JPH1064716A - 低損失酸化物磁性材料およびその製造方法 - Google Patents
低損失酸化物磁性材料およびその製造方法Info
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- JPH1064716A JPH1064716A JP8217471A JP21747196A JPH1064716A JP H1064716 A JPH1064716 A JP H1064716A JP 8217471 A JP8217471 A JP 8217471A JP 21747196 A JP21747196 A JP 21747196A JP H1064716 A JPH1064716 A JP H1064716A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
- H01F1/342—Oxides
- H01F1/344—Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
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Abstract
(57)【要約】
【課題】１ＭＨｚ程度以上の高周波領域で、さらに望ま
しくは３ＭＨｚ以上の高周波領域において鉄損を減じつ
つ、初透磁率の低下をも抑えることのできるMn系フェラ
イトを提供すること。 【解決手段】基本成分が主として、Fe2O3 ：52〜59 mol
％、MnＯ：副成分を除く残部、からなり、さらにその副
成分としてSi, Caの酸化物をSiO2, CaＯ換算でSiO2：0.
005〜0.1 wt％、CaＯ：0.01〜0.3 wt％を含有し、最終
焼結体の結晶粒が平均粒径で１〜４μｍの大きさで、25
℃、3 MHz における複素誘電率の大きさが105 以下、25
℃、１kHz における複素透磁率の実数部μ′の大きさが
500以上、3 MHz, 25mT, 鉄損極小温度における鉄損が
500kW／m3以下の特性を示すことを特徴とする低損失酸
化物磁性材料と、それを有利に製造する方法を提案す
る。
しくは３ＭＨｚ以上の高周波領域において鉄損を減じつ
つ、初透磁率の低下をも抑えることのできるMn系フェラ
イトを提供すること。 【解決手段】基本成分が主として、Fe2O3 ：52〜59 mol
％、MnＯ：副成分を除く残部、からなり、さらにその副
成分としてSi, Caの酸化物をSiO2, CaＯ換算でSiO2：0.
005〜0.1 wt％、CaＯ：0.01〜0.3 wt％を含有し、最終
焼結体の結晶粒が平均粒径で１〜４μｍの大きさで、25
℃、3 MHz における複素誘電率の大きさが105 以下、25
℃、１kHz における複素透磁率の実数部μ′の大きさが
500以上、3 MHz, 25mT, 鉄損極小温度における鉄損が
500kW／m3以下の特性を示すことを特徴とする低損失酸
化物磁性材料と、それを有利に製造する方法を提案す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低損失酸化物磁性材料
に関し、とくにスイッチング電源用トランス等の磁心と
して有用な、およそ１ＭＨｚ以上さらには３ＭＨｚ以上
の高周波帯域において低電力損失特性を示すことを特徴
とするMn系フェライトを提案する。
に関し、とくにスイッチング電源用トランス等の磁心と
して有用な、およそ１ＭＨｚ以上さらには３ＭＨｚ以上
の高周波帯域において低電力損失特性を示すことを特徴
とするMn系フェライトを提案する。
【０００２】
【従来の技術】従来、スイッチング電源などのノイズフ
ィルターやトランス用磁心などの電子部品の分野では、
100〜200kHz域用のMn−Zn系フェライトが広く使用され
ている。ところで近年、高度情報化社会における電子機
器は、小型化, 高集積化, 多機能化しており、上記部品
の駆動周波数の高周波化、たとえば 500kHz 以上、さら
には１MHz から数MHz 以上にまでおよぶ高周波域で使用
されるようになってきた。それに伴ってこのような高周
波領域における低損失化が望まれているが、このような
要請に適う高性能Mn−Zn系フェライトというのはいまだ
開発されていなかった。
ィルターやトランス用磁心などの電子部品の分野では、
100〜200kHz域用のMn−Zn系フェライトが広く使用され
ている。ところで近年、高度情報化社会における電子機
器は、小型化, 高集積化, 多機能化しており、上記部品
の駆動周波数の高周波化、たとえば 500kHz 以上、さら
には１MHz から数MHz 以上にまでおよぶ高周波域で使用
されるようになってきた。それに伴ってこのような高周
波領域における低損失化が望まれているが、このような
要請に適う高性能Mn−Zn系フェライトというのはいまだ
開発されていなかった。
【０００３】この点、既に市販に供されている従来の電
源用低損失Mn−Zn系フェライトは、500kHz, 50mTにおけ
る電力損失 (鉄損) が250 kW／m3程度にとどまり、高周
波用磁性材料としては鉄損が過大すぎるという問題を残
していた。この問題に対しては、例えば、特開平３−１
８４３０７号公報では、SiO2, CaＯ, Ta2O3 の添加によ
り、高周波域での低損失化の解決をめざしているが、実
際には500kHz以上の高周波域で磁気特性の劣化が激しか
った。また、特開平６−２１５９２０号公報では、CaCO
3, SiO2, Ta2O3 およびTiO2を添加することにより、高
周波域における磁気特性の改善を試みてはいるものの、
２MHz, 25mT の鉄損でも 590〜2600kW／m3程度に留まっ
ており、さらに３MHz以上の高周波領域において実用に
供するにはなお不十分であった。
源用低損失Mn−Zn系フェライトは、500kHz, 50mTにおけ
る電力損失 (鉄損) が250 kW／m3程度にとどまり、高周
波用磁性材料としては鉄損が過大すぎるという問題を残
していた。この問題に対しては、例えば、特開平３−１
８４３０７号公報では、SiO2, CaＯ, Ta2O3 の添加によ
り、高周波域での低損失化の解決をめざしているが、実
際には500kHz以上の高周波域で磁気特性の劣化が激しか
った。また、特開平６−２１５９２０号公報では、CaCO
3, SiO2, Ta2O3 およびTiO2を添加することにより、高
周波域における磁気特性の改善を試みてはいるものの、
２MHz, 25mT の鉄損でも 590〜2600kW／m3程度に留まっ
ており、さらに３MHz以上の高周波領域において実用に
供するにはなお不十分であった。
【０００４】一方、高周波領域で使用されるMn−Zn系フ
ェライトは、高周波で鉄損が低い代わりに、初透磁率が
急激に低下するという問題があった。これは鉄損を低減
させるため複素初透磁率 (μ′−ｊμ″) の実数部μ′
を低下させ、鉄損に相当する虚数部μ″の極大を示す周
波数を高周波側にずらして必要周波数域でμ″、すなわ
ち鉄損が減少するようにしているためである。例えば、
１MHz を対象に鉄損を低下させた材料のμ′が1500程度
であるのに対し、３MHz で鉄損を低下させた材料では
μ′は 300〜450 程度に低下する。初透磁率μ′が低い
と鉄損は小さいものの、必要磁束密度まで磁化する励磁
電流が大きくなりかえって銅損が増加するという問題が
生じる。
ェライトは、高周波で鉄損が低い代わりに、初透磁率が
急激に低下するという問題があった。これは鉄損を低減
させるため複素初透磁率 (μ′−ｊμ″) の実数部μ′
を低下させ、鉄損に相当する虚数部μ″の極大を示す周
波数を高周波側にずらして必要周波数域でμ″、すなわ
ち鉄損が減少するようにしているためである。例えば、
１MHz を対象に鉄損を低下させた材料のμ′が1500程度
であるのに対し、３MHz で鉄損を低下させた材料では
μ′は 300〜450 程度に低下する。初透磁率μ′が低い
と鉄損は小さいものの、必要磁束密度まで磁化する励磁
電流が大きくなりかえって銅損が増加するという問題が
生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
抱えている上述した各種の問題に鑑み、それの解決を目
指すことを目標とし、特に１ＭＨｚ程度以上の高周波領
域で、さらに望ましくは３ＭＨｚ以上の高周波領域にお
いて鉄損を減じつつ、初透磁率の低下をも抑えることの
できるMn系フェライトを提供することを目的とする。本
発明の他の目的は、上記Mn系フェライトを有利に製造す
る技術を確立することにある。
抱えている上述した各種の問題に鑑み、それの解決を目
指すことを目標とし、特に１ＭＨｚ程度以上の高周波領
域で、さらに望ましくは３ＭＨｚ以上の高周波領域にお
いて鉄損を減じつつ、初透磁率の低下をも抑えることの
できるMn系フェライトを提供することを目的とする。本
発明の他の目的は、上記Mn系フェライトを有利に製造す
る技術を確立することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上掲の解
決課題に対し、一般の酸化物磁性材料は、室温付近から
およそ140 ℃の範囲で使用される電子機器に用いられる
ことを考慮し、既知のMn−Zn系フェライトの主成分組成
を種々検討した。その結果、ZnＯを全く含まないMn系フ
ェライトは２MHz を超える高周波領域で最も鉄損が低減
され、特に３MHz において顕著であることを新たに見い
だした。また、発明者らは、１MHz 程度以上の酸化物磁
性材料の電磁気特性、すなわち鉄損と初透磁率がその材
料の複素誘電率の大きさに依存して変化することも知見
した。さらに、最終焼結体の結晶粒径が初透磁率に影響
することも見いだした。
決課題に対し、一般の酸化物磁性材料は、室温付近から
およそ140 ℃の範囲で使用される電子機器に用いられる
ことを考慮し、既知のMn−Zn系フェライトの主成分組成
を種々検討した。その結果、ZnＯを全く含まないMn系フ
ェライトは２MHz を超える高周波領域で最も鉄損が低減
され、特に３MHz において顕著であることを新たに見い
だした。また、発明者らは、１MHz 程度以上の酸化物磁
性材料の電磁気特性、すなわち鉄損と初透磁率がその材
料の複素誘電率の大きさに依存して変化することも知見
した。さらに、最終焼結体の結晶粒径が初透磁率に影響
することも見いだした。
【０００７】これらの知見を考慮して、本発明では、最
終焼結体の結晶粒の平均粒径が１〜４μｍの大きさで、
25℃, ３MHz における複素誘電率の大きさが105 以下で
あれば、25℃, １kHz における複素透磁率の実数部μ′
の大きさが 500以上で、３MHz , 25mT、鉄損極小温度に
おける鉄損が500 kW／m3以下となることを新たに見いだ
した。
終焼結体の結晶粒の平均粒径が１〜４μｍの大きさで、
25℃, ３MHz における複素誘電率の大きさが105 以下で
あれば、25℃, １kHz における複素透磁率の実数部μ′
の大きさが 500以上で、３MHz , 25mT、鉄損極小温度に
おける鉄損が500 kW／m3以下となることを新たに見いだ
した。
【０００８】本発明は、このような知見に基づいて開発
されたものであり、その要旨構成は以下の通りである。
基本成分が主として、Fe2O3 ：52〜59 mol％、MnＯ：副
成分を除く残部、からなり、さらにその副成分としてS
i, Caの酸化物をSiO2, CaＯ換算でSiO2：0.005〜0.1 wt
％、CaＯ：0.01〜0.3 wt％を含有し、最終焼結体の結晶
粒が平均粒径で１〜４μｍの大きさで、25℃、3 MHz に
おける複素誘電率の大きさが105 以下、25℃、１kHz に
おける複素透磁率の実数部μ′の大きさが 500以上、3
MHz, 25mT, 鉄損極小温度における鉄損が 500kW／m3以
下の特性を示すことを特徴とする低損失酸化物磁性材
料。
されたものであり、その要旨構成は以下の通りである。
基本成分が主として、Fe2O3 ：52〜59 mol％、MnＯ：副
成分を除く残部、からなり、さらにその副成分としてS
i, Caの酸化物をSiO2, CaＯ換算でSiO2：0.005〜0.1 wt
％、CaＯ：0.01〜0.3 wt％を含有し、最終焼結体の結晶
粒が平均粒径で１〜４μｍの大きさで、25℃、3 MHz に
おける複素誘電率の大きさが105 以下、25℃、１kHz に
おける複素透磁率の実数部μ′の大きさが 500以上、3
MHz, 25mT, 鉄損極小温度における鉄損が 500kW／m3以
下の特性を示すことを特徴とする低損失酸化物磁性材
料。
【０００９】また、本発明は、基本成分を構成する酸化
物主原料粉を秤量し、混合し、仮焼することによりフェ
ライト仮焼粉を作製し、次いでこのフェライト仮焼粉に
別成分である添加物を混合し、粉砕し、造粒成形し、次
いで焼成することにより、請求項１に記載の低損失酸化
物材料を製造するに当たり、仮焼はその温度を 875℃以
上とし、焼成は少なくともその昇温途中の 900℃から焼
成保持温度に達するまでについては焼成雰囲気を不活性
ガス雰囲気にて行い、その後焼成温度を1050〜1250℃の
範囲内に保持すると共に、この焼成時における雰囲気は
酸素濃度を10体積％以下に調整して焼成することを特徴
とする低損失酸化物磁性材料の製造方法である。
物主原料粉を秤量し、混合し、仮焼することによりフェ
ライト仮焼粉を作製し、次いでこのフェライト仮焼粉に
別成分である添加物を混合し、粉砕し、造粒成形し、次
いで焼成することにより、請求項１に記載の低損失酸化
物材料を製造するに当たり、仮焼はその温度を 875℃以
上とし、焼成は少なくともその昇温途中の 900℃から焼
成保持温度に達するまでについては焼成雰囲気を不活性
ガス雰囲気にて行い、その後焼成温度を1050〜1250℃の
範囲内に保持すると共に、この焼成時における雰囲気は
酸素濃度を10体積％以下に調整して焼成することを特徴
とする低損失酸化物磁性材料の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、高周波領域における酸
化物磁性材料の鉄損が主成分の組成によって大きく変わ
ること、さらにその材料の複素誘電率の大きさを25℃、
３MHz で105以下、結晶粒の平均粒径を１〜４μｍにす
ることにより、３MHz という高周波領域でも低い鉄損と
従来より高い初透磁率を同時に確保できる点に特徴があ
る。すなわち、このことにより25℃、１kHz における複
素透磁率の実数部μ′の大きさは 500以上を示し、かつ
３MHz, 25 mT, 鉄損極小温度における鉄損が 500kW／m3
以下を示し、ひいては高周波帯域においても損失が少な
く、かつ初透磁率の大きい低損失酸化物磁性材料を得る
ことができる。
化物磁性材料の鉄損が主成分の組成によって大きく変わ
ること、さらにその材料の複素誘電率の大きさを25℃、
３MHz で105以下、結晶粒の平均粒径を１〜４μｍにす
ることにより、３MHz という高周波領域でも低い鉄損と
従来より高い初透磁率を同時に確保できる点に特徴があ
る。すなわち、このことにより25℃、１kHz における複
素透磁率の実数部μ′の大きさは 500以上を示し、かつ
３MHz, 25 mT, 鉄損極小温度における鉄損が 500kW／m3
以下を示し、ひいては高周波帯域においても損失が少な
く、かつ初透磁率の大きい低損失酸化物磁性材料を得る
ことができる。
【００１１】ここで、本発明にかかる磁性材料におい
て、複素誘電率の大きさを105 以下にすると低損失を実
現できる理由は、高周波になると酸化物磁性体の誘電体
としての性質のうち、誘電損失が大きくなり鉄損を増大
させる大きな要因となるからと考えている。
て、複素誘電率の大きさを105 以下にすると低損失を実
現できる理由は、高周波になると酸化物磁性体の誘電体
としての性質のうち、誘電損失が大きくなり鉄損を増大
させる大きな要因となるからと考えている。
【００１２】なお、酸化物磁性材料の誘電率は、比抵抗
と同じく主成分の組成と主として粒界に析出して絶縁相
を形成する微量添加物とで決まり、また焼成条件、特に
焼成雰囲気酸素濃度によって大きく変化する。従って、
本発明にかかる磁性材料の開発のためには、適切な成分
組成の範囲に制御することと共に、フェライト仮焼粉の
焼成条件の制御が重要となる。
と同じく主成分の組成と主として粒界に析出して絶縁相
を形成する微量添加物とで決まり、また焼成条件、特に
焼成雰囲気酸素濃度によって大きく変化する。従って、
本発明にかかる磁性材料の開発のためには、適切な成分
組成の範囲に制御することと共に、フェライト仮焼粉の
焼成条件の制御が重要となる。
【００１３】そこでまず、本発明にかかる磁性材料の基
本成分について説明する。本発明のMn系フェライトは、
この材料を搭載する電子・電気機器が、室温付近からお
よそ 140℃の範囲で主に実用に供されることを考慮し、
従来のMnZn系フェライトの主成分の組成を種々検討し
た。その結果、ZnＯを全く含まないMn系フェライトだ
と、１MHz 以上の高周波、特に３MHz を超える領域でも
顕著に低減されることを新たに見いだした。
本成分について説明する。本発明のMn系フェライトは、
この材料を搭載する電子・電気機器が、室温付近からお
よそ 140℃の範囲で主に実用に供されることを考慮し、
従来のMnZn系フェライトの主成分の組成を種々検討し
た。その結果、ZnＯを全く含まないMn系フェライトだ
と、１MHz 以上の高周波、特に３MHz を超える領域でも
顕著に低減されることを新たに見いだした。
【００１４】また、この系においてFe2O3 を含有する場
合、好適範囲を外れると、使用温度範囲における結晶磁
気異方性定数の絶対値が増大することに起因して磁壁移
動が妨害され、鉄損が大きくなりすぎる。Fe2O3 のこの
ような特性を考慮して、Fe2O 3 は52〜59 mol％の範囲内
に限定した。Fe2O3 はこの範囲で一応目標とする特性の
Mn系フェライトを得ることができるが、さらに一層好ま
しい条件として、主成分としてのFe2O3 は53〜58 mol
％、残部が添加副成分を除き主としてMnＯにて構成する
ことにより、低損失な磁性材料が得られる。
合、好適範囲を外れると、使用温度範囲における結晶磁
気異方性定数の絶対値が増大することに起因して磁壁移
動が妨害され、鉄損が大きくなりすぎる。Fe2O3 のこの
ような特性を考慮して、Fe2O 3 は52〜59 mol％の範囲内
に限定した。Fe2O3 はこの範囲で一応目標とする特性の
Mn系フェライトを得ることができるが、さらに一層好ま
しい条件として、主成分としてのFe2O3 は53〜58 mol
％、残部が添加副成分を除き主としてMnＯにて構成する
ことにより、低損失な磁性材料が得られる。
【００１５】次に、本発明においては、上記主要成分の
他に、さらに副成分としてCaＯ, SiO2を添加する。この
CaＯ, SiO2は、低損失フェライトにおいては必須添加成
分であり、異常組織を生じない範囲で最適量を添加すれ
ばよい。ただし、極少量の場合は電気抵抗低下によって
渦電流損失が上昇し高周波領域での損失がかえって上昇
する。この観点から、 SiO2：0.005 〜0.1 wt％ CaＯ：0.01〜0.3 wt％ の範囲内で添加する。
他に、さらに副成分としてCaＯ, SiO2を添加する。この
CaＯ, SiO2は、低損失フェライトにおいては必須添加成
分であり、異常組織を生じない範囲で最適量を添加すれ
ばよい。ただし、極少量の場合は電気抵抗低下によって
渦電流損失が上昇し高周波領域での損失がかえって上昇
する。この観点から、 SiO2：0.005 〜0.1 wt％ CaＯ：0.01〜0.3 wt％ の範囲内で添加する。
【００１６】この他、本発明にかかる磁性材料について
は、種々の微量添加物や原料中の不純物元素が含まれる
ことになるが、従来のMn−Zn系フェライトで用いられて
いたNb2O5, Ta2O5, Hf2O5, ZrO2, V2O5, Sb2O3, TiO2,
SnO2等を添加してもよい。
は、種々の微量添加物や原料中の不純物元素が含まれる
ことになるが、従来のMn−Zn系フェライトで用いられて
いたNb2O5, Ta2O5, Hf2O5, ZrO2, V2O5, Sb2O3, TiO2,
SnO2等を添加してもよい。
【００１７】次に、本発明磁性材料の製造方法について
説明する。上述した成分組成を有し、かつ所定の磁気特
性を示す本発明にかかる低損失酸化物磁性材料は通常、
酸化鉄粉末と酸化マンガン粉末からなる主原料粉を、所
定の最終組成になるように混合して仮焼することにより
フェライト仮焼粉とし、次いで、得られたそのフェライ
ト仮焼粉に対し酸化けい素, 酸化カルシウムからなる副
成分を添加して混合し、粉砕した後、造粒して圧縮成形
し、次いで焼成することにより製造する。
説明する。上述した成分組成を有し、かつ所定の磁気特
性を示す本発明にかかる低損失酸化物磁性材料は通常、
酸化鉄粉末と酸化マンガン粉末からなる主原料粉を、所
定の最終組成になるように混合して仮焼することにより
フェライト仮焼粉とし、次いで、得られたそのフェライ
ト仮焼粉に対し酸化けい素, 酸化カルシウムからなる副
成分を添加して混合し、粉砕した後、造粒して圧縮成形
し、次いで焼成することにより製造する。
【００１８】このような製造プロセスにおいて、本発明
では、仮焼するときの温度を 875℃以上とし、一方、焼
成するときは少なくとも昇温途中の 900℃から焼成保持
温度に達するまでの焼成雰囲気を窒素やアルゴンのごと
き不活性ガス雰囲気とし、その後焼成温度を1050〜1250
℃の範囲内に保持するとともに、この焼成時における雰
囲気は酸素濃度を10体積％以下に調整して焼成する点に
特徴がある。
では、仮焼するときの温度を 875℃以上とし、一方、焼
成するときは少なくとも昇温途中の 900℃から焼成保持
温度に達するまでの焼成雰囲気を窒素やアルゴンのごと
き不活性ガス雰囲気とし、その後焼成温度を1050〜1250
℃の範囲内に保持するとともに、この焼成時における雰
囲気は酸素濃度を10体積％以下に調整して焼成する点に
特徴がある。
【００１９】仮焼温度を 875℃以上とする理由は、仮焼
温度がこれ以下だと本焼成時の焼結、粒成長が均一に行
われず、焼結体内で誘電特性がばらつき、局所的に複素
誘電率が105 を超える可能性が発生するためである。本
焼成時の昇温途中の900 ℃から焼成保持温度に達するま
での焼成雰囲気を不活性ガス雰囲気とし、その後、焼成
温度を1050〜1250℃に保持し、焼成雰囲気中の酸素濃度
を10体積％以下としたのは、複素誘電率を105 以下に制
御すると同時に単一のスピネル結晶相からなる、結晶粒
度の均一な焼結体を形成するためである。
温度がこれ以下だと本焼成時の焼結、粒成長が均一に行
われず、焼結体内で誘電特性がばらつき、局所的に複素
誘電率が105 を超える可能性が発生するためである。本
焼成時の昇温途中の900 ℃から焼成保持温度に達するま
での焼成雰囲気を不活性ガス雰囲気とし、その後、焼成
温度を1050〜1250℃に保持し、焼成雰囲気中の酸素濃度
を10体積％以下としたのは、複素誘電率を105 以下に制
御すると同時に単一のスピネル結晶相からなる、結晶粒
度の均一な焼結体を形成するためである。
【００２０】本発明において、仮焼温度が875 ℃以上
で、焼成温度が1050℃以上1200℃以下の場合、焼成密度
4.8 g/cm3 以上の優れた低損失な材料が得られる。
で、焼成温度が1050℃以上1200℃以下の場合、焼成密度
4.8 g/cm3 以上の優れた低損失な材料が得られる。
【００２１】なお、本発明においては、その他、共沈法
や噴霧焙焼法によって得られるフェライト原料を使用
し、いわゆる仮焼を省略して本発明のフェライトを製造
することもできる。
や噴霧焙焼法によって得られるフェライト原料を使用
し、いわゆる仮焼を省略して本発明のフェライトを製造
することもできる。
【００２２】また、前記の副成分は混合時および／また
は粉砕時に添加されるが、主成分原料中に不純物として
含まれる場合には当該量を添加量から減じることが好ま
しい。さらに、これらの主成分原料や副成分原料は、酸
化物のみならず、例えば、しゅう酸塩、炭酸塩や有機金
属化合物などのように最終的に酸化物の形態をとる化合
物であれば特に限定されない。
は粉砕時に添加されるが、主成分原料中に不純物として
含まれる場合には当該量を添加量から減じることが好ま
しい。さらに、これらの主成分原料や副成分原料は、酸
化物のみならず、例えば、しゅう酸塩、炭酸塩や有機金
属化合物などのように最終的に酸化物の形態をとる化合
物であれば特に限定されない。
【００２３】さて、このようにして作製した焼結体の、
１MHz 程度以上の高周波での鉄損は、その複素誘電率の
大きさに依存して変化することは上述した通りである。
すなわち、焼結体の25℃ (室温) における３MHz での複
素誘電率の大きさ (絶対値)が105 以下であれば、３MHz
, 25mT、鉄損極小温度における鉄損が500 kW／m3以下
となる。これは高周波になると焼結体の誘電率としての
性質のうち、誘電損失が大きくなり、鉄損を増大させる
大きな要因となるからと考えられている。しかしなが
ら、これまでは誘電体として見た高周波域での複素誘電
率の大きさと鉄損との関係に言及した例はなく、今回、
発明者らが種々実験により初めて新たに見いだしたもの
である。さらに、このとき焼結体の結晶粒の平均粒径を
１〜４μｍにすることにより、鉄損を低減したまま25
℃, １kHz における複素誘電率の実数部μ′の大きさが
500 以上となることも見いだした。以下に本発明を実施
例に基づいて具体的に説明する。
１MHz 程度以上の高周波での鉄損は、その複素誘電率の
大きさに依存して変化することは上述した通りである。
すなわち、焼結体の25℃ (室温) における３MHz での複
素誘電率の大きさ (絶対値)が105 以下であれば、３MHz
, 25mT、鉄損極小温度における鉄損が500 kW／m3以下
となる。これは高周波になると焼結体の誘電率としての
性質のうち、誘電損失が大きくなり、鉄損を増大させる
大きな要因となるからと考えられている。しかしなが
ら、これまでは誘電体として見た高周波域での複素誘電
率の大きさと鉄損との関係に言及した例はなく、今回、
発明者らが種々実験により初めて新たに見いだしたもの
である。さらに、このとき焼結体の結晶粒の平均粒径を
１〜４μｍにすることにより、鉄損を低減したまま25
℃, １kHz における複素誘電率の実数部μ′の大きさが
500 以上となることも見いだした。以下に本発明を実施
例に基づいて具体的に説明する。
【００２４】
【実施例】目標組成になるように、主成分としてFe
2O3 , MnＯ (Mn3O4 を使用) をボールミルで湿式混合
後、大気中 900℃で仮焼し、得られた仮焼粉に副成分と
してSiO2, CaＯ (CaCO3 を使用) を添加配合し、その混
合粉をボールミルでさらに湿式粉砕してフェライト粉末
を得た。この粉末にバインダーとしてポリビニルアルコ
ール (ＰＶＡ）を0.6 wt％混合、造粒した後、成形圧1.
2t／cm2 でリング状に成形した。そして、この成形体を
大気中で昇温速度 250℃／h で昇温し、さらに 900℃か
らは窒素雰囲気とし、その後保持温度1150℃に達したあ
と60分間窒素雰囲気のまま焼成し、概略寸法が20mm (外
径) ×10mm (内径) ×５mm (高さ) の焼結体を作製し
た。この焼成保持に当たっては、その後半の雰囲気内酸
素濃度を10ppm から５％まで変化させ、複素誘電率が変
化するように焼成条件を調節した。これらの試料に絶縁
テープを１層巻き、１次／２次巻線を施した後、３MHz
,25 mT における鉄損の温度変化を測定し、また、イン
ピーダンスアナライザを用いて複素誘電率と複素透磁率
を測定した。
2O3 , MnＯ (Mn3O4 を使用) をボールミルで湿式混合
後、大気中 900℃で仮焼し、得られた仮焼粉に副成分と
してSiO2, CaＯ (CaCO3 を使用) を添加配合し、その混
合粉をボールミルでさらに湿式粉砕してフェライト粉末
を得た。この粉末にバインダーとしてポリビニルアルコ
ール (ＰＶＡ）を0.6 wt％混合、造粒した後、成形圧1.
2t／cm2 でリング状に成形した。そして、この成形体を
大気中で昇温速度 250℃／h で昇温し、さらに 900℃か
らは窒素雰囲気とし、その後保持温度1150℃に達したあ
と60分間窒素雰囲気のまま焼成し、概略寸法が20mm (外
径) ×10mm (内径) ×５mm (高さ) の焼結体を作製し
た。この焼成保持に当たっては、その後半の雰囲気内酸
素濃度を10ppm から５％まで変化させ、複素誘電率が変
化するように焼成条件を調節した。これらの試料に絶縁
テープを１層巻き、１次／２次巻線を施した後、３MHz
,25 mT における鉄損の温度変化を測定し、また、イン
ピーダンスアナライザを用いて複素誘電率と複素透磁率
を測定した。
【００２５】鉄損極小温度と鉄損、1kHzでの複素透磁率
の実数部μ′および３MHz での複素誘電率の大きさと平
均結晶粒径を、組成と共に表1 , 2 に示した。表１は本
発明の適合例を、表２は組成が本発明の限定範囲外とな
る比較例を示す表である。本発明材は、１MHz 程度以上
の高周波域で、特に３MHz において、低損失と高初透磁
率を達成していることが明白である。
の実数部μ′および３MHz での複素誘電率の大きさと平
均結晶粒径を、組成と共に表1 , 2 に示した。表１は本
発明の適合例を、表２は組成が本発明の限定範囲外とな
る比較例を示す表である。本発明材は、１MHz 程度以上
の高周波域で、特に３MHz において、低損失と高初透磁
率を達成していることが明白である。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【発明の効果】かくして本発明によれば、Fe2O3 , MnＯ
を基本成分とするMn−Znフェライトに、副成分としてSi
O2, CaＯを適当量含有させ、また、焼結体の平均粒径と
複素誘電率の大きさを制限することにより、３MHz 以上
の周波数領域で低損失で高初透磁率のMn−Znフェライト
が得られた。従って、このような材料を高周波トランス
の磁心等に使用した場合、電源等の高効率化、小型化が
可能で産業上極めて有用である。
を基本成分とするMn−Znフェライトに、副成分としてSi
O2, CaＯを適当量含有させ、また、焼結体の平均粒径と
複素誘電率の大きさを制限することにより、３MHz 以上
の周波数領域で低損失で高初透磁率のMn−Znフェライト
が得られた。従って、このような材料を高周波トランス
の磁心等に使用した場合、電源等の高効率化、小型化が
可能で産業上極めて有用である。
Claims (2)
- 【請求項１】基本成分が主として、Fe2O3 ：52〜59 mol
％、MnＯ：副成分を除く残部からなり、さらにその副成
分としてSi, Caの酸化物をSiO2, CaＯ換算でSiO2：0.00
5 〜0.1 wt％、CaＯ：0.01〜0.3 wt％含有し、最終焼結
体の結晶粒が平均粒径で１〜４μｍの大きさで、25℃、
３MHzにおける複素誘電率の大きさが105 以下、25℃、
１kHz における複素透磁率の実数部μ′の大きさが 500
以上、３MHz, 25 mT, 鉄損極小温度における鉄損が 500
kW／m3以下の特性を示すことを特徴とする低損失酸化物
磁性材料。 - 【請求項２】基本成分を構成する酸化物主原料粉を秤量
し、混合し、仮焼することによりフェライト仮焼粉を作
製し、次いでこのフェライト仮焼粉に別成分である添加
物を混合し、粉砕し、造粒成形し、次いで焼成すること
により、請求項１に記載の低損失酸化物材料を製造する
に当たり、仮焼はその温度を 875℃以上とし、焼成は少
なくともその昇温途中の 900℃から焼成保持温度に達す
るまでについては焼成雰囲気を不活性ガス雰囲気にて行
い、その後焼成温度を1050〜1250℃の範囲内に保持する
と共に、この焼成時における雰囲気は酸素濃度を10体積
％以下に調整して焼成することを特徴とする低損失酸化
物磁性材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8217471A JPH1064716A (ja) | 1996-08-19 | 1996-08-19 | 低損失酸化物磁性材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8217471A JPH1064716A (ja) | 1996-08-19 | 1996-08-19 | 低損失酸化物磁性材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064716A true JPH1064716A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16704761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8217471A Pending JPH1064716A (ja) | 1996-08-19 | 1996-08-19 | 低損失酸化物磁性材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1064716A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6991742B2 (en) | 2001-08-22 | 2006-01-31 | Minebea Co., Ltd. | Mn-Zn ferrite and coil component with magnetic core made of same |
| WO2017212997A1 (ja) * | 2016-06-07 | 2017-12-14 | パウダーテック株式会社 | フェライト粒子、樹脂組成物及び電磁波シールド材料 |
-
1996
- 1996-08-19 JP JP8217471A patent/JPH1064716A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6991742B2 (en) | 2001-08-22 | 2006-01-31 | Minebea Co., Ltd. | Mn-Zn ferrite and coil component with magnetic core made of same |
| WO2017212997A1 (ja) * | 2016-06-07 | 2017-12-14 | パウダーテック株式会社 | フェライト粒子、樹脂組成物及び電磁波シールド材料 |
| EP3468326A4 (en) * | 2016-06-07 | 2020-03-04 | Powdertech Co., Ltd. | FERRITE PARTICLES, RESIN COMPOSITION, AND ELECTROMAGNETIC WAVE DISPLAY MATERIAL. |
| US11542174B2 (en) | 2016-06-07 | 2023-01-03 | Powdertech Co., Ltd. | Ferrite particles, resin compositions and electromagnetic wave shielding material |
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