Verfahren zur Herstellung eines Magnetkernes mit einer nahezu rechteckförmigen Hystereseschleife Magnetkerne mit einer nahezu rechteckigen Hystereseschleife sind für verschiedene Anwendun gen wichtig. Kerne dieser Art werden unter anderem für sogenannte magnetische Speicher verwandt (siehe beispielsweise W. N. Papian, Proceedings of the I. R. E. April 1952, S. 475-478 und D. R. Brown und E. Albers-Schoenberg Electronics April 1953, S. 146-149). Solche magnetischen Speicher finden u. a. in Rechenmaschinen und auto matischen Piloten Verwendung.
Eine andere Anwen dung finden diese Kerne bei magnetischen Schal tungen.
Das Mass, welches angibt, wie weit sich die Form der Hystereseschleife der Rechteckform nähert, kann verschiedenartig quantitativ zum Aus druck gebracht werden. Ein übliches Mass ist bei spielsweise der Quotient
EMI0001.0012
. Zur Erläuterung der Bedeutung des erwähnten Quotienten wird auf Fig. 1 verwiesen, die eine schematische Darstellung eines Teils einer Sättigungs-Magnetisierungskurve ist. In dieser Figur stellt Br die Remanenzinduktion dar, während B,1 diejenige Induktion darstellt, bei der sich die Hystereseschleife gerade schliesst.
In der Praxis ist es häufig schwierig, B"1 mit grosser Ge nauigkeit zu messen. Es ergibt sich jedoch ein an näherungsweise richtiger Wert für B,,1 dadurch, dass der Mittelwert der Induktionen nach teilweiser Ma gnetisierung bzw. teilweiser Entmagnetisierung (mit zwischenzeitlicher Sättigung) genommen wird, wobei die beiden Induktionen bei der gleichen Feldstärke gemessen werden, die so gewählt ist, dass die er wähnten Induktionen um mehr als<B>10/9,</B> jedoch um weniger als 3114 voneinander abweichen.
Dieses Verfahren wurde auch bei den beim Zustande kommen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Messungen angewendet; für diese Messungen fand ein ballistisches Galvanometer Verwendung (siehe Bozorth, Ferromagnetism S. 843). Wenn hier von dem Quotienten die Rede ist, wird stets an genommen, dass er
EMI0001.0025
an einem ringförmigen Magnet kern mit einem konstanten Querschnitt des ferro- magnetischen Materials über den ganzen Umfang des Ringes und mit einem Aussendurchmesser, der höchstens das 1,6fache des Innendurchmessers be trägt, gemessen ist.
Das Mass, welches angibt, wie weit sich die Form der Hystereseschleife der Rechteckform nähert, lässt sich gleichfalls mittels des sog. Rechteckigkeits- verhältnisses ( Squareness ratio ) (RS)"," zum Ausdruck bringen. Für die Bedeutung dieser Grösse wird auf die vorstehend erwähnte Literatur verwie sen.
Vollständigkeitshalber folgt hier eine kurze Er läuterung unter Hinweis auf Fig. 2, gleichfalls eine schematische Darstellung eines Teils einer Magneti- sierungskurve, die sich auf einen Fall bezieht, bei dem die Entmagnetisierung angefangen wurde, bevor die magnetische Sättigung erreicht war. Die Grösse (Ra)".,,, wird als
EMI0001.0041
definiert. Der Quotient
EMI0001.0042
ist eine Funktion der an gelegten grössten Feldstärke Hm.
Es stellt sich heraus, dass dieser Quotient für einen bestimmten Wert von H"" der sich meist wenig von der Koerzitivkraft H,, unterscheidet, einen Höchstwert aufweist. Dieser Höchstwert des Quotienten wird durch das Symbol (Rs)ma, angedeutet. Die zur Ermittlung von (R9)",,, erforderlichen Messungen von<I>B (Hm)</I> und-<I>B (_</I> TH-) können auch wieder mit Hilfe eines ballistischen. Galvanometers durchgeführt werden.
Als Mess- objekte dienten auch ringförmige Magnetkerne mit einem konstanten Querschnitt des magnetischen Ma terials über den ganzen Umfang des Ringes und einem Aussendurchmesser, der maximal das 1,6fache des Innendurchmessers beträgt. Bei den Verwendun gen ferromagnetischer Materialien mit einer nahezu rechteckigen Hystereschieife handelt es sich meist um Wechselströme hoher Frequenz, und es kommt somit darauf an, das Auftreten von Wirbelströmen soweit wie möglich zu beschränken.
Bei der Ver wendung ferromagnetischer Legierungen kann dies bis zu einem gewissen Grade dadurch erfolgen, dass der Magnetkern aus voneinander isolierten, sehr dünnen Schichten des ferromagnetischen Materials aufgebaut wird. Häufig ist es jedoch sehr schwierig, aus diesen dünnen Schichten Kerne mit einer nahezu rechteckigen Hystereseschleife aufzubauen. Es ist somit bei diesen hohen Frequenzen vorteilhaft und bei noch höheren Frequenzen sogar notwendig, ma gnetisch weiche, eisen-(III)-oxydhaltige Materialien mit Spinellstruktur zu verwenden.
Diese Stoffe haben nämlich an sich bereits eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit.
Für die Verwendungsfähigkeit der in Rede stehenden Magnetkerne für magnetische Speicher und magnetische Schaltungen ist es weiterhin eine wesentliche Bedingung, dass die Koerzitivkraft gering ist (vorzugsweise nicht höher als 10 Oersted und sogar niedriger als 5 Oersted), weil sonst die elektro magnetischen Verluste zu hoch sind.
Erfindungsgemäss wurde gefunden, dass Magnet kerne mit einer nahezu rechteckförmigen Hysterese- schleife, wobei die Bedingungen (R6)",a, > 0,6 und H, < 4 Oersted erfüllt werden, dadurch erzielbar sind, dass sie aus Mischkristallen mit Spinellstruktur mit der Gesamtformel Ni.,Mg"_1_Y,ZnyFe20.1 her gestellt werden, wobei x = 0,6 bis 0,8, y = 0,1 bis 0,3 und x + y = 0,7 bis 0,9 ist, und die Misch kristalle dadurch hergestellt werden, dass ein in die genannten Mischkristalle überführbares,
oxydische Verbindungen von Nickel, Magnesium, Zink und Eisen im erforderlichen Gewichtsverhältnis enthal tendes Stoffgemisch in einer Gasatmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 50 Volumen prozent auf eine Temperatur von 1375 bis 1475 C erhitzt wird.
<I>Beispiel</I> Ein Gemisch aus Magnesiumkarbonat, Nickel karbonat, Eisenoxyd und Zinkoxyd wird 8 bis 10 Stunden in reinem Alkohol oder wasserfreiem Benzol gemahlen und darauf eine Stunde bei 900 C in Luft vorgebrannt. Nach Abkühlen wird das Reaktions- Produkt einige Zeit, beispielsweise 2 Stunden, in reinem Alkohol gemahlen. Danach wird es zu einem Ring gepresst, und dieser Ring wird bei angenähert 1450 C in Sauerstoff gesintert.
Die nachstehende Tabelle gibt eine Übersicht der Werte des Quotienten des Rechteckigkeits- verhältnisses (R,)",. und der
EMI0002.0043
Koerzitivkraft H, der Magnetkerne mit einer in dem in den Rahmen der Erfindung fallenden Bereich liegenden Zusammen setzung.
EMI0002.0047
B
<tb> Zusammensetzung <SEP> <U>''</U> <SEP> (Rg)n"" <SEP> H, <SEP> (in <SEP> Oersted)
<tb> Bcl
<tb> Nio,7 <SEP> M90,2 <SEP> Zno,1 <SEP> Fe204 <SEP> 0,65 <SEP> 0,8 <SEP> 2,2
<tb> N'0,7 <SEP> M90,1 <SEP> Zno,2 <SEP> Fe204 <SEP> 0,70 <SEP> 0,75 <SEP> 2,0
Process for producing a magnetic core with an almost rectangular hysteresis loop Magnetic cores with an almost rectangular hysteresis loop are important for various applications. Cores of this type are used, inter alia, for so-called magnetic memories (see, for example, W. N. Papian, Proceedings of the I. R. E. April 1952, pp. 475-478 and D. R. Brown and E. Albers-Schoenberg Electronics April 1953, pp. 146-149). Such magnetic memory find u. a. Use in calculating machines and automatic pilots.
These cores are also used in magnetic circuits.
The measure, which indicates how far the shape of the hysteresis loop approaches the rectangular shape, can be expressed quantitatively in various ways. A common measure is, for example, the quotient
EMI0001.0012
. To explain the meaning of the quotient mentioned, reference is made to FIG. 1, which is a schematic representation of part of a saturation magnetization curve. In this figure, Br represents the remanent induction, while B, 1 represents the induction at which the hysteresis loop is just closing.
In practice, it is often difficult to measure B "1 with great accuracy. However, an approximately correct value for B ,, 1 results from the fact that the mean value of the inductions after partial magnetization or partial demagnetization (with intermittent Saturation) is taken, the two inductions being measured at the same field strength, which is selected so that the inductions mentioned differ by more than 10/9, but less than 3114.
This method was also used in the measurements made in making the present invention; a ballistic galvanometer was used for these measurements (see Bozorth, Ferromagnetism p. 843). If the quotient is mentioned here, it is always assumed that it
EMI0001.0025
is measured on an annular magnet core with a constant cross-section of the ferromagnetic material over the entire circumference of the ring and with an outer diameter that is at most 1.6 times the inner diameter.
The measure, which indicates how far the shape of the hysteresis loop approaches the rectangular shape, can also be expressed by means of the so-called squareness ratio (RS) ",". For the significance of this variable, reference is made to the literature mentioned above.
For the sake of completeness, a brief explanation follows with reference to FIG. 2, likewise a schematic representation of part of a magnetization curve, which relates to a case in which the demagnetization was started before the magnetic saturation was reached. The size (Ra) ". ,,, is called
EMI0001.0041
Are defined. The quotient
EMI0001.0042
is a function of the applied greatest field strength Hm.
It turns out that this quotient has a maximum value for a certain value of H "", which usually differs little from the coercive force H ,,. This maximum value of the quotient is indicated by the symbol (Rs) ma. The measurements of <I> B (Hm) </I> and - <I> B (_ </I> TH-) required to determine (R9) ",,, can also be carried out again with the aid of a ballistic galvanometer will.
Ring-shaped magnetic cores with a constant cross-section of the magnetic material over the entire circumference of the ring and an outer diameter that is a maximum of 1.6 times the inner diameter were also used as measuring objects. The uses of ferromagnetic materials with an almost rectangular hysteresis curve are mostly high-frequency alternating currents, and it is therefore important to limit the occurrence of eddy currents as much as possible.
When using ferromagnetic alloys, this can be done to a certain extent in that the magnetic core is made up of very thin layers of the ferromagnetic material that are isolated from one another. However, it is often very difficult to build cores with an almost rectangular hysteresis loop from these thin layers. It is therefore advantageous at these high frequencies and even necessary at even higher frequencies to use magnetically soft, iron (III) oxide-containing materials with a spinel structure.
These substances already have a very low electrical conductivity.
For the usability of the magnetic cores in question for magnetic memories and magnetic circuits, it is also an essential condition that the coercive force is low (preferably not higher than 10 Oersted and even lower than 5 Oersted), because otherwise the electromagnetic losses are too high .
According to the invention it has been found that magnet cores with an almost rectangular hysteresis loop, whereby the conditions (R6) ″, a,> 0.6 and H, <4 Oersted are met, can be achieved by using mixed crystals with a spinel structure with the Overall formula Ni., Mg "_1_Y, ZnyFe20.1 can be produced, where x = 0.6 to 0.8, y = 0.1 to 0.3 and x + y = 0.7 to 0.9, and the mixed crystals are produced in that a convertible into the mentioned mixed crystals,
oxidic compounds of nickel, magnesium, zinc and iron in the required weight ratio containing substance mixture is heated in a gas atmosphere with an oxygen content of more than 50 percent by volume to a temperature of 1375 to 1475 C.
<I> Example </I> A mixture of magnesium carbonate, nickel carbonate, iron oxide and zinc oxide is ground for 8 to 10 hours in pure alcohol or anhydrous benzene and then pre-burned for one hour at 900 C in air. After cooling, the reaction product is ground in pure alcohol for some time, for example 2 hours. It is then pressed into a ring, and this ring is sintered in oxygen at approximately 1450 C.
The table below gives an overview of the values of the quotient of the squareness ratio (R,) ",. And the
EMI0002.0043
Coercive force H, the magnetic cores with a composition lying in the range falling within the scope of the invention.
EMI0002.0047
B.
<tb> Composition <SEP> <U> '' </U> <SEP> (Rg) n "" <SEP> H, <SEP> (in <SEP> Oersted)
<tb> Bcl
<tb> Nio, 7 <SEP> M90.2 <SEP> Zno, 1 <SEP> Fe204 <SEP> 0.65 <SEP> 0.8 <SEP> 2.2
<tb> N'0.7 <SEP> M90.1 <SEP> Zno, 2 <SEP> Fe204 <SEP> 0.70 <SEP> 0.75 <SEP> 2.0