JPH08183656A

JPH08183656A - ＭｎＺｎ系フェライトの製造方法

Info

Publication number: JPH08183656A
Application number: JP6328392A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Takagi; 重彰高城; Kiyoshi Arie; 清詩有江; Takashi Kono; 貴史河野; Satoshi Goto; 聡志後藤; Hidetada Yoshimatsu; 秀格吉松
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-16

Abstract

(57)【要約】【目的】ＭｎＺｎ系フェライト成形体の焼成に関し、
最上段に位置する焼結体の特性劣化、あるいは焼成クラ
ックの発生を簡便に防ぐ手段を提供すること。【構成】粉砕造粒した仮焼原料を、成形し、次いで成
形体をさらに焼成することによってＭｎＺｎ系フェライ
トを製造する方法において、その焼成に際し、前記成形
体のまわりに、これを囲繞する焼成囲いを該成形体の高
さよりも高く設けると共に、この焼成囲いにはガス抜き
口を設け、および／または最上段に位置する成形体上に
セラミック製薄板を載せて焼成することによりＭｎＺｎ
系フェライトを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ローパスフィルタやト
ランス等に好適に用いられるＭｎＺｎ系フェライト焼結
体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高抵抗、高透磁率、低損失の磁芯材料と
して広く用いられているＭｎＺｎ系フェライト焼結体
は、通常、粉末冶金法により製造される。例えば、ま
ず、原料粉末を混合し、仮焼して仮焼粉とし、次いで、
この仮焼粉を粉砕造粒したのち金型中で成形して成形体
とし、さらに、この成形体を所定の雰囲気に調整された
連続炉またはバッチ炉にて焼成することにより製造され
る。このような製造工程において、特に、成形体の焼成
では、その焼成条件が組成の変動や表面層の変質あるい
は焼成クラック等の欠陥を生じる原因となりやすく、そ
れ故に、ＭｎＺｎ系フェライトの高透磁率化や高密度化
を図る上で、その焼成条件は極めて重要な要素となる。

【０００３】一般に、このＭｎＺｎ系フェライト成形体
を焼成するに際しては、多数の被焼成成形体を、セラミ
ック製の台板上に縦・横方向に並べると共に、上下方向
にも直接積み重ねて行う。かかる焼成時に用いる前記台
板としては、例えば、ムライトからなる厚み10〜20mm、
縦横各々 250〜400mm の板が用いられる。特に、上下方
向に積み重ねて載置した成形体のうち最下段の成形体
は、通常、台板の上に直接置かずにセラミック製の薄い
敷板の上に並べて置かれる。このような敷板としては、
例えば厚み２〜５mm、縦横各々 100〜150mm のジルコニ
ア製の板が用いられる。このような成形体積載条件の下
での焼成は、最上段に位置する焼結体の磁気特性が劣化
するという問題があった。この問題の主な要因として、
焼成時におけるフェライト中のＺｎの蒸発等が挙げられ
ており、その防止法として、特開平６−２９１１５号公
報では、成形体をフェライトそのもので略密閉して焼成
する方法が提案されている。この方法によれば、確か
に、Ｚｎの蒸発による組成の変動を防止することができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案にかかる方法では、成形体を脱バインダする際に、ポ
リビニルアルコール等の粘結材が分解蒸発して容器内に
滞留し、あるいは成形体から放出されずに残留する結
果、有害な炭素源となって焼成クラック等の欠陥や磁気
特性の劣化を招くという欠点があった。しかも、フェラ
イト製の容器を使用することから、経済的でないという
欠点もあった。

【０００５】本発明の目的は、上記従来技術が抱える欠
点を解消することにあり、特に、ＭｎＺｎ系フェライト
成形体の焼成に関し、最上段に位置する焼結体の（焼成
に起因した）特性劣化、あるいは焼成クラックの発生を
簡便に防ぐ手段を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、Ｚｎ蒸気の
性質とバインダーの分解ガスの除去に着目し、上記目的
実現に向け鋭意研究した結果、以下に示すような内容を
要旨構成とする本発明を完成するに至った。すなわち、
本発明は、 (1) 粉砕造粒した仮焼原料を、成形し、次いで成形体を
さらに焼成することによってＭｎＺｎ系フェライトを製
造する方法において、その焼成に際し、前記成形体のま
わりには、これを囲繞する焼成囲いを該成形体の高さよ
りも高く設けると共に、この焼成囲いにはガス抜き口を
設けて焼成することを特徴とするＭｎＺｎ系フェライト
の製造方法である（第１発明方法）。 (2) 上記(1) に記載の発明方法において、焼成囲いの下
部に、高さが１〜25mmで、焼成囲いの各辺に設ける横幅
の合計がそれの全周に対して20〜90％の範囲にある大き
さのガス抜き口を設けて焼成することが好ましい。 (3) 粉砕造粒した仮焼原料を、成形し、次いで成形体を
さらに焼成することによってＭｎＺｎ系フェライトを製
造する方法において、その焼成に際し、最上段に位置す
る成形体上にセラミック製薄板を載せて焼成することを
特徴とするＭｎＺｎ系フェライトの製造方法である（第
２発明方法）。 (4) 上記(3) に記載の発明方法において、セラミックス
製薄板に、ガス流通用の孔および／または切り込みを設
けて焼成することが好ましい。 (5) 粉砕造粒した仮焼原料を、成形し、次いで成形体を
さらに焼成することによってＭｎＺｎ系フェライトを製
造する方法において、その焼成に際し、前記成形体のま
わりには、これを囲繞する焼成囲いを該成形体の高さよ
りも高く設けると共に、この焼成囲いの下部には、高さ
が１〜25mmで、焼成囲いの各辺に設ける横幅の合計がそ
れの全周に対して20〜90％の範囲にある大きさのガス抜
き口を設け、かつ、最上段に位置する成形体上には、ガ
ス流通用の孔および／または切り込みを設けたセラミッ
ク製薄板を載せて焼成することを特徴とするＭｎＺｎ系
フェライトの製造方法（第３発明方法）。

【０００７】

【作用】本願における第１発明方法の特徴は、フェライ
ト成形体を、脱バインダーによって発生する分解ガスを
排出するためのガス抜き口を設けた焼成囲いの中で焼成
する点にある。これにより、クラックの発生を防止し、
特性の優れた焼結体を製造することが可能になる。しか
も、焼成台板上での成形体の配置位置による特性分布の
バラツキを小さくすることができ、製品歩留りが向上す
る。

【０００８】ここで、この方法において、フェライトの
焼成に用いる焼成囲いとしては、例えば、図１に示すよ
うな囲いの各辺下部にガス抜き口を設けたもの、あるい
は、図２に示すような囲いの各辺下部に複数個のガス抜
き口を設けたものを用いることができる。このようなガ
ス抜き口としては、高さが１〜25mmで、各辺に設ける横
幅の合計が囲いの全周に対して20〜90％の範囲内にある
ことが望ましい。この理由は、高さが１mmより低いと、
分解ガスの排出が不十分になって焼成後の焼結体にクラ
ックが発生しやすく、高さが25mmより高いと、焼成囲い
の強度が不足するばかりでなく、雰囲気中のＺｎ蒸気が
排出されてフェライト中のＺｎの蒸発を促し、磁気特性
の劣化を招くからである。一方、横幅の合計が囲いの全
周に対して20％未満であると、同じく焼成後の焼結体に
クラックが発生しやすく、90％を超えると、焼成囲いの
強度が不足し、あるいは囲いの補強によってコスト高を
招くからである。

【０００９】第１発明方法の他の特徴は、成形体の周囲
に配置する上述したような焼成囲いとして、上下方向に
積み重ねた成形体の高さよりも高い焼成囲いを用いる点
にある。これにより、成形体周囲をＺｎ蒸気の雰囲気に
維持できるので、焼結中にフェライト中のＺｎが蒸散し
て特性が劣化するのを防止し、特性の優れた焼結体を製
造することが可能になる。

【００１０】ここで、上記焼成囲いの高さを上下方向に
積み重ねた成形体の高さよりも高くする理由は、上記焼
成囲いが成形体の高さよりも低いと、その囲いより上方
に位置する成形体の周囲がＺｎ蒸気の雰囲気に維持でき
なくなり、磁気特性の劣化を招くからである。その点、
上記焼成囲いが成形体の高さよりも高いと、Ｚｎ蒸気が
下方に沈殿して滞留するという性質から、成形体全体を
Ｚｎ蒸気の雰囲気に維持することができ、特性の劣化を
防止することができる。

【００１１】なお、上記焼成囲いとしては、フェライト
の焼成温度で使用可能な材質のセラミックスであれば、
本発明方法に適用することができる。したがって、例え
ば、製品とほぼ同じ組成のフェライトの他に、アルミナ
やムライトなどのセラミックスを用いることもでき、そ
れ故に、本発明方法は、経済性にも優れた方法である。

【００１２】本願における第２発明方法の特徴は、最上
段に位置するフェライト成形体上にセラミック製薄板を
載せて焼成する点にある。これにより、焼成における最
上段の成形体周囲の条件を最下段の成形体周囲の条件と
ほぼ同等にすることができるので、焼結体の位置による
磁気特性の差異を小さくことが可能になる。

【００１３】ここで、上記セラミック製薄板としては、
通常使用されている敷板と同じ材質のセラミックスを用
いることができ、本発明方法は、この薄板を単に成形体
上に載せて焼成する方法である。それ故に、本発明方法
は、経済性および作業性にも優れた方法である。特に、
この方法では、脱バインダ時の分解ガス排出を促進する
ために、上記セラミック製薄板にガス流通のための孔や
切り込みを施すことが望ましい。この場合も、通常の敷
板に簡単な加工を施すだけなので、上述したような特徴
を損なうことはない。また、上記薄板は、軽量であって
成形体に過度の荷重を加えることがないので、焼結体に
対して変形等の悪影響を及ぼすようなこともない。な
お、上下方向に積み重ねた成形体の側面側では、通常の
焼成と同じ解放された雰囲気にあるから、脱バインダ時
の分解ガスに起因した問題も生じない。

【００１４】本願における第３発明方法は、上記第１発
明方法と上記第２発明方法を組み合わせたものであり、
焼成時における最上段に位置する焼結体の特性劣化ある
いは焼成クラックの発生をさらに確実に防止することが
できる。

【００１５】

【実施例】

（実施例１） (1) MnZnフェライトの原料粉体として、酸化鉄52.3 mol
％、酸化マンガン27.2 mol％、酸化亜鉛20.5 mol％の組
成となるように酸化物原料をボールミルで混合し、大気
中で1000℃、30min の仮焼を施して仮焼粉を得た。 (2) 得られた仮焼粉に、添加物としてSiO₂ 50ppm、CaO
200ppm、Bi₂O₃200ppm (いずれも重量ppm)を加え、粒径
1.2 μｍの粉砕粉をボールミルで作製した。(3) この粉
砕粉に、バインダーとしてポリビニルアルコールを添加
し、スプレードライアーにて造粒し、1.4t/cm²の圧力で外径37mm、内
径22.7mm、高さ10mmのトロイダル形状の成形体を作製し
た。 (4) この成形体を35cm□のアルミナ製正方形焼成板の上
に７行×７列×３段に積み重ね（合計147 個）、更にそ
の周囲に、図１に示した形状で、Ａ寸法34cm、Ｂ寸法34
cm、Ｅ寸法20cm、Ｆ寸法1.2cm とし、Ｃ寸法を０〜５cm
の範囲で、Ｄ寸法を０〜0.5cm の範囲で種々変化させた
アルミナ製の焼成囲いを設置し、連続焼成炉で焼成して
コアを作製した（図３参照）。

【００１６】このようにして作製したコアに関し、10kH
z 、23℃での初透磁率を測定し、焼成コアのクラックの
有無を目視観察した。その結果を表１に示す。この表に
示す結果から明らかなように、本発明方法によれば、焼
成板上のコアにクラックを発生することなく初透磁率の
分布が大幅に小さくなった。

【００１７】

【表１】

【００１８】（実施例２） (1) MnZnフェライトの原料粉体として、酸化鉄52.5 mol
％、酸化マンガン36.0 mol％、酸化亜鉛11.5 mol％の組
成となるように酸化物原料をボールミルで混合し、大気
中で1000℃、30min の仮焼を施して仮焼粉を得た。 (2) 得られた仮焼粉に、添加物としてSiO₂ 150ppm 、Ca
O 500ppm (いずれも重量ppm)加え、粒径1.2 μｍの粉砕
粉をボールミルで作製した。 (3) この粉砕粉に、バインダーとしてポリビニルアルコ
ールを添加し、スプレードライアーにて造粒し、1.4t/c
m²の圧力で外径37mm、内径22.7mm、高さ10mmのトロイダ
ル形状の成形体を作製した。 (4) この成形体を35cm□のアルミナ製正方形焼成板の上
に７行×７列×３段に積み重ね（合計147 個）、更にそ
の周囲に、図２に示した形状で、Ａ寸法34cm、Ｂ寸法34
cm、Ｃ寸法５cm、Ｄ寸法１cm、Ｅ１，Ｅ２寸法10cm、Ｆ
寸法1.2cm のアルミナ製の焼成囲いを設置し、連続焼成
炉で焼成してコアを作製した。なお、ガス抜き口を設け
てない焼成囲いを用いること以外は、上記方法と同様に
して焼成した例を比較例として行った。

【００１９】このようにして作製したコアに関し、100k
Hz、200mT 、100 ℃でのコアロスを測定し、焼成コアの
クラックの有無を目視観察した。その結果を表２に示
す。この表に示す結果から明らかなように、本発明方法
によれば、焼成板上のコアロスの分布が大幅に小さくな
った。またクラックも発生しなかった。

【００２０】

【表２】

【００２１】（実施例３） (1) MnZnフェライトの原料粉体を、最終的な基本成分組
成がMnO 28.0 mol％、ZnO 20.0 mol％、Fe₂O₃52.0 mol
％となるように混合し、大気中で1000℃、60minの仮焼
を施して仮焼粉を得た。 (2) 得られた仮焼粉に、添加物としてCaO 500 ppm 、Si
O₂ 100 ppm (いずれも重量ppm)を加え、ボールミルを用
いて12時間の湿式粉砕を施し、粒径 1.3μｍの粉砕粉と
した。 (3) この粉砕粉に、バインダーとしてポリビニルアルコ
ールを１wt％添加し、スプレードライアーにて造粒し、
1.4t/cm²の圧力で外径37mm、内径23mm、高さ10mmのリン
グ形状の成形体を作製した。 (4) この成形体を、連続式のローラーハース方式の炉を
用い、酸素分圧を調整した窒素雰囲気中で、以下に述べ
る種々の積載条件にて、1330℃，１時間の焼成を施して
コアを作製した。つまり、厚み15mm，縦横各々270mm の
ムライト製の焼成用台板の上に、縦横80mm，厚み３mmの
ジルコニア製敷板を３行×３列に並べ、各敷板の上に成
形体をそれぞれ２行×２列×４段に積み重ね、さらに本
発明例では、最上段の成形体上に、上記敷板と同じジル
コニア製の薄板を載せた例（No.1）と、中央に直径10mm
の孔を空けた，敷板と同じジルコニア製の薄板を載せた
例（No.2）と、一辺の中心から中央に向けて幅３mmの切
り込みを入れた，敷板と同じジルコニア製の薄板を載せ
た例（No.3）を挙げ、従来法による比較例では、最上段
の成形体上に、何も載せない例（No.4）を挙げた。

【００２２】このようにして作製したコアのうち、最上
段と最下段に位置する全てのコアの初透磁率を、室温、
周波数１kHz にて測定した結果を表３に示す。この表に
示す結果から明らかなように、従来法では不十分であっ
た最上段コアの初透磁率が、本発明方法によって大幅に
改善されることが判った。特に、No.2およびNo.3のよう
に、脱バインダ時に発生する分解ガスを排出するための
孔ないし切り込みを設けると、さらに磁気特性が改善さ
れることが判った。

【００２３】

【表３】

【００２４】（実施例４） (1) MnZnフェライトの原料粉体を、最終的な基本成分組
成がMnO 36.0 mol％、ZnO 12.0 mol％、Fe₂O₃52.0 mol
％となるように混合し、大気中で1000℃、60minの仮焼
を施して仮焼粉を得た。 (2) 得られた仮焼粉に、添加物としてCaO 500 ppm 、Si
O₂ 100 ppm (いずれも重量ppm)を加え、ボールミルを用
いて12時間の湿式粉砕を施し、粒径 1.3μｍの粉砕粉と
した。 (3) この粉砕粉に、バインダーとしてポリビニルアルコ
ールを１wt％添加し、スプレードライアーにて造粒し、
1.4t/cm²の圧力で外径37mm、内径23mm、高さ10mmのリン
グ形状の成形体を作製した。 (4) この成形体を、連続式のローラーハース方式の炉を
用い、酸素分圧を調整した窒素雰囲気中で、以下に述べ
る種々の積載条件にて、1330℃，１時間の焼成を施して
コアを作製した。つまり、厚み15mm，縦横各々350mm のムライト製の焼成
用台板の上に、縦横80mm，厚み３mmのジルコニア製敷板
を３行×３列に並べ、各敷板の上に成形体をそれぞれ２
行×２列×４段に積み重ね（合計144 個）、その周囲に
は、図１に示した形状で、Ａ寸法34cm、Ｂ寸法34cm、Ｅ
寸法20cm、Ｆ寸法1.2cm 、Ｃ寸法５cm、Ｄ寸法１cmのア
ルミナ製の焼成囲いを設置した。さらに本発明例では、
最上段の成形体上に、上記敷板と同じジルコニア製の薄
板を載せた例（No.1）と、中央に直径10mmの孔を空け
た，敷板と同じジルコニア製の薄板を載せた例（No.2）
と、一辺の中心から中央に向けて幅３mmの切り込みを入
れた，敷板と同じジルコニア製の薄板を載せた例（No.
3）を挙げ、従来法による比較例では、ガス抜き口を設
けてない焼成囲いを用い、最上段の成形体上に、何も載
せない例（No.4）を挙げた。

【００２５】このようにして作製したコアのうち、最上
段と最下段に位置する全てのコアについて、100kHz, 20
0mT, 100℃でのコアロスを測定し、焼成コアのクラック
の有無を目視観察した。その結果を表４に示す。この表
に示す結果から明らかなように、従来法では劣化しやす
い最上段に位置するコアのコアロスが低く抑えられてお
り、とくに、No.2およびNo.3のように、脱バインダ時に
発生する分解ガスを排出するための孔ないし切り込みを
薄板に設けると、さらにコアロスの劣化が抑制されるこ
とが判った。また、焼成クラックの発生も確実に防止す
ることができた。

【００２６】

【表４】

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によれ
ば、焼成時における最上段に位置する焼結体の特性劣化
あるいは焼成クラックの発生を簡便に防ぐことができ、
焼成板上の積載位置による特性のバラツキの小さいＭｎ
Ｚｎフェライト製品を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における焼成囲いの一の形状を示す図で
ある。

【図２】本発明における焼成囲いの他の形状を示す図で
ある。

【図３】ソフトフェライト製造プロセスを示すブロック
図である。

【符号の説明】

Ａ焼成囲いの一片Ｂ焼成囲いの他の辺Ｃ焼成囲いの高さＤガス抜き口の高さＥ、Ｅ' 、Ｅ１、Ｅ２ガス抜き口の幅Ｆ焼成囲いの厚み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河野貴史千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社ハイテク研究所内 (72)発明者後藤聡志千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社ハイテク研究所内 (72)発明者吉松秀格千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社ハイテク研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉砕造粒した仮焼原料を、成形し、次い
で成形体をさらに焼成することによってＭｎＺｎ系フェ
ライトを製造する方法において、その焼成に際し、前記
成形体のまわりには、これを囲繞する焼成囲いを該成形
体の高さよりも高く設けると共に、この焼成囲いにはガ
ス抜き口を設けて焼成することを特徴とするＭｎＺｎ系
フェライトの製造方法。
【請求項２】焼成囲いの下部に、高さが１〜25mmで、
焼成囲いの各辺に設ける横幅の合計がそれの全周に対し
て20〜90％の範囲にある大きさのガス抜き口を設けて焼
成することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】粉砕造粒した仮焼原料を、成形し、次い
で成形体をさらに焼成することによってＭｎＺｎ系フェ
ライトを製造する方法において、その焼成に際し、最上
段に位置する成形体上にセラミック製薄板を載せて焼成
することを特徴とするＭｎＺｎ系フェライトの製造方
法。
【請求項４】セラミックス製薄板に、ガス流通用の孔
および／または切り込みを設けて焼成することを特徴と
する請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】粉砕造粒した仮焼原料を、成形し、次い
で成形体をさらに焼成することによってＭｎＺｎ系フェ
ライトを製造する方法において、その焼成に際し、前記
成形体のまわりには、これを囲繞する焼成囲いを該成形
体の高さよりも高く設けると共に、この焼成囲いの下部
には、高さが１〜25mmで、焼成囲いの各辺に設ける横幅
の合計がそれの全周に対して20〜90％の範囲にある大き
さのガス抜き口を設け、かつ、最上段に位置する成形体
上には、ガス流通用の孔および／または切り込みを設け
たセラミック製薄板を載せて焼成することを特徴とする
ＭｎＺｎ系フェライトの製造方法。