DE69201579T2

DE69201579T2 - Polykristalline Ferrite.

Info

Publication number: DE69201579T2
Application number: DE69201579T
Authority: DE
Inventors: Shinji Nagata; Norio Sasaki; Mineo Yorizumi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1992-03-12
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2012-03-13
Also published as: US5302306A; EP0503639A1; DE69201579D1; EP0503639B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Ferrite, wie sie geeigneterweise in elektronischen Teilen verwendet werden, fur die Elektrokeramiken typisch sind, und die gute Hochfrequenzeigenschaften aufweisen.

Beschreibung des Stands der Technik

In den letzten Jahren besteht eine starke Tendenz zur Miniaturisierung und Hochleistungsfähigkeit elektronischer Geräte hin. Ähnliche Tendenzen zeigen sich bei verschiedenen Teilen, die elektronische Geräte aufbauen und auch bei verschiedenen Materialien hierfür. Z.B. besteht bei Ferriten, die fur geschaltete Spannungsquellen, Magnetköpfe und dergleichen wesentlich sind, Bedarf für die Entwicklung von Materialien, die bessere Hochfrequenzeigenschaften aufweisen, um Miniaturisierung der geschalteten Spannungsquellen und hohe Leistungsfähigkeit von Magnetköpfen zu erzielen.
Zu Beispielen von Ferriten mit kleiner Größe und guten Hochfrequenzeigenschaften gehören polykristalline Erzeugnisse, die z.B. dadurch erhalten werden, daß wassrige Lösungen von Ausgangsmaterialien einer Naßreaktion mit gemeinsamer Ausfallung unterzogen werden, um feine Teilchen eines durch gemeinsame Ausfällung erhaltenen Ferritmaterials zu erhalten, und daß dann die feinen Teilchen gesintert werden. Da das durch gemeinsame Ausfällung hergestellte Ferritmaterial Spinellphase aufweist, ist keinerlei Brenntechnik erforderlich, abweichend von bekannten Keramikprozessen. Ein Sintererzeugnis kann durch einen einfachen Prozeß mit Trocknung, Formung und Sintern erhalten werden, womit ein anderer Vorteil dahingehend verbunden ist, daß eine gleichmäßige Zusammensetzung erhalten wird, wodurch durch gemeinsames Ausfällen erhaltenes Ferritmaterial zur Verwendung als Ausgangspulver für Ferrite geeignet ist.
Wenn jedoch Ferrite aus durch gemeinsame Ausfällung hergestelltem Ferritmaterial erzeugt werden, besteht die Tendenz, daß die Spinellkristalle beim Sintern zersetzt werden, wodurch die Schwierigkeit entsteht, daß das sich ergebende Enderzeugnisse feine Risse enthält, mit dem Ergebnis, daß die mechanische Beständigkeit und die magnetischen Eigenschaften verschlechtert sind.
Um Ferrite mit guten Eigenschaften ausgehend von durch gemeinsame Ausfällung hergestellten Ferritmaterialien zu erhalten, wurde es als erforderlich angesehen, sich auf einen speziellen Sinterablauf zu stützen. Z.B. sind Techniken bekannt, wie sie in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. 60-141669 und 1-152707 offenbart sind. Der in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 60-141669 dargelegte Ablauf umfaßt das Erwärmen in einer Atmosphäre aus einem Mischgas aus N&sub2; und H&sub2; mit einer vorgegebenen Aufheizrate mit anschließendem Sintern. Der Ablauf gemäß der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 1-152707 umfaßt ein Sintern in Vakuum oder in einer Atmosphäre eines Inertgases wie N&sub2; oder H&sub2; mit einer vorgegebenen Aufheizrate. Darüber hinaus legt die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 63 252929 einen Ablauf dar, bei dem der Gehalt zweiwertigen Eisens in Ausgangsmaterialien geeignet eingestellt wird, um die Ausbildung von Poren bei der thermischen Behandlung zu unterdrücken, wodurch gewährleistet ist, daß ein Erzeugnis hoher Dichte ausgebildet wird.
Jedoch erfordern diese Abläufe komplizierte Schritte wie das Verwenden eines speziellen Typs von Sinteratmosphäre und eine strenge Steuerung der Aufheizrate, weswegen sie hinsichtlich der Produktivität bei Massenherstellung nicht zufriedenstellend sind.
Andererseits erfolgte bei Magnetköpfen wie Videoköpfen ein Wechsel von einkristallinen Ferritköpfen zu Verbundmagnetköpfen aus einkristallinen Ferriten und polykristallinen Ferriten, um Gleitstörsignale zu verringern und das S/R-Verhältnis zu verbessern.
Ein Verbundmagnetkopf we ist einen einkristallinen Ferrit mit hoher Sättigungsmagnetisierungs-Flußdichte auf der Seite eines vorderen Spalts sowie einen polykristallinen Ferrit mit hoher Permeabilität auf der Seite eines hinteren Spalts auf. Diese Art von Kopf ist dadurch vorteilhaft, obwohl er einfache Struktur aufweist, daß er gute elektromagnetische Wandlungswirkungsgrade aufweist und sich für Aufzeichnung mit hoher Dichte eignet.
Ein Verbundferrit, wie er für den Magnetkern eines Verbundmagnetkopfs verwendet wird, wird z.B. dadurch erhalten, daß sowohl ein einkristalliner Ferrit als auch ein polykristalliner Ferrit hergestellt werden und beide Ferrite einem Heißpreßvorgang unterzogen werden. So erfordert der bekannte Prozeß zur Herstellung eines Verbundferrits eine Anzahl von Schritten, weswegen er vom Gesichtspunkt einer Verringerung der Herstellkosten aus sehr nachteilig ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist demgemäß eine Aufgabe der Erfindung, einen polykristallinen Ferrit oder einen Verbundferrit zu schaffen, der hinsichtlich der Produktivität und der Massenherstellbarkeit zufriedenstellend ist.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, Ferritteilchen mit kleiner Größe mit guten Hochfrequenzeigenschaften zu schaffen, die durch Plasmaentladungssintern erhalten werden, ohne daß es beim Sintern erforderlich ist, sich auf eine strenge Einstellung der Aufheizrate und auf irgendeine spezielle Art von Gasatmosphäre zu stützen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Verbundferrit zu schaffen, wobei ein polykristallines Ferritpulver und ein einkristallines Ferritmaterial im Verlauf eines Heißpreßvorgangs miteinander verbunden werden, um dadurch den Herstellprozeß deutlich zu vereinfachen, was demgemäß zu einer Kostenverringerung führt.
Die vorstehenden Aufgaben können gemäß der Erfindung durch einen Ferrit gelöst werden, der einen polykristallinen Ferrit enthält, der dadurch erhalten wird, daß ein Ausgangsferritpulver durch eine Plasmaentladungstechnik gesintert wird.
Gemäß der Erfindung ist auch ein Verbundferrit geschaffen, der einen einkristallinen Ferrit und ein polykristallines Ferritpulver enthält, die mittels einer Technik miteinander verbunden sind, bei der ein Ausgangsferritpulver bereitgestellt wird und dieses Ausgangspulver einem Plasmaentladungs-Sintervorgang unterzogen wird, während Kontakt zu einem einkristallinen Ferritmaterial besteht, wodurch beim sich ergebenden Sintererzeugnis das polykristalline Ferritpulver und das einkristalline Material miteinander verbunden sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine Plasmaentladungs-Sintertechnik veranschaulicht;
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die den Mechanismus bei einer Plasmaentladungs-Sinterreaktion veranschaulicht;
Fig. 3 ist eine graphische Wiedergabe der magnetischen Permeabilität in Beziehung zur Freguenzänderung;
Fig. 4 ist eine graphische Wiedergabe des Werts von tan δ/u in Beziehung zur Frequenänderung für verschiedene Arten polykristalliner Ferrite gemäß der Erfindung und zum Vergleich; und
Fig. 5 ist eine graphische Wiedergabe der magnetischen Permeabilität im Verhältnis zur Frequenzänderung für polykristalline Ferrite, wie sie durch gewöhnliches Sintern von durch gemeinsame Fällung hergestellten Ferritmaterialien erhalten wurden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG UND AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG

Polykristalline Ferritteilchen gemäß der Erfindung sind solche, wie sie dadurch erhalten werden, daß gemeinsam ausgefällte Ferritteilchen einem Plasmaentladungs-Sintervorgang unterzogen werden, wodurch es sich erübrigt, eine spezielle Art Sinteratmosphäre zu verwenden und die Aufheizrate beim Sintern streng einzustellen. Die sich ergebenden Teilchen sind fein und verfügen über gute Hochfrequenzeigenschaften. Das Sintererzeugnis kann innerhalb sehr kurzer Zeit hergestellt werden. Darüber hinaus kann, wenn der Plasmaentladungs-Sintervorgang so ausgeführt wird, daß gemeinsam ausgefällte Ferritteilchen in Kontakt miteinander stehen oder in ein einkristallines Ferritmaterial eingebettet sind, ein Verbundferrit erhalten werden, der nach dem Sintern und Zusammendrücken aus polykristallinen Ferritteilchen und dem damit verbundenen einkristallinen Ferrit besteht.
Das Ausgangsferritpulver kann jedes bekannte sein, einschließlich solcher, die durch eine Festphasenreaktion hergestellt werden. Beim Ausführen der Erfindung ist es bevorzugt, gemeinsam ausgefällte Ferritpulver zu verwenden, die durch eine Reaktion für gemeinsame Ausfällung in einer wässrigen Lösung hergestellt wurden. Das gemeinsam ausgefällte Ferritmaterial wird aus wasserlöslichen Salzen, wie solchen von Mn²&spplus;, Zn²&spplus;, Fe²&spplus;, Fe³&spplus; und dergleichen durch eine Reaktion mit gemeinsamer Ausfällung erzeugt, bei der eine Alkalilösung zu einer wässrigen Lösung zugesetzt wird, deren Zusammensetzung eine eingestellte Ausgangsmischung der wasserlöslichen Salze ist, oder durch eine Oxidierungsreaktion des gemeinsam ausgefällten Erzeugnisses.
Die wasserlöslichen Salze sind unkritisch und zu ihnen gehören z.B. Sulfate, Hydrochloride und dergleichen.
Allgemein ist es bekannt, daß Metalloxide Hydroxylgruppen (OH-Gruppen) an ihren Oberflächen aufweisen. Die Anzahl der Hydroxylgruppen an den Oberflächen hängt für eine bestimmte Metalloxidzusammensetzung stark von den Herstellbedingungen ab.
Das gemeinsam ausgefällte Ferritmaterial oder -pulver, wie es bei der Erfindung verwendet wird, wird als Ausgangsmaterial bereitgestellt. Dieses gemeinsam ausgefällte Ferritmaterial weist eine große Anzahl von Hydroxylgruppen an seinen Oberflächen auf, was die feine Struktur beim Sintern stark beeinflußt.
Genauer gesagt, wird das bei der Erfindung verwendete gemeinsam gefällte Ferritpulver geformt und gesintert, um ein Sintererzeugnis zu erhalten. Beim Sintern stehen die Ausgangsteilchen in Berührung miteinander, woraufhin die Hydroxylgruppen in oder an den Oberflächen der Teilchen um ihre Kontaktbereiche herum eine entwässernde Kondensationsreaktion erfahren, wie es speziell in der folgenden Formel (1) dargestellt ist, wodurch bewirkt wird, daß eine anfängliche Schmelzverbindung der Teilchen weiterläuft:
Wenn jedoch die anfängliche Schmelzverbindung zu schnell weiterläuft, bleiben relativ große Hohlräume zurück, die von Teilchen umgeben sind. Solche Hohlräume verschwinden im Ver-1auf des Sinterns nicht, so daß das sich ergebende Sintererzeugnis eine Anzahl von Hohlräumen enthält. Um ein Sintererzeugnis mit hoher Dichte herzustellen, ist es wesentlich, daß die Ausbildung derartiger Hohlräume, wie vorstehend angegeben, im Anfangsstadium des Sintervorgangs auf ein Minimum unterdrückt wird. Zu diesem Zweck wird es als wirkungsvoll angesehen, die Anzahl der Hydroxylgruppen an der Oberfläche des gemeinsam gefällten Ferritmaterials zu verringern, damit die Schmelzverbindung zwischen den Teilchen im anfänglichen Sinterstadium nicht zu schnell weiterläuft.
Um die Oberflächenzustände wie die Anzahl der Hydroxylgruppen an der Oberfläche zu steuern, können verschiedene Verfahren verwendet werden, wozu ein Verfahren des Eintauchens in eine saure wässrige Lösung und ein Verfahren des Eintauchens in eine alkalische wässrige Lösung gehören.
Jedoch wird beim Verfahren des Eintauchens in eine saure wässrige Lösung die Säure, HX, an der Oberfläche einer Hydroxylgruppe adsorbiert, wie in der folgenden Formel (2) dargestellt, so daß die Säure, HX, im Verlauf des Sinterns relativ leicht dissoziiert, wie durch eine thermische Zersetzungsreaktion, wodurch Rückkehr zu den ursprünglichen Hydroxylgruppen an der Oberfläche erfolgt. In diesem Sinn ist das Eintauchen in eine saure wässrige Lösung nicht zufriedenstellend.
wobei X Cl&supmin;, SO&sub4;²&supmin; oder dergleichen ist.
Andererseits ist es beim Verfahren des Eintauchens in eine alkalische wässrige Lösung erforderlich, dab Wasser (H&sub2;O) vorhanden ist, um eine Hydroxylgruppe an der Oberfläche zu ersetzen, wie es speziell in der Formel (3) dargestellt ist, damit eine Zersetzungsreaktion nicht leicht fortschreitet.
wobei M Li&spplus;, Mg²&spplus; oder dergleichen ist.
So wird es möglich, einen Sinterferrit hoher Dichte dadurch zu erzeugen, daß das gemeinsam gefällte Ferritmaterial in eine alkalische wässrige Lösung getaucht wird.
Ein erfindungsgemäßer Ferrit wird dadurch erhalten, daß ein Ausgangsferritpulver geformt wird und der sich ergebende Formling durch eine Plasmaentladungs-Sintertechnik gesintert wird.
Plasmaentladungs-Sintertechnik ist eine neuartige Sintertechnik, die eine Plasmaentladung fur die Sinterreaktion verwendet. Die Plasmaentladungs-Sintertechnik wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Gemäß dieser Figur wird ein Ausgangsferritpulver 2 in einer wärmebeständigen, sehr druckfesten zylindrischen Form 1 mit Öffnungen an entgegengesetzten Seiten angeordnet. Elektroden 3, 3 mit jeweils einem Vorsprung, der in eine Öffnung der Form 1 eingesetzt werden kann, werden durch die jeweiligen Öffnungen eingeführt, wie dargestellt. Durch das Einführen wird auf das Ausgangsferritpulver 2 ein vorgegebener verdichtender Druck ausgeübt. Anschließend wird an die Elektroden 3,3 ein geeignetes Potential angelegt, um dafür zu sorgen, daß zwischen ihnen ein Entladungsplasma auftritt. Dadurch werden die Oberflächen des Ausgangsferritpulvers 2 aktiviert und durch das Anlegen elektrischen Stroms erwärmt, was zum Sintern führt. Das Sintern des Ausgangsferritpulvers 2 durch die Plasmaentladungs-Sintertechnik ermöglicht das Erhalten eines gesinterten Volumenerzeugnisses innerhalb einer sehr kurzen Zeit von 2 bis 3 Minuten.
Es ist bevorzugt, daß das Ausgangsferritpulver vor seinem Sintern durch die Plasmaentladungs-Sintertechnik bei Temperaturen nicht unter 900 ºC wärmebehandelt wird. Durch die Wärmebehandlung verbessern sich die magnetischen Eigenschaften des sich ergebenden polykristallinen Ferrits beträchtlich. Die Behandlungszeit ist unkritisch und sollte vorzugsweise geeignet gewählt werden. Wenn die Wärmebehandlungstemperatur unter 900 ºC liegt, können keine guten Ergebnisse erwartet werden.
Beim Sinterschritt gemäß der Plasmaentladungs-Sintertechnik, kann nicht nur ein polykristallines Sinterferriterzeugnis erhalten werden, wie vorstehend angegeben, sondern auch ein Verbundferriterzeugnis, das aus polykristallinen Ferritteilchen und einem einkristallinen Ferritmaterial besteht, die miteinander verbunden sind. Im letzteren Fall wird die Plasmaentladungs-Sintertechnik so ausgeführt, daß das einkristalline Ferritmaterial in Kontakt mit den Ausgangsteilchen steht oder in diese eingebettet ist. Dadurch wird der Herstellungsschritt sehr vereinfacht, mit einer Verringerung der Herstellkosten. Darüber hinaus können der polykristalline Ferrit und das einkristalline Ferritmaterial bei niedrigen Temperaturen innerhalb kurzer Zeit heißgepreßt werden, was zur Tatsache führt, daß gute Grenztrennung zwischen dem polykristallinen und dem einkristallinen Ferrit gewährleistet ist. So sind die steuernden Eigenschaften der Grenzfläche, wie ein sehr kleines Ausmaß von Mäanderbildung an der Grenzfläche, verbessert.
Die Plasmaentladungs-Sintertechnik wird prinzipiell unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Wenn ein Potential direkt an das Ausgangsferritpulver angelegt wird, erfolgt im Raum 4a zwischen den Pulverteilchen 4 eine Mikroentladung, wodurch ein Plasma hervorgerufen wird. Der Oxidfilm und Verunreinigungen wie entlang dem Verlauf der Pulverteilchen 4 adsorbierte Gase werden durch die Wirkung des Plasmas verdampft und entfernt, woraufhin sich Wärme- und Spannungsenergien an den Oberflächen der Teilchen 4 ansammeln, wodurch diese aktiviert werden. Infolgedessen wird eine Anzahl von Raumgitterpunkten erzeugt, wodurch sich die Diffusionskonstante für die Bewegung der Atome so erhöht, daß sie einige hundertmal größer als im gewöhnlichen Zustand ist. Gleichzeitig wird zwischen den Teilchen 4 Joulesche Wärme erzeugt, was aktive Wärmediffusion bewirkt. Daher kann der Sintervorgang innerhalb sehr kurzer Zeit abgeschlossen werden.
Wenn ein Potential in einem Zustand angelegt wird, bei dem ein einkristalliner Ferrit in Kontakt mit einem Ausgangsferritpulver steht oder in dieses Ferritpulver eingebettet ist, wird ein Plasma gemäß dem zuvor dargelegten Prinzip zwischen den Ausgangsferritteilchen und dem einkristallinen Ferrit erzeugt. Diese Oberflächen werden aktiviert, um die Teilchen und den einkristallinen Ferrit innerhalb kurzer Zeit bei niedrigen Temperaturen miteinander zu verbinden.
Die Erfindung wird anhand von Beispielen spezieller beschrieben.

Beispiel 1

Bei diesem Beispiel wurde ein Mn-Zn-Ferritausgangspulver, das durch eine Naßreaktion für gemeinsames Ausfällen in wässriger Lösung hergestellt wurde, durch eine Plasmaentladungs-Sintertechnik gesintert, um einen polykristallinen Ferrit zu erhalten.
Zunächst wurden Ausgangsmaterialien bereitgestellt, zu denen ein Fe-Material wie FeSO&sub4; 7H&sub2;O, ein Mn-Material wie MnSO&sub4; 5H&sub2;O und ein Zn-Material wie ZnSO&sub4; 7H&sub2;O gehörten. Es wurde eine wässrige Lösung hergestellt, die MnO:ZnO:Fe&sub2;O&sub3; = 28:20:52 enthielt. Zur wässrigen Lösung wurde als alkalischer Bestandteil Kaliumhydroxid so zugegeben, daß der pH- Wert der wässrigen Lösung aufll eingestellt war.
Anschließend wurde, während die wässrige Lösung ausreichend gerührt wurde, Kaliumchlorat, KClO&sub3;, als Oxidationsmittel zugegeben, gefolgt von einer Reaktion, während die Reaktionslösung für eine Stunde auf einer Temperatur von 100 ºC gehalten wurde. Nach dem Abschluß der Reaktion wurde das sich ergebende Reaktionserzeugnis ausreichend mit Wasser gewaschen, gefiltert und getrocknet, um ein feines Pulver aus gemeinsam gefälltem Mn-Zn-Ferrit zu erhalten.
2 g des feinen Pulvers aus gemeinsam gefälltem Mn-Zn-Ferrit wurden einer Eintauchbehandlung in eine gesättigte wässrige Lösung aus Magnesiumhydroxid, Mg(OH)&sub2;, unterzogen, während ausreichendes Rühren für 1 Stunde bei einer Temperatur von 100 ºC erfolgte. Der pH-Wert der Lösung für die Tauchbehandlung war vom pH-Wert 10 vor der Behandlung auf den pH-Wert 8,5 nach der Behandlung abgesenkt. Daraus ergab sich, daß der Ferrit behandelt war.
Nach Abschluß der Tauchbehandlung wurde das feine Pulver des gemeinsam gefällten Mn-Zn-Ferrits gefiltert und getrocknet, um ein behandeltes Pulver zu erhalten.
Danach wurde das so behandelte feine Pulver des gemeinsam gefällten Mn-Zn-Ferrits für 2 Stunden bei 2.000 ºC in einer Gasatmosphäre aus N&sub2; gebrannt. Es wurde bestätigt, daß sich beim Brennen 10 bis 20 % α-Hämatit (Fe&sub2;O&sub3;) bildete.
Das feine Pulver des gemeinsam gefällten Mn-Zn-Ferrits wurde für 5 Minuten einem Sintervorgang an Luft durch eine Plasmaentladungs-Sintertechnik unterzogen, um einen polykristallinen Nn-Zn-Ferrit zu erhalten. Das Sintern wurde bei den Bedingungen eines Verdichtungsdrucks von 500 kgf/cm² und eines Stroms von 2.000 A ausgeführt.
Dann wurde der polykristalline Nn-Zn-Ferrit für 6 Stunden bei 900 ºC in einer Gasatmosphäre aus N&sub2; getempert.
Der so getemperte polykristalline Mn-Zn-Ferrit wurde einer Röntgenbeugungsanalyse unterzogen, um seine Teilchenstruktur zu bestimmen, wobei es sich zeigte, daß der Ferrit, obwohl er an Luft getempert war, aus einer einzelnen Spinellphase bestand und so dicht war, daß seine Dichte nicht weniger als 99 % der eigentlichen Dichte betrug.
Der polykristalline Mn-Zn-Ferrit wies eine solche Teilchenstruktur auf, daß deren Größe kleiner als 1 bis 2 um war. Angesichts der Tatsache, daß die zum Abschließen der Sinterreaktion erforderliche Zeitspanne nur 5 Minuten betrug, wird angenommen, daß die polykristallinen Mn-Zn-Ferritteilchen nur wenig wuchsen. Diese Ergebnisse sind unabhängig von der Aufheizrate beim Sintern.
Wenn dagegen das gemeinsam gefällte, feine Nn-Zn-Ferritpulver durch eine gewöhnliche Sintertechnik (Vergleichsbeispiel 1) gesintert wurde, wies der sich ergebende polykristalline Mn-Zn-Ferrit eine Größe von 10 bis 15 um auf. So konnte kein feines Pulver eines polykristallinen Ferrits erhalten werden.
Die polykristallinen Mn-Zn-Ferritpulver des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 1 wurden jeweils dazu verwendet, eine ringförmige Probe mit einem Außendurchmesser von 6 mm, einem Innendurchmesser von 3 mm und einer Dicke von 1 mm herzustellen, gefolgt von einer Messung der magnetischen Permeabilität in bezug auf eine Frequenzänderung. Die Ergebnisse sind in den Fig. 3 und 5 dargestellt. Fig. 3 zeigt die Frequenzabhängigkeit der magnetischen Permeabilität der Probe unter Verwendung des polykristallinen Mn-Zn-Ferritpulvers des Beispiels. Fig. 5 zeigt die Frequenzabhängigkeit der magnetischen Permeabilität der Probe unter Verwendung des polykristallinen Mn-Zn-Ferritpulvers des Vergleichsbeispiels. In den Fig. 3 und 5 kennzeichnet die gestrichelte Linie jeweils den reellen Anteil (u'), wenn die magnetische Permeabilität, u, als komplexe Zahl u = u' - ju wiedergegeben wird. Dies entspricht der gewöhnlichen magnetischen Permeabilität (Induktivität). Die durchgezogene Linie kennzeichnet den imaginären Teil (u"), der dem Energieverlust entspricht. Idealerweise soll dieser Energieverlust so klein wie möglich sein.
Aus den Fig. 3 und 5 ist erkennbar, daß, während bei der Probe des Vergleichsbeispiels 1 der Verlust im Bereich über 100 khz zunimmt und sich die magnetische Permeabilität verringert, bei der erfindungsgemäßen Probe der Verlust im vorstehend genannten Bereich klein ist und hohe Permeabilität bis im Hochfrequenzbereich von 1.000 kHz oder darüber erhalten bleibt.
Darüber hinaus wurden die oben erhaltenen polykristallinen Mn-Zn-Ferritpulver sowie ein anderes polykristallines Mn-Zn- Ferritpulver (Vergleichsbeispiel 2), das dadurch erhalten wurde, daß ein bekanntes Ausgangspulver anstelle des gemeinsam gefällten Mn-Zn-Ferrits einem Naßmischen, einem Trocknen, einem Brennen, einem Nahlen, einem Formen und dann einem Sintern durch einen gewöhnlichen Sinterprozeß wie beim Vergleichsbeispiel 1 unterzogen wurde, einer Messung der Hochfrequenzeigenschaften unterzogen, wobei der Wert tan δ/u als Index verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 dargestellt.
Wie es aus Fig. 4 erkennbar ist, weist, wenn das gemeinsam gefällte feine Pulver des Mn-Zn-Ferrits durch die Plasmaentladungs-Sintertechnik gesintert wird, das sich ergebende Sintererzeugnis gute Hochfrequenzeigenschaften auf. Es ist zu beachten, daß dann, wenn das Ausgangspulver, wie es beim Vergleichsbeispiel 2 verwendet wurde, durch die Plasmaentladungs-Sintertechnik gesintert wurde, die magnetischen Eigenschaften schlecht waren und keiner Ausnutzung wert waren.

Beispiel 2

Ein gemeinsam gefälltes, feines Mn-Zn-Ferritpulver, das durch einen Naßfällungsprozeß auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 erhalten wurde, wurde thermisch bei verschiedenen Behandlungsbedingungen, wie in der Tabelle angegeben, behandelt (gebrannt) und anschließend der Plasmaentladungs-Sintertechnik unterzogen, um polykristalline Ferrite zu erhalten. Die Beziehung zwischen der Wärmebehandlungstemperatur und den magnetischen Eigenschaften der Ferrite wurde bestimmt.
Genauer gesagt, wurde ein gemeinsam gefälltes, feines Mn-Zn- Ferritpulver in einer Gasatmosphäre aus N&sub2; bei den in der Tabelle angegebenen Bedingungen wärmebehandelt.
Danach wurde das so behandelte gemeinsam gefällte, feine Mn- Zn-Ferritpulver bei denselben Bedingungen wie beim Beispiel 1 verwendet, durch die Plasmaentladungs-Sintertechnik gesintert, um ein polykristallines Mn-Zn-Ferriterzeugnis zu erhalten.
Die Dichte der so erhaltenen polykristallinen Mn-Zn-Ferrite wurde gemessen, mit dem Ergebnis, daß die Dichte so hoch war, daß sie nicht weniger als 99 % der eigentlichen Dichte betrug.
Diese polykristallinen Mn-Zn-Ferrite wurden jeweils dazu verwendet, eine ringförmige Probe mit einem Außendurchmesser von 6 mm, einem Innendurchmesser von 3 mm und einer Dicke von 1 mm herzustellen, und sie wurden einer Messung der magnetischen Permeabilität bei einer Frequenz von 1 MHz unterzogen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle dargestellt, in der auch die Ergebnisse für einen Ferrit dargestellt sind, der keiner Wärmebehandlung unterzogen wurde. Tabelle Wärmebehandlungstemperatur (ºC) Behandlungszeit (Stunden) Magnetische Permeabilität der Probe
Wie es aus der obigen Tabelle erkennbar ist, kann sehr hohe magentische Permeabilität erzielt werden, wenn das Ausgangsferritpulver bei Temperaturen nicht unter 900 ºC vorgeheizt wird und dann durch die Plasmaentladungs-Sintertechnik gesintert wird. Wenn das Ferritpulver nicht wärmebehandelt wird oder zwar wärmebehandelt wird, jedoch bei Temperaturen unter 900 ºC, ist die Permeabilität sehr klein und unzureichend zum Gewährleisten zufriedenstellender magnetischer Eigenschaften.

Beispiel 3

Ein feines Mn-Zn-Ferritausgangspulver, wie es auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 erhalten wurde, wurde durch die Plasmaentladungs-Sintertechnik gesintert, während das Pulver in Kontakt mit einem einkristallinen Mn-Zn-Ferritmaterial gebracht wurde, das dieselbe Zusammensetzung wie das feine Ausgangspulver aufwies, um dadurch den polykristallinen Mn- Zn-Ferrit und den einkristallinen Mn-Zn-Ferrit miteinander zu verbinden, um dadurch einen Verbundferrit zu erhalten.
Zunächst wurde, nach der Herstellung eines Mn-Zn-Ferritausgangspulvers durch einen Naßprozeß unter Verwendung der Reaktion für gemeinsames Ausfällen in wässriger Lösung, auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 das gemeinsam gefällte, feine Mn-Zn-Ferritpulver für 2 Stunden in einer Gasatmosphäre aus N&sub2; bei 1.000 ºC gebrannt.
Ein einkristalliner Mn-Zn-Ferrit mit derselben Zusammensetzung wie das gemeinsam gefällte, feine Mn-Zn-Ferritpulver wurde z.B. durch den Bridgeman-Prozeß hergestellt. Dieser Ferrit stand in Kontakt mit dem gemeinsam gefällten, feinen Mn-Zn-Ferritpulver und wurde einem Plasmaentladungs-Vorgang unter Verdichtungsdruck unterzogen. Beim Sintern wurde das gemeinsam gefällte, feine Mn-Zn-Ferritpulver in polykristallines Mn-Zn-Ferritpulver umgewandelt, wodurch ein Verbundferrit erhalten wurde, der aus dem einkristallinen Mn-Zn- Ferrit und dem polykristallinen Mn-Zn-Ferrit bestand, die miteinander verbunden waren.
Eine Betrachtung der Grenzfläche zwischen dem einkristallinen Nn-Zn-Ferrit und dem polykristallinen Mn-Zn-Ferrit, die miteinander verbunden waren, durch ein Rasterelektronenmikroskop zeigte, dab die Trennung an der Grenze sehr gut war, mit einem sehr kleinen Ausmaß einer Mäanderbildung an der Grenzfläche.
Wie es aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird das Ferritausgangspulver durch die Plasmaentladungs- Sintertechnik gesintert, wodurch ein Ferritpulver mit kleiner Größe mit guten Hochfrequenzeigenschaften erhalten werden kann, ohne dab auf eine spezielle Art Atmosphäre und eine strenge Einstellung z.B. der Aufheizrate beim Sintern zurückzugreifen ist.
Da das Ausgangsferritpulver unter Verdichtungsdruck gesintert ist, ist ein Verbinden mit einem einkristallinen Ferrit möglich, wenn ein solcher einkristalliner Ferrit in Kontakt mit dem Ausgangsferritpulver gebracht wird. Dies führt zu einem merklich vereinfachten Herstellprozeß und auch zu einer Kostenverringerung. Darüber hinaus wird die Plasmaentladungs-Sintertechnik innerhalb einer kurzen Zeit von nur einigen Ninuten bis zum Abschluß der Sinterreaktion ausgeführt, so daß die Trennung zwischen dem polykristallinen Ferrit und dem einkristallinen Ferrit an der Grenzfläche sehr gut ist und das Ausmaß einer Mäanderbildung an der Grenzfläche sehr klein ist.
Darüber hinaus ist eine Verbindungsherstellung zwischen einem polykristallinen und einem einkristallinen Ferrit bei einer sehr niedrigen Temperatur von ungefähr 900 ºC möglich, was zu guter Produktivität und Massenherstellbarkeit und auch zu Kosteneinsparungen führt.

Claims

1. Ferrit, der einen polykristallinen Ferrit enthält, der durch Sintern eines Ausgangsferritpulvers durch eine Plasmaentladungs-Sintertechnik erhalten wurde.

2. Ferrit nach Anspruch 1, bei dem das Ausgangsferritpulver vor dem Sintern bei Temperaturen nicht unter 900 ºC wärmebehandelt wurde.

3. Ferrit nach Anspruch 1, bei dem das Ausgangsferritpulver ein gemeinsam gefälltes Ferritmaterial ist, das einem Eintauchen in eine alkalische, wässrige Lösung unterzogen wurde.

4. Ferrit nach Anspruch 1, bei dem das Sintern, nachdem das Ausgangsferritpulver geformt wurde, unter Verdichtungsdruck ausgeführt wird.

5. Verbundferrit, der einen einkristallinen Ferrit und einen polykristallinen Ferrit enthält, der dadurch erhalten wurde, daß ein Ausgangsferritpulver in Kontakt mit dem einkristallinen Ferrit durch eine Plasmaentladungs-Sintertechnik gesintert wurde, um dadurch den Verbundferrit mit dem sich ergebenden polykristallinen Ferrit und dem einkristallinen Ferrit in verbundenem Zustand zu erhalten.

6. Verbundferrit nach Anspruch 5, bei dem das Ausgangsferritpulver vor dem Sintern bei Temperaturen nicht unter 900 ºC wärmebehandelt wurde.

7. Ferrit nach Anspruch 5, bei dem das Ausgangsferritpulver ein gemeinsam gefälltes Ferritmaterial ist, das einem Eintauchen in eine alkalische, wässrige Lösung unterzogen wurde.

8. Ferrit nach Anspruch 5, bei dem das Sintern, nachdem das Ausgangsferritpulver geformt wurde, unter Verdichtungsdruck ausgeführt wird.