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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024170313
(43)【公開日】2024-12-06
(54)【発明の名称】結晶化ガラス及び磁性素子コア材
(51)【国際特許分類】
C03C 10/00 20060101AFI20241129BHJP
H01F 1/34 20060101ALI20241129BHJP
【ＦＩ】
C03C10/00
H01F1/34 120
H01F1/34 140
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024084470
(22)【出願日】2024-05-24
(31)【優先権主張番号】P 2023086983
(32)【優先日】2023-05-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000232243
【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 太志
【テーマコード（参考）】
4G062
5E041
【Ｆターム（参考）】
4G062AA11
4G062BB01
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5E041AB01
5E041AB02
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5E041CA02
5E041HB11
5E041NN02
5E041NN13
5E041NN15
(57)【要約】
【課題】磁気特性の向上と鉄損の低減が可能な結晶化ガラス及び磁性素子コア材を提供する。
【解決手段】モル％で、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３ ５～８０％、ＳｉＯ２ １～８０％、ＮｉＯ＋ＭｎＯ２ ０．５～４０％を含有し、周波数１００ＭＨｚにおける比透磁率が１．３以上、２５℃における体積抵抗率Ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）が２以上である、結晶化ガラス。
【選択図】なし
【解決手段】モル％で、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３ ５～８０％、ＳｉＯ２ １～８０％、ＮｉＯ＋ＭｎＯ２ ０．５～４０％を含有し、周波数１００ＭＨｚにおける比透磁率が１．３以上、２５℃における体積抵抗率Ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）が２以上である、結晶化ガラス。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モル％で、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３ ５～８０％、ＳｉＯ２ １～８０％、ＮｉＯ＋ＭｎＯ２ ０．５～４０％を含有し、周波数１００ＭＨｚにおける比透磁率が１．３以上、２５℃における体積抵抗率Ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）が２以上である、結晶化ガラス。
【請求項2】
前記結晶化ガラスがフェライトを含む、請求項１に記載の結晶化ガラス。
【請求項3】
モル％で、ＮｉＯ ０．５～４０％を含有する、請求項１又は２に記載の結晶化ガラス。
【請求項4】
モル％で、ＭｎＯ２ ０．５～４０％を含有する、請求項１又は２に記載の結晶化ガラス。
【請求項5】
モル％で、Ｂ２Ｏ３ ０～８０％、Ｐ２Ｏ５ ０～８０％、Ａｌ２Ｏ３ ０～８０％を含有する、請求項１又は２に記載の結晶化ガラス。
【請求項6】
モル％で、ＺｎＯ １～４０％を含有する、請求項１又は２に記載の結晶化ガラス。
【請求項7】
モル％で、Ｌｉ２Ｏ ０～４０％、Ｎａ２Ｏ ０～４０％、Ｋ２Ｏ ０～４０％を含有する、請求項１又は２に記載の結晶化ガラス。
【請求項8】
モル％で、Ｂｉ２Ｏ３ ０～２０％を含有する、請求項１又は２に記載の結晶化ガラス。
【請求項9】
飽和磁化が１０ｅｍｕ／ｇ以上である、請求項１又は２に記載の結晶化ガラス。
【請求項10】
磁性素子のコア材として用いられる、請求項１又は２に記載の結晶化ガラス。
【請求項11】
前記磁性素子が、コイル、トランス、インダクタ、リアクトル、ノイズフィルタから選択される少なくとも一種である、請求項１０に記載の結晶化ガラス。
【請求項12】
モル％で、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３ ５～８０％、ＳｉＯ２ １～８０％、ＮｉＯ＋ＭｎＯ２ ０．５～４０％を含有し、周波数１００ＭＨｚにおける比透磁率が１．３以上、２５℃における体積抵抗率Ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）が２以上である結晶化ガラスからなる、磁性素子コア材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、結晶化ガラス及び磁性素子コア材に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、携帯機器、情報機器等の電子機器は急速に小型化、高機能化が求められており、これらに使われる磁性素子（コイル等）に対しても同様に小型化、高機能化が要求されている。しかしながら、特に高周波域（例えば、１ＭＨｚ以上）では、磁気特性の低下や損失（鉄損）の増加が課題となる。
【0003】
高周波域で用いられる磁性素子に好適なコア材料として、磁性金属合金とその表面に酸化物被膜が形成された材料が開示されている（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１８－１６６１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
磁性素子の更なる小型化のため、磁気特性の向上と鉄損の一層の低減が求められている。特に、鉄損の一種である渦電流損は周波数の二乗に比例して増加するため、高周波域用途においては渦電流損の低減が求められている。
【0006】
以上に鑑み、本発明は磁気特性の向上と鉄損の低減が可能な結晶化ガラス及び磁性素子コア材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決する結晶化ガラス及び磁性素子コア材の各態様について説明する。
【0008】
態様１の結晶化ガラスは、モル％で、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３ ５～８０％、ＳｉＯ２ １～８０％、ＮｉＯ＋ＭｎＯ２ ０．５～４０％を含有し、周波数１００ＭＨｚにおける比透磁率が１．３以上、２５℃における体積抵抗率Ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）が２以上であることを特徴とする。ここで、「ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３」はＦｅＯ及びＦｅ２Ｏ３の合量を意味する。「ＮｉＯ＋ＭｎＯ２」はＮｉＯ及びＭｎＯ２の合量を意味する。また、比透磁率はインピーダンスアナライザ（Ｋｅｙｓｉｇｈｔ製Ｅ４９９０Ａ）を用いて測定し、周波数１００ＭＨｚにおける値を意味する。また、体積抵抗率ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）はデジタルマルチメータ（株式会社エーディーシー製 Ｒ６５８１）を用いて４端子法（ＪＩＳ Ｋ７１９４）により測定される値を意味する。
【0009】
態様２の結晶化ガラスは、態様１において、結晶化ガラスがフェライトを含むことが好ましい。
【0010】
態様３の結晶化ガラスは、態様１又は態様２において、モル％で、ＮｉＯ ０．５～４０％を含有することが好ましい。
【0011】
態様４の結晶化ガラスは、態様１から態様３のいずれか一つの態様において、モル％で、ＭｎＯ２ ０．５～４０％を含有することが好ましい。
【0012】
態様５の結晶化ガラスは、態様１から態様４のいずれか一つの態様において、モル％で、Ｂ２Ｏ３ ０～８０％、Ｐ２Ｏ５ ０～８０％、Ａｌ２Ｏ３ ０～８０％を含有することが好ましい。
【0013】
態様６の結晶化ガラスは、態様１から態様５のいずれか一つの態様において、モル％で、ＺｎＯ １～４０％を含有することが好ましい。
【0014】
態様７の結晶化ガラスは、態様１から態様６のいずれか一つの態様において、モル％で、Ｌｉ２Ｏ ０～４０％、Ｎａ２Ｏ ０～４０％、Ｋ２Ｏ ０～４０％を含有することが好ましい。
【0015】
態様８の結晶化ガラスは、態様１から態様７のいずれか一つの態様において、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３ ０～２０％を含有することが好ましい。
【0016】
態様９の結晶化ガラスは、態様１から態様８のいずれか一つの態様において、飽和磁化が１０ｅｍｕ／ｇ以上であることが好ましい。
【0017】
態様１０の結晶化ガラスは、態様１から態様９のいずれか一つの態様において、磁性素子のコア材として用いられることが好ましい。
【0018】
態様１１の結晶化ガラスは、態様１０において、磁性素子が、コイル、トランス、インダクタ、リアクトル、ノイズフィルタから選択される少なくとも一種であることが好ましい。
【0019】
態様１２の磁性コア材は、モル％で、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３ ５～８０％、ＳｉＯ２ １～８０％、ＮｉＯ＋ＭｎＯ２ ０．５～４０％を含有し、周波数１００ＭＨｚにおける比透磁率が１．３以上、２５℃における体積抵抗率Ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）が２以上である結晶化ガラスからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、磁気特性の向上と鉄損の低減が可能な結晶化ガラス及び磁性素子コア材を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、好ましい実施態様について説明する。ただし、以下の実施態様は単なる例示であり、本発明は以下の実施態様に限定されるものではない。
【0022】
＜結晶化ガラス＞
本発明の結晶化ガラスは、モル％で、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３ ５～８０％、ＳｉＯ２ １～８０％、ＮｉＯ＋ＭｎＯ２ ０．５～４０％を含有し、周波数１００ＭＨｚにおける比透磁率が１．３以上、２５℃における体積抵抗率Ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）が２以上であることを特徴とする。上記構成を有する結晶化ガラスは、析出結晶周辺のガラスが絶縁体として機能することにより、高い体積抵抗を示す。渦電流損は体積抵抗が高いほど小さくなるため、本発明の結晶化ガラスは渦電流損を低減することができ、鉄損を低減することができる。また、比透磁率が大きいため、磁気特性を向上させることができる。
本発明の結晶化ガラスは、モル％で、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３ ５～８０％、ＳｉＯ２ １～８０％、ＮｉＯ＋ＭｎＯ２ ０．５～４０％を含有し、周波数１００ＭＨｚにおける比透磁率が１．３以上、２５℃における体積抵抗率Ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）が２以上であることを特徴とする。上記構成を有する結晶化ガラスは、析出結晶周辺のガラスが絶縁体として機能することにより、高い体積抵抗を示す。渦電流損は体積抵抗が高いほど小さくなるため、本発明の結晶化ガラスは渦電流損を低減することができ、鉄損を低減することができる。また、比透磁率が大きいため、磁気特性を向上させることができる。
【0023】
磁気特性を高める観点から、本発明の結晶化ガラスはフェライトを含有することが好ましく、主結晶としてフェライトを含有することがより好ましい。フェライトは、スピネルフェライト、ガーネットフェライト又は六方晶フェライトから選択される少なくとも一種であることが好ましい。例えば、スピネルフェライトは、ＡＦｅ２Ｏ４（ＡはＮｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｏ及びＭｇからなる群より選ばれる少なくとも一種）で表されることが好ましい。ガーネットフェライトは、ＲＦｅ５Ｏ１２（Ｒは希土類元素）で表されることが好ましい。六方晶フェライトは、ＸＦｅ１２Ｏ１９（ＸはＳｒ、Ｂａ及びＰｂからなる群より選ばれる少なくとも一種）で表されることが好ましい。比透磁率を高める観点からは、フェライトはスピネルフェライトであることが好ましい。具体的には、Ｎｉ－Ｚｎ系スピネルフェライト又はＭｎ－Ｚｎ系スピネルフェライトであることが好ましく、ＭｎＺｎＦｅ２Ｏ４又はＮｉＺｎＦｅ２Ｏ４であることがより好ましい。
【0024】
本発明の結晶化ガラスは、所望の磁気特性を得るためフェライト以外の磁性結晶を含有してもよい。磁性結晶とは、超強磁性、強磁性、常磁性、フェリ磁性などの性質を有する結晶を意味する。例えば、マグヘマイト（γ－Ｆｅ２Ｏ３）を含有してもよい。
【0025】
以下、本発明の結晶化ガラスにおいて好ましいガラス組成を規定した理由、及び各成分の含有量について説明する。なお、以下の説明において、特に断りのない限り「％」は「モル％」を意味する。また、本発明において、「ｘ＋ｙ＋ｚ＋・・・」は各成分の含有量の合量を意味する。ここで、必ずしも各成分を必須成分として含有しなくてもよく、含有しない（含有量０％）成分が存在しても構わない。また「ｘ＋ｙ＋ｚ＋・・・ Ａ％～Ｂ％」は、例えば「ｘ＝０％、ｙ＋ｚ＋・・・ Ａ％～Ｂ％」や「ｘ＝０％、ｙ＝０％、ｚ＋・・・ Ａ％～Ｂ％」の場合を含む。
【0026】
ＦｅＯ及びＦｅ２Ｏ３はフェライトを析出させるための成分である。ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３の含有量は５～８０％である。より詳細には、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３（ＦｅＯとＦｅ２Ｏ３の含有量の合量）は５％以上、６％以上、７％以上、８％以上、１０％以上、１２％以上、特に１５％以上であることが好ましく、８０％以下、７５％以下、７０％以下、６５％以下、６０％以下、５５％以下、特に５０％以下であることが好ましい。ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、フェライトが析出しづらくなる。また、析出したとしても析出量が少なくなるため、磁気特性が低下する。ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。なお、各成分の好ましい範囲は以下の通りである。
【0027】
ＦｅＯの含有量は０％以上、１％以上、３％以上、５％以上、６％以上、７％以上、８％以上、１０％以上、１２％以上、特に１５％以上であることが好ましく、８０％以下、７５％以下、７０％以下、６５％以下、６０％以下、５５％以下、特に５０％以下であることが好ましい。
【0028】
Ｆｅ２Ｏ３の含有量は０％以上、１％以上、３％以上、５％以上、６％以上、７％以上、８％以上、１０％以上、１２％以上、特に１５％以上であることが好ましく、８０％以下、７５％以下、７０％以下、６５％以下、６０％以下、５５％以下、特に５０％以下であることが好ましい。
【0029】
本発明の結晶化ガラスは、ＦｅＯ又はＦｅ２Ｏ３のうち少なくとも一方を含有していればよく、特にＦｅ２Ｏ３を含有することが好ましい。Ｆｅ２Ｏ３を含有することにより、より一層フェライトが析出しやすくなる。
【0030】
なお、Ｆｅ成分として、さらにＦｅ３Ｏ４を含有してもよい。Ｆｅ３Ｏ４を含有することにより、飽和磁化を高めやすくなる。ただし、その含有量が多すぎると体積抵抗率が低下しやすくなるため、Ｆｅ３Ｏ４の含有量は０～２０％であることが好ましい。より詳細には、Ｆｅ３Ｏ４の含有量は０％以上、０％超、０．５％以上、特に１％以上であることが好ましく、２０％以下、１５％以下、特に１０％以下であることが好ましい。体積抵抗率を特に高める観点からは、Ｆｅ３Ｏ４の含有量は５％以下、３％以下、１％以下、特に実質的に含有しないことが好ましい。なお、本明細書において、「実質的に含有しない」とは、意図的に含有させないという意味であり、不純物レベルの混入を排除するものではない。客観的には、各成分の含有量が０．１％未満を指す。
【0031】
ＳｉＯ２はガラスを形成するための成分である。ＳｉＯ２の含有量は１～８０％である。より詳細には、ＳｉＯ２の含有量は１％以上、２％以上、４％以上、５％以上、７％以上、９％以上、特に１０％以上であることが好ましく、８０％以下、７５％以下、７０％以下、６５％以下、６０％以下、５９％以下、特に５７％以下であることが好ましい。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると、ガラス化が困難になる。ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、フェライトが析出しづらくなる。
【0032】
ＮｉＯ及びＭｎＯ２はフェライトの体積抵抗率を向上させやすい成分である。ＮｉＯ＋ＭｎＯ２（ＮｉＯとＭｎＯ２の含有量の合量）は０．５～４０％である。より詳細には、ＮｉＯ＋ＭｎＯ２の含有量は０．５％以上、０．８％以上、特に１％以上であることが好ましく、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、特に１５％以下であることが好ましい。ＮｉＯ＋ＭｎＯ２の含有量が少なすぎると、上記効果が得づらくなる。ＮｉＯ＋ＭｎＯ２の含有量が多すぎると、ガラス化しづらくなる。また、磁気特性が低下しやすくなる。なお、各成分の好ましい範囲は以下の通りである。
【0033】
ＮｉＯの含有量は０％以上、０．５％以上、０．８％以上、特に１％以上であることが好ましく、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、特に１５％以下であることが好ましい。特にＮｉＯを必須成分として含有することにより、体積抵抗率を高めることができる。
【0034】
ＭｎＯ２の含有量は０％以上、０．５％以上、０．８％以上、特に１％以上であることが好ましく、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、特に１５％以下であることが好ましい。特にＭｎＯ２を必須成分として含有することにより、飽和磁化を高めることができる。
【0035】
本発明の結晶化ガラスは、さらに以下の成分を含有してもよい。
【0036】
Ｂ２Ｏ３はガラス骨格を形成しガラス化範囲を広げる成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量は０～８０％であることが好ましい。より詳細には、Ｂ２Ｏ３の含有量は０％以上、０．５％以上、特に１％以上であることが好ましく、８０％以下、７５％以下、７０％以下、６５％以下、６０％以下、５５％以下、５０％以下、４５％以下、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、特に１０％以下であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、フェライトが析出しづらくなる。
【0037】
Ｐ２Ｏ５はガラス骨格を形成しガラス化範囲を広げる成分である。Ｐ２Ｏ５の含有量は０～８０％であることが好ましい。より詳細には、Ｐ２Ｏ５の含有量は０％以上、０．５％以上、１％以上、特に２％以上であることが好ましく、８０％以下、７５％以下、７０％以下、６５％以下、６０％以下、５５％以下、５０％以下、４５％以下、４０％以下、特に３５％以下であることが好ましい。Ｐ２Ｏ５の含有量が多すぎると、フェライトが析出しづらくなる。
【0038】
Ａｌ２Ｏ３はガラス骨格を形成しガラス化範囲を広げる成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０～８０％であることが好ましい。より詳細には、Ａｌ２Ｏ３の含有量は０％以上、０．５％以上、１％以上、特に２％以上であることが好ましく、８０％以下、７５％以下、７０％以下、６５％以下、６０％以下、５５％以下、５０％以下、４５％以下、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、１０％以下、９％以下、５％以下、３％以下、２％以下、１％以下、特に実質的に含有しない構成であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、フェライトが析出しづらくなる。
【0039】
ＺｎＯはフェライトの体積抵抗率を向上させやすい成分である。ＺｎＯの含有量は０～４０％であることが好ましく、１～４０％であることが特に好ましい。より詳細には、ＺｎＯの含有量は０％以上、０．５％以上、１％以上、特に２％以上であることが好ましく、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、１３％以下、特に１１％以下であることが好ましい。ＺｎＯの含有量が多すぎると、フェライトが析出しづらくなる。
【0040】
本発明の結晶化ガラスは、特に体積抵抗率を高める観点からは、ＮｉＯとＺｎＯの両方を含有することが好ましい。より詳細には、ＮｉＯ＋ＺｎＯ（ＮｉＯとＺｎＯの含有量の合量）が１．５％以上、２％以上、特に３％以上であることが好ましく、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、特に２２％以下であることが好ましい。これらの成分を含有する原ガラスを結晶化させることで、フェライト中にＮｉとＺｎが取り込まれ、体積抵抗率を増加させやすくなる。
【0041】
本発明の結晶化ガラスは、特に飽和磁化を高める観点からは、ＭｎＯ２とＺｎＯの両方を含有することが好ましい。より詳細には、ＭｎＯ２＋ＺｎＯ（ＭｎＯ２とＺｎＯの含有量の合量）が１．５％以上、２％以上、特に３％以上であることが好ましく、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、特に２２％以下であることが好ましい。これらの成分を含有する原ガラスを結晶化させることで、フェライト中にＭｎとＺｎが取り込まれ、飽和磁化を増加させやすくなる。
【0042】
Ｌｉ２Ｏはガラスの粘度を低下させてガラスの溶融性および成形性を向上させる成分である。Ｌｉ２Ｏの含有量は０～４０％であることが好ましい。より詳細には、Ｌｉ２Ｏの含有量は０％以上、０．５％以上、１％以上、特に２％以上であることが好ましく、４０％以下、３０％以下、２０％以下、１５％以下、特に１０％以下であることが好ましい。Ｌｉ２Ｏの含有量が多すぎると、溶融時のＬｉ２Ｏの蒸発量が多くなり環境負荷が高くなるほか、結晶化ガラスの化学的耐久性が低下しやすくなる。なお、ガラスのコストを低減する観点からは、Ｌｉ２Ｏの含有量は５％以下、１％以下、特に実質的に含有しないことが好ましい。
【0043】
Ｎａ２Ｏはガラスの粘度を低下させてガラスの溶融性および成形性を向上させる成分である。Ｎａ２Ｏの含有量は０～４０％であることが好ましい。より詳細には、Ｎａ２Ｏの含有量は０％以上、０．５％以上、１％以上、特に２％以上であることが好ましく、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、特に２０％以下であることが好ましい。Ｎａ２Ｏの含有量が多すぎると、溶融時のＮａ２Ｏの蒸発量が多くなり環境負荷が高くなるほか、結晶化ガラスの化学的耐久性が低下しやすくなる。
【0044】
Ｋ２Ｏはガラスの粘度を低下させてガラスの溶融性および成形性を向上させる成分である。Ｋ２Ｏの含有量は０～４０％であることが好ましい。より詳細には、Ｋ２Ｏの含有量は０％以上、０．５％以上、１％以上、特に２％以上であることが好ましく、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、１０％以下、特に５％以下であることが好ましい。Ｋ２Ｏの含有量が多すぎると、溶融時のＫ２Ｏの蒸発量が多くなり環境負荷が高くなるほか、結晶化ガラスの化学的耐久性が低下しやすくなる。
【0045】
ＣａＯはガラスの粘度を低下させて、ガラスの溶融性および成形性を向上させる成分である。ＣａＯの含有量は０～４０％であることが好ましい。より詳細には、ＣａＯの含有量は０％以上、０．５％以上、１％以上、特に２％以上であることが好ましく、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、特に２０％以下であることが好ましい。ＣａＯの含有量が多すぎると、溶融時および成形時に意図しない結晶（失透ブツ）が析出しやすくなり、結晶化ガラスや結晶化前の原ガラスが破損しやすくなる。
【0046】
ＳｒＯはガラスの粘度を低下させて、ガラスの溶融性および成形性を向上させる成分である。ＳｒＯの含有量は０～４０％であることが好ましい。より詳細には、ＣａＯの含有量は０％以上、０．５％以上、１％以上、特に２％以上であることが好ましく、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、特に２０％以下であることが好ましい。ＳｒＯの含有量が多すぎると、溶融時および成形時に意図しない結晶（失透ブツ）が析出しやすくなり、結晶化ガラスや結晶化前の原ガラスが破損しやすくなる。
【0047】
ＢａＯはガラスの粘度を低下させて、ガラスの溶融性および成形性を向上させる成分である。ＢａＯの含有量は０～４０％であることが好ましい。より詳細には、ＢａＯの含有量は０％以上、０．５％以上、１％以上、特に２％以上であることが好ましく、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、特に２０％以下であることが好ましい。ＢａＯの含有量が多すぎると、溶融時および成形時に意図しない結晶（失透ブツ）が析出しやすくなり、結晶化ガラスや結晶化前の原ガラスが破損しやすくなる。
【0048】
ＴｉＯ２及びＺｒＯ２は、結晶核の形成剤として働く成分である。ただし、その含有量が多すぎると異種結晶が増加してフェライトが析出しづらくなる。また、ガラス化しにくくなる。ＴｉＯ２及びＺｒＯ２の含有量はそれぞれ０％以上、特に０．１％以上であることが好ましく、１０％以下、８％以下、７％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、１％以下、１％未満、特に０．５％以下であることが好ましい。
【0049】
Ｂｉ２Ｏ３はガラス化しやすくする成分である。一方、反磁性の効果が強い成分でもあるため、含有量が多くなると磁気特性が低下する。そのため、Ｂｉ２Ｏ３の含有量は２０％以下、１５％以下、１０％以下、５％以下、１％以下、特に実質的に含有しないことが好ましい。
【0050】
ＰｂＯはガラス化しやすくする成分である。一方、ＰｂＯは反磁性の効果が強いため、含有量が多くなると磁気特性が低下する。そのため、ＰｂＯの含有量は１％以下、０．８％以下、０．１％以下、特に実質的に含有しないことが好ましい。
【0051】
ＣｏＯ、ＣｕＯ、ＭｇＯ及びＣｄＯは磁気特性に寄与する成分である。ＣｏＯ＋ＣｕＯ＋ＭｇＯ＋ＣｄＯ（ＣｏＯ、ＣｕＯ、ＭｇＯ及びＣｄＯの含有量の合量）は０～３０％であることが好ましい。より詳細には、ＣｏＯ＋ＣｕＯ＋ＭｇＯ＋ＣｄＯの含有量は０％以上、０．５％以上、１％以上、特に２％以上であることが好ましく、３０％以下、２５％以下、特に２０％以下であることが好ましい。ＣｏＯ＋ＣｕＯ＋ＭｇＯ＋ＣｄＯの含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。なお、ＣｏＯ、ＣｕＯ、ＭｇＯ及びＣｄＯの各成分の含有量は、０％以上、０．５％以上、１％以上、特に２％以上であることが好ましく、３０％以下、２５％以下、特に２０％以下であることが好ましい。
【0052】
Ｐｔは結晶化を促進する成分である一方、その含有量が多くなると体積抵抗率が低下しやすくなる。そのため、Ｐｔの含有量は重量％で２０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。より詳細には、Ｐｔの含有量は０ｐｐｍ以上、０．１ｐｐｍ以上、０．５ｐｐｍ以上、０．８ｐｐｍ以上、特に１ｐｐｍ以上であることが好ましく、２０００ｐｐｍ以下、１０００ｐｐｍ以下、５００ｐｐｍ以下、３００ｐｐ以下、特に１００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【0053】
本発明の結晶化ガラスは、周波数１００ＭＨｚにおける比透磁率が１．３以上であり、１．５以上、２以上、２．５以上、２．８以上、特に３以上であることが好ましい。比透磁率が上記値を満たすことにより、特に高い磁気特性を有することができる。上限は特に限定されないが、例えば５０以下、特に３０以下としてもよい。
【0054】
本発明の結晶化ガラスは、２５℃における体積抵抗率ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）が２以上であり、２．５以上、３以上、３．５以上、４以上、特に４．３以上であることが好ましい。２５℃における体積抵抗率が上記値を満たすことにより、特に渦電流損を低減することができ、鉄損を低減することができる。上限は特に限定されないが、例えば１４以下、特に１２以下としてもよい。
【0055】
本発明の結晶化ガラスは、飽和磁化が１０～１００ｅｍｕ／ｇであることが好ましい。より詳細には、飽和磁化が１０ｅｍｕ／ｇ以上、１１ｅｍｕ／ｇ以上、１２ｅｍｕ／ｇ以上、特に１４ｅｍｕ／ｇ以上であることが好ましい。飽和磁化が小さすぎると、磁気飽和が起こりやすくなり、透磁率の低下を招く。上限は特に限定されないが、例えば１００ｅｍｕ／ｇ以下、９０ｅｍｕ／ｇ以下、８０ｅｍｕ／ｇ以下、７０ｅｍｕ／ｇ以下、６０ｅｍｕ／ｇ以下、５２ｅｍｕ／ｇ以下、特に５０ｅｍｕ／ｇとしても良い。
【0056】
本発明の結晶化ガラスは上述した構成を有することにより、磁気特性の向上と鉄損の低減が可能となる。したがって、本発明の結晶化ガラスは、磁性素子のコア材として好適に用いることができる。すなわち、本発明の磁性素子コア材は、モル％で、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３ ５～８０％、ＳｉＯ２ １～８０％、ＮｉＯ＋ＭｎＯ２ ０．５～４０％を含有し、周波数１００ＭＨｚにおける比透磁率が１．３以上、２５℃における体積抵抗率Ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）が２以上である結晶化ガラスからなる。磁性素子としては、コイル、トランス、インダクタ、リアクトル、ノイズフィルタから選択される少なくとも一種であることが好ましい。もっとも、本発明の結晶化ガラスは、上述した磁性素子に限定されない。例えば、本発明の結晶化ガラスは、モータ、アクチュエータ、誘導加熱器（ＩＨ）、スピーカ等の電磁機器に使用されてもよい。特に、鉄損が大きくなりやすい高周波域において好適に用いることができる。例えば、１ＭＨｚ以上、１０ＭＨｚ以上、５０ＭＨｚ以上、特に１００ＭＨｚ以上の高周波域において好適に用いることができる。
【0057】
＜結晶化ガラスの製造方法＞
本発明の結晶化ガラスは、例えば以下のように製造することができる。
本発明の結晶化ガラスは、例えば以下のように製造することができる。
【0058】
はじめに、所望の組成のガラスとなるよう原料粉末を調合し原料バッチを得る。次に、原料バッチをガラス溶融炉に投入し、１２００～１７５０℃で溶融する。次に、溶融ガラスを成形することにより、結晶性ガラス（結晶化可能な原ガラス）を得る。又は、ガラス融液を冷却して固化させる間に結晶を析出させ、結晶性ガラスを経ることなく結晶化ガラスを得てもよい。なお、原料バッチは坩堝を用いて溶融してもよく、原料バッチを浮遊させた状態でレーザー照射により溶融してもよい。
【0059】
溶融ガラスに対して、フロート法、オーバーフロー法、ダウンドロー法、ロールアウト法、モールドプレス法等の周知の成形法を採用できる。また、ツインローラを用いて急冷してもよい。必要に応じて曲げ加工等の処理を施してもよい。得られた結晶性ガラスをボールミルで粉砕し、結晶性ガラス粉末としてもよい。
【0060】
次に、得られた結晶性ガラスを熱処理することで結晶化させる。まず、核形成を５００～８００℃で１～１０時間行い、続いて結晶成長を６５０～１１００℃で1～１０時間行う。このようにすれば、フェライトが主結晶として析出した結晶化ガラスを得ることができる。なお、熱処理はある特定の温度のみで行ってもよく、二水準以上の温度に保持し段階的に熱処理してもよく、温度勾配を与えながら加熱してもよい。
【0061】
結晶化は結晶性ガラスに対して音波や電磁波を印加、照射することで促進させてもよい。また、高温の結晶化ガラスを冷却する際には、特定の温度勾配で冷却してもよく、二水準以上の温度勾配で冷却してもよい。耐熱衝撃性を十分に得たい場合は、冷却速度を制御して残存ガラス相の構造緩和を十分に行うことが好ましい。なお、表面の冷却速度は接触式測温や放射温度計で見積もることができ、内部の温度は高温状態の結晶化ガラスを冷却媒体中に置き、冷却媒体の熱量および熱量変化率を計測し、その数値データと結晶化ガラスと冷却媒体の比熱、熱伝導度等から見積もることができる。
【実施例0062】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0063】
表１、２は本発明の実施例１～１８を示している。
【0064】
【表1】
【0065】
【表2】
【0066】
（実施例）
試料は以下のように作製した。はじめに、表１、２に示すガラス組成となるよう原料粉末を調合し、混合した後、１２００～１７５０℃で１時間溶融した。その後、ツインローラを用いて急冷することにより結晶性ガラスを得た。得られたガラスはボールミルにて粉砕し、結晶性ガラス粉末とした。
試料は以下のように作製した。はじめに、表１、２に示すガラス組成となるよう原料粉末を調合し、混合した後、１２００～１７５０℃で１時間溶融した。その後、ツインローラを用いて急冷することにより結晶性ガラスを得た。得られたガラスはボールミルにて粉砕し、結晶性ガラス粉末とした。
【0067】
得られた結晶性ガラス粉末を窒素雰囲気、５００～１０００℃で熱処理を行うことにより結晶化させ結晶化ガラスを得た。得られた結晶化ガラスに対して、飽和磁化、２５℃における体積抵抗率及び周波数１００ＭＨｚにおける比透磁率を測定した。また、ＸＲＤを用いて析出結晶を測定した。
【0068】
飽和磁化は振動試料型磁力計ＶＳＭ（東英工業株式会社製 ＶＳＭ－Ｐ７）を用いて測定した。
【0069】
２５℃における体積抵抗率はデジタルマルチメータ（株式会社エーディーシー製 Ｒ６５８１）を用いて４端子法（ＪＩＳ Ｋ７１９４）により測定した。
【0070】
比透磁率については、インピーダンスアナライザ（Ｋｅｙｓｉｇｈｔ製Ｅ４９９０Ａ）を用いて測定し、周波数１００ＭＨｚにおける値を求めた。
【0071】
表１に示すように、実施例１～９は主結晶としてＮｉＺｎＦｅ２Ｏ４が析出し、２５℃における体積抵抗率は４．９～８．２Ω・ｃｍとなった。また、飽和磁化は１２～５０ｅｍｕ／ｇとなった。また、周波数１００ＭＨｚにおける比透磁率は３．３～５．２となった。
【0072】
表２に示すように、実施例１０～１８は主結晶としてＭｎＺｎＦｅ２Ｏ４が析出し、２５℃における体積抵抗率は４．３～７．９Ω・ｃｍとなった。また、飽和磁化は１４～５２ｅｍｕ／ｇとなった。また、周波数１００ＭＨｚにおける比透磁率は１．９～４．８となった。
【0073】
（比較例１）
実施例と同様に、酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）の２５℃における体積抵抗率及び飽和磁化の測定を行った。Ｆｅ３Ｏ４の飽和磁化は９０ｅｍｕ／ｇと高くなった。一方、２５℃における体積抵抗率ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）は１．４と低くなった。
実施例と同様に、酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）の２５℃における体積抵抗率及び飽和磁化の測定を行った。Ｆｅ３Ｏ４の飽和磁化は９０ｅｍｕ／ｇと高くなった。一方、２５℃における体積抵抗率ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）は１．４と低くなった。
【0074】
（比較例２）
実施例と同様に、ソーダライムガラスの２５℃における体積抵抗率、飽和磁化の測定を行った。ソーダライムガラスの２５℃における体積抵抗率ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）は７．５と高くなった。一方、非磁性材料であるため磁気特性を示さなかった。
実施例と同様に、ソーダライムガラスの２５℃における体積抵抗率、飽和磁化の測定を行った。ソーダライムガラスの２５℃における体積抵抗率ｌｏｇρ（Ω・ｃｍ）は７．５と高くなった。一方、非磁性材料であるため磁気特性を示さなかった。
【産業上の利用可能性】
【0075】
本発明の結晶化ガラスは、磁性コアとして、例えば、コイル、トランス、インダクタ、リアクトル、ノイズフィルタ、モータ、アクチュエータ、誘導加熱器（ＩＨ）、スピーカ等の電磁機器に好適である。特に、鉄損が大きくなりやすい高周波域用途におけるコア材として好適である。