DE1095728B

DE1095728B - Process for the production of ferromagnetic sintered bodies

Info

Publication number: DE1095728B
Application number: DES34570A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Meyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-07-29
Filing date: 1953-07-29
Publication date: 1960-12-22

Description

Verfahren zur Herstellung ferromagnetischer Sinterkörper In der Hochfrequenztechnik werden in neuerer Zeit als Kerne für Spulen sogenannte Sinterstoffe benutzt, die durch Reaktion von Metalloxyden, von denen mindestens eines ein Eisenoxyd sein muß, hergestellt werden. Üblicherweise werden derartige Sinterkörper als Ferritkörper bezeichnet, die häufig in der gewünschten Formgestaltung während des Brennprozesses erzeugt werden. Das Brennen bzw. Sintern der Ausgangsstoffe kann bei verschieden hohen Temperaturen und bei verschieden langen Zeiten erfolgen, abhängig davon, welche Ausgangssubstanzen benutzt werden bzw. welche elektrischen und magnetischen Werte von dem Produkt verlangt werden. Wünscht man hohe Permeabilitätswerte, dann ist es erforderlich, eine sogenannte Aussinterung vorzunehmen, bei welcher die Ausgangsprodukte restlos miteinander zur Reaktion kommen können. Bei der Sinterung eines Formkörpers aus Oxyden tritt ein erheblicher Schwund ein, der die Einhaltung vorgegebener Abmessungen äußerst erschwert bzw. unmöglich macht. Aus diesem Grunde pflegt man die benutzten Oxyde zu sintern, den erzeugten Sinterkörper zu zermahlen und dann, ausgehend von Ferritpulver, zu formen und den endgültigen Formkörper durch einen zweiten Sinterprozeß herzustellen. Hierdurch tritt bei der zweiten Sinterung nur ein geringer, vorhersehbarer Schwund auf, gleichzeitig wird durch die doppelte Sinterung eine vollkommene Reaktion der Ausgangsstoffe erzielt.Process for the production of ferromagnetic sintered bodies In high frequency technology so-called sintered materials are used recently as cores for coils, the by reaction of metal oxides, of which at least one must be an iron oxide, getting produced. Such sintered bodies are usually used as ferrite bodies often in the desired shape during the firing process be generated. The firing or sintering of the starting materials can be done in different ways high temperatures and at different times, depending on which Starting substances are used or what electrical and magnetic values are required of the product. If you want high permeability values, then is it is necessary to carry out a so-called sintering, in which the starting products can react completely with one another. When sintering a molded body Significant shrinkage occurs from oxides, which means that the specified dimensions are maintained makes it extremely difficult or impossible. For this reason, the used ones are looked after To sinter oxides, to grind the produced sintered body and then, starting from Ferrite powder, to form and the final shaped body through a second sintering process to manufacture. As a result, only a small, predictable one occurs during the second sintering Shrinkage, at the same time the double sintering creates a perfect reaction of the starting materials achieved.

Um den endgültigen Sintervorgang im Interesse einer Verbilligung und längeren Lebensdauer der Brennöfen bei möglichst geringen Temperaturen durchzuführen, hat man sich daher bemüht, Arbeitsanweisungen zu finden, um die Sintereigenschaften solcher Sinterkörper zu verbessern. Es ergab sich, daß dies tatsächlich möglich ist, wenn man den Ausgangssubstanzen bestimmte Mengen von Flußmitteln zusetzt. Als besonders geeignet zeigte sich Siliziumdioxyd.To the final sintering process in the interests of cheaper and to achieve a longer service life of the kiln at the lowest possible temperatures, One has therefore tried to find work instructions for the sintering properties to improve such sintered bodies. It turned out that this was actually possible is when you add certain amounts of flux to the starting substances. as Silicon dioxide was found to be particularly suitable.

Es ist ferner bekannt, Manganoxyd oder Kupferoxyd oder Zinkoxyd als Flußmittel zur Sinterung von Magnesiumferriten zu verwenden. Diese zusätzlichen Oxyde bilden auch zum Teil Ferrite. Sie bewirken eine günstige Verglasung unter Herabsetzung der Sintertemperatur unter 1350°C. Ihr Mengenanteil soll 10°/o nicht überschreiten.It is also known to be manganese oxide or copper oxide or zinc oxide To use flux for sintering magnesium ferrite. These additional Oxides also partially form ferrites. They cause cheap glazing underneath Reduction of the sintering temperature below 1350 ° C. Their proportion should not be 10 ° / o exceed.

Es ist überdies bekannt, Gemische verschiedener Ferrite zu Mischferriten mit einheitlichem Kristallaufbau zusammenzusintern. Hierzu werden beispielsweise die Ausgangsferrite gemischt, angeteigt, geformt, getrocknet und gesintert.It is also known to convert mixtures of different ferrites into mixed ferrites to be sintered together with a uniform crystal structure. For this purpose, for example the starting ferrites are mixed, made into a paste, shaped, dried and sintered.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß etwa 90 bis 80 Gewichtsprozent Nickelzinkferrit und etwa 10 bis 20 Gewichtsprozent Manganzinkferritpulver gemischt werden und das Gemisch zur Sinterung etwa 2 Stunden lang auf etwa 1240°C erhitzt wird, um Sinterkörper besonders hoher Güte bei vergleichsweise hoher Permeabilität im Frequenzbereich von 0,5 bis 1,5 MHz zu erhalten.The inventive method is characterized in that about 90 to 80 percent by weight nickel zinc ferrite and about 10 to 20 percent by weight manganese zinc ferrite powder are mixed and the mixture for sintering at about 1240 ° C for about 2 hours is heated to produce sintered bodies of particularly high quality with comparatively high permeability in the frequency range from 0.5 to 1.5 MHz.

Einzelheiten bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.Details of the implementation of the method according to the invention are described below using an exemplary embodiment.

Es wird von preßfertigen Pulvern der reinen Ferrite in einem Verhältnis von 80 Gewichtsprozent Nickelzinkferrit und 20 Gewichtsprozent Manganzinkferrit ausgegangen, und diese werden in der angeführten Mengenzusammensetzung in einer Schwingmühle naß gemischt. Nach einer Zwischentrocknung wird das Gemisch mit 14 Gewichtsprozent einer 12%igen Polyvinylalkohollösung 1 Stunde lang in einer geschlossenen Mischmaschine geknetet. Dann folgt die Verpressung in einer Strangpresse, anschließend eine Vortrocknung über 12 bis 18 Stunden bei etwa 240°C. Das derart vorbehandelte Produkt wird etwa 2 Stunden lang bei etwa 1230°C gesintert, worauf eine Abkühlung im Ofen auf 600°C mit Preßluft erfolgt.It is made from ready-to-press powders of pure ferrites in a proportion of 80 percent by weight nickel zinc ferrite and 20 percent by weight manganese zinc ferrite assumed, and these are in the specified quantitative composition in a Vibrating mill mixed wet. After intermediate drying, the mixture is treated with 14 Weight percent of a 12% polyvinyl alcohol solution for 1 hour in a closed one Mixing machine kneaded. This is followed by pressing in an extrusion press, then pre-drying for 12 to 18 hours at about 240 ° C. The one pretreated in this way Product is sintered for about 2 hours at about 1230 ° C, followed by cooling takes place in an oven at 600 ° C with compressed air.

Zum Vergleich wurden neben erfindungsgemäßen Kernen aus 800/, Nickelzinkferrit und 200/, Manganzinkferrit Kerne aus 500/, Nickelzinkferrit und 500/, Manganzinkferrit gesintert, außerdem Kerne aus 200/, Nickelzinkferrit und 80 °/o Manganzinkferrit.For comparison, cores according to the invention made of 800 /, nickel zinc ferrite and 200 /, manganese zinc ferrite cores made of 500 /, nickel zinc ferrite and 500 /, manganese zinc ferrite were sintered, as well as cores made of 200 /, nickel zinc ferrite and 80% manganese zinc ferrite.

In der Masse mit 200f, Nickelzinkferrit muß 300/, des Nickelzinkferrits noch unreagiert in Form des entsprechenden Oxydpulvergemisches vorliegen, um die an sich höhere Sintertemperatur des Nickelzinkferrits auf die niedrigere Sintertemperatur des Manganzinkferrits herabzusetzen und den Körper, der wegen des großen Manganzinkferritanteils besonders empfindlich gegen Sauerstoffaufnahme ist, hinreichend dicht zu sintern. Der Ausschuß ist verhältnismäßig groß, da beim scharfen Abschrecken der Kerne die Bildung von Rissen nicht immer vermieden werden kann; auch sind die magnetischen Werte wegen nichtreagierender Oxyde verhältnismäßig schlecht; überdies sind die Kerne spröde und empfindlich gegen Stoßbeanspruchung. Die Masse mit 5001" Nickelzinkferrit muß aus den genannten Gründen 100/, des Nickelzinkferrits in Form des entsprechenden Oxydpulvergemisches enthalten. Es treten im wesentlichen die gleichen Mängel auf wie bei Verwendung der Masse mit 20010 Nickelzinkferrit, wenn auch in etwas geringerem Maße.In the mass with 200f, nickel zinc ferrite, 300 /, of the nickel zinc ferrite must still be present unreacted in the form of the corresponding oxide powder mixture in order to reduce the actually higher sintering temperature of the nickel zinc ferrite to the lower sintering temperature of the manganese zinc ferrite and the body, which is particularly sensitive to oxygen absorption due to the high manganese zinc ferrite content is to sinter sufficiently tight. The reject rate is relatively large, since the formation of cracks cannot always be avoided when the cores are sharply quenched; the magnetic values are also relatively poor because of non-reacting oxides; In addition, the cores are brittle and sensitive to shock loads. For the reasons mentioned, the mass with 5001 " nickel zinc ferrite must contain 100% of the nickel zinc ferrite in the form of the corresponding oxide powder mixture. Essentially the same defects occur as when using the mass with 20010 nickel zinc ferrite, albeit to a somewhat lesser extent.

Bei den erfindungsgemäßen Kernen mit 800/, Nickelzinkferrit treten diese Mängel nicht auf. Hier wirkt das Manganzinkferrit als Flußmittel. Die Beigabe von Oxyden des Nickelzinkferrits zur Mischung statt der ausschließlichen Verwendung des Nickelzinkferritpulvers erübrigt sich. Der Manganzinkferritanteil ist so gering und derart im Nickelzinkferrit eingebettet, daß eine Sauerstoffaufnahme praktisch nicht eintritt.In the case of the cores according to the invention with 800 /, nickel zinc ferrite occur these shortcomings do not appear. Here the manganese zinc ferrite acts as a flux. The addition of oxides of zinc zinc ferrite for mixing rather than exclusive use of nickel zinc ferrite powder is unnecessary. The manganese zinc ferrite content is so low and embedded in nickel zinc ferrite in such a way that oxygen uptake is practical does not occur.

Zum Vergleich der elektrischen Werte wurden zunächst Antennenstäbe der Größe 200 - 10 - 3 mm hergestellt. Bei einer wirksamen Permeabilität von etwa 27 bis 28 lag die Güte der Kerne mit 200/0 Nickelzinkferrit im Frequenzbereich von 500 bis 1500 kHz bei 150, die der Kerne mit 50 °/o Nickelzinkferrit bei 180 und die eines erfindungsgemäßen Kernes mit 80 Gewichtsprozent Nickelzinkferrit bei 200 im wesentlichen unabhängig von der Frequenz. Die Frequenzunabhängigkeit ist besonders wichtig im Vergleich zu reinem Manganzinkferrit, der zwar bei 500 kHz bei einer wirksamen Permeabilität von 32 eine Güte von 290 hat, bei 1500 kHz jedoch nur eine Güte von 100.To compare the electrical values, antenna rods were first used in size 200 - 10 - 3 mm. With an effective permeability of about 27 to 28 the quality of the cores with 200/0 nickel zinc ferrite was in the frequency range of 500 to 1500 kHz at 150, those of the cores with 50% nickel zinc ferrite at 180 and that of a core according to the invention with 80 percent by weight nickel zinc ferrite at 200 essentially independent of the frequency. The frequency independence is special important in comparison to pure manganese zinc ferrite, which is at 500 kHz for a effective permeability of 32 has a quality of 290, but only one at 1500 kHz Goodness of 100.

Im wesentlichen die gleichen Verhältnisse zeigten Stiftkerne der Größe von 2 - 12 mm und Antennenstäbe mit den Abmessungen 140 - 8 - 3 mm.Pen cores of the size showed essentially the same proportions from 2 - 12 mm and antenna rods with the dimensions 140 - 8 - 3 mm.

Claims

Claim: A method for producing ferromagnetic sintered bodies in which two ferrite powders are mixed and sintered together, characterized in that about 90 to 80 percent by weight of nickel zinc ferrite and about 10 to 20 percent by weight of zinc manganese ferrite are mixed and the mixture is sintered at about 1240 ° C. for about 2 hours is heated. Documents considered: French Patent No. 1019 317; Philips Technische Rundschau, 1946, p.356, right column, table III.