(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄４７．４〜４９．５モル％、酸化マグネシウム１５．４〜２１．０モル％、酸化亜鉛２２．５〜２５．０モル％、酸化銅８．０〜１１．０モル％、酸化マンガン０．２〜２．０モル％の組成範囲にあることを特徴とするＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料。
【請求項２】
ＷＯ3 、Ｎｂ2Ｏ5 、Ｖ2Ｏ5 、Ｔａ2Ｏ5 、ＧｅＯ2 およびＺｒＯ2 からなる群のうちの少なくとも１種を、ＷＯ3 は１８００ｐｐｍ以下、Ｎｂ2Ｏ5 は２９００ｐｐｍ以下、Ｖ2Ｏ5 は２３５０ｐｐｍ以下、Ｔａ2Ｏ5 は２４００ｐｐｍ以下、ＧｅＯ2 は６１００ｐｐｍ以下、ＺｒＯ2 は６１００ｐｐｍ以下の濃度範囲で含有することを特徴とする請求項１に記載のＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料に係り、低い磁気損失および十分な飽和磁束密度を有し、高速走査陰極線管、特に高精細度の高速走査陰極線管用の偏向ヨークコアやトランス等に使用可能なＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、高速走査陰極線管（以下、ＣＲＴという）用の偏向ヨークコアは、従来からＭｎＭｇＺｎフェライト材料（特開昭４８−６５４９９号）が用いられている。このＭｎＭｇＺｎフェライト材料は、抵抗率が比較的高く、原料コストが安いことから、国内はもとより、外国においても偏向ヨークコア用のフェライト材料として広く使用されている。
【０００３】
偏向ヨークコアの製造方法は、一般的なフェライトコアと同様に、各原料を混合して仮焼し、粉砕した後、適当なバインダーと共に混練して造粒し、金型を用いて所定の形状にプレス成形したものを燒結する工程からなる。従来のＭｎＭｇＺｎフェライト材料を用いた場合、１２５０℃以上の温度で燒結が行われる。
【０００４】
さらに、近年、ＣＲＴディスプレイでは高精細度化、大画面化が進むとともに、民生用テレビジョンでは倍速化、広角度化がますます進んでいる。そして、高精細度化や倍速度化のために水平周波数が非常に高くなり、偏向ヨークに用いられるフェライトコアは、磁気損失を低くすることが要求されている。また、大画面化や広角度化に対応するために、偏向ヨークに用いられるフェライトコアには、高い飽和磁束密度が必要になってきている。
【０００５】
一方、偏向ヨークコアは、動作中の温度での熱暴走を防ぐために、１００℃付近での磁気損失の温度係数が負であることが望まれる。上記の磁気損失の温度係数を負にする手法の一つとして、キュリー点の高いフェライトを使用する方法があり、偏向ヨークに必要なキュリー点は約１４０℃以上である。
【０００６】
また、リンギング現象を抑制するために、偏向ヨークコアは高い抵抗率を有することが必要である。リンギング現象とは、コイルの線間、もしくは、コイルとコアとの間に静電容量が発生し、変調された電流により画面上に縦縞が現れる現象である。リンギング現象抑制に必要なフェライトコアの抵抗率は、１０6 Ωｃｍ以上とされている（特公平５−７５７１４号）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような事情から、特公平３−６６２５４号、特公平５−７５７１４号、および、日本応用磁気学会誌２１，９１５−９１８（１９９７）では、従来のＭｎＭｇＺｎフェライト材料に酸化銅（ＣｕＯ換算）を５モル％以下の範囲で加えることで、磁気損失が低くなることが開示されている。しかしながら、飽和磁束密度とキュリー点を更に高めるためには、酸化銅の含有量を多くすることが必要であるが、酸化銅をＣｕＯ換算で５モル％より多く含有したＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料では、１２５０℃以上の温度で焼成した場合、結晶構造において異常粒成長とＣｕの偏析が起こり、著しく電磁気特性が劣化するという問題がある。
【０００８】
また、ＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料における酸化マンガンの含有量を極めて多く（ＭｎＯ換算で９〜１５モル％、Ｍｎ2 Ｏ3 換算で４．５〜７．５モル％）することにより、磁気損失を低くすることが提案されている（特開平１０−２５１１４号）。しかしながら、ＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料における酸化マンガンの含有量を多くすると、偏向ヨークの動作温度１００℃付近での飽和磁束密度が極めて低くなり、偏向ヨークのコイルに流せる電流の許容量が小さくなるという問題がある。さらに、キュリー点も低下するため、偏向ヨークの１００℃以上の動作において熱暴走を招くという問題も発生する。
【０００９】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、比較的抵抗率が高く、原料コストの安いＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料の利点を生かし、既存の同系列の材料よりもはるかに磁気損失が小さく、十分な飽和磁束密度をもつという優れた特性を有するＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明のＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料は、酸化鉄４７．４〜４９．５モル％、酸化マグネシウム１５．４〜２１．０モル％、酸化亜鉛２２．５〜２５．０モル％、酸化銅８．０〜１１．０モル％、酸化マンガン０．２〜２．０モル％の組成範囲にあるような構成とした。
【００１１】
そして、本発明のＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料は、更に、ＷＯ3 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｖ2 Ｏ5 、Ｔａ2 Ｏ5 、ＧｅＯ2 およびＺｒＯ2 からなる群のうちの少なくとも１種を、ＷＯ3 は１８００ｐｐｍ以下、Ｎｂ2 Ｏ5 は２９００ｐｐｍ以下、Ｖ2 Ｏ5 は２３５０ｐｐｍ以下、Ｔａ2 Ｏ5 は２４００ｐｐｍ以下、ＧｅＯ2 は６１００ｐｐｍ以下、ＺｒＯ2 は６１００ｐｐｍ以下の濃度範囲で含有するような構成とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
本発明のＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料は、酸化鉄をＦｅ2 Ｏ3 換算で４６．５〜５０．４モル％、好ましくは４７．４〜４９．５モル％、酸化マグネシウムをＭｇＯ換算で１０．５〜２２．０モル％、好ましくは１５．４〜２１．０モル％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で２２．５〜２５．０モル％、酸化銅をＣｕＯ換算で６．０〜１６．０モル％、好ましくは８．０〜１１．０モル％、酸化マンガンをＭｎ2 Ｏ3 換算で０．１〜３．５モル％、好ましくは０．２〜２．０モル％の範囲で含有するものである。
【００１４】
上記の範囲を外れた組成領域では、ＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料を、例えば偏向ヨークに用いた場合、磁気損失が大きく、飽和磁束密度、抵抗率、キュリー点が低く不十分なものとなる。
【００１５】
具体的には、例えば、酸化鉄量が４６．５モル％未満であると、飽和磁束密度の低下、キュリー点の低下が生じ、５０．４モル％を超えると、抵抗率の低下が生じる。また、酸化亜鉛量が２２．５モル％未満であると、１０００〜１１５０℃の比較的低い焼成温度での燒結を行った場合、磁気損失がやや大きくなり、２５．０モル％を超えると、飽和磁束密度の低下、キュリー点の低下が生じる。酸化銅量が６．０モル％未満であると、１０００〜１１５０℃の比較的低い焼成温度での燒結ができなくなり、さらに、磁気損失の増大、飽和磁束密度の低下、キュリー点の低下が生じる。酸化銅量が１６．０モル％を超えると、磁気損失の増大、抵抗率の低下が生じる。さらに、酸化マンガンは磁気異方性を小さくするだけでなく、粒成長を促進し、初透磁率を向上させヒステリシス損失を小さくする効果があるが、３．５モル％を超えると、飽和磁束密度の低下、キュリー点の低下、抵抗率の低下が起きる。尚、酸化マグネシウムは、他の成分の割合を維持させる補充的な役割を果たす。
【００１６】
本発明のＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料は、上記の成分の他にＣａＯ、ＮｉＯ、ＳｉＯ2 、ＧｅＯ2 、ＺｒＯ2 、ＭｏＯ3 、ＷＯ3 、Ｂｉ2 Ｏ3 、Ｉｎ2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｏ3 、Ｔａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｖ2 Ｏ5 等の１種または２種以上を１重量％以下の割合で含有してもよい。このような成分は、その含有量を増やすことによりＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料の磁気損失が低下（キュリー点、飽和磁束密度、抵抗率を維持しつつ）して最低値となり、その後、含有量を増やすことにより磁気損失が増大に転じることになる。したがって、例えば、ＷＯ3 は１８００ｐｐｍ以下、Ｎｂ2 Ｏ5 は２９００ｐｐｍ以下、Ｖ2 Ｏ5 は２３５０ｐｐｍ以下、Ｔａ2 Ｏ5 は２４００ｐｐｍ以下、ＧｅＯ2 は６１００ｐｐｍ以下、ＺｒＯ2 は６１００ｐｐｍ以下の濃度範囲で含有することが好ましく、上記の範囲を超えた場合の磁気損失は、添加量０ｐｐｍの状態での磁気損失よりも大きなものとなる。また、ＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料が上記の成分の２種以上を含有する場合、磁気損失の低下が望ましい値となるように各成分ごとに適宜設定することができる。
【００１７】
上述のような本発明のＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料は、燒結後の組成が上記の範囲内となるようなフェライト材を大気中で１０００〜１２００℃で燒結することにより製造することができる。本発明のＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料は、従来の同系列の材料に比べて、磁気損失が小さく（１００℃において周波数１００ｋＨｚの正弦波交流磁界を１００ｍＴ印加した条件で４００ｋＷ／ｍ3 以下）、飽和磁束密度が高く（１００℃において１８０ｍＴ以上）、キュリー点が高く（１４０℃以上）、抵抗率が高く（１０6 Ωｃｍ以上）、かつ、比較的低い温度（１０００〜１１５０℃）で燒結でき、ＣＲＴ用、特に高精細度ＣＲＴ用の偏向ヨークコアやトランス等に有用である。
【００１８】
【実施例】
次に、具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
【００１９】
燒結後の組成が下記の範囲内となるように各成分を秤量し、鋼鉄製ボールミルで１５時間湿式混合した。
【００２０】
燒結後の組成が下記の範囲内となるように各成分を秤量し、鋼鉄製ボールミルで１５時間湿式混合した。
・酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）        ：  ４６．５〜５０．４モル％
・酸化マグネシウム（ＭｇＯ）：  １０．５〜２２．０モル％
・酸化亜鉛（ＺｎＯ）        ：  ２２．５〜２５．０モル％
・酸化銅（ＣｕＯ）          ：  ６．０〜１６．０モル％
・酸化マンガン（Ｍｎ2Ｏ3）  ：  ０．１〜３．５モル％
次に、この混合粉を大気中９００℃で２時間仮焼成し、次いで、鋼鉄製ボールミルで１５時間湿式粉砕した。こうして得られたＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト粉にポリビニルアルコール水溶液を１０重量％添加して造粒し、１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でトロイダル形状に成形した。この成形体を大気中１０００〜１２００℃の温度範囲内の所定の温度で３時間燒結してＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（実施例１〜９、参考例１〜３）を得た。このＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（実施例１〜９、参考例１〜３）の組成、燒結温度・保持時間を下記の表１に示した。また、各ＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（実施例１〜９、参考例１〜３）について、１００℃で周波数１００ｋＨｚの正弦波交流磁界を１００ｍＴ印加した条件での磁気損失、１００℃における飽和磁束密度、室温での抵抗率、および、キュリー点を測定して、結果を下記の表１に示した。
【００２１】
また、比較として、燒結後の組成が上記の範囲から外れるＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（比較例１〜７）を上記のＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（実施例１〜９）と同様にして作製した。尚、このＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（比較例１〜７）の組成、燒結温度・保持時間は下記の表２に示したように設定した。また、各ＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（比較例１〜７）について、１００℃で周波数１００ｋＨｚの正弦波交流磁界を１００ｍＴ印加した条件での磁気損失、１００℃における飽和磁束密度、室温での抵抗率、および、キュリー点を測定して、結果を下記の表２に示した。
【００２２】
さらに、比較として、下記の表２に示すように、燒結後の組成が上記の範囲から外れるＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（特公平３−６６２５４号および特開平１０−２５１１４号の特許出願に係る発明に含まれるＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料）でトロイダル形状の成形体まで上記の実施例１〜９と同様にして作製した。その後、成形体を大気中１２５０℃で２時間焼成してＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（比較例８、９）とした。尚、このＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（比較例８、９）の組成は下記の表２に示したように設定した。また、各ＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（比較例８、９）について、１００℃で周波数１００ｋＨｚの正弦波交流磁界を１００ｍＴ印加した条件での磁気損失、１００℃における飽和磁束密度、室温での抵抗率、および、キュリー点を測定して、結果を下記の表２に示した。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
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表１に示されるように、本発明のＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（実施例１〜９）は、いずれも１００℃において周波数１００ｋＨｚの正弦波交流磁界を１００ｍＴ印加した条件で磁気損失が４００ｋＷ／ｍ3以下、１００℃において飽和磁束密度が１８０ｍＴ以上、キュリー点が１４０℃以上、抵抗率が１０6Ωｃｍ以上の特性を有することが確認された。特に、本発明のＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（実施例１〜９）は、表２に示される従来のＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（比較例８、９）よりも大幅に磁気損失が低減され、しかも、飽和磁束密度が大幅に向上していることが明らかである。
【００２５】
一方、表２に示されるように、本発明の組成範囲からはずれるＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（比較例１〜７）は、１００℃において周波数１００ｋＨｚの正弦波交流磁界を１００ｍＴ印加した条件で磁気損失が４００ｋＷ／ｍ3 を超える、１００℃において飽和磁束密度が１８０ｍＴ未満である、キュリー点が１４０℃未満である、抵抗率が１０6 Ωｃｍ未満である、ことのいずれかに該当し、特に高精細度ＣＲＴ用の偏向ヨークコア等に用いるには問題があることが明らかとなった。
【００２６】
次に、ＷＯ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｖ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＧｅＯ2およびＺｒＯ2をそれぞれ下記の表３に示す添加量で添加した他は、実施例５と同様の条件で、２４種のＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料（７Ａ−１〜４、７Ｂ−１〜４、７Ｃ−１〜４、７Ｄ−１〜４、７Ｅ−１〜４、７Ｆ−１〜４）を作製した。これらのＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料と実施例５について、１００℃で周波数１００ｋＨｚの正弦波交流磁界を１００ｍＴ印加した条件での磁気損失、１００℃における飽和磁束密度、室温での抵抗率、および、キュリー点を測定して、結果を下記の表３に示した。
【００２７】
【表３】
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表３に示されるように、ＷＯ3を１８００ｐｐｍ以下の濃度範囲で含有する７Ａ−１〜３、Ｎｂ2Ｏ5を２９００ｐｐｍ以下の濃度範囲で含有する７Ｂ−１〜３、Ｖ2Ｏ5を２３５０ｐｐｍ以下の濃度範囲で含有する７Ｃ−１〜３、Ｔａ2Ｏ5を２４００ｐｐｍ以下の濃度範囲で含有する７Ｄ−１〜３、ＧｅＯ2を６１００ｐｐｍ以下の濃度範囲で含有する７Ｅ−１〜３、ＺｒＯ2を６１００ｐｐｍ以下の濃度範囲で含有する７Ｆ−１〜３は、いずれも磁気損失が実施例５の磁気損失以下の低いものであり、かつ、これらの各ＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料は、実施例５と同レベルのキュリー点、飽和磁束密度、抵抗率を維持することが確認された。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によればＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料は、酸化鉄を４６．５〜５０．４モル％、酸化マグネシウムを１０．５〜２２．０モル％、酸化亜鉛を２２．５〜２５．０モル％、酸化銅を６．０〜１６．０モル％、酸化マンガンを０．１〜３．５モル％の範囲で含有するものであり、従来のＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料に比べて磁気損失が大幅に低減され、かつ、飽和磁束密度が高く、しかも抵抗率およびキュリー点が高く、ＣＲＴ用、特に高精細度ＣＲＴ用の偏向ヨークコアやトランス等に有用である。また、燒結は１２００℃以下、例えば１０００〜１１５０℃程度の比較的低い温度で可能であり、従来のＭｎＭｇＣｕＺｎフェライト材料に比べて製造コストの低減が可能となる。