JPH0597507A - Ferrite material - Google Patents

Ferrite material

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JPH0597507A
JPH0597507A JP3244998A JP24499891A JPH0597507A JP H0597507 A JPH0597507 A JP H0597507A JP 3244998 A JP3244998 A JP 3244998A JP 24499891 A JP24499891 A JP 24499891A JP H0597507 A JPH0597507 A JP H0597507A
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JP
Japan
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ferrite
ferrite material
polycrystalline
raw material
powder
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JP3244998A
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Japanese (ja)
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Shinji Nagata
伸二 永田
Norio Sasaki
教雄 佐々木
Mineo Yorizumi
美根生 頼住
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PURPOSE:To provide a polycrystalline ferrite material or a joined ferrite material excellent in productivity and mass productivity. CONSTITUTION:Ferrite raw material powder 2 is calcined by a discharge plasma sintering method to produce a ferrite material composed of a polycrystalline substance. A coprecipitated ferrite material is preferred as the above-mentioned ferrite raw material powder 2. At this time, the ferrite raw material powder is preferably subjected to heat treatment (calcining) at >=900 deg.C temperature in calcining. The calcining by the discharge plasma sintering method is carried out in a state of a single crystal ferrite material brought into contact with the coprecipitated ferrite material or embedded in the coprecipitated ferrite material. Thereby, the coprecipitated ferrite material is calcined and converted into the polycrystalline ferrite material and the joining and integration of the polycrystalline ferrite material with the single crystal ferrite material are simultaneously carried out.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロセラミクス
に代表される電子部品用材料等に用いられるフェライト
材に関し、特に高周波特性に優れたフェライト材に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferrite material used as a material for electronic parts typified by electroceramics, and more particularly to a ferrite material excellent in high frequency characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高性能化等の
要求がますます強まる状況下にあっては、こられ電子機
器を構成する各種の部品、ひいては各種材料に対しても
同様の要求が大きな課題とされている。例えば、SW電
源(スイッチング電源)や磁気ヘッド等を構成するフェ
ライト材においては、SW電源の小型化や磁気ヘッドの
高性能化を達成するために、より優れた高周波特性を有
する材料の開発が望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, under the circumstances where demands for downsizing and high performance of electronic devices are increasing, the same applies to various parts constituting the electronic devices and eventually various materials. Demand is a big issue. For example, in ferrite materials that compose SW power supplies (switching power supplies), magnetic heads, and the like, it is desired to develop materials having superior high-frequency characteristics in order to achieve downsizing of SW power supplies and high performance of magnetic heads. It is rare.

【0003】このような高周波特性に優れた微小粒径の
フェライト材としては、例えば水溶液中での共沈反応に
より湿式合成した微細な共沈フェライト材料を原料粉体
として用い、この共沈フェライト材料を焼成することに
より得られる多結晶体からなるフェライト材が知られて
いる。上記共沈フェライト材料は、既にスピネル相であ
るので、従来のセラミック・プロセスのように仮焼工程
を必要とすることがなく、乾燥後、成型、焼成を行うと
いう簡略なプロセスで焼結体を製造し得ること、また組
成の均一性に優れていること等の利点を有していること
から、上記フェライト材の原料粉体として好適である。
As such a ferrite material having a fine particle size and excellent high frequency characteristics, for example, a fine coprecipitated ferrite material which is wet-synthesized by a coprecipitation reaction in an aqueous solution is used as a raw material powder. A ferrite material made of a polycrystalline body obtained by firing is known. Since the coprecipitated ferrite material is already in the spinel phase, it does not require a calcination step as in the conventional ceramic process, and a sintered body can be formed by a simple process of drying, molding and firing. It is suitable as a raw material powder of the above ferrite material because it can be manufactured and has advantages such as excellent composition uniformity.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記共
沈フェライト材料からフェライト材を製造する場合、焼
成時にスピネル型結晶が容易に分解を起こすために、最
終製品に微細なクラックが発生し、機械的耐久性や磁気
特性が劣化するという問題がある。
However, when a ferrite material is produced from the above co-precipitated ferrite material, fine cracks occur in the final product because the spinel type crystals are easily decomposed during firing, resulting in mechanical failure. There is a problem that durability and magnetic characteristics are deteriorated.

【0005】このため、共沈フェライト材料を原料粉体
として用いて優れた特性を有するフェライト材を得るた
めには、特殊な焼成法が必要とされており、例えば特開
昭60−141669号公報や特開平1−152707
号公報等に開示される技術が知られている。上記特開昭
60−141669号公報に記載される技術は、N2
スとH2 ガスの混合ガス雰囲気中で一定の昇温速度であ
る温度まで加熱した後、焼成を行うものであり、特開平
1−152707号公報に記載される技術は、真空中又
はN2 ガスやArガス等の不活性ガス雰囲気中にて昇温
速度を一定にして焼成するものである。
Therefore, in order to obtain a ferrite material having excellent characteristics by using a coprecipitated ferrite material as a raw material powder, a special firing method is required, for example, JP-A-60-141669. And JP-A-1-152707
Techniques disclosed in Japanese Patent Publications and the like are known. The technique described in JP-A-60-141669 mentioned above is one in which firing is performed after heating to a temperature having a constant temperature rising rate in a mixed gas atmosphere of N 2 gas and H 2 gas. The technique described in Kaihei 1-152707 is to perform firing at a constant temperature rising rate in a vacuum or in an atmosphere of an inert gas such as N 2 gas or Ar gas.

【0006】しかし、これらの技術は、特別な焼成雰囲
気に保つことや焼成時の昇温速度を厳密に制御すること
を必要とすることから、生産性、量産性の点で満足な方
法であるとは言い難い。
[0006] However, these techniques are satisfactory in terms of productivity and mass productivity because they require maintaining a special firing atmosphere and strictly controlling the temperature rising rate during firing. It is hard to say.

【0007】一方、例えばビデオヘッド等の磁気ヘッド
においては、摺動ノイズを低減させ、CN比の向上を図
るために、これまでの単結晶フェライトヘッドから、単
結晶フェライト材と多結晶フェライト材による複合型磁
気ヘッドに切り替えられつつある。この複合型磁気ヘッ
ドは、高飽和磁束密度を有する単結晶フェライトをフロ
ントギャップ側に、高透磁率を有する多結晶フェライト
をバックギャップ側に配したもので、簡単な構造であり
ながら、高密度記録が可能で優れた電磁変換効率を発揮
するという長所を有するものである。
On the other hand, in a magnetic head such as a video head, in order to reduce sliding noise and improve the CN ratio, a single crystal ferrite material and a polycrystalline ferrite material are used instead of the conventional single crystal ferrite head. It is being switched to a composite type magnetic head. This composite type magnetic head has a single structure ferrite having a high saturation magnetic flux density on the front gap side and a polycrystalline ferrite having a high magnetic permeability on the back gap side. And has the advantage of exhibiting excellent electromagnetic conversion efficiency.

【0008】従来より、このような複合型磁気ヘッドに
おいて磁気コアとして用いられる複合フェライト材は、
例えば単結晶フェライト材と多結晶フェライト材とをそ
れぞれ作成し、続いてこれら両者を加熱圧着させること
により得られている。このように、従来の接合フェライ
ト材の製造方法では、多くの工程が必要となり、従って
コストの低減化を図る上で非常に不利である。
Conventionally, a composite ferrite material used as a magnetic core in such a composite magnetic head is
For example, it is obtained by producing a single crystal ferrite material and a polycrystal ferrite material, respectively, and then thermocompression bonding both of them. As described above, the conventional method for manufacturing a bonded ferrite material requires many steps, and thus is extremely disadvantageous in terms of cost reduction.

【0009】そこで、本発明はこのような実情に鑑みて
提案されたものであって、生産性、量産性に優れた多結
晶のフェライト材や接合型のフェライト材を提供するこ
とを目的とする。
Therefore, the present invention has been proposed in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a polycrystalline ferrite material or a junction type ferrite material excellent in productivity and mass productivity. ..

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の目
的を達成せんものと鋭意研究の結果、共沈フェライト材
料を焼成する際に放電プラズマ焼結法を採用すれば、特
別な焼成雰囲気や焼成時の昇温速度等を厳密に制御する
必要がなく、微小粒径で高周波特性に優れた焼結体を非
常に短時間で製造することができ、またこの放電プラズ
マ焼結法による焼成を行うに際し、上記共沈フェライト
材料と単結晶フェライト材を接触、或いは共沈フェライ
ト材料中に単結晶フェライト材を埋設させた状態にして
おけば、上記共沈フェライト材料が焼成されるととも
に、これら両者を加熱圧着させることができることを見
出し、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies as a result of achieving the above-mentioned objects, and as a result, if a spark plasma sintering method is adopted when firing a coprecipitated ferrite material, special firing is performed. It is not necessary to strictly control the atmosphere or the temperature rising rate during firing, and it is possible to produce a sintered body with a fine grain size and excellent high frequency characteristics in a very short time. When performing firing, if the coprecipitated ferrite material and the single crystal ferrite material are in contact with each other, or if the single crystal ferrite material is embedded in the coprecipitated ferrite material, the coprecipitated ferrite material is fired, They have found that they can be thermocompression bonded together, and have completed the present invention.

【0011】即ち、本発明はフェライト原料粉体が放電
プラズマ焼結法により焼成されてなる多結晶体よりなる
ことを特徴とするものである。また、本発明はフェライ
ト原料粉体が単結晶フェライト材と接触させた状態で放
電プラズマ焼結法により焼成されてなり、上記フェライ
ト原料粉体の焼結体である多結晶フェライト材と上記単
結晶フェライト材とが接合一体化されてなることを特徴
とするものである。
That is, the present invention is characterized in that the ferrite raw material powder is composed of a polycrystalline body obtained by firing by a discharge plasma sintering method. Further, the present invention is obtained by sintering the ferrite raw material powder in a state of being in contact with the single crystal ferrite material by a discharge plasma sintering method, and a polycrystalline ferrite material which is a sintered body of the ferrite raw material powder and the single crystal. It is characterized by being joined and integrated with a ferrite material.

【0012】上記フェライト原料粉体としては、従来よ
り公知の材料が何れも使用可能であり、固相反応により
合成された原料粉体であっても良いが、特に水溶液中で
の共沈反応により合成される共沈フェライト材料が好適
である。この共沈フェライト材料は、例えばMn2+,Z
2+,Fe2+,Fe3+等の水溶性塩を用い、これら水溶
性塩が所定の組成となるように調整された水溶液中での
アルカリ溶液の添加による共沈反応、或いはこの共沈の
酸化反応等から合成される。
As the ferrite raw material powder, any of conventionally known materials can be used, and a raw material powder synthesized by a solid phase reaction may be used, but especially by a coprecipitation reaction in an aqueous solution. Co-precipitated ferrite materials that are synthesized are preferred. This co-precipitated ferrite material is, for example, Mn 2+ , Z
A water-soluble salt such as n 2+ , Fe 2+ , or Fe 3+ is used, and a coprecipitation reaction by addition of an alkaline solution in an aqueous solution adjusted so that the water-soluble salt has a predetermined composition, or the co-precipitation reaction It is synthesized from the oxidation reaction of precipitation.

【0013】上記水溶性塩としては、特に限定されず、
例えば硫酸塩、塩酸塩等が何れも使用可能である。
The water-soluble salt is not particularly limited,
For example, sulfate, hydrochloride, etc. can be used.

【0014】本発明のフェライト材は、上記フェライト
原料粉体を成型した後、放電プラズマ焼結法により焼成
して得られるものである。上記放電プラズマ焼結法と
は、焼結反応に放電プラズマを利用する新規な焼結法で
ある。この放電プラズマ焼結法を行う際には、図1に示
すように、フェライト原料粉体2を耐熱性、耐衝撃性を
有する円筒状の型1内に充填し、導電性の耐熱材料から
なり、前記型1内に嵌合する凸部を有する電極3,3の
前記凸部を上記型1の開口部より挿入して上記フェライ
ト原料粉体2に対して所定の圧力を加える。その後、上
記電極3,3に電圧を印加して上記フェライト原料粉体
2に放電プラズマを起こす。これにより、上記フェライ
ト原料粉体2の表面が活性化されるとともに、通電加熱
されて焼成加工される。この放電プラズマ焼結法により
上記フェライト原料粉体2を焼成することにより、2〜
3分の極めて短時間でバルク焼結体を得ることが可能と
なる。
The ferrite material of the present invention is obtained by molding the above ferrite raw material powder and then firing it by a discharge plasma sintering method. The spark plasma sintering method is a novel sintering method that uses discharge plasma for the sintering reaction. When performing this spark plasma sintering method, as shown in FIG. 1, ferrite raw material powder 2 is filled in a cylindrical mold 1 having heat resistance and impact resistance, and made of a conductive heat resistant material. Then, the protrusions of the electrodes 3, 3 having the protrusions that fit in the mold 1 are inserted through the openings of the mold 1 and a predetermined pressure is applied to the ferrite raw material powder 2. Then, a voltage is applied to the electrodes 3 and 3 to generate discharge plasma in the ferrite raw material powder 2. As a result, the surface of the ferrite raw material powder 2 is activated, and at the same time, it is electrically heated to be fired. By firing the ferrite raw material powder 2 by the discharge plasma sintering method,
It becomes possible to obtain a bulk sintered body in an extremely short time of 3 minutes.

【0015】このような放電プラズマ焼結法による上記
フェライト原料粉体の焼成を行う前に、予め900℃以
上の温度で熱処理することが望ましい。これにより、得
られた多結晶体よりなるフェライト材の磁気特性が著し
く向上する。この際、処理時間は適宜選定されることが
好ましい。熱処理温度が900℃よりも低いと十分な効
果を期待することができない。
Before firing the ferrite raw material powder by such a discharge plasma sintering method, it is desirable to preliminarily heat-treat at a temperature of 900 ° C. or higher. As a result, the magnetic characteristics of the obtained polycrystalline ferrite material are significantly improved. At this time, it is preferable that the processing time is appropriately selected. If the heat treatment temperature is lower than 900 ° C, a sufficient effect cannot be expected.

【0016】また、本発明では、このような放電プラズ
マ焼結法による焼成工程において、上述のような焼結体
の作製と同時に、この焼結体と単結晶フェライト材との
接合一体化を行うことができる。この場合、上記フェラ
イト原料粉体に単結晶フェライト材を接触させた状態
か、或いは上記フェライト原料粉体中に単結晶フェライ
ト材を埋没させた状態で放電プラズマ焼結法による焼成
を行う。これにより、製造工程が大幅に簡素化されると
ともに、コストの低減化を図るとができる上、多結晶フ
ェライト材と単結晶フェライト材の加熱圧着が低温、短
時間で行われるので、両者の界面の分離は非常に良好に
なり、且つ界面のうねりが極めて少ない等、界面の制御
性が向上する。
Further, in the present invention, in the firing step by such a discharge plasma sintering method, the sintered body and the single crystal ferrite material are joined and integrated simultaneously with the production of the sintered body as described above. be able to. In this case, firing is performed by the discharge plasma sintering method in a state where the single crystal ferrite material is brought into contact with the ferrite raw material powder or in a state where the single crystal ferrite material is embedded in the ferrite raw material powder. This greatly simplifies the manufacturing process and reduces the cost, and since the thermocompression bonding of polycrystalline ferrite material and single crystal ferrite material is performed at low temperature and in a short time, the interface between the two Separation is very good, and the controllability of the interface is improved such that the undulation of the interface is extremely small.

【0017】[0017]

【作用】フェライト原料粉体に直接電圧を加えると、図
2に示すように、粉体粒子4間隙4aにミクロ放電が起
きてプラズマが発生する。このプラズマの衝撃により上
記粉体粒子4の表面の酸化皮膜や吸着ガス等の不純物が
蒸発して除去されると同時に、上記粉体粒子4の表面に
熱や歪みのエネルギーが蓄積されて活性化される。その
結果、多くの空格子点が生成され、原子移動の拡散定数
が通常の数百倍まで高まるとともに、上記粉体粒子4間
にジュール熱が発生し、熱拡散が活発に起こる。これに
より、極めて短時間で焼結を完了することが可能とな
る。
When a voltage is directly applied to the ferrite raw material powder, as shown in FIG. 2, a micro discharge occurs in the gap 4a of the powder particle 4 and plasma is generated. The impact of the plasma evaporates and removes the oxide film on the surface of the powder particles 4 and impurities such as adsorbed gas, and at the same time, heat and strain energy are accumulated on the surfaces of the powder particles 4 to activate them. To be done. As a result, many vacancies are generated, the diffusion constant of atom transfer is increased to several hundred times that of a normal atom, Joule heat is generated between the powder particles 4, and thermal diffusion actively occurs. This makes it possible to complete the sintering in an extremely short time.

【0018】また、このようなフェライト原料粉体に単
結晶フェライト材を接触させた状態か、或いは上記フェ
ライト原料粉体中に単結晶フェライト材を埋没させた状
態で電圧を印加すると、上述と同様の原理によってフェ
ライト原料粉体と単結晶フェライト材間にプラズマが発
生し、これらの表面が活性化されて低温、短時間で両者
の接合一体化が完了する。
Further, when a voltage is applied in the state where the single crystal ferrite material is brought into contact with the ferrite raw material powder or in the state where the single crystal ferrite material is embedded in the ferrite raw material powder, the same as described above is obtained. According to the principle, plasma is generated between the ferrite raw material powder and the single crystal ferrite material, the surfaces of these are activated, and the joining and integration of the two are completed at low temperature and in a short time.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例により説明す
るが、本発明がこの実施例に限定されるものでないこと
は言うまでもない。実施例1 本実施例は、水溶液中での共沈反応により湿式合成され
たMn−Zn系フェライト原料粉末を放電プラズマ焼結
法により焼成して多結晶フェライト材を作製した例であ
る。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to specific examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples. Example 1 This example is an example of producing a polycrystalline ferrite material by firing the Mn—Zn based ferrite raw material powder wet-synthesized by a coprecipitation reaction in an aqueous solution by a discharge plasma sintering method.

【0020】先ず、原料としてFe原料(例えばFeS
4 ・7H2 O),Mn原料(例えばMnSO4 ・5H
2 O)及びZn原料(例えばZnSO4 ・7H2 O)を
用い、MnO:ZnO:Fe2 3 =28:20:52
なる割合で含む水溶液を調整した。そして、この水溶液
にアルカリ成分として水酸化カリウムを加えて、溶液の
pHが11となるように調整した。
First, as a raw material, an Fe raw material (for example, FeS) is used.
O 4 · 7H 2 O), Mn raw material (e.g. MnSO 4 · 5H
2 O) and a Zn raw material (for example, ZnSO 4 .7H 2 O), and MnO: ZnO: Fe 2 O 3 = 28: 20: 52.
An aqueous solution containing the following proportions was prepared. Then, potassium hydroxide was added to this aqueous solution as an alkaline component to adjust the pH of the solution to 11.

【0021】続いて、この溶液を十分攪拌しながら、酸
化剤として例えば塩素酸カリウムKClO3 を添加し、
反応溶液の温度を100℃とし1時間保持して反応を進
行させた。反応終了後、得られた反応生成物を十分に水
洗した後、濾過、乾燥させて、共沈Mn−Znフェライ
ト微粒子粉末を得た。そして、この共沈Mn−Znフェ
ライト微粒子粉末をN2 ガス雰囲気中1000℃で2時
間仮焼成した。なお、この仮焼成中に、10〜20%の
α−ヘマタイト(Fe2 3 )が生成されていることが
確認された。
Then, while sufficiently stirring this solution, for example potassium chlorate KClO 3 was added as an oxidant,
The temperature of the reaction solution was set to 100 ° C. and maintained for 1 hour to allow the reaction to proceed. After the reaction was completed, the obtained reaction product was thoroughly washed with water, filtered and dried to obtain coprecipitated Mn-Zn ferrite fine particle powder. Then, this coprecipitated Mn-Zn ferrite fine particle powder was calcinated at 1000 ° C. for 2 hours in an N 2 gas atmosphere. It was confirmed that 10 to 20% of α-hematite (Fe 2 O 3 ) was produced during this calcination.

【0022】その後、上記共沈Mn−Znフェライト微
粒子粉末を放電プラズマ焼結法により大気中で5分間焼
成を行って多結晶Mn−Znフェライト材を得た。この
時、圧力を500kgf/cm2 とし、電流2000A
を投入した。次に、このようにして得られた多結晶Mn
−Znフェライト材に、N2 ガス雰囲気中、900℃で
6時間のアニール処理を行った。
Then, the coprecipitated Mn-Zn ferrite fine particle powder was fired in the atmosphere for 5 minutes by a discharge plasma sintering method to obtain a polycrystalline Mn-Zn ferrite material. At this time, the pressure was 500 kgf / cm 2 , and the current was 2000 A.
Was thrown in. Next, the polycrystalline Mn thus obtained
The —Zn ferrite material was annealed at 900 ° C. for 6 hours in a N 2 gas atmosphere.

【0023】このようにして得られた多結晶Mn−Zn
フェライト材の粒子構造をX線回折により調べたとこ
ろ、大気中で焼成を行ったにもかかわらずスピネル単相
であり、その密度も真密度の99%以上まで十分に緻密
化していることが判った。また、この多結晶Mn−Zn
フェライト材は、その粒径が1〜2μm程度の非常に微
細な粒子構造を有しており、焼結反応が完了するまで要
した時間が僅か5分であることからも、上記多結晶Mn
−Znフェライト材の粒子は殆ど成長しなかった様子が
伺える。なお、このような結果は、焼成時の昇温速度に
依存しなかった。
The polycrystalline Mn-Zn thus obtained
When the grain structure of the ferrite material was examined by X-ray diffraction, it was found that it was a spinel single phase despite being fired in the air, and its density was sufficiently densified to 99% or more of the true density. It was In addition, this polycrystalline Mn-Zn
The ferrite material has a very fine grain structure with a grain size of about 1 to 2 μm, and it takes only 5 minutes to complete the sintering reaction.
It can be seen that the particles of the -Zn ferrite material hardly grew. In addition, such a result did not depend on the temperature rising rate during firing.

【0024】これに対して、上記共沈Mn−Znフェラ
イト微粒子粉末を従来の通常の焼成法により焼成した場
合(比較例1とする。)、得られた多結晶Mn−Znフ
ェライト材の粒径は10〜15μmもあり、良好な微小
粒径の多結晶フェライト材を得ることはできなかった。
On the other hand, when the coprecipitated Mn-Zn ferrite fine particle powder is fired by the conventional firing method (referred to as Comparative Example 1), the grain size of the obtained polycrystalline Mn-Zn ferrite material is obtained. Was 10 to 15 μm, and it was not possible to obtain a polycrystalline ferrite material having a good fine grain size.

【0025】次に、上述の本実施例の多結晶Mn−Zn
フェライト材及び上記比較例1を用いて、外径6mm、
内径3mm、厚さ1mmのリング形試料をそれぞれ作製
し、それらの透磁率の周波数依存性を調べたところ、図
3及び図5に示す結果が得られた。
Next, the polycrystalline Mn--Zn of the above-mentioned embodiment is used.
Using the ferrite material and Comparative Example 1 described above, an outer diameter of 6 mm,
When ring-shaped samples having an inner diameter of 3 mm and a thickness of 1 mm were produced and the frequency dependence of their magnetic permeability was examined, the results shown in FIGS. 3 and 5 were obtained.

【0026】図3は本実施例の多結晶Mn−Znフェラ
イト材の透磁率の周波数依存性を、図5は比較例1の多
結晶Mn−Znフェライト材の透磁率の周波数依存性を
それぞれ示す。なお、図3及び図5において、破線は、
透磁率μをμ=μ’−jμ”の如く複素数で表したとき
の実数部分(μ’)であり、通常の透磁率(インダクタ
ンス分)に相当するものである。また、実線は、虚数部
分(μ”)、すなわちエネルギー損失分に相当するもの
であり、理想的に言えばこれが低いほど好ましい。
FIG. 3 shows the frequency dependence of the magnetic permeability of the polycrystalline Mn—Zn ferrite material of this example, and FIG. 5 shows the frequency dependence of the magnetic permeability of the polycrystalline Mn—Zn ferrite material of Comparative Example 1. .. 3 and 5, the broken line indicates
The magnetic permeability μ is a real number part (μ ′) when expressed as a complex number such as μ = μ′−jμ ″, and corresponds to a normal magnetic permeability (inductance). The solid line indicates an imaginary number part. (Μ ″), that is, the energy loss, and ideally, the lower this is, the more preferable.

【0027】図3及び図5より、比較例1では100k
Hzを越えた範囲で損失の上昇並びに透磁率の低下が見
られたのに対して、本実施例では前記範囲での損失が小
さく1000kHz以上の高周波数域においても高透磁
率が維持されることが明らかにされた。
From FIGS. 3 and 5, in Comparative Example 1, 100 k
While the loss was increased and the magnetic permeability was decreased in the range exceeding Hz, the loss was small in the above range and the high magnetic permeability was maintained even in the high frequency range of 1000 kHz or more in this example. Was revealed.

【0028】更に、これら各多結晶Mn−Znフェライ
ト材と、上記共沈Mn−Znフェライト微粒子粉末の代
わりに従来の配合原料粉体を湿式混合した後、乾燥、仮
焼成、粉砕、成型し、更に比較例1と同様に通常の焼成
法により焼成して得られた多結晶Mn−Znフェライト
材(比較例2とする。)について、tanδ/μを指標
として高周波特性を調べた。この結果を図4に示す。
Further, each of these polycrystalline Mn-Zn ferrite materials and the above-mentioned coprecipitated Mn-Zn ferrite fine particle powder were wet-mixed, and then dried, pre-baked, crushed and molded, Further, with respect to the polycrystalline Mn—Zn ferrite material (referred to as Comparative Example 2) obtained by firing by the usual firing method as in Comparative Example 1, the high frequency characteristics were examined using tan δ / μ as an index. The result is shown in FIG.

【0029】図4から明らかなように、共沈Mn−Zn
フェライト微粒子粉末を原料粉体として用い、これを放
電プラズマ焼結法により焼成することにより、高周波特
性に優れた焼結体を得ることができることが判った。な
お、比較例2で使用した配合原料粉体を放電プラズマ焼
結法により焼成した場合には、磁気特性が劣悪で評価に
値しなかった。
As is apparent from FIG. 4, coprecipitation Mn-Zn
It has been found that a sintered body having excellent high frequency characteristics can be obtained by using ferrite fine particle powder as a raw material powder and firing the powder by a discharge plasma sintering method. In addition, when the compounded raw material powder used in Comparative Example 2 was fired by the discharge plasma sintering method, the magnetic characteristics were poor and it was not worth evaluating.

【0030】実施例2 次に、上記実施例1と同様にして湿式合成された共沈M
n−Znフェライト微粒子粉末を用い、この共沈Mn−
Znフェライト微粒子粉末に処理条件を表1に示すよう
に変化させて熱処理(仮焼成)を施した後、上記放電プ
ラズマ焼結法によりフェライト材を製造して、上記熱処
理時の処理温度と得られたフェライト材の磁気特性の関
係を検討した。
Example 2 Next, a wet-synthesized coprecipitated M was prepared in the same manner as in Example 1 above.
Using n-Zn ferrite fine particle powder, this coprecipitation Mn-
After subjecting the Zn ferrite fine particle powder to the heat treatment (temporary firing) while changing the treatment conditions as shown in Table 1, a ferrite material was manufactured by the above-mentioned discharge plasma sintering method. The relationship between the magnetic properties of the ferrite materials was investigated.

【0031】先ず、上記実施例1と同様に水溶液中での
共沈反応によりMn−Zn系フェライト原料粉末を湿式
合成した。
First, the Mn-Zn ferrite material powder was wet-synthesized by the coprecipitation reaction in an aqueous solution as in Example 1.

【0032】そして、この共沈Mn−Znフェライト微
粒子粉末をN2 ガス雰囲気中で下記の表1に示す条件に
て熱処理した。その後、上記共沈Mn−Znフェライト
微粒子粉末を上記実施例1と同じ条件にて放電プラズマ
焼結法により焼成を行って多結晶Mn−Znフェライト
材を得た。
Then, the coprecipitated Mn-Zn ferrite fine particle powder was heat-treated in an N 2 gas atmosphere under the conditions shown in Table 1 below. Then, the coprecipitated Mn-Zn ferrite fine particle powder was fired by the discharge plasma sintering method under the same conditions as in Example 1 to obtain a polycrystalline Mn-Zn ferrite material.

【0033】このようにして得られた多結晶Mn−Zn
フェライト材の真密度を測定したところ、何れも99%
以上の密度まで十分に緻密化していることが判った。
Polycrystalline Mn-Zn thus obtained
When the true density of the ferrite material was measured, both were 99%
It was found that the above density was sufficiently densified.

【0034】次に、これら多結晶Mn−Znフェライト
材を用いて、外径6mm、内径3mm、厚さ1mmのリ
ング形試料をそれぞれ作製し、各多結晶Mn−Znフェ
ライト材の周波数1MHzにおける透磁率を測定した。
この結果を表1に示す。なお、表1中に上記熱処理を施
さなかった場合の結果も併せて記した。
Next, using these polycrystalline Mn-Zn ferrite materials, ring-shaped samples having an outer diameter of 6 mm, an inner diameter of 3 mm and a thickness of 1 mm were prepared, and the polycrystalline Mn-Zn ferrite materials were made to pass through at a frequency of 1 MHz. The magnetic susceptibility was measured.
The results are shown in Table 1. The results obtained when the heat treatment was not performed are also shown in Table 1.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】表1に示すように、温度900℃以上で予
め熱処理を行った後、上述のような放電プラズマ焼結法
により焼成を行った場合には、極めて高い透磁率を示す
ことが判った。これに対して、熱処理を施さなかった場
合や処理温度が900℃に満たない場合には、透磁率が
非常に小さく、十分な磁気特性が得られないことが明ら
かとなった。
As shown in Table 1, it was found that when heat treatment was performed in advance at a temperature of 900 ° C. or higher and then firing was performed by the above-described discharge plasma sintering method, extremely high magnetic permeability was exhibited. .. On the other hand, it was revealed that when the heat treatment was not performed or the treatment temperature was less than 900 ° C., the magnetic permeability was very small and sufficient magnetic characteristics could not be obtained.

【0037】実施例3 本実施例は、上記実施例1と同様にして得られたMn−
Zn系フェライト原料粉末を同一組成を有する単結晶M
n−Zn系フェライト材と接触させた状態で放電プラズ
マ焼結法により焼成を行って多結晶Mn−Znフェライ
ト材を作製すると同時に、多結晶Mn−Znフェライト
材と単結晶Mn−Zn系フェライト材との接合一体化を
行って接合フェライトを得た例である。
Example 3 In this example, Mn-obtained in the same manner as in Example 1 above was obtained.
Single crystal M of Zn-based ferrite raw material powder having the same composition
A polycrystalline Mn-Zn ferrite material and a single-crystal Mn-Zn ferrite material are manufactured at the same time as a polycrystalline Mn-Zn ferrite material is manufactured by performing firing by a discharge plasma sintering method while being in contact with the n-Zn ferrite material. This is an example in which a bonded ferrite is obtained by carrying out the bonding and integration with and.

【0038】先ず、上記実施例1と同様に水溶液中での
共沈反応によりMn−Zn系フェライト原料粉末を湿式
合成した後、この共沈Mn−Znフェライト微粒子粉末
をN2 ガス雰囲気中1000℃で2時間仮焼成した。
First, the Mn-Zn ferrite material powder was wet-synthesized by coprecipitation reaction in an aqueous solution in the same manner as in Example 1 above, and the coprecipitated Mn-Zn ferrite fine particle powder was then heated at 1000 ° C. in an N 2 gas atmosphere. It was calcined for 2 hours.

【0039】そして、ブリッジマン法等により作製した
単結晶Mn−Zn系フェライト材(上記共沈Mn−Zn
フェライト微粒子粉末と同一組成を有する。)を上記共
沈Mn−Znフェライト微粒子粉末と接触させた状態で
上述の同様にして放電プラズマ焼結法による焼成を行っ
た。これにより、上記共沈Mn−Znフェライト微粒子
粉末が焼成され多結晶Mn−Znフェライト材が得られ
ると同時に、この多結晶Mn−Znフェライト材と上記
単結晶Mn−Zn系フェライト材が加熱圧着されて接合
フェライトが得られた。
Then, the single crystal Mn-Zn type ferrite material (the above coprecipitated Mn-Zn) produced by the Bridgman method or the like is used.
It has the same composition as the ferrite fine particle powder. Was contacted with the coprecipitated Mn-Zn ferrite fine particle powder, and was fired by the spark plasma sintering method in the same manner as described above. As a result, the coprecipitated Mn-Zn ferrite fine particle powder is fired to obtain a polycrystalline Mn-Zn ferrite material, and at the same time, the polycrystalline Mn-Zn ferrite material and the single crystal Mn-Zn ferrite material are thermocompression bonded. A bonded ferrite was obtained.

【0040】このようにして得られた接合フェライトに
おける単結晶Mn−Zn系フェライト材と多結晶Mn−
Znフェライト材との界面を走査型電子顕微鏡により観
察したところ、上記界面の分離が非常に良好で、且つ界
面のうねりが極めて少ないことが判った。
The single crystal Mn-Zn ferrite material and the polycrystalline Mn- in the thus obtained joint ferrite are
When the interface with the Zn ferrite material was observed with a scanning electron microscope, it was found that the separation of the interface was very good and the waviness of the interface was extremely small.

【0041】[0041]

【発明の効果】上述のように、本発明では、フェライト
原料粉体を放電プラズマ焼結法により焼成しているの
で、特別な雰囲気や焼成時の昇温速度等を厳密に制御し
なくても、高周波特性に優れた微小粒径のフェライト材
を得ることができる。また、本発明では、フェライト原
料粉体の焼成工程中に、この多結晶フェライト材と単結
晶フェライト材との加熱圧着工程をも完了させることが
できるので、製造工程の大幅な簡素化が図れ、コスト低
減も容易に行うことができる。しかも、このような放電
プラズマ焼結法によれば、焼結反応が完了するまでに要
する時間が僅か数分程度と極めて短時間であるので、多
結晶フェライト材と単結晶フェライト材との界面の分離
が非常に良好で、且つ界面のうねりが極めて少ない等、
界面の制御性に優れている。
As described above, in the present invention, since the ferrite raw material powder is fired by the spark plasma sintering method, it is not necessary to strictly control the special atmosphere or the temperature rising rate during firing. Thus, it is possible to obtain a ferrite material having a fine particle size and excellent high frequency characteristics. Further, in the present invention, during the firing step of the ferrite raw material powder, it is possible to complete the thermocompression bonding step of the polycrystalline ferrite material and the single crystal ferrite material, it is possible to greatly simplify the manufacturing process, The cost can be reduced easily. Moreover, according to such a discharge plasma sintering method, since the time required for completing the sintering reaction is only a few minutes, which is extremely short, the interface between the polycrystalline ferrite material and the single crystal ferrite material is The separation is very good, and the waviness of the interface is extremely small.
Excellent controllability of the interface.

【0042】更に、本発明では、多結晶フェライト材と
単結晶フェライト材との接合一体化を900℃程度の極
低温で行うことが可能となるので、これに伴って生産
性、量産性の向上とともに、コストの低減を図ることが
できる。
Further, according to the present invention, it becomes possible to join and integrate the polycrystalline ferrite material and the single crystal ferrite material at an extremely low temperature of about 900 ° C. Therefore, productivity and mass productivity are improved accordingly. At the same time, the cost can be reduced.

【0043】[0043]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】放電プラズマ焼結法を説明するための模式的な
斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining a discharge plasma sintering method.

【図2】放電プラズマ焼結法による焼成反応のメカニズ
ムを説明するための模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a mechanism of a firing reaction by a discharge plasma sintering method.

【図3】本発明を適用した多結晶フェライト材の透磁率
の周波数依存性を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing frequency dependence of magnetic permeability of a polycrystalline ferrite material to which the present invention is applied.

【図4】本発明を適用した多結晶フェライト材、共沈フ
ェライト材料を通常の焼成法により焼成して得られた多
結晶フェライト材及び配合原料を通常の焼成法により焼
成して得られた多結晶フェライト材の周波数に対するt
anδ/μの変化を示す特性図である。
FIG. 4 is a diagram showing a polycrystalline ferrite material to which the present invention is applied, a polycrystalline ferrite material obtained by firing a coprecipitated ferrite material by an ordinary firing method, and a polycrystalline ferrite material obtained by firing a compounding raw material by an ordinary firing method. T for frequency of crystalline ferrite material
It is a characteristic view which shows the change of an (delta) / micro.

【図5】共沈フェライト材料を通常の焼成法により焼成
して得られた多結晶フェライト材の透磁率の周波数依存
性を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing frequency dependence of magnetic permeability of a polycrystalline ferrite material obtained by firing a coprecipitated ferrite material by a usual firing method.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フェライト原料粉体が放電プラズマ焼結
法により焼成されてなる多結晶体よりなるフェライト
材。
1. A ferrite material comprising a polycrystalline material obtained by firing a ferrite raw material powder by a discharge plasma sintering method.
【請求項2】 フェライト原料粉体が900℃以上の温
度で熱処理されていることを特徴とする請求項1記載の
フェライト材。
2. The ferrite material according to claim 1, wherein the ferrite raw material powder is heat-treated at a temperature of 900 ° C. or higher.
【請求項3】 フェライト原料粉体が単結晶フェライト
材と接触させた状態で放電プラズマ焼結法により焼成さ
れてなり、上記フェライト原料粉体の焼結体である多結
晶フェライト材と上記単結晶フェライト材とが接合一体
化されてなるフェライト材。
3. A polycrystalline ferrite material, which is a sintered body of the above ferrite raw material powder, and the above single crystal, wherein the ferrite raw material powder is sintered by a discharge plasma sintering method while being in contact with the single crystal ferrite material. A ferrite material that is integrated with a ferrite material.
JP3244998A 1991-03-15 1991-08-30 Ferrite material Pending JPH0597507A (en)

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EP92104304A EP0503639B1 (en) 1991-03-15 1992-03-12 Polycristalline ferrite materials
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WO2000058235A1 (en) * 1999-03-29 2000-10-05 Sumitomo Coal Mining Co., Ltd. Method for preparing eutectic ceramics
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