DE1025318B

DE1025318B - Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kernes

Info

Publication number: DE1025318B
Application number: DER12383A
Authority: DE
Inventors: John Oscar Simpkiss
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1952-08-19
Filing date: 1953-08-19
Publication date: 1958-02-27
Also published as: GB729538A; US2723238A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der magnetischen Kerne od. dgl. für die Benutzung in beliebigen elektromagnetischen Einrichtungen und bezieht sich auf magnetische Kerne od. dgl., die aus Mangan-Zink-Ferrospinellen bestehen.

Ferrospinelle, die allgemein auch Ferrite genannt werden, sind kristalline Materialien, die eine Spinellstruktur besitzen und im wesentlichen aus Ferrioxyd und aus wenigstens einem weiteren Metalloxyd bestehen, welches gewöhnlich, jedoch nicht immer, zweiwertig ist. Nach dem Sintern besitzen sie gewöhnlich eine verhältnismäßig hohe magnetische Permeabilität, die jedoch weitgehend davon abhängt, welche Materialien und in welchen Verhältnissen diese Materialien verwendet wurden.

Unter allen möglichen Ferrospinellen, die kommerziell verwendbar sind, haben sich die Mangan-Zink-Ferrospinelle als besonders vorteilhaft erwiesen, da sie eine verhältnismäßig hohe Permeabilität bei geringen magnetischen Verlusten und ein gutes Verhalten im Hochfrequenzbereich zeigen. Sie lassen sich auch billiger herstellen als die in magnetischer Hinsicht vergleichbaren Nickel-Zink-Ferrospinelle. Trotz der guten Eigenschaften wünscht man aber die Sättigungspermeabilität dieser Materialien noch zu erhöhen.

Die magnetischen Kerne oder Körper oder sonstigen gemäß der Erfindung hergestellten Gegenstände besitzen im Vergleich zu Mangan-Zink^Ferrospinellen, die nicht die erfindungsgemäßen Zusätze aufweisen, eine noch höhere magnetische Permeabilität, ohne eine nennenswerte Zunahme der magnetischen Verluste aufzuweisen und ohne temperaturempfindlich zu werden. Diese Fortschritte wurden dadurch erzielt, daß bis zu etwa 10% Kupferoxyd dem Grundstoff Mangan-Zink-Ferrospinell beigegeben wurden.

Ein Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung von magnetischen Körpern oder ähnlichen Gegenständen mit hoher Sättigungsmagnetisierung.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung der genannten Körper oder Gegenstände mit niedrigen Kosten.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kernes oder ähnlichen Gegenstandes für die Benutzung in einer elektromagnetischen Einrichtung aus einem Mangan-Zink-Ferrospinell ist dadurch gekennzeichnet, daß den Ausgangsoxyden zur Bildung eines Mangan-Zink-Ferrospinells Kupferoxyd in einer Menge zwischen 1,0 und 10% der Summe der Gewichte der anderen Oxyde zugesetzt wird.

Die Erfindung soll nun an Hand einiger Beispiele näher erläutert werden.

Beispiel 1
67 Gewichtsprozent Ferrooxyd wurden mit 10,5 Ge-Verfahren zur Herstellung
eines magnetischen Kernes

Anmelder:

Radio Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 19. August 1952

John Oscar Simpkiss, Palmyra, N. J. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

wichtsprozent Zinkoxyd, 22,5 Gewichtsprozent Manganoxyd gemischt und der Mischung zusätzlich 2 Gewichtsprozent Kupferoxyd (CuO) beigegeben. Diese Bestandteile wurden gründlich miteinander vermischt und bei einer Temperatur von 1025° C etwa 3 Stunden lang kalziniert. Das kalzinierte Material wurde dann in einer Kugelmühle etwa 5 Stunden lang gemahlen, und zwar unter Verwendung einer Wassermenge von etwa dem Gewicht der Metalloxyde. Nach dem Mahlvorgang wurde der Schlamm in einer mit Dampf geheizten Trommel bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0,5% getrocknet.

Dem feingemahlenen kalzinierten Material wurden dann als Bindemittel etwa 8 Gewichtsprozent im Wasser emulgiertes Paraffinwachs beigegeben, ferner 1 Gewichtsprozent Zinkstearat als Schmiermittel für die Pressung und etwa 20 Gewichtsprozent Wasser, um eine plastische Masse zu erreichen. Die plastische Masse wurde etwa 30 Minuten lang gemischt, sodann zerteilt und bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0,25% getrocknet. Das so gewonnene Material kann dann entweder zur Herstellung der Gegenstände im Preßverfahren oder nach weiterer Behandlung im Ziehverfahren benutzt werden. Im Preßverfahren hergestellte Gegenstände

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werden bei einer Höchsttemperatur von etwa 1250° C 1 Stunde lang gebrannt.

Beispiel 2

Zum Ziehen wurde das zerkleinerte Material nach Beispiel 1 in folgender Weise weiterbehandelt. Dem zerkleinerten Material wurden 20 Gewichtsprozent einer zweiprozentigen wäßrigen Lösung von Natriumkarboxyl-Methylzellulose beigegeben. Nach gründlicher Mischung dieser Bestandteile wurden die gewünschten Gegenstände in einer gewöhnlichen Ziehpresse gezogen. Die gezogenen Stücke wurden in Luft bei einer Temperatur von 65 bis 80° C auf einen maximalen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5% getrocknet. Die so erhaltenen Gegenstände wurden dann in einem Ofen bei einer Temperatur von etwa 1300° C etwa 1 Stunde gebrannt. Sodann wurden die gebrannten Gegenstände an Luft abgekühlt.

Bei im Preßverfahren oder im Ziehverfahren hergestellten Gegenständen werden die organischen Bindemittel und Schmiermittel zunächst durch Erhitzung auf eine Temperatur von etwa 600 bis 700° C entfernt, bevor der betreffende Gegenstand auf noch höhere Temperatur gebracht wird. Dies kann entweder in demselben oder in einem anderen Ofen, als er für das Brennen bei hoher Temperatur benutzt wird, geschehen.

Bei der Präparation von Materialien für den Preßvorgang kann jedes übliche organische Bindemittel benutzt werden. Neben Paraffinwachs läßt sich auch jedes andere Wachs, z. B. Naturharz, Gummi oder Kunstharz, verwenden. Als Schmiermittel kann jede Metallseife oder eine Fettsäure mit langen Molekülen, eine Aminseife, partiell esterisierte Triäthanolamin-Fettsäuren-Kondensationsprodukte od. dgl. verwendet werden. Das Wasserdispersionsmittel kann gewünschtenfalls fortgelassen werden.

Die Brenntemperaturen können beispielsweise zwischen 950 und 1350° C Hegen, und der Brennvorgang kann eine Dauer zwischen 10 Minuten und 3 Stunden oder mehr umfassen. Die obere Grenze für die Brenndauer ist nicht kritisch. In den folgenden Tabellen sind die Größen für die magnetischen Verluste (Q) und für den induktiven Blindwiderstand (L) für gepreßte Körper wiedergegeben, die aus zwei verschiedenen Mangan-Zink-Ferrospinell-Kompositionen mit und ohne Kupferoxyd bestehen. Die Materialien waren, wie in den beiden obigen Beispielen beschrieben, präpariert und durch Ziehen gemäß Beispiel 2 hergestellt. Die in den Tabellen angegebenen Werte für Materialien jeder Zusammensetzung beziehen sich auf verschiedene Proben desselben Ausgangsmaterials. Alle Messungen wurden bei 1 kHz und bei 1200 Gauß durchgeführt, d. h. bei der Feldstärke, bei welcher bei diesen Stoffen eine nennenswerte Sättigung eintritt.

Tabelle 2

Zusammensetzung

67"Z₀Fe₂O₃..
10,5% ZnO..
22,5% MnO₂
+ 2% CuO

Ö	L
3,1	15,3
3,0	15,8
3,05	15,2
2,80	16,2
2,75	16,4
2,95	15,6

Tabelle 3

Zusammensetzung

70% Fe₂O₃
10% ZnO
20% MnO₂

Q	L
3,8	12,6
3,9	13,3
4,0	11,2
4,21	10,5
4,0	11,0
4,0	11,3

47,8
51,8
44,8
44,3
44,0
45,2

Tabelle 4

Zusammensetzung	Q	L	LQ
70%Fe₂O₃ 10% ZnO 20% MnO₂ + 2% CuO	2,9 2,92 3,1	16,8 16,6 15,8	48,7 48,5 47,5

Tabelle 1

Zusammensetzung

67%Fe₂O₃

10,5%ZnO

22,5%MnO₂

3,1

3,42

3,32

3,3

3,72

15,0

15,2

13,4

14,2

13,75

12,5

55

60

46,5 47,1 45,8 47,2 45,4 46,5

Die in den obigen Tabellen angegebenen Werte für den Blindwiderstand geben ein Maß für die magnetische Permeabilität der Körper. Ein zunehmender induktiver Blindwiderstand zeigt eine zunehmende Permeabilität an. Die angegebenen Daten zeigen, daß die Permeabilität von Mangan-Zink-Ferrospinellen durch Zugabe geringer Prozentsätze von Kupferoxyd erhöht werden kann. Vorzugsweise soll Kupferoxyd in einer Menge von 1 bis 5% des Gesamtgewichtes der anderen Oxyde in der Mischung verwendet werden.

Gepreßte Körper aus den erfindungsgemäßen Stoffen haben sich für magnetische Ablenkjoche für Fernsehwiedergaberöhren, als Kerne für Induktionsspulen und als Transformatorkerne bewährt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kernes od. dgl. aus Mangan-Zink-Ferrospinell für die Benutzung in elektromagnetischen Apparaten, dadurch gekennzeichnet, daß den Ausgangsoxyden zur Bildung eines Mn-Zn-Ferrospinells Kupferoxyd in einer Menge zwischen 1,0 und 10% der Summe der Gewichte der anderen Oxyde zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kupferoxyd in einer Menge zwischen 1,0 und 5,0 Gewichtsprozent der Summe des Gewichtes der anderen Oxyde zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Oxyde in einer Menge zwischen 67 und 70 % Ferrioxyd, 10 und 10,5 % Zinkoxyd und 20 und 22,5% Mangandioxyd vorhanden sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung des Mangan-Zink-Ferrospinells mit dem Kupferoxyd bei einer Temperatur von wenigstens 950° C gebrannt wird.