CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG). 請求の範囲の補正の前のであり 補 正を受理し i i 再分調される ( 規則添付公開書類 48. 孔 )) 国際調査報告条約第 2 1 条 (3)) 基本成分と副成分と不可避的不純物とか

(12) 特許協力条約に基づ て公開さ

_れ

た国際出願 (19)世界 知的所有 権機関 国際事務局 (43)国際公開日 (10)国際公開番号 2010 年8 月5 日(05.08.2010)

_PCT

WO 2010/087514 A l

(51) 国際 許分類 東京都台東区蔵前二丁目17番4号J F E ケ C04B35/38(2006.01) HOlF 3/08(2006.01) 力ル株 式会 社内 Tokyo(JP). HOlF 1/34(2006.01) HOlF41/リ2 (2006.01) (74) 理人: 落 合 憲 一 (OCHIAI, Kenichiro); 〒 (21) 国際 出願 番 号 PCT/JP20 10/05 1649 1030027 東 京都中央区日本橋二丁目1 番 1 O号 (22) 国際 出願日 2010 年1月29日(29.01 .2010) 柳屋ビル7階JFE テ クノ リサーチ株 式 会 社 特 許出願 部内 Tokyo (JP). (25) 国際 出願の言語 日本 語 (81) 指定国_俵示のな1 限り_{、全ての種類の国 内保}

(26) 国際公開の言語 日本 語 護 1 可t_引: AE, AG, AL, AM, Aの, AT, AU, AZ, BA,

0) 優先権データ BB, BG, BH, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CL, CN, Cの

(3 ,

特願2009-018827 2009 年1月29日(29.01 .2009) JP CR, CU, CZ, DE, DK, DM, D_{GB, GD, GE, GH, GM, GT, HN, HR, HU, ID, IL, IN, IS,}の, DZ, EC, EE, EG, ES, FI,

(71) 出願人_体国を除<全ての指定国につ て) :JFE KE, KG, KM, KN, KP, KR, KZ, LA, LC, L・K, L・R, LS,

ケ 力ル 株 式 会 (JFE CHEMICAL CORPORA¬ LT, LU, LY, MA, MD, ME, MG, MK, Ml , MW, MX, TION) [JP/JP]; 〒111005 1 東 京都台東区蔵前二丁 MY, MZ, NA, NG, NI, Nの, NZ, OM, PE, PG, PH, PL,

目17番4号 Tokyo(JP). PT, RO, RS, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, ST, SV,

SY, TH, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC,

(72) 発明者 および VN, ZA, ZM, ZW.

(75) 発明者/ 願人 (米国につ 1 てのみ) : 吉 田裕史

(YOSHIDA, Hir ofumi) [JP/JP] ; 〒111005 1 東 京都台 (84) 指定国俵示のな1 限り、全ての種類の広域保

東区蔵前二丁目17番4号し F Eケ 力ル株 式 護 t 可 ) :ARIPO (BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, 会 社内 Tokyo (JP)_・中 村 由 紀子(NAKAMURA, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW), --Lーラシア Yukiko) [JP/JP]; 〒111005 1 東 京都台東区蔵前二丁 (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), ヨーロ ツパ 目17番4号し F Eケ 力ル 株 式 会 社内 Toky。 (AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB,

(JP). 後藤 聡志 (GOTO, Satoshi) [JP/JP]; 〒111005 1 GR, HR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, MK, MT, NL, NO, PL, PT, RO, SE, SI, SK, SM, TR), OAPI (BF, BJ, 備葉 _{f ]}

(54) Title: MNZN FERRITE CORE AND MA 几JFACTURING METHOD THEREFOR (54) 発明の名 称 : MnZn 系フ ライ トコアおよびその製造方法

(57) Abstract: Disclosed is an MnZn feirite core compris

ing basic components, secondary components, and un

avoidable impurities. To the basic components comprising: iron oxide (as Fe2θ ) : 5 1.0-54.5 mol%, zinc oxide (as ZnO): 8.0-12.0 mol% and manganese oxide (as MnO): r e

mainder, are added silicon oxide (as SiO2): 50-400 mass ppm and calcium oxide (as CaO): 50-4000 mass ppm as secondary components, and in the unavoidable impurities, phosphorus, boron, sulfur and chlorine are respectively kept to: less than 3 mass ppm; less than 3 mass ppm; less than 5 mass ppm; and less than 10 ppm. The ratio of the measured specific surface area to the ideal specific surface area of the MnZn ferrite core satisfies formula (1). M ea

sured specific surface area/ideal specific surface area < 1500 — (1) Here, the measured specific surface area is the specific surface area (m2_{/g) found with the BET method}

(multipoint method) in JIS Z 8830 (2001), and the ideal specific surface area is the specific surface area (m2_{/g)ca l}

造粒 粉 圧壊 culated from the core dimensions and mass, assuming an ideal state with no voids in the core. The MnZn ferrite core achieves higher incremental permeability (µ∆) at hightem

AA G peratures in a high magnetic field than conventionally. The

core has excellent characteristics, namely, that the in cre mental permeability (µ∆) when a direct-current magnetic field of 80 A/m is applied is always 400 or greater in a broad temperature range of 0-850_{C, and the incremental}

permeability (µ∆) at 65°C is 700 or greater. 57 要 約

CF,CG, CI, CM,GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE,SN, _{請 求} TD, TG). _{正 を}の範 囲の_{受理 し} 補 正_{i i}の _再分前_調の_さ であり、補 れる 。 （_{規 則} 添付公開書類 48.孔 )) 国際調 査 報告 条約第2 1条(3)) 基本 成分 と副 成 分 と不可避的不 純物 とからなる MnZn系フェライ トコアであって、 酸 化鉄 (_Fe 2O3換

算 ) : 5 1_・0

～

54.5mol%、酸 化亜鉛 (ZnO 換 算 ) : 8_・0

～

12.0mol%および酸 化マ ンガン (MnO 換 算 ) : 残 部 からなる基本 成分中に、副 成 分 として、酸 化珪素 (SiO₂換算 ) :50

～

400 mass ppmおよび酸 化力ル シウム

(CaO 換 算 ) :50

～

4000 mass ppm を添加し、かつ不可避的不 純物の ち、リン、ホウ素、硫黄 および塩 素 をそれぞれリン : 3 mass ppm 未 満、ホウ素 : 3 massppm未 満、 硫黄 5 massppm 未 満および塩 素 : 10

massppm 未 満に抑制し、さ らに該 MnZn系フェライ トコアの理 想

i

表面 積に対する実測

i

表面 積の

it

が次 式(1)を満足する ことを特 徴 とするMnZn系フェライ トコア 。 実測

it

表面 積 理 想

it

表面 積 く 1500 — (1) こ こで、実測 it 表面 積は、JISZ 8830 (20ι1年) のB E丁法 (多 点法 ) で 求めた

it

表面 積 ( m2_{/g) 、理} 想_i 表面 積は、コアに空隙 が な1理 想状 態と仮定 し、コアの寸法 と質 量から計算した

i

表面 積 (πr g) である 。 このMnZn系フェライ トコアは、従来に

it

ベ、高温 ・高磁場下 で高 増分 透 磁率 µ∆を呈 す る 。 80 A / mの 直 流 磁 場印加 時におげる増分 透 磁率 µ∆が、 O

_～

85。Cの広 温 度域にお て常に400以上 で、かつ65。Cに おげる増分 透 磁率_必が700 以上 と( _{優れた特 性 を有する 。}

発明の名称 №Z_n 系フ

_ェ

ライ トコア

お

よ

び

その製造方法 技術分野

０００

本発 明は、例えばイ一サネ

_ッ

ト (登録商標) 機器のパルス トランス用磁心に用

_い

て好適な№ n 系フェライ トコア

_お

よびその製造方法に関

す

るものである。 背景技術

００

０2

イ

一

サネ

_ッ

ト_{機器 では、入出}

_力

_{端子でのイシピ一ダ ンス整合}

_や

_{電気的絶縁を保}

_つ

目的

_か

らパ

_ル

ス トランスが用

_い

ら

_れ

て

_い

る。この ト_{ランス内部には、磁心として}

_一

般

的

に軟磁性材 料が使用さ

_れ

_て

_い

_{る。 また、このパルス} ト_ランスには、例 えば米

国

の規格

_州

S _{3 263}

99

₂０００に規 定さ

れ

て

い

るよぅに、

4

０

～

_{8 5}

C

の温度 領域 に

お

い

て

、

直流磁場が

印

加さ

_れ

_た

_下で高

_い

_{増分透磁率 は} A を有

す

_ることが求めら

れ

て

_い

る。な

お

、増分透磁率 は A とは、磁 場_が

印

加さ

れ

た状態に

お

ける磁

(

_コ ア) _の磁化のさ

れ

_易さ_を示

す

_{値である。}

００

０3

また、近

年

の通信 技術の進 歩により_、イ

_一

_サネット_{機器 に}

_お

_い

_{て、伝送速度 の高} 速化の

み

なら_ず、伝送信号に併

せ

て機器の駆動電力を直接供給 しよ ぅ と

_す

る動きが ある。 この場合、パルス トランスには従来より_{も大きな電流を重畳}

_す

_{る可能性があ} る条件下で使用さ

_れ

_ること_{にな る。し}

_か

も、大電流に起

因

して機器

内

の周 辺 部品が 発熱

す

ること

_か

_{ら、パルス} ト_{ランスの磁 心} (_コア の使用環境は、高温側にシフ ト

す

ることが考 えら

れ

る_。

そ

のため、この用途に用

い

ら

れ

る № n フ

_ェ

ライ トには、より高温、高磁場重畳 の下で高

_い

イ ンダクタンス、

_す

なわち高

_い

増分透磁率 は A の確保が求めら

れ

て

い

る。

０

０

０

4

この種の用途に用

_い

ら

れ

る軟磁性材 料と_{しては、№ 系フ}

_ェ

_ライ ト_が

_一

_般

_的

_で あり_{、従 来}

_か

_{ら種 々の改善策が提案}さ

_れ

て

_い

る。 例えば、特許文献 には、№ フ

_ェ

ライ ト_にコバ

_ル

ト_酸化物を含 有さ

_せ

ること によ

_っ

て、高温下に

お

ける磁気特性 の

改

善を図る技術が開示さ

_れ

_て

_い

_{る。 し}

_か

_しな が ら、パ_ルス トラ_ンスの磁心用 №

n

フ

_ェ

ライ ト_{は、従 来 、高}

_い

_初透磁率

れ

を得 ることを念頭に入

れ

て組成設計さ

_れ

_てきたこと

_か

_{ら、飽和磁 束密 度が低}く_、そのた め、高温

・

高磁場 の下で

十

分な増分透磁率 ノ ム を得ること_は難し

_か

_っ

_た

_。

０

００5

ま

た

、特許文献

2

には、増分透磁率 は ム の向上 に、リン

お

よびホ ウ素の低減が 有効 であること_が提案さ

_れ

_て

_い

_{る。 し}

_か

_{しながら、特許文献}

₂

_{に開示の №}

_n

_フ

_ェ

ライ ト_{では、 ００}

_C

_に

_お

_{ける鉄損低減 、実効硬磁率上昇を目的}と_して選択さ

れ

た組 成であるために、実 施例に記載はな

い

ものの室温以下の温度に

お

ける初透磁率

れ

が低

す

ぎる

た

めに、低温環境下で

十

分 に満足の

い

く_{増分透磁率 は} A _は望

_み

_難

_い

_。 一 一一

０

０

０

6

上記 した不純物 を規定したものと_{して、特許文献}

₃

_乃至

₆

_に開示さ

_れた

_技術があ る。 特

許

文献

3

には、塩素の含有量を規 定

す

ること_{で、 ００}o

_C

_{以上 に}

_お

_{ける鉄損 と振} 幅比透磁 率 を改善

す

る技術が提案さ

_れ

_て

_い

_{る が、塩素の}

_み

_{の含有規定では、23}

_C

_に

お

ける増分透磁率 仕 A を2００以上と

す

ることは不可能であ

っ

た

。

０００

7

特

許

文献

4

には、硫黄の含有量を規定

す

る_こと_{で、電力損失 を改善}

_す

_る技術が_提 案さ

_れ

_て

_い

るが、硫黄の含有量の

み

の規定では、23

C

に

お

ける増分透磁率 は A を 2００以

上

と

_す

ること_は不可能であ

_った

。

０

００

8

特許文献

5

には、リ_{ン、ホ ク素 、硫黄}

_お

よ_{び塩素の含 有量を規 定}

_す

_ること_により、 フ

_ェ

ライ ト_{の異常粒成長 を抑制し、も}

_っ

_{て フ}

_ェ

ラ_イ ト_の諸特性

_へ

_{の悪影響 を防止}

_す

る技術が提案さ

_れ

_て

_い

る。 この技術によ り_{、比抵 抗が高}く

_か

_つ

_{角形 比の小}さ

_い

№ n 系フ

_ェ

ライ トが得ら

れ

るよぅにな

_っ

たが、高磁 場の下での増分透磁率 が A は

十

分と_は

_い

_えな

_かっ

_た。

０

_０

０

9 特許文献6 には、 o 添加 フ

_ェ

ライ トに

おい

て、リンの含 有量を極微 量と

す

るこ と_により_、フ

_ェ

ライ ト_{の異常粒成長を抑制し、}も

_っ

_{て直流磁場}

_印

_{加 時に}

_おい

_て高

_い

実効透磁 率を得る技術が提案さ

_れ

_て

_い

_{る。 し}

_か

_{しなが ら、この技術では、 n が多}

い

こと_もあ

_っ

_て

_、

3 3 と

い

低磁場下では高

い

増分透磁率 は A _が得ら

れ

_るもの の、8０A と

い

ぅ高磁場 下での増 分透磁率 仕 A に

つい

ては

十

分とは

い

えな

か

っ

た。

００

上述 したと

_お

り_{、従 来技術では}

_いずれ

も、高温

・

高磁 場下で

十

分な増分透磁率 は ム を得ることはでき なか

っ

たのであるが、この問題を解決

す

る ものとして、発 明者ら_は、先に、次 の構成

か

らなる № n 系フ

_ェ

ライ トコアを開発し、特許文献7 に

_おい

て開

示

した。 「_{基本成分と副成分と不可避的不 純物}と

_か

_{らなる№ n 系フ}

_ェ

_ライ ト_であ

_っ

_て、 酸化鉄 (Fe

，，

換算) 51_・０

～

5 4 5 o 、 酸 化亜鉛 ( n 換算) 8_・０

～

2 o

お

よび 酸化_マンガン (№０換算) _残部

か

らな_る基本成分中に、副成分と_して、 酸化珪素 (

，

換 算) 5０

～

4００ a s s _Pp

お

よび 酸化力

_ル

シウム ( C a 換 算) 5０

～

4０００ass Pp を添加し・、 さらに不可避 的不純 物 のうち、 リン、ホウ素、硫黄

お

よび塩素をそ

れ

ぞ

れ

リ_ン

₃

_{ass Pp 未満、} ホウ素

3

ass Pp 未満、 硫黄

5

ass Pp 未満

お

よび 塩素 ０ ass P

「

未満 に抑制したこと

_か

ら_{な る}№ n 系フ

_ェ

ライ トコア。」

先行技術文献

００

特許文献 特開2００4

96632

号公報 特許文献2 特 開平7

297

０2０号公報 特許文献3 特 開2００6

2 3532

号公報 特許文献4 特 開2００ 64０7 6 号公報 特許文献5 特 開2００5

179

０9 2 号公報 特許文献6 特 開2００7

-197246

号公報 特許文献 7 特願 2００8

3 35

号明細書 発明の概 要 発明が解決 しよ う_と

_す

_る課題

００

上掲した特許文献 7 に開示の № n 系フ_{ヱ ラ}イ トコアの開発によ り、従来に比

べ

高温

・

高磁場下に

_おい

ても高

_い

増分透磁率 は ム を得ることができ るよ うにな

っ

た。 本発明は、上記 した № n 系フ

_ェ

ライ トコアの

改

良に係るもので、増分透磁率 は A の

一

層の向上を図

っ

たものである。 課題を解決

す

るための手段

００

す

なわち

、

本発明の要旨構成は次のと

_お

り_である。 ェ ・基本成分と副成分と不可避

的

不純物と

か

らなる № n 系フ

ェ

ライ トコアであ

っ

て 酸化鉄 (Fe

，

換算) 5 ０ 54 5 _o 酸化亜鉛 ( n 換算) 8_・０

～

2 ０ o

お

よ

び

酸化_マンガン (_№０換算) _残部

か

らなる基本成分 中に、副成分と_して、 酸化珪素 ( S

，

換算) 5０

～

4００ a

，

，

p p

お

よび

酸化カ_ルシウム (

"

０換 算) 5０

～

4０００

"

，

，

p p を添加 し、

_か

_つ

不可避

的

不純物のぅ_ち、リ_ン、ホウ_{素 、硫黄}

_お

よ_び塩素をそ

れ

ぞ

れ

リ_{ン 3}

"

，

s pp 未満、 ホウ素 3 ass P 未満 、 硫黄 5 ass Pp 未満

お

よび 塩素 ０

"

，

s Pp 未満 に抑制し、さ らに該 №Z _系フ

ェ

ライ ト_{コアの理想比表面積に}対

す

る実測比表面積 の比が次式( ) を満足

す

ることを特徴と

_す

_{る№ n 系フヱ ライ} ト_コア。 実測比表面積

ノ

理想比表面積

_く

5 ００ ) こ こで、実測比表面積は、

_J

S _{883 ０ (2００ 年}) _{の B 法} (_多点法) _で求 めた比表面積 ( g) 、理想比表面積は、コアに空隙がな

い

理想状態と_{仮定 し、コ} アの

寸

法と_質量から計算した比表面積 ( _{g) である。}

００

4 2 _・上記副成分と_して、さ_らに、 酸化コバ_ル ト ( o 換算) 5０

～

3０００ ass _Pp を添加 したこと_を特徴と

_す

_{る上記 に記載の № n} 系フ

_ェ

ライ ト_コア。

００

3 _・上記副成分と_して、さら_に、 酸化 ジ_ルコ_ニウム (

，

換算) ０ ００5

～

_０ ・０7 5

_s

，

、 酸化タンタ_ル (Ta

，

，

換算) ０００5

～

_０・０7 5 _ass 酸化ハフニクム (H

，

換算) ０００5

～

０_・０7 5 _a

，

，

_お

_よび 酸化二オブ (№

，

0

，

換算) _{０ ００}5

～

_０ ・０7 5

，

s のう_ち

_か

_ら選んだェ_{種 または2 種 以上 を添加したこ}と_を特徴 と

_す

る_上記 ェ_または2 に記載 の№ n 系フ

_ェ

ライ ト_コア。

００

4 ， 上記 乃至3 の

い

ずれ

かに記載の № n 系フヱライ トコアを製 造

す

る方法であ

っ

て、上記ェ_{に記載の基 本成分を仮焼し}

_た

_{仮焼 粉に、上記} ェ_{乃至3 の}

_い

_ず

_れ

_か

_に記 載の副成分を添加したのち、圧壊 強度が _・1０

_咄

a 以下の造粒粉に造粒し、

つ

_い

で

該造粒粉を圧縮成形後、焼成

す

ること_を特徴と

_す

る _№

_n

系フ

_ェ

ライ ト_{コアの製造} 方法。 発明の効果

０

０

本発明によ

れ

ば、8０

A

の直流磁場

_印

加 時に

お

ける増分透磁率 は A が、

0

～

。 85

C

の広

_い

温度 域に

_おい

て常に4００以上で、

_か

_つ

65

C

に

_お

ける増分透磁率 仕 A が 7００以上と

_い

ぅ優

れ

た特性 を有

す

る№

n

系フ

_ェ

ライ ト_{コアを得ることができ る。} 図面の簡単な説 明

００

図 図ェ_は、№

_n

_系フ

ェ

ライ ト_コアに

_お

_{ける空隙の観察断面を示 した}

_図

_で ある。 図

2

(a 図

2

(

a)は、本発明コアには空隙が残存しな

_い

状態を示した図である。 図

2

(b) _図

₂

_{(b) は、従来}コアに

お

ける造粒粉の潰

れ

不足

に

起因して空隙が_残 存した状態を示した図である。 図

3

図

3

は、理想比表面積の算出要領を

示

した図である。 発明を実施

す

るための形態

０

０

本 用途で用

_い

ら

れ

る№

n

系フ

_ェ

ライ トコアは、主に外径が

2

～

6

mm 程度の トロ イ ダルコアに代表さ

_れ

_{る閉磁路の}

、

_{型形状で用}

_い

ら

_れ

_る。

_か

よ う_{な小型形状の場合 、} 成形の際に金型破損の可能性が高く_なること

_か

ら_{、大きな成形圧力 を}

_か

_ける こと_は 不可能である。 そのため、図工 _に示

す

_よ う_{な成形体を、焼成後のコアの断面 を}

_S

(

走査型電子顕 微鏡

)

で観察

す

ると_、図

₂

_{(b) に示}

_す

_よぅ_{な、造粒粉の潰}

_れ

_{不 足} に起

因

した

空

隙が_残存

_す

_る場合がある_。 このよ ぅな空隙をコアが含んで

い

ると_{、磁性体の占有体積が減}少

_す

る_{ため、磁東} は磁性体部分 に集中し、磁束密度が局所的に上昇

す

る。その

た

め、見

か

け上、磁性

体部分には重畳磁場が上昇したのと_同じ現象が

_出

現し、その

た

め増分透磁率は低下 して しまう_。

０

０

2

０

そこで、発明者らは、上記 の問題を解決

す

べ

く_{鋭意 検討を重}

_ね

_{た結果、以下に述}

べ

る知 見を得

た

。

す

なわ

ち

、コアに含 ま

れ

る空隙は、表面の比表面積の増加と

_い

ぅ_数値変化とな

_っ

て

出

現

す

ること_{、そ して、コア表面が完全 に平らな理想状態である}と_{仮 定し、コア}

寸

法形状

か

ら算出さ

れ

る理 想比表面積の値を算出した時、実測比表面積

ノ

理想 比表 面積の比 がある

一

定の値未満に抑制さ

れれ

ば、コア空隙が少なく_{、望ま し}

_い

_増分透 磁率が得ら

_れ

ること_{を突き止めた。}

００

2

さ_{らに、上記し}

_た

_{実測比表面積 理想比表面積の値を}

_一

_{定の値未満に抑制}

_す

_る

_た

めには、№

n

系フ

_ェ

ライ ト_{の製 造}

_工

_程に

_お

_{ける造 粒 粉の圧壊 強度を、穎粒の圧壊} 強度 測定に

_つい

て の規格で ある

J

S _{8841 に定めら}

_れ

_た

_手

_{法 で測定 した}と_き

_、

・０ a 以下と

す

る必 要があることも併

せ

て見出した。 本発明は、上記の知見に立脚

す

るものである。

００

2

2

以下、本発 明を具体的に説 明

す

る_。 ま_ず、本発 明の №

n

系フ

_ェ

ライ ト コアの基本成分組成を

前

記 の範

囲

に限定し

た

理 由に

_つ

_い

て述

_べ

る。

００

2

3

酸 化鉄 (Fe

，

換算

)

5 ０

～

54

5

o 基本成分のう_{ち、 酸化鉄が 5 O 未満の場合}

_お

_{よび 54}

5

_{を超 える場合} と_{もに、 低温度域}

_お

よび高温度 域に

お

ける直流磁 場

印

加の下での増分透磁率 は A が低下

す

る。従

_っ

て、酸化鉄の含 有 量は、Fe

，

，

換算で 5 _・０

～

5₄

5 o

の範

囲

と_し

た

。好ましく_{は Fe}

，，

_{換算で5 2} ・０

～

54 o である。

００

2

4

酸化亜鉛 n _{換算) 8} ・０

～

2 ０ o

酸化亜鉛 の含 有量が 8_・０o に満たな

_い

と、直流磁 場

印

加 の下で

十

分な増分透 磁率 は ム が得ら

れ

な

_い

。

一

方、酸 化亜鉛の含有量が 2 ０ を超える場合

、

低 温度 領域

にお

い

ては、直流磁場

印

加の下での増分透磁率 は A が低下 し、ま

た

高温 度領域に

_おい

ては、強磁性体が磁性 を失ぅ_キ

_ュ

リ_{一温度が低下}

_す

_ること

_か

ら_、

_や

_は り_直流磁場

_印

_{加 下での増分透磁率 は ム の低下 をきた}

_す

_。従

_っ

_{て、酸化亜鉛の含 有} 量は、 n 換算で _{8 ・０}

～

2 ０o の範

囲

とし

た

。好ま しく_{は n 換算で 9}，０

～

０O の範

囲

であ_る。

０

_０

2 5

酸化_マン

ガ

ン (№０換算) 残部 本発明は № n 系フ

_ェ

ライ ト_であり_{、基本成分組成に}

_お

_{ける残部は酸化マンガン} と

す

る必要がある。その理 由 は、酸化_マンガンを含有さ

_せ

_ること_によ り_、8０

_A

の直流磁場

印

加の下で 4 ００以上と

_い

ぅ高

_い

増分透磁率 は A を実現できな

い

か

らで ある。酸_{化 マ}ンガンの好適範囲は №０換算で3 4_・5

～

4 ００ o である。 な

お

、基本成分 である酸化鉄、酸化亜鉛

お

よび酸化_マン

ガ

ンは、そ

れ

ぞ

れ

Fe

，

n

お

よ

_び

№０に換算 した値の合 計 量が ００ と_なるよぅ_に調整

_す

_る。

００

2 6

次に、本発明の n n 系フ

_ェ

ラ_イ ト_{コアの副成分組成 を前記の範}

_囲

_{に限定した理} 由に

_つい

て述

べ

る。

０

０

2 7

酸化珪素 (S

，

換算) 5０

～

4 ００ ass P 酸化珪素は、結晶粒

内

に残留

す

る空孔を減少さ

_せ

_るにより_{、直流磁場}

_印加

_の下で の増分透磁率 げ A を高 める効 果がある 。 し

か

しなが ら、酸 化珪素の含 有 量が 5０ass Pp Z満たな

い

とその添加効果に乏しく、一方酸 化珪 素の含有量が 4 ００ass p p を超 えると_{、異常粒が出現し、直流磁場}

_印

_{加の下での増分透磁率 は} A _の値を 著し

_い

低下 を招く_。従

_っ

_{て、酸化珪素の含 有 量は}

，

_換算で 5０

～

_{4 ００ass Pp の} 範

囲

と

した

。好ましく_はS

，

_{換算で 1０}０

～

2 5 ０ ass Pp mの範

囲

で ある。

００

2 8

酸化 力_ルシウム ( a 換算) 5０

～

4 ０００ ass Pp

酸化力_ルシウムほ、№ 系フ

_ェ

ラ_イ ト_の結

_晶

_粒界に偏析 し、結晶粒の成長を抑 制

す

る効果を通 じて、初透磁_{率 恥} の値を適度に低下さ

_せ

_、直流磁場

印加

の下での 増分透磁率 が ム の向上に有効に寄与

す

る。 し

か

しな がら、酸化力ルシウ ムの含 有 量が 5０nass DP に満たな

い

と

十

分な粒成長抑制効果が得ら

れ

ず

、

一

方、酸化力

ル

シウ ムの含有量が 4０００as s D m を超えると、異常粒が出現し

、

直流磁場

印

加の下 での増分透磁率 仕 A の値 を著しく低下さ

せ

る。従

っ

て、酸化力ルシウムの含有量 は、 換算で 5０

～

4０００mass p の範

囲

と_し

_た

_。好ましく_{は a 換算で 25０}

～

25００as s DP の範

囲

である。 な

_お

、 3 に

お

ける初透磁率

円

の値は、25００

～

45００程度 と

す

るのが好 まし

い

。

０

2 9

また、本発明では、 フ

_ェ

ラ_イ ト_{中の不純 物 、特に}リ_ン、ホウ_素、硫黄

_お

よび塩素 を同時に、以下の範囲に制 限

ず

ることが直流磁場

印

加 時 に

お

ける_{増 分透磁}率 肛 ム を向上さ

_せ

_る

_上

_{で重要であ}る。 「

0

リ_ン

₃

_{ass P 未満、}ホウ素

3

ass Pp m_未満 リ_ン

_お

_よびホウ_{素は、原料 酸化鉄か}ら_混入

_す

_{る不可避的不純物であ}る_。リ_ン

_お

よ びホウ素の

_い

_ずれか

の含有量が

3

ass Pp 以上にな ると、異常粒成長を誘発し、 8０ と

_い

う_{大磁場重畳時に}

_お

_{ける増分透磁率} は A を著しく低下さ

せ

る。従

っ

て

、 リ_ン

_お

よ_びホウ素の含 有 量は

_い

ずれ

も

₃

mass Pp 未満に制限

し

た。 な

お

、リ_ン

_お

_{よびホウ素をともに}

₃

_ass Pp 未満 に制限

す

るための方法と_して は、例えば、リ_ン

_お

_よび小ウ_素の含有 量が_極カ少な

_い

_高純度の酸化鉄、酸化亜鉛

お

よ_び酸化_マン

ガ

ンを原料粉と_して使用

_す

_ること_が挙げら

_れ

_る。ま

_た

_、混合

_・

_粉砕時 に用

_い

るボ_ールミ_ル

_や

_ア ト_{ライター等の媒体に}

_つい

_{ても、媒体の摩耗による混入の} おそ

れ

を

回

避

す

るため、リ_ン

_や

_ホウ_{素の含 有 量が少な}

_い

も_のを使用

_す

_ること が好ま し

_い

。 な

お

、ここに規 定 した値は全て、

P

成 分の分析手法は

_J

S _{2 4 1998}

_年)

「_モリ_{ブ ド}り_ん酸塩

_抽

_出分離モリ_ブドり_ん酸

_青

_{吸光光度法}」 _{、またB成分に}

_つ

い

て

０ は

J

S 227

(

1999

_年

) 「_ク ルクミ _{ン吸光光度法}」 _{に規 定}さ

_れた手

法を用

い

定_量 化し

た

値である_。

００

3

硫黄

5

，

s

p

p 未満 硫黄は、硫化鉄を経て得ら

_れ

_{る原料酸化鉄}

_か

ら_混入

_す

る_不可避的不純物 である。 硫黄の含有量が 5 ass Pp 以上の場合には、異常粒成長が誘発さ

_れ

_、8０ と

_い

ぅ_{大磁場重畳時に}

_お

_{ける増分透磁率 は} A _を著しく_低下さ

_せ

_る。従

_っ

_{て、硫黄の含} 有量は 5mas s Pp 未満 に制限し

た

。 さらに、硫黄の含有量 を

4

mass Pp 未満に制 限

す

ることは、よ り好まし

_い

。 な

_お

、硫黄を5 ass Pp m 未満に制限

す

るための方法としては、例えば、№

n

系 フ_{ヱ ラ}イ ト_を製造

_す

_{る際 、8}００

C

以上の大気雰

囲

気下で行 わ

れ

る仮焼工程 の時間 を 長く

_す

_ること_によ り_、硫黄と_{酸素を充分に反応}さ

_せ

_て

_{硫黄の含有量 を低減}さ

_せ

る_方 法が挙 げら

_れ

る。 な

_お

、ここに規 定した S は、S 成分の分析手法である

J

2 ₅

(

₉₉₄

_年

) 「_{硫化水素気化分離メチ レンブルー吸光光度法}」 _に規定さ

_れ

_{た手法を用}

_い

_定量化し た値である。

００

3 2

塩素 ０

，

，

ppm未満 塩素 は、塩化鉄を経て得ら

_れ

る原料酸化鉄

か

ら混入

す

る不可避的不純物である。 塩素の含有量が ass Pp 以上の場 合には

、

異常粒 成長 を誘発し、直流磁場

印

加 8 の下での増分透磁率 は を著しく低下さ

せ

る。従

っ

て、塩素の含有量 は a s s Pp m未満

に

制限 した。さ らに、塩素 の含有量を

8

ass Pp 未満に制限

す

ることは

、

より_好ま

_し

_い

_。 な

_お

、塩素 を a s s P 未満に制限

す

るための方法としては、例えぼ、№

n

系 フ

_ェ

ライ ト_を製造

_す

_{る際、原料酸化鉄を純 水で}

_十

_分に洗浄

_す

る_こと_により_、イオン 化 し

や

_すい

塩素を純 水中に溶か し込

み

、塩素の含有量を低下さ

_せ

_{る方法が挙げら}

_れ

る_。

な

_お

、こ こに規定した 値は、 成分の分析手法 である 「_{硝 酸分解一塩化鉄比} 濁法」 を用

_い

て定量化し

た

値である。

０

０

3 3

な

お

、上記したリ_ン、ホウ_素、硫黄

_お

よ_{び塩素以外の不可避}

_的

_{不純物の含 有量は、}

い

ず

れ

も 5０ ass P

p

以下

に

抑制

す

ること が好まし

_い

が、特に制 限

す

る ものではな

０

０

3

4

以

上

、本発明の №

n

系フ

_ェ

ラ_イ ト_{コアの基本成分、副成分}

_お

_{よび抑制成分}

_に

_つ

い

て説 明し

た

が 、本発明では、コアの成分組成 を上記の範

囲

に限定

す

るだけでは不

十

分で、以下に述_べる表面積に

関す

る式を満た

す

必要がある。

す

なわ

ち

、コアの表面積に

つ

_い

て、次式 1 実測比表 面積 理想比表面積 く 5００

一

1) の関係 を満足 さ

_せ

_ること_{が重要である。} ここに、実測比表面積は、 883０ (2００

年)

の

B

法

(

多点法

)

で求め た値であり_、単位は n である。また、理想比表面積は、フ

_ェ

ライ ト_コアの

_寸

_法 及び質量 を基に、コアに空隙がなく_理想状態 と_{仮定して算}

_出

_{した表面積の値 を}コア 質量で除し

た

値 であり_{、単位は同じ}く

₉

_である。 参考 の

た

め、図

3

に、理想比表面積の算出要領 を

示

す

。

す

なわ

ち、

コア表面が完全 に平ら_{な、理想状態}と_仮定

_す

_れ

_ば

_、

_{比表面積は、次の}

式

で算

出

が可能。 理想比表面積二

2

X

外 径

_一

内径

)

A

X

冗 外 径十

内

径

)

X

冗 X 高さ _コア質量

０

０

3

5

増

分

透磁率の低下が出現し問題と_{な る、 フ}

_ェ

ラ_イ ト_コア

_内

_{に空隙が数多}く_含ま

_れ

る場合は、コア表面にも_{空隙が数多}く_残存して

_い

_{るために実測比表面積の値 は大き} く_{な る。そのため実測比表面積 理想比表面積の比は大き}く_{な る。そして、この実} 測比表面積 理想比表面積の比に

つ

い

て調査を重ね

た

結 果

、

この比の値を 15００未 満 に抑えることが_でき

れ

ば増分透磁 率が低下しな

_い

、

す

なわ

ち

コア表面の空隙残が

2 少 な

_い

紋密 なコアが得ら

_れ

_{た、と見倣}

_せ

ること が明らかにな

_っ

た

のである_。より_好 まし

い

(実測比表面積 理想比表面積 比は 5０以下である。

０

０3

6 な

お

、実測比 表面積 理想比表 面積の比率 を 5_００未満に抑制

す

るためには、 № n 系フ

_ェ

ライ ト_{の製造工程に}

_お

_{ける造粒 条 件を最適 化し、軟}

_い

_{造粒粉 を得}るこ とが重要である。 こ こに、№ n フ_{ヱ ラ}イ ト_の製造プロセスは公知 の技術で あり_、 造粒 法は主

に

ス_{プ レー ド}ライ法が採用さ

れ

て

お

り_{、詳 細は例 えば文献} 「_フ

ェ

ライ ト」 ( 986 、丸善、平賀

，

奥谷

，

尾島) の5 2

ぺ一

_ジ等に_記載さ

れ

て

_い

_る。 ま

た

、造粒粉の硬度に

_つ

_い

て

は

、J S _{8 8 4} ( 9 9 3 _年) _に定めら

れ

た造粒 粉圧 壊強度 測定

に

より_{数値化が可能であ}り_{、この圧壊 強度が} ・０

畑

a 以下であ

れ

ば、実 測比表面積 理想比表面積の比を 5００未満に抑制可能であること_が究明さ

_れ

_た。 よ り_好まし

_い

_{圧壊 強度は} ・００ a 以下で ある。

００

3 7 な

お

、№Zn 系フ

_ェ

ライ ト_{は比抵抗が} 2 ０ 臼 未満と_低

_い

_こと

_か

ら、しぱ しば表面 に絶縁コーテ_ィング処理を施 し

た

上で用

_い

ら

れ

るが、本発明が規定

す

る実測比表面 積の値は、コーテ_ィング未処理状態のコアの測定値と

_す

_る。 と

_い

う_{のは、コーテ}

_ィ

ン グ処理さ

_れ

_{た場 合は表面が平滑化}さ

_れ

_{るため、№ n 系フ}

_ェ

ラ_イ ト_{の比 表面積 を}

正

確に測定

す

ることが不可能と_なるためで ある。

０

０3

8

本発明の № n 系フ

_ェ

ライ ト

_にお

_い

_{ては、上記した成分}以外に、さら_なる副成分 として、以下の述_べる成分 を適宜含有さ

_せ

ることができる。

００

3 9 酸化コバ

_ル

ト ( o 換算) 5０

～

3_{０００ ass Pp}

正

の磁 気異方性を有

す

る酸 化コバ_ル ト_{を適 量含有}さ

_せ

ることで、

０

C

_か

ら 8 5

C

に

わたる広

_い

温度 域にわた

_っ

て直流磁場

印

加 の下での増分透磁率 仕 A の向上が実 現可能である。 し

_か

しなが ら、酸化コバ_ル ト_{の含有量が 5０ a s s Pp m 未満 ではその} 添加効果に乏しく_{、一方、酸化コバル} ト_{の含 有 量が} 3０００ass Pp m を超えると、全

温度域で直流磁場

印

加の下での増分透磁率 ノ ム が低下

す

る。従

っ

て、酸化コバル ト_{の含有量は、}

。

_０換算で5_０

～

_3０００

_㎎

，

，

_{p の範}

囲

_とし

_た

_。 「0 酸化_ジルコニウム (

，

換 算) ０００5

～

_０・０7 5

"s

，

、酸化タンタル (T

"

，

０

，

換 算)

０

００5

～

０_・０7 5 m_a

，

，

_、酸化 ハ フニウム (H

，

換算) ０００5

～

０_・０7 5 a s

，

お

よび酸 化二オブ №

，

0

，

換算) ０００5

～

０_・０7 5 ass のぅち

か

ら選んだェ_種また ほ2 種以上 こ

れ

らの成分は

_い

ず

れ

も、高

_い

融点をも

_つ

化 合物であり_{、№ n 系フ}

_ェ

_ライ ト_に 含有き

_せ

_{た場合には結}

_晶

_粒を小 く

_す

_{る働きをも}

_つ

_こと

_か

_{ら、粗大な結晶粒の生成} を抑制し、直流磁場

印

加 の下での増分透磁率 _りム _の向

_上

_に寄与

_す

_{る。この効果は、} 各成分 の含有 量があまり_に少な

_い

と

_十

_分にほ得ら

_れず

、

一

方、あまり_に多

_す

_ぎると、 異常粒成長が発生し、直流磁場

印

加の下での増分透磁率 仕 の低下 を招く。従

っ

て、こ

れ

ら_{の成分はそ}

_れ

_ぞ

_れ

_{、上記 の範囲で含 有}さ

_せ

_るものと_し

_た

_。 O

4

な

お

、以上の添加物群に

つ

_い

ては、酸化コバル トと_{同時に加え る こ}と

_に

_よ り

_、

_8０

A

の磁場

印

加の下での増分透磁率 が A の値 を大幅 に上昇さ

せ

ることができる。 この理 由に

_つい

ては、まだ明確には解 明さ

_れ

_て

_い

_な

_い

_{が、酸化コバル} ト

_お

_よび酸化 ジ_ルコニウム、酸化 タンタル、_{酸 化 ハ フニ}ウム若 しく_{は酸 化 二オブを同時に加えた} 際に増分透磁 率 は ム を上昇さ

せ

る何ら

か

の化合物が生成して

い

るものと_{考え ら}

_れ

る。

０

4 2

次に、本発 明の№7n 系フ

_ェ

ラ_イ ト_{の好 適な製造方法に}

_つ

_い

_{て説 明}

_す

_る。 ま

ず

、所定の比率になるよ ぅ_{に、基本成分 であ}る酸化鉄、酸化亜鉛

お

よび酸化マ ンガンの粉末 を秤量し、こ

れ

らを充分 に混合した後に仮焼を行ぅ_{。 次に、得ら}

_れた

仮 焼 粉を粉砕

す

る。ま

た

、上記した副成分 を加える際は、そ

れ

らを所定の比率で加 え、仮焼 粉と_{同時 に粉砕を行}ぅ_{。この作業で、加えた成分の濃度に偏}り_がな

_い

よ ぅ に粉末の

十

分な均質化を行

い

、同時に仮焼 粉を目標 と

_す

る_{平均粒径まで微細化}

_す

る 必要がある。

_つ

_い

で

、

得ら

れ

た粉末に、ポリ_{ビニルアルコール等の有機物バインダ}

一を

加

え、ス_{プ レ}ー

_ド

ライ法等による造_{粒 に}より_{圧壊強度が} ・０

帆

a 未満

の

軟

い

造 粒粉と_した後に

，

所望の形状 に圧縮成形し、その後適切な焼成条件の下で焼成 を行 う_{。圧縮成形に}

お

ける加圧力は 15

～

2０ a 程度、また焼成条件は 2００

～

4００

C

8

～

時間程 度と

_す

_{るのが好ま}

_し

_い

_。

０

_０

4

3

こ こに、造粒粉の圧壊 強度を _・

1

０ a 未満 に抑え る手法と_{しては、造粒}

_す

る_{際 の} 温度を低下

_す

ること、具体的には、従 来の25０

～

3００

C

より_{も 5０}

～

_００

_C

_{程 度 低}

_い

_、

～

?００ 程度と

す

ることが有利である。 な

_お

、従 来の 5０

～

3００

C

で造_{粒 した場}合、造粒粉の圧壊 強度は _・2

～

_{・4 岨日}程 度と_なり_、

_か

よぅ_{な圧壊強度では、本発明で目標}と

_す

る 実測比表面積 理想比表面積

_く

5００ (1) が得ら

れ

な

_い

こと_{は、前述した}と_おり_である。 「

4

4

か

く _して得ら

_れ

_{た№ 系フ}

_ェ

ライ ト_{は、従 来の№}

_n

_系フ

_ェ

ラ_イ ト_{では不可能で} あ

_っ

た

、8０

A

と

_い

ぅ大きな直流磁場

印

加の下、

０

～

85

で

の温度領域に

お

ける増 分透磁率 肛 ム が 4００以上、か

つ

65

C

に

お

ける増分透磁率 は A が 7００以上と

い

う 高

_い

値を実現

す

ること_{ができ る。} 実施例

０

4

5

基本成分である酸化鉄、酸 化亜鉛

お

よび酸化マンガンの組成が

、

Fe

，

，

、 n

お

よ び №０換算で、表 ェ_に示

_す

_{比率になる よ}う_{に秤 量した各原料粉末を、 ボール}ミ_{ル を} 用

_い

て 6 時間混合 し

た

後、空気中で 925

C

で

3

時間の仮焼 を行

_っ

た。次に、この 仮焼粉に、副成分と_して酸化珪素

お

よび酸化力ルシウ ムを、

，

お

よ_び a 換算で 同 じく_表 工 _に示

す

_{比率となるよ} うに秤量し

た

_{後に添加し}

、

_ボールミ_{ルで 2 時間粉} 砕_を行

_い

、得ら

_れ

た混合粉にポリ_{ビニルアル}コールを加 えて S o

C

の温度で造粒し、 1 8

_帆

a の圧力を付_{加 して} トロイダ_ルコアを成形 した。その後、この成形体を焼成

炉に装入し

て

、最高温度 35０Cで焼成を行

_い

、外径 6_・０

㎜

、

内径 3_・０

㎜

お

よ び高さ 4_・０

_㎜

の焼結 体コアを得 た。

００

4

6

か

く _して得ら

_れ

_{た各 試料に}

_つい

_{て、 ０ ター ン の巻 線を施 し、 直流}

_印

_{加 装置} (4284 アジ_レント

・

_{テクノロジ社製) を用}

_い

_{て 8 ０}

_A

_{の直流磁場をコア}

_に印

加 した状態で、L メータ (4284

A

アジ_レン ト

・

_{テク ノロジ社製) を用}

_い

_、測定 電圧 ００ 、測定周波数 ００_畑z に

_お

ける

C

23

C

65

C

_お

よ

_び

85

C

で

_の

増 分透磁率 は A を測 定 した。 なお、初透磁率 恥 は、2 3

C

に

お

い

て LCR メータ (4284

₎

_を用

_い

て測 定

した

。

００

4

7

な

お

、試料作製に

お

_い

て、酸化 鉄をはじめと

_す

_る原料は

_すべ

_{て高純 度の}も_のを用

い

、また混合 、粉砕媒体であるボー ルミ_{ル に}

つ

_い

_てはリ_ン

_お

_{よびホク素の含有量が} 低

_い

ものを用

_い

、仮焼

_は十

分な空気流下で行

_い

、か

つ

をほと_{んど含有しな}

_い

_純 水を用

_い

_たた

め、

P

、 、S

_お

よ_{び の最終的な}含有量は全ての試料で

P

、 は

2 ass _{Pp n} S

3

ass _{Pp m}

6

ass p であ

_っ

た。

また、

_J

S 884 に基_づき測定した造粒粉の圧壊強度は 0_・9０

_ｱ

００5 a であ

_っ

たためにフ_{ヱ ラ}イ ト_{コア表面の空隙残存が少な}く_{、そのため実測比表面積は 0} ・453 。

～

０，493 V g、また理想比表面積は 4_・44 ０ Vg で あり、 (実測比表面積

ノ

理 想比表面積) 比は ０2０

～

1０と_、

_いずれ

_{も 5００を下回}

_っ

_て

_い

_た

_。 さ らに、各試料の結

晶

粒径に

_つい

ては、コアを切断し、破断面 を研磨したものを 光学顕微鏡を用

_い

て5_{００倍で異なる}

₃

_{視野を撮影し、画像内に含ま}

_れ

_{る粒子 に}

_つい

て測定した粒径

か

ら平均結晶粒径を算出 した。 得ら

_れ

_{た結 果を表} 工 _に併記

_す

_る。