手順により作製し、得られた顆粒から大きさの異なるトロイダルコア（成形体）を作製した。外径２４ｍｍ×内径１５ｍｍ×高さ５ｍｍのトロイダル形状（形状１）、外径４８ｍｍ×内径３０ｍｍ×高さ１０ｍｍのトロイダル形状（形状２）、外径６１ｍｍ×内径３７ｍｍ×高さ１２ｍｍのトロイダル形状（形状３）、外径７７ｍｍ×内径４８ｍｍ×高さ１５ｍｍのトロイダル形状（形状４）、外径８０ｍｍ×内径５０ｍｍ×高さ１６ｍｍのトロイダル形状（形状５）、外径８０ｍｍ×内径５０ｍｍ×高さ１７．５ｍｍのトロイダル形状（形状６）にそれぞれ加圧成形した。これらの成形体を実験例１と同様に焼成し、ＭｎＺｎ系フェライトコアを得た。得られた形状１〜６のＭｎＺｎ系フェライトコアのコア質量は、それぞれ５、３４、６３，１２０、１４７、１５９ｇである。これらの測定結果を表２及び表３に示す。なお、表３における比較例２２−１〜２２−６は特許文献１に記載される試料Ｎｏ．２３、比較例２３−１〜２３〜６は、特許文献２に記載される試料Ｎｏ．９の組成から作製したＭｎＺｎ系フェライトコアである。

表２及び表３から、本発明の実施例においては小型コア（形状１）だけでなく、大型コア（形状２〜５）においても高い相対密度（相対密度≧９５％）を有し、且つ飽和磁束密度Ｂｓが５００ｍＴ以上と高く、且つ磁気損失Ｐｃｖが２０００ｋＷ／ｍ^３以下に低減されたＭｎＺｎ系フェライトコアが得られていることがわかる。

一方、比較例２２−１〜２２−６はＮｉＯ量が多いためにいずれのコア形状においても飽和磁束密度Ｂｓが５００ｍＴ未満と低い。比較例２３−１〜２３−６は磁気損失Ｐｃｖが２０００ｋＷ／ｍ^３を超える高い水準にあり、コアの大型化に伴う飽和磁束密度Ｂｓの悪化が顕著である。

これらの結果から、本発明はＭｎＺｎ系フェライトの主成分の組成、及び副成分の含有量を適切に制御することによって、高温下で飽和磁束密度Ｂｓが高く、且つ磁気損失Ｐｃｖが低いＭｎＺｎ系フェライト大型コアが得られていることがわかる。

以上のように、本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトは、高い飽和磁束密度Ｂｓと低い磁気損失Ｐｃｖを有するので、トランス、チョークコイルといった部品に好適に用いることができる。また、本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトは大型コアとした場合においても高い飽和磁束密度Ｂｓと低い磁気損失Ｐｃｖを有するので、大型のトランス、チョークコイルのような部品に好適に用いることができる。

Claims

酸化鉄がＦｅ_２Ｏ_３換算で６５〜７５ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で５〜２０ｍｏｌ％、酸化ニッケルをＮｉＯ換算で０．４〜２ｍｏｌ％、残部が実質的にＭｎＯの組成となる主成分からなり、副成分として酸化錫と酸化クロムの双方を含み、当該双方の総和含有量が、主成分の上記酸化物の合計質量１００質量部に対し、ＳｎＯ_２換算及びＣｒ_２Ｏ_３換算で０．１〜０．４質量部の範囲であり、且つ、酸化錫をＳｎＯ_２換算で０．０５〜０．３５質量部、酸化クロムをＣｒ_２Ｏ_３換算で０．００５〜０．０５質量部含有することを特徴とするＭｎＺｎ系フェライト。
１２０℃における飽和磁束密度Ｂｓ（測定磁界：１１９４Ａ／ｍ）が５００ｍＴ以上、且つ磁気損失Ｐｃｖ（測定条件：１００ｋＨｚ、２００ｍＴ）が２０００ｋＷ／ｍ^３以下であることを特徴とする請求項１に記載のＭｎＺｎ系フェライト。
相対密度≧９５％であることを特徴とする請求項１に記載のＭｎＺｎ系フェライト。
酸化鉄がＦｅ_２Ｏ_３換算で６５〜７５ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で５〜２０ｍｏｌ％、酸化ニッケルをＮｉＯ換算で０．４〜２ｍｏｌ％、残部が実質的にＭｎＯの組成となる主成分からなり、副成分として酸化錫と酸化クロムの双方を含み、当該双方の総和含有量が、主成分の上記酸化物の合計質量１００質量部に対し、ＳｎＯ_２換算及びＣｒ_２Ｏ_３換算で０．１〜０．４質量部の範囲であり、且つ、酸化錫をＳｎＯ_２換算で０．０５〜０．３５質量部、酸化クロムをＣｒ_２Ｏ_３換算で０．００５〜０．０５質量部含有することを特徴とするＭｎＺｎ系フェライト大型コア。
１２０℃における飽和磁束密度Ｂｓ（測定磁界：１１９４Ａ／ｍ）が５００ｍＴ以上、且つ磁気損失Ｐｃｖ（測定条件：１００ｋＨｚ、２００ｍＴ）が２０００ｋＷ／ｍ^３以下であることを特徴とする請求項４に記載のＭｎＺｎ系フェライト大型コア。
相対密度≧９５％であることを特徴とする請求項４に記載のＭｎＺｎ系フェライト大型コア。