JPS63157407A - 高密度フエライトの製造方法 - Google Patents

高密度フエライトの製造方法

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JPS63157407A
JPS63157407A JP30393886A JP30393886A JPS63157407A JP S63157407 A JPS63157407 A JP S63157407A JP 30393886 A JP30393886 A JP 30393886A JP 30393886 A JP30393886 A JP 30393886A JP S63157407 A JPS63157407 A JP S63157407A
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JP
Japan
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ferrite
density
temperature
grain size
sintering
Prior art date
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Pending
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JP30393886A
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English (en)
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Gen Fukushima
福島 弦
Yoshimi Takahashi
芳美 高橋
Mineo Yorizumi
頼住 美根生
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Sony Corp
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Sony Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば磁気ヘッドのコア材として用いられる
高密度フェライトの製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
磁気ヘッドのコア材として用いられるフェライト材とし
ては、加工性、耐摩耗性などのi械的性質及び磁気的性
質に優れていることが要求される。
例えば、通常の結晶粒径(平均粒径15μ以上)の多結
晶フェライトを精密加工しようとすると、結晶粒の脱落
、チッピング等により高精度の加工が難しく、シたがっ
て特にビデオヘッドをはじめとする磁気ヘッド等に使用
する場合、結晶粒径を小さくしてこれを改善することが
望ましい、あるいは、ビデオヘッドに使用する高密度フ
ェライトは、摺動ノイズの観点からも結晶粒径が小さい
ことが望ましい。
従来から提案されている高密度フェライトの製造方法と
しては、例えば−軸方向から加圧しつつ加熱してフェラ
イト材を焼成するいわゆるホットプレス法が知られてい
る。このホットプレス法によって小さい結晶粒径を有す
るフェライト材を得るには、その焼成温度を低くするこ
とが考えられしかしながら、例えば結晶粒径を15μm
以下の微細なものとするために単に焼結温度を下げただ
けでは、得られるフェライト焼結体は高密度になり難い
という欠点がある。ここで、密度の低下を回避するため
に加圧力を増大させることも考えられるが、実際には金
型の機械的強度等の制約から自ずと限度があり、また加
圧力を増してもフェライト材を収容した金型の壁面とフ
ェライト材とのPi!擦力によってフェライト材の内部
にまで均一な圧力が加わらず、この結果結晶粒径が小さ
くかつ空孔がほとんどない高密度フェライトを得ること
はできない。
あるいは、高密度フェライトを作成する方法として、−
次焼結の後、熱間静水圧プレスを施すという方法が知ら
れているが、この場合にも一次焼結の際に90%以上の
密度を必要とすることから、焼結温度を低くするとやは
り充分な密度が得られないことが問題となる。実際、例
えば特公昭61−17787号公11等に記載されるよ
うに、−次焼結温度が1250℃未満では回度90%以
上の焼結体は得られないとされ、したがって熱間静水圧
プレスを施しても平均粒径が15μmを越えるものしか
作成することができなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、従来の手法では多結晶フェライトの平均結
晶粒径を微細化し、なおかつ高密度なソフトフェライト
を製造することは難しかった。
したがって、得られるフェライトは精密加工性の点で問
題を残しており、ある程度のチンピングや結晶粒の脱落
は避けられないのが現伏である。
本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案されたもので
あって、平均粒包が15μm以下の微細粒な高密度フェ
ライトを作成可能とし、これにより精密加工性や磁気特
性に優れた高密度フェライトを製造可能とすることを目
的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は上述の目的を達成せんものとフェライト材
の一次焼結条件や熱間静水圧プレス処理条件等にさらに
検討を加えた結果、特にフェライト材の一次焼結温度T
Iを1250℃よりも若干低めに設定することにより得
られる高密度フェライトの結晶粒径を小さなものとする
ことができ、また前記の温度範囲であれば密度等の点で
も問題を生ずることはないとの結論を得るに至9た。
本発明は前記の知見に基づいて完成されたものであって
、フェライト材を密度90%以上、平均粒径15^q、
以下となる温度T1(但し1050℃≦T、≦1250
℃)で焼結してフェライト焼結体を得る工程と、前記焼
結温度T、よりも低く粒成長が実質的に起こらない温度
Tt(但し1000℃≦T2≦1200°C2T、≦T
、−50℃)で前記フェライト焼結体に熱間静水圧プレ
スを施して密度99%以上、平均粒径工5μm以下とす
る工程とをそれぞれ具備することを特徴とするものであ
る。この方法によれば、結晶粒径を15μm以下と微細
なものとすることができ、機械的強度、精密加工性及び
磁気特性に優れた高密度フェライトを提供することがで
きる。
本発明方法により高密度フェライトを製造するには、先
ず所定の焼結温度T、(但し1050℃≦T1≦125
0℃)で−次焼結し、結晶粒の粒成長を15μm以下に
抑えたフェライト焼結体を得る。また、このフェライト
焼結体の密度は90%以上として、次の熱間静水圧プレ
スに備える。
ここで上記焼結温度T、が重要で、この焼結温度T、が
1050℃未満であると、フェライトの平衡酸素圧に現
実的にできないため酸化気味となってヘマタイトが析出
する虞れがある。さらには、フェライトの反応(スピネ
ル化)が終了する温度が1050〜1100℃であるた
めに、仮に焼結体ができてもスピネル化が不十分で、所
定の磁気特性が得られない広れがある。逆に焼結温度T
1が1250℃を越えると、15μmを越える粒成長が
起こり、加工性に改善が見られなくなる等、初期の目的
を達成することができなくなる。
また、−次焼結に際しては、焼結時の雲囲気の酸素分圧
を適切に選ぶ必要がある。酸素分圧が必要以上に高すぎ
ると焼結時にα−FezO)が析出し、酸素分圧が必要
以上に低すぎて焼結後のフェライト焼結体中の酸素量が
少ないと、次の熱間静水圧プレス工程後においてフェラ
イトにクランクが入り易くなる。したがって、通常はフ
ェライトの組成、焼結温度に応じた平衡酸素圧に設定す
る。特に、第1図の焼結工程図に示す如く、所定の焼結
温度T、に達するまでの昇温時(図中へで示す]υ1間
)ならびに焼結終了後の降温時(図中Cで示す期間)に
は窒素雰囲気(窒素に限らず不活性ガス雰囲気であれば
良い、)とし、焼結温度T、での焼成時(図中Bで示す
期間)にのみ温度T1に対応した平衡酸素圧濃度に設定
すれば、ウスタイト相やヘマタイト相の析出がほとんど
なく、極めて良好な焼結状態となる。
上述の一次焼結により得られたフェライト焼結体は、次
に熱間静水圧プレスを施して高密度化する。熱間静水圧
プレスは、高圧ガス雰囲気中でガス圧による高圧を加圧
焼成物に対してrri凹から加えるようにしたものであ
るが、本発明ではこの熱間静水圧プレスを前記−次焼結
温度T、よりも低く粒成長が実質的に起こらない温度T
 z (但し、1000℃≦Tt≦1200℃l ’r
z≦’r、−50℃)で行い、フェライト焼結体を微細
な結晶粒径のまま更に高密度化してその密度を99%以
上とする。
熱間静水圧プレス時の温度T2は、実際には1000℃
≦T2≦1260℃ であり、焼結温度TIとの関係では、 T!≦T+  50℃ でなければならない、すなわち、温度T2を1200℃
より低くすることにより、結晶粒の成長を実質的に起こ
すことがなく、温度T、における焼結による結晶粒径を
維持しつつプレスにより所定の密度のものとすることが
できる。また温度T2を温度T1より50℃以上低くす
ることにより、結晶粒の成長を完全に1r11え、従っ
て結晶粒成長に基づく歪の蓄積を完全に防止することが
でき、処1後にアニーリングを施す必要がない。
また、この熱間静水圧プレス時の圧力は300気圧以上
であるのが望ましい、圧力を300気圧以上とすれば、
フェライト焼結体の密度が99%以上となるまで高密度
化することができる。この場合、プレス時の圧力と時間
との間には一定の関係があり、例えば圧力300気圧で
は10時B、圧力500気圧では4時間、圧力2000
気圧では30分とすれば良い。
なお、上記熱間静水圧プレスを行うに当たっては、−次
焼結によってフェライト焼結体の密度を90%(X線密
度あるいは理論密度に対する実測密度の比)以上として
いるので、空孔が存在していてもそのフェライト焼結体
はほぼ閉孔状態となっており、このため直接高圧ガス中
に入れても表面から雰囲気ガスが浸入せず、従来のよう
に白金。
ニンケル又はガラス製の容器に真空封入することなく、
熱間静水圧プレスの高圧容器内に直接入れることができ
る。
以上の工程を経ることにより、結晶粒径が15μm以下
と極めて小さく緻密な高密度フェライトを製造すること
ができ、精密加工性を大幅に向上することができる。
〔作用〕
フェライト材を1050℃〜1250℃なる温度で一次
焼結すると、結晶粒径が15μm以下に抑えられ、高密
度で微細粒を有するフェライト焼結体が得られる。
そして、このフェライト焼結体に対して1000℃〜1
200℃で且つ先の焼結温度よりも50℃以上低い温度
で熱間静水圧プレスを施すと、この熱間静水圧プレスに
よっては結晶粒の成長は起こらず、−次焼結時の温度条
件で支配された平均結晶粒径を有する高密度フェライト
が製造される。
〔実施例〕
以下、本発明をM n −Z nフェライトの製造に適
用した実施例について、図面を参照しながら説明する。
なお、本発明がこの実施例に限定されるものでないこと
は言うまでもない。
FezO152モル%、 ZnO20モル%、 MnO
28モル%を通常の湿式ボールミルにて混合粉砕し、乾
燥した後、所定のサイズのブロックにプレス成形した。
次いで、−次焼結として1150℃で平衡H素工を考慮
して約2%の酸素を含む窒素雰囲気中にて焼結したとこ
ろ、平均粒径7μmの焼結体が得られた。
なお、−次焼結に際しては、昇温時及び降温時は窒素の
みの雰囲気とし、1150℃に達した時点で酸素を含む
窒素雰囲気に変えた。得られた焼結体の破断面の電子顕
微鏡写真を第2図に示す。
さらに、この焼結体を温度1100℃、圧力1000k
g/−、アルゴンガス雰囲気中で3時間熱間静水圧プレ
スを行った。この熱間静水圧プレス後の高密度フェライ
トの破断面の様子を第3図に示す。
この第3図より、熱間静水圧プレス後、結晶粒はほとん
ど成長しておらず、粒界の孔がほとんど消失しているこ
とがわかる。
これに対して、−次焼結温度を1250℃、熱間静水圧
プレス温度を1150℃とした場合には、熱間静水圧プ
レス前及び熱間静水圧プレス後の焼結体の破断面はそれ
ぞれ第4図、第5図に示すようなものであり、結晶粒径
は15μm以上となっていた。
そこで、次に平衡酸素圧を考慮しながら一次焼結温度を
変え、種々の高密度フェライトを作成した。−次焼結温
度を変えたときの結晶粒径の変化を示したのが第6図で
ある。
次に、平均結晶粒径がそれぞれ7〜20μmの高密度M
n−Znフェライトのブロックから10重履×6龍×1
1のサンプルを切り出し、さらにバーチカル粗研T!1
(メタルボンド#600 )で25μ加工した後、バー
チカル精研磨(レジンボンド#1000)で25μm加
工した。
そしてこれらのサンプルを光学顕微鏡(倍率150倍)
で観察し、表面の結晶粒の脱落状態を観察した0例えば
第7図は平均結晶粒径が15μmの高密度フェライトに
おけるバーチカル研磨後の結晶粒の脱落状態を示す顕微
鏡写真であり、第8図は平均結晶粒径が7μmの高密度
フェライトにおけるバーチカル研磨後の結晶粒の脱落状
態を示す顕微鏡写真である。結晶粒の脱落による孔は、
これら写真で黒い点として観察され、平均結晶粒径が1
5μmのものではこの孔が非常に多いことがわかる。孔
の数を測定し、lie”あたりの孔の数に換算してin
■2あたりの結晶粒の脱落数を求め、これを縦軸に、平
均結晶粒径を横軸にとったグラフが第9図である。実際
は粒径が大きくなるほど孔1つの大きさが大きくなるの
で、写真で見た孔の面積頻度を縦軸にとった場合は、カ
ーブは急激に上昇する。
さらに実際の加工性を評価するために、各サンプルに対
して溝加工を施し、そのときの結晶粒の脱落状態も調べ
た。第10図は平均結晶粒径が15μmの高密度フェラ
イトにおける溝加工後の結晶粒の脱落状態を示す顕微鏡
写真であり、第11図は平均結晶粒径が7μmの高密度
フェライトにおける溝加工後の結晶粒の脱落状態を示す
顕微鏡写真である。これら第10図、第11図からも、
結晶粒径を小さくすることによる存用性が容易に理解さ
れよう。すなわち、平均結晶粒径が15μmのときには
溝加工のエツジ部にかなりの結晶粒の脱落が見られるの
に対して、平均結晶粒径が7μmのときにはこの結晶粒
の脱落がほとんど見られない。
一方、結晶粒径の違いによる磁気特性の変化を、実効i
3磁率を測定することにより調べた。なお、透磁率の測
定にあたっては、熱間静水圧プレス処理後のサンプルを
、厚さ2mm、外径10++n、内径5 mmのトロイ
ダル状に打ち抜いたものを用いた。
結果を第12図に示す。
この第12図より、平均結晶粒径が小さいほどIMHz
や5MIIzでの実効透磁率が増大していることが明ら
かとなうた。
〔発明の効果〕
以上の説明からも明らかなように、本発明においては、
−次焼結温度を1050℃〜1250℃とし1.さらに
熱間静水圧プレス温度を一次焼結温度よりも50℃以上
低い温度としているので、平均結晶粒径が15μm以下
の微細粒を有する高密度フェライトを製造することが可
能である。
得られる高密度フェライトは、チッピングや結晶脱落が
少なく精密加工性に優れるばかりでなく、磁気特性にも
優れたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は一次焼結工程における温度変化を示すダイアグ
ラムである。 第2図は一次焼結温度を1150℃としたときに得られ
る焼結体の結晶粒を示す電子顕微鏡写真、第3図は11
00℃の熱間静水圧プレス後の結晶粒を示す電子顕微鏡
写真である。 第4図は一次焼結温度を1250℃としたときに得られ
る焼結体の結晶粒を示す電子顕微鏡写真、第5図は11
50℃の熱間静水圧プレス後の結晶粒を示す電子W4微
鏡写真である。 第6図は一次焼結温度を変えたときの平均結晶粒径の変
化を示す特性図である。 第7図は平均結晶粒径が15μmの高密度フェライトに
おけるバーチカル研磨後の結晶粒の脱落状態を示す顕微
鏡写真であり、第8図は平均結晶粒径が7μmの高密度
フェライトにおけるバーチカル研磨後の結晶粒の脱落状
態を示す顕微鏡写真である。 第9図は平均結晶粒径とバーチカル研磨後の結晶粒の脱
落数の関係を示す特性図である。 第10図は平均結晶粒径が15μmの高密度フェライト
における溝加工後の結晶粒の脱落状態を示す顕微鏡写真
であり、第11図は平均結晶粒径が7μmの高密度フェ
ライトにおける溝加工後の結晶粒の脱落状態を示す顕微
鏡写真である。 第12図は平均結晶粒径と実効i3磁率の関係を示す特
性図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  フェライト材を密度90%以上、平均粒径15μm以
    下となる温度T_1(但し1050℃≦T_1≦125
    0℃)で焼結してフェライト焼結体を得る工程と、前記
    焼結温度T_1よりも低く粒成長が実質的に起こらない
    温度T_2(但し1000℃≦T_2≦1200℃、T
    _2≦T_1−50℃)で前記フェライト焼結体に熱間
    静水圧プレスを施して密度99%以上、平均粒径15μ
    m以下とする工程とをそれぞれ具備する高密度フェライ
    トの製造方法。
JP30393886A 1986-12-22 1986-12-22 高密度フエライトの製造方法 Pending JPS63157407A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5089196A (en) * 1988-02-25 1992-02-18 Nippon Mining Co., Ltd. Non-magnetic substrate of magnetic head, magnetic head and method for producing substrate
US6506007B1 (en) 1997-12-17 2003-01-14 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Fastening bolt

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