Verfahren zur Herstellung eines ferromagnetischen Spulenmantela. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines ferromagnetischen Spulenmantels aus einem einen spezifischen Widerstand höher als 1000 Ohm/em aufweisenden Material, das we nigstens ferroinagnetiselies kubisches Ferrit enthält, wobei der Mantel bei niedriger In duktion, selbst bei hohen Frequenzen, nur zu geringen Verlusten Anlass gibt, was für Rund funk- und Telephoniezwecke, z.
B. für die An fertigung von Filterspulen, Pupinspulen, Transformatoren und elektroakustischen Vor richtungen von Bedeutung ist. Die Erfindung bezieht sieh ferner auf einen nach diesem Verfahren hergestellten ferromagnetischen Mantel.
Nach bekannten Verfahren können ferro- magnetische kubische Ferrite mit einem Ho hen spezifischen elektrischen Widerstand, z. B. 1000 Ohin/cm und höher, erhalten wer den, so dass die Wirbelstroniverluste niedrig sind.
Unter kubischen Ferriten werden nachste hend sowohl die kubischen Ferrite der For mel MFe,0" worin M ein zweiwertiges Metall bedeutet, als auch aus solchen Ferriten beste hende Mischkristalle (mit kubischer Ferrit- struktur) verstanden.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Verluste, welche bei sol chen Ferriten, trotzdem die Wirbelstromver- luste sehr klein sind, auftreten können, mit dem Sauerstoffgehalt des Ferrites im Zusam- inenhang stehen.
Bezüglich des Sauerstoffgehaltes kann bemerkt werden, dass es bekannt ist, dass ein Ferrit bei Erhitzung auf hohe Temperaturen, wie sie z. B. bei deren Herstellung angewen det werden, Sauerstoff abgeben kann. Um einen solchen Sauerstoffmangel zu vermeiden, wurde die obenerwähnte Erhitzung in reinem Sauerstoff durchgeführt.
Es wurde nunmehr festgestellt, dass, sogar wenn eine für die Herstellung oder für andere Zwecke erforderliche Erhitzung in reinem Sauerstoff durchgeführt wird, ein geringer Sauerstoffmangel vielfach auftritt, und dass überraschenderweise ein solcher geringer Sauerstoffmangel, der nur einige Hundertstel Gewichtsprozente des gesamten Ferritgewieh- tes betragen kann, für die Verluste sehr naeh- teilig ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines @ferromagnetisehen Spulen niantels aus einem einen spezifischen Wider stand höher als 1000 Ohm/ein aufweisenden Material, das wenigstens ferromagnetisches kubisches Ferrit enthält, ist dadurch gekenn zeichnet, dass bei der Anfertigung für einen so hohen Sauerstoffgehalt des Ferrites Sorge getragen wird, dass bei Zimmertemperatur der auf die magnetische Feldstärke null extrapo lierte Verlustfaktor tg ö, gemessen an einem Ringkern,
der aus einem auf gleiche Weise bereiteten Material besteht, im Frequenzgebiet zwischen 10 und 1000 kIIz weniger als 0,06 be trägt. Der Verlustfaktor tg 8 ist definiert als Glas Verhältnis von Kernverlustwiderstand R, extrapoliert auf die Feldstärke null, und Blindwiderstand wL einer Ringspule, die mit einem Ringkern aus dem betreffenden Mate rial versehen wird.
Der Wert R schliesst dem nach den von der Spulenwicklung gelieferten Anteil, nämlich den Gleichstromwiderstand und den von der Frequenz des Spulenstro- mes abhängigen Wechselstromwiderstand be dingt durch 'V#Tirbelstromverluste der Spulen wicklung, nicht ein. Ebenso sind Verluste durch Spulenkapazität und diejenigen in den Dielektrika nicht im Werte R eingeschlossen.
Ein solcher Sauerstoffgehalt kann auf ver schiedene Weise erreicht werden, je nach der Art des Ferrites.
Das grundsätzlich einfachste Verfahren besteht darin, dass man durch eine geeignete Wahl der Verhältnisse dafür Sorge trägt, dass die für die Bereitung des Ferrites erforder liche Erhitzungstemperatur genügend niedrig gehalten wird.
Was diese Erhitzungstemperatur anbe langt, wird bemerkt, dass z. B. bei einem Fer- rit, das durch Erhitzung einer innigen Mi schung der das Ferrit zusammensetzenden fe sten Oxyde bereitet wird, die Temperatur von der Intensität und der Feinheit abhängen wird, mit der bzw. zu der die Mischung ge mahlen ist.
Eine während längerer Zeit ge mahlene, sehr feine Mischung wird innerhalb einer angemessenen Zeit ein völlig durehrea- giertes, homogenes Produkt bei niedrigeren Temperaturen ergeben können als eine wäh rend kurzer Zeit gemahlene, gröbere 1Ti- sehung. Mit Rücksicht auf die Anfangsper- meabilitä.t des Endproduktes ist, wie im nach folgenden näher auseinandergesetzt wird, eine solche vollständige Reaktion von grösster Be- deutimg.
Wird ein Ferrit in der Weise bereitet, dass aus einer Lösung der Metallverbindungen ein Niederschlag erzielt wird und der feinver teilte Niederschlag erhitzt wird, so ist für eine vollständige Reaktion im allgemeinen eine niedrigere Erhitzungstemperatur erfor- derlich, als wenn das Ferrit auf die oben-um- schriebene Weise erhalten wird.
Obzwar die Abänderung der Verhältnisse, unter denen ein Ferrit bereitet wird, einen gewissen Spielraum in der erforderlichen Er hitzungstemperatur ermöglicht, gelingt es vielfach in der Praxis nicht, schon bei der Bereitung eines Ferrites für einen genügend hohen Sauerstoffgehalt Sorge zu tragen. In diesem Falle lässt man ein solches Ferrit mit. einem zu niedrigen Sauerstoffgehalt, das also in bezug auf Sauerstoff ungesättigt ist, zweck- mässigerweise durch Anwendung von reinem Sauerstoff, Sauerstoff aufnehmen.
Die Verhältnisse, insbesondere die Tem peratur, bei der man ein Ferrit Sauerstoff aufnehmen lässt, sind von verschiedenen Fak toren abhängig, wie von der Sauerstoff menge, die aufgenommen werden muss, um im Frequenzbereich zwischen 10 und 1000 klIz einen Viert für tg ö kleiner als 0,06 zu erreichen, von dem Mass, in dem alle Teile des Ferrites für Sauerstoff zugänglich sind, von seiner Feinkörnigkeit bzw. Porosität und fer ner von der Art und der Zusammensetzunu des Ferrites.
Es hat sieh. ergeben, dass die erreichten Verlustwerte am niedrigsten sind, wenn das Ferrit möglichst viel Sauerstoff aufgenom men hat. Da die aufgenommene Sauerstoff menge bei Abnahme der Temperatur steigt, ist. es daher vorteilhaft, niedrige Tempera turen anzuwenden. Anderseits muss man aber dein Umstand Rechnung tragen, dass die Ge schwindigkeit, mit der Sauerstoff aufgenom men wird, bei abnehmender Temperatur ab nimmt.
Diese Geschwindigkeit ist ferner in hohem Masse von der Feinkörnigkeit und der Porosität des Ferrites abhängig, und es ist. daher mit Rücksicht auf die Zeit, welche die Sauerstoffaufnahme sonst beansprucht, er wünscht, das Ferrit in feinkörniger, poröser Form anzuwenden.
Ein wichtiger Faktor, der zu berüeksieh- tigen ist, ist die Anfangspermeahilität des Endproduktes, da die Brauchbarkeit eines ferromagnetisehen Mantels zur Hauptsache durch den Wert des Quotienten aus dem Ver- lustfaktor tg ö und der Anfangspermeabilitä t bedingt wird. Von grosser Bedeutung sind -Mäntel mit einer hohen Anfangspermeabilität -und niedrigen Verlusten.
Man wird daher vorzugsweise bei der Anfertigung solcher Mäntel die -lal3nalunen zur Erreichung eines geringen Verlustfaktors mit den -Massnahmen kombinieren, welche für das Erreichen einer hohen Anfangsperineabilität erforderlich sind, wobei dafür Sorge getragen werden muss, dass die verschiedenen Massnahmen einander nicht widerstreitig sind.
Es wurde nunmehr festgestellt, dass inan den Wert der Anfangspermeabilitä-t dadurch günstig beeinflussen kann, dass auf eine so hohe Temperatur erhitzt wird, -dass sich eine einzige homogene Ferritpliase bildet.
In bezug auf die Aufnahme von Sauerstoff muss aber dafür Sorge getragen werden, dass bei dieser Erhitzung nicht eine so hohe Tem peratur angewendet wird, dass das Material dichtsintert. Hat eine solche unerwünschte Erhitzung stattgefunden, so kommt dies in Grobkörnigkeit des Materials zum Ausdruck, das dann nicht mehr genügend Sauerstoff aufzunehmen vermag.
Ini allgemeinen ist es mit Rücksicht auf die Perrneabilität vorteilhaft, das Abkühlen nach der erwähnten Erhitzung langsam er folgen zu lassen, so dass Abschreckspannun- gen im Ferrit vermieden werden. Eine Ge schwindigkeit von höchstens 10 C pro Mi nute ist für hohe Anforderungen genügend langsam. Wenn die Gefahr der Bildung einer unerwünschten '.Menge einer zweiten Phase be steht, welche die Anfangspermeabilität nach teilig beeinflusst, so kann mit einer grösseren (seschwindigkeit, z.
B. etwa 1000 C pro Mi nute, abgekühlt werden. Aus dem Vorher gehenden folgt weiter, dass bei Aufnahme von Sauerstoff die Temperatur vorzugsweise über der Temperatur bleiben muss, bei der sich eine zweite Phase bilden kann.
Naturgemäss ist die an einem Ferrit erreichte Anfangspermeabilität von seiner Art und Zusammensetzung abhängig. So sind die Möglichkeiten zur Vermeidung der Bil dung einer zweiten Phase bei verschiedenen Ferriten stark verschieden. Das Erhalten eines röntgenographiseh homogenen Ferrites ist. aber in vielen Fällen möglich.
Ferner hat sieh ergeben, dass, ebenso wie bei andern ferromagnetischen Materialien, die Anfangspermeabilität vielfach einen Höchst wert. dicht. unter dem Curiepunkt aufweist; sehr günstig wird daher ein Ferrit sein mit einem Curiepunkt, der ungefähr zwischen 50 und 2500 C liegt. Ein solches Ferrit wird z.
B. in der Weise erhalten, dass Zinkferrit, das einen niedrigen Curiepunkt besitzt, mit einem Ferrit mit einem höheren Curiepunkt kombiniert wird, wie Niekelferrit.
Zwecks Erhaltung einer homogenen Fer- ritphase ist die Anwendung von reinen Roh- niaterialien bei der Bereitung des Ferrites Hauptbedingung. Um zu erreichen, dass bei caer Bereitung auf dein sogenannten trockenen. Wege die Ausgangsmaterialien, aus denen das Ferrit bereitet wird, bei möglichst niedriger Temperatur völlig miteinander reagieren, werden sie einer Mahlbearbeitung unterwor fen, bei der man vorzugsweise so weit mahlt, dass eine mittlere Grösse der Teilchen von 1 Mikron oder kleiner erhalten wird.
Da be- kanntlieh bei solehen -1ahlverfahren eine Ver unreinigung des ztt mahlenden Stoffes durch Abnutzen der 3lahlv orrichtung auftreten kann und solche Verunreinigungen wegen der hohen Anforderungen, welche an die Reinheit gestellt werden müssen, ilnerwünseht sind, muss man diesem. Umstand bei der Wahl der Mahlvorrichtung Rechnung tragen.
Ein sehr günstiges Bereitungsverfahren für ein Ferrit ist das Verfahren auf dem 4o- genannten nassen Wege. Bei Niedersehlägen einer Lösung der das Ferrit zusammenset zenden Bestandteile kann nämlich eine sehr grosse Feinheit der Teilehen, und zwar eine mittlere Grösse der Teilchen, kleiner als 0,7.
Mikron erreicht werden, so dass eine für die vollständige Reaktion erforderliche Erhit zung bei niedriger Temperatur erfolgen kann. Ferner lässt sich bei der Bereitung auf nas sem 1Vege ein Ferrit leicht in reinem Zu stande erhalten. Will man einen auf diese Weise erhaltenen Niederschlag für Presssen geeignet machen, so wird er nach erfolgter Trocknung z. B. auf eine Temperatur von etwa 500 bis 700 C vorerhitzt.
Der Quotient
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kann im Frequenz gebiet von 10 bis 1000 kHz weniger als 0,001 betragen. Ferromagnetische Mäntel nach der Erfindung sind mit Erfolg in Spulen für Radio- und Telephoniezwecke verwendbar. Durch das Anbringen eines oder mehrerer so genannter Luftspalte können ihre Eigen schaften in mancher Hinsicht noch verbes sert werden.
Ausführungsbeispiele von Spulen mit. aus Ferrit bestehendem Mantel sind in den Fig. 1 und 2 der beiliegenden Zeichnung dargestellt.
In Fig. 1 bezeichnet leinen Kern aus ge pulvertem Material, der von der Spule 2 um geben ist. Um die Spule samt dem Kern herum ist ein Mantel 3 angebracht, der aus einem Rotationskörper besteht, der aus Magne- siumzinkferrit mit einer Anfangspermeabili- tät von 400 hergestellt ist.
In Fig. 2 bestehen der Kern 1 und der Mantel 3 beide aus Magnesiumzinkferrit, -und zwischen dem Kern und dem Mantel sind die beiden Luftspalte 4 und 4' angebracht, um die effektive Permeabilität des magnetischen Kreises mit Rücksicht auf die Verluste hin reichend zu erniedrigen.
Das Verfahren nach der Erfindung wird im nachfolgenden an Hand einiger Beispiele näher erläutert, in denen die Bereitung eini ger Ferrite mit niedrigen Verlusten, teilweise mit hohen Werten für die Anfangspermeabi- lität, beschrieben ist. Die genannten Ferrite be sitzen alle eine sogenannte Spinellstruktur, sind also kubisch. Die in den Beispielen er wähnten Werte für die Anfangspermeabilität ,u sind durch Messungen an einem aus einem auf gleiche Weise bereiteten Material beste henden ringförmigen Kern festgestellt wor den.
Die Qualität eines Materials hinsichtlich der Verluste ist in der Grösse tg
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ausgedrückt, in der R der auf die Feldstärke null extrapolierte Kernverlustwiderstand und I, die Induktivität einer auf einen ringför- migen Kern aufgewickelten Spule ist. und a) die Kreisfrequenz, bei der R und L gemessen werden.
<I>Beispiel I:</I> Ein während anderthalb Stunden durch Sintern auf<B>10000</B> C erhaltenes reines Kupfer kadmiumferrit der Zusammensetzung 25 Mol Kupferoxyd, 25 Mol % Kadmiumoxyd und 50 Mol % Ferrioxyd wird während etwa 200 Stunden in einer Eisenkugelmühle gemahlen;
vom gemahlenen Ferrit wird mit einem Druck von 4 Tonnen/cm2 ein kleiner Mantel mit einem Durchmesser von 3 cm und einer Wand stärke von 4 mm gepresst., der darauf wäh rend 6 Stunden auf<B>10000</B> C in einem Sauer stoffstrom erhitzt wird, worauf mit einer Ge schwindigkeit von<B>50</B> C pro Minute im Sauer stoffstrom abgekühlt wird. Der erhaltene Mantel besitzt einen tg ö von etwa 0,01 bei einer Frequenz von 1000 kHz und einer An fangspermeabilität von 100.
Der Wert .
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beträgt somit etwa 0,0001 bei 1000 kHz. Die Abhängigkeit von tg ö von der Frequenz wird durch, die Kurve a der Fig. 3 dargestellt.
Beispiel 1I: Eine Mischung von 20 Mol% reines Kup feroxyd, 30 Mol % reines Zinkoxyd und 50 Mol % reines Ferrioxyd wird während etwa 200 Stunden in einer Eisenkugelmühle gemahlen; von der Mischung wird auf die in Beispiel I beschriebene Weise ein Mantel ge presst, der während 2 Stunden auf<B>10500</B> C in einem Sauerstoffstrom erhitzt wird.
Darauf wird mit einer Geschwindigkeit von<B>50</B> C pro Minute bis auf<B>6000</B> C abgekühlt, auf welche Temperatur der Mantel während 12 Stunden gehalten wird; schliesslich wird bis auf Zim mertemperatur abgekühlt, alles in Sauerstoff. Der erhaltene Mantel besitzt eine tg ö von etwa 0,02 bei 1000 kHz und eine Anfangs permeabilität von 200. Der Wert von
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. beträgt daher 0,0001 bei 1000 kHz. Die Ab hängigkeit von tg ö von der Frequenz wird durch die Kurve b der Fig. <B>3</B> dargestellt.
Man kann ein Kupferzinkferrit der ge nannten Zusammensetzung auch in der Weise bereiten, dass aus 1 Liter einer gereinigten Lösung von 0,2 Mol Kupfersulfat, 10,3 Mol Zinksulfat und 1 Mol Eisennitrat in der Wärme mit 0,5 Liter 9 inolar Natronlauge ein Niederschlag erzielt wird, der nach dem Auswaschen getrocknet und einer Vorerhit- zung auf 7000C unterworfen wird, zwecks Erhöhung der Pressbarkeit, ferner auf die im Beispiel I beschriebene Weise zu einem Man tel gepresst wird und dann erhitzt wird.
Wenn während 3 Stunden auf 9000 C erhitzt wird, ferner mit einer Geschwindigkeit von 5(IC pro Minute bis auf<B>6000C</B> abgekühlt wird, dann diese Temperatur während 30 Stunden aufrechterhalten wird, und schliess lich bis auf Zimmertemperatur abgekühlt wird, alles in einem Sauerstoffstrom, so wird die Abhängigkeit von tg b von der Frequenz für den auf diese Weise erhaltenen Mantel durch die Kurve c der Fig. 3 dargestellt. Die Anfangspermeabilität beträgt 500.
Wird die ser auf dein nassen Wege erhaltene Kupfer zinkferritmantel nach der Behandlung auf <B>6000</B> C noch während 19 Stunden auf 5100 C, während 34 Stunden auf 4100 C und während 12 Stunden auf 310 C gehalten, alles in Sauerstoff, so ergibt sich ein Mantel, bei dem die Abhängigkeit von t- < ) von der Fre quenz durch die Kurve d der Fig. 3 darge stellt wird. Die Anfangspermeabilität des auf diese Weise erhaltenen Mantels beträgt 410.
Beispiel. III: Eine Mischung von 28 Mol % reines 1VIagnesiumoxyd, 18 Mol J reines Zinkoxyd und 54 Mol 5o reines Ferrioxyd wird während 30 Stunden in einer Eisenschwingungsmühle gemahlen.
Von der Mischung wird auf die ini Beispiel I beschriebene Weise ein Mantel ge- presst., der während zwei Stunden auf 14000 C in Sauerstoff erhitzt wird, worauf langsam mit 5 bis 101) C pro Minute in Sauerstoff ab gekühlt wird. Das erhaltene Produkt besass einen Wert tg b = 0,02 bei 1000 kIIz und eine Anfangspermeabilität von<B>150.</B> Die Abhängigkeit von tg b von der Fre quenz wird durch die Kurve e in der Fig. 3 dargestellt..
Wird dieser langsam gekühlte Mantel auf 10000 C erhitzt, während 18 Stunden auf diese Temperatur gehalten und weiter wäh rend 20 Stunden auf 7500 C, worauf wieder langsam abgekühlt wird, alles in Sauerstoff, so werden die t- b-Werte von Kurve f der Fig. 3 erhalten.
<I>Beispiel IV:</I> Eine Mischung von 20 Mo1 "7o reines Nik- keloxvd, 30 Mol % reines Zinkoxyd und 50 Mol % reines Ferrioxyd wird während 30 Stunden in einer Eisenschwingungsmühle Be inahlen;
von der Mischung wird auf die in Beispiel I beschriebene Weise ein Mantel ge- presst, der während einer Stunde auf 14000 (.' erhitzt wird, weiter während 16 Stunden auf 930" C gehalten und dann langsam etwa 10 C pro Minute abgekühlt wird, alles in Sauer stoff. Die to- 3-Werte des erhaltenen Mantels sind durch die Kurve cg der Fig. 3 dargestellt. Die Anfangspermeabilität beträgt 560.
Durch Anwendung einer Sauerstoffbehandlung von 12 Stunden bei 10000 C und 20 Stunden bei 750 C bei dem erhaltenen Mantel ändern sich die tg 3-Werte nicht.
Sämtliche oben angegebenen tb b-Werte beziehen sich auf den auf die Feldstärke null extrapolierten Wert für Zimmertemperatur.
Process for the production of a ferromagnetic coil jacket. The present invention relates to a method for producing a ferromagnetic coil jacket from a material having a specific resistance higher than 1000 ohms / em, which contains at least ferroinagnetiselies cubic ferrite, the jacket at low induction, even at high frequencies, only to low losses cause what for broadcast and telephony purposes, z.
B. for the manufacture of filter coils, Pupin coils, transformers and electroacoustic devices is important before. The invention also relates to a ferromagnetic jacket produced by this method.
According to known methods, ferromagnetic cubic ferrites with a Ho hen specific electrical resistance, z. B. 1000 ohin / cm and higher, who received the so that the eddy currents are low.
In the following, cubic ferrites are understood to mean both the cubic ferrites of the formula MFe, 0 "in which M is a divalent metal, and mixed crystals consisting of such ferrites (with a cubic ferrite structure).
The present invention is based on the knowledge that the losses which can occur with such ferrites, despite the eddy current losses being very small, are related to the oxygen content of the ferrites.
With regard to the oxygen content, it can be noted that it is known that a ferrite when heated to high temperatures, such as. B. are used in their manufacture, can release oxygen. In order to avoid such a lack of oxygen, the above-mentioned heating was carried out in pure oxygen.
It has now been found that even if a heating required for production or other purposes is carried out in pure oxygen, a slight oxygen deficiency occurs many times, and that, surprisingly, such a low oxygen deficiency is only a few hundredths percent by weight of the total ferrite weight can, for which loss is very disadvantageous.
The inventive method for producing a ferromagnetic coil niantels from a specific resistance was higher than 1000 ohms / a material containing at least ferromagnetic cubic ferrite, is characterized in that care is taken for such a high oxygen content of the ferrite during manufacture is that at room temperature the loss factor tg ö extrapolated to zero magnetic field strength, measured on a toroidal core,
which consists of a material prepared in the same way, in the frequency range between 10 and 1000 kIIz less than 0.06 be. The loss factor tg 8 is defined as the glass ratio of core loss resistance R, extrapolated to the field strength zero, and reactance wL of a toroidal coil, which is provided with a toroidal core made of the material in question.
The value R does not include the portion supplied by the coil winding, namely the direct current resistance and the alternating current resistance, which is dependent on the frequency of the coil current, due to 'V # current losses of the coil winding. Likewise, losses due to coil capacitance and those in the dielectrics are not included in the value R.
Such an oxygen content can be achieved in different ways, depending on the type of ferrite.
The simplest method in principle consists in ensuring that the required heating temperature for the preparation of the ferrite is kept sufficiently low by selecting the appropriate conditions.
As far as this heating temperature is concerned, it is noted that e.g. B. with a ferrite, which is prepared by heating an intimate mixture of the ferrite composing solid oxides, the temperature will depend on the intensity and the fineness with which or to which the mixture is ground.
A very fine mixture which has been ground for a long time will be able to give a completely fully reacted, homogeneous product at lower temperatures within a reasonable time than a coarser mixture which has been ground for a short time. With regard to the initial permeability of the end product, as will be explained in more detail below, such a complete reaction is of the greatest importance.
If a ferrite is prepared in such a way that a precipitate is obtained from a solution of the metal compounds and the finely divided precipitate is heated, a lower heating temperature is generally required for a complete reaction than if the ferrite were to be - written way is received.
Although changing the conditions under which a ferrite is prepared, allows a certain leeway in the required heating temperature, it is often not possible in practice to ensure a sufficiently high oxygen content during the preparation of a ferrite. In this case one leaves such a ferrite with. If the oxygen content is too low, that is, it is unsaturated with respect to oxygen, it is advisable to absorb oxygen by using pure oxygen.
The conditions, in particular the temperature at which a ferrite is allowed to absorb oxygen, depend on various factors, such as the amount of oxygen that has to be consumed in order to be a fourth for tg ö less than in the frequency range between 10 and 1000 klIz 0.06, of the extent to which all parts of the ferrite are accessible to oxygen, of its fine grain or porosity and also of the type and composition of the ferrite.
It has see. show that the loss values achieved are lowest when the ferrite has absorbed as much oxygen as possible. Since the amount of oxygen absorbed increases as the temperature decreases, is. it is therefore advantageous to use low tempera tures. On the other hand, you have to take into account the fact that the speed at which oxygen is absorbed decreases with decreasing temperature.
This speed is also highly dependent on the grain size and porosity of the ferrite, and it is. therefore, with regard to the time which the oxygen uptake would otherwise take, he wishes to use the ferrite in fine-grained, porous form.
An important factor that has to be taken into account is the initial permeability of the end product, since the usefulness of a ferromagnetic jacket is mainly determined by the value of the quotient of the loss factor tg ö and the initial permeability. Coats with a high initial permeability and low losses are of great importance.
Therefore, when making such jackets, it is preferable to combine the overall measures to achieve a low loss factor with the measures necessary to achieve a high initial permeability, whereby care must be taken that the various measures are not in conflict with one another.
It has now been established that inan can favorably influence the value of the initial permeability by heating to such a high temperature that a single homogeneous ferrite phase is formed.
With regard to the uptake of oxygen, however, care must be taken that the temperature used during this heating is not so high that the material sintered tightly. If such undesired heating has taken place, this is expressed in the coarseness of the material, which is then no longer able to absorb sufficient oxygen.
In general, with regard to permeability, it is advantageous to allow the cooling to take place slowly after the heating mentioned, so that quenching stresses in the ferrite are avoided. A speed of at most 10 C per minute is slow enough for high demands. If there is a risk of the formation of an undesired amount of a second phase, which adversely affects the initial permeability, then a greater (speed, e.g.
B. about 1000 C per minute, be cooled. From the foregoing it also follows that when oxygen is absorbed, the temperature must preferably remain above the temperature at which a second phase can form.
The initial permeability achieved on a ferrite naturally depends on its type and composition. The possibilities for avoiding the formation of a second phase are very different for different ferrites. Obtaining a radiographically homogeneous ferrite is. but possible in many cases.
Furthermore, it has been shown that, as with other ferromagnetic materials, the initial permeability is often a maximum. tight. has below the Curie point; A ferrite with a Curie point between approximately 50 and 2500 C will therefore be very favorable. Such a ferrite is z.
B. obtained in such a way that zinc ferrite, which has a low Curie point, is combined with a ferrite having a higher Curie point, such as nickel ferrite.
In order to maintain a homogeneous ferrite phase, the use of pure raw materials is the main prerequisite for the preparation of the ferrite. In order to achieve that with caer preparation on your so-called dry. Because the starting materials from which the ferrite is prepared react completely with one another at the lowest possible temperature, they are subjected to a grinding process, in which one preferably grinds so far that an average size of the particles of 1 micron or smaller is obtained.
As is known in such grinding processes, contamination of the grinding material can occur through wear of the grinding device and such contamination is undesirable because of the high demands that must be placed on the purity. Take the circumstance into account when choosing the grinding device.
A very favorable preparation process for a ferrite is the process by the wet route mentioned above. When a solution of the ferrite composing constituents falls down, the particles can have a very high degree of fineness, namely an average particle size of less than 0.7.
Microns can be achieved so that a heating required for complete reaction can take place at low temperature. Furthermore, a ferrite can easily be preserved in its pure state when it is prepared on wet grass. If you want to make a precipitate obtained in this way suitable for pressing, it is after drying, for. B. preheated to a temperature of about 500 to 700 C.
The quotient
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can be less than 0.001 in the frequency range from 10 to 1000 kHz. Ferromagnetic jackets according to the invention are successfully used in coils for radio and telephony purposes. By adding one or more so-called air gaps, their properties can be improved in some respects.
Embodiments of coils with. made of ferrite sheath are shown in Figs. 1 and 2 of the accompanying drawings.
In Fig. 1 denotes linen core made of powdered material GE, which is given by the coil 2 to. A jacket 3, which consists of a body of revolution made of magnesium zinc ferrite with an initial permeability of 400, is attached around the coil including the core.
In Fig. 2, the core 1 and the jacket 3 are both made of magnesium zinc ferrite, and between the core and the jacket, the two air gaps 4 and 4 'are attached in order to lower the effective permeability of the magnetic circuit with regard to the losses .
The method according to the invention is explained in more detail below with the aid of a few examples in which the preparation of some ferrites with low losses, in some cases with high values for the initial permeability, is described. The ferrites mentioned all have a so-called spinel structure, i.e. they are cubic. The values for the initial permeability u mentioned in the examples have been determined by measurements on an annular core consisting of a material prepared in the same way.
The quality of a material in terms of losses is tg
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Expressed in which R is the core loss resistance extrapolated to zero field strength and I is the inductance of a coil wound on a ring-shaped core. and a) the angular frequency at which R and L are measured.
<I> Example I: </I> A pure copper cadmium ferrite, obtained for one and a half hours by sintering to <B> 10000 </B> C, having the composition 25 mol of copper oxide, 25 mol% of cadmium oxide and 50 mol% of ferrous oxide, becomes for about 200 hours ground in an iron ball mill;
A small jacket with a diameter of 3 cm and a wall thickness of 4 mm is pressed from the ground ferrite at a pressure of 4 tons / cm2, which is then pressed to <B> 10000 </B> C in an acid for 6 hours material stream is heated, whereupon it is cooled at a speed of <B> 50 </B> C per minute in the oxygen stream. The jacket obtained has a tg ö of about 0.01 at a frequency of 1000 kHz and an initial permeability of 100.
The value .
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is thus about 0.0001 at 1000 kHz. The dependence of tg δ on the frequency is shown by curve a in FIG.
Example 1I: A mixture of 20 mol% pure copper oxide, 30 mol% pure zinc oxide and 50 mol% pure ferric oxide is ground for about 200 hours in an iron ball mill; A jacket is pressed from the mixture in the manner described in Example I, and is heated to 10500 ° C. in a stream of oxygen for 2 hours.
This is followed by cooling at a rate of <B> 50 </B> C per minute to <B> 6000 </B> C, at which temperature the jacket is held for 12 hours; Finally it is cooled down to room temperature, everything in oxygen. The jacket obtained has a tg ö of about 0.02 at 1000 kHz and an initial permeability of 200. The value of
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. is therefore 0.0001 at 1000 kHz. The dependence of tg ö on the frequency is shown by curve b in FIG. 3.
A copper zinc ferrite of the composition mentioned can also be prepared in such a way that a precipitate is formed from 1 liter of a purified solution of 0.2 mol of copper sulfate, 10.3 mol of zinc sulfate and 1 mol of iron nitrate in the heat with 0.5 liter of 9 molar sodium hydroxide solution is obtained, which is dried after washing out and subjected to preheating to 7000 ° C. for the purpose of increasing the compressibility, furthermore is pressed into a jacket in the manner described in Example I and is then heated.
If it is heated to 9000 C for 3 hours, furthermore is cooled at a rate of 5 (IC per minute to <B> 6000C </B>, then this temperature is maintained for 30 hours, and finally cooled down to room temperature , all in an oxygen stream, the dependence of tg b on the frequency for the cladding obtained in this way is represented by curve c of Figure 3. The initial permeability is 500.
If this copper zinc ferrite jacket obtained by the wet route is kept after treatment at <B> 6000 </B> C for 19 hours at 5100 C, for 34 hours at 4100 C and for 12 hours at 310 C, all in oxygen, this results in a jacket in which the dependence of t- <) on the Fre quency by the curve d of FIG. The initial permeability of the sheath obtained in this way is 410.
Example. III: A mixture of 28 mol% pure magnesium oxide, 18 mol% pure zinc oxide and 54 mol 50% pure ferric oxide is ground in an iron vibration mill for 30 hours.
A jacket is pressed from the mixture in the manner described in Example I, and is heated to 14,000 ° C. in oxygen for two hours, after which it is slowly cooled in oxygen at from 5 to 101 ° C. per minute. The product obtained had a value tg b = 0.02 at 1000 kIIz and an initial permeability of <B> 150. </B> The dependence of tg b on the frequency is shown by curve e in FIG.
If this slowly cooled jacket is heated to 10000 C, kept at this temperature for 18 hours and further for 20 hours to 7500 C, after which it is slowly cooled again, all in oxygen, the t-b values of curve f in FIG 3 received.
<I> Example IV: </I> A mixture of 20 mol% of pure nickel oxide, 30 mol% of pure zinc oxide and 50 mol% of pure ferric oxide is milled in an iron vibration mill for 30 hours;
A jacket is pressed from the mixture in the manner described in Example I, which is heated to 14,000 (. 'for one hour, kept at 930 ° C. for 16 hours and then slowly cooled to about 10 ° C. per minute, everything The to 3 values of the obtained shell are shown by the curve cg in Fig. 3. The initial permeability is 560.
Applying an oxygen treatment of 12 hours at 10,000 ° C. and 20 hours at 750 ° C. to the resulting jacket does not change the tg 3 values.
All of the tb b values given above relate to the value for room temperature extrapolated to field strength zero.