專利名稱：鎳-銅-鋅系氧化物磁性材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種Ni-Cu-Zn系材料，主要是在VTR中使用的旋轉(zhuǎn)變壓器用的磁芯材料，對其要求有多方面的特性，使用頻率至少數(shù)兆赫(MHz)，透磁率(μi)在450以上，損失少，而且，從變壓器磁芯形狀結(jié)構(gòu)上要求能進(jìn)行高精度研磨加工，所必要的高的韌性，高的抗折應(yīng)力等特性。
過去在制造用于這種旋轉(zhuǎn)變壓器的磁芯制品時，將氧化鎳(以下以NiO表示)、氧化鋅(以下以ZnO表示)、氧化銅(以下以CuO表示)及作為其余部份的氧化高鐵(以下以Fe2O3表示)進(jìn)行混合、煅燒、粉碎、成型。將其在大氣中燒結(jié)后，為了減少磁束泄漏提高變壓器的效率，將接合面進(jìn)行高精度的研磨加工，以提高實際的比透磁率。
然而，為了提高研磨精度，必須降低研磨速度，如果研磨速度降低，其效率也就下降，而使費用上升。當(dāng)不降低該研磨速度進(jìn)行磨削時，由于磁芯易于產(chǎn)生缺陷和裂紋，必須要求提高磁芯的韌性、和抗折力(特開平2-137767號)。
再者，即使期待著提高由研磨精度所要求的特性，但還不能說已完全設(shè)計出原材料具有的初透磁率，或達(dá)到很高程度的方法。加之，所希望的是不能直接損失變壓器的效率。
還沒有看到過去的材料技術(shù)能達(dá)到如此多方面的特性要求，為了滿足一方面的特性要求而犧牲另一方面的特性，大多是所謂的平衡對應(yīng)技術(shù)。
本發(fā)明技術(shù)中，著眼于在一般制鐵過程中，在氧化鐵中混入了MnO的雜質(zhì)，經(jīng)過多次詳盡的實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將過去被忽略的微量雜質(zhì)氧化錳(以下以MnO表示)和過去已知的微量氧化鎂(以下以MgO表示)同時復(fù)合添加可以同時提高磁芯的透磁率、損失、強韌性、抗折力，從而提供了一種Ni-Cu-Zn系氧化物磁性材料。
即，透磁率在500以上可維持很高的韌性，在這種高韌性下獲得800的初透磁率卻是很難的，但根據(jù)本發(fā)明卻比較容易地能獲得。
然而，根據(jù)機種的不同，旋轉(zhuǎn)變壓器所要求的實際透磁率，必須對每次材料的制作進(jìn)行很大的調(diào)整。而，本發(fā)明對工藝條件沒有進(jìn)行變動，只是對于一定量的MgO同時添加的MnO的量變成0.1～0.4(wt)％，其它特性不會降低，μiac為600～800，約變化30％，同樣可以獲得提供多種目的R/T用材料的簡單手段，所以將提供Ni-Cu-Zn系氧化物磁性材料為目的。
本發(fā)明的Ni-Cu-Zn系氧化物磁性材料，其主要成份為14.0～19.0(mol)％的NiO，29.0～35.0(mol)％的ZnO，3.0～6.0(mol)％的CuO，其余份額為Fe2O3，還包括一些次要成份，SiO20.02(wt)％以下(不含O)，CaO0.02(wt)％以下(不含O)，Bi2O30.10(wt)％以下。在由以上成份構(gòu)成的組合物中還復(fù)合含有MgO0.1～0.3(wt)％，和在原料中所含的MnO，MnO量為0.1～0.4(wt)％。
在本發(fā)明的Ni-Cu-Zn系氧化物磁性材料中，作為次要成份含有或添加0.02(wt)％以下(不含O)的SiO2，0.02(wt)％以下的CaO，0.07(wt)％以下(不含O)的Bi2O3。主成份是14.0～19.0(mol)％的NiO，29.0～35.0(mol)％的ZnO，3.0～6.0(mol)％的CuO，其余為Fe2O3，在這樣的組成范圍內(nèi)，使結(jié)晶成長，其作用提高了透磁率，相反顯示出損失上升的傾向。再者，當(dāng)在此組合物中添加0.1～0.5(wt)％的MgO時，韌性顯著提高，而初透磁率也得到大幅度減少。
而在本發(fā)明中添加的MgO0.1～0.3％和使用氧化鐵中的MnO的量，對特性的影響程度進(jìn)行了充分研究，MgO在0.1～0.3(wt)％，原料中所含MnO的量在0.1～0.4(wt)％范圍內(nèi)，在同時復(fù)合添加時可使透磁率提高，同時，也發(fā)現(xiàn)其損失最低的范圍。
即，過去的技術(shù)，作為為獲得具有強韌性特性的限制和條件，雜質(zhì)盡可能的少，其條件要在微量范圍內(nèi)，我們認(rèn)為與一般常識相反，μi，Q的特性傾向同時存在于良好的范圍內(nèi)，是可以解決的。
主成份的范圍，根據(jù)制品的用途，居里點(Curie-點)在100℃以上，要明確構(gòu)成反尖晶石(inverse spinel)成分為NiO+CuO的(mol)％量，而構(gòu)成正尖晶石(normal spinel)成分為ZnO的(mol)％量。
又，以這種組合所產(chǎn)生的初透磁率大致沒有限于到450，在這樣的范圍內(nèi)首先確定主成分的范圍，其次，根據(jù)適量的MnO，MgO的添加(mol)％，很容易得到450～800的透磁率。
總之，從本發(fā)明的結(jié)果看，可以確認(rèn)當(dāng)SiO2，CaO，Bi2O3是在上述限制限度以下的微量條件下，在MnO+MgO特定的復(fù)合添加微量的范圍內(nèi)，是可以獲得透磁率、損失(含固有阻抗)、韌性同時都能達(dá)到良好要求的高性能、高韌性材料。因此，顯微結(jié)構(gòu)，今后期待很多部分要通過從電子顯微鏡等的觀察來解釋，可以斷定在結(jié)晶粒子中添加微量成分的舉措是不會錯的。


圖1是表示本發(fā)明實施例1的氧化物磁性材料中MgO的量和初透磁率、損失系數(shù)之間的關(guān)系圖。
圖2是表示本發(fā)明實施例1的氧化物磁性材料中MgO的量和MOR強度之間的關(guān)系圖。
圖3是表示本發(fā)明實施例2的氧化物磁性材料中MnO的量和初透磁率、損失系數(shù)之間的關(guān)系圖。
圖4是表示本發(fā)明實施例2及3的氧化物磁性材料中MnO的量和MOR強度之間和關(guān)系圖。
圖5是表示本發(fā)明實施例3的氧化物磁性材料中MnO的量和初透磁率、損失系數(shù)之間的關(guān)系圖。
實施例1在含有32.15(mol)％的ZnO，14.67(mol)％的NiO，5.64(mol)％的CuO和其余為Fe2O3的主成分中，在已經(jīng)含有或添加了作為付成分的0.006(wt)％SiO2，0.006(wt)％CaO，0.1(wt)％MnO及0.035(wt)％Bi2O3的粉末中，分別添加0.0、0.1、0.2、0.3(wt)％四種標(biāo)準(zhǔn)的MgO，調(diào)合成的材料，進(jìn)行混合干燥，在900℃下煅燒，粉碎，用噴霧式干燥機進(jìn)行?；?，這種粉末用壓力機成形后，在1080℃的溫度下保持1小時，進(jìn)行燒結(jié)。
這些試片在1MHz下初透磁率和損失系數(shù)的測定結(jié)果示于圖1，撓曲強度(Modulus of Ruture，以下表示為MOR強度)示于圖2。
圖1所示的測定結(jié)果，表示當(dāng)在上述主成分粉末中增加MgO的添加量時，損失系數(shù)趨向于減少，與不添加MgO時相比，添加30.3(wt)％的MgO時，損失系數(shù)大約減少32％，特性得到提高。反之，當(dāng)增加MgO的添加量時，在1MHz下的初期透磁率μi表示出劣化的趨勢，在0.1(wt)％下，劣化13％，在0.3(wt)％下，劣化約29％。
圖2所示的測定結(jié)果，表示當(dāng)增加MgO的添加量時，MOR強度值增加，在添加0.1(wt)％的MgO時，MOR強度最大，與不添加MgO時相比，約增加了9％，其后就要減少。
從以上結(jié)果可以確認(rèn)，在以Ni-Cu-Zn系氧化物磁性材料作主成的粉末中，適量添加0.3(wt)％以下的MgO，在1080℃下進(jìn)行燒結(jié)，可引起初透磁率變壞，相對損失系數(shù)提高，MOR強度也提高的趨勢。
實施例2在實施例1的主成分中，在已經(jīng)含有或添加了付成份0.006(wt)％SiO2，0.006(wt)％CaO，0.1(wt)％MnO及0.035(wt)％Bi2O3的粉末中，分別添加0.0、0.1、0.2、0.3(wt)％四種標(biāo)準(zhǔn)的MnO，將混合成的材料，以實施例1同樣的方法制成試片。
這些試片在1MHz下的初透磁率和損失系數(shù)的測定結(jié)果示于圖3，MOR強度示于圖4。
圖3所示的測定結(jié)果，表示在上述成分形成的材料粉末中增加MnO的添加量時，初透磁率有上升趨勢，與含有0.1(wt)％MnO時相比，含有0.4(wt)％MnO的情況下，顯示出初期透磁率約增加20％的特性。又，當(dāng)增加MnO的添加量時，損失系數(shù)也表明有顯著的上升趨勢。即，含0.4(wt)％MnO時，比含0.1(wt)％MnO時，約提高27％的特性。
反之，如圖4所示，隨著Mno添加量的增加，MOR強度值顯示出減少的趨勢。
實施例3
以實施例1的主要成分，在已經(jīng)含有或添加了付成分0.006(wt)％SiO2，0.006(wt)％CaO，0.1(wt)％MnO，0.035(wt)％Bi2O3及0.1(wt)％MgO的粉末中，分別添加0.0、0.1、0.2、0.3(wt)％四種標(biāo)準(zhǔn)的MnO，將混合成的材料，以實施例1相同的方法制成試片。
這些試片在1MHz下初透磁率和損失系數(shù)的測定結(jié)果示于圖5，MOR強度示于圖4。
圖5所示測定結(jié)果，表示出當(dāng)在上述成分粉末中增加MnO的添加量時，初磁磁率明顯有上升趨勢，損失系數(shù)值大幅度減少趨勢。圖4中所示MOR強度值，隨MnO的添加量有降低的趨勢。MnO含量為0.2(wt)％時，和含0.1(wt)％時，大致相等。又，在MnO為0.3-0.4(wt)％左右，未添加MgO時和添加了0.1(wt)％時大致等同。
從以上結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在將上述Ni-Cu-Zn系氧化物磁性材料作主成分的粉末中，復(fù)合添加實驗范圍的0.3(wt)％以下的MgO，0.4(wt)％以下的MnO時，初期透磁率得到提高，同時損失減少。同時，MOR撓曲強度在所說的增加范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的Ni-Cu-Zn系氧化物磁性材料，當(dāng)必須高精度加工時仍具有磁芯材料的特性，而且可得到高透磁率，低損失的材料。
例如，在旋轉(zhuǎn)變壓器，高頻用EI·EE型、回描變壓器用的U型等研磨面的狀態(tài)下，有必要獲得真實有效透磁率的用途中，提供有效，多目的多容積的Ni-Cu-Zn系材料已是容易的。
權(quán)利要求
1.一種Ni-Cu-Zn氧化物磁性材料，其特征在于在由主成分NiO14.0～19.0(mol)％，ZnO29.0～35.0(mol)％，CuO3.0～6.0(mol)％，其余為Fe2O3，和付成分SiO20.02(wt)％以下(不含O)，CaO0.02(wt)％以下(不含O)，Bi2O30.10(wt)％以下，所形成的組合物中，復(fù)合含有MgO0.1～0.3(wt)％，原料中所含的MnO0.1～0.4(wt)％。
全文摘要
一種具有進(jìn)行高精度加工的磁芯材料特性，而且是高透磁率、低損失的Ni-Cu-Zn系氧化物磁性材料。其構(gòu)成為在由主成分NiO14.0～19.0(mol)％，ZnO29.0～35.0(mol)％，CuO3.0～6.0(mol)％，其余為Fe
文檔編號H01F1/12GK1137156SQ9511922
公開日1996年12月4日 申請日期1995年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月31日
發(fā)明者樸鐘鶴 申請人:三星康寧株式會社