專利名稱：成形鐵氧體顆粒,鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)使用用于形成鐵氧體的顆粒形成鐵氧體并燒結(jié)鐵氧體獲得鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品，及其生產(chǎn)方法和成形鐵氧體顆粒。特別是，本發(fā)明涉及能產(chǎn)生具有優(yōu)良加工性能的鐵氧體成形體的顆粒，以及磁心損失降低的鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品，和生產(chǎn)該產(chǎn)品的方法，以及可在燒結(jié)前產(chǎn)生高密度成形體的鐵氧體成形顆粒。
鐵氧體廣泛應(yīng)用于電子元件，它由鐵氧體材料構(gòu)成并通過(guò)燒結(jié)成形體獲得鐵氧體。對(duì)于鐵氧體的生產(chǎn)，可使用各種常規(guī)方法，其中，通常使用的是干擠壓成形方法。這就是說(shuō)，在壓力的作用下由顆粒產(chǎn)生鐵氧體成形體。根據(jù)以下方法制成顆粒。例如，用鐵氧體原料粉，粘結(jié)劑和水制成水懸浮物，并用噴霧干燥器將混合物干燥制成顆粒。另外，將鐵氧體原料粉和粘結(jié)劑攪拌混合，并重復(fù)干燥和振蕩擠壓造粒制成顆粒。然后，燒固成形體生產(chǎn)出燒結(jié)體。此處，振蕩擠壓造粒方法，是將粒料制粒成，例如幾毫米粒徑的顆粒，并在篩網(wǎng)上磨成細(xì)粉，該操作是通過(guò)篩網(wǎng)逐漸變小的幾步進(jìn)行，其中小于預(yù)定粒徑的顆粒是有用的。
在燒結(jié)前獲得成形體的加壓成形方法中，從制造高質(zhì)量的鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品和增加產(chǎn)率的觀點(diǎn)考慮，重要的是使用這種具有很好的流動(dòng)性，模具裝填特性，以及低壓易碎的鐵氧體-成形顆粒。
對(duì)于流動(dòng)性好并且低壓易碎顆粒的生產(chǎn)方法，JP-A-5-159918和JP-B-7-17460公開了將分散劑制成懸浮物進(jìn)行造粒的方法。另外JP-B-3-31660和JP-A-10-59776公開了控制粘結(jié)劑分離的造粒方法。
然而，這些公開文獻(xiàn)中描述的方法一般是在使用噴霧干燥器噴霧干燥造粒方法中應(yīng)用的技術(shù)，如果應(yīng)用于振蕩擠壓造粒方法，則不可能獲得理想的效果并且使用范圍很窄。
在上述公開出版物中的方法，盡管提高了顆粒的流動(dòng)性和易碎性，但在成形體強(qiáng)度和燒結(jié)產(chǎn)品的電磁性能，特別是磁心損失方面并沒有獲滿意的效果。
當(dāng)生產(chǎn)復(fù)雜形狀如類似磁心的卷繞滾筒或要求高尺寸精度時(shí)，僅燒固成形體不能產(chǎn)生所需元件，因此需要如切削，磨削，和拋光等切削加工步驟。一般，鐵氧體產(chǎn)品的生產(chǎn)步驟中安排有切削加工步驟，參考下列方法。
(1)以設(shè)定的尺寸或形狀精密切削燒固的鐵氧體的方法，(2)在比精密制作鐵氧體溫度低100-500℃的溫度燒固鐵氧體，即在開始燒結(jié)的鄰近溫度燒固，在半燒結(jié)條件下切削鐵素成形體的方法，以及(3)不用燒固，而直接切削鐵素成形體的方法。
在切削燒結(jié)體的方法(1)中，由于鐵氧體本身具有很高的硬度，加工產(chǎn)品的尺寸精度降低，且切削時(shí)進(jìn)一步的振動(dòng)很大并容易產(chǎn)生間隙。
在切削半-燒結(jié)體的方法(2)中，由于鐵氧體還沒有完全精密地制成，硬度和抗擦傷力是低的，而提高了加工性能，但是由于半燒結(jié)體的磨削部分還在收縮并且如果在收縮狀態(tài)下進(jìn)行切削之后再開始余下的燒結(jié)，在半燒結(jié)條件的溫度進(jìn)行的燒固會(huì)極大地改變尺寸。此外，當(dāng)在半燒結(jié)條件下燒固鐵氧體成形體時(shí)，由于爐內(nèi)的處理位置或鐵氧體成形體的數(shù)量使?fàn)t內(nèi)溫度分布產(chǎn)生很大的變化，因此在半燒結(jié)條件下收縮狀態(tài)的鐵氧體成形體的尺寸精度降低。
由于這些原因，一般方法(3)，即除特殊情況外，是應(yīng)用在成形之后的未燒結(jié)狀態(tài)下對(duì)鐵氧體成形體進(jìn)行加工的方法。
當(dāng)通過(guò)方法(3)加工鐵氧體成形體時(shí)，由于成形體的機(jī)械強(qiáng)度低于燒結(jié)的或半燒結(jié)的鐵氧體成形體，缺陷如裂縫或斷裂經(jīng)常發(fā)生。因此，現(xiàn)有技術(shù)依賴于可賦予鐵氧體成形體高密度或干燥成形體以提高機(jī)械強(qiáng)度接著再加工的方法。然而，在通過(guò)如干燥增強(qiáng)了機(jī)械強(qiáng)度的鐵氧體成形體中，表面硬度高，在加工過(guò)程中，金剛石砂輪的磨損嚴(yán)重且易于損壞，而且在短時(shí)間內(nèi)，加工表面會(huì)出現(xiàn)缺陷和精度降低，使得容易產(chǎn)生次品和產(chǎn)量減少。為提高產(chǎn)率，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)加工工具如金剛石砂輪的清洗必須經(jīng)常進(jìn)行，并且需要復(fù)雜的維護(hù)保養(yǎng)工作。
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明相應(yīng)的目的是提供用于形成鐵氧體的顆粒以及由其生產(chǎn)的鐵氧體成形體，由該顆?？梢陨a(chǎn)這些鐵氧體成形體時(shí)，使得切削成形體的工具少擦傷并且產(chǎn)生的成形體沒有缺陷，加工過(guò)程中由于工具振動(dòng)產(chǎn)生的加工面的精度也不降低。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種能使鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品減小磁心損失的模塑顆粒和生產(chǎn)該顆粒的方法。
根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方案，是將用于形成鐵氧體的顆粒形成鐵氧體，將鐵氧體原料粉，作為粘結(jié)劑的聚乙烯醇，并加入分子量為1000-6000的作為增塑劑的聚乙二醇進(jìn)行混合造粒。
根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方案，用于形成鐵氧體的顆粒的特征在于相對(duì)100重量份聚乙烯醇加入5重量份至50重量份的聚乙二醇。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方案，鐵氧體成形體是由使用第一或第二方案中的用于形成鐵氧體的顆粒制成的，并且其特征在于當(dāng)成形體的維克斯硬度等于Y和其密度等于X(g·cm-3)時(shí)，Y和X的關(guān)系是Y=19X-A，以及滿足X=3.0-3.9g·cm-3和A=44-56的條件。
本發(fā)明第一種方案的鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品的特征在于將鐵氧體-成形顆粒的模塑體燒結(jié)，所述鐵氧體形成顆粒是由鐵氧體原料粉，作為粘結(jié)劑的聚乙烯醇并加入增塑劑分子量為1000-6000的聚乙二醇經(jīng)混合用于造粒而成，鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品的吸水率為0.2重量％或更低。
本發(fā)明第二方案的鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品的生產(chǎn)方法的特征在于將鐵氧體原料粉，作為粘結(jié)劑的聚乙烯醇并加入增塑劑分子量為1000-6000的聚乙二醇混合造粒，通過(guò)模具形成顆粒，并燒結(jié)成形體，以生產(chǎn)出吸水率為0.2重量％或更低的燒結(jié)產(chǎn)品。


圖1是表示成形體樣品的密度，維克斯硬度和加工性能之間的關(guān)系圖；圖2A是以本發(fā)明方式加工的如磁心的磁鼓側(cè)視圖；圖2B是實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例的磁心加工時(shí)間和中徑R的關(guān)系圖；圖3A-3C是本發(fā)明實(shí)施例1中如磁心的磁鼓的狀態(tài)照片；圖4A-4C是對(duì)比實(shí)施例1中如磁心的磁鼓的狀態(tài)照片；圖5A-5C是本發(fā)明實(shí)施例2中如磁心的磁鼓的狀態(tài)照片；圖6A-6C是對(duì)比實(shí)施例2中如磁心的磁鼓的狀態(tài)照片；圖7是表示實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例中成形壓力和成形產(chǎn)品密度之間的關(guān)系圖；圖8A-8F是表示實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例中成形產(chǎn)品的狀態(tài)照片；以及圖9表示鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品的吸水率與磁心損失的相對(duì)關(guān)系圖。
本發(fā)明成形鐵氧體顆粒原料粉并沒有特別限定，但主要成分，例如是Fe2O3，MgO，MnO，NiO，CuO和ZnO，以及如需要可包括如Co，W，Bi，Si，B，和Zr的氧化物作為次要組分或不可避免的雜質(zhì)。
優(yōu)選鐵氧體原料粉的平均顆粒直徑是0.01-5μm，更優(yōu)選0.1-1.5μm。為獲得優(yōu)選的平均顆粒直徑，加工過(guò)程需要依靠壓碎裝置如球磨機(jī)，攪拌研磨機(jī)或超微磨碎機(jī)，或濕-或干-法壓碎。
作為第一必要組分的聚乙烯醇用作初級(jí)顆粒的粘結(jié)劑，也就是說(shuō)，原料粉-原料粉的粘結(jié)物，聚乙烯醇可選擇使用那些已知的適當(dāng)皂化度或聚合度的物質(zhì)。聚乙烯醇的加入量一般是100重量份的原料粉中加入0.2-10重量份聚乙烯醇，更優(yōu)選0.5-3重量份。如果聚乙烯醇的加入量低于0.2重量份，則是不好的，因?yàn)殍F氧體顆粒不能造粒。相反，如果超過(guò)10重量份，則鐵氧體顆粒太硬，并且不易壓碎，因此顆粒界面仍會(huì)保持不好的形狀。此外，容積缺陷會(huì)不理想地增加。
第二種必要組分聚乙二醇在能形成鐵氧體成形體顆粒中用作增塑劑并適度減小其表面硬度增進(jìn)了加工性能，以及低壓易碎性和壓力傳輸性能。因此，顆粒中的空隙減小。聚乙二醇的分子重量?jī)?yōu)選1000-6000，更優(yōu)選2000-4000。分子重量低于1000的成形體的表面硬度和低壓易碎性通過(guò)加入聚乙二醇得到提高，但是由于其很大的吸濕性，粉末如在加工過(guò)程中產(chǎn)生的磨削粉末粘附于加工器具上如砂輪，鉆頭，切削刀以及其它器具如金剛石砂輪并降低了加工性能。另外，降低了顆粒的流動(dòng)性并且甚至不能裝入模具中。另一方面，加入其中的聚乙二醇分子重量高于6000的成形體的表面硬度和低壓易碎性幾乎沒有提高，并且由于降低了成形體的機(jī)械強(qiáng)度易于發(fā)生裂縫。
本發(fā)明用于形成鐵氧體的顆粒是以已知的常規(guī)方法進(jìn)行鐵氧體粉造粒獲得的，例如噴霧干燥器的霧化造粒方法，振蕩擠壓造粒方法或其它方法等。這樣獲得的鐵氧體顆粒的平均顆粒直徑通常為50-500μm，，優(yōu)選70-300μm，更優(yōu)選80-150μm。如果平均顆粒直徑低于50μm，流動(dòng)性和金屬模具的裝填性能不好，因此成形體的粒度的分散度及單重就大。而且，細(xì)粉易于粘附到金屬模具上。相反，如果平均顆粒直徑超過(guò)500μm，顆粒間的界面仍能引起缺陷形成。成形體的粒度的分散度及單重也大。特別是，成形體直徑是2mm或更低時(shí)，分散度是大的且是不優(yōu)選的。
根據(jù)本發(fā)明為生產(chǎn)高密度的鐵氧體成形產(chǎn)品，鐵氧體-成形顆粒接受模具干壓成形。在這種情況下，壓制壓力通常為40-500MPa，優(yōu)選80-400MPa。
根據(jù)本發(fā)明在鐵氧體-成形顆粒中，如果相對(duì)100重量份聚乙烯醇，聚乙二醇的加入量超過(guò)50重量份，由于成形體的強(qiáng)度降低易于發(fā)生裂縫。如果低于5重量份，其加入帶來(lái)的成形體的表面硬度和低壓易碎性的提高是不夠的。相對(duì)聚乙烯醇聚乙二醇的加入量更優(yōu)選20-40重量份。
本發(fā)明鐵氧體成形體是使用第一方案或第二方案的用于形成鐵氧體的顆粒制成的，并且特征在于當(dāng)成形體的維克斯硬度等于Y和其密度等于X(g·cm-3)時(shí)，Y和x的關(guān)系是Y=19X-A，以及條件是X=3.0-3.9g·cm-3和A=44-56。
如果成形體的維克斯硬度Y和密度X之間的關(guān)系在上述關(guān)系條件范圍內(nèi)，可以使連續(xù)磨削，例如金剛石砂輪切削100000或200000個(gè)元件的過(guò)程中，不產(chǎn)生或較少產(chǎn)生磨削粉末的粘附或裂縫或斷裂。如果維克斯硬度值低于上述與密度關(guān)系公式中的比例關(guān)系，磨削中磨削粉末的粘附或斷裂易于發(fā)生，以及相反如果維克斯硬度值高于上述與密度關(guān)系公式中的比例關(guān)系，磨削中的缺陷易于發(fā)生。
下文將對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行解釋。
在表1中，針對(duì)的不是PVA水溶液序號(hào)5-7樣品，將100重量份的Ni-Cu-Zn基鐵氧體粉加入到已加入或未加入聚乙二醇的17重量份的各種聚乙烯醇水溶液中，混合物使用攪拌造粒機(jī)TM混合機(jī)(Mitsui MiningCo.，Ltd.制造)，攪拌造粒，并調(diào)整造粒粉。
在表1中，相對(duì)序號(hào)5和6的PVA水溶液，將66重量份的Ni-Cu-Zn基鐵氧體粉，28重量份的水，6重量份的已加入固體密度12重量％聚乙二醇的聚乙烯醇水溶液，以及0.25重量份的聚羧酸銨鹽濕磨碎并混合，調(diào)制鐵氧體懸浮物。除不加聚乙二醇外，序號(hào)7的PVA水溶液根據(jù)序號(hào)5和6的PVA水溶液的同樣方式進(jìn)行調(diào)制。
此處，如表1中所示，使用的聚乙烯醇是皂化度98.5和聚合度(weightdegree)2400(序號(hào)1-4，8-13和17-20的PVA水溶液)的聚乙烯醇，皂化度88.0和聚合度500(序號(hào)5-7的PVA水溶液)的聚乙烯醇，以及皂化度88.0和聚合度1700(序號(hào)14-16，21-23的PVA水溶液)的聚乙烯醇。
使用分子量為600的聚乙二醇(序號(hào)3，20和22的PVA水溶液)，分子量為1000(序號(hào)12-14，23的PVA水溶液)，分子量為2000(序號(hào)1，6，8，15-18，21的PVA水溶液)，分子量為4000(序號(hào)2，5，9，19的PVA水溶液)，分子量為6000(序號(hào)10的PVA水溶液)，以及分子量為10000(序號(hào)11的PVA水溶液)。100重量份聚乙烯醇中聚乙二醇的加入量是如表1右欄所示變化的。
如表2所示，對(duì)于序號(hào)1-4和8-23的PVA水溶液的造粒粉末，用帶式干燥器干燥，使用振蕩造粒破碎機(jī)擠壓成形，并用切換裝置調(diào)節(jié)，這樣獲得的顆粒的平均粒徑為200μm。在序號(hào)5-7的PVA水溶液中，通過(guò)噴霧造粒機(jī)造粒，并獲得平均直徑為125μm的小球狀顆粒。
◎1加工性(連續(xù)磨削2000個(gè)，缺陷無(wú)，斷裂無(wú))○2加工性(連續(xù)磨削10000個(gè)，缺陷無(wú)，斷裂無(wú))△3加工性(連續(xù)磨削10000個(gè)，缺陷無(wú)，斷裂1到20個(gè))●4加工性(連續(xù)磨削3000個(gè)，缺陷存在，斷裂無(wú))▲5加工性(連續(xù)磨削10000個(gè)，缺陷無(wú)，斷裂21到50個(gè))■6加工性(連續(xù)磨削10000個(gè)，磨削粉末的附著存在，斷裂1到20個(gè))◆7加工性(連續(xù)磨削10000個(gè)，磨削粉末的附著存在，斷裂21到50個(gè))
對(duì)直徑3.0mm和長(zhǎng)度(L)2.5mm的柱型磁心(序號(hào)1-4，11-13，19的PVA水溶液)，直徑1.3mm和長(zhǎng)度1.5mm的柱型磁心(序號(hào)5-7的PVA水溶液)，直徑4.0mm和長(zhǎng)度3.0mm的柱型磁心(序號(hào)8-10，17，18的PVA水溶液)，和直徑1.5mm和長(zhǎng)度1.8mm的柱型磁心(序號(hào)14-16，20-23的PVA水溶液)進(jìn)行連續(xù)成形。
圖1表示成形體的維克斯硬度Hv，成形體密度和加工性能水平之間的關(guān)系。在100gf負(fù)載下(序號(hào)1-4和8-23的PVA溶液)或300gf負(fù)載下(序號(hào)5-7的PVA溶液)使用Shimazu Micro Hardness Meter HMV-2000型測(cè)量維克斯硬度。
獲得的成形體使用金剛石砂輪磨削產(chǎn)生圖2A所示的類似磁心的卷繞磁鼓，并對(duì)成形體內(nèi)部邊緣的凹陷情況，加工過(guò)的磁心的中徑R的增加，斷裂磁心的外觀，以及磨削粉末的粘附情況進(jìn)行評(píng)估。金剛石砂輪的加工裝置即許多柱體設(shè)置在它的外周，且柱體的兩端旋轉(zhuǎn)設(shè)置以使柱體的軸平行于砂輪的中軸，當(dāng)旋轉(zhuǎn)砂輪時(shí)柱體接觸到高速旋轉(zhuǎn)中的金剛石砂輪的切削面從而在柱體的圓周方向切槽以生產(chǎn)出如圖2A中所示的類似磁心的磁鼓。
圖2B是金剛石砂輪對(duì)顆粒成形體的磨削時(shí)間(小時(shí))圖，分別使用序號(hào)1的PVA水溶液(如實(shí)施例1所示)，序號(hào)2的PVA水溶液(如實(shí)施例2所示)和序號(hào)4的PVA水溶液(如對(duì)比實(shí)施例1所示)，且相對(duì)磨削個(gè)數(shù)(x104個(gè))磨削后中徑R的增加顯示在圖2A中。當(dāng)使用實(shí)施例1和2，即，含分子量為2000-4000的聚乙二醇的聚乙烯醇水溶液，通過(guò)使用金剛石砂輪磨削24小時(shí)，中徑R約增加R=0.13mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于作為顆粒中徑R=0.20mm的上限。另一方面，在對(duì)比實(shí)施例1中，也就是，在不含聚乙二醇的成形體中，磨削8小時(shí)后中徑R幾乎達(dá)到R=0.20mm的上限，并且發(fā)現(xiàn)容易發(fā)生金剛石砂輪的擦傷。
圖3A，B和C表示應(yīng)用實(shí)施例1(序號(hào)1的PVA水溶液)造粒，金剛石砂輪磨削成形體的磁心狀態(tài)照片。圖3A表示當(dāng)金剛石砂輪開始磨削時(shí)的磁心狀態(tài)。圖3B表示金剛石砂輪連續(xù)磨削12小時(shí)后(連續(xù)磨削144000個(gè)后)的磁心狀態(tài)。圖3C表示金剛石砂輪連續(xù)磨削24小時(shí)后(連續(xù)磨削288000個(gè)后)的磁心狀態(tài)。從這些照片可以證實(shí)，實(shí)施例1，連續(xù)磨削24小時(shí)后可以獲得沒有加工面內(nèi)緣裂縫或磁心斷裂的類似磁心的磁鼓。
圖4A，B和C表示應(yīng)用對(duì)比實(shí)施例1(序號(hào)4的PVA水溶液)造粒，金剛石砂輪磨削成形體磁心狀態(tài)的照片。圖4A表示當(dāng)金剛石砂輪開始磨削時(shí)的磁心狀態(tài)。圖4B表示金剛石砂輪連續(xù)磨削4小時(shí)后(連續(xù)磨削48000個(gè)后)的磁心狀態(tài)。圖4C表示金剛石砂輪連續(xù)磨削8小時(shí)后(連續(xù)磨削96000個(gè)后)的磁心狀態(tài)。從這些照片可以證實(shí)，磨削4小時(shí)和8小時(shí)后內(nèi)緣裂縫大量發(fā)生，發(fā)現(xiàn)大的裂縫。48000個(gè)中有24個(gè)發(fā)生磁心斷裂。
圖5A，B和C表示應(yīng)用序號(hào)5的PVA水溶液造粒(稱作實(shí)施例3)，金剛石砂輪磨削成形體的磁心狀態(tài)照片。圖5A表示當(dāng)金剛石砂輪開始磨削時(shí)的磁心狀態(tài)。圖5B表示金剛石砂輪連續(xù)磨削4小時(shí)后(連續(xù)磨削36000個(gè)后)的磁心狀態(tài)。圖5C表示金剛石砂輪連續(xù)磨削16小時(shí)后(連續(xù)磨削144000個(gè)后)的磁心狀態(tài)。從這些照片可以證實(shí)。根據(jù)實(shí)施例3，連續(xù)磨削16小時(shí)后可以獲得滿意的沒有內(nèi)緣裂縫或磁心的斷裂的類似磁心的磁鼓。
圖6A，B和C表示應(yīng)用序號(hào)7的PVA水溶液(沒有聚乙二醇的聚乙烯醇水溶液)造粒，金剛石砂輪磨削成形體的磁心狀態(tài)照片。圖6A表示當(dāng)金剛石砂輪開始磨削時(shí)的磁心狀態(tài)。圖6B表示金剛石砂輪連續(xù)磨削4小時(shí)后(連續(xù)磨削36000個(gè)后)的磁心狀態(tài)。圖6C表示金剛石砂輪連續(xù)磨削4小時(shí)后(連續(xù)磨削81000個(gè)后)的磁心狀態(tài)。從這些照片可以證實(shí)，磨削9小時(shí)后，內(nèi)緣缺陷大量發(fā)生，并在9小時(shí)后，發(fā)現(xiàn)大的。81000個(gè)中有33個(gè)發(fā)生磁心斷裂。有或沒有聚乙二醇上述在聚乙烯醇中加入增塑劑聚乙二醇獲得的顆粒，和用該顆粒生產(chǎn)的鐵氧體成形體，以及當(dāng)成形體用金剛石砂輪磨削和加工成形體時(shí)，沒有發(fā)生內(nèi)緣裂縫和磁心斷裂，并且獲得的成形體具有良好的加工性能。
聚乙二醇的分子量如上所述，圖1表示成形體密度和維克斯硬度與加工性能水平的關(guān)系。各自符號(hào)所給的數(shù)字表示PVA水溶液的序號(hào)。如序號(hào)12和14的PVA水溶液，當(dāng)聚乙二醇的分子量是1000時(shí)，即使連續(xù)磨削100000或200000個(gè)也沒有裂縫或斷裂發(fā)生。另一方面，相對(duì)序號(hào)3，20，22的聚乙二醇分子量為600的PVA水溶液，在序號(hào)3中，連續(xù)磨削30000個(gè)時(shí)出現(xiàn)裂縫，在序號(hào)20中，磨削粉末開始粘附到磁心或金剛石砂輪上以致外觀差并且加工性能降低同時(shí)發(fā)生1-20個(gè)的斷裂，以及在序號(hào)22中，連續(xù)磨削100000個(gè)時(shí)磨削粉末開始粘附到磁心或金剛石砂輪并發(fā)生20-50個(gè)的斷裂。因此，優(yōu)選聚乙二醇分子量是1000或更高。
在序號(hào)10的聚乙二醇分子量是6000的PVA水溶液情況下，連續(xù)磨削200000個(gè)也沒有裂縫或斷裂發(fā)生。然而，序號(hào)11的聚乙二醇分子量是10000的PVA水溶液情況，連續(xù)磨削30000個(gè)時(shí)出現(xiàn)裂縫。從這一實(shí)例可見，優(yōu)選聚乙二醇分子量是6000或更低。
在序號(hào)1，2，5，6，8，10，12，15，21的聚乙二醇分子量是2000或4000的PVA水溶液，并且聚乙二醇的加入量在后面提到的范圍內(nèi)時(shí)，連續(xù)磨削100000或200000個(gè)時(shí)沒有裂縫或斷裂發(fā)生，以及更優(yōu)選分子量的范圍是2000-4000。
聚乙二醇的加入量在序號(hào)8的聚乙二醇分子量為2000的PVA水溶液和聚乙烯醇加入量是5重量份的情況下，連續(xù)磨削200000個(gè)沒有裂縫或斷裂發(fā)生。然而，序號(hào)9的聚乙二醇分子量為4000的PVA水溶液和聚乙烯醇加入量是3重量份的情況下，序號(hào)13的聚乙二醇分子量為1000的PVA水溶液和聚乙烯醇加入量是2重量份的情況下，以及序號(hào)16的聚乙二醇分子量為2000的PVA水溶液和聚乙烯醇加入量是3重量份的情況下，連續(xù)磨削30000個(gè)時(shí)所有情況均出現(xiàn)裂縫。因此，聚乙二醇的加入量?jī)?yōu)選5重量份或更多。
在序號(hào)18或23的PVA水溶液中聚乙二醇的加入量是50重量份，連續(xù)磨削100000個(gè)時(shí)沒有裂縫，斷裂發(fā)生1-20個(gè)。然而，在序號(hào)17和19的PVA水溶液中聚乙二醇的加入量是60重量份，連續(xù)磨削100000個(gè)時(shí)沒有裂縫，斷裂增加到20-50個(gè)。由此，聚乙二醇的加入量是優(yōu)選50重量份或更少。
而且，在聚乙二醇分子量為2000和4000時(shí)，在序號(hào)1，2，5，6的PVA水溶液中相對(duì)聚乙烯醇，聚乙二醇的加入量是在20-40重量份范圍內(nèi)，連續(xù)磨削200000個(gè)時(shí)沒有內(nèi)緣裂縫或斷裂發(fā)生且磨削粉末沒有粘附到金剛石砂輪上，因此聚乙二醇的加入量?jī)?yōu)選是20-40重量份。
成形體的密度和維克斯硬度之間的關(guān)系在圖1中，當(dāng)成形體的維克斯硬度等于Y和其密度等于X(g·cm-3)時(shí)，如果Y和X的比例關(guān)系高于Y=19X-44的范圍，連續(xù)磨削30000個(gè)時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂縫。如果低于Y=19X-56的范圍，連續(xù)磨削100000個(gè)時(shí)斷裂增加至21-50個(gè)，且磨削粉末粘附到金剛石砂輪上。因此，優(yōu)選成形體是在Y=19X-44或更低至Y=19X-56或更高的范圍。
本發(fā)明的能形成鐵氧體成形體顆粒是通過(guò)將鐵氧體原料粉，粘結(jié)劑聚乙烯醇和分子量為1000-6000的增塑劑聚乙二醇混合制成。因此，這些鐵氧體成形體可以實(shí)現(xiàn)加工工具擦傷少，以及在加工表面不發(fā)生裂縫或斷裂減少。結(jié)果是，維修次數(shù)如加工裝置的清洗次數(shù)減少，從而提高了產(chǎn)量，質(zhì)量控制容易，而且可不必進(jìn)行加工后的產(chǎn)品檢驗(yàn)。
本發(fā)明的能形成鐵氧體成形體顆?？梢酝ㄟ^(guò)在50重量份-100重量份的聚乙烯醇中加入5重量份的聚乙二醇制成，從而使第一種實(shí)施方案更有效地完成。
使用上述顆粒制成的本發(fā)明能形成鐵氧體成形體顆粒，以及當(dāng)成形體維克斯硬度等于Y和成形體密度等于X(g·cm-3)時(shí)，Y和X的關(guān)系是Y=19X-A，并滿足X=3.0-3.9g·cm-3和A=44-56。
下面，將對(duì)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明。如表3和4所示，類似第一個(gè)實(shí)施方案，為生產(chǎn)鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品，依據(jù)振蕩擠壓造粒方法和噴霧霧化造粒方法進(jìn)行造粒。作為進(jìn)行該造粒的材料，鐵氧體粉，聚乙烯醇(PVA)和聚乙二醇水溶液或單一的聚乙烯醇水溶液混合制成造粒材料。
此處，序號(hào)5-7的PVA水溶液使用噴霧霧化造粒方法，而其它溶液進(jìn)行振蕩擠壓造粒。對(duì)于通過(guò)振蕩擠壓造粒方法進(jìn)行造粒(不是序號(hào)5-7)，將100重量份的Mn-Mg-Zn基鐵氧體粉加入到已加入聚乙二醇或未加入的17重量份的各種聚乙烯醇水溶液中，使用攪拌造粒機(jī)TM混合機(jī)(Mitsui Mining Co.，Ltd.制造)配制造粒粉，混合物-攪拌-造粒。
在表3中，相對(duì)序號(hào)5和6的PVA水溶液，將69重量份的Mn-Mg-Zn本鐵氧體粉，25重量份的水，6重量份的已加入固體密度12重量％聚乙二醇的聚乙烯醇水溶液，以及0.25重量份的聚羧酸銨鹽作為分散劑濕-混合，并配制鐵氧體懸浮物。除不加聚乙二醇外，序號(hào)7的PVA水溶液(噴霧霧化造粒方法)根據(jù)序號(hào)5和6的PVA水溶液的同樣方式進(jìn)行配制。
此處，如表3中所示，使用的聚乙烯醇是皂化度98.5和聚合度2400(序號(hào)1-4，8-13和17-20的PVA水溶液)的聚乙烯醇，皂化度88.0和聚合度500(序號(hào)5-7的PVA水溶液)的聚乙烯醇，以及皂化度88.0和聚合度1700(序號(hào)14-16，21-23的PVA水溶液)的聚乙烯醇。
使用的聚乙二醇的分子量為600(序號(hào)3，20和22的PVA水溶液)，分子量為1000(序號(hào)12-14，23的PVA水溶液)，分子量為2000(序號(hào)1，6，8，15-18，21的PVA水溶液)，分子量為4000(序號(hào)2，5，9，19的PVA水溶液)，分子量為6000(序號(hào)10的PVA水溶液)，以及分子量為10000(序號(hào)11的PVA水溶液)。100重量份聚乙烯醇中聚乙二醇的加入量是如表1右欄所示變化。 如表4所示，對(duì)于序號(hào)1-4和8-23的PVA水溶液，將造粒粉用帶式干燥器干燥，使用振蕩造粒破碎機(jī)擠壓成形，并用切換裝置調(diào)節(jié)，這樣獲得的顆粒的平均粒徑為250μm。在序號(hào)5-7的PVA水溶液中，通過(guò)噴霧造粒機(jī)造粒，并獲得平均直徑為125μm的小球狀顆粒。獲得的顆粒的流動(dòng)性是根據(jù)JIS Z2502所述，用50g鐵氧體顆粒從漏斗落下的時(shí)間(秒/50g)來(lái)測(cè)定。獲得的顆粒是在98MPa壓力下干成形，分別制成55mm Lx1.2mmWx5mmH的鑄造板。板的抗折強(qiáng)度由JISR1601規(guī)定的方法通過(guò)負(fù)載測(cè)試機(jī)(Aikoh Engineering Co.Ltd制造)進(jìn)行測(cè)定。獲得的顆粒分別在98MPa壓力下干成形，以制成環(huán)狀成形產(chǎn)品，外徑21mm，內(nèi)徑12mm，厚度7mm。
隨后，產(chǎn)品在1300℃燒結(jié)2小時(shí)以獲得環(huán)狀磁心。在64kHz，50mT，和100℃條件下通過(guò)B-H分析儀(Iwatsu Electric Co.，Ltd制造)測(cè)定環(huán)狀磁心損失Pcv。通過(guò)JIS C2141的方法測(cè)定磁心的吸水率。即，需要測(cè)試的元件的磁心在105-120℃下干燥，在干燥器中回到室溫，測(cè)定干重W1，將其浸在水中，煮沸并冷卻，然后用Gaze除掉表面的濕氣。這樣，獲得水飽和的測(cè)試元件并測(cè)定重量W2，通過(guò)下式計(jì)算獲得吸水率(％)。
吸水率=100x(W2-W1)/W1磁心損失Pcv以及吸水率的測(cè)定結(jié)果列于表4。 將序號(hào)6和7的PVA溶液生產(chǎn)的1.5g顆粒裝填在6mm直徑的模具中，成形壓力在49-294MPa變化，并且在壓力下干-成形產(chǎn)生直徑6mm和長(zhǎng)度16-19mm的圓柱狀鐵氧體-成形產(chǎn)品。結(jié)果列于圖7中。圖8A-8F表示在196MPa的壓力下成形產(chǎn)品的磁心側(cè)面壓碎狀態(tài)下SEM照片。圖8A，8B和8C分別表示序號(hào)6的PVA水溶液顆粒成形產(chǎn)品的上，中，下部的側(cè)視圖。圖8D，8E，和8F分別表示序號(hào)7的PVA水溶液顆粒成形產(chǎn)品的上，中，下部的側(cè)視圖。有或沒有加入聚乙二醇上述在聚乙烯醇中加入增塑劑聚乙二醇獲得的顆粒，和用該顆粒生產(chǎn)的鐵氧體成形體，能獲得較少顆粒界面和高密度的鐵氧體-成形產(chǎn)品。如果燒結(jié)成形產(chǎn)品，燒結(jié)材料是緊密的并且?guī)缀鯖]有空隙，即，很小的吸濕性。因此，通過(guò)減少燒結(jié)體內(nèi)的裂縫，鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品在磁心損失Pcv方面有很大程度地提高。
聚乙二醇的分子量序號(hào)12和14的PVA水溶液中聚乙二醇的分子量是1000，磁心損失Pcv降低至70，流動(dòng)性分別是25和26，低于優(yōu)選的流動(dòng)性28，以及抗-折強(qiáng)度都是1.7高于優(yōu)選的抗-折強(qiáng)度1.2，并且兩者都在好的范圍內(nèi)。
在序號(hào)3，20，22的聚乙二醇分子量是600的PVA水溶液情況下，磁心損失Pcv分別優(yōu)選低至62，63，64，但是流動(dòng)性是差的如30，29，31，以及抗-折強(qiáng)度低至0.9，0.9，1.0。由于流動(dòng)性較差，顆粒裝填模具不好并且不穩(wěn)定，導(dǎo)致大小和單重分散度分布不理想。而且，抗-折強(qiáng)度的降低導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。因此，優(yōu)選聚乙二醇分子量是1000或更高。
在序號(hào)10的聚乙二醇分子量為6000的PVA水溶液情況下，磁心損失Pcv優(yōu)選低至72，流動(dòng)性是26以及抗-折強(qiáng)度是1.7。然而，序號(hào)11的聚乙二醇分子量為10000的PVA水溶液情況下，磁心損失Pcv是高的如85，以及抗-折強(qiáng)度是低的如1.1。從該實(shí)例看出，優(yōu)選聚乙二醇分子量是6000或更低。
在序號(hào)1，2，5，6，8，10，12，15，21的聚乙二醇分子量是2000或4000的PVA水溶液，并且聚乙二醇的加入量在預(yù)定范圍內(nèi)(相對(duì)100重量份的聚乙烯醇5-50重量份的聚乙二醇)時(shí)，所有的吸水率都是0.2％或更低，所有的磁心損失Pcv都低于72，流動(dòng)性低于26，且抗-折強(qiáng)度高于1.4，因此優(yōu)選分子量的范圍是2000-4000。在序號(hào)8的聚乙二醇分子量為2000的PVA水溶液并且聚乙烯醇的加入量在5重量份的情況下，所有性能指標(biāo)都在優(yōu)選范圍內(nèi)這時(shí)磁心損失Pcv是低的如74，流動(dòng)性是25，以及抗-折強(qiáng)度是1.8。然而，在序號(hào)9的聚乙二醇分子量為4000的PVA水溶液，并且聚乙烯醇的加入量在3重量份的情況下；在序號(hào)13的聚乙二醇分子量為1000的PVA水溶液并且聚乙烯醇的加入量在2重量份的情況下；以及在序號(hào)16的聚乙二醇分子量為2000的PVA水溶液并且聚乙烯醇的加入量在3重量份的情況下，所有情況下磁心損失Pcv表現(xiàn)高數(shù)值如80或更高。所以，聚乙二醇的加入量?jī)?yōu)選5重量份或更多。
另一方面，在序號(hào)18或23的PVA水溶液中，聚乙二醇的加入量是50重量份的情況，優(yōu)選每個(gè)磁心損失Pcv都是低的如62和65。雖然抗-折強(qiáng)度降低，但是它仍然在可以接受的范圍內(nèi)(1.2或更高)。
然而，在序號(hào)17和19的PVA水溶液中聚乙二醇的加入量是60重量份的情況，優(yōu)選磁心損失Pcv都是低的如60和62，但是抗-折強(qiáng)度是低的如0.7，導(dǎo)致易于產(chǎn)生裂縫。由此，聚乙二醇的加入量?jī)?yōu)選50重量份或更少。
另外，在聚乙二醇分子量是2000和4000，在聚乙烯醇中聚乙二醇加入量在20-40重量份序號(hào)1，2，5，6的PVA水溶液的情況下，吸水率是低的，低于0.07，磁心損失Pcv低于69，流動(dòng)性是26或更低，以及抗-折強(qiáng)度是1.4或更高，因此聚乙二醇的加入量?jī)?yōu)選20-40重量份。
吸水率和磁心損失Pcv的關(guān)系圖9，作為散點(diǎn)圖，表示表4的吸水率和磁心損失Pcv的關(guān)系?？梢姡绻适?.2％或更低，則該實(shí)施例組合物的鐵氧體獲得的磁心損失Pcv是80kW/m3或更低。此外，為獲得磁心損失是Pcv70kW/m3或更低，則優(yōu)選吸水率是0.1％或更低。
根據(jù)本發(fā)明，鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品是通過(guò)將鐵氧體原料粉，粘結(jié)劑聚乙烯醇和分子量為1000-6000的增塑劑聚乙二醇混合造粒，并成形和燒結(jié)鐵氧體-成形顆粒的成形體而獲得，因此低壓易碎性提高了，鐵氧體成形體的顆粒界面減少了，由此通過(guò)減小燒結(jié)產(chǎn)品的內(nèi)部裂縫提供了低磁心損失的鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施方案，將5-50重量份的聚乙二醇加入到第一和第二實(shí)施方案的100重量份的聚乙烯醇中，從而使第一和第二實(shí)施方案的效果得到更優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1．用于形成鐵氧體的顆粒，其是通過(guò)將鐵氧體原料粉，粘結(jié)劑聚乙烯醇和分子量為1000-6000的增塑劑聚乙二醇混合，并將混合物造粒制得。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的用于形成鐵氧體的顆粒，其中相對(duì)100重量份的聚乙烯醇中加入5-50重量份的聚乙二醇。
3．由通過(guò)將鐵氧體原料粉，粘結(jié)劑聚乙烯醇和分子量為1000-6000的增塑劑聚乙二醇混合，并將混合物造粒制得的形成鐵氧體的顆粒形成的鐵氧體成形體，其中當(dāng)成形體維克斯硬度等于Y和成形體密度等于X(g·cm-3)時(shí)，Y和X的關(guān)系是Y=19X-A，并滿足X=3.0-3.9g·cm-3和A=44-56。
4．通過(guò)如下步驟生產(chǎn)的鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品將鐵氧體原料粉，粘結(jié)劑聚乙烯醇和分子量為1000-6000的增塑劑聚乙二醇混合，并將混合物造粒，制成鐵氧體成形顆粒的模塑體；以及燒結(jié)鐵氧體-成形顆粒的模塑體，其中鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品的吸水率是0.2重量％或更低。
5．鐵氧體燒結(jié)產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，包括以下步驟將鐵氧體原料粉，粘結(jié)劑聚乙烯醇和分子量為1000-6000的增塑劑聚乙二醇混合；將混合物造粒；通過(guò)模具成形顆粒；以及燒結(jié)成形體以生產(chǎn)出吸水率是0.2重量％或更低的燒結(jié)產(chǎn)品。
全文摘要
將鐵氧體原料粉,粘結(jié)劑聚乙烯醇和分子量為1000—6000的增塑劑聚乙二醇混合,并成形顆粒獲得用于能形成鐵氧體顆粒。
文檔編號(hào)C04B35/622GK1288873SQ0013167
公開日2001年3月28日 申請(qǐng)日期2000年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月24日
發(fā)明者原田浩 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社