JPS62223097A - Production of single crystal ferrite - Google Patents

Production of single crystal ferrite

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JPS62223097A
JPS62223097A JP6248986A JP6248986A JPS62223097A JP S62223097 A JPS62223097 A JP S62223097A JP 6248986 A JP6248986 A JP 6248986A JP 6248986 A JP6248986 A JP 6248986A JP S62223097 A JPS62223097 A JP S62223097A
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JP
Japan
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ferrite
single crystal
polycrystalline
polycrystal
polycrystalline ferrite
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Pending
Application number
JP6248986A
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Japanese (ja)
Inventor
Kei Yamada
圭 山田
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a large amount of stable single crystal ferrite inexpensively, by surrounding periphery of a bonded material of polycrystal ferritte having one end face to which seed of single crystal ferrite is attached with corner dummies consisting of polycrystal ferrite and making the polycrystal ferrite into single crystal ferrite under heating. CONSTITUTION:Seed 1 of single crystal ferrite is attached to one end face of polycrystal ferrite 2 to give a bonded material 3. periphery of the bonded material is surrounded by corner dummies (6-1, 6-2, 6-3 and 6-4) and the bonded material is heated to make the polycrystal ferrite into single crystal. The polycrystal ferrite used as the corner dummies has preferably <=100mum average particle diameter.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、VTR磁気ヘッド用等に用いられる単結晶フ
ェライトを固相反応によって製造する方法に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for producing single crystal ferrite used for VTR magnetic heads etc. by solid phase reaction.

(従来の技術) 従来、多結晶フェライトと単結晶フェライトとを接触後
加熱することにより、単結晶フェライトを多結晶フェラ
イト方向に結晶成長させて単結晶フェライトを育成する
フェライト単結晶の製造法において、多結晶フェライト
と単結晶フェライトとを接触させて加熱するに際し、単
結晶フェライトを接合する多結晶フェライトの接合面に
対する多結晶フェライトの少なくとも背面に例えば多結
晶フェライトダミーよりなる不連続粒成長抑制手段を施
して異結晶方位の結晶の発生を防止する方法が、特開昭
60−195097号公報において開示されている。
(Prior Art) Conventionally, in a method for manufacturing a ferrite single crystal, in which single crystal ferrite is grown in the direction of polycrystalline ferrite by heating polycrystalline ferrite and single crystal ferrite after contact, When polycrystalline ferrite and single-crystalline ferrite are brought into contact and heated, a means for suppressing discontinuous grain growth, such as a polycrystalline ferrite dummy, is provided on at least the back surface of the polycrystalline ferrite with respect to the joint surface of the polycrystalline ferrite that joins the single-crystalline ferrite. A method for preventing the generation of crystals with different crystal orientations is disclosed in JP-A-60-195097.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら上述した方法においては、不連続粒成長抑
制手段のないものに比較して単結晶フェライトの寸法の
大きなものが得られるものの、単結晶化すべき多結晶フ
ェライトごとに不連続粒成長抑制手段を設けなければな
らないため、多結晶フェライトダミー材の作成および単
結晶化させる多結晶フェライトとダミー材の接合面の研
磨および接合等の工程が必要となり、手間がかかり大量
生産に不向きな欠点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the method described above, although a single crystal ferrite with larger dimensions can be obtained compared to a method without means for suppressing discontinuous grain growth, polycrystalline ferrite to be made into a single crystal is Because discontinuous grain growth suppression means must be provided for each process, processes such as creating a polycrystalline ferrite dummy material and polishing and bonding the joint surfaces of the polycrystalline ferrite and the dummy material to be made into single crystals are required, which is time-consuming and time-consuming. It had some drawbacks that made it unsuitable for mass production.

本発明の目的は上述した不具合を解消して、安定した単
結晶フェライトを安価かつ大量に得ることができる単結
晶フェライトの製造法を提供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for producing single-crystal ferrite that can eliminate the above-mentioned problems and produce stable single-crystal ferrite at low cost and in large quantities.

(問題点を解決するための手段) 本発明の単結晶フェライトの製造法は、多結晶フェライ
トの端面に単結晶フェライトの種を接合して、加熱して
多結晶フェライトを単結晶に成長させる単結晶フェライ
トの製造法において、単結晶フェライトの種をその一端
面に接合した多結晶フェライトの接合体の周囲を、多結
晶フェライトよりなるコーナダミーで囲んで加熱するこ
とを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) The method for manufacturing single crystal ferrite of the present invention is a single crystal ferrite in which a seed of single crystal ferrite is bonded to the end face of polycrystalline ferrite, and the polycrystalline ferrite is grown into a single crystal by heating. The method for producing crystalline ferrite is characterized in that a joined body of polycrystalline ferrite, in which a single-crystalline ferrite seed is joined to one end face thereof, is surrounded by a corner dummy made of polycrystalline ferrite and heated.

(作 用) 通常、単結晶および多結晶フェライトの平衡酸素分圧は
温度が高くなると高くなることが知られている。例えば
、Mn −Znn系フシイイトでは室温ではほぼOat
m 、 1500℃では1〜2atmになることが知ら
れている。多結晶フェライトを単結晶化するときの加熱
状態としては、理想的には平衡酸素分圧下での加熱が望
まれている。しかしながら、温度に従って酸素分圧を変
化させる雰囲気調節は困難なため、従来は例えば多結晶
フェライトを耐熱製容器、例えばアルミナ容器に密閉し
て多結晶フェライトの酸素呼吸作用を利用して単結晶化
をしていた。
(Function) It is generally known that the equilibrium oxygen partial pressure of single crystal and polycrystalline ferrite increases as the temperature increases. For example, in Mn-Znn fusiite, it is almost Oat at room temperature.
m is known to be 1 to 2 atm at 1500°C. Ideally, heating under equilibrium oxygen partial pressure is desired as a heating state when polycrystalline ferrite is single-crystallized. However, since it is difficult to control the atmosphere to change the oxygen partial pressure according to temperature, conventional methods have been to seal polycrystalline ferrite in a heat-resistant container, such as an alumina container, and use the oxygen breathing effect of polycrystalline ferrite to produce a single crystal. Was.

本発明の製造法ではこれを一歩進めて、多結晶フェライ
トの周辺をコーナダミーで囲み、コーナダミーである多
結晶フェライトの自己呼吸作用により、温度の変化に応
じた平衡酸素分圧下での加熱が可能となるようにした。
The manufacturing method of the present invention takes this one step further by surrounding the polycrystalline ferrite with a corner dummy, and the self-breathing action of the corner dummy polycrystalline ferrite enables heating under equilibrium oxygen partial pressure in response to temperature changes. I made it so.

その結果、各多結晶フェライトごとにダミー材を接合す
る工程を完全に廃止可能となり、工程数を大幅に削減可
能となった。また、種単結晶を接合した後に行われるダ
ミー材と多結晶フェライトの接合工程が不要であるため
、接合時に生ずる種単結晶の接合ずれによる結晶方位の
バラツキも防止できる。
As a result, it has become possible to completely eliminate the process of joining dummy materials for each polycrystalline ferrite, and it has become possible to significantly reduce the number of processes. Furthermore, since the step of joining the dummy material and polycrystalline ferrite, which is performed after joining the seed single crystal, is not necessary, it is possible to prevent variations in crystal orientation due to joint deviation of the seed single crystal that occurs during joining.

なお、コーナダミーとしての多結晶フェライトは、1回
もダミー材として使用されていない新品すなわち異常粒
成長を生じていない平均粒子径が100IllI+以下
、好ましくは15μm以下のものがその自己呼吸作用が
活発であるため好ましい。
The polycrystalline ferrite used as the corner dummy must be new, that has not been used as a dummy material even once, that is, one that has not experienced abnormal grain growth and has an average particle diameter of 100 IllI+ or less, preferably 15 μm or less, because its self-breathing action is active. It is preferable because it is.

(実施例) 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。(Example) The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図(A)〜(C)は本発明の製造方法の一実施例を
説明するための斜視図で、形状が直方体の例を示してい
る。まず、第1図(A)に示すように、−例としてMn
 −Znよりなる多結晶フェライト2と、同組成よりな
る種単結晶フェライト1を準備する。この多結晶フェラ
イト2としては、酸化鉄の原料にスピネル構造を有する
酸化鉄またはスピネル構造の履歴を有する酸化鉄あるい
はそれらの混合物より成る酸化鉄を用いて製造した多結
晶フェライトを用いる必要がある。また、多結晶フェラ
イトと単結晶フェライトの熱膨張係数の差は±10 X
 10−’以下が望ましい。次に、多結晶フェライト2
と単結晶フェライト1との接合面を、ダイヤモンド砥粒
を使用して、好ましくは表面粗さを0.5ミクロン以下
、平坦度を0.5 ミクロン以下になるように鏡面研磨
する。なお、フェライトの組成としては、P8zOi 
: 45〜60モル%、好ましくは52〜57モル%、
Mn0=20〜40モル%、好ましくは25〜38モル
%、ZnO: 5〜30モル%、好ましくは9〜22モ
ル%の組成のものを使用すると好適である。
FIGS. 1(A) to 1(C) are perspective views for explaining one embodiment of the manufacturing method of the present invention, and show an example of a rectangular parallelepiped shape. First, as shown in FIG. 1(A), for example, Mn
- A polycrystalline ferrite 2 made of Zn and a seed single crystal ferrite 1 made of the same composition are prepared. As the polycrystalline ferrite 2, it is necessary to use polycrystalline ferrite manufactured using iron oxide having a spinel structure, iron oxide having a spinel structure history, or a mixture thereof as a raw material for iron oxide. Also, the difference in thermal expansion coefficient between polycrystalline ferrite and single crystal ferrite is ±10
10-' or less is desirable. Next, polycrystalline ferrite 2
The joint surface between the single-crystal ferrite 1 and the single-crystal ferrite 1 is mirror-polished using diamond abrasive grains so that the surface roughness is preferably 0.5 microns or less and the flatness is preferably 0.5 microns or less. The composition of the ferrite is P8zOi
: 45 to 60 mol%, preferably 52 to 57 mol%,
It is suitable to use a composition having a composition of Mn0 = 20 to 40 mol%, preferably 25 to 38 mol%, and ZnO: 5 to 30 mol%, preferably 9 to 22 mol%.

次に、鏡面研磨した多結晶フェライト2および単結晶フ
ェライト1の接合面に有機酸または無機酸を介在させて
、第1図(B)に示すように研磨面を密着して接合体3
を得る。得られた接合体3を、第2図に示す形状の2分
割のアルミナ容器5−1および5−2からなる焼成容器
7内に、新品の多結晶フェライトからなるコーナダミー
6−1 、6−2 、6−3゜6−4を介して複数個装
填する。この状態で、多結晶フェライト2の不連続な結
晶粒子成長の起こる温度未満の温度、すなわち上述した
組成のフェライトでは約1330〜1350℃から昇温
速度10℃/時間で1430℃まで加熱され単結晶を育
成する。その結果、単結晶フェライト1を多結晶フェラ
イト2方向に結晶成長させ、多結晶フェライト2を殆ど
全て単結晶フェライトに転換した第1図(C)に示すよ
うな大きい寸法の単結晶フェライト4を得ることができ
る。
Next, an organic acid or an inorganic acid is interposed on the joint surfaces of the mirror-polished polycrystalline ferrite 2 and single-crystal ferrite 1, and the polished surfaces are brought into close contact with each other as shown in FIG.
get. The obtained joined body 3 was placed in a firing container 7 consisting of two divided alumina containers 5-1 and 5-2 having the shape shown in FIG. 2, and corner dummies 6-1 and 6-2 made of new polycrystalline ferrite. , 6-3° and 6-4. In this state, the polycrystalline ferrite 2 is heated from a temperature below the temperature at which discontinuous crystal grain growth occurs, that is, about 1330 to 1350°C for the ferrite having the above-mentioned composition, to 1430°C at a temperature increase rate of 10°C/hour to form a single crystal. Develop. As a result, crystals of the single crystal ferrite 1 are grown in the direction of the polycrystalline ferrite 2, and a large-sized single crystal ferrite 4 as shown in FIG. be able to.

以下、実施例について説明する。Examples will be described below.

大施炭 マグネタイ) (Fez04)を経由して製造された酸
化鉄(FezO+)で不純物5iOz 0.005%、
Ti1t 0.005%、CaOO,005%、Naz
o 0.005%を含む酸化鉄と、純度99.9%の酸
化マンガンおよび酸化亜鉛を原料とし、その組成が、M
n027.7モル%、Zn018.5モル%、FezO
z 53.8モル%に混合した調合物を仮焼、粉砕、成
形し、平衡酸素分圧下で1320℃、4時間焼成して、
Mn −Zn多結晶フェライトを得た。
Iron oxide (FezO+) produced via large coal magnetite (Fez04) with impurity 5iOz 0.005%,
Ti1t 0.005%, CaOO, 005%, Naz
o The raw materials are iron oxide containing 0.005%, manganese oxide and zinc oxide with a purity of 99.9%, and the composition is M
n027.7 mol%, Zn018.5 mol%, FezO
z 53.8 mol % of the mixture was calcined, pulverized, molded, and fired at 1320 ° C. for 4 hours under equilibrium oxygen partial pressure,
Mn-Zn polycrystalline ferrite was obtained.

この多結晶フェライトは、平均粒子径が、約10μm、
気孔率が約0.05%であり、1350℃付近で不連続
粒成長する性質ををするものであった。一方、この多結
晶フェライトとほぼ同一組成を存する高圧ブリッヂマン
法で製造された単結晶フェライトを用意し、この両方の
フェライトよりそれぞれ30×27×5fiと30x2
7x0.5鰭の直方体形状よりなる板を切り出した。そ
して、この多結晶フェライトをダイアモンド砥粒(2〜
4μm)を使用して、全表面を表面粗さRmax O,
05pm 、平坦度0.3.17 mに鏡面研磨した。
This polycrystalline ferrite has an average particle size of about 10 μm,
The porosity was about 0.05%, and discontinuous grain growth occurred at around 1350°C. On the other hand, we prepared single-crystal ferrite manufactured by the high-pressure Bridgeman method and had almost the same composition as this polycrystalline ferrite.
A rectangular parallelepiped plate with 7x0.5 fins was cut out. Then, this polycrystalline ferrite is coated with diamond abrasive grains (2~
4 μm) to give the entire surface a surface roughness Rmax O,
05 pm and mirror polished to a flatness of 0.3.17 m.

その後、種単結晶フェライトを多結晶フェライトの一端
面に接合して接合体を得た。
Thereafter, a seed single crystal ferrite was joined to one end surface of the polycrystalline ferrite to obtain a joined body.

次に、得られた接合体を複数個隙間のないように第2図
に示す焼成容器内に装填した後、N2ガス雰囲気中にお
いて1150℃で30分間加熱し、引続きO1濃度5%
のN2ガス雰囲気中で1340℃から昇温速度10℃/
時間で1430℃まで加熱して固相反応を起させ、単結
晶フェライトを多結晶フェライト方向に結晶成長させて
多結晶フェライト全体を単結晶化した。
Next, a plurality of the obtained bonded bodies were loaded into the firing container shown in Fig. 2 without any gaps, and then heated at 1150°C for 30 minutes in an N2 gas atmosphere, followed by an O1 concentration of 5%.
Temperature increase rate 10℃/ from 1340℃ in N2 gas atmosphere
The mixture was heated to 1,430° C. for an hour to cause a solid phase reaction, and the single crystal ferrite was grown in the direction of the polycrystalline ferrite, thereby converting the entire polycrystalline ferrite into a single crystal.

上述した方法により、各組成について大量生産して育成
歩留りを求めた。なお、第1表中合格品とは、真方位の
結晶の発生がなく多結晶フェライト全体が単結晶化した
ものをいう。結果を第1表に示す。
By the method described above, each composition was mass-produced and the growth yield was determined. Incidentally, in Table 1, a passed product refers to a product in which no crystals in the true orientation occur and the entire polycrystalline ferrite becomes a single crystal. The results are shown in Table 1.

第1表 第1表の結果から明らかなように、ダミー材を設けなく
ても本発明の製造法によって単結晶フェライトを得るこ
とにより、高い歩留りで単結晶フェライトを製造するこ
とができた。
As is clear from the results shown in Table 1, by obtaining single crystal ferrite by the manufacturing method of the present invention without providing a dummy material, single crystal ferrite could be manufactured with a high yield.

(発明の効果) 以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
の単結晶フェライトの製造法によれば、単結晶フェライ
トの種をその一端面に接合した多結晶フェライトの接合
体の周囲を、多結晶フェライトよりなるコーナダミーで
囲んで加熱して多結晶フェライトを単結晶化しているた
め、従来と比較して不連続粒成長抑制手段の作成、接合
面の研磨および接合等の工程が不要となり、単結晶フェ
ライトを安価かつ大量に得ることができる。また、種単
結晶の接合に起因する結晶方位のバラツキも有効に除去
することができる。
(Effects of the Invention) As is clear from the above detailed explanation, according to the method for producing single crystal ferrite of the present invention, the periphery of a bonded body of polycrystalline ferrite in which a seed of single crystal ferrite is bonded to one end face Since the polycrystalline ferrite is surrounded by a corner dummy made of polycrystalline ferrite and heated to make the polycrystalline ferrite into a single crystal, compared to conventional methods, processes such as creating discontinuous grain growth suppressing means, polishing the bonding surface, and bonding are unnecessary. Therefore, single crystal ferrite can be obtained at low cost and in large quantities. Further, variations in crystal orientation caused by joining of the seed single crystal can also be effectively eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(A)〜(C)は本発明の製造方法の一実施例を
示す斜視図、 第2図は本発明で使用する焼成容器の一実施例を示す断
面図である。 1・・・単結晶フェライト  2・・・多結晶フェライ
ト3・・・接合体       4・・・単結晶フェラ
イト5−1.5−2・・・アルミナ容器 6−1.6−2.6−3.6−4・・・コーナダミー第
1図 (A) 第2図 旦#台体
FIGS. 1(A) to (C) are perspective views showing one embodiment of the manufacturing method of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing one embodiment of the firing container used in the present invention. 1... Single crystal ferrite 2... Polycrystalline ferrite 3... Joined body 4... Single crystal ferrite 5-1.5-2... Alumina container 6-1.6-2.6-3 .6-4...Corner dummy Fig. 1 (A) Fig. 2 Dan #Body

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、多結晶フェライトの端面に単結晶フェライトの種を
接合して、加熱して多結晶フェライトを単結晶に成長さ
せる単結晶フェライトの製造法において、単結晶フェラ
イトの種をその一端面に接合した多結晶フェライトの接
合体の周囲を、多結晶フェライトよりなるコーナダミー
で囲んで加熱することを特徴とする単結晶フェライトの
製造法。 2、前記コーナダミーとして使用する多結晶フェライト
の平均粒子径が100μm以下である特許請求の範囲第
1項記載の単結晶フェライトの製造法。
[Claims] 1. A method for producing single crystal ferrite in which a single crystal ferrite seed is bonded to an end face of polycrystalline ferrite and heated to grow the polycrystal ferrite into a single crystal. A method for producing single-crystal ferrite, which comprises heating a bonded body of polycrystalline ferrite bonded to one end surface of the ferrite while surrounding it with a corner dummy made of polycrystalline ferrite. 2. The method for producing single crystal ferrite according to claim 1, wherein the average particle diameter of the polycrystalline ferrite used as the corner dummy is 100 μm or less.
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