JPH0328160A - フェライト焼結体、並びにその製造方法 - Google Patents

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】 イ．発明の目的 〔産業上の゜利用分野〕 本発明は鉄酸化物を含む磁性フェライトの焼結体内に、
アルミニウム化合物を含有させる事により、成形体の機
械強度、並びに焼結体の磁気特性を向上させたフェライ
ト焼結体、並びにその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に鉄酸化物を含む磁性フェライト焼結体を製造する
工程で、焼結前の成形体は、粉末と少量のバインダーと
を混合し、造粒し、圧縮成形することにより圧粉体が得
られている。

従来の圧粉体の成形は金型を用い、通常上下方向からパ
ンチで磁性粉末を加圧するという方法であることから、
得られる成形体の形状としては、円柱、円筒のような比
較的単純なものに限られ、より複雑な形状の製品を得る
には、焼結上がりの製品に切削、研削等の後加工を施す
必要がある．このような観点から、成形体の形状を製品
形状により近づけるための技術が種々検討されているが
、いわゆるエンジニアリングセラミックス等を中心とし
た窯業製品の分野では、原料粉末に５〜２０重量％の有
機高分子を主成分としたバインダーを加え、混合、混練
し、射出成形、又は押出成形の後、成形体を脱脂し、焼
結して製品を得るという製造方法が工業的に行われてい
る。これらの射出成形、又は押出成形法は、元来は熱可
塑性プラスチックの成形に適用された成形方法であるが
、製品の最終的な形状を後加工なしに、しかも高い寸法
精度で大量に生産するのに適しており、安価なセラミッ
クス製品を作るための注目すべき手段である。

このような焼結製品の製造工程での最大の技術的な問題
点は、原料粉末に多量のバインダーを加えてあることか
ら、焼結前にこれを如何に除去するかということであり
、又成形性及び焼結体の機械的強度である。バインダー
の除去、即ち脱脂は、加熱によってバインダーを熱分解
、揮散させるのが最も一般的ではあるが、成形体中での
バインダーの拡散の容易さを考慮して、バインダーとし
ては、なるべく低分子量のものが望ましい。このことか
らバインダーとして石油系のパラフィンワックス等が多
用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、石油系のパラフィンワックスのバインダーは、
例えば磁性フェライト粉末との親和性が小さく、また一
般に有機高分子は低分子量になるに従い機械的な強度が
低下することから、成形体との機械的強度が不十分で取
扱いの上で問題があり、ひいては歩留の低下をきたすこ
とが避けられない。しかも前述のようにバインダーとフ
ェライト粉末との親和性が小さいことから粉末の原料中
での分散性にも問題があり、成形不良となることが多い
。

また，周知のように射出成形、または押出成形の際、ス
ブール・ランナーや、切断くずのようなスクラップの発
生は不可避であるが、スクラップをリサイクル使用する
ことがコスト低減に寄与する。従って成形温度をなるべ
く低くすることが材料の熱劣化を防ぐ上で重要である。

そしてフェライト粉末のような無機粉末を含む材料では
、通常、プラスチックに比較して金型の磨耗が著しいが
、成形圧力を低くすることが金型の寿命を伸ばす上で重
要である。

そこで本発明の技術課題は、フェライト原料粉末の分散
性を改善し、低温、低圧で成形を行い、成形体の機械的
強度を向上させ、しかも優れた磁気特性が得られるフェ
ライト焼結体、並びにその製造方法を提供することにあ
る。

ロ，発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、フェライト原料粉末とバインダーとを含む原
料を混合、混練してコンバウンドを形成し、任意の形状
に射出成形、又は押出成形して成形体を得る成形工程と
、この成形体を脱脂し脱脂体を得る脱脂工程と、この脱
脂体を焼結する焼結工程とによるフェライト焼結体、並
びにその製造方法において、前記フェライト原料粉末を
前記有機バインダーと混合する前に、１分子内にアルミ
ニウム原子、及びアルコキシ基の各々を少なくとも工個
ずつ含む有機金属化合物によりフェライト粉末を表面処
理し、フェライト粉末を成形焼結した焼結体には、アル
ミニウム化合物を含有する焼結体であることを特徴とす
るフェライト焼結体、並びにその製造方法である。

更に詳しく本発明のフェライト焼結体の製造方法を説明
すると、前記成形品を脱脂する際に、前記有機金属化合
物に含まれる有機バインダー等を分解、揮散せしめると
ともに、前記フェライト原料粉末表面を残存アルミニウ
ム化合物で被覆せしめ成形性を改善したものである。そ
して前記脱脂品を焼結する際に、前記アルミニウム化合
物を粉末内部に拡散させ、焼結体内に含有せしめ磁気特
性を改善したものである。

一般に無機質粉末の表面改質方法としては、（１）オレ
イン酸誘導体のような界面活性剤を表面に均一に吸着さ
せる。

（２）熱可塑性、又は熱硬化性の高分子で表面を被覆す
る。

（３）アルコキシ基を有する有機金属化合物、即ちカッ
プリング剤で表面を被覆する。

等が挙げられるが、前記（１）の方法は、粉末の分散性
向上には効果があるものの成形体の機械的な強度が低下
し、しかも界面活性剤の粉末表面との結合が強くない．
前記（２）の方法は、粉末が微細になるに従い処理が困
難になり実用性が低い。という理由から、本発明者らは
、前記（３）の方法に着目し検討の結果、１分子内にア
ルミニウム原子、アルコキシ基を各１個以上有する有機
金属化合物が、本発明の技術課題である分散性の向上、
及び成形体の機械的強度を向上させることができ、しか
も上述した化合物の表面処理により、焼結体にアルミニ
ウム化合物が含有され、磁気特性が向上することを見出
し、本発明をなすに至ったものである。

フェライト粉末表面と強固に結合した皮膜が形成され、
バインダーとフェライト粉末との親和性を増加させるこ
とにより、粉末の分散性、並びに成形体の機械的強度の
向上に寄与するものと考えられる。

本発明において、フェライト原料粉末の表面処理に使用
する化合物の具体例としては、アセトアルコキシアルミ
ニウムジイソプロビレートがあげられるが、これに限定
されるものではない。また、表面処理法は、これらの添
加剤をそのままか適当な溶媒に溶解して原料粉末に混合
し、そのまま放置するという簡便な方法で良く、溶媒の
速やかな除去と反応促進のために加熱してもよい。

即ち本発明は、 １．アルミニウム化合物をアルミニウムとして０．０１
〜０．４重量％含有する事を特徴とするフェライト焼結
体。

２．フェライト粉末に１分子内にアルミニウム原子とア
ルコキシ基のそれぞれを少なくとも１個以上を有する有
機アルミニウム化合物を、フェライト粉末に対し０．１
〜５重量％添加し、該フェライト粉末の表面を被覆し、
しかる後にバインダー混合、成形、脱脂、焼結を行う事
を特徴とするフェライト焼結体の製造方法。

３．焼結に供する成形体は有機アルミニウム化合物によ
り表面を被覆されたフェライト粉末を、有機バインダー
と混合、混練し、所要の形状に射出成形又は押出成形し
た後脱脂し焼結することを特徴とするフェライト焼結体
の製造方法である．〔作用〕 本発明により焼結体内にアルミニウムが含有される原因
としては、本発明によれば脱脂工程でバインダーのみを
除去して、アルミニウムを含む皮膜をフェライト粉末表
面に残すことが可能であり、そのアルミニウム化合物が
焼結工程でフェライト粉末内に拡散し、焼結体内に含有
されると説明される．また本発明により磁気特性が向上
する原因としては、アルミニウム化合物がフェライト結
晶粒の成長を抑制し、粒径を均一化させると説明される
。

本発明で用いる有機アルミニウム化合物の添加量として
は、表面処理の効果が表れ出す成形性に対する効果と、
磁気特性に対する効果は、０．１重量％以上が必要であ
り、一方５重量％以上添加加しても表面処理による成形
性の効果は向上せず、コスト的にも不利であることから
、０．１〜５重量％であることが好ましい。また前記有
機アルミニウム化合物を添加し焼結した後に焼結体中に
含まれるアルミニウムの量は０．０１〜０．４重量％で
ある。

なお、本発明に用いる原料粉末としてはフェライト粉末
に限られるものでなく、本発明による表面処理方法を用
いた結果、アルミニウム又はアルミニウム化合物が焼結
体内に含有されるセラミックスであればすべて適用でき
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を詳しく説明する。

実施例１ モル％で５３％酸化鉄（Ｆｅ２０３）、３５％酸化マン
ガン（ＭｎＯ）、１２％酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる高
い比透磁率特性を持つＭｎ−Ｚｎフェライト原料粉末を
、ボールミルを用い水を添加し２０時間混合，粉砕し、
ろ過，乾燥した。

次にこの粉末を仮焼、粉砕して平均粒径が約ｌμｍのＭ
ｎ−Ｚｎフェライト予焼粉末を得た。その粉末を１０ｋ
ｇ秤量し、内容量１０Ｌの所譚流動式混合機に投入し、
味の素（株）製アルミニウムカップリング剤ＡＬ−Ｍ　
（アセトアルコキシアルミニウムジイソブロビレート）
［（Ｃ■３）２・ＣＨＯ］２・ＡＩ・ＱＣ　（ＣＨ　３
　）ＣＨＣＯＯＲ　’　］５０ｇを２５０ｃｃのエタノ
ールに溶解した溶液を滴下し、１０分間攪拌した。この
粉末を１２０℃×３０分間加熱して乾燥した。次にこの
粉末を第１表に示した組成により混合、混線、粉砕し、
射出成形用の原料を得た． 次にこの原料を用い、外径φ４０ｍｍ、内径φ３０ｍｍ
、厚さ５ｍｍの成形体を射出成形により作製した。なお
、この時の成形条件は金型内に原料を充填し良好な外観
が得られる最低の射出温度、射出圧力で行った。この成
形体を、大気中で、室温から１０℃／時の速度で４００
℃まで昇温し、２時間保持後室温まで冷却した。得られ
た試料を１３００℃で窒素ガス雰囲気中で焼結を行った
。この焼結体の化学分析を行ったところ、アルミニウム
が０．０４重量％検出された。

第１表 また成形体の曲げ強度、焼結体の１０ＫＨｚにおける初
比透磁率、相対損失係数の測定を行った。その結果を第
２表に示す。

実施例２ 実施例１における前記有機金属化合物の添加量を２００
ｇに変えた以外は、実施例ｌと同様の方法で焼結体を得
た。この焼結体の化学分析を行ったところ、アルミニウ
ムが０．１３重量％検出された。また実施例１と同様の
、射出成形体曲げ強度、並びに磁気特性の測定を行った
。結果を第２表に示す。

実施例３ 実施例１における前記有機金属化合物の添加量を５００
ｇに変えた以外は、実施例１と同様の方法で焼結体を得
た。この焼結体の化学分析を行ったところ、アルミニウ
ムが０．３５重量％検出された。また、実施例１と同様
の測定を行い、結果を第２表に示す。

比較例ｌ 前記有機金属化合物によってＭｎ−Ｚｎフェライト粉末
に表面処理を施さなかったこと以外は実施例と全く同じ
方法により焼結体を得、実施例１と同様の測定を行った
。その結果を第２表に示す。また，本比較例では焼結体
よりアルミニウムは検出されなかった。

以下余白 第２表 第２表より、前記有機金属化合物により表面処理された
Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末により得られた実施例に係る
成形体は、有機金属化合物が無添加の時に比べて最大差
最低射出温度は８０’Ｃ、最低射出圧力が９０ｋｇ／ｃ
１小さい値にもかかわらず、曲げ強度が２倍以上優れて
いることがわかる。また、実施例に係る焼結体は、初比
透磁率が最大６％程度低下しているが、相対損失係数が
４分の１以下に減少し、低損失となり、全体としては磁
気特性が向上していることがわかる。

実施例４ 実施例１のＭｎ−Ｚｎフェライト予焼粉末を永久磁石で
ある平均粒径が約１μｍのＢａ−フェライト予焼粉末に
置き換えて、その他は実施例１と同様の方法で脱脂処理
迄の工程を行い、ついで大気中で１２５０℃で３時間保
持しＢａ−フェライト焼結体を得た。

この焼結体の化学分析を行ったところ、アルミニウムが
０．０５重量％検出された。また、成形体の曲げ強度、
焼結体の残留磁束密度、保持力、最大エネルギー積の測
定を行った。結果を第３表に示す。

実施例５ 実施例４における前記有機金属化合物の添加量を２００
ｇに変えた以外は，実施例４と同様の方法で焼結体を得
た。この焼結体の化学分析を行ったところ、アルミニウ
ムが０．１２重量％検出された。また実施例４と同様の
項目につき測定を行い、結果を第３表に示す。

実施例６ 実施例４における前記有機金属化合物の添加量を５００
ｇに変えた以外は、実施例４と同様の方法で焼結体を得
た。この焼結体の化学分析を行ったところ、アルミニウ
ムが０．３重量％検出された。また、実施例４と同様の
項目につき測定を行い、結果を第３表に示す。

比較例２ 前記有機金属化合物によって粉末に表面処理を施さなか
ったこと以外は、実施例４とまったく同じ方法により焼
結体を得、実施例４、実施例５、実施例６と同様の項目
につき測定を行った。その結果を第３表に示す。また、
焼結体よりアルミニウムは検出されなかった。

以下余白 第３表 第３表の実施例４、実施例５、実施例６に示す前記の有
機金属化合物により表面処理されたＢａ−フェライト粉
末により得られた戒形体は、従来の有機金属化合物が無
添加の場合に比べて、差で最低射出温度が１１０℃以上
、射出圧力が１００ｋｇ／ｃｍ”小さい値にもかかわら
ず、曲げ強度が２倍以上優れていることがわかる。また
、実施例に係る焼結体は保持力が１０％以上増加し、最
大エネルギー積が２０％以上増加し、磁気特性が向上し
た。

実施例７ 実施例１と同様に作製したＭｎ−Ｚｎフェライトの射出
成形用の原料を用い、幅３０ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚さ
５ｉ＋ｉの成形体を押出成形により作製した。なお、こ
の時の押出温度は押出可能な最低の温度で行った。この
成形体を実施例ｌと同様に脱脂、焼結を行った。この焼
結体の化学分析を行ったところ、アルミニウムが０．０
４重量％検出された。また，或形体の曲げ強度の測定を
行った。次に焼結体を外径φ２０ｍｍ、内径φ１０ｔｎ
＋、厚さφ４ｍｍのリングに加工し、１０ＫＨｚにおけ
る初比透磁率、相対損失係数の測定を行った。その結果
を第４表に示す。

比較例３ 前記有機金属化合物によって粉末に表面処理を施さなか
ったこと以外は、実施例７．とまったく同じ方法により
焼結体を得、同様の測定を行いその結果を第４表に示し
た。また、焼結体よりアルミニウムは検出されなかった
。

第４表 この表より、前記有機金属化合物により表面処理された
フェライト粉末により得られた実施例に係る成形体は、
押出温度が従来の方法に比べて４０℃小さいにもかかわ
らず、曲げ強度が２倍以上優れていることがわかる。ま
た実施例に係る焼結体は初透磁率は変わらないが、相対
損失係数が２分の１以下に減少していて磁気特性が向上
していることがわかる。

ハ．発明の効果 〔発明の効果〕 以上詳しく述べたように、本発明によればセラミックス
成形粉末にアルコキシ基を有する有機アルミニウム化合
物を添加し、被覆させることにより、成形圧力と成形温
度を低め、低コストで射出成形体及び押出成形体の機械
的強度を向上することが出来、又アルミニウム化合物の
添加により磁気特性を向上させることができる． また本発明によれば，成形時の射出成形及び押出成形の
条件を低温、低圧にすることができる。

これは前述の原料のリサイクル使用による歩留の向上、
及び金型の寿命を伸ばす上で重要である。

このように本発明のフェライト焼結体、並びにその製造
方法は、コスト低減に寄与する所が非常に大きく、工業
上極めて重要である。

以下余白

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．アルミニウム化合物をアルミニウムとして０．０１
   〜０．４重量％含有する事を特徴とするフェライト焼結
   体。
2. ２．フェライト粉末に１分子内にアルミニウム原子とア
   ルコキシ基のそれぞれを少なくとも１個以上を有する有
   機アルミニウム化合物を、フェライト粉末に対し０．１
   〜５重量％添加し、該フェライト粉末の表面を被覆し、
   しかる後にバインダー混合、成形、脱脂、焼結を行う事
   を特徴とするフェライト焼結体の製造方法。
3. ３．焼結に供する成形体は、有機アルミニウム化合物に
   より表面を被覆されたフェライト粉末を有機バインダー
   と混合、混練し、所要の形状に射出成形又は押出成形し
   た後脱脂し、焼結することを特徴とするフェライト焼結
   体の製造方法。