JPS6018134B2 - 酸化金属磁心材料の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高い電気抵抗と磁気特性を有する酸化金属滋
心材料の製造方法に関するものであり、特に熱間静水圧
競結工程を有するニッケル−亜鉛系フェライト磁心材料
の製造方法に関するものである。

フェライト焼縞体は、電子計算機の磁気ヘッドコアある
いは記憶素子材や、テープレコーダーの磁気ヘッドコア
材、その他各種通信機器のコア材などとして極めて広く
実用されるに至っており、その磁気特性もかなり改善さ
れてきている。

しかし、フェライト暁結体は一般に機械的強度に欠け材
質がもろいという問題点がある。このため、機械的強度
が結晶粒の繊密化と関連することに着目し、真空焼結、
ホットプレス碗結、あるいは熱間静水圧暁結等により高
密度化することで、機械的強度をある程度改善すること
が提案されている（例えば特関昭４９−１２８２９６号
など公報参照）、しかしながら、材質による結晶粒の差
異や、熱間静水圧プレス温度以上の温度でのアニーリン
グ処理による第２相の析出などにより機械的強度が異な
るので、未だに十分に満足し得る機械的強度を有する酸
化金属磁心材料、特にニッケル‐亜鉛系フェライト材料
は得られていない。したがって、これらの材料を、例え
ば電子計算機あるいはテープレコーダーの磁気へッド‘
こ適用した場合には、磁気ヘッドと磁気ディスクとの接
触、あるいは磁気テープとの接触による摩耗とか破損の
問題が生じ磁気ヘッドの寿命を短縮する。また、電子計
算機の記憶素子として用いる場合には、リング状フェラ
イトコアを行および列に配列し、該配列されたコアの中
央に読み出しおよび書き込み等の導線を通してコアを編
み込み、メモリプレンを製造するが、上記コアの編み込
み作業は通常手作業で行なわれ、一個一個のコアに上記
導線を貴挿するため、コアの強度が弱いとき作業中に外
部からわずかな力が加わっただけで、コアが破損してし
まい歩留りが低下するという問題がある。すなわち、特
に最近、記憶密度の増大、および情報処理スピードの向
上という両面からコア形状を出来得る限ょり小型にする
ことが好ましいとされているものの、材料のもつ固有強
度によって、コアの形状がある程度の大きさに限定され
てしまうという欠点があった。したがって、機械的強度
の高い材質のフェライトを得ることができれば、必然的
にコアの形状を小型化することが可能となり、それによ
って電子装置を駆動するために必要な消費電力を低下せ
しめることができると共に、コアが用いられている装置
の情報処理容器を増大させることができ、処理スピード
を一段と向上せしめることができる。上述の如く、コア
強度の大きいものは電子計算機、通信機器などより広い
分野に活用できるために、コア強度はフェライトの製造
上極めて重要なことであり、このため、より優れた機械
的強度を有する酸化金属磁心材料の出現が望まれていた
。

特に、高密度でかつ高い電気抵抗と磁気特性を有するニ
ッケル−亜鉛フェライト材料は、周知のように高周波特
性の良好な材質であるため、そのコア強度が高まればよ
り優れた性質の磁心ヘッド材となり得るものであるため
、その実現が望まれているものである。本発明は上記従
来の酸化金属滋心材料における欠点を改良するために鋭
意検討の結果なされたものであり、ニッケル一睡鉛系フ
ェライト材料において適量の酸化マンガンを添加し、熱
間静水圧競結することによって、結晶粒を均一にしかも
微細化すると共に、結晶粒の脱落の原因となり機械的強
度に著しく悪影響を及ぼすと考えられる第２相の析出を
防止することによりコア強度の極めてすぐれた高密度磁
心を得ることを特徴とする製造方法である。

すなわち、本発明の製造方法は、モル比で酸化ニッケル
１０〜２５％ 酸化亜鉛 １５〜４０％ 酸化第二鉄 ４５〜６０％ から成る主成分に対し、副成分として重量比で、酸化マ
ンガン ０．００１〜３．０％を配合し、かかる混合物
を所望の形状に加圧成型した後、酸素または空気中１２
０ぴ○以下で一次競結し、次いで５００〜２００疎気圧
、１０００〜１２５０ｑｏで熱間静水圧焼結を行い、そ
の後、酸素または空気中でかつ前記熱間静水圧暁結温度
未満の温度で熱処理することを特徴とするものである。

かかる構成の本発明においては、通常谷原料成分を上記
組成となるように配合し、これをボールミルまたはロー
ルミル等を用いて粉砕を兼ねて充分によく混合した後、
この混合物を酸素含有雰囲気中８００〜１１００℃で少
なくとも３ぴ分以上予備暁結する。

次いで、前記予備暁結体を再度ポールミルまたはロール
ミル等を用いて粉砕を兼ねて充分によく混合したのち、
この混合物を所望の形状に加圧成型する。この成型体を
第一次鱗結工程として酸素または空気中１２００ｏｏ以
下の温度で少なくとも３０分以上燐結し、亜鉛またはニ
ッケルを主成分とした第２相の析出を除去し、つぎに第
二次暁結工程として１０００〜１２５℃の温度で５００
〜２００の気圧の条件下で熱間静水圧競綾を行い、さら
に最終工程として前記熱間静水圧焼結温度未満の温度で
結晶粒成長と第２相析出の起きる温度以下の温度で熱処
理を施すことにより、結晶粒径２０ム以下でしかも競結
密度ほぼ１００％のニッケル−亜鉛系フェライト嬢結体
を得ることができる。上記原料成分としては一般に酸化
物が用いられるが、本発明においては必ずしも酸化物に
限定されるものではなく、酸化物の代りに焼成時に容易
に酸物に変化し得るその他のもの、例えば炭酸塩、硝酸
塩「硫酸塩、または綾酸塩のごとき化合物を用いること
もできる。

以下図面により本発明を詳述するが、その前にコア強度
の表示方法について簡単に説明すると、コァ強度は磁気
ヘッドを磁気ディスク面に一定荷重をかけて、磁気ディ
スクと摺動させた場合のカケ、キズ等の発生を時間と共
に実測することにより求めた。

第１図は、本発明により得られたニッケル−亜鉛系フェ
ライトコアを用いた磁気ヘッドを磁気ディスクと摺動さ
せた場合のコァ強度（寿命）を示した特性曲線であり、
図において曲線１は第一次競鯖において第２相の析出を
防止したあと、熱間浄水圧暁結を行い、さらに１１００
ｏｏで、５時間空気中で熱処処理した本発明方法による
場合の例、曲線２は熱間静水圧暁結後熱処理を施さない
場合の比較品の例である。

また、曲線３は通常の粉末法に従って予備嘘結後、空気
中で凝結した場合の比較品の例である。すなわち、上記
図面の組成は酸化ニッケル１８％酸化亜鉛３２％、酸化
第一鉄５０％から成り、これに酸化マンガンを重量で、
０．５％添加した混合物を空気中８００ｑｏで約６０分
間予備燐結し、この予滴焼縞体を細かく粉砕、混合した
のち所望の形状に加圧成型し、第一次鱗結を１１５０℃
で１２０分間燐結した。

つぎに第二次鱗緒として１１２ぴ０で約１時間アルゴン
ガス中で１００疎気圧の条件下で熱間静水圧暁給を行い
、最後に該試料を熱間静水圧競絹の際の結晶粒とほぼ同
等でしかも第２相の析出しない温度すなわち、空気中１
１００℃で５時間熱処理を施して得た。この場合の結晶
粒径は７仏で隣結密度はほぼ１００％であった。上記曲
線を比較すれば明らかなごとく、酸化マンガンを添加し
て熱間静水圧燐結したものと本発明に従い熱間静水圧焼
結後熱処理を施したものではコア強度に顕著な差が生じ
ており、本発明の熱間静水圧暁結後、処理を施したもの
（曲線１）は熱間静水圧暁結のままのもの（曲線２）に
比べてはるかに長時間の使用に耐え、極めて高い強度を
有している。

すなわち熱間静水圧暁結のままの比較品に比べコア強度
は約４倍に改善されている。したがって、たとえマンガ
ンを添加しても熱間静水圧競結後熱処理を施さないとコ
アの強度は改善されず所望とするコァ強度は期待できな
い。一方、曲線３の通常の粉末法に従って空気中で燐結
した場合のコア強度は熱間静水圧暁結後熱処理を施さな
い曲線２に比べて、マンガンの添加量が増大するに伴な
い、コア強度は急激に増大し、０．３〜０．８％で最大
となり、それ以上となると徐々にその効果は減少するが
、曲線１の本発明によるものの強度には及ばない。また
、曲線１で示す本発明により得られるコアの強度はマン
ガンを添加しなくても改善効果が認められるが、実用上
は０．００１〜３．０％程度のマンガン添加が望ましい
。かかる観点から、本発明において有効な酸化マンガン
の添加量は、０．００１〜３．の重量％としたものであ
る。これらの適量の添加剤の導入はフェライト固有の磁
気特性に悪影響を及ぼすことなく、機械的強度のすぐれ
た材質に改善し得るものである。なお、コア強度はマン
ガン添加による相互作用のみならず焼結雰囲気と酸化亜
鉛または酸化ニッケルとの相互作用とも関連し、酸化亜
鉛は少なくとも１０モル％以上４５％以下が有効であり
、第一次暁結温度が１２００ｏｏ以上でその焼続雰囲気
が中性または還元性雰囲気ではマンガンを添加するしな
いにかからず組成により酸化亜鉛または酸化ニッケルを
主体とした第２相が析出し、この試料を中性または還元
性雰囲気中で熱間静水圧競結するとさらに第２相の析出
量が増す恐れがある。

第２相の析出は空気あるいは酸素中雰囲気処理によって
ある程度除去することは可能であるが、一度析出した第
２相をフェライトマトリックス内に拡散せしめて単相組
織としても、粒界部分は溶媒溶費の濃度差によりコア強
度が弱く、本発明の目的とする機械的強度は必ずしも満
足し得る効果を発揮し得ない。第２図は酸化マンガンを
０．５重量％添加し、熱間静水圧嬢結後熱処理した場合
の本発明により得られた材料のひつかき試料の痕跡を示
す表面状態を示す図、第３図は熱間静水圧暁結後熱処理
を施さない場合のその表面状態を示す図である。

第２図は熱処理により本発明の効果が発揮される一例で
あり、第３図は熱間静水圧競結後熱処理しない場合に材
料の機械的強度が劣化する場合の一例である。すなわち
、第３図によるひつかき試験の痕跡によれば熱間静水圧
暁給のままでは、矢印１で示すように結晶粒界が極めて
脆弱化しており、これりより結晶粒の脱落が容易に発生
し、（矢印２）材料の強度が著しく低下するとを確かめ
た。また、第２相が析出している場合には第２相の硬度
がフェライトマトリックスより低いためにたとえ熱処理
しても容易に脱落し、これも強度低下の大きな原因とな
る。このように酸化マンガンの同時添加と熱間静水圧焼
結と熱処理との組合せにより優秀な機械的強度が得られ
る理由は、前述したごとくフェライトマトリックスと機
械的強度の異なる第２相析出の除去および熱間静水圧競
結による結晶組織の繊密化と結晶粒成長の抑制効果が挙
げられる。

したがって、本発明による高いコア強度は、ニッケル−
亜鉛を主体としてフェライトにおいて、とくに酸化マン
ガンの添加と熱間静水圧暁絹および熱間処理との組合せ
によって得られるものであり、上述したごとく酸化マン
ガンの添加量は０．００１〜３．０％の範囲が有効であ
り、目的とする高いコア強度が得られる。

酸化マンガンが０．００１％より少ない場合には、両者
の添加による効果は微少であり、一方、酸化マンガンが
３．０％以上を越えてもコア強度は劣化し、添加効果は
認め難くなると共に高周波の磁気特性を悪化し、磁気ヘ
ッドコアとしての用途は望めなくなる。したがって必要
以上の添加は避けねばならない。しかしながら、添加剤
を適量加えることにより、噂気抵挺抗をも向上せしめる
ことができる。しかし、添加量が多くなると、一般に磁
気特性は低下をきたす。したがって、上記の機械的強度
を改善し得る有効な添加量の範囲内においては添加量の
多い領域において若干特性が低下するものの磁心として
充分使用に耐え得る磁気特性を維持することができるの
で、磁気ヘッド材として用いた場合、その工業的価値は
極めて大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により得られた磁心材料の機械的強
度を示す特性曲線図、第２図および第３図は本発明によ
り得られた材料においてひつかき試験による材料の脆弱
の程度を示した磁心材料の表面状態を示す図である。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ モル比で酸化ニツケル１０〜２５％、酸化亜鉛１５
   〜４０および酸化第二鉄４５〜６０％から成る主成分に
   対し、副成分として重量比で酸化マンガン０．００１〜
   ３．０％含有せしめてなる成型体を酸素または空気中１
   ２００℃以下で一次焼結し、次いで５００〜２０００気
   圧１０００〜１２５０℃で熱間静水圧焼結を行い、その
   後、酸素または空気中でかつ前記熱間静水圧焼結温度未
   満の温度で熱処理することを特徴とする酸化金属磁心材
   料の製造方法。