ＭｎＺｎ系フェライト粉末、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法及びフェライトコア
【課題】高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖが低く抑えられたＭｎＺｎ系フェライトコアを製造することが可能なＭｎＺｎ系フェライト粉末、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法及びフェライトコアを提供する。
【解決手段】本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末は、酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５２ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライト粉末であり、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下である。
【解決手段】本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末は、酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５２ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライト粉末であり、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭｎＺｎ系フェライト粉末、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法及びフェライトコアに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、多機能化が急速に進展するに伴い、各種部品の高集積化、高周波化も進み、供給される電流も大電流化が進んでいる。大電流化に伴い、各種部品からの発熱は増大し、電子機器の駆動時の発熱による温度上昇も考慮して、トランス、チョークコイルといった回路部品に用いられる磁芯材料は、室温から１００℃程度の高温まで高い飽和磁束密度Ｂｓを確保することが求められており、各種部品の高温での安定かつ確実な駆動が求められている。
【０００３】
ＭｎＺｎ系フェライトコアは、一般にトランス及びチョークコイルの材料として使用されている。このような要望に応じるべく、トランスやチョークコイルなどに用いられるＭｎＺｎ系フェライトコアは、動作温度において高い飽和磁束密度Ｂｓ及び低いコアロス（磁気損失）Ｐｃｖを有することが求められている。
【０００４】
ＭｎＺｎ系フェライトコアの飽和磁束密度Ｂｓは、一般に基本組成と焼結体密度に依存する。ＭｎＺｎ系フェライトコアは、基本成分のＦｅ2Ｏ3量を多く、ＺｎＯ量を少なくすることで、磁気モーメントが増大し、高い飽和磁束密度Ｂｓを得ることができる。また、組成調整によりキュリー温度を上昇させ、１００℃付近の高温での飽和磁束密度Ｂｓの低下を小さくできる。しかし、基本成分のＦｅ2Ｏ3量を多く、ＺｎＯ量を少なくすると、焼結性が悪化して焼結体の密度が低下し、飽和磁束密度Ｂｓの低下とコアロスＰｃｖの増大を招く。そのため、ＭｎＺｎ系フェライトコアを構成するＦｅ2Ｏ3とＭｎＯとＺｎＯとの各々の組成を調整するだけでは、高い飽和磁束密度Ｂｓを得つつ、低いコアロスＰｃｖを得ることは困難であった。
【０００５】
ＭｎＺｎ系フェライト粉末は、所定の組成となるように配合した原料粉末の混合物を仮焼きした後、粉砕して得られる。このＭｎＺｎ系フェライト粉末は造粒された後、成形されて成形体となる。この成形体が本焼成されて焼成体となり、この焼成体を加工することによりＭｎＺｎ系フェライトコアが得られる。上記のようにして仮焼成する際に、ＭｎＺｎ系フェライト粉末に含まれる酸素の放出が不十分の場合には、酸素ガスが焼成体の中に残ったままとなり、焼結体にポアが発生する虞があった。
【０００６】
そのため、原料粉末を焼成する際の昇温段階では、特に１０００℃以上の温度領域では雰囲気中に窒素を大量に供給して酸素を置換し、雰囲気の酸素濃度または酸素分圧を低くする方法が採用されていた。
【０００７】
また、原料粉末の仮焼成時に酸素濃度を空気よりも下げたＭｎＺｎ系フェライトの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２０３８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、原料粉末の仮焼成時に原料粉末中に含まれる酸素を放出し過ぎると、焼成時の制御が難しくなり、変形しやすいほか、成形体の中に残留するバインダー成分には本焼成の際に十分な酸素が供給されないため、残留バインダーの燃焼が十分行なわれない、という問題があった。そのため、ＭｎＺｎ系フェライトコア内部や周辺の雰囲気は還元性となり、変形や異常粒成長が生じたり、カーボンがフェライトコアに大量に残留したりすることにより、高い飽和磁束密度Ｂｓを得つつ、低いコアロスＰｃｖを有するＭｎＺｎ系フェライトコアが得られない虞があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖが低く抑えられたＭｎＺｎ系フェライトコアを製造することが可能なＭｎＺｎ系フェライト粉末、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法及びフェライトコアを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末は、酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５２ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライト粉末であり、前記ＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下であることを特徴とする。
【００１２】
ＭｎＺｎ系フェライト粉末は、所定の組成となるように原料粉末を配合し、配合して得られる混合物を仮焼成して得られる。その後、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を微粉砕して造粒し、成形する。成形して得られる成形体を焼成することでＭｎＺｎ系フェライトコア（焼成体）が得られる。一般的なＭｎＺｎ系フェライトコア製造条件では、原料粉末は仮焼きされると、原料粉末中のＺｎＯがＦｅ2Ｏ3と反応してスピネル相であるＺｎＦｅ2Ｏ4となるが、焼成時の昇温過程で大部分のＭｎ成分が残りのＦｅ2Ｏ3と反応して全てスピネル相となり、反応が完了する。温度の上昇に伴いスピネル化反応により形成されたスピネル相の固溶と焼結が進行し、酸素分圧を適切に制御することで、緻密なＭｎＺｎ系フェライトコアが得られる。
【００１３】
ＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析すると、７００℃から１２００℃の間でＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量が減少する。このＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少は、原料粉末中スピネル化していない成分がスピネル化反応する際に酸素を放出することに起因するものと考えられる。
【００１４】
ＭｎＺｎ系フェライト成形体が本焼成される際、仮焼き後のスピネル化していないＦｅ2Ｏ3やＭｎ2Ｏ3などの酸化物は、昇温過程の７００℃から１２００℃の間の温度領域で、下記式（１）及び（２）のように、スピネル化反応により酸素が放出される。よって、ＭｎＺｎ系フェライト粉末中スピネル化していない成分が多いほど、焼成の過程で大量の酸素が放出され、重量減少率が大きくなる。
Ｍｎ2Ｏ3 ＋ ２Ｆｅ2Ｏ3 → ２ＭｎＦｅ2Ｏ4 ＋ （１／２）Ｏ2↑ ・・・（１）
３Ｆｅ2Ｏ3 → ２Ｆｅ3Ｏ4 ＋ （１／２）Ｏ2↑ ・・・（２）
【００１５】
本発明は、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、７００℃から１２００℃の間におけるＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下とする。仮焼き後のＭｎＺｎ系フェライト粉末の酸素放出量を所定の範囲内とし、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形して得られる成形体の本焼成の際の酸素の放出を所定の範囲に抑える。ＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値を３．０質量％以下とする、即ち焼成時の酸素放出量を３．０質量％以下とすることにより、焼結体に残留した酸素ガスに起因してポアが発生するのを抑制することができるため、ＭｎＺｎ系フェライトコアの密度の低下を抑えることができる。よって、高い飽和磁束密度Ｂｓを有するフェライトコアが製造できる。また、ＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値を０．５質量％以上とする、即ち焼成時の酸素放出量を０．５質量％以上とすることにより、成形体の中に残留するバインダー成分は本焼成の際に成形体内部から放出される酸素により燃焼される。本焼成の昇温の際、残留バインダーが成形体の内部に残留するのを抑制することができるため、本焼成時に成形体から酸素を奪われてＭｎＺｎ系フェライトコアが還元されるのを防ぐことになる。このため、焼結体のコアロスＰｃｖの増大を抑制することができる。従って、本発明によれば、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖが低く抑えられたＭｎＺｎ系フェライトコアを製造することができる。
【００１６】
本発明では、一次粒子の平均粒子径が、０．６μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましい。これにより、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いて得られるＭｎＺｎ系フェライトコアはより高い密度が得られ、高い飽和磁束密度Ｂｓを有することができる。
【００１７】
本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法は、酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５２ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライトコアを製造するにあたり、造粒および成形に供するＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下であることを特徴とする。
【００１８】
本発明は、ＭｎＺｎ系フェライトコアを製造するにあたり、仮焼き後のＭｎＺｎ系フェライト粉末の酸素含有量を所定の範囲内とし、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形して得られる成形体を本焼成する際の酸素の放出を所定の範囲に抑えている。これにより、焼結体に残留した酸素ガスに起因してポアが発生するのを抑制できるので、ＭｎＺｎ系フェライトコアの密度の低下を抑えることができ、ＭｎＺｎ系フェライトコアは高い飽和磁束密度Ｂｓを有する。また、ＭｎＺｎ系フェライトコアを製造するにあたり、成形体の中に残留するバインダー成分は本焼成の際に成形体内部から放出される酸素により燃焼されるので、残留バインダーが成形体の内部に残るのを防ぐことができる。これにより、本焼成時にフェライトから酸素が奪われてフェライトが還元されるのを防ぐことができるため、焼結体のコアロスＰｃｖの増大を抑制することができる。よって、本発明によれば、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖが低く抑えられたＭｎＺｎ系フェライトコアを製造することができる。
【００１９】
本発明では、一次粒子の平均粒子径が、０．６μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましい。上述のように、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いて得られるＭｎＺｎ系フェライトコアはより高い飽和磁束密度Ｂｓを有することができる。
【００２０】
本発明に係るフェライトコアは、上記何れかのＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形して焼成することにより得られることを特徴とする。フェライトコアは、上記のＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いて製造されるため、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖを低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖが低く抑えられたＭｎＺｎ系フェライトコアを製造することが可能なＭｎＺｎ系フェライト粉末を提供することができる。また、上記ＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いることで、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖが低く抑えることができるフェライトコアを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、温度と質量減少率との関係を模式的に示す説明図である。
【図２】図２は、焼成時の温度と放出ガスとの関係を示す図である。
【図３】図３は、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末の実施の形態（以下、実施形態という）及び実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための実施形態及び実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態及び実施例で開示する構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせても良いし、適宜選択して用いてもよい。
【００２４】
［実施形態］
＜ＭｎＺｎ系フェライト粉末＞
本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末の実施形態について説明する。本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末は、酸化鉄と酸化亜鉛と酸化マンガンとを原料として含み、所定の組成となるように原料粉末を配合し、配合して得られる混合物を仮焼成し、０．６〜３．０μｍの粒径に粉砕して得られるものである。また、この粉末にポリビニルアルコール（polyvinyl alcohol：ＰＶＡ）などのバインダーを添加して適宜造粒したもの、つまり顆粒も含む。
【００２５】
酸化鉄は、Ｆｅ2Ｏ3換算で５２ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下含み、より好ましくは５３．５ｍｏｌ％以上６９ｍｏｌ％以下であり、更に好ましくは５３．５ｍｏｌ％以上６６ｍｏｌ％以下である。酸化鉄がＦｅ2Ｏ3換算で５２ｍｏｌ％を下回ると、所望の高い飽和磁束密度Ｂｓが得られなくなる虞があるからである。また、酸化鉄がＦｅ2Ｏ3換算で７０．０ｍｏｌ％を超えると、緻密なフェライトコアが得られにくくなり、コアロスＰｃｖが大きくなる傾向があり、所望の低コアロスＰｃｖの特性が得られなくなってしまうからである。
【００２６】
酸化亜鉛は、ＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下含み、より好ましくは９ｍｏｌ％以上１３ｍｏｌ％以下であり、更に好ましくは９ｍｏｌ％以上１１ｍｏｌ％以下である。酸化亜鉛は、ＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％を下回ると、密度の低下が生じ、低コアロス化を図ることが困難となってしまう虞があるからである。酸化亜鉛は、ＺｎＯ換算で２５ｍｏｌ％を超えると、キュリー温度の低下が生じる傾向があり、高温での飽和磁束密度Ｂｓが低下する虞があるからである。
【００２７】
酸化マンガンは、酸化鉄と酸化亜鉛との残部として含まれる。酸化マンガンは、ＭｎＯ換算で好ましくは２０ｍｏｌ％以上３８ｍｏｌ％以下含み、より好ましくは２４ｍｏｌ％以上３７．５ｍｏｌ％以下である。
【００２８】
本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末は、さらに他の成分を含んでもよい。他の成分は、Ｎｉ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｔｉなどの少なくとも１種以上である。これらの他の成分は、酸化物あるいは加熱により酸化物となる化合物の粉末が用いられる。これらの副成分は、ＮｉＯ、Ｌｉ2ＣＯ3、ＳｉＯ2、ＣａＣＯ3、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、Ｖ2Ｏ5、Ｂｉ2Ｏ3、ＭｏＯ3、ＳｎＯ2、Ｃｏ3Ｏ4、Ｉｎ2Ｏ5、ＴｉＯ2等の形態で添加時に用いることができる。これらの中でも、ＳｉＯ2、ＣａＣＯ3、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5が特に好ましい。ＮｉＯは、０．１ｍｏｌ％以上７．５ｍｏｌ％以下、より好ましくは、０．１ｍｏｌ％以上６ｍｏｌ％以下で含有してもよい。ＬｉＯ0.5は、０．１ｍｏｌ％以上２．０ｍｏｌ％以下、より好ましくは、０．１ｍｏｌ％以上１．５ｍｏｌ％以下で含有してもよい。ＳｉＯ2は、０．００５ｗｔ％以上０．０３ｗｔ％以下で含有してもよい。ＣａＣＯ3は、０．００８ｗｔ％以上０．１７ｗｔ％以下で含有してもよい。ＺｒＯ2は、０．００５ｗｔ％以上０．０３ｗｔ％以下で含有してもよい。Ｎｂ2Ｏ5は、０．００５ｗｔ％以上０．０３ｗｔ％以下で含有してもよい。Ｔａ2Ｏ5は、０．０１ｗｔ％以上０．１ｗｔ％以下で含有してもよい。Ｖ2Ｏ5は、０．０１ｗｔ％以上０．１ｗｔ％以下で含有してもよい。Ｂｉ2Ｏ3は、０．００５ｗｔ％以上０．０４ｗｔ％以下で含有してもよい。ＭｏＯ3は、０．００５ｗｔ％以上０．０４ｗｔ％以下で含有してもよい。
【００２９】
ＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析（Thermogravimetric Analysis:ＴＧ）する場合、７００℃から１２００℃の間でＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量が減少する。不活性ガスとしては、Ｎ2ガス、Ａｒガスなどが挙げられる。図１は、温度と質量減少率との関係を模式的に示す説明図である。図１に示すように、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を不活性ガス雰囲気下で熱質量分析することにより温度変化に伴う質量減少率の変化を示す曲線（以下、「ＴＧ曲線」という。）が得られる。７００℃から１２００℃の間で熱質量分析した際にＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量は減少している。図１に示すＴＧ曲線では、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値Ａは、１．６質量％程度である。なお、ＴＧは、例えば示差熱（Differential Thermal Analysis:ＤＴＡ）・熱質量（Thermo Gravimetry：ＴＧ）同時測定装置を用いて行われる。これにより、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を不活性ガス雰囲気中で１３００℃まで昇温して得られるＴＧ曲線から７００℃から１２００℃の間におけるＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値を求めることができる。本実施形態において、「質量減少率」とは、熱質量分析を行う際に一定の昇温プログラムの下で行われるＴＧ曲線において、ある温度における平均質量減少率の極限値をいうものとする。このＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少は、原料粉末が仮焼きされる際にスピネル化しなかった部分がスピネル化反応する際の酸素放出に起因するものと考えられる。
【００３０】
ＭｎＺｎ系フェライト粉末を製造する過程において、成形体が本焼成される際、仮焼き後のスピネル化していないＦｅ2Ｏ3やＭｎ2Ｏ3などの酸化物は、昇温過程の７００℃から１２００℃の間の温度領域で、下記式（１）及び（２）のように、スピネル化反応により酸素を放出し、反応が完了する。よって、ＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値が大きいほど、本焼成の過程で大量の酸素が放出されることになる。
Ｍｎ2Ｏ3 ＋ ２Ｆｅ2Ｏ3 → ２ＭｎＦｅ2Ｏ4 ＋ （１／２）Ｏ2↑ ・・・（１）
３Ｆｅ2Ｏ3 → ２Ｆｅ3Ｏ4 ＋ （１／２）Ｏ2↑ ・・・（２）
【００３１】
本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末は、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下であり、より好ましくは、１．０質量％以上２．０質量％以下である。
【００３２】
質量減少率の極大値が３％を超えると、緻密なＭｎＺｎ系フェライトコアが得られないからである。即ち、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形し、焼成することで得られるＭｎＺｎ系フェライトコアの周辺の雰囲気中の酸素濃度は大量の酸素放出により高くなり、スピネル化反応の進行が抑制される。これにより、ＭｎＺｎ系フェライトコア内の放出酸素の排出が遅れ、ポアとして残るからである。ＭｎＺｎ系フェライトコアの密度低下はそのまま飽和磁束密度Ｂｓの低下につながるほか、強度も低下するからである。
【００３３】
質量減少率の極大値が０．５％を下回ると、成形体の中に残留するバインダー成分の燃焼に十分な酸素が供給されず、バインダー成分を除去することができないからである。また、ＭｎＺｎ系フェライトコアの内部や周辺の雰囲気は還元性となり、急激な収縮や部分的な熔解が発生しやすくなり、変形や異常粒成長が起こることが多いからである。
【００３４】
焼成終了後に、ＭｎＺｎ系フェライトコアの中に残るカーボンはコアの抵抗率を低下させるため、コアロスＰｃｖ増加の原因となる。質量減少率の極大値が０．５％を下回ると、焼成終了後にＭｎＺｎ系フェライトコア中に残るカーボンが多くなるため、コアロスＰｃｖが大きくなってしまう。図２は、本焼成時の温度と放出ガスとの関係を示す図である。図２に示すように、８００℃付近でＣＯのピークが確認されている。これは、３００℃付近での脱バインダーで完全に燃焼・分解されていないバインダー成分が成形体の内部から酸素が放出されることにより燃焼し、ＣＯガスとして排出されることによるものと考えられる。即ち、ここでの酸素放出がなければ、この部分のバインダー残留成分がＭｎＺｎ系フェライトコアにそのまま残り、さらに高い温度では酸化物から酸素を奪い取り、ＭｎＺｎ系フェライトコアを還元することになる。この結果、ＭｎＺｎ系フェライトコアの密度が高くなったとしても、コアロスＰｃｖが非常に大きくなってしまう。
【００３５】
本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末は、窒素雰囲気中で上記温度範囲で熱分析した際の質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３質量％以下となることで、仮焼き後のＭｎＺｎ系フェライト粉末の酸素放出量を所定の範囲内とし、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形して得られる成形体の本焼成の際の酸素の放出を所定の範囲に抑えることができる。これにより、焼結体に残留した酸素ガスに起因してポアが発生するのを抑制することができるため、ＭｎＺｎ系フェライトコアの密度の低下を抑えることができる。よって、本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いることで、高い飽和磁束密度Ｂｓを有するフェライトコアが製造できる。また、成形体の中に残留するバインダー成分は本焼成の際に成形体内部から放出される酸素により燃焼される。本焼成の際、残留バインダーが成形体の内部に残留するのを抑制することができるため、本焼成時に成形体から酸素を奪われてＭｎＺｎ系フェライトコアが還元されることや、カーボンが残留するのを防ぐことができる。このため、焼結体のコアロスＰｃｖの増大を抑制することができる。
【００３６】
従って、本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いてＭｎＺｎ系フェライトコアを製造することにより、得られるＭｎＺｎ系フェライトコアは、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖを低く抑えることができる。
【００３７】
飽和磁束密度Ｂｓは、例えば直流ＢＨトレーサーを用いて測定される。コアロスＰｃｖは、例えばBHアナライザーを用いて測定される。
【００３８】
本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末は、一次粒子の平均粒子径が０．６μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、０．８μｍ以上２．０μｍ以下であり、更に好ましくは、０．８μｍ以上１．５μｍ以下である。ＭｎＺｎ系フェライト粉末は、一次粒子の平均粒子径を上記範囲内とすることで、より高い飽和磁束密度Ｂｓを有することができる。なお、ＭｎＺｎ系フェライト粉末の一次粒子の平均粒子径の測定方法は、特に限定されるものでないが、例えば、レーザー回折・散乱法を用いてＭｎＺｎ系フェライト粉末の大きさを測定するようにしてもよい。
【００３９】
＜ＭｎＺｎ系フェライトコア＞
ＭｎＺｎ系フェライトコアは、本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形して焼成することにより得られる。よって、本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いて得られるＭｎＺｎ系フェライトコアは、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖを低く抑えることが可能となる。
【００４０】
ＭｎＺｎ系フェライトコアは、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形、焼成などにより目的とする所定形状に成形されて得られる。ＭｎＺｎ系フェライトコアの形状は特に限定されるものではなく、用途に応じて、例えば、トロイダル、ＥＲ形状、ＲＭ形状、ＣＱ形状等任意の形状とすることができる。
【００４１】
＜ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法＞
上述したような構成を有する本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末を製造し、このＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いて得られるＭｎＺｎ系フェライトコアの好適な製造方法について図面を用いて説明する。尚、ＭｎＺｎ系フェライトの製造方法はあくまでも一例に過ぎず、適宜変更を加えることができる。図３は、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法を示すフローチャートである。図３に示すように、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法は、次の工程を含んでなる。
原料粉末を秤量し、所定の配合比で混合する秤量・配合工程（ステップＳ１１）
混合された原料粉末を乾燥する乾燥工程（ステップＳ１２）
混合された原料粉末を仮焼きする仮焼き工程（ステップＳ１３）
仮焼き後の仮焼体を粉砕し、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を得る粉砕工程（ステップＳ１４）
ＭｎＺｎ系フェライト粉末をＭｎＺｎ系フェライト顆粒に造粒する造粒工程（ステップＳ１５）
ＭｎＺｎ系フェライト顆粒を成形し成形体を得る成形工程（ステップＳ１６）
成形体を焼成してＭｎＺｎ系フェライトコアを得る本焼成工程（ステップＳ１７）
ＭｎＺｎ系フェライトコアを加工する加工工程（ステップＳ１８）
【００４２】
なお、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法を説明するに際し、一次粒子からなるＭｎＺｎ系フェライト粉末と、一次粒子が凝集してなるＭｎＺｎ系フェライト顆粒とを分けているが、ＭｎＺｎ系フェライト顆粒は、ＭｎＺｎ系フェライト粉末が凝集して形成されるものであり、ＭｎＺｎ系フェライト粉末と同等のものである。本実施形態では、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法を具体的に説明するため、ＭｎＺｎ系フェライト粉末とＭｎＺｎ系フェライト顆粒とを分けて説明する。
【００４３】
＜秤量・配合工程：ステップＳ１１＞
秤量・配合工程（ステップＳ１１）は、所定の組成のフェライトが得られるように原料粉末を秤量し、所定の配合比で混合し、混合粉末を得る工程である。原料粉末としては、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マンガン、酸化銅、酸化ニッケル等の酸化物が用いられる。また、原料粉末には、加熱により酸化物となる化合物を用いてもよい。酸化物または加熱により酸化物となる化合物としては、例えば、炭酸塩、水酸化物、蓚酸塩、硝酸塩などの粉末がある。また、原料粉末としては、２種以上の金属を含む複合酸化物の粉末を用いてもよい。各原料粉末の平均粒子径は、０．１μｍ以上３．０μｍ以下の範囲で適宜選定すればよい。原料粉末は所定の組成のフェライトが得られるように、各々秤量され、所定の配合比で混合される。原料粉末は、例えばボールミルを用いて湿式混合されることが好ましいが、乾式混合を利用してもよい。なお、乾式混合を採用した場合に乾燥工程が省略される。原料粉末が、各々秤量され、所定の配合比で混合し、混合粉末とした後、乾燥工程（ステップＳ１２）に移行する。
【００４４】
＜乾燥工程：ステップＳ１２＞
乾燥工程（ステップＳ１２）は、混合粉末を乾燥する工程である。乾燥の方法は、たとえばスプレー乾燥などがある。混合粉末を乾燥した後、仮焼き工程（ステップＳ１３）に移行する。
【００４５】
＜仮焼き工程：ステップＳ１３＞
仮焼き工程（ステップＳ１３）は、混合粉末を仮焼きする工程である。仮焼きは、原料粉末の熱分解や原料粉末に含まれる成分の均質化やＭｎＺｎ系フェライト相の生成や焼結による超微粉の消失や適度の粒子サイズへの粒成長を起こさせ、混合粉末を後述する工程に適した形態に変換するために行われる。仮焼きは、ロータリキルンやトンネル炉、バッチ炉などを用いて、窒素または大気雰囲気中で行われる。仮焼温度は７００℃以上１０００℃以下とすることが好ましい。仮焼きの仮焼時間は１０分間以上５時間以下とすることが好ましい。仮焼時間は特に上記時間に限定されるものではなく、適宜調整する。混合された原料粉末が、仮焼きされた後、粉砕工程（ステップＳ１４）に移行する。
【００４６】
＜粉砕工程：ステップＳ１４＞
粉砕工程（ステップＳ１４）は、仮焼き後の仮焼体を粉砕し、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を得る工程である。粉砕は、仮焼体の凝集や融着をくずして適度の焼結性を有する粉末を製造するために行われる。仮焼体の粉砕は、粗粉砕と微粉砕との何れか一方又は両方を行なうことで、仮焼体は、例えば、平均粒子径が数μｍ程度にまで粉砕される。この仮焼体を粉砕することで、ＭｎＺｎ系フェライト粉末が得られる。粗粉砕は、例えば、ジョークラッシャー、ブラウンミル、スタンプミル等の粗粉砕機を用いて仮焼体を粉砕する。微粉砕は、粉砕時間等の条件を適宜調整しながら、ジェットミル、ボールミル、振動ミル、ビーズミル、乾式または湿式アトライター等の微粉砕機を用いて粗粉砕した粉末を更に粉砕する。仮焼体が大きい塊を形成している場合には、粗粉砕を行ってから微粉砕を行うことが好ましい。
【００４７】
ＭｎＺｎ系フェライト粉末は、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下となるようにする。より好ましくは、１．０質量％以上２．０質量％以下である。ＭｎＺｎ系フェライト粉末を不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、加熱されることにより７００℃から１２００℃の間でＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量は減少する。本焼成する際に、原料粉末中スピネル化していない成分がスピネル化反応する際に酸素を放出することによりＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量は減少する。よって、ＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値が大きいほど、本焼成の過程で大量の酸素が放出されることになる。
【００４８】
ＭｎＺｎ系フェライト粉末の酸素放出量を上記範囲内とすることで、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形して得られる成形体を本焼成する際、酸素の放出量を抑えることができる。ＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値を３．０質量％以下とする、即ち焼成時の酸素放出量を３．０質量％以下とすることにより、焼結体に残留した酸素ガスに起因してＭｎＺｎ系フェライトコアにポアが発生することを抑制し、ＭｎＺｎ系フェライトコアの密度の低下を抑えることができる。このため、高い飽和磁束密度Ｂｓを有するＭｎＺｎ系フェライトコアが製造される。また、ＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値を０．５質量％以上とする、即ち焼成時の酸素放出量を０．５質量％以上とすることにより、成形体の中に残留するバインダー成分は本焼成の際に成形体の内部から放出される酸素により燃焼されるので、本焼成の際、残留バインダーが成形体の内部に残留するのを抑制することができる。これにより、本焼成時にＭｎＺｎ系フェライトコアが還元されるのを防ぐことができるため、ＭｎＺｎ系フェライトコアのコアロスＰｃｖが大きくなることを抑制することができる。
【００４９】
仮焼体を粉砕し、ＭｎＺｎ系フェライト粉末とした後、造粒工程（ステップＳ１５）に移行する。
【００５０】
＜造粒工程：ステップＳ１５＞
造粒工程（ステップＳ１５）は、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を造粒して顆粒にする工程である。造粒は、粉砕材料を適度な大きさの凝集粒子である顆粒とし、成形に適した形態とするために行われる。このため、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を造粒して顆粒にすることで、後述の成形工程（ステップＳ１６）を円滑にすることができる。造粒法としては、例えば、加圧造粒法やスプレードライ法などが挙げられる。スプレードライ法は、粉砕材料に、結合剤を加えてスラリー状にした後、スプレードライヤー中で霧化し、乾燥する方法である。結合剤としては、例えばポリビニルアルコール（polyvinyl alcohol：ＰＶＡ）などが用いられる。得られる顆粒の粒径は、３０μｍ以上２００μｍ以下とすることが好ましい。ＭｎＺｎ系フェライト粉末を造粒して得られた顆粒を、ＭｎＺｎ系フェライト顆粒とする。ＭｎＺｎ系フェライト粉末を顆粒に造粒した後、成形工程（ステップＳ１６）に移行する。
【００５１】
なお、ＭｎＺｎ系フェライト顆粒は、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を凝集させ、成形に適した形態としたものであり、本実施形態ではＭｎＺｎ系フェライト粉末と同等のものとみなしている。
【００５２】
＜成形工程：ステップＳ１６＞
成形工程（ステップＳ１６）は、ＭｎＺｎ系フェライト顆粒を成形する工程である。ＭｎＺｎ系フェライト顆粒は圧縮成形用金型を使用して、圧縮成形し、成形体を得る。圧縮成形用金型は、成形用凹型部材と成形用凸型部材とで構成され、圧縮成形は、成形用凹型部材にＭｎＺｎ系フェライト顆粒を充填し、成形用凹型部材と成形用凸型部材とで、圧縮成形することにより行われる。成形体の形状は特に限定されるものではなく、用途に応じて、例えば、トロイダル、ＥＲ形状、ＲＭ形状、ＣＱ形状等任意の形状とすることができる。ＭｎＺｎ系フェライト顆粒を成形した後、本焼成工程（ステップＳ１７）に移行する。
【００５３】
＜本焼成工程：ステップＳ１７＞
本焼成工程（ステップＳ１７）は、作製した成形体を焼成してＭｎＺｎ系フェライトコア（焼結体）を得る工程である。焼成する際には、例えば、焼成温度は、１１００℃以上１４００℃以下であることが好ましく、焼成の総時間は１０時間以上１００時間以下であることが好ましく、焼成雰囲気は、酸素濃度を制御した雰囲気とすることが好ましい。成形体を焼成してＭｎＺｎ系フェライトコアを得た後、加工工程（ステップＳ１８）に移行する。
【００５４】
＜加工工程：ステップＳ１８＞
加工工程（ステップＳ１８）は、ＭｎＺｎ系フェライトコアを加工する工程である。ＭｎＺｎ系フェライトコアを所定形状に加工したり、ＭｎＺｎ系フェライトコアの表面を研磨したりする。
【００５５】
このように、仮焼き工程（ステップＳ１３）で混合粉末を仮焼きした後に生成されるＭｎＺｎ系フェライト粉末は、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値を、０．５質量％以上３．０質量％以下とする。成形体を本焼成する際に、成形体に含まれる酸素が放出されることによりＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量は減少する。このことから、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合の７００℃から１２００℃の間における質量減少率は、ＭｎＺｎ系フェライト粉末の酸素放出量といえる。ＭｎＺｎ系フェライト粉末の酸素放出量を上記範囲内として成形体を本焼成する際の酸素の放出を所定の範囲にすることで、ＭｎＺｎ系フェライトコアの酸素に起因するポアの発生を抑制し、ＭｎＺｎ系フェライトコアの密度の低下を抑制することができる。本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いて得られるＭｎＺｎ系フェライトコアは、本焼成工程（ステップＳ１７）において、酸素濃度や焼成温度など焼成条件を調整することにより、ＭｎＺｎ系フェライトコアのコア密度は４．８５ｇ／ｃｍ3以上とすることができる。
【００５６】
また、成形体の中に本焼成時まで残留するバインダー成分が本焼成の際に成形体の内部に残るのを抑制することができ、ＭｎＺｎ系フェライトコアに残留するカーボンの量を１００ＰＰＭ以下に抑制することができる。これにより、ＭｎＺｎ系フェライトコアのコアロスが大きくなることを抑制することができる。
【００５７】
このように、本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いて得られるＭｎＺｎ系フェライトコアは、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖを低く抑えることができる。
【実施例】
【００５８】
本発明の内容を実施例及び比較例を用いて以下に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５９】
＜実施例１＞
酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５５ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で１０ｍｏｌ％、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライトコアを構成するそれぞれの元素の酸化物の原料を配合して混合し、粉砕し、混合粉末を得た。この混合粉末を大気又は窒素雰囲気中で、７００℃以上１２００℃以下の範囲で温度を変化させて２時間保持し、仮焼きを行った後、粉砕した。これによりＭｎＺｎ系フェライト粉末を得た。得られた粉末の窒素雰囲気中での質量減少率から酸素放出量を求めた。この得られた仮焼粉末に所定量の微量添加物およびＰＶＡを添加し、微粉砕後にスプレー造粒してＭｎＺｎ系フェライト顆粒を得た。得られたＭｎＺｎ系フェライト顆粒を外径２０ｍｍのトロイダル形状に成形し、成形体を得た。得られた成形体を、温度が１３００℃で酸素分圧が２．０％の条件下で焼成を行ない、ＭｎＺｎ系フェライトコアを得た。得られたＭｎＺｎ系フェライトコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを求めた。実施例１のＭｎＺｎ系フェライコアの組成比と仮焼粉末の酸素放出量とＭｎＺｎ系フェライコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを表１に示す。
【００６０】
＜実施例２から５、比較例１から３＞
酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５５ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で１０ｍｏｌ％、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライトコアを成形するために用いられる仮焼粉末を実施例１と同様に作成した。得られた仮焼粉末を用いて実施例１と同様にしてＭｎＺｎ系フェライトコアを作成した。得られた仮焼粉末の窒素雰囲気中での酸素放出量とＭｎＺｎ系フェライコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを求めた。実施例２から５と比較例１から３のＭｎＺｎ系フェライコアの組成比と仮焼粉末の酸素放出量とＭｎＺｎ系フェライコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを表１に示す。
【００６１】
＜実施例６から１１、比較例４、５＞
酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で６３ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で１３ｍｏｌ％、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライトコアを成形するために用いられる仮焼粉末を実施例１と同様に作成した。得られた仮焼粉末を用いて得られた成形体を、温度が１３００℃で酸素分圧が１．０％の条件下で実施例１と同様に焼成を行ない、ＭｎＺｎ系フェライトコアを作成した。得られた仮焼粉末の窒素雰囲気中での酸素放出量とＭｎＺｎ系フェライコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを求めた。実施例６から１１と比較例４、５のＭｎＺｎ系フェライコアの組成比と仮焼粉末の酸素放出量とＭｎＺｎ系フェライコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを表１に示す。
【００６２】
＜実施例１２から１４、比較例６、７＞
酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で６９ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で１１ｍｏｌ％、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライトコアを成形するために用いられる仮焼粉末を実施例１と同様に作成した。得られた仮焼粉末を用いて得られた成形体を、温度が１３２０℃で酸素分圧が０．６％の条件下で実施例１と同様に焼成を行ない、ＭｎＺｎ系フェライトコアを作成した。得られた仮焼粉末の窒素中での酸素放出量とＭｎＺｎ系フェライコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを求めた。実施例１２から１４と比較例６、７のＭｎＺｎ系フェライコアの組成比と仮焼粉末の酸素放出量とＭｎＺｎ系フェライコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを表１に示す。
【００６３】
（酸素放出量）
示差熱（ＤＴＡ）・熱質量（ＴＧ）同時測定装置（商品名：ＴＧ８１２０、理学電機社製）を用いて、３０ｍｇ以上５０ｍｇ以下のＭｎＺｎ系フェライト粉末を白金皿に入れて、流量２００ｍＬ／ｍｉｎのＮ2気流中で、１０℃／ｍｉｎの昇温速度で１３００℃まで昇温し、得られた熱質量分析曲線（ＴＧ曲線）における７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値を求めた。測定された質量減少率の極大値を表１に示す。
【００６４】
（密度）
アルキメデス法で水を用いて測定した。測定された密度を表１に示す。
【００６５】
（粒度）
ＭｎＺｎ系フェライト顆粒の粒度分布の測定は粒度分布測定装置（商品名：マイクロトラック、日機装株式会社製）を用いて、レーザー回折・散乱法で測定した。
【００６６】
（飽和磁束密度Ｂｓ）
外径２０ｍｍのトロイダル形状を１００℃で直流ＢＨトレーサーを用いて１１９４Ａ／ｍでの飽和磁束密度Ｂｓを測定した。測定された飽和磁束密度Ｂｓを表１に示す。
【００６７】
（コアロスＰｃｖ）
ＢＨアナライザー（岩通計測株式会社製）を用いて温度１００℃で、２００ｍＴ、１００ＫＨｚで測定した。
【００６８】
【表１】
【００６９】
酸素放出量が０．５％以上２．８％以下の粉末から得られるＭｎＺｎ系フェライトコア（実施例１から１４、参照）は、酸素放出量が上記範囲内にない粉末から得られるＭｎＺｎ系フェライトコア（比較例１から７、参照）よりも飽和磁束密度Ｂｓを高く維持しつつ、コアロスＰｃｖを低く維持できることが確認された。よって、酸素放出量を所定の範囲内とした仮焼粉末を用いて得られるＭｎＺｎ系フェライトコアは、飽和磁束密度Ｂｓを高く維持しつつ、コアロスＰｃｖを低く維持できるので、トランス、チョークコイルなどに好適に用いることができることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末、ＭｎＺｎ系フェライト粉末の製造方法及びフェライトコアは、高い飽和磁束密度Ｂｓを得つつ、低いコアロスＰｃｖを有するので、トランス、チョークコイルといった部品に好適に用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭｎＺｎ系フェライト粉末、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法及びフェライトコアに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、多機能化が急速に進展するに伴い、各種部品の高集積化、高周波化も進み、供給される電流も大電流化が進んでいる。大電流化に伴い、各種部品からの発熱は増大し、電子機器の駆動時の発熱による温度上昇も考慮して、トランス、チョークコイルといった回路部品に用いられる磁芯材料は、室温から１００℃程度の高温まで高い飽和磁束密度Ｂｓを確保することが求められており、各種部品の高温での安定かつ確実な駆動が求められている。
【０００３】
ＭｎＺｎ系フェライトコアは、一般にトランス及びチョークコイルの材料として使用されている。このような要望に応じるべく、トランスやチョークコイルなどに用いられるＭｎＺｎ系フェライトコアは、動作温度において高い飽和磁束密度Ｂｓ及び低いコアロス（磁気損失）Ｐｃｖを有することが求められている。
【０００４】
ＭｎＺｎ系フェライトコアの飽和磁束密度Ｂｓは、一般に基本組成と焼結体密度に依存する。ＭｎＺｎ系フェライトコアは、基本成分のＦｅ2Ｏ3量を多く、ＺｎＯ量を少なくすることで、磁気モーメントが増大し、高い飽和磁束密度Ｂｓを得ることができる。また、組成調整によりキュリー温度を上昇させ、１００℃付近の高温での飽和磁束密度Ｂｓの低下を小さくできる。しかし、基本成分のＦｅ2Ｏ3量を多く、ＺｎＯ量を少なくすると、焼結性が悪化して焼結体の密度が低下し、飽和磁束密度Ｂｓの低下とコアロスＰｃｖの増大を招く。そのため、ＭｎＺｎ系フェライトコアを構成するＦｅ2Ｏ3とＭｎＯとＺｎＯとの各々の組成を調整するだけでは、高い飽和磁束密度Ｂｓを得つつ、低いコアロスＰｃｖを得ることは困難であった。
【０００５】
ＭｎＺｎ系フェライト粉末は、所定の組成となるように配合した原料粉末の混合物を仮焼きした後、粉砕して得られる。このＭｎＺｎ系フェライト粉末は造粒された後、成形されて成形体となる。この成形体が本焼成されて焼成体となり、この焼成体を加工することによりＭｎＺｎ系フェライトコアが得られる。上記のようにして仮焼成する際に、ＭｎＺｎ系フェライト粉末に含まれる酸素の放出が不十分の場合には、酸素ガスが焼成体の中に残ったままとなり、焼結体にポアが発生する虞があった。
【０００６】
そのため、原料粉末を焼成する際の昇温段階では、特に１０００℃以上の温度領域では雰囲気中に窒素を大量に供給して酸素を置換し、雰囲気の酸素濃度または酸素分圧を低くする方法が採用されていた。
【０００７】
また、原料粉末の仮焼成時に酸素濃度を空気よりも下げたＭｎＺｎ系フェライトの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２０３８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、原料粉末の仮焼成時に原料粉末中に含まれる酸素を放出し過ぎると、焼成時の制御が難しくなり、変形しやすいほか、成形体の中に残留するバインダー成分には本焼成の際に十分な酸素が供給されないため、残留バインダーの燃焼が十分行なわれない、という問題があった。そのため、ＭｎＺｎ系フェライトコア内部や周辺の雰囲気は還元性となり、変形や異常粒成長が生じたり、カーボンがフェライトコアに大量に残留したりすることにより、高い飽和磁束密度Ｂｓを得つつ、低いコアロスＰｃｖを有するＭｎＺｎ系フェライトコアが得られない虞があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖが低く抑えられたＭｎＺｎ系フェライトコアを製造することが可能なＭｎＺｎ系フェライト粉末、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法及びフェライトコアを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末は、酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５２ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライト粉末であり、前記ＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下であることを特徴とする。
【００１２】
ＭｎＺｎ系フェライト粉末は、所定の組成となるように原料粉末を配合し、配合して得られる混合物を仮焼成して得られる。その後、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を微粉砕して造粒し、成形する。成形して得られる成形体を焼成することでＭｎＺｎ系フェライトコア（焼成体）が得られる。一般的なＭｎＺｎ系フェライトコア製造条件では、原料粉末は仮焼きされると、原料粉末中のＺｎＯがＦｅ2Ｏ3と反応してスピネル相であるＺｎＦｅ2Ｏ4となるが、焼成時の昇温過程で大部分のＭｎ成分が残りのＦｅ2Ｏ3と反応して全てスピネル相となり、反応が完了する。温度の上昇に伴いスピネル化反応により形成されたスピネル相の固溶と焼結が進行し、酸素分圧を適切に制御することで、緻密なＭｎＺｎ系フェライトコアが得られる。
【００１３】
ＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析すると、７００℃から１２００℃の間でＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量が減少する。このＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少は、原料粉末中スピネル化していない成分がスピネル化反応する際に酸素を放出することに起因するものと考えられる。
【００１４】
ＭｎＺｎ系フェライト成形体が本焼成される際、仮焼き後のスピネル化していないＦｅ2Ｏ3やＭｎ2Ｏ3などの酸化物は、昇温過程の７００℃から１２００℃の間の温度領域で、下記式（１）及び（２）のように、スピネル化反応により酸素が放出される。よって、ＭｎＺｎ系フェライト粉末中スピネル化していない成分が多いほど、焼成の過程で大量の酸素が放出され、重量減少率が大きくなる。
Ｍｎ2Ｏ3 ＋ ２Ｆｅ2Ｏ3 → ２ＭｎＦｅ2Ｏ4 ＋ （１／２）Ｏ2↑ ・・・（１）
３Ｆｅ2Ｏ3 → ２Ｆｅ3Ｏ4 ＋ （１／２）Ｏ2↑ ・・・（２）
【００１５】
本発明は、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、７００℃から１２００℃の間におけるＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下とする。仮焼き後のＭｎＺｎ系フェライト粉末の酸素放出量を所定の範囲内とし、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形して得られる成形体の本焼成の際の酸素の放出を所定の範囲に抑える。ＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値を３．０質量％以下とする、即ち焼成時の酸素放出量を３．０質量％以下とすることにより、焼結体に残留した酸素ガスに起因してポアが発生するのを抑制することができるため、ＭｎＺｎ系フェライトコアの密度の低下を抑えることができる。よって、高い飽和磁束密度Ｂｓを有するフェライトコアが製造できる。また、ＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値を０．５質量％以上とする、即ち焼成時の酸素放出量を０．５質量％以上とすることにより、成形体の中に残留するバインダー成分は本焼成の際に成形体内部から放出される酸素により燃焼される。本焼成の昇温の際、残留バインダーが成形体の内部に残留するのを抑制することができるため、本焼成時に成形体から酸素を奪われてＭｎＺｎ系フェライトコアが還元されるのを防ぐことになる。このため、焼結体のコアロスＰｃｖの増大を抑制することができる。従って、本発明によれば、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖが低く抑えられたＭｎＺｎ系フェライトコアを製造することができる。
【００１６】
本発明では、一次粒子の平均粒子径が、０．６μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましい。これにより、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いて得られるＭｎＺｎ系フェライトコアはより高い密度が得られ、高い飽和磁束密度Ｂｓを有することができる。
【００１７】
本発明に係るＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法は、酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５２ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライトコアを製造するにあたり、造粒および成形に供するＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下であることを特徴とする。
【００１８】
本発明は、ＭｎＺｎ系フェライトコアを製造するにあたり、仮焼き後のＭｎＺｎ系フェライト粉末の酸素含有量を所定の範囲内とし、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形して得られる成形体を本焼成する際の酸素の放出を所定の範囲に抑えている。これにより、焼結体に残留した酸素ガスに起因してポアが発生するのを抑制できるので、ＭｎＺｎ系フェライトコアの密度の低下を抑えることができ、ＭｎＺｎ系フェライトコアは高い飽和磁束密度Ｂｓを有する。また、ＭｎＺｎ系フェライトコアを製造するにあたり、成形体の中に残留するバインダー成分は本焼成の際に成形体内部から放出される酸素により燃焼されるので、残留バインダーが成形体の内部に残るのを防ぐことができる。これにより、本焼成時にフェライトから酸素が奪われてフェライトが還元されるのを防ぐことができるため、焼結体のコアロスＰｃｖの増大を抑制することができる。よって、本発明によれば、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖが低く抑えられたＭｎＺｎ系フェライトコアを製造することができる。
【００１９】
本発明では、一次粒子の平均粒子径が、０．６μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましい。上述のように、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いて得られるＭｎＺｎ系フェライトコアはより高い飽和磁束密度Ｂｓを有することができる。
【００２０】
本発明に係るフェライトコアは、上記何れかのＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形して焼成することにより得られることを特徴とする。フェライトコアは、上記のＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いて製造されるため、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖを低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖが低く抑えられたＭｎＺｎ系フェライトコアを製造することが可能なＭｎＺｎ系フェライト粉末を提供することができる。また、上記ＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いることで、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖが低く抑えることができるフェライトコアを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、温度と質量減少率との関係を模式的に示す説明図である。
【図２】図２は、焼成時の温度と放出ガスとの関係を示す図である。
【図３】図３は、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末の実施の形態（以下、実施形態という）及び実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための実施形態及び実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態及び実施例で開示する構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせても良いし、適宜選択して用いてもよい。
【００２４】
［実施形態］
＜ＭｎＺｎ系フェライト粉末＞
本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末の実施形態について説明する。本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末は、酸化鉄と酸化亜鉛と酸化マンガンとを原料として含み、所定の組成となるように原料粉末を配合し、配合して得られる混合物を仮焼成し、０．６〜３．０μｍの粒径に粉砕して得られるものである。また、この粉末にポリビニルアルコール（polyvinyl alcohol：ＰＶＡ）などのバインダーを添加して適宜造粒したもの、つまり顆粒も含む。
【００２５】
酸化鉄は、Ｆｅ2Ｏ3換算で５２ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下含み、より好ましくは５３．５ｍｏｌ％以上６９ｍｏｌ％以下であり、更に好ましくは５３．５ｍｏｌ％以上６６ｍｏｌ％以下である。酸化鉄がＦｅ2Ｏ3換算で５２ｍｏｌ％を下回ると、所望の高い飽和磁束密度Ｂｓが得られなくなる虞があるからである。また、酸化鉄がＦｅ2Ｏ3換算で７０．０ｍｏｌ％を超えると、緻密なフェライトコアが得られにくくなり、コアロスＰｃｖが大きくなる傾向があり、所望の低コアロスＰｃｖの特性が得られなくなってしまうからである。
【００２６】
酸化亜鉛は、ＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下含み、より好ましくは９ｍｏｌ％以上１３ｍｏｌ％以下であり、更に好ましくは９ｍｏｌ％以上１１ｍｏｌ％以下である。酸化亜鉛は、ＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％を下回ると、密度の低下が生じ、低コアロス化を図ることが困難となってしまう虞があるからである。酸化亜鉛は、ＺｎＯ換算で２５ｍｏｌ％を超えると、キュリー温度の低下が生じる傾向があり、高温での飽和磁束密度Ｂｓが低下する虞があるからである。
【００２７】
酸化マンガンは、酸化鉄と酸化亜鉛との残部として含まれる。酸化マンガンは、ＭｎＯ換算で好ましくは２０ｍｏｌ％以上３８ｍｏｌ％以下含み、より好ましくは２４ｍｏｌ％以上３７．５ｍｏｌ％以下である。
【００２８】
本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末は、さらに他の成分を含んでもよい。他の成分は、Ｎｉ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｔｉなどの少なくとも１種以上である。これらの他の成分は、酸化物あるいは加熱により酸化物となる化合物の粉末が用いられる。これらの副成分は、ＮｉＯ、Ｌｉ2ＣＯ3、ＳｉＯ2、ＣａＣＯ3、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、Ｖ2Ｏ5、Ｂｉ2Ｏ3、ＭｏＯ3、ＳｎＯ2、Ｃｏ3Ｏ4、Ｉｎ2Ｏ5、ＴｉＯ2等の形態で添加時に用いることができる。これらの中でも、ＳｉＯ2、ＣａＣＯ3、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5が特に好ましい。ＮｉＯは、０．１ｍｏｌ％以上７．５ｍｏｌ％以下、より好ましくは、０．１ｍｏｌ％以上６ｍｏｌ％以下で含有してもよい。ＬｉＯ0.5は、０．１ｍｏｌ％以上２．０ｍｏｌ％以下、より好ましくは、０．１ｍｏｌ％以上１．５ｍｏｌ％以下で含有してもよい。ＳｉＯ2は、０．００５ｗｔ％以上０．０３ｗｔ％以下で含有してもよい。ＣａＣＯ3は、０．００８ｗｔ％以上０．１７ｗｔ％以下で含有してもよい。ＺｒＯ2は、０．００５ｗｔ％以上０．０３ｗｔ％以下で含有してもよい。Ｎｂ2Ｏ5は、０．００５ｗｔ％以上０．０３ｗｔ％以下で含有してもよい。Ｔａ2Ｏ5は、０．０１ｗｔ％以上０．１ｗｔ％以下で含有してもよい。Ｖ2Ｏ5は、０．０１ｗｔ％以上０．１ｗｔ％以下で含有してもよい。Ｂｉ2Ｏ3は、０．００５ｗｔ％以上０．０４ｗｔ％以下で含有してもよい。ＭｏＯ3は、０．００５ｗｔ％以上０．０４ｗｔ％以下で含有してもよい。
【００２９】
ＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析（Thermogravimetric Analysis:ＴＧ）する場合、７００℃から１２００℃の間でＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量が減少する。不活性ガスとしては、Ｎ2ガス、Ａｒガスなどが挙げられる。図１は、温度と質量減少率との関係を模式的に示す説明図である。図１に示すように、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を不活性ガス雰囲気下で熱質量分析することにより温度変化に伴う質量減少率の変化を示す曲線（以下、「ＴＧ曲線」という。）が得られる。７００℃から１２００℃の間で熱質量分析した際にＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量は減少している。図１に示すＴＧ曲線では、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値Ａは、１．６質量％程度である。なお、ＴＧは、例えば示差熱（Differential Thermal Analysis:ＤＴＡ）・熱質量（Thermo Gravimetry：ＴＧ）同時測定装置を用いて行われる。これにより、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を不活性ガス雰囲気中で１３００℃まで昇温して得られるＴＧ曲線から７００℃から１２００℃の間におけるＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値を求めることができる。本実施形態において、「質量減少率」とは、熱質量分析を行う際に一定の昇温プログラムの下で行われるＴＧ曲線において、ある温度における平均質量減少率の極限値をいうものとする。このＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少は、原料粉末が仮焼きされる際にスピネル化しなかった部分がスピネル化反応する際の酸素放出に起因するものと考えられる。
【００３０】
ＭｎＺｎ系フェライト粉末を製造する過程において、成形体が本焼成される際、仮焼き後のスピネル化していないＦｅ2Ｏ3やＭｎ2Ｏ3などの酸化物は、昇温過程の７００℃から１２００℃の間の温度領域で、下記式（１）及び（２）のように、スピネル化反応により酸素を放出し、反応が完了する。よって、ＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値が大きいほど、本焼成の過程で大量の酸素が放出されることになる。
Ｍｎ2Ｏ3 ＋ ２Ｆｅ2Ｏ3 → ２ＭｎＦｅ2Ｏ4 ＋ （１／２）Ｏ2↑ ・・・（１）
３Ｆｅ2Ｏ3 → ２Ｆｅ3Ｏ4 ＋ （１／２）Ｏ2↑ ・・・（２）
【００３１】
本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末は、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下であり、より好ましくは、１．０質量％以上２．０質量％以下である。
【００３２】
質量減少率の極大値が３％を超えると、緻密なＭｎＺｎ系フェライトコアが得られないからである。即ち、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形し、焼成することで得られるＭｎＺｎ系フェライトコアの周辺の雰囲気中の酸素濃度は大量の酸素放出により高くなり、スピネル化反応の進行が抑制される。これにより、ＭｎＺｎ系フェライトコア内の放出酸素の排出が遅れ、ポアとして残るからである。ＭｎＺｎ系フェライトコアの密度低下はそのまま飽和磁束密度Ｂｓの低下につながるほか、強度も低下するからである。
【００３３】
質量減少率の極大値が０．５％を下回ると、成形体の中に残留するバインダー成分の燃焼に十分な酸素が供給されず、バインダー成分を除去することができないからである。また、ＭｎＺｎ系フェライトコアの内部や周辺の雰囲気は還元性となり、急激な収縮や部分的な熔解が発生しやすくなり、変形や異常粒成長が起こることが多いからである。
【００３４】
焼成終了後に、ＭｎＺｎ系フェライトコアの中に残るカーボンはコアの抵抗率を低下させるため、コアロスＰｃｖ増加の原因となる。質量減少率の極大値が０．５％を下回ると、焼成終了後にＭｎＺｎ系フェライトコア中に残るカーボンが多くなるため、コアロスＰｃｖが大きくなってしまう。図２は、本焼成時の温度と放出ガスとの関係を示す図である。図２に示すように、８００℃付近でＣＯのピークが確認されている。これは、３００℃付近での脱バインダーで完全に燃焼・分解されていないバインダー成分が成形体の内部から酸素が放出されることにより燃焼し、ＣＯガスとして排出されることによるものと考えられる。即ち、ここでの酸素放出がなければ、この部分のバインダー残留成分がＭｎＺｎ系フェライトコアにそのまま残り、さらに高い温度では酸化物から酸素を奪い取り、ＭｎＺｎ系フェライトコアを還元することになる。この結果、ＭｎＺｎ系フェライトコアの密度が高くなったとしても、コアロスＰｃｖが非常に大きくなってしまう。
【００３５】
本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末は、窒素雰囲気中で上記温度範囲で熱分析した際の質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３質量％以下となることで、仮焼き後のＭｎＺｎ系フェライト粉末の酸素放出量を所定の範囲内とし、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形して得られる成形体の本焼成の際の酸素の放出を所定の範囲に抑えることができる。これにより、焼結体に残留した酸素ガスに起因してポアが発生するのを抑制することができるため、ＭｎＺｎ系フェライトコアの密度の低下を抑えることができる。よって、本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いることで、高い飽和磁束密度Ｂｓを有するフェライトコアが製造できる。また、成形体の中に残留するバインダー成分は本焼成の際に成形体内部から放出される酸素により燃焼される。本焼成の際、残留バインダーが成形体の内部に残留するのを抑制することができるため、本焼成時に成形体から酸素を奪われてＭｎＺｎ系フェライトコアが還元されることや、カーボンが残留するのを防ぐことができる。このため、焼結体のコアロスＰｃｖの増大を抑制することができる。
【００３６】
従って、本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いてＭｎＺｎ系フェライトコアを製造することにより、得られるＭｎＺｎ系フェライトコアは、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖを低く抑えることができる。
【００３７】
飽和磁束密度Ｂｓは、例えば直流ＢＨトレーサーを用いて測定される。コアロスＰｃｖは、例えばBHアナライザーを用いて測定される。
【００３８】
本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末は、一次粒子の平均粒子径が０．６μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、０．８μｍ以上２．０μｍ以下であり、更に好ましくは、０．８μｍ以上１．５μｍ以下である。ＭｎＺｎ系フェライト粉末は、一次粒子の平均粒子径を上記範囲内とすることで、より高い飽和磁束密度Ｂｓを有することができる。なお、ＭｎＺｎ系フェライト粉末の一次粒子の平均粒子径の測定方法は、特に限定されるものでないが、例えば、レーザー回折・散乱法を用いてＭｎＺｎ系フェライト粉末の大きさを測定するようにしてもよい。
【００３９】
＜ＭｎＺｎ系フェライトコア＞
ＭｎＺｎ系フェライトコアは、本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形して焼成することにより得られる。よって、本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いて得られるＭｎＺｎ系フェライトコアは、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖを低く抑えることが可能となる。
【００４０】
ＭｎＺｎ系フェライトコアは、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形、焼成などにより目的とする所定形状に成形されて得られる。ＭｎＺｎ系フェライトコアの形状は特に限定されるものではなく、用途に応じて、例えば、トロイダル、ＥＲ形状、ＲＭ形状、ＣＱ形状等任意の形状とすることができる。
【００４１】
＜ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法＞
上述したような構成を有する本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末を製造し、このＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いて得られるＭｎＺｎ系フェライトコアの好適な製造方法について図面を用いて説明する。尚、ＭｎＺｎ系フェライトの製造方法はあくまでも一例に過ぎず、適宜変更を加えることができる。図３は、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法を示すフローチャートである。図３に示すように、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法は、次の工程を含んでなる。
原料粉末を秤量し、所定の配合比で混合する秤量・配合工程（ステップＳ１１）
混合された原料粉末を乾燥する乾燥工程（ステップＳ１２）
混合された原料粉末を仮焼きする仮焼き工程（ステップＳ１３）
仮焼き後の仮焼体を粉砕し、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を得る粉砕工程（ステップＳ１４）
ＭｎＺｎ系フェライト粉末をＭｎＺｎ系フェライト顆粒に造粒する造粒工程（ステップＳ１５）
ＭｎＺｎ系フェライト顆粒を成形し成形体を得る成形工程（ステップＳ１６）
成形体を焼成してＭｎＺｎ系フェライトコアを得る本焼成工程（ステップＳ１７）
ＭｎＺｎ系フェライトコアを加工する加工工程（ステップＳ１８）
【００４２】
なお、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法を説明するに際し、一次粒子からなるＭｎＺｎ系フェライト粉末と、一次粒子が凝集してなるＭｎＺｎ系フェライト顆粒とを分けているが、ＭｎＺｎ系フェライト顆粒は、ＭｎＺｎ系フェライト粉末が凝集して形成されるものであり、ＭｎＺｎ系フェライト粉末と同等のものである。本実施形態では、ＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法を具体的に説明するため、ＭｎＺｎ系フェライト粉末とＭｎＺｎ系フェライト顆粒とを分けて説明する。
【００４３】
＜秤量・配合工程：ステップＳ１１＞
秤量・配合工程（ステップＳ１１）は、所定の組成のフェライトが得られるように原料粉末を秤量し、所定の配合比で混合し、混合粉末を得る工程である。原料粉末としては、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マンガン、酸化銅、酸化ニッケル等の酸化物が用いられる。また、原料粉末には、加熱により酸化物となる化合物を用いてもよい。酸化物または加熱により酸化物となる化合物としては、例えば、炭酸塩、水酸化物、蓚酸塩、硝酸塩などの粉末がある。また、原料粉末としては、２種以上の金属を含む複合酸化物の粉末を用いてもよい。各原料粉末の平均粒子径は、０．１μｍ以上３．０μｍ以下の範囲で適宜選定すればよい。原料粉末は所定の組成のフェライトが得られるように、各々秤量され、所定の配合比で混合される。原料粉末は、例えばボールミルを用いて湿式混合されることが好ましいが、乾式混合を利用してもよい。なお、乾式混合を採用した場合に乾燥工程が省略される。原料粉末が、各々秤量され、所定の配合比で混合し、混合粉末とした後、乾燥工程（ステップＳ１２）に移行する。
【００４４】
＜乾燥工程：ステップＳ１２＞
乾燥工程（ステップＳ１２）は、混合粉末を乾燥する工程である。乾燥の方法は、たとえばスプレー乾燥などがある。混合粉末を乾燥した後、仮焼き工程（ステップＳ１３）に移行する。
【００４５】
＜仮焼き工程：ステップＳ１３＞
仮焼き工程（ステップＳ１３）は、混合粉末を仮焼きする工程である。仮焼きは、原料粉末の熱分解や原料粉末に含まれる成分の均質化やＭｎＺｎ系フェライト相の生成や焼結による超微粉の消失や適度の粒子サイズへの粒成長を起こさせ、混合粉末を後述する工程に適した形態に変換するために行われる。仮焼きは、ロータリキルンやトンネル炉、バッチ炉などを用いて、窒素または大気雰囲気中で行われる。仮焼温度は７００℃以上１０００℃以下とすることが好ましい。仮焼きの仮焼時間は１０分間以上５時間以下とすることが好ましい。仮焼時間は特に上記時間に限定されるものではなく、適宜調整する。混合された原料粉末が、仮焼きされた後、粉砕工程（ステップＳ１４）に移行する。
【００４６】
＜粉砕工程：ステップＳ１４＞
粉砕工程（ステップＳ１４）は、仮焼き後の仮焼体を粉砕し、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を得る工程である。粉砕は、仮焼体の凝集や融着をくずして適度の焼結性を有する粉末を製造するために行われる。仮焼体の粉砕は、粗粉砕と微粉砕との何れか一方又は両方を行なうことで、仮焼体は、例えば、平均粒子径が数μｍ程度にまで粉砕される。この仮焼体を粉砕することで、ＭｎＺｎ系フェライト粉末が得られる。粗粉砕は、例えば、ジョークラッシャー、ブラウンミル、スタンプミル等の粗粉砕機を用いて仮焼体を粉砕する。微粉砕は、粉砕時間等の条件を適宜調整しながら、ジェットミル、ボールミル、振動ミル、ビーズミル、乾式または湿式アトライター等の微粉砕機を用いて粗粉砕した粉末を更に粉砕する。仮焼体が大きい塊を形成している場合には、粗粉砕を行ってから微粉砕を行うことが好ましい。
【００４７】
ＭｎＺｎ系フェライト粉末は、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下となるようにする。より好ましくは、１．０質量％以上２．０質量％以下である。ＭｎＺｎ系フェライト粉末を不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、加熱されることにより７００℃から１２００℃の間でＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量は減少する。本焼成する際に、原料粉末中スピネル化していない成分がスピネル化反応する際に酸素を放出することによりＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量は減少する。よって、ＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値が大きいほど、本焼成の過程で大量の酸素が放出されることになる。
【００４８】
ＭｎＺｎ系フェライト粉末の酸素放出量を上記範囲内とすることで、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形して得られる成形体を本焼成する際、酸素の放出量を抑えることができる。ＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値を３．０質量％以下とする、即ち焼成時の酸素放出量を３．０質量％以下とすることにより、焼結体に残留した酸素ガスに起因してＭｎＺｎ系フェライトコアにポアが発生することを抑制し、ＭｎＺｎ系フェライトコアの密度の低下を抑えることができる。このため、高い飽和磁束密度Ｂｓを有するＭｎＺｎ系フェライトコアが製造される。また、ＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量減少率の極大値を０．５質量％以上とする、即ち焼成時の酸素放出量を０．５質量％以上とすることにより、成形体の中に残留するバインダー成分は本焼成の際に成形体の内部から放出される酸素により燃焼されるので、本焼成の際、残留バインダーが成形体の内部に残留するのを抑制することができる。これにより、本焼成時にＭｎＺｎ系フェライトコアが還元されるのを防ぐことができるため、ＭｎＺｎ系フェライトコアのコアロスＰｃｖが大きくなることを抑制することができる。
【００４９】
仮焼体を粉砕し、ＭｎＺｎ系フェライト粉末とした後、造粒工程（ステップＳ１５）に移行する。
【００５０】
＜造粒工程：ステップＳ１５＞
造粒工程（ステップＳ１５）は、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を造粒して顆粒にする工程である。造粒は、粉砕材料を適度な大きさの凝集粒子である顆粒とし、成形に適した形態とするために行われる。このため、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を造粒して顆粒にすることで、後述の成形工程（ステップＳ１６）を円滑にすることができる。造粒法としては、例えば、加圧造粒法やスプレードライ法などが挙げられる。スプレードライ法は、粉砕材料に、結合剤を加えてスラリー状にした後、スプレードライヤー中で霧化し、乾燥する方法である。結合剤としては、例えばポリビニルアルコール（polyvinyl alcohol：ＰＶＡ）などが用いられる。得られる顆粒の粒径は、３０μｍ以上２００μｍ以下とすることが好ましい。ＭｎＺｎ系フェライト粉末を造粒して得られた顆粒を、ＭｎＺｎ系フェライト顆粒とする。ＭｎＺｎ系フェライト粉末を顆粒に造粒した後、成形工程（ステップＳ１６）に移行する。
【００５１】
なお、ＭｎＺｎ系フェライト顆粒は、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を凝集させ、成形に適した形態としたものであり、本実施形態ではＭｎＺｎ系フェライト粉末と同等のものとみなしている。
【００５２】
＜成形工程：ステップＳ１６＞
成形工程（ステップＳ１６）は、ＭｎＺｎ系フェライト顆粒を成形する工程である。ＭｎＺｎ系フェライト顆粒は圧縮成形用金型を使用して、圧縮成形し、成形体を得る。圧縮成形用金型は、成形用凹型部材と成形用凸型部材とで構成され、圧縮成形は、成形用凹型部材にＭｎＺｎ系フェライト顆粒を充填し、成形用凹型部材と成形用凸型部材とで、圧縮成形することにより行われる。成形体の形状は特に限定されるものではなく、用途に応じて、例えば、トロイダル、ＥＲ形状、ＲＭ形状、ＣＱ形状等任意の形状とすることができる。ＭｎＺｎ系フェライト顆粒を成形した後、本焼成工程（ステップＳ１７）に移行する。
【００５３】
＜本焼成工程：ステップＳ１７＞
本焼成工程（ステップＳ１７）は、作製した成形体を焼成してＭｎＺｎ系フェライトコア（焼結体）を得る工程である。焼成する際には、例えば、焼成温度は、１１００℃以上１４００℃以下であることが好ましく、焼成の総時間は１０時間以上１００時間以下であることが好ましく、焼成雰囲気は、酸素濃度を制御した雰囲気とすることが好ましい。成形体を焼成してＭｎＺｎ系フェライトコアを得た後、加工工程（ステップＳ１８）に移行する。
【００５４】
＜加工工程：ステップＳ１８＞
加工工程（ステップＳ１８）は、ＭｎＺｎ系フェライトコアを加工する工程である。ＭｎＺｎ系フェライトコアを所定形状に加工したり、ＭｎＺｎ系フェライトコアの表面を研磨したりする。
【００５５】
このように、仮焼き工程（ステップＳ１３）で混合粉末を仮焼きした後に生成されるＭｎＺｎ系フェライト粉末は、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値を、０．５質量％以上３．０質量％以下とする。成形体を本焼成する際に、成形体に含まれる酸素が放出されることによりＭｎＺｎ系フェライト粉末の質量は減少する。このことから、ＭｎＺｎ系フェライト粉末を不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合の７００℃から１２００℃の間における質量減少率は、ＭｎＺｎ系フェライト粉末の酸素放出量といえる。ＭｎＺｎ系フェライト粉末の酸素放出量を上記範囲内として成形体を本焼成する際の酸素の放出を所定の範囲にすることで、ＭｎＺｎ系フェライトコアの酸素に起因するポアの発生を抑制し、ＭｎＺｎ系フェライトコアの密度の低下を抑制することができる。本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いて得られるＭｎＺｎ系フェライトコアは、本焼成工程（ステップＳ１７）において、酸素濃度や焼成温度など焼成条件を調整することにより、ＭｎＺｎ系フェライトコアのコア密度は４．８５ｇ／ｃｍ3以上とすることができる。
【００５６】
また、成形体の中に本焼成時まで残留するバインダー成分が本焼成の際に成形体の内部に残るのを抑制することができ、ＭｎＺｎ系フェライトコアに残留するカーボンの量を１００ＰＰＭ以下に抑制することができる。これにより、ＭｎＺｎ系フェライトコアのコアロスが大きくなることを抑制することができる。
【００５７】
このように、本実施形態に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末を用いて得られるＭｎＺｎ系フェライトコアは、高い飽和磁束密度Ｂｓを有すると共に、コアロスＰｃｖを低く抑えることができる。
【実施例】
【００５８】
本発明の内容を実施例及び比較例を用いて以下に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５９】
＜実施例１＞
酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５５ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で１０ｍｏｌ％、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライトコアを構成するそれぞれの元素の酸化物の原料を配合して混合し、粉砕し、混合粉末を得た。この混合粉末を大気又は窒素雰囲気中で、７００℃以上１２００℃以下の範囲で温度を変化させて２時間保持し、仮焼きを行った後、粉砕した。これによりＭｎＺｎ系フェライト粉末を得た。得られた粉末の窒素雰囲気中での質量減少率から酸素放出量を求めた。この得られた仮焼粉末に所定量の微量添加物およびＰＶＡを添加し、微粉砕後にスプレー造粒してＭｎＺｎ系フェライト顆粒を得た。得られたＭｎＺｎ系フェライト顆粒を外径２０ｍｍのトロイダル形状に成形し、成形体を得た。得られた成形体を、温度が１３００℃で酸素分圧が２．０％の条件下で焼成を行ない、ＭｎＺｎ系フェライトコアを得た。得られたＭｎＺｎ系フェライトコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを求めた。実施例１のＭｎＺｎ系フェライコアの組成比と仮焼粉末の酸素放出量とＭｎＺｎ系フェライコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを表１に示す。
【００６０】
＜実施例２から５、比較例１から３＞
酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５５ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で１０ｍｏｌ％、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライトコアを成形するために用いられる仮焼粉末を実施例１と同様に作成した。得られた仮焼粉末を用いて実施例１と同様にしてＭｎＺｎ系フェライトコアを作成した。得られた仮焼粉末の窒素雰囲気中での酸素放出量とＭｎＺｎ系フェライコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを求めた。実施例２から５と比較例１から３のＭｎＺｎ系フェライコアの組成比と仮焼粉末の酸素放出量とＭｎＺｎ系フェライコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを表１に示す。
【００６１】
＜実施例６から１１、比較例４、５＞
酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で６３ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で１３ｍｏｌ％、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライトコアを成形するために用いられる仮焼粉末を実施例１と同様に作成した。得られた仮焼粉末を用いて得られた成形体を、温度が１３００℃で酸素分圧が１．０％の条件下で実施例１と同様に焼成を行ない、ＭｎＺｎ系フェライトコアを作成した。得られた仮焼粉末の窒素雰囲気中での酸素放出量とＭｎＺｎ系フェライコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを求めた。実施例６から１１と比較例４、５のＭｎＺｎ系フェライコアの組成比と仮焼粉末の酸素放出量とＭｎＺｎ系フェライコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを表１に示す。
【００６２】
＜実施例１２から１４、比較例６、７＞
酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で６９ｍｏｌ％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で１１ｍｏｌ％、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライトコアを成形するために用いられる仮焼粉末を実施例１と同様に作成した。得られた仮焼粉末を用いて得られた成形体を、温度が１３２０℃で酸素分圧が０．６％の条件下で実施例１と同様に焼成を行ない、ＭｎＺｎ系フェライトコアを作成した。得られた仮焼粉末の窒素中での酸素放出量とＭｎＺｎ系フェライコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを求めた。実施例１２から１４と比較例６、７のＭｎＺｎ系フェライコアの組成比と仮焼粉末の酸素放出量とＭｎＺｎ系フェライコアの密度と飽和磁束密度ＢｓとコアロスＰｃｖとを表１に示す。
【００６３】
（酸素放出量）
示差熱（ＤＴＡ）・熱質量（ＴＧ）同時測定装置（商品名：ＴＧ８１２０、理学電機社製）を用いて、３０ｍｇ以上５０ｍｇ以下のＭｎＺｎ系フェライト粉末を白金皿に入れて、流量２００ｍＬ／ｍｉｎのＮ2気流中で、１０℃／ｍｉｎの昇温速度で１３００℃まで昇温し、得られた熱質量分析曲線（ＴＧ曲線）における７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値を求めた。測定された質量減少率の極大値を表１に示す。
【００６４】
（密度）
アルキメデス法で水を用いて測定した。測定された密度を表１に示す。
【００６５】
（粒度）
ＭｎＺｎ系フェライト顆粒の粒度分布の測定は粒度分布測定装置（商品名：マイクロトラック、日機装株式会社製）を用いて、レーザー回折・散乱法で測定した。
【００６６】
（飽和磁束密度Ｂｓ）
外径２０ｍｍのトロイダル形状を１００℃で直流ＢＨトレーサーを用いて１１９４Ａ／ｍでの飽和磁束密度Ｂｓを測定した。測定された飽和磁束密度Ｂｓを表１に示す。
【００６７】
（コアロスＰｃｖ）
ＢＨアナライザー（岩通計測株式会社製）を用いて温度１００℃で、２００ｍＴ、１００ＫＨｚで測定した。
【００６８】
【表１】
【００６９】
酸素放出量が０．５％以上２．８％以下の粉末から得られるＭｎＺｎ系フェライトコア（実施例１から１４、参照）は、酸素放出量が上記範囲内にない粉末から得られるＭｎＺｎ系フェライトコア（比較例１から７、参照）よりも飽和磁束密度Ｂｓを高く維持しつつ、コアロスＰｃｖを低く維持できることが確認された。よって、酸素放出量を所定の範囲内とした仮焼粉末を用いて得られるＭｎＺｎ系フェライトコアは、飽和磁束密度Ｂｓを高く維持しつつ、コアロスＰｃｖを低く維持できるので、トランス、チョークコイルなどに好適に用いることができることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明に係るＭｎＺｎ系フェライト粉末、ＭｎＺｎ系フェライト粉末の製造方法及びフェライトコアは、高い飽和磁束密度Ｂｓを得つつ、低いコアロスＰｃｖを有するので、トランス、チョークコイルといった部品に好適に用いることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５２ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライト粉末であり、
前記ＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下であることを特徴とするＭｎＺｎ系フェライト粉末。
【請求項２】
一次粒子の平均粒子径が、０．６μｍ以上３．０μｍ以下である請求項１に記載のＭｎＺｎ系フェライト粉末。
【請求項３】
酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５２ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライトコアを製造するにあたり、
造粒および成形に供するＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下であることを特徴とするＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法。
【請求項４】
一次粒子の平均粒子径が、０．６μｍ以上３．０μｍ以下である請求項３に記載のＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形して焼成することにより得られることを特徴とするフェライトコア。
【請求項１】
酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５２ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライト粉末であり、
前記ＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下であることを特徴とするＭｎＺｎ系フェライト粉末。
【請求項２】
一次粒子の平均粒子径が、０．６μｍ以上３．０μｍ以下である請求項１に記載のＭｎＺｎ系フェライト粉末。
【請求項３】
酸化鉄をＦｅ2Ｏ3換算で５２ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で２ｍｏｌ％以上２５ｍｏｌ％以下、残部に酸化マンガンを含むＭｎＺｎ系フェライトコアを製造するにあたり、
造粒および成形に供するＭｎＺｎ系フェライト粉末を、不活性ガス雰囲気下で熱質量分析した場合に、７００℃から１２００℃の間における質量減少率の極大値が、０．５質量％以上３．０質量％以下であることを特徴とするＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法。
【請求項４】
一次粒子の平均粒子径が、０．６μｍ以上３．０μｍ以下である請求項３に記載のＭｎＺｎ系フェライトコアの製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のＭｎＺｎ系フェライト粉末を成形して焼成することにより得られることを特徴とするフェライトコア。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１９５４１５（Ｐ２０１１−１９５４１５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６６２１２（Ｐ２０１０−６６２１２）
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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