DE1073929B - Verfahren zur Herstellung von geformten ferromagnetischen Werkstoffen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von geformten ferromagnetischen WerkstoffenInfo
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ferromagnetischen Werkstoffen aus einem
Eisen-, Mangan-, Zink- und Aluminiumocxyd enthaltenden
Gemisch zu einem Formkörper.
Bekanntlich ändert sich die magnetische Permeabilität
der ferromagnetischen Werkstoffe mehr oder weniger mit ihrer Temperatur. Die Amplitude
dieser Änderung läßt sich bequem durch eine Größe ausdrücken, welche nachstehend »Temperaturkoeffizient
der magnetischen Anfangspermeabilität« genannt ist. Unter diesem Ausdruck (der nachstehend mit
»αμ« bezeichnet ist), ist die Differenz zwischen der größten magnetischen Permeabilität (/tmax) und der
kleinsten Permeabilität (μηΐη) in einem gegebenen
Temperaturintervall (zwischen ^1 0 und t2 o) geteilt
durch das Produkt aus der magnetischen Anfangspermeabilität bei 0° C (μ0) und der Differenz zwischen
den Grenztemperaturen des Temperaturintervalls zu verstehen:
αμ =
ßmax Pmin
h—h
Nachstehend ist dieser Koeffizient in Prozent je Celsiusgrad ausgedrückt (so daß sein Zahlenwert das
Hundertfache des aus der obigen Formel errechneten Wertes ist).
Außerdem wird »Gütekoeffizient des Werkstoffs« das Produkt {μθ) aus der magnetischen Anfangspermeabilität (μ) des Werkstoffs bei 20° C und dem
Gütefaktor (Q) des Werkstoffs genannt. Dieser Gütefaktor Q ist der Quotient aus der Reaktanz einer auf
eine ringkörperförmige Probe des Werkstoffs ohne Luftspalt aufgewickelten Spule und dem von den Verlusten
in dem Werkstoff herrührenden Widerstand der Spule. Der Gütefaktor Q wird bei sehr geringer Feldstärke
(in der Größenordnung von 10 Millioerstedt) bei 20° C und bei einer Frequenz von 10O1 kHz bestimmt.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von ferromagnetischen Werkstoffen aus einem Anfangsgemisch von Eisenoxyd, Manganoxyd und Zinkoxyd
vorgeschlagen worden, nach welchem die Körper außer einer hohen magnetischen Alifangspermeabilität
und geringen Verlusten einen sehr geringen Temperaturkoeffizienten
der magnetischen Anfangspermeabilität zwischen 10 und 65° C haben.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ferromagnetische Werkstoffe zu schaffen, bei denen
das Temperaturintervall, innerhalb dessen der Temperaturkoeffizient
der magnetischen Anfangspermeabilität gering ist, wesentlich erweitert ist oder in
anderen, für die Praxis ebenfalls wichtigen Temperaturbereichen liegt und welche gleichzeitig bezüglich
Verfahren zur Herstellung von geformten ferromagnetischen Werkstoffen
Anmelder:
Centre National
de la Recherche Scientifique,
Paris
Vertreter: Dipl.-Ing. B. Wehr, Dipl.-Ing. H. Seiler,
Berlin-Grunewald,
und Dipl.-Ing. H. Stehmann,
Nürnberg 2, Essenweinstr. 4-6, Patentanwälte
Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 3. Februar 1955
Frankreich, vom 3. Februar 1955
Charles Louis Guillaud, Bellevue, Seine-et-Oise,
Andre Pierrot und Yves Charles Eugene Lescroel,
Connans-Ste-Honorine, Seine-et-Oise (Frankreich),
sind als Erfinder genannt worden
ihrer magnetischen Anfangspermeabilität und ihres Gütekoeffizienten günstige Werte haben.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß 38 bis 55 Molprozent Eisenoxyd
(Fe2O3), vorzugsweise 45 bis 50 Molprozent Fe2O3,
21 bis 38 Molprozent Manganoxyd (MnO), 2 bis 15 Molprozent Aluminiumoxyd (Al2O3), vorzugsweise
2,5 bis 10 Molprozent Al2 O3, Rest Zinkoxyd
(ZnO) gemischt, gepreßt und gebrannt werden, wobei in dem Endprodukt die Summe der Molprozentwerte
von Fe2O3 und Al2O3 annähernd gleich 50 MoI-prozent,
vorzugsweise 49,7 bis 51 Molprozent, betragen soll.
Auf diese Weise lassen sich ferromagnetische Werkstoffe erzeugen, die in dem zwischen —40 und +80° C
liegenden Temperaturbereich mindestens in einem Temperaturintervall von wenigstens 50° C sehr geringe
Werte des Temperaturkoeffizienten der magnetischen Anfangspermeabilität haben. Bei zahlreichen
erfiudungsgemäß hergestellten Werkstoffen bleibt der Temperaturkoeffizient über dem ganzen obengenannten
Temperaturbereich, d. h. also für ein 120° C umfassendes Temperaturintervall, gering. Bei Werkstoffen mit
einem Molekularprozentgehalt an MnO von weniger als 3O°/o kann der Temperaturkoeffizient der nragne-
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tischen Anfangspermeabilität in dem Temperaturintervall zwischen —40 und +80° C kleiner als 0,10% je
Celsiusgrad gehalten werden, und bei Werkstoffen mit einem Molekularprozentgehalt an MnO von mehr als
30% kann dieser Temperaturkoeffizient in dem Temperaturintervall zwischen 0 und +800C kleiner als
0,20% je Celsiusgrad gehalten werden.
Bei den oben gemachten Angaben der molekularprozentualen Anteile ist angenommen worden, daß sich
die Metalle in dem Ausgangsgemisch nur in Form von Eisenoxyd (Fe2O3), Manganoxydul (MnO), Aluminiumoxyd
(Al2O3) und Zinkoxyd (ZnO) befinden.
Diese Metalle können jedoch auch in einer anderen Form vorhanden sein (z. B. in der Form von anderen
Oxyden oder von Metallen oder von Salzen). Es genügt dann, diese anderen tatsächlich vorhandenen
Oxyde, Metalle oder Salze so in die obigen Oxyde umzurechnen, daß die gleiche Zahl von Metallatomen
vorhanden ist.
Die Wärmebehandlung erfolgt in an sich bekannter Weise vorzugsweise in einer Atmosphäre aus einem
einen kleinen Sauerstoffanteil enthaltenden, indifferenten Gas. Dabei wird der Sauer stoff anteil derart
gewählt, daß im Endprodukt durch Umwandlung eines Teils des F2O3 des Ausgangsgemisches höchstens
6 Molprozent FeO erhalten werden. Auf diese Weise erhält man Werkstoffe, die außer einem geringen
Temperaturkoeffizienten der Anfangspermeabilität in dem genannten Temperaturbereich eine Anfangspermeabilität
von über 600 und einen Gütekoeffizienten (/iß) von über 50 000 besitzen.
Die Einführung von Al2 O3 in das Ausgangsgemisch
bringt als Begleiterscheinung der obigen Vorteile insbesondere eine gewisse Vergrößerung der verschiedenen
Verluste mit sich, welche in den Werkstoffen auftreten können.
Zur Milderung dieses Nachteils ist es zweckmäßig, dem Ausgangsgemisch Ealziumkarbonat oder eine
andere in der Hitze zusetzbare Kalziumverbindung zuzusetzen, welche höchstens 1 Gewichtsprozent und
vorzugsweise 0,1 Gewichtsprozent des endgültigen Werkstoffs beträgt.
Zweckmäßigerweise wird dafür gesorgt, daß in dem Ausgangsgemisch die besonders schädlichen Verunreinigungen,
wie Kalium, Strontium und Barium, höchstens 0,2 Gewichtsprozent betragen. Ferner soll
der Gesamtgehalt an Stoffen, die nicht Eisen-, Mangan-, Zink- oder Aluminiumoxyd sind, nicht
1,5 Gewichtsprozent übersteigen.
Es sei noch bemerkt, daß bereits früher versucht worden ist, Aluminiumoxyd einem Eisen-, Mangan-
und Zinkoxyd enthaltenden Gemisch, das zur Herstellung von ferromagnetischen Werkstoffen dienen sollte,
zuzusetzen. Jedoch ist über die prozentuale Zusammensetzung dieses Gemischs nichts bekannt. Auch
haben offenbar diese Versuche zu keinem Erfolg geführt, da nach den seinerzeitigen Ergebnissen von der
Zusetzung von Aluminiumoxyd abgeraten worden ist. Auf gar keinen Fall ist erkannt worden, daß ein
solcher Zusatz den Temperaturkoeffizienten der Anfangspermeabilität
herabsetzt.
Fig. 1 bis 8 zeigen die Änderung der magnetischen Anfangspermeabilität von erfindungsgemäß hergestellten
ferromagnetischen Werkstoffen in Abhängigkeit von der Temperatur, wobei die Zusammensetzung 6S
des Ausgangsgemisches von Oxyden bei den einzelnen Figuren verschieden ist. Bei der Aufzeichnung der
Kurven wurde die magnetische Anfangspermeabilität in jedem Fall willkürlich durch Multiplikation mit
einem geeigneten Zahlenkoeffizienten auf den Wert 1000 bei 0° C gebracht, und die Anfangspermeabilitäten
bei anderen Temperaturen wurden zur Erleichterung des Vergleichs mit dem gleichen Koeffizienten
multipliziert.
Wenn nichts anderes angegeben ist, wurden in den nachstehenden Beispielen die ferromagnetischen Werkstoffe
dadurch hergestellt, daß die Oxyde in den angegebenen molekularen Prozentanteilen unter Zusatz
von 0,20 Gewichtsprozenten Kalziumkarbonat miteinander gemischt, in destilliertem Wasser mit einer
Kugelmühle mit Stahlkugeln während 24 bis 48 Stunden gemahlen, hierauf getrocknet und unter einem
Druck von 5 t/cm2 zu einem ringförmigen Körper gepreßt wurden. Wenn nichts anderes angegeben ist,
sind in den nachstehenden Ausführungen die für die Ausgangsgemische und die Werkstoffe angegebenen
Prozentanteile molekulare Prozentanteile.
Von den nachstehenden zehn Beispielen betreffen die neun ersten die Herstellung von ferromagnetischen
Werkstoffen durch Wärmebehandlung in einer chemisch indifferenten Atmosphäre, während beim
zehnten Beispiel die Herstellung des ferromagnetischen Werkstoffs durch Wärmebehandlung in Luft vorgenommen
wurde.
Bei den ersten neun Beispielen werden die gepreßten Körper während 2 bis 4 Stunden auf 1250° C (1275° C
bei Beispiel 4) in einem Ofen erhitzt, durch welche ein 1%>
Sauerstoff enthaltender Stickstoffstrom geleitet wird, worauf sie in reinem Stickstoff in
8 Stunden bis auf Zimmertemperatur abgekühlt werden.
In den Fig. 1 bis 8 sind die ersten acht Beispiele dargestellt.
Es werden verschiedene Ausgangsgemische mit mit 22% MnO und 53% an (Fe2O3-I-Al2O3) insgesamt
hergestellt, wobei der Rest durch Zinkoxyd gebildet wird, und für die verschiedenen Gemische
verschiedene Anteile an Al2 O3 von 1 bis 7 Molprozent
gewählt, wobei sich der -Gehalt an Fe2 O3 natürlich
entsprechend ändert.
Nach der Wärmebehandlung ist die Zusammensetzung durch Umwandlung eines Teils des Eisenoxyds
in Eisenoxydul verändert. Die endgültige Zusammensetzung der mit den verschiedenen obigen
Ausgangsgemischen hergestellten Werkstoffe ist etwa folgende: 50,6% an (Fe2O3-I-Al2O3) insgesamt,
3,2% FeO, 21,6%^ MnO und der Rest ZnO.
Die magnetischen Permeabilitäten der mit den verschiedenen Ausgangsgemischen hergestellten Werkstoffe
wurden bei verschiedenen Temperaturen gemessen und hierauf in Fig. 1 eingetragen. Die verschiedenen
erhaltenen Kurven entsprechen einem gegegebenen Molprozentgehalt an Al2O3 in dem Ausgangsgemisch,
welcher für jede Kurve angegeben ist.
Bei einem Gehalt Null an Aluminiumoxyd (Kurve 0% Al2 O3) hat der erhaltene Werkstoff folgende
magnetische Eigenschaften: Anfangspermeabilität bei 20° C μ = 3100; Koeffizient αμ = 0,32% je Celsiusgrad
in dem Intervall zwischen —40 und +80° C.
Bei dem Ausgangsgemisch mit 3,5 % Aluminiumoxyd stellt man folgende Eigenschaften für den erhaltenen
ferromagnetischen Werkstoff fest: Anfangspermeabilität
bei 20° C μ = 2150; Curie-Punkt
= 105° C; Gütekoeffizient μζ>
= 200 000; Koeffizient αμ in dem Intervall zwischen —40 und +8O0C
= 0,01% je Celsiusgrad, d.h. ein Dreißigstel des Koeffizienten des Bezugswerkstoffs ohne Aluminium-
oxyd. Der Gehalt des Werkstoffs an Al2O3 beträgt
3,5°/» und der an Fe2O3 47,1%.
Die Versuche zeigen, daß der Gehalt des Ausgangsgemisches an Al2O3 2,5% erreichen muß, um einen
Koeffizienten αμ zu erhalten, welcher halb so groß wie der des Bezugswerkstoffs ohne Aluminiumoxyd
ist. Bei einem Gehalt des Ausgangsgemisches an Al2O3 von über 5% liegen die Curie-Punkte des erhaltenen
Werkstoffs unter 100° C.
schäften fest: Anfangspermeabilität bei 20° C μ = 1250; Curie-Punkt *= 130° C; Gütekoeffizient
μθ = 19000O1; Koeffizient αμ in dem Intervall zwischen -40 und +800C = 0,02%.
Es werden die gleichen Ausgangsgemische wie bei Beispiel 3 hergestellt, anstatt bei 1250° C wie bei den
Beispielen 1 bis 3 wird jedoch die Behandlung bei ίο 1275° C vorgenommen, um den Einfluß der Wärmebehandlung
zu untersuchen.
Für einen Gehalt Null an Aluminiumoxyd hat der erhaltene Werkstoff folgende magnetische Eigenschaften:
Anfangspermeabilitat bei 20° C μ ~ 230O;
Es werden verschiedene Ausgangsgemische mit 23%MnO und 54% an (Fe2O3 + Al2O3) insgesamt
hergestellt, wobei der Rest durch Zinkoxyd gebildet 15 Koeffizient αμ = 0,20% je Celsiusgrad in dem Interwird.
vall zwischen —40 und +8O0C; Curie-Punkt
Nach der Wärmebehandlung haben die Werkstoffe etwa folgende molekulare Zusammensetzung: 50,5%
an (Fe2O3-I-Al2O3) insgesamt, 4,5% FeO, 22,5%
MnO und der Rest ZnO.
Für einen Gehalt Null an Aluminiumoxyd (0% Al2O3) hat der erhaltene Werkstoff folgende magnetische
Eigenschaften: Anfangspermeabilität bei 20° C μ = 2600; Koeffizient αμ = 0,24% je Celsiusgrad in
dem Intervall zwischen -—40 und +80° C.
Man ersieht aus den Kurven der Fig. 2, wie stark die Änderung der magnetischen Anfangspermeabilität
in Abhängigkeit von der Temperatur von dem Gehalt an Aluminiumoxyd abhängt. Zwischen 2,6 und 7%
Al2 O3 des Ausgangsgemisches erhält man einen Werkstoff,
dessen Koeffizient αμ kleiner als die Hälfte des Koeffizienten des Bezugswerkstoffs ohne Aluminiutnoxyd
ist.
Durch Ersatz einer gleichwertigen Menge an Fe2 O3
durch 4,5% Al2 O3 in dem Ausgangsgemisch erhält
man einen Werkstoff mit einem Al2O3-Gehalt von
4,4% und einem Fe2O3-GeImIt von 46,1% mit folgenden
magnetischen Eigenschaften: Anfangspermeabilität bei 20° C μ= 1700; Curie-Punkt = 120° C; Koeffizient
μθ = 210 000; Koeffizient αμ in dem Intervall
zwischen -40 und +8O0C = 0,02% je Celsiusgrad.
= 1550C.
Ein Gehalt an Aluminiumoxyd von 6% ist ausreichend, um den Temperaturkoeffizienten auf die
Hälfte seines an dem Bezugswerkstoff ohne Aluminiumoxyd festgestellten Wertes zu bringen.
Bei einem molekularen Gehalt von 7 % Aluminiumoxyd in dem Ausgangsgemisch hat der endgültige
Werkstoff folgende Zusammensetzung: 43,5% Fe2O3,
6,8% Al2O3, 4,8% FeO, 23,4% MnO und der Rest
Zinkoxyd, Dieser Werkstoff hat folgende magnetische Eigenschaften; Anfangspermeabilität bei 20° C
μ = 1100; Curie-Punkt = 127° C; Gütekoeffizient μθ
— 165 000; Koeffizient αμ in dem Intervall zwischen —40 und +80° C = 0,02«/» je Celsiusgrad.
Der Vergleich der Kurven 3 und 4 zeigt, daß größere
Mengen Aluminiumoxyd bei Wärmebeliandlungen bei 1275° C zugesetzt werden können als bei Wärmebehandlungen
bei 1250° C.
Es werden verschiedene Ausgangsgemische mit 26% MnO und 53,5% an (Fe2 O3 + Al2O3) hergestellt,
wobei der Rest durch Zinkoxyd gebildet wird.
Die endgültige Zusammensetzung· der mit den verschiedenen
obigen Ausgangsgemischen hergestellten Werkstoffe ist etwa folgende; 50,6%< an (Fe2O3
+ Al2O3) insgesamt, 3,8% FeO, 25,5«/0 MnO und
der Rest ZnO.
Bei einem Gehalt Null an Aluminiumoxyd hat der erhaltene Werkstoff folgende magnetische Eigenschaften:
Anfangspermeabilität bei 2O0C μ — 275O1;
Koeffizientα/«=0ι,16% je Celsiusgrad in dem Intervall
zwischen —40 und +8O0C; Curie-Punkt
Es werden verschiedene Ausgangsgemische mit 24% MnO und 54% an (Fe2O3 + Al2O3) insgesamt
hergestellt, wobei der Rest durch Zinkoxyd gebildet wird.
Die schließliche Zusammensetzung der mit den verschiedenen obigen Ausgangsgemischen hergestellten 50 = 160° C.
Werkstoffe ist etwa folgende: 50,70Zo(Fe2O3 +Al2O3) Durch Ersatz einer gleichwertigen Menge Fe2O3
insgesamt, 4,3% FeO, 23,5MnO und der Rest ZnO. ■ - --
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Für einen Gehalt Null an Aluminiumoxyd (0%
Al2O3) hat der erhaltene Werkstoff folgende magnetische Eigenschaften: Anfangspermeabilität bei 20° C 55 der Gehalt an Fe2 O3 44,7 % beträgt. Dieser Werk- μ = 2200; Koeffizient αμ = 0,18%* je Celsiusgrad in stoff besitzt folgende magnetische Eigenschaften: Andern Intervall zwischen —40 und +80° C; Curie- fangspermeabilität bei 20° C μ= 12501: Curie-Punkt i 'unkt = 154° C. = 136° C; Koeffizient μθ = 170 000; Koeffizient αμ
Al2O3) hat der erhaltene Werkstoff folgende magnetische Eigenschaften: Anfangspermeabilität bei 20° C 55 der Gehalt an Fe2 O3 44,7 % beträgt. Dieser Werk- μ = 2200; Koeffizient αμ = 0,18%* je Celsiusgrad in stoff besitzt folgende magnetische Eigenschaften: Andern Intervall zwischen —40 und +80° C; Curie- fangspermeabilität bei 20° C μ= 12501: Curie-Punkt i 'unkt = 154° C. = 136° C; Koeffizient μθ = 170 000; Koeffizient αμ
Durch Ersatz einer gleichen Menge Eisenoxyd 0,01"% je Celsiusgrad in dem Intervall zwischen —40
durch 1, 3, 5, 6 und 7% Aluminiumoxyd in dem Aus- 5o und +80° C.
gangsgemisch erhält man Permeabilitäten, welche an Damit der Temperaturkoeffizient die Hälfte des
den Kurven der Fig. 3 angegeben sind. Koeffizienten des Werkstoffs ohne Al2 O3 beträgt,
durch 6% Aluminiumoxyd in dem Ausgangsgemisch erhält man einen Werkstoff mit der obigen Zusammensetzung,
bei welchem der Gehalt an Al2O3 5,9% und
Es ist ein Gehalt an Aluminiumoxyd von 5,2% erforderlich,
um den Koeffizienten αμ auf die Hälfte seines Wertes bei dem Bezugs werkstoff ohne Aluminiumoxyd
zu bringen.
Bei einem Gehalt an Aluminiumoxyd von 6%>
in. dem Ausgangsgemisch stellt man für den ferromagnetischen Werkstoff mit einem Al2O3-Gehalt von 5,9 »Zo
und einem Fe2 O3-Gehalt von 44,8 % folgende Eigen- 70 wird.
23
muß der Gehalt an Al2O3 in dem Ausgangsgemisch
4% betragen.
Es werden verschiedene Ausgangsgemische mit 27% MnO und 54% an (Fe2 O3 + Al2 O3) insgesamt
hergestellt, wobei der Rest durch Zinkoxyd gebildet
7 8
Die endgültige Zusammensetzung der mit den ver- in dem Temperaturintervall zwischen —40 und 0° C
schiedenen. obigen Ausgangsgemischen hergestellten hat, wo er hoch bleibt. In dem Temperaturintervall
Werkstoffe ist etwa folgende: 5O,2°/o an (Fe2O3 zwischen 0 und +80° C stellt man jedoch fest, daß
+ Al2O3) insgesamt, 4,9% FeO, 26,3% MnO und dieser Ersatz einen erheblichen Einfluß auf den
der Rest Zn O. 5 Koeffizienten αμ hat, obwohl er weniger erheblich ist,
Bei einem Gehalt Null an Aluminiumoxyd hat der als wenn das Ausgangsgemisch weniger als 30% Mn O
erhaltene Werkstoff folgende magnetische Eigen- enthält.
schäften: Anfangspermeabilität bei 20° C μ. = 2500; Durch Ersatz einer gleichwertigen Menge Fe2O3
Koeffizient αμ = 0,19% je Celsiusgrad in dem Inter- durch 6 °/o Aluminiumoxyd in dem Ausgangsgemisch
vall zwischen —40 und +800C; Curie-Punkt io erhält man einen Werkstoff mit der obigen Zusam-
= 200° C. mensetzung mit einem Al2 Os-Gehalt von 5,9 %, einem
Durch Ersatz einer gleichwertigen Menge Fe2O3 Fe2 O3-Gehalt von 44,8 % und folgenden magnetischen
durch 7% Aluminiumoxyd in dem Ausgangsgemisch Eigenschaften: magnetische Anfangspermebilität bei
erhält man einen Werkstoff mit 6,8% Al2O3 und 2O0C .«=1350; Koeffizient μQ = 205 000; Koeffi-
43,4% Fe2O3 mit folgenden magnetischen Eigen- 15 ζί&ηίαμ = 0,16% je Celsiusgrad in dem Intervall
schäften: magnetische Anfangspermeabilität bei 20° C zwischen 0 und +80° C.
μ =1050; Curie-Punkt= 1700C; Koeffizient uQ ώ ■ · 1 α
= 170000; Koeffizient αμ = 0,01% je Celsiusgrad in .Beispiel y
dem Intervall zwischen —40 und +80° C. Es ist bereits bekannt, daß sich die magnetischen
Bis zu einem Gehalt von 11% Al2O3 in dem Aus- 20 Eigenschaften von ferromagnetischen Werkstoffen aus
gangsgemisch bleibt der Koeffizient αμ gleich der Gemischen, welche Manganoxyd, Eisenoxyd und Zink-Hälfte
des Wertes, welchen er in dem Bezugswerk- oxyd enthalten, bei dem gleichen molekularen Prostoff ohne Al 2 O3 hat. zentsatz an Manganoxyd in Abhängigkeit von dem
. . Eisengehalt ändern können. Das nachstehende Beispiel
Beispiel 7 2g sojj ejnen Vergleich mit den unter Bezugnahme auf
Es werden verschiedene Ausgangsgemische mit Fig. 7 angegebenen obigen Ergebnissen ermöglichen.
28,3% MnO und 55% an (Fe2O3 + Al2O3) herge- Ein Ausgangsgemisch mit 47,5 % Eisenoxyd Fe2 O3,
stellt, wobei der Rest durch Zinkoxyd gebildet wird. 5% Aluminiumoxyd Al2O3, 28,3% Manganoxydul
Die endgültige Zusammensetzung der mit den ver- MnO, wobei der Rest aus Zinkoxyd besteht, ergibt
schiedenen obigen Ausgangsgemischen hergestellten 3° nach einer Wärmebehandlung entsprechend den obigen
Werkstoffe ist etwa folgende: 50,7% an (Fe2O3 Angaben einen Temperaturkoeffizienten der Anfangs-
+ Al2O3) insgesamt, 5,6% FeO, 27,5% MnO und permeabilität von 0,1% je Celsiusgrad zwischen—40
der Rest ZnO. und +80° C, eine Anfangspermeabilität von 1500
Bei einem Gehalt Null an Aluminiumoxyd hat der tmd einen Gütekoeffizienten μθ des Werkstoffs von
erhaltene Werkstoff folgende magnetische Eigen- 35 170000.
schäften: Anfangspermeabilität bei 2O0C μ — 1850; Die endgültige Zusammensetzung ist 45,5% Eisen-Koeffizient
αμ = 0,19% je Celsiusgrad; Curie-Punkt oxyd, 4,9% Aluminiumoxyd, 2,7% Eisenoxydul,
= 219° C. 27,9% Manganoxydul, während der Rest Zink-
Bei Ersatz einer gleichwertigen Menge Fe2 O3 durch oxyd ist.
5% Aluminiumoxyd in dem Ausgangsgemisch erhält 40 Ή ' ' 1 10
man einen Werkstoff mit einem Al2O3-Gehalt von "
4,9% und einem Fe2 O3-Gehalt von 45,8% mit folgen- Die Erfindung wurde oben für ferromagnetische
den magnetischen Eigenschaften: magnetische An- Werkstoffe (gewöhnlich Mangan-Zink-Ferrite gefangspermeabilität
bei 20° C μ = 1120; Curie-Punkt nannt) beschrieben, welche durch Erhitzung in einer
= 199° C; Koeffizient μζ> = 190000; Koeffizient αμ 45 eine kleine Sauerstoffmenge enthaltenden Stickstoffin
dem Intervall zwischen —40 und +80° C = 0,03% atmosphäre hergestellt sind. Durch diese Wärmeje
Celsiusgrad. behandlung erhält man bei richtiger Bemessung des
Ein Gehalt an Aluminiumoxyd von 10% in dem Eisenoxydgehalts des Ausgangsgemisches die besten
Ausgangsgemisch setzt den Temperaturkoeffizienten magnetischen Eigenschaften.
auf die Hälfte des Wertes herab, welchen er in dem 5° Es ist jedoch bekannt, daß die Mn-Zn-Ferrite auch
Bezugswerkstoff ohne Aluminiumoxyd annimmt. durch Wärmebehandlung eines gepreßten Oxyd-
. . gemisches in Luft hergestellt werden können. Obwohl
Beispiel 8 ^j e so erhaltenen Werkstoffe im allgemeinen kleinere
Bei diesem Beispiel werden verschiedene Anfangs- Anfangspermeabilitäten und höhere Verluste haben
gemische hergestellt, welche 36% MnO, 54% der 55 als die obenerwähnten, werden sie doch für gewisse
Summe (Fe2O3 + Al2O3) und für den Rest ZnO ent- Anwendungen benutzt, bei welchen es wichtig sein
halten. kann, den Temperaturkoeffizienten der Permeabilität
Die endgültige Zusammensetzung der mit den ver- zu verringern. Durch den erfindungsgemäßen Ersatz
schiedenen obigen Ausgangsgemischen hergestellten eines Teils des Eisenoxyds durch Aluminiumoxyd ist
Werkstoffe ist etwa folgende: 50,7% der Summe 60 es möglich, Werkstoffe zu erhalten, deren Temperatur-
(Fe2O3 + Al2O3); 4,3% FeO, 35,2% MnO und der koeffizient der Anfangspermeabilität in dem Tempe-
Rest ZnO. raturintervall zwischen —40 und +80° C kleiner als
Bei einem Gehalt Null an Aluminiumoxyd hat der 0,10% je Celsiusgrad ist. Diese Werkstoffe haben im
Werkstoff folgende magnetische Eigenschaften: An- allgemeinen einen Gütekoeffizienten von weniger als
fangspermeabilität bei 20° C μ = 2300; Koeffizient 65 50 000 und insbesondere ziemlich hohe Hysterese-
αμ = 0,45% je Celsiusgrad in dem Temperaturinter- Verluste,
vall zwischen 0 und +8O0C; Curie-Punkt = 249° C. Trotz dieser weniger guten Eigenschaften können
Die Erfahrung zeigt, daß der Ersatz des Eisen- diese Werkstoffe noch bei zahlreichen Anwendungen
oxyds durch Aluminiumoxyd in dem Ausgangs- infolge ihres sehr niedrigen Temperaturkoeffizienten
gemisch nur wenig Einfluß auf den Koeffizienten αμ 7° der Anfangspermeabilität genügen.
Das nachstehende Beispiel ist eine Anwendung der Erfindung auf durch Erhitzung in Luft hergestellte
Werkstoffe.
Es werden verschiedene Anfangsgemische mit 27% MnO und 54% an (Fe2O3 + Al2O3) insgesamt hergestellt,
wobei der Rest durch Zinkoxyd gebildet wird, und anstatt das gepreßte Gemisch in einer chemisch
indifferenten Atmosphäre zu behandeln wie bei den vorhergehenden Beispielen, erfolgt die Behandlung in
Luft bei 1300° C während 2 Stunden.
Bei einem Gehalt Null an Aluminiumoxyd hat der erhaltene Werkstoff einen Koeffizienten αμ von 0,17%
je Celsiusgrad.
Der durch Ersatz einer gleichwertigen Menge Fe2 O3 durch 6 % Aluminiumoxyd in dem Ausgangsgemisch
erhaltene Werkstoff hat folgende magnetische Eigenschaften: Anfangspermeabilität bei 20° C
μ = 750; Koeffizient μ0 = 41 000; Koeffizient αμ
= 0,01% je Celsiusgrad in dem Intervall zwischen -40 und +8O0C.
Infolge der Herstellung in Luft enthält das Endprodukt wahrscheinlich eine erhebliche Menge dreiwertiges
Mangan.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von geformten f erromagnetischen
Werkstoffen aus einem Eisen-, Mangan-, Zink- und Aluminiumoxyd enthaltenden Gemisch,
dadurch gekennzeichnet, daß 38 bis 55 Molprozent Eisenoxyd (Fe2O3), vorzugsweise 45 bis
50 Molprozent Fe2O3, 21 bis 38 Molprozent Manganoxyd
(MnO), 2 bis 15 Molprozent Aluminiumoxyd (Al2 O3), vorzugsweise 2,5 bis 10 Molprpzent
Al2O3, Rest Zinkoxyd (ZnO) gemischt, gepreßt
und gebrannt werden, wobei in dem Endprodukt die Summe der Molprozentwerte von Fe2O3 und
Al2O3 annähernd gleich 50 Molprozent, νοτ zugsweise
49,7 bis 51 Molprozent, betragen soll.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in einer
hauptsächlich aus Inertgas, insbesondere Stickstoff, bestehenden Atmosphäre, die eine solche Menge
Sauerstoff enthält, daß im Endprodukt höchstens 6 Molprozent FeO erhalten werden, durchgeführt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsgemisch eine in
der Hitze zusetzbare Kalziumverbindung, vorzugsweise CaCo3, in einer derartigen Menge zugesetzt
wird, daß das Endmaterial 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Kalzium enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigungen,
wie Kalium, Strontium und Barium, in dem Ausgafcigsgemisch höchstens 0,2 Gewichtsprozent
betragen.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 656 537.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
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