JPH07142225A - 酸化物磁性粉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｂ_m ≧3500ガウス, μ_i ≧2000, 比抵抗≧10
⁶ Ωcmを同時に満足できるNiZn系フェライトを製造する
ための原料粉を提供すること。 【構成】 Fe₂O₃ ：48.5〜50 mol％, ZnO ：30〜35 mol
％を含み、残部が15〜21.5 mol％のNiO および不可避的
不純物の組成になる基本成分、またはFe₂O₃ ：48.5〜50
mol％, ZnO ：30〜35 mol％を含み、残部が15〜21.5 m
ol％のNiO および不可避的不純物の組成になる基本成分
中に、Mo酸化物をMoO₃換算で3000ppmW以下含有させた磁
性粉であって、この磁性粉は４〜10m²/gの比表面積を有
することを特徴とする酸化物磁性粉である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、酸化物磁性粉に関
し、特にスイッチング電源用チョークコイルやメイント
ランス、インバーター用バックライトトランス等のよう
な高電圧，高磁場下で用いられる高周波磁芯材料として
好適に用いられる酸化物磁性材料用原料粉についての提
案である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高周波磁芯材料としては、MnZn
フェライトやNiZnフェライト等の酸化物軟磁性材料が用
いられている。MnZnフェライトは、飽和磁束密度（以
下、単に「Ｂ_m 」で示す）が4000〜6000ガウスで、初透
磁率（以下、単に「μ_i 」で示す）が3000〜10000 であ
り、高いＢ_m とμ_i が要求される用途に適している。し
かしながら、MnZnフェライトは、比抵抗が１〜10³ Ωcm
と低いために、インバーター用バックライトトランスに
使用すると、このフェライトに高圧端子から不要な輻射
ノイズが回り込み、電圧変換効率が低下するという欠点
があった。しかも、MnZnフェライトコアに銅線等を巻線
する際には、絶縁テープやボビン等を介して巻線する必
要があり、これが低コスト化および部品の小型化の障害
となっていた。

【０００３】一方、NiZnフェライトは、比抵抗が10⁶ 〜
10¹¹Ωcmと高いので、それのコアに銅線等を直接巻線す
ることが可能であり、部品の小型化に好適な材料であ
る。しかしながら、このNiZnフェライトは、Ｂ_m が2500
〜4000ガウスで、μ_i が10〜2000であり、いずれもMnZn
フェライトに比べてかなり低い値を示す。しかも、Ｂ_m
の高い組成とμ_i の高い組成が異なるために、同時に高
特性を得ることが極めて困難であった。例えば、Ｂ_m ≧
3500ガウスを得るような組成ではμ_i ≦1500となり、ま
たμ_i ≧2000を得るような組成ではＢ_m ≦3000ガウス程
度になるのである。

【０００４】これに対し、発明者らは、60〜100 ℃の温
度域で、高いＢ_m , 高いμ_i および高い電気抵抗を示す
NiZn系フェライトに関する技術をかつて提案した（特願
平５−22394 号公報参照）。この提案技術によれば、所
定の組成比からなる主成分に対し副成分としてMoO₃換算
で3000ppmW以下のMoO₃を添加することにより、μ_i を約
1.3 倍に改善することができる。しかしながら、このよ
うな組成のNiZn系フェライトは、高いＢ_m 値を示すもの
のμ_i が 300〜400 と低く、そのために、高磁場，高電
圧下での用途に用いるには不十分であった。

【０００５】また、特開平５−3112号公報や特開平５−
21222 号公報においても、MoO₃を添加したNiZn系フェラ
イトに関する技術が提案されている。これらの技術はい
ずれも、μ_i の改善を主目的とするものであり、特に特
開平５−3112号公報では、同時にμ_i の温度係数も小さ
くすることをも目的としている。しかしながら、これら
の技術は、いずれもＢ_m の改善については言及しておら
ず、しかも、実施例を見るかぎり、μ_i の値はそれぞ
れ、最大で 780， 810程度であり、従来のNiZn系フェラ
イトのμ_i に比べて著しく向上しているとは言えないの
が実情である。従って、上記各従来技術にかかるNiZn系
フェライトは、電源用チョークコイルやバックライトト
ランス等の高磁場，高電圧下での用途に用いるには、そ
の特性が未だ不十分であるという問題を残していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、従
来技術が抱える上記の問題を克服することにあり、特
に、Ｂ_m ≧3500ガウス，μ_i ≧2000，比抵抗≧10⁶ Ωcm
を同時に満足できるNiZn系フェライトを製造するための
原料粉を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的実現のために鋭
意研究を重ねた結果、発明者らは、以下の内容を要旨構
成とする発明に想到した。すなわち、この発明は、Fe₂O
₃:48.5〜50 mol％、ZnO ：30〜35 mol％を含み、残部が
15〜21.5 mol％のNiO および不可避的不純物の組成にな
る基本成分中に、Mo酸化物をMoO₃換算で3000ppmW以下含
有させた磁性粉であって、この磁性粉は４〜10m²/gの比
表面積を有することを特徴とする酸化物磁性粉である
（第１発明）。また、Fe₂O₃:48.5〜50 mol％、ZnO ：30
〜35 mol％、CuO:５ mol％以下を含み、残部が10〜21.5
mol％のNiO および不可避的不純物の組成になる基本成
分中に、Mo酸化物をMoO₃換算で3000ppmW以下含有させた
磁性粉であって、この磁性粉は４〜10m²/gの比表面積を
有することを特徴とする酸化物磁性粉である（第２発
明）。

【０００８】

【作用】ここで、この発明にかかる酸化物磁性粉の基本
成分の１つを構成するFe₂O₃ の含有量は、48.5〜50 mol
％とする。Fe₂O₃ の含有量をこの数値範囲に限定する理
由は、48.5 mol％未満では、高いＢ_m と高いμ_i を同時
に得ることができず、一方、50 mol％を超えると、電気
抵抗が急激に低下するために、それのコアに銅線等を直
接巻線することができなくなるからである。

【０００９】この発明にかかる酸化物磁性粉の他の基本
成分の１つを構成するZnO の含有量は、30〜35 mol％と
する。ZnO の含有量をこの数値範囲に限定する理由は、
30％未満では、高いμ_i を得ることができず、一方、そ
の含有量が35 mol％を超えると、キュリー温度が低下す
るために、使用温度でのＢ_m ，μ_i が著しく低下するか
らである。

【００１０】この発明にかかる酸化物磁性粉のさらに他
の基本成分の１つを構成するNiO は、上述した各基本成
分を除く残部で構成される。このNiO は、焼成温度と原
料コストを低減するために、そのNiO の一部を５ mol％
以下のCuO で置換することができる。NiO のCuO による
置換量を５ mol％以下とする理由は、５ mol％を超える
CuO で置換するとＢ_m およびμ_i が低下するからであ
る。

【００１１】ところで、この発明においては、上記基本
成分の他に、さらに、高μ_i の酸化物磁性粉を得るため
に、上述したようなNiZn系フェライトの基本成分に対し
さらに副成分としてMo酸化物を添加する。このMo酸化物
の添加量は、MoO₃換算で3000ppmW以下を添加含有させる
ものとし、より好ましくはMoO₃換算で 100〜1500ppmWを
添加含有させる。この理由は、Mo酸化物の含有量が3000
ppmWを超えると、結晶粒の異常粒成長を起こしやすくな
り磁気特性が極めて不安定になる結果、μ_i 改善効果が
得られないからである。

【００１２】ここで、この発明における上記Mo酸化物の
μ_i 改善効果は、以下に示すメカニズムによるものと考
える。すなわち、低融点酸化物であるMoO₃（融点795
℃）の添加により、焼成の昇温過程において液相が生じ
て焼結性が改善される。その結果、結晶粒内の空孔が低
減し、μ_i およびＢ_m が高くなる。また、MoO₃は、沸点
が低い（1245℃）ので、焼成中に一部が粒界から昇華
し、粒界応力を低減させることでもμ_i の改善に寄与す
る。なお、このMoO₃は、昇華あるいは粒界に偏析し、粒
内にはほとんど固溶しないので、酸化物磁性粉の高Ｂ_m
および高抵抗特性はそのまま維持される。

【００１３】この発明にかかる上記成分組成の酸化物磁
性粉を用いて、より高いＢ_m およびより高いμ_i を同時
に満足する酸化物磁性材料を得るためには、高い焼結密
度とする必要がある。そのため、この発明では特に、酸
化物磁性粉の比表面積（ BET法による）を４〜10ｍ²/g
に限定する。通常、ソフトフェライトの仮焼，粉砕後の
粉砕粉は、平均粒径（空気透過法）が1.1 μｍ程度で、
その比表面積は３ｍ²/g 程度であり、この場合の焼結密
度は、理論密度の97％程度が限界である。この点、この
発明の酸化物磁性粉は、その比表面積を４ｍ²/g 以上に
限定しているので、焼結密度を理論密度の99％程度まで
可能とし、その結果、より高いＢ_m とより高いμ_i を同
時に満足することができるのである。一方、上記比表面
積が10ｍ²/g を超えると、量産ラインでの粉体輸送が困
難になり、また、粉砕に長時間を要して粉砕機からの鉄
の混入量も多くなるために、実用的でない。

【００１４】以上説明したような構成になるこの発明の
酸化物磁性粉によれば、Ｂ_m ≧3500ガウス，μ_i ≧200
0，比抵抗≧10⁶ Ωcmのいずれをも満足する高電磁気特
性を実現することができる。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）最終成分組成が Fe₂O₃＝49.5 mol％，ZnO
＝29〜36 mol％および残部NiO となるように主要酸化物
原料を秤量，湿式混合し、その後、900 ℃で３時間仮焼
してNiZn系フェライト仮焼粉を得た。次に、上記NiZn系
フェライト仮焼粉に、外枠量で600ppmW のMoO₃を添加し
たのち比表面積が５ｍ²/g （ BET法による）となるまで
湿式粉砕し、次いで乾燥してこの発明にかかる酸化物磁
性粉を得た。次に、得られた酸化物磁性粉に、バインダ
ーとしてＰＶＡを添加して造粒し、その後、成形圧力１
ton/cm² で成形して外径36mm, 内径24mm, 高さ８mmのト
ロイダル形状の成形体を得た。そして、得られた成形体
を、大気中，1050〜1250℃の温度範囲（25℃おき）で３
時間焼成してMo含有NiZn系フェライトコアを得た。比較
例として、MoO₃を添加しないこと、あるいは比表面積を
３ｍ²/g （ BET法による）とすること以外は上記と同様
の方法にてNiZn系フェライトコアを得た。

【００１６】このようにして得られたMo含有NiZn系フェ
ライトコアのＢ_m を室温，印加磁場25Oeの条件下で、μ
_i を室温，周波数500kHzの条件下で、比抵抗を室温，10
Ｖ印加の条件下で測定した。その結果、1050〜1250℃の
焼成温度範囲で最も良好な特性の得られたコアのＢ_m ，
μ_i ，比抵抗値を表１に示す。

【００１７】表１に示す結果から明らかなように、ZnO
を30〜35 mol％とし，MoO₃を600ppmW 添加し, 比表面積
を５ｍ²/g とすることで、Ｂ_m ≧3500ガウス，μ_i ≧20
00，比抵抗≧10⁶ Ωcmを同時に実現することができるこ
とを確認した。

【００１８】

【表１】

【００１９】（実施例２）最終成分組成が Fe₂O₃＝49.3
mol％，ZnO ＝34 mol％，CuO ＝0,1,3,6mol％および残
部NiO となるように主要酸化物原料を秤量，湿式混合
し、その後、850 ℃で３時間仮焼してNiZn系フェライト
仮焼粉を得た。次に、上記NiZn系フェライト仮焼粉に、
外枠量で500ppmW のMoO₃を添加したのち比表面積が６ｍ
²/g （ BET法による）となるまで湿式粉砕し、次いで乾
燥してこの発明にかかる酸化物磁性粉を得た。次に、得
られた酸化物磁性粉に、バインダーとしてＰＶＡを添加
して造粒し、その後、成形圧力１ton/cm² で成形して外
径36mm, 内径24mm, 高さ８mmのトロイダル形状の成形体
を得た。そして、得られた成形体を、大気中， 950〜11
50℃の温度範囲（25℃おき）で３時間焼成してMo含有Ni
Zn系フェライトコアを得た。

【００２０】このようにして得られたMo含有NiZn系フェ
ライトコアのＢ_m ，μ_i および比抵抗を実施例１と同様
の条件下にて測定した。その結果、 950〜1150℃の焼成
温度範囲で最も良好な特性の得られたコアのＢ_m ，
μ_i ，比抵抗値を表２に示す。

【００２１】表２に示す結果から明らかなように、CuO
を添加した系においてもMoO₃の添加によるμ_i の増加が
みられるが、CuO による置換量が５ mol％を超えると、
Ｂ_mおよびμ_i がともに低下し、所望の特性（Ｂ_m ≧350
0ガウス，μ_i ≧2000）が同時に得られなくなることを
確認した。

【００２２】

【表２】

【００２３】（実施例３）最終成分組成が Fe₂O₃＝49.5
mol％，ZnO ＝34 mol％，NiO ＝16.5 mol％となるよう
に主要酸化物原料を秤量，湿式混合し、その後、875 ℃
で３時間仮焼してNiZn系フェライト仮焼粉を得た。次
に、上記NiZn系フェライト仮焼粉に、外枠量で０〜3500
ppmWのMoO₃を添加したのち比表面積が７ｍ²/g （ BET法
による）となるまで湿式粉砕し、次いで乾燥してこの発
明にかかる酸化物磁性粉を得た。次に、得られた酸化物
磁性粉に、バインダーとしてＰＶＡを添加して造粒し、
その後、成形圧力１ton/cm² で成形して外径36mm, 内径
24mm, 高さ８mmのトロイダル形状の成形体を得た。そし
て、得られた成形体を、大気中，1200℃で３時間焼成し
てMo含有NiZn系フェライトコアを得た。

【００２４】このようにして得られたMo含有NiZn系フェ
ライトコアのＢ_m ，μ_i および比抵抗を実施例１と同様
の条件下にて測定した。その結果を表３に示す。

【００２５】表３に示す結果から明らかなように、MoO₃
は、外枠量で3000ppmW以下、望ましくは 100〜1500ppmW
の範囲で添加すると、μ_i が改善されることを確認し
た。

【００２６】

【表３】

【００２７】（実施例４）最終成分組成が Fe₂O₃＝48.6
mol％，ZnO ＝33 mol％，NiO ＝18.4 mol％となるよう
に主要酸化物原料を秤量，湿式混合し、その後、875 ℃
で３時間仮焼してNiZn系フェライト仮焼粉を得た。次
に、上記NiZn系フェライト仮焼粉に、外枠量で 600ppmW
のMoO₃を添加したのち比表面積が３〜12ｍ²/g （ BET法
による）となるように湿式粉砕し、次いで乾燥してこの
発明にかかる酸化物磁性粉を得た。次に、得られた酸化
物磁性粉に、バインダーとしてＰＶＡを添加して造粒
し、その後、成形圧力１ton/cm² で成形して外径36mm,
内径24mm, 高さ８mmのトロイダル形状の成形体を得た。
そして、得られた成形体を、大気中， 950〜1250℃の温
度範囲（25℃おき）で３時間焼成してMo含有NiZn系フェ
ライトコアを得た。

【００２８】このようにして得られたMo含有NiZn系フェ
ライトコアのＢ_m ，μ_i および比抵抗を実施例１と同様
の条件下にて測定した。その結果、1050〜1250℃の焼成
温度範囲で最も良好な特性の得られたコアのＢ_m ，
μ_i ，比抵抗値を、最終到達焼結密度ρ_s （理論密度と
の相対値；％）との比較において表４に示す。

【００２９】表４に示す結果から明らかなように、磁性
粉の比表面積が大きい程、得られる焼成体の焼結密度ρ
_s が高く、それ故に、Ｂ_m およびμ_i が増大することを
確認した。そして、Ｂ_m ≧3500ガウス，μ_i ≧2000を同
時に満足させるためには、磁性粉の比表面積は、４ｍ²/
g 以上とする必要があり、これらのコアの比抵抗値は全
て10⁷ 〜10⁹ Ωcmの範囲にあった。ただし、10ｍ²/g よ
り大きい比表面積を得るためには、60時間以上の長時間
の長時間粉砕を必要とするために、実用的でない。

【００３０】

【表４】

【００３１】なお、上述した実施例では、MoO₃の添加は
仮焼後粉砕前に行ったが、仮焼温度が 800〜1000℃の温
度範囲であれば他の成分とともに仮焼前に入れても同様
の効果が得られる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の酸化物磁
性粉は、所定の成分組成に設計することに加えて、さら
に磁性粉の比表面積を所定の範囲に調整するので、飽和
磁束密度Ｂ_m ≧3500ガウス，初透磁率μ_i ≧2000，比抵
抗≧10⁶ Ωcmを同時に満足するNiZn系フェライトを安定
して提供することができる。したがって、この発明の酸
化物磁性粉を用いた酸化物磁性材料は、特にインバータ
ー用バックライトトランスや電源用チョークコイルのよ
うな高電圧，高磁場下での用途に対し優れた特性を発揮
する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Fe₂O₃:48.5〜50 mol％、ZnO ：30〜35 m
   ol％を含み、残部が15〜21.5 mol％のNiO および不可避
   的不純物の組成になる基本成分中に、Mo酸化物をMoO₃換
   算で3000ppmW以下含有させた磁性粉であって、この磁性
   粉は４〜10m²/gの比表面積を有することを特徴とする酸
   化物磁性粉。
2. 【請求項２】 Fe₂O₃:48.5〜50 mol％、ZnO ：30〜35 m
   ol％、CuO:５ mol％以下を含み、残部が10〜21.5 mol％
   のNiO および不可避的不純物の組成になる基本成分中
   に、Mo酸化物をMoO₃換算で3000ppmW以下含有させた磁性
   粉であって、この磁性粉は４〜10m²/gの比表面積を有す
   ることを特徴とする酸化物磁性粉。