JPH03233908A - フェライト磁性体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はトランス、インダクタ、磁気へ・ンド等の各種
電子部品に利用される高結晶性フェライト粉末をガラス
材で結着固化してなる超低収縮率のフェライト磁性体と
その製造方法に関するものである。

従来の技術 従来のフェライト磁性体の製造方法は、主として粉体冶
金法、すなわち、粉末成型と高温焼成の工程を必要とす
る焼結法がほとんどである。

Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト磁性体を作る場合は、出
発原料であるＦｅｚｅｓ　、Ｎｉｏ　、ＺｎＯ、Ｃｕ（
１を所定の割合で配合し、脱ガスおよびある程度の固相
反応を進めるために、７００〜１０００″Ｃ程度で仮焼
、粉砕しくこれを仮焼粉という）、造粒、底型という工
程を経て、その成型体を適切な雰囲気中で前記の仮焼成
温度より高温である１０００〜１４００°Ｃ程度で本焼
成することによって多結晶質のフェライト磁性体を得て
いる。所望の磁気特性を得るために、上記の出発原料に
さらに様々な酸化物が少量添加される場合も多い。

磁性体の透磁率は温度に依存し、その変化率は温度係数
αμｒ（ＸＩＯ−６／’Ｃ）で表わされる。この温度係
数αμｒが小さい程温度変化に対する透磁率変化が小さ
くなり、そのために少量のＣｒ２Ｏ３を出発原料に添加
することは公知である。しかし、一般にＣｒ、０３の添
加は同時に透磁率を著しく減少させてしまう。そコテ、
Ｂｉ、Ｏ，やｖ２０３、ｐｂｏなども同時に少量添加し
、透磁率の低下を抑えながら、温度係数αμｒの小さい
フェライト磁性体を得ている。この透磁率を抑える効果
は、それぞれが添加されることにより、フェライト粒界
が活性化し焼成反応が促進され、収縮、ち密化が進み、
すなわちフェライトが高結晶化することに起因するとさ
れている。

発明が解決しようとする課題 従来の技術によって得られるフェライト磁性体は、本焼
成で数ｌＯ％の収縮が生じるという欠点を有していた。

そのため以下のようにして超低収縮フェライト磁性体を
得ることを可能にした。すなわち、高温で十分にスピネ
ル化させた高結晶フェライト粉末と、この焼成温度より
低い軟化点を持つガラス粉末を混合し、このガラス粉末
の軟化点温度以下でかつ上記高結晶性フェライト粉末の
焼成温度以下の範囲で加熱処理することによって高結晶
性フェライト粉末をガラスに結着し、収縮率を数％に抑
えることを可能にした。

ところが、上記の超低収縮フェライト磁性体では、用い
るフェライト粉末は高温焼成によって十分に高結晶化す
るために、従来の高透磁化のための酸化物の微量添加は
ほとんど影響を与えない。

そのため従来のように８１゜０３のような高透磁率のた
めの酸化物の複合添加では、Ｃｒｚ０３の添加によって
温度係数αμｒは小さくなるものの透磁率の著しい減少
を抑えることができず、温度係数αμｒの小さい高透磁
率の超低収縮フェライト磁性体を得ることが困難であっ
た。

本発明の目的は、超低収縮フェライト磁性体で、温度係
数αμｒの小さいフェライト磁性体とその製造方法を提
供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明では、高結晶性フェラ
イト粉末と少なくともＣｒ成分を含有するガラス粉末と
の混合物もしくは高結晶性フェライト粉末とガラス粉末
と酸化クロムとの混合物を、このガラス粉末と酸化クロ
ムの溶融反応の生じる温度以上でかつ上記高結晶性フェ
ライト粉末の焼成温度以下の範囲で加熱処理して、高結
晶性フェライト粉末をガラスで結着した構造を持つ超低
収縮フェライト磁性体とするものである。

作用 以上のように高結晶性フェライト粉末の結着材であるガ
ラス材に含まれるＣｒ成分が加熱処理中に高結晶性フェ
ライト粉末内に拡散していく段階で、処理時間が短かい
ために十分拡散できずに結着部分にＣｒ成分が多く存在
するような構造となり、透磁率の低下が少ないにもかか
わらず温度係数αμｒが低くなるという従来とは異なる
挙動を示すと考えられる。

なお、高結晶性フェライト粉末とガラス粉末と酸化クロ
ムの混合物を用いた場合でも同様の結果が得られたのは
、ガラス粉末と酸化クロムの溶融反応が先に生じ、Ｃｒ
成分を含有したガラスが溶融した場合と同じ状態になり
、次にＣｒ成分の一部がフェライト粉末中に拡散すると
いうプロセスをとるためと考えられる。

実施例 以下、本発明の実施例について説明する。

すなわち、本発明は、第１図に示すように高結晶性フェ
ライト粉末１をこの高結晶性フェライト粉末１の焼成温
度以下で軟化溶融するＣｒ成分を含有するガラス材２で
結着した構造とするものである。なお、図中３は空隙、
４は高結晶性フェライト粉末１中のボアである。

具体的には、高結晶性フェライト粉末１とＣｒ成分を含
有したガラス粉末とをよく混合する。場合によっては、
例えば、ガラス作成が困難な程Ｃｒ成分を多く含有させ
たい場合などでは、高結晶性フェライト粉末１とガラス
粉末と粉末状酸化クロムをよく混合し、この混合物を造
粒、加圧成型した後、この成型体中の高結晶性フェライ
ト粉末１間に混在する上記ガラス粉末を軟化溶融させる
ことにより、高結晶性フェライト粉末１をガラス材２で
結着し固化してフェライト磁性体とする。ただし、粉末
状酸化クロムを混合する場合は、ガラス粉末と酸化クロ
ムが溶融反応する温度まで加熱する必要がある。

ここで使用する高結晶性フェライト粉末１は、高温焼成
によって十分にスピネル化したものであって、通常は１
０００°Ｃ以上で焼成したものが望ましい。

軟質フェライト磁性体を得る場合は、高結晶性フェライ
ト粉末１の保磁力Ｈｅが小さい程よいので、磁性粉末の
サイズが大きい程望ましいが、一方、高結晶性フェライ
ト粉末工の充填密度が下がるので実際には１００〜２０
０μｍ径までが適している。

次に、高結晶性フェライト粉末１を結着するガラス軟化
温度は加熱処理温度以下であればよいが、本発明による
フェライト磁性体の応用を考えると耐熱性の観点から下
限は３００’Ｃ以上であることが望ましい。高結晶性フ
ェライト粉末１に加えるガラス粉末の量は０．３〜３０
ｗｔ％がよ＜　　０．３ｗｔ％より少ないと高結晶性フ
ェライト粉末工の結着効果が小さく機械的強度が確保で
きない。一方、３０−ｔ％より多いガラス量では、結着
力は十分に強くなるが非磁性量が増すためにフェライト
磁性体としての磁気特性が著しく悪化して好しくない。

なお、酸化クロムは、実験では、Ｃｒｚｏｌを用いたが
、Ｃｒ成分を含んだ酸化物であれば良い。

以下、具体的な実施例について説明する。

（実施例１） Ｆｅ２０３　とＮｉＯとＺｎＯとＣｕＯの配合モル比が
４８．５：　１６．３　：　３１．２７　３．５よりな
る混合物と上記混合物に対しＣｒｔ（ｈを０．３重量部
添加した混合物を別々に１３２０°Ｃ６時間焼成し、平
均粒径７０ＩＩｍのＮｉ−ＺｎＣｕ系フェライト本焼成
分を２種類準備した。Ｘ線解析した結果では２種類とも
軟質フェライト特有の鋭いスピネル構造回折線が得られ
、結晶性の非常に高いフェライト磁性粉末であり、すな
わち十分にスピネル化が進んでいることを確認した。

一方、Ｃｒ成分を含まない無アルカリはうけい酸鉛系ガ
ラスにＣｒ、Ｏ，を１０００重量部添加し、８００°Ｃ
に加熱溶融させた後、急冷し、平均粒系１μｍのＣｒ成
分を含有したガラス粉末を準備した。Ｘ線解析した結果
ではガラス質特有の回折パターンが得られ、十分反応し
ガラス化していることを確認した。

Ｃｒ、０．を添加していない上記高結晶性フェライト粉
末に対し、３．０重量部の上述のＣｒ成分を含有したガ
ラス粉末をよく混合し、その混合物を造粒後、３ｔｏｎ
／ｃ１ａの圧力で内径７ｆｆｌＩ１１、外径１２ｍａ＋
、厚さ３ｆｆｌＩ１１のリング状成型品を作成した。こ
の成型品を電気炉内に配置し、１２００°Ｃで６０分間
空気中で加熱処理し、ガラス結着型のリング状フェライ
トコアを得た（本発明品１）。

一方、ＣｒｚＣｈを添加していない上記高結晶性フェラ
イト粉末と、Ｃｒ成分を含まないガラス粉末と、Ｃｒ２
０１を１００　：　３　：　　０．３重量比でよく混合
し、その混合物から本発明品１と同一条件でガラス結着
型のリング状フェライトコアを得た（本発明品２）。

比較のため、ＣｒｚＯ３を添加した上記高結晶性フェラ
イト粉末にＣｒ成分を含まない無アルカリはうけい酸鉛
系ガラスを３．０重量部添加した混合物から本発明品ｌ
と同一条件でガラス結着型のリング状フェライトコアを
得た（比較品）。

本発明品１、本発明品２、比較品は組成的には全く同し
である。また、これらの微細構造の走査型電子顕微鏡で
の観察では差異は認められない。

これらの材料特性を第１表に示す。

以下余白 第１表 本発明品１と本発明品２はほぼ同じ特性を有している。

比較品に対しては温度係数αμｒが小さいにもかかわら
ず透磁率は大きくなっており、すなわち温度係数αμｒ
が小さく、かつ高透磁率の超低収縮率フェライト磁性体
が得られた。

（実施例２） 実施例１と同一条件で作成したリング状威型体を３個ず
つ（本発明品１、本発明品２、比較品を１つずつ）電気
炉内に設置し、１２００°Ｃで加熱処理した。その際の
温度プロフィールは、昇温速度を１７０°Ｃ／１　ｈ、
降温速度を３００°Ｃ／ｈとし、１２００°Ｃでの保持
時間を３０〜１８０分で行った。得られたフェライト磁
性体の特性を第２図に示す。本発明品１と本発明品２と
では特性にほとんど差は認め１ られす、比較品に対しては、いずれの保持時間において
も、温度係数αμｒは小さく、透磁率（μ）が大きくな
っている。ただし、保持時間が長くなるにしたがってそ
の特性は比較品に近づいている。

微細構造を走査電子顕微鏡観察したが、フェライト粒径
等の構造変化は認められず、このことは、本発明品は高
結晶性フェライト粉末の結着部分にＣｒ成分が局在して
おり、保持時間が長くなるに従って、Ｃｒ成分が高結晶
フェライト粉末内に拡散していき、組成的に比較品に近
ずくことを意味すると考えられる。第２図から保持時間
を１２０分以下としたときに本発明の特徴が多く現われ
ている。

（実施例３） ＰｅｚＯ：＋とＮｉＯとＺｎＯとＣｕＯのモル比が４８
．５　：　１６．３　：３１．２：　　３．５よりなる
出発混合物にＣｒｇＯ，＋を０〜２．０重量部添加し、
よく混合した後、１３２０°Ｃ６時間焼威し、平均焼成
７０μｍのＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系軟質フェライト本焼焼成
を準備した。Ｘ線解析した結果では、軟質フェライト特
有の鋭いスピネル構造回折線が得られ、結晶性の非常に
高いフェライト磁性粉で２ あり、すなわち十分にスピネル化が進んでいることを確
認した。

Ｃｒｙ’ｓを出発混合物に添加しなかった上記高結晶性
フェライト粉末に対し、粉末状ＣｒｔＯ，ｌを０〜２．
０重量部添加し、さらに、その混合物に対してＣｏ戒分
を含まない無アルカリはうけい酸鉛系ガラス粉末を３重
量部添加した混合物から、実施例１と同一条件でリング
状フェライトコアを作成した（本発明品）。

一方、出発混合物にＣｒｔ（ｈを添加した上記高結晶性
フェライト粉末に対し、Ｃｒ成分を含有しない無アルカ
リはうけい酸鉛系ガラス粉末を３重量部添加した混合物
から、実施例１と同一条件でリング状フェライトコアを
作成した（比較品）。それぞれの特性を第３図に示す。

すべてのＣｒＪｔの添加量で、本発明品は温度係数αμ
ｒが小さく、かつ高透磁率の磁性体であることを示して
いる。

ここで、高結晶性フェライト粉末に混合した粉末状Ｃｒ
２Ｏ３の一部もしくはすべてを無アルカリはうけい酸鉛
系ガラスのＣｒ成分とした場合でも、同一の特性が得ら
れることは実施例１から明らかである。

なお、上記実施例において、各温度での透磁率の測定は
ＪＩＳ規格（Ｃ２５６１）に準じ、まず前述のリング状
フェライトコアに絶縁テープを一層巻いた後、線径０．
２６ｍｍφの絶縁銅線を全周にわたって一層巻いた試料
を準備した。次にこの１００ＫＨｚでの自己インダクタ
ンスＬをマクスウエルフ゛リッジで測定磁界の強さが０
．８　（Ａ／ｍ）以下にて測定し、自己インダクタンス
から、透磁率と温度係数を算出した。

さらに収縮率は熱処理前のリング状成型品の熱処理後の
リング状フェライトコアの外径寸法をそれぞれ測定し熱
処理前後による寸法収縮率を算出した。

発明の効果 以上のように、本発明によれば、高結晶性フェライト粉
末を用いたガラス結着型低収縮フェライト磁性体で、結
着部分にＣｒ成分が局在した構造となることによって、
寸法精度がよく、温度係数αμｒ小さい高透磁率の磁性
材料となり、各種磁気応用製品に使われる有用な電子部
品、材料として優れた効果を奏し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフェライト磁性体の一実施例を示す微
細構造の模式図、第２図は成型体の加熱処理における１
２００’Ｃでの保持時間と温度係数αμｒ、透磁率（μ
）の関係を示す特性図、第３図はＣｒｇＯｚの配合量と
温度係数αμｒ、透磁率（μ）の関係を示す特性図であ
る。 １・・・・・・高結晶性フェライト粉末、２・・・・・
・ガラス材、３・・・・・・空隙、４・・・・・・ボア
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高温焼成で十分にスピネル化が進んだＮｉ−Ｚｎ
   系もしくはＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系の高結晶性のフェライト
   粉末をこの焼成されたフェライト粉末より低い軟化点を
   持つガラス材で結着し、高結晶性フェライト粒内よりも
   結着部分にＣｒ成分をより多く有するフェライト磁性体
   。
2. （２）高温焼成で十分にスピネル化が進んだＮｉ−Ｚｎ
   系もしくはＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系の高結晶性のフェライト
   粉末と、この焼成された高結晶性フェライト粉末より低
   い軟化点を持ち少なくともＣｒ成分を含有するガラス粉
   末とを混合、造粒した混合物を加圧成型した後、上記高
   結晶性フェライト粉末の焼成温度以下の加熱処理により
   、この成型体中に混在するガラス粉末を軟化溶融させて
   高結晶フェライト粉末をガラス材で結着するフェライト
   磁性体の製造方法。
3. （３）Ｎｉ−Ｚｎ系もしくはＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系の高結
   晶性フェライト粉末と、ガラス粉末と粉末状の酸化クロ
   ムとの混合物の加熱処理温度をガラス粉末と酸化クロム
   が溶融反応する温度以下でかつ上記高結晶性フェライト
   粉末の焼成温度以下とした請求項２記載のフェライト磁
   性体の製造方法。