JPH0686349B2

JPH0686349B2 - フェライト単結晶の製造方法

Info

Publication number: JPH0686349B2
Application number: JP28971589A
Authority: JP
Inventors: 信一多田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1989-11-07
Filing date: 1989-11-07
Publication date: 1994-11-02
Anticipated expiration: 2009-11-02
Also published as: JPH03150286A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はフェライト単結晶の製造方法に関し、一層詳細
には、特に不純物が極めて少ない高密度高純度アルミナ
からなるサヤ（匣鉢）を用いることによりサヤからの酸
素の放出、吸収の影響を極力押さえ、サヤ内のダミーフ
ェライトと試料とにより平衡酸素分圧を維持し育成歩留
りを向上させることを可能とするフェライト単結晶の製
造方法に関する。

［従来の技術］従来、単結晶の製造方法としては、引上げ法やベルヌー
イ法、ブリッジマン法、浮遊帯溶融法、フラックス法等
のように原料を高温で溶融し、融液から単結晶を育成す
る方法が広く知られている。

然しながら、このような溶融液相から単結晶を育成する
方法ではいずれも高温を必要とすることから、例えば、
高い蒸気圧成分を含む原料を用いる場合は組成変動が生
じ易く、また原料溶融に使用するルツボ、例えば、白金
ルツボ等から不純物が混入し易く、得られる単結晶の結
晶性が不均一になるという問題点があった。また、上記
のような従来の方法によるとそれを実施する装置がいず
れも高価且つ複雑であるとともに、大型であり、さら
に、製造条件を精密に制御しなければならないことから
量産性に難点があり、結局、得られた製品としての単結
晶も高価になる等の問題点があった。

このような不都合を解消するために、本出願人は特開昭
第56−155100号公報に固相反応によるフェライト単結晶
の製造法として新規な技術思想を開示している。然しな
がら、この方法では、母多結晶フェライトと種単結晶フ
ェライトとを鏡面研磨仕上げして接合し加熱するに際
し、多結晶フェライト部分の一部に不連続粒成長が発生
し収率のよい大きな単結晶フェライトが得られない欠点
があった。

この欠点を解消するため、本出願人はさらに特開昭第60
−195097号公報および特公昭第61−10438号公報にフェ
ライト単結晶の製造法として不連続粒成長抑制手段によ
り多結晶フェライトの一部に起こる結晶の不連続粒成長
を抑制し、寸法の大きな単結晶フェライトを得る技術思
想を開示している。この方法においては、第１図ａに示
すように、多結晶フェライト２の鏡面研磨面３に対向す
る背面に不連続粒成長抑制手段として、例えば、フェラ
イトダミーコア４を接着し、第２図の特性曲線Ａに示す
ように、多結晶フェライト２の不連続な結晶粒子成長の
起こる温度Td未満の温度で加熱する。この場合、先ず、
第１図ａに示す多結晶フェライト２の鏡面研磨面３と種
となる単結晶フェライト６の鏡面研摩面７とを有機散等
を介して密着し試料を作成し、当該試料を図示しないア
ルミナ質のサヤ（匣鉢）内に配設する。次に、純N₂ガス
雰囲気中において1150℃、30分間加熱し、続いてO₂濃度
５％のN₂ガス雰囲気中で1340℃、３時間保持し固相反応
を起こさせて行われる。これにより第１図ｂに示すよう
に、単結晶フェライト６が多結晶フェライト２の方向に
結晶成長され、殆ど全てが単結晶フェライト８に転換さ
れ、このようにして大きな単結晶フェライト８を得るこ
とが出来る。

この場合、結晶育成中に図示しないサヤ内の試料とダミ
ーフェライトに対して雰囲気調整を行う段階でO₂が試料
を収容するサヤ内に吸収され、育成雰囲気が乱され単結
晶育成の歩留りが低下したり、ダミーフェライトの寿命
も短くなるという微妙な問題点があった。

［発明が解決しようとする課題］本発明は前記の技術思想に関連してなされたものであっ
て、不純物が極めて少ない高密度高純度のアルミナ質の
サヤ（匣鉢）を利用することによりサヤになるO₂の放
出、吸収の影響を可能な限り抑制し、育成歩留りを向上
させることを可能とするフェライト単結晶の製造方法を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］前記の目的を達成するために、本発明に係るフェライト
単結晶の製造方法は多結晶フェライトと単結晶フェライ
トとの接合体を、その内壁がフェライトダミーによって
略囲繞され且つ純度99％以上のアルミナ粉末と少なくと
も酸化マグネシウム0.01〜0.1％とを含む原料を焼成し
たアルミナからなるサヤ内に収容した後、前記サヤを加
熱することにより当該サヤ内に収容されている接合体を
構成する単結晶フェライトを多結晶フェライト方向に結
晶成長させて単結晶フェライトを育成することを特徴と
する。

［作用］多結晶フェライトと単結晶フェライトをダミーフェライ
トとともにサヤ（匣鉢）内に収容し、単結晶フェライト
を育成するに際し、不純物が非常に少ない高密度高純度
アルミナ質のサヤを利用してサヤ自体からのO₂の放出、
吸収の影響を極力押さえ、サヤ内部でフェライトダミー
と多結晶フェライト、単結晶フェライトの間の平衡酸素
分圧維持する。これにより育成歩留りが改良される。

［実施例］次に、本発明に係るフェライト単結晶の製造方法につい
て好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下
詳細に説明する。

本実施例におけるフェライト単結晶の製造方法において
は高純度アルミナ（商品名「ハイセラム」、特公昭第60
−195097号公報参照）のサヤ（匣鉢）が使用される。こ
れにより単結晶の伸び（歩留り）が改善される。

この高純度アルミナの組成は次のように定められると好
適である。すなわち、99.0％以上の純度を有するアルミ
ナ粉末を原料とし、これに空気中にて1050〜1250℃で仮
焼する。次に、このアルミナ粉末に酸化イットリウム、
酸化ベリリウムの一種または二種以上を0.05〜0.5％
と、酸化ランタン、酸化カルシウムの一種または一種以
上を0.05〜0.5％と、さらに、酸化マグネシウムを0.01
〜0.1％加える。これらを十分混合した後成形し、続い
て1200〜1450℃で焼成し、さらに、真空あるいは還元雰
囲気中で1600〜1800℃にて焼成する。このようにして不
純物が極めて少なく高密度高純度の透明アルミナが得ら
れ、これをサヤ（匣鉢）として用いれば、従来技術の場
合のように、サヤにO₂が吸収されて育成雰囲気が乱され
ることがなく、すなわち、サヤ自体からのO₂の放出、吸
収の影響を極力押さえサヤ内のダミーフェライトと試料
との間で平衡酸素分圧を保ち育成歩留りを改善出来る。

第３図は本発明の方法を実施する際に使用されるをサヤ
（匣鉢）10および試料Ｗの配置を示す一部断面図、第４
図ａ、ｂは夫々第３図に示すサヤ10の斜視図および試料
Ｗの断面図である。

図において、参照符号10は前記した透明アルミナから作
成された蓋体12と収容体14とからなるサヤを示し、当該
サヤ10の内周面には前記した種結晶フェライトの不連続
粒を抑制するダミーフェライト16が取着されている。こ
の中、底面に取着されたダミーフェライト16上には柱体
状の白金バー18が配設され、この白金バー18上に夫々接
触面が鏡面研摩仕上げされた母多結晶フェライト20と種
単結晶フェライト22とが接合された状態で試料Ｗとして
載置されている。この場合、前記した透明アルミナとし
てのサヤ10内は気密である必要はなく、単に蓋体12を落
し蓋として被せる程度でよい（第４図ａ参照）。ダミー
フェライト16としては、例えば、スピネル構造を有する
酸化鉄、すなわち、マグネタイトを経由しない酸化鉄を
用いた多結晶フェライトを使用する。

一方、試料Ｗを構成する母多結晶フェライト20として
は、酸化鉄の原料にスピネル構造を有する酸化鉄または
スピネル構造の履歴を有する酸化鉄あるいはそれらの混
合物よりなる酸化鉄を用いて製造した多結晶フェライト
を用いる。また、母多結晶フェライト20と種単結晶フェ
ライト22の熱膨張係数の差は±10×10^-7以下が望まし
い。さらに、母多結晶フェライト20と種単結晶フェライ
ト22との接合面はダイヤモンド砥粒を使用して、好まし
くは表面粗さを0.5ミクロン以下、平坦度を0.5ミクロン
以下になるように鏡面研磨したものを有機酸または無機
酸を介在させて研磨面を密着させる。

このようにして密着された接合体としての試料Ｗは、第
２図に示すように、母多結晶フェライト20の不連続な結
晶粒子成長の起こる温度Td未満の温度、例えば、約1330
〜1350℃で加熱される。

この場合、単結晶への育成にはサヤ10内の雰囲気（酸素
量）が重要であり、本発明のサヤ10の使用によりこの雰
囲気が好適に調整され、大きな単結晶を得ることが出来
た。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

実施例マグネタイト（Fe₃C₄）を経由して製造された酸化鉄（F
e₂O₃）で不純物SiO₂ 0.005％、TiO₂ 0.005％、CaO 0.00
5％、Na₂O 0.005％を含む酸化鉄と、純度99.9％の酸化
マンガンおよび酸化亜鉛を原料とし、その組成がMnO 28
モル％、ZnO 19.5モル％、Fe₂O₃ 52.5モル％に混合した
調合物を仮焼、粉砕、成形し、平衡酸素分圧下で1320
℃、４時間焼成してMn−Zn多結晶フェライトを得た。

この多結晶フェライトは、平均粒子系が約10ミクロン、
気孔率が約0.05％であり、1350℃付近で不連続粒成長す
る性質を有するものであった。一方、この多結晶フェラ
イトと略同一組成を有する高圧ブリッジマン法で製造さ
れた単結晶フェライトを用意し、この両方のフェライト
から夫々30×10×5mmと30×10×0.5mmの直方体状の板を
切り出した。この多結晶フェライトをダイヤモンド砥粒
（２〜４ミクロン）を用い全表面が表面粗さRmax0.05ミ
クロン、平坦度0.3ミクロンに鏡面研磨したものを準備
し、これらを接合した。接合した試料と、マグネタイト
（Fe₃O₄）を経由しない酸化鉄原料により製造されたダ
ミーフェライトを次に述べるサヤに入れ、さらに、白金
を加え、純N₂ガス雰囲気中で1150℃、30分間加熱し、続
いてO₂濃度５％のN₂ガス雰囲気中で1340℃、３時間保持
し、固相反応を起こさせ、単結晶フェライトを多結晶フ
ェライト方向に結晶成長させ、多結晶フェライト全体を
単結晶化した。

上記のサヤは特公昭第47−51801号公報に示された商品
名「ハイセラム」の透明アルミナが用いられた。本実施
例で使用されたハイセラムの組成は第１表Ａ欄に示した
組成を有する。なお、比較のために、従来技術に係る他
のサヤ材料の組成をＢおよびＣに示す。

得られたフェライト単結晶育成の歩留りは、従来のＢ、
Ｃ組成のサヤを使用した場合、０〜20％程度であった
が、Ａ（ハイセラム）組成のサヤを使用した場合には歩
留りが60〜80％になった。

［発明の効果］以上のように、本発明によれば、母多結晶フェライトと
種単結晶フェライトと加熱接合し、これらを不連続粒成
長を抑制するダミーフェライトとともに、不純物が極め
て少なく、高密度高純度のアルミナからなるサヤ内で平
衡酸素分圧を保持しつつ固相反応を行わせることによ
り、単結晶フェライトの育成歩留りを大幅に改善させる
ことが出来る効果がある。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、変
形が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の単結晶フェライトの製造方法を示す斜視
説明図、第２図は多結晶フェライトの不連続粒成長を示す図、第３図は本発明方法に係るサヤ（匣鉢）および試料の配
置を示す一部断面説明図、第４図は第３図に示すサヤおよび試料の斜視説明図であ
る。 10……サヤ（匣鉢）、12……蓋体（落し蓋） 14……収容体、16……ダミーフェライト 18……白金バー、20……母多結晶フェライト 22……種単結晶フェライト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多結晶フェライトと単結晶フェライトとの
接合体を、その内壁がフェライトダミーによって略囲繞
され且つ純度99％以上のアルミナ粉末と少なくとも酸化
マグネシウム0.01〜0.1％とを含む原料を焼成したアル
ミナからなるサヤ内に収容した後、前記サヤを加熱する
ことにより当該サヤ内に収容されている接合体を構成す
る単結晶フェライトを多結晶フェライト方向に結晶成長
させて単結晶フェライトを育成することを特徴とするフ
ェライト単結晶の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の方法において、サヤは99.0
％以上の純度を有するアルミナ粉末原料を用いてこれを
仮焼することにより得られたアルミナ粉末に、酸化イッ
トリウムと酸化ベリリウムの一種または一種以上を0.05
〜0.5％と、酸化ランタンと酸化カルシウムの一種また
は一種以上を0.05〜0.5％と、酸化マグネシウム0.01〜
0.1％とを混合した後成形して、その後焼成することに
より形成することを特徴とするフェライト単結晶の製造
方法。