(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４７．７〜５０．５モル％のＦｅ２Ｏ３と、３．５モル％以下（０を含む）のＣｕＯと、残部がＺｎＯおよびＮｉＯであり、かつＺｎＯ／ＮｉＯのモル比が０．８２〜１．１である主成分１００重量部に対し、０．０５〜０．８重量部のＢｉ２Ｏ３と、０．００５〜０．１５重量部のＭｏＯ３を含有し、密度を５．１ｇ／ｃｍ３以上としたことを特徴とする高飽和磁束密度フェライト材料。
【請求項２】
請求項１記載の主成分１００重量部に０．２７重量部以下のＣｏＯを含有することを特徴とする高飽和磁束密度フェライト材料。
【請求項３】
請求項１または請求項２の高飽和磁束密度フェライト材料でもって所定形状になしたフェライトコア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は飽和磁束密度の高い酸化物磁性材料およびこれを用いたフェライトコアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｎｉ−Ｚｎ系のフェライト材料は、インダクター、変圧器、安定器、電磁石、ノイズ除去等のコアとして広く使用されている。
【０００３】
近年、携帯電話やノート型パソコンなどのバッテリー駆動型の携帯機器については、小型・薄型化の進展とともに、これらに搭載する電源に対しても小型・薄型化が強く求められている。たとえば、ノイズ除去用のコアを小型にした場合、大きな電流を流すことがむずかしくなり、そのために大きな電流を流すことのできるフェライト材料として飽和磁束密度の大きい材料が求められていた。
【０００４】
すなわち、フェライト材料でもってコア形状とし、巻き線を施してコイルとした場合に、巻き線に加える電流を大きくすると、磁束密度が大きくなるが、ある程度にまで大きくなると飽和し、それ以上の磁束密度が得られないという特性があり、この時の磁束密度は飽和磁束密度（以下、この飽和磁束密度の値をＢｓ値と略記する）と呼ばれ、そして、Ｂｓ値を越えるような電流を流すと発熱等の不都合が生じてしまう。したがって、Ｂｓ値が大きいほど大きな電流を流すことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般的に用いられるＮｉ−Ｚｎ系フェライトではＢｓ値が４３００Ｇ（ガウス）未満と低いものである。
【０００６】
また、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトに各種添加物を加えて特性を高めることが提案されているが（特開昭４９−２０９２号、特開昭４９−２０９３号、特公昭５２−２７３５８号および特開平６−２９５８１１号参照）、いずれも上記問題を解決するものではなかった。
【０００７】
したがって本発明の目的はＢｓ値が４３００Ｇ以上の高飽和磁束密度フェライト材料を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、本発明の高飽和磁束密度フェライト材料でもって所定形状になしたフェライトコアを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するために手段】
本発明の高飽和磁束密度フェライト材料は、４７．７〜５０．５モル％のＦｅ２Ｏ３と、３．５モル％以下（０を含む）のＣｕＯと、残部がＺｎＯおよびＮｉＯであり、かつＺｎＯ／ＮｉＯのモル比が０．８２〜１．１である主成分１００重量部に対し、０．０５〜０．８重量部のＢｉ２Ｏ３と、０．００５〜０．１５重量部のＭｏＯ３を含有し、密度を５．１ｇ／ｃｍ３以上としたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の高飽和磁束密度フェライト材料は、上記本発明の高飽和磁束密度フェライト材料において、主成分１００重量部に０．２７重量部以下のＣｏＯを含有することを特徴とする。
【００１１】
さらに本発明のフェライトコアは、本発明の高飽和磁束密度フェライト材料でもって所定形状になしたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の高飽和磁束密度フェライト材料は、Ｎｉ−Ｚｎ（−Ｃｕ）系フェライト材料に対し、Ｂｉ２  Ｏ３  、ＭｏＯ３  、ＣｏＯを添加するとともに、上述のとおりに組成を限定し、これによって、Ｂｓ値４３００Ｇ以上、さらには４５００Ｇ以上を達成し、そして、室温（２５℃）における比抵抗を１０８  Ω・ｃｍ以上という高い抵抗にして、しかも、透磁率μを３００以上とした高飽和磁束密度が得られた点が特徴である。
【００１３】
このようなＮｉ−Ｚｎ（−Ｃｕ）系フェライト材料は、Ｆｅ２  Ｏ３  を４７．７〜５０．５モル％、好適には４８．０〜５０．０モル％に、ＣｕＯを３．５モル％以下、好適には、３．０モル％以下に、また、残部がＺｎＯ、ＮｉＯであり、かつＺｎＯ／ＮｉＯのモル比が０．８２〜１．１、好適には０．８５〜１．０であるものを主成分とした。
【００１４】
Ｆｅ２  Ｏ３  が４７．７モル％未満では、Ｂｓ値と透磁率μが低下し、５０．５モル％を越えると抵抗値が低下する。ＣｕＯが３．５モル％を越えると透磁率μやＢｓ値が低下する。ただし、ＣｕＯは必須成分ではなく、透磁率μの向上のためには実質上含有させない方がよく、他方、Ｂｓ値を改善させるためには含有させるのがよく、最適には２モル％程度がよい。また、ＺｎＯ／ＮｉＯのモル比が０．８２未満では、透磁率μが低下し、１．１を越えるとＢｓ値が低下する。
【００１５】
さらに上記主成分１００重量に対し、Ｂｉ２  Ｏ３  を０．０５〜０．８重量部、好適には０．１０〜０．５重量部で、ＭｏＯ３  を０．００５〜０．１５重量部、好適には０．０１〜０．１重量部で含有させる。
【００１６】
本発明においては、ＣｕＯ量が少ないので、難焼結性になるが、焼結促進剤としてＢｉ２  Ｏ３  を添加し、これによって焼結性を高める。そこで、Ｂｉ２  Ｏ３  が０．０５重量部未満の場合には焼結性が低下し、０．８重量部を越えるとＢｓ値が低下する。
【００１７】
ＭｏＯ３  は焼結密度を高くするために添加するが、この添加量が０．００５重量部未満では透磁率μが低下し、０．１５重量部を越えるとＢｓ値が低下する。
【００１８】
また、本発明の高飽和磁束密度フェライト材料については、主成分１００重量部に０．２７重量部以下、好適には０．２５重量部以下でＣｏＯを含有させると、さらにＢｓ値が高くなるという点で望ましい。ただし、０．２７重量部を越えるように添加すると透磁率μが低下する。
【００１９】
本発明の高飽和磁束密度フェライト材料を作製するには、主成分であるＦｅ２  Ｏ３  、ＺｎＯ、ＮｉＯの各原料（必要に応じてＣｕＯを添加する）を上述した組成比率で調合し、振動ミル等で粉砕混合し、その後、仮焼し、この仮焼粉体にＢｉ２  Ｏ３  やＭｏＯ３  を加え、ボールミルを用いて粉砕し、その後、バインダーを加えて造粒し、得られた粉体をプレス成形にて所定形状に成形し、９５０〜１４００℃の範囲で焼成する。
【００２０】
かくして得られた焼結体については、ボイドを低減させるようにして、密度を５．１ｇ／ｃｍ３  以上、好適には５．２ｇ／ｃｍ３  以上にするとよい。密度が５．１ｇ／ｃｍ３  未満の場合には、実効的な磁性体占有率が低くなり、透磁率μ、Ｂｓ値等の磁気特性が低下する。
【００２１】
なお、本発明の高飽和磁束密度フェライト材料は上記成分以外のものを排除するものではない。たとえば、ＭｎＯを０．１５重量部以下の範囲で、あるいはＳｉＯ２  、Ａｌ２  Ｏ３  、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｋ２  Ｏ、Ｓ等をいずれも０．０５重量部未満の範囲で含んでもよい。
【００２２】
つぎに本発明の高飽和磁束密度フェライト材料を用いて作製したフェライトコアについて、その例を図１により説明する。
【００２３】
図１の（ａ）はリング状のトロイダルコア１を示し、（ｂ）はボビン状コア２を示し、それぞれの巻き線部１ａ、２ａに巻き線を施すことによってコイルをなす。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ等、各種電気の電源やノイズ除去用のチョークコイル等に使用できる。
【００２４】
【実施例】
（例１）
４９．５モル％のＦｅ２  Ｏ３  と、２モル％のＣｕＯと、残部がＺｎＯ、ＮｉＯであり、かつＺｎＯ／ＮｉＯのモル比が１．０になるように調合した主成分を振動ミルで混合した後、８００℃〜９５０℃で仮焼した。この仮焼粉体に表１に示す量のＣｏＯとＢｉ２  Ｏ３  とＭｏＯ３  を添加し、ボールミルにて粉砕した後、所定のバインダーを加えて造粒し、圧縮成型して図１に示すトロイダルコア１の形状に成形し、この成形体を９５０〜１４００℃で焼成し、これによって試料Ｎｏ．１〜１８を作製した。この焼成において、焼結性の良否を○と×との２分し、○は１４００℃以下でもって焼結する場合であり、×は１４００℃を越える温度にまで高めることで焼結する場合である。なお、試料Ｎｏ．６〜８を除き、いずれの試料も焼結体密度が５．１ｇ／ｃｍ３  以上である。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
これら各試料の焼結体でもってトロイダルコア１の形状となし、これに線径０．２ｍｍの被膜銅線を７ターン巻き付けて１００ＫＨｚで初透磁率μを測定した。
【００２７】
また、各トロイダルコア１に、図２に示すように線径０．２ｍｍの被膜銅線を用いて一次側巻き線３を１００ターン、二次側巻き線４を３０ターン巻き付けて、一次側巻き線３に電源５を、二次側巻き線４に磁束計６をそれぞれ接続し、１００Ｈｚ、５００ｍＡの条件でＢｓ値を測定した。また、抵抗値はＪＩＳ−Ｃ−２１４１の規格にしたがって測定した。これらの結果も表１に示す。
【００２８】
表１に示す結果から明らかなとおり、本発明の試料Ｎｏ．９〜１４および試料Ｎｏ．１６、１７については、焼結性が良好であり、透磁率μが３００以上にまで高く、さらにＢｓ値が４４００Ｇ以上あり、しかも、比抵抗が１０８  Ω・ｃｍ以上あった。また、試料Ｎｏ．１３、１４、１６および１７については、ＣｏＯを添加したことで、Ｂｓ値が４５００Ｇ以上になった。
【００２９】
これに対し、試料Ｎｏ．６〜８ではＢｉ２  Ｏ３  が添加されていないので、焼結性が低下し、焼結体密度が５．１ｇ／ｃｍ３  未満になる。また、試料Ｎｏ．１〜３ではＢｉ２  Ｏ３  が０．８重量部を越えるので、Ｂｓ値が低い。また、試料Ｎｏ．１、４、６ではＭｏＯ３  が添加されていないので、透磁率μが低く、試料Ｎｏ．３、５、８では０．１５重量部を越えるので、Ｂｓ値が低い。さらにまた、試料Ｎｏ．１５、１８ではＣｏＯを０．２７重量部を越えるので、透磁率μが低い。
【００３０】
（例２）
つぎに（例１）の本発明の試料を作製するに当たって、添加成分であるＣｏＯを０．１重量部、Ｂｉ２  Ｏ３  を０．１重量部、ＭｏＯ３  を０．０１重量部にして、主成分の組成比を表２に示すように幾とおりにも変え、その他の条件を（例１）とまったく同じにしてトロイダルコア１の形状をなす試料Ｎｏ．１９〜３４を得た
【００３１】
【表２】
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【００３２】
これら各試料に対し、（例１）と同様に透磁率μとＢｓ値と抵抗を測定したところ、表２に示すような結果が得られた。また、各試料の密度をアルキメデス法によって測定した。
【００３３】
表２に示す結果から明らかなとおり、本発明の試料Ｎｏ．２６〜３３については、焼結性が良好であり、透磁率μが３００以上あり、さらにＢｓ値が４５５０Ｇ以上あり、しかも、比抵抗が１０８  Ω・ｃｍ以上あった。
【００３４】
しかるに、試料Ｎｏ．１９、２０ではＦｅ２  Ｏ３  量が少なく、Ｂｓ値が低かった。試料Ｎｏ．２２、２３ではＦｅ２  Ｏ３  量が多く、そのために比抵抗が低い。また、試料Ｎｏ．２０、２１、２３ではＣｕＯ量が多く、そのために透磁率μが低い。さらにまた、ＺｎＯ／ＮｉＯのモル比が０．８２未満の試料Ｎｏ．２４では、透磁率μが低く、１．１を越える試料Ｎｏ．２５では、Ｂｓ値が低い。そして、密度が５．１ｇ／ｃｍ３  以下の試料Ｎｏ．３４では透磁率μ、Ｂｓ値ともに低かった。
【００３５】
（例３）
つぎに（例１）の本発明の試料を作製するに当たって、ＣｏＯを含有させないで、添加成分であるＢｉ２  Ｏ３  を０．１重量部、ＭｏＯ３  を０．０１重量部にして、主成分の組成比を表３に示すようにＣｕＯをまったく添加しないで、さらにＦｅ２  Ｏ３  およびＺｎＯ／ＮｉＯを幾とおりにも変え、その他の条件を（例１）と同じにしてトロイダルコア１の形状をなす試料Ｎｏ．３５〜４０を得た。これら各試料に対し、（例１）と同様に透磁率μ、Ｂｓ値、抵抗ならびに密度を測定したところ、表３に示すような結果が得られた。
【００３６】
【表３】
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【００３７】
表３に示す結果から明らかなとおり、本発明の試料Ｎｏ．３５〜３８については、焼結性が良好であり、透磁率μが３８０以上あり、さらにＢｓ値が４４００Ｇ以上あり、しかも、比抵抗が１０８  Ω・ｃｍ以上あった。しかるに、密度が５．１ｇ／ｃｍ３  以下の試料Ｎｏ．３９〜４０では透磁率μ、Ｂｓ値ともに低かった。
【００３８】
（例４）
つぎに（例１）の本発明の試料を作製するに当たって、添加成分であるＣｏＯを０．１重量部、Ｂｉ２  Ｏ３  を０．１重量部、ＭｏＯ３  を０．０１重量部にして、主成分の組成比を表４に示すようにＣｕＯをまったく添加しないで、さらにＦｅ２  Ｏ３  およびＺｎＯ／ＮｉＯを幾とおりにも変え、その他の条件を（例１）と同じにしてトロイダルコア１の形状をなす試料Ｎｏ．４１〜４６を得た。これら各試料に対し、（例１）と同様に透磁率μ、Ｂｓ値、抵抗および密度を測定したところ、表４に示すような結果が得られた。
【００３９】
【表４】
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【００４０】
表４に示す結果から明らかなとおり、本発明の試料Ｎｏ．４１〜４４については、焼結性が良好であり、透磁率μが３６０以上あり、さらにＢｓ値が４５００Ｇ以上あり、しかも、比抵抗が１０８  Ω・ｃｍ以上あった。しかるに、密度が５．１ｇ／ｃｍ３  以下の試料Ｎｏ．４５、４６では透磁率μ、Ｂｓ値ともに低かった。
【００４１】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の高飽和磁束密度フェライト材料によれば、４７．７〜５０．５モル％のＦｅ２  Ｏ３  と、３．５モル％以下（０を含む）のＣｕＯと、残部がＺｎＯおよびＮｉＯであり、かつＺｎＯ／ＮｉＯのモル比が０．８２〜１．１である主成分１００重量に対し、０．０５〜０．８重量部のＢｉ２  Ｏ３  と、０．００５〜０．１５重量部のＭｏＯ３  を含有させることで、比抵抗１０８  Ω・ｃｍ以上、透磁率μ３００以上の高飽和磁束密度を得るとともに、ＢＳ値が４３００Ｇ以上達成できた。
【００４２】
また、本発明においては、さらにＣｏＯを含有させることで、いっそう高いＢＳ値が得られた。
【００４３】
さらにまた、本発明の高飽和磁束密度フェライト材料を用いて、フェライトコアを作製することで、小型化でき、そして、大きな電流を流すことができ、これにより、このフェライトコアを電源用に用いることで、各種電子機器が小型化できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明のフェライトコアを示す斜視図である。
【図２】飽和磁束密度Ｂｓの値の測定方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１          リング状トロイダルコア
２          ボビン状コア
１ａ、２ａ  巻き線部
３          一次側巻き線
４          二次側巻き線
５          電源
６          磁束計
【図１】
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【図２】
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