(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性酸化物の材料となる複数種類の酸化物を秤量、配合した後仮焼し、仮焼後の磁性酸化物粉体に水を加えて湿式粉砕処理を施し、その後、乾燥し、乾燥後の磁性酸化物粉体に乾式粉砕処理を施して磁性酸化物粉体を微細化し、微細化した粉体をスラリー化し、乾燥造粒して圧縮密度が高い酸化物磁性粉体を得、この酸化物磁性粉体を成形してコアを得る
ことを特徴とするコアの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された磁性酸化物がＮｉ−Ｚｎ系フェライトである
ことを特徴とするコアの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコアの製造方法において、前記乾燥造粒により得た酸化物磁性粉体を成形することにより、０．１ＭＰａにおける成形体密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上のコアを得る
ことを特徴とするコアの製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の製造方法に用いる酸化物磁性粉体をコア形状に加圧成形する際に、コアの加圧方向の最小幅を、加圧方向の最大幅の６５％以下にして成形する
ことを特徴とするコアの成形方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の製造方法に用いる酸化物磁性粉体をドラム型コア形状に、その巻心軸方向に対して垂直方向に加圧成形する際に、巻心部の加圧方向の径または幅を、鍔部の加圧方向の径または幅の６０％以下にして成形する
ことを特徴とするコアの成形方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の製造方法に用いる酸化物磁性粉体であって、成形する際の成形圧力の変化量ΔＰ（ＭＰａ）に対する成形体密度の変化量Δｄ（ｇ／ｃｍ３）の比Δｄ／ΔＰが、０．０５ＭＰａ〜０．３ＭＰａの成形圧力範囲において、
Δｄ／ΔＰ≦１．６である
ことを特徴とする酸化物磁性粉体。
【請求項７】
請求項１または２に記載の製造方法に用いる酸化物磁性粉体であって、成形体密度の変化量Δｄ（ｇ／ｃｍ３）に対する、焼結後の密度の変化量ΔＤ（ｇ／ｃｍ３）の比ΔＤ／Δｄが
ΔＤ／Δｄ≦０．１３である
ことを特徴とする酸化物磁性粉体。
【請求項８】
請求項１または２に記載の製造方法に用いられる酸化物磁性粉体を用いて成形、焼結されてなる
ことを特徴とする磁性部品。
【請求項９】
請求項８に記載された磁性部品をコアとして備えた
ことを特徴とするコイル部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化物磁性粉体とコアの製造方法と前記酸化物磁性粉体を用いたコアの成形方法と磁性部品とコイル部品に係り、特にドラム型コア形状のように、複雑な形状の磁性部品に好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト等の磁性酸化物粉体は、一般に、材料酸化物の混合−仮焼−粉砕−造粒−成形の各工程を経た後、適正に制御された高温下で焼成することによって製造されている。
【０００３】
前記工程のうち、粉砕は、湿式粉砕が一般的であるが、湿式粉砕後の粉体材料を成形する場合、一般的に成形体密度を高くすることが困難である。このため、成形圧力を高くする方法で成形体密度を上げると、成形時のひび割れや、成形体内部の密度の不均一さが原因で焼成後に変形やひび割れが発生することが知られている。
【０００４】
また、図１（Ａ）に示すドラムコア１のように、複雑な形状のコイル部品用コアを図１（Ｂ）に示す下型２と上型３により成形する際に、巻心部１ａの両端の鍔部１ｂの密度低下を防止する目的で過剰な圧力を加えた場合に、巻心部１ａの部分にのみ応力が集中して金型２、３が破損する事例が多数報告されている。特に、図１（Ａ）において、巻心部１ａの加圧方向の径（図示のようにコア１の巻心部が円柱形状の場合）または幅（コア１の巻心部が角柱形状の場合）ａが、鍔部１ｂの加圧方向の径（鍔部が円柱形状の場合）または幅（鍔部が多角柱形状の場合）ｂの６０％以下の形状である場合、図１（Ｂ）に示すように、巻心部１ａの巻心軸方向に対して垂直方向に加圧すると、巻心部１ａが相対的に密、鍔部１ｂが相対的に疎となる密度差が生じ、上述したひび割れ、変形、金型の破損が発生することが知られている。
【０００５】
これらの不具合を解決する手段として、特開平９−３０６７７４号公報に記載のように、円柱あるいは角柱状に一体成形した成形体の中間部を切削して巻心部１ａの径または幅を鍔部１ｂの６０％以下に加工する方法が用いられる場合がある。しかしこの切削による場合には、生産性が悪く、特に例えば１ｍｍ程度の長さの小型の形状になるほど寸法精度を含めた生産性が低下する。
【０００６】
この切削による方法以外に、成形時に全方位から比較的均一に成形圧力を加える冷間等方圧成形（ＣＩＰ）等が知られているが、比較的大型の成形体を造る場合は効果は大きいが、ドラムコア等のような複雑な成形体には効果が不十分であり、また、一度に成形できる能力にも限界があり、大量生産に適した方法ではない。
【０００７】
さらに、近年、各種電子機器の小型、軽量化が急速に進み、それに対応すべくこれらの電子機器の電気回路に用いられる電子部品の小型化、高性能化への要求も急速に高まってきている。このため、さらなる部品の小型化に対応するためには、限られた時間の中で大量に、しかも精密に成形できる成形法を開発することは勿論、粉体材料に関係する分野からの取り組みも不可欠になっている。
【０００８】
これらの要求に応じるべく、特開平５−４３２４８号公報には、粉体材料を乾式粉砕した後、湿式粉砕を行うことによって粒子の凝集状態を変化させることにより、成形体の圧縮密度を２．６ｇ／ｃｍ３〜３．２ｇ／ｃｍ３の範囲に連続的に制御する密度制御方法が記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、湿式粉砕のみで仮焼後の酸化物磁性粉体を粉砕すると、粉体を凝集させることができず、圧縮密度を高くすることはできない。また、粗粒子が残りやすい傾向がある。
【００１０】
一方、乾式粉砕のみでは、粗粒子を微細化し、粉体を凝集させることはできるものの、焼結体密度は高くならず、思うような電磁気特性が得られないという問題がある。また、目標とする平均粒子径に粉砕するまでに粉砕機の内壁やメディアから不純物が混入するという不具合がある。
【００１１】
そこで、前記特開平５−４３２４８号公報に記載のように、粉体材料を乾式粉砕した後、湿式粉砕を行うことが考えられるが、この方法によると、乾式粉砕によって作った凝集が僅かにほぐれる傾向を持ち、さらに圧縮密度が低下してしまう。その結果、成形体の圧縮密度として３．２ｇ／ｃｍ３以上の高密度のものを得ることが難しく、このため、高い成形体強度のコア等を得ることが困難である。また、焼結体内部の密度差、変形等の不具合を抑制することも困難であり、寸法精度および電磁気特性の優れた磁性部品を安定して製造できないという問題点があった。
【００１２】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、磁性部品の成形体として高密度で、焼結体内部での密度差が小さく、もって変形を抑制でき、寸法精度、電磁気特性が優れたものを得ることができる酸化物磁性粉体とコアの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、前記酸化物磁性粉体を用いたコアの成形方法と磁性部品とコイル部品を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のコアの製造方法は、磁性酸化物の材料となる複数種類の酸化物を秤量、配合した後仮焼し、仮焼後の磁性酸化物粉体に水を加えて湿式粉砕処理を施し、その後、乾燥し、乾燥後の磁性酸化物粉体に乾式粉砕処理を施して磁性酸化物粉体を微細化し、微細化した粉体をスラリー化し、乾燥造粒して圧縮密度が高い酸化物磁性粉体を得、この酸化物磁性粉体を成形してコアを得ることを特徴とする（請求項１）。
【００１４】
このように、湿式粉砕の後に乾式粉砕を行うことにより、単に湿式粉砕による場合に比較して凝集を起こし易くなり、圧縮密度を高くすることができ、しかも単に乾式粉砕による場合よりも湿式粉砕で前処理することにより、焼結体密度を高くし、コアの電磁気特性を良好とすることが可能になる。
【００１５】
また、湿式粉砕の後に乾式粉砕を行うことにより、乾式粉砕の時間を短縮できるので、粉砕機の内壁やメディアからの不純物の混入を少なくすることができ、コア内（ドラムコアであれば、巻心部と鍔部）の密度差を小さくすることとも相まって、コアの電磁気特性の向上が達成できる。
【００１６】
より詳しくは、湿式粉砕処理では充分に粉砕処理できなかった磁性酸化物粉体中の粗大粒子を短時間に粉砕し、平均粒子径が０．４〜１．８μｍ、より好ましくは０．６〜１．２μｍの尖鋭な粒子径分布の酸化物磁性粉体を得ることができる。
【００１７】
また、比表面積を２．４g／ｃｍ３以上に処理しながら、酸化物磁性粉体を凝集させて成形体の圧縮密度を低圧成形下でも３．２g／ｃｍ３以上に制御可能とし、これによって複雑な形状のコアを研削加工等をすることなく一体成形可能とするものである。
【００１８】
本発明において、湿式粉砕に用いる粉砕機として、湿式ボールミルやアトライター等を用いることができ、また、乾式粉砕に用いる粉砕機として、乾式ボールミル、振動式ミル等を用いることができる。
【００１９】
本発明のコアの製造方法としては、磁性酸化物がＭｎ−Ｚｎ系フェライトも対象となるが、特に電気抵抗が高く、コイルの直巻が行えるＮｉ−Ｚｎ系フェライトを用いたコアの製造方法（請求項２）として、好適に適用することができる。
【００２０】
また、本発明による製造方法を実施する場合、前記乾燥造粒により得た酸化物磁性粉体を成形することにより、０．１ＭＰａにおける成形体密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上の成形体を得る（請求項３）ように粉砕処理することが可能となる。
【００２１】
また、本発明の前記製造方法によって前記乾燥造粒により得られる酸化物磁性粉体をコア形状に加圧成形する際に、コアの加圧方向の最小幅を、加圧方向の最大幅の６５％以下にして成形する（請求項４）際に、焼結体製品としての歩留まりを高くして実施することができる。
【００２２】
また、本発明の前記製造方法によって前記乾燥造粒により得られる酸化物磁性粉体をドラム型コア形状に、その巻心軸方向に対して垂直方向に加圧成形する際に、巻心部の加圧方向の径または幅を、鍔部の加圧方向の径または幅の６０％以下にして成形する（請求項５）ことにより、焼結体製品としての歩留まりを高くして実施することができる。
【００２３】
また、本発明の前記製造方法によって前記乾燥造粒により得られる酸化物磁性粉体を成形する際の成形圧力の変化量ΔＰ（ＭＰａ）に対する成形体密度の変化量Δｄ（ｇ／ｃｍ３）の比Δｄ／ΔＰが、０．０５ＭＰａ〜０．３ＭＰａの成形圧力範囲において、
Δｄ／ΔＰ≦１．６である酸化物磁性粉体（請求項６）を得ることができ、かつそのような特性を有することが、低い成形圧力で（すなわち焼結体製品におけるひび割れや変形を少なくして）高い圧縮密度を得、しかも均一な密度分布を得る上で好ましい。
【００２４】
また、本発明の前記製造方法により得られる酸化物磁性粉体の成形体密度の変化量Δｄ（ｇ／ｃｍ３）に対する、焼結後の密度の変化量ΔＤ（ｇ／ｃｍ３）の比ΔＤ／Δｄが
ΔＤ／Δｄ≦０．１３である酸化物磁性粉体（請求項７）を得ることができ、かつそのような特性を有することが、低い成形圧力で（すなわち焼結体製品におけるひび割れや変形を少なくして）高い焼結体密度を得る上において好ましい。
【００２５】
また、本発明の前記製造方法により得られる酸化物磁性粉体から成形、焼結されてなる磁性部品（請求項８）とすることにより、焼結体内部の密度差が小さく、変形の少ない歩留まりの良い電磁気特性の優れた磁性部品を得ることができる。
【００２６】
また、本発明の前記製造方法による磁性部品をコアとして備えたコイル部品（請求項９）を得ることにより、電磁気特性の優れたコイル部品を得ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の酸化物磁性粉体の製造方法は、インダクタ、トランス、アンテナ、テレビのブラウン管、その他、磁性を要する部品の材料を得る場合に好適なものであり、特に図１（Ａ）に示したようなドラムコアのような複雑な形状、すなわち成形時における金型の移動方向について、成形体の加圧方向の径または幅ａ、ｂが大幅に異なるような磁性部品を得る場合の酸化物磁性粉体として好適なものである。
【００２８】
図２は本発明による酸化物磁性粉体の製造方法の一実施の形態を示すブロック図である。図２に示すように、本実施の形態においては、所定の特性のフェライトが得られるように、個々の酸化物粉体を秤量し、水を加えて湿式配合する（工程ａ）。次にスプレー乾燥装置等を用いて乾燥造粒する（工程ｂ）。次にこの粉体を仮焼する（工程ｃ）。
【００２９】
次にこの焼結体に水を加え、湿式ボールミル等により湿式粉砕する（工程ｄ）。この粉砕したものを乾燥する（工程ｅ）。そしてこの湿式粉砕し、乾燥したものを乾式の振動式ボールミル等により乾式粉砕する（工程ｆ）。次に分散剤、結合剤等を適正量加え（工程ｇ）、スプレー乾燥装置等を用いて乾燥造粒する（工程ｈ）ことにより、酸化物磁性材粉体を得る。
【００３０】
【実施例】
（比較例１）−湿式粉砕
Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＮｉＯ、およびＣｕＯからなる酸化物粉体を所定のモル比で湿式混合した後、９００℃で仮焼した。得られた酸化物組成は、
Ｆｅ２Ｏ３：ＺｎＯ：ＮｉＯ：ＣｕＯ＝６６．３：１９．６：９．３：４．８（重量％）であった。また、この仮焼後の材料の比表面積は１．２ｍ２／ｇ、圧縮密度は２．４０ｇ／ｃｍ３であった。次に、この仮焼体に水を加えて湿式粉砕処理した。この湿式粉砕は、ボール１５００ｇに対し、酸化物粉体１０００ｇとして湿式ボールミルにより２０時間行った。
【００３１】
次に、この粉砕された酸化物に結合剤、分散剤を適正量加えた後、スプレー乾燥装置を使用して乾燥造粒を行った。
【００３２】
（比較例２）−乾式粉砕
比較例１と同一の仮焼材を湿式粉砕することなく、乾式粉砕処理した。乾式粉砕は、乾式の振動式ボールミルにより行い、ボール４０００ｇに対し、酸化物粉体を６００ｇ加えて９０分行った。次にこの乾式粉砕したものを湿式工程でスラリー化した後、結合剤、分散剤等を適正量加え、スプレー乾燥装置を使用して乾燥造粒を行った。
【００３３】
（実施例１）−湿式粉砕＋乾式粉砕
比較例１のように湿式粉砕処理した後、これをさらに乾式粉砕処理した。乾式粉砕は、乾式の振動式ボールミルにより行い、ボール４０００ｇに対し、酸化物粉体を６００ｇ加えて６０分行った。次にこの乾式粉砕したものを湿式工程でスラリー化した後、結合剤、分散剤等を適正量加え、スプレー乾燥装置を使用して乾燥造粒を行った。
【００３４】
（実施例２）−湿式粉砕＋乾式粉砕
比較例１のように湿式粉砕処理した後、これを乾式粉砕処理した。乾式粉砕は、乾式の振動式ボールミルにより行い、ボール８０００ｇに対し、酸化物粉体を６００ｇ加えて６０分行った。次にこの乾式粉砕したものを湿式工程でスラリー化した後、結合剤、分散剤等を適正量加え、スプレー乾燥装置を使用して乾燥造粒を行った。
【００３５】
（特性等の測定）
上述のようにして作製した各粉体の粒度分布、種々の成形圧力における圧縮密度および成形圧力の変化に対する圧縮密度の変化を測定した。また、このような種々の粉体を用いて円環状に圧縮成形したものを焼成炉内で１０００〜１２００℃で焼成した。そして焼結体密度、電磁気特性（初期透磁率μｉ、飽和磁束密度ＢＳ）等を求めた。同様に、寸法精度、歩留まり等についてはドラム型コア形状にて求めた。
【００３６】
［粒度分布］
図３に前記各例における粒度分布を示す。図３に示すように、湿式粉砕のみによる比較例１の場合、乾式粉砕による比較例２や、湿式粉砕＋乾式粉砕による実施例１、２に比較して粒径が大きく、かつ粒度分布が尖鋭ではなく、粒径が広い範囲におよぶ。
【００３７】
比較例２や実施例１、２による場合には粒径や粒度分布にほとんど差がなく、湿式粉砕のみによる場合に比較して粒径を小さく、かつ粒径を揃えることができることが分かる。すなわち、実施例１、２による場合、乾式粉砕時間が短縮されたにもかかわらず（すなわち粉砕機の内壁やメディヤからの不純物の混入を少なくして）乾式粉砕のみによる比較例２とほぼ同様の粒度分布を得ることができる。
【００３８】
［圧縮密度］
表１のその１および図４に前記各例により得られた粉体を種々の成形圧力で成形した場合の圧縮密度を示す。表１のその１に示すように、湿式粉砕のみによる比較例１に比較し、乾式粉砕のみによる比較例２および湿式粉砕＋乾式粉砕による実施例１、２による場合、０．０５ＭＰａ〜０．３ＭＰａにおいて、高い圧縮密度を得ることができる。
【００３９】
【表１】
0004215992.tif 000002
【００４０】
［Δｄ／ΔＰ］
表１のその２に、成形圧力（ＭＰａ）の変化量ΔＰに対する圧縮密度（ｇ／ｃｍ３）の変化量Δｄの比Δｄ／ΔＰを、成形圧力の変化量が０．０５〜０．３、０．０５〜０．１、０．０５〜０．２、０．２〜０．３、０．１〜０．３（ＭＰａ）の各範囲について示す。
【００４１】
表１のその２から分かるように、湿式粉砕のみによる比較例１に比較し、乾式粉砕のみによる比較例２および湿式粉砕＋乾式粉砕による実施例１、２の場合、前記比Δｄ／ΔＰが小さくなり、低い圧力で高い圧縮密度が得られることが分かった。実施例１、２、比較例２においては、成形圧力の変化の範囲が０．０５〜０．３ＭＰａの範囲において、Δｄ／ΔＰ＝１．６以下の値が得られる。
【００４２】
［焼結体密度］
図５に実施例１、２と比較例１、２の成形体密度に対する焼結体密度を示す。実施例１、２による場合、成形体密度が３．２〜３．６ｇ／ｃｍ３の範囲において、比較例１、２よりも高い焼結体密度が得られた。また、前記成形体密度の範囲において、成形体密度（ｇ／ｃｍ３）の変化量Δｄに対する焼結体密度（ｇ／ｃｍ３）の変化量ΔＤの比ΔＤ／Δｄは実施例１、２の場合０．１３以下となり、比較例１の場合の０．２５に比較して小さい値が得られ、成形体密度が低い場合でも焼結体密度が高いことが確認された。
【００４３】
［歩留まりおよび電磁気特性］
前記各例で得られた粉体を用いて成形圧０．１ＭＰａにより成形した場合の金型破損、有効成形数と歩留まりと電磁気特性（初期透磁率μｉ、飽和磁束密度ＢＳ）と焼結体密度を求めた結果を表２に示す。比較例１においては、５千個で摩耗が進行し、使用不可能となった。一方、比較例２および実施例１、２の場合には、２０万個の成形によっても使用不可能となる程の金型摩耗は生じなかった。
【００４４】
通常量産を考慮すると、８０％の以上の歩留まりが望ましい。比較例２の場合、２０万個の成形において、変形等のために寸法精度が悪く、６０〜７０％の歩留まりが得られたが、実施例１の場合、８５％以上の歩留まりが得られ、実施例２の場合、９０％以上の歩留まりが得られた。
【００４５】
また、表２に示すように、初透磁率μｉ、飽和密度ＢＳ、焼結体密度ｄについては、比較例１、２に比較し、実施例１、２による場合にはすべて優れた数値をあげることができた。これは実施例１、２の場合、焼結体の構成部分（巻心部、鍔部）の密度差が小さくすることができたためである。
【００４６】
【表２】
0004215992.tif 000003
【００４７】
ドラムコア形状に成形したときの芯鍔比（巻心部の径または幅／鍔部の径または幅）と有効成形数（１セットの金型で成形できるコアの個数）との関係を表３に示す。表３に示すように、芯鍔比と有効成形数については、実施例１、２および比較例２による場合は、芯鍔比４５％までは有効成形数は２００，０００個以上得られており、実用上充分な成形数を得ている。また芯鍔比３５％では実施例１および比較例２で１００，０００個、実施例２で１５０，０００個と有効成形数は比較的減ってはいるが、実用的な成形数を得ている。比較例１においては、芯鍔比７０％までは実用上使用可能な成形数を得ているが、６５％を境界にして金型破損が発生し、有効成形数が激減する傾向にある。これは成形時に芯部に過剰な圧力がかかるため、金型が荷重に耐えられずに破損することによるものである。
【００４８】
【表３】
0004215992.tif 000004
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、湿式粉砕の後に乾式粉砕を行うため、粒径が小さい磁性酸化物粉体が得られ、低い成形圧で高い圧縮密度の成形体を得ることが可能となり、もって焼結体密度が高く、構成部分の密度差の小さい磁性部品およびコイル部品用のコアを得ることが可能となる。
【００５０】
また、単に乾式粉砕処理を行ったものに比較し、製品の歩留まりが向上する。このような歩留まりの向上は、低い成形圧で高い成形体密度を得ることができ、変形やひび割れを抑制することができる上、成形体の構成部分の密度差を極めて小さく抑えることができ、さらに不純物混入量を低下させて電磁気特性を向上させたことによる。
【００５１】
また、前記湿式粉砕、乾式粉砕後に、０．１ＭＰａにおける成形体密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上の成形体を得ることにより、焼結体密度が高く、電磁気特性が優れた磁性部品、コイル部品を得ることができる。
【００５２】
また、コアに加圧成形する際に、巻心部の加圧方向の最小幅を最大幅の６５％以下とするか、あるいはドラム型コア形状における巻心部の加圧方向の径または幅を、鍔の加圧方向の径または幅の６０％以下にしたもののように、複雑な形状の磁性部品を加工成形する際にも、構成部分の密度差が小さく、歩留まりの向上を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明により製造する磁性部品の一例であるドラムコアを示す側面図、（Ｂ）はその製造用金型を示す断面図である。
【図２】本発明による酸化物磁性粉体の製造方法の一実施の形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の製造方法による酸化物磁性粉体と比較例の酸化物磁性粉体の粒度分布を示す図である。
【図４】本発明の製造方法による酸化物磁性粉体と比較例の酸化物磁性粉体の成形圧力と圧縮密度との関係を示す図である。
【図５】本発明の製造方法による酸化物磁性粉体と比較例の酸化物磁性粉体の成形体密度と焼結体密度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１：ドラムコア、１a：巻心部、１ｂ：鍔部、２：下型、３：上型
【図１】
0004215992.tif 000005
【図２】
0004215992.tif 000006
【図３】
0004215992.tif 000007
【図４】
0004215992.tif 000008
【図５】
0004215992.tif 000009