DE1182129B

DE1182129B - Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kernmaterials mit nahezu rechteckfoermiger Hystereseschleife

Info

Publication number: DE1182129B
Application number: DEL30537A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Klaus Sixtus; Dr-Ing Karl Reichel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1958-06-04
Filing date: 1958-06-04
Publication date: 1964-11-19
Also published as: FR1226142A; US3032503A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C 04 b

Deutsche Kl.: 80 b -8/09

Nummer: 1182 129

Aktenzeichen: L 30537 VI b / 80b

Anmeldetag: 4, Juni, 1958

Auslegetag: 19. November 19.64

Es sind Verfahren bekanntgeworden, magnetisierbare keramische Massen, deren Hauptbestandteil Eisenoxyd ist, mit nahezu rechteckförmiger Hystereseschleife zu erzeugen, die unter anderem für Schaltoder Speicherzwecke oder für magnetische Verstärker technisch verwendet werden. Zum Beispiel zeigen gewisse unter Verwendung von Magnesiumoxyd und Manganoxyd hergestellte 'Mischferrite diese Eigenschaft. Die Hystereseschleife ist in diesem Falle gekennzeichnet durch eine Spitzeninduktion B_s von 1500 bis 2000 Gauß, eine Koerzitivkraft H_c von 0,7 bis 2 Oersted, ein Verhältnis der Remanenz B_r zur Spitzeninduktion B_s von 0,85 bis O;95 und ein Rechteckigkeitsverhältnis R_s von 0,8 bis 0,9. R_s ist definiert durch die Gleichung

Verfahren zur Herstellung eines magnetischen
Kernmaterials mit nahezu reehteckförmiger
Hystereseschleife

Anmelder:.

Licentia Patent-Verwaltungs^G. m. b. H.,

Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfmdpj benannt: : ■ ■

Dr.-Ing. Klaus Sixtus, Bad Homburg, -"
Dr.-Ing. Karl Reiche!, Esseü-Bredeney

B₁ (bei

Hm

wobei B_s die bei einer";Maxiihaläussteüerung der Schleife bis zur* Feldstärke H_m erreichte Induktion und B₁ die iil diesem' Faff bei einer Feldstärke von —.—■ auf der Schleife^bestujui^ Induktion,If^'_;;

Es ist an anderer Stelle' beschrieben worden? daß die* magnetischen Eigenschaften ?whi -Magnesiumfernten, stark'von deiJj Sinteratmospiiärei· < abhängen, indem die in Luft oder Sauerstoff gesinterten Magnesiumferritkerne besse7e~~mägnetische Eigenschaften hinsichtlich' H_c, B_m fund By*ak» die^iri-tedüzierender Atmosphäre gesinterten aufweisen. likiweise-^uf Ferrite mit rechteckförmiger Hystereseschleife sind* dort nicht ausgesprochen. ■' - " ■ ■-<·- "raiaio

Es ist weiterhin bekannt, daß in Fetriten Aider Basis-Eisenbxyd urfd ■'Kobaltoxyd eine nahezu refehteckförmige Hystereseschleife erzeugt werden kann, wenn sie bei^erhöhteitiTemiperatur in einem Magnetfeld behandelt werden. Hier werden für die Remanenz B_r-Wert£ bis hinauf^zu 5000 Gaüß aufgeführt,-wahrend dieKoerzitivkiättff^ je nach Zusatz und>Behandlun^ zwischen 8©· und 5 Oersted liegt;"für R_s wurden Werte zwischen 0,5 und 0,95 abgegeben. Bs ist hervorzuheben, daß diese Werte, wie auch die nahezu rechteckförmige Hystereseschleife, nur inderjenigen Richtung an einer Probe gefunden werden*, in der bei der erwähnten Wärmebehandlung das Magnetfeld angelegt wurde. In anderen Richtungen hat die Hystereseschleife die normale S-förmige Gestalt.

Für verschiedene technische Zwecke ist es nun erwünscht, Ferrite mit nahezu rechteckförmiger Hystereseschleife zu verwenden, die möglichst hohe

Remanenz- und möglichst niedrige Koerzitivkraft- ^Λ- werte aufweisen. Es wurde nun gefunden, daß man ao den an sich bekannten:_:^ickdi-Z&iLfc-K«balt-Feriiten die gewünschten Eigen«thaften<f^:verleihen kantt, wenn man bei ihrer Herstellung bMfntmte Bedingungen hinsichtlich; der MengSCPferMluiissloider-Ausgaa^- ■- stoffe"und deriSintferfeitaadlung feinhält."ν - ;V '''■'- ^; *^; GegSnSitandv der Erfiadifiiig i§t^: daher e» -Vörf aliren zur Herstellung -%ιηβ5 ^Tmägnöfe^M^:'KSriim.atea[als mit nahezu -recKeekfÖrmiger Hystejfeses'chleife -mit dem Kennzeichen^daß 0=,8 Μ&Ί MoPFe_ä%-O;4-feis ■>.■>· 0,7 Mol ZnO, -^OOPtife 0^5"-MOl⁷CoO «d so-i^el NiO, daß die"M©"Isun3^Ö^Q^^w.Ari^^l^^on^ZnO, (DoO und NiO EöS-^bfeiÄgt, oder^feia^eteaisoiP^oii Υέί-bindung^n, wellBie^; HeW' Erhitzen *ÜW 0^Se"^;im ^ ^:flannt6n VerhMtnJsberelch -ergfebenV als -Pulver ge-■-mischt zwisMBIfts 800 "Wä lOOO^C-^ül' -Luft^ öd'Sr Sauerstoff vorgesintert werden., und daß die Hauptsinterung von nach der' Vorsmterung gepreßten Kernen 'zwischen' 120^uM^.400?^!:Oini®aueirstoff^; erfolgt. Das Sintern vM r&ikM Nidrel-^k^erriteniaSattel :*· stoff ist zwffiP'beiäiaiatt^nieiiit aber dievoü nicfcel^Sk-'MalEtigoa^Fer·

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Gehalt an Eisenoxyd (Fe_?O^)· angesetzt waren, in diesem Falle nach Fertigsintem eine nahezu recht- ^!;eckjörmige^;Hystereseschleife aufweisen, ohne vorher einer Wärmebehandlung in einem Magnetfeld ausgesetzt worden zu sein.

Weiter gehört zum Gegenstand der Erfindung, daß so eine Zugabe von Kupferoxyd, welches in bekannter Weise die Sinterfähigkeit von Ferritgemischen erhöht, bis zu 20 Molprozent des Gesamteinsatzes aus

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diesem Grunde vorteilhaft sein kann, wobei die gewünschten magnetischen Eigenschaften nicht wesentlich geändert werden. Das Molverhältnis von Eisenoxyd zur Summe der übrigen Oxyde soll erfindungsgemäß auch in diesem Falle zwischen 0,8 und 1 :1 liegen.

Die Kobaltverbindung, welche den gewünschten Anteil an CoO im Endprodukt liefern soll, kann statt der Ausgangsmischung auch erst dem Vorsinterungsprodukt zugesetzt werden.

Das Wesen der Erfindung sei an folgenden drei Ausführungsbeispielen erläutert:

Beispiel 1

die gleichen Arbeitsgänge angewandt wie im Beispiel 2. Die Hystereseschleife hatte hier die Kennwerte: S₄. = 2900 Gauß, H_c = 0,5 Oersted, B₁.: B_s = 0,95, R_s = 0,83.

Man erkennt aus den aufgeführten Beispielen, daß bei den Verfahren gemäß der Erfindung wesentlich über 2000 Gauß liegende Remanenzwerte bei ausgezeichneten Rechteckigkeitsverhältnissen erhalten werden, ohne daß während der Herstellung eine ίο Wärmebehandlung im Magnetfeld vorgenommen wird. Als weiterer Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik sind die niedrigen Werte für die Koerzitivkraft hervorzuheben.

Es wurden 58,3 g Eisenoxyd (Fe₂O₃), 17,85 g Nickelkarbonat, 24,4 g Zinkkarbonat und 2,1g Kobaltkarbonat (entsprechend 0,98MoI Fe₂O₃: 0,37MoI NiO: 0,58 Mol ZnO: 0,05 Mol CoO) in einer Kugelmühle in Wasser während 2 Stunden ge- ao mischt. Die erhaltene Mischung wurde nach Trocknung 2 Stunden lang bei 950° C in Luft vorgesintert. Das erhaltene Produkt wurde nochmals in einer Kugelmühle naß gemahlen und nach Trocknung unter einem Druck von 0,5 t/cm² in Ringkernform gepreßt. Die Schlußsinterung erfolgte während 2 Stunden bei 1250° C in Sauerstoff mit Abkühlung im Ofen. Eine bei Raumtemperatur an einem solchen Ringkern gemessene Hystereseschleife zeigt die Figur. Daraus ergeben sich die folgenden Kennwerte: B_s = 3100 Gauß, Koerzitivkraft H_c = 0,75 Oersted, Verhältnis B_r : B_s = 0,97, Rechteckigkeitsverhältnis R_s = 0,94. Der spezifische elektrische Widerstand betrug 10⁹ Qcm.

Beispiel 2

Es wurden 553 g Eisenoxyd (Fe₂O₃), 183,2 g Nikkeikarbonat und 243,8 g Zinkkarbonat wie im Beispiel 1 gemischt, getrocknet und bei 900° C 2 Stunden in Sauerstoff vorgesintert. Zu 100 g dieser Mischung wurden vor der Naßmahlung 2,1g Kobaltkarbonat und 1,7 g Eiseaoxyd (Fe₂O₃) zugefügt, um eine Zusammensetzung im Verhältnis von 0,96 Mol Fe₂O₃:0,38 Mol NiQ: 0,58 Mol ZnO: 0,04 Mol CoO nt erhalten. Das Mahlprodukt wurde nach Trocknung gepreßt und die erhaltenen Ringkerne 2 Stunden bei 125O⁰C in Sauerstoff gesintert. Die Messung ergab eine nahezu rechtßckförmige Hystereseschleife ähnlieh der Figur mit den Kennwerten: B_s = 2540 Gauß, H_e = 0,85 Oersted, B,iB_t =* 0,96, R_s = 0,93. Der spezifische elektrische Widerstand betrag 2-10¹¹QcIiL

Beispiel 3

Die Herstellung erfolgte aus der gleichen Grundmisehung wie im Beispiel 2 mit dem Unterschied, daß zu 100 g der vorgesinterten Mischung 0,64 g Kobaltkarbonat and 2,2 g Eisenoxyd zugegeben: wurden, so daß die Zusammensetzung dem Verhältnis von 0,98 Mol Fe₂O₃:0,398 Mol NiO: 0,59 Mol ZnO: 0,012 Mol CoO entsprach. Im übrigen wurden

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kernmaterials mit nahezu rechteckförmiger Hystereseschleife auf der Basis von NiO, ZnO, CoO und Fe₂O₃, dadurch gekennzeichnet, daß 0,8 bis 1 Mol Fe₂O₃, 0,4 bis 0,7 Mol ZnO, 0,001 bis 0,05 Mol CoO und so viel NiO, daß die Molsumme der Anteile von ZnO, CoO und NiO Eins beträgt, oder ein Gemisch von Verbindungen, weiche beim Erhitzen die Oxyde im genannten Verhältnisbereich ergeben, als Pulver gemischt zwischen 800 und 1000° C in Luft oder Sauerstoff vorgesintert werden und daß die Hauptsinterung von nach der Vorsinterung gepreßten Kernen zwischen 1200 und 1400° C in Sauerstoff erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben den im Anspruch 1 genannten Ausgangsstoffen bis zu 20 Molprozent CuO oder eine beim Erhitzen bis zu 20 Molprozent CuO, bezogen auf die Gesamtmenge, ergebende Verbindung als Ausgangsstoff verwendet wird und die Molsumme der Anteile von ZnO, CoO, NiO und CuO Eins beträgt

3. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kobaltverbindung, welche^ten gewünschten Anteil an CoO im Endprodukt liefern soll, nicht der Ausgangsmischung, sondern erst dem Vorsmteningsprodukt zugesetzt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 970 458; deutsche Auslegeschrift Nr. 1017 521; österreichische Patentschrift Nr. 168 523; französische Patentschrift Nr. 1128 630; Palatzky, »Technische Keramik«, 1954, S. 121, 129"

pkilips'Techniscfae Rundschau, 16, Heft 4/5 (1954), S. 124 bis 134;

Philips Res. Rpts., 12 (2), S. 97 bis 122 (1957), referiert in Ceramic Astracs, 1958, S. 206 e;

Journal of American Ceramic Soc, 38 (9), S. 335 bis 340 (1955).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen