CH262104A

CH262104A - Magnetischer Körper aus gepresstem magnetischem Pulver und Verfahren zu dessen Herstellung.

Info

Publication number: CH262104A
Authority: CH
Inventors: Ag Standard Telephon Und Radio
Original assignee: Standard Telephon & Radio Ag
Priority date: 1945-11-23
Filing date: 1946-11-23
Publication date: 1949-06-15

Description

Magnetischer Körper aus gepre & tem magnetischem Pulver und Verfahren zu dessen Herstellung. Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetischen Körper aus gepresstem magne tischem Pulver und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Hauptzweck der Erfindung ist die Herabsetzung der Verluste solcher Körper.

Es ist bekannt, dass die Verluste in magne tischen Körpern der obengenannten Art durch die folgende Beziehung bestimmt werden können
EMI0001.0005
(siehe Magnetie Measureinents at Low Flux Densities , Bell System Technical Journal, Vol. 15, 1936, Seiten 39 bis 62).

Die Glieder rechts des Gleichheitszeichens können als verschiedene Verlustfaktoren be trachtet werden, die proportional zu den Kon stanten K" K_, und K, sind, wobei K, _ ,u c .103; K, =,u a .103 und K, =,ic e .10s bei f =1000.

Es sind:
EMI0001.0025

,u <SEP> = <SEP> die <SEP> Permeabilität <SEP> des <SEP> Körpers
<tb> a <SEP> = <SEP> Hysterese-Widerstandsfaktor
<tb> Bm <SEP> = <SEP> Maximale <SEP> Kraftliniendichte <SEP> im <SEP> Kör per <SEP> in <SEP> Gauss
<tb> c <SEP> = <SEP> Nachwirkungs-Widerstandsfaktor
<tb> f <SEP> = <SEP> Frequenz <SEP> des <SEP> zur <SEP> Messung <SEP> benützten
<tb> Wechselstromes
<tb> e <SEP> = <SEP> Wirbelstrom-Widerstandsfaktor
<tb> K, <SEP> = <SEP> Nachwirkungs-Verlustfaktor
<tb> K, <SEP> --- <SEP> Hysterese-Verlustfaktor
<tb> Ke <SEP> = <SEP> Wirbelstronl-Verlustfaktor Der Hauptzweck der vorliegenden Erfin dung ist eine Herabsetzung des Hysteresis- verlustfaktors K2, insbesondere,

jedoch nicht ausschliesslich, in magnetischen Körpern, wie sie in Trägerstromübertragungsanlagen für hohe Frequenzen verwendet werden. Das Auf treten des Hysteresisverlustfaktors K., ver ursacht die Erzeugung von harmonischen Spannungen und durch eine Reduktion dieses Faktors kann also eine Herabsetzung der Kreuzmodulation zwischen den Übertragungs kanälen und eine Vereinfachung der bei pegelabhängigen Widerständen auftretenden Schaltungsprobleme bewirkt werden. Es wurde festgestellt, dass der Nachwirkungsverlust faktor K, im erfindungsgemässen Erzeugnis ebenfalls eine Verkleinerung erfährt.

Der Wirbelstromfaktor K, ist. nur von der Korngrösse des magnetischen Pulvers abhän gig und bleibt bei zweckmässiger Isolation der Partikel gegeneinander für eine gegebene Partikelgrösse konstant. Bei konstanter Korn grösse des magnetischen Pulvers können also nur K, und K, eine Änderung erfahren.

Eine bedeutende Herabsetzung des Hy- steresis-Verlustfaktors unter den bisher er reichten Wert kann nun dadurch erzielt wer den, dass der magnetische Körper aus gegen seitig isolierten, mit mindestens zwei ver schiedenen Isolierschichten umhüllten, magne tischen Partikeln besteht, welche zu einem festen Körper gepresst sind, wobei die äussere Isolierschicht der Partikel mindestens zum grössten Teil aus Titandioxyd besteht. Es kann vorzugsweise Kieselsäuresol für die Herstel- limg der ersten Isolierschicht für diese Par tikel verwendet werden.

Die besten Resultate wurden bei der Ver wendung einer aus drei nacheinander auf den Partikeln angebrachten Schichten bestehenden Isolation erreicht, wobei für die erste Schicht Kieselsäuresol verwendet wurde, während die zweite Schicht aus Magnesiumhydroxyd und die dritte aus Titandioxyd bestand.

Es ist anzunehmen, dass diese Resultate durch die Theorie erklärt werden können, dass ein minimaler Hysteresisfaktor erreicht wird, wenn die magnetischen Partikel einer mög lichst grossen plastischen Deformation unter worfen werden, ohne dass sie sich gegenseitig berühren. Das Titandioxyd bildet dabei eine Isolierschicht, welche die Eigenschaft hat, den für das Pressen des Pulvers zu Kernen ver wendeten Druck weiterzugeben, ohne zu zer reissen, und erlaubt dadurch eine vollkommen plastische Deformation der magnetischen Par tikel.

Diese plastische Deformation wird herbei- geführt, wenn der Druck zum Pressen der isolierten magnetischen Partikel zu einem fes ten Körper angewendet wird. Der erzeugte feste Körper wird dann zweckmässigerweise erhitzt, um die Rekristallisation des magneti schen Materials zu bewirken.

Je grösser die plastische Deformation, desto kleiner ist die Rekristallisationstemperatur für ein bestimm tes magnetisches Material und desto span nungsfreier ist das resultierende Produkt bei gleicher Erhitzungstemperatur, was eine er wünschte Eigenschaft ist.

In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsbeispiele des Er findungsgegenstandes erklärt, in welchem die magnetischen Partikel aus einer Legierung bestehen, die 78 bis 82 % Nickel, 16 bis 19 Eisen und bis 4 % Molybdän enthält, und die Korngrösse der magnetischen Partikel derart ist, dass das Pulver durch ein Sieb mit 2500 Maschen je Quadratzentimeter durchgeht.

Wenn derartige Partikel zu Körpern gepresst werden sollen, die zur Verwendung in Träger stromanlagen bestimmt sind, so ist die be nötigte Isolierung normalerweise derart, dass die Permeabilität des fertigen Kernes etwa 14 beträgt.

Bis anhin wurden die besten Resultate mit Kernen der Permeabilität 14 aus Pulver der obengenannten Zusammensetzung und Korn grösse bei Verwendung einer aus kolloidalem Ton, wie z. B. Kaolin, Magnesiumhydroxyd und Natriumsilikat bestehenden Isolierung er zielt. Ein derartiges Isolierverfahren ist z. B. im britischen Patent Nr. 438803 beschrieben. Es hat sich gezeigt, dass ein Zusatz eines kleinen Prozentsatzes eines Phenolformalde- hyd-Haxzes empfehlenswert ist.

Die isolierten Partikel werden unter einem Druck von etwa 7000 kg pro cm' zu Kernen gepresst imd dann in einer neutralen Atmosphäre vergütet. Die Eigenschaften der fertigen Kerne waren Per meabilität 14, Kn = 0,10, K1 = 2,70 und Ke = 0,07. In den folgenden Ausführungs beispielen wird ein ähnliches Verfahren zur Herstellung von Kernen angewendet, jedoch unter Verwendung einer andern Isolation.

Ausführungsbeispiel 1: 100 Teile magnetisches Pulver werden in verdünnter wässriger Suspension mit 1,27 Tei len Titandioxyd, 0,47 Teilen pulverisiertem Phenolformaldehyd-Harz, 2 Teilen Natrium silikat und 0,15 Teilen Magnesiumhydroxyd gründlich gemischt. Die Mischung wird bei 130 C unter fortwährendem Rühren gründ lich getrocknet und der trockenen Mischung werden 5,8 Teile Titandioxyd und 2 Teile eines aus einer Lösung eines Phenolformalde- hyd-Kondensationsproduktes in Methylalkohol oder Spiritus bestehenden Bindemittels zu gefügt.

Die isolierten Partikel werden zur teilweisen Polymerisierung des Harzes wäh rend einer halben Stunde auf 40 C erhitzt und dann durch ein Sieb mit 130 Maschen je cm2 durchgesiebt. Das gesiebte Material wird zu einem Kern gepresst, welcher eine Per meabilität von 14,5 und ein K2 von 0,07 hat. Ausführungsbeispiel 2: Eine Mischung des magnetischen Pulvers mit den andern Bestandteilen wird wie im Beispiel 1 hergestellt und bei 130 C getrock net. Die Mischung wird nun mit einem Druck von 7000 kg/cm2 zu Ringen gepresst und die Ringe einer Wärmebehandlung bei 1301C ausgesetzt. Die Ringe werden nun in kleine Partikel zerteilt, durch ein Sieb mit.

130 Maschen je Quadratzentimeter gesiebt, und mit. 5,8 Teilen Titandioxyd und 2 Teilen des gleichen Phenolformaldehy d-IIarz-Binde- mittels wie in Beispiel 1 gemischt. Die Kunstharzisolation der Partikel wird nun bei 40 C teilweise polymerisiert, die Partikel durch ein Sieb mit 130 Maschen je Quadrat zentimeter durchgesiebt und dann zu einem Kern gepresst, welcher eine Permeabilität von 15,4 und ein K, von 0,088 aufweist.

Ausführungsbeispiel 3: 100 Teile magnetisches Pulver werden mit 10 Teilen Kieselsäuresol gemischt, bei 50 C getrocknet und dureh ein Sieb mit, 2100 Ma schen je Quadratzentimeter durchgelassen. 1,25 Teile Magnesiumhydroxyd in wässriger Suspension werden mit dem gesiebten Ma terial gründlich gemischt und die Mischung bei 130 C bis zum Verdampfen der Flüssig keit getrocknet. 4,6 Teile Titandioxyd wer den nun trocken zugefügt, das Ganze ge rührt und durch ein Sieb mit130 Maschen pro Quadratzentimeter durchgelassen.

Aus diesem Material gepresste Kerne haben eine Permeabilität von 13, einen Faktor K,=0,064, einen Faktor K1 = 1,2 und einen Faktor Ke =0,06.

Die im Ausführungsbeispiel 3 erhaltenen Resultate werden für die Permeabilität von etwa 14 als die besten betrachtet, da alle Ver lustfaktoren eine Abnahme aufweisen und Faktor K, sogar um 40 ö reduziert wurde. Die folgenden Beispiele betreffen Kerne für Verwendung bei noch höheren Frequenzen als die obigen. Diese Kerne sollen dement sprechend eine Permeabilität von etwa 6 auf weisen. Ausführungsbeispiel 100 Teile magnetisches Pulver werden mit 5 Teilen Magnesium-Hydroxyd in verdünnter wässriger Lösung vermischt und die Mischung bei 130 C gründlich getrocknet.

Dieser Mi schung werden 30 Teile vorher in einer Was serstoffatmosphäre auf 950 C erhitztes Titan dioxyd und 2 Teile eines Phenolformaldehyd- Harz enthaltenden Bindemittels zugefügt.. -Nach gründlichem Mischen wird das Kunst harz der Partikel bei 40 C teilweise polymeri siert und die Partikel durch ein Sieb mit 130 Maschen je Quadratzentimeter durchgelassen. Das gesiebte Material wird zu Kernen ge- presst., welche eine Permeabilität von 5,36 und einen Faktor K, von 0,71 aufweisen.

Ausführungsbeispiel 5: Verfahren wie in Beispiel 4, mit Ausnahme, dass das Titandioxyd vor der Beimisehung bei 1250 C in einer Wasserstoffatmosphäre wärmebehandelt wird. Die erhaltenen Kerne haben eine Permeabilität von 6,9 und einen Faktor KZ von 0,094. Ausführungsbeispiel 6: 100 Teile magnetisches Pulver werden mit 10 Teilen Kieselsäuresol gründlich gemischt, bei 50 C getrocknet und durch ein Sieb mit 2100 Maschen pro Quadratzentimeter durch gelassen. Das gesiebte Material wird mit 5 Teilen Magnesiumhydroxyd in wässriger Suspension gemischt. und die Mischung bei 130 C getrocknet.

Das getrocknete Material wird mit 15 Teilen Titandioxyd und 2 Teilen eines Phenol-Formal.dehydharzes gründlich gemischt. Die Mischung wird dann durch ein Sieb mit 130 Maschen je Quadratzentimeter durchgelassen, das Harz bei 40 C teilweise polymerisiert und das gesiebte Material zu Kernen gepresst. Die Permeabilität betrug 5,8 und Faktor K, - 0,064, Faktor K1 = 2,0 und Faktor Ke = 0,045. Dies bedeutet eine Reduktion aller drei Verlustfaktoren verglichen mit der normalen Isolierung.

Ein Verfahren für die Zubereitung von Kieselsäuresol besteht in der Hydrolysierung eines technischen Kieselsäureesters in MethZ'l- alkohol mittels einer Chlorwasserstoffsäure- lösimg (0,5n in destilliertem Wasser).

Claims

PATENTANSPRUCH I: Magnetischer Körper, dadurch gekenn zeichnet, dass er aus gegenseitig isolierten, mit mindestens zwei verschiedenen Isolier schichten umhüllten, magnetischen Partikeln besteht, welche zu einem festen Körper ge presst sind, wobei die äussere Isolierschicht der Partikel mindestens zum grössten Teil aus Titandioxyd besteht. UNTERANSPRÜCHE: 1.

Magnetischer Körper nach Patentan spruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die innerste Isolierschicht der magnetischen Par tikel ein nicht leitendes Metallhydroxyd auf weist, welches weicher als Titandioxyd ist. 2. Magnetischer Körper nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Hydroxy d Magnesiumhydroxyd ist. 3. Magnetischer Körper nach Patentan spruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die innerste Isolierschicht der magnetischen Par tikel Kieselsäure aufweist. 4.

Magnetischer Körper nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innerste Isolierschicht der magnetischen Par tikel eine Mischung von Titandioxyd, Na triumsilikat und Magnesiumhydroxy d auf weist. 5. Magnetischer Körper nach Patentan spruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Partikel aus einer Nickel-Eisen- Legierung mit einem Gehalt von bis 4 Molybdän bestehen. 6. Magnetischer Körper nach Unteran spruch 5, dadurch gekennzeichnet, da.ss die genannte Legierung 78 bis82% Nickel und 16 bis19% Eisen enthält.

PATENTANSPRUCH II: Verfahren zur Herstellung eines magneti schen Körpers nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass magnetische Par tikel zunächst mit einer ersten Isolierschicht versehen werden, dass daraufhin eine weitere Isolierschicht aufgebracht wird, die minde stens zum grössten Teil aus Titandioxyd be steht, dass ferner die derart isolierten Partikel zu einem Körper gepresst werden, so dass eine plastische Deformation derselben erfolgt, und schliesslich dadurch, dass der fertig geformte Körper mir Rekristallisation der magnetischen Partikel erhitzt wird.