DE1196560B - Ferromagnetic ferrite masses - Google Patents

Ferromagnetic ferrite masses

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DE1196560B DEST5933A DEST005933A DE1196560B DE 1196560 B DE1196560 B DE 1196560B DE ST5933 A DEST5933 A DE ST5933A DE ST005933 A DEST005933 A DE ST005933A DE 1196560 B DE1196560 B DE 1196560B
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Description

Ferromagnetische Ferritmassen Zusatz zum Patent: 976 406 Die vorliegende Erfindung ist eine Weiterbildung der ferromagnetischen Masse nach Patent 976 406, Gegenstand des Patents 976 406 ist die Verwendung eines bei etwa 1200° C oder höher gebrannten Produktes aus etwa 10 bis 20 Gewichtsprozent Magnesiumoxyd, 10 bis 40 Gewichtsprozent MnO, und 50 bis 70 Gewichtsprozent Fe203 als ferromagnetische Masse, insbesondere für geformte Magnetkerne mit einem Verhältnis von Restmagnetismus zu Sättigungsflußdichte von mindestens 0,8.Ferromagnetic ferrite masses Addition to the patent: 976 406 The present one Invention is a further development of the ferromagnetic mass according to patent 976 406, The subject of patent 976 406 is the use of one at about 1200 ° C or higher Fired product made from about 10 to 20 percent by weight of magnesium oxide, 10 to 40 Weight percent MnO, and 50 to 70 weight percent Fe203 as ferromagnetic mass, especially for shaped magnetic cores with a ratio of residual magnetism to Saturation flux density of at least 0.8.

Diese Ferritmassen sind als sogenannte Rechteckferrite besonders wertvoll und sind gekennzeichnet durch einen hohen Widerstand und einen Restmagnetismus, der fast der Sättigungsflußdichte gleichkommt, wodurch ihre Verwendung als Magnetkerne in Rechen- oder magnetischen Speichersystemen besondere Vorteile, z. B. durch hohe Schaltgeschwindigkeit bietet.These ferrite masses are particularly valuable as so-called rectangular ferrites and are characterized by high resistance and residual magnetism, which is almost equal to the saturation flux density, which makes their use as magnetic cores special advantages in computing or magnetic storage systems, e.g. B. by high Switching speed offers.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde nun gefunden, daß diese wertvollen Eigenschaften, insbesonders hohe Schaltgeschwindigkeit von einer Mikrosekunde oder weniger, sich auch bei Magnesium-Mangan-Ferriten im Anschluß an den im Hauptpatent angegebenen Bereich finden, wenn die Zusammensetzung des gebrannten Produktes 8 bis 24 Molprozent Mg0, 26 bis 77 Molprozent MnO und 15 bis 50 Molprozent, vorzugsweise 25 bis 50 Molprozent, Fe 203 beträgt, also im Eisenuntersuchungsgebiet liegt.According to the present invention it has now been found that these valuable Properties, especially high switching speed of a microsecond or less, also in the case of magnesium-manganese ferrites following the one in the main patent the specified range when the composition of the fired product 8 up to 24 mole percent Mg0, 26 to 77 mole percent MnO and 15 to 50 mole percent, preferably 25 to 50 mole percent, Fe 203, i.e. lies in the iron investigation area.

In der beigefügten Zeichnung ist der Bereich der Zusammensetzung der erfindungsgemäß zu verwendenden Magnesium-Mangan-Ferrite wiedergegeben.In the accompanying drawing the scope of composition is the Magnesium-manganese ferrites to be used according to the invention are shown.

F i g. 1 vergleicht eine rechteckige Hysteresisschleife, die mit einer Masse nach der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, mit zwei Hysteresisschleifen von handelsüblichen Ferritmassen. Die rechteckige Schleife ist bei 21 gezeigt. Es ist ersichtlich, daß diese Schleife scharfe Ecken 22 und 23 und gerade Seiten 24 und 251dBIdH hoch) aufweist und daß der Punkt 29, an dem die Schleife die Ypsilonachse (B,.) schneidet, nur wenig niedriger liegt als der Punkt 28 der Sättigungsflußdichte (Bs).F i g. 1 compares a rectangular hysteresis loop with a Mass obtained according to the present invention with two hysteresis loops of commercially available ferrite masses. The rectangular loop is shown at 21. It it can be seen that this loop has sharp corners 22 and 23 and straight sides 24 and 251dBIdH high) and that the point 29 at which the loop is the Y-axis (B ,.) intersects, is only slightly lower than point 28 of the saturation flux density (Bs).

Die Kurve 31 zeigt eine typische andere Hysteresisschleife. Bei Ferriten dieser Art kann das Verhältnis B,IBs noch befriedigend sein, aber die Ecken 32 und 33 sind nicht scharf, und die Seiten weisen eine beträchtliche Abweichung von der Senkrechten auf (dBldH niedrig).Curve 31 shows a typical different hysteresis loop. With ferrites of this type the ratio B, IBs can still be satisfactory, but the corners 32 and 33 are not sharp, and the sides show a considerable deviation from the Perpendicular to (dBldH low).

Die Kurve 44 zeigt wieder eine andere typische Hysteresisschleife mit den Ecken 42 und 43, die scharf genug sind, um die gewünschte Schaltwirkung zu geben und die auch einen ziemlich hohen dB/dH- Wert zeigen, aber in diesem Produkt ist das Verhältnis BTIBBs zu gering. Die Kurven in F i g. 1- sind Wiedergaben oszillographisch aufgenommener Hysteresisschleifen. Die Hauptbedingungen, die ein guter Rechteckferrit erfüllen muß, sind also hohes B,/B,-Verhältnis, Flankensteilheit, scharf ausgebildete Ecken.Curve 44 shows yet another typical hysteresis loop with corners 42 and 43 which are sharp enough to give the desired switching action and which also show a fairly high dB / dH value, but in this product the ratio BTIBBs is too low . The curves in FIG. 1- are reproductions of hysteresis loops recorded on an oscillograph. The main conditions that a good rectangular ferrite must meet are a high B, / B, ratio, flank steepness, sharp corners.

Diese drei Bedingungen sind, wie F i g. 1 zeigt, nur bei Kurve 21. erfüllt.These three conditions are, as shown in FIG. 1 shows only for curve 21. Fulfills.

Um technisch brauchbare Magnesium-Mangan-Ferrite herzustellen, die den obigen Bedingungen entsprechen, d. h. die Hysteresisschleifen mit einem hohen B,/BS Verhältnis, hinlänglicher Steilheit, scharf entwickelten Ecken sowie kurzer Ansprechzeit ergeben, sollen die Werte für die einzelnen Bestandteile im Bereich des Gebietes C39 der F i g. 2 liegen.To produce technically useful magnesium-manganese ferrites that meet the above conditions, d. H. the hysteresis loops with a high B, / BS ratio, sufficient steepness, sharply developed corners as well as short Response time, should be the values for the individual components in the range of area C39 of FIG. 2 lie.

In einem älteren Patent 976 406 des Erfinders ist bereits ein Teil der in der F i g. 2 gekennzeichneten Gebiete der Ferrite gemäß vorliegender Erfindung enthalten. Diese werden vom Patentschutz in vorliegender Sache ausgenommen. Es handelt sich um das Gebiet zwischen den Punkten 1, 2, 3 und 4 in Molprozent Punkt 1: 24,3 Mg0 Punkt 2: 42,9 Mg0 45,0 MnO 30,0 MnO 30,7 Fe203 27,1 Fe203 Punkt 3: 47,2 Mg0 Punkt 4: 27,0 Mg0 11,0 Mn0 25,1 MnO 41,8 Fe203 47,9 Fe203 Dieses Gebiet ist in der F i g. 2 durch ein eingerahmtes Viereck »C38« gekennzeichnet.In an earlier patent 976 406 of the inventor, part of the FIG. 2 identified areas of ferrites according to the present invention. These are excluded from patent protection in the present case. It is the area between points 1, 2, 3 and 4 in mole percent Point 1: 24.3 Mg0 Point 2: 42.9 Mg0 45.0 MnO 30.0 MnO 30.7 Fe203 27.1 Fe203 Point 3: 47.2 Mg0 Point 4: 27.0 Mg0 11.0 Mn0 25.1 MnO 41.8 Fe203 47.9 Fe203 This area is shown in FIG. 2 marked by a framed square »C38«.

Nachstehend sind einzelne spezielle Beispiele wiedergegeben. Für die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Massen ist man nicht auf die genannten drei Rohstoffe beschränkt. Mg0 kann in Form eines Carbonates, die Mangankomponente in Form eines Hydroxydes oder auch als Carbonat eingeführt werden. Ferrioxyd kann durch Ferrihydroxyd ersetzt sein. Nach erfolgtem keramischem Brand können die Massen in jedem Fall als solche des Systems Mg0-MnO-Fez03 gelten.Individual specific examples are given below. For the The preparation of the compositions to be used according to the invention is not limited to those mentioned limited to three raw materials. Mg0 can be in the form of a carbonate, the manganese component be introduced in the form of a hydroxide or as a carbonate. Ferrioxyd can be replaced by ferric hydroxide. After the ceramic firing, the masses can are in any case considered to be those of the Mg0-MnO-Fez03 system.

Beispiel l Eine Masse mit einer Ansprechzeit von etwas mehr als einer Mikrosekunde enthält z. B. Zusammensetzung 1 Gewichtsprozent 1 Molprozent Mg0 ......... 8,5 23,5 Mn02 . . . . . . . . . 21,5 27,5 (MnO) Fe203.......... 70 49 Dieser Körper wurde gebrannt in Luft bei etwa 1288° C und zeichnet sich durch die folgenden Eigenschaften aus: Sättigungsflußdichte (Bs) ...... 2300 Gauß Restmagnetismus (B,) . . . . . . . . . 2000 Gauß B,/B. ........................ 0,87 Koerzitivkraft (H,) . . . . . . . . . . . 1,7 Oersted Maximalpermeabilität ......... 575 Anfangspermeabilität ......... 100 Beispie12 Eine Masse mit extrem niedrigem Magnesiagehalt, die noch einige Rechtwinkligkeit zeigt, ist die nachstehende. Zusammensetzung 1 Gewichtsprozent 1 Molprozent Mg0 ......... 3 10 Mn02 . . . . . . . . . 34 45 (Mn0) Fe209.......... 63 45 Die Eigenschaften sind: Sättigungsflußdichte (BS) ...... 2900 Gauß Restmagnetismus (B,.) . . . . . . . . . 2500 Gauß B,/B. .......... . . ........... 0,86 Koerzitivkraft (H,) . . . . . . . . . . . 0,9 Oersted Maximalpermeabilität ......... 1300 Anfangspermeabilität ......... 185 Beispiel3 Zusammensetzung 1 Gewichtsprozent 1 Molprozent Mg0 ......... 3,8 10 Mn02 ''***1**** 47,8 57 (MnO) Fe203.......... 48,5 33 Gebrannt unter den gleichen Bedingungen wie Beispiel 2 waren die verschiedenen gemessenen Eigenschaften wie folgt: Sättigungsflußdichte (B,) ...... 2000 Gauß Restmagnetismus (B,) . . . . . . . . 1750 Gauß B,lBS........................ 0,88 In dem Patent 976 406 ist dargelegt, daß die Massen noch kleine Zusätze enthalten können, z. B. 0 bis 5 Gewichtsprozent Magnesiumfluorid, die einen Teil des Magnesiumoxydes ersetzen, und bzw. oder 0 bis 5 Gewichtsprozent eines zweiten Schwermetalloxydes und/oder 0 bis 4% eines als Flußmittel dienenden Oxydes einschließlich einiger Nichtmetall-und Leichtmetalloxyde. Bei Körpern mit niedrigem Magnesiagehalt darf natürlich das zweite Schwermetalloxyd keinen größeren Prozentsatz als das Magnesiumoxyd erreichen. Anderenfalls würde die Masse ihren wesentlichen Charakter als Magnesium-Mangan-Ferrit verlieren. Auf der anderen Seite kann, wenn 6 oder 8 oder 10 oder mehr Prozent Magnesia vorhanden sind, die Zusatzmenge des zweiten Schwermetalloxydes eine obere Grenze von 5 bis 8 0/0 erreichen. Höhere Prozentwerte von z. B. Zinkoxyd müssen strikt vermieden werden. Mangan-Zink-Ferrite, wie sie von J. S. S n o e k beschrieben sind, zeigen völlig andere Eigenschaften (hohe Permeabilitäten und geringen Restmagnetismus) gegenüber den erfindungsgemäß zu verwendenden Massen mit rechteckigen Schleifen (relativ niedrige Permeabilität und hoher Restmagnetismus). Wenn kleine Mengen Zinkoxyd zugegeben oder als Austausch in der Masse verwendet werden, wird die Permeabilität erhöht, aber die Hysteresisschleifen beginnen sich abzurunden. Die nachstehenden zwei Beispiele erläutern zwei Magnesium-Mangan-Ferrite mit Zinkzusatz, um zu zeigen, daß geringe Zusätze von Zinkoxyd die Ausbildung der eckigen Hysteresisschleife kaum beeinflussen.Example 1 A mass with a response time of just over a microsecond contains e.g. B. Composition 1 weight percent 1 mole percent Mg0 ......... 8.5 23.5 Mn02. . . . . . . . . 21.5 27.5 (MnO) Fe203 .......... 70 49 This body was burned in air at around 1288 ° C and is characterized by the following properties: Saturation Flux Density (Bs) ...... 2300 Gauss Residual magnetism (B,). . . . . . . . . 2000 Gauss B, / B. ........................ 0.87 Coercive force (H,). . . . . . . . . . . 1.7 oersted Maximum permeability ......... 575 Initial permeability ......... 100 Example12 A mass with an extremely low magnesia content that still shows some perpendicularity is the following. Composition 1 weight percent 1 mole percent Mg0 ......... 3 10 Mn02. . . . . . . . . 34 45 (Mn0) Fe209 .......... 63 45 The characteristics are: Saturation Flux Density (BS) ...... 2900 Gauss Residual magnetism (B ,.). . . . . . . . . 2500 gauss B, / B. ........... . ........... 0.86 Coercive force (H,). . . . . . . . . . . 0.9 oersted Maximum permeability ......... 1300 Initial Permeability ......... 185 Example3 Composition 1 weight percent 1 mole percent Mg0 ......... 3.8 10 Mn02 '' *** 1 **** 47.8 57 (MnO) Fe203 .......... 48.5 33 Fired under the same conditions as Example 2, the various properties measured were as follows: Saturation flux density (B,) ...... 2000 Gauss Residual magnetism (B,). . . . . . . . 1750 Gauss B, IBS ........................ 0.88 In the patent 976 406 it is shown that the masses can also contain small additives, e.g. B. 0 to 5 percent by weight of magnesium fluoride, which replaces part of the magnesium oxide, and / or 0 to 5 percent by weight of a second heavy metal oxide and / or 0 to 4% of an oxide serving as a flux, including some non-metal and light metal oxides. In the case of bodies with a low content of magnesia, of course, the second heavy metal oxide must not reach a greater percentage than the magnesium oxide. Otherwise the mass would lose its essential character as magnesium-manganese ferrite. On the other hand, when there is 6 or 8 or 10 or more percent magnesia, the addition amount of the second heavy metal oxide can reach an upper limit of 5 to 8%. Higher percentages of e.g. B. zinc oxide must be strictly avoided. Manganese-zinc ferrites, as described by JS S noek, show completely different properties (high permeability and low residual magnetism) compared to the masses with rectangular loops to be used according to the invention (relatively low permeability and high residual magnetism). When small amounts of zinc oxide are added or used as an exchange in bulk, the permeability is increased, but the hysteresis loops begin to round off. The following two examples explain two magnesium-manganese ferrites with added zinc, in order to show that small additions of zinc oxide hardly influence the formation of the angular hysteresis loop.

Beispie14 Zusammensetzung 1 Gewichtsprozent 1 Molprozent Mg0 ......... 6,5 18 Zn0 .......... 6 8 Mn02 . . . . . . . . . 22,5 29 (MnO) Fe203.......... 65 45 Nach dem Brennen in Luft wurden die folgenden Werte erhalten: Sättigungsflußdichte (Bs) . . . . . . 3370 Gauß Restmagnetismus (B,) . . . . . . . . . 2790 Gauß B,/B. .......... ............ 0,83 Koerzitivkraft (H,) . . . . . . . . . . . 1,3 Oersted Maximalpermeabilität ......... 1300 Anfangspermeabilität ......... 185 Beispie15 Zusammensetzung 1 Gewichtsprozent 1 Molprozent Mg0 ......... 8,5 22,9 Zn0 .......... 4 5,3 Mn02 . . . . . . . . . . 22,5 27,8 (MnO) Fe20. . . . . . . . . . 65 44,0 Nach dem Brennen unter gleichen Bedingungen waren die Meßergebnisse wie folgt: Sättigungsflußdichte (B,) ...... 2470 Gauß Restmagnetismus (B,) . . . . . . . . . 2145 Gauß B,IBs ....... ............... 0,87 Koerzitivkraft (H,) . . . . . . . . . . . . 1,5 Oersted Maximalpermeabilität . . . . . . -. . . 710 Anfangspermeabilität ......... 105 Es ist zu beachten, daß die Hysteresisschleife des Körpers nach Beispiel 3 länger und enger mit abgerundeten Ecken ist, während die des Körpers nach Beispiel 4 kürzer und breiter ist, aber scharfkantige Wendepunkte aufweist. Dies kennzeichnet die Wichtigkeit, die Magnesiakomponente im Vergleich zur vierten Komponente, wie Zinkoxyd, relativ hoch zu halten. Ein Ersatz des Zinkoxyds durch Cadmiumoxyd gibt gewöhnlich schwach verbesserte Resultate, aber der niedrigere Preis des Zinkoxyds ist für das letztgenannte günstiger.Example 14 Composition 1 weight percent 1 mole percent Mg0 ......... 6.5 18 Zn0 .......... 6 8 Mn02. . . . . . . . . 22.5 29 (MnO) Fe203 .......... 65 45 After firing in air, the following values were obtained: Saturation flux density (Bs). . . . . . 3370 Gauss Residual magnetism (B,). . . . . . . . . 2790 gauss B, / B. .......... ............ 0.83 Coercive force (H,). . . . . . . . . . . 1.3 oersted Maximum permeability ......... 1300 Initial Permeability ......... 185 Example15 Composition 1 weight percent 1 mole percent Mg0 ......... 8.5 22.9 Zn0 .......... 4 5.3 Mn02. . . . . . . . . . 22.5 27.8 (MnO) Fe20. . . . . . . . . . 65 44.0 After firing under the same conditions, the measurement results were as follows: Saturation flux density (B,) ...... 2470 Gauss Residual magnetism (B,). . . . . . . . . 2145 Gauss B, IBs ....... ............... 0.87 Coercive force (H,). . . . . . . . . . . . 1.5 oersted Maximum permeability. . . . . . -. . . 710 Initial Permeability ......... 105 It should be noted that the hysteresis loop of the body according to Example 3 is longer and narrower with rounded corners, while that of the body according to Example 4 is shorter and wider, but has sharp-edged turning points. This indicates the importance of keeping the magnesia component relatively high compared to the fourth component, such as zinc oxide. Replacing the zinc oxide with cadmium oxide usually gives slightly improved results, but the lower price of the zinc oxide is more favorable for the latter.

Es ist ersichtlich, daß die Erfindung neue ferromagnetische Ferritkörper mit ganz einzigartigen und sehr wünschenswerten Eigenschaften schafft. Die Ansprechzeit insbesondere ist besser als bei allen bisher bekannten ferromagnetischen Mässen aus Metallen oder Legierungen, die Ansprechzeiten von der Größenordnung von 25 bis 40 Mikrosekunden haben. Für die Zwecke dieser Beschreibung wird der Begriff der Größenordnung einer Mikrosekunde so verstanden, daß er Ansprechzeiten von 5 oder weniger Mikrosekunden umfaßt.It can be seen that the invention new ferromagnetic ferrite bodies with quite unique and very desirable properties. The response time in particular, it is better than all previously known ferromagnetic measures Made of metals or alloys, the response times of the order of 25 to 40 microseconds. For the purposes of this description, the term On the order of a microsecond understood to mean that it has response times of 5 or less microseconds.

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Verwendung des aus Magnesiumoxyd, Mn02 und Fe202 bei etwa 1200° C oder höher gebrannten Produktes als ferromagnetische Masse, insbesondere für geformte Magnetkerne mit einem Verhältnis von Restmagnetismus zu Sättigungsflußdichte von mindestens 0,8 nach Patent 976406, dadurch gekennzeichnet, daß ein gebranntes Produkt mit 8 bis 24 Molprozent Mg0, 26 bis 77 Molprozent MnO und 15 bis 50 Molprozent, vorzugsweise 25 bis 50 Molprozent Fe203 verwendet wird. Claims: 1. Use of magnesium oxide, Mn02 and Fe202 at about 1200 ° C or higher fired product as a ferromagnetic mass, in particular for shaped magnetic cores with a ratio of residual magnetism to saturation flux density of at least 0.8 according to patent 976406, characterized in that a fired Product with 8 to 24 mole percent Mg0, 26 to 77 mole percent MnO and 15 to 50 mole percent, preferably 25 to 50 mole percent Fe 2 O 3 is used. 2. Verwendung eines hochgebrannten Produktes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich bis 8 Gewichtsprozent Schwermetalloxyd, insbesondere Zinkoxyd oder Cadmiumoxyd, enthält. 2. Using a high burned Product according to claim 1, characterized in that it also contains up to 8 percent by weight Contains heavy metal oxide, especially zinc oxide or cadmium oxide. 3. Verwendung eines hochgebrannten Produktes nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich bis 5 Gewichtsprozent Magnesiumfluorid enthält. 3. Use of a highly burned product according to claims 1 and 2, characterized in that it also contains up to 5 percent by weight magnesium fluoride. 4. Verwendung eines hochgebrannten Produktes nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich bis 4 Gewichtsprozent Leichtmetalloxyd enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 976 406; USA.-Patentschrift Nr. 2 568 881; »Physica« vom Juni 1936, S. 463 bis 483.4. Using a highly burned product according to claim 1 to 3, characterized in that it is additionally Contains up to 4 percent by weight of light metal oxide. Considered publications: German Patent No. 976,406; U.S. Patent No. 2,568,881; "Physica" from June 1936, pp. 463 to 483.
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