JPH05243033A

JPH05243033A - フェライトの製造方法

Info

Publication number: JPH05243033A
Application number: JP4044055A
Authority: JP
Inventors: Teruhiro Makino; 彰宏牧野; Naoki Sakazume; 直樹坂詰
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1993-09-21
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JP2938261B2

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気ヘッドにおける磁気特性の向上を図るこ
とを目的とする。【構成】水熱合成法により製造された原料粉を仮焼し
た後に、成型し、焼成することを特徴とするフェライト
の製造方法。【効果】高い均一性、緻密性及び高い抗折強度を有す
るフェライトを提供することができ、又これを磁気ヘッ
ドのコア材に使用することにより磁気ヘッドにおける磁
気特性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば磁気コア材に使
用される水熱合成法によるフェライト原料粉を使用した
フェライトの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気ヘッドに使用されるコア材に
は、乾式法により製造された高密度単結晶フェライト材
が使用されていたが、これは、通常セラミックスの製造
と同様の方法により製造されていた。つまり、原料の酸
化物、水酸化物、あるいは炭酸塩を秤量し、次に粉砕媒
体として鋼球を分散媒として水を用いた鋼球ボールミル
で粉砕する。そしてこの結果、原料は均一になるように
混合される。続いて、原料を８００〜１３００℃に加熱
し（予備焼成）、フェライト化合物とする。ここで炭酸
塩は分解し、固相拡散による反応によって、最終的な化
合物となる。さらに、予備焼成の後、材料をさらに均質
にするため、及び次工程に成形・焼結を行なうので粒子
サイズを小さくするするため粉砕を行なう。そして、粉
砕した材料は流動性を持つよう造粒し目的とする形状に
乾式成形する。従って、焼結過程で密度が上昇し、最終
的な磁気特性が付与されるようになる。

【０００３】しかし、上記のような製造方法によるフェ
ライトは、内部に気孔が残り多孔質であり、加工中に欠
け易く、これを磁気ヘッドに使用する場合、精密なギャ
ップを加工することが困難であるという問題を有した。
そこで、磁性粉末をさらに高温・高圧下で成形するホッ
トプレス法を応用した超高密度フェライトは、上記の製
造方法による焼結フェライトに比較して高密度であるば
かりでなく、硬度が極めて高く、精密機械加工が可能で
あったが、高温長時間の焼成によるコスト高、高温化で
の酸素放出による気孔率の増大、さらに高温化による粒
成長による大粒径化などの問題を有していた。

【０００４】そこで、さらに進んだ方法として共沈法に
よって製造された原料粉を用いたフェライトの製造方法
が知られているが、これは金属水酸化物を共沈させ、順
次沈殿させた溶液を攪拌しながら乾燥させることにより
共沈フェライト材料を得るものであり、このように得ら
れた共沈フェライト材料は、すでにスピネル化している
ので、造粒、成型、焼成という簡単なプロセスで焼成で
き、かつ組成の均一性の良好な低抗磁率で高透磁率の単
結晶フェライトが得られるという利点がある。しかし、
上記共沈法により作製された原料粉も、やはり１３００
℃以上の高温雰囲気下で長時間焼成して初めて、気孔率
を低減することが可能であり、高温長時間の焼成による
コスト高、高温化での酸素放出による気孔率の増大、そ
して高温化による粒成長による大粒径化は回避し難い問
題として残されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、粉末材料の
製造方法として上記方法の他に、一般に粗大な固着粒子
の形成が比較的少ない粉末の製造方法として水熱合成法
が知られている。この水熱合成法は、アルカリ懸濁液を
高温、高圧下で水熱処理することにより粉末粒子を製造
するものである。そこで、本発明者らは、この水熱合成
法による粉末を用いてフェライトを製造したが、得られ
たフェライトは、飽和磁化の大きいものが得られにくか
ったり、また反応が部分的に進み易く、このため粒度の
揃ったものが得られにくいといった問題を有していた。

【０００６】従って、本発明は上記課題を鑑みてなされ
たもので、高い均一性、緻密性及び高い抗折強度を有す
るフェライトの製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

【０００８】本発明におけるフェライトの製造方法は、
上記課題を解決するために、水熱合成法により製造され
た原料粉を仮焼した後に、成型し、焼成することを特徴
とするものである。

【０００９】

【作用】従来においては、水熱合成法により製造された
原料粉を直接成型し、焼成することによってフェライト
を製造していたが、本発明では、前記フェライトの製造
工程の成型前に仮焼処理を施すことによって、従来の前
記フェライト製造工程における焼成処理時に発生したガ
スを事前に除去して、高い均一性、緻密性及び高い構成
強度を有するフェライトを製造することができる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明のフェライトの製造方法におけ
る一実施例について説明する。まず、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｆｅ
を所定量含む水溶液を作製する。前記元素の化合物は種
々の水溶性化合物を使用しうるが、好ましくは塩化物、
硝酸塩などである。次に、前記金属化合物水溶液に、例
えばＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ₃ＯＨなどの水溶液を接
触、混合しアルカリ懸濁液とする。次いで、前記アルカ
リ懸濁液をオートクレーブなどの圧力容器に入れて、１
２０〜２５０℃で水熱反応処理してフェライト沈殿物を
形成させる。そして、前記のように水熱反応処理して得
られたフェライト沈殿物を、水洗、乾燥後、次いで焼成
するには普通６５０〜９５０℃で行なう。前記焼成は、
回転炉、流動層炉などの種々の型式の装置を利用して通
常０．５〜５時間程度で行なうことができる。このよう
にして得られたフェライト原料粉を仮焼処理した後に、
成型し、焼成することによってフェライトを完成させ
る。

【００１１】次に、上記のような本発明方法によって得
られたフェライトの性質及び特性を測定するために以下
のような試験を行なった。

【００１２】（試験例１）まず、水熱合成法によって得
られた原料粉を直接、成型・焼成することによって得ら
れた従来のフェライトと、上記本発明方法における実施
例のフェライトについて、その焼結度を測定するため
に、前記従来例のフェライトと本実施例のフェライトの
成形体を加熱した時の線収縮曲線を測定して図１に示し
た。

【００１３】図１に示された線収縮曲線より本実施例の
フェライトは、従来例のフェライトよりも低温で焼
結が始まり、かつ焼結速度が速いということが判る。つ
まり、本実施例のフェライトの方が、従来例のフェラ
イトよりも低温で、かつ短時間の焼結が可能というこ
とになり、高温下での酸素放出による気孔率の低減及び
高温化による結晶粒成長による大粒径化を回避すること
ができ、従って、本実施例によるフェライトは、構造上
の均一性、緻密性及び空孔率の低減を図ることが可能で
ある。従って、試験例１の結果より本実施例のフェライ
トは短時間での焼成が可能である。

【００１４】（試験例２）次に、本発明に係わるフェラ
イトについて焼結時間が７．２Ｋｓのものと１４．４Ｋ
ｓのもの及び従来例のフェライトについて、それらの焼
結温度に対する空孔率及び結晶粒径を測定して、表１及
び表２に示した。また、表１及び表２をグラフ化して図
２及び図３に示した。なお、従来例のフェライトの焼結
時間は３６．０Ｋｓであり、本試験例２において使用し
た上記本実施例のフェライトＡの組成及び大きさを表３
に示した。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】

【表３】

【００１８】図２及び図３に示されているように、本実
施例のフェライトＡは、従来より低い９００℃〜１１０
０℃の温度で短時間焼成しても、約５〜０．５μmまで
の微細な結晶粒径のフェライトを作製することが可能で
あることが判る。一方、従来例のフェライトでは結晶粒
径が４μmで空孔率が４．５％となり、これ以上結晶粒
径を小さくしていくと空孔率が高くなり、ＨＩＰ処理し
ても生成した空孔をつぶすことが不可能となって、空孔
率が５％を超えてしまう問題を有する。

【００１９】従って、本実施例のフェライトＡは、従来
例のフェライトと比較して、結晶の微細化が容易で、か
つ空孔率の低減を図ることが可能であるといえる。

【００２０】（試験例３）次に、試験例２より本実施例
のフェライトＡは、微細で均一な粒子からなり、空孔率
が低く、従来例のフェライトと比較して、その抗折強度
の高いことが予想されるが、本試験例３において本実施
例のフェライトＡと、従来ボールミル等を使用して微細
化した従来例のフェライトについて、その結晶粒径に対
する抗折強度を測定した。

【００２１】本試験に使用した原料は、水熱合成法によ
って得られた原料粉であり、それ粒子径は０．０４〜
０．１２５μmの範囲である。測定に使用した試料は、
１１ＭＰａで金型により成型した後ＣＩＰにより２９４
ＭＰａで１８０ｓ（秒）圧粉し、９５０〜１２００℃で
７．２〜１４．４Ｋｓ真空中で焼成、さらに９００〜１
１００℃、１０８ＭＰａの条件でＨＩＰ処理することに
より作製した。そして、抗折強度の測定方法は、２×２
×２５ｎｍのサンプルについて、万能試験機を用いて３
点曲げ法により測定した。そして、その結果を表４に示
し、これをグラフ化したものを図４に示した。

【００２２】

【表４】

【００２３】水熱合成法によって得られた原料粉を圧粉
したフェライト圧粉体を９５０〜１２００℃で焼成し、
ＨＩＰ処理を行なうことにより、結晶粒径１〜５μm、
空孔率０．２％以下のＭｎ−Ｚｎフェライトが作製でき
た。そして、図４に示されているように、これらの微結
晶フェライトの抗折強度は、結晶粒径の（−１／２）乗
に比例して向上し、結晶粒径２μmの微結晶フェライト
で１８６ＭＰａの抗折強度が得られた。一方、結晶粒径
が９〜２０μmの従来例におけるフェライトは、微結晶
フェライトの場合と同様に結晶粒径の（−１／２）乗に
比例して抗折強度が向上し、結晶粒径９μmでは抗折強
度は１７０ＭＰａであった。また、本試験例３に用いた
本実施例のフェライト及び従来のフェライトを比較した
場合、結晶粒径が５μm前後では、従来例のフェライト
と同一程度の抗折強度が得られ、更に結晶粒径は３μm
以下とすることで、従来例のフェライトよりも高い抗折
強度を得ることができる。

【００２４】従って、本実施例によるフェライトＡは、
精密加工に幅広く対応できる機械的性質を有することが
判る。

【００２５】（試験例４）次に、前記試験例２及び３で
使用した本実施例のフェライトで、原料粉の大きさが
０．０４μmのフェライトＡと、表３にその組成を示す
原料粉の大きさが、０．１２５μmのフェライトＢを使
用して、その焼結温度と結晶粒径の大きさについて測定
した。そして、その結果を表５に示し、これをグラフ化
したものを図５に示した。

【００２６】

【表５】

【００２７】図５に示されているように、焼結温度と結
晶粒径には明確な比例関係があり、従って、焼結温度に
より結晶粒径を制御することが可能であることが判る。
つまり、本発明における実施例のフェライトは、その用
途により結晶粒径を変化させたものを製作することが可
能で、幅広い用途に対する対応が可能である。そして、
フェライト原料粉の組成及び大きさによっても焼結温度
による結晶粒径は、変化することが判る。よって、結晶
粒径の微妙な制御が可能であり、幅広い応用が可能であ
ることが判る。

【００２８】（試験例５）続いて、上記試験例４に使用
したフェライトＡ及びＢを使用し、また、比較例として
試験例３で使用した従来例のフェライトについて、その
結晶粒径に対する保磁力Ｈｃを測定した。

【００２９】測定に使用した試料は、１１ＭＰａで金型
成型後、ＣＩＰにより２９４ＭＰａで１８０ｓ（秒）圧
粉し、９５０〜１２００℃で７．２〜１４．４Ｋｓ真空
中で焼成し、さらに９００〜１１００℃、１０８ＭＰａ
の条件でＨＩＰ処理することにより作製した。測定結果
は表６に示した。そして、表６をグラフ化して図６に示
した。

【００３０】

【表６】

【００３１】図６に示されているように、本実施例のフ
ェライトＡ及びＢの結晶粒径の大きさに対する保磁力Ｈ
ｃの変化より、水熱合成法によって製造されたフェライ
ト原料粉の大きさ及び組成の違いによって、保磁力Ｈｃ
は変化するが、結晶粒径が小さくなるに従い保磁力Ｈｃ
の値が大きくなる傾向は、前記フェライトＡ及びＢの両
者に共通している。

【００３２】従って、本試験例５より、微細な結晶粒か
らなるフェライトは、良好な磁気特性を示すことが判
る。

【００３３】次に、本発明における実施例のフェライト
の微細化による機械的性質への影響について、以下に示
す試験例６によって測定した。（試験例６）本試験例６で使用したフェライトは、上述
した組成を有するフェライトＡ及びＢである。そして、
測定に使用した試料は、１１ＭＰａで金型成型後、ＣＩ
Ｐにより２９４ＭＰａで１８０ｓ（秒）圧粉し、９５０
〜１２００℃で７．２〜１４．４Ｋｓ真空中で焼成し、
さらに９００〜１１００℃、１０８ＭＰａの条件でＨＩ
Ｐ処理することにより作製した。そして、透磁率はＬＣ
Ｒメーターにより印加磁界０．４Ａ／ｍにて、磁束密度
はＢ−Ｈループトレーサーにより印加磁界８００Ａ／ｍ
にて室温で測定した。そして、この結果を表７に示し
た。そして、表７をグラフ化して図７に示した。

【００３４】

【表７】

【００３５】図７に結晶粒径２．１μmの本試験例によ
るフェライトの比透磁率の周波数特性を従来例のフェラ
イトと比較した結果を示す。１ＭＨｚ以下の低周波域で
は、従来例のフェライトと比較して低下しているが、２
ＭＨｚ以上の高周波域では、ほぼ従来例のフェライトと
同程度の比透磁率が得られている。この結果より、この
軟磁気特性のレベルは、産業機器用及び民生用の磁気ヘ
ッド材料として使用しうるものと言える。

【００３６】なお、一般に図７のように２つの試料で
０．１〜１．０ＭＨｚの領域において、透磁率に一定の
差異があるものにおいては、１．０〜１０ＭＨｚの高周
波領域になると、０．１〜１．０ＭＨｚでの一定の差異
をそのまま持ち越して、一定の差異を生じるものである
が、図７では２．０〜１０ＭＨｚの高周波領域での透磁
率がほぼ等しくなっている。これは、本発明例のフェラ
ィトＢを用いた試料が高周波域での透磁率の低下割合が
少なく、優れた高周波特性を備えていることを示すもの
である。

【００３７】以上、本試験例１〜６の結果より明らかな
ように、本発明によるフェライトの製造方法は、原料粉
の成型前に仮焼処理することによって、焼成時に発生す
るガスを除去して、形成されるフェライトの構造の微結
晶化、均一化そして空孔率の低減及び抗折強度の向上を
図ったものである。よって、上記のような特性を有する
フェライトは、例えば磁気ヘッドのコア材等に使用する
ことができ、本発明方法によって製造したフェライトを
磁気ヘッドのコア材に使用した場合には、磁気特性の良
好な、そして精密加工に幅広く応用できる磁気ヘッドを
提供することが可能である。

【００３８】

【発明の効果】本発明方法によるフェライトの製造方法
は、水熱合成法によって製造された原料粉を成型及び焼
成する前に、仮焼処理することを特徴とし、前記仮焼処
理により、焼成時に発生するガスを事前に除去して、構
造上均一で、緻密な低空孔率で、抗折強度の高いフェラ
イトを形成することが可能である。よって、例えば本発
明による製造方法によって製造されたフェライトを磁気
ヘッドのコア材等として使用した場合、その磁気特性の
向上を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、試験例１における結果を示す図であ
る。

【図２】図３は、試験例２における結果を示す図であ
る。

【図３】図３は、試験例２における結果を示す図であ
る。

【図４】図４は、試験例３における結果を示す図であ
る。

【図５】図５は、試験例４における結果を示す図であ
る。

【図６】図６は、試験例５における結果を示す図であ
る。

【図７】図７は、試験例６における結果を示す図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水熱合成法により製造された原料粉を仮
焼した後に、成型し、焼成することを特徴とするフェラ
イトの製造方法。