JPH06333719A - Ni−Zn系ソフトフェライト - Google Patents

Ni−Zn系ソフトフェライト

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JPH06333719A
JPH06333719A JP5122576A JP12257693A JPH06333719A JP H06333719 A JPH06333719 A JP H06333719A JP 5122576 A JP5122576 A JP 5122576A JP 12257693 A JP12257693 A JP 12257693A JP H06333719 A JPH06333719 A JP H06333719A
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JP
Japan
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mol
less
ferrite
zno
teo
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JP5122576A
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English (en)
Inventor
Yukiko Nakamura
由紀子 中村
Satoru Narutani
哲 成谷
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ni−Zn系フェライトの初透磁率、さらには飽
和磁束密度の向上を実現する。 【構成】 Fe2O3:45〜50 mol%およびZnO:35 mol%
以下を含み、残部実質的にNiO、または Fe2O3:45〜50
mol%,ZnO:35 mol%以下およびCuO:10 mol%以下
を含み、残部実質的にNiOの組成になる基本成分中に、
Te酸化物をTeO2換算で3000 ppm以下、またはBe酸化物を
BeO 換算で2500 ppm以下含有させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高周波磁心としての
用途に供して好適なNi−Zn系フェライトに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】Ni−Zn系フェライトの初透磁率μi は基
本組成に強く依存する。高いμi を得る方法として、Ni
OよりもZnOを多めに配合する方法があり、たとえば F
e2O3:NiO:ZnO比を50:15:35( mol%) とすること
により、最高のμi を得ることができる。しかしなが
ら、Ni−Zn系フェライトの場合、用途が多品種にわた
り、また小型コアが多いことから、基本組成でμi を調
整することは生産効率上好ましくなく、一定の基本組成
に対して焼成条件や添加物を変化させることによって、
μi やその他の特性を制御する方が有利である。
【0003】ソフトフェライトのμi は焼結密度の上昇
に伴って増大する傾向にあり、同一の主成分組成でより
高μi を得るには、焼成温度を上げて高密度にする必要
がある。しかしながら、この方法では、焼成コストが増
大するだけでなく、焼成時の割れ、変形、あるいはZn成
分の蒸発に伴う組成ずれ等の問題が生じ易く、好ましく
ない。
【0004】上記した焼成温度の調整の他に、副成分の
添加によって高μi を得ることも可能である。例えば、
特開平5-21222号公報によると、Ni−Zn系フェライトに
MoO3を 0.1wt%以下添加することにより、μi が改善で
きるとされている。しかしながら、発明者らの実験によ
れば、MoO3はμi の改善に寄与(図1参照のこと)する
反面、焼結密度の低下を招き(同図2)、その結果、飽
和磁束密度Bm や抗折強度は低下する(同図3)。ま
た、焼結密度の低下に伴って焼成収縮率も低下するた
め、従来の金型を使用することができないという問題も
ある。
【0005】さらに、このNi−Zn系フェライトは、スイ
ッチング電源用チョークコイル等の磁心材料としても使
用されるが、かような用途に用いる場合、その磁気特性
として、大電流印加による高磁場においても飽和しない
こと、すなわち高い飽和磁束密度(Bm )をそなえるこ
とが要求される。しかも、スイッチング周波数は近年、
ますます高周波化しつつあることから、トランスその他
の部品の発熱によりコイルの使用温度は60〜100 ℃と高
くなる傾向にある。従って、最近では、このような温度
域においても高いBm を示すことが必要とされる。
【0006】ところが、従来、Bm の高い酸化物磁心材
料として広く用いられてきたMn−Zn系フェライトは、キ
ュリー温度が低いために、使用温度が80℃以上ではBm
が大幅に低下するという問題があった。また、Mn−Zn系
フェライトは他のフェライトに比べて電気抵抗が低い
(10〜103 Ωcm)ために、コアに直接巻線できないとい
う問題もあった。
【0007】この点、Ni−Zn系フェライトは、電気抵抗
が 106〜1010Ωcmと高いので、直接巻線が可能であり、
またキュリー温度が高いことからBm の温度特性も良好
である。しかしながら、Bm の絶対値がMn−Zn系フェラ
イトには及ばないというところに問題を残していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を解決するために開発されたもので、初透磁率、さら
には飽和磁束密度を効果的に向上させたNi−Zn系フェラ
イトを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明の要旨
構成は次のとおりである。 1. Fe2O3:45〜50 mol%およびZnO:35 mol%以下を
含み、残部実質的にNiOの組成になる基本成分中に、Te
酸化物をTeO2換算で3000 ppm以下含有させたことを特徴
とするNi−Zn系ソフトフェライト(第1発明)。
【0010】2. Fe2O3:45〜50 mol%、ZnO:35 mol
%以下およびCuO:10 mol%以下を含み、残部実質的に
NiOの組成になる基本成分中に、Te酸化物をTeO2換算で
3000 ppm以下含有させたことを特徴とするNi−Zn系ソフ
トフェライト(第2発明)。
【0011】3. Fe2O3:45〜50 mol%およびZnO:35
mol%以下を含み、残部実質的にNiOの組成になる基本
成分中に、Be酸化物をBeO換算で2500 ppm以下含有させ
たことを特徴とするNi−Zn系ソフトフェライト(第3発
明)。
【0012】4. Fe2O3:45〜50 mol%、ZnO:35 mol
%以下およびCuO:10 mol%以下を含み、残部実質的に
NiOの組成になる基本成分中に、Be酸化物をBeO換算で
2500 ppm以下含有させたことを特徴とするNi−Zn系ソフ
トフェライト(第4発明)。
【0013】この発明中、第1及び第2発明は、Te酸化
物の添加により、焼結密度をはじめとする他の特性に変
化を来すことなしに、高いμi を実現するものであり、
一方第3及び第4発明は、Be酸化物の添加により、焼結
密度を向上させることによって、高Bm を実現したもの
である。
【0014】
【作用】以下、この発明において、成分組成を前記の範
囲に限定した理由について説明する。 Fe2O3 :45〜50 mol% Fe2O3の含有量が45 mol%に満たないと、第2相が生成
し易いことから、この発明で所期したほど高いμi が望
み得ず、一方50 mol%を超えると電気抵抗が急激に低下
し、直接巻線できなくなるので、45〜50 mol%の範囲に
限定した。
【0015】ZnO:35 mol%以下 ZnOの含有量が35 mol%を超えるとキュリー点が 100℃
以下に低下し、実用材料として適さなくなるので、35 m
ol%以下(好ましくは15 mol%以上)の範囲に限定し
た。
【0016】CuO:10 mol%以下 CuOは、焼成温度と原料コストの低減に有効に寄与する
が、含有量が10 mol%を超えると損失係数が高くなるの
で、10 mol%以下(好ましくは0.5 mol%以上)の範囲
で含有させるものとした。
【0017】残部:NiO NiOは、高飽和磁束密度と高周波帯域でのμi および損
失係数の改善に有用であるので、この発明では残部はNi
Oとした。
【0018】Te酸化物:3000 ppm以下(TeO2換算) Te酸化物(主にTeO2)は、焼結密度を変えることなく高
透磁率を得るのに有効に寄与するが、TeO2換算で3000pp
m を超えると異常粒成長し易くなり、磁気特性が極めて
不安定となるので、3000 ppm以下(好ましくは 100〜15
00 ppm)の範囲で含有させるものとした。
【0019】Be酸化物:2500 ppm以下(BeO換算) Be酸化物(主にBeO)は、焼結密度の向上による高Bm
化に有効に寄与するが、BeO換算で2500 ppmを超えると
μi の劣化が著しくなり、またBm の改善効果が得られ
なくなるので、2500 ppm以下(好ましくは 300〜2000 p
pm)の範囲で含有させるものとした。
【0020】この発明に従い、 Fe2O3、ZnOおよびNiO
または Fe2O3、ZnO、CuOおよびNiOを基本成分とする
Ni−Zn系ソフトフェライトに、TeO2を少量添加すること
によって透磁率が改善される理由は、次のとおりと考え
られる。すなわち、低融点酸化物であるTeO2(単体の融
点:733 ℃)の添加によって、焼成の昇温過程で液相が
生じ、焼結性が改善されるため、結晶粒内の空孔が低減
し、その結果、無添加材に比べて透磁率が高くなる。ま
た、添加したTeO2の一部は焼成中に昇華するため、焼成
後のコアの粒界残留応力は無添加材に比べると低くな
り、そのことも、透磁率の改善に好影響を及ぼす。
【0021】
【実施例】
(実施例1)Fe2O3:ZnO:NiO=49.5:21:29.5 mol
%となるように秤量した後、湿式混合し、 900℃で3時
間仮焼して得たNi−Znフェライト仮焼粉に、TeO2を 637
ppmだけ添加して湿式粉砕した。乾燥後、バインダーと
してPVA を添加したのち、造粒し、ついで成形圧力:1
t/cm2 で外径:36mm、内径:24mm、高さ:8mmのトロイ
ダル形状に成形したのち、大気中にて1100〜1300℃で3
時間焼成してNi−Zn系フェライトコアを得た。かくして
得られたNi−Zn系フェライトコアの初透磁率(室温、f
=500 kHz)、焼結密度および飽和磁束密度(室温、H=
25 Oe)の焼成温度依存性について調べた結果を、図4、
5および6にそれぞれ示す。なお、比較のため、TeO2
無添加材についても同様の調査を行った。ここに、焼結
密度は理論密度に対する相対表示とした。
【0022】図4、5および6から明らかなように、こ
の発明に従いTeO2を添加したものは、無添加材に比べる
と、高い初透磁率を得ることができた。一方、焼結密
度、飽和磁束密度には全く影響がなかった。このよう
に、この発明では、焼結密度をはじめとする他の特性値
を変えることなしに、高μi を有するNi−Zn系フェライ
トを製造することができる。
【0023】(実施例2)Fe2O3:ZnO:NiO:CuO=4
9.0:21.0:29.0:1.0mol%となるように秤量したの
ち、湿式混合し、 875℃で3時間仮焼して得たNi−Znフ
ェライト仮焼粉に、TeO2を0〜3500 ppmの範囲にわたっ
て添加したのち、湿式粉砕した。乾燥後、バインダーと
してPVA を添加したのち、造粒し、ついで成形圧力:1
t/cm2 で外径:36mm、内径:24mm、高さ:8mmのトロイ
ダル形状に成形したのち、大気中にて1150℃で3時間焼
成してNi−Zn系フェライトコアを得た。かくして得られ
たNi−Zn系フェライトコアのTeO2添加量依存性について
調べた結果を、図7に示す。同図より明らかなように、
TeO2量の増加に伴ってμi は増大するが、3500ppmを超
えると異常粒が生じ、μi はかえって低下する傾向にあ
った。
【0024】(実施例3)表1に示す組成になるよう F
e2O3、ZnO、NiO、CuOを秤量したのち、湿式混合し、
850℃で3時間仮焼して得たNi−Znフェライト仮焼粉
に、TeO2を 637 ppmだけ添加したのち、湿式粉砕した。
乾燥後、バインダーとしてPVA を添加したのち、造粒
し、ついで成形圧力:1t/cm2 で外径:36mm、内径:24
mm、高さ:8mmのトロイダル形状に成形したのち、大気
中にて1050〜1250℃で3時間焼成してNi−Zn系フェライ
トコアを得た。表1に、焼結密度が96%となる焼成温度
とその時のμi 、Bm について調べた結果を併記する。
また比較のため、同じ基本組成でTeO2を添加しないもの
についての調査結果も、表1に併記した。
【0025】
【表1】
【0026】同表より明らかなように、この発明に従い
TeO2を少量添加したものは、 Fe2O3、ZnO、NiO、CuO
の配合比にかかわらず、焼結密度、飽和磁束密度を変え
ることなしに、高μi を実現することができた。これら
のコアに対し、比抵抗、抗折強度、結晶粒径、残留磁束
密度Br 、保磁力Hc の測定を行った結果、この発明に
従うコアは、無添加材に比べ、比抵抗、結晶粒径はほぼ
同等 (ただし、粒内空孔は少ない) で、抗折強度は若干
高くなり、またBr とHc はやや低くなる傾向が見られ
た。
【0027】(実施例4)Fe2O3:ZnO:NiO=49.5:2
1:29.5 mol%となるように秤量した後、湿式混合し、
900℃で3時間仮焼して得たNi−Znフェライト仮焼粉
に、BeOを 339 ppmだけ添加し、回転ボールミルを用い
て湿式粉砕した。乾燥後、バインダーとしてPVA を添加
したのち、造粒し、ついで成形圧力:1t/cm2 で外径:
36mm、内径:24mm、高さ:8mmのトロイダル形状に成形
したのち、大気中にて1100〜1300℃で3時間焼成してNi
−Zn系フェライトコアを得た。かくして得られたNi−Zn
系フェライトコアの焼結密度および飽和磁束密度(室
温、H=25 Oe)の焼成温度依存性について調べた結果
を、図8および9にそれぞれ示す。なお、比較のため、
BeOの無添加材についても同様の調査を行った。ここ
に、焼結密度は理論密度に対する相対表示とした。
【0028】図8および9から明らかなように、この発
明に従いBeOを添加したものは、無添加材に比べると、
焼結密度ひいては飽和磁束密度が向上している。
【0029】(実施例5)Fe2O3:ZnO:NiO:CuO=4
9.0:21.0:29.0:1.0mol%となるように秤量したの
ち、湿式混合し、 875℃で3時間仮焼して得たNi−Znフ
ェライト仮焼粉に、Be0を0〜3000 ppmの範囲にわたっ
て添加したのち、湿式粉砕した。乾燥後、バインダーと
してPVA を添加したのち、造粒し、ついで成形圧力:1
t/cm2 で外径:36mm、内径:24mm、高さ:8mmのトロイ
ダル形状に成形したのち、大気中にて1150℃で3時間焼
成してNi−Zn系フェライトコアを得た。かくして得られ
たNi−Zn系フェライトコアのBm および焼結密度のTeO2
添加量依存性について調べた結果を、図10に示す。同図
より明らかなように、BeO量の増加に伴ってBm および
焼結密度とも増大するが、2000 ppmを超えるとBm は低
下傾向にある。従って、高Bm の観点からはBeOの添加
量は 300〜2000 ppmとするのが望ましい。
【0030】(実施例6)表2に示す組成になるよう F
e2O3、ZnO、NiO、CuOを秤量したのち、湿式混合し、
850℃で3時間仮焼して得たNi−Znフェライト仮焼粉
に、BeOを 339 ppmだけ添加したのち、湿式粉砕した。
乾燥後、バインダーとしてPVA を添加したのち、造粒
し、ついで成形圧力:1t/cm2 で外径:36mm、内径:24
mm、高さ:8mmのトロイダル形状に成形したのち、表2
に示した温度で3時間焼成してNi−Zn系フェライトコア
を得た。表2に、焼結密度、初透磁率μi および飽和磁
束密度Bm について調べた結果を併記する。また比較の
ため、同じ基本組成でBeOを添加しないものについての
調査結果も、表2に併記した。
【0031】
【表2】
【0032】同表より明らかなように、この発明に従い
BeOを添加したものは、 Fe2O3、ZnO、NiO、CuOの配
合比にかかわらず、高い焼結密度及び飽和磁束密度が得
られている。
【0033】
【発明の効果】かくして第1.2発明に従い、Ni−Zn系
フェライトにTeO2を少量添加することによって、焼結密
度をはじめとする他の特性値を変えることなしに高いμ
i を得ることができる。従って、量産において同一組成
の仮焼粉からμi の異なるコアを容易に製造でき、また
焼結密度に影響がないため、同一の金型、焼成条件を用
いることができる。このため高周波磁心として広く利用
されているNi−Zn系フェライトの生産性向上に関し、優
れた効果を発揮するものである。また第3,4発明に従
い、Ni−Zn系フェライトにBeOを添加したものは、焼結
密度ひいては飽和磁束密度が向上するので、例えばスイ
ッチング電源用チョークコイル等、高密度、高Bm が必
要とされる種々の用途に供して偉効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】初透磁率の焼成温度依存性を、MoO3添加材と無
添加材とで比較して示したグラフである。
【図2】焼結密度の焼成温度依存性を、MoO3添加材と無
添加材とで比較して示したグラフである。
【図3】飽和磁束密度の焼成温度依存性を、MoO3添加材
と無添加材とで比較して示したグラフである。
【図4】TeO2添加材 (発明例) と無添加材 (比較例) と
について、初透磁率の焼成温度依存性を比較して示した
グラフである。
【図5】TeO2添加材 (発明例) と無添加材 (比較例) と
について、焼結密度の焼成温度依存性を比較して示した
グラフである。
【図6】TeO2添加材 (発明例) と無添加材 (比較例) と
について、 飽和磁束密度の焼成温度依存性を比較して
示したグラフである。
【図7】初透磁率のTeO量依存性を示したグラフであ
る。
【図8】BeO添加材 (発明例) と無添加材 (比較例) と
について、焼結密度の焼成温度依存性を比較して示した
グラフである。
【図9】BeO添加材 (発明例) と無添加材 (比較例) と
について、飽和磁束密度の焼成温度依存性を比較して示
したグラフである。
【図10】BeO添加材 (発明例) の、Be0量と飽和磁束
密度および焼結密度との関係を示したグラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Fe2O3:45〜50 mol%およびZnO:35 m
    ol%以下を含み、残部実質的にNiOの組成になる基本成
    分中に、Te酸化物をTeO2換算で3000 ppm以下含有させた
    ことを特徴とするNi−Zn系ソフトフェライト。
  2. 【請求項2】 Fe2O3:45〜50 mol%、ZnO:35 mol%
    以下およびCuO:10 mol%以下を含み、残部実質的にNi
    Oの組成になる基本成分中に、Te酸化物をTeO2換算で30
    00 ppm以下含有させたことを特徴とするNi−Zn系ソフト
    フェライト。
  3. 【請求項3】 Fe2O3:45〜50 mol%およびZnO:35 m
    ol%以下を含み、残部実質的にNiOの組成になる基本成
    分中に、Be酸化物をBeO換算で2500 ppm以下含有させた
    ことを特徴とするNi−Zn系ソフトフェライト。
  4. 【請求項4】 Fe2O3:45〜50 mol%、ZnO:35 mol%
    以下およびCuO:10 mol%以下を含み、残部実質的にNi
    Oの組成になる基本成分中に、Be酸化物をBeO換算で25
    00 ppm以下含有させたことを特徴とするNi−Zn系ソフト
    フェライト。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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