JPH0862164A - Mn−Znフェライト用微量添加物のDTA測定方法 - Google Patents

Mn−Znフェライト用微量添加物のDTA測定方法

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JPH0862164A
JPH0862164A JP21941094A JP21941094A JPH0862164A JP H0862164 A JPH0862164 A JP H0862164A JP 21941094 A JP21941094 A JP 21941094A JP 21941094 A JP21941094 A JP 21941094A JP H0862164 A JPH0862164 A JP H0862164A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス質相等のフェライト製造に必要な微量
添加物の融解開始温度等を正確かつ明確に測定すること
のできるMn−Znフェライト用微量添加物のDTA測
定方法を提供すること 【構成】 通常の組成からなる主成分Fe2 3 ,Mn
O,ZnO及び必要な微量添加物を用いてフェライト焼
成品を製造し(ST11)、それを粉砕して得られる粉
砕品に対し、微量添加物のCaO,SiO2 を試薬とと
もに湿式混合し、乾燥させる(ST12,13)。次い
で、混合して得られた粉体をプレス成形し(ST1
4)、その成形体を所定温度(融解温度以下)で焼成し
て得られた物体(ST15)を試料とし、DTAによる
評価を行うようにした(ST16)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Mn−Znフェライト
用微量添加物のDTA測定方法に関するものである。
【0002】
【発明の背景】スイッチング電源は、コンピュータ,通
信機,計測機,制御機器等の各種の電子機器の論理回路
駆動源・メカ駆動源等として採用されている。そして、
そのスイッチング電源に実装される電源トランスの磁心
として、各種フェライトが用いられるが、近年の小型・
薄型化の要求にともない高周波用低損失磁性材料である
Mn−Znフェライトが用いられ、しかも、粒界高抵抗
化のために微量添加物としてCaO,SiO2 (ガラス
質相)が添加される。
【0003】ところで、係る微量添加物の融解開始温度
を知ることは、Mn−Znフェライトの製造プロセスの
うえで重要なこととなる。すなわち、融解温度がわかれ
ば必要以上に焼成温度を高くする必要がなくなり、効率
よく製造することができる。また、凝固温度がわかれ
ば、焼成処理後降温する際の温度勾配を、その凝固温度
周辺では小さくしてゆっくり低下させ、それ以外の温度
領域では比較的早く低下させることができ、磁気特性の
良好なフェライトを短時間で効率よく製造することがで
きるようになる。すなわち、焼成処理により融解したガ
ラス質相が再凝固するが、この液相から固相に変化して
いる時はできるだけ時間をかけてゆっくりと温度を下げ
る(温度勾配を低くする)ようにした方が良い。一方、
降温処理のすべてに渡って温度勾配を低くすると、処理
時間が長くなり効率が悪くなるからである。
【0004】そこで、簡単かつ迅速に融解開始温度の測
定が行なえる示差熱分析(DTA)による評価を試み
た。ここでDTAについて説明すると、測定物質及び基
準物質を調節された速度で加熱または冷却する環境中で
等しい温度条件に置いたとき、2つの物質の間の温度差
を時間または温度に対して記録する方法で、より具体的
には、図3に示すように、炉1内の軸対称の位置に同一
形状の2つの試料室2a,2bを配置し、各試料室2
a,2bに熱電対3a,3b等の温度センサを取り付け
る。そして、一方の試料室2aに測定物質を入れるとと
もに、他方の試料室2bに基準物質(同程度の熱容量を
持ち熱的に安定な物質)を入れるようにしている。な
お、図示の例では、試料室2bに装着した熱電対3b
は、試料室2bの温度のみを検出するもので、炉の温度
を測定する役割をなし、もう一方の熱電対3aは、両試
料室2a,2b間に取り付けられ、両室2a,2b間の
温度差を測定する役割をなしている。
【0005】この状態で炉1を加熱すると、基準物質の
温度は炉の温度上昇に伴い少し遅れて比例的に温度上昇
する。一方、測定物質の温度は、加熱開始当初は基準物
質と同様に炉1の温度上昇に少し遅れて比例的に温度上
昇するが、融解すると吸熱反応を起こし温度上昇の比率
が小さくなる(図4中破線参照)。すると、基準物質の
温度との温度差が生じるため、同図中実線で示すように
加熱開始当初は、温度差(示差熱)ΔTが一定となる
が、融解開始とともに示差熱が低下し、その後元に戻
る。従って、図中A点が融解温度と推定することができ
る。
【0006】そして、本発明者はこのDTAを用いて、
ガラス質相の融解温度を測定することを試みた。しか
し、ガラス質相の添加量は非常に微量であるため、実際
のMn−Znフェライト製造のための組成比のままだ
と、上記示差熱の変化が現れない。そこで、このように
添加量の少ない物質に対するDTAによる評価法として
用いられている、添加量を疑似的に増やした疑似的組成
からなる材料を用い、図5に示すフローにしたがってD
TAによる評価を行なった。
【0007】すなわち、出発原料として、Mn−Znフ
ェライトの主成分となるFe2 3,MnO,ZnO
に、通常よりも多めのCaO,SiO2 を加えて、それ
らを湿式混合する(ST1)。次いで、乾燥処理を行い
混合時に使用した純水を蒸発させる(ST2)。このよ
うにして製造したものを試料としてDTAによる評価を
行った。
【0008】すると、図2中破線で示すように、加熱開
始当初から緩やかに示差熱が減少するカーブを描き、ガ
ラス質相の融解開始温度を正確かつ明確に得ることがで
きなかった。
【0009】このような特性になったのは、その後の研
究により昇温過程において酸化マンガンの酸化還元反応
や中間生成物の生成消失などによりガラス質相の融解以
外の原因に伴う吸熱反応等の影響が現れるためと考えら
れる。
【0010】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題点を解
決し、粒界の疑似的成分を用いてガラス質相等のフェラ
イト製造に必要な微量添加物の融解開始温度,凝固温度
等を正確かつ明確に測定することのできるMn−Znフ
ェライト用微量添加物のDTA測定方法を提供すること
にある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係るMn−Znフェライト用微量添加物
のDTA測定方法では、50〜56mol %のFe
2 3 ,30〜45mol %のMnO,5〜20mol %の
ZnOを主成分とし、所定の微量添加物を加えて通常の
フェライト製造プロセスにしたがってフェライト焼成品
を製造する。それを粉砕して得られる粉砕品に対し、少
なくとも前記微量添加物の中の温度測定対象の物質を混
合する。そして混合して得られた粉体をプレス成形し、
その成形体を所定温度で焼成して得られた物体を試料と
し、DTAによる評価を行うようにした。
【0012】ここで、フェライトの主成分を上記の組成
としたのは、この範囲を外れるとスイッチング電源トラ
ンス用の磁性材料として要求される特性を満足できない
ためである。
【0013】そして好ましくは、前記混合処理が、湿式
混合を行いその後乾燥させることにより前記粉体を得る
ようにする。また、前記測定対象の物質としては、例え
ば粒界に析出するガラス質相を構成するCaO,SiO
2 の少なくとも一方とすることができる。
【0014】
【作用】実際のMn−Znフェライトと同一組成比のも
とで一旦フェライト焼成品を形成する。このようにする
ことにより、特に主成分を構成する酸化マンガン等が酸
化還元反応や中間生成物の生成消失が行われ反応が完了
する。そして、この焼成品を砕くことにより粉砕品を形
成するが、この粉砕品の状態でもフェライトの状態を維
持している。このフェライト粉砕品に対し、融点などの
測定対象である物質を混合する。この時、湿式混合を行
うと、短時間で均一に混合される。但し、湿式混合をし
た場合には、その後に乾燥処理を行い、混合時に使用し
た水などを蒸発させる。これにより、通常の組成比では
含有量が少なく、DTAによる評価を行っても融点温度
等の特性が現れない物質の組成比が高くなる疑似的組成
(混合物)が形成される。
【0015】この疑似的組成からなる混合物をプレス成
形することにより、各組成(物質)が所定の圧力で当接
しあい結合度が高くなり、実際のフェライト製造(焼成
処理)時の状態に近くなる。さらに、このプレス成形に
より得られた成形品を所定温度で加熱し焼成をある程度
進めておく。このようにして得られた物体を測定試料と
し、DTAによる評価を行う。
【0016】このDTAによる評価を行う際に、測定試
料を加熱し融解させる(凝固温度を求める場合は一旦融
解させた後降温させて液相から固相に戻す)。そして、
本発明では主成分等は最初に行ったフェライト製造プロ
セスにより焼成品となり、熱的な反応は一旦完了してお
り、しかも、このDTAによる評価を行う直前にさらに
測定対象物質を混合した状態で焼成し、ある程度反応を
進めているため、DTA評価のための上記加熱では、熱
的な反応が起こらないかあるいは生じたとしても僅かで
ある。したがって、試料の温度と基準物質の温度との差
(示差熱)は変化しないか、変化したとしてもごく僅か
な変化となる。そして、上記直前の工程で行った時の焼
成温度付近及びそれを越えた時に熱的な反応がさらに進
み、測定対象の物質が融解する。この融解時に基準物質
の温度との差(示差熱の変化)が生じる。これにより、
DTA特有の特性が得られる。
【0017】
【実施例】以下、本発明に係るMn−Znフェライト用
微量添加物のDTA測定方法の好適な実施例を添付図面
を参照にして詳述する。図1は本発明の一実施例を示し
ている。同図に示すように、本例ではまず主成分(50
〜56mol %のFe2 3,30〜45mol %のMn
O,5〜20mol %のZnO)並びに微量添加物(Ca
O,SiO2 等)を通常の組成比のもとで混合した後、
仮焼,造粒,成形した後に所定の酸素濃度のもとで焼結
(液相焼結)して酸化物磁性材料を形成する。すなわ
ち、通常のフェライト製造プロセスに従い、実際にフェ
ライト焼結品を製造する。このようにして形成されたフ
ェライト焼結品を粉砕する(ST11)。これにより、
所定粒径に砕かれるものの、得られた粉砕品の各粒は、
所望の組成比からなるフェライトとなる。
【0018】次いで、上記粉砕品に測定対象のガラス質
相(CaO,SiO2 )を試薬とともに添加し、湿式混
合する(ST12)。これにより、混合物における組成
比は、実際の製品で用いるものに比べガラス質相の存在
比率が高くなる。その後、従来と同様に乾燥させて湿式
混合の際に用いた純水を蒸発させる(ST13)。
【0019】次いで、所定の金型を用いて、所定形状に
プレス成形する(ST14)。これにより、混合物は圧
縮され、各粒同士が所定の圧力で当接し合う。なお、プ
レス成形の際に用いる加圧力は、実際の製品を製造する
際の成形圧と等しくする方が、製造時と同等の状態にお
くことができ好ましい。
【0020】その後、所定温度で焼成する(ST1
5)。この時の焼成温度は、測定対象であるガラス質相
が融解せず、しかも、できるだけ反応を進めておくた
め、融解温度よりもやや低い温度(例えば1000℃)
とする。
【0021】このようにして形成された焼成体をDTA
測定用の試料として使用し、DTA評価を行う(ST1
6)。この時、焼成体を所定の大きさに砕き、その中の
1つの塊を実際の試料とするようにした。すなわち、あ
まり細かく砕くと、粉砕品のように各粒がばらばらにな
り、物質間距離も離れ、実際の製品製造時の焼成の状態
と異なるためである。したがって、一塊とする大きさは
できるだけ大きい方がよいが、あまり大きいとDTA測
定を行っている際に液相に融解した時に、試料をおくパ
ンから溢れてしまうため、係る問題のない程度に大きく
砕く必要がある。
【0022】次に、上記方法に従い下記の条件のもとで
実際に試料を形成し、それを用いてDTAの測定を行な
った。まず、主成分(Fe2 3 :50.4mol %,M
nO:36.8mol %,ZnO:9.8mol %)にCa
O,SiO2 を含む所定の微量添加物を出発原料として
それらを混合,仮焼,造粒,成形後、酸素濃度を厳密に
制御しながら焼結して酸化物磁性材料を得た。
【0023】次いで、それを粉砕機(ハンマーミル,振
動ミル,ボールミル等)で粉砕し、平均粒子径が約1μ
mのフェライト粉砕品を形成した。そして、そのフェラ
イト粉砕品に対し、試薬を用い所定量のCaO,SiO
2 を加え、純水を用いて湿式混合させた後、乾燥させ
た。なお、湿式混合する際の組成比は、フェライト粉砕
品:25mol %,CaO:25mol %,SiO2 :50
mol %とした。
【0024】次いで、乾燥により得られた粉体を直径1
2.5mmの金型を用い、2ton /cm2 の成形圧でプ
レス成形し、その成形品を電気炉にて約1000℃×3
hr(空気中)で焼成した。
【0025】その焼成体を約20mg(測定に用いた白
金パンの容量から決定される)になるようにできるだけ
大きく(任意的に)砕いた1塊の焼成体を1回の測定用
試料としDTAを行なった。その結果、図2中実線で示
すように、昇温開始当初は示差熱はほぼ一定の値をと
り、その後、ある温度で急に示差熱が低下した後上昇す
るというDTA特有の現象が認められた。これにより、
本発明によりDTA測定が可能なことが確認された。な
お、図中縦軸の単位が(μV)となっているのは、各温
度を測定する際に熱電対を用いて行なっているので、そ
の熱電対の誘起電圧に基づいて演算処理をしたためであ
る。
【0026】なお、上記した実施例では、昇温時の示差
熱の変化に基づいて融解温度を測定するDTA測定に用
いた例について示したが、一旦融解させた後温度を降温
させた時の示差熱の変化に基づいて凝固温度を測定する
場合に適用することができることはもちろんである。
【0027】さらに、測定対象の微量添加物も、上記し
た実施例ではCaO,SiO2 の混合物について適用し
た例について説明したが、本発明はこれに限ることなく
いずれか一方あるいは他のガラス質相はもちろんのこ
と、フェライト製造時に特性改善,生産性の向上(融点
温度低下等)等のために添加する微量添加物のDTA測
定にも適用できる。
【0028】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るMn−Zn
フェライト用微量添加物のDTA測定方法では、一度実
際の組成比の元でフェライト焼成品を形成し、完全にフ
ェライト化したもの(その後粉砕する)に、さらに測定
対象の微量添加物を所定量混合するようにしたため、特
に主成分を構成する酸化マンガン等が酸化還元反応や中
間生成物の生成消失が行われ反応が完了するため、最終
的にDTAによる評価を行う際の昇温処理の際に、上記
反応が生じないか、あるいはたとえ生じたとしてもごく
僅かとなるため、評価開始当初の示差熱はほぼ一定の値
を示す。
【0029】さらに、DTAによる評価を行う前に、フ
ェライト粉砕品と測定対象物質を混合して得られた粉体
(さらにプレス成形している)に対し、所定温度で焼成
しある程度反応を進めるようにしたため、上記効果はよ
り顕著に現れる。すなわち、DTA評価のための加熱で
は、熱的な反応が起こらないかあるいは生じたとしても
僅かとなる。
【0030】その結果、測定対象物が融解した時に示差
熱の変化が現れ、DTA特有の特性を得ることができ、
粒界の疑似的成分を用いてガラス質相等のフェライト製
造に必要な微量添加物の融解開始温度,凝固温度等を正
確かつ明確に測定することができる。
【0031】また、疑似的組成からなる粉体(混合物)
をプレス成形することにより、各組成(物質)が所定の
圧力で当接しあい結合度が高くなり、実際のフェライト
製造(焼成処理)時の状態に近くなるので、より正確な
測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るMn−Znフェライト用微量添加
物のDTA測定方法の好適な実施例を示すフローチャー
トである。
【図2】本発明及び従来のDTAを用いて評価結果の一
例を示す図である。
【図3】DTAを行うための装置の原理構成を示す図で
ある。
【図4】DTAの理論を説明する図である。
【図5】本発明者らが先にMn−Znフェライトの微量
添加物であるガラス質相に対するDTAを行った時の方
法を示すフローチャートである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 50〜56mol %のFe2 3 ,30〜
    45mol %のMnO,5〜20mol %のZnOを主成分
    とし、所定の微量添加物を加えてフェライト焼成品を製
    造後、それを粉砕して得られる粉砕品に対し、少なくと
    も前記微量添加物の中の温度測定対象の物質を混合し、 前記混合して得られた粉体をプレス成形し、その成形体
    を所定温度で焼成して得られた物体を試料とし、DTA
    による評価を行うようにしたMn−Znフェライト用微
    量添加物のDTA測定方法。
  2. 【請求項2】 前記混合処理が、湿式混合を行いその後
    乾燥させることにより前記粉体を得るようにした請求項
    1に記載のMn−Znフェライト用微量添加物のDTA
    測定方法。
  3. 【請求項3】 前記測定対象の物質が、CaO,SiO
    2 の少なくとも一方であることを特徴とする請求項1ま
    たは2に記載のMn−Znフェライト用微量添加物のD
    TA測定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108007959A (zh) * 2017-08-09 2018-05-08 安徽工业大学 一种基于铁矿粉温度-电信号曲线检测同化温度的方法
CN108007961A (zh) * 2017-08-09 2018-05-08 安徽工业大学 一种基于电信号变化判断铁矿粉同化温度的方法
JP2019158705A (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 太平洋セメント株式会社 骨材原料の融液生成開始温度の推定方法及び調製方法並びに骨材の製造方法

Cited By (4)

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CN108007961B (zh) * 2017-08-09 2020-02-14 安徽工业大学 一种基于电信号变化判断铁矿粉同化温度的方法
JP2019158705A (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 太平洋セメント株式会社 骨材原料の融液生成開始温度の推定方法及び調製方法並びに骨材の製造方法

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