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Verfahren zur Herstellung von ferromagnetischen Ferriten Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von ferromagnetischen Ferriten aus
hochaktivem Eisenoxyd oder hochaktiven Gemischen von Eisenoxyd mit anderen Metalloxyden.
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Ferrite bestehen bekanntlich aus Eisenoxyd (Fe 0.), das mit
einem oder mehreren zweibasischen Metalloxyden verbunden ist, und werden durch Mischen,
Pressen und Sintern der entsprechenden Oxyde hergestellt.
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Bei der Herstellung von Ferriten muß das reine Eisenoxyd in einem
Zustand vorliegen, in dem es sich leicht mit den anderen Metalloxyden zu Ferriten
verbindet. Dieser Zustand wurde bisher dadurch erreicht, daß das Oxyd aus sehr reinen
Eisensalzen, z. B. aus Esenoxalat, hergestellt wurde.
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Es ist auch bereits bekannt, daß es für die Ferritherstellung vorteilhaft
ist, besonders aktives Eisenoxyd zu verwenden. Das aktive Eisenoxyd wurde jedoch
bisher nach einem nassen Verfahren hergestellt, was nicht nur umständlich, sondern
auch zeitraubend und teuer ist. Auch konnte dadurch keine wesentliche Verbesserung
der magnetischen Werte der daraus hergestellten Ferrite erzielt werden.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
von Ferriten aus sehr reinem Eisenoxyd oder Gemischen von Oxyden, bei dem das Eisenoxyd
wesentlich wirtschaftlicher als nach den bekannten Verfahren hergestellt werden
kann. Die aus diesem Eisenoxyd bzw. Oxydgemischen hergestellten Ferrite weisen wesentlich
verbesserte magnetische Werte auf.
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Als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Eisenoxyd gemäß der Erfindung
wird metallisches Eisenpulver verwendet. Bekanntlich kann Eisenpulver durch Einwirkung
von Wasserdampf bei höheren Temperaturen ganz oder teilweise zu Magnetit (Fe 3 04)
oxydiert werden. Das so erhaltene Oxyd kann durch Erhitzen auf Temperaturen zwischen
1100 und 1300° C in Eisenoxyd (Fe. O.) umgewandelt werden. Es ist auch bekannt,
Eisenoxyd bei Temperaturen über 700° C durch Oxydation von Eisen mit Wasserdampf
herzustellen. Dieser Prozeß wird jedoch nur zur technischen Gewinnung von Wasserstoff
ausgeführt, und die Oxydationsstufe und Struktur des entstehenden Eisenoxyds wurde
dabei nicht beachtet.
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Es ist weiter bekannt, aus Fei 04 bei Temperaturen unter 350° C ferromagnetisches
Fee 03 herzustellen. Bei diesem Verfahren handelt es sich jedoch nicht um die Oxydation
von Eisenpulver mit Wasserdampf. Auch spielen die magnetischen Eigenschaften des
Fee 03 bei der, Ferritherstellung zunächst keine Rolle.
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Die nach allen diesen Verfahren hergestellten Eisenoxyde eignen sich
jedoch nicht für die Herstellung hochwertiger Ferrite.
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Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Ferriten
durch Sintern von Metalloxydgemischen vorgeschlagen,: das dadurch gekennzeichnet
ist, daß Metalloxydgemische verwendet werden, von denen mindestens ein Metalloxyd
in an sich bekannter Weise durch Oxydation des entsprechenden Metallpulvers mit
Wasserdampf hergestellt wurde.
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Vorzugsweise wird insbesondere das für die Ferritherstellung erforderliche
Eisenoxyd nach diesem Verfahren hergestellt, es können aber auch Gemische von Eisenpulver
mit anderen Metallpulvern oder Gemische von Metallpulvern und Oxydpulvern der Behandlung
mit Wasserdampf unterworfen werden.
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Die Oxydation des Metallpulvers mit Wasserdampf wird gemäß der weiteren
Ausbildung des Erfindungsgedankens bei Temperaturen zwischen 400 und 650° C, vorzugsweise
bei 450° C, durchgeführt und das Produkt nach dem Mahlen, gegebenenfalls unter Zusatz
weiterer Oxyde, und Trocknen zwischen 300 und 500° C kalziniert.
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Es hat sich herausgestellt, daß nach diesem. Verfahren Eisenoxyd und
andere Oxyde für die Ferritherstellung sehr wirtschaftlich dargestellt werden können.
Da die verwendeten Temperaturen verhältnismäßig niedrig sind, können billigere Öfen,
Einsätze usw. verwendet werden.
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Die obere Grenze für die Erhitzungstemperatur ist 650° C, da beim
Überschreiten dieser Grenze das erhaltene Eisenoxyd für die Herstellung von Ferriten
nicht
genügend reaktionsfähig ist und sich das Produkt nicht zerreiben läßt.
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Zur Ausführung der Oxydation im Wasserdampf wird beispielsweise Eisenpulver
in schalenförmigen Einsätzen in einen Ofen eingebracht, bis zu der erforderlichen
Temperatur erhitzt und ein Dampfstrom durch den Ofen geschickt. Die Dauer der Erhitzung
hängt von der verwendeten Temperatur ab, jedoch stellt eine Erhitzungszeit von 3
Stunden bei 450° C etwa das Optimum dar. Wenn die Temperatur höher ist, kann die
Erhitzungszeit verkürzt werden, jedoch ist das erhaltene Produkt härter und läßt
sich viel schwieriger mahlen. Wenn die Temperatur unter 450° C liegt, muß die Reaktionszeit
verlängert werden.
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Nach dieser Erhitzung in Wasserdampf wird das erhaltene Produkt mit
destilliertem Wasser in einer Kugelmühle gemahlen. Dieses Produkt stellt unvollkommen
oxydiertes Eisen dar, jedoch ist es sehr reaktionsfähig, und die Oxydation geht
in der Kugelmühle weiter, was die Entwicklung von Wasserstoff beweist. Nach dem
Mahlen wird das Produkt getrocknet und bei einer Temperatur zwischen 300 und 500°
C kalziniert.
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Die Erfindung kann auch zur Herstellung von Eisenoxyd angewendet werden,
das einen Bestandteil einer Oxydmischung bildet. Wenn das Eisenpulver nicht mit
anderen Metallpulvern als Ausgangsmaterial gemischt ist, soll die Kalzinierungstemperatur
500° C nicht überschreiten. Der bevorzugte Temperaturbereich für die Kalzinierung
liegt in allen Fällen zwischen 300 und 500° C.
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Das erhaltene Eisenoxyd ist sehr geeignet für die Herstellung von
Ferriten durch Zumischen von anderen Oxyden, Pressen und Sintern.
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Das Ausgangsmaterial für die Herstellung von Eisenoxyd kann beispielsweise
elektrolytisches Eisen, Eisenpulver, bekannt als sogenanntes Karbonyleisen, oder
ein ähnliches Produkt sein. Das elektrolytische Eisen enthält geringe Mengen von
Verunreinigungen, insbesondere Phosphor und Silizium, Jedoch -,wird der Phosphor
während der oben beschriebenen Verfahrensschritte entfernt, und die praktisch vorkommenden
Mengen an Silizium haben keinen Einfluß. Ferrite, die aus Eisenoxyd gemäß der Erfindung
hergestellt werden, haben bessere Eigenschaften als solche, bei denen das Fee 03
nach anderen Verfahren hergestellt wurde.
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Im folgenden sollen Beispiele zur Herstellung von Eisenoxyd und für
die Verwendung desselben bei der Herstellung von Ferriten angegeben werden. Beispiel
1 250 g Eisenpulver, das durch Zersetzung von Eisenkarbonyl erhalten wurde, wird
6 Stunden lang mit Wasserdampf bei 400° C behandelt. Das erhaltene Produkt wird
24 Stunden lang mit der gleichen Menge destillierten Wassers gemahlen, getrocknet
und dann bei 500° C 2 Stunden lang bei freiem Luftzutritt kalziniert.
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Die Analyse des Produkts ergab 69,57 Gewichtsprozent Eisen. Der theoretische
Wert für Eisenoxyd beträgt 69,94 Gewichtsprozent, das bedeutet also; daß eine praktisch
vollständige Umwandlung in Eisenoxyd erzielt wurde.
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171,93 g dieses Produktes werden mit 44,7 g reinem Manganoxyd (Mn,
04) und 32,42 g reinem Zinkoxyd gemischt und für 24 Stunden mit der gleichen Gewichtsmenge
destillierten Wassers gemahlen und anschließend bei 150° C getrocknet. Davon werden
mit einem Druck von 5 t/cm2 Formkörper gepreßt und einer Wärmebehandlung von 4 Stunden
in einer Stickstoffatmosphäre mit 1 Volumprozent Sauerstoff bei Temperaturen von
1125, 1150 und 1175° C erhitzt. Es ergeben sich dabei folgende magnetische Eigenschaften
| Temperatur 0 K, K2 K, t .103 h # 106 10s |
| C h R3 ft |
| 1175 1970 21 0,81 0,8 8,0 570 0,26 |
| 1150 1400 18 0,44 0,3 10,0 450 0;14 |
| 1125 850 7,8 0,42 0,29 7,6 680 0,20 |
In der obigen Tabelle bedeutet R, die Permeabilität, K1,
K2 und K, die Restverluste,
Hystereseverluste und Wirbelstromverlustkoeffizienten.
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Es ist bekannt, daß auch einige Oxyde anderer Metalle als Eisen durch
Erhitzen der Metallpulver in Wasserdampf und darauffolgende Kalzinierung in Luft
hergestellt werden können. Es können auch Oxydgemische zur Herstellung von Ferriten
auf diese Weise hergestellt werden, indem eine Mischung von Eisen- und anderen Metallpulvern
den oben beschriebenen Verfahrensstufen unterworfen und das resultierende Oxydgemisch
gepreßt und gesintert wird, wie es bei der Ferritherstellung aus Oxyden bekannt
ist. Ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Ferriten hat verschiedene Vorteile
gegenüber den Verfahren, bei denen die bisher verwendeten Oxyde als Ausgangsmaterial
dienen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann zunächst besser gesteuert werden,
um bestimmte Ergebnisse zu erhalten, da es einfacher ist und weniger Verfahrensschritte
als die bekannten Verfahren benötigt. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist weiter
wirtschaftlicher, insbesondere wenn aus dem Oxydgemisch sehr hochwertige Ferrite
hergestellt werden sollen. Es ist bekannt, daß die Anwesenheit von Verunreinigungen
auch in sehr geringen Mengen die Eigenschaften der Ferrite sehr verschlechtert.
Daher müssen die Ausgangsstoffe für die Ferritherstellung von diesen Verunreinigungen
frei sein. Deshalb ist man stets von Salzen, beispielsweise Oxalaten, ausgegangen,
da diese in großer Reinheit im Handel erhältlich und billig sind. Das gleiche trifft
für Metallpulver zu.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die gepulverte Mischung der
bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Oxyde sehr leicht ohne Verwendung
eines Bindemittels zu Kernen gepreßt werden kann.
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Ein anderer Vorteil besteht darin, daß in dem Falle, wo hohe Gütewerte
benötigt werden, die Sintertemperaturen der Ferrite zur Herstellung solcher Eigenschaften
niedriger liegen als bei Mischungen von Oxyden, die nach den bekannten Verfahren
hergestellt wurden.
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Wie bereits oben dargelegt wurde, kann die Mischung der Metallpulver
aller Metalle, die zur Herstellung eines Ferrites benötigt werden, der Wärmebehandlung
unterworfen werden. In anderen Fällen
kann eine Mischung von nur
einigen Oxyden nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt und die anderen
Oxyde danach zugesetzt werden.
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Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines Ferrits
wird im folgenden beschrieben: Beispiel 2 Eine Mischung von 193,76g Eisenpulver
(Karbonyleisen) mit 41,41 g reinem Zinkstaub wird mit Wasserdampf bei 400' C 6 Stunden
lang behandelt. Das erhaltene Produkt wird 4 Stunden lang mit der doppelten Menge
destillierten Wassers gemahlen, getrocknet und dann bei 500° C 2 Stunden lang unter
freiem Luftzutritt kalziniert. 20'4,35g des Produkts werden mit 54,7 g reinem .Manganoxyd
(Mn304) gemischt und 24 Stunden lang mit der doppelten Menge destillierten Wassers
gemahlen und dann bei 150o C getrocknet. Zwei Portionen davon werden getrennt mit
5 t/cm2 zu Formkörpern gepreßt und einer Wärmebehandlung bei 1200 und 1175° C für
4 Stunden in einer Stickstoffatmosphäre mit 1 Volumprozent Sauerstoff unterworfen.
Folgende magnetische Eigenschaften werden erhalten:
| Temperatur /-t KI K2 Ke -t - 103 h @ #
10° Fn . 103 |
| 1200 2000 21 2,0 0,55 8 1400 0,17 |
| 1175 1950 25 0,78 1,24 8 550 0,4 |
Eine chemische Analyse des Pulvers vor dem Pressen und Sintern ergab Eisen, Mangan
und Zink in einem Gewichtsverhältnis von 48,70, 12,78 und 9,88 Gewichtsprozent,
während die theoretische Zusammensetzung 48,44, 12,84 und 10,37 Gewichtsprozent
beträgt. Dies zeigt, daß die Reaktion zur Herstellung der Oxyde aus den Metallen
praktisch vollständig verläuft.
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Eine Analyse des fertigen Ferrites, hergestellt durch Sinterung bei
1175' C, ergab 47,49 Gewichtsprozent dreiwertiges Eisen und 1,58 Gewichtsprozent
zweiwertiges Eisen, was in guter Übereinstimmung mit den theoretischen Werten ist,
nach denen der Gehalt an zweiwertigem Eisen 1,5 und an dreiwertigem Eisen 47,6 Gewichtsprozent
betragen soll.
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Es wurde gefunden, daß am besten als Ausgangsmaterial ein oder mehrere
Oxyde an Stelle von Metall oder Metallen verwendet werden und das Oxyd bzw. die
Oxyde mit Eisenpulver gemischt werden können. Diese Mischung wird derselben Behandlung
unterworfen, wie sie oben für Eisenpulver beschrieben wurde. Auf diese Weise kann
Bariumferrit, eine Verbindung von BaO und Fee O3, die für permanentmagnetisches
Material verwendet wird, aus einer Mischung von Bariumoxyd oder Bariumkarbonat mit
Eisenpulver hergestellt werden. Das Verfahren ist in diesem Falle besonders vorteilhaft,
da Bariumoxyd und Bariumkarbonat viel leichter erhältlich sind als Bariummetall.
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Dieses Verfahren soll durch das folgende Beispiel näher erläutert
werden. Beispiel 3 Eine Mischung von 184,5g Eisenpulver (Karbonyleisen), 83,6g reinem
Zinkpulver und 37,8g Nickeloxyd wird mit Wasserdampf bei 600' C 3 Stunden
lang behandelt. Das bröckelige Produkt wird 36 Stunden lang mit der doppelten Gewichtsmenge
destillierten Wassers in einer Stahlkugelmühle gemahlen. Der erhaltene nasse Schlamm
wird bei 200' C getrocknet und in einem Luftstrom bei 500' C 2 Stunden lang
kalziniert.
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Die erhaltene Mischung hat folgende chemische Zusammensetzung:
| Molprozent |
| Fee 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . 49,9 |
| NiO .................. 15,3 |
| Zn0 .................. 34,8 |
Das trockene Pulver wird mit 5 t/cm2 zu Ringen gepreßt, 4 Stunden auf 1200' C im
Sauerstoffstrom erhitzt und im Sauerstoffstrom bis auf Raumtemperatur abgekühlt.
Der erhaltene Kern hat folgende Eigenschaften: a=875;
t=11; - 1a=2200; F"=0,18;
| taug ö bei 500 kHz=57 - 10-E. |
Es wurde festgestellt, daß sich Nickel im Wasserdampfstrom nur sehr schwer oxydieren
läßt, jedoch kann es in einer Mischung mit Eisenpulver oder einer Mischung mit Eisenpulver
und einem anderen Metallpulver durch den oben beschriebenen Prozeß oxydiert werden,
wie das folgende Beispiel zeigt.
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Beispiel 4 184,5g Eisenpulver (Karbonyleisen), 83,6g reines Zinkpulver
und 30,5 g feines Nickelpulver werden gemischt und mit Wasserdampf behandelt, wie
dies im dritten Beispiel beschrieben ist. Das Gewicht der Mischung erhöht sich auf
375 g, was einer Umwandlung von 85 bis 90'°/o in eine- Mischung von Fe@03, NiO und
Zn 0 entspricht, wovon der Rest unverändertes Metallpulver oder das Oxyd Fe0 ist.
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Das bröckelige Produkt wird in destilliertem Wasser gemahlen, getrocknet
und kalziniert, wie im Beispiel 3 beschrieben. Das Pulver hat bei diesem Verfahrensstand
folgende Zusammensetzung:
| Molprozent |
| Fee 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . 48,53 |
| Fe0 .................. 2,64 |
| NiO . . . . . . . . . . . . . . . 14,8 |
| Zn O . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34,04 |
Das trockene Pulver wird mit einem Druck von 5 tcm2 zu Ringen gepreßt und der gleichen
Wärmebehandlung wie im Beispiel 3 unterworfen. Der erhaltene Kern hatte folgende
Eigenschaften: a=430; t=20; h=1320; F"=0,18;
| tang ö bei 500 kHz=60 - 10--s. |
Es wurde oben bereits dargelegt, daß zur Herstellung von Ferriten ein kontinuierliches
Verfahren, ausgehend von den Metallpulvern, verwendet werden kann, daß diese Pulver
in Wasserdampf bis zu einer Temperatur von
1000' C erhitzt werden können
und daß in der Kalzinierungsstufe ebenfalls eine Temperatur bis 1000° C angewendet
werden kann. Wenn jedoch
die Temperatur in einer der beiden Verfahrensstufen
über
500' C steigt, findet eine Bildung von Ferriten schon vor dem Pressen
zu Kernen statt. Für die Herstellung von magnetischen Ferriten mit bestmöglichen
Eigenschaften soll jedoch die Ferritbildung nur nach dem Mischen der Oxyde und Pressen
in die Kernform stattfinden. Alle Beispiele für die Herstellung von Ferriten vermeiden
daher bei der Erhitzung in Wasserdampf und bei der Kalzinierung Temperaturen, die
600 bzw.
500' C übersteigen, so daß keine Ferritbildung stattfinden kann.
Beispiel 5 Eine Mischung von 193,76g feingemahlenem Karbonyleisen, 51,40 g elektrolytisch
zu feinem Pulver reduziertem Mangan und 41,48 g Zinkpulver wird mit Wasserdampf
bei 400' C 6 Stunden lang behandelt. Das Gewicht der Mischung steigt auf 365 g,
was einer 65o/oigen Umwandlung der Metalle in die Oxyde entspricht. Dieses Produkt
wird 24 Stunden lang mit der gleichen Gewichtsmenge destillierten Wassers gemahlen,
bei
150' C getrocknet und bei
500' C 2 Stunden lang unter freiem Luftzutritt
kalziniert. Dann wird es 24 Stunden lang -mit destilliertem Wasser gemahlen, getrocknet
und in drei Portionen geteilt. Jede Portion wird mit einem Preßdruck von 5 t/cm2
zu einem Kern geprellt und 4 Stunden in einer Stickstoffatmosphäre mit 1 Volumprozent
Sauerstoff gesintert. Die Ergebnisse bei verschiedenen Temperaturen sind die folgenden
| Temperatur der |
| Wärmebehandlung A Ki K2 K, t # 10s h # 10"
10s |
| o C ,a 102 ß |
| 1175 2243 8,5 4,1 0,68 2,9 2500 0,19 |
| 1150 1820 10,8 1,79 0,63 4,4 1440 0,21 |
| 1125 1390 15 0;7 0,5 8,6 720 0,22 |
Eine chemische Analyse des Pulvers vor dem Pressen und Sintern zeigt, daß die Reaktion
wahrscheinlich nicht vollständig und daß etwas reines Metall zurückgeblieben ist.
Eine chemische Analyse des gepreßten und bei
1125' C gesinterten Materials
zeigt jedoch gute Übereinstimmung mit den theoretischen Werten bezüglich des Verhältnisses
von dreiwertigem und zweiwertigem Eisen.
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Die magnetischen Eigenschaften sind besonders gut.
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Zur Herstellung von Mangan-Zink-Ferriten wurde bereits eine Glühbehandlung
des gepreßten Kernes in einer Atmosphäre von Stickstoff mit kontrolliertem Sauerstoffgehalt
vorgeschlagen.
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Um die vorzeitige Bildung von Ferriten zu vermeiden, werden bei der
Herstellung von Mangan-Zink-Ferriten gemäß der Erfindung die Zeiten und Temperaturen
für die Herstellung einer Oxydmischung so gewählt, daß die Oxydation nicht ganz
vollständig vor sich geht. Der erste Teil der Wärmebehandlung nach dem Pressen findet
in Luft statt, um die Oxydation zu vervollständigen. Die Atmosphäre wird dann auf
Stickstoffatmosphäre mit einem kontrollierten, geringen Prozentgehalt von Sauerstoff
umgestellt, wie dies bereits vorgeschlagen wurde. Beispiel 6 252g elektrolytisches
Eisenpulver, 83g elektrolytisches Manganpulver und 27,55g feines Zinkpulver werden
miteinander gemischt und die Mischung in Wasserdampf bei 450'C 3 Stunden lang behandelt.
Das Gewicht der Mischung nimmt zu, bis es etwa 446 g beträgt.
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Das bröckelige Produkt wird 36 Stunden lang mit der doppelten Menge
destillierten Wassers in einer Stahlkugelmühle gemahlen. Der resultierende nasse
Schlamm wird bei 200' C getrocknet und an Luft bei
350' C 2 Stunden lang
kalziniert. Die Analyse dieses Pulvers ergab folgende Zusammensetzung:
| Molprozent |
| Fee 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . 53,09 |
| Fe0 .................. 1,94 |
| MnO . . . . . . . . . . . . . . . . . 35,45 |
| Zn o .................. 9,5 |
Bei der obigen Zusammensetzung ist die ganze fehlende Menge an Sauerstoff dem Vorhandensein
von Fe0 zuzuschreiben, obwohl es auch möglich ist, daß eine geringe Menge des Sauerstoffehlbetrages
der unvollständigen Oxydation des Mangans zu Mn 0 zuzuschreiben ist.
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Das trockene Pulver wird unter einem Druck von 5 t/cm2 zu einem Ring
gepreßt und dieser Ring in Luft auf 1250' C erhitzt. Während dieser Erhitzung
wird die Oxydation der Bestandteile vervollständigt und die Temperatur dann für
weitere 2 Stunden auf 1250' C gehalten, wobei das gasförmige Medium durch
eines mit 991% Stickstoff und 11% Sauerstoff ersetzt wird. Anschließend läßt man
den Ring in Stickstoff bis auf Raumtemperatur während 12 Stunden abkühlen.
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Die Zusammensetzung des endgültigen Ferrits ist folgende
| Molprozent |
| Fee 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . 50,21 |
| Fe0 .................. 5,91 |
| MnO . . . . . . . . . . . . . . . . . 34,56 |
| Zn0 .................. 9,32 |
Der Ring hatte folgende magnetische Eigenschaften:
| ,u =1250; t . 103 = 5; 2 - 101 = 410; |
| F"° . 103 = 0,03; tang a bei 100 kHz=2,8 - 10-s. |
| ß |
Das folgende Beispiel illustriert die Bildung von Ferriten mit sehr guten magnetischen
Eigenschaften unter Verwendung von Metallpulver. Die Temperaturen werden dabei während
der Oxydation niedrig genug gehalten, um die Bildung von Ferriten zu vermeiden.
Die Temperaturen liegen aber auch so, daß die Oxydation fast, jedoch nicht ganz
vollständig verläuft. Die Oxydation wird während des ersten Teiles der Sinterung
vervollständigt.
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Beispiel ? 239,64 g feines Eisenpulver (Karbonyleisen), 65,29g Mangan,
das in Form von elektrolytischen Manganflocken im Handel erhältlich ist und zu feinem
Pulver zermahlen wurde, und 52,99 g feines Zinkpulver werden miteinander vermischt
und in einem
schnellen Wasserdampfstrom 3 Stunden lang auf 450°
C erhitzt. Das bröckelige Produkt wird 36 Stunden lang in einer Stahlmühle mit destilliertem
Wasser gemahlen. Der erhaltene nasse Schlamm wird bei 2009 C getrocknet. Das erhaltene
Pulver wird im Luftstrom bei 350' C 2 Stunden lang kalziniert.
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Eine Analyse dieses Pulvers ergab:
| Molprozent |
| Fee 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . 52,05 |
| Fe0 .................. 0,90 |
| MnO . . . . . . . . . . . . . . . . . 27,84 |
| Zn0 ..... ........... 19,12 |
Das trockene Pulver wird mit einem Druck von 5 t/cm2 zu einem Ringkern gepreßt.
Dieser Ringkern wird in einem schnellen Luftstrom auf eine Temperatur von
12501 C erhitzt. Während dieses Teiles des Sintervorganges wird die Oxydation
zu Fe 203 und die der anderen Oxyde vervollständigt. Der Ring wird anschließend
2 Stunden lang in einer Atmosphäre von 99°/o Stickstoff und 1% Sauerstoff auf
1250' C gehalten und dann während 12 Stunden auf Raumtemperatur abgekühlt.
Während des zuletzt genannten Teiles des Sintervorganges wird ein Teil des Feg 03
in Fe 0 umgewandelt, wie dies bereits beschrieben wurde.
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Die Analyse des fertigen-Ferrits ergab folgende Zusammensetzung:
| Molprozent |
| Fee 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . 49,7 |
| Fe0 .................. 4,2 |
| MnO ................. 27,4 |
| Zn 0 .................. 18,5 |
Die magnetischen Eigenschaften waren folgende:
| ,u0 = 2860; t . 103 = 3,86;
h 101 = 558; |
| 2 |
| F" 103 - 17; "g ' bei 100 kHz=6 - 10-s. |
Dieses Material ist sehr geeignet für die Verwen. dung in Breitbandtransformatoren,
die bei Träger frequenzen und niedrigen Frequenzen arbeiten.
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Im folgenden Beispiel wird dargestellt, wie dasselbe Ausgangsmaterial
bei etwas niedrigeren Temperatu. ren so gesintert werden kann, daß ein hoher Güte
faktor erzielt wird.
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Beispiel 8 -Das Pulver, das aus den Ausgangsstoffen von Beispie17
beim Erhitzen in Wasserdampf erhalten; in Wasser gemahlen und kalziniert wurde,
wie dies im Beispiel 7 beschrieben ist, wird mit einem Druck von 5 t/em2 zu einem
Ringkern gepreßt und- in einem schnellen Luftstrom auf 1175' C erhitzt. Der
Ring wird dann 2 Stunden lang auf dieser Temperatur in einer Gasatmosphäre aus 99%
Stickstoff und 1% Sauerstoff gehalten. Schließlich wird der Kern in Stickstoff während
12 Stunden auf Raumtemperatur abgekühlt.
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Das Material hat dann folgende Eigenschaften:
| ,c40 =1500; t . 103 = 6,4; h . 101 =
600; |
| F"` . 103 = 0,02; tang ö bei 100 kHz=2,2 - 10'-s. |
| Y |
Durch Verwendung von Stoffen mit diesen Eigenschaften wurden Gütefaktoren zwischen
1200 und 1400 mit Topfkernen erzielt, die eine Induktivität der Größenordnung 1
mHy und einen Hysteresefaktor kleiner als 1 hatten.
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Die Erfindung ist nicht auf Ferrite mit einem besonderen Bereich der
magnetischen Eigenschaften- beschränkt. Wie oben bereits erwähnt wurde, kann die
Erfindung auch zur Herstellung von Permanentmagneten aus- Ferriten verwendet werden
und, wie das folgende Beispiel zeigt, auch bei der Herstellung von Ferriten mit
rechteckiger Hystereseschleife, die als Speicher für Informationen oder ähnliche
Zwecke angewendet werden. Beispiel 9 202g feines Eisenpulver (Karbonyleisen),
92,5g
gepulverte elektrolytische Manganflocken und 17,2g
feines Magnesiumpulver
werden miteinander gemischt und in schnellem Wasserdampfstrom 4 Stunden lang auf
400' C erhitzt. Das bröckelige Produkt wird gemahlen, und zwar 24 Stunden lang in
einer Stahlkugelmühle mit destilliertem Wasser. Der erhaltene nasse Schlamm wird
bei 200' C getrocknet und dann bei 400' C 2 Stunden lang im Luftstrom kalziniert.
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Das erhaltene Produkt wird dann weitere 24 Stunden in einer Stahlkugelmühle
mit Wasser gemahlen und bei 200' C getrocknet.
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Eine Analyse des Pulvers bei diesem Verfahrensstand ergab folgende
Zusammensetzung:
| Molprozent |
| Fe203 . . . . . . . . . . . . . . . . . 41,8 |
| Fe0 .................. 1,29 |
| MnO ................. 39,8 |
| MgO ................. 17,11 |
Das trockene Pulver wird mit einem Druck von 5 t/cm2 zu Ringen gepreßt.
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Diese Ringe werden in einem schnellen Luftstrom auf 1275' C
erhitzt und 2 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten, wobei die Gasatmosphäre
aus 99"/o Stickstoff und 1°/o Sauerstoff besteht. Danach werden die Ringkerne in
reinem Stickstoff während 12 Stunden bis auf Raumtemperatur gekühlt.
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Das erhaltene Material hat folgende Eigenschaft: a0=50; Bmax=2400
Gauß;
Koerzitivkraft H,.=1,0 Örsted