DE1010441B

DE1010441B - Verfahren zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften von Ferriten mit rechteckfoermiger Hystereseschleife

Info

Publication number: DE1010441B
Application number: DEST9570A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Oskar Eckert
Original assignee: Steatit Magnesia AG
Current assignee: Steatit Magnesia AG
Priority date: 1955-03-11
Filing date: 1955-03-11
Publication date: 1957-06-13
Also published as: US2877183A; GB834230A; FR1148632A

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, Ferrite mit rechteckförmiger Hystereseschleife, die im folgenden kurz als Rechteckferrite bezeichnet werden, auf der Basis des Doppelferritsystems ^MgO · yMnO · ZFe₂O₃ herzustellen. Die Verwendung solcher Ferrite in der Elektronik, z. B. als Speicherkerne in der Speichermatrix elektronischer Rechenmaschinen, ist ebenfalls bekannt.

Bei dieser Verwendung der Rechteckferrite als Speicherkerne in elektronischen Rechenmaschinen ist es

a) erwünscht, mit möglichst kleinen Schaltströmen die Sättigung zu erreichen, und auf die Schleifenform bezogen heißt dies, daß die Koerzitivkraft H₀ möglichst klein sein soll;

b) für ein sicheres Arbeiten Bedingung, daß der Kern im Zustand +- bzw. —B_r bei Belastung mit einem Stromimpuls — bzw. +7 und einem damit proportionalen Magnetisierungsimpuls — bzw. -\-H seine Magnetisierungsrichtung ändert und nach — bzw. -\-B_r schaltet. Indessen soll er aber im Zustand +- bzw. :—B_r bei Belastung mit einem Stromimpuls

Verfahren zur Verbesserung der

magnetischen Eigenschaften von Ferriten mit rechteckförmiger Hystereseschleife

Anmelder:

Steatit-Magnesia Aktiengesellschaft,
Lauf/Pegnitz

DipL-Phys. Oskar Eckert, Lauf/Pegnitz,
ist als Erfinder genannt worden

entsprechend einem Magnetisierungsimpuls

1*1 r

wieder in seinen Zustand -\— bzw. —B_r zurückkehren. Triviale Nebenbedingung ist hierbei _t < 7.

Es sei dies an Hand einiger Skizzen noch ausführlicher erläutert.

Abb. 1 stellt eine den obigen Bedingungen ideal entsprechende Hystereseschleife eines Ringkernes dar, während Abb. 2 eine Hystereseschleife eines anderen Ringkernes zeigt, die den Bedingungen nicht genügt. Wir belasten beide mit je einer Primär- und einer Sekundärwicklung versehenen Ringe primärseitig mit dem in Abb. 3 skizzierten Impulsdiagramm und untersuchen bei kontinuierlicher Änderung der Impulshöhe die von der Anstiegsflanke der positiven Impulse herrührende sekundärseitige Spannung in den beiden Fällen. Die negativen Impulse, die jeweils zwischen die positiven Impulse getastet werden, zwingen die Kerne immer wieder in ihre Zustände —B_r zurück. Die sekundärseitig abgegebene Spannung als Funktion der Magnetisierungsfeldstärke für die beiden Fälle ist in Abb. 4a und 4b dargestellt.

Man ersieht daraus, daß diese Funktion bei dem die unter b) genannten Bedingungen erfüllenden Kern einen scharfen Einsatzpunkt für das Auftreten einer merklichen Sekundärspannung zeigt, während der Kern, der die Bedingung nicht erfüllt, ein der Hystereseschleife entsprechendes kontinuierliches Ansteigen der Sekundärspannung bis zur Erreichung der Sättigung aufweist. Die Schaltung der Speichermatrix macht es erforderlich, daß zur klaren Unterscheidung von Nutz- und Störspannung die Störspannung, hervorgerufen durch Magne-

TT

tisierungsimpulse der Größe | h | 5= —' · nicht mehr als 5 °/₀

der im Sättigungszustand sekundärseitig abgegebenen Spannung U_max betragen darf. Der Wert der Nutzspannung, hervorgerufen durch einen Magnetisierungsimpuls der Größe H, muß 85 % des Wertes von U_max übersteigen. Sucht man nun auf den Kurven die Werte von Ti auf, die den Spannungen von 85 °/₀ bzw. von 5 % des Wertes U_maa entsprechen, und bezeichnet diese mit H₂ und Ti₁, so sind die unter b) genannten Bedingungen äquivalent mit der Forderung, daß das Verhältnis Ti₂: H₁ < 2 sein soll. Diese Forderung wird von dem ersten Kern erfüllt, während der zweite Kern ihr nicht genügt.

Nunhaben Ferrite aus dem System Mg O—Mn O—Fe₂ O₃, die rechteckförmige Hystereseschleifen aufweisen, im allgemeinen ziemlich große Koerzitivkräfte von ungefähr 1,5 bis 3 AW/cm (Amperewindungen/cm), und die Forderung H₂: H₁IS, 2 ist im allgemeinen nicht immer erfüllbar.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung von Magnesium-Mangan-Ferriten mit rechteckförmiger Hystereseschleife und bezweckt, ein erweitertes Ferritsystem dieser Art zu schaffen, das in kontrollierbarer Weise die Koerzitivkraft und das H₂: H₁-Verhältnis einzustellen gestattet. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß dem Versatz Bleiverbindungen zugesetzt werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden im rohen Versatz als Bleiverbindungen solche verwendet, die beim keramischen Brand entweder direkt oder indirekt über die Form des Bleioxyds mit dem im Versatz vorhandenen Eisenoxyd unter Bildung von Bleiferrit (Pb Fe₂O₄) reagieren.

In erfindungsgemäßer Weise kann dem vorgefritteten Grundversatz getrennt hergestellter Bleiferrit in Mengen von <= 10 Gewichtsprozent, berechnet auf das Gewicht

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des Grundversatzes, vor der keramischen Verformung und dem Garbrand zugefügt werden.

An einem Beispiel soll die Erfindung im folgenden erläutert werden.

Durch Naßvermahlen und Verglühen, vorzugsweise zwischen 850 und 1200° C, einer Mischung von 35 Molprozent Fe₂O₃, 35 Molprozent MnO und 30 Molprozent MgO wird ein Ferritpulver hergestellt. Dieses wird nach keramischen Arbeitsverfahren zu Ringkernen verpreßt, worauf diese einem Sinterungsbrand bei 1350° C während einer Haltezeit von 2 Stunden in normaler Atmosphäre unterworfen werden. Die Kerne sind dicht und haben folgende Eigenschaften:

Anfangspermeabilität 40 bis 60 1 oszillographische

B_r : B₃ 0,9 [ Aufnahme

H₀ 1,6 AW/cm J bei 50 Hz

H₂:H_X 2,12 beiH₉ = 1,75 AW/cm

aus oszillographischer Impulsmessung. Curietemperatur 300° C.

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Gemäß der Erfindung hat sich nun gezeigt, daß bei Zugabe von Pb Fe₂O₄ in Mengen < 10 Gewichtsprozent des oben beschriebenen Grundversatzes zu diesem gefritteten Grundversatz die Koerzitivkraft und das H₂: H₁-Verhältnis ohne Beeinträchtigung des B_r : J3„-Wertes verbessert werden.

Man erhält bei gleichen Herstellungsmethoden bei

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Grundversat? + Ge wichtsprozent Pb Fe₂O₄	40 40	μ«	60 60	^Bri^Bs	1,60 1,19	H₂: H₁	300 300
0	40 40 40	bis bis	50 50 50	0,9 0,9	0,98 0,88 0,84	2,12 1,77	280 270 270
4	bis bis bis	0,9 0,87 0,86	1,77 1,78 1,78
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Aus diesen Meßwerten ist ersichtlich, daß die Koerzitivkraft wesentlich verringert wurde und daß sich aus einem Ferrit, der a priori die Bedingungen H₂: H₁ < 2 nicht erfüllt, durch die Zugabe von Bleiferrit ein für das Arbeiten in elektrischen Rechenmaschinen sicherer Ferrit ergeben hat.

Eine weitere Erhöhung des Gehaltes an Bleiferrit verschlechtert die Rechteckform der Hystereseschleife wesentlich und führt zu für die vorbeschriebenen Zwecke unbrauchbaren Ferriten.

Gemäß der Erfindung kann die Bildung des Bleiferrits auch zusammen mit der Bildung der anderen Ferritkomponenten im gemeinsamenFrittebrand durchgeführt werden, doch hat sich gezeigt, daß die Reproduzierbarkeit besser gewährleistet ist, wenn Bleiferrit getrennt gebildet und zur Grundfritte zugefügt wird.

Claims

PATENTANSPBOCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Magnesium-Mangan-Ferriten mit rechteckförmiger Hystereseschleife, dadurch gekennzeichnet, daß dem Versatz Bleiverbindungen zugesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im rohen Versatz als Bleiverbindungen solche verwendet werden, die beim keramischen Brand entweder direkt oder indirekt über die Form des Bleioxyds mit dem im Versatz vorhandenen Eisenoxyd unter Bildung von Bleiferrit (Pb Fe₂O₄) reagieren.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem vorgefritteten Grundversatz getrennt hergestellter Bleiferrit in Mengen von <Ξ 10 Gewichtsprozent, berechnet auf das Gewicht des Grundversatzes, vor der keramischen Verformung und dem Garbrand zugefügt wird. ·

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen