WO1991010241A1

WO1991010241A1 - Low-loss oxide magnetic material

Info

Publication number: WO1991010241A1
Application number: PCT/JP1990/001017
Authority: WO
Inventors: Kiyoshi Shoji; Tsutomu Otsuka; Atsushi Yonekura; Tetsuyoshi Chiba; Tatsuya Chiba
Original assignee: Tokin Corporation
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1990-08-09
Publication date: 1991-07-11
Also published as: EP0460215B1; EP0460215A4; DE69020726T2; DE69020726D1; EP0460215A1

Description

明細書低損失酸化物磁性材料

「技術分野」

本発明は，電源トランス等に用いられる低損失酸化物磁性材料に関する。

「背景技術」

従来のスィッチング電源用の変圧器においては，スイツチング周波数として，専ら 1 0〜 200 kHz 程度のものが使用されており，これに対応すべき低損失酸化物磁性材料として，主成分として， 30〜42モル％の一酸化マンガン（M n 0 ) , 4〜 1 9モル％の酸化亜鉛（ Z n 0 ) 及び残部として，酸化第二鉄（F e ₂ 03 ) を含み，副成分として， 0. 02〜0. 1 5重量％の酸化カルシウム

( C a 0) と 0. 005〜0. 1 00重量％の二酸化ゲイ素（S i 02 ) とを含む Mn— Z n系スピネル型フヱライトがすでに開発されている。

近年，スイッチング電源を小型 ·軽量化するために，スィツチング周波数が 1 0 OkHz 以上の高周波で使用するのが, —般的となりつつある。

ところが，従来の成分を有する低損失酸化物磁性材料を：スイツチング周波数が 1 00 kHz 以上のスイツチング電源用の変圧器の磁心材料として使用すると，鉄損による電力損失が大きく，それによる発熱のため，許容温度以上に温度が上昇し，トランス自体やその周辺部品を損ない使用に耐えないという欠点があつた。

そこで，本発明の技術的課題は，周波数が 1 0 0 kHz 以上の高い周波数で使用しても鉄損を小さく，従って発熱を許容温度以下に抑えて実用に供し得る低損失酸化物磁性材料を提供することにある。

「発明の開示」

本発明によれば，第 1成分として， 3 0〜 4 2モル％の一酸化マンガン（Μ η Ο) , 4〜 1 9モル％の酸化亜鉛 ( Z n 0) 及び残部として酸化第二鉄（F e ₂ 0₃ ) を含み，第 2成分として 0. 0 2〜 0. 1 5重量％の酸化カルシゥム（ C a O) と， 0. 0 0 5〜 0. 1 0 0重量％の二酸化ゲイ素（ S i 0₂ ) とを含み，第 3成分として 1. 0 0重量％以下の酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を含むことを特徴とする低損失酸化物磁性材料が得られる。

本発明によれば，前記低損失酸化物磁性材料において，前記第 3成分として，さらに 0. 3 0重量％以下の酸化ジルコニゥム（ Z r 0₂ ) , 0. 2 0重量％以下の酸化バナジゥム（ V ₂ 0₅ ) 及び 0. 3 0重量％以下の酸化タンタル（T a ₂ 05 ) の少なくとも一種を含むことを特徵とする低損失酸化物磁性材料が得られる。

本発明によれば，前記したいずれかの低損失酸化物磁性材料において，前記第 3成分として，さらに 0. 5 0重量 %以下（ 0を含まず）の酸化アルミニウム A 1 ₂ 03 , 及び 0, 3 0重量％以下（ 0を含まず）の酸化チタン T i 0

2 の少なくとも一種を含むことを特徴とする低損失酸化物磁性材料が得られる。

本発明によれば，低損失酸化物磁性材料において，前記第 3成分として，さらに， 0.50重量％以下（ 0を含まず）の酸化ガリウム（G a ₂ 03 ) , 0.80重量％以下（ 0を含まず）の酸化タンタル（T a ₂ 0₅ ) , 0.50重量％以下 ( 0を含まず）の酸化ジルコニウム（ Z r 0₂ ) の少なくとも 1種以上を含むことを特徴とする低損失酸化物磁性材料が得られる。

ここで，本発明において，第 3成分のうちの必須添加物を， 1. 0 0重量％以下（ 0を含まず）の酸化ハフニウム (H f 0₂ ) としたのは，この元素の上記適量は，粗大結晶粒成長の抑制を行うとともに，結晶粒界に析出して，粒界の比抵抗を増加させる効果があるからである。

また，本発明において，第 3成分のうちの任意添加物として， 0. 3 0重量％以下（ 0を含まず）の酸化ジルコ二ゥム（ Z r 0₂ ) , 0. 20重量％以下（ 0を含まず）の酸化バナジウム（V ₂ 0₅ ) , 及び 0. 3 0 0重量％以下の酸化タンタル（T a ₂ 03 ) の少なくとも一種としたのは，これらの元素の上記適量は，酸化ハフニウム（H f 0 2 ) と同様に，粗大結晶粒成長の抑制を行うとともに，結晶粒界に析出して，粒界の比抵抗を増加させる効果があり，これら酸化ハフニウム，酸化ジルコニウム，酸化バナジゥム，及び酸化タンタルの添加量は，それぞれの成分の上記した適量の上限値を越えると著しい粒成長が生じ，経済的でなく，また，電力損失特性が劣化するからである。

また，本発明において，上記第 3成分のうちの必須添加物及び任意添加物の他に，第 3成分として，さらに 0. 5 0重量％以下（0を含まず）の酸化アルミニウム（A 1 ₂

03 ) , 及び 0, 3 0重量％以下（ 0を含まず）の二酸化チタン（T i 0₂ ) の少なくとも一種を含むとしたのは，酸化アルミニウム（A l ₂ 0₃ ) , 及び二酸化チタン（T

1 02 ) は，上記上限値内において，結晶内に固溶し，結晶粒内の組織を均一にし，結晶内部の抵抗を増加させるからである。なお，この上限値を越えると著しい電力損失を増加させる。

—方，本発明において，酸化ガリウム（G a ₂ 03 ) は、フライト主成分と反応して液相を形成し、焼結時の漏れ性を改善させる効果を有する。その結果、酸化ガリウムは、焼結性が促進され、結晶粒径が均一化して、ヒステリシス損は低減する。

「図面の簡単な説明」

第 1図は本発明の実施例に係る低損失酸化物磁性材料の温度と電力損失（P B ) との関係を示す図で，比較例とし. て，酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を添加しない材料（曲線 1 ) 及び 1. 1 0重量％の酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を添加した材料（曲線 7) を併せて示し，第 2図は実施例 8 に関わる周波数 1 MHz , 最大磁束密度 5 0 0 Gのときの電力損失 P B の温度特性を従来の電源用フユライ卜の場合と比較して示すグラフ，第 3図は実施例 9に関わる最大磁束密度 5 0 0 G, 温度 2 9てのときの電力損失の周波数特性を従来の電源用フヱライトの場合と比較して示すグラフでめる。

「発明を実施するための最良の形態」

以下，本発明の実施例について，図面を参照して，説明する。

一実施例 1一

主成分として， 53モル％の酸化第二鉄（F e ₂ 0₃ ) ， 37モル％の一酸化マンガン（Mn O) 及び 1 0モル％の酸化亜鉛（Z n 0) を含有し，副成分として， 0. 0 1 5 重量％の二酸化ケイ素（S i 0₂ ) と 0. 080重量％の酸化カルシウム（C a O) を含有し，添加成分として酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を添加し，これらを混合し，予焼し，微粉碎し，造粒し，成形プレスした後，酸素分圧 0. 1 a t %, 温度

1 1 50 において焼結し，酸化物磁性材料を得た。

第 1図は得られた酸化物磁性材料に対し酸化ハフニウム (H f 02 ) の添加量をパラメ一夕とした時の温度 T [°C] と電力損失 P_B CkW/m³ 3 の関係を示した図である。第 1 図においては電力損失は P B [kW/ra³ ] は周波数が 1MHz , 最大磁束密度 B_m が 500 Gの場合を示している。また，第 1図において，曲線 1は酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を添加しない場合，曲線 2は 0. 20重量％の酸化ハフニゥム（H f 0₂ ) を添加した場合，曲線 3は 0. 40重量％の酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を添加した場合，曲線 4は. 0. 60重量％の酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を添加した場合，曲線 5は 0. 80重量％の酸化ハフニウム (H f 02 ) を添加した場合，曲線 6は 1. 00重量％の酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を添加した場合，曲線 7は 1. 1 0重量％の酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を添加した場合の特性をそれぞれ示している。

第 1図より周波数 1 MHz の場合においては電力損失 P B は酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を添加するか否かに無関係に温度が約 60°Cの時最小値を有する。そして酸化ハフ二ゥム（H f 0₂ ) の添加量を増加していくにつれて，電力損失 P B は小さくなり，添加量が 0. 60重量％の時が最も電力損失 P B は小さくなり，それよりも添加量を増加していくにつれて，電力損失 P B が増加していき，添加量が

1. 1 0重量％を越えると，添加しない時よりも電力損失 P B が大きくなる。

以上から，周波数 1MHz において酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を 1. 00重量％以下（0%を含まず）添加した方が，添加しないものより電力損失 P_B が小さくなる事がわかる。

第 1表に，実施例 1により得られた酸化物磁性材料（副成分として， 0. 0 1 5重量％の二酸化ケイ素（S i 0₂ ) , 0. 080重量％の酸化カルシウム（C a O) 及び 0. 60重量％の酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を含有）と，従来の酸化物磁性材料（副成分として 0. 01 5重量％の二. 酸化ゲイ素（S i 0₂ ) と 0. 080重量％の酸化カルシゥム（C a 0) を含有し，酸化ハフニウム（H f 0₂ ) は添加しない）の諸特性（初透磁率 i ，飽和磁束密度 B is (磁化力 1 5 [Oe]における磁束密度） [G] ，残留磁束密度 B r [G] , 保持力 He[0e]を示す。尚，主成分はいずれも酸化第二鉄（F e ₂ 0₃ ) を 53モル％, 酸化マンガン

(M n 0 ) を 37モル％及び酸化亜鉛（ Z n 0 ) を 10モル％含有している。

第 1表より明らかな如く，本発明の実施例 1のものは，スイッチング電源用磁心材料として求められる諸特性，例えば初透磁率 i が 1 000以上，飽和磁束密度が 500 0 G以上等という特性を十分に満たしている。

以上のことより添加物として酸化ハフニウム（H f 0₂ ) は，スイッチング電源用磁心材料として求められる諸特性を十分に満たし，周波数が 200kHz 以上において，電力損失 P_B を，例えば約 0. 60重量％添加した場合，添加しない場合に比較し，温度 60 で約 500 kW/m³ 改善できることがわかる。

磁気特性 Β 1 5 B r H e 1

[G] [G] [Oe] 本発明 1818 5480 1880 0.46 従来例 2110 5000 1770 0.35

一実施例 2 - 酸化物粉末を混合，成形，焼成してなる酸化物磁性材料を主成分として， 53モル％の酸化第二鉄（F e ₂ 0₃ ) ， 36モル％の一酸化マンガン（Μη Ο) , 及び 1 1モル％の酸化亜鉛（Z n O) を含有し，副成分として酸化カルシゥム（C a 0) , 及び二酸化ケイ素（S i 0₂ ) を従来の低損失酸化物磁性材料の成分範囲（酸化カルシウム（C a 0) が 0. 02〜0. 1 5重量％, 二酸化ケイ素（S i 0 ₂ ) が 0. 005〜0. 100重量％の範囲）で含有する従来の低損失酸化物磁性材料に，さらに，酸化ジルコニゥ厶（ Z r 0₂ ) , 酸化アルミニゥム（ A 1₂ 03 ) 及び酸化ハフニウム（H f 0₂ ) の添加物を種々の割合で複合添加した複数の実施例 2の低損失酸化物磁性材料，上記添加物を添加しない従来例，及び比較例 2として，上記添加物の単独または複合添加した複数の低損失酸化物磁性材料を試作した。これらの実施例 2, 従来例，及び比較例 2の試作においては，それぞれの酸化物原料を所定量秤量し混合した後，造粒，成形プレスし，窒素ガス雰囲気中において，酸素分圧 5. 0 a t %以下で， 1 100〜 1300ての温度で焼成して試料を得た。

第 2表は，試作した実施例 2の試料 N( l 1 , 1 3〜1 7， No.1 9, 20 , 22， 23, 25, 26と，従来例として試料 No.8, 及び比較例 2の試料 No.18 , 21， 24について，それぞれの副成分及び添加成分の含有量と，周波数 2 00 kHz で最大磁束密度 Bmが 1 000 Gの場合の電力損失 P_B の試料温度に対する最小値を示したものである。

第 2表によれば，添加物である二酸化ジルコニウム（Z r 02 ) , 酸化アルミニゥム（ A 1₂ 03 ) 及び酸化ハフニゥム（H f 0₂ ) の複合添加によって，従来例の試料 No.

8より電力損失が減少していることがわかる。

これは，これらの添加物において， Z r 0₂ と H f 0₂ は，低損失酸化物磁性材料の粒界に析出して，粒界の抵抗率を増大させ， A l ₂ 0₃ は結晶内に固溶して結晶内の抵抗率を増大させ，且つ結晶組織を均一にする効果があったと考えられ，これらの複合作用によって，組織内部の電磁気特性の均一化と組織全体の抵抗率を増大せしめ，これが鉄損失を減少せしめたものと，考えられる。

また，第 2表において， H f 0₂ 1. 1 0添加した試料 No.24においては，異常粒の成長が認められ，そのため電力損失が大きくなつたと考えられる。

第 2 表

副成分 (wt%) 添加成分 (wt%) 電力 ί鉄

No. S ί 0 C a 0 7 r Oo AO 0¾ H f O9 P_B (KV/m³ ) 従来例 8 n 015 n 040 o n o 450

11 n u o uu 370

13 n n β(] 315 u n in n 335 本発明 15 ff π in 190

2?n

17 ί 0 30 970 比較例 18 0.40 460 本発明 19 0.10 0.25 210

20 0.50 255 比較例 21 0.60 450 本発明 22 0.05 0.80 225

23 1.00 265 比較例 24 0 0 1.10 500 本発明 25 0.025 0.10 0.05 0.60 200

26 0.015 0.060 0.60 245

一実施例 3 - 実施例 2と同様の主成分と従来の副成分範囲を含有する従来の低損失酸化物磁性材料に，さらに二酸化チタン（T i 0₂ ) , 五酸化バナジウム（V ₂ 0₅ ) , 及び酸化ハフニゥム（H f 0₂ ) の添加物を種々の割合で複合添加した複数の実施例 3の低損失酸化物磁性材料を各種試作し，この比較例として，上記添加物を添加しない従来の低損失酸化物磁性材料，及び比較例 3として上記添加物を単独または複合添加した複数の低損失磁性材料を併せて各種試作し実施例 3, 従来例，及び比較例 3の試作においては，実施例 2と同様に，それぞれの酸化物原料を所定量秤量し混合した後，造粒，成形プレスし，窒素ガス雰囲気中において，酸素分圧 5. 0 a t %以下で， 1 1 0 C！〜 1 300 °C の温度で焼成して試料を得た。

第 3表は，試作した実施例 3の試料 No.29, 31〜35， 37, 38, 40, 4 1， 43, 44と，従来例として試料 No.8, 及び比較例 3の試料 No.36 , 39, 42について，それぞれの副成分及び添加物成分の含有量と，周波数 20 0 kHz で最大磁束密度 Bmが 1 000 Gの場合の電力損失の試料温度に対する最小値を示したものである。第 3表によれば，添加物である二酸化チタン（T i 0₂ ) , 五酸化バナジウム（V ₂ 05 ) , 及び酸化ハフニウム（H f 0 2 ) の複合添加によって，従来の比較例の試料 No.8より電力損失が減少していることがわかる。これは，添加物， V 2 0 , 及び H f 02 が粒界に析出して粒界の抵抗率を増大させ，且つ結晶組織を均一にする効果があつたと考えられ，これらの複合作用によって，実施例 2と同様にして，電力損失を減少せしめたものと考えられる。

第 3表において， H f 0₂ を 1. 10重量％添加した試料 No.42においては，異常粒の成長が認められ，そのため電力損失が大きくなつたと考えられる。

第 4表は，従来の試料 1¼8と本発明の実施例 2の試料 No. 1 5について，第 5表は，従来の試料 No.8と，実施例 3の試料 No.33について，それぞれの初透磁率；飽和磁束密度 Β ₁₅, 残留磁束密度 B r, 及び抵抗率 pの各電磁気特性について比較したものである。

第 4表及び第 5表では， (JL , B ₁₅, B rについては，試料 No.8と No.1 5, 又は，試料 No.33のいずれも遜色なく，抵抗率のみが実施例 2の No.1 5又は実施例 3の No.33のそれぞれが，従来の Να8の十倍以上の値を示している。この抵抗率の格段の向上が，渦電流損失を減少せしめた主な原因になっていることが理解される。第 3 表

；-式料副成分 (wt%) 添加成分 (wt%) 電力 ί跌

No. S i 0₂ C a O T i 0₂ v₂ 0₅ H f 0₂ P B (KW/m³ ) 従来例 8 0.015 0.040 0 0 0 450 本発明 29 〃〃 0 0 0.40 380

31 〃〃 0 0.05 0.60 380

32 〃 0.05 0 〃 335

33 〃〃 0.05 0.05 〃 230

34 〃〃 0.10 〃 ft 270

35 〃 0.30 〃〃 300 比較例 36 〃〃 0.40 〃 ft 470 本発明 37 〃〃 ' 0.05 0.10 〃 245

38 〃〃 0.20 〃 465 比較例 39 〃〃 0.80 〃 410 本発明 40 〃〃〃 0.05 0.80 255

41 〃〃〃〃 1.00 305 比較例 42 〃〃〃〃 1.10 520 本発明 43 0.025 〃〃〃 0.60 250

44 0.015 0.060 〃〃 0.60 270

第 4 表

磁気特性 t> 1 5 B r P 試料 No. (100kHz) [G] [G] [Qcm] 本発明 15 2180 5020 1275 1220 従来 8 2110 5000 1770 110

第 5 表

磁気特性. β B 1 5 B r P 試料 No. (100kHz) [G] [G] [Qcm] 本発明 33 2200 5035 1310 1175 従来 8 2110 5000 1770 110

以上，本発明の実施例 2, 3によって， 1 00kHz 以上の電力損失の低減がなされ， 1 00kHz 以上の高周波におけるスィツチング電源用トランスコア材料として優れた低損失酸化物磁性材料が得られることが確認された。

一実施例 4一

主成分として， 53モル％の酸化第二鉄（F e ₂ 0₃ ) , 39モル％の一酸化マンガン（Mn O) 及び 8モル％の酸化亜鉛（Z n 0) に，副成分として，二酸化ケイ素（S i 02 ) ，酸化カルシウム（ C a 0 ) , 酸化ハフニウム（ H f 0₂ ) , 酸化ジルコニウム（Z r 0₂ ) , 三酸化アルミニゥム（A 1 ₂ 0₃ ) , 五酸化バナジウム（V ₂ 0₅ ) を単独または複合添加し，混合し，造粒し，成形プレスした後，窒素ガス雰囲気中において，酸素分圧 5. 0 a t %以下，各組成において，最適焼結温度である 1 1 00〜 1 3 00 °C温度で焼結した。

第 6表は，主成分として 53モル％酸化第二鉄（F e ₂ 0₃ ) ， 39モル％の一酸化マンガン（Mn O) 及び 8モル％の酸化亜鉛（Ζ η Ο) を含有する Μ η— Ζ ηフヱライトに，副成分として二酸化ケイ素（S i 0₂ ) ，酸化カルシゥム（C a O) を添加し，更に，酸化ハフニウム（H f 02 ) と酸化ジルコニウム

(Z r 0₂ ) , 及び選択成分として，酸化アルミニゥム

( A 1 2 03 ) と五酸化バナジウム（V ₂ 0₅ ) とを複合添加したときの，周波数が 1 MHz , 最大磁束密度 Bの値が 5 0 0 G (ガウス）の場合の電力損失（鉄損）の 6 0。C付近に於ける夫々の副成分に於ける値を示す。

本発明の副成分と電力損失（鉄損）との値を示す第 6表を参照して説明する。

第 6表より，二酸化ハフニウム（H f 0₂ ) , 二酸化ジルコニゥム（ Z Γ 02 ) ，酸化アルミニゥム（ A 1 ₂ 03 )

，五酸化バナジウム（V ₂ 05 ) の複合添加によって，電力損失の値は，従来の低損失酸化物磁性材料の値に比べて低い値を示し，特性値は，従来の値に比べて，ほぼ 5 0 % 程向上していることがわかる。

酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を過剰に添加した 1. 1 0 重量％添加（試料番号 58) は電力損失が大きくなつている 0

第 6 表

%は第 7表の試料と共通副成分を有する _c 一実施例 5—

実施例 4と同様にして，主成分として， 5 3モル％の酸化第二鉄（F e ₂ 0₃ ) ， 3 9モル％の一酸化マンガン (M n 0) 及び 8モル％の酸化亜鉛（Ζ π Ο) に，副成分として，二酸化ケイ素（S i 0₂ ) , 酸化カルシウム（C a 0) , 酸化ハフニウム（H f 0₂ ) , 酸化ジルコニウム (Z r 0₂ ) , 及び選択成分として酸化アルミニゥム（A 1 2 0₃ ) , 二酸化チタン（T i 0₂ ) を単独または複合添加し，混合し，造粒し，成形プレスした後，窒素ガス雰囲気中において，酸素分圧 5. 0 & 1 %以下，各組成において，最適焼結温度である 1 1 0 0〜 1 3 0 0で温度で焼し? o

第 7表は，主成分として 5 3モル％の酸化第二鉄（F e 2 04 ) 3 9モル％の一酸化マンガン（Mn O) を含有し，副成分として二酸化ケイ素（ S i 0₂ ) , 酸化カルシウム ( C a 0) を基本とし，さらに酸化ハフニウム（H f 0₂ ) と酸化ジルコニウム（Z r 0₂ ) ，及び選択成分として酸化アルミニウム（A 1 ₂ 03 ) と二酸化チタン（T i 0₂ ) とを複合添加したときの，周波数が Ι ΜΗζ , 動作磁束密度 Bが 50 0 G (ガウス）の場合の電力損失（鉄損）の 60 °C付近に於ける各組成の於ける値を示す。

本発明の組成と，電力損失（鉄損）との値を示す第 7表について説明する。 —

*は第 6表の試料と共通副成分を有する _c 第 7表より，酸化ハフニウム（H f 0₂ ) , 二酸化ジルコニゥム（ Z r 0₂ ) , 酸化アルミニウム（A l ₂ 03 ) , 二酸化チタン（T i 0₂ ) の複合添加によって，電力損失が向上していることがわかる。又，電力損失は，例として前述の通り周波数が 1 MHz , 最大磁束密度 500 G (ガウス）での測定値を示す。

酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を過剰に添加した 1, 1 〇重量％添加（試料番号 85) は電力損失が大きくなつてい第 8表は，実施例 4における試料番号 56と実施例 5における試料番号 83と，従来副成分（試料番号 45, 72) について，初透磁率 i ，飽和磁束密度 B ₁₅, 残留磁束密度 B r, 保持力 H e , 比抵抗 pの比較を示すが，本発明による低損失磁性材料の比抵抗の値は，従来の組成の低損失磁性材料に比べて， 20倍以上の高い値となっている。

尚，実施例 4, 実施例 5において，窒素ガス雰囲気中酸素分圧 0. 5%における焼結温度は，

1 1 00〜 1300 の範囲において，最適温度で焼結した。 8 表磁気特性 B 1 5 B r H e P 料 No. (100kHz) [G] [G] [Oe] [Qcm] 実施例 4 56 1500 5400 1900 0.46 2200 難例 5 83 1750 5350 1850 0.45 2300 従来 15/72 1900 5000 1770 0.35 100

—実施例 6 - 主成分として 5 3モル％の酸化第二鉄（F e ₂ 0₃ ) ， 3 9モル％の一酸化マンガン（Μη Ο) , 及び 8モル％の酸化亜鉛（Z n 0 ) を含有し，副成分として， 0. 0 1 0 〜 0. 04 0重量％, 二酸化ケイ素（ S i 0₂ ) ， 0. 0 2 0〜 0. 1 5重量％の酸化カルシゥム（ C a 0 ) を含有し，添加成分として 0. 0 1〜 0. 80重量％の酸化ハフニゥム（H f 0₂ ) , 0. 0 0 5〜 0. 3 0 0重量％の酸化タンタル（ T a ₂ 05 ) を添加し，これらをボールミルにて混合した後，予焼し，粉砕し，造粒し，成形プレスした後，酸素分圧 0〜3 % ( 0を含まず），温度 1 1 0 0〜 1 3 0 0でで 1〜4時間焼結し，酸化物磁性材料を得た。第 9表は，各組成に於いて焼锆条件を変化させて得られた酸化物磁性材料の中で最も優れたコアロス特性を示した試料について，二酸化ケイ素（ S i 0₂ ) , 酸化カルシゥム（ C a 0 ) , 酸化ハフニウム（H f 0₂ ) , 酸化夕ンタル（T a ₂ 0₅ ) をパラメータとしたときの温度 6 0 °C, 磁束密度 5 0 0 Gとしたときの電力損失 P _B (KW/DI³ ) を示したものである。

第 9表において，試料番号 1 06は主成分として 5 3モル％の酸化第二鉄（ F e ₂ 0₃ ) , 3 モル％の一酸化マンガン（Μ η Ο) , 及び 8モル％の酸化亜鉛（Z n O) を含有し， 0. 0 1 5重量％の二酸化ケイ素

( S i 02 ) , 0. 080重量％の酸化カルシウム'（ C a 0) を副成分とし，酸化ハフニウム（H f 0₂ ) , 酸化夕ンタル（T a ₂ 05 ) を添加していない従来の電源用 M n — Z n系フヱライトである。

本発明における酸化物磁性材料は，いずれの場合も従来のもの（試料 1 06) より優れていることがわかる。また，二酸化ケイ素（S i 0₂ ) が 0. 030重量酸化カルシゥム（C a 0) が 0. 060重量％, 酸化ハフニウム (H f 0₂ ) が 0. 1 5重量％, 酸化タン夕ル（T a ₂ 0 ₅ ) が 0. 05重量％を添加して作製した試料番号 1 02 は，従来のフユライトと比較して電力損失 P B が約 1ノ 2 程度になっており，著しい低損失特性を実現している。

第 9 表

1MHz 500G, 60て，各添加量とも単位は wt%

一実施例 7 - まず、第 1 0表に示す通り，主成分として， 5Sモル％の酸化第二鉄（F e ₂ 0₃ ) , 39モル％の一酸化マンガン

(M n 0) 及び 8 モル％の酸化亜鉛（Z n O) を含有し，添加成分として微量の二酸化ケイ素（S i 0₂ ) ，及び，酸化カルシウム（C a 0) ， 0.50重量％以下（0を含まず）の酸化ガリウム（G a ₂ 0₅ ) ，さらに， 0.80重量％以下

(0を含まず）の酸化ハフニウム（H ί 0₂ ) , 0.50重量 %以下（0を含まず）の酸化タンタル（T a ₂ 0₅ ) , 0. 50重量％以下（0を含まず）の酸化ジルコニウム（Z r 0 2 ) , 少なくとも 1種を添加し，これらをボールミルにて混合した後，予焼し，粉砕し，造粒し，成形プレスした後，酸素分圧 0〜3% (0%を含まず），温度 1 1 00〜： L 3 00°Cで 1〜4時間焼結し，酸化物磁性材料を得た。

第 1 0表は各組成において焼結条件を変化させて得られた酸化物磁性材料の中で，最も優れたコアロス特性を示した試料について，酸化ガリウム（G a ₂ 0₅ ) , 酸化ハフニゥム（H f 0₂ ) , 酸化夕ンタル（T a ₂ 0₅ ) , 酸化ジルコニウム（Z r 0₂ ) をパラメータとし，温度 60。C, 磁束密度 500 Gの場合の電力損失 P_B (Kw/m³ ) を示したものである。一

第 1 0表

(各添加量を変化させた時の，コアロス特性）

( 1 MHz 5 0 0 G 6 0で）

各添加物とも単位は wt% ここで，試料番号 21 3は，主成分として 53モル％の酸化第二鉄（ F e ₂ 0₃ ) , 39モル％の一酸化マンガン（M n 0) , 8 モル％の酸化亜鉛（Z n O) ， 0.08重量％の酸化カルシウム（C a 0) ， 0.015 重量％の二酸化ケイ素

( S i 0₂ ) を含有し，酸化ガリウム（G a ₂ 0₅ ) ，酸化ハフニウム（H f 0₂ ) , 酸化タンタル（T a ₂ 0₅ ) , 酸化ジルコニウム（Z r 0₂ ) , を添加していない M n— Z nフェライトである。

この結果，本発明における酸化物磁性材料（試料番号 2 0 1〜21 2) は，いずれの場合も，従来のものより優れていることがわかる。

また，酸化ガリウム（ G a ₂ 05 ) , 酸化ハフニウム

( H f 0₂ ) , 酸化タンタル（ T a ₂ 05 ) , 酸化ジルコニゥム（ Z r 0₂ ) が 0.40重量％の酸化ガリゥム（ G a ₂ 0₅ ) , 0.15重量％の酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を添加して作成した試料番号 207は，従来の電源用フユライトと比較して，電力損失 P_B が 1 Z3程度になっており，著しい低損失化を実現している。

一実施例 8 - 第 2図は実施例 7で得られた試料番号 203, 207, 21 1を摘出し，周波数 1 MHz 、最大磁束密度 500 Gの場合における電力損失 P_B の温度特性を，従来の電源用フ . ェライ卜の場合と比較して示した。

この実施例 8の第 2図から，発明品は全温度範囲で電力損失が従来の電源用フユライトに比べ極めて優れていることがわかる。

一実施例 9 一

第 3図は，実施例 7で得られた試料番号 2 0 3， 2 0 7 , 2 1 1 について，温度 6 0て，最大磁束密度 5 0 0 Gの場合における電力損失 P _B の周波数特性を，従来の電源用フュライ卜の場合と比較して示した。いずれの発明品も全周波数領域で従来の電源用フエライトと比べ著しく優れていることがわかる。

「産業上の利用可能性」

本発明によれば，二酸化ケイ素及び酸化カルシウムを含む M n— Z nフユライト酸化物磁性材料において， 1 . 0 0重量％以下（0を含まず）の H f 0 ₂ を添加することにより，スイッチング電源用トランスとして求められる諸特性を充分満足するとともに，周波数が 1 0 0 k H z以上の高周波においても従来よりも電力損失を低減でき，高周波磁心用材料としてスイツチング電源の小型，軽量化に十分に適合した材料を提供することができる。

また，本発明によれば，この M n— Z nフェライト酸化物磁性材料において，添加物として，さらに， 0 . 3 0重量％以下（ 0を含まず）の酸化ジルコニウム（ Z r 0 ₂ ) , 〇. 3 0重量％以下（ 0を含まず）の酸化タンタル（T a 2 0 5 ) の少なくとも一種を含むことにより，スィッチング電源用トランスとして求められる諸特性を更に向上させることができる。

また，本発明によれば，これら Mn— Z nフェライト系酸化物磁性材料において， 0. 50重量％以下（0を含まず）の A 1₂ 0₃ 及び 0. 30重量％以下（ 0を含まず）の T i 0₂ の少なくとも一種を含むことにより，更に，電力損失等の諸特性を向上させることができる。

できる。

—方，本発明によれば， M n— Z nフヱライト系酸化物磁性材料において， 0.50重量％以下（0を含まず）の酸化ガリウム（G a ₂ 03 ) を含み， 0.30重量％以下（0を含まず）の酸化タンタル（T a ₂ 0₅ ) , 1.00重量％以下 (0を含まず）の酸化ハフニウム（H f 0₂ ) , 0.50重量 %以下（0を含まず）の酸化ジルコニウム（Z r 0₂ ) の少なくとも 1種を添加することにより，スィッチング電源用材料として求められる特性を十分に満足するとともに周波数が 200 kHz 以上の高周波においても，従来のものより，電力損失 P B が著しく低減できた低損失酸化物磁性材料を提供でき，高周波磁芯用材料としてスイッチング電源の小型，軽量化に十分適した材料を提供可能とするものでめ

Claims

請求の範囲

1. 第 1成分として， 3 0〜42モル％の一酸化マンガン（Mn 0) ， 4〜 1 9モル％の酸化亜鉛（ Z n 0) , 及び残部として酸化第二鉄（F e ₂ 0₃ ) を含み，

第 2成分として， 0. 0 2〜 0. 1 5重量％の酸化カルシゥム（ C a O) と， 0. 0 0 5〜 0. 1 0重量％のニ酸化ゲイ素（ S i 0₂ ) とを含み，

第 3成分として， 1. 0 0重量％以下（ 0を含まず）の酸化ハフニウム（H f 0₂ ) を含む

ことを特徵とする低損失酸化物磁性材料。

2. 第 1の請求項記載の低損失酸化物磁性材料において，前記第 3成分として，さらに 0. 3 0重量％以下（ 0を含まず）の酸化ジルコニウム（Z r 0₂ ) ， 0. 2 0重量 %以下（0を含まず）の酸化バナジウム（V ₂ 0₅ ) , 及び 0. 3 0重量％以下（ 0を含まず）の酸化タンタル（T a 2 05 ) の少なくとも一種を含む

ことを特徴とする低損失酸化物磁性材料。

3. 第 1又は第 2の請求項記載の低損失酸化物磁性材料において，

前記第 3成分として，さらに 0. 5 0重量％以下（0を含まず）の A 1 ₂ 0₃ , 及び 0. 3 0重量％以下（ 0を含まず）の T i 0₂ の少なくとも一種を含むことを特徵とする低損失酸化物磁性材料。

4. 第 1請求項記載の低損失酸化物磁性材料において，前記第 3成分として，さらに，

0.5 重量％以下（ 0を含まず）の酸化ガリゥム（G a ₂ 03 ) , 0.8 重量％以下（ 0を含まず）の酸化タンタル (T a ₂ 03 ) ， 0.5 重量％以下（ 0を含まず）の酸化ジルコニゥム（Z r 0₂ ) の少なくとも 1種以上を含むことを特徴とする低損失酸化物磁性材料。