JPH04310563A - フェライト焼結体の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はフェライト焼結体の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的にフェライト焼結体は、粉砕した
フェライト仮焼粉にバインダーを添加してこれを造粒し
た後に、各種の形状に乾式成形し、トンネル炉で焼結す
ることで製造される。しかし製造現場においては焼成の
際に、成形体にクラックを生じることがしばしば起こり
、歩留り低下の大きな原因となっている。

【０００３】この問題の解決策として、従来は一台盤に
積載する成形体の数を減少させる、焼成スピードを減速
するなど生産性を犠牲にしてクラックの発生を防ぐ方法
が知られている。しかし逆に生産性を重視すればクラッ
クが発生する頻度が高くなり、最良の解決策とは考え難
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来法は、生産性向上
とクラック防止を両立させることは困難である。本発明
はクラックの発生原因および発生機構を詳細に解析する
ことにより、フェライト焼結体の焼成において生産性を
低下させることなく、クラックを効果的に防止するため
の方法を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はバインダーを含
む仮焼粉の成形体を焼成するに際し、室温から２００〜
７００℃の温度域における雰囲気を５〜９０％の酸素を
含有するガスと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。

【０００６】以下、詳細に説明する。粉砕、造粒したフ
ェライト仮焼粉を乾式成形する場合、顆粒相互の結着性
を高める成形体の強度を増加させるために、バインダー
を添加する。添加するバインダーとしてはデンプン、ア
ラビアゴム、ゼラチン、メチルセルロース、ポリビニル
アルコール、ポリエチレングリコール、ポリ酢酸ビニル
、フェノール樹脂等の高分子が使用されており、これら
のバインダーは焼成の際に熱分解する。本発明者らは焼
成時に発生するクラックのほとんどが、上記バインダー
の熱分解と密接に関連していることを見いだし、その発
生機構の解明に全力を尽くした。その結果、以下に示す
機構でクラックが発生することが明らかになった。

【０００７】バインダーを非酸化性雰囲気中で加熱して
いくと、バインダー固有の温度から熱分解が始まり、強
力な還元性を有するガスを発生する。通常フェライト成
形体を焼成する際、昇温過程は大気雰囲気中で行うが、
雰囲気中の酸素ガスは発生するバインダー分解ガスによ
って消費され、酸素濃度は低下する。

【０００８】バインダー分解ガスを酸化するために必要
な酸素ガスが、成形体近傍に十分に供給されない場合は
、自ら発生した還元性ガスにより、成形体は表面から徐
々に還元される。この際成形体は還元膨張を起こすが、
反応が穏やかに進行するために、この時点ではクラック
を生じることはない。

【０００９】やがて温度が上昇し、バインダーが熱分解
する温度範囲を過ぎると、雰囲気中の酸素濃度は再び上
昇する。この瞬間に、一旦還元された表面近傍は再酸化
され急激に収縮するが、成形体内部ではバインダー分解
ガスによる還元膨張が進行しているために、成形体の表
面と内部の間に大きな応力が発生してクラックを生じる
。

【００１０】したがって逆にバインダーが熱分解する温
度範囲において、成形体近傍が十分な酸化性雰囲気にな
っていれば、成形体は還元されることはなく、クラック
は発生しない。本発明は成形体を還元することなくバイ
ンダーを分解除去することを最大の特徴とする。

【００１１】バインダー分解ガスを完全に酸化するため
には以下の二点に留意する必要がある。すなわちバイン
ダー分解時における雰囲気ガス中の酸素濃度を高くする
ことと、成形体近傍におけるガス滞留を防ぐために十分
に雰囲気ガスを流動させることである。

【００１２】しかし雰囲気が連続している焼成炉の昇温
部でこれらの対策を行うと、その後の焼結部、さらには
冷却部の雰囲気まで乱す恐れがある。そこで酸素ガスを
投入する脱脂部と雰囲気が制御されている焼成部、冷却
部が独立している焼成炉を使用することが好ましい。ま
た脱脂部の加熱方式は、雰囲気ガスが常に流動している
ため成形体近傍での滞留がなく、またランニングコスト
が低いことからガス燃焼加熱方式が有利である。

【００１３】脱脂部の上限温度は使用するバインダーの
分解温度によって決定されるが、２００〜７００℃の範
囲に設定する必要がある。脱脂部の上限温度が２００℃
未満では、バインダーは完全に分解せずクラック発生原
因を残すことになるため解決策とはならない。逆に７０
０℃超では焼結反応が始まるために、製品の電磁気特性
に悪影響を及ぼすことから適当ではない。

【００１４】成形体が還元されることなくバインダー分
解ガスを完全に酸化するためには、脱脂部に酸素ガスを
投入し雰囲気中の酸素濃度を５〜９０％とする必要があ
る。酸素濃度が５％未満ではバインダー分解ガスを完全
に酸化することはできず、また逆に９０％以上では実用
的な操業ができない。

【００１５】脱脂部でバインダーを完全に酸化除去した
成形体を、脱脂部と雰囲気を隔てた焼成炉中で、温度と
酸素濃度を細かくコントロールしながら焼成、冷却する
ことでクラックのないフェライト焼結体を製造できる。

【００１６】

【実施例】

［実施例１］Ｍｎ−Ｚｎフェライトの仮焼粉にバインダ
ーとしてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を１．２％添
加して、フライバックトランス用のＵ型形状に成形した
成形体（デスク長４６ｍｍ、足長３６ｍｍ、厚さ１６ｍ
ｍ）を一辺３４ｃｍの正方形の台盤に４８個並べ、これ
を３段積み重ねてクラック発生テスト材とした。

【００１７】焼成炉はガス燃焼加熱方式の脱脂部と、開
閉式の隔壁で隔てた電気加熱方式の焼成部、冷却部より
構成されるトンネル炉を使用し焼成を行った。この時の
脱脂部の温度範囲は室温〜４００℃とし、また排気ガス
中の酸素濃度が３０％となるように燃焼ガスに酸素ガス
を混合した。焼成部、冷却部の温度と雰囲気は所定のパ
ターンに従った。この結果を表１に示したが、クラック
が発生した焼結体は一つもなかった。

【００１８】［実施例２］脱脂部、焼結部、冷却部が連
続している電気加熱式のトンネル焼成炉を用い、室温か
ら４００℃までの雰囲気中の酸素が３０％となるように
酸素ガスを炉内に投入すること以外は、実施例１と同様
の方法で焼成を行った。この結果を表１に示したが、２
個の焼結体にクラックが発生した。

【００１９】［比較例１］室温から４００℃までの範囲
において酸素ガスを投入しないこと以外は実施例１と同
様の方法で焼成を行った。この時の脱脂部からの排気ガ
ス中の酸素濃度は１３％であった。この結果を表１に示
したが、７３個の焼結体にクラックが発生した。

【００２０】［比較例２］室温から４００℃の範囲にお
いて酸素ガスを投入すること以外は実施例２と同様の方
法で焼成を行った。この時の脱脂部の雰囲気中の酸素濃
度は１５％であった。この結果を表１に示したが、８９
個の焼結体にクラックが発生した。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】表１の実施例、比較例の結果より明らか
なように、バインダー分解温度付近で酸素ガスを投入す
る本発明の方法によれば、極めて顕著にクラックが防止
されていることがわかる。したがって本発明は生産性を
低下させることなく、クラックを効果的に防止するため
に非常に有効な方法である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　バインダーを含むフェライト仮焼粉の
   成形体を焼成するに際し、室温から２００〜７００℃の
   温度域における雰囲気を、５〜９０％の酸素を含有する
   ガスとすることを特徴とするフェライト焼結体の製造方
   法。
2. 【請求項２】　　バインダーを含むフェライト仮焼粉の
   成形体を焼成するに際し、室温から２００〜７００℃ま
   での温度域（脱脂段階）における雰囲気を５〜９０％の
   酸素を含有するガスとするとともに、前記脱脂段階にお
   ける雰囲気組成と焼成段階（焼成、冷却）における雰囲
   気組成を独立に制御することを特徴とするフェライト焼
   結体の製造方法。