JPS5964530A - フエライト粉末を形成するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的に言ってフェライト・セラミックの粒子
及び部品、さらに具体的には磁気ヘッドの製造に使用す
る磁気フェライト部品を製造するだめの改良方法に関す
る。

〔本発明の背景〕

マンガン−亜鉛フェライト及びニッケルーｉ１１［フェ
ライトの如き、フェライト・セラミックの製造に通常使
用される方法は長年にわたって確立されている。多結晶
フェライトの製造のだめのこの様な通常の方法では、削
−ｈトされた金属酸化物もしくは金属炭酸塩が互いに混
ａされ、粉砕されている。粉砕された材料は１０００　
℃迄の温度で力焼され、固態拡散及び所望のスピネル型
結晶構造の形成が開始される。さらにミリングする事に
よって部品の形への圧縮に適した粉末にされ、部品は高
温加圧過程で焼結され、さらに稠密にされる。

出発材料が乾燥されているので、これ等の手順はフェラ
イトの製造のだめの乾燥過程と呼ばれる。

この様なイ」旧の乾燥処理においては成る固有の制限が
存在する。先ず望ましい均一性は機械的混合及び粉砕に
よっては制限される。又この様な乾燥処理では、正確な
製品の成分を得る事は困難である。不純物の含有は容易
には制御可能でない。

乾燥処理はフェライトの成分が溶液から同時沈殿される
湿式処理によって代られ、より良好な均一性が得られる
様になった。金属塩で形成された溶液からの沈殿だけで
は欠点を克服するのに十分ではない。金属粒子の同時沈
殿に炭酸塩もしくは水酸化物の成分を使用することは周
知である。形成されたフェライト粒子は磁気ヘッドのだ
めのフェライト・セラミックを形成するのには密度及び
均一性において十分である。しかしながら、フェライト
粉末及びこれから形成されるブロックは今日の技法に必
要とされる高周波記録情報を再生する磁気ヘッドに使用
される程十分稠密でない。乾燥処理は結果のフェライト
・ブロック中に少量の不純物及び欠けを生ずるが、これ
等の本゛軛物及び欠けは特に高級な技術レベルの磁気ヘ
ッドの変換器に使用される薄膜層の何着には重大な影響
をもたらす。

〔従来技法の説明〕

磁性セラミック・ブロックへ圧縮され得る様なフェライ
ト粉末を製造する／ζめの同時沈殿法は周知である。米
国特許第４０９７３９２号はこの様な材料の組成を調製
するために湿式過程を使用した磁性セラミック・コアを
製造するだめの製造方式を開示している。この方法によ
れば、金属イオンは極めてゼラチン状の炭酸塩及び水酸
化物の混合物として同時沈殿される。沈殿物をフェライ
トの粉末に変えるのには高温度方法過程が１史用されて
いる。利料のアモルファス構造を結晶溝端に変える方塊
は５００℃乃至８００℃で遂行される。

米国特許第２６５６８９２号に述べられた如く、１乃至
複数の７ユウ酸塩を対応する１乃至複数の硫酸塩の溶液
から沈殿させ、次いでシュウ酸塩を分解する方法が周知
である。この特許は緩慢な有機還元剤及び溶液のｐ　Ｈ
を６を越えない値にするに十分な硫酸の存在の下に４０
℃及び９０℃間の温度で、硫酸塩の溶液からシュウ酸に
よって該金属のシュウ酸塩を沈殿させる工程より成る金
属もしくは酸化金属を製造する方法を開示している。

米国特許第４１７５１１７号はセラミック粉末の製法に
係る。これ等の粉末は次いでボール・ミルで粉砕され高
温均等加工工程を受け、粉末がフェライト・ブロックに
圧縮されている。

〔本発明の概要〕

従って本発明の目的は１つの沈殿剤を含むフェライト粉
末を調製する方法を与える事にある。

本発明に従う、フェライト・セラミックの稠密ブロック
を形成するだめのプロセスは、水中に純粋な金属硫酸塩
を溶解する事によって形成された金属イオンの水溶液に
／ユウ酸アンモニウ去沈殿剤を加える事によって同時沈
殿（共沈）させる工程を含む。この同時沈殿工程に続い
て低温度方法が行われる。結果の粒子は粉砕され、均等
に圧縮される。次に圧縮モールドは予備焼結され、高熱
・で均等に圧縮されてブロックにされる。

本発明の特定態様に従えば沈殿剤としてシュウ酸アンモ
ニウムの溶液を調製し、水中に純粋な金属硫酸塩を溶解
する事によって金属イオンの水溶液を形成し、同時沈殿
工程として金属イオン溶液に沈殿剤溶液を加える工程に
よる倣♀［１１フェライト粉末を形成する方法が与えら
れる。次の段階はノユウ酸金属塩沈殿物から液体を分離
する工程である。シュウ酸ａ属沈殿物は次いで余分のン
ユウ酸アンモニウム及び酸汚染物を除去する様に洗浄さ
れる。次の工程は洗浄されたシュウ酸金属塩スラリーを
乾燥し、低温で乾燥されだシュウ酸金属塩スラリー全方
塊する工程である。次にツノ焼粉末は粉砕され、乾燥さ
れ配合される。これ等の工程に従って形成されたフェラ
イト月末は高温加圧法によシもしくは好ましくは均等加
圧によってモールドし、成形された加工片を略（］１論
的密度になる様に予備焼結し、高温均等加Ｅして、れん
が状に形成され得る事が好ましい。

従って本発明に従えば稠密フェライトのれんが利別が形
成される。

〔好ましい実施例の説明〕

適切な磁性及び物理的性質を有するフェライト・フロッ
クを形成するだめには、成分を均等に混合し、絶対的な
化学的制御を保持する事が必要である。本発明はより稠
密なフェライトのれんかを形成するのに使用される微細
なフェライト粉末を形成するプロセスに関する。本発明
に従って形成されるフェライト粉末の均一性は化学的及
び微細構造の両方において増大される。粉末であれ、れ
んが状のものであれ、均一性は最終的な化学的及び磁気
的性質を支配するので、粉末を形成し、れんかに圧縮す
る各工程において均一性は極めて重要である。

本発明の原理に従って遂行されるニッケルー亜鉛フェラ
イトを形成する工程が図面に示されている。２つの別個
の溶液、即ち金属イオン溶液１０及びシュウ酸アンモニ
ウム溶液１２が調製される。

フェライト粉末を形成するためにソース１４から高度に
純粋な硫酸金属塩がりえられる。この基本となる化学物
質は粒状もしくは結晶形のどちらでもよい。成分のすべ
ては４量された後、機械的もしくは磁気的かきまぜ磯で
溶液になる様に攪拌される。硫酸金属塩はノース１８か
らの水と互いに混合され、第１鉄イオンとニッケル及び
亜鉛の２価イオンの水溶液が形成される。硫酸金属塩と
しての金属イオンは次の構造及び重量百分率を有する事
が好ましい。

約６６チ乃至約７２係のＦｅＳ　０４　　’　７　Ｊ（
２０約１６％乃至約２６チのＺｎＳ　０４　　・７　）
−（ｚ　Ｏ約５％乃至約１８％のＮｉＳＯ４・６Ｈ２０
上述の値は次の百分率を有するフェライトを形成するだ
めの全重量に対する、使用される硫酸金属塩の重量百分
率である。

約５０係の酸化第２鉄 約２係乃至約９％の酸化第１鉄 約３１係乃至約３６係の酸化亜鉛 約１０％乃至約１５％の酸化ニッケル 硫酸金属塩はソース１８からの脱イオン水に溶解され、
金属イオン溶液１０が形成される。この金属イオン水溶
液１０はすべての成分が透明な溶液に完全に溶解するｊ
かに攪拌され、加熱される。

金属イオン溶液１０は５０℃±５℃に加熱される。

温度が高すぎると溶液は不透明となる。金属イオン溶液
は約１４乃至約１．６モル／Ｉ−の範囲の金属イオンａ
度を有する。

互換実施例として、金属イオン溶液１０を形成するのに
は純粋な金属が硫酸の如き酸中に溶解される。次にソー
ス１８からの脱イオン水と互いに混合され、金属イオン
溶液１０で示された如き第１鉄イオン並びにニッケル及
び亜鉛の２価イオンの水溶液が形成される。

溶液１２はソース２０からのシュウ酸アンモニウムをソ
ース２２からの脱イオン水と混合する事によって得られ
る。シュウ酸アンモニウム水溶液が７０℃±５℃に加熱
された後に、ソース２４からの硫酸が加えられる。硫酸
は溶液１２のｐＨを６±０．２に調節するために加えら
れる。次にこの溶液はさらに９０℃±５℃に加熱される
。溶液１゜２は無色透明な溶液である。溶液１２を形成
するのに、或択された割合は（、ＮＨ４）２　Ｃ２０４
・Ｉ■２０の如きシュウ酸アンモニウム１重量部に本釣
７重量部である。

金属酸化物を形成するのに７ユウ酸が試用されたが成分
が均一な沈殿物を得るのは困難であった。

シュウ酸アンモニウムはよシ均一な混合物及びより微細
な粉末を形成するのが発見された。何故シュウ酸アンモ
ニウムが良好な金属粉末を生ずるかについてはわからな
いが、アンモニウム・イオンによって沈殿制御のために
有機利料が除去される反応が生ずるものと推定される。

これによって硬めて稠密なフェライトを形成する様に力
・暁及び高熱均等圧縮される様な、より均一な金属粉末
が与えられる。

金属イオン溶液１０及び溶液１２が夫々の温度に到達し
た直後に、同時沈殿槽２５中で溶液１２が金属が溶解さ
れた溶液１０に加えられる。溶液１２は、溶液１０が連
続的に攪４’Ｆされつつある状態で、出来るだけ急速に
加えられる。直ちに黄色い沈殿物が形成される。この時
熱が遮断され、同時沈殿混合物が略雰囲気の温度に冷却
され、この時槽２５の同時沈殿溶液が連続的に攪拌され
る。

溶液が冷却された後、攪拌は停止され、沈殿物が落着く
様に放置される。沈殿物上の液体は黄色の色合を有する
透明な液体である。もし金属イオンが適切にすべて沈殿
されるならば緑色を呈する事はない。次の式はすべての
金属イオンが、反金属イオン溶液１０中に溶液されてい
る金属イオンの比と類似の比でシュウ酸金属塩の均一な
混合物として共沈させる事を示している。

（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚ’ｎ　）　＋２＋Ｃ２０，ｉ　　”−
＞（Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｚｎ）　（Ｃ２０４）↓沈殿物が
落着いた後に、分離工程２６中で上ずみ液が除かれる。

ここでシュウ酸金属が工程２８中で洗浄される準備状態
になる。

シュウ酸金属はここで残ったシュウ酸アンモニウム及び
硫酸汚染物をなくす様に洗浄されなければならない。こ
の事は、好ましい実施例では、脱。

イオン水を加え、内容物を攪拌し、遠心分離動作で液体
で洗浄された生成物から７ユウ酸塩沈殿物を分離し、最
後に上ずみ液を静かに別の容器に移す事によって行われ
る。代りの洗浄方法として沈殿物は一定期間そのままに
され、次いで上ずみ液を静かに別の容器に移してもよい
。シュウ酸金属と接触して残された少量の汚染物は続く
方塊工程の如き熱処理段階で揮発性の気体に分解される
。

洗浄された後の湿ったシュウ酸金属スラリーはここで流
動可能な濃度になる。このスラリーは乾燥工程６０で略
１００℃±１０℃の空気炉中に導入される。この温度は
略１６±２時間保持される。

シュウ酸金属塩の粉末はここで輝いた黄色になり、褐色
の線条を混える事もある。褐色の色はシュウ酸塩が分解
し始めた事を示している。工程６０における乾燥段階の
後に、シュウ酸金属塩の表面層は撹乱される。この時粉
末は極めて容易に砕は易くなる。次に粉末は空気炉中に
戻され、方塊工程５２で略２［）Ｄ℃±５℃に４時間加
熱される。シュウ酸塩は金属酸化物に分解され、ニッケ
ルー佃鉛フェライト組成を形成する様な反応を起す。こ
のプロセス中、粉末の色は黄色から褐色に変化する。粉
末はここでその原重量の略５８チを失っている。この熱
処理の後に、粉末は好ましくはインコネル・トレイ中に
移された後、方塊工程３２で高温度方塊炉中に置かれる
。粉末は空気中で８００℃±２０℃の温度に急速に加熱
され、この温度に略６時間保持され、次いで冷却される
。この過程中粉末は単−相のスピネル型フェライトに完
全に移相される。同様に若干の結晶粒子の成長がみられ
る。方塊動作中、次の化学反応が生ずる。

次Ｖ、で方塊された粉末はミル３４中に置かれる。

ミル３４は標準のボール・ミルでよいが、稠密な２酸化
ジルコニウム・ベルを含んでいる、ポリウレタンでライ
ニングされた振動エネルギ・ミルである事が好ましい。

この実施例では脱イオン水が４０％の粉末充填量になる
様に加えられる。このミルは略８時間振動エネルギによ
って攪拌される。

この動作によってフエライ）・粉末は大きさが１ミクロ
ン以下に減少される。フェライトのスラリーは次に洗浄
されて、粉末が研摩利料から分離され、スクリーンされ
て、粉砕された研摩媒体の任意の大きな粒子もしくは断
片が分離される。フェライト粉末は容器の底に放置され
、水が静かに取除かれ、かなり厚いスラリーが残される
が、次いで略１００℃の温度の空気炉６６に移され、粉
末が１６時間にわたって乾燥される。故細な乾燥フェラ
イト粉末の完全な形式を保証するために、粉末は配合汲
３８中に置かれ、その後極めて微細で、ふんわりした粉
末が回収される。

フェライト粉末はここでモールド４０中で新１１（Ｔな
れんがを形成するだめの準備状態におかれる。

均等圧縮動作中粉末を含ませるのに種々の型のモールド
が１吏用され得る。成形されだれんがは次いで高温度炉
４２中で稠密にされる。この稠密化過程は略５時間、１
１５０℃の空気中で焼成動作を行う事によって遂行され
る事が好ましい。焼成されだブロックは次に高温均等加
圧過程中で略理論的な密度に迄さらに圧縮される事が好
ましい。

高温均等加圧はセラミック相料に極めて高い気体の圧力
が熱と共に加えられる過程である。この熱及び圧力の組
合せによって実質上多孔性でない試料が形成される。通
常の焼結もしくは高温加圧過程によって得られるよシも
はるかに高い密度が高温均等加圧過程によって得る事が
出来る。

さらに圧縮さるべき成形された部品（ｄ例えばベル・ジ
ャー炉中に置かれる。この過程中にニッケルー亜鉛フェ
ラ−ｆ　トの化学的組成にほとんど化学的変化がない事
を堡証するために試料はニッケルー亜鉛フェライトの片
よシ成るマトリックスによって取巻かれる。フェライト
のれんががるつぼ中に置かれる。アルミナの粉末とチタ
ンの削屑がるつぼのまわりに置かれ、加熱サイクル中に
フェライトれんがから放出される蒸気によって加熱素子
が酸化されない様に酸素ゲック拐料にされた。次いでる
つぼは炉組立体内装置かれ、次に炉組立体は高温均等加
圧用の高圧室内に置かれた。室は排気され、アルゴン気
体で充６．１４されて、すべての酸化還元気体が除去さ
れた。

略６６０±７０に９／ＣＴｎ２の圧力のアルゴン気体が
室中に導入された。炉の温度は１１８５℃±５℃に上昇
さカフだ。この温度で気体の圧力は１？６０乃至２０３
０　Ｋ９／　ａｎ２に上昇した。フェライトれんが（ｄ
この温度及び圧力に１乃至２時間保持され、次に界囲気
の温度迄冷却された。気体の圧力は温度が２００℃乃至
３００℃に近づく時に解放された。この高温均等加圧動
作は理論的密度に近い、即ち理論値の９９９％の密度を
イ〕する多孔性でないフェライトれんがを生じた。

冷却過程４４の後に、フェライトれんが全体にわたって
酸素の含量を平衡させるために、れんがは純粋な酸素の
環境中で雰囲気圧によって後加熱処理４６を受けた。こ
の工程はフェライトれんがをアルミナのボート中に置き
、略１５時間にわたり酸素雰囲気中で９００℃±２５℃
で炉を加熱する事によって達成された。次にれんがは工
程４８中で冷却され、稠密な磁性セラミック粒子を有す
る製品が得られた。

本発明の原理は上述の実施例から明らかにされたであろ
う。この分野の専門家にとっては本発明の実施に使用さ
れる構造体、配列体、比率、元素、材料及び部品には多
くの変形、変更が可能な事は明らかであろう。上述の工
程から著しく逸脱する事なく、マンガン−亜鉛フェライ
トの如き他のフェライトが本発明を使用して形成され得
る事は明らかであろう。高温均等加圧過程が好ましいが
、高温加圧過程で置換され得る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の工程を使用してフェライトのれんかを形成
する過程の流れ図である。 出願人　　インター力ショプフレ・ビジネス・マシーン
ス・コーポレーン田ン代理人　弁理士　　山　　　本　
　　仁　　　朗（外１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 沈殿剤としてシュウ酸アンモニウムの溶液を作る段階と
   、 金属イオンの水溶液を作る段階と、 上記沈殿剤溶液を上記金属イオンの水溶液に加えて共沈
   させる段階と、 ンユウ酸金属沈殿物から液体を分子ｑｔｔする段階と、
   シュウ酸金属沈殿物を洗浄して余分のシュウ酸アンモニ
   ウム及び汚染物を除去する段階と、洗浄されだシュウ酸
   金属スラリーを乾燥する段階と、 乾燥されたンユウ酸金属スラリーを力焼する段階と、 力焼された粉末を粉砕して微細なフェライト粉末を形成
   する段階とよシ成るフェライト粉末を形成するだめの方
   法。