JPH07192908A - 接合フェライト - Google Patents

接合フェライト

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JPH07192908A
JPH07192908A JP4237427A JP23742792A JPH07192908A JP H07192908 A JPH07192908 A JP H07192908A JP 4237427 A JP4237427 A JP 4237427A JP 23742792 A JP23742792 A JP 23742792A JP H07192908 A JPH07192908 A JP H07192908A
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JP
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ferrite
single crystal
polycrystalline
bonded
magnetic
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JP4237427A
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Nobuhiro Hayashi
信宏 林
Yasuo Hayakawa
康男 早川
Takao Mizushima
隆夫 水嶋
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Alps Alpine Co Ltd
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Alps Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets 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
    • 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
    • H01F1/342Oxides
    • H01F1/344Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高S/Nを有する磁気ヘッドを構成するフェ
ライト素材の提供。 【構成】 50〜57mol%のFe23に18〜45
mol%のMnO及び5〜25mol%のZnOを含ん
でなる単結晶フェライトと多結晶フェライトとを結合し
てなる接合フェライトにおいて、前記単結晶フェライト
と多結晶フェライトの少なくともどちらか一方にL23
(式中Lはランタノイド族元素を表わす)の式で示され
るランタノイド族元素の酸化物を0.01〜5.0wt
%の割合で含有せしめたことを特徴とする接合フェライ
ト。 【効果】 フェライト素材の飽和磁束密度と透磁率の向
上。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、VTR、特に8mmビ
デオ、S−VHS、ED−β、またはビデオフロッピー
の浮動式磁気ヘッド等の素材として用いられる接合フェ
ライトに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、VTR映像用の記録、再生用ヘッ
ドの素材として、又はビデオフロッピーの浮動式磁気ヘ
ッド等の素材として、Mn−Zn系単結晶フェライト、
Mn−Zn−Sn単結晶フェライト、Mn−Zn系多結
晶フェライト、Mn−Zn−Sn多結晶フェライト等が
用いられている。
【0003】そして、前記従来の単結晶フェライト及び
多結晶フェライトの場合、飽和磁束密度Bsが小さく、
透磁率μも小さいため、高保磁力の媒体に対応できない
等の難点があった。この点を改善するために、前記単結
晶フェライト及び多結晶フェライトを構成するFe23
の量を増加させて飽和磁束密度Bsを向上させた単結晶
フェライト及び多結晶フェライトが知られているが、F
23の量を増加した単結晶フェライト及び多結晶フェ
ライトの場合、飽和磁束密度Bsは向上させることがで
きるが、高周波領域における透磁率μが大幅に低下して
しまい、S−VHS、ED−β仕様のVTR用磁気ヘッ
ド材料に要求される飽和磁束密度5000Gauss以
上、透磁率μ1MHz900以上、μ5MHz500以上という
磁気特性を得ることが難しいという問題を有していた。
【0004】例えば、上記フェライトを磁気ヘッドコア
に使用した例としては、従来において、図3に示す金属
磁性膜と磁気ギャップとが傾斜しているタイプの磁気ヘ
ッドが提案されている。すなわち、単結晶フェライトか
らなる一対のハーフコア11の突き合わせ面には、それ
ぞれ形成すべき磁気ギャップ12に対し傾斜した薄膜付
着溝13が上下関係を逆にして形成されており、この薄
膜付着溝13に、スパッタリング、蒸着等の薄膜形成手
段により、センダスト等の金属磁性膜14が付着されて
いる。
【0005】さらに、ハーフコア11の突き合わせ面
で、該コア11の両側には、トラック幅規制溝15が磁
気ギャップ12の中央に対して点対称関係に形成されて
いる。このトラック幅規制溝15は、薄膜付着溝13の
突き合わせ面寄りの一端を切り欠くように配置されてい
る。磁気ギャップ12は、薄膜付着溝13に付着形成さ
れた金属磁性膜14の端面間の空隙に形成されている。
そして、ほぼV字形状をなす金属磁性膜14の空間とト
ラック幅規制溝15の空間には、ガラス等の非磁性酸化
物接合材料(以下、単にガラスという)16が充填さ
れ、一対のハーフコア11が接合固着されている。な
お、一方のハーフコア11にはコイル巻線孔17が形成
されている。ここで、ハーフコア11として、単結晶フ
ェライトを用いる理由は、単結晶フェライトは機械的特
性に優れており、耐摩耗性を有していることから、単結
晶フェライトを用いた磁気ヘッドコアはトラック加工を
高精度に形成し得、長時間の使用にも充分耐え得るもの
となるからである。
【0006】ところが、単結晶フェライトでコアを形成
したフェライト磁気ヘッドでは、単結晶フェライト特有
の雑音を発生する。従って、最近の高品位ビデオテープ
レコーダー用の映像用の磁気ヘッドとしては、S/N比
(信号雑音比)が低いことが問題となってきた。この雑
音発生の原因は、磁性体が単結晶材料からなる場合に
は、磁化に際しての磁区固定要素が極めて少なく磁壁移
動が容易に起こってしまう結果であるといわれている。
【0007】一方、多結晶フェライトをコアとして用い
たものは、磁性体が多結晶材料であることから、結晶粒
界を有しており、これが磁区を固定する要素として働く
ので単結晶フェライトの場合のような雑音発生がなく、
高S/N比を要求される装置にも充分使用可能な磁気ヘ
ッドを形成できる。ところが、前記多結晶フェライトを
コアとしたものは、たとえそれがホットプレス材料及び
熱間静水圧プレス材料のような緻密な組織を持つもので
あっても、接触型磁気ヘッドとして使用した場合に記録
媒体に接触する面において結晶粒界から結晶の一部が脱
落し、比較的短時間で使用不能に陥る。また、ギャップ
近傍における結晶軸がランダムであるために出力特性が
得られない等の欠点を有している。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、接合フェライトの単結晶フェライト層を構成する単
結晶フェライト材及び多結晶フェライト層を構成する多
結晶フェライト材の少なくともどちらか一方に、L23
(Lはランタノイド族元素を示す)で示されるランタノ
イド族の酸化物を0.01〜5.0wt%の割合で含有
せしめることによって、透磁率及び高飽和磁束密度の向
上を図った接合フェライトの提供を目的とするものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による接合フェラ
イトは、上記課題を解決するために、50〜57mol
%のFe23に18〜45mol%のMnO及び5〜2
5mol%のZnOを含んでなる単結晶フェライトと多
結晶フェライトとを結合してなる接合フェライトにおい
て、前記単結晶フェライトと多結晶フェライトの少なく
ともどちらか一方にL23(式中Lはランタノイド族元
素を表わす)の式で示されるランタノイド族元素の酸化
物を0.01〜5.0wt%の割合で含有せしめたこと
を特徴とするものである。
【0010】
【作用】よって、上記構成からなる本発明による接合フ
ェライトは、単結晶フェライト層と多結晶フェライト層
の2つの領域を有するものであって、前記本発明の接合
フェライトを構成する単結晶フェライトと多結晶フェラ
イトの少なくともいずれか一方に、L23(Lはランタ
ノイド族元素を表わす)で示されるランタノイド族元素
の酸化物が添加されることにより、前記ランタノイド族
元素の酸化物が添加された単結晶フェライト又は多結晶
フェライト、あるいは前記単結晶フェライト及び多結晶
フェライトの透磁率μ及び飽和磁束密度Bsを、従来の
ものよりはるかに良好なものとすることができ、こうし
た性質を有する単結晶フェライト及び多結晶フェライト
の両者を一体化させた本発明による接合フェライトは、
透磁率μ及び飽和磁束密度Bsの両特性の向上を可能に
したものである。
【0011】そして、さらに本発明の前記接合フェライ
トは、単結晶フェライトの優れた特性である機械的特性
及び耐摩耗性を引き出し、単結晶フェライトの欠点であ
る磁区固定要素の強化を、多結晶フェライトに担わせ、
また、多結晶フェライトの特性上の欠点である脱粒によ
る出力特性の低下の問題は、その解決を単結晶フェライ
トに委ねることによって、単結晶フェライト及び多結晶
フェライトの優れた特性のみを引き出すことを可能にし
た接合フェライトを提供することができる。
【0012】また、上述したような本発明の接合フェラ
イトを磁気ヘッド等の素材として用いた場合には、コア
の磁気媒体と接触する面のごく薄い層を単結晶フェライ
ト層から構成できるので、この層の存在によるノイズの
発生への影響が非常に小さく、その他の部分を多結晶フ
ェライト層から構成すると、全部が単結晶フェライトか
らなる場合に比較してS/N比が大幅に良くなる。一
方、この層においては、粒界における剥離がなく耐摩耗
性も高いので、耐用期間が延長されるとともに、機械的
加工に対しても強いので、トラック幅加工の精度も高く
することが可能である。
【0013】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。図1
は、本発明で用いる接合フェライト4を示すものであ
り、図中符号1はランタノイド族元素の酸化物を添加し
たMn−Zn系の単結晶フェライト層、符号2は、ラン
タノイド族元素の酸化物を添加したMn−Zn系の多結
晶フェライト層であって、符号3は前記単結晶フェライ
ト層1と多結晶フェライト層2を形成する単結晶フェラ
イト材と多結晶フェライト材の接合面である。
【0014】そして、上記構成からなる本実施例の接合
フェライトを製造する方法を以下に示す。本発明の接合
フェライトの単結晶フェライト層1を形成する材料であ
る単結晶フェライト材は、ブリッジマン法により製造す
ることができる。すなわち、MnO、ZnO及びFe2
3をそれぞれ、例えば28.75mol%、18.5
0mol%及び52.75mol%となるように秤量
し、これらの総和に対して、例えば1.3wt%のL2
3で示されるライタノイド族元素の酸化物を添加する
ことによって前記単結晶フェライト材を製造する。前記
23のランタノイド族元素の酸化物としては、La2
3、Nd23、Sm23、Gd23、Dy23及びE
23の6種類を用いる。
【0015】なお、前記6種類の単結晶フェライトとL
23を添加していない従来の単結晶フェライトに対し
て、1MHzと5MHzの透磁率μと、飽和磁束密度B
sを測定した結果を表2に示した。また、特にEr23
を添加した単結晶フェライトについては、その添加量に
対する1MHzと5MHzの透磁率μと、飽和磁束密度
Bsを測定した詳細な値を表3に示した。
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】表2より、前記6種類の単結晶フェライト
は、それぞれ透磁率μ(1MHz)、μ(5MHz)及
び飽和磁束密度Bsの少なくとも1つが、従来の単結晶
フェライトに比較して優れており、磁気ヘッド材料等に
有効であることが判る。そして表3に示すように、特に
Er23を添加した単結晶フェライトについては、両透
磁率及び飽和磁束密度とも従来例より遥かに優れてお
り、S−VHS、ED−β仕様のVTR用磁気ヘッド材
料としても極めて高い特性を示すものであると言える。
【0019】また、本発明の接合フェライトの材料であ
る多結晶フェライト材は、以下のような方法により製造
することができる。先ず、Fe23、MnO、ZnO等
の粉末を混合し、900〜1000℃で仮焼し、添加物
であるランタノイド族の酸化物を各計量した上で混合す
る。混合にはボールミルを使用できる(約10時間
程)。よく混合されたところで、バインダーを添加して
乾燥させ、造粒する。その後、例えば1000〜130
0℃で2〜10時間焼成することによって、前記多結晶
フェライト材を形成する。
【0020】なお、前記ランタノイド族元素の酸化物と
しては、La23、Ce23、Pr23、Nd23、P
23、Sm23、Eu23、Gd23、Tb23、D
23、Ho23、Er23、Tm23、Yb23、L
23等を用いることができる。
【0021】なお、種々のランタノイド族元素酸化物の
添加量を多結晶Mn−Znフェライトに添加した時の飽
和磁束密度Bsを測定した。添加したランタノイド酸化
物には、Tb23、L23、Nd23、Sm23、Gd
23、Dy23を使用し、各ランタノイド族の酸化物を
0.0、0.15、1.5、3.0、4.5wt%の各
割合で添加して、その飽和磁束密度Bsを測定した。
尚、測定の際、適用した多結晶Mn−Znフェライトの
組成は、Fe23:53mol%、MnO:31mol
%、ZnO:16mol%としたが、Tb23を添加し
た際には、この他にFe23:50、52、54、56
mol%、MnO:30、26、32、27mol%、
ZnO:20、22、14、18mol%と変化させた
ものも測定サンプルとした。結果を表4に示す。
【0022】
【表4】
【0023】表4からも明かなように、本発明の接合フ
ェライトの材料である多結晶フェライト材に合致する5
0〜56mol%のFe23と、26〜32mol%の
MnO及び14〜21mol%のZnOを含んでなる多
結晶フェライトに、各ランタノイド族元素の酸化物を
0.01wt%〜5.0wt%の割合で含有せしめたも
のだけが充分な飽和磁束密度Bsを有していることがわ
かる。特に、Fe23が53〜54mol%、MnOが
31〜32mol%、ZnOが14〜16mol%の多
結晶Mn−ZnフェライトにTb23を0.15wt%
を添加したものは、5500Gauss以上の飽和磁束
密度を有している。
【0024】以上、上記のように製造された単結晶フェ
ライト材と多結晶フェライト材を接合する際の接合面3
となる部分を、SiC砥粒(2000メッシュ、400
0メッシュ)などでラップし、その後、例えば粒径3μ
mのダイヤモンドで鏡面ランプする。そして清浄にした
双方の接合面を貼り合わせて、仮り接着し接合体を形成
する。なお、前記仮接着の際にその接合面3に硝酸又は
硫酸等を塗布しておくと前記仮接着を効率良く行なうこ
とができる。
【0025】次いで、上記のように形成した接合体をN
2雰囲気中にて25kg/cm2以上の圧力で加圧すると
ともに、900℃(900℃〜1100℃)で0.5〜
1.5時間加熱して熱間接合することによって接合フェ
ライト4を完成する。なお、前記熱間接合処理後に熱間
静水圧処理を施し、前記結合フェライト内の空孔処理を
行なうことによって、加工性に優れ、接合界面での接合
強度をさらに向上させた接合フェライトを提供すること
も可能である。
【0026】なお、上述した接合フェライトの製造に使
用した単結晶フェライト材及び多結晶フェライト材は、
前述したものに限定されるものではなく、50〜57m
ol%のFe23の中に18〜45mol%のMnO及
び5〜25mol%のZnOを含んでなる単結晶フェラ
イト材と多結晶フェライト材の少なくとも一方に、0.
01〜5.0wt%のランタノイド族元素の酸化物を添
加したものであれば、上述したような実施例の接合フェ
ライトと同様の性質を有する接合フェライトを形成する
ことができるのは勿論である。
【0027】また、本発明の接合フェライトの単結晶フ
ェライト層及び多結晶フェライト層を形成する前記単結
晶フェライト材及び多結晶フェライト材中に含有される
ランタノイド族元素の酸化物を0.01〜5.0wt%
に限定した理由は、前記単結晶フェライト材及び多結晶
フェライト材において、所定の磁気特性を得る為であ
る。前記単結晶フェライト材及び多結晶フェライト材
は、先に説明した表2及び表3に示すように高透磁率及
び高飽和磁束密度を有するが、前記ランタノイド族元素
の酸化物の含有量が、0.01wt%以下であると透磁
率μ、飽和磁束密度Bsの向上の効果が現れず、5.0
wt%以上であるとランタノイド族元素のイオン半径が
0.861〜1.045Åと大きいために、Fe(イオ
ン半径0.67Å)を置換できずに結晶内に析出する現
象が発生するために特性が大幅に低下するためである。
【0028】そこで、上記のような組成からなる単結晶
フェライト材と多結晶フェライト材とを仮接着し、これ
を熱間接合することによって形成される本実施例の接合
フェライト4について、その透磁率μと飽和磁束密度B
sを測定し、結果を表1に示した。
【0029】
【表1】
【0030】この測定時に使用した本実施例の接合フェ
ライト4の組成は、Fe23;53.6mol%、Mn
O;27.5mol%、ZnO;18.9mol%から
なるMn−Zn単結晶フェライトに、La23等のラン
タノイド族の酸化物を、各0.15wt%添加したもの
である。一方、多結晶フェライト材2’の組成は、Fe
23;53.6mol%、MnO;27.5mol%、
ZnO;18.7mol%からなるMn−Zn多結晶フ
ェライトに、La23等のランタノイド族の酸化物を各
0.15wt%を添加したものである。
【0031】表1より、本実施例の接合フェライト4
は、高透磁率μと高飽和磁束密度Bsを有していること
が判る。なお、表1に掲げたランタノイド族元素の酸化
物以外を含有する単結晶フェライト材及び多結晶フェラ
イト材を使用した接合フェライトにおいても、同様の磁
気特性を向上させる効果が得られた。
【0032】そこで、上述したような本実施例の接合フ
ェライト4を用いて、以下に示すような応用例を作製し
た。 (応用例1)まず、上記本実施例による接合フェライト
4を使用し、図2に示す磁気ヘッド5を作製した。図2
は、前記接合フェライト4を加工製造した磁気ヘッド5
の断面を示す図であり、図中符号6は、単結晶フェライ
ト層、7は多結晶フェライト層、そして8は金属磁性薄
膜である。
【0033】上記構成からなる応用例1の磁気ヘッド5
は、コアの磁気媒体と接触する面のごく薄い層が、単結
晶フェライト層6からなるため、この層の存在によるノ
イズの発生への影響が非常に小さく、また、その他の部
分が多結晶フェライト層7からなるので、全部が単結晶
フェライトからなる磁気ヘッドに比較して、S/N比が
大幅に良くなる。一方、前記単結晶フェライト層1にお
いては、粒界における剥離がなく耐摩耗性も高いため、
前記磁気ヘッド5の耐用期間が延長されるとともに、機
械的加工に対しても強く、トラック加工の精度を向上さ
せることができる。
【0034】なお、前記単結晶フェライト層6は、上述
した接合フェライト4を製造する際に、熱間接合した
後、熱間静水圧プレス処理を行ない、その温度と処理時
間を調整することによって、層の厚さdを制御調整し薄
くすることが可能なため、磁気媒体との接触面の機械的
特性の向上を図るとともに、良好な磁気特性を得ること
が可能である。すなわち、前記単結晶フェライト層6が
の層厚dが薄いために、その欠点である摺動ノイズの発
生が抑えられ、高品位のビデオテープレコーダーなどに
用いても充分な程度のS/N比を保持でき、鮮明な画像
を得ることが可能である。また、単結晶フェライトの利
点である高い耐摩耗性によって、磁気ヘッドの寿命を延
長させるとともに、トラック寸法の狂いのない磁気ヘッ
ドが提供され、また、多結晶フェライトの磁気ヘッドに
比較して高い出力特性を得ることが可能である。
【0035】以上説明したように、本実施例による接合
フェライトは、高透磁率μ及び高飽和磁束密度Bsを有
しており、その幅広い応用が可能である。
【0036】
【発明の効果】従って、本発明の接合フェライトは、5
0〜57mol%のFe23に18〜45mol%のM
nO及び5〜25mol%のZnOを含んでなる単結晶
フェライトと多結晶フェライトとを接合してなる接合フ
ェライトにおいて、前記単結晶フライトそして多結晶フ
ェライトの少なくとも一方にL23(式中Lはランタノ
イド族元素を表わす)の式で示されるランタノイド族元
素の酸化物を0.01〜5.0wt%の割合で含有せし
めた単結晶フェライトそして多結晶フェライトの2つの
領域を有するものである。
【0037】そして、前記単結晶フェライトは、従来の
単結晶フェライトにランタノイド族元素を添加すること
によって透磁率μ及び飽和磁束密度Bsとも従来のもの
より優れた特性を有し、前記多結晶フェライトは、従来
の多結晶フェライトにランタノイド族を添加することに
より、透磁率μ及び飽和磁束密度Bsが、従来のフェラ
イトよりはるかに優れた特性を有するものであり、前記
両者を一体化させた本発明による接合フェライトは、透
磁率μ及び飽和磁束密度Bsの両特性の向上を図ること
ができる。
【0038】さらに、前記本発明の前記接合フェライト
は、前記単結晶フェライトの優れた特性である機械的特
性及び耐摩耗性を引き出し、前記単結晶フェライトの欠
点である磁区固定要素の強化は、前記多結晶フェライト
に担わせ、また、前記多結晶フェライトの特性上の欠点
である脱粒による出力特性の低下の問題の解決は、前記
単結晶フェライトに担わせることによって、前記単結晶
フェライト及び多結晶フェライトの優れた特性のみを引
き出し、磁気特性の向上を図ることができる。
【0039】そしてさらに、本発明の接合フェライト
は、上述したように単結晶フェライトと多結晶フェライ
トの2つの領域を有することから幅広い応用が可能であ
って、特に、本発明の接合フェライトを磁気ヘッドの素
材として用いた場合には、コアの磁気媒体と接触する面
のごく薄い層が単結晶フェライトからなるので、この層
の存在によるノイズの発生への影響が非常に小さく、そ
の他の部分が多結晶フェライトから成るので、全部が単
結晶フェライトからなる場合に比較してS/N比が大幅
に良くなる。一方、この層においては、粒界における剥
離がなく耐摩耗性も高いので、耐用期間が延長されると
ともに、機械的加工に対しても強いので、トラック幅加
工の精度も高くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の接合フェライトの切り欠き断
面を示す斜視図である。
【図2】図2は、本発明による接合フェライトを用いて
製造した磁気ヘッドの断面を示す図である。
【図3】図3は、従来における磁気ヘッドを説明するた
めの図である。
【符号の説明】
1 単結晶フェライト層 2 多結晶フェライト層 4 接合フェライト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 50〜57mol%のFe23に18〜
    45mol%のMnO及び5〜25mol%のZnOを
    含んでなる単結晶フェライトと多結晶フェライトとを結
    合してなる接合フェライトにおいて、前記単結晶フェラ
    イトと多結晶フェライトの少なくともどちらか一方にL
    23(式中Lはランタノイド族元素を表わす)の式で示
    されるランタノイド族元素の酸化物を0.01〜5.0
    wt%の割合で含有せしめたことを特徴とする接合フェ
    ライト。
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JP (1) JPH07192908A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN121085627A (zh) * 2025-11-12 2025-12-09 北京航天时代微机电技术有限公司 宽温域低损耗锰锌铁氧体材料及其制备方法

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