JPS61186297A - 単結晶フエライトの製造方法 - Google Patents

単結晶フエライトの製造方法

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JPS61186297A
JPS61186297A JP60026054A JP2605485A JPS61186297A JP S61186297 A JPS61186297 A JP S61186297A JP 60026054 A JP60026054 A JP 60026054A JP 2605485 A JP2605485 A JP 2605485A JP S61186297 A JPS61186297 A JP S61186297A
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JP
Japan
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ferrite
single crystal
polycrystalline
heat treatment
crystal
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JP60026054A
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Takeshi Nomura
武史 野村
Katsumi Hoshimiya
勝美 星宮
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TDK Corp
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TDK Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B1/00Single-crystal growth directly from the solid state
    • C30B1/02Single-crystal growth directly from the solid state by thermal treatment, e.g. strain annealing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16Oxides
    • C30B29/22Complex oxides
    • C30B29/24Complex oxides with formula AMeO3, wherein A is a rare earth metal and Me is Fe, Ga, Sc, Cr, Co or Al, e.g. ortho ferrites

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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】 ■ 発明の背景 技術分野 本発明は、単結晶フェライトと、この単結晶と同一もし
くはこれに近い組成の多結晶フェライトとを接合させ、
この接合体を熱処理することにより多結晶フェライトを
単結晶化する単結晶フェライトの製造方法に関する。
従来技術とその問題点 磁気記録用磁気ヘッド材料には単結晶フェライト、特に
Mn−Znフェライト単結晶が用いられており、単結晶
フェライトの製造にはブリッジマン法が従来適用されて
いる。
ブリッジマン法は、原料を溶融魚貝」二の高温で溶融し
、液相から単結晶を育成するものである。
しかし、この方法では、1600〜1750℃の高温を
必要とするため、ZnOのように蒸発しやすいものを原
料中に使用している場合、製品中の組成変動が大きい。
 このため、あらかじめZnOを過剰に添加するなどの
手法を用いるが、それでもなお、製品において目的組成
のものを得ることが困難であり、収率が悪く、融産にむ
かない。 また、溶融の際白金ルツボを使用するが、溶
融中に白金が剥離して製品に混入し易くなり、得られる
単結晶の結晶性が一様でなくなる。 さらに、製造装置
が複雑かつ大型で、白金ルツボのような高価なものを使
用しており、しかもこの白金ルツボは1回使用する毎に
再生する必要があるなど、コスト面でも不利である。
このような実状から、最近、固相反応によって単結晶を
製造する方法が開発されている。
このような製造方法としては、 特定の多結晶フェライト(主成分である酸化鉄の原料と
してスピネル構造および/またはスピネル構造の履歴を
有する酸化鉄をFe2O3に換算して60重量%以上含
有する酸化鉄を用いて製造し、かつ不連続な結晶粒子成
長を示すもの)に単結晶フェライトを接触させ、これを
特定の焼成温度(多結晶フェライトの不連続な結晶粒子
成長の起こる温度未満の温度)に加熱する方法(特開昭
55−162496号および特開昭56−155100
号に記載)、単結晶フェライトと、この単結晶と同組成
もしくはそれに近い組成で、かつ同じ結晶構造を有する
多結晶フェライトとをホットプレス法により接合し、こ
の接合体を熱間静水圧プレス法により等方性加圧熱処理
する方法(特開昭59−26992号に記載)、 単結晶フェライトと、この単結晶と同組成もしくはそれ
に近い組成で、かつ同じ結晶構造を有する多結晶フェラ
イトとを接合し、アルゴンガスもしくは窒素ガスの少な
くともいずれか一方を主成分とする雰囲気中において、
この接合体に対して、巨大結晶粒が生じ始める温度より
も高い温度で加熱処理する方法(特開昭59−2699
3号に記載)、 に記と同様な方法であるが、加圧しながら加熱処理する
方法(特開昭59−26994号に記載)等が挙げられ
る。
これらの方法では、固相反応を容易にするために、接合
面に、フェライトを構成する金属元素を含む有機酸また
は無機酸の塩の溶液あるいはフェライトを一部溶解する
酸の溶液等(なかでも硝酸溶液)を介在させていること
が多い。
しかし、これらの方法では、−1=記の溶液を介在させ
てもなお単結晶化速度が小さく、また単結晶化速度を犬
きくするため温度を高くすることも考えられるが、単結
晶化が阻害されたり、単結晶化しても均質でなかったり
するので、多結晶全体が巨大結晶粒から構成されるよう
になる温度(特開昭59−26993号および59−2
6994号)以−ににすることはできないという制約が
ある。 そして、これらの方法では、いずれにおいても
熱処理温度が1300〜1400 ’O程度と比較的高
いため、表面付近でのZnOの蒸発を防11−できない
という問題もある。
II  発明の目的 本発明の目的は、単結晶化速度が大きく、熱処理による
組成の変動が少なく、低コストで量産性に優れ、しかも
磁気特性の低下のないものを与える単結晶フェライトの
製造方法を提供することにある。
■ 発明の開示 このような目的は、下記の本発明によって達成される。
すなわち、本発明は、 単結晶フェライトと、多結晶フ
ェライトとを接合させ、この接合体を熱処理することに
より多結晶フェライトを単結晶化する単結晶フェライト
の製造方法において、単結晶フェライトと多結晶フェラ
イトとの接合面に液相膜を形成させて熱処理することを
特徴とする単結晶フェライトの製造方法である。
■ 発明の具体的構成 以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。
本発明の単結晶フェライトの製造方法では、単結晶フェ
ライトと、この単結晶と同一もしくはこれに近い組成の
多結晶フェライトとを接合させ、この接合体を熱処理す
る際、単結晶フェライトと多結晶フェライトとの接合面
に液相膜を形成させて行う。
この液相膜は、熱処理時、特に熱処理時の初期に液相を
形成していればよく、熱処理前は液相でなく、固相であ
ってもよく、また熱処理時に揮散するものであってもよ
い。
このような液相膜を構成する物質としては、常温で固体
であって、融点200〜1500℃のものが好ましく、
加熱時にフェライトと反応して液相を形成する物質であ
ってもよい。
特に、B203 、  P205 、加熱によりB2O
3もしくはP2O5となる化合物(例えばB3 BO3
、B3 PO2等)、各種硼酸塩もしくはリン酸塩(例
えばNaB407、K3 PO2等)またはB2O3も
しくはP2O5を含むガラス状物質[例えばB203−
に20 (B20362.3moi%以上)、P205
−Na20 (P20540 、Omou%以上) 、
 B2O3−P205  (P20590mo、Ω、 
% 以 」1)   、   B2  03  −Ca
o−3r。
(B 20360〜70 m o 1%)等]の1種以
上が好適例として挙げられる。
このような液相膜の厚さ、ないし接合面に液相膜を構成
する物質被膜の常温での膜厚は、通常100J1.m以
下、特に5〜20 g mが好ましい。 液相膜の厚さ
がl100JL以上となると種結晶の面と多結晶の面が
直接接合しなくなり、多結晶体において不連続粒成長の
みが発生するからである。
液相膜構成物質被膜を接合面に形成させる方法としては
、単結晶と多結晶との接合面のうち単結晶もしくは多結
晶側のいずれか一方または両方の面にガラス溶着法、ス
パッタリング法、蒸着法等によって被膜を形成したり、
上記の面を上記のB2O3等の物質で熱処理する方法な
どが挙げられるが、いずれの方法を用いてもよい。
このような液相膜を熱処理時に介在させることにより、
接合面における単結晶化のための固相反応が容易となる
。 また、」二記の物質は、磁気特性に何ら悪影響を及
ぼすこともなく、さらにB2O3もしくはP2O5の形
で焼結を促進する働きもある。
本発明で用いる多結晶フェライトとしては、小粒径で不
純物が少なく、気孔のほとんどないものが望ましい。 
平均グレイン径は5〜50gm、特に5〜20gmが好
ましく、気孔率は0.5%以下、特に0.01%以下で
あるものが好ましい。 このようなものであれば、単結
晶化しやすく、また単結晶化したものも高品質である。
多結晶フェライトを製造する際、用いる酸化鉄は高純度
であればα−Fe203でもγ−Fe2O3でもよく、
またコランダム、スピネルというような構造−I−の制
限もなく、その他目的に応じて高純度のZnO,MnO
等を添加すればよい。
製造方法としては、冷間静水圧プレス (CI P)法、ホットプレス(HP)法、熱間静水圧
プレス(HI P)法等を用いればよい。
本発明で主として用いる単結晶フェライトは多結晶フェ
ライトと同一もしくはこれに近い組成を有するもので、
通常、従来のブリッジマン法により製造する。
なお、組成が近いとは、主成分が同一であり、主成分組
成が3モル%以内のちがいであるものが好ましい。
また、本発明に適用可能な組成としては、M n−Z 
n系、Ni−Zn系、Ni−Cu−Zn系、M g−Z
 n系等いずれであってもよい。
また、単結晶フェライトの接合面は、用途に応じ種々の
面とすればよく、(110)面、(111,)面等いず
れの面方位であっても可能である。
そして、単結晶フェライトの厚さとしては0.1〜1m
m程度とすればよい。
次に、単結晶化のための熱処理について述べる。
すなわち、前述のような単結晶フェライトと多結晶フェ
ライ]・のそれぞれの接合面をダイヤモンド砥粒等で鏡
面研摩し、2つの接合研摩面の間に熱処理詩に液相膜を
形成する前記物質を介在させて接合させ、この接合体を
熱処理して単結晶化する。
接合のための熱処理としては、ホットプレス法を適用す
ればよい。 ホットプレスは、N2 、He、A r、
Ne等の非酸化性雰囲気中で行えばよく、熱処理温度は
900〜1300℃、プレス圧力はO〜350 k g
 / cゴが好ましく、処理時間は1分〜10時間程度
とする。
単結晶化のための熱処理は、常圧焼結法、ホットプレス
法、HIP法のいずれを用いてもよい。 この熱処理も
、接合のための熱処理と同様非酸化性雰囲気中で行い、
熱処理温度は1000〜13000C!で、接合のため
の熱処理温度と、それよりも300 ’C!はど高い温
度の間の温度が好ましい。処理時間は5〜200時間程
度である。
いずれの熱処理温度も従来の処理温度よりも大幅に低く
、ZnO等の揮散を減少させることができる。
なお、接合のための熱処理と、この熱処理は、連続して
行ってもそうでなくてもよい。
本発明の方法で得られる単結晶フェライトは、例えばM
 n −Z nフェライトでは、気孔率0.1%以下で
あり、周波数IKHzで透磁率は16000、保磁力は
0.020eであり、主として用いた単結晶フェライト
とほぼ同等である。
V 本発明の具体的作用効果 本発明によれば、単結晶フェライトと多結晶フェライト
との接合面に液相膜を形成させて熱処理しているため、
単結晶化速度がきわめて大きく、熱処理による組成の変
動が少なく、低コストで量産性に優れ、しかも磁気特性
の低下のないものを与える単結晶フェライトの製造方法
が得られる。
また、多結晶フェライトを製造する際原料として用いる
酸化鉄に構造りの制約がなく、いずれの酸化鉄を用いた
多結晶フェライトでも単結晶化できる。
■ 本発明の具体的実施例 以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明の効果をさ
らに詳細に説明する。
実施例1 コランダム構造のα−Fe203(純度99.5%)、
MnC03(純度91.0%)およびZn0(純度99
.8%)をFe203で52.79mo1%、M n 
Oで24.79m o 1%、Z n Oテ22 、4
2 m O1%となるように秤量し、鋼鉄製ボールミル
で5時間湿式(水)混合した。 この混合物を900℃
で2時間、空気中で仮焼きし、仮焼きしたものをボール
ミルで15時間粉砕した。 その後、6重量%のポリビ
ニルアルコール(PVA)水溶液を粉砕物に対して10
重量%加えて造粒し、2ton/crn’で成形した。
 この成形体を1200 ’Oで2蒔間、減圧(0、1
mmHg)焼成し、これを温度1200℃、圧力100
0k g / c m’、処理時間2時間の条件で、H
IP法を適用してM n −Z n系の多結晶フェライ
ト(平均粒径20#1.m、気孔率0.01%以下)を
得た。
主として用いる多結晶フェライトとばば同一組成の単結
晶フェライト(周波数IKHzで透磁率pLi=140
00、保持力Hc=0.020e)はブリッジマン法に
より製造した。
このようにして得られた多結晶フェライトと単結晶フェ
ライトとにより、それぞれ15X20X15mmと15
 X 20 X 1 m mの板を切り出し、それぞれ
の接合面〔単結晶フェライト(11,1)面〕をIgm
のダイヤモンド砥粒で鏡面研摩した。 多結晶フェライ
トと単結晶フェライトとの間にガラス溶着法(1000
℃12時間、N2気流中)により10ILmのB2O3
膜を形成し、多結晶フェライトと単結晶フェライトとを
貼り合わせた。 こ の貼り合わせたものをホットプレ
ス(1100℃、250 k g / c m’、5時
間、N2気流中)シテ接合し、この接合体を1120℃
で40時間、N2気施中で常圧焼結して単結晶化した。
この場合の単結晶の成長距離は10 m m(0,25
mm/時間)であった。
また、単結晶化した部分について磁気特性を調べたとこ
ろ、透磁率pi=16000、保持力Hc=0.020
e (周波数IKHz)であった。 また、上記の多結
晶フェライトと単結晶フェライトの研摩接合面に6NH
NO3を塗布し、重ね合わせ上記と同様の処理をして単
結晶化した。
この場合の単結晶の成長距離は0.1mm(0,002
5mm/時間)であった。
実施例2 コランダム構造のα−Fe203(純度99.5%)、
Mn0(純度99.0%)およびZn0(純度99.8
%)をそれぞれ53 、17 m o文%、24.26
mo文%および22.57moM%となるように秤量し
、実施例1と同様に155時間湿混合した。
この混合物を1050℃で3時間仮焼きした後、粉砕、
造粒し、成形した。 この成形体を1240℃で減圧(
0,3mmHg)焼成し。
その後、1200℃、1000kg/crn’の条件で
処理時間を2時間とし、HIP法によりM n−Z n
系の多結晶フェライト(平均粒径12川m、気孔率0.
05%)を得た。
このようにして得られた多結晶フェライトと、ブリッジ
マン法によって製造した単結晶フェライl−(周波数I
KHzでIi、1=14000、Hc=0.020e)
とにより、それぞれ30 X 30 X 15 m m
と30X30X1mmの板を切り出し、鏡面研摩した。
 両方の研摩面〔単結晶では(100)面〕に硼酸(N
3BO3)を511.mに塗布し、相互に貼り合わせて
接合体とし、ホットプレス(1180℃1250k g
 / c rn’、5時間、N2気流中)した。 この
接合体を1100℃で10時間、N2気流中で加熱して
単結晶化した。
また、研磨面にリン酸(N3 PO4)をlILm塗布
して、」−記と同様に処理し、単結晶化した。
さらに、研摩面に硝酸(HNO3)を塗布して、同様に
処理し、単結晶化した。
以上のようにして得られた3種のものについて、単結晶
成長距離(速度)および磁気特性を以下に示す。
ゝ′      ■ 1’J        OO O:=       エ 実施例1および2の結果から、本発明の製造方法を用い
ると、単結晶化速度が大きいことがわかる。 また、熱
処理温度が従来に比べて低くてすむため、組成の変動も
少ないと考えられる。 さらに、得られたものには、磁
気特性の低下もみられないことがわかる。
以上より、本発明の効果は明らかである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)単結晶フェライトと、多結晶フェライトとを接合
    させ、この接合体を熱処理することにより多結晶フェラ
    イトを単結晶化する単結晶フェライトの製造方法におい
    て、単結晶フェライトと多結晶フェライトとの接合面に
    液相膜を形成させて熱処理することを特徴とする単結晶
    フェライトの製造方法。
  2. (2)液相膜を形成する物質が、B_2O_3、P_2
    O_5、加熱によりB_2O_3またはP_2O_5と
    なる化合物、硼酸塩またはリン酸塩ならびにB_2O_
    3またはP_2O_5を含むガラス状物質のうちの1種
    以上を含む物質である特許請求の範囲第1項に記載の単
    結晶フェライトの製造方法。
  3. (3)熱処理を1200℃以下で行う特許請求の範囲第
    1項または第2項に記載の単結晶フェライトの製造方法
JP60026054A 1985-02-13 1985-02-13 単結晶フエライトの製造方法 Pending JPS61186297A (ja)

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JPS6311591A (ja) * 1986-07-01 1988-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 単結晶セラミクスの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6311591A (ja) * 1986-07-01 1988-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 単結晶セラミクスの製造方法
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