Mn-Zn系铁氧体材料制造技术

本发明专利技术提供在１ＭＨｚ以上的高频率区域中磁场劣化少的Ｍｎ－Ｚｎ系铁氧体材料。在该Ｍｎ－Ｚｎ系铁氧体材料中，作为主成分含有Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］：５３～５６ｍｏｌ％，ＺｎＯ：７ｍｏｌ％以下（包括０ｍｏｌ％），剩余部分：ＭｎＯ；作为副成分含有以Ｃｏ↓［３］Ｏ↓［４］换算计为０．１５～０．６５ｗｔ％的Ｃｏ，以ＳｉＯ↓［２］换算计为０．０１～０．０４５ｗｔ％的Ｓｉ，以ＣａＣＯ↓［３］换算计为０．０５～０．４０ｗｔ％的Ｃａ，其中下述铁氧体组成式（１）中的表示阳离子缺陷量的δ值为３×１０↑［－３］≤δ≤７×１０↑［－３］，而且平均结晶粒径为大于８μｍ且不超过１５μｍ，其中，ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝３，δ＝ａ＋２ｂ＋ｃ＋（３／２）ｄ＋ｅ＋（３／２）ｆ＋ｇ＋（３／２）ｈ－４，［ｇ∶ｈ＝１∶２］。（Ｚｎ↓［ａ］↑［２＋］，Ｔｉ↓［ｂ］↑［４＋］，Ｍｎ↓［ｃ］↑［２＋］，Ｍｎ↓［ｄ］↑［３＋］，Ｆｅ↓［ｅ］↑［２＋］，Ｆｅ↓［ｆ］↑［３＋］，Ｃｏ↓［ｇ］↑［２＋］，Ｃｏ↓［ｈ］↑［３＋］）↓［３］Ｏ↓［４＋δ］组成式（１）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在例如电源变压器等磁心中使用、且适合于在1MHz以上、特别是2MHz以上的高频率区域中使用的Mn-Zn系铁氧体材料。
技术介绍
近年来，电气设备小型化的进展显著。与之相伴随，安装在各种电气设备中的电源也要求进一步的小型化。通常来说，在用正弦波驱动变压器时，磁通密度B表示为B＝(Ep/4.44NpAf)×107。上述式中Ep是施加电压[V]，Np是一次侧绕线数，A是磁心截面积[cm2]，f是驱动频率[Hz]。正如从上述式明显看出的那样，驱动频率的高频率化对变压器的小型化是有效的，因此，近年来要求能够在数MHz的高频率下耐用的高性能的磁心。目前，作为在电源变压器等中使用最多的磁心材料，可列举出Mn-Zn系铁氧体材料。该材料在约100kHz的低频率区域中导磁率确实高，而且损耗(磁心损耗)低，满足了作为磁心材料的重要特性。但是该铁氧体材料在驱动频率高达数MHz的情况下损耗明显增大，驱动频率发生高频率化，并且近来难以供于使用。针对该问题，在特开平6-310320号公报(专利文献1)、特开平7-130527号公报(专利文献2)等中公开了一种磁性材料，其通过相对于Mn-Zn系铁氧体材料，含有各种氧化物作为添加成分，从而在300kHz～数MHz下表现出低损耗。与此相对，在特开平10-340807号公报(专利文献3)中以在高频率下的低损耗特性不足为由，提出了一种Mn-Co系铁氧体材料，其特征在于，含有Fe2O352～55mol％、CoO0.4～1mol％，剩余部分实质上由MnO组成。可是，对于这样的Mn-Zn系铁氧体材料，通常要求其损耗低，但根据具体的用途，有时比要求降低损耗，更要求磁场劣化少。所谓磁场劣化是指，在1MHz以上的高频率区域中显著存在的现象，即若在烧结后施加磁场，则电力损耗增大，与此同时电感增大。据认为，该现象是由于通过施加的磁场而使得磁畴结构改变，从而感应磁场各向异性下降。在开关电源的主变压器和扼流圈、或者电源用变压器等中，由于特别要求稳定性，所以希望尽可能抑制如上所述的磁场劣化。特开平6-310320号公报[专利文献2]特开平7-130527号公报[专利文献3]特开平10-340807号公报
技术实现思路
本专利技术是基于如上所述的技术课题而提出的，其目的在于提供在1MHz以上的高频率区域中磁场劣化小的Mn-Zn系铁氧体材料。本专利技术人等进行了专心研究，结果发现，要想抑制磁场劣化，调整Mn-Zn系铁氧体材料的阳离子缺陷量(δ，用下述组成式(1)定义)是有效的。(Zna2+，Tib4+，Mnc2+，Mnd3+，Fee2+，Fef3+，Cog2+，Coh3+)3O4+δ组成式(1)其中，a+b+c+d+e+f+g+h＝3，δ＝a+2b+c+(3/2)d+e+(3/2)f+g+(3/2)h-4，[g∶h＝1∶2]根据本专利技术人等的研究发现，要想在1MHz以上、特别是2MHz以上的高频率区域中降低磁场劣化，将阳离子缺陷量δ设定在规定的范围内是有利的。本专利技术是基于该发现，提供了一种Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，作为主成分含有Fe2O353～56mol％，ZnO7mol％以下(包括0mol％)，剩余部分MnO；作为副成分含有以Co3O4换算计为0.15～0.65wt％的Co，以SiO2换算计为0.01～0.045wt％的Si，以CaCO3换算计为0.05～0.40wt％的Ca，其中上述铁氧体组成式(1)中的δ值(阳离子缺陷量)为3×10-3≤δ≤7×10-3。另外，本专利技术人等还发现，在控制阳离子缺陷量δ的同时，将Mn-Zn系铁氧体材料的平均结晶粒径限制在某一范围内是重要的。即，本专利技术中的Mn-Zn系铁氧体材料的平均结晶粒径为大于8μm且不超过15μm。本专利技术的Mn-Zn系铁氧体材料中，优选δ值为3×10-3≤δ＜5×10-3。此外，本专利技术的Mn-Zn系铁氧体材料优选的是，在从室温至125℃的温度范围内，在励磁磁通密度为50mT、测量频率为2MHz的条件下的电力损耗为3200[kW/m3]以下，而且磁场劣化率为100％以下。其中所谓的磁场劣化率是在励磁刚刚到达饱和磁通密度程度之后的电力损耗相对于励磁前的电力损耗的增加率，在将刚刚励磁后(磁场劣化后)的电力损耗设定为Pcvr，将励磁前的初期的电力损耗设定为Pcv时，用[Pcvr-Pcv]/[Pcv]×100[％]表示。根据本专利技术，可以提供在1MHz以上的高频率区域，磁场劣化少的Mn-Zn系铁氧体材料，从而可以实现稳定性优异的变压器等。附图说明图1是表示阳离子缺陷量δ和磁场劣化率的关系的曲线图。图2是表示平均结晶粒径和磁场劣化率的关系的曲线图。图3是表示Fe2O3量和磁场劣化率的关系的曲线图。图4是表示ZnO量和磁场劣化率的关系的曲线图。图5是表示Co3O4量和磁场劣化率的关系的曲线图。图6是表示SiO2量和磁场劣化率的关系的曲线图。图7是表示CaCO3量和磁场劣化率的关系的曲线图。具体实施例方式本专利技术的Mn-Zn系铁氧体材料如上所述，用组成式(1)表示的阳离子缺陷量δ满足3×10-3≤δ≤7×10-3的条件。在1MHz以上的高频率区域中，阳离子缺陷量δ低于3×10-3时，高温下的损耗Pcv变大。另外，阳离子缺陷量δ超过7×10-3时，磁场劣化率变大，从而损害了施加磁场时的稳定性。本专利技术中优选的阳离子缺陷量δ为3×10-3≤δ＜5×10-3，更优选的阳离子缺陷量δ为3×10-3≤δ≤4.5×10-3。阳离子缺陷量δ可以根据煅烧时氧分压PO2的不同而变化，提高氧分压PO2时，就会增加阳离子缺陷量δ。另外，本专利技术的Mn-Zn系铁氧体材料的粒径(平均结晶粒径)D满足大于8μm且不超过15μm的条件。在1MHz以上的高频率区域中，结晶粒径D为8μm以下时，磁场劣化率变大，从而损害了施加磁场时的稳定性。此外，结晶粒径D大于15μm时，在高温下的损耗Pcv变大。本专利技术中优选的结晶粒径D为12μm≤D≤15μm，更优选的结晶粒径D为13μm≤D≤15μm。下面，对本专利技术的Mn-Zn系铁氧体材料的组成限定理由进行详述。Fe2O353～56mol％Fe2O3是作为本专利技术的Mn-Zn系铁氧体材料的主成分的必需构成，其量无论是过少，还是过多，均会导致高温下的损耗Pcv变大。因此，本专利技术中将Fe2O3量规定为53～56mol％。优选的Fe2O3量为53～55mol％，更优选的Fe2O3量为53～54mol％。ZnO7mol％以下(包括0mol％)ZnO也是作为本专利技术的Mn-Zn系铁氧体材料的主成分。可以根据ZnO的量控制Mn-Zn系铁氧体材料的频率特性。即，ZnO量越少，在高频率区域的损耗Pcv越小。ZnO超过7mol％时，由于在2MHz以上的高频率区域的损耗Pcv劣化，所以将ZnO的上限规定为7mol％。另外，ZnO量低于2mol％时，磁场劣化率变大，从而损害了施加磁场时的稳定性。因此，优选的ZnO量为2～7mol％，更优选的ZnO量为5～7mol％。本专利技术的Mn-Zn系铁氧体材料中，作为主成分，除了Fe2O3和ZnO之外，还含有Mn氧化物作为剩余部分。作为Mn氧化物，可以使用MnO、Mn3O4。本专利技术的Mn-Zn系铁氧体材料除了上述主成分之外，还含有以下的副成分。通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｍｎ－Ｚｎ系铁氧体材料，其特征在于，作为主成分含有Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］：５３～５６ｍｏｌ％，ＺｎＯ：０～７ｍｏｌ％，剩余部分：ＭｎＯ；作为副成分含有以Ｃｏ↓［３］Ｏ↓［４］换算计为０．１５～０．６５ｗｔ％的Ｃｏ，以ＳｉＯ↓［２］换算计为０．０１～０．０４５ｗｔ％的Ｓｉ，以ＣａＣＯ↓［３］换算计为０．０５～０．４０ｗｔ％的Ｃａ，其中下述铁氧体组成式（１）中的表示阳离子缺陷量的δ值为３×１０↑［－３］≤δ≤７×１０↑［－３］，而且平均结晶粒径为大于８μｍ且不超过１５μｍ，　　（Ｚｎ↓［ａ］↑［２＋］，Ｔｉ↓［ｂ］↑［４＋］，Ｍｎ↓［ｃ］↑［２＋］，Ｍｎ↓［ｄ］↑［３＋］，Ｆｅ↓［ｅ］↑［２＋］，Ｆｅ↓［ｆ］↑［３＋］，Ｃｏ↓［ｇ］↑［２＋］，Ｃｏ↓［ｈ］↑［３＋］）↓［３］Ｏ↓［４＋δ］组成式（１）　 　其中，ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝３，δ＝ａ＋２ｂ＋ｃ＋（３／２）ｄ＋ｅ＋（３／２）ｆ＋ｇ＋（３／２）ｈ－４，［ｇ∶ｈ＝１∶２］。

【技术特征摘要】
JP 2006-3-30 093716/20061.一种Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，作为主成分含有Fe2O353～56mol％，ZnO0～7mol％，剩余部分MnO；作为副成分含有以Co3O4换算计为0.15～0.65wt％的Co，以SiO2换算计为0.01～0.045wt％的Si，以CaCO3换算计为0.05～0.40wt％的Ca，其中下述铁氧体组成式(1)中的表示阳离子缺陷量的δ值为3×10-3≤δ≤7×10-3，而且平均结晶粒径为大于8μm且不超过15μm，(Zna2+，Tib4+，Mnc2+，Mnd3+，Fee2+，Fef3+，Cog2+，Coh3+)3O4+δ组成式(1)其中，a+b+c+d+e+f+g+h＝3，δ＝a+2b+c+(3/2)d+e+(3/2)f+g+(3/2)h-4，[g∶h＝1∶2]。2.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，所述δ值为3×10-3≤δ＜5×10-3。3.根据权利要求1记载的Mn-Zn系铁氧体材料，其特征在于，所述δ值为3×10-3≤δ≤4.5×10-3。4.根据权利要求1或2记载的...

【专利技术属性】
技术研发人员：石仓友和，坂野伸一，渡边雅彦，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]