[发明专利]MnCoZn系铁氧体及其制造方法

说明书

本发明提供一种MnCoZn铁氧体，其含有铁：以Fe₂O₃换算为45.0mol％以上且小于50.0mol％、锌：以ZnO换算为15.5～24.0mol％、钴：以CoO换算为0.5～4.0mol％和锰：余量作为基本成分，相对于上述基本成分，含有SiO₂：50～300质量ppm和CaO：300～1300质量ppm作为副成分，余量由不可避免的杂质构成，该MnCoZn系铁氧体中，将上述不可避免的杂质中的P、B、S和Cl量分别抑制为P：小于50质量ppm、B：小于20质量ppm、S：小于30质量ppm和Cl：小于50质量ppm，并且使磨耗值小于0.85％、使23℃下的矩形比为0.35以下、使电阻率为30Ω·m以上、以及使居里温度为100℃以上，由此，不仅具有高电阻、低矩形比这样良好的磁特性，还兼具优良的机械强度。

技术领域

本发明涉及电阻率高、剩余磁通密度相对于饱和磁通密度的比(剩余磁通密度/饱和磁通密度)即矩形比小、并且不易缺损的MnCoZn系铁氧体及其制造方法。

需要说明的是，本说明书中，矩形比是指23℃下的值。

背景技术

作为软磁性氧化物磁性材料的代表例，可以列举MnZn铁氧体。以往的MnZn铁氧体包含约2质量％以上的具有正磁各向异性的Fe²⁺，通过与具有负磁各向异性的Fe³⁺、Mn²⁺相抵消，在kHz区域中实现了高起始磁导率和低损耗。

该MnZn铁氧体与非晶态金属等相比价格低廉，因此作为开关电源等的噪声滤波器、变压器、天线的磁芯而被广泛使用。

但是，MnZn铁氧体的Fe²⁺量多，因此在Fe³⁺-Fe²⁺间容易发生电子的授受，存在电阻率低至0.1Ω·m级的缺点。因此，所使用的频率区域升高时，由在铁氧体内流过的涡流引起的损耗急增，起始磁导率大幅降低，损耗也增大。因此，MnZn铁氧体的耐用频率的极限为约几百kHz，在MHz级主要使用NiZn铁氧体。该NiZn铁氧体的电阻率为10⁵(Ω·m)以上，是MnZn铁氧体的约1万倍，涡流损耗少，因此在高频区域也不易丧失高起始磁导率、低损耗的特性。

但是，NiZn铁氧体存在一大问题。该问题是：Ni的负磁各向异性能量大于Mn，并且几乎不含具有正磁各向异性的Fe²⁺，因此矩形比增大。矩形比是剩余磁通密度除以饱和磁通密度而得到的，在该值大的情况下，一旦从外部施加磁场后，起始磁导率大幅降低，同时导致损耗的增大。因此，大大损害作为软磁性材料的特性。

作为除NiZn铁氧体以外得到电阻率大的铁氧体的方法，有通过减少MnZn铁氧体中含有的Fe²⁺量而使电阻率升高的方法。

例如，在专利文献1、专利文献2和专利文献3等中报道了通过使Fe₂O₃成分小于50mol％、减少Fe²⁺含量而提高了电阻率的MnZn铁氧体。但是，这些也与NiZn铁氧体同样地仅由具有负磁各向异性的离子构成，因此完全未解决矩形比降低的问题。

因此，在专利文献4、专利文献5和专利文献6中公开了添加Fe²⁺以外的具有正磁各向异性的Co²⁺的技术，但这些技术的目的并不在于降低矩形比。另外，对后述的异常晶粒的对策不充分，因此在成本和制造效率方面也有劣势。

对此，在专利文献7中，报道了通过对杂质组成设置规定而抑制异常晶粒的出现、从而能够稳定制造且矩形比低的高电阻MnCoZn铁氧体。

需要说明的是，异常晶粒生长是在由于某种原因使晶粒生长的平衡局部地被破坏时发生的，是在使用粉末冶金法的制造时常常会观察到的现象。在该异常生长晶粒内混入杂质、晶格缺陷等大大妨碍磁畴壁移动的物质，因此剩余磁通密度升高，其结果是，矩形比升高。同时，晶界形成变得不充分，因此电阻率降低。