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.
Kerawiseber, ferromagnetic body with a high saturation induction and process for its production. The subject matter of the present invention is a ferroniagnetic, ceramic body which mainly consists of iron oxide compounds of the magnetite type and for use at frequencies between <B> 60 </B> Hz and <B> 10 </ B> -. # LHz is suitable.
It is characterized by the fact that it contains the oxides Mg0, MnO, Zn0, NiO and Fe <B> 03 </B>, 2 where the molar ratio between the total amount of oxides of the divalent metals and the Fe203 <B> 0 , 8 </B> to 1.2 and the molar ratio between the oxides of the divalent metals is within the limits of <B> 0.05 </B> to <B> 0.15 </B> "## IgO: 0.2 to 0.4 Mil0: 0.3 to 0.4 ZnO:
0.15 to 0.4 Ni0, a Curie point of at least 250oC, an initial permeability between <B> 9-00 </B> and <B> 350, </B> a saturation induction of at least <B> 3750 </B> Gauss and a temperature coefficient of the permeability, measured on a toroid, of <B> 25 </B> to <B> 35 </B> 1 / o per 1-001> < B> C </B> between room temperature and 1251) <B> C </B>.
The bodies according to the invention have a relatively high Curie point, a high saturation induction and a relatively low temperature coefficient of perineal ability.
In recent times a number of ferrite compounds have been developed and described in the teelini literature, e.g. B. ferromagnetic oxides, the general formula MFe204, where M is a divalent metal be, z. B. manganese, copper or magnesium. Each of these ferrites forms crystals of the same shape as magnetite, but they are different in terms of magnetic permeability, ohmic resistance, calie point and magnetic losses.
In general, the compounds mentioned or suitable mixtures thereof cover a range of the initial permeability from very low values below <B> 30 </B> to high values of more than <B> 1000, </B> with the ohmic resistance between 102 and <B> > 199 </B> ohms. a lies.
In the case of such compounds, a high initial permeability usually corresponds to a fairly low Curie point, while Curie temperatures of over <I>'2000<B>C</B> </I> with a small or medium value of the initial permeability of a few hundred . or less connected. It was found that there is another relationship between the initial permeability and the conductivity, <B> d. </B> h. with the increase in perineability, the conductivity also increases.
A high initial permeability is desirable for certain purposes, but it has been found that, to a certain extent, other very advantageous properties are obtained by dispensing with a high initial permeability. It could be expected that compositions with a moderate initial permeability would obtain higher Curie points.
The Erlind-Lingsgeinauges body is, however, unusual and peculiar in that it has a high saturation induction which can exceed that of bodies with high permeability.
The bodies according to the invention have an initial core capacity between <B> 2200 </B> and <B> 350, </B> a Curie point of at least '2500 (', a temperature coefficient of the perineability of <B> 25 </B> to <B> 35 </B>% per 10011 <B> C </B> temperature increase, measured on a toroid between room temperature and <B> 1250 C,
</B> and mostly low magnetic losses in the frequency range from <B> 60 </B> Llz to <B> 10 </B> MIlz. (If the body according to the invention is used as a cylinder core of an induction coil instead of as a toroidal core, the temperature coefficient corresponding to the effective u of the core can be approximately 51 / o per 1000 oC smaller.) The body according to the invention contains the oxides Mg0, MnO,
Zn0, Ni0 and Fe, 0 .., where the molar quantitative ratio between the total oxides of the divalent '31e metals and the trivalent iron oxide is 0.8 to 1.2.
The molar quantity ratio between the individual oxides of the divalent metals is within the following limits: <B> 0.05 </B> to <B> 0.15 </B> MgO: 0.2 to 0.4 million : 0.3 to 0.4 ZnO: 0.15 to 0.4 Ni0.
A peculiarity of the body according to the invention is the fact that it has a high saturation induction of at least <B> 3750 </B> Gauss and therefore the saturation induction <I> Example<B>1:</B> </I> The following ingredients are mixed:
EMI0002.0050
Mol ratio <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> Composition <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> of bodies with high permeability.
The bodies according to the invention are fired in two ways at fairly high temperatures, <B> d. </B> h. with Segerkegel <B> 7 </B> to <B> 1.0, </B> and without using a '> protective atmosphere cooled in air.
To produce the bodies according to the invention, the various oxides or compounds which are capable of forming such oxides during the burning process can be mixed with one another in the correct proportions. For example, the Mii0 component of the end product is preferably used in the form of manganese dioxide, which is converted into the required oxide during firing.
In the following working examples, composition relates to the mixture before firing, while molar ratio relates to the end product. The starting materials are milled very finely, preferably to a grain size smaller than 0.010 mm. The finished mixture of powders can be mixed with a liquid, which can be water alone or water with the addition of emulsified waxes or other plasticizers or binders in order to obtain a coherent mass which can be deformed under pressure.
Depending on the shape, the bodies can be fired at Segerkegel <B> 7 </B> to p <B> 1- </B> <B> 10 </B> and then cooled. No special precautionary measures are required during cooling.
The invention and its advantages are explained in more detail in the following exemplary embodiments. This view is finely nailed in a ball mill, and the product is then tackified and plasticized by adding 4% of an aqueous wax emulsion. 1) This emulsion contains <B> 50 </B>% wax.
The Ph: vsikalisehe characteristics of the Endprod-Liktes:
EMI0003.0010
.Initial permeability <SEP> <B> (1.-3 </B> <SEP> MHZ) <SEP> <B> 300 </B>
<tb> Max. <SEP> Perineability <SEP> <B> 900 </B>
<tb> Saturation induction <SEP> 4200 <SEP> Gauss
<tb> Ohms seer <SEP> Resistance <SEP> <B> 105 </B> <SEP> Ohm.cm. <SEP> at <SEP> room temperature
<tb> Curie point <SEP> <B> 2600 <SEP> C </B>
<tb> Temperature coefficient <SEP> (toroid) <SEP> <B> 33 </B> <SEP>% <SEP> Change <SEP> from <SEP> room <B>. </B> <SEP> temperature < SEP> to <SEP> <B> 1250 <SEP> C. </B> <I> Example 2: </I> The following ingredients are mixed:
<B> kn </B>
EMI0003.0012
Molar ratio <SEP> <B> 0.1 <SEP> Mg0: 0.2 </B> <SEP> MnO: 0.3 <SEP> ZnO: 0.4 <SEP> NiO: lFe203
<tb> Composition <SEP> <U> Mon-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> Processing and shaping is carried out as in example <B> 1. </B> The bodies are made with Segerkegel Physikalisehe, self-adhesive end product:
EMI0003.0015
Initial permeability <SEP> <B> (1-3 </B> <SEP> MEIz) <SEP> <B> 230 </B>
<tb> Max. <SEP> permeability <SEP> <B> 1000 </B>
<tb> Saturation inductors <SEP> 4800 <SEP> Gauss
<tb> Ohms seer <SEP> Resistance <SEP> <B> 105 </B> <SEP> Ohm.em <SEP> at <SEP> room temperature
<tb> Curie point <SEP> <B> 2600 <SEP> C </B>
<tb> Temperature coefficient <SEP> (toroid) <SEP> <B> 28 </B> <SEP>% <SEP> Change <SEP> from <SEP> room temperature <SEP> to <SEP> <B> 125 " <SEP> C. </B> <I> Example<B>3:</B> </I> The following ingredients are mixed:
EMI0003.0016
Molar ratio <SEP> <B> 0.09 </B> <SEP> Mg0-0.4 <SEP> MnO: 0.34 <SEP> ZnO: 0.17 <SEP> NiO: 1.0 <SEP> Fe203
<tb> Composition <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 is formed under pressure and the resulting bodies are fired at about Seger cone <B> 9 </B> and cooled in air at room temperature . <B> 10 </B> burnt and left to cool at room temperature. Processing and shaping as in example <B> 1. </B> Bremiteinperatur at Segerkeg, el 7 -, #. Well (-ji the burning cool in air.
Physical properties of the end product
EMI0004.0005
Initial permeability <SEP> <B> (1-3 </B> <SEP> MI-1z) <SEP> 220
<tb> Max. <SEP> permeability <SEP> <B> 850 </B>
<tb> Saturation induction <SEP> 4000 <SEP> Gauss
<tb> Ohinseher <SEP> Resistance <SEP> (Rauniteiiil,).) <SEP> <B> 105 <SEP> Olim. </B> <SEP> <I> en] </I>
<tb> Curie temperature <SEP> <B> 26511 <SEP> C </B>
<tb> temperature coefficient, <SEP> (toroid) <SEP> 3211 / o <SEP> changes- <SEP> between
<tb> Room temperature <SEP> and <SEP> <B> 125 "<SEP> C. </B> The bodies according to the invention are particularly suitable for transformers and induction coils.