杆状的MnZn铁氧体磁芯及其制造方法以及天线技术

一种杆状的MnZn铁氧体磁芯，作为基本成分，含有铁：以Fe2O3换算计51.5～54.5摩尔％、锌：以ZnO换算计10.0～17.0摩尔％、锰：余量；作为副成分，含有SiO2：50～300质量ppm、CaO：100～1300质量ppm及Nb2O5：100～400质量ppm，其中，将该MnZn铁氧体磁芯的烧结密度设为4.85g/cm

Rod-shaped MnZn ferrite core, its manufacturing method and antenna

A rod-shaped manganese-zinc ferrite core is composed of iron: 51.5-54.5 mole by Fe2O3 conversion, zinc: 10.0-17.0 mole by ZnO conversion and manganese: remainder; SiO 2:50-300 mass ppm, CaO:100-1300 mass ppm and Nb2O5:100-400 mass ppm by-component, in which the sintering density of the manganese-zinc ferrite core is set at 4.85g/cm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】杆状的MnZn铁氧体磁芯及其制造方法以及天线
本专利技术涉及高强度且高磁导率的杆状的MnZn铁氧体磁芯及其制造方法，尤其想要提供适合供于作为天线用线圈的磁芯的用途的MnZn铁氧体磁芯。另外，本专利技术涉及使用上述杆状的MnZn铁氧体磁芯制作的天线。
技术介绍
MnZn铁氧体是被广泛用作开关电源等的噪声滤波器、变压器、天线用线圈的磁芯的材料。其优点可列举：在软磁性材料中，在千赫(kHz)区域中为高磁导率、低损耗；此外，与非晶态金属等相比，价格低廉。在这些用途中，作为主要在车载中使用的天线用线圈的磁芯，要求其起始磁导率高。其理由在于，对于所述用途的线圈而言，要求电感高。仅仅要提高电感时，增加匝数即可，但在该用途中还同时要求小型化，因此，增加匝数的方式并不是优选的。如果MnZn铁氧体的起始磁导率高，则不需要增加匝数，因此能够实现天线的小型化。关于面向天线用线圈的磁芯用途的MnZn铁氧体，以往已经进行了各种开发，可列举例如专利文献1、2、3等。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10-270232号公报专利文献2：日本特开2006-206355号公报专利文献3：日本特开2006-210493号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题一般而言，为了提高MnZn铁氧体的起始磁导率，减小磁各向异性和磁致伸缩是有效的。为了实现这些目的，需要将作为MnZn铁氧体的主要成分的Fe2O3、ZnO及MnO的配合量调整到适当的范围。另外，在烧成工序中充分加热而使铁氧体内的晶粒生长至粗大，由此能够使磁化工序中的晶粒内的磁畴壁的移动变得容易，结果能够提高起始磁导率。但是，过度的晶粒生长虽然会提高1～10kHz左右的频率区域中的起始磁导率，但会由于渦流损耗的影响而使100kHz以上的起始磁导率下降。关于这一点，加入在晶界处偏析的成分的添加物而生成适当且均匀厚度的晶界，由此使起始磁导率在直至100kHz维持于充分的值。关于天线用线圈的磁芯，除了上述磁特性以外，特别是在车载用途中重视的特性为强度。其理由在于，天线用线圈磁芯主要以被称为杆状的细长的长方体、圆柱状的形状来使用。一般而言，大多以纵横为数mm、而长度为其10倍左右的60～100mm来使用。因此，为了防止由磁芯破损引起的线圈的电感下降，对磁芯要求以三点弯曲强度测定的强度高。另外，在制品化的情况下，强烈要求不出现三点弯曲强度低的低强度磁芯。基于上述理由，对于天线用线圈的磁芯，要求兼顾高起始磁导率这样的磁特性和降低三点弯曲强度低的低强度磁芯的出现率这样的高强度。但是，在专利文献1中虽然提及用于实现期望的磁特性的组成、以及为了实现强度而控制平均结晶粒径的必要性，但由于粒径小至3μm以下，因此起始磁导率低，由实施例来看，100kHz下的起始磁导率的最大值也仅止于1500。另外，关于强度，也仅仅是提及平均结晶粒径的影响，没有关于本专利技术中后述的重要因子的记载。因此，基于专利文献1中记载的条件制作的MnZn铁氧体并不同时具有作为车载用途等的天线用线圈的磁芯所需要的、高起始磁导率这样的磁特性及三点弯曲强度高这样的高强度这两者。另外，在专利文献2、3中报道了通过成分的规定使起始磁导率的温度特性优良的MnZn铁氧体，但在实施例中，20℃、100kHz下的起始磁导率的最高值也仅止于1700，难以说是充分的。进一步地，关于对于车载用途等的天线用线圈而言很重要的强度没有任何记载，因此，从磁特性和强度这两个观点来看，基于专利文献2、3中记载的条件制作的MnZn铁氧体并不具有优选的特性。用于解决问题的方法因此，专利技术人首先对能够提高23℃、100kHz下的起始磁导率的MnZn铁氧体的Fe2O3量、ZnO量进行了研究，发现了适当的组成范围。并且查明，如果在该组成范围内，则磁各向异性及磁致伸缩小，也能够保持必要的电阻率，进一步能够使起始磁导率的温度特性显示极大值的次峰也在23℃附近出现，因此，可在相同条件下得到高起始磁导率。另外查明，通过加入适量的作为在晶界处偏析的非磁性成分的SiO2、CaO及Nb2O5而能够形成均匀的晶界，由此电阻率上升，从而能够进一步提高起始磁导率。进一步地，除了这些以外还得到如下见解：烧成条件也存在优选的范围，尤其是，如果不将最高保持温度和其保持时间控制在适当的范围，则烧结密度无法提高，因此得不到期望的起始磁导率。在某一温度以上的最高温度保持及某一定时间以上的保持会促进起始磁导率上升所不可或缺的烧结和晶粒生长。因此，需要对烧结密度设置规定、选择适当的烧成条件从而能够实现该烧结密度。以上为用于提高起始磁导率所必需的手段，但还查明：对于用于天线用线圈的MnZn铁氧体而言，还需要同时降低三点弯曲强度低的低强度磁芯的出现率。因此，专利技术人接着从该观点出发进行了调查，结果查明，首先，提高烧结密度至关重要，为了实现该目标，需要进行上述烧成条件的最高保持温度及保持时间的优化。即，通过提高烧结密度，不仅能够提高起始磁导率，而且能够降低低强度磁芯的出现率。进一步地，专利技术人着眼于根据磁芯的表面观察存在于表面的微小的凹凸，查明：该凹部会成为破坏时的起点，因此需要对凹部的深度设置限制。在以最大谷深来观察该凹部的深度时，如果n＝50时的平均值为一定以上，则存在成为容易破坏的起点的深凹部，低强度磁芯的出现率增加。为了使低强度磁芯的出现率降至期望的值，不仅需要抑制例如用作粘结剂的PVA之类的有机物的块的混入，而且需要不添加通常的铁氧体磁芯中使用的、成形时的脱模剂等固体有机物成分，以使最大谷深的值不变大。如果是作为本专利技术对象的杆状磁芯，由于是与模具的接触面积小、容易成形的形状，因此，即使不使用作为固体有机物的脱模剂也能够制作。另外，同时着眼于造粒粉的粒度分布，还查明：在粗粉多的情况及造粒粉的抗压强度过高的情况下，成形时容易在造粒粉之间残留空隙，该空隙在烧结后以凹部的形式残留。因此，还要求使造粒粉的粒度分布及抗压强度落入适当的范围内。但是，如前所述，在专利文献1中起始磁导率的值不充分，此外，关于强度，仅提及平均结晶粒径的抑制，因此不能降低低强度磁芯的出现率。另外，关于专利文献2、3，不仅起始磁导率的值不充分，而且完全没有提及强度，因此不能抑制低强度磁芯的出现，因此，仅利用这些见解并不能制作实用上有用的适合于用于天线芯的线圈的磁芯的MnZn铁氧体。本专利技术是基于上述见解并反复进行各种研究后开发出来的。即，本专利技术的主旨构成如下。1.一种杆状的MnZn铁氧体磁芯，其特征在于，作为基本成分，含有铁：以Fe2O3换算计51.5～54.5摩尔％、锌：以ZnO换算计10.0～17.0摩尔％、锰：余量；作为副成分，含有SiO2：50～300质量ppm、CaO：100～1300质量ppm及Nb2O5：100～400质量ppm，其中，该MnZn铁氧体磁芯的烧结密度为4.85g/cm3以上，在基于JISB0601的表面性状观察中，n＝50时的轮廓曲线的最大谷深的平均值为17μm以下。2.一种杆状的MnZn铁氧体磁芯，由作为基本成分的铁：以Fe2O3换算计51.5～54.5摩尔％、锌：以ZnO换算计10.0～17.0摩尔％、锰：余量；作为副成分的SiO2：50～300质量ppm、CaO：100～1300质量ppm及Nb2O5：100～400质量p本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种杆状的MnZn铁氧体磁芯，作为基本成分，含有铁：以Fe2O3换算计51.5～54.5摩尔％、锌：以ZnO换算计10.0～17.0摩尔％、锰：余量；作为副成分，含有SiO2：50～300质量ppm、CaO：100～1300质量ppm和Nb2O5：100～400质量ppm，其中，该MnZn铁氧体磁芯的烧结密度为4.85g/cm3以上，在基于JIS B 0601的表面性状观察中，n＝50时的轮廓曲线的最大谷深的平均值为17μm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.04.12 JP 2017-0792231.一种杆状的MnZn铁氧体磁芯，作为基本成分，含有铁：以Fe2O3换算计51.5～54.5摩尔％、锌：以ZnO换算计10.0～17.0摩尔％、锰：余量；作为副成分，含有SiO2：50～300质量ppm、CaO：100～1300质量ppm和Nb2O5：100～400质量ppm，其中，该MnZn铁氧体磁芯的烧结密度为4.85g/cm3以上，在基于JISB0601的表面性状观察中，n＝50时的轮廓曲线的最大谷深的平均值为17μm以下。2.一种杆状的MnZn铁氧体磁芯，由作为基本成分的铁：以Fe2O3换算计51.5～54.5摩尔％、锌：以ZnO换算计10.0～17.0摩尔％、锰：余量；作为副成分的SiO2：50～300质量ppm、CaO：100～1300质量ppm和Nb2O5：100～400质量ppm；以及不可避免的杂质构成，其中，该MnZn铁氧体磁芯的烧结密度为4.85g/cm3以上，在基于JISB0601的表面性状观察中，n＝50时的轮廓曲线的最大谷深的平均值为17μm以下。3.根据权利要求1或2所述的杆状的MnZn铁氧体磁芯，其中，作为副成分，进一步含有CoO：3500质量ppm以下。4.根据权利要求1至3中任一项所述的杆状的MnZn铁氧体磁芯，其中，所述杆状的MnZn铁氧体磁芯在23℃、100kHz下的起始磁导率μi为1800以上。5.根据权利要求1至4中任一项所述的杆状的MnZn...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田裕史，中村由纪子，
申请(专利权)人：杰富意化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP