CH288263A

CH288263A - Keramischer, ferromagnetischer körper mit einer hohen Sättigungsinduktion und Verfahren zu dessen Herstellung.

Info

Publication number: CH288263A
Authority: CH
Inventors: Corporation Steatite Research
Original assignee: Steatite Research Corp
Priority date: 1949-05-26
Filing date: 1950-05-25
Publication date: 1953-01-15
Also published as: FR1018561A; GB668700A; US2565058A; DE907995C; NL78165C

Description


      Kerawiseber,        ferromagnetiseber    Körper mit einer hoben Sättigungsinduktion  und Verfahren zu dessen Herstellung.         Gel--en.stand    vorliegender     Erfinditlig    ist  ein     ferroniagnetiseher,        keramiseher    Körper,  der     liauptsäehlieli    aus     Eisenoxyd-Verbindun-          gen    vom Typus des     Magnetits    besteht und  zur Verwendung bei Frequenzen zwischen  <B>60</B> Hz und<B>10</B>     -.#lHz        geeignel    ist.

   Er ist da  durch gekennzeichnet,     dass    er die Oxyde       Mg0,        MnO,        Zn0,        NiO    -und Fe<B>03</B> enthält,  2  wobei das     molare    Verhältnis zwischen der  Gesamtmenge der Oxyde der zweiwertigen  Metalle und dem     Fe203   <B>0,8</B> bis 1,2 beträgt       und    das     molare    Verhältnis zwischen den  Oxyden- der zweiwertigen Metalle innerhalb  der Grenzen von<B>0,05</B> bis<B>0,15</B>     "##lgO:0,2    bis  0,4     Mil0:0,'3    bis 0,4     ZnO:

  0,15    bis 0,4     Ni0     liegt, einen     Curiepunkt    von mindestens       250oC,    eine     Anfangsperm   <B>"</B>     eabilität    zwischen  <B>9-00</B> und<B>350,</B> eine Sättigungsinduktion von  mindestens<B>3750</B> Gauss und einen Tempera  turkoeffizienten der     Permeabilität,    gemessen  an einem     Toroid,    von<B>25</B> bis<B>35</B>     1/o    pro     1-001>   <B>C</B>  zwischen Raumtemperatur und     1251)   <B>C</B> auf  weist.  



  Die erfindungsgemässen Körper weisen  einen relativ hohen     Curiepunkt,    eine hohe  Sättigungsinduktion und einen relativ niede  ren     Temperaturkoellizienten    der     Perinea-          bilität    auf.  



  In<B>l</B>etzter Zeit wurden eine Anzahl     Ferrit-          verbindungen    entwickelt und in der     teelini-          sehen    Literatur beschrieben, z. B. ferro-    magnetische Oxyde, der allgemeinen Formel       MFe204,    worin M ein zweiwertiges Metall be  deutet, z. B. Mangan, Kupfer oder Magne  sium. Jedes dieser     Ferrite    bildet Kristalle  derselben Form wie     Magnetit,    doch sind sie  verschieden bezüglich der magnetischen     Per-          meabilität,    des     Ohmscheii    Widerstandes, des       Caliepunktes    und der magnetischen Verluste.

         Iin    allgemeinen decken die genannten     Ver-          bindungenodergeeigneteMischungenderselben     einen Bereich der     Anlangspermeabilität    von  sehr niedrigen Werten unterhalb<B>30</B> bis     züi     hohen Werten von mehr als<B>1000,</B> wobei der       Ohmsehe    Widerstand zwischen 102     und     <B>199</B> Ohm.     ein    liegt.

   Meistens entspricht bei sol  chen Verbindungen eine hohe     Anfangspermea-          bilität    einem ziemlich niedrigen     Curiepunkt,     während     Curie-Temperaturen    von über  <I>'2000<B>C</B></I> mit einem kleinen oder mittleren  Wert der     Anfangspermeabilität    von einigen  Hundert. oder weniger verbunden sind. Es  wurde gefunden,     dass    noch eine weitere Be  ziehung zwischen der     Anfangspermeabilität     und der Leitfähigkeit besteht,<B>d.</B> h. mit der  Zunahme der     Perineabilität    vergrössert sich  auch die Leitfähigkeit.  



  Für gewisse Zwecke ist eine hohe     An-          fangspermeabilität        erwünseht,    doch wurde  gefunden,     dass    durch den Verzicht auf eine  hohe     Anfangspermeabilität    in gewissem Aus  mass andere sehr vorteilhafte Eigenschaften  erhalten werden. Es konnte erwartet werden,           dass    bei Kompositionen mit einer mässigen       Anfangspermeabilität    höhere     Curiepunkte     erhalten werden.

   Der     erlind-Lingsgeinässe        KÖr-          per    ist jedoch insofern ungewöhnlich     und     eigenartig, als er eine hohe Sättigungsinduk  tion besitzt, welche diejenige von Körpern  mit hoher     Permeabilität    übertreffen kann.

      Die erfindungsgemässen Körper haben  eine     Anfangspernieabilität    zwischen<B>2200</B> und  <B>350,</B> einen     Curiepunkt    von mindestens     '2500(',     einen Temperaturkoeffizienten der     Perineabi-          lität    von<B>25</B> bis<B>35</B> % pro     10011   <B>C</B> Temperatur  erhöhung, gemessen an einem     Toroid    zwischen  Raumtemperatur     und   <B>1250 C,

  </B> sowie meistens  geringe magnetische Verluste im     Frequenz-          bereieh    von<B>60</B>     Llz    bis<B>10</B>     MIlz.    (Wird der  erfindungsgemässe Körper als     zvlindriselier     Kern einer Induktionsspule verwendet an  statt als     Toroidkern,    so kann der dem     effeh.-          tiven    u des Kerns entsprechende Tempera  turkoeffizient     um    -ungefähr     51/o    pro     1.OOOC     kleiner sein.)  Der erfindungsgemässe Körper enthält die  Oxyde     Mg0,        MnO,

          Zn0,        Ni0    und     Fe,0..,    wo  bei das     molare    Mengenverhältnis zwischen  den gesamten Oxyden der zweiwertigen     '31e-          talle        und    dem dreiwertigen Eisenoxyd<B>0,8</B> bis  1.,2 beträgt.

   Das     molare        Mengenverbältnis     zwischen den einzelnen Oxyden der     7weiwer-          tigen    Metalle liegt innerhalb folgender     Grren-          7en:   <B>0,05</B> bis<B>0,15</B>     MgO:0,2    bis 0,4     Mii0:0,3     bis 0,4     ZnO:0,15    bis 0,4     Ni0.     



  Eine Eigenart des erfindungsgemässen Kör  n       pers    ist die Tatsache,     dass    er eine hohe Sätti  gungsinduktion von mindestens<B>3750</B> Gauss  aufweist und daher die     Sättigungsinduktion       <I>Beispiel<B>1:</B></I>  Die folgenden Bestandteile werden vermischt:  
EMI0002.0050     
  
    Nolverhältnis <SEP> <B>0,1. <SEP> Mg0:0,2</B> <SEP> MnO:0,4 <SEP> ZnO:0,3 <SEP> NiO:1,0 <SEP> <U>Fe--,03</U>
<tb>  Zusammensetzung <SEP> <B>Mg0 <SEP> 1,5</B>
<tb>  Mn02 <SEP> <B>7, <SEP> 5</B>
<tb>  ZnO <SEP> <B>13,5</B>
<tb>  Nio <SEP> <B>9,5</B>
<tb>  Fe.20## <SEP> <B>68,0</B>       von Körpern hoher     Permeabilität    übertreffen  kann.  



  Die erfindungsgemässen Körper werden       zweekmässigerweise    bei ziemlich hohen Tempe  raturen gebrannt,<B>d.</B> h. bei     Segerkegel   <B>7</B> bis  <B>1.0,</B> und ohne Verwendung einer '>Schutz  atmosphäre in Luft abgekühlt.  



  Zur Herstellung- der     erfindLingsgemässen     Körper können die verschiedenen Oxyde oder  Verbindungen, die befähigt sind, während  des Brennens solche Oxyde     zu    bilden, im  richtigen Mengenverhältnis miteinander ver  mischt werden. Beispielsweise wird die     Mii0-          Komponente    des Endproduktes vorzugsweise  in Form von     Mangandioxyd    verwendet,     das     während des Brennens in das benötigte Oxyd  umgewandelt wird.  



  In den folgenden Ausführungsbeispielen  betrifft      Zusammens        etzung-     die Mischung  vor dein Brennen, während      Mol-Verhältnis      das Endprodukt betrifft. Die Ausgangsstoffe  werden     zweekmässi-    sehr fein vermahlen, vor  zugsweise     zu    einer Korngrösse geringer als  <B>0,010</B> mm. Die fertige Mischung von Pulvern  kann mit einer Flüssigkeit versetzt werden,  welche Wasser allein oder Wasser mit Zusatz       emulgierter    Wachse oder anderer     Plastifizier-          oder    Bindemittel sein kann, um eine zusam  menhängende Masse     zu    erhalten, die unter  Druck verformt werden kann.

   Nach dein For  men können die     Kör    er bei     Segerkegel   <B>7</B> bis       p   <B>1-</B>  <B>10</B> gebrannt und sodann gekühlt werden. Es  werden keine besonderen Vorsichtsmassnahmen  während des     Kühlens    benötigt.

   Die Erfin  dung und deren Vorteile werden in den     nach-          folgenden.Ausführungsbeispielen    näher erläu  tert      Diese     31isehung    wird in einer Kugelmühle  fein     verniahlen,    das Produkt sodann     ange-          fetiehtet    und     plastifiziert    durch den Zusatz  von 4 % einer     wässrigen        Waehsemalsion.          1)iese    Emulsion enthält<B>50</B> % Wachs.

   Die         Ph:vsikaliseheEigenschaftendesEndprod-Liktes:     
EMI0003.0010     
  
    .Anfangspermeabilität <SEP> <B>(1.-3</B> <SEP> MHZ) <SEP> <B>300</B>
<tb>  Max. <SEP> Perineabilität <SEP> <B>900</B>
<tb>  Sättigungsinduktion <SEP> 4200 <SEP> Gauss
<tb>  Ohmseher <SEP> Widerstand <SEP> <B>105</B> <SEP> Ohm.cm. <SEP> bei <SEP> Zimmer  temperatur
<tb>  Curiepunkt <SEP> <B>2600 <SEP> C</B>
<tb>  Temperaturkoeffizient <SEP> (Toroid) <SEP> <B>33</B> <SEP> % <SEP> Veränderung <SEP> von <SEP> Raum  <B>.</B> <SEP> temperatur <SEP> bis <SEP> <B>1250 <SEP> C.</B>       <I>Beispiel 2:</I>  Die     fol-,enden    Bestandteile werden gemischt:

    <B>kn</B>  
EMI0003.0012     
  
    Molverhältnis <SEP> <B>0,1 <SEP> Mg0:0,2</B> <SEP> MnO:0,3 <SEP> ZnO:0,4 <SEP> NiO:lFe203
<tb>  Zusammensetzung <SEP> <U>Mo-0</U> <SEP> <B>1.,5</B>
<tb>  Mn02 <SEP> <B>7,5</B>
<tb>  Zno <SEP> <B>10,5</B>
<tb>  Ni0 <SEP> <B>12,5</B>
<tb>  Fe20.# <SEP> <B>68,0</B>       Aufarbeitung und Formen erfolgt wie in  Beispiel<B>1.</B> Die Körper werden bei     Segerkegel            PhysikaliseheEigensehaftendesEndproduktes:

       
EMI0003.0015     
  
    Anfangspermeabilität <SEP> <B>(1-3</B> <SEP> MEIz) <SEP> <B>230</B>
<tb>  Max. <SEP> Permeabilität <SEP> <B>1000</B>
<tb>  Sättigungsinduktioli <SEP> 4800 <SEP> Gauss
<tb>  Ohmseher <SEP> Widerstand <SEP> <B>105</B> <SEP> Ohm.em <SEP> bei <SEP> Zimmer  temperatur
<tb>  Curiepunkt <SEP> <B>2600 <SEP> C</B>
<tb>  Temperaturkoeffizient <SEP> (Toroid) <SEP> <B>28</B> <SEP> % <SEP> Veränderung <SEP> von <SEP> Raum  temperatur <SEP> bis <SEP> <B>125" <SEP> C.</B>       <I>Beispiel<B>3:</B></I>  Die folgenden Bestandteile werden vermischt:

    
EMI0003.0016     
  
    Molverhältnis <SEP> <B>0,09</B> <SEP> Mg0-0,4 <SEP> MnO:0,34 <SEP> ZnO:0,17 <SEP> NiO:1,0 <SEP> Fe203
<tb>  Zusammensetzung <SEP> <B>Mg0 <SEP> 1,5</B>
<tb>  <U>MnO.></U> <SEP> 14,5
<tb>  Zn0 <SEP> <B>11,0</B>
<tb>  Nio <SEP> <B>5,0</B>
<tb>  Fe,203 <SEP> <B>68,0</B>       Paste wird unter Druck geformt und die  erhaltenen Körper werden bei etwa     Seger-          kegel   <B>9</B> gebrannt und in Luft von Raumtem  peratur gekühlt.    <B>10</B> gebrannt und bei Zimmertemperatur  erkalten gelassen.      Aufarbeiten und Formen wie in Beispiel<B>1.</B>     Bremiteinperatur    bei     Segerkeg,el        7-,#.        Na(-ji     dem Brennen kühlen in Luft.  



  Physikalische Eigenschaften des Endproduktes-  
EMI0004.0005     
  
    Anlangspermeabilität <SEP> <B>(1-3</B> <SEP> MI-1z) <SEP> 220
<tb>  Max. <SEP> Permeabilität <SEP> <B>850</B>
<tb>  Sättigiingsinduktion <SEP> 4000 <SEP> Gauss
<tb>  Ohinseher <SEP> Widerstand <SEP> (Rauniteiiil,).) <SEP> <B>105 <SEP> Olim.</B> <SEP> <I>en]</I>
<tb>  Curietemperatur <SEP> <B>26511 <SEP> C</B>
<tb>  Temperaturkoelfizient, <SEP> (Toroid) <SEP> 3211/o <SEP> Veränderun- <SEP> zwischen
<tb>  Raumtemperatur <SEP> Lind <SEP> <B>125" <SEP> C.</B>       Die erfindungsgemässen Körper sind be  sonders geeignet für Transformatoren und  Induktionsspulen.

Claims

PATENTANSPRÜCIIE: I. Ferromagnetiseher, kerainischer Körper, der hauptsächlich aus Eisenoxyd-Verbindun- gen vom Typus des Magnetits besteht und zur Verwendung bei Frequenzen zwischen 60 Hz und 10 MIlz geeignet ist, dadurch ge kennzeichnet., dass er die Oxyde M-,0, Mii0, Zii0, -Nio und Fe.03 enthält,

wobei das nio- lare Verhältnis zwischen der Gtesamtmenge der Oxyde der mvei-wertigen Metalle und dem Fe#,0,1 0,8 bis 1,2 beträgt und das molare Verhältnis zwischen den Oxyden der zweiwer tigen Metalle innerhalb der Grenzen von0,05 bis0,15 MgO:0,2 bis 0,4 Mii0:0,13) bis 0,4 ZnO:

0,15 bis 0,4 NiO lie,-t, einen Curiepunkt von mindestens 2500 C, eine Anfangspermea- bilitä,t zwischen 200 und350, eine Sättigangs- induktion von mindestens3750 Gauss und einen Temperaturkoeffizienten der Permeabi- lität, gemessen an einem Toroid,

von25 bis 35 % pro 1-0011 C zwischen Raumtemperatur und1250 C aufweist.

II. Verfahren zur Herstellun-- eines ferro- magnetischen, keramisehen, Körpers gemäss Patentanspruel) 1, dadureh gekennzeichnet (lass Bestandteile gemahlen Iiiid vermischt werden, die nach dein Brennen 3,1go, Mno, Zii0, NiO und Fe203 liefern,

das erhaltene Pulvergemiseh mit einer Flüssigkeit zu einer plastischen Masse angefeuebtet wird, die züi dem gewünschten Körper geformt mid bei Segerkegel 7 bis10 züi einem ferroiiia"lynet!- sehen, keramisehen Fornikörper mit den im Patentansprueh 1 genannten Eigenschaften gebrannt und in Luft abgekühlt -wird.

UNTEIZANSPRCCHE: 1. Verfahren gemäss Patentansprueh 11, gekennzeichnet dadurch, dass als Flüssigkeit Wasser verwendet wird. 2. Verfahren gemäss Patentanspriieh II, gekennzeichnet dadurch, dass als Flüssigkeit eine wässri,-e'#Vaeh.seiiiiil.,;ioii verwendet wird.