(57)【要約】【課題】  耐久性に優れかつ、被焼成物であるＭｎ−Ｚｎ系高透磁率フェライトコアの磁気特性を劣化させるＺｎの蒸散を防ぐフェライトコア焼成用冶具を得ることを目的とする。【解決手段】  【課題を解決するための手段】  ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3のスピネルを主要成分として含有する基材の表面に、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｌを含む表層を形成したフェライトコア焼成用冶具。【選択図】      図２
2005145782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3のスピネルを主要成分として含有する基材の表面にＦｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｌを含む表層を形成したことを特徴とするフェライトコア焼成用冶具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト焼成用治具に関し、さらに詳しくは、Ｍｎ−Ｚｎ系高透磁率フェライトコアの焼成に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｍｎ―Ｚｎ系フェライトコアは一般に、所定の重量比で秤量した鉄、マンガン、亜鉛の各酸化物を混合、仮焼、粉砕、造粒したものを圧縮成形して成形体とし、その成形体を所定の焼成温度及び酸素分圧で調整した焼成炉中で焼成して製造される。
このＭｎ―Ｚｎ系フェライトコアの製造方法においては、高透磁率化、高密度（高磁束密度）化を計る目的から、１３００℃を超える高温で焼成されるが、この時フェライト焼結体表面からＺｎが蒸発し、表面層の組成の変動を生じる原因となり、焼結体の磁気特性が著しく劣化するという問題があった。
とりわけ、高透磁率材においては、高透磁率化を妨げる主要因として以前から取り挙げられてきた。このＺｎの蒸発という問題に対しては、特許文献１に開示されたフェライト粉末中にフェライト成形体を埋没して焼成する技術や、特許文献２に開示された略同一組成を有するフェライトケースでフェライト成形体の周囲を覆い焼成する技術や、セラミックケース（焼成用治具）内にＺｎＯの成形体を配置して焼成する技術がある。
【０００３】
【特許文献１】特公昭５９―３２８８３号
【特許文献２】特開平３―４１７０８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の方法では、焼き締められたフェライト粉末を解砕してフェライトコアを取り出すことが必要であること、またフェライトコアの表面に前記フェライト粉末が付着する場合があり、これを取り除くことが必要となることなど、工程の増加を招いていた。
また、特許文献２におけるフェライト成形体と同一組成のフェライトケースは、変形や割れといった不具合が生じ易く、ムライト質やアルミナ質のフェライト焼成用治具と比較し、著しく耐久性に劣るものであった。焼成用治具内に酸化亜鉛の成形体を配置して焼成する場合には、被焼成物のフェライトコア焼成用治具との接地面でのＺｎの蒸散による表面層の組成の変動を防ぐには無力であった。
そこで本発明では、耐久性に優れかつ、被焼成物であるＭｎ−Ｚｎ系フェライトとくに高透磁率フェライトコアの磁気特性を劣化させるＺｎの蒸散を防ぐフェライトコア焼成用治具を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3のスピネルを主要成分として含有する基材の表面にＦｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｌを含む表層を形成したフェライトコア焼成用治具である。
本発明における前記基材中のＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3のスピネルは８０ｗｔ％以上であり、未反応のＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯや、ムライト、コージェライトの少なくとも１つ以上を含んでいても良い。またＺｎを含むのも好ましい。さらに基材の空孔率を３％以下とすれば、気孔が焼成用治具の一主面から他の主面に至る連続気孔を少なくすることができるので、Ｚｎの蒸散を防ぐ点で好ましい。
表層はＦｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｌの酸化物の混合物および／または前記酸化物のうちの少なくとも２つ以上からなる共晶物を含むものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、フェライト焼結体表面からＺｎの蒸散を防ぎ、表面層の組成の変動を抑えて、焼結体の磁気特性が劣化するのを防ぐことが出来る。また、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3のスピネルを基材としたので、耐久性に優れるフェライトコア焼成用治具を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のフェライトコア焼成用治具は匣鉢、板状のものを含み、基材の主要構成成分として、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3のスピネルを用いた。
このようなフェライトコア焼成用治具は、ＭｇＯとＡｌ2Ｏ3を原料として、あるいはＭｇＡｌ2Ｏ4スピネル原料を単独もしくは、ＭｇＯやＡｌ2Ｏ3とともに配合して、１４００℃以上の温度で所定時間熱処理することにより製造することができる。化学量論的にＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3のすべてがスピネルとなるのはＭｇＯが５０ｍｏｌ％、Ａｌ2Ｏ3が５０ｍｏｌ％の比率である。被焼成物に含まれる鉄、マンガン、亜鉛の酸化物との反応を低減する点から言えば基材がＭｇＡｌ2Ｏ4スピネルで構成されるのが好ましいが、後述するＦｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｌを含む表層を基材表面に形成するのが若干難しくなる。そこでスピネルを８０ｗｔ％以上とし、残部にＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯや、ムライト、コージェライトの少なくとも１つ以上を含むように構成する。例えば、ＭｇＯを過剰に含有させる場合には、ＭｇＡｌ2Ｏ4のほかにＭｇＯを原料粉とし、Ａｌ2Ｏ3を過剰に含有させる場合には、ＭｇＡｌ2Ｏ4のほかにＡｌ2Ｏ3を原料粉とすれば良い。また、ＭｇＯとＡｌ2Ｏ3との配合比を適宜調整することで、スピネルとともにＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯを含むように構成することも出来る。ムライトやコージェライトはさらにＳｉＯ２を原料粉として適宜加えれば良い。ムライトやコージェライトはフェライトコア焼成用治具を積み重ねて繰り返し通窯させても変形しにくくする効果や熱衝撃性を向上させる効果を有する。
【０００８】
本発明のフェライト焼成用治具の基材には、ＺｎＯを含有させるのが好ましい。ＺｎＯを含有させることで、被焼成物からのＺｎの蒸散をさらに抑制することが出来る。また、フェライトの組成分であるＭｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯなども含有させても良い。この場合も被焼成物における表面層の組成の変動を抑制することが出来る。
【０００９】
通常、被焼成物であるフェライト成形体を構成するＭｎ−Ｚｎ系フェライトの仮焼粉は、そのスピネル化率を８０％以下に調整されている。このため前記仮焼粉は未反応の鉄、マンガン、亜鉛の酸化物が残存している。化学量論的にＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3のすべてがスピネルであれば、前記未反応の酸化物を含む被焼成物との反応は極めて少なくすむが、ＭｇＯやＡｌ2Ｏ3を含む場合には、前記未反応の酸化物と反応し、フェライト焼成用治具のフェライト成形体との接地面に反応層（変質層）を形成してしまう。通常この変質層の形成は、フェライト焼成用治具の利用寿命を低減させるものであり、好ましい物ではないと考えられていた。
しかしながら本発明者等はこの変質層に着目し、この変質層をＦｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｌを含む層として形成し、被焼成物と基材との間に介在する表層とすることで、被焼成物との反応を低減させつつ、被焼成物のフェライトコア焼成用治具との接地面でのＺｎの蒸散による表面層の組成の変動を防ぐことを着想した。
【００１０】
ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3のスピネルを主要成分として含有する基材の表面にＦｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｌを含む表層を形成するには、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎの酸化物やこれら酸化物で構成されるスピネルを含むスラリーを基材表面に吹き付けたり、流し込んだり、スラリー中に基材を浸漬した後、乾燥させ１３００℃以上の温度で焼成（熱処理）する。この処理により、基材中のＭｇＯやＡｌ2Ｏ3との反応層を形成させ表層としている。また、前記スラリーを基材の主構成物であるＭｇＯやＡｌ2Ｏ3とＦｅ、Ｍｎ、Ｚｎの酸化物やスピネル等で構成しても良い。この場合、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3のすべてが実質的にスピネルである基材であっても、基材と十分に密着した表層の形成が出来る。また、前記スラリーを乾燥し、粉砕して粉末としたものの中に基材を埋め込み、熱処理しても良い。
この表層は、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｌの酸化物の混合物および／または前記酸化物のうちの少なくとも２つ以上からなる共晶物を含むものであり、熱処理によって酸化物の混合物や、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＭｎＡｌ2Ｏ4、ＺｎＡｌ2Ｏ4、ＭｇＦｅ2Ｏ4、ＭｎＦｅ2Ｏ4、ＺｎＦｅ2Ｏ4等のスピネルを含む共晶物の状態となる。
表層の厚みは、３０μｍ〜６００μｍの範囲とするのが好ましい。３０μｍ未満であると、被焼成物とフェライトコア焼成用治具との接地面側表面層の組成の変動を十分に防ぐことが出来ず、また６００μｍを超える場合には基材と十分に密着した表層の形成が困難となる。
【実施例】
【００１１】
ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3の原料粉体を６０：４０のモル比となるように秤量し、これにポリビニルアルコールを添加混合した後、スプレードライヤーで顆粒状に造粒し、得られた造粒粉を金型に充填して成形圧９８ＭＰａで加圧成形し、焼成炉にて１６００℃で２時間焼成し、外形９０ｍｍ、厚み５ｍｍの板状基材を形成した。
Ｆｅ２Ｏ３，ＭｎＯ，ＺｎＯを５２．８：２４．４：２２．８のモル比となるように秤量して混合し、この混合粉を９００℃仮焼して、スピネル化率が３０％の仮焼粉とし、これを縦型攪拌ミルに投入し、水とポリビニルアルコールを加えて粉砕しスラリーとした。このスラリーを乾燥し、得られた粉末中に基材を埋め込み１４００℃の温度で焼成（熱処理）し、厚みが１００μｍの表層を形成した図１（ａ）に示す板状のフェライトコア焼成用治具とした（実施例）。なお本発明において、フェライトコア焼成用治具の形状は板状に限定されない。図１（ｂ）に示すような低板と連続する側壁を有するようなフェライトコア焼成用治具にも適用可能である。
図２は得られたフェライトコア焼成用治具の断面のＳＥＭ写真である。緻密な基材に対して、その上層として比較的大きな結晶を有する表層が形成されているのが判る。
また比較のため、表層を形成しない状態の前記基材をフェライトコア焼成用治具としたもの（比較例１）、前記スラリーをスプレードライヤーで顆粒状に造粒し、得られた造粒粉を金型に充填して成形圧１９６ＭＰａで加圧成形し、焼成炉にて１４００℃で４時間焼成し、外形９０ｍｍ、厚み５ｍｍの板状のフェライトとし、これを焼成用治具としたもの（比較例２）を準備した。
【００１２】
このようにして得られた各フェライト焼成用治具を、図３に示すようにフェライト成形体を配置する敷板として用い、フェライト成形体をフェライトブロックで囲み、１４００℃×５時間で焼成した。フェライト成形体として、内径７ｍｍ、外形１４ｍｍ、厚み５ｍｍのトロイダル形状のフェライト成形体を用いた。また前記フェライトブロックは、フェライト成形体と実質的に同一の組成を有した焼結体である。
各フェライト焼成用治具を用いてフェライト成形体の焼成を行い、焼成後の前記フェライト成形体のフェライトコア焼成用治具との接地面の組成変化と、軟磁気特性として初透磁率を比較した。その結果を被焼成物組成とともに表１に示す。本実施例によれば、被焼成物中のＺｎの蒸散による表面層の組成の変動を防ぎ、優れた軟磁気特性を発揮させることが出来た。また実施例のフェライトコア焼成治具では、２０回使用しても、その状態に割れや変形が生じたりすることは無く、Ｚｎの蒸散を防ぐ効果も変わりなかった。一方、比較例２の板状のフェライトを焼成用治具として用いたものでは、５回程度で表面にひび割れが生じ、一部にその脱落も認められた。また、１０回の使用を超えると、変形が著しく使用不可能な状態となった。
【００１３】
【表１】
2005145782.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明によれば、フェライト焼結体表面からＺｎの蒸散を防ぎ、表面層の組成の変動を抑えて、焼結体の磁気特性が劣化するのを防ぐことが出来る。また、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3のスピネルを基材としたので、耐久性に優れるフェライトコア焼成用治具を得ることができる。
また、Ｚｎの蒸散を防ぐことで焼成炉壁を損傷を抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）本発明の一実施例に係るフェライト焼成用治具の斜視図であり、（b）本発明の他の実施例に係るフェライト焼成用治具の斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係るフェライト焼成用治具の断面ＳＥＭ写真である。
【図３】本発明の一実施例に係るフェライト焼成用治具を用いての焼成例を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  フェライト焼成用治具
１０  フェライトブロック
２０  フェライト成形体
【図１】
2005145782.tif 000004
【図２】
2005145782.tif 000005
【図３】
2005145782.tif 000006