JPS6143291B2 - - Google Patents

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JPS6143291B2
JPS6143291B2 JP57159216A JP15921682A JPS6143291B2 JP S6143291 B2 JPS6143291 B2 JP S6143291B2 JP 57159216 A JP57159216 A JP 57159216A JP 15921682 A JP15921682 A JP 15921682A JP S6143291 B2 JPS6143291 B2 JP S6143291B2
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JP
Japan
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oxide
mol
oxygen concentration
magnetic
temperature
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JP57159216A
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English (en)
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JPS5950072A (ja
Inventor
Shigeru Kawahara
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Proterial Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Special Metals Co Ltd filed Critical Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Publication of JPS6143291B2 publication Critical patent/JPS6143291B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
この発明は、マンガン亜鉛フエライトの透磁率
及び磁気損失の温度係数を改善した酸化物磁性材
料とその製造方法に関する。 マンガン亜鉛フエライトは、磁気ヘツド、通信
機の磁性材料として広い用途を持ち、各々の用途
に応じて特性の改善が行なわれ、すぐれた特性の
材料が得られており、現在も日進月歩の状態にあ
る。 かかる材料は特にテープレコーダーの消去ヘツ
ドに多用されており、消去ヘツド用の特性として
は高密度、低磁気損失で、透磁率、磁気損失の温
度特性変化が小さいことが重要であり、さらには
透磁率ができる限り高いほうがよい。 低磁気損失な材料を得る方法として、CaOと
SiO2の複合添加により、電気抵抗を大きくする
方法がよく知られている(特公昭36―2283)。こ
の方法はたしかに有効な方法であるが、材料の密
度をあげるために、焼結温度を高くすると、異常
な焼結反応が起り、焼結組織が小さな結晶と大き
な結晶とが混在したものになり、磁気損失特性の
劣化を招来しやすいという問題があつた。 次に透磁率の温度特性変化を小さくする方法と
して、CoO又はCo2O3を添加する方法がある。し
かしながら、磁気損失の温度特性変化を小さくす
るには、公知の技術では十分に満足できるものが
なかつた。 この発明は、上述の現状に鑑み、高い焼結温度
でも異常な焼結組織とならず、磁気損失が小さ
く、かつ透磁率、磁気損失の温度特性変化が小さ
な酸化物磁性材料を目的とし、種々の実験の結
果、Mn―Zn系フエライトの基本成分に、CaO,
CoO,ZrO2又はCaO,CoO,V2O5を複合添加
し、焼結後の冷却雰囲気の酸素濃度を制御する
か、さらに熱間静水圧成型することにより、極め
て特性のよい酸化物磁性材料が得られることを知
見した。 すなわち、この発明は、酸化鉄50〜56モル%、
酸化マンガン21〜38モル%、酸化亜鉛6〜25モル
%からなる基本組成に、酸化カルシウム0.01〜
0.1wt%、酸化コバルト0.05〜0.15wt%と酸化ジ
ルコニウム0.02〜0.1wt%又は酸化バナジウム
0.02〜0.1wt%を含有することを特徴とする低磁
気損失でかつ透磁率及び磁気損失の温度特性のす
ぐれた酸化物磁性材料であり、かかる酸化物を焼
結後、第1図に如く下記式を満足する酸素濃度P
%で冷却するか、あるいはさらに、熱間静水圧成
型することを要旨とする酸化物磁性材料の製造方
法である。 −6800/T+b1<logP<−4300/T+b2 ただし、 T;温度(℃)、P;酸素濃度(%)、 b1,b2;焼結時の酸素濃度に一致するように設
定された定数。 Mn―Zn系フエライトの基本成分に、CaO,
CoOの外にSiO2を添加すると、高密度材料にし
た場合、異常結晶組織となりやすいが、SiO2
代りにZrO2あるいはV2O5を添加すると高密度な
材料にした場合でも均一な結晶組織で、電気抵抗
が大きく、磁気損失の小さい磁性材料が得られ
る。さらに、従来の焼結法ではMn―Zn系フエラ
イトの基本成分に、CaO,CoOの外にZrO2ある
いはV2O5を複合添加すると、透磁率の温度特性
は小さいが、磁気損失の温度変化は大きくなる。
これに対し、焼結後の冷却雰囲気を平衡酸素圧よ
りも酸化性にすると磁気損失の温度変化が小さく
なる。また、さらに熱間静水圧成形することによ
り、透磁率、磁気損失の温度特性をそこなうこと
なく高密度化することができるのである。 次にこの発明による酸化物磁性材料の組成を限
定した理由を説明する。 酸化鉄50〜56モル%、酸化マンガン21〜38モル
%、酸化亜鉛6〜25モル%とした理由は、これ以
外の組成の場合、透磁率が極めて小さく、軟磁性
材料として実用的でないからである。 酸化カルシウムは、0.01wt%未満の含有では電
気抵抗が10Ω−cm以下となり、低磁気損失特性が
維持できなく、0.1wt%を越えると異常結晶組織
となりやすく、やはり低磁気損失特性が得られな
いため、0.01〜0.1wt%の含有とする。 酸化コバルトは、0.05wt%未満の含有では透磁
率の温度係数を小さくする効果が少なく、0.15wt
%を越えると透磁率そのものが小さくなるため、
0.05〜0.15wt%の含有とする。 酸化ジルコニウムまたは酸化バナジウムは、上
述した如く、電気抵抗を大きくし、低磁気損失と
するために添加するもので、ともに0.02wt%未満
の添加では電気抵抗を大きくする効果が少なく、
また、0.1wt%を越える添加では、酸化ジルコニ
ウムの場合透磁率が小さくなり、酸化バナジウム
の場合異常結晶組織となりやすいため、0.02〜
0.1wt%の添加とする。 次に、上記組成の酸化物を焼結したのち、冷却
時の酸素濃度(P%)を下記式を満足する濃度と
する理由を説明する。 −6800/T+b1<logP<−4300/T+b2 ただし、 T;温度(℃)、P;酸素濃度(%)、 b1,b2;焼結時の酸素濃度に一致するように設
定された定数。 logP≦−6800/T+b1では磁気損失の温度係数
が従来法で得られる結果と変らず、logP≧−
4300/T+b2では透磁率の劣化が大きくなるた
め、上記式を満足する酸素濃度P%とする。 ちなみに、焼結条件と上記定数との関係を説明
すると、焼結温度が1250℃で1%酸素を含む窒素
中で焼結した場合、b1=3.44、b2=5.44であり、
焼結温度が1250℃で2%酸素を含む窒素中で焼結
した場合、b1=3.74、b2=5.74であり、焼結温度
が1200℃で0.5%酸素を含む窒素中で焼結した場
合、b1=3.14、b2=5.14である。 また、この発明において、熱間静水圧成形する
場合、一次焼結後の冷却時の酸素濃度は、第1図
の冷却温度と酸素濃度との関係を示すグラフにお
ける曲線Bと同Dとに囲まれる領域内でlogP=−
4300/T+3.44の曲線D(T=1250℃)に沿つて
冷却するとよい。これは熱間静水圧成形時に焼結
体が多少還元されるからである。なお、第1図に
おいて、Aは平衡酸素濃度曲線であり、BはlogP
=−6800/T+5.44(T=1250℃)、Cは実施例
2,3における冷却条件である。 以下に、この発明による実施例を説明する。 〔実施例 1〕 Fe2O353.5モル%、MnCO332.5モル%、ZnO14
モル%となるように秤量し、ボールミルで純水を
分散媒体とする湿式混合を行ない、乾燥後850
℃、3時間の予備焼結を行なつた。ついで、これ
に第1表に示す所定量の添加物を添加し、再びボ
ールミルで微粉砕した。 粉砕後にバインダーを添加して9mmφ×5mmφ
×3mmt寸法のリング試料に成形し、1%酸素の
窒素中で1250℃、3時間の焼結を行ない、第1図
A線の平衡酸素濃度で炉中冷却した。 得られた各試料の透磁率、相対磁気損失係数、
電気抵抗を第1表に示し、透磁率の温度特性を第
2図に示す。なお、透磁率の2次ピーク温度が各
試料でほぼ一致するように、微粉砕時に主成分の
補正添加を行なつている。 第1表と第2図より明らかなように、試料aと
b,cを比較すると、CoOの添加により透磁率の
温度係数が改善されていることが分るが、SiO2
を添加した試料b,cは、1250℃の比較的高い焼
結温度では異常結晶組織化しており、磁気損失が
劣化している。 これに対してZrO2を添加した試料1,2,3
の場合は、SiO2添加の場合と同様に電気抵抗が
高くなつており、しかも異常結晶組織化すること
なく、磁気損失が小さくなつている。しかし、磁
気損失の温度係数特性は、焼結後の冷却を平衡酸
素濃度で行なつているため、あまりよくない。な
お、図中の符号と試料番号とは一致している。 〔実施例 2〕 実施例1で得た試料aと試料2の焼結体を、第
1図に示すこの発明の範囲内であるC線の酸素濃
度で冷却処理し、また、従来の平衡酸素濃度でも
冷却処理した。各試料の磁気損失の温度特性を第
3図の温度と相対損失係数との関係を示すクラフ
に表わす。なお、図中の符号と試料番号とは一致
しており、実線が平衡酸素濃度処理であり、鎖線
が本発明処理の場合である。結果からあきらかな
ように、この発明方法による試料はその磁気損失
の温度特性が従来法のものに比較していちじるし
く向上していることが分る。
〔実施例 3〕
Fe2O354.5モル%、MnO37.3モル%、ZnO8.2モ
ル%となるように秤量し、ボールミルで純水を分
散媒体とする湿式混合を行ない、乾燥後850℃、
3時間の予備焼結を行なつた。ついで、これに第
2表に示す所定量の添加物を添加し、再びボール
ミルで微粉砕した。 粉砕後にバインダーを添加して9mmφ×5mmφ
×3mmt寸法のリング試料に成形し、1%酸素の
窒素中で1250℃、3時間の焼結を行ない、第1図
に示すこの発明の範囲内であるC線の酸素濃度で
冷却処理し、また、従来の平衡酸素濃度でも冷却
処理した。 得られた各試料の透磁率、相対磁気損失係数、
電気抵抗を第2表に示し、透磁率の温度特性を第
4図に、磁気損失の温度特性を第5図に示す。な
お、透磁率の2次ピーク温度が各試料でほぼ一致
するように、微粉砕時に主成分の補正添加を行な
つている。なお、図中の符号と試料番号とは一致
しており、実線が平衡酸素濃度処理であり、鎖線
が本発明処理の場合である。 結果から明らかなように、V2O50.1%添加する
ことにより、電気抵抗が750Ω−cmとなり、しか
も異常結晶組織が全く発生していない。また、
CoOの透磁率の温度特性に対する効果は明らかで
あり、冷却時の酸素濃度制御が磁気損失の温度特
性の向上に重要な役割を果していることが分る。
〔実施例 4〕
Fe2O354.0モル%、MnO36.0モル%、ZnO10.0
モル%となるように秤量し、ボールミルで純水を
分散媒体とする湿式混合を行ない、乾燥後850
℃、3時間の予備焼結を行なつた。ついで、これ
に第3表に示す所定量の添加物を添加し、再びボ
ールミルで微粉砕した。 粉砕後にバインダーを添加して9mmφ×5mmφ
×3mmt寸法のリング試料に成形し、0.8%酸素
含有の窒素中で1200℃、3時間の焼結を行ない、
この発明の範囲内であるlogP=−4300/T+3.5
線の酸素濃度で冷却処理し、また、他の試料は1
%酸素含有の窒素中で1250℃、3時間の焼結を行
ない、従来の平衡酸素濃度でも冷却処理した。 さらに、得られた焼結体を、1100℃、900Kg/
cm2、アルゴン雰囲気の条件で熱間静水圧成形を実
施した。 得られた各試料の磁気損失の温度特性を第6図
に示す。なお、透磁率の2次ピーク温度が各試料
でほぼ一致するように、微粉砕時に主成分の補正
添加を行なつている。なお、図中の符号と試料番
号とは一致しており、実線が平衡酸素濃度処理で
あり、鎖線が本発明処理の場合である。 この発明方法によつて磁性材料が高密度化さ
れ、磁気損失の温度特性が改善されることが、第
6図から明らかである。
【表】 【図面の簡単な説明】
第1図は冷却温度と酸素濃度との関係を示すグ
ラフである。第2図,第4図は、透磁率の温度特
性を示すグラフであり、それぞれ実施例1,実施
例3,実施例4で得られた試料の特性を示す。第
3図,第5図,第6図は、磁気損失の温度特性を
示すグラフであり、それぞれ実施例2,実施例
3,実施例4で得られた試料の特性を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 酸化鉄50〜56モル%、酸化マンガン21〜38モ
    ル%、酸化亜鉛6〜25モル%からなる基本組成
    に、酸化カルシウム0.01〜0.1wt%、酸化コバル
    ト0.05〜0.15wt%と酸化ジルコニウム0.02〜
    0.1wt%又は酸化バナジウム0.02〜0.1wt%を含有
    することを特徴とする低磁気損失でかつ透磁率及
    び磁気損失の温度特性のすぐれた酸化物磁性材
    料。 2 酸化鉄50〜56モル%、酸化マンガン21〜38モ
    ル%、酸化亜鉛6〜25モル%からなる基本組成
    に、酸化カルシウム0.01〜0.1wt%、酸化コバル
    ト0.05〜0.15wt%と酸化ジルコニウム0.02〜
    0.1wt%又は酸化バナジウム0.02〜0.1wt%を含有
    する酸化物を焼結後、下記式を満足する酸素濃度
    P%で冷却することを特徴とする酸化物磁性材料
    の製造方法。 −6800/T+b1<logP<−4300/T+b2 ただし、 T;温度(℃)、P;酸素濃度(%)、 b1,b2;焼結時の酸素濃度に一致するように設
    定された定数。 3 酸化鉄50〜56モル%、酸化マンガン21〜38モ
    ル%、酸化亜鉛6〜25モル%からなる基本組成
    に、酸化カルシウム0.01〜0.1wt%、酸化コバル
    ト0.05〜0.15wt%と酸化ジルコニウム0.02〜
    0.1wt%又は酸化バナジウム0.02〜0.1wt%を含有
    する酸化物を焼結後、下記式を満足する酸素濃度
    P%で冷却し、さらに熱間静水圧成形することを
    特徴とする酸化物磁性材料の製造方法。 −6800/T+b1<logP<−4300/T+b2 ただし、 T;温度(℃)、P;酸素濃度(%)、 b1,b2;焼結時の酸素濃度に一致するように設
    定された定数。
JP57159216A 1982-09-11 1982-09-11 酸化物磁性材料及びその製造方法 Granted JPS5950072A (ja)

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