JPWO2018181242A1

JPWO2018181242A1 - ＭｎＺｎ系フェライト焼結体

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Publication number: JPWO2018181242A1
Application number: JP2019509847A
Authority: JP
Inventors: 康晴三吉; 多田　智之; 多田　　智之; 小湯原　徳和; 徳和小湯原
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2018-03-27
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Abstract

Fe₂O₃換算で53.30〜53.80モル％のFe、ZnO換算で6.90〜9.50モル％のZn、及びMnO換算で残部のMnからなる主成分と、前記換算での前記主成分の合計100質量部に対して、SiO₂換算で0.003〜0.020質量部のSi、CaCO₃換算で0質量部超0.35質量部以下のCa、Co₃O₄換算で0.30〜0.50質量部のCo、ZrO₂換算で0.03〜0.10質量部のZr、及びTa₂O₅換算で0〜0.05質量部のTaからなる副成分とを含有し、平均結晶粒径が3μm以上8μm未満であり、焼結体密度が4.65 g/cm³以上であるMnZn系フェライト焼結体。

Description

本発明は、各種の電源装置のトランス、インダクタ、リアクトル、チョークコイル等の電子部品の磁心に用いるのに好適なMnZn系フェライト焼結体に関する。

近年急速に普及しつつあるEV（Electric Vehicle）、PHEV（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）等の電動輸送機器の一つである電気自動車には、大出力の電気モータや充電器等の機器が設けられており、それらには高電圧・大電流に耐える電子部品が用いられている。電子部品はコイルと磁心とを基本構成とし、磁心はMnZn系フェライト焼結体等の磁性材料で構成されている。

このような用途では、走行時に電子部品に様々な機械的・電気的な負荷がかかるだけでなく、使用される環境温度も様々である。通常、磁心損失による発熱を見越して、磁心損失が極小となる温度を結晶磁気異方性定数K1により調整し、その温度を電子部品が曝される環境最高温度より僅かに高く設定して、熱暴走によりフェライトが磁性を失うのを防いでいる。

また、家庭用電子機器に使用される電子部品では、例えば磁心損失（電力損失とも呼ばれる）の極小温度が100℃以下となるように設計されたMnZn系フェライトを用い、広い温度範囲で低磁心損失であることが求められている。

MnZn系フェライトの磁心損失は温度依存性を有し、結晶磁気異方性定数K1が0となる温度でヒステリシス損失が小さく、温度に対して極小値を有する。結晶磁気異方性定数K1が0となる温度は、主にMnZn系フェライトにおけるスピネルを構成する金属イオンのうち、正の結晶磁気異方性定数K1を示す金属イオンと、負の結晶磁気異方性定数K1を示す金属イオンの量とを適宜調整することにより変化させることができる。スピネルを構成する金属イオンには、正のK1を示す金属イオンとしてFe²⁺、Co²⁺等があり、負のK1を示す金属イオンとしてFe³⁺、Mn²⁺等がある。磁心損失が極小となる温度は、Fe²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺及びMn²⁺等の金属イオンを調整することにより比較的容易に変化させることができるが、それだけでは磁心損失の温度依存性を改善するのは困難である。従って、Fe²⁺より十分に大きな結晶磁気異方性定数を有するCo²⁺を導入して、磁心損失の温度依存性を改善することが行われる。

このようなフェライトの磁心損失Pcvは、一般にヒステリシス損失Ph、渦電流損失Pe、及び残留損失Prからなる。ヒステリシス損失Phは直流ヒステリシスにより周波数に比例して増加する。渦電流損失Peは電磁誘導作用により生じた起電力よって発生する渦電流により周波数の二乗に比例して増加する。残留損失Prは磁壁共鳴等を要因とする残りの損失であって、500 kHz以上の周波数で顕在化する。即ち、ヒステリシス損失Ph、渦電流損失Pe、及び残留損失Prは周波数により変化し、また周波数帯により、全体の磁心損失に占める割合も異なる。そのため、使用される周波数や温度に適したMnZn系フェライトが求められる。

広い温度範囲で磁心損失が低いフェライトとして、例えば、特開平05-198416号は、52.0〜54.7 mol％のFe₂O₃、31〜40 mol％のMnO、及び6〜15 mol％のZnOからなる基本組成100重量％に、0.001〜0.030重量％のSiC、及び0.02〜0.30重量％のCaOを添加するとともに、0.01〜0.08重量％の酸化ニオブ、0.05〜0.40重量％の酸化チタン、0.005〜0.08重量％の酸化アンチモン、0.02〜0.15重量％の酸化タンタル、0.005〜0.20重量％の酸化バナジウム、0.02〜0.15重量％の酸化ジルコニウム、0.02〜0.50重量％の酸化スズ、0.01〜0.50重量％の酸化アルミニウム、0.01〜1.0重量％の酸化コバルト、0.02〜0.15重量％の酸化銅、0.05〜1.0重量％の酸化ハフニウム及び0.001〜0.030重量％の酸化シリコンからなる群から選ばれた少なくとも一種を添加したMnZn系フェライトを開示している。このMnZn系フェライトは、100 kHzの周波数、200 mTの最大磁束密度及び100℃の温度で低磁心損失であるが、さらに高い周波数（300〜500 kHz）では広い温度範囲で磁心損失が十分に低くない。

Coは磁心損失の温度依存性を改善するに有効であることが知られているが、Coを含むMnZn系フェライトでは2価の金属イオン（Co²⁺）が格子欠陥を介して移動しやすいので、磁気異方性の増大を招き、磁心損失の増加及び透磁率の低下といった磁気特性の経時変化をもたらし、高温環境下ではその経時変化が大きい。そのため高温にさらされ易い電子部品に用いるMnZn系フェライトには、一層の低磁心損失化と、磁気特性の経時変化の抑制が求められる。

従って本発明の目的は、300〜500 kHzの高周波数において広い温度範囲で磁心損失が低く、かつ高温環境下での磁心損失の経時変化が小さいMnZn系フェライト焼結体を提供することである。

本発明のMnZn系フェライト焼結体は、
Fe₂O₃換算で53.30〜53.80モル％のFe、ZnO換算で6.90〜9.50モル％のZn、及びMnO換算で残部のMnからなる主成分と、
前記換算での前記主成分の合計100質量部に対して、SiO₂換算で0.003〜0.020質量部のSi、CaCO₃換算で0質量部超0.35質量部以下のCa、Co₃O₄換算で0.30〜0.50質量部のCo、ZrO₂換算で0.03〜0.10質量部のZr、及びTa₂O₅換算で0〜0.05質量部のTaからなる副成分とを含有し、
平均結晶粒径が3μm以上8μm未満であり、
焼結体密度が4.65 g/cm³以上であることを特徴とする。

本発明のMnZn系フェライト焼結体において、Ta含有量はTa₂O₅換算で0.01質量部以上であるのが好ましい。

本発明のMnZn系フェライト焼結体において、Fe含有量はFe₂O₃換算で53.40〜53.70モル％であり、Zn含有量はZnO換算で7.00〜9.40モル％であり、Si含有量はSiO₂換算で0.004〜0.015質量部であり、Co含有量はCo₃O₄換算で0.30〜0.45質量部であり、Zr含有量はZrO₂換算で0.05〜0.09質量部であるのが好ましい。

本発明のMnZn系フェライト焼結体は、(a) 300 kHzの周波数及び100 mTの励磁磁束密度において20℃での磁心損失Pcv20が300 kW/m³以下で、100℃での磁心損失Pcv100が320 kW/m³以下であり、かつ(b) 500 kHzの周波数及び100 mTの励磁磁束密度において20℃での磁心損失Pcv20が650 kW/m³以下で、100℃での磁心損失Pcv100が850 kW/m³以下であるのが好ましい。

本発明のMnZn系フェライト焼結体は、下記式(1) により表される磁心損失の変化率Ps：
Ps (％)＝[(Pcv100B−Pcv100A)/Pcv100A]×100・・・(1)
（ただし、Pcv100Aは200℃に保持前の100℃における磁心損失であり、Pcv100Bは200℃に96時間保持後の100℃における磁心損失であって、いずれも300 kHzの周波数及び100 mTの最大磁束密度で測定したものである。）が5％以下であるのが好ましい。

本発明のMnZn系フェライト焼結体は、300〜500 kHzの高周波数において広い温度範囲で磁心損失が低く、かつ高温環境下での磁心損失の経時変化が小さいので、高温に曝される電子部品に用いる磁心に好適である。

本発明のMnZn系フェライト焼結体を得るための焼結工程を概略的に示すグラフである。

本発明の実施形態を以下詳細に説明するが、本発明はそれに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で適宜変更可能である。

[1] MnZn系フェライト焼結体
(A) 組成
本発明のMnZn系フェライト焼結体は、Fe、Mn及びZnからなる主成分と、Si、Ca、Co、及びZrからなる副成分とを含有する。本発明のMnZn系フェライト焼結体はさらに、副成分としてTaを含有しても良い。主成分は主としてスピネルフェライトを構成する元素であり、副成分とはスピネルフェライトの形成を補助する元素である。Coはスピネルフェライトを構成するが、本発明ではその含有量は主成分より著しく少ないので、副成分とする。

(1) 主成分
所望の温度での磁心損失Pcvを低減させるには、スピネルを構成する正の結晶磁気異方性定数K1を示す金属イオンの量と負の結晶磁気異方性定数K1を示す金属イオンの量を適宜調整する必要がある。しかし、飽和磁束密度Bs、キュリー温度Tc、初透磁率μi等の磁心損失Pcv以外の磁気特性の要求も満たす必要があるために、組成の選択の自由度は小さい。また広い温度範囲で磁心損失を小さく抑えるために、磁心損失が極小となる温度を設定する必要がある。そこで、高温下で高電圧及び大電流の使用に耐える電子部品用磁心に用いることができるように、500 mT以上の飽和磁束密度Bs、230℃以上のキュリー温度Tc、及び1500以上の初透磁率μiを有するとともに、磁心損失の極小温度を例えば100℃以下、好ましくは80℃以下とすることにより広い温度範囲で低磁心損失であるように、主成分の組成を、Fe₂O₃換算で53.30〜53.80モル％のFe、ZnO換算で6.90〜9.50モル％のZn、及びMnO換算でMnを残部とする。

(a) Fe：53.30〜53.80モル％（Fe₂O₃換算）
Fe含有量が53.30モル％未満であると磁心損失の極小温度が高くなり、低温側の磁心損失が増大し、20〜100℃の温度範囲における磁心損失の低減効果が十分に得られない。また53.80モル％超であると磁心損失の極小温度が低くなり、高温側の磁心損失が増大し、20〜100℃の温度範囲における磁心損失の低減効果が十分に得られない。Fe含有量の下限は53.40モル％が好ましく、53.45モル％がより好ましい。一方、Fe含有量の上限は53.70モル％が好ましく、53.65モル％がより好ましい。

(b) Zn：6.90〜9.50モル％（ZnO換算）
Zn含有量が6.90モル％未満であると磁心損失の温度変化が大きくなり好ましくなく、また9.50モル％超であると十分な飽和磁束密度が得にくい。Zn含有量の下限は7.00モル％が好ましく、8.00モル％がより好ましく、9.10モル％が最も好ましい。一方、Zn含有量の上限は9.40モル％が好ましく、9.30モル％がより好ましい。

(c) Mn：残部（MnO換算）
Mn含有量は、主成分（Fe、Zn及びMn）の総量からFe含有量及びZn含有量を引いた残部である。

(2) 副成分
本発明のMnZn系フェライト焼結体は、副成分として少なくともSi、Ca、Co及びZrを含有し、Taを任意に含有する。副成分の組成は、前記換算での前記主成分の合計100質量部に対する質量部で表す。

(a) Si：0.003〜0.020質量部（SiO₂換算）
Siは結晶粒界に偏析して結晶粒を絶縁し（粒界抵抗を高め）、相対損失係数tanδ/μiを小さくし、渦電流損失を低減させる。その結果、MnZn系フェライト焼結体の高周波数領域における磁心損失が低減する。Si含有量が少なすぎると粒界抵抗を高める効果が小さく、Si含有量が多すぎると逆に結晶の肥大化を誘発し、磁心損失を劣化させる。

SiO₂換算で0.003〜0.020質量部のSiを含有すると、他の副成分との組み合わせで渦電流損失を低減させるのに十分な粒界抵抗を確保でき、300 kHz以上の高周波数領域でMnZn系フェライト焼結体を低損失とすることができる。Si含有量の下限はSiO₂換算で0.004質量部が好ましく、0.005質量部がより好ましい。また、Si含有量の上限はSiO₂換算で0.015質量部が好ましく、0.012質量部がより好ましい。

(b) Ca：0質量部超0.35質量部以下（CaCO₃換算）
Caは結晶粒界に偏析して結晶粒を絶縁し（粒界抵抗を高め）、相対損失係数tanδ/μiを小さくし、渦電流損失を低減させる。その結果、MnZn系フェライト焼結体の高周波数領域における磁心損失が低減する。Ca含有量が少なすぎると粒界抵抗を高める効果が小さく、Ca含有量が多すぎると逆に結晶の肥大化を誘発し、磁心損失を劣化させる。

CaCO₃換算で0質量部超0.35質量部以下のCaを含有すると、他の副成分との組み合わせで渦電流損失を低減させるのに十分な粒界抵抗を確保でき、300 kHz以上の高周波領域で低損失とすることができる。Ca含有量の下限はCaCO₃換算で0.05質量部が好ましく、0.07質量部がより好ましい。また、Ca含有量の上限はCaCO₃換算で0.30質量部が好ましく、0.20質量部がより好ましい。

(c) Co：0.30〜0.50質量部（Co₃O₄換算）
Coは磁心損失の温度依存性を改善するのに有効な元素である。Co^2＋はFe^2＋とともに正の結晶磁気異方性定数K1を有する金属イオンとして、磁心損失が最小となる温度を調整する効果を有する。また、Coは残留磁束密度Brを低減させて、ヒステリシス損失Phを低減させる。一方、Co^2＋はFe^2＋に比べ大きな結晶磁気異方性定数K1を有するので、Coの含有量が多すぎると、磁化曲線がパーミンバー型となりやすく、また低温側で結晶磁気異方性定数が正の側に大きくなりすぎて、低温度域での損失の増加が著しく、また磁心損失の温度依存性も悪化する。一方、Co含有量が少なすぎると温度依存性を改善する効果が小さい。

Co₃O₄換算で0.30〜0.50質量部のCoを含有すると、他の副成分との組み合わせで実用温度範囲で磁心損失を低減でき、かつ温度依存性を改善することができる。Co含有量の上限はCo₃O₄換算で0.45質量部が好ましく、0.40質量部がより好ましい。

(d) Zr：0.03〜0.10質量部（ZrO₂換算）
ZrO₂換算で0.03〜0.10質量部のZrは、Si及びCaとともに主に結晶粒界層に偏析して粒界抵抗を高め、もって低損失化するのに寄与するとともに、磁心損失の変化率Psを小さくする。Zr含有量が少なすぎると磁心損失と磁心損失の変化率Psの低減効果が小さく、Zr含有量が多すぎると粗大粒成長が生じ磁心損失が増大する。Zr含有量の下限はZrO₂換算で0.05質量部が好ましく、0.06質量部がより好ましい。また、Zr含有量の上限はZrO₂換算で0.09質量部が好ましく、0.08質量部がより好ましい。

(e) Ta：0〜0.05質量部（Ta₂O₅換算）
Taは結晶粒界層に偏析して粒界抵抗を高めるので、0.05質量部を上限として含有させても良いが、0質量部（含有しない）でも良い。Ta含有量が多すぎると、Taは結晶粒内に侵入し、MnZn系フェライト焼結体の磁心損失を増大させる。Ta₂O₅換算で0〜0.05質量部のTaを含有することにより、渦電流損失を低減させるのに十分な粒界抵抗を確保でき、500 KHz以上の高周波数領域で、特に高温（100℃）でのヒステリシス損失及び残留損失を低減し、高周波領域で広い温度範囲での低損失化を実現する。Taを含有させる場合、含有量の下限はTa₂O₅換算で0.01質量部が好ましい。また、Ta含有量の上限はTa₂O₅換算で0.04質量部が好ましく、0.03質量部がより好ましい。

副成分のうちSiは専ら結晶粒界及び三重点に偏析するが、Ca、Zr及びTaは焼結工程の途中ではスピネル相に固溶し、焼結後も一部が結晶粒内に残留することがある。スピネル相に固溶するCa、Zr及びTaが多くなると結晶粒内の抵抗が高くなり、体積抵抗率ρを増加させるが、粒界のCa、Zr及びTaの含有量は減少する。体積抵抗率を高めつつ低磁心損失のMnZn系フェライト焼結体とするには、スピネル相に固溶するCa、Zr及びTaの割合と結晶粒界に偏析するCa、Zr及びTaの割合を調整し、結晶粒内の抵抗を高めるとともに高抵抗の結晶粒界を形成するのが有効である。この調整は、後述する焼結温度と焼結雰囲気の制御により行うことができる。

(3) 不純物
MnZn系フェライト焼結体を構成する原料には、不純物として硫黄S、塩素Cl、リンP、ホウ素B等が含まれることがある。中でもSはCaと化合物を形成し、その化合物は結晶粒界に異物として偏析し、体積抵抗率ρを低下させ、渦電流損失を増加させる。これらの不純物の含有量を低減させると、磁心損失の低減及び透磁率の向上が得られることが経験的に知られている。このため、磁心損失の更なる低減のためには、前記換算での主成分の合計100質量部に対して、Sを0.03質量部以下、Clを0.01質量部以下、Pを0.001質量部以下、及びBを0.0001質量部以下とするのが好ましい。

主成分、副成分、及び不純物の定量は、蛍光Ｘ線分析及びICP発光分光分析により行うことができる。予め蛍光X線分析により含有元素の定性分析を行い、次に含有元素を標準サンプルと比較する検量線法により定量する。

(B) 平均結晶粒径
本発明のMnZn系フェライト焼結体は、3μ以上8μm未満の平均結晶粒径を有する。平均結晶粒径が8μm以上になると、渦電流損失及び残留損失の低減効果が不十分であり、500 KHz以下の高周波数領域での磁心損失が増大する。一方、平均結晶粒径が3μm未満であると、粒界が磁壁のピンニング点として作用し、また反磁界の影響から透磁率の低下及び磁心損失の増加が誘発される。平均結晶粒径は好ましく4〜7μmである。なお、平均結晶粒径は以下の実施例に記載の方法により求める。

(C) 焼結体密度
本発明のMnZn系フェライト焼結体は4.65 g/cm³以上の密度を有する。焼結体密度が4.65 g/cm³未満であると、機械的強度が劣り、欠けや割れが生じ易い。好ましい焼結体密度は4.75 g/cm³以上である。なお、焼結体密度は以下の実施例に記載の方法により求める。

[2] MnZn系フェライト焼結体の製造方法
図1は本発明のMnZn系フェライト焼結体を得るための焼結工程の温度条件を示す。前記焼結工程は昇温工程、高温保持工程、及び降温工程を有する。焼結工程において酸素分圧を調整することによりCa、Zr等を粒界に偏析させるとともに、結晶粒内に固溶するのを適宜制御し、磁心損失を低減させる。

(A) 昇温工程
昇温工程のうち室温から400〜950℃の温度に至る間の第1昇温工程では、大気中で昇温を行い、成形体からバインダを除去する。第1昇温工程以降の高温保持工程までの間の第2昇温工程では、雰囲気中の酸素濃度を0.01〜0.5体積％に低下させるのが好ましい。昇温工程において、脱バインダにおける炭素残留の程度、組成等に応じて、昇温速度を適宜選択する。平均昇温速度は50〜200℃／時間の範囲内であるのが好ましい。

(B) 高温保持工程
高温保持工程は、雰囲気中の酸素濃度を0.1〜0.5体積％に調整し、1150〜1250℃の温度で行うのが好ましい。高温保持工程における雰囲気中の酸素濃度は、第2昇温工程における酸素濃度より高く設定するのが好ましい。

(C) 降温工程
降温工程において酸素濃度が高すぎると焼結体の酸化が進み、スピネルからヘマタイトが析出する。一方、酸素濃度が低すぎるとウスタイトが析出し、結晶ひずみが生じて磁心損失が増加する。ヘマタイト及びウスタイトの析出が起こらないように、降温工程における酸素濃度を制御するのが好ましい。具体的には、酸素濃度P_O2（体積分率）と温度T（℃）とが下記式(2)：
log P_O2＝a−b/(T＋273)・・・(2)
（ただし、aは3.1〜12.8の定数であり、bは6000〜20000の定数である。）を満たすように、降温工程における酸素濃度を制御するのが好ましい。aは高温保持工程の温度と酸素濃度から規定される。bが6000未満であると、温度が下がっても酸素濃度が高く酸化が進み、スピネルからヘマタイトが析出することがある。一方、bが20000より大きいと、酸素濃度が低下してウスタイトが析出し、結晶粒及び粒界層ともに十分に酸化されずに抵抗が小さくなる。aは6.4〜11.5がより好ましく、bは10000〜18000がより好ましい。

上記焼結工程により得られたMnZn系フェライト焼結体は、室温において5Ω・m以上の体積抵抗率を有する。更に体積抵抗率は、渦電流損失Peを低減すように10Ω・m以上とするのが好ましい。

本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

実施例1〜50、及び比較例1〜8
主成分としてFe₂O₃粉末、ZnO粉末及びMn₃O₄粉末を表1に示す配合比で湿式混合した後、乾燥し、900℃で3時間仮焼成した。なお表１ではMn₃O₄粉末の添加量をMnO換算で示す。得られた各仮焼粉100質量部に対して、ボールミル内でSiO₂粉末、CaCO₃粉末、Co₃O₄粉末、ZrO₂粉末、及びTa₂O₅粉末を表１に示す配合比で添加し、平均粉砕粒径が約1.2〜1.4μmとなるまで表2に示す時間粉砕・混合した。得られた各混合物にバインダとしてポリビニルアルコールを加えて乳鉢で顆粒化した後、加圧成形してリング状の成形体を得た。

各成形体は、室温から表2に示す保持温度まで昇温させる昇温工程、保持温度で5時間保持する高温保持工程、及び保持温度から室温まで冷却する降温工程とからなる焼結工程により焼結した。昇温工程では、昇温速度を400℃まで50℃／時間とし、400℃から保持温度まで100℃／時間とし、焼成雰囲気中の酸素濃度を室温から700℃まで21体積％（大気を使用）とし、700℃に到達以後は0.1体積％とした。高温保持工程における酸素濃度を表2に示す。降温工程では、冷却速度を保持温度から900℃まで100℃／時間とし、以降は150℃／時間とした。降温工程において、1000℃まで酸素濃度（体積％）を平衡酸素分圧となるように調節した。900℃以降はN₂流気中で冷却し、最終的な酸素濃度を約0.003体積％まで低下させた。このようにして、外径25 mm×内径15 mm×厚さ5 mmの円環状のMnZn系フェライト焼結体（磁心）を得た。

各MnZn系フェライト焼結体について、密度、体積抵抗率ρ、平均結晶粒径、飽和磁束密度Bs、初透磁率μi、及び磁心損失Pcvを下記の方法により測定した。

(1) 焼結体密度
各MnZn系フェライト焼結体の寸法及び重量から、体積重量法により密度を算出した。結果を表3に示す。

(2) 体積抵抗率ρ
各MnZn系フェライト焼結体から平板状の試料を切出し、対向する二平面に銀ペースト電極を設け、日置電機株式会社製ミリオームハイテスタ3224を用いて電気抵抗R（Ω）を測定した。電極形成面の面積A（m²）と厚さt（m）から、次式(3) により体積抵抗率ρ（Ω・m）を算出した。結果を表3に示す。
ρ(Ω・m)＝R×(A/t)・・・(3)

(3) 平均結晶粒径
各MnZn系フェライト焼結体の鏡面研磨面における結晶粒界をサーマルエッチング（1100℃、1 hr、N₂中処理）した後光学顕微鏡（400倍）で写真撮影し、顕微鏡写真の100μm×100μmの正方形領域において平均結晶粒径を求積法による円相当径として求めた。結果を表3に示す。

(4) 飽和磁束密度Bs
各MnZn系フェライト焼結体を磁心とし、一次側巻線及び二次側巻線をそれぞれ40回巻回した後1.2 kA/mの磁場を印加し、直流磁化測定試験装置（メトロン技研株式会社製SK-110型）を用いて23℃で飽和磁束密度Bsを測定した。結果を表3に示す。

(5) 初透磁率μi
各MnZn系フェライト焼結体を磁心とし、巻線を10回巻回した後0.4 A/mの磁界を印加し、ヒューレッドパッカード製HP-4285Aを用いて、23℃で100 kHzの条件で初透磁率μiを測定した。結果を表3に示す。

(6) 磁心損失Pcv
各MnZn系フェライト焼結体を磁心とし、一次側巻線及び二次側巻線をそれぞれ4ターン巻回し、岩崎通信機株式会社製のB-Hアナライザ（SY-8232）を用い、300 kHz及び500 kHzの各周波数及び100 mTの励磁磁束密度の条件で、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃及び140℃における磁心損失Pcvを測定した。結果を表4及び表5に示す。

注：(1) 高温保持工程における雰囲気中の酸素濃度（体積％）。

注：(1) 焼結体密度。
(2) 体積抵抗率。
(3) 平均結晶粒径。
(4) 飽和磁束密度。
(5) 100 kHz及び0.4 A/mにおける初透磁率。

表3〜表5から明らかなように、実施例1〜50のMnZn系フェライト焼結体はいずれも初透磁率μiが1800以上で、300 kHz及び500 kHzのいずれの周波数でも、広い温度範囲で低磁心損失であった。これに対して、比較例1〜8のMnZn系フェライト焼結体では300 KHz又は500 KHzで磁心損失が高かった。以上から、本発明により低温（20℃）から高温（100℃）まで低磁心損失のMnZn系フェライト焼結体が得られることが分かる。

実施例51〜53、及び比較例9〜11
表6に示す組成及び表7に示す製造条件とした以外実施例1と同様にして、MnZn系フェライト焼結体を作製した。各MnZn系フェライト焼結体について、実施例1と同様にして密度、体積抵抗率ρ、平均結晶粒径、初透磁率μi、磁心損失Pcvを測定した。なお磁心損失Pcvの評価は、300 kHzの周波数及び100 mTの励磁磁束密度の条件で行った。結果を表8〜表10に示す。

さらに、各MnZn系フェライト焼結体の磁心を高温槽内で200℃に96時間保持した後、高温槽から取り出して磁心の温度を室温まで下げ、上記と同じ条件で20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃及び140℃で磁心損失を測定し、高温環境（200℃）放置前後の磁心損失から磁心損失の変化率Psを次式(1) より算出した。
Ps (％)＝[(PcvB−PcvA)/PcvA]×100・・・(1)
（ただし、PcvAは高温（200℃）に保持前の磁心の磁心損失であり、PcvBは高温（200℃）に保持後の磁心の磁心損失である。）

例えば、高温環境（200℃）放置による100℃での磁心損失の変化率Psを求める場合、PcvAとして高温（200℃）に保持前に100℃、300 kHzの周波数及び100 mTの励磁磁束密度の条件で測定した磁心の磁心損失（Pcv100A）を用い、PcvBとして高温（200℃）に保持後に100℃、300 kHzの周波数及び100 mTの励磁磁束密度の条件で測定した磁心の磁心損失（Pcv100B）を用いる。

高温に保持前の磁心損失の測定では、温度が安定するまで10〜15分程度磁心を140℃の雰囲気の恒温槽内に放置するが、磁気特性の経時変化は実質的に生じなかった。

注：* 比較のために、比較例3のデータを示す。

注：* 比較のために、比較例3のデータを示す。
(1) 高温保持工程における雰囲気中の酸素濃度（体積％）。

注：* 比較のために、比較例3のデータを示す。
(1) 焼結体密度。
(2) 体積抵抗率。
(3) 平均結晶粒径。
(4) 100 kHz及び0.4 A/mにおける初透磁率。

注：* 比較のために、比較例3のデータを示す。

注：* 比較のために、比較例3のデータを示す。

注：* 比較のために、比較例3のデータを示す。

表8〜表11から明らかなように、実施例51〜53のMnZn系フェライト焼結体はいずれも初透磁率μi及び体積抵抗率が高いために、広い温度範囲で低磁心損失であり、かつ磁心損失の変化率Psが小さかった。これに対して、比較例9のMnZn系フェライト焼結体は初透磁率μiが高いが、体積抵抗率が低いために、磁心損失が高く、磁心損失の変化率Psも大きかった。比較例10のMnZn系フェライト焼結体は体積抵抗率が高いが、初透磁率μiも高いために、磁心損失が高く、磁心損失の変化率Psも大きかった。また、比較例3及び11のMnZn系フェライト焼結体は体積抵抗率及び初透磁率μiが低いために、磁心損失の変化率Psは小さいが、磁心損失が高かった。以上から、本発明により低温（20℃）から高温（100℃）まで低磁心損失のMnZn系フェライト焼結体が得られることが分かる。

Claims

Fe₂O₃換算で53.30〜53.80モル％のFe、ZnO換算で6.90〜9.50モル％のZn、及びMnO換算で残部のMnからなる主成分と、
前記換算での前記主成分の合計100質量部に対して、SiO₂換算で0.003〜0.020質量部のSi、CaCO₃換算で0質量部超0.35質量部以下のCa、Co₃O₄換算で0.30〜0.50質量部のCo、ZrO₂換算で0.03〜0.10質量部のZr、及びTa₂O₅換算で0〜0.05質量部のTaからなる副成分とを含有し、
平均結晶粒径が3μm以上8μm未満であり、
焼結体密度が4.65 g/cm³以上であることを特徴とするMnZn系フェライト焼結体。
請求項1に記載のMnZn系フェライト焼結体において、Ta含有量がTa₂O₅換算で0.01質量部以上であることを特徴とするMnZn系フェライト焼結体。
請求項1又は2に記載のMnZn系フェライト焼結体において、Fe含有量がFe₂O₃換算で53.40〜53.70モル％であり、Zn含有量がZnO換算で7.00〜9.40モル％であり、Si含有量がSiO₂換算で0.004〜0.015質量部であり、Co含有量がCo₃O₄換算で0.30〜0.45質量部であり、Zr含有量がZrO₂換算で0.05〜0.09質量部であることを特徴とするMnZn系フェライト焼結体。
請求項1〜3のいずれかに記載のMnZn系フェライト焼結体において、
300 kHzの周波数及び100 mTの励磁磁束密度における20℃での磁心損失Pcv20が300 kW/m³以下で、100℃での磁心損失Pcv100が320 kW/m³以下であり、
さらに500 kHzの周波数及び100 mTの励磁磁束密度における20℃での磁心損失Pcv20が650 kW/m³以下で、100℃での磁心損失Pcv100が850 kW/m³以下であることを特徴とするMnZn系フェライト焼結体。
請求項1〜4のいずれかに記載のMnZn系フェライト焼結体において、下記式(1)：
Ps (％)＝[(Pcv100B−Pcv100A)/Pcv100A]×100・・・(1)
（ただし、Pcv100Aは200℃に保持前の100℃における磁心損失であり、Pcv100Bは200℃に96時間保持後の100℃における磁心損失であって、いずれも300 kHzの周波数及び100 mTの最大磁束密度において測定したものである。）で表される磁心損失の変化率Psが5％以下であることを特徴とするMnZn系フェライト焼結体。