JPH03164491A - ガーネット型フェライト単結晶の製造方法 - Google Patents

ガーネット型フェライト単結晶の製造方法

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JPH03164491A
JPH03164491A JP10319590A JP10319590A JPH03164491A JP H03164491 A JPH03164491 A JP H03164491A JP 10319590 A JP10319590 A JP 10319590A JP 10319590 A JP10319590 A JP 10319590A JP H03164491 A JPH03164491 A JP H03164491A
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    • H01F1/34Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
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    • H01F1/344Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、多結晶体に種単結晶を接合して熱処理するこ
とにより多結晶体を単結晶化するガーネット型フェライ
ト単結晶の製造方法に関し、特に光アイソレークなどの
磁気光学素子として使用するガーネット型フェライト単
結晶の製造方法に関するものである。
(従来の技術) ガーネット型フェライトは、Y:37゜5モル%、Fe
 :62.5モル%を主な組成とし、必要に応じてYの
一部およびFeの一部を置換した組成として知られてい
る。磁気光学素子として使用するガーネット型フェライ
ト結晶としては、多結晶体は粒界に気孔等が残存し光を
通しにくいため、単結晶体を使用していた。
従来、ガーネット型フェライト単結晶体を得る方法とし
て、多結晶体に種単結晶を接合して熱処理することによ
り、同相反応を利用して多結晶体を単結晶化し、ガーネ
ット型フェライト単結晶体を製造する方法が、特公昭6
1−1391号公報および特開昭63−35490号公
報において知られている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した単結晶の製造方法においては、
鉄の含有量(一部鉄以外の組成と置換したときは鉄に換
算した値)が目標値である62.5モル%より多い組成
では、単結晶中に酸化鉄の第2相が残留してしまう問題
があった。また、イツトリウムの含有量(一部イットリ
ウム以外の組成と置換したときはイツトリウムに換算し
た値)が目標値である37.5モル%より多い組成では
、単結晶が成長しないという問題もあった。そのため、
このような場合は、安定した単結晶の育成を実施するこ
とができなかった。
本発明の目的は上述した課題を解消して、安定した単結
晶育成が可能なガーネット型フェライト単結晶の製造方
法を提供しようとするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明のガーネット型フェライト単結晶の製造方法は、
多結晶体に種単結晶を接合して熱処理することにより、
多結晶体を単結晶化するガーネット型フェライト単結晶
の製造方法において、多結晶体の組成を目標値に対して
±0.1モル%以下に制御することを特徴とするもので
ある。
ここで、ガーネット型フェライトとは、一般式A3B6
012で表され、AとしてはY、希土類元素(La、 
Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 G
d、 Tb、 Dy、 Ho。
Er、 Tm、 Yb、 Lu)、 Bi、 Ca、 
Pb等を、BとしてはFeを基本元素として、AA、 
Ga、 In、 Sn、 Zr、 Ti。
Ge+  Vt Sb、Sc等を含むものである。
また、ここでいう目標値とは、ガーネットの結晶構造(
組成)のA3B5O□2におけるA:B=37.50:
62.50を示すものである。Aに含まれる元素のモル
数の和とBに含まれる元素のモル数の和が、この目標値
に近い場合のみガーネット単一相のものが得られ、それ
以外では第2相が存在する。即ち、固溶範囲が非常に狭
い。
(作 用) 上述した構成において、多結晶体の組成を、それぞれ目
標値に対して±0.1モル%以下好ましくは±0.05
モル%以下に制御することにより、多結晶体に種単結晶
を接合して熱処理することによる固相反応により単結晶
を得る・場合に、酸化鉄の第2相の残留もなく、単結晶
の育成の成長距離が良好なガーネット型フェライト単結
晶を得ることができることを見出したことによる。
その際、組成制御の方法として、2種類の組成の近似し
て異なるガーネット型フェライト粉末、すなわちある元
素の含有量が多い粉末と少ない粉末を、そのうちの一方
は目標とする組成より高く他の一方が低いフェライト粉
末を所定比で混合すると、本発明で目標とする±0.1
0%程度の精度をより簡単に達成できるため好ましい。
なお、上記調合補正のほかに、工程の安定化等により上
記精度に組成を制御できる場合はその方法でも組成制御
できる。
また、熱処理を熱間静水圧プレス処理(以下、HIP又
はHIP処理と記す)で行うと、さらに安定した単結晶
育成が可能になるため好ましいとともに、酸素を含む雰
囲気ガス好ましくは酸素を0.1%以上20%以下含有
する雰囲気ガス中で熱処理すると、ガーネットの分解溶
融温度が上昇するためより焼結温度も高くでき焼結しや
すくなり、さらに各組成が分解しにく(なり他の相の発
生を防止できるため好ましい。
なお、ここで光吸収係数αは、以下の式より得ることが
できる。
■0 ここで Io:入射光の強度(反射を除く)■ =出射
光の強度 l :多結晶体の厚さ(cm) である。
(実施例) 以下、本発明について詳細に説明する。
まず、原料となるガーネット型フェライト粉末の製造法
について説明する。本発明においては所定組成のガーネ
ット型フェライト粉末が得られればどのような製造法で
あっても問題はないが、特に以下に述べる共沈法による
2方法が好ましい。
すなわち、(1)少なくとも2価の鉄イオンとイツトリ
ウムまたは希土類金属イオンを含む混合水溶液から、塩
基により水酸化物を共沈させ、次いで鉄を3価に酸化し
つつ共沈物を合成した後、分離・乾燥・仮焼する方法、
および(2)少なくとも3価の硝酸鉄とイツトリウムま
たは希土類金属の硝酸塩を含む混合水溶液を原料とし、
この金属塩混合水溶液を塩基の水溶液中に滴下すること
により水酸化物を共沈させた後、分離・乾燥・仮焼する
方法が好ましい。
次に、このようにして得られた粉末を目標値に対して±
0.10モル%以下好ましくは±0.05モル%以下と
なるよう制御する。本発明においては、その精度が目標
値の±0.lOモル%以下となるよう調合できればどの
ような方法でもよいが、以下に述べる調合補正方法が好
ましい。すなわち、例えばY3F2501zの結晶でY
37.5モル%、 Fe62.5モル%の組成を目標と
した場合について説明する。この場合は、粉末A (Y
38モル%+ Fe62モル%)と粉末B (Y37モ
ル%、 Fe63モル%)を準備し、この粉末Aと粉末
Bを割合を変えて混合することにより、目標値(Y37
.5モル%、 Fe62.5モル%)に対してそれぞれ
の値のずれが±0.05モル%の範囲に入るように制御
している。粉末Aと粉末Bとのモル%の差は出来るだけ
小さい方が望ましい。差が大きいと粉末特性が大きく異
なり成形性、焼結性が良くないことが考えられる。調合
補正のような工程をとらない場合、工程中の組成変動要
因、特に粉砕工程での鉄分の混合やビスマス置換体では
仮焼によるビスマス成分の揮発のため±0.10モル%
以下での組成制御は難しい。
次に、調合補正の終了したガーネット型フェライト粉末
を所定形状に成形した後、焼成し、ガーネット型フェラ
イト多結晶体を得ることができる。
その後、得られたガーネット型フェライト多結晶体から
単結晶体を得るには、固相反応による方法、その−例と
して例えば本願人による特開昭63−35490号公報
に開示された単結晶ガーネット体の製造法が好適に使用
できる。
以下、実際の例について説明する。
実施例1 硫酸鉄、硝酸イツトリウムを出発原料とする共沈法によ
り、2種類の合成粉末A(モル比でFe : Y=62
.O:  38.0)およびB(モル比でFe:Y= 
63. O二37. O)を製造し、これらの粉末を以
下に述べるように混合比を変えて調合補正することによ
りY3FesO+2を目標組成とした。
すなわち、合成粉末AおよびBを乾燥弓200°Cで仮
焼・粉砕後、2種の粉末を第1表に示す割合で湿式混合
した後乾燥した。これらの混合粉末を成形し、1400
℃で8時間焼成した。焼成後の成形体を5 mm X 
10+++m X 10mmのブロックに切り出し、Y
aFesO+□単結晶から作製した種単結晶を接合し、
常圧で酸素雰囲気、1500atmのHIPでAr雰囲
気および1500atmのHIPで20%酸素雰囲気で
それぞれ1500°Cにおいて単結晶育成を行った。
その後、得られたガーネット型フェライト単結晶の接合
面からの成長距離と第2相が存在するか否かを調べた。
結果を第1表に示す。第1表には、あわせて各試料の目
標値に対する制御の結果を示す。
第1表の結果から、固相反応を利用した単結晶の育成に
おいて、多結晶体の調合補正により組成を目標値に対し
て±0.1モル%以下に制御した場合は、いずれの雰囲
気においても単結晶の育成距離が長(また第2相が存在
せず、安定した単結晶育成が可能なことがわかった。な
お、HIPにより育成した単結晶は、密度99.99%
以上で磁気光学単結晶特有の磁区の迷図パターンの認め
られる結晶性のよいものであった。なおこ・の単結晶は
、1.3.czmの波長でファラデー回転角200de
g/cm %吸収係数は、Ar雰囲気では1.2cm’
、02雰囲気では0.5cm”−’であった。これに対
し、鉄過剰では、酸化鉄を主成分とする第2相が生成し
、鉄不足では単結晶が成長しなかった。
実施例2 硝酸ビスマス、硝酸鉄、硝酸イツトリウムを出発原料と
する共沈法により、2種類の合成粉末A(モル比でBi
:Fe:Y = 12.0:62.5:25.0)及び
B(モル比でBi:Fe:Y = 13.0:62.5
:25.0)を製造し、これらの粉末を以下に述べるよ
うに混合比を変えて調合補正することによりBiYzF
esO+z(Bi 12.5モル%、Fe62.5モル
%、Y25.0モル%)を目標組成とした。
すなわち、合成粉末AおよびBを乾燥800℃で仮焼・
粉砕後、2種の粉末を第1表に示す割合で湿式混合した
後乾燥した。これらの混合粉末を成形し、950℃で1
0時間焼成した。
焼成後の成形体を5 mmX 10mmX 10mmの
ブロックに切り出し、Bi+YzFesOu単結晶から
作製した種単結晶を接合し、常圧で酸素雰囲気、150
0atmのHIPでA「雰囲気および1500atmの
旧Pで20%酸素雰囲気でそれぞれ1000°Cにおい
て単結晶育成を行った。
その後、得られたガーネット型フェライト単結晶の接合
面からの成長距離と第2相が存在するか否かを調べた。
結果を第2表に示す。第2表には、あわせて各試料の目
標値に対する制御の結果を示す。
第2表の結果から、実施例1とは組成の異なるガーネッ
ト型フェライト単結晶の製造方法においても、本発明に
よれば実施例1と同様に安定した単結晶育成が可能なこ
とがわかった。この単結晶は、密度が99.99%以上
で磁気光学単結晶特有の磁区の迷図パターンの認められ
る結晶性のよいものであった。なおこの単結晶は、ファ
ラデー回転角が2200dge/cm、光吸収係数は、
A「雰囲気では1゜3cm−’、0□雰囲気では0.6
cm−’であった。なお、鉄過剰では酸化鉄を主成分と
する第2相が生成し、鉄不足ではビスマス酸化物を主成
分とする第2相が生成した。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明のガーネット型
フェライト単結晶の製造方法によれば、固相反応を利用
した単結晶の製造において、多結晶体の原料となるフェ
ライト粉末の組成を好ましくは調合補正により所定の範
囲内の誤差にするとともに、好ましくはHIP処理を酸
化雰囲気内で実施することにより、第2相の残留もなく
十分に育成された単結晶を得ることができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、多結晶体に種単結晶を接合して熱処理することによ
    り、多結晶体を単結晶化するガーネット型フェライト単
    結晶の製造方法において、多結晶体の組成を目標値に対
    して±0.1モル%以下に制御することを特徴とするガ
    ーネット型フェライト単結晶の製造方法。 2、前記組成制御の方法として、2種類の組成の異なる
    ガーネット型フェライト粉末を所定比で混合した後、成
    形し焼成することを特徴とする請求項1記載のガーネッ
    ト型フェライト単結晶の製造方法。 3、前記熱処理を、熱間静水圧プレス処理で行うことを
    特徴とする請求項1記載のガーネット型フェライト単結
    晶の製造方法。 4、酸素を含有する雰囲気ガスを用いることを特徴とす
    る請求項3記載のガーネット型フェライト単結晶の製造
    方法。
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EP90304505A EP0399665B1 (en) 1989-04-28 1990-04-26 Method of manufacturing ferrite crystals and method of producing ferrite powders preferably used therefor
CA002015606A CA2015606C (en) 1989-04-28 1990-04-27 Method of manufacturing shaped body made of ferrite crystals of garnet polycrystal structure
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