專利名稱：鐵氧體磁芯及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在高溫下使用的例如適用于變壓器和扼流圈中的鐵氧體磁芯的制造方法，特別是，涉及在100℃以上、尤其是在150℃附近的溫度下飽和磁通密度高、并且在高溫保存時(shí)的惡化較小、磁穩(wěn)定性好的鐵氧體磁芯，以及其制造方法。
背景技術(shù)：
用于磁芯材料的軟性鐵氧體要求飽和磁通密度高、電能損耗低。作為這樣的軟性鐵氧體的用途，例如可以舉出EV(電動(dòng)汽車)、HEV(混合電動(dòng)汽車)的DC-DC換流器中的變壓器和扼流圈中使用的鐵氧體磁芯，或者設(shè)置在汽車引擎附近的高溫下使用的鐵氧體磁芯。
在這樣的高溫下使用的軟性鐵氧體，其所需的特性是，在高溫下的磁惡化小、耐用性良好、在高溫下飽和磁通密度不會(huì)大幅度下降、電能損耗低。
過去，為了解決這樣的問題提出了各種方案。例如，在特開平10-64715號(hào)公報(bào)中，以提供一種在100kHz～500kHz左右的較寬頻帶中具有低損耗和高飽和磁通密度的鐵氧體磁芯材料為目的，提出了由MnZnNi系鐵氧體構(gòu)成的低損耗鐵氧體磁芯材料。
但是，該公報(bào)中所記載的MnZnNi系鐵氧體磁芯材料，具有80℃下的飽和磁通密度Bs高、及低損耗的特性，而在100℃以上，特別是在150℃附近的高溫下，這些特性和磁穩(wěn)定性不能說十分理想。
并且，在特開平2-83218號(hào)公報(bào)中，以提供一種在100℃以上、特別是在100～200℃的高溫區(qū)域中、在以1000G(100mT)以上，特別是2000～5000G(200～500mT)以上的磁場強(qiáng)度(磁通密度)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情況下，磁特性的穩(wěn)定性高、飽和磁通密度高、電能損耗小的氧化物磁性材料為目的，特別提出了由確定作為輔助成分的添加物條件的MnZnNi系鐵氧體構(gòu)成的氧化物磁性材料。對于該公報(bào)，被看作是對當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平在飽和磁通密度上飛躍性的提高。但是，對于這些特性的要求水平現(xiàn)在仍然在提高，需要進(jìn)一步改善。另外，富含F(xiàn)e2O3的成分對于獲得高飽和磁通密度是有效的，但是，在同一公報(bào)的實(shí)施例中，在未進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的富含F(xiàn)e2O3的范圍內(nèi)，只是象同一公報(bào)中那樣將輔助成分(添加物)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，恐怕難以有效地防止高溫下的磁性惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種在100℃以上、特別是150℃附近的高溫下飽和磁通密度Bs高、且(即便犧牲一些低損耗特性)在前述高溫下磁性的惡化、特別是鐵芯損失的惡化較小，磁穩(wěn)定性好的鐵氧體磁芯。
上述目的是由下述(1)～(7)個(gè)方面實(shí)現(xiàn)的。
(1)一種鐵氧體磁芯，主要成分含有以Fe2O3計(jì)56～57mol％的氧化鐵、以ZnO計(jì)5～10mol％的氧化鋅、以NiO計(jì)3～6mol％的氧化鎳、其余為氧化錳(MnO)。
在以(Zn2+a，Ni2+b，Mn2+c，Mn3+d，F(xiàn)e2+e，F(xiàn)e3+f)O4+δ……式(1)(在上式(1)中，滿足a+b+c+d+e+f＝3，并且δ＝a+b+c+(3/2)d+e+(3/2)f-4的關(guān)系)表示主成分時(shí)，上式(1)中的δ值為0≤δ值≤0.001。
(2)上述(1)中的鐵氧體磁芯，其中，0≤δ≤0.0005(3)上述(1)中的鐵氧體磁芯，其中，當(dāng)測定的磁場為1000A/m時(shí)，100℃下的飽和磁通密度在450mT以上，150℃下的飽和磁通密度在380mT以上，當(dāng)施加100kHz、200mT的正弦波交流磁場時(shí)，100℃下的鐵芯損耗在900kW/m3以下。
(4)上述(1)中的鐵氧體磁芯，其中，在150℃、2000小時(shí)的保存條件下，鐵芯損耗的惡化率在3％以下。
(5)上述(1)中的鐵氧體磁芯，其中，
在175℃、2000小時(shí)的保存條件下，鐵芯損耗的惡化率在10％以下。
(6)上述(1)中的鐵氧體磁芯，其中，在200℃、2000小時(shí)的保存條件下，鐵芯損耗的惡化率在50％以下。
(7)一種鐵氧體磁芯的制造方法，在制造上述(1)～(6)任何一種鐵氧體磁芯的方法中，具有燒制成形體以獲得鐵氧體磁芯的燒制工序，燒制工序順次包括升溫部、穩(wěn)定部和降溫部，在穩(wěn)定部中，保持溫度(穩(wěn)定溫度)在1250℃以上，保護(hù)氣氛中氧濃度為0.05～0.8％。并且，本發(fā)明中的優(yōu)選實(shí)施方案為下述(8)～(10)。
(8)上述(7)中的鐵氧體磁芯的制造方法，其中，在降溫部中，當(dāng)位于900～1200℃范圍內(nèi)的溫度為Tn時(shí)，在從穩(wěn)定溫度至溫度Tn的降溫期間，在溫度T(單位K)時(shí)的保持氣氛中的氧濃度PO2(單位％)以滿足Log(PO2)＝a-b/T……(式)(在上式中，a為3～14，b為5000～23000，a和b可以隨著溫度T的變化而變化，也可以不變化)的方式階段性地或連續(xù)地減少，溫度Tn下的保護(hù)氣氛中的氧濃度減少成為0～0.01％，從溫度Tn至室溫之間的降溫速度為從穩(wěn)定溫度至溫度Tn之間的降溫速度的2～10倍。
(9)上述(8)中的鐵氧體磁芯的制造方法，其中，從穩(wěn)定溫度至溫度Tn的降溫速度為20～200℃/hr。
(10)上述(7)中的鐵氧體磁芯的制造方法，其中，在升溫部中，在從900℃至穩(wěn)定溫度的溫度范圍內(nèi)，保護(hù)氣氛中的氧濃度在10％以下，且升溫速度為50～300℃/hr。
發(fā)明的實(shí)施形式下面，詳細(xì)說明本發(fā)明的MnZnNi鐵氧體磁芯。
本發(fā)明的鐵氧體磁芯中實(shí)質(zhì)性成分為，作為主要成分包含以Fe2O3計(jì)56～57mol％的氧化鐵，以ZnO計(jì)5～10mol％的氧化鋅，以NiO計(jì)3～6mol％的氧化鎳，其余為氧化錳。另外，在計(jì)算主要成分中的各種氧化物的含量時(shí)，將其余的氧化錳換算成MnO。
在上述成分范圍內(nèi)，當(dāng)Fe2O3不足56mol％時(shí)，在高溫下不能獲得所需的飽和磁通密度。并且，當(dāng)Fe2O3超過57mol％時(shí)，不僅難以實(shí)現(xiàn)低損耗化，而且難以進(jìn)行后面所述的δ值控制，難以減小鐵芯損耗的惡化率。
并且，當(dāng)ZnO不足5mol％時(shí)，出現(xiàn)所謂的相對密度下降，并且，難以實(shí)現(xiàn)低損耗化。并且，當(dāng)ZnO超過10mol％時(shí)，隨著居里溫度的降低，存在高溫度下飽和磁通密度下降的傾向。
并且，當(dāng)NiO不足3mol％時(shí)，難以具備在高溫下具有高飽和磁通密度且具有低損耗的特性。并且，當(dāng)NiO超過6mol％時(shí)，存在難以實(shí)現(xiàn)低損耗化的傾向。
進(jìn)而，在根據(jù)本發(fā)明的鐵氧體中，對這樣的主要成分可以添加公知的各種輔助成分。
輔助成分及其含量，例如為SiO20.005～0.03質(zhì)量％，CaO0.008～0.17質(zhì)量％，Nb2O50.005～0.03質(zhì)量％，Ta2O50.01～0.08質(zhì)量％，V2O50.01～0.1質(zhì)量％，ZrO20.005～0.03質(zhì)量％，Bi2O30.005～0.04質(zhì)量％，MoO30.005～0.04質(zhì)量％，可以添加這些輔助成分中的一種或兩種以上成分。
這些輔助材料中特別優(yōu)選地為SiO2、CaO。當(dāng)SiO2不足0.005質(zhì)量％或CaO不足0.008質(zhì)量％時(shí)，電阻下降且電損耗大。并且，當(dāng)SiO2超過0.03質(zhì)量％或CaO超過0.17質(zhì)量％時(shí)，由于燒制時(shí)的異常晶粒長大無法獲得所需的飽和磁通密度Bs和低電損耗。
在本發(fā)明中，鐵氧體磁芯的主要成分，當(dāng)以下述鐵氧體組成式(1)中的δ值(過剩氧量或陽離子缺陷量)為，δ值≤0.001，優(yōu)選為δ值≤0.0005。
(Zn2+a，Ni2+b，Mn2+c，Mn3+d，F(xiàn)e2+e，F(xiàn)e3+f)O4+δ……式(1)而在上述式(1)中，a+b+c+d+e+f＝3，并且滿足δ＝a+b+c+(3/2)d+e+(3/2)f-4的關(guān)系。
當(dāng)δ值超過0.001時(shí)，高溫下的磁穩(wěn)定性惡化，特別是出現(xiàn)在鐵氧體中的第二峰值溫度以上的溫度下的鐵芯損耗的惡化率和初導(dǎo)磁率μi的惡化率變大的傾向。另外，δ值也可以為零，但是當(dāng)以δ為零的方式控制燒制條件時(shí)，由于難以穩(wěn)定地獲得所需的磁特性，所以優(yōu)選δ值＞0。
根據(jù)成分分析和Fe2+與Mn3+的定量求出δ值。
對于成分分析，是在將MnZnNi鐵氧體燒結(jié)體粉碎，形成粉末狀之后，采用熒光X射線分析儀(例如，由(株)リガク制造的サイマルテイツク3530等)，利用玻璃小球進(jìn)行的。
Fe2+和Mn3+是將MnZnNi鐵氧體燒結(jié)體粉碎成粉末狀，用酸溶解后，用K2Cr2O7溶液進(jìn)行電位差滴定來定量的。
對于Ni2+、Zn2+是在假定由成分分析所得的Ni、Zn全部以2價(jià)離子形式存在的條件下求出其含量的。并且，F(xiàn)e3+、Mn2+的量，是從利用成分分析獲得的Fe、Mn量中分別減去通過上述電位差滴定求出的Fe2+、Mn3+的量所得的值。
利用這樣求出的各個(gè)值，使同時(shí)滿足a+b+c+d+e+f＝3，和δ＝a+b+c+(3/2)d+e+(3/2)f-4，計(jì)算出δ的值。
根據(jù)本發(fā)明的鐵氧體磁芯，與現(xiàn)有的鐵氧體磁芯一樣，是通過燒制原料粉末的成形體來制造的。原料粉末既可以通過煅燒原料來制造，也可以通過不設(shè)煅燒工序的焙燒法等直接制造。
明確并完全地掌握獲得前述范圍內(nèi)的δ值所需的必要條件極為困難，但是，本發(fā)明人通過適當(dāng)?shù)夭僮饕韵碌目刂茀?shù)，由實(shí)驗(yàn)確認(rèn)可以容易地將δ值控制在上述范圍內(nèi)。
即，(1)主成分組成優(yōu)選在上述范圍之內(nèi)。
(2)燒制條件
在燒制工序中，順序設(shè)置升溫部、穩(wěn)定部和降溫部。
(i)升溫部優(yōu)選在從900℃至穩(wěn)定溫度的溫度范圍內(nèi)，更優(yōu)選在從600℃至穩(wěn)定溫度的溫度范圍內(nèi)，保護(hù)氣氛中的氧濃度優(yōu)選在10％以下，更優(yōu)選在3％以下，并且，升溫速度優(yōu)選為50～300℃/hr，更優(yōu)選為50～150℃/hr。升溫部中的條件控制為，對δ值的控制沒有大的影響，通過以這種方法控制升溫部，獲得致密的鐵氧體磁芯，結(jié)果，提高了飽和磁通密度，減小了鐵芯損耗。
另外，在比上述溫度范圍低的低溫側(cè)，氧濃度可以超過上述限定范圍，也可以與空氣中的濃度相同。
(ii)穩(wěn)定部保持溫度(穩(wěn)定溫度)適當(dāng)?shù)剡x定在1250～1400℃左右的范圍內(nèi)。燒制保護(hù)氣氛采用過去不采用的較為缺氧的保護(hù)氧氣，更具體地說氧濃度為0.05～0.8％。
(iii)降溫部當(dāng)以位于900～1200℃范圍內(nèi)的溫度為Tn時(shí)，在從穩(wěn)定溫度至溫度Tn的降溫過程中，溫度T(單位K)時(shí)的保護(hù)氣氛中的氧濃度PO2(單位％)以滿足Log(PO2)＝a-b/T……(式)的方式階段性或連續(xù)性的減少，在溫度Tn下，保護(hù)氣氛中的氧濃度減小為0～0.01％，優(yōu)選減小至0～0.001％。在上式中，a優(yōu)選為3～14，更優(yōu)選為5～13，進(jìn)一步優(yōu)選為7～11，b優(yōu)選為5000～23000，更優(yōu)選為8000～21000，進(jìn)一步優(yōu)選為11000～19000。
在氧濃度PO2隨溫度T減小而連續(xù)減小的情況下，通常，可將a和b分別設(shè)定為特定值。另一方面，在氧濃度PO2隨著溫度T的下降而階段性地減小的情況下，在PO2保持一定值的溫度范圍內(nèi)，可以以a-b/T為一定值的方式使a和/或b變化。即，a和b隨著溫度T的變化而變化或者不變。在氧濃度階段性變化的情況下，氧濃度保持一定的溫度范圍優(yōu)選超過100℃。當(dāng)氧濃度保持一定的溫度范圍擴(kuò)大時(shí)，隨溫度的下降使氧濃度減小的效果不充分。a和b的具體值可以被適當(dāng)解決以獲得最好的結(jié)果。
從穩(wěn)定溫度到溫度Tn之間的降溫速度為20～200℃/hr，特別地，優(yōu)選為40～150℃/hr。另一方面，從溫度Tn至室溫之間的降溫速度優(yōu)選為從穩(wěn)定溫度至溫度Tn之間的降溫速度的2～10倍。
到溫度Tn為止的氧濃度的減少，可以通過用氧以外的氣體(氮?dú)饣蚨栊詺怏w)混合的氧氣或空氣的混合比減少來實(shí)現(xiàn)。而且，通常，在溫度Tn下氧氣和空氣的混合比可以為零。即使氧氣和空氣的混合比為零，由于存在不可避免地存在殘留乃至產(chǎn)生的氧，所以通常氧的濃度不會(huì)完全為零。但是，由于在比溫度Tn低的低溫側(cè)降溫速度快，所以即使殘留有0.01％左右的低濃度的氧，涉及到δ值的影響也很少。
可以適當(dāng)?shù)卮_定溫度Tn，以便獲得最佳的效果。
在升溫部、穩(wěn)定部和降溫部的各保護(hù)氣氛中，氧以外的氣體實(shí)際上優(yōu)選為氮?dú)饣蛳∮袣怏w。
下面對本發(fā)明中的優(yōu)選條件作進(jìn)一步的說明。
燒制溫度為1250℃以上、1400℃以下，優(yōu)選為1300～1360℃，燒制時(shí)的穩(wěn)定部的氧濃度為0.05～0.8％。當(dāng)燒制溫度不足1250℃時(shí)，燒制密度降低，結(jié)果飽和磁通密度降低，鐵芯損耗也存在增大的傾向。另一方面，當(dāng)燒制溫度過高時(shí)，產(chǎn)生異常晶粒長大，鐵芯損耗易于增大。并且，當(dāng)燒制時(shí)的穩(wěn)定部的氧濃度超過0.8％時(shí)，在高溫下長時(shí)間保存時(shí)的鐵芯損耗的惡化率增大。另外，從控制鐵芯損耗惡化率的角度看，穩(wěn)定部的氧濃度也可以為0％，但是，在穩(wěn)定部的氧濃度極低時(shí)難以獲得所需的電磁特性，特別是鐵芯損耗會(huì)增大，因而，氧濃度優(yōu)選不低于上述范圍。
另外，在本發(fā)明中，燒制時(shí)間(穩(wěn)定部的時(shí)間)與現(xiàn)有的鐵氧體制造方法相比沒有特別的改變，通常，可以為2～10小時(shí)。并且，在煅燒工序、焙燒工序、成形工序等其它各個(gè)工序中的條件與現(xiàn)有的鐵氧體制造方法相比也沒有特別的改變，例如，成形壓力可以為48～196MPa。
根據(jù)本發(fā)明的鐵氧體磁芯，在高溫下具有優(yōu)異的磁特性。更具體地說，當(dāng)測定磁場為1000A/m時(shí)，100℃下的飽和磁通密度可以在450mT以上，進(jìn)而可以在455mT以上，150℃下的飽和磁通密度可以在380mT以上，進(jìn)而可以在385mT以上，并且，在100℃下，100kHz、200mT時(shí)的鐵芯損耗可以在900kW/m3以下，進(jìn)而可以在750kW/m3以下。
并且，在150℃、2000小時(shí)的保存條件下的鐵芯惡化率可以在3％以下，進(jìn)而可以在1％以下，在175℃、2000小時(shí)的保存條件下鐵芯損耗的惡化率可以在10％以下，進(jìn)而，可以在5％以下，在200℃、2000小時(shí)的保存條件下的鐵芯損耗的惡化率可以在50％以下，進(jìn)而可以在40％以下，更進(jìn)一步可以在30％以下。
實(shí)施例下面，舉具體的實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)地說明本發(fā)明。
表1所示的鐵氧體磁芯試樣按以下的順序制造。
首先，按表1所示的成分準(zhǔn)備主成分的原料，在對它們進(jìn)行濕式混合后，用噴霧干燥器干燥，以900℃進(jìn)行2小時(shí)煅燒。
接著，混合主成分原料的煅燒物和輔助成分的原料。對于輔助成分原料，采用SiO2、CaCO3、Nb2O5。輔助成分原料的添加量，在最終成分(鐵氧體磁芯成分)中，SiO2含量為0.010質(zhì)量％，CaO含量為0.060質(zhì)量％，Nb2O5含量為0.020質(zhì)量％。
將輔助成分添加到主原料的原料煅燒物中，一邊進(jìn)行粉碎一邊進(jìn)行混合。將煅燒物的平均粒徑粉碎到大約1.5μm。
向所得到的混合物中加入作為粘合劑的PVA(聚乙烯醇)，在用噴霧干燥器顆?；?，以98MPa(1ton/cm2)的壓力對該粉末加壓成形，獲得環(huán)形磁芯的試樣。
按以下條件燒制所獲得的環(huán)形磁芯試樣。另外，在升溫部、穩(wěn)定部和降溫部中，保護(hù)氣氛中的氧以外的氣體為氮?dú)狻?br> 升溫部的升溫速度，從室溫(R.T.)至900℃為300℃/hr、從900℃至穩(wěn)定溫度為100℃/hr。保護(hù)氣氛中的氧濃度在600℃以上時(shí)控制在3％以下。
并且，穩(wěn)定部的持續(xù)時(shí)間為5小時(shí)，穩(wěn)定溫度、穩(wěn)定部的氧濃度采用表1中所示的條件。
并且，在從穩(wěn)定溫度至1000℃的冷卻帶中，在溫度T(單位K)下的氧濃度PO2(單位％)為Log(PO2)＝a-b/T
其中以a＝7～11的范圍內(nèi)的特定值和b＝11000～19000的范圍內(nèi)的特定值的方式分別進(jìn)行控制，降溫速度(冷卻速度)為50℃/hr。在1000℃以下，保護(hù)氣氛中的氧濃度在0.01％以下，降溫速度為300℃/hr。
在各試樣中，分別按下述要點(diǎn)測定鐵芯損耗(電損耗)Pcv的值、高溫保存時(shí)Pcv的惡化率、100℃和150℃下飽和磁通密度Bs100和Bs150、以及δ值。
(1)鐵芯損耗Pcv施加100kHz、200mT(最大值)的正弦波交流磁場，在100℃下的鐵芯損耗采用B-H分析進(jìn)行測定。
(2)鐵芯損耗Pcv的惡化率分別在150℃、175℃和200℃的保護(hù)氣氛中將試樣保存2000小時(shí)，在保存前后分別測定鐵芯損耗，保存前的鐵芯損耗為Pcvb，保存后的鐵芯損耗為Pcva，由鐵芯損耗的惡化率＝100(Pcva-Pcvb)/Pcvb算出鐵芯損耗的惡化率。
(3)飽和磁通密度Bs100、Bs150施加磁場為1000A/m，100℃和150℃下的飽和磁通密度Bs100和Bs150采用B-H分析進(jìn)行測定。
(4)δ值δ值由成分分析和Fe2+與Mn3+的定量求出。即，對于成分分析，粉碎MnZnNi鐵氧體燒結(jié)體、形成粉末狀之后，采用熒光X射線分析裝置((株)リガク制造的サイマルテイツク3530)利用玻璃小球法進(jìn)行測定。
將MnZnNi燒結(jié)體粉碎形成粉末狀，用酸溶解后，用K2Cr2O7溶液進(jìn)行電位差滴定，以便對Fe2+和Mn3+進(jìn)行定量。
此外，對于Ni2+、Zn2+，假定由成分分析獲得的Ni、Zn全部以二價(jià)離子的形式存在。并且，F(xiàn)e3+、Mn2+的量是從利用成分分析獲得的Fe、Mn的量中減去由上述電位差滴定求出的Fe2+、Mn3+的量所得的值。
采用這些值，在上述式(1)中，以滿足a+b+c+d+e+f＝3，和δ＝a+b+c+(3/2)d+e+(3/2)f-4的方式，計(jì)算出δ的值。
其結(jié)果表示在表1中。表1成分燒制條件PcvFe2O3MnO ZnO NiO溫度 PO2δ Bs100 Bs150 100℃Pcv保存惡化率(％)試樣 (mol％) (mol％) (mol％) (mol％)(℃) (％) ×10-3(mT) (mT) (kW/m3)150℃ 175℃ 200℃實(shí)施例1 56.5 29.09.5 5.01350 0.30.1455385650 0.23.025實(shí)施例2 56.0 34.56.0 3.51320 0.50.3460380600 1.05.040實(shí)施例3 56.5 29.010.04.51300 0.80.9450380550 2.99.045實(shí)施例4 56.0 36.05.0 3.01280 0.20.8450390750 2.58.543實(shí)施例5 57.0 34.55.0 3.51320 0.30.8450405850 2.88.546實(shí)施例6 57.0 27.010.06.01300 0.30.7450380880 2.17.942比較例1 57.5*31.56.0 5.01350 0.31.5* 465400950*4.0* 15*60*比較例2 56.5 29.09.5 5.01350 20.8* 15.0* 440* 375* 1150* 25.0* 88.0* 185*比較例3 56.5 29.09.5 5.01200* 0.50.8430* 370* 930*2.58.552*比較例4 55.5*34.08.0 2.5* 1300 0.50.8445* 365* 450 2.17.641比較例5 56.0 34.04.5*6.5* 1320 1.0* 1.4* 460380920*4.0* 13*58*比較例6 57.0 26.011.0* 6.01300 0.9* 1.2* 440* 360* 750 3.5* 10.5* 51**限定范圍之外或優(yōu)選范圍之外如表1所示，本發(fā)明的實(shí)施例，在100℃和150℃下的飽和磁通密度高，鐵芯損耗低。進(jìn)而，高溫儲(chǔ)藏時(shí)的鐵芯損耗惡化小。
與此相對，比較例中，在氧化鐵含量不到56mol％時(shí)，100℃和150℃的飽和磁通密度降低。并且，當(dāng)氧化鐵含量超過57mol％時(shí)，鐵芯損耗增大。
并且，當(dāng)氧化鋅含量不到5mol％時(shí)，表現(xiàn)出鐵芯損耗增大。并且，當(dāng)氧化鋅含量超過10mol％時(shí)，100℃和150℃下的飽和磁通密度下降。
并且，當(dāng)氧化鎳含量不足3mol％時(shí)，100℃和150℃下的飽和磁通密度下降。并且，氧化鎳的含量超過6mol％時(shí)，鐵芯損耗增大。
并且，當(dāng)燒制時(shí)的穩(wěn)定溫度不到1250℃時(shí)，100℃和150℃下的飽和磁通密度下降，鐵芯損耗也增大。并且，當(dāng)穩(wěn)定部的氧濃度超過0.8％時(shí)，高溫儲(chǔ)藏下的鐵芯損耗惡化增大。
由上可知，根據(jù)本發(fā)明的鐵氧體磁芯，100℃和150℃下的飽和磁通密度高，并且鐵芯損耗也低，而且在高溫儲(chǔ)藏下的鐵芯損耗的惡化減小，因而，可以滿足用于EV、HEV(電動(dòng)汽車、混合電動(dòng)汽車)的DC-DC換流器中的變壓器和扼流圈中的鐵氧體磁芯、或者設(shè)置在汽車引擎附近的在高溫下使用的鐵氧體磁芯所需的特性。
這樣，在高溫區(qū)的磁特性，特別是作為減小在150℃以上高溫保存后的鐵芯損耗惡化的理由，通過限定組成范圍、限定制造時(shí)的溫度條件和氧濃度的范圍，將δ值(陽離子缺陷量)抑制在規(guī)定值以下。
采用上述本發(fā)明，可以獲得100℃和150℃下的飽和磁通密度高、并且鐵芯損耗也低、而且高溫儲(chǔ)藏下的鐵芯損耗的惡化減小的鐵氧體磁芯。
因而，根據(jù)本發(fā)明的鐵氧體磁芯在高溫下使用，例如，適用于EV、HEV(電動(dòng)汽車、混合電動(dòng)汽車)的DC-DC換流器中的變壓器和扼流圈中使用的鐵氧體磁芯，或者設(shè)置在汽車引擎附近在高溫下使用的鐵氧體磁芯。
權(quán)利要求
1.一種鐵氧體磁芯，主要成分含有以Fe2O3計(jì)56～57mol％的氧化鐵、以ZnO計(jì)5～10mol％的氧化鋅、以NiO計(jì)3～6mol％的氧化鎳、其余為氧化錳(MnO)，在以(Zn2+a，Ni2+b，Mn2+c，Mn3+d，F(xiàn)e2+e，F(xiàn)e3+f)O4+δ……式(1)表示主成分時(shí)，上式(1)中的δ值為0≤δ值≤0.001，上式(1)中，滿足a+b+c+d+e+f＝3且δ＝a+b+c+(3/2)d+e+(3/2)f-4的關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵氧體磁芯，其中，0≤δ≤0.0005。
3.如權(quán)利要求1所述的鐵氧體磁芯，其中，當(dāng)測定的磁場為1000A/m時(shí)，100℃下的飽和磁通密度在450mT以上，150℃下的飽和磁通密度在380mT以上，當(dāng)施加100kHz、200mT的正弦波交流磁場時(shí)，100℃下的磁芯損耗在900kW/m3以下。
4.如權(quán)利要求1所述的鐵氧體磁芯，其中，在150℃、2000小時(shí)的保存條件下，磁芯損耗的惡化率在3％以下。
5.如權(quán)利要求1所述的鐵氧體磁芯，其中，在175℃、2000小時(shí)的保存條件下，磁芯損耗的惡化率在10％以下。
6.如權(quán)利要求1所述的鐵氧體磁芯，其中，在200℃、2000小時(shí)的保存條件下，磁芯損耗的惡化率在50％以下。
7.一種鐵氧體磁芯的制造方法，其中，在制造權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)的鐵氧體磁芯的方法中，具有燒制成形體以獲得鐵氧體磁芯的燒制工序，燒制工序順次包括升溫部、穩(wěn)定部和降溫部，在穩(wěn)定部中，保持溫度(穩(wěn)定溫度)在1250℃以上，氣氛中氧濃變?yōu)?.05～0.8％。
全文摘要
提供一種鐵氧體磁芯，主要成分含有以Fe
文檔編號(hào)H01F41/02GK1404076SQ0212987
公開日2003年3月19日 申請日期2002年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月20日
發(fā)明者石田茂敏, 渡邊雅彥, 安原克志 申請人:Tdk株式會(huì)社