專(zhuān)利名稱(chēng)：Mn－Zn系鐵氧體材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在例如電源變壓器等的磁心中使用，且在1MHz以上、優(yōu)選2MHz以上的高頻區(qū)域中磁心損耗(Pcv，以下有時(shí)簡(jiǎn)單稱(chēng)為損耗)小的Mn-Zn系鐵氧體材料。
背景技術(shù)：
近年來(lái)電氣設(shè)備小型化的進(jìn)展顯著。與之相伴隨，安裝在各種電氣設(shè)備中的電源也要求進(jìn)一步的小型化。通常來(lái)說(shuō)，在用正弦波驅(qū)動(dòng)變壓器時(shí)，磁通密度B表示為B＝(Ep/4.44NpAf)×107。上式中Ep是外加電壓[V]，Np是一次側(cè)繞線(xiàn)數(shù)，A是磁心截面積[cm2]，f是驅(qū)動(dòng)頻率[Hz]。正如從上式明顯看出的那樣，驅(qū)動(dòng)頻率的高頻率化對(duì)變壓器的小型化是有效的，因此，近年來(lái)要求能夠在數(shù)MHz的高頻率下耐用的高性能的磁心。
目前，作為在電源變壓器等中使用最多的磁心材料，可列舉出Mn-Zn系鐵氧體材料。該材料在約100kHz的低頻區(qū)域中確實(shí)是導(dǎo)磁率高且損耗低，滿(mǎn)足了作為磁心材料的重要特性。但是該鐵氧體材料在驅(qū)動(dòng)頻率高達(dá)數(shù)MHz的情況下?lián)p耗明顯增大，在驅(qū)動(dòng)頻率的高頻率化得以進(jìn)展的最近難以供于使用。針對(duì)該問(wèn)題，在特開(kāi)平6-310320號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)、特開(kāi)平7-130527號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)等中公開(kāi)了一種磁性材料，其通過(guò)相對(duì)于Mn-Zn系鐵氧體材料含有各種氧化物作為添加成分，從而在300kHz～數(shù)MHz下表現(xiàn)出低損耗。與此相對(duì)，在特開(kāi)平10-340807號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)3)中以在高頻率下的低損耗特性不足為由，提出了一種Mn-Co系鐵氧體材料，其特征在于，含有Fe2O352～55mol％、CoO0.4～1mol％，剩余部分實(shí)質(zhì)上由MnO組成。
就損耗來(lái)說(shuō)，當(dāng)然優(yōu)選其最小值是低的，但是在寬的溫度范圍內(nèi)變化小，即其溫度特性也還是非常重要的要素。通常來(lái)說(shuō)，損耗因溫度產(chǎn)生的變化越小就越優(yōu)選，特別希望在電源變壓器等中使用的溫度區(qū)域即室溫(25℃)～100℃附近的溫度范圍內(nèi)特性變化小的。在特開(kāi)平6-310320號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)、特開(kāi)平7-130527號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)中關(guān)于損耗的溫度變化，公開(kāi)了在室溫附近具有負(fù)的溫度系數(shù)，還公開(kāi)了在60～80℃附近損耗的絕對(duì)值最小，但是關(guān)于其溫度變化的程度并沒(méi)有提及，在這點(diǎn)上還留有課題。另外，在特開(kāi)平8-191011號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)4)中公開(kāi)了有關(guān)在寬范圍的溫度區(qū)域內(nèi)損耗低的Mn-Zn-Co系鐵氧體材料，但是該材料涉及約100kHz的Mn-Zn系鐵氧體材料目前通常使用的頻率，在本申請(qǐng)作為目標(biāo)的1MHz以上的高頻區(qū)域中實(shí)際上并不耐用。
迄今為止提出了通過(guò)調(diào)整Mn-Zn系鐵氧體材料的陽(yáng)離子缺陷量(δ，用以下的組成式定義)來(lái)控制損耗的技術(shù)方案。例如，特開(kāi)2002-255559號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)5)、特開(kāi)2004-217452號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)6)等。專(zhuān)利文獻(xiàn)5、6都是以約100kHz的頻帶為對(duì)象，在專(zhuān)利文獻(xiàn)5中提出了為0.0025以下，在專(zhuān)利文獻(xiàn)6中提出了為0.0033以下。即，認(rèn)識(shí)到當(dāng)以約100kHz的頻率帶為對(duì)象時(shí)，陽(yáng)離子缺陷量δ越小約優(yōu)選。
(Zna2+，Nib2+，Mnc2+，Mnd3+，F(xiàn)ee2+，F(xiàn)ef3+)3O4+δ其中，a+b+c+d+e+f＝3，δ＝a+b+c+(3/2)d+e+(3/2)f-4[專(zhuān)利文獻(xiàn)1]特開(kāi)平6-310320號(hào)公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)2]特開(kāi)平7-130527號(hào)公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)3]特開(kāi)平10-340807號(hào)公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)4]特開(kāi)平8-191011號(hào)公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)5]特開(kāi)2002-255559號(hào)公報(bào) 特開(kāi)2004-217452號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是基于上述的技術(shù)課題而提出的，目的在于提供在1MHz以上的高頻區(qū)域、以及在100℃附近的損耗小的Mn-Zn系鐵氧體材料。
根據(jù)本發(fā)明人等的研究新發(fā)現(xiàn)，要想在1MHz以上的高頻區(qū)域降低損耗，并不是陽(yáng)離子缺陷量δ越小越優(yōu)選，而是在規(guī)定的范圍內(nèi)是有利的。本發(fā)明基于該發(fā)現(xiàn)，提供了一種Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，作為主成分含有Fe2O353～56mol％，ZnO7mol％以下(包括0mol％)，剩余部分MnO；作為副成分含有以CoO換算計(jì)為0.15～0.65wt％的Co，以SiO2換算計(jì)為0.01～0.045wt％的Si，以CaCO3換算計(jì)為0.05～0.40wt％的Ca，下述鐵氧體組成式(1)中的δ值(陽(yáng)離子缺陷量)為5×10-3≤δ≤19×10-3。
(Zna2+，Tib4+，Mnc2+，Mnd3+，F(xiàn)ee2+，F(xiàn)ef3+，Cog2+，Coh3+)3O4+δ組成式(1)其中，a+b+c+d+e+f+g+h＝3，δ＝a+2b+c+(3/2)d+e+(3/2)f+g+(3/2)h-4，[g∶h＝1∶2]本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體材料中，優(yōu)選δ值為10×10-3≤δ≤17×10-3。
此外，本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體材料中優(yōu)選的是，將Fe2+(二價(jià)鐵)的量(wt％)與Fe的總量(wt％)之比記作Fe2+/Fe時(shí)，為0.04≤Fe2+/Fe≤0.05。
另外，本發(fā)明中優(yōu)選的是，作為副成分含有以TiO2換算計(jì)為0.35wt％以下的Ti和以Ta2O5換算計(jì)為0.25wt％以下的Ta中的至少之一。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供在1MHz以上的高頻區(qū)域、以及100℃附近損耗小的Mn-Zn系鐵氧體材料。


圖1是表示燒成氣氛的氧分壓PO2和陽(yáng)離子缺陷量δ、Fe2+/Fe的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖2是表示各個(gè)陽(yáng)離子缺陷量δ的磁心損耗的測(cè)量溫度和磁心損耗Pcv的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖3是表示陽(yáng)離子缺陷量δ和磁心損耗Pcv的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖4是表示Fe2+/Fe和磁心損耗Pcv的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖5是表示Fe2O3和磁心損耗Pcv的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖6是表示ZnO量和磁心損耗Pcv的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖7是表示CoO量和磁心損耗Pcv的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖8是表示SiO2量和磁心損耗Pcv的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖9是表示CaCO3量和磁心損耗Pcv的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖10是表示TiO2量和磁心損耗Pcv的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖11是表示Ta2O5量和磁心損耗Pcv的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖12是表示關(guān)于有無(wú)含有TiO2的溫度和磁心損耗Pcv的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明如上所述，用組成式(1)表示的陽(yáng)離子缺陷量δ滿(mǎn)足5×10-3≤δ≤19×10-3的條件。在1MHz以上的高頻區(qū)域中，陽(yáng)離子缺陷量δ低于5×10-3時(shí)，損耗變大且不耐用。這與以前將在約100kHz的頻率區(qū)域中陽(yáng)離子缺陷量δ限制得低不同。另外，陽(yáng)離子缺陷量δ超過(guò)19×10-3時(shí)，損耗也會(huì)變大，并且損耗相對(duì)于溫度變化的變動(dòng)變大。本發(fā)明中優(yōu)選的陽(yáng)離子缺陷量δ為10×10-3≤δ≤17×10-3，更優(yōu)選的陽(yáng)離子缺陷量δ為11×10-3≤δ≤15×10-3。
陽(yáng)離子缺陷量δ是在1MHz以上的高頻區(qū)域中用于獲得低損耗的一個(gè)指標(biāo)，而作為其它的指標(biāo)，本發(fā)明提出了Mn-Zn系鐵氧體材料中Fe2+(二價(jià)鐵)的量(wt％)與Fe的總量(wt％)之比。該比被定義為Fe2+/Fe，本發(fā)明中通過(guò)將該比規(guī)定為0.04≤Fe2+/Fe≤0.05，可以在1MHz以上的高頻區(qū)域獲得低損耗。優(yōu)選的Fe2+/Fe為0.042≤Fe2+/Fe≤0.048，更優(yōu)選的Fe2+/Fe為0.043≤Fe2+/Fe≤0.047。
在相同組成的情況下，陽(yáng)離子缺陷量δ和Fe2+/Fe成反比的關(guān)系，陽(yáng)離子缺陷量δ變大時(shí)，F(xiàn)e2+/Fe變小，而Fe2+/Fe變大時(shí)，陽(yáng)離子缺陷量δ變小。陽(yáng)離子缺陷量δ和Fe2+/Fe可以根據(jù)燒成時(shí)的氧分壓PO2而變動(dòng)，當(dāng)提高氧分壓PO2時(shí)，可以增大陽(yáng)離子缺陷量δ。
下面，對(duì)本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體材料的組成限定理由進(jìn)行詳述。
Fe2O353～56mol％Fe2O3是作為本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體材料的主成分的必需構(gòu)成，其量無(wú)論是過(guò)少，還是過(guò)多，均會(huì)導(dǎo)致1MHz以上的損耗明顯變大。因此，在本發(fā)明中將Fe2O3量規(guī)定為53～56mol％。優(yōu)選的Fe2O3量為54～55mol％，更優(yōu)選的Fe2O3量為54.2～54.8mol％。
ZnO7mol％以下(包括0mol％)ZnO也是作為本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體材料的主成分。可以根據(jù)ZnO的量控制Mn-Zn系鐵氧體材料的頻率特性。即，ZnO量越少，在高頻區(qū)域的損耗越降低。ZnO超過(guò)7mol％時(shí)，由于在2MHz以上的高頻區(qū)域的損耗劣化，所以將ZnO的上限規(guī)定為7mol％。另外，當(dāng)完全不含有ZnO時(shí)，通過(guò)從理想的燒成條件的極小的偏差，都會(huì)產(chǎn)生不連續(xù)晶粒長(zhǎng)大(晶粒的粗大化)。不連續(xù)晶粒長(zhǎng)大在如1MHz以上的高頻區(qū)域中會(huì)導(dǎo)致渦電流損耗增大，引起損耗的劣化。因此，優(yōu)選的ZnO量為0.1～5mol％，更優(yōu)選的ZnO量為0.2～3mol％。
本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體材料中，作為主成分，除了Fe2O3和ZnO之外，還含有Mn氧化物作為剩余部分。作為Mn氧化物，可以使用MnO、Mn3O4。
本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體材料除了所述主成分之外，還含有以下的副成分。通過(guò)將這些副成分進(jìn)行最優(yōu)化，可控制高頻區(qū)域中的損耗的降低和損耗的溫度特性。
Co以CoO換算計(jì)為0.15～0.65wt％當(dāng)Co量過(guò)少時(shí)，由于不能充分獲得高頻區(qū)域的損耗降低效果，所以將下限規(guī)定為0.15wt％。另外，當(dāng)使Co量增大時(shí)，由于結(jié)晶磁性各向異性增大，從而低溫下的損耗大幅度地劣化。因此，將Co規(guī)定為以CoO換算計(jì)為0.65wt％以下。優(yōu)選的Co量以CoO換算計(jì)為0.2～0.55wt％，更優(yōu)選的Co量以CoO換算計(jì)為0.2～0.4wt％。
Si以SiO2換算計(jì)為0.01～0.045wt％Si在結(jié)晶晶界偏析而具有使晶界電阻增大并使渦電流損耗降低的效果。由于該效果，可獲得使高頻區(qū)域中的損耗降低的效果。為了獲得該效果，添加以SiO2換算計(jì)為0.01wt％以上的Si。但是，添加過(guò)量的Si會(huì)誘發(fā)異常晶粒長(zhǎng)大，反而使損耗明顯劣化，而且也使損耗的溫度特性劣化。因此，將Si規(guī)定為以SiO2換算計(jì)為0.045wt％以下。優(yōu)選的Si量以SiO2換算計(jì)為0.015～0.028wt％，更優(yōu)選的Si量以SiO2換算計(jì)為0.015～0.025wt％。
Ca以CaCO3換算計(jì)為0.05～0.40wt％Ca在結(jié)晶晶界偏析而具有使晶界電阻增大并使渦電流損耗降低的效果。由于該效果，可獲得使高頻區(qū)域中的損耗降低的效果。為了獲得該效果，添加以CaCO3換算計(jì)為0.05wt％以上的Ca。但是，添加過(guò)量的Ca會(huì)誘發(fā)異常晶粒長(zhǎng)大，反而使得明顯劣化，而且也使損耗的溫度特性劣化。因此，將Ca規(guī)定為以CaCO3換算計(jì)為0.4wt％以下。優(yōu)選的Ca量以CaCO3換算計(jì)為0.05～0.30wt％，更優(yōu)選的Ca量以CaCO3換算計(jì)為0.12～0.25wt％。
Ti以TiO2換算計(jì)為0.35wt％以下(包括0wt％)作為副成分添加的Ti的一部分固溶在鐵氧體粒子內(nèi)并具有使粒子內(nèi)阻增大的作用。而一部分存在于晶界并使晶界電阻增大。由此降低了渦電流損耗，如圖12所示，特別是100℃以下的溫度區(qū)域的高頻區(qū)域下的磁心損耗Pcv(2MHz，50mT)得以改善。但是，添加過(guò)量的Ti會(huì)使100℃附近的高頻區(qū)域的損耗劣化，而且也使損耗的溫度特性劣化。因此，添加的Ti以TiO2換算計(jì)為0.35wt％以下。優(yōu)選的Ti量以TiO2換算計(jì)為0.05～0.3wt％，更優(yōu)選的Ti量以TiO2換算計(jì)為0.08～0.25wt％。另外，Ti不是本發(fā)明所必需的元素。
Ta以Ta2O5換算計(jì)為0.25wt％以下(包括0wt％)Ta與Si同樣地在晶體晶界偏析并具有抑制晶粒長(zhǎng)大且使晶界電阻增大的作用。為了獲得由該作用產(chǎn)生的高頻區(qū)域的損耗降低的效果，根據(jù)需要可添加Ta。但是，過(guò)量添加反而會(huì)使電阻降低，使高頻區(qū)域的損耗劣化。因此，將Ta規(guī)定為以Ta2O5換算計(jì)為0.25wt％以下。優(yōu)選的Ta量以Ta2O5換算計(jì)為0.01～0.2wt％，更優(yōu)選的Ta量以Ta2O5換算計(jì)為0.02～0.15wt％。另外，Ta也不是本發(fā)明所必需的元素。
下面，對(duì)制備本發(fā)明Mn-Zn系鐵氧體材料的適宜方法進(jìn)行說(shuō)明。
使用氧化物或者通過(guò)加熱變?yōu)檠趸锏幕衔锓勰┳鳛橹鞒煞值脑稀＞唧w地說(shuō)，可以使用Fe2O3粉末、Mn3O4粉末以及ZnO粉末等。制備的各原料粉末的平均粒徑可以在0.1～3μm的范圍內(nèi)適當(dāng)選擇。
將主成分的原料粉末進(jìn)行濕式混合后，進(jìn)行煅燒。煅燒的溫度為800～1000℃，而且在氣氛氣體為N2～大氣間進(jìn)行即可。煅燒的穩(wěn)定時(shí)間可以在0.5～5小時(shí)的范圍內(nèi)適宜選擇。煅燒后，將煅燒體粉碎成例如平均粒徑為約0.5～2μm。此外，并不限于上述主成分的原料，也可以將含有二種以上金屬的復(fù)合氧化物粉末作為主成分的原料。例如，通過(guò)將含有氯化鐵、氯化錳的水溶液進(jìn)行氧化煅燒，獲得含有Fe、Mn的復(fù)合氧化物粉末。也可以將該粉末和ZnO粉末混合作為主成分原料。這種情況下，不需要煅燒。
本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體材料中，除了主成分之外，還添加上述的副成分。將這些副成分的原料粉末與煅燒后被粉碎的主成分的粉末混合。但是，也可以與主成分的原料粉末混合后，與主成分一起進(jìn)行煅燒。
為了順利地進(jìn)行以后的成形工序，可以將由主成分和副成分組成的混合粉末造粒為顆粒。造?？梢允褂美鐕婌F式干燥機(jī)進(jìn)行。在混合粉末中少量添加適宜的粘合劑例如聚乙烯醇(PVA)，將其用噴霧式干燥機(jī)進(jìn)行噴霧、干燥。得到的顆粒粒徑優(yōu)選為約80～200μm。
將得到的顆粒使用具有規(guī)定形狀的模具的模壓機(jī)成形為所希望的形狀，并將該成形體供給燒成工序。燒成是在1050～1350℃的溫度范圍內(nèi)保持約2～10小時(shí)。通過(guò)調(diào)整該燒成氣氛、特別是調(diào)整穩(wěn)定溫度下的氧分壓PO2，可以使陽(yáng)離子缺陷量δ或者Fe2+/Fe變動(dòng)。也可根據(jù)主成分的組成、燒成溫度而進(jìn)行變化，但是要想將陽(yáng)離子缺陷量δ規(guī)定為5×10-3≤δ≤19×10-3，將穩(wěn)定溫度下的氧分壓PO2規(guī)定為約0.8～3％即可。
制備Fe2O3粉末、ZnO粉末和MnO粉末作為主成分的原料，并制備CoO粉末、SiO2粉末、CaCO3粉末、TiO2粉末、Ta2O5粉末作為副成分的原料，按照表1中所示的組成進(jìn)行稱(chēng)量。下面按照下述的制備條件和表1中所示的燒成條件(保持時(shí)間為6小時(shí))制作圓環(huán)形狀的Mn-Zn系鐵氧體燒結(jié)體(磁心)。
混合和粉碎用罐使用不銹鋼球磨罐混合和粉碎用介質(zhì)使用鋼球混合時(shí)間16小時(shí)煅燒溫度和時(shí)間850℃、3小時(shí)粉碎時(shí)間16小時(shí)成形成形體密度為3g/cm3試樣尺寸T10形狀(外徑為20mm、內(nèi)徑為10mm、高為5mm的圓環(huán)形狀)[陽(yáng)離子缺陷量δ]對(duì)由以上得到的燒結(jié)體用以下方法根據(jù)所述組成式(1)求出陽(yáng)離子缺陷量δ。
即，δ值的計(jì)算是根據(jù)組成分析、和Fe2+和Mn3+的定量進(jìn)行的。對(duì)于組成分析來(lái)說(shuō)，將所述燒結(jié)體粉碎，形成粉末狀后，使用熒光X射線(xiàn)分析裝置(リガク(株)制，サイマルテイツク3530)通過(guò)玻璃珠粒法進(jìn)行測(cè)量。Fe2+和Mn3+的定量為將上述燒結(jié)體粉碎，形成粉末狀，溶解于酸后，用K2Cr2O7溶液進(jìn)行電位差滴定而加以定量的。此外，對(duì)于Zn2+、Ti4+、Co2+、3+來(lái)說(shuō)，是假定由組成分析得到的Zn都是二價(jià)的離子，Ti都是四價(jià)的離子，Co是二價(jià)和三價(jià)以1比2的比例存在的離子。另外，F(xiàn)e3+、Mn2+量為由通過(guò)組成分析得到的Fe、Mn量分別扣除由上述電位差滴定求出的Fe2+、Mn3+量的值。
根據(jù)在陽(yáng)離子缺陷量δ測(cè)量過(guò)程中求出的Fe的組成分析和Fe2+的定量求出Fe2+/Fe。
在由以上得到的圓環(huán)形狀的燒結(jié)體上在一次側(cè)和二次側(cè)一共卷繞3匝銅線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)，使用B-H分析器(巖崎通信機(jī)器(株)制SY-8217)來(lái)測(cè)量磁心損耗(Pcv)。另外，將勵(lì)磁磁通密度(Bm)設(shè)定為50mT，將測(cè)量頻率(f)設(shè)定為100kHz～2MHz。此外，測(cè)量是使用恒溫槽并在25～140℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的。
表1中示出了陽(yáng)離子缺陷量δ、Fe2+/Fe的結(jié)果，另外，圖1中示出了燒成氣氛的氧分壓PO2和陽(yáng)離子缺陷量δ、Fe2+/Fe的關(guān)系。由表1和圖1可以確認(rèn)，當(dāng)氧分壓PO2增高時(shí)，陽(yáng)離子缺陷量δ增高，而Fe2+/Fe反而下降。
表1

下面，表2中對(duì)應(yīng)于陽(yáng)離子缺陷量δ、Fe2+/Fe示出了測(cè)量頻率2MHz的磁心損耗Pcv。圖2表示各個(gè)陽(yáng)離子缺陷量δ的磁心損耗的測(cè)量溫度和磁心損耗Pcv的關(guān)系。磁心損耗Pcv和磁心損耗Pcv相對(duì)于溫度變化的變動(dòng)隨著陽(yáng)離子缺陷量δ的不同而不同。由該圖2可知，通過(guò)規(guī)定本發(fā)明的陽(yáng)離子缺陷量δ，可以是磁心損耗低的，而且可以將磁心損耗Pcv相對(duì)于溫度變化的變化降低。
另外，圖3中表示陽(yáng)離子缺陷量δ和磁心損耗Pcv的關(guān)系，圖4中表示Fe2+/Fe和磁心損耗Pcv的關(guān)系。由這些結(jié)果可知，為了降低磁心損耗Pcv，陽(yáng)離子缺陷量δ應(yīng)具備5×10-3≤δ≤19×10-3的條件。另外，由這些結(jié)果可知，優(yōu)選的陽(yáng)離子缺陷量δ為10×10-3≤δ≤17×10-3，更優(yōu)選的陽(yáng)離子缺陷量δ為11×10-3≤δ≤15×10-3。另一方面，在Fe2+/Fe和磁心損耗Pcv之間也存在關(guān)聯(lián)，為了降低磁心損耗Pcv，應(yīng)具備0.04≤Fe2+/Fe≤0.05的條件。由這些結(jié)果可知，優(yōu)選的Fe2+/Fe為0.042≤Fe2+/Fe≤0.048，更優(yōu)選的Fe2+/Fe為0.043≤Fe2+/Fe≤0.047。
表2
除了將主成分、副成分的組成、燒成條件規(guī)定為表3中所示的以外，按照與實(shí)施例1相同的步驟制作燒結(jié)體。對(duì)該燒結(jié)體進(jìn)行與實(shí)施例1相同的測(cè)量。其結(jié)果如表3所示。另外，圖5中示出了Fe2O3量和磁心損耗Pcv的關(guān)系。由表3和圖5可知，當(dāng)Fe2O3量低于53mol％或超過(guò)56mol％時(shí)，磁心損耗Pcv(125℃、2MHz、50mT)超過(guò)2000kW/m3。優(yōu)選的Fe2O3量為54～55mol％，更優(yōu)選的Fe2O3量為54.2～54.8mol％，在后者的情況下在125℃、2MHz、50mT的條件下可以使磁心損耗Pcv大致為700kW/m3以下。
表3
除了將主成分、副成分的組成、燒成條件規(guī)定為表4中所示的以外，按照與實(shí)施例1相同的步驟制作燒結(jié)體。對(duì)該燒結(jié)體進(jìn)行與實(shí)施例1相同的測(cè)量。其結(jié)果如表4所示。另外，圖6中示出了ZnO量和磁心損耗Pcv的關(guān)系。由表4和圖6可知，ZnO量增多時(shí)，磁心損耗Pcv增大。要想使磁心損耗Pcv(125℃、2MHz、50mT)為2000kW/m3以下，需要將ZnO規(guī)定為7mol％以下。此外，要想降低磁心損耗Pcv，ZnO優(yōu)選為5mol％以下，更優(yōu)選為3mol％以下。
其中，當(dāng)ZnO＝0mol％時(shí)，在理想的制備條件下制作時(shí)，得到微細(xì)組織。在這種情況下磁性特性和磁心特性的溫度依存性獲得了良好的值。但是通過(guò)從理想的制造條件的稍微變動(dòng)，例如燒成氣氛和燒成溫度的稍微變動(dòng)，都會(huì)產(chǎn)生不連續(xù)晶粒長(zhǎng)大。即，當(dāng)ZnO少時(shí)，燒結(jié)性變得不穩(wěn)定。因此，ZnO優(yōu)選為0.1mol％以上，更優(yōu)選為0.2mol％以上。
表4
除了將主成分、副成分的組成、燒成條件規(guī)定為表5中所示的以外，按照與實(shí)施例1相同的步驟制作燒結(jié)體。對(duì)該燒結(jié)體進(jìn)行與實(shí)施例1相同的測(cè)量。其結(jié)果如表5所示。另外，圖7中示出了CoO量和磁心損耗Pcv的關(guān)系。由表5和圖7所示的結(jié)果可知，通過(guò)添加CoO，可以降低磁心損耗Pcv。通過(guò)將CoO量規(guī)定為0.10wt％以上時(shí)，可以將125℃、2MHz下的磁心損耗Pcv大致規(guī)定為1000kW/m3以下。但是，當(dāng)增大Co量時(shí)，結(jié)晶磁性各向異性變大，并且在100℃以下的低溫側(cè)磁心損耗Pcv增大。
表5
除了將主成分、副成分的組成、燒成條件規(guī)定為表6中所示的以外，按照與實(shí)施例1相同的步驟制作燒結(jié)體。對(duì)該燒結(jié)體進(jìn)行與實(shí)施例1相同的測(cè)量。其結(jié)果如表6所示。另外，圖8中示出了SiO2量和磁心損耗Pcv的關(guān)系。由表6和圖8所示的結(jié)果可知，通過(guò)添加SiO2，可以降低磁心損耗Pcv。通過(guò)將SiO2量規(guī)定為0.010～0.045wt％時(shí)，可以將125℃、2MHz下的磁心損耗Pcv大致規(guī)定為2000kW/m3以下。
表6
除了將主成分、副成分的組成、燒成條件規(guī)定為表7中所示的以外，按照與實(shí)施例1相同的步驟制作燒結(jié)體。對(duì)該燒結(jié)體進(jìn)行與實(shí)施例1相同的測(cè)量。其結(jié)果如表7所示。另外，圖9中示出了CaCO3量和磁心損耗Pcv的關(guān)系。由表7和圖9所示的結(jié)果可知，通過(guò)添加CaCO3量，可以降低磁心損耗Pcv。通過(guò)將CaCO3量規(guī)定為0.05～0.40wt％，可以使125℃、2MHz下的磁心損耗Pvc為2000kW/m3以下。
表7
除了將主成分、副成分的組成、燒成條件規(guī)定為表8中所示的以外，按照與實(shí)施例1相同的步驟制作燒結(jié)體。對(duì)該燒結(jié)體進(jìn)行與實(shí)施例1相同的測(cè)量。其結(jié)果如表8所示。另外，圖10中示出了TiO2量和磁心損耗Pcv的關(guān)系。由表8和圖10所示的結(jié)果可知，在本發(fā)明的范圍內(nèi)含有TiO2時(shí)，可以使125℃、2MHz下的磁心損耗Pvc為1000kW/m3以下。
表8
除了將主成分、副成分的組成、燒成條件規(guī)定為表9中所示的以外，按照與實(shí)施例1相同的步驟制作燒結(jié)體。對(duì)該燒結(jié)體進(jìn)行與實(shí)施例1相同的測(cè)量。該結(jié)果如表9所示。另外，圖11中示出了Ta2O5量和磁心損耗Pcv的關(guān)系。由表9和圖11所示的結(jié)果可知，通過(guò)添加Ta2O5，可以降低磁心損耗Pcv。但是，其量超過(guò)0.25wt％時(shí)，磁心損耗Pcv劣化。
表9

權(quán)利要求
1.一種Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，作為主成分含有Fe2O353～56mol％，ZnO0～7mol％，剩余部分MnO；作為副成分含有以CoO換算計(jì)為0.15～0.65wt％的Co，以SiO2換算計(jì)為0.01～0.045wt％的Si，以CaCO3換算計(jì)為0.05～0.40wt％的Ca，下述鐵氧體組成式(1)中的作為陽(yáng)離子缺陷量的δ值為5×10-3≤δ≤19×10-3，(Zna2+，Tib4+，Mnc2+，Mnd3+，F(xiàn)ee2+，F(xiàn)ef3+，Cog2+，Coh3+)3O4+δ組成式(1)其中，a+b+c+d+e+f+g+h＝3，δ＝a+2b+c+(3/2)d+e+(3/2)f+g+(3/2)h-4，[g∶h＝1∶2]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，所述δ值為10×10-3≤δ≤17×10-3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，所述δ值為11×10-3≤δ≤15×10-3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，將二價(jià)鐵Fe2+的量與Fe的總量之比記作Fe2+/Fe時(shí)，0.04≤Fe2+/Fe≤0.05。
5.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，將二價(jià)鐵Fe2+的量與Fe的總量之比記作Fe2+/Fe時(shí)，0.042≤Fe2+/Fe≤0.048。
6.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，含有54～55mol％的Fe2O3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，含有54.2～54.8mol％的Fe2O3。
8.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，含有0.1～5mol％的ZnO。
9.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，含有以CoO換算計(jì)為0.2～0.55wt％的Co。
10.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，含有以SiO2換算計(jì)為0.015～0.028wt％的Si。
11.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，含有以CaCO3換算計(jì)為0.05～0.30wt％的Ca。
12.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，含有以TiO2換算計(jì)為0.35wt％以下的Ti和以Ta2O5換算計(jì)為0.25wt％以下的Ta之中的至少之一。
13.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，含有以TiO2換算計(jì)為0.05～0.3wt％的Ti。
14.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，含有以Ta2O5換算計(jì)為0.01～0.2wt％的Ta。
15.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，在125℃、勵(lì)磁磁通密度為50mT、測(cè)量頻率為2MHz下的磁心損耗為2000[kW/m3]以下。
16.根據(jù)權(quán)利要求1記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，含有以CoO換算計(jì)為0.2～0.55wt％的Co，以SiO2換算計(jì)為0.015～0.028wt％的Si，以CaCO3換算計(jì)為0.05～0.30wt％的Ca。
17.根據(jù)權(quán)利要求16記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，含有以TiO2換算計(jì)為0.05～0.3wt％的Ti和以Ta2O5換算計(jì)為0.01～0.2wt％的Ta之中的至少之一。
18.根據(jù)權(quán)利要求16記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，所述δ值為10×10-3≤δ≤17×10-3。
19.根據(jù)權(quán)利要求16記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，將二價(jià)鐵Fe2+的量與Fe的總量之比記作Fe2+/Fe時(shí)，0.04≤Fe2+/Fe≤0.05。
20.根據(jù)權(quán)利要求16記載的Mn-Zn系鐵氧體材料，其特征在于，含有0.1～5mol％的ZnO。
全文摘要
本發(fā)明提供了在1MHz以上的高頻區(qū)域、以及在100℃附近的損耗小的Mn－Zn系鐵氧體材料。該Mn－Zn系鐵氧體材料的特征在于，作為主成分含有Fe
文檔編號(hào)H01F1/12GK101055784SQ20071008545
公開(kāi)日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者石倉(cāng)友和, 坂野伸一, 中畑功, 渡邊雅彥 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社