JPH0468277B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（技術分野） 本発明は、単結晶・多結晶複合フエライト材料
及びその製造法に関するものであり、更に詳しく
は磁気ヘツド用フエライト材料として好適に用い
られる単結晶・多結晶複合フエライト材料並びに
それを経済的に有利に製造する方法に関するもの
である。 （従来技術とその問題点） 従来から、単結晶フエライト部分と多結晶フエ
ライト部分とから構成される単結晶・多結晶複合
フエライト材料は、単結晶フエライトの特徴であ
る耐摩耗性と、多結晶フエライトの低雑音特性、
更には単結晶と多結晶の組み合わせの効果により
再生効率を高めることが出来る等の特徴を有して
いるところから、より高性能、高品質化の要請さ
れているオーデイオ用やビデオ用等の磁気ヘツド
用フエライト材料として、種々なる検討が加えら
れている。 ところで、このような単結晶・多結晶複合フエ
ライト材料の製造法としては、単結晶フエライト
と多結晶フエライトとを接触させて、固相反応に
より接合して一体化する固相反応法（特公昭53−
32692号公報）及び単結晶フエライトと多結晶フ
エライトとを重ね合わせて、５Kg／cm²程度の圧力
にて熱間加圧することにより、それらフエライト
の接合を行なう熱間加圧法（特開昭54−161918号
公報）が知られている。 しかしながら、これら従来の単結晶・多結晶複
合フエライト材料の製法には、未だ解決されるべ
き幾つかの問題点が内在しており、何れの方法に
あつても望ましい特性を有する単結晶・多結晶複
合フエライト材料を工業的に有利に製造すること
は困難であつたのである。例えば、無加圧で接合
せしめる前者の固相反応法にあつては、単結晶フ
エライトと多結晶フエライトとの境界面で接合不
良が生じ易く、その発生防止が望まれており、ま
た後者の熱間加圧処理する方法にあつては、装置
が複雑となる問題があつた。また、何れの方法に
あつても被接合面の鏡面加工が必要であり、工程
が煩雑となることがあつた。 さらに、従来の単結晶・多結晶複合フエライト
材料の製造に用いられる単結晶フエライト材料
は、ブルツヂマン法で得られた単結晶体であり、
それには必然的に組成変動が存在するところか
ら、その熱膨張率がバラツキ、多結晶フエライト
材料との熱膨張特性の一致が難しく、それらの接
合後に単結晶フエライトと多結晶フエライトとの
接合面に応力が加わり、磁気特性が劣化するとい
う問題も内在しているのである。 （発明の構成） ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景に
して為されたものであつて、その目的するところ
は、材料固有の磁気特性を劣化させない安定な単
結晶・多結晶複合フエライト材料を提供すること
にあり、また他の目的は、工程が簡便であり、複
雑な装置が不要で且つ量産性に富む単結晶・多結
晶複合フエライト材料の工業的な製造手法を提供
することにある。 そして、かかる目的を達成するために、本発明
は、不連続な結晶粒成長を示し且つ単結晶化され
得る多結晶体を与える第一のフエライト粉体と、
不連続な結晶粒成長を示さないか若しくは示して
も該第一のフエライト粉体よりもフエライト単結
晶の成長開始温度の高い多結晶体を与える少なく
とも１種の第二のフエライト粉体を用いて、少な
くとも２層の構造を有する所定形状の成形体を成
形せしめた後、該成形体の焼成と共に若しくはそ
の焼成の後に、該成形体の、前記第一のフエライ
ト粉体にて構成された層部分を単結晶化すること
を特徴とするものである。 特に、このように加熱過程で結晶粒成長現象の
異なる多結晶体を与える少なくとも２種のフエラ
イト粉体を用いて成形された、少なくとも２層の
構造を有する一体の成形体から得られた焼結体で
あつて、該成形体の最も単結晶化され易いフエラ
イト粉体からなる層部分が単結晶化されて成る単
結晶・多結晶複合フエライト材料は、特に単結晶
フエライト部分において組成のバラツキの少ない
且つ安定な接合構造を有するものであり、また単
結晶フエライト体や多結晶フエライト体のそれぞ
れの単体としての有効な磁気特性を有利に具備す
るものであつて、高性能の磁気記録媒体用ヘツド
として好適に使用され得ると共に、また磁気ヘツ
ドの耐摩耗性を向上し得るフエライト材料とし
て、好適に使用され得るものである。 なお、上記した本発明に従う単結晶・多結晶複
合フエライト材料の製造手法における単結晶化操
作は、例えば、前記成形体を焼成して得られる複
合多結晶フエライト体の、少なくとも前記第一の
フエライト粉体にて構成された層部分に対して、
所定の種子単結晶フエライト体を接触せしめて熱
処理することにより、行なわれる。 また、本発明に従う好ましい実施態様によれ
ば、前記単結晶化操作は、前記成形体の、少なく
とも第一のフエライト粉体にて構成された層部分
に対して、所定の種子単結晶フエライト体を接触
せしめて熱処理することにより、かかる成形体の
焼成と共に、行なわれることとなる。更に、前記
成形体の成形操作が所定の種子単結晶フエライト
体の存在下において行なわれ、かかる種子単結晶
フエライト体が少なくとも前記第一のフエライト
粉体からなる層部分に接する状態で埋設された成
形体が形成された後、かかる成形体に対して熱処
理が施されることにより、該成形体の焼成と共
に、前記第一のフエライト粉体からなる層部分の
単結晶化が行なわれるようにした手法も、本発明
においては、好適に採用されることとなる。特
に、これら成形体から、その焼成操作に連続して
単結晶化のための熱処理を行なつて、単結晶・多
結晶複合フエライト材料を製造する手法は、その
工程を著しく簡便化するものであり、また焼結体
である複合多結晶フエライト体の鏡面加工を施す
必要がない等の格別の効果を奏するものである。 本発明における成形体の多層構造を形成するた
めの第一及び第二のフエライト粉体は、また、好
適には、スピネル構造を有する酸化鉄及び／又は
スピネル構造の履歴を有する酸化鉄とスピネル構
造の履歴のない酸化鉄との混合比の異なる酸化鉄
を出発原料として用いて形成されたものである。
そして、この場合において、前記第一のフエライ
ト粉体は、スピネル構造を有する酸化鉄及び／又
はスピネル構造の履歴を有する酸化鉄を60〜100
重量％含有する第一の酸化鉄原料を出発原料とし
て形成されたものであり、且つ前記第二のフエラ
イト粉体は、スピネル構造を有する酸化鉄及び／
またはスピネル構造の履歴を有する酸化鉄の含有
量が少なくとも前記第一の酸化鉄原料より20重量
％少ない第二の酸化鉄原料を出発原料として形成
されたものであることが望ましい。 更に、本発明の一つの実施態様に従えば、前記
第一及び第二のフエライト粉体として、SiO₂含
有量の異なるフエライト粉体が用いられることと
なる。そして、この場合において、好適には、該
第一のフエライト粉体のSiO₂含有量：ｘ重量％
と前記第二のフエライト粉体のSiO₂含有量：ｙ
重量％とが、次式； ｘ≦0.02、ｘ＋0.004≦ｙ を満足するように調整されることとなる。 （構成の具体的な説明） ところで、かかる本発明において、単結晶・多
結晶複合フエライト材料の形成に用いられる第一
及び第二のフエライト粉体は、よく知られている
ように、酸化第二鉄（Fe₂O₃）を主成分として、
それが所定の割合で含まれるフエライト組成を有
するものであつて、そのような組成を与えるフエ
ライト原料粉末混合物、例えばMn−Znフエライ
トにあつては酸化鉄、酸化マンガン（炭酸マンガ
ン）及び酸化亜鉛からなる混合物が、またNi−
Znフエライトにあつては酸化鉄、酸化ニツケル
及び酸化亜鉛からなる混合物が出発原料として用
いられ、それらの原料粉末混合物が常法に従つて
仮焼せしめられた後、粉砕されて用いられること
となるのである。 そして、本発明にあつては、かかる第一及び第
二のフエライト粉体として、単結晶化特性の異な
る多結晶体を与える少なくとも２種のフエライト
粉体が組み合わされるのである。より具体的に
は、第一のフエライト粉体としては、不連続な結
晶粒成長を示し且つ単結晶化され得る多結晶体を
与えるフエライト粉体が用いられ、また第二のフ
エライト粉体としては、不連続な結晶粒成長を示
さない、換言すれば連続的な結晶粒成長を示し
て、熱処理温度の上昇に対応して結晶粒は漸次大
きくなるが、単結晶化はしない多結晶体を与える
フエライト粉体が用いられたり、或いは不連続な
結晶粒成長しても、前記第一のフエライト粉体よ
りもフエライト単結晶の成長開始温度が高い多結
晶体を与えるフエライト粉体が用いられることと
なる。 なお、ここで、不連続な結晶粒成長を示す多結
晶体とは、よく知られているように、加熱温度が
ある特定の温度に到達すると、突発的に一部の結
晶粒子が周りの微細な結晶粒子を合体し、周りの
微細粒子の成長速度より、極めて大きな粒子成長
速度で巨大な結晶粒子に成長するものであつて、
通常、フエライトの主成分の一つである酸化鉄の
原料に、スピネル構造を有する酸化鉄若しくはス
ピネル構造の履歴を有する酸化鉄或いはそれらの
混合物を用いて、有利に形成されるものである。
そして、そのような多結晶体は、それに接するフ
エライト単結晶の存在によつて、該フエライト単
結晶を多結晶体側に成長せしめ、そのフエライト
単結晶を大きく育成せしめることにより、自ら単
結晶化されるものである。 また、第一若しくは第二のフエライト粉体にて
形成される多結晶体におけるフエライト単結晶の
成長開始温度を変化させる方法としては、それら
フエライト粉体を製造する際に使用される出発原
料としての酸化鉄原料を変化させる方法や、フエ
ライト粉体中の不純物含有量を変化させる方法等
がある。 具体的には、フエライト粉体を形成するための
酸化鉄原料として、特開昭56−155100号公報に示
される如き、スピネル構造を有する若しくはスピ
ネル構造の履歴を有する酸化鉄にスピネル構造履
歴を持たない酸化鉄を加えた酸化鉄原料を使用し
た場合において、スピネル構造若しくはその履歴
を有する酸化鉄の混合割合が減少するに従つて、
第１図に示される如く、該フエライト粉体から得
られる多結晶体の不連続粒成長温度が上昇し、従
つて単結晶成長開始温度も上昇するようになるの
である。また、多結晶体の平均粒子径もそれに伴
い大きくなり、そしてスピネル構造若しくはその
履歴を有する酸化鉄量がある一定量より減少する
と、不連続粒成長を起こさない、換言すればその
ような多結晶フエライト体に種子単結晶フエライ
ト体を接触させても、殆んどフエライト単結晶が
成長しなくなるのである。 なお、多結晶フエライト体の加熱温度と、かか
るフエライト体中の粒子の平均粒子径との関係を
示す第１図において、Ａは、酸化鉄原料にスピネ
ル構造若しくはその履歴を有する酸化鉄原料を用
いて得られたフエライト粉末から構成される多結
晶フエライト体の場合を示し、またＢは、酸化鉄
原料にスピネル構造若しくはその履歴を有するも
のとそのようなスピネル構造履歴のないものとを
混合した混合酸化鉄原料を用いて得られたフエラ
イト粉末から構成される多結晶フエライト体の場
合を示し、更にＣは、酸化鉄原料にスピネル構造
履歴のない酸化鉄を用いて得られたフエライト粉
体から構成される多結晶フエライト体の場合を示
している。 従つて、第一のフエライト粉体と第二のフエラ
イト粉体との製造に際して、こうした酸化鉄の性
質を利用することにより、それら粉体から得られ
る多結晶体の単結晶成長開始温度を変え、また第
二のフエライト粉体から得られる多結晶体の平均
粒子径を変化させることが可能となるのである。 ところで、本発明者等の実験によれば、第一の
フエライト粉体用酸化鉄と第二のフエライト粉体
用酸化鉄におけるスピネル構造を有する若しくは
そのような履歴を有する酸化鉄の含有割合の差が
20％のとき、単結晶成長開始温度が約20℃異なる
ことが明らかとなつている。また、フエライト粉
体用酸化鉄原料において、スピネル構造若しくは
その履歴を有する酸化鉄の含有量が減少すると、
かかるフエライト粉体から得られる多結晶体の単
結晶成長開始温度が高くなり、高温で単結晶を育
成する必要があり量産性がおとる。従つて、第一
のフエライト粉体用酸化鉄原料にあつては、スピ
ネル構造を有する酸化鉄若しくはスピネル構造履
歴を有する酸化鉄原料鉄の含有割合は多い方が良
く、一般に60重量％以上、好ましくは80重量％以
上とされることとなる。 また、第二のフエライト粉体を製造するために
用いられる酸化鉄原料としては、前述の如く、ス
ピネル構造若しくはその履歴を有しない酸化鉄原
料、換言すれば不連続な結晶粒成長を示さない多
結晶体を与える酸化鉄原料が用いられる他、スピ
ネル構造若しくはその履歴を有する酸化鉄を含
み、不連続な結晶粒成長を示す多結晶体を与える
酸化鉄原料であつても、その多結晶体が前記した
第一のフエライト粉体からなる多結晶体よりも高
い単結晶成長開始温度を有しておれば、本発明に
おいて使用することが可能である。なお、その場
合において、第二のフエライト粉体から得られる
多結晶体の単結晶成長開始温度は、第一のフエラ
イト粉体から得られる多結晶体の単結晶成長開始
温度に対して、より大きな温度差が存在する方が
望ましい。けだし、第一のフエライト粉体からな
る多結晶体の単結晶化に際して、その単結晶成長
開始温度以上の温度に保持される限りにおいて、
フエライト単結晶は成長して、かかる多結晶体中
に延びるが、そのようなフエライト単結晶を大き
く成長させるためには、特開昭57−92599号公報
に示される如くゆつくり昇温する必要があり、且
つ第二のフエライト粉体からなる多結晶体の単結
晶成長開始温度未満の温度で加熱する必要がある
ところから、３mm以上単結晶を成長させるにはそ
の温度差としては約20℃以上とすることが望まし
い。従つて、第二のフエライト粉体を製造するた
め酸化鉄原料にあつては、スピネル構造またはそ
の履歴を揺する酸化鉄の含有割合は、第一のフエ
ライト粉体用酸化鉄原料に比べて少なくとも20重
量％以上少なくすることが、特に30重量％以上少
なくすることが望ましいのである。 さらに、フエライト粉体中のSiO₂含有量の程
度によつて、かかるフエライト粉体から得られる
多結晶体の不連続粒成長温度、従つて単結晶成長
開始温度を変化させることも可能であり、第２図
には、その変化の一例が示されている。即ち、か
かる第２図は多結晶フエライト体の加熱温度と平
均粒子径との関係を示すグラフであるが、それに
おいてＤは、0.005重量％程度のSiO₂を含むフエ
ライト粉体を用いて得られた多結晶フエライト体
を加熱した場合を示しており、またＥは、0.010
重量％程度のSiO₂を含むフエライト粉体を用い
て得られた多結晶フエライト体を加熱した場合を
示し、更にＦは、0.025重量％程度のSiO₂を含む
フエライト粉体を用いて得られた多結晶フエライ
ト体を加熱した場合を示している。そして、この
グラフから、フエライト粉体中のSiO₂含有量が
Ｄ→Ｅ→Ｆと多くなるに従つて不連続粒成長温度
が高くなり、最後には不連続粒成長を示さなくな
ることが理解される。 ところで、本発明者等の実験によれば、フエラ
イト粉体中のSiO₂含有量が0.005重量％程度多く
なると、単結晶成長開始温度は約25℃高くなるこ
とが明らかとなつている。そして、フエライト粉
体中のSiO₂含有量が増すにつれ、かかるフエラ
イト粉体から得られる多結晶体の単結晶成長開始
温度が上昇すると共に、そのような多結晶体の気
孔率が増大し、従つてそのような多結晶体を単結
晶化して得られる多結晶フエライト体の気孔率が
増大するようになるのである。 このため、本発明に使用される第一のフエライ
ト粉体中のSiO₂含有量は、0.02重量％以下望まし
くは0.015重量％以下とされることとなる。一方、
第二のフエライト粉体中のSiO₂含有量は、第一
のフエライト粉体からなる多結晶体よりも、単結
晶成長開始温度が少なくとも20℃以上高い多結晶
体を形成することが望ましいものであるところか
ら、かかる第一のフエライト粉体のSiO₂含有量
よりも0.004重量％以上、好ましくは0.006重量％
以上多いものであることが望ましい。換言すれば
SiO₂含有量差によつて、不連続粒成長温度（単
結晶成長開始温度）を変化せしめる場合にあつて
は、下式を満足するように第一及び第二のフエラ
イト粉体が調整されることとなる。 ｘ≦0.02、ｘ＋0.004≦ｙ ［但し、 ｘ：第一のフエライト粉体中のSiO₂含有量
（重量％） ｙ：第二のフエライト粉体中のSiO₂含有量
（重量％）］ そして、本発明にあつては、上記のような第一
及び第二のフエライト粉体を用いて適当な成形手
法、例えば粉末プレス法或いは泥漿鋳込法等によ
つて少なくとも２層構造の成形体が成形されるの
である。即ち、第一のフエライト粉体からなる第
一層部分と第二のフエライト粉体からなる第二層
部分とから構成された複合成形体が形成されるこ
ととなるのである。なお、この成形体の成形に際
して、第二のフエライト粉体として複数種のフエ
ライト粉体を用い、以て複数の第二層部分を形成
することも可能である。 次いで、このような第一のフエライト粉体から
なる第一層部分と第二のフエライト粉体からなる
第二層部分を有する複合成形体には、その焼成操
作と該第一層部分の単結晶化操作が施されること
となるが、それには次の４通りの方法がある。 先ず、第一の方法は、上記の複合成形体を常法
に従つて焼成し、複合多結晶フエライト体を得た
後、この複合多結晶フエライト体の少なくとも第
一層部分（単結晶成長開始温度の低い部分）に対
して、所定の単結晶フエライト体（種子単結晶フ
エライト）を接触せしめて、熱処理することによ
り、かかる第一層部分の単結晶化を行なうもので
ある。なお、このときの熱処理は、複合多結晶フ
エライト体を構成する第二層部分においてフエラ
イト単結晶が成長する温度未満の温度に、該複合
多結晶フエライト体を加熱することにより行なわ
れ、以て第一層部分のみを単結晶化して、目的と
する単結晶・多結晶複合フエライトを形成するの
である。 また、第二の方法は、前記の複合成形体の少な
くとも第一のフエライト粉体にて構成された第一
層部分に対して、所定の単結晶フエライト体（種
子単結晶）を接触せしめて、熱処理することによ
り、かかる複合成形体を構成する第二層部分の単
結晶成長開始温度未満の温度に加熱せしめ、かか
る複合成形体を構成する第一層部分を単結晶化さ
せる方法である。この方法によれば、複合成形体
の焼成と単結晶の育成とが連続したスケジユール
で行なわれることとなる。 このように、複合成形体から、その焼成操作に
連続して単結晶化のための熱処理を行なつて、単
結晶・多結晶複合フエライト材料を製造する手法
は、その工程を簡便化するものであり、また焼結
体である複合多結晶フエライト体の鏡面加工を施
す必要がない等、格別の効果を奏するものであ
る。 さらに、第三の方法は、上記複合成形体の成形
操作を所定の単結晶フエライト体（種子単結晶）
の存在下において行ない、かかる単結晶フエライ
ト体を、得られる複合成形体の少なくとも第一層
部分に接する状態で該複合成形体中に埋設せし
め、そしてそのような複合成形体を加熱処理し
て、該複合成形体を構成する第二層部分の単結晶
成長開始温度未満の温度に加熱せしめることによ
り、かかる複合成形体の焼成と共に第一のフエラ
イト粉体からなる複合成形体の第一層部分のみを
単結晶化させる方法である。この方法は、前記し
た第二の方法の変形であり、該第二の方法と同様
な利点を有する。 なお、上記の三つの方法は、何れも種子単結晶
フエライト体を用いて、それを複合成形体若しく
はそれを焼成して得られる複合多結晶フエライト
体（焼結体）の少なくとも第一層部分に当接せし
めて、かかる種子単結晶フエライト体からフエラ
イト単結晶を該第一層部分側に漸次成長せしめる
ようにしたものであつて、これによつて、かかる
種子単結晶フエライト体と同一の結晶方位の単結
晶フエライト部分を有する単結晶・多結晶複合フ
エライト材料を得ることが出来る利点がある。ま
た、ここで用いられる種子単結晶としての単結晶
フエライトは、単結晶化されるべき第一層部分の
フエライト組成と同一若しくは類似の組成を有す
るものが用いられ、更にその全体が一つの単結晶
にて形成されたものの他、部分的に単結晶フエラ
イト部分を有するフエライト材料であつても何等
差支えない。 また、第一のフエライト粉体と第二のフエライ
ト粉体からなる複合成形体の焼成・単結晶化のた
めの第四の方法としては、上記の三つの方法とは
異なり、種子単結晶を使用せずに、複合成形体を
加熱処理せしめ、特開昭57−92591号公報に示さ
れる如く、第一のフエライト粉体からなる多結晶
体の不連続粒子成長の起こる温度に局部的に加熱
することにより、かかる複合成形体の第一層部分
に大多結晶粒子を形成せしめ、その後複合成形体
を第二のフエライト粉体からなる多結晶体の単結
晶成長開始温度未満の温度で加熱して、かかる大
多結晶粒子を成長させ、単結晶・多結晶複合フエ
ライト材料を形成せしめる方法である。なお、こ
の方法にあつては、得られる単結晶・多結晶複合
フエライト材料における単結晶フエライト部分の
結晶方位を規定することは困難である。 このようにして、本発明に従つて得られた単結
晶・多結晶複合フエライト材料は、そのまま磁気
ヘツド用材料等として用いられる他、それより、
単結晶フエライト部分と多結晶フエライト部分と
が所望の割合となる形状に切り出されて用いられ
る。 （発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明は、加
熱過程で結晶粒成長現象の異なる多結晶体を与え
る少なくとも２種のフエライト粉体を用いて、少
なくとも２層の構造の複合成形体を形成せしめ
て、その単結晶化され易い第一のフエライト粉体
からなる第一層部分を単結晶化せしめて、目的と
する単結晶・多結晶複合フエライト材料を得るも
のであり、その単結晶化さた第一層部分の単結晶
フエライト部分は均質な組成のものであり、また
多結晶フエライト部分である第二層部分とのフエ
ライト組成と合わせることが容易であり、そのた
めに単結晶フエライト部分と多結晶フエライト部
分の境界部にそれらフエライト部分の熱膨張差に
よる歪を与えず、以て磁気特性を劣化させない単
結晶・多結晶複合フエライト材料を有利に製造す
ることが出来るのである。そして、そのような単
結晶・多結晶複合フエライト材料は、例えば磁気
ヘツドのフロント部に単結晶部分を、またそのバ
ツク部に多結晶部分を適用することにより、耐摩
耗性、電磁変換特性の良好なヘツド部材として用
いることが可能である。 また、かかる本発明に従えば、単結晶フエライ
ト材料及び多結晶フエライト材料固有の磁気特性
を劣化させない、安定な単結晶・多結晶複合フエ
ライト材料を、簡便な工程により、また複雑な装
置を必要とすることなく、更に量産性良く製造す
ることが出来る他、第二層部分を構成する第二の
フエライト粉体の選択や単結晶化のための熱処理
温度の選択によつて、かかる第二層部分に形成さ
れる多結晶フエライト部分の結晶粒径を任意に変
化させることが出来るところから、得られる単結
晶・多結晶複合フエライト材料の磁気特性を任意
に変化させることも出来る特徴を有しているので
ある。 （実施例） 以下、本発明を更に具体的に明らかにするため
に、本発明の幾つかの実施例を示すが、本発明が
そのような実施例の記載によつて何等制限的に解
釈されるものではないことは、言うまでもないと
ころである。 なお、本発明は、上述した本発明の具体的な説
明並びに以下の実施例の他にも各種の態様におい
て実施され得るものであり、本発明の趣旨を逸脱
しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて実
施され得る種々なる態様のものが、何れも本発明
の範疇に属するものと理解されるべきである。 実施例 １ 炭酸マンガン、酸化亜鉛及びスピネル構造履歴
を有する酸化鉄を出発原料とし、その組成が
MnO＝31モル％、ZnO＝16.5モル％、Fe₂O₃＝
52.5モル％となるように均一に混合せしめた後、
空気中において約1000℃の温度で２時間仮焼した
後、粉砕することにより、不連続な結晶粒成長を
示し且つ単結晶化され得る多結晶体を与える第一
のフエライト粉体を得た。一方、かかる第一のフ
エライト粉体の製造において用いた酸化鉄原料の
みをスピネル構造履歴を持たない酸化鉄とし、他
原料及び工程は同様にして、不連続な結晶粒成長
を示さない多結晶体を与える第二のフエライト粉
体を製造した。 次いで、この得られた第一及び第二のフエライ
ト粉体を用いて、それらを機械プレスの35mm×９
mmの断面を有するダイス中に層状に順次充填した
後、２トン／cm²の圧力で加圧し、それぞれ35mm×
９mm×５mm^t及び35mm×９mm×５mm^tの層形状を示
す２層構造を持つ成形体を成形した。そして、こ
の成形体を、平衡酸素分圧下の雰囲気中において
1350℃の温度で４時間焼成することにより、複合
多結晶体（フエライト体）を得た。この複合多結
晶体の第一のフエライト粉体にて構成された第一
層部分の平均粒子径は11μmであり、また第二の
フエライト粉体にて構成された第二層部分の平均
粒子径は100μmであり、該複合多結晶体が平均粒
子径の異なる複合多結晶フエライト体となつてい
ることが認められた。 かくして得られた複合多結晶フエライト体を、
その第一層部分が25mm×５mm×３mm^t及び第二層
部分が25mm×５mm×３mm^tの大きさとなるように
切断加工し、そしてその第一層部分及び第二層部
分の、境界層を含んだ、25mm×６mmの大きさの部
分を、ダイヤモンド砥粒を用いて錫盤で平滑度：
R_naxが0.1μmとなるように研磨した。一方、この
複合多結晶フエライト体と略同一組成の単結晶フ
エライト体より25mm×６mm×１mm^tの板を切り出
し、その25mm×６mmの大きさの面を同様に研磨し
た。そして、それら研磨された複合多結晶フエラ
イト部材と種子単結晶フエライト部材を用い、そ
れらの研磨面間に6NのHNO₃溶液を１滴付け、
重ね合わせて乾燥することにより、それらフエラ
イト部材を仮に接着せしめた。 その後、かかる仮接着物を、窒素雰囲気中にお
いて1150℃の温度で30分間加熱した後、５容量％
の酸素を含む窒素雰囲気下において1150℃の温度
から300℃の／hrの昇温速度にて1350℃の温度ま
で昇温せしめ、さらにその温度から10℃／hrの昇
温速度で1500℃の温度まで昇温した後、冷却し、
かかる仮接着物を構成する前記複合多結晶フエラ
イト部材におけるフエライト単結晶の成長した様
子を調べた。 その結果、かかる複合多結晶フエライト部材中
の第一層部分は、種子単結晶フエライト部材から
の単結晶の成長により、すべて単結晶化してお
り、一方第二層部分への単結晶の成長は全く認め
られず、第二層部分は多結晶体のままであり、平
均粒子径は250μmであつた。また、第一層部分と
第二層部分の境界層、換言すれば単結晶フエライ
ト部分と多結晶フエライト部分の境界層はクラツ
クの発生もなく、完全に一体化された単結晶・多
結晶複合フエライトとなつていることが認められ
た。 実施例 ２ フエライト粉体の製造に使用する酸化鉄原料を
吟味するため、酸化鉄原料として、スピネル構造
履歴を有する酸化鉄とスピネル構造履歴を持たな
い酸化鉄の割合が、第１表に示される如く変化さ
せられた酸化鉄原料を用い、先の実施例と同様な
工程で、フエライト粉体を製造した。 次いで、それぞれのフエライト粉体より35mm×
９mm×９mmの大きさの成形体を成形し、それらを
それぞれ平衡酸素分圧下の雰囲気中において1350
℃の温度で４時間焼成することにより、多結晶体
をそれぞれ得た。なお、この得られた多結晶体の
平均粒子径は下記第１表に示す通りであつた。 さらに、これらの多結晶体より、25mm×５mm×
５mm^tの板状の多結晶フエライト部材をそれぞれ
切り出す一方、この多結晶フエライト体と略同一
組成の単結晶フエライト体より25mm×５mm×１mm
^ｔの板状の種子単結晶フエライト部材を切り出し
た後、それぞれのフエライト部材の接合面を研磨
し、そして、それらの研磨面間に6NのHNO₃溶
液を付け、重ね合わせて乾燥することにより、接
着せしめ、その後実施例１の加熱スケジユールに
おける最高温度を1350〜1440℃の範囲で変化せし
めて、単結晶成長開始温度との関係を調べたとこ
ろ、下記第１表に示される如くなつた。 即ち、第１表から明らかなように、酸化鉄原料
中におけるスピネル構造履歴を有する酸化鉄の割
合が減少するにつれて、単結晶成長開始温度は上
昇し、それが60％未満になると、単結晶が成長し
ないことがわかつた。

【表】 次いで、かかる第１表に示される如きNo.１〜No.
６の混合比の酸化鉄原料を用いて製造されたフエ
ライト粉末を第二のフエライト粉体として用い、
それと実施例１で用いた第一のフエライト粉体と
から、実施例１と同様にして２層構造の成形体を
作製し、更にそれを焼成加工し、その後種子単結
晶フエライトを仮接着し、実施例１に示した加熱
スケジユールの最高温度を第２表に示される温度
として加熱試験を行なつたところ、下記第２表に
示される如き結果が得られた。 即ち、第２表から明らかなように、No.１〜No.５
の組成の酸化鉄原料を用いて得られた第二のフエ
ライト粉体用粉末に組み合わせられた第一のフエ
ライト粉体用粉末からなる第一層部分は、何れも
全て単結晶化されていたが、No.６の組成の酸化鉄
原料を用いて得られたフエライト粉末に組み合わ
せられた第一のフエライト粉体用粉末からなる第
一層部分は、単結晶の成長長さが種子単結晶から
２mmの距離であり、残りはまだ多結晶構造を呈す
るものであつた。一方、No.１〜No.６の組成の酸化
鉄原料を用いて得られたフエライト粉末からなる
第二層部分は何れも多結晶体のままであり、それ
ぞれ第２表に示される如き平均粒子径を有してお
り、この結果から酸化鉄原料の選択により、平均
粒子径の異なる単結晶・多結晶複合フエライトを
得ることが出来ることが明らかとなつた。

【表】 実施例 ３ フエライト粉体中のSiO₂含量の影響を吟味す
るため、酸化鉄原料としてスピネル構造履歴を有
する酸化鉄を利用して、これを炭酸マンガン、酸
化亜鉛と混合する際に更に所定量のSiO₂を添加
し、実施例１と同様な方法により、第３表に示さ
れる如きSiO₂含量の異なる各種のフエライト粉
体を製造した。 次いで、このSiO₂含量の異なるフエライト粉
体を用い、35mm×９mm×９mmの成形体を実施例１
と同様にプレス成形した後、その成形物を平衡酸
素分圧下の雰囲気中において1350℃の温度で４時
間焼成することにより、それぞれ多結晶体を得
た。かくして得られた、それぞれの粉体に対応す
る多結晶体の平均粒子径及び気孔率は、第３表に
示される通りであつた。 さらに、この得られた多結晶体から、それぞ
れ、25mm×５mm×５mm^tの板状の多結晶フエライ
ト部材を切り出す一方、その多結晶フエライト体
と略同一組成の単結晶フエライト体より25mm×５
mm×１mm^tの板状の種子単結晶フエライト部材を
切り出し、それぞれの接合面を研磨し後、それぞ
れの研磨面に6NのHNO₃溶液を付け、重ね合わ
せて、乾燥することにより、仮接着せしめ、その
後この仮接着物を、実施例１の加熱スケジユール
における最高温度を1350〜1440℃の範囲で変化せ
しめて、単結晶成長開始温度とフエライト粉体中
のSiO₂含有量との関係を調べたところ、下記第
３表の如くなつた。 第３表から明らかなように、フエライト粉体中
のSiO₂含有量が増加するにつれて、多結晶フエ
ライト体中におけるフエライト結晶の平均粒子径
は、やや小さくなる傾向があるものの、その気孔
率は増大し、また単結晶成長開始温度が上がり、
そして、SiO₂含有量が増大して、0.025重量％に
達すると、最早そのようなSiO₂含有量のフエラ
イト粉体から製造された多結晶体は単結晶化せ
ず、多結晶のままであることが判つた。

【表】 次いで、これらSiO₂含有量の異なるNo.２〜No.
５のフエライト粉体を用い、それを第二のフエラ
イト粉体として、実施例１に示した第一のフエラ
イト粉体とから、実施例１と同様な２層構造の成
形体を作製し、それを焼成加工して、複合多結晶
フエライト体を形成せしめた後、この複合多結晶
フエライト体に対して、所定の種子単結晶フエラ
イト体を仮接着せしめ、、実施例１に示される加
熱スケジユールの最高温度を第４表に示した温度
として、加熱試験を行ない、かかる複合多結晶フ
エライト体の単結晶成長状態を調査した。 その結果が第４表に示される如く、複合多結晶
フエライト体を構成する第一のフエライト粉体か
らなる第一層部分は全て単結晶化されていたが、
SiO₂含有量の異なる前記No.２〜No.５のフエライ
ト粉末を第二のフエライト粉体として構成した第
二層部分は多結晶構造のままであり、それぞれ第
４表に示される如き、平均粒子径を有するもので
あつた。また、フエライト粉末中のSiO₂量の制
御により、それから構成される第二層部分の多結
晶粒子径は、微細なまま、かかる第二層部分の単
結晶成長開始温度を上昇せしめ、従つて第一層部
分との単結晶成長開始温度との差を大きくとるこ
とが出来、目的とする単結晶・多結晶複合フエラ
イトの製造条件が容易となることが判つた。

【表】 実施例 ４ 単結晶・多結晶複合フエライトの磁気特性を評
価するために、第一のフエライト粉体からなる第
一層部分若しくは第二のフエライト粉体からなる
第二層部分のみの単体での値と、それら第一層部
分及び第二層部分からなる多結晶・多結晶複合フ
エライトの値とを比較した。 即ち、先ず、酸化マンガン、酸化亜鉛及びスピ
ネル構造履歴を有する酸化鉄が100％の酸化鉄原
料を出発原料として用い、その組成がMnO＝31
モル％、ZnO＝16.5モル％、Fe₂O₃＝52.5モル％
となるように調合し、均一に混合した後、仮焼、
粉砕することにより、目的とする第一のフエライ
ト粉体としてのフエライト粉末を作製した。一
方、第二のフエライト粉体として、上記の第一の
フエライト粉体の製造における酸化鉄原料に、ス
ピネル構造履歴のある酸化鉄：40重量％、スピネ
ル構造履歴を持たない酸化鉄：60重量％からなる
混合酸化鉄原料を使用して、他原料及び工程は実
施例１と同様にして、フエライト粉末を得た。 次いで、これら２種のフエライト粉末を用い、
泥漿鋳込法により、互いに接触するように順次成
形して２層構造の複合成形体と為した後、２ト
ン／cm²の圧力で静水圧プレスすることにより、そ
れぞれのフエライト粉末部分の大きさが35mm×10
mm×５mm^tとなるように２層成形体を作製した。
そして、この２層成形体を、平衡酸素分圧下の雰
囲気中において1350℃の温度で４時間焼成するこ
とにより、複合多結晶フエライト体を得た。ま
た、上記の第一及び第二のフエライト粉体用フエ
ライト粉末を用いて、別個に同様にして35mm×10
mm×10mm^tの成形体を作製した後、同様な焼成を
施して、それぞれの粉末の単独からなる２種の多
結晶フエライト体を得た。 かくして得られた３種の多結晶フエライト体の
うち、複合多結晶フエライト体及び第一のフエラ
イト粉体用フエライト粉末を用いた多結晶フエラ
イト体から、それぞれ25mm×６mm×６mm^tのブロ
ツクを切り出し、一方向一の単結晶フエライト体
から第３図に示された面方位にて大きさが25mm×
６mm×１mm^tの板を切り出し、それらブロツク及
び板のそれぞれの接合面（25mm×６mmの面）を、
ダイヤモンド砥粒を用いて、錫盤で平滑度：
R_naxが0.1μmとなるように研磨した。その後、そ
れらブロツク及び板の研磨面間に6NのHNO₃溶
液を１滴付け、そして重ね合わせて、乾燥するこ
とにより、仮に接着せしめた。 その後、かかる２種の仮接着物と第二のフエラ
イト粉体から得た多結晶体とを、それぞれ、窒素
雰囲気中において1150℃の温度で30分間加熱した
後、５容量％の酸素を含む窒素雰囲気下において
1150℃から300℃／hrの昇温速度にて1350℃まで
昇温せしめ、更にその温度から10℃／hrの昇温速
度で1440℃の温度まで昇温した後、冷却すること
により、それぞれの多結晶体における単結晶フエ
ライトの成長状態を調べた。 その結果、複合多結晶体を構成する第一のフエ
ライト粉体からなる第一層部分は全て単結晶化し
ており、一方第二のフエライト粉体からなる第二
層部分は多結晶のままであり、その平均粒子径は
30μmであつた。また、第一のフエライト粉体用
フエライト粉末から得た多結晶体は全て単結晶化
しており、更に第二のフエライト粉体用フエライ
ト粉末から得た多結晶体は多結晶状態のままであ
り、その平均粒子径は30μmであつた。 また、かかるフエライト単結晶の成長・育成操
作（熱処理）を加えて得られた単結晶・多結晶複
合フエライト材、第一のフエライト粉体から得ら
れた全体が単結晶化された単結晶フエライト材、
及び第二のフエライト粉体から得られた、単結晶
化されずに全体が多結晶構造のままである多結晶
フエライト材から、それぞれ、第４図ａ〜ｃに示
される位置において、外径：５mm×内径：３mm×
厚さ：0.2mmの形状において（110）面のトロイダ
ルリングを切り出し、それぞれの透磁率を測定し
たところ、第５図に示される如く、単結晶・多結
晶複合フエライト材は、単結晶フエライト材及び
多結晶フエライト材の中間の値を示し、かかる複
合フエライト材における単結晶フエライト部分と
多結晶フエライト部分の接合部による磁気特性の
劣化がないことが認められた。 実施例 ５ 実施例４で用いた２種のフエライト粉末を使用
して、先ず最初に、第一のフエライト粉体用粉末
を泥漿鋳込法により35mm×９mm×５mm^tの大きさ
となるように鋳型に流し込むことにより、コア用
成形体を成形した後、次いでかかるコア用成形体
に隣接して泥漿鋳込法により前記第二のフエライ
ト粉体用粉末を35mm×９mm×５mm^tの大きさとな
るように流し込み、全体で35mm×９mm×10mm^tの
大きさに成形した２層成形体を形成せしめ、その
後この２層成形体を鋳型から離形した後、乾燥
後、２トン／cm²の圧力で静水圧プレスを行なうこ
とによつて、２層構造の複合成形体を作製した。 次いで、この得られた複合成形体を、その第一
のフエライト粉末で形成した35mm×９mmの面を下
にして、27mm×４mm×１mm^tの大きさの種子単結
晶フエライト板の上に乗せ、平衡酸素分圧の雰囲
気中において1350℃の温度で４時間焼成した後、
続いて酸素を５容量％含む窒素雰囲気中におい
て、10℃／hrの昇温速度にて1440℃の温度まで昇
温することによつて、単結晶成長のための熱処理
を施した後、冷却し、かかかる複合成形体におけ
る単結晶成長の様子を調べた。その結果、複合成
形体を構成する第一のフエライト粉体用粉末から
なるコア部分は全て単結晶化しており、27mm×７
mm×４mm^tの大きさの単結晶フエライト部分と、
27mm×７mm×４mm^tの大きさを有し、平均粒子径
が18μmの多結晶フエライト部分とからなる単結
晶・多結晶複合フエライトを得ることができた。 実施例 ６ 酸化ニツケル、酸化亜鉛、及びスピネル構造履
歴のある酸化鉄が100％の酸化鉄原料を出発原料
として、その組成がNiO＝18モル％、ZnO＝32モ
ル％、Fe₂O₃＝50モル％となるように調合し、均
一に混合せしめた後、仮焼、粉砕することによ
り、第一のフエライト粉体用Ni−Znフエライト
粉末を製造した。一方、かかる第一のフエライト
粉体用Ni−Znフエライト粉末の製造における酸
化鉄原料に、スピネル構造履歴を持たない酸化鉄
が100％の酸化鉄原料を使用して、同様の工程に
より、第二のフエライト粉体用Ni−Znフエライ
ト粉末を製造した。 次いで、この得られた第一および第二のフエラ
イト粉末を用いて、複合成形体を次のようにして
成形した。即ち、まず、機械プレスの35mm×９mm
の断面を有するダイス中心部に10mm×３mm×１mm
^ｔのNi−Znフエライト単結晶を置き、上記第一の
フエライト粉体用Ni−Znフエライト粉末を充填
し、次に第二のフエライト粉体用Ni−Znフエラ
イト粉末を充填した後、２トン／cm²の圧力で加圧
し、それぞれ35mm×９mm×５mm^tおよび35mm×９
mm×５mm^tの２層構造を有する成形体を成形した。 そして、このようにして得られた複合成形体を
酸素雰囲気下において、1300℃の温度で４時間焼
成した後、続いて300℃／hrの昇温速度で1350℃
まで昇温し、更にその温度から10℃／hrの昇温速
度で1440℃の温度まで昇温した後、冷却すること
により、かかる複合成形体における単結晶フエラ
イトの成長の様子を調べた。 その結果、かかる複合成形体中の第一のフエラ
イト粉体用Ni−Znフエライト粉末からなる第一
層部分は全て単結晶化されており、27mm×７mm×
４mm^tの大きさの単結晶フエライト部分を有し、
第二のフエライト粉体用Ni−Znフエライト粉末
からなる第二層部分が平均粒子径30μmの多結晶
複合フエライト材料が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図はスピネル構造履歴の異なる酸化鉄原料
を用いたフエライト粉末から得られる多結晶フエ
ライト体の加熱温度と平均粒子径との関係を示す
グラフであり、第２図はSiO₂含有量の異なるフ
エライト粉末を用いて得られた多結晶フエライト
体の加熱温度と平均粒子径との関係を示すグラフ
であり、第３図は種子単結晶フエライトの方位構
成を示す説明図であり、第４図ａ，ｂ及びｃは、
それぞれ単結晶・多結晶複合フエライト材、単結
晶フエライト材、及び多結晶フエライト材からの
トロイダルリングの切出し箇所を示す説明図であ
り、第５図は実施例４において求められた各種フ
エライト材の初透磁率の周波数特性を示すグラフ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱過程で結晶粒成長現象の異なる多結晶体
   を与える少なくとも２種のフエライト粉体を用い
   て成形された、少なくとも２層の構造を有する一
   体の成形体かた得られた焼結体であつて、該成形
   体の最も単結晶化され易いフエライト粉体からな
   る層部分が単結晶化されていることを特徴とする
   単結晶・多結晶複合フエライト。 ２ 不連続な結晶粒成長を示し且つ単結晶化され
   得る多結晶体を与える第一のフエライト粉体と、
   不連続な結晶粒成長を示さないか若しくは示して
   も該第一のフエライト粉体よりもフエライト単結
   晶の成長開始温度の高い多結晶体を与える少なく
   とも１種の第二のフエライト粉体とを用いて、少
   なくとも２層の構造を有する所定形状の成形体を
   成形せしめた後、該成形体の焼成と共に若しくは
   その焼成の後に、該成形体の、前記第一のフエラ
   イト粉体にて構成された層部分を単結晶化するこ
   とを特徴とする単結晶・多結晶複合フエライトの
   製造法。 ３ 前記単結晶化操作が、前記成形体を焼成して
   得られる複合多結晶フエライト体の、少なくとも
   前記第一のフエライト粉体にて構成された層部分
   に対して、所定の種子単結晶フエライト体を接触
   せしめて、熱処理することにより、行なわれる特
   許請求の範囲第２項記載の製造法。 ４ 前記単結晶化操作が、前記成形体の、少なく
   とも前記第一のフエライト粉体にて構成された層
   部分に対して、所定の種子単結晶フエライト体を
   接触せしめて、熱処理することにより、該成形体
   の焼成と共に、行なわれる特許請求の範囲第２項
   記載の製造法。 ５ 前記成形体の成形操作が所定の種子単結晶フ
   エライト体の存在下において行なわれ、該種子単
   結晶フエライト体が少なくとも前記第一のフエラ
   イト粉体からなる層部分に接する状態で埋設され
   た成形体が形成された後、かかる成形体に対して
   熱処理が施されることにより、該成形体の焼成と
   共に、前記第一のフエライト粉体からなる層部分
   の単結晶化が行なわれる特許請求の範囲第２項記
   載の製造法。 ６ 前記第一及び第二のフエライト粉体が、スピ
   ネル構造を有する酸化鉄及び／又はスピネル構造
   の履歴を有する酸化鉄とスピネル構造の履歴のな
   い酸化鉄との混合比の異なる酸化鉄原料を出発原
   料として用いて形成されたものである特許請求の
   範囲第２項乃至第５項の何れかに記載の製造法。 ７ 前記第一のフエライト粉体が、スピネル構造
   を有する酸化鉄及び／又はスピネル構造の履歴を
   有する酸化鉄を60〜100重量％含有する第一の酸
   化鉄原料を出発原料として形成されたものであ
   り、且つ前記第二のフエライト粉体が、スピネル
   構造を有する酸化鉄及び／又はスピネル構造の履
   歴を有する酸化鉄の含有量が少なくとも前記第一
   の酸化鉄原料より20重量％少ない第二の酸化鉄原
   料を出発原料として形成されたものである特許請
   求の範囲第６項記載の製造法。 ８ 前記第一及び第二のフエライト粉体として、
   SiO₂含有量の異なるフエライト粉体が用いられ
   る特許請求の範囲第２項乃至第５項の何れかに記
   載の製造法。 ９ 前記第一のフエライト粉体のSiO₂含有量：
   ｘ重量％と前記第二のフエライト粉体のSiO₂含
   有量：ｙ重量％とが、次式； ｘ≦0.02、ｘ＋0.004≦ｙ を満足するように調整した特許請求の範囲第８項
   記載の製造法。