專利名稱：錳－鋅系鐵氧體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種Mn-Zn系鐵氧體，具有高磁導(dǎo)率和優(yōu)異的溫度特性。
Mn-Zn系鐵氧體由于具有高磁導(dǎo)率而用作變壓器磁芯和噪音過濾器。
用于ISDN的S/T觸點接口的脈沖變壓器在用于公用電話和數(shù)字伺服系統(tǒng)(DSU)時，有時暴露在空氣中安裝。因此，所說的脈沖變壓器需要在低溫到高溫范圍內(nèi)的溫度補償。
但是，在傳統(tǒng)的Mn-Zn系鐵氧體的情況下，初始磁導(dǎo)率在低溫范圍(-20～20℃)內(nèi)明顯降低。由于這個原因，為了維持在低溫范圍時的電感，必須增加匝數(shù)或使用常溫下初始磁導(dǎo)率高于必需值的鐵氧體，以便增大低溫范圍時的初始磁導(dǎo)率。因此，這樣的鐵氧體根本是無效的。
本發(fā)明的目的是提供一種在-20～100℃的較寬的溫度范圍內(nèi)保持高的初始磁導(dǎo)率的Mn-Zn系鐵氧體。
通過由下面的(1)～(8)確定的本發(fā)明達(dá)到了這個目的。
(1)一種Mn-Zn系鐵氧體，含有的主要成分包括氧化錳、氧化鋅和氧化鐵，輔助成分包括氧化鉍和氧化鉬，所說的Mn-Zn系鐵氧體在主要成分中含有分別為22.0～25.0mol％的按MnO計算的氧化錳組分，22.0～25.0mol％的按ZnO計算的氧化鋅組分，其余按Fe2O3計算，并且所說的Mn-Zn系鐵氧體在向其中加入50～400ppm的按Bi2O3計算的氧化鉍組分，50～400ppm的按MoO3計算的氧化鉬組分作為輔助成分原料以后燒結(jié)。
(2)上面的(1)中的Mn-Zn系鐵氧體，其中，在10KHz下，所說的初始磁導(dǎo)率在-20～20℃范圍內(nèi)為8,500或更大，在20～100℃范圍內(nèi)為10,000或更大。
(3)上面的(1)中的Mn-Zn系鐵氧體，在主要成分中，包括比例為52.5～53.8mol％的Fe2O3，比例為22.5～24.5mol％的ZnO。
(4)上面的(3)中的Mn-Zn系鐵氧體，其中，在10KHz下，所說的初始磁導(dǎo)率在-20～20℃范圍內(nèi)為9,000或更大，在20～100℃范圍內(nèi)為11,000或更大。
(5)上面的(1)中的Mn-Zn系鐵氧體，在主要成分中包括比例為53.0～53.3mol％的Fe2O3，比例為23.3～23.9mol％的ZnO。
(6)上面的(5)中的Mn-Zn系鐵氧體，其中，在10KHz下，所說的初始磁導(dǎo)率在-20～20℃范圍內(nèi)為9,500或更大，在20～100℃范圍內(nèi)為11,500或更大。
(7)根據(jù)(1)中的Mn-Zn系鐵氧體，包括比例為52.6～53.8mol％的Fe2O3，比例為22.9～20.5mol％的MnO。
(8)根據(jù)(7)中的Mn-Zn系鐵氧體，其中，在10KHz下，所說的初始磁導(dǎo)率在-20～100℃范圍內(nèi)為12,000或更大。
根據(jù)本發(fā)明，在所說的Mn-Zn系鐵氧體中含有氧化鉍和氧化鉬，作為主要成分的氧化錳、氧化鋅和氧化鐵的含量在給定量范圍內(nèi)。因此，在低溫到高溫范圍內(nèi)可以獲得高的初始磁導(dǎo)率。這就是為什么根據(jù)本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體，例如，對于用于ISDN的S/T觸點接口的脈沖變壓器是優(yōu)選的的原因。
現(xiàn)在注意日本專利中請公開No.204025/1995，描述了這種技術(shù)，其中，通過在Mn-Zn系鐵氧體中含有氧化鉍和氧化鉬，在常溫下可以獲得高的初始磁導(dǎo)率。但是，沒有提到在-20～20℃的低溫范圍內(nèi)的初始磁導(dǎo)率的改進。此外，在所說的專利的實施方案中描述的主要成分在本發(fā)明的范圍之外。
另外，在日本專利申請公開No.263447/1995描述了Mn-Zn系鐵氧體，其中，在-20～100℃范圍內(nèi)，μi為8,000或更大，其變化比例在70％之內(nèi)。但是，沒有描述具有與本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體相同性能的Mn-Zn系鐵氧體，也就是說，在10KHz下，所說的初始磁導(dǎo)率在-20～20℃范圍內(nèi)為8,500或更大，在20～100℃為10,000或更大。此外，在所說的說明書的表2所述的試樣25中，在100KHz下，所說的初始磁導(dǎo)率在-20～20℃為8,500或更大，在20～100℃為10,000或更大。但是100KHz接近Mn-Zn系鐵氧體的臨界頻率，所說的初始磁導(dǎo)率僅表示了由于在這個臨界頻率附近產(chǎn)生諧振而出現(xiàn)的高數(shù)值。因此在10KHz下的初始磁導(dǎo)率小于根據(jù)本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體的初始磁導(dǎo)率。此外，沒有描述其中在10KHz的初始磁導(dǎo)率在-20～100℃范圍內(nèi)為12,000或更大的Mn-Zn系鐵氧體。


圖1是表示在10KHz的頻率下測得的初始磁導(dǎo)率μi與溫度之間的關(guān)系圖。
根據(jù)本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體含有氧化錳、氧化鋅和氧化鐵作為主要成分，在主要成分中包括比例分別為22.0～25.0mol％的按MnO計算的氧化錳，比例為22.0～25.0mol％的按ZnO計算的氧化鋅，其余按Fe2O3計算。
根據(jù)本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體含有氧化鉍和氧化鉬作為輔助成分。含有這些輔助成分是由于在向其中加入50～400ppm按Bi2O3計算的氧化鉍成分和50～400ppm的按MoO3計算的氧化鉬成分后經(jīng)過燒結(jié)的結(jié)果。氧化鉍成分和氧化鉬成分的加入量表示為與主要成分的比例。
用所含有的上述主要成分和輔助成分，本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體使其可能在10KHz下的初始磁導(dǎo)率在-20～20℃為8,500或更大，在20～100℃為10,000或更大。
含有氧化鉍和氧化鉬的Mn-Zn系鐵氧體在初始磁導(dǎo)率的溫度依賴性曲線上有兩個峰值。在把高峰作為基本峰，較低的峰作為次級峰時，基本峰存在于高溫區(qū)，次級峰存在于低溫區(qū)。當(dāng)主要成分從上述范圍偏離時，所說的次級峰大幅度向低溫或高溫漂移，因此，不能獲得上述的平滑的初始磁導(dǎo)率溫度特性。同時，當(dāng)輔助成分偏離上述范圍時，晶粒直徑不能保持在優(yōu)選的范圍內(nèi)，因此，不能獲得平滑的初始磁導(dǎo)率溫度特性。
通過進一步使主要成分的組成比例范圍變窄，可以使所說的次級峰在優(yōu)選的位置上，并且可以獲得更平滑的初始磁導(dǎo)率溫度特性。具體地說，通過使主要成分中的Fe2O3的比例降低到52.5～53.8mol％,ZnO的比例降低到22.5～24.5mol％，可以使在10KHz的初始磁導(dǎo)率在-20～20℃范圍內(nèi)為9,000或更大，在20～100℃范圍內(nèi)為11,000或更大。而且通過進一步使Fe2O3的比例降低到53.0～53.3mol％,ZnO的比例降低到23.3～23.9mol％，可以使在10KHz的初始磁導(dǎo)率在-20～20℃范圍內(nèi)為9,500或更大，在20～100℃范圍內(nèi)為11,500或更大。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的Mn-Zn系統(tǒng)鐵氧體的情況下，可以使所說的初始磁導(dǎo)率在-20～100℃范圍內(nèi)的最低值為12,000或更大，并且雖然根據(jù)磁芯的尺寸有所變化，所說的最低值可以增大到約18,000。
優(yōu)選的是使Fe2O3的比例為52.6～53.8mol％,ZnO的比例為22.9～24.5mol％，更優(yōu)選的是使Fe2O3的比例為53.1～53.3mol％，ZnO的比例為23.4～24.0mol％。
根據(jù)本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體通常含有氧化鈣和氧化硅作為輔助成分。氧化鈣的含量優(yōu)選的是按CaO計算為50～500ppm，更優(yōu)選的是100～300ppm，氧化硅的含量優(yōu)選的是按SiO2計算為50～150ppm。
而且，作為輔助成分，例如，可以含有氧化銦、氧化釩、氧化鉭等中的一種或多種。這些成分的總含量優(yōu)選的是按In2O3、V2O5、Ta2O5等計算約為0～3,000ppm。
氧化鉍組分、氧化鉬組分，尤其是氧化鉬組分的一部分有時在燒結(jié)后蒸發(fā)或升華。這就是為什么在鐵氧體中的氧化鉍和氧化鉬的含量與其加入量不一致的原因。根據(jù)磁芯尺寸的不同，所說的含量與所說的加入量的比值是不同的。在小磁芯或薄磁芯的情況下，所說的含量與所說的加入量的比值減小。具體地說，在所說的鐵氧體中的氧化鉍含量按Bi2O3計算約為30～100wt％，氧化鉬的含量按MoO3計算約為10～100wt％，特別是10～60wt％。
根據(jù)本發(fā)明的平均晶粒直徑優(yōu)選的是5～50μm，更優(yōu)選的是5～45μm。在平均晶粒直徑太大或太小時，μi的高頻特性惡化。所說的平均晶粒直徑可以用在光學(xué)顯微鏡下觀察用酸腐蝕鏡面拋光表面后從多晶晶粒轉(zhuǎn)換得到的園的平均直徑測定。
通過把通常的氧化鐵組分、氧化錳組分和氧化鋅組分作為主要成分原料，同時把氧化鉍組分、氧化鉬組分作為輔助成分原料進行配料制造根據(jù)本發(fā)明的Mn-Zn系鐵氧體。所用的氧化鉍組分可以是Bi2O3或Bi2(SO4)3等，優(yōu)選的是Bi2O3。另外，所用的氧化鉬組分可以是MoO3或MoCl3等，優(yōu)選的是MoO3。
此外，作為輔助成分原料，如果需要，可以向其中加入氧化鈣或者通過煅燒可以轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸}的化合物，以及氧化硅或通過煅燒可以轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸璧幕衔?。值得注意的是，可以使用在主要成分原料中含有最終的那些原料代替這些原料。
把上述的主要成分原料在約850～950℃煅燒約5分鐘-2小時?？梢酝ㄟ^霧化煅燒法進行煅燒。在所得的煅燒體中加入氧化鉍組分和氧化鉬組分，通過粉碎進行混合。在加入氧化鈣和氧化硅或者這些原料的化合物時，氧化物或化合物可以在所說的煅燒之前和/或之后加入。在混合后，向其中加入少量，例如，0.1～1.0wt％的合適的粘合劑，例如，聚乙烯醇，通過噴霧干燥等方法把所得的混合物轉(zhuǎn)變成直徑約為80～200μm的顆粒。
然后把這樣得到的壓塊燒結(jié)。通過以約50～300℃/小時的加熱速率把所說的壓塊緩慢加熱到燒結(jié)溫度進行所說的燒結(jié)，并且在控制氧濃度的氣氛下在該溫度下完成燒結(jié)。燒結(jié)溫度一般為1,250℃或更高，優(yōu)選的是在1,300～1,400℃范圍內(nèi)，保溫時間優(yōu)選的是4～5小時。在完成燒結(jié)后，優(yōu)選的是使所說的壓塊在控制氧濃度的氣氛下，以50～300℃/小時的冷卻速率進行冷卻。在這樣的冷卻過程中，優(yōu)選的是逐步或連續(xù)地降低氧濃度到1000℃的鐵氧體的平衡氧分壓或低于平衡氧分壓的氧分壓，在1,000℃以下，在氮氣氛下降溫。
實施例1以MnO、ZnO和Fe2O3作為主要成分原料進行配料。把這些原料按表1所示的比例混合，所得的混合物在900℃煅燒30分鐘。所得的煅燒體中按表1所示的比例加入Bi2O3和MoO3并通過粉碎進行混合。然后，在向其中加入粘合劑并通過噴霧干燥造粒成平均直徑為150μm的顆粒之后把所說的混合物成形。通過加熱、在1,400℃保溫5小時、然后降溫來燒結(jié)所得的壓塊，從而得到外徑31mm、內(nèi)徑19mm高度8mm的環(huán)形磁芯試樣。所說的燒結(jié)在控制氧濃度的氣氛下進行。在溫度降低到1,000℃時，在低于平衡氧分壓的氧分壓下逐步降低所說的氧濃度，在1,000℃以下，在氮氣氛中降溫。
通過熒光X射線法測得試樣的組成，發(fā)現(xiàn)主要成分與原料組成一致，Bi2O3和MoO3的含量為其加入量的40～60wt％。注意在主要成分原料中含有的氧化鈣和氧化硅分別按CaO計算為100ppm和按SiO2計算為70ppm。
對于每個試樣，在10KHz的頻率下，在-20～100℃范圍內(nèi)測定初始磁導(dǎo)率μi。注意用阻抗分析儀測定磁導(dǎo)率μi。在-20～20℃范圍內(nèi)μi的最低值和在20～100℃范圍內(nèi)μi的最低值表示于表1。在表1表示的試樣中，本發(fā)明的試樣的晶粒的平均直徑為20～35μm。而且，對于表1所示的部分試樣，溫度-μi曲線表示于圖1。
表1
***)數(shù)值超出MnO:22.0 to 25.0mol％,ZnO:22.0 to 25.0mol％范圍**) 數(shù)值超出Fe2O3:52.5 to 53.8mol％,ZnO:22.5 to 24.5mol％范圍*) 數(shù)值超出Fe2O3:53.0 to 53.3mol％,ZnO:23.3 to 23.9mol％范圍從表1所示的數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的有效性是明顯的。更具體地，在其中加入50～400ppm的Bi2O3和MoO3、MnO的比例為22.0～25.0mol％、ZnO的比例為22.0～25.0mol％的本發(fā)明的試樣中，獲得了在-20～20℃范圍內(nèi)不小于8,500的μi，在20～100℃范圍內(nèi)不小于10,000的μi。在Fe2O3的比例縮小到52.5～53.8mol％,ZnO的比例縮小到22.5～24.5mol％時，獲得了在-20～20℃范圍內(nèi)不小于9,000的μi，在20～100℃范圍內(nèi)不小于11,000的μi。此外，在Fe2O3的比例縮小到53.0～53.3mol％,ZnO的比例縮小到23.3～23.9mol％時，獲得了在-20～20℃范圍內(nèi)不小于9,500的μi，在20～100℃范圍內(nèi)不小于11,500的μi。
從圖1中可以看出，在Bi2O3加入量不足的試樣No.19中，在整個溫度范圍內(nèi)，μi值都較低。同時，在主要成分的比例在本發(fā)明的范圍之外的試樣No.11中，明顯的是由于次級峰向高溫漂移，使得低溫的μi值較低。
實施例2把MnO和ZnO作為主要成分配料。把這些成分按表1所示的比例混合，把所說的混合物在900℃煅燒30分鐘，所得的煅燒體按表1所示的比例加入Bi2O3和MoO3并通過粉碎進行混合。然后，在向其中加入粘合劑并通過噴霧干燥造粒成平均直徑為150μm的顆粒之后把所說的混合物成形。通過加熱、在1,400℃保溫5小時、然后降溫來燒結(jié)所得的壓塊，從而得到外徑31mm、內(nèi)徑19mm高度8mm的環(huán)形磁芯試樣。所說的燒結(jié)在控制氧濃度的氣氛下進行。在溫度降低到1,100℃時，在低于鐵氧體平衡氧分壓的氧分壓下逐步降低所說的氧濃度，在1,100℃以下，在氮氣氛中降溫。
通過熒光X射線法測得試樣的組成，發(fā)現(xiàn)主要成分與原料組成一致，Bi2O3和MoO3的含量為其加入量的40～60wt％。注意在主成分原料中含有的氧化鈣和氧化硅分別按CaO計算為100ppm和按SiO2計算為70ppm。
對于每個試樣，在10KHz的頻率下，在-20～100℃范圍內(nèi)測定初始磁導(dǎo)率μi。注意用阻抗分析儀測定磁導(dǎo)率。在-20～100℃范圍內(nèi)μi的最低值表示于表2。在表2表示的試樣中，本發(fā)明的試樣的平均晶粒直徑為20～35μm。
從表2所示的數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的有效性是明顯的。更具體地，在其中加入50～400ppm的Bi2O3和MoO3、MnO的比例為22.0～25.0mol％、ZnO的比例為22.0～25.0mol％的本發(fā)明的試樣中，獲得了在-20～100℃范圍內(nèi)不小于12,000的μi。
表2
*)在本發(fā)明的范圍之外
權(quán)利要求
1．一種Mn-Zn系鐵氧體，含有的主要組分包括氧化錳、氧化鋅和氧化鐵，輔助成分包括氧化鉍和氧化鉬，所說的Mn-Zn系鐵氧體在主要成分中分別含有22.0～25.0mol％的按MnO計算的氧化錳組分，22.0～25.0mol％的按ZnO計算的氧化鋅，其余按Fe2O3計算，所說的Mn-Zn系鐵氧體在向其中加入50～400ppm的按Bi2O3計算的氧化鉍組分和50～400ppm的按MoO3計算的氧化鉬組分作為輔助組分原料之后進行燒結(jié)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的Mn-Zn系鐵氧體，其中，在10KHz下的初始磁導(dǎo)率在-20～20℃范圍內(nèi)為8,500或更大，在20～100℃范圍內(nèi)為10,000或更大。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的Mn-Zn系鐵氧體，在主要組分中含有52.5～53.8mol％的Fe2O3,22.5～24.5mol％的ZnO。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的Mn-Zn系鐵氧體，其中，在10KHz下的初始磁導(dǎo)率在-20～20℃范圍內(nèi)為9,000或更大，在20～100℃范圍內(nèi)為11,000或更大。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的Mn-Zn系鐵氧體，在主要成分中包括比例為53.0～53.3mol％的Fe2O3，比例為23.3～23.9mol％的ZnO。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的Mn-Zn系鐵氧體，其中，在10KHz的初始磁導(dǎo)率在-20～20℃范圍內(nèi)為9,500或更大，在20～100℃范圍內(nèi)為11,500或更大。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的Mn-Zn系鐵氧體，在主要組分中含有比例為52.6～53.8mol％的Fe2O3，比例為22.9～20.5mol％的ZnO。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的Mn-Zn系鐵氧體，其中，在10KHz的初始磁導(dǎo)率在-20～100℃范圍內(nèi)為12,000或更大。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的Mn－Zn系鐵氧體,含有的主要組分包括氧化錳、氧化鋅和氧化鐵,輔助成分包括氧化鉍和氧化鉬。其中在主要成分中分別含有22.0－25.0mol%的按MnO計算的氧化錳組分,22.0－25.0mol%的按ZnO計算的氧化鋅,其余按Fe
文檔編號H01F1/34GK1219159SQ98800266
公開日1999年6月9日 申請日期1998年3月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月13日
發(fā)明者井上勝詞, 渡邊雅彥 申請人:Tdk株式會社