JPH0761821A - ガーネット型磁性材料の製造方法 - Google Patents

ガーネット型磁性材料の製造方法

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JPH0761821A
JPH0761821A JP5225006A JP22500693A JPH0761821A JP H0761821 A JPH0761821 A JP H0761821A JP 5225006 A JP5225006 A JP 5225006A JP 22500693 A JP22500693 A JP 22500693A JP H0761821 A JPH0761821 A JP H0761821A
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JP
Japan
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garnet
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peroxide
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JP5225006A
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English (en)
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Kazuyoshi Akita
千芳 秋田
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Taiyo Yuden 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
    • H01F1/346[(TO4) 3] with T= Si, Al, Fe, Ga

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Abstract

(57)【要約】 【目的】焼成密度を理論値の97%以上より大きくでき
るガーネット型磁性材料を提供する。 【構成】一般式Ax 8-X 12(AはY又は希土類元素
の1種又は2種以上、Bは鉄を含む1種又は2種以上の
金属)であり、2.98≦x≦3.06であるガーネッ
ト型磁性材料の原料粉末に金属の過酸化物(CuO2
を添加して焼成する。 【効果】焼成密度を理論値の98%以上にできるガーネ
ット型磁性材料を提供できるので、高周波数帯域のアイ
ソレータやサーキュレータ等の非可逆線路用デバイス等
に用いれば挿入損失を少なくできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特にアイソレータやサ
ーキュレータなどの高周波フェライトデバイスに好適と
されるガーネット型磁性材料の製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来より高周波帯域におけるアイソレー
タやサーキュレータといった非可逆線路などのデバイス
用磁性材料として、YIGフェライトに代表されるガー
ネット型磁性材料が用いられている。これは、このガー
ネット型磁性材料が高周波において最も損失の少ない材
料であるからであるが、十分な飽和磁化と損失の低減を
達成するためには高密度な焼結体を得る必要がある。こ
のようなガーネット型磁性材料は一般に、酸化第二鉄と
酸化イットリウム及び微量の添加剤の粉末混合物を空気
中で仮焼してフェライト化させ、これを粉砕し所定の形
状に成型して得られる成型体を、常圧下酸素濃度10〜
100%となる雰囲気のもと1200℃以上の温度で焼
成し、フェライト粒子径や磁気特性を制御することによ
り製造されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような焼成条件、特に空気中で焼成した場合には、焼成
密度は理論値の60〜97%であるに過ぎない。本発明
の目的は、焼成密度を97%より大きくできるガーネッ
ト型磁性材料を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、一般式Ax 8-x 12( 式中、Aはイッ
トリウム又は希土類元素の1種又は2種以上、Bは鉄を
含む1種又は2種以上の金属)で表され、xが2.98
≦x≦3.06の範囲にあるガーネット型磁性材料の原
料粉末を主成分とし、該原料粉末に金属の過酸化物を添
加して焼成するガーネット型磁性材料の製造方法を提供
するものである。 この際、金属の過酸化物は過酸化銅
であり、その添加量は原料粉末に対して1.5モル%以
下であることが好ましい。
【0005】本発明においては、一般式Ax 8-x 12
で表され、xが2.98≦x≦3.06の範囲にあるる
ガーネット型磁性材料の原料粉末を用いる。
【0006】上記一般式中、Aはイットリウム又は希土
類元素の1種又は2種以上、Bは鉄を含む1種又は2種
以上の金属である。Aに含まれる元素としてイットリウ
ム以外の希土類元素としては、Gd、Bi、Dx、Yb
等が挙げられ、また、Bに含まれる鉄以外の元素として
はAl、Mn、Ga、Sc、In、Ti等が挙げられ
る。また、2.98≦x≦3.06であり、xがこれよ
り少ないと、後に得られる磁性材料がガーネット型単相
ではなくなり、これより多いと焼結密度が急激に減少す
る。
【0007】上記一般式で表される化合物からなる原料
粉末は、それぞれの元素を含む構成原料化合物を通常の
セラミック法、すなわち乾式法で混合し、これを仮焼し
てガーネット型磁性材料の原料粉末としたものである。
その原料化合物としては、Y2 3 、Gd2 3 、Fe
2 3 、Al2 3 等が挙げられ、これらの混合比は磁
気特性のシリーズ化などで適正割合は変化する。
【0008】また、仮焼条件としては、原料粉末を空気
中で仮焼することもできるが、原料組成物を1〜10気
圧で酸素濃度40%以上、すなわち40〜100%の雰
囲気下において仮焼することも好ましい。この仮焼工程
における焼成温度としては例えば1000〜1200℃
が例示され、その焼成時間としては例えば2〜4時間が
例示される。温度が高過ぎると焼結が進行し過ぎ、低過
ぎると反応が進まない。時間が長すぎても反応が完結し
ておれば問題がないが、短過ぎると未反応物が残ってし
まう。
【0009】上記仮焼工程を経て得られた仮焼物は、粉
砕されてガーネット型磁性材料の原料粉末とすることも
できるが、この仮焼物に対し、金属の過酸化物を添加し
た後粉砕しても良い。金属の過酸化物としては例えばC
uO2 、BaO2 等が挙げられ、仮焼物に対してCuO
2 の場合には1.5モル%以下が好ましく、これ以上で
は後に行う焼成後2次相を生じ、ガーネット単相ではな
くなってしまうことがある。上記仮焼物のガーネット型
磁性材料の原料粉末と金属の過酸化物の混合物にはポリ
ビニルアルコール系等のバインダーを添加した後、その
混合物を乾燥し、造粒する。
【0010】それから、アイソレータやサーキュレータ
等の具体的用途に応じた形状に成型される。この成型体
を500℃程度で加熱処理してバインダーを焼失させ
る、いわゆる脱バイ処理を行った後、最終的には酸素分
圧が酸素濃度で10%以上、すなわち10〜100%と
なる雰囲気下において1200℃以上で焼成する。雰囲
気中の酸素以外の成分としてはHe、Arや窒素等の不
活性ガスが挙げられる。酸素濃度を10〜100%とす
ることは、最終的に気孔率(試料の任意の切断面におけ
る気孔の占める面積を百分率で表示したもの)を0.0
1%以下に低下させ、フェライトの結晶粒子径、磁気特
性を制御するために好ましく、また、1200℃以上と
することは、有効な焼結を進行させ、気孔率を効果的に
低下させた緻密なフェライト焼成体を得るために好まし
い。
【0011】上記の焼成工程において1200℃以上に
加熱する時間は3〜8時間、その雰囲気の圧力は問わな
いが、4〜10気圧が好ましい。時間が長過ぎても問題
ないが、短か過ぎたり、圧力が低すぎると気孔率の上昇
を招く。また、圧力が10気圧を越えても効果が10気
圧で頭打ちとなり、向上しない。1200℃に至るまで
は、上記の酸素濃度及びこの圧力の雰囲気下で段階的に
昇温させることも好ましい。得られた焼成体は冷却され
るが、上記焼成時と同じ雰囲気下で冷却しても良いが、
1000℃まではその雰囲気下で冷却し、それ以下では
大気中で冷却することもできる。
【0012】このようにして高密度のガーネット型磁性
材料が得られるが、X線回折法により調べることにより
ほぼ100%ガーネット相であることが確かめられ、気
孔率も極めて小さいことが確かめられる。
【0013】
【作用】ガーネット型磁性材料の原料粉末に金属の過酸
化物を添加して焼成するようにしたので、過酸化物の存
在により、その酸素が寄与することにより過剰の酸素の
影響下で焼成が行われる。これにより、酸素欠損による
格子欠陥を起こり難くし、これにともない結晶が成長し
易く、気孔率が低減され、高密度化されると考えられる
が、詳細は明らかでない。
【0014】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 実施例1、比較例 上記一般式Ax 8-x 12のxが図1の横軸に示すそれ
ぞれの値になるようなモル比で酸化第二鉄Fe2
3 と、酸化イットリウムY2 3 を秤量し、ボールミル
で16時間湿式混合し、それぞれの混合物を製造した。
これらのそれぞれの混合物を乾燥した後、空気中110
0℃で4時間仮焼した。これらのそれぞれの仮焼物15
0gに過酸化物としてCuO2 を2モル%(390m
g)、1.5モル%、1.0モル%及び0モル%添加し
ボールミルで粉砕混合し、乾燥した。このそれぞれの乾
燥物に有機バインダー(ポリビニルアルコールなど)を
加えて造粒し、2000Kg/cm2 の圧力で直径20
mm、厚さ2mmの円板状ペレットを成形した。得られ
たそれぞれの成形体を酸素中、1400℃で6時間焼成
した。
【0015】得られた焼成体の密度(理論密度に対する
相対焼成密度)及びX線回折によるガーネット相の最強
ピークを100としたときの異相(スピネル相)の強度
を図1、図2に示す。図1、2中、□はCuO2 なし、
×はCuO2 1.0モ%、○はCuO2 1.5モル%、
△はCuO2 2.0モル%の場合を示す。
【0016】図から、CuO2 を2モル%(比較例)添
加すると、xが3以上で異相が生じ、密度にも減少が見
られ、また、xが2.98より小さく、3.06より大
きい場合(いずれも比較例)にも異相が観察され、xが
2.98≦x≦3.06の範囲、CuO2 が1.5以下
0以上で異相のない高密度のガーネット型磁性材料が得
られることがわかる。
【0017】実施例2 高純度のY2 3 、Gd2 3 、Fe2 3 、Al2
3 を実施例1と同様に混合した後、空気中、1200℃
で仮焼し、YーGdーFeーAl系のガーネット型磁性
材料の原料粉末を得た。この仮焼物150gにCuO2
を130mg加えて実施例1と同様に粉砕、混合し、乾
燥した。実施例1と同様にこの乾燥物に有機バインダー
を加えて造粒し、円板状ペレットの成形体を得た。これ
についても実施例1と同様に密度とX線回折による相を
調べたところ、実施例1と同様に異相がなく、高密度で
あった。
【0018】実施例3 実施例2において、仮焼物の化合物が(Y1-x Gdx
w ( Fe1-y-z AlyMnz )8-w 12(但し、式中、0
≦x≦0.6、0 ≦y≦1.0、0 ≦z≦0.20、
2.98≦w≦3.06) で表される構成成分の酸化物
を用いた以外は同様にして成形体の焼成体を得たが、実
施例1と同様に異相はなく、高密度であった。
【0019】実施例4 実施例2において、仮焼物の化合物が(Y1-x Bix
w Fe8-w 12(但し、式中、0≦x≦0.3、2.9
8≦w≦3.06) で表される構成成分の酸化物を用い
た以外は同様にして成形体の焼成体を得たが、実施例1
と同様に異相はなく、高密度であった。
【0020】実施例5 実施例2において、仮焼物の化合物がYw ( Fe1-y
y )8-w 12(但し、式中、0 ≦y≦1.0、2.98
≦w≦3.06) で表される構成成分の酸化物を用いた
以外は同様にして成形体の焼成体を得たが、実施例1と
同様に異相はなく、高密度であった。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、ガーネット型磁性材料
の原料粉末に過酸化物を添加し、焼成したので、過酸化
物の添加のないものに比べ、焼成密度を例えは98%以
上にできる高密度化したガーネット型磁性材料を得るこ
とができ、高周波数帯域のアイソレータやサーキュレー
タ等の非可逆線路用デバイスに用いれば挿入損失を少な
くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法の実施例及び比較例で得られた焼
成体の焼成密度を示すグラフである。
【図2】本発明の方法の実施例及び比較例で得られた焼
成体のX線回折による結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01P 1/36 A 1/38 11/00 H

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式Ax 8-x 12 ( 式中、Aはイットリウム又は希土類元素の1種又は2
    種以上、Bは鉄を含む1種又は2種以上の金属)で表さ
    れ、xが2.98≦x≦3.06の範囲にあるガーネッ
    ト型磁性材料の原料粉末を主成分とし、該原料粉末に金
    属の過酸化物を添加して焼成するガーネット型磁性材料
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 金属の過酸化物が過酸化銅であり、その
    添加量が原料粉末に対して1.5モル%以下である請求
    項1記載のガーネット型磁性材料の製造方法。
JP5225006A 1993-08-19 1993-08-19 ガーネット型磁性材料の製造方法 Withdrawn JPH0761821A (ja)

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Cited By (5)

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