烧结的铁氧体材料及制备烧结的铁氧体材料的方法技术

本发明专利技术提供烧结的铁氧体材料，其通过相对于１００％质量比的组成通式为（１－ｘ－ｙ－ｚ）（Ｌｉ０．５Ｆｅ０．５）Ｏ.ｘＺｎＯ.ｙＦｅ２Ｏ３.ｚＣｕＯ的材料，其中ｘ、ｙ、ｚ满足０．１４≤ｘ≤０．１９、０．４８≤ｙ＜０．５、０≤ｚ≤０．０３，添加０．５％质量比至３％质量比的Ｂｉ２Ｏ３而得到，所述材料满足起始磁导率为２００以上，饱和磁通密度在２３℃为４３０ｍＴ以上并且在１００℃为３８０ｍＴ以上，以及电阻率为１０６Ωｍ以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于绕线部件的芯材料的烧结的铁氧体材料，特别涉及满足高起始磁 导率、高饱和磁通密度、高电阻率的烧结的铁氧体材料及其制备方法，其中，上述绕线部件 包括电源电路等所使用的电感器、棒形天线等的天线、变压器等。
技术介绍
一直以来，为了确保与导体间的电绝缘，用于绕线部件的芯材料的铁氧体材料采 用了具有高电阻率的M基铁氧体材料，其中，上述绕线部件包括DC-DC转换器的电源电路 等中使用的电感器、棒形天线等的天线、变压器等。但是，Ni基铁氧体材料的主成分M昂贵，并且磁致伸缩常数大，因此，其缺陷在 于，在树脂铸模型的绕线部件中，在使树脂固化时，软磁特性由于施加在芯上的应力而发生变化。作为不含有昂贵的M的材料，已知有Li基铁氧体材料。Li基铁氧体材料的磁致 伸缩常数小，因此具有即使在树脂铸模型的绕线部件等中使用，软磁特性的变化率仍小的 特征。但是，Li基铁氧体材料若在1000°C以上的高温下烧结，则虽然能够得到适合电感 器、天线等用途的高起始磁导率(例如200以上)和高饱和磁通密度，但难以得到高电阻率 (例如IO6Qm以上)。例如，作为在1000°C以上的高温下烧结的Li基铁氧体材料，有人提出了 如下非可逆电路元件用的Li基铁氧体材料组成通式为(l-x)Li20· (5-2 α -χ) Fe2O3 · 4χΖηΟ · 4yMnO · 4 β Bi2O3,满足 0 彡 α 彡 0. 35、0 彡 χ 彡 0. 45、0 彡 y 彡 0· 2、 0彡β彡0.005，并且x、y、β中的至少2个不同时为零，并且y为零时α不为零(专利文 献1) ο关于专利文献1中记载的Li基铁氧体材料，通过使其同时含有Zn、Mn、Bi中的至 少2种元素来提高温度特性、损耗特性等特性，而且，在氧气和氮气中反复进行热处理时， 在氮气中至少进行一次热处理，且最后在氧气中进行热处理，由此提高电阻率。但是，根据专利文献1所述的Li基铁氧体材料，虽然能够得到4000G(400mT)以上 的饱和磁通密度，但电阻率低，约为IO7Qcm(IO5Qm)。此外，为了提高电阻率，需要在氧气 及氮气中反复进行热处理，因而存在制造周期变长、制造成本增加的问题。另一方面，还有人提出了通过添加Bi2O3等烧结助剂并在低温(约900°C )下进行 烧结所得到的、其电阻率被提高到106Ωπι以上的Li基铁氧体材料(专利文献2)，但是，存 在起始磁导率降低的问题。此外，由于Li基铁氧体材料具有矩形比大的特征，因此，此前一直有人研究将其 用于储存磁心材料等中。但是，较之于M基铁氧体材料，Li基铁氧体材料存在饱和磁通密 度小的问题。因此，需要提高Li基铁氧体材料的饱和磁通密度，以使其适于要求良好的直 流重叠特性的电感器、天线等用途。专利文献1 日本国专利申请公开公报“特公昭55-27015”专利文献2 日本国专利申请公开公报“特开2004-153197”
技术实现思路
专利技术所要解决的问题如上所述，在现有的Li基铁氧体材料中，目前还没有能够同时满足高起始磁导 率、高饱和磁通密度、高电阻率的Li基铁氧体材料。本专利技术的目的在于，廉价地提供最适合用作各种类型(例如，不需设置要求高电 阻率的绕线管的直接绕线型；要求高起始磁导率和高饱和磁通密度的在直流偏压磁场下使 用的有间隙型；要求高抗应力性的树脂铸模型，等等)的绕线部件的芯材料的Li基烧结的 铁氧体材料，该材料能够同时满足高起始磁导率、高饱和磁通密度和高的电阻率，并且，即 使在较高温度下应用于各种用途仍能具有高饱和磁通密度，其中，上述绕线部件包括电感 器、天线、变压器等。用于解决问题的方法本专利技术人为了实现上述目的，对Li基铁氧体材料的组成进行了专心研究，其结果 发现了能够同时满足高起始磁导率、高饱和磁通密度和高电阻率的组成范围，并且确认了 在该组成范围内即使不实施复杂的热处理也能够廉价地提供各种特性优良的Li基铁氧体 材料，从而完成了本专利技术。本专利技术的烧结的铁氧体材料，其特征在于，通过相对于100%质量比的组成通式为 (1-x-y-z) (Li0.5Fe0.5) 0 · xZnO · yFe203 · zCuO 的材料，其中 χ、y、ζ 满足 0· 14 彡 χ 彡 0· 19、 0. 48彡y < 0. 5、0彡ζ彡0. 03，添加0. 5%质量比至3%质量比的Bi2O3而得到，所述材料 满足起始磁导率为200以上，饱和磁通密度在23°C为430mT以上并且在100°C为380mT以 上，以及电阻率为IO6Qm以上。本专利技术是具有上述组成的烧结的铁氧体材料，其特征在于，平均晶粒尺寸为 7. 5 μ m M 25 μ m。本专利技术是具有上述组成的烧结的铁氧体材料，其特征在于，在30MPa的压力下的 起始磁导率的变化率在士5%以内。本专利技术是具有上述组成的烧结的铁氧体材料，其特征在于，在每100个晶粒中晶 界孔隙数为20个以上。本专利技术是具有上述组成的烧结的铁氧体材料，其特征在于，在30MPa的压力下的 起始磁导率的变化率在士3%以内。本专利技术的绕线部件，其特征在于，使用了具有上述组成的烧结的铁氧体材料。本专利技术的制备烧结的铁氧体材料的方法，其特征在于，包括制备原料粉末以便 得到组成通式为(1-x-y-z) (Lia5Fe0.5)0 · xZnO · yFe203 · zCuO 的材料，其中 χ、y、ζ 满足 0. 14彡χ彡0. 19、0. 48彡y < 0. 5、0彡ζ彡0. 03 ；预烧结所述原料粉末而得到第一预烧结 粉末；相对于100%质量比的第一预烧结粉末，添加0. 5%质量比至3%质量比的Bi2O3而得 到第二预烧结粉末；粉碎所述第二预烧结粉末而得到粉碎粉末；使所述粉碎粉末成型而得 到成型体；以及烧结所述成型体而得到烧结的铁氧体材料。本专利技术的制备烧结的铁氧体材料的方法，其特征在于，包括制备原料粉末，所述原料粉末是相对于100%质量比的组成通式为(1-x-y-z) (Li0.5Fe0.5) 0 · xZnO · yFe203 · zCuO 的材料，其中x、y、z满足0. 14彡χ彡0. 19、0. 48彡y < 0. 5、0彡ζ彡0. 03，通过添加0. 5% 质量比至3%质量比的Bi2O3而得到；预烧结所述原料粉末而得到预烧结粉末；粉碎所述预 烧结粉末而得到粉碎粉末；使所述粉碎粉末成型而得到成型体；以及烧结所述成型体而得 到烧结的铁氧体材料。本专利技术是具有上述工序的制备烧结的铁氧体材料的方法，其特征在于，预烧结所 述原料粉末的预烧结温度为800°C -1200°C，优选为1000°C -1200°C。专利技术的效果根据本专利技术，能够得到满足下述条件的烧结的铁氧体材料，即起始磁导率为200 以上，饱和磁通密度在23°C为430mT以上并且在100°C为380mT以上，电阻率为IO6Qm以上。将本专利技术的烧结的铁氧体材料用于绕线部件的芯材料，由此能够在芯上直接绕线 而不需要绕线管，因此能够降低绕线部件的制造成本，而且能够实现小型化，其中，上述绕 线部件包括DC-DC转换器的电源电路等所使用的电感器、棒形天线等天线、变压器等。本专利技术的烧结的铁氧体材料即使在高温下仍具有高饱和磁通密度，因此，能够通 过将其应用于电感器或天线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
烧结的铁氧体材料，其通过相对于１００％质量比的组成通式为（１－ｘ－ｙ－ｚ）（Ｌｉ↓［０．５］Ｆｅ↓［０．５］）Ｏ.ｘＺｎＯ.ｙＦｅ↓［２］Ｏ↓［３］.ｚＣｕＯ的材料，其中ｘ、ｙ、ｚ满足０．１４≤ｘ≤０．１９、０．４８≤ｙ＜０．５、０≤ｚ≤０．０３，添加０．５％质量比至３％质量比的Ｂｉ↓［２］Ｏ↓［３］而得到，所述材料满足起始磁导率为２００以上，饱和磁通密度在２３℃为４３０ｍＴ以上并且在１００℃为３８０ｍＴ以上，以及电阻率为１０↑［６］Ωｍ以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：多田智之，三吉康晴，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]