CH410216A - Verfahren zur Herstellung eines ferromagnetischen Bauelementes - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung     eines        ferromagnetischen    Bauelementes    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur  Herstellung eines     ferromagnetischen    Bauelementes, wo  bei aus einem feinverteilten Gemisch, welches     Fer-          rioxyd    und mindestens ein Oxyd eines zweiwertigen       Metalles    oder eine Verbindung, die bei Erhitzung in  dieses Oxyd übergeht, enthält, ein     ferromagnetischer     Körper gesintert wird.  



  Es ist bekannt,     ferromagnetische    Oxyde enthal  tende Körper dadurch herzustellen, dass ein feinver  teiltes Gemisch der zusammensetzenden Metalloxyde  in die für den Körper gewünschte Form gebracht und  dieses anschliessend bei einer hohen Temperatur, z. B.  900  C bis 1500  C gesintert wird. Bei dieser     Sinterung     reagieren die Oxyde und die betreffende     ferromagne-          tische    Verbindung wird gebildet. Es ist möglich, das  feinverteilte Ausgangsgemisch erst     vorzusintern,    das       vorgesinterte    Produkt zu mahlen und anschliessend  in die für den Körper gewünschte Form zu bringen,  wonach das Ganze dichtgesintert wird.

   Im Ausgangs  gemisch sind an Stelle von Oxyden Verbindungen ver  wendbar, die bei Erhitzung in diese Oxyde übergehen,  wie z. B. Karbonate und Nitrate.  



  Je nach dem     Partialdruck    der verwendeten At  mosphäre können die Metalloxyde bei höheren Tem  peraturen leicht Sauerstoff aufnehmen, aber auch ab  spalten. Deswegen ist es wichtig, die     Sinterung    in  einer entsprechend schützenden Atmosphäre durchzu  führen. Ein solches Vorgehen ist besonders bei     man-          ganhaltigen    Stoffen angebracht. Da das Mangan in  verschiedenen Wertigkeiten vorkommen kann nimmt  das     Manganoxyd        (MnO)    bei höheren Temperaturen  leicht Sauerstoff auf und bildet dann ein höheres  Oxyd, z. B.     Mn304,    das sich nicht auf die gewünschte  Weise an der Reaktion beteiligen kann.

   Deshalb ist    es üblich, die     Sinterung    in einer schützenden At  mosphäre, wie z. B. Stickstoff oder technischem Stick  stoff, auszuführen. Die Regelung der Atmosphäre,  insbesondere in kontinuierlichen     Hochtemperaturöfen     kann Schwierigkeiten bereiten; es kann vorkommen,  dass in einem solchen Ofen hergestellte     manganhaltige     Körper eine nichtmagnetische Aussenschicht besit  zen, die     entfernt    werden muss, um die gewünschten  magnetischen Eigenschaften des Körpers zu erhalten.  Ferner hält es manchmal schwer dem Körper     repro-          duzierbare    Eigenschaften zu verleihen. Beim Verfahren  nach der Erfindung erübrigt sich eine solche Regelung  der Atmosphäre.  



  Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass man  den     ferromagnetischen    Körper mit einem Oxyd eines  zweiwertigen     Metalles    oder einer beim Erhitzen in  dieses Oxyd übergehenden Verbindung überzieht und  den überzogenen Körper auf eine Temperatur von  1000 bis 1500  C erhitzt.  



  Die     Oxydschicht    eines zweiwertigen     Metalles    kann  in Form einer Suspension von feinverteilten Teilchen  des     Oxydes    in einem Lack, z. B.     Zellulosenitrat    oder       Zelluloseazetat,    auf den Körper aufgetragen werden.  Der Körper kann auch in diese Suspension eingetaucht  oder damit bespritzt werden. Die Teilchen des Oxydes  haben beispielsweise einen     Durchmesser    von ca. 1       Mikron.        Natürlich    lassen sich hier     statt    Oxyde auch  solche Stoffe verwenden, die bei der nachfolgenden  Erhitzung in dieses Oxyd übergehen, z. B. Karbonate  oder Nitrate.  



  Es zeigt sich, dass die auf diese Weise hergestellten  Körper die vor dem Überziehen im Produkt vorhan  denen Risse nicht weiter aufweisen. Die Körper sind  dichter und haben eine glänzende     Oberfläche.         Das feinverteilte Ausgangsgemisch wird vorzugs  weise in die für den     ferromagnetischen    Körper ge  wünschte Form gebracht und auf eine Temperatur zwi  schen 900  C und 1500  C, vorzugsweise zwischen  1000  C und 1400  C erhitzt. So werden die Körper  für das beanspruchte Verfahren vorbehandelt.  



  Zwecks dieser     Vorbehandlung    werden die Bestand  teile des Ausgangs-Gemisches im entsprechenden Ver  hältnis gemischt und fein gemahlen, zweckmässig in  einer eisernen Kugelmühle oder in einer geeigneten  Zerkleinerungsvorrichtung. Diese feingemahlene, gut  gemischte Masse wird gegebenenfalls unter Verwen  dung eines Bindemittels zu einem Körper gepresst  oder     extrudiert    und der Körper einige Stunden bei den  genannten Temperaturen erhitzt, wobei die Teilchen  des Gemisches reagieren Entsprechend der Zusam  mensetzung wird der Körper, z. B. in     Sauerstoff,    oder  in Stickstoff erhitzt. Der Körper kann entsprechend  den magnetischen Eigenschaften und der Zusammen  setzung durch langsame Abkühlung im Ofen getempert  werden, wobei z. B.

   Sauerstoff, der beim Sintern ver  loren gegangen ist, wieder absorbiert wird oder der  Körper kann durch schnelles Entfernen aus dem Ofen  an der Luft abgeschreckt werden.  



  Das Produkt wird nachher mit einem Oxyd eines  zweiwertigen     Metalles    überzogen, z. B. Nickeloxyd,  Kupferoxyd oder     Kobaltoxyd.    Am geeignetsten haben  sich     Oxydschichten    solcher Metalle erwiesen, die min  destens zwei Wertigkeiten aufweisen; zu diesem Zweck  kommt insbesondere Nickeloxyd zur Anwendung, wel  ches gute Eigenschaften zeitigt.  



  Obwohl nicht mit Sicherheit feststellbar ist, was  bei der Erhitzung des überzogenen Körpers geschieht,  ist es wahrscheinlich, dass das zweiwertige Oxyd das  Sauerstoffgleichgewicht im Material wiederherstellt,  beispielsweise durch Diffusion von Sauerstoff im Ma  terial oder durch Absorption durch die Oberflächen  schicht. Diese Wirkung ist insbesondere bei     mangan-          haltigen    Stoffen, wo u. a. der     Anfangspermeabilitäts-          wert    verbessert wird, feststellbar.     In    diesem Fall ist  eine der Verbindungen der zweiwertigen Metalle im  feinverteilten Ausgangsgemisch ein Oxyd von Mangan  oder eine bei Erhitzung in ein Oxyd von Mangan  übergehende Verbindung.  



  Bei der Verwendung von     Mangan-Zinkferriten    ha  ben die mittels des Verfahrens nach der Erfindung  hergestellten Körper im Vergleich zu nicht mit einer       Oxydschicht    versehenen Körpern einen höheren Wert  der     Anfangspermeabilität        (u0)    und einen niedrigeren  Wert des Verlustfaktors     tg8.    Der Verlustfaktor     tg8    =  ringförmigen Kern unter Vernachlässigung des     ohm-              wo R den Verlustwiderstand, gemessen an einem       schen    Widerstandes der auf den Kern aufgewickelten  Spule darstellt, L die Induktion der Spule und w die  Kreisfrequenz.

   Ebenfalls ist der Quotient
EMI0002.0022  
   bei  dem nach der Erfindung hergestellten Körper beträcht-    lieh niedriger. In diesem Fall hat das Ausgangsgemisch  eine Zusammensetzung entsprechen 27 bis 32     Mol    %       MnO--,    16 bis 20     Mol    %     Zn0    und 50 bis 55     Mol    %       Fe_03.    Das feinverteilte Gemisch wird in die gewünsch  te Form gebracht und bei 1100  C bis 1400  C an  der Luft erhitzt. Anschliessend wird nach der Erfin  dung eine     Metalloxydschicht,    vorzugsweise Nickel  oxyd, aufgetragen.  



  Bei     Manganmagnesiumferrit    bildet die     Hysterese-          schleife    eine annähernde     Rechteckform.    Sie eignen sich  besonders als magnetische Speicherelemente und zu  Schaltzwecke und die nach der Erfindung hergestellten  Körper zeigen bessere elektrotechnische Eigenschaften.  Solche Speicherelemente werden mit einem bestimmten  Muster von aus ganzen positiven und negativen Im  pulsen und positiven und negativen Störimpulsen be  stehenden Impulsen geprüft.

   Wird, nachdem ein ganzer  positiver Impuls und anschliessend eine Reihe von ne  gativen Störimpulsen zugeführt worden ist, ein ganzer  positiver Impuls zugeführt, so ist die von letzterem her  beigeführte Spannung (sog.      disturbed        zero )    bei dem  mittels des Verfahrens nach der Erfindung hergestell  ten Speicherelement kleiner als bei einem nicht mit       Oxydschicht    versehenen Element. Wird, nach dem gan  zen negativen     Impuls,    ein ganzer positiver Impuls zu  geführt, so ist die von letzterem herbeigeführte Span  nung (sog.      undisturbed        one )    im erstgenannten Fall  grösser als im zweiten Fall.

   Das Ausgangsgemisch hat  dann eine Zusammensetzung entsprechend 15 bis 25       Mol    %     Mn0.-,    30 bis 40     Mol    %     Mg0    und 40 bis 45       Mol    %     Fe203,    und wird nach Pressen, Sintern und  Kühlen mit einer Schicht Metalloxyd, vorzugsweise  Nickeloxyd, versehen.  



  Auch bei     Mangankupferferriten    kommt die Form  der     Hystereseschleife    einem Rechteck nahe. Aus  diesen     Ferriten    bestehende Speicherelemente, die  mittels des Verfahrens nach der Erfindung hergestellt  sind, haben die, für     Mangan-Magnesiumferrite,    geschil  derten Eigenschaften.

   Die Zusammensetzung des Aus  gangsgemisches entspricht in diesem Fall 40 bis 51       Mol    %     MnO,    4 bis 15     Mol   <B>%</B>     Cu0    und 44 bis 50       Mol    %     Fe_03.    Als     Metalloxydschicht    wird in diesem  Fall vorzugsweise eine     Nickeloxydschicht        verwendet.     



       Fig.    1 zeigt die magnetische Induktion B in Gauss  als eine Funktion der Feldstärke H in     örsted    für zwei       ferromagnetische    Körper; die ausgezogene Linie be  zieht sich auf einen mittels des Verfahrens nach der  Erfindung hergestellten Körper, die gestrichelte Linie  auf einen nicht auf diese Weise hergestellten Körper.  



       Fig.    2 zeigt den Wert des Quotienten
EMI0002.0063  
   als eine  Funktion der Frequenz, in     kHz    ausgedrückt, für die  gleichen zwei Körper.  



       Fig.    3 zeigt den Wert der     Anfangspermeabilität          #to    als Funktion der Temperatur in  C für die gleichen  zwei Körper.  



  <I>Beispiel</I>  Eine Masse mit einer Zusammensetzung von 30       Mol    %     Mn02,    18     Mo'1    %     Zn0    und 52     Mol    %     Fez03         wurde gemischt, feingemahlen und bei einem Druck  von 640     kg/cm2    zu Ringen gepresst, die einige Stunden  bei 1340  C an der Luft gebrannt werden. Einer der  Ringe wurde     anschliessend    mit einer Nickeloxyd  schicht überzogen, indem er in eine Suspension von  Nickeloxyd in einem Lack eingetaucht und sodann  zwei Stunden bei<B>13651</B> C gebrannt wurde. Die Su  spension bestand aus     ca    100 g Nickeloxyd in 120 g  Lack.

   Im Vergleich zur     Magnetisationskurve    eines  nicht überzogenen Ringes zeigt die     Magnetisierungs-          kurve    des überzogenen Ringes eine steilere Neigung  unterhalb des Knicks und einen höheren Sättigungs  wert     (Fig.    1).

       Fig.    2 zeigt, dass die Verluste des über  zogenen Ringes zwischen 100     kHz    und 1000     kHz    be  trächtlich niedriger sind, und aus     Fig.    3 geht hervor,  dass die     Anfangspermeabilität    des überzogenen Ringes  einerseits höher ist und sich andererseits weniger als  Funktion der Temperatur ändert, so dass der Tempe-         raturkoeffizient    der     Anfangspermeabilität    niedriger ist.  Die     Curie-Temperatur    ist für die beiden Ringe unge  fähr die gleiche.

   In den Figuren beziehen sich die  ausgezogenen Linien auf den mittels des Verfahrens  nach der Erfindung hergestellten Ring und die gestri  chelten Linien auf einen nicht mit einer     Nickeloxyd-          schichtversehenen    Ring.  



  Die Tabelle zeigt die Eigenschaften eines überzoge  nen Ringes (a) und eines nicht überzogenen Ringes (b)  d. h.: die     Anfangspermeabilität        uo    bei<B>25'</B> C; den  1  Gütefaktor Q gleich bei verschiedenen     Frequen-          tgs          zen;    die     Disakkomodation,    d. h. die Änderung des  Wertes der     Anfangspermeabilität    nach einem gewissen  Zeitverlauf; die     Curie-Temperatur;    den Temperatur  koeffizienten der     Anfangspermeabilität    bei<B>30'</B> C; die  Sättigung in Gauss bei verschiedenen Temperaturen.

    
EMI0003.0027     
  
    <I>Tabelle</I>
<tb>  üo <SEP> bei <SEP> 25 C <SEP> Q <SEP> Frequenz <SEP> Disakkomo- <SEP> Curie-Temp. <SEP> Temp. <SEP> Koeff. <SEP> von <SEP> Sättigung
<tb>  in <SEP> kHz <SEP> dation <SEP> u, <SEP> bei <SEP> 30 C <SEP> in <SEP> Gauss
<tb>  (a) <SEP> 1956 <SEP> 35 <SEP> 25 <SEP> 1,25% <SEP> 165<B>0</B> <SEP> C <SEP> 1,277x10- <SEP> 3200 <SEP> 30 C
<tb>  55 <SEP> 40 <SEP> 3100 <SEP> 50<B>0</B>C
<tb>  65 <SEP> 50 <SEP> 2700 <SEP> 100<B>0</B>C
<tb>  95 <SEP> 100 <SEP> 1500 <SEP> 150<B><I>0</I></B>C
<tb>  85 <SEP> 200
<tb>  (b) <SEP> 1477 <SEP> 30 <SEP> 25 <SEP> 5,50% <SEP> 165<B>0</B> <SEP> C <SEP> 1,

  5x10-= <SEP> 3000 <SEP> 30<B>0</B>C
<tb>  50 <SEP> 40 <SEP> 2800 <SEP> 50<B><I>0</I></B>C
<tb>  70 <SEP> 50 <SEP> 2400 <SEP> 100<B><I>0</I></B>C
<tb>  90 <SEP> 100 <SEP> 1300 <SEP> 150<B>0</B>C
<tb>  85 <SEP> 200       In gleicher Weise werden Ringe hergestellt aus  gehend von einem Gemisch von einer Zusammenset  zung entsprechend 25,0     Mol    %     Mn0:,,    32,5     Mol    %       Mg0    und 42,5     Mol    %     Fe.03,    von denen einer mit einer       Nickeloxydschicht    überzogen wird.

   Für einen über  zogenen Kern zeigte es sich beim Testen mit ganzen  Impulsen von 840     mA    und Störimpulsen- von 460     mA,     dass die sog.      disturbed        zero     Spannung 0.040 V ge  genüber 0.055 V für einen nicht überzogenen Kern  betrug; die sog.      undisturbed        one     Spannung betrug  im erstgenannten Fall 0.095 V, im zweiten Fall 0.085  V.

   Diese Eigenschaften hatte auch ein aus Kupfer  manganferrit von einer Zusammensetzung entspre  chend 4.4     Mol    %     Cu0,    51,2     Mol    %     MnO    und 44,4       Mol    %     FeA    bestehender Kern.  



  Auch wurden     Nickel-Zinkferritkerne    hergestellt  und nach der Erfindung mit Nickeloxyd überzogen,  die einen gesteigerten Wert des Gütefaktors Q haben.  Ferner     wurden    noch aus     Mangan-Zinkferrit    bestehende  Kerne mit Kupferoxyd und mit     Kobaltoxyd    überzo  gen, wodurch der spezifische Widerstand dieser Kerne  verdoppelt wurde.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung eines ferromagneti- schen Bauelementes, wobei aus einem feinverteilten Gemisch, welches Ferrioxyd und mindestens ein Oxyd eines zweiwertigen Metalles oder eine Verbindung, die bei Erhitzung in dieses Oxyd übergeht, enthält, ein fer- romagnetischer Körper gesintert wird, dadurch gekenn zeichnet, dass man den ferromagnetischen Körper mit einem Oxyd eines zweiwertigen Metalles oder einer beim Erhitzen in dieses Oxyd übergehenden Verbin dung überzieht und den überzogenen Körper auf eine Temperatur von 1000 bis<B>1500'</B> C erhitzt.

   1I. Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1 hergestelltes ferromagnetisches Bauelement. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Metalloxyd in Form einer fein verteilten Suspension in einem Lack auf den Körper aufgetragen wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ge misch der Ausgangsstoffe in die Form des ferroma- gnetischen Bauelementes gebracht wird und bei einer Temperatur von 900 C bis 1500 C gesintert wird. 3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass bei einer Temperatur von 1000 C bis 1400 C gesintert wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aus gangsgemisch bei einer Temperatur von 900 bis 1500 C gesintert wird, das Produkt nach Erhitzung feinge mahlen und dieses Pulver in die gewünschte Form des ferromagnetischen Körpers gebracht wird. 5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet ,dass das Ausgangsgemisch bei einer Temperatur von 1000 C bis 1400 C gesintert wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unter ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gesinterte Körper mit einer Oxydschicht eines zwei wertigen Metalles, das noch mindestens eine andere Wertigkeit hat, überzogen wird. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gesin terte Körper mit einer Nickeloxydschicht überzogen wird. B. Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das fein verteilte Ausgangsgemisch ein Oxyd von Mangan oder eine bei Erhitzung in ein Oxyd von Mangan überge hende Verbindung enthält. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Aus gangsgemisch eine Zusammensetzung entsprechend 27 bis 32 Mol % MnO., 16 bis 20 Mol % Zn0 und 50 bis 55 Mal % Fe203 hat und, nachdem es in die Form des Bauelementes gebracht worden ist, bei 1l00 C bis l400 C an der Luft gesintert wird. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Aus gangsgemisch eine Zusammensetzung entsprechend 15 bis 25 Mol % Mn02, 30 bis 40 Mol % Mg0 und 40 bis 45 Mol % Fe203 hat. 11. Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Aus gangsgemisch eine Zusammensetzung entsprechend 40 bis 51 Mol % MnO, 4 bis 15 Mol % Cu0 und 44 bis 50 Mol % FeO" hat.