DE1064867B

DE1064867B - Elektrisch hochisolierender, glasartiger ferromagnetischer Werkstoff

Info

Publication number: DE1064867B
Application number: DES58124A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Wilhelm Baum; Dr Sc Nat Walter Haenlein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-05-06
Filing date: 1958-05-06
Publication date: 1959-09-03

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrisch hochisolierender, glasartiger ferromagnetischer Werkstoff, der aus einem Glasversatz mit Zusätzen von Eisenoxyd und mindestens einem anderen Metalloxyd, das mit dem Eisenoxyd¹ ein Ferrit bildet, hergestellt ist. Es eignen sich z. B. folgende Zusammensetzungen: 25 bis 40 SiO₂, 0 bis 5 B₂O₃, 0 bis 5 Na₂O, 0 bis 10K₂O, 0 bis 5Li₂O, 0 bis 15BaO, 0 bis 5TiO₂, 22 bis 30 Fe₂O₃, 0 bis 5 CoO, 0 bis 38 MnO₂, 0 bis 5 SrO und 0 bis 15 PbO, jeweils in Gewichtsprozent.

Werkstoffe dieser Art eignen sich insbesondere für die Verwendung als Ferromagnetika in der Hochfrequenzteclmik, insbesondere dann, wenn hochisolierende FeriOiiiagnetika verhältnismäßig geringer Permeabilität benötigt werden.

Es ist bekannt, daß bei einem Mangan-Zink-Ferrit mit steigender Si O₂-Beimischung die Permeabilität des Ferrits herabgesetzt werden kann.

Werden Stoffe der erfindungsgemäßen Zusammensetzung geschmolzen, so tritt beim Abkühlen und Tempern eine Entglasung ein. Der Werkstoff zeigt typisch ferromagnetische Eigenschaften. Schmilzt man einen eisenhaltigen Glasversatz der angegebenen Zusammensetzung ohne Zugabe der genannten Metalloxyde, so entglast die Schmelze nicht oder nur teilweise beim Erstarren, und das Glas zeigt auch keine ferromagnetischen Eigenschaften; es ist paramagnetisch. Röntgenographische Untersuchungen des Werkstoffes gemäß der Erfindung haben ergeben, daß die vorgenannten Eigenschaften auf der Ausbildung von kleinen Ferritkristallen beruhen, z.B. von CoFe₂O₄- oder CdFe₂O₄-Kristallen, die in statistischer Verteilung in der glasigen Grundsubstanz eingelagert sind. Diese Kristalle sind Träger der ferromagnetisehen Eigenschaften des Werkstoffes. Man kann den erfindungsgemäßen Werkstoff somit auch als einen verdünnten Ferrit auffassen. Wir bezeichnen hier und im folgenden diesen Zustand als glasartig.

Die Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau des AVerkstoffes gemäß der Erfindung. Die Ferritkristalle sind Elektrisch hochisolierender, glasartiger
ferromagnetischer Werkstoff

. Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. se. nat. Walter Hänlein, Erlangen,

und Dipl.-Phys. Wilhelm Baum, Nürnberg,

sind als Erfinder genannt worden

mit 11 und die glasige Grundsubstanz ist schraffiert bei 12 angegeben.

Der glasartige Werkstoff gemäß der Erfindung ist wegen seines hohen Eisengehaltes kurz (schneller Übergang vom schmelzflüssigen in den festen Zustand in einem kleinen Temperaturbereich) und schwarz; er zeigt einen für Gläser typischen Verlauf der thermischen Ausdehnungskurve sowie für Glas typische Muschelbrüche. Er läßt sich mit üblichen Gläsern mit entsprechenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie mit Einschmelzmaterial verschmelzen. Trotz des sehr kurzen Verarbeitungsbereiches läßt sich der Werkstoff pressen und in Formen gießen. Die Verarbeitungstemperatur liegt im allgemeinen höher als bei üblichen Gläsern.

In der Tabelle sind fünf Beispiele für Zusammensetzungen des Werkstoffes gemäß der Erfindung und in der letzten Spalte die maximalen Permeabilitäten (V-niax) angegeben.

Nr. ■	SiO₂	B₂O₃	Na₂O	K₂O	Li₂O	BaO	TiO₂	Ee₂O₃	CoO	MnO₂	SrO	PbO	"'max
1	25	5	_.	10	5	15	5	30	_	5	_.		1,9
2	40	—	5	—	—	10	—	30	5	—.	5	5	1,6
3	40	—	5	—	—	10	—	30	—	—	—	15	1,9
4	40		5	—	—.	10	-—	30	—	10	—	5	2,7
5	40	—	—	—	—	—	—	22	—	38	—	—	1,5

Aus der Tabelle erkennt man, daß die Permeabilität des Werkstoffes je nach Zusammensetzung (Angaben in Gewichtsprozenten) variiert werden kann; der Werkstoff kann weich- oder hartmagnetisch sein. Insbesondere können durch die glasbildenden Komponenten die spezifischen Glaseigenschaften des Werkstoffes gemäß der Erfindung beeinflußt werden; dies gilt vor allem hinsichtlich des thermischen Aus-

909 610/35Ί

Claims

dehnungskoeffizienten, des T^100-Wertes (Temperatur, bei der der spezifische elektrische Widerstand 108Ω beträgt), des Transformationspunktes und der Erweichungstemperatur. Die Fig. 2 zeigt den Verlauf der Permeabilität und der Magnetisierung von Werkstoffen der Zusammensetzung der Proben 1 und 4. Auf der Abszisse ist die magnetische Erregung in 103 örsted, auf der linken Ordinaten die Permeabilität (μ) und auf der rechten Ordinaten die Magnetisierung in Gauß aufgetragen; die Permeabilitätskurven sind durchgezogen, die Magnetisierungskurven sind gestrichelt eingetragen. Der verhältnismäßig hohe Erweichungspunkt des Werkstoffes gemäß der Erfindung hat entsprechend einen verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand bei hoher Temperatur zur Folge; der Werkstoff besitzt also auch bei hohen Temperaturen eine hohe Isolierfestigkeit. Von besonderer Bedeutung sind seine sehr geringen Wirbelstromverluste. Neben den vorgenannten elektrischen und magnetischen Eigenschaften ist noch die im Verhältnis zu den üblichen Gläsern außerordentlich große Härte des Werkstoffes gemäß der Erfindung hervorzuheben; er ritzt gehärteten Werkzeugstahl, jedoch keinen Achat, Hieraus ergeben sich weitere Anwendungsmöglichkeiten des Werkstoffes gemäß der Erfindung, nämlich für Anwendungen, bei denen es auf glasartige, extrem harte Werkstoffe ankommt. Von großer Bedeutung für die technische Verarbeitung des Werkstoffes gemäß der Erfindung ist seine Eignung für das Flammspritzverfahren, mit dessen Hilfe es möglich ist, dünne Schichten des Werkstoffes auf Keramikkörper oder andere Träger aufzubringen. Patent α ν spröche;

1. Elektrisch hochisolierender, glasartiger ferromagnetischer Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Glasversatz mit Zusätzen von Eisenoxyd und mindestens einem anderen Metalloxyd, das mit dem Eisenoxyd ein Ferrit bildet, hergestellt ist.

2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Glasversatz mit ferritebildenden Zusätzen folgender Zusammensetzung besteht: 25 bis 40 SiO₉, 0 bis 5 B₀O₃, 0 bis 5 Na₀O, O bis 10 K₂O, O bis 5 Li₂O, O'bis 15 BaO, O bis 5 TiO₂, 22 bis 30 Fe₉O₃, O bis 5 CoO, O bis 38 MnO₂, O bis 5 SrO"und O bis 15 PbO, jeweils in Gewichtsprozent.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen