(57)【要約】粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、式ＭｅＦｅ１２Ｏ１９と、六方晶構造においてｃ面における平面磁気異方性および磁化、または円錐異方性を与えるのに有効なドーパントと、を有し、ＭｅはＳｒ２＋、Ｂａ２＋またはＰｂ２＋であり、かつフェライト粒のｃ軸の３０％超、好ましくは８０％超がｃ面に対して垂直に整列されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトであって、式：
ＭｅＦｅ１２Ｏ１９
と、六方晶構造においてｃ面における平面磁気異方性および磁化、または円錐異方性を与えるのに有効なドーパントと、を有し、ＭｅはＳｒ２＋、Ｂａ２＋またはＰｂ２＋であり、かつ
フェライト粒の３０％超が結晶構造のｃ軸であって、前記ｃ面と垂直なｃ軸に沿って整列されている、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【請求項２】
前記ドーパントは、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｉｒ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｌａ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【請求項３】
前記ドーパントは、Ｃｏ２＋／Ｔｉ４＋、Ｃｏ２＋／Ｚｒ４＋、Ｃｏ２＋／Ｓｎ４＋、Ｃｏ２＋／Ｉｒ４＋、Ｂｉ２＋／Ｃｏ２＋／Ｔｉ４＋、Ｂｉ２＋／Ｃｏ２＋／Ｚｒ４＋、Ｂｉ２＋／Ｃｏ２＋／Ｓｎ４＋、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【請求項４】
式：Ｂｉｘ−Ｂａ１−ｘ（ＣｏＴｉ）ｙＦｅ１２−２ｙＯ１９（ｘ＝０−０．８，ｙ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＴｉ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＺｒ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＳｎ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＩｒ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、ＢｉｘＳｒ１−ｘ（ＣｏＴｉ）ｙ−Ｆｅ１２−２ｙＯ１９（ｘ＝０−０．８，ｙ＝０．５−１．５）、Ｓｒ（ＣｏＴｉ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｓｒ（ＣｏＺｒ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｓｒ（ＣｏＳｎ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、またはＰｂ（ＣｏＴｉ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）を有する、請求項１に記載の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【請求項５】
式：ＢｉｘＢａ１−ｘ（ＣｏＴｉ）ｙＦｅ１２−２ｙＯ１９（ｘ＝０−０．８，ｙ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＴｉ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＺｒ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、またはＢａ（ＣｏＳｎ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９，（ｘ＝０．５−１．５）を有する、請求項１に記載の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【請求項６】
ＭｅはＢａの一部がＳｒで置換されたＢａ２＋であり、式（ＢｉｘＳｒｙＢａ１−ｘ−ｙ）（ＣｏＴｉ）ｚＦｅ１２−２ｚＯ１９（ｘ＝０−０．８、ｙ＝０−１、ｚ＝０．５−２．０）を有する、請求項１に記載の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【請求項７】
前記粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、
５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの動作周波数にわたり５０超の面内透磁率；
１００ＭＨｚで０．５未満の磁気損失正接；
０〜３００ＭＨｚにわたり０．０２未満の誘電損失正接；または、
３０〜３００ＭＨｚにわたり１０〜３０の誘電率
の少なくとも１つを有する、請求項１に記載の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【請求項８】
前記粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、
３０〜３００ＭＨｚにわたって０．２未満の磁気損失正接と、
３０〜３００ＭＨｚにわたって０．０５未満の誘電損失正接と、
を有する、請求項７に記載の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【請求項９】
前記粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、
５０〜３００ＭＨｚにわたる動作周波数で８０超の面内透磁率と、
１００ＭＨｚで０．２未満の磁気損失正接と、
を有する、請求項７に記載の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【請求項１０】
前記六方晶フェライトは、理論密度の少なくとも８５％の焼結密度を有する、請求項１に記載の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【請求項１１】
ｃ面における粒子サイズは、３００μｍまでである、請求項１に記載の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【請求項１２】
請求項１に記載の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを含む物品。
【請求項１３】
前記物品は、インダクタ、垂直磁気記録、アンテナ、マイクロ波吸収体、電磁干渉抑制器、またはシールド材料である、請求項１２に記載の物品。
【請求項１４】
請求項１３のシールド材料を含む無線電力デバイスまたは近距離通信デバイス。
【請求項１５】
請求項１に記載のドープされた粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを製造する方法であって、前記方法は、
ｃ面における平面磁気異方性および磁化、または円錐異方性を提供するのに有効なドーパントを含む、式：
ＭｅＦｅ１２Ｏ１９
（式中、Ｍｅは、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、またはＰｂ２＋である）の複数のフェライト粒を調製することと；
フェライト粒の３０％超が結晶構造のｃ軸に沿ってｃ面に垂直に整列するように複数のフェライト粒を整列させて、ドープされた粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを提供することと；
任意選択的に、ドープされた粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを８００℃超の温度で焼結させて、理論密度の少なくとも８５％の密度を有する焼結材料を提供することと、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記ドーパントは、Ｆｅの一部をＣｏＴｉ、ＣｏＺｒまたはＣｏＳｎと置き換えることによって提供される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
単一粒子を調製することは、乾燥粉末のか焼および焼結、ゾルゲルプロセス、溶融塩プロセス、共沈プロセス、水熱プロセス、ゾルゲル水熱プロセス、または別の化学合成プロセスを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
複数の粒子を整列させることは、粒子に垂直の機械的圧力を加えながら回転する面内磁場を粒子に印加すること、磁場を印加するかまたは印加せずに粒子に機械的剪断力を付与すること、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
複数の粒子を整列させることは、２０００Ｏｅ（１５９１５５Ａ／ｍ）より大きい強度を有する磁場を有する回転する面内磁場を印加することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
複数のフェライト粒を整列させる間に、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを成形することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
焼結前に、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを特定の寸法に切断することを含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、広範囲の動作周波数にわたって高透磁率および低磁気損失を有する粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
スピネルおよび六方晶フェライトは、垂直磁気記録、アンテナ、マイクロ波吸収体および電磁干渉抑制器など、さまざまな薄型電子デバイスで使用する可能性が非常に高い。マイクロ波通信市場の拡大に伴い、フェライトの圧縮体またはフィルムの磁気特性およびマイクロ波特性は、多様な用途の要件を満たすように調整され得る。
【０００３】
マイクロ波周波数での高透磁率および低磁気損失は、電子通信用の電気的に小型のアンテナを作製するための材料を提供するであろう。フェライト基板の独特の磁気誘電特性は、高誘電率基板でしばしば観察される帯域幅のその後の損失を伴うことなくアンテナ素子の小型化を可能にする。このように、磁気誘電体材料は、個人の携帯電話や基地局などで広く使用されている広い帯域幅を備えたアンテナの小型化における適用に大きな可能性を有する。たとえば、マイクロ波アンテナおよびインダクタはいずれも、高度なマイクロ波通信における重要な構成要素である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マイクロ波通信用途などに適した磁気誘電特性を有する新規なフェライトが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、粒子配向性（ｇｒａｉｎ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ）Ｍ型六方晶フェライトは、式：
ＭｅＦｅ１２Ｏ１９
と、六方晶構造においてｃ面における平面磁気異方性および磁化、または容易円錐異方性（ｅａｓｙ  ｃｏｎｅ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）を与えるのに有効なドーパントと、を有し、ＭｅはＳｒ２＋、Ｂａ２＋またはＰｂ２＋であり、かつフェライト粒のｃ軸の３０％超、好ましくは８０％超がｃ面に対して垂直に整列されている。
【０００６】
別の態様において、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを含む物品が含まれる。
さらに別の態様において、ドープされた粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを製造する方法は、ｃ面における平面磁気異方性および容易磁化、または円錐異方性を提供するのに有効なドーパントを含む、式：
ＭｅＦｅ１２Ｏ１９
（式中、Ｍｅは、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、またはＰｂ２＋である）の複数のフェライト粒を調製することと；フェライト粒のｃ軸の３０％超、好ましくは８０％超がｃ面に垂直に整列するように複数のフェライト粒を整列させて、ドープされた粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを提供することと；任意選択的に、ドープされた粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを８００℃超の温度、好ましくは８００〜１３５０℃で焼結させて、理論密度の少なくとも８５％、好ましくは理論密度の９０％超の密度を有する焼結材料を提供することと、を含む。
【０００７】
上記した特徴および他の特徴は、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲から当業者によって認識および理解されるであろう。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
３０〜１０００ＭＨｚのＶＨＦ帯および３００〜１０００ＭＨｚのＵＨＦ帯のような広範囲の動作周波数にわたって高透磁率および低磁気損失を有する磁気誘電材料を提供するために使用することができる新規な粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを本明細書に記載する。本明細書に開示された材料は、六方晶フェライト材料ではこれまでに観察されていなかった約８０ＭＨｚ以上、１００ＭＨｚ以上、または１５０ＭＨｚ以上の相対透磁率（ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｉｅｓ）を有することができる。
【０００９】
一態様において、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、式：
ＭｅＦｅ１２Ｏ１９
と、六方晶構造において、ｃ面における平面磁気異方性および容易磁化（即ち、容易基底面）、または容易円錐異方性を与えるのに有効なドーパントと、を有し、ＭｅはＳｒ２＋、Ｂａ２＋またはＰｂ２＋であり、かつフェライト粒の３０％超、好ましくは８０％超が結晶構造のｃ軸に沿って、ｃ面と垂直に整列されている。粒子配向性六方晶フェライトは、テクスチャード（ｔｅｘｔｕｒｅｄ）六方晶フェライトとも呼ばれる。
【００１０】
六方晶フェライトは、平面軸を「ａ」（ａ１、ａ２、ａ３）軸と呼ぶ結晶構造を有する。ｃ−面の面は、基底面（ｂａｓａｌ  ｐｌａｎｅ）とも呼ばれる。ｃ軸とは、ｃ−面から出る軸のことである。純粋なＭｅＦｅ１２Ｏ１９構造中の適切なドーパントまたはドーパントの混合物は、磁気異方性を一軸ｃ軸からｃ面または容易円錐面（ｅａｓｙ  ｃｏｎｅ−ｐｌａｎｅ）に容易に調整することができる。その結果、容易磁化（ｅａｓｙ  ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）は、ｃ軸からｃ面または容易円錐に変更することができる。同時に、ｃ軸は困難軸となる一方でｃ面または円錐面は容易磁化である。本願の発明者らは、ｃ面または円錐面における容易磁化を保持しながら、結晶構造のｃ軸に沿って予想外に高い整列（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を有するＭ型六方晶フェライトを開発した。粒子配向性フェライトにおいて、フェライト粒の３０％超、好ましくは８０％超が、ｃ面に垂直な結晶構造のｃ軸に沿って整列している。
【００１１】
ドーパントは、平面磁気異方性、すなわち、ｃ面における容易磁化、または結晶における容易円錐異方性（ｅａｓｙ  ｃｏｎｅ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）を提供する。容易軸は、磁化方向について好ましい軸として定義される。本明細書で使用されるように、容易円錐異方性は、安定な磁気状態が特定の対称軸を中心とする角度にある異方性である。ドーパントは、単一のドーパントまたはドーパントの混合物であり得る。一態様において、ドーパントは、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｉｒ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｌａ、またはそれらの組み合わせを含む。より具体的には、ドーパントは、Ｃｏ２＋／Ｔｉ４＋、Ｃｏ２＋／Ｚｒ４＋、Ｃｏ２＋／Ｓｎ４＋、Ｃｏ２＋／Ｉｒ４＋、Ｂｉ２＋／Ｃｏ２＋／Ｔｉ４＋、Ｂｉ２＋／Ｃｏ２＋／Ｚｒ４＋、Ｂｉ２＋／Ｃｏ２＋／Ｓｎ４＋、またはそれらの組み合わせを含む。
【００１２】
一態様において、ドーパントは、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト中のＦｅの少なくとも一部を置換する。
本開示の特定の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトには、式：Ｂｉｘ−Ｂａ１−ｘ（ＣｏＴｉ）ｙＦｅ１２−２ｙＯ１９（ｘ＝０−０．８，ｙ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＴｉ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＺｒ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＳｎ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＩｒ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、ＢｉｘＳｒ１−ｘ（ＣｏＴｉ）ｙ−Ｆｅ１２−２ｙＯ１９（ｘ＝０−０．８，ｙ＝０．５−１．５）、Ｓｒ（ＣｏＴｉ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｓｒ（ＣｏＺｒ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｓｒ（ＣｏＳｎ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、およびＰｂ（ＣｏＴｉ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）を有するフェライトが含まれる。好ましい粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトには、式：ＢｉｘＢａ１−ｘ（ＣｏＴｉ）ｙＦｅ１２−２ｙＯ１９，（ｘ＝０−０．８，ｙ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＴｉ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＺｒ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、およびＢａ（ＣｏＳｎ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９，（ｘ＝０．５−１．５）を有するフェライトが含まれる。特定の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、式：（ＢｉｘＳｒｙＢａ１−ｘ−ｙ）（ＣｏＴｉ）ｚＦｅ１２−２ｚＯ１９（式中、ｘは０．０５〜０．５，ｙは０〜１、そしてｚは０．５〜２．０である）を有する。この特定のフェライトでは、Ｂａの一部をＳｒで置換する。
【００１３】
粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、多数の有利な特性のうちの１つ以上を有することができる。相対透磁率は、高周波用途における磁性材料の性能を示す特性であり、自由種のそれに対して印加磁場に対して線形に応答する材料の磁化の程度の尺度である。相対透磁率は、１〜１０００ＭＨｚにわたるインピーダンスアナライザまたは０．５〜１０ＧＨｚにわたる同軸エアライン取付け具を備えたベクトルネットワークアナライザ（ＶＮＡ）によって測定できる。粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの動作周波数にわたって、５０超、８０超、１００超、または１５０超の面内（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）相対透磁率を有することができる。粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、好ましくは、１００ＭＨｚの動作周波数にて、５０超、８０超、１００超、または１５０超の面内相対透磁率を有することができる。
【００１４】
磁気損失正接（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｌｏｓｓ  ｔａｎｇｅｎｔ）、誘電損失正接（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌｏｓｓ  ｔａｎｇｅｎｔ）、および誘電率（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｎｓｔａｎｔ）も、材料の磁気誘電特性の測定値である。粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、１００ＭＨｚで０．５未満、またはさらには０．２未満、好ましくは１００ＭＨｚで０．１未満の磁気損失正接を有することができる。磁気損失正接は、インピーダンスアナライザまたは同軸エアライン取付け具を備えたＶＮＡによって測定することができる。
【００１５】
粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、０〜３００ＭＨｚにわたって０．０２未満、好ましくは３０〜３００ＭＨｚにて０．０３未満の磁気損失正接を有することができる。誘電損失正接は、インピーダンスアナライザまたは同軸エアライン取付け具を備えたＶＮＡによって測定することができる。
【００１６】
粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、３０〜３００ＭＨｚにわたって１０〜３０の、または３００〜１０００ＭＨｚにわたって６〜３０の誘電率を有することができる。誘電率は、インピーダンスアナライザまたは同軸エアライン取付け具を備えたＶＮＡによって測定することができる。
【００１７】
一態様において、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、５０〜３００ＭＨｚにわたる動作周波数で８０超の面内相対透磁率を、１００ＭＨｚで０．２未満、好ましくは１００ＭＨｚで０．１未満の磁気損失正接を、有する。
【００１８】
別の態様において、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、３０〜３００ＭＨｚにわたって０．５未満、または０．２未満、好ましくは３０〜３００ＭＨｚにわたって０．１未満の磁気損失正接を、かつ３０〜３００ＭＨｚにわたって０．０５未満、好ましくは３０〜３００ＭＨｚにわたって０．０２未満の誘電損失正接を、有する。
【００１９】
別の態様において、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの動作周波数にわたり５０超の面内透磁率、または１００ＭＨｚの動作周波数で５０超の面内透磁率を；１００ＭＨｚで０．５未満の磁気損失正接を；０〜３００ＭＨｚにわたり０．０２未満の誘電損失正接を；３０〜３００ＭＨｚにわたり１０〜３０または３００〜１０００ＭＨｚにわたり６〜３０の誘電率を、それぞれ有する。
【００２０】
さらに別の態様において、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの動作周波数にわたり８０超の面内透磁率、または１００ＭＨｚの動作周波数で８０超の面内透磁率を；１００ＭＨｚで０．２未満の磁気損失正接を；３０〜３００ＭＨｚにわたり０．０３未満の誘電損失正接を；３０〜３００ＭＨｚにわたり１０〜３０または３００〜１０００ＭＨｚにわたり６〜３０の誘電率を、それぞれ有する。
【００２１】
またさらに別の態様において、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの動作周波数にわたり１５０超の面内透磁率、または１００ＭＨｚの動作周波数で１５０超の面内透磁率を；１００ＭＨｚで０．１未満の磁気損失正接を；３０〜３００ＭＨｚにて０．０３未満の誘電損失正接を；そして３００〜１０００ＭＨｚにわたり６〜３０の誘電率を、有する。
【００２２】
ｃ面（ａ軸に沿って）における粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトの粒子サイズは、０．５〜２マイクロメートル（μｍ）、２〜６μｍ、６〜２０μｍ、２０〜１００μｍ、１００〜２００μｍ、又は３００μｍまでであり得る。
【００２３】
一態様において、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトが焼結される。焼結は、８００℃超、好ましくは８００〜１３５０℃の温度で行うことができる。焼結した粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、理論密度の少なくとも８５％、好ましくは理論密度の少なくとも９０％の焼結密度を有することができる。理論密度は、結晶構造と化学式またはＸ線回折測定によって計算される。
【００２４】
本明細書には、本明細書に記載されている粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを含む物品も含まれる。例示的な物品は、インダクタ、垂直磁気記録、アンテナ、マイクロ波吸収体、電磁干渉抑制器、または、無線電力デバイスおよび近距離通信におけるシールド材料などのシールド材料を含む。民生用電子デバイスの場合、ドープされた、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、ユーザの手または頭の存在下での性能の向上、より良好な吸収放射線特性などを提供することが期待される。
【００２５】
また、本明細書には、ドープされた粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを製造する方法が含まれ、同方法は、ｃ面における平面磁気異方性および容易磁化、または容易円錐異方性を提供するのに有効なドーパントを含む、式：
ＭｅＦｅ１２Ｏ１９
（式中、Ｍｅは、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、またはＰｂ２＋である）の複数のフェライト粒を調製することと；フェライト粒のｃ軸の３０％超、好ましくは８０％超がｃ面に垂直に整列するように複数のフェライト粒を整列させて、ドープされた粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを提供することと；任意選択的に、ドープされた粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを８００℃超、好ましくは８００〜１３５０℃の温度で焼結させて、理論密度の少なくとも８５％、好ましくは理論密度の９０％超の密度を有する焼結材料を提供することと、を含む。
【００２６】
一態様において、ドーパントは、Ｆｅの一部をＣｏＴｉ、ＣｏＺｒまたはＣｏＳｎと置き換えることによって提供される。
一態様において、単一粒子を調製することは、乾燥粉末のか焼および焼結、ゾルゲルプロセス、溶融塩プロセス、共沈プロセス、ゾルゲル水熱プロセス、水熱プロセス、または別の化学プロセスを含む。乾燥粉末のか焼／焼結は、従来のセラミックプロセスである。
【００２７】
従来のセラミックプロセスの例において、ＢａＦｅ１２Ｏ１９粉末は、ＢａＣｏ３およびＦｅ２Ｏ３粉末をボールミルにかけた後、９００〜１２００℃でか焼することによって調製される。この粉末には、例えばＢｉ２Ｏ３をドープした後、さらにボールミルを用いてドーパントを添加する。
【００２８】
例示的なゾルゲルプロセスにおいて、Ｂａ（またはＳｒ）Ｆｅ１２Ｏ１９は、Ｂａ（またはＳｒ）（ＮＯ３）２とＦｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏをエチレングリコール等の溶媒に溶解した後、脱水してゲルとし、か焼することによって調製され、ＢａＦｅ１２Ｏ１９またはＳｒＦｅ１２Ｏ１９粉末として提供される。
【００２９】
例示的な溶融塩プロセスでは、塩化物または硫酸塩などの溶融塩が使用される。反応物と塩の混合物が塩の溶融温度を超えて加熱され、生成物粒子が形成される。反応した塊を冷却するとき、塩は、塩の溶媒、典型的には水を使用して除去される。
【００３０】
例示的な共沈法では、硝酸鉄と酢酸バリウム粉末を選択したＦｅ３＋／Ｂａ２＋モル比で混合し、ＮａＯＨを用いて室温で共沈することにより、ＢａＦｅ１２Ｏ１９粉末が調製される。次に、共沈生成物をか焼して六方晶フェライトが提供される。
【００３１】
例示的な水熱プロセスでは、水酸化バリウムおよびＦｅＯＯＨを含む水性懸濁液を、例えばオートクレーブ内でゆっくりと２５０℃〜３２５℃の温度に加熱し、次いで室温まで冷却することによりして六方晶フェライトが提供される。
【００３２】
前述の方法によって生成された六方晶フェライト粉末のいずれも、例えば、Ｂｉ２Ｏ３のようなドーパントを添加し、続いてボールミリングを行ってドーパントを組み込むことによってドープすることができる。あるいは、ドーパントは六方晶フェライトの合成時に添加することができる。
【００３３】
一態様において、複数の粒子を整列させることは、粒子に垂直の機械的圧力を加えながら回転する面内磁場を粒子に印加すること、磁場を印加するかまたは印加せずに粒子に機械的剪断力を付与すること、またはそれらの組み合わせを含む。粒子に機械的圧力を付与しながら回転磁場を印加すると、整列時にフェライト粉末が圧縮される。特定の態様において、複数の粒子を整列させることは、２０００エルステッド（Ｏｅ）（１５９１５５Ａ／ｍ）より大きい、好ましくは８０００Ｏｅ（６３６６２０Ａ／ｍ）より大きい強度を有する磁場を有する回転する面内磁場を印加することを含む。
【００３４】
ドープされた粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを製造する方法において、複数のフェライト粒を整列させる間に、同方法は、任意選択的に、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを成形することを含む。すなわち、磁場の整列と機械的プレスを同時に適用して、通常は未焼成体（ｇｒｅｅｎ  ｂｏｄｙ）と呼ばれる圧粉体（ｐｏｗｄｅｒ  ｃｏｍｐａｃｔ）を提供することができる。未焼成体の形成に続いて、例えば、９００〜１３００℃の温度で２〜１０時間焼結させることができる。焼結前に、未焼成の圧粉体を特定の寸法に切断することができる。未焼成の圧粉体は、金型内で焼結されて、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを含む部品の形状を提供することができる。
【００３５】
本発明は、以下の態様によってさらに説明される。
態様１：粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトであって、式：
ＭｅＦｅ１２Ｏ１９
と、六方晶構造においてｃ面における平面磁気異方性または円錐異方性を与えるのに有効なドーパントと、を有し、ＭｅはＳｒ２＋、Ｂａ２＋またはＰｂ２＋であり、かつフェライト粒の３０％超、好ましくは８０％超が結晶構造のｃ軸に沿って、ｃ面と垂直に整列されている、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【００３６】
態様２：ドーパントは、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｌａ、またはそれらの組み合わせを含む、態様１の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【００３７】
態様３：ドーパントは、Ｃｏ２＋／Ｔｉ４＋、Ｃｏ２＋／Ｚｒ４＋、Ｃｏ２＋／Ｓｎ４＋、Ｂｉ２＋／Ｃｏ２＋／Ｔｉ４＋、Ｂｉ２＋／Ｃｏ２＋／Ｚｒ４＋、Ｂｉ２＋／Ｃｏ２＋／Ｓｎ４＋、またはそれらの組み合わせを含む、態様１の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【００３８】
態様４：式：Ｂｉｘ−Ｂａ１−ｘ（ＣｏＴｉ）ｙＦｅ１２−２ｙＯ１９（ｘ＝０−０．８，ｙ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＴｉ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＺｒ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＳｎ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＩｒ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、ＢｉｘＳｒ１−ｘ（ＣｏＴｉ）ｙ−Ｆｅ１２−２ｙＯ１９（ｘ＝０−０．８，ｙ＝０．５−１．５）、Ｓｒ（ＣｏＴｉ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｓｒ（ＣｏＺｒ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｓｒ（ＣｏＳｎ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、またはＰｂ（ＣｏＴｉ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）を有する、態様１の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【００３９】
態様５：式：ＢｉｘＢａ１−ｘ（ＣｏＴｉ）ｙＦｅ１２−２ｙＯ１９（ｘ＝０−０．８，ｙ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＴｉ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、Ｂａ（ＣｏＺｒ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９（ｘ＝０．５−１．５）、またはＢａ（ＣｏＳｎ）ｘＦｅ１２−２ｘＯ１９，（ｘ＝０．５−１．５）を有する、態様１の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【００４０】
態様６：ＭｅがＢａの一部をＳｒで置換したＢａ２＋であり、式（ＢｉｘＳｒｙＢａ１−ｘ−ｙ）（ＣｏＴｉ）ｚＦｅ１２−２ｚＯ１９（ｘ＝０〜０．８、ｙ＝０〜１、ｚ＝０．５〜２．０）を有する、態様１の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【００４１】
態様７：粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、
５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの動作周波数にわたって５０超、８０超、１００超、または１５０超の面内透磁率、
好ましくは１００ＭＨｚの動作周波数において５０超、８０超、１００超、または１５０超の面内透磁率；
１００ＭＨｚで０．５または０．２未満、
好ましくは１００ＭＨｚで０．１未満
の磁気損失正接；
０〜３００ＭＨｚで０．０２未満、
好ましくは３０〜３００ＭＨｚで０．０３未満
の誘電損失正接；または、
３０〜３００ＭＨｚで１０〜３０または
３００〜１０００ＭＨｚで６〜３０
の誘電率、
の少なくとも１つを有する、態様１〜６のいずれか１つ以上の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【００４２】
態様８：粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、
３０〜３００ＭＨｚにわたって０．２未満、好ましくは３０〜３００ＭＨｚにわたって０．１未満の磁気損失正接と、
３０〜３００ＭＨｚにわたって０．０５未満、好ましくは３０〜３００ＭＨｚにわたって０．０２未満の誘電損失正接と、
を有する、態様７の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【００４３】
態様９：粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、
５０〜３００ＭＨｚにわたる動作周波数で８０超の面内相対透磁率と、
１００ＭＨｚで０．２未満、好ましくは１００ＭＨｚで０．１未満の磁気損失正接と、
を有する、態様７の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【００４４】
態様１０：粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトは、理論密度の少なくとも８５％、好ましくは理論密度の少なくとも９０％の焼結密度を有する、態様１〜９のいずれか１つ以上の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【００４５】
態様１１：ｃ面における粒子サイズは、０．５〜２μｍ、２〜６μｍ、６〜２０μｍ、２０〜１００μｍ、１００〜２００μｍ、または３００μｍまでである、態様１〜１０のいずれか１つ以上の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライト。
【００４６】
態様１２：態様１〜１１のいずれか１つ以上の粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを含む物品。
態様１３：物品は、インダクタ、垂直磁気記録、アンテナ、マイクロ波吸収体、電磁干渉抑制器、またはシールド材料である、態様１２の物品。
【００４７】
態様１４：態様１３のシールド材料を含む無線電力デバイスまたは近距離通信デバイス。
態様１５：態様１〜１１のいずれか１つ以上のドープされた粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを製造する方法であって、同方法は、
ｃ面における平面磁気異方性およびｃ面における容易磁化、または容易円錐異方性を提供するのに有効なドーパントを含む、式：
ＭｅＦｅ１２Ｏ１９
（式中、Ｍｅは、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、またはＰｂ２＋である）の複数のフェライト粒を調製することと；
フェライト粒の３０％超、好ましくは８０％超が結晶構造のｃ軸に沿ってｃ面に垂直に整列するように複数のフェライト粒を整列させて、ドープされた粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを提供することと；
任意選択的に、ドープされた粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを８００℃超、好ましくは８００〜１３５０℃の温度で焼結させて、理論密度の少なくとも８５％、好ましくは理論密度の９０％超の密度を有する焼結材料を提供することと、
を含む、方法。
【００４８】
態様１６：ドーパントは、Ｆｅの一部をＣｏＴｉ、ＣｏＺｒまたはＣｏＳｎと置き換えることによって提供される、態様１５の方法。
態様１７：単一粒子を調製することは、乾燥粉末をか焼することおよび焼結すること、ゾルゲルプロセス、溶融塩プロセス、共沈プロセス、水熱プロセス、または化学合成プロセスを含む、態様１５および１６のいずれか１つ以上の方法。
【００４９】
態様１８：複数の粒子を整列させることは、粒子に垂直の機械的圧力を加えながら回転する面内磁場を粒子に印加すること、回転する磁場を印加するかまたは印加せずに粒子に機械的剪断力を付与すること、またはそれらの組み合わせを含む、態様１５〜１７のいずれか１つ以上の方法。
【００５０】
態様１９：複数の粒子を整列させることは、２０００Ｏｅ（１５９１５５Ａ／ｍ）より大きい、好ましくは８０００Ｏｅ（６３６６２０Ａ／ｍ）より大きい強度を有する磁場を有する回転する面内磁場を印加することを含む、態様１８の方法。
【００５１】
態様２０：複数のフェライト粒を整列させる間に、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを成形することを含む、態様１５〜１９のいずれか１つ以上の方法。
態様２１：焼結前に、粒子配向性Ｍ型六方晶フェライトを特定の寸法に切断することを含む、態様１５〜２０のいずれか１つ以上の方法。
【００５２】
一般に、組成物、方法、および物品は、代替的に、本明細書に開示される任意の成分、ステップ、または構成要素を含む、それらからなる、または本質的にそれらからなることができる。組成物、方法、および物品は、追加的または代替的に、特許請求の範囲の機能または目的の達成に必要ではない任意の成分、工程、または構成要素を欠く、または実質的に含まないように処方、実施、または製造することができる。
【００５３】
用語「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」の使用ならびに同様の参照（特に次の特許請求の範囲の文脈において）は、本明細書中に別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、単数形および複数形の両方を包含すると解釈されるべきである。「または」という用語は、本明細書で別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、「および／または」を意味する。「からなる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語は、特に断りのない限り、オープンエンドの用語（すなわち、「含むがこれに限定されない」を意味する）として解釈されるべきである。「それらの組み合わせ（ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  ｔｈｅｒｅｏｆ）」は、名前付き要素のうちの少なくとも１つを含み、任意選択的に名前なしの１つ以上の類似の要素をともに含むオープン用語である。
【００５４】
値の範囲の列挙は、本明細書に別段の指示がない限り、範囲内にある個々の値を個別に参照するための簡潔な方法として機能することのみを意図しており、個々の値は本明細書に個々に列挙されているかのように本明細書に組み込まれる。全ての範囲の端点は、範囲内に含まれ、独立して組み合わせることができる。本明細書に記載されているすべての方法は、本明細書で別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、適切な順序で実行することができる。ありとあらゆる例、または例示的な言語（例えば、「など（ｓｕｃｈ  ａｓ）」）の使用は、単に本発明をよりよく説明することを意図しており、別段の請求がない限り、本発明の範囲を限定するものではない。明細書中のいかなる文言も、本明細書中で使用される本発明の実施に必須であるクレームされていない要素を示すものと解釈されるべきではない。
【００５５】
本発明を例示的な実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、その要素に等価物を置換することができることは当業者には理解されよう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図される最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されず、本発明は、添付の特許請求の範囲内にあるすべての実施形態を含むことが意図される。そのすべての可能な変形における上記の要素の任意の組み合わせは、本明細書で別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、本発明に含まれる。
【国際調査報告】
2021517882.tif 000002
2021517882.tif 000003