DE1014915B - Verfahren zur Herstellung eines ferromagnetischen Materials zur Anwendung bei Mikrowellenfrequenzen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

. Für verschiedene Anwendungen von Mikrowellen (unter anderem zum Aufbau von Gyratoren und einseitig durchlässigen Übertragungssystemsn) werden heutzutage allgemsin ferromagnetische Ferrite benutzt (siehe z. B. C. H. Hogan, »The Bell System Technical Journal«, 31, Januar 1952, S. 1 bis 31; H. J. Rqwen, dasselbe, 32, November 1953, S. 1333 bis 1369; und L. G. van Uitert, J. P. Schafer und C. L.-Hogan, »Journal of Applied Physics«, 25, Juli 1954, S. 925 und 926).

Ferritmaterialien, die sich zu dem hier angestrebten Zweck eignen, müssen die nachfolgenden Anforderungen erfüllen:

a) Der spezifische Widerstand muß größer sein als 0,5 MOhm · cm.

b) Bei Frequenzen von etwa 10 kHz muß die Permeabilität größer als 15 sein.

c) 4 π M ist kleiner als J^₅ , wobei M die Sättigungs-

magnetisierung des Ferritmaterials in Gauß und f die Frequenz der Mikrowellen in MHz bezeichnet (s. J. Smit und H. P. J. Wijn, »Advances in Electronics and Electron-Physics«, 6, 1954, S. 108). Dies bedeutet, daß für Frequenzen von etwa 4000 MHz, für welche die Ferritmaterialien nach der Erfindung bestimmt sind, der Wert von 4 π M kleiner sein muß als 1500 Örsted. Es ist weiter selbstverständlich, daß die Sättigungsmagnetisierung innerhalb des Betriebstemperaturgebietes (0 bis 50° C) praktisch konstant sein muß.

d) Die Curie-Temperatur soll 150° C übersteigen.

Bekannte Materialien, die diese Anforderungen erfüllen, sind z. B. Magnesiumferrite, bei denen zur Erniedrigung der magnetischen Sättigung ein Teil des Eisens durch Aluminium ersetzt ist und gegebenenfalls auch etwas Mangan verarbeitet ist, um Wirbelstromverluste weitgehendst zu unterdrücken (s. yan Uitert, c. s., a. a. O.).

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Materialien, die sich auch zu dem vorerwähnten Zweck eignen. Dieses Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß ein pulverförmiges Gemisch aus 50 bis 57 Molprozent MnO, 2 bis 25 Molprozent Al₂O₃ und 21,5 bis 47,5 Molprozent Fe₂O₃ bei Temperaturen von 1200 bis 1400° C gebrannt und gesintert wird. Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung können gegebenenfalls ein oder mehrere Oxyde ganz oder teilweise durch andere Verbindungen der betreffenden Metalle, die beim Brennen in die Oxyde übergehen, ersetzt werden.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die beschriebenen Versuche wurden durchgeführt mit elektromagnetischen Wellen mit einer Frequenz von etwa 4000 MHz. Diese Wellen durchliefen einen Wellenleiter, in dem eine Platte aus einem Ferritmaterial nach der Erfindung mit Abmes-

Verfahren

zur Herstellung eines f err omagnetis dien

Materials zur Anwendung

bei Mikrowellenfrequenzen

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 16. Juni 1965

Johannes Antonius Sdmlkes, Evert Willem Gorter

und Hugo Gerrit Beljers, Eindhoven (Niederlande),

sind als Erfinder genannt worden

sungen von 60 · 22 · 1 mm angebracht war. Diese Platte war senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der Mikrowellen mittels eines Magnetfeldes magnetisiert, das hinreichend kräftig war, um in der Ferritplatte gyromagnetische Resonanzerscheinungen zu erzeugen (hier etwa 1050 Örsted). Die Qualität des Ferritmaterials läßt sich durch eine Größe ausdrücken, die hier mit dem Namen »Qualitätsfaktor« bezeichnet wird. Sie ist als die Dämpfung der betreffenden Mikrowellen in einer der Fortpflanzungsrichtung entgegengesetzten Richtung geteilt durch die Dämpfung der Mikrowellen in der Fortpflanzungsrichtung zu verstellen. Die Dämpfung wird in Dezibel ausgedrückt, wobei 1 Dezibel gleich ¹⁰ log E_{/E_d, wobei E₁ die auftreffende und E_ä die durchgelassene Wellenenergie pro Zeiteinheit bezeichnet.

Beispiel

Ein Gemisch aus Mangancarbonat, Ferrioxyd und Aluminiumoxyd in einem Verhältnis von etwa 50 Molprozent MnO, 19 Molprozent Al₂O₃ und 31 Molprozent Fe₂O₃ wurde während 10 bis 15 Stunden in einer Kugelmühle mit Wasser oder Alkohol gemahlen und darauf während 2 Stunden bei 1000° C in Luft vorgebrannt. Nach Abkühlung wurde das Reaktionsprodukt wieder während 10 bis 15 Stunden mit Wasser oder Alkohol gemahlen. Von dem auf diese Weise erhaltenen Pulver wurden Platten und Ringe gepreßt, die 4 Stunden bei

;.5"i"V 709 659/377

einer Temperatur von 1350 bis 1370° C in Luft gebrannt und darauf auch in Luft abgekühlt wurden. An den so erhaltenen Platten und Ringen wurden die nachfolgenden Eigenschaften gemessen: Permeabilität (μ) = 15 bis 20 (bei 10 kHz), spezifischer Widerstand (ρ) = 2 MOhm · cm, Curie-Temperatur etwa 185° C, 4 π M = etwa 1150 Örsted.

Eine rechtwinklige Platte mit Abmessungen von 60 · 22 · 1 mm dieses Materials, die in einem Wellenleiter für Frequenzen von etwa 4000 MHz angeordnet war, lieferte eine Durchlaßdämpfung von etwa 0,6 Dezibel und eine Rückdämpfung von 26 Dezibel in einem breiten Frequenzband. Daraus läßt sich somit ein Qualitäts-

nc

faktor von Q = -^- = 43 berechnen.

Materialien entsprechender Eigenschaften können gemäß den nachfolgenden Vorschriften erhalten werden, wobei die Einzelheiten des Herstellungsverfahrens mit denen der Ausführungsbeispiele identisch sind:

a) Man geht von einem Gemisch aus, das eine Zusammensetzung hat von 54,5 Molprozent MnO, 16 Molprozent Al₂O₃ und 29,5 Molprozent Fe₂O₃. Der letzte Brand erfolgt in Luft bei 1350° C.

b) Man geht von einem Gemisch aus, das eine Zusammensetzung hat von 50 Molprozent MnO, 7,5 Molprozent Al₂O₃ und 42,5 Molprozent Fe₂O₃. Letzter Brand in Sauerstoff bei 1240° C.

c) Man geht aus von einem Gemisch mit einer Zusammensetzung von EO Molprozent MnO, 20,5 Molprozent Al₂O₃ und 29,5 Molprozent Fe₂O₃. Letzter Brand in Luft bei 1380° C.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines ferromagnetischen Materials für die Anwendung bei Mikrowellenfrequenzen, dadurch gekennzeichnet, daß ein pulverförmiges Gemisch aus EO bis 57 Molprozent MnO, 2 bis 25 Molprozent Al₂O₃ und 21,5 bis 47,5 Molprozent Fe₂O₃ bei Temperaturen von 1200 bis 14CO⁰ C gebrannt und gesintert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls ein oder mehrere Oxyde ganz oder teilweise durch andere Verbindungen der betreffenden Metalle, die beim Brennen in die Oxyde übergehen, ersetzt werden können.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus Mangancarbonat, Aluminiumcarbonat und Ferrioxyd gebrannt und/oder gesintert wird.

©709 653/377 8.57