フェライトコアの磁気特性回復方法
【課題】電源用トランスやノイズ対策部品として用いられているフェライト系磁性材料が、高温で長時間保持された際に生じる磁気特性の劣化を、簡便な方法で確実に回復する方法を提案する。
【解決手段】主成分組成がＦｅ２Ｏ３：５０〜８５ｍｏｌ％、ＺｎＯ：０〜２０ｍｏｌ％、ＣｏＯ：０〜１ｍｏｌ％、ＮｉＯ：０〜１０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯからなり、添加成分として、ＳｉＯ２：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、ＣａＯ：０．０２〜０．２ｍａｓｓ％を含有する劣化したフェライトコアを、そのコアのキュリー点以上の温度で５分〜４時間加熱することを特徴とするフェライトコアの磁気特性回復方法。
【解決手段】主成分組成がＦｅ２Ｏ３：５０〜８５ｍｏｌ％、ＺｎＯ：０〜２０ｍｏｌ％、ＣｏＯ：０〜１ｍｏｌ％、ＮｉＯ：０〜１０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯからなり、添加成分として、ＳｉＯ２：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、ＣａＯ：０．０２〜０．２ｍａｓｓ％を含有する劣化したフェライトコアを、そのコアのキュリー点以上の温度で５分〜４時間加熱することを特徴とするフェライトコアの磁気特性回復方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源等の電源トランスやノイズ対策部品等に広く用いられているフェライト系磁性材料が、高温で長時間保持された場合に生じる磁気特性の劣化を回復する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フェライトと称される酸化物磁性材料は、Ｂａ系フェライト、Ｓｒ系フェライトなどの硬質磁性材料と、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトなどの軟質磁性材料とに分類されている。このうち、軟質磁性材料は、非常にわずかな磁場に対しても十分に磁化する特性を有するため、電源や通信機器、計測制御機器、コンピュータなど、多方面にわたって使用されている。さらに、軟磁性材料には、その他さまざまな要求に応じるため、保磁力が小さく初透磁率が高いこと、飽和磁束密度が大きいこと、磁気損失が低いことなど、多くの特性に優れることが求められている。
【０００３】
なお、軟磁性材料には、上記フェライト系以外に、金属系の磁性材料がある。この金属系軟磁性材料は、飽和磁束密度が高いという特長を有している反面、電気抵抗が低いため、高周波帯域で使用する場合には、渦電流に起因する損失が大きくなり、低損失を維持することができなくなるという欠点がある。そのため、金属系磁性材料は、電子機器の小型化、高密度化にともなって、使用周波数帯域の高周波化が進む今日では、例えば、スイッチング電源等に用いられている１００ｋＨｚ程度以上の周波数帯域では、渦電流損による発熱が大きく、使用することはできない。このような背景から、１００ｋＨｚ程度以上の高周波帯域で用いられている電源トランスの磁心材料としては、現在のところ、酸化物系フェライト、中でもＭｎ−Ｚｎ系フェライトが主に用いられている。
【０００４】
しかしながら、このフェライト系の磁性材料、中でも基本成分としてＦｅ２Ｏ３を５０ｍｏｌ％以上含むＭｎ−Ｚｎ系フェライトは、高温で長時間保持すると、損失が増大したり、初透磁率が低下したりするといった磁気特性の劣化が生じることが知られている。この問題に対して、例えば、特許文献１には、１００℃以上、特に、１５０℃近辺での高温下における飽和磁束密度が高く、かつ高温下における磁気特性の劣化、特に、コアロスの劣化が少なく、磁気的安定性に優れるフェライトコアを提供することを目的として、Ｆｅ２Ｏ３が５６〜５７ｍｏｌ％、ＺｎＯが５〜１０ｍｏｌ％、ＮｉＯが３〜６ｍｏｌ％、残部ＭｎＯからなるフェライトコアを製造する際の焼成を、１２５０℃以上の温度で、かつ、酸素濃度を０．０５〜０．８％とした雰囲気中で行う技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１４２３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
確かに特許文献１には、２００℃で２０００時間保持した場合のコアロスの劣化率を５０％以下に低減できることが開示されている。しかしながら、この技術は、損失が小さく初透磁率が高いというフェライト本来の特性をある程度犠牲にしたものであり、また、この技術でも、磁気特性の劣化を完全に防止できているわけではない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、電源用トランスやノイズ対策部品として用いられているフェライト系磁性材料が、高温で長時間保持された際に生じる磁気特性の劣化を、簡便な方法で確実に回復する方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、種々の成分組成を有するフェライトコアを、高温で長時間保持することによって人工的に磁気特性の劣化を起こさせ、その磁気特性の劣化を回復する方法について鋭意検討を重ねた。その結果、そのコアが有するキュリー点以上の温度で短時間加熱保持する熱処理（回復処理）を施すことにより、磁気特性、特に損失や初透磁率を、フェライトコアの焼成直後の値までほぼ回復できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、主成分組成がＦｅ２Ｏ３：５０〜８５ｍｏｌ％、ＺｎＯ：０〜２０ｍｏｌ％、ＣｏＯ：０〜１ｍｏｌ％、ＮｉＯ：０〜１０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯからなり、添加成分として、ＳｉＯ２：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、ＣａＯ：０．０２〜０．２ｍａｓｓ％を含有する磁気特性が劣化したフェライトコアを、そのコアのキュリー点以上の温度で５分〜４時間加熱することを特徴とするフェライトコアの磁気特性回復方法である。
【０００９】
本発明における上記フェライトコアは、添加成分としてさらに、Ｔａ２Ｏ５：０．００５〜０．１ｍａｓｓ％、ＺｒＯ２：０．０１〜０．１５ｍａｓｓ％、Ｎｂ２Ｏ５：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、Ｖ２Ｏ５：０．００１〜０．０５ｍａｓｓ％、ＨｆＯ２：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、Ｂｉ２Ｏ３：０．００３〜０．０３ｍａｓｓ％、ＭｏＯ３：０．００３〜０．０３ｍａｓｓ％、ＴｉＯ２：０．０１〜０．３ｍａｓｓ％、ＳｎＯ２：０．０１〜２．０ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フェライトコアが、１００℃以上の高温に長時間保持された場合に生じる磁気特性の劣化を、簡便な方法で確実に回復することができるので、電子部品中のフェライトコアを、廃却することなく再利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明が対象とするフェライトコアを構成する主成分組成について説明する。
Ｆｅ２Ｏ３：５０〜７５ｍｏｌ％
本発明が対象とするフェライトコアの主成分であるＦｅ２Ｏ３の組成範囲は、５０〜７５ｍｏｌ％の範囲とする。
フェライトの磁気損失を支配する因子としては、磁気異方性定数Ｋ１ならびに飽和磁歪定数λｓが知られており、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトでは、主成分であるＭｎＯ，ＺｎＯおよびＦｅ２Ｏ３の組成範囲は、これらのパラメータが最も小さくなるように成分設計されている。つまり、ＭｎＯ−ＺｎＯ−Ｆｅ２Ｏ３三元系フェライトにおいて、磁気損失が小さくなる組成領域とは、電源用トランスの動作温度（８０℃以上）において、磁気異方性定数Ｋ１ならびに飽和磁歪定数λｓがともに小さくなる領域である。また、ノイズ対策部品などのように、室温で高い初透磁率を必要とするフェライトコアも、同様な観点から成分設計がなされており、磁気損失を重視するフェライトと初透磁率を重視するフェライトの相違は、それらの特性がどの温度範囲で最も良好かという点に過ぎない。
【００１２】
上記のような観点から、ＭｎＯ−ＺｎＯ−Ｆｅ２Ｏ３三元系フェライトが、８０〜１００℃の温度範囲で最も良好な磁気損失を示すＦｅ２Ｏ３の組成範囲は、５２〜５４ｍｏｌ％の付近である。また、電源用トランスには、飽和磁束密度が高いことが求められるため、このために、Ｆｅ２Ｏ３を６０ｍｏｌ％以上に増やす成分設計がなされることもある。しかし、Ｆｅ２Ｏ３が７５ｍｏｌ％を超えると、損失が最小となる温度が高くなって、１００℃付近における損失が増大するため、Ｆｅ２Ｏ３の上限は７５ｍｏｌ％とする。一方、Ｆｅ２Ｏ３が５０ｍｏｌ％未満の組成を有するフェライトでは、高温保持による特性劣化はほとんど生じない。よって、本発明のフェライトでは、Ｆｅ２Ｏ３の組成範囲は５０〜７５ｍｏｌ％の範囲とする。磁気損失をより低減するという観点からは、好ましくは、５２〜６２ｍｏｌ％の範囲である。
【００１３】
ＺｎＯ：０〜２０ｍｏｌ％
上述したように、損失や初透磁率が良好となるためには、磁気異方性や磁歪定数が小さいことが好ましく、ＭｎＯ−ＺｎＯ−Ｆｅ２Ｏ３三元系において、この条件を満たすＺｎＯの組成範囲は１０〜２０ｍｏｌ％である。しかし、飽和磁束密度を高めるためには、ＺｎＯはより少ない方が好ましく、また、１ＭＨｚ以上の高周波帯域における損失を低減するためには、さらに、ＺｎＯ量を減じることが好ましく、場合によっては、ＺｎＯを全く含まない組成範囲を選択することもあり得る。一方、室温で高い初透磁率を実現するためには、ＺｎＯが多い方が好ましい。そこで、本発明のフェライトでは、ＺｎＯの組成範囲は０〜２０ｍｏｌ％とする。低磁気損失、高初透磁率を実現する観点からは、好ましくは６〜２０ｍｏｌ％の範囲である。
【００１４】
ＣｏＯ：０〜１ｍｏｌ％
ＣｏＯは、損失や初透磁率の温度変化を小さくする目的で添加される主成分である。ただし、含有量が多すぎると、磁気異方性が大きくなり、損失を著しく増大したり、初透磁率を低下したりするので、１ｍｏｌ％以下とする。なお、ＣｏＯは、原料コストを削減するため、添加しない場合もあるので、下限は０ｍｏｌ％とする。
【００１５】
ＮｉＯ：０〜１０ｍｏｌ％
ＮｉＯは、高温、例えば１００℃における飽和磁束密度を大きくする効果があり、また５００ｋＨｚ以上の高周波帯域での損失を低減する効果があるため、１０ｍｏｌ％を上限として主成分に加えられる。なお、ＮｉＯは、原料コストを削減するため、添加しない場合もあるので、下限は０ｍｏｌ％とする。
【００１６】
本発明が対象とするフェライトは、上記以外の主成分の残部はＭｎＯからなるが、さらに、添加成分として、ＳｉＯ２、ＣａＯを下記の範囲で含有する。
ＳｉＯ２：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％
ＳｉＯ２は、焼結を促進する効果があり、この効果を得るために、０．００５ｍａｓｓ％以上添加する。一方、過剰に添加すると、異常粒成長を起こし易くなるため、上限は０．０５ｍａｓｓ％とする。
【００１７】
ＣａＯ：０．０２〜０．２ｍａｓｓ％
ＣａＯは、ＳｉＯ２とともに、粒界を高抵抗化して、磁気損失を低減する効果を有する。この効果を得るためには、０．０２ｍａｓｓ％以上添加する必要がある。一方、０．２ｍａｓｓ％を超えると、焼結性を害するようになるため、ＣａＯの上限は０．２ｍａｓｓ％とする。
【００１８】
本発明が対象とするフェライトは、各種特性の向上を目的として、上記主成分、添加成分の他にさらに、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、ＭｏＯ３、ＴｉＯ２およびＳｎＯ２のうちから選ばれる１種または２種以上を下記の範囲で添加することができる。
Ｔａ２Ｏ５は、ＳｉＯ２，ＣａＯの共存下で比抵抗の増加に有効に寄与するが、含有量が０．００５ｍａｓｓ％未満では、その効果に乏しく、一方、０．１ｍａｓｓ％を超えると、逆に磁気損失の増加を招く。よって、Ｔａ２Ｏ５は０．００５〜０．１ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。
【００１９】
ＺｒＯ２は、ＳｉＯ２，ＣａＯ，Ｔａ２Ｏ５の共存下で、粒界の比抵抗を高めて高周波帯域での磁気特性の低減に有効に寄与する成分である。Ｔａ２Ｏ５と比較して、抵抗増加の効果は小さいが、損失低減の効果が大きく、特に、磁気損失が最小となる温度付近から高温側における損失低減に効果がある。含有量が０．０１ｍａｓｓ％未満では、その効果に乏しく、一方、０．１５ｍａｓｓ％を超えると、逆に磁気損失の増加を招く。よって、ＺｒＯ２は０．０１〜０．１５ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。
【００２０】
Ｎｂ２Ｏ５は、ＳｉＯ２，ＣａＯと粒界相を形成し、粒界抵抗を高めて磁気損失を低減するのに寄与するが、含有量が０．００５ｍａｓｓ％未満では、その効果に乏しく、一方、０．０５ｍａｓｓ％を超えると、逆に磁気損失の増加を招く。よって、Ｎｂ２Ｏ５は０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。
【００２１】
Ｖ２Ｏ５、ＨｆＯ２は、ともに異常粒成長を抑制し、粒界抵抗を高める働きがある。その効果は、添加量が少なすぎると改善効果が小さく、また、多過ぎると磁気損失が増大するため、それぞれ、Ｖ２Ｏ５：０．００１〜０．０５ｍａｓｓ％、ＨｆＯ２：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。
【００２２】
Ｂｉ２Ｏ３、ＭｏＯ３は、結晶粒内の応力を緩和する働きがあり、磁気損失の低減に寄与する。その効果は、添加量が少なすぎると改善効果が小さく、また、多過ぎると磁気損失が増大するため、それぞれ、Ｂｉ２Ｏ３：０．００３〜０．０３ｍａｓｓ％、ＭｏＯ３：０．００３〜０．０３ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。
【００２３】
ＴｉＯ２は、粒界にも一部存在し、焼成後の冷却過程で粒界再酸化を助長することにより、磁気損失を低下する効果がある。その効果は、０．０１ｍａｓｓ％以上の添加で得られるが、逆に多過ぎると、異常粒成長を引き起こすため、０．３ｍａｓｓ％を上限とするのが好ましい。一方、ＳｎＯ２は、０．０１ｍａｓｓ％以上添加することで、損失低減に有効に寄与する。しかし、ＴｉＯ２ほどの異常粒成長を起こさないため、２．０ｍａｓｓ％まで添加することができる。
【００２４】
次に、本発明が対象とするフェライトコアの磁気特性の劣化について説明する。
上記成分組成を有するフェライトコアは、通常、８０〜１００℃で使用されるが、周囲の部品の発熱等により、１００〜１５０℃まで昇温することがある。１００℃以上の温度で長時間保持した場合、具体的には、１００時間から１００００時間保持した場合には、損失が増大すると共に初透磁率が低下して、ＢＨカーブの形が「へび型」を呈するようになる。このような磁気特性の劣化は、損失が最小となる温度以上の温度あるいは初透磁率がピークを示す温度以上で顕著となる。すなわち、磁気異方性定数Ｋ１がゼロとなる温度以上の温度で生じる。そして、その劣化の度合いは、保持する温度が高いほど、また、保持する時間が長いほど大きくなるという傾向がある。
【００２５】
発明者らは、このような磁気特性の劣化について、さらに検討を重ねた。その結果、上記磁気特性の劣化は、そのフェライトコアが有するキュリー点以上の温度で保持した場合には起こらないことを見出した。なお、キュリー点（温度）は、フェライトの成分組成によって異なり、ＺｎＯ量が多く、Ｆｅ２Ｏ３の少ないほど低くなる傾向にある。劣化は、保持温度が高い場合は短時間で進み、逆に、保持温度が低い場合は長時間を経た後に初めて劣化の兆候が現れる。この磁気特性の劣化が起こる原因は、まだ十分に明らかとなっていないが、フェライトの主相であるスピネル化合物を構成する各イオンの価数や占有する結晶学的位置が長時間のうちに変化し、磁区構造が変化するためと考えている。
【００２６】
さらに、発明者らは、上記磁気特性の劣化は、キュリー温度以上の温度で、数分から数時間の熱処理（回復処理）を施すことにより、損失、初透磁率の値がともに劣化する前の値、すなわちフェライトコアを焼成した直後の値まで回復することを見出した。因みに、後述する損失劣化率が２％程度まで回復するのに要する処理時間は、（キュリー温度〜キュリー温度＋５℃）程度の温度では約４時間、キュリー温度より３０℃程度高い温度では約１５分である。この回復処理は、短時間であるため、大気中で行っても、その効果に特に悪影響はない。磁気特性が回復する機構は、現時点ではまた明確とはなっていないが、高温長時間の保持で変化した磁区構造が、磁気的相互作用、とくに超交換相互作用が働かない温度範囲で、熱擾乱の作用を受けることによって、焼成直後の状態に戻ったものと推測している。
【実施例１】
【００２７】
焼成後のフェライトの主成分組成、即ち、最終成分組成が、Ｆｅ２Ｏ３：５３．４ｍｏｌ％、ＺｎＯ：８．８ｍｏｌ％、ＭｎＯ：３７．８ｍｏｌ％となるように、それぞれの原料酸化物を秤量して配合し、ボールミルを用いて湿式混合し、乾燥し、その後、この混合粉を大気雰囲気下で９４０℃×３時間の仮焼を行ない仮焼粉とした。この仮焼粉に対して、ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５およびＺｒＯ２を、それぞれＳｉＯ２：０．００７５ｍａｓｓ％、ＣａＣＯ３：０．１１ｍａｓｓ％、Ｔａ２Ｏ５：０．０１２ｍａｓｓ％、Ｎｂ２Ｏ５：０．００６ｍａｓｓ％およびＺｒＯ２：０．０１ｍａｓｓ％となるよう添加し、再度、ボールミルを用いて湿式混合し、粉砕し、乾燥して粉末とし、この粉末に、バインダーとして、ポリビニルアルコール５ｍａｓｓ％水溶液を１０ｍａｓｓ％加えて造粒した。次いで、この造粒した粉末を用いて、外径：３０ｍｍ、内径：１８ｍｍ、高さ：１２ｍｍのリング状の成形体を成形し、この成形体を、酸素分圧を５ｖｏｌ％に制御した窒素＋空気混合雰囲気中で、１３２０℃×３時間の焼成を施し、焼結体試料（フェライトコア）とした。
【００２８】
このようにして得たフェライトコアの各々に、１次側５巻、２次側５巻の巻線を施し、交流ＢＨトレーサーを用いて、周波数：１００ｋＨｚで最大磁束密度：２００ｍＴの条件下で、４０〜１２０℃の温度範囲における損失を測定した。続いて、同じフェライトコアに、１０巻の巻線を施し、０．５Ａの電流を流した時の０〜１５０℃における初透磁率を測定した。
さらに、これらのフェライトコアを、１５０℃、１８０℃、２００℃、２２０℃、２５０℃の各温度に保持した大気雰囲気の恒温槽中に１００時間〜１００００時間保持し、その後、上記と同様の条件で、損失と初透磁率の変化を調べた。
因みに、このフェライトコアのキュリー点（温度）を測定したところ、２５０℃であった。
【００２９】
図１および図２は、２００℃×１０００時間保持する前後の損失と初透磁率の温度依存性を示したものである。これから、高温保持したことにより、損失、初透磁率、共に劣化していることがわかる。
【００３０】
そこでさらに、高温保持したことによる損失劣化率を、下記（１）式；
損失劣化率（％）＝１００×（Ｐｔ−Ｐｉ）／Ｐｉ ・・・（１）
ここで、Ｐｉ：高温保持前の１００℃における損失
Ｐｔ：高温保持後の１００℃における損失
で定義し、それぞれの保持温度における損失劣化率の経時変化を調べた。
また、同様に、初透磁率劣化率を、下記（２）式；
初透磁率劣化率（％）＝１００×（μｔ−μｉ）／μｉ ・・・（２）
ここで、μｉ：高温保持前の１００℃における初透磁率
μｔ：高温保持後の１００℃における初透磁率
【００３１】
図３は、上記損失劣化率の経時変化を、横軸に時間の対数をとって示したものである。この結果から、保持温度がキュリー温度（２５０℃）以下の場合には、損失劣化率は、保持時間の対数にほぼ比例して増大し、また保持温度が高いほど短時間で損失劣化率が増大しているが、保持温度がキュリー温度の場合には、損失の劣化はほとんど認められないことがわかる。
【００３２】
また、図４は、初透磁率劣化率の経時変化を示したものである。図３と比べると明らかなように、損失劣化率と同様の経時変化を示している。
【００３３】
次に、上記の試験の結果で、２００℃×１０００時間保持後の損失劣化率が２９％であったフェライトコアを複数個準備し、２３０℃、２６０℃、２８０℃の各温度で１５分〜６時間加熱する回復処理を施してから、上記と同様の条件で損失を測定し、回復処理後の１００℃における損失を（１）式のＰｔとして、損失劣化率の変化を調べた。
【００３４】
結果を、図５に示した。図５から、フェライトコアのキュリー温度（２５０℃）以上の温度で回復処理した場合には、高温であるほど短時間で、損失劣化率が低下している、即ち、損失が回復していることがわかる。例えば、２６０℃の熱処理では約４時間、さらに高い２８０℃では約１時間以内で、ほぼ損失劣化率が２％以下まで回復している。これに対して、２３０℃の温度では、６時間の回復処理でも、損失劣化率の低下は小さく、初期の損失まで回復していない。
【００３５】
同様に、２００℃×１０００時間保持後の初透磁率劣化率が３１％であったフェライトコアを複数個準備し、上記と同様の条件で回復処理を施してから初透磁率を測定し、回復処理後の１００℃における初透磁率を（２）式のμｔとして、初透磁率劣化率の変化を調べた、この結果を図６に示した。やはり、損失劣化率と同様の傾向を示している。
【実施例２】
【００３６】
焼成後のフェライト主成分の最終組成が、表１の試料Ｎｏ.１〜４となるように、それぞれの原料酸化物を秤量して配合し、実施例１と同様にして仮焼粉とし、この仮焼粉に対して、ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３、Ｖ２Ｏ５およびＮｂ２Ｏ５を、それぞれＳｉＯ２：０．００８ｍａｓｓ％、ＣａＣＯ３：０．１３ｍａｓｓ％、Ｖ２Ｏ５：０．０２ｍａｓｓ％、Ｎｂ２Ｏ５：０．０１ｍａｓｓ％となるよう添加し、再度、ボールミルを用いて湿式混合し、粉砕し、乾燥して粉末とした。その後、実施例１と同様にして、成形体を成形し、酸素分圧を４ｖｏｌ％に制御した窒素＋空気混合雰囲気中で、１３４０℃×２時間の焼成を施し、焼結体試料（フェライトコア）とした。
【００３７】
このフェライトコアについて、実施例１と同様にして、損失ならびに初透磁率の温度特性を測定した。その後、１５０℃に維持した恒温槽で２０００時間保持し、保持後の損失を測定し、損失劣化率を求めた。さらに、高温保持後のフェライトコアに対して、同じく表１に示した回復処理を、大気雰囲気中で施し、実施例１と同様にして、回復処理後の損失劣化率の変化を調べた。
【実施例３】
【００３８】
焼成後のフェライト主成分の最終組成が、表１の試料Ｎｏ.５〜７となるように、それぞれの原料酸化物を秤量して配合し、実施例１と同様にして仮焼粉とし、この仮焼粉に対して、ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３を、それぞれＳｉＯ２：０．００６ｍａｓｓ％、ＣａＣＯ３：０．１５ｍａｓｓ％となるよう添加し、再度、ボールミルを用いて湿式混合し、粉砕し、乾燥して粉末とした。その後、実施例１と同様にして、成形体を成形し、酸素分圧を５ｖｏｌ％に制御した窒素＋空気混合雰囲気中で、１３２０℃×２時間の焼成を施し、焼結体試料（フェライトコア）とした。
【００３９】
このフェライトコアについて、実施例１と同様にして、損失ならびに初透磁率の温度特性を測定した。その後、１８０℃に維持した恒温槽で２０００時間保持し、保持後の損失を測定し、損失劣化率を求めた。さらに、高温保持後のフェライトコアに対して、同じく表１に示した回復処理を、大気雰囲気中で施し、実施例１と同様にして、回復処理後の損失劣化率の変化を調べた。
【実施例４】
【００４０】
焼成後のフェライト主成分の最終組成が、表１の試料Ｎｏ.８〜１４となるように、それぞれの原料酸化物を秤量して配合し、実施例１と同様にして仮焼粉とし、この仮焼粉に対して、ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３およびＮｂ２Ｏ５を、それぞれＳｉＯ２：０．００７５ｍａｓｓ％、ＣａＣＯ３：０．１３５ｍａｓｓ％、Ｎｂ２Ｏ５：０．０２ｍａｓｓ％となるよう添加し、再度、ボールミルを用いて湿式混合し、粉砕し、乾燥して粉末とした。その後、実施例１と同様にして、成形体を成形し、酸素分圧を５ｖｏｌ％に制御した窒素＋空気混合雰囲気中で、１３７０℃×２時間の焼成を施し、焼結体試料（フェライトコア）とした。
【００４１】
このフェライトコアについて、実施例１と同様にして、損失ならびに初透磁率の温度特性を測定した。その後、２５０℃に維持した恒温槽で１０００時間保持し、保持後の損失を測定し、損失劣化率を求めた。さらに、高温保持後のフェライトコアに対して、同じく表１に示した回復処理を、窒素雰囲気中で施し、実施例１と同様にして、回復処理後の損失劣化率の変化を調べた。
【実施例５】
【００４２】
焼成後のフェライト主成分の最終組成が、表１の試料Ｎｏ.１５〜１６となるように、それぞれの原料酸化物を秤量して配合し、実施例１と同様にして仮焼粉とし、この仮焼粉に対して、ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３、Ｎｂ２Ｏ５およびＢｉ２Ｏ３を、それぞれＳｉＯ２：０．００７５ｍａｓｓ％、ＣａＣＯ３：０．０３ｍａｓｓ％、Ｎｂ２Ｏ５：０．０２ｍａｓｓ％、Ｂｉ２Ｏ３：０．０２ｍａｓｓ％となるよう添加し、再度、ボールミルを用いて湿式混合し、粉砕し、乾燥して粉末とした。その後、実施例１と同様にして、成形体を成形し、酸素分圧を５ｖｏｌ％に制御した窒素＋空気混合雰囲気中で、１３６０℃×２時間の焼成を施し、焼結体試料（フェライトコア）とした。
【００４３】
このフェライトコアについて、実施例１と同様にして、損失ならびに初透磁率の温度特性を測定した。その後、１００℃に維持した恒温槽で２０００時間保持し、保持後の損失を測定し、損失劣化率を求めた。さらに、高温保持後のフェライトコアに対して、同じく表１に示した回復処理を、窒素雰囲気中で施し、実施例１と同様にして、回復処理後の損失劣化率の変化を調べた。
【００４４】
上記実施例２〜５の結果を、表１中に併記して示した。この結果から、Ｆｅ２Ｏ３が５０ｍｏｌ％以上のフェライトコアは、１００℃以上の温度に保持することにより、磁気損失が大きく劣化するが、キュリー温度以上の温度で短時間保持する回復処理を施すことにより、いずれも損失劣化率が２％以下まで低下し、フェライト焼成直後に近い損失まで回復していることがわかる。一方、Ｆｅ２Ｏ３が５０ｍｏｌ％未満のフェライトコア（試料Ｎｏ.１６）では、磁気特性の劣化は認められない。
【実施例６】
【００４５】
実施例４で作成したコアのうち、表１の８〜１０の組成のコアについて、同様に、２５０℃で１０００時間、大気中で保持して損失の劣化率を調べた。これらのコアをさらに、窒素雰囲気中で、２５０℃×１時間の回復処理を施し、損失劣化率の変化を調べた。結果を、表１に併記して示した。これから、キュリー温度以下の温度で回復処理したものは、さらに劣化率が増加することがわかる。
【００４６】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】フェライトコアの損失の温度特性を２００℃×１０００時間保持前後で比較して示したグラフである。
【図２】フェライトコアの初透磁率の温度特性を２００℃×１０００時間保持前後で比較して示したグラフである。
【図３】フェライトコアを高温で保持したときの損失劣化率の経時変化を示したグラフである。
【図４】フェライトコアを高温で保持したときの初透磁率劣化率の経時変化を示したグラフである。
【図５】劣化したフェライトコアの損失の回復に及ぼす処理温度の影響を示したグラフである。
【図６】劣化したフェライトコアの初透磁率の回復に及ぼす処理温度の影響を示したグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源等の電源トランスやノイズ対策部品等に広く用いられているフェライト系磁性材料が、高温で長時間保持された場合に生じる磁気特性の劣化を回復する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フェライトと称される酸化物磁性材料は、Ｂａ系フェライト、Ｓｒ系フェライトなどの硬質磁性材料と、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトなどの軟質磁性材料とに分類されている。このうち、軟質磁性材料は、非常にわずかな磁場に対しても十分に磁化する特性を有するため、電源や通信機器、計測制御機器、コンピュータなど、多方面にわたって使用されている。さらに、軟磁性材料には、その他さまざまな要求に応じるため、保磁力が小さく初透磁率が高いこと、飽和磁束密度が大きいこと、磁気損失が低いことなど、多くの特性に優れることが求められている。
【０００３】
なお、軟磁性材料には、上記フェライト系以外に、金属系の磁性材料がある。この金属系軟磁性材料は、飽和磁束密度が高いという特長を有している反面、電気抵抗が低いため、高周波帯域で使用する場合には、渦電流に起因する損失が大きくなり、低損失を維持することができなくなるという欠点がある。そのため、金属系磁性材料は、電子機器の小型化、高密度化にともなって、使用周波数帯域の高周波化が進む今日では、例えば、スイッチング電源等に用いられている１００ｋＨｚ程度以上の周波数帯域では、渦電流損による発熱が大きく、使用することはできない。このような背景から、１００ｋＨｚ程度以上の高周波帯域で用いられている電源トランスの磁心材料としては、現在のところ、酸化物系フェライト、中でもＭｎ−Ｚｎ系フェライトが主に用いられている。
【０００４】
しかしながら、このフェライト系の磁性材料、中でも基本成分としてＦｅ２Ｏ３を５０ｍｏｌ％以上含むＭｎ−Ｚｎ系フェライトは、高温で長時間保持すると、損失が増大したり、初透磁率が低下したりするといった磁気特性の劣化が生じることが知られている。この問題に対して、例えば、特許文献１には、１００℃以上、特に、１５０℃近辺での高温下における飽和磁束密度が高く、かつ高温下における磁気特性の劣化、特に、コアロスの劣化が少なく、磁気的安定性に優れるフェライトコアを提供することを目的として、Ｆｅ２Ｏ３が５６〜５７ｍｏｌ％、ＺｎＯが５〜１０ｍｏｌ％、ＮｉＯが３〜６ｍｏｌ％、残部ＭｎＯからなるフェライトコアを製造する際の焼成を、１２５０℃以上の温度で、かつ、酸素濃度を０．０５〜０．８％とした雰囲気中で行う技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１４２３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
確かに特許文献１には、２００℃で２０００時間保持した場合のコアロスの劣化率を５０％以下に低減できることが開示されている。しかしながら、この技術は、損失が小さく初透磁率が高いというフェライト本来の特性をある程度犠牲にしたものであり、また、この技術でも、磁気特性の劣化を完全に防止できているわけではない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、電源用トランスやノイズ対策部品として用いられているフェライト系磁性材料が、高温で長時間保持された際に生じる磁気特性の劣化を、簡便な方法で確実に回復する方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、種々の成分組成を有するフェライトコアを、高温で長時間保持することによって人工的に磁気特性の劣化を起こさせ、その磁気特性の劣化を回復する方法について鋭意検討を重ねた。その結果、そのコアが有するキュリー点以上の温度で短時間加熱保持する熱処理（回復処理）を施すことにより、磁気特性、特に損失や初透磁率を、フェライトコアの焼成直後の値までほぼ回復できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、主成分組成がＦｅ２Ｏ３：５０〜８５ｍｏｌ％、ＺｎＯ：０〜２０ｍｏｌ％、ＣｏＯ：０〜１ｍｏｌ％、ＮｉＯ：０〜１０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯからなり、添加成分として、ＳｉＯ２：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、ＣａＯ：０．０２〜０．２ｍａｓｓ％を含有する磁気特性が劣化したフェライトコアを、そのコアのキュリー点以上の温度で５分〜４時間加熱することを特徴とするフェライトコアの磁気特性回復方法である。
【０００９】
本発明における上記フェライトコアは、添加成分としてさらに、Ｔａ２Ｏ５：０．００５〜０．１ｍａｓｓ％、ＺｒＯ２：０．０１〜０．１５ｍａｓｓ％、Ｎｂ２Ｏ５：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、Ｖ２Ｏ５：０．００１〜０．０５ｍａｓｓ％、ＨｆＯ２：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、Ｂｉ２Ｏ３：０．００３〜０．０３ｍａｓｓ％、ＭｏＯ３：０．００３〜０．０３ｍａｓｓ％、ＴｉＯ２：０．０１〜０．３ｍａｓｓ％、ＳｎＯ２：０．０１〜２．０ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フェライトコアが、１００℃以上の高温に長時間保持された場合に生じる磁気特性の劣化を、簡便な方法で確実に回復することができるので、電子部品中のフェライトコアを、廃却することなく再利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明が対象とするフェライトコアを構成する主成分組成について説明する。
Ｆｅ２Ｏ３：５０〜７５ｍｏｌ％
本発明が対象とするフェライトコアの主成分であるＦｅ２Ｏ３の組成範囲は、５０〜７５ｍｏｌ％の範囲とする。
フェライトの磁気損失を支配する因子としては、磁気異方性定数Ｋ１ならびに飽和磁歪定数λｓが知られており、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトでは、主成分であるＭｎＯ，ＺｎＯおよびＦｅ２Ｏ３の組成範囲は、これらのパラメータが最も小さくなるように成分設計されている。つまり、ＭｎＯ−ＺｎＯ−Ｆｅ２Ｏ３三元系フェライトにおいて、磁気損失が小さくなる組成領域とは、電源用トランスの動作温度（８０℃以上）において、磁気異方性定数Ｋ１ならびに飽和磁歪定数λｓがともに小さくなる領域である。また、ノイズ対策部品などのように、室温で高い初透磁率を必要とするフェライトコアも、同様な観点から成分設計がなされており、磁気損失を重視するフェライトと初透磁率を重視するフェライトの相違は、それらの特性がどの温度範囲で最も良好かという点に過ぎない。
【００１２】
上記のような観点から、ＭｎＯ−ＺｎＯ−Ｆｅ２Ｏ３三元系フェライトが、８０〜１００℃の温度範囲で最も良好な磁気損失を示すＦｅ２Ｏ３の組成範囲は、５２〜５４ｍｏｌ％の付近である。また、電源用トランスには、飽和磁束密度が高いことが求められるため、このために、Ｆｅ２Ｏ３を６０ｍｏｌ％以上に増やす成分設計がなされることもある。しかし、Ｆｅ２Ｏ３が７５ｍｏｌ％を超えると、損失が最小となる温度が高くなって、１００℃付近における損失が増大するため、Ｆｅ２Ｏ３の上限は７５ｍｏｌ％とする。一方、Ｆｅ２Ｏ３が５０ｍｏｌ％未満の組成を有するフェライトでは、高温保持による特性劣化はほとんど生じない。よって、本発明のフェライトでは、Ｆｅ２Ｏ３の組成範囲は５０〜７５ｍｏｌ％の範囲とする。磁気損失をより低減するという観点からは、好ましくは、５２〜６２ｍｏｌ％の範囲である。
【００１３】
ＺｎＯ：０〜２０ｍｏｌ％
上述したように、損失や初透磁率が良好となるためには、磁気異方性や磁歪定数が小さいことが好ましく、ＭｎＯ−ＺｎＯ−Ｆｅ２Ｏ３三元系において、この条件を満たすＺｎＯの組成範囲は１０〜２０ｍｏｌ％である。しかし、飽和磁束密度を高めるためには、ＺｎＯはより少ない方が好ましく、また、１ＭＨｚ以上の高周波帯域における損失を低減するためには、さらに、ＺｎＯ量を減じることが好ましく、場合によっては、ＺｎＯを全く含まない組成範囲を選択することもあり得る。一方、室温で高い初透磁率を実現するためには、ＺｎＯが多い方が好ましい。そこで、本発明のフェライトでは、ＺｎＯの組成範囲は０〜２０ｍｏｌ％とする。低磁気損失、高初透磁率を実現する観点からは、好ましくは６〜２０ｍｏｌ％の範囲である。
【００１４】
ＣｏＯ：０〜１ｍｏｌ％
ＣｏＯは、損失や初透磁率の温度変化を小さくする目的で添加される主成分である。ただし、含有量が多すぎると、磁気異方性が大きくなり、損失を著しく増大したり、初透磁率を低下したりするので、１ｍｏｌ％以下とする。なお、ＣｏＯは、原料コストを削減するため、添加しない場合もあるので、下限は０ｍｏｌ％とする。
【００１５】
ＮｉＯ：０〜１０ｍｏｌ％
ＮｉＯは、高温、例えば１００℃における飽和磁束密度を大きくする効果があり、また５００ｋＨｚ以上の高周波帯域での損失を低減する効果があるため、１０ｍｏｌ％を上限として主成分に加えられる。なお、ＮｉＯは、原料コストを削減するため、添加しない場合もあるので、下限は０ｍｏｌ％とする。
【００１６】
本発明が対象とするフェライトは、上記以外の主成分の残部はＭｎＯからなるが、さらに、添加成分として、ＳｉＯ２、ＣａＯを下記の範囲で含有する。
ＳｉＯ２：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％
ＳｉＯ２は、焼結を促進する効果があり、この効果を得るために、０．００５ｍａｓｓ％以上添加する。一方、過剰に添加すると、異常粒成長を起こし易くなるため、上限は０．０５ｍａｓｓ％とする。
【００１７】
ＣａＯ：０．０２〜０．２ｍａｓｓ％
ＣａＯは、ＳｉＯ２とともに、粒界を高抵抗化して、磁気損失を低減する効果を有する。この効果を得るためには、０．０２ｍａｓｓ％以上添加する必要がある。一方、０．２ｍａｓｓ％を超えると、焼結性を害するようになるため、ＣａＯの上限は０．２ｍａｓｓ％とする。
【００１８】
本発明が対象とするフェライトは、各種特性の向上を目的として、上記主成分、添加成分の他にさらに、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、ＭｏＯ３、ＴｉＯ２およびＳｎＯ２のうちから選ばれる１種または２種以上を下記の範囲で添加することができる。
Ｔａ２Ｏ５は、ＳｉＯ２，ＣａＯの共存下で比抵抗の増加に有効に寄与するが、含有量が０．００５ｍａｓｓ％未満では、その効果に乏しく、一方、０．１ｍａｓｓ％を超えると、逆に磁気損失の増加を招く。よって、Ｔａ２Ｏ５は０．００５〜０．１ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。
【００１９】
ＺｒＯ２は、ＳｉＯ２，ＣａＯ，Ｔａ２Ｏ５の共存下で、粒界の比抵抗を高めて高周波帯域での磁気特性の低減に有効に寄与する成分である。Ｔａ２Ｏ５と比較して、抵抗増加の効果は小さいが、損失低減の効果が大きく、特に、磁気損失が最小となる温度付近から高温側における損失低減に効果がある。含有量が０．０１ｍａｓｓ％未満では、その効果に乏しく、一方、０．１５ｍａｓｓ％を超えると、逆に磁気損失の増加を招く。よって、ＺｒＯ２は０．０１〜０．１５ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。
【００２０】
Ｎｂ２Ｏ５は、ＳｉＯ２，ＣａＯと粒界相を形成し、粒界抵抗を高めて磁気損失を低減するのに寄与するが、含有量が０．００５ｍａｓｓ％未満では、その効果に乏しく、一方、０．０５ｍａｓｓ％を超えると、逆に磁気損失の増加を招く。よって、Ｎｂ２Ｏ５は０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。
【００２１】
Ｖ２Ｏ５、ＨｆＯ２は、ともに異常粒成長を抑制し、粒界抵抗を高める働きがある。その効果は、添加量が少なすぎると改善効果が小さく、また、多過ぎると磁気損失が増大するため、それぞれ、Ｖ２Ｏ５：０．００１〜０．０５ｍａｓｓ％、ＨｆＯ２：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。
【００２２】
Ｂｉ２Ｏ３、ＭｏＯ３は、結晶粒内の応力を緩和する働きがあり、磁気損失の低減に寄与する。その効果は、添加量が少なすぎると改善効果が小さく、また、多過ぎると磁気損失が増大するため、それぞれ、Ｂｉ２Ｏ３：０．００３〜０．０３ｍａｓｓ％、ＭｏＯ３：０．００３〜０．０３ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。
【００２３】
ＴｉＯ２は、粒界にも一部存在し、焼成後の冷却過程で粒界再酸化を助長することにより、磁気損失を低下する効果がある。その効果は、０．０１ｍａｓｓ％以上の添加で得られるが、逆に多過ぎると、異常粒成長を引き起こすため、０．３ｍａｓｓ％を上限とするのが好ましい。一方、ＳｎＯ２は、０．０１ｍａｓｓ％以上添加することで、損失低減に有効に寄与する。しかし、ＴｉＯ２ほどの異常粒成長を起こさないため、２．０ｍａｓｓ％まで添加することができる。
【００２４】
次に、本発明が対象とするフェライトコアの磁気特性の劣化について説明する。
上記成分組成を有するフェライトコアは、通常、８０〜１００℃で使用されるが、周囲の部品の発熱等により、１００〜１５０℃まで昇温することがある。１００℃以上の温度で長時間保持した場合、具体的には、１００時間から１００００時間保持した場合には、損失が増大すると共に初透磁率が低下して、ＢＨカーブの形が「へび型」を呈するようになる。このような磁気特性の劣化は、損失が最小となる温度以上の温度あるいは初透磁率がピークを示す温度以上で顕著となる。すなわち、磁気異方性定数Ｋ１がゼロとなる温度以上の温度で生じる。そして、その劣化の度合いは、保持する温度が高いほど、また、保持する時間が長いほど大きくなるという傾向がある。
【００２５】
発明者らは、このような磁気特性の劣化について、さらに検討を重ねた。その結果、上記磁気特性の劣化は、そのフェライトコアが有するキュリー点以上の温度で保持した場合には起こらないことを見出した。なお、キュリー点（温度）は、フェライトの成分組成によって異なり、ＺｎＯ量が多く、Ｆｅ２Ｏ３の少ないほど低くなる傾向にある。劣化は、保持温度が高い場合は短時間で進み、逆に、保持温度が低い場合は長時間を経た後に初めて劣化の兆候が現れる。この磁気特性の劣化が起こる原因は、まだ十分に明らかとなっていないが、フェライトの主相であるスピネル化合物を構成する各イオンの価数や占有する結晶学的位置が長時間のうちに変化し、磁区構造が変化するためと考えている。
【００２６】
さらに、発明者らは、上記磁気特性の劣化は、キュリー温度以上の温度で、数分から数時間の熱処理（回復処理）を施すことにより、損失、初透磁率の値がともに劣化する前の値、すなわちフェライトコアを焼成した直後の値まで回復することを見出した。因みに、後述する損失劣化率が２％程度まで回復するのに要する処理時間は、（キュリー温度〜キュリー温度＋５℃）程度の温度では約４時間、キュリー温度より３０℃程度高い温度では約１５分である。この回復処理は、短時間であるため、大気中で行っても、その効果に特に悪影響はない。磁気特性が回復する機構は、現時点ではまた明確とはなっていないが、高温長時間の保持で変化した磁区構造が、磁気的相互作用、とくに超交換相互作用が働かない温度範囲で、熱擾乱の作用を受けることによって、焼成直後の状態に戻ったものと推測している。
【実施例１】
【００２７】
焼成後のフェライトの主成分組成、即ち、最終成分組成が、Ｆｅ２Ｏ３：５３．４ｍｏｌ％、ＺｎＯ：８．８ｍｏｌ％、ＭｎＯ：３７．８ｍｏｌ％となるように、それぞれの原料酸化物を秤量して配合し、ボールミルを用いて湿式混合し、乾燥し、その後、この混合粉を大気雰囲気下で９４０℃×３時間の仮焼を行ない仮焼粉とした。この仮焼粉に対して、ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５およびＺｒＯ２を、それぞれＳｉＯ２：０．００７５ｍａｓｓ％、ＣａＣＯ３：０．１１ｍａｓｓ％、Ｔａ２Ｏ５：０．０１２ｍａｓｓ％、Ｎｂ２Ｏ５：０．００６ｍａｓｓ％およびＺｒＯ２：０．０１ｍａｓｓ％となるよう添加し、再度、ボールミルを用いて湿式混合し、粉砕し、乾燥して粉末とし、この粉末に、バインダーとして、ポリビニルアルコール５ｍａｓｓ％水溶液を１０ｍａｓｓ％加えて造粒した。次いで、この造粒した粉末を用いて、外径：３０ｍｍ、内径：１８ｍｍ、高さ：１２ｍｍのリング状の成形体を成形し、この成形体を、酸素分圧を５ｖｏｌ％に制御した窒素＋空気混合雰囲気中で、１３２０℃×３時間の焼成を施し、焼結体試料（フェライトコア）とした。
【００２８】
このようにして得たフェライトコアの各々に、１次側５巻、２次側５巻の巻線を施し、交流ＢＨトレーサーを用いて、周波数：１００ｋＨｚで最大磁束密度：２００ｍＴの条件下で、４０〜１２０℃の温度範囲における損失を測定した。続いて、同じフェライトコアに、１０巻の巻線を施し、０．５Ａの電流を流した時の０〜１５０℃における初透磁率を測定した。
さらに、これらのフェライトコアを、１５０℃、１８０℃、２００℃、２２０℃、２５０℃の各温度に保持した大気雰囲気の恒温槽中に１００時間〜１００００時間保持し、その後、上記と同様の条件で、損失と初透磁率の変化を調べた。
因みに、このフェライトコアのキュリー点（温度）を測定したところ、２５０℃であった。
【００２９】
図１および図２は、２００℃×１０００時間保持する前後の損失と初透磁率の温度依存性を示したものである。これから、高温保持したことにより、損失、初透磁率、共に劣化していることがわかる。
【００３０】
そこでさらに、高温保持したことによる損失劣化率を、下記（１）式；
損失劣化率（％）＝１００×（Ｐｔ−Ｐｉ）／Ｐｉ ・・・（１）
ここで、Ｐｉ：高温保持前の１００℃における損失
Ｐｔ：高温保持後の１００℃における損失
で定義し、それぞれの保持温度における損失劣化率の経時変化を調べた。
また、同様に、初透磁率劣化率を、下記（２）式；
初透磁率劣化率（％）＝１００×（μｔ−μｉ）／μｉ ・・・（２）
ここで、μｉ：高温保持前の１００℃における初透磁率
μｔ：高温保持後の１００℃における初透磁率
【００３１】
図３は、上記損失劣化率の経時変化を、横軸に時間の対数をとって示したものである。この結果から、保持温度がキュリー温度（２５０℃）以下の場合には、損失劣化率は、保持時間の対数にほぼ比例して増大し、また保持温度が高いほど短時間で損失劣化率が増大しているが、保持温度がキュリー温度の場合には、損失の劣化はほとんど認められないことがわかる。
【００３２】
また、図４は、初透磁率劣化率の経時変化を示したものである。図３と比べると明らかなように、損失劣化率と同様の経時変化を示している。
【００３３】
次に、上記の試験の結果で、２００℃×１０００時間保持後の損失劣化率が２９％であったフェライトコアを複数個準備し、２３０℃、２６０℃、２８０℃の各温度で１５分〜６時間加熱する回復処理を施してから、上記と同様の条件で損失を測定し、回復処理後の１００℃における損失を（１）式のＰｔとして、損失劣化率の変化を調べた。
【００３４】
結果を、図５に示した。図５から、フェライトコアのキュリー温度（２５０℃）以上の温度で回復処理した場合には、高温であるほど短時間で、損失劣化率が低下している、即ち、損失が回復していることがわかる。例えば、２６０℃の熱処理では約４時間、さらに高い２８０℃では約１時間以内で、ほぼ損失劣化率が２％以下まで回復している。これに対して、２３０℃の温度では、６時間の回復処理でも、損失劣化率の低下は小さく、初期の損失まで回復していない。
【００３５】
同様に、２００℃×１０００時間保持後の初透磁率劣化率が３１％であったフェライトコアを複数個準備し、上記と同様の条件で回復処理を施してから初透磁率を測定し、回復処理後の１００℃における初透磁率を（２）式のμｔとして、初透磁率劣化率の変化を調べた、この結果を図６に示した。やはり、損失劣化率と同様の傾向を示している。
【実施例２】
【００３６】
焼成後のフェライト主成分の最終組成が、表１の試料Ｎｏ.１〜４となるように、それぞれの原料酸化物を秤量して配合し、実施例１と同様にして仮焼粉とし、この仮焼粉に対して、ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３、Ｖ２Ｏ５およびＮｂ２Ｏ５を、それぞれＳｉＯ２：０．００８ｍａｓｓ％、ＣａＣＯ３：０．１３ｍａｓｓ％、Ｖ２Ｏ５：０．０２ｍａｓｓ％、Ｎｂ２Ｏ５：０．０１ｍａｓｓ％となるよう添加し、再度、ボールミルを用いて湿式混合し、粉砕し、乾燥して粉末とした。その後、実施例１と同様にして、成形体を成形し、酸素分圧を４ｖｏｌ％に制御した窒素＋空気混合雰囲気中で、１３４０℃×２時間の焼成を施し、焼結体試料（フェライトコア）とした。
【００３７】
このフェライトコアについて、実施例１と同様にして、損失ならびに初透磁率の温度特性を測定した。その後、１５０℃に維持した恒温槽で２０００時間保持し、保持後の損失を測定し、損失劣化率を求めた。さらに、高温保持後のフェライトコアに対して、同じく表１に示した回復処理を、大気雰囲気中で施し、実施例１と同様にして、回復処理後の損失劣化率の変化を調べた。
【実施例３】
【００３８】
焼成後のフェライト主成分の最終組成が、表１の試料Ｎｏ.５〜７となるように、それぞれの原料酸化物を秤量して配合し、実施例１と同様にして仮焼粉とし、この仮焼粉に対して、ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３を、それぞれＳｉＯ２：０．００６ｍａｓｓ％、ＣａＣＯ３：０．１５ｍａｓｓ％となるよう添加し、再度、ボールミルを用いて湿式混合し、粉砕し、乾燥して粉末とした。その後、実施例１と同様にして、成形体を成形し、酸素分圧を５ｖｏｌ％に制御した窒素＋空気混合雰囲気中で、１３２０℃×２時間の焼成を施し、焼結体試料（フェライトコア）とした。
【００３９】
このフェライトコアについて、実施例１と同様にして、損失ならびに初透磁率の温度特性を測定した。その後、１８０℃に維持した恒温槽で２０００時間保持し、保持後の損失を測定し、損失劣化率を求めた。さらに、高温保持後のフェライトコアに対して、同じく表１に示した回復処理を、大気雰囲気中で施し、実施例１と同様にして、回復処理後の損失劣化率の変化を調べた。
【実施例４】
【００４０】
焼成後のフェライト主成分の最終組成が、表１の試料Ｎｏ.８〜１４となるように、それぞれの原料酸化物を秤量して配合し、実施例１と同様にして仮焼粉とし、この仮焼粉に対して、ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３およびＮｂ２Ｏ５を、それぞれＳｉＯ２：０．００７５ｍａｓｓ％、ＣａＣＯ３：０．１３５ｍａｓｓ％、Ｎｂ２Ｏ５：０．０２ｍａｓｓ％となるよう添加し、再度、ボールミルを用いて湿式混合し、粉砕し、乾燥して粉末とした。その後、実施例１と同様にして、成形体を成形し、酸素分圧を５ｖｏｌ％に制御した窒素＋空気混合雰囲気中で、１３７０℃×２時間の焼成を施し、焼結体試料（フェライトコア）とした。
【００４１】
このフェライトコアについて、実施例１と同様にして、損失ならびに初透磁率の温度特性を測定した。その後、２５０℃に維持した恒温槽で１０００時間保持し、保持後の損失を測定し、損失劣化率を求めた。さらに、高温保持後のフェライトコアに対して、同じく表１に示した回復処理を、窒素雰囲気中で施し、実施例１と同様にして、回復処理後の損失劣化率の変化を調べた。
【実施例５】
【００４２】
焼成後のフェライト主成分の最終組成が、表１の試料Ｎｏ.１５〜１６となるように、それぞれの原料酸化物を秤量して配合し、実施例１と同様にして仮焼粉とし、この仮焼粉に対して、ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３、Ｎｂ２Ｏ５およびＢｉ２Ｏ３を、それぞれＳｉＯ２：０．００７５ｍａｓｓ％、ＣａＣＯ３：０．０３ｍａｓｓ％、Ｎｂ２Ｏ５：０．０２ｍａｓｓ％、Ｂｉ２Ｏ３：０．０２ｍａｓｓ％となるよう添加し、再度、ボールミルを用いて湿式混合し、粉砕し、乾燥して粉末とした。その後、実施例１と同様にして、成形体を成形し、酸素分圧を５ｖｏｌ％に制御した窒素＋空気混合雰囲気中で、１３６０℃×２時間の焼成を施し、焼結体試料（フェライトコア）とした。
【００４３】
このフェライトコアについて、実施例１と同様にして、損失ならびに初透磁率の温度特性を測定した。その後、１００℃に維持した恒温槽で２０００時間保持し、保持後の損失を測定し、損失劣化率を求めた。さらに、高温保持後のフェライトコアに対して、同じく表１に示した回復処理を、窒素雰囲気中で施し、実施例１と同様にして、回復処理後の損失劣化率の変化を調べた。
【００４４】
上記実施例２〜５の結果を、表１中に併記して示した。この結果から、Ｆｅ２Ｏ３が５０ｍｏｌ％以上のフェライトコアは、１００℃以上の温度に保持することにより、磁気損失が大きく劣化するが、キュリー温度以上の温度で短時間保持する回復処理を施すことにより、いずれも損失劣化率が２％以下まで低下し、フェライト焼成直後に近い損失まで回復していることがわかる。一方、Ｆｅ２Ｏ３が５０ｍｏｌ％未満のフェライトコア（試料Ｎｏ.１６）では、磁気特性の劣化は認められない。
【実施例６】
【００４５】
実施例４で作成したコアのうち、表１の８〜１０の組成のコアについて、同様に、２５０℃で１０００時間、大気中で保持して損失の劣化率を調べた。これらのコアをさらに、窒素雰囲気中で、２５０℃×１時間の回復処理を施し、損失劣化率の変化を調べた。結果を、表１に併記して示した。これから、キュリー温度以下の温度で回復処理したものは、さらに劣化率が増加することがわかる。
【００４６】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】フェライトコアの損失の温度特性を２００℃×１０００時間保持前後で比較して示したグラフである。
【図２】フェライトコアの初透磁率の温度特性を２００℃×１０００時間保持前後で比較して示したグラフである。
【図３】フェライトコアを高温で保持したときの損失劣化率の経時変化を示したグラフである。
【図４】フェライトコアを高温で保持したときの初透磁率劣化率の経時変化を示したグラフである。
【図５】劣化したフェライトコアの損失の回復に及ぼす処理温度の影響を示したグラフである。
【図６】劣化したフェライトコアの初透磁率の回復に及ぼす処理温度の影響を示したグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分組成がＦｅ２Ｏ３：５０〜８５ｍｏｌ％、ＺｎＯ：０〜２０ｍｏｌ％、ＣｏＯ：０〜１ｍｏｌ％、ＮｉＯ：０〜１０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯからなり、添加成分として、ＳｉＯ２：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、ＣａＯ：０．０２〜０．２ｍａｓｓ％を含有する磁気特性が劣化したフェライトコアを、そのコアのキュリー点以上の温度で５分〜４時間加熱することを特徴とするフェライトコアの磁気特性回復方法。
【請求項２】
上記フェライトコアは、添加成分としてさらに、
Ｔａ２Ｏ５：０．００５〜０．１ｍａｓｓ％、
ＺｒＯ２：０．０１〜０．１５ｍａｓｓ％、
Ｎｂ２Ｏ５：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、
Ｖ２Ｏ５：０．００１〜０．０５ｍａｓｓ％、
ＨｆＯ2：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、
Ｂｉ２Ｏ３：０．００３〜０．０３ｍａｓｓ％、
ＭｏＯ３：０．００３〜０．０３ｍａｓｓ％、
ＴｉＯ２：０．０１〜０．３ｍａｓｓ％、
ＳｎＯ２：０．０１〜２．０ｍａｓｓ％
のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載のフェライトコアの磁気特性回復方法。
【請求項１】
主成分組成がＦｅ２Ｏ３：５０〜８５ｍｏｌ％、ＺｎＯ：０〜２０ｍｏｌ％、ＣｏＯ：０〜１ｍｏｌ％、ＮｉＯ：０〜１０ｍｏｌ％、残部ＭｎＯからなり、添加成分として、ＳｉＯ２：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、ＣａＯ：０．０２〜０．２ｍａｓｓ％を含有する磁気特性が劣化したフェライトコアを、そのコアのキュリー点以上の温度で５分〜４時間加熱することを特徴とするフェライトコアの磁気特性回復方法。
【請求項２】
上記フェライトコアは、添加成分としてさらに、
Ｔａ２Ｏ５：０．００５〜０．１ｍａｓｓ％、
ＺｒＯ２：０．０１〜０．１５ｍａｓｓ％、
Ｎｂ２Ｏ５：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、
Ｖ２Ｏ５：０．００１〜０．０５ｍａｓｓ％、
ＨｆＯ2：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、
Ｂｉ２Ｏ３：０．００３〜０．０３ｍａｓｓ％、
ＭｏＯ３：０．００３〜０．０３ｍａｓｓ％、
ＴｉＯ２：０．０１〜０．３ｍａｓｓ％、
ＳｎＯ２：０．０１〜２．０ｍａｓｓ％
のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載のフェライトコアの磁気特性回復方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１５０００６（Ｐ２００７−１５０００６Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４３１３３（Ｐ２００５−３４３１３３）
【出願日】平成１７年１１月２９日（２００５．１１．２９）
【出願人】（５０１３４９１８１）ＪＦＥフェライト株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２９日（２００５．１１．２９）
【出願人】（５０１３４９１８１）ＪＦＥフェライト株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
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