DE1085085B - Verfahren zur Erhoehung der Dichte von ferromagnetischen keramischen Ferritkoerpern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erhöhung der Dichte von ferromagnetischen keramischen Ferritkörpern . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ferromagnetische keramische Ferritkörper, d. h. Körper, die einem erheblichen Anteil Eisenoxyd enthalten, durch Steigerung ihrer Dichte zu verbessern, um dadurch auch verbesserte magnetische Eigenschaften zu erhalten. Bisher waren derartige Körper stark porös.
• Erfindungsgemäß werden die oxydischen Ausgangsstoffe des Ferritkörpers in den für die Ferritbildung gewünschten Anteilen zunächst in üblicher Weise an der Luft vorgebrannt, wieder zerkleinert und geformt, worauf die erhaltenem Körper in einer reduzierenden Atmosphäre zwischen 1000 und 1500° C gesintert und anschließend zur Rückoxydation einer weiteren Wärmebehandlung bei 900 bis etwa 1500° C in oxydierender Atmosphäre unterworfen werden. Die Erfindung eignet sich zur Behandlung von Ferritkörpern, die in bekannter Weise z. B. aus MgFe204 (manchmal auch Mg O - Fee 03 geschrieben), Mn Fee O4, Zn Fee O4, Cd Fee 04, Cu Fe. O4, Ni Fee O4, Co Fee O4 bestehen oder auch feste Lösungen von zwei oder mehreren dieser Stoffe enthalten.
• Nach einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden 947,6 g Mg Co. von großer Reinheit (etwa 403,2 g Mg O äquivalent) und 1605 g Fe203 von großer Reinheit (etwa 1597 g reinem Fee 03 äquivalent) 10 Minuten lang in einer Kolloidmühle in 950/a reinem Äthylalkohol gemischt. Die entstandene Mischung wurde getrocknet, so daß ein »Kuchen« entstand, der dann 10 Stunden lang bei 1050° C an der Luft gebrannt wurde. Während des Brennens wurde das Mg C 03 zu Mg 0 zersetzt, das sich mit dem Fe203 zu Magnesiumferrit, MgFe204, umsetzte.
• Nachfolgend wurde das entstandene Magnesiumferrit in 95% reinem Äthylalkohol so fein zermahlen, daß die Teilchen ein Sieb mit 6400 Maschen/cm2 durchlaufen konnten. Die Alkohol-Ferrit-Aufschlämmung wurde getrocknet und dann durch ein Sieb mit 144 Maschen/cm2 gesiebt. Das trockene Pulver preßte man unter einem Druck von 347 kg/cm2 in Stäbe von 6,2 - 6;2 - 31,6 mm und in Toroide von 22,2 mm Außendurchmesser, 14,3 mm Innendurchmesser und etwa 3,9 mm stark. Selbstverständlich können die Körper mit Hilfe anderer Verfahren zur Formgebung, z. B. durch Strangpressen, in die gewünschte Gestalt gebracht werden. Diese gepreßten Körper wurden in einer C 02 Atmosphäre bei 1450° C 12 bis 15 Stunden lang gebrannt, so daß gesinterte Körper, entstanden, die bei Betrachtung unter dem Mikroskop verhältnismäßig frei von Porosität erschienen und aus zwei Phasen bestanden. Diese Körper waren aus einer polykristallinen Matrix von MgFe204 und einer verteilten zweiten Phase zusammengesetzt, die aus einer nichtmagnetischen, festen Lösung von Mg 0 und Fe 0 im Molverhältnis von 1: 2 bestand und vorwiegend an den Korngrenzen auftrat. Die Körper wurden nachfolgend 378 Stunden lang einer Wärmebehandlung bei 1250°=E in einer Sauerstoffatmosphäre unterworfen. Die entstandenen Körper wurden untersucht, und es zeigte sich, daß sie aus einer einzigen Phase bestanden, da die Mg O - 2 Fe O-Phase verschwunden und wahrscheinlich vollständig in MgFe204 zurückgebildet worden war.
• Andere Körper wurden aus dem gleichen Ferritpulver gepreßt, aber 12 bis 15 Stunden lang bei 1450° C in einer Sauerstoffatmosphäre gebrannt, so daß sich fest zusammenhängende Körper bilden konnten. Diese in herkömmlicher Weise hergestellten Körper, bestanden aus einer einzigen Phase und besaßen die bekannte verhältnismäßig große Porosität innerhalb der Ferritkriställchen..
• Die Porosität, Koerzitivkraft (HJ und Permeabilität (,ccmax) der erfindungsgemäß und der, in herkömmlicher Weise hergestellten Körper von überwiegend übereinstimmender Zusammensetzung werden in Tabelle 1 miteinander verglichen.

  Tabelle 1

  Durchschnittliche Eigenschaften

  Körper, in redu- gewöhnliche Körper,

  zierender Atmosphäre in oxydierender

  gesintert und erneut Atmosphäre gesintert

  oxydiert

  Porosität * 0,6°/o des 2,7 °/o. des

  Volumens Volumens

  HC . .. . ... . 1,3 Oersted 1,9 Oersted

  limax ** .... 490 320

  Aus den Gitterpunktzählungen errechnet.

  Maximale Durchlässigkeit bei Gleichstrom.

  Aus der vorstehenden Tabelle ist zu erkennen, daß das Herstellungsverfahren nach der Erfindung Ferrite mit wesentlich geringerer Porosität und besseren magnetischen Eigenschaften liefert. Eine entsprechende Verbesserung der Dichte ähnlicher Körper aus anderen kubischen Ferriten läßt sich durch die erfindungsgemäße Behandlung erzielen. Genauer gesagt, ist, verglichen mit den gewöhnlichen Körpern, die Dichte des Ferrits von etwa 97 0/a auf über 99 % der theoretischen Dichte erhöht, die Koerzitivkraft um etwa 30% herabgesetzt und die Permeabilität um mehr als 500% erhöht worden.
• Es soll noch angemerkt werden, daß die Sintertemperatur zwischen etwa 1100 und 1500' C variiert werden kann. Sie ist von dem jeweiligen verwendeten Ferrit abhängig. Ferner können als reduzierende Atmosphären, die im Hinblick auf das einphasige Ferrit beim Brennen erforderlich sind, sowohl CO +C 02, CO, handesübliches »Spaltgas«, Wassergas oder Mischungen dieser Gase als auch viele andere reduzierende Atmosphären verwendet werden. Die zweite, d. h. die oxydierende Wärmebehandlung kann bei Temperaturen zwischen 900 und 1500' C je nach der Zeitdauer, der Größe des Körpers und dem Sauerstoffgehalt der angewendeten Atmosphäre vorgenommen werden. Die Atmosphäre muß freien Sauerstoff für die Reaktion liefern und kann demzufolge aus Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder aus überwiegend reinem Sauerstoff bestehen. Es kann also jede Art Atmosphäre Verwendung finden, die die reduzierte zweite Phase bei der Temperatur des Brennens oxydiert.
• Wichtig ist, daß sich die Reduktion nicht nur an der Oberfläche des Körpers, sondern auch im Innern vollzieht, da diese. Reduktion während des Sinterns stattfindet. Die Wärmebehandlung mit dem Zweck der Reduktion soll die Umwandlung eines Teiles des einphasigen Ferrits in eine zweite Phase, die nicht mehr so vollständig oxydiert ist, bewirken.- Die üblichen, oben erörterten Ferrite sollen aus der einen Phase in die Zweiphasensysteme, die Tabelle 2 angibt, reduziert werden.

  Tabelle 2

  Einphasiges Ferrit Zweiphasiges System

  nach der Reduktion

  Mg Fee 04 MgO - 2 Fe O -h Mg Fee 04

  MnFe204 Mn 0 - 2Fe0+ Mii Fe204

  Zn Fee 04 Zn O - 2 Fe O -f- Zn Fee 04

  CdFe204 CdO - 2Fe0 -f- CdFe204

  Cu Fe2 04 Cu O - 2 Fe O -i- Cu Fe2 04

  Ni Fee 04 NiO - 2 Fe O -1- Ni Fee 04

  Co Fee 04 Co O - 2 Fe O -1- Co Fee 04

  Es ist allgemein bekannt, daß diese einphasigen Ferrite leicht einphasige feste Lösungen miteinander bilden, die auf die Verfahrensschritte nach der Erfindung (Reduktion, Sintern und nachfolgende Oxydation) ansprechen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Erhöhung der Dichte von ferromagnetischen keramischen Ferritkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die oxydischen Ausgangsstoffe in den für die Ferritbildung gewünschten Anteilen zunächst in üblicher Weise an der Luft vorgebrannt, wieder zerkleinerst und geformt werden, worauf die erhaltenen Körper in einer reduzierenden Atmosphäre zwischen 1000 und 1500' C gesintert und anschließend zur Rückoxydation einer weiteren Wärmebehandlung bei 900 bis etwa 1500' C in oxydierender Atmosphäre unterworfen werden.