DE1017521B

DE1017521B - Verfahren zur Herstellung ferromagnetischer, keramischer Koerper mit hoher Guete bei Hochfrequenz

Info

Publication number: DE1017521B
Application number: DEST7388A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Georg Heinric Zerbes
Original assignee: Steatit Magnesia AG; Steatite Research Corp
Current assignee: Steatit Magnesia AG; Steatite Research Corp
Priority date: 1953-11-27
Filing date: 1953-11-27
Publication date: 1957-10-10
Also published as: NL110938C; FR1114518A; GB751623A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ferromagnetischer, keramischer Körper aus Eisenoxyd, Zinkoxyd und Nickeloxyd, die sich durch hohe Güte bei Hochfrequenz auszeichnen. Solche Körper von Spinellstruktur, denen man die allgemeine Formel MeO · Fe₂O₃ zuschreibt, wobei Me für ein Metall oder mehrere Metalle steht, sind seit langern bekannt. Da die bisher handelsüblichen Stoffsysteme den wachsenden Anforderungen der Technik immer weniger genügen, wurde versucht, durch besondere Zuschlagstoffe ein Hochzüchten, der Gütewerte, bei Hochfrequenz zu erreichen. Es dürfte bekannt sein, daß Oxyde, die in Systemen von Zn O · Ni O · Fe₂ O₃ und anderen Zwei- und Mehrstoff-Ferrit-Systemen eingebaut werden, die Eigenschaften des daraus hergestellten ferromagnetischen Körpers wesentlich verändern können.

So treten als güteverändernde Komponenten insbesondere die Elemente der Nebengruppen, des Periodischen Systems sowie die der IL, III. und IV. Hauptgruppe in Erscheinung. Die Güteverbesserung tritt aber in den. meisten Fällen nur bei einer bestimmten Zusammensetzung des Grundferrits auf.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es bestimmte Oxyde und Oxydkombinationen gibt, die die Eigenschaften im günstigen Sinne und nicht nur bei einer bestimmten Zusammensetzung des Grundferrits verändern. Sie betrifft solche Zuschlags-stoffe zu Systemen, die Eisenoxyd, Zinkoxyd und Nickeloxyd enthalten, die auf breiter Basis als Güteverbesserer wirken.

Erfindungsgemäß wurde in Kobaltoxyd ein Stoff gefunden, dessen Anwendung es gestattet,. Gütewerte im Hochfrequenzgebiet zu erzielen, die bisher nicht erreicht wurden.

Diese Verbesserung der Gütewerte tritt besonders-■■ deutlich in einem Gebiet des Dreistoffsystems' Zn O · Ni O · Fe₂ O₃ auf, wie es in der Zeichnung durch das Trapez mit den Eckpunkten 18°/» ZnO, 2°/» NiO und 80% Fe₂O₃, 40% ZnO, 2% NiO und 58% Fe₂O₃, 2% ZnO, 40% NiO und 58% Fe₂O₃ und schließlich 2%. ZnO, 18% NiO und 80% Fe₂O₃ veranschaulicht ist, entsprechend einer Zusammensetzung des Dreistoffsystems von 58 bis 80 Gewichtsprozent Fe₂O₃, 2 bis 40 Gewichtsprozent NiO und 2 bis 40' Gewichtsprozent ZnO.

Der Zuschlag von Kobaltoxyd entfaltet seine Wirksamkeit als Güteverbesserer nicht nur bei reinen Zink-NickelrFerriten.' Eine wertvolle Seite der Erfindung ist es auch, daß die meisten Verunreinigungen, wie sie in. den technischen Rohstoffen Zinkoxyd, Nickel-O'Xyd und Eisenoxyd vorkommen, wenn sie nicht in zu großen Mengen vorhanden sind, nicht stören. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die üb-Verfahren zur Herstellung
ferromagnetischer, keramischer Körper
, mit hoher Güte bei Hochfrequenz

Anmelder:
Steatit-Magnesia Aktiengesellschaft,

Lauf/Pegnitz,

und Steatite Research Corporation,
·. Keasby,;N.J.:(V.St.Ä.)

Vertreter: Dr. A. Mentzel, Patentanwalt,
Refrath bei Köln,-Fränkenforst 137

Dipl.-Chem. Georg Heinrich Zerbes, Porz-Urbach,
ist als Erfinder genannt worden

liehen Verunreinigungen guter technischer Nickeloxyde mit Kobaltoxyd unter den Prozentsätzen liegen, die als besonders wirksam festgestellt wurden.

In Tabelle 1 sind die gemessenen Gütewerte einander gegenübergestellt.

Verschieden große Zuschläge an Kobaltoxyd oder einer Kobaltverbindung, die beim Erhitzen in das Oxyd übergehen, ändern natürlich die Eigenschaften der daraus hergestellten, ferromagnetischen Körperi-

Mit steigendem Kobaltgehalt wachsen die Gütewerte bis zu einem Maximum, um dann wieder abzufallen.

Brauchbare Güteverbesserungen durch den Einbau des Kobalts in das Ferritgitter wurden gemäß der Erfindung zwischen 1 und 60 Gewichtsprozent Kobaltoxyd, gerechnet als Co O und bezogen auf den Gehalt an Ni O, gefunden, doch liegen die zugesetzten Mengen Kobaltoxyd zwischen 0,1 und 3 Gewichtsprozent des Gesamtyersatzes. . :

Rechnet man die Anteile der einzelnen Oxyde auf den Gesamtversatz um, so erhält man als Zusammensetzung des Nickel-Zink-Kobalt-Ferrits nach der Erfindung:

56,26 bis 79,92 Gewichtsprozent Fe₂O₃,

1,94 bis 39,96 Gewichtsprozent NiO,

"* 1,94 bis 39,96 Gewichtsprozent ZnO,

0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent CoO.

- TO9· 700/373

Ferner hat sich aus den Untersuchungen ergeben, daß die Wirkung des..Kobalts - als Güteverbesserer '*-■■ durch Kombination mit anderen Stoffen, noch gesteigert werden kann. Eine besonders vorteilhafte Wirkung zeigt gemäß der Erfindung die Kombination des Kobalts mit Mangan. Auch hier sind es schon kleine Mengen in der Größenordnung um 1 Gewichtsprozent des Versatzes, die die Verbesserung bringen, doch kann -der - Mängangehalt bis zu 10 Gewichtsprozent steigen, ohne die Wirkung zu verlieren, so daß in diesem Fall auch von. der Güteverbesserung durch Kobalt im Vierstoffsystem ZnO — NiO — MnO '—Fe₂O₃ gesprochen werden kann.

Die höchsten Gütewerte durch den gemeinsamen Einfluß von Kobalt und Mangan liegen in dem gleieben Gebiet des Systems ZnO-NiO-Fe₂O₃, das schon für den Kob'altzuschlag als günstig angegeben wurde. -Es wurde-jedoch, festgestellt, daß bei Eisenoxydgehalten unter 66 Gewichtsprozent durch die genannte Zuschllagskombination auch Güteverschlechterungen auftreten Jiönnen. Daher ist das hier in Betracht kommende, in der Zeichnung schraffiert eingezeichnete Gebiet kleiner als das in der Zeichnung dargestellte, vorerwähnte trapezförmige Gebiet des Dreistoffsystems ZnO-NiO-Fe₂O₃ mit einem Zuschlag von Kobaltoxyd. Die Basis des Trapezes des schraffiert eingezeichneten Gebietes liegt bei 66 Gewichtsprozent Fe₂O₃. Die übrigen Trapezseiten fallen mit denjenigen des Trapezes des Gebietes des Dreistoff systems ZnO-NiO-Fe₂O₃ mit einem Zuschlag von Kobaltoxyd zusammen.

Rechnet man die Anteile der einzelnen Oxyde wiederum auf den Gesamtversatz um, so erhält man als ,Zusammensetzung des Nickel-Zink-Kobalt-Man-■gan-Ferrits'Tia-ch der Erfindung:

57,42 bis 79i29 Gewichtsprozent Fe₂O₃,

l-;74 bis 39,73 Gewichtsprozent Ni O,

1,74 bis 39,73 Gewichtsprozent ZnO,

0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent CoO,

1,0 bis 10,0 Gewichtsprozent MnO.

Die Tabelle 2 zeigt eine Reihe von Versuchsbeispielen und Gegenüberstellung der Eigenschaften.

Die Ferrite, die der Erfindung zugrunde liegen, wurden, wie folgt aufbereitet und gemessen: Die Ausgangsstoffe wurden unter Zusatz von Wasser, und einem organischen Bindemittel in Kugelmühlen gemahlen, der Massebrei getrocknet, gepulvert und dann zu Ringen; gepreßt. Die Ringe wurden an Luft bei Temperaturen zwischen 1100 und 1350° C gebrannt, nach dem Abkühlen mit 28 Windungen 0,3 mm dicken Kupferlackdrahts versehen und an handelsüblichen Q- und L-Meßgeräten die Güte und Induktivität im Rundfunkwellenbereich gemessen. Aus der Induktivität und den Abmessungen der Ringe wurde dann die Anfangspermeabilität μ_Α berechnet. Die mit 28 Windungen gemessenen Gütewerte (Q) stellen nicht die Gütehöchstwerte des Materials dar, 'aber bräuchbare Vergleichswerte, zudem die Aufbereitungsmethoden bei allen Versätzen gleichgehalten wurden bis auf die Brenntemperaturen. Diese wurden jeweils so· gewählt, daß vergleichbare Anfangspermeabilitäten im Bereich der höchsten Gütewerte resultierten. Um nicht zu umfangreich zu werden, wurden die Gütewerte bei 1 MHz zur Darstellung gewählt.

Tabelle

Zusammensetzung in Gewichtsprozent

ZnO

NiO

Fe₂O₃

O bei i MHz

ohne Zuschläge mit Kobaltzuschlag
(Co O = 0,7%
des Versatzes)

Q-Verbesserung
um

CoO-Gehalt
NiO = IOO

30,0 .

12,5

17,0

10,0

20,0

6,6

60,0
67,5
76,4

70

50

100

104 78 58 152
128
130

46°/o

64%

124%

7,0

3,5

10,6

Tabelle

	NiO	Fe₂O₃	60	Q bei 1 MHz	ohne Zuschläge	mit Kobalt-	Q-Verbesserung um	Co O-Gehalt NiO = IOO
	16,0	72,0	60			Mangan- Zuschlag (Co O = 0,7% des Versatzes
	4,2	76,6	250		MnO=2%
	11,1	66,9	88	des Versatzes)	74%	4,4
			56	153	121 %	16,7
		20	124	214% ·	6,3
Zusammensetzung in Gewichtsprozent		63

ZnO
12,0
19,2
22,0

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung ferromagnetischer keramischer Körper aus Eisenoxyd, Zinkoxyd und Nickeloxyd, die sich durch hohe Güte bei Hochfrequenz auszeichnen, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxydmischung noch Kobaltoxyd zugesetzt wird.

2. Verfahren zur Herstellung kobalthaltiger Ni-Zn-Ferrite nach Anspruch 1, dadurch' gekennzeichnet, daß 97 bis 99,9 Gewichtsprozent Ni-Zn-Ferrite der Zusammensetzung 58 bis 80 Gewichtsteile Fe₂O₃, 2 bis 40 Gewichtsteile ZnO, 2 bis 40 Gewichtsteile NiO, 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent Kobaltoxyd zugemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt von 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent an Kobaltoxyd im Gesamtversatz derart zugemessen wird, daß er zwischen 1 und 60 Ge-

wichtsprozent, vorzugsweise zwischen 2 und 30 Gewichtsprozent, des Nickeloxydgehaltes liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ferrit neben Kobaltoxyd noch Manganoxyd zugemischt wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines kobalt- und manganhaltigen Ni-Zn-Ferrits nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 87 bis 98,9 Gewichts-

prozent Ni-Zn-Ferrit der Zusammensetzung 66 bis 80 Gewichtsteile Fe₂ O₃, 2 bis 40 Gewichtsteile ZnO, 2 bis 40 Gewichtsteile NiO, neben 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent CoO noch 1 bis 10 Gewichtsprozent MnO zugemischt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
österreichische Patentschrift JSTr. 168 523.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen