DE1446985C - Ferromagnetic mixture of substances - Google Patents
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf ein neues Stoff- Die neuartigen ternären Ferrite» der Erfindung be-The invention relates to a new material- The novel ternary ferrites »of the invention are
gemisch. Genauer gesagt: die Erfindung betrifft eine , sitzen außerdem als Magnetkerne erheblich verbessertemixture. More precisely: the invention relates to a seat which is also considerably improved as a magnetic core
neue Familie ferromagnetischer, keramischer Materia- Eigenschaften im Vergleich zu bisher bekanntennew family of ferromagnetic, ceramic material properties compared to previously known
lien, die man gemeinhin als Ferrite bezeichnet. Magnetkernen. Insbesondere sind sie hinsichtlichlien, which are commonly referred to as ferrites. Magnetic cores. In particular, they are re
Magnetisches Ferritmaterial hat in den letzten 5 niedriger Koerzitivkraft, niedrigen Temperaturkoeffi-Jahren umfangreiche Anwendung gefunden. Das be- zienten der Koerzitivkraft und hohen Schaltgeschwinsondere Anwendungsbereich dieses Materials, mit digkeiten überlegen. Diese Eigenschaften ermöglichen dem sich die vorliegende Erfindung befaßt, betrifft es, die Speicher zu vereinfachen Diese Vereinfachung Speicher- und Schalteinrichtungen in digitalen Com- ergibt sich teilweise auf Grund des breiten Temperaturputern und verschiedenen Datenverarbeitern. Diese io bereichs, der von diesen Kernen toleriert werden kann. Verwendung schließt den Gebrauch von Mikro- Bei bisherigen Kernen trat nämlich bei einer Temsekundenimpulsen zur Behandlung von Informa- peraturänderung auch eine Änderung der Eigenschaftionen, die in einem binären Kode ausgedrückt sind, ten auf, so daß eine Kompensation durch Änderung ein. des Betriebsstroms erforderlich war, wodurch natürlichMagnetic ferrite material has had low coercive force, low temperature coefficient for the past 5 years found extensive application. This uses the coercive force and high switching speeds Scope of application of this material, superior by far. These properties make it possible to which the present invention is concerned is to simplify the memories. That simplification Storage and switching devices in digital com is partly due to the wide temperature puttering and various data processors. This io range that can be tolerated by these cores. Use excludes the use of micro- With previous cores namely occurred with a Temsecond impulses to handle changes in information also a change in properties, which are expressed in a binary code, so that compensation by change one. of operating current was required, which of course
Lm zwei stabile Zustände der rerranenten Magneti- 15 der Speicher beträchtlich kompliziert wurde. DaherIn the two stable states of the residual magnets, the memory became considerably complicated. Hence
sierung heiteisufiihren sowie zur Erzeugung einer in lassen sich mit den erfindungsgemäßen MagnetkernenThe magnetic cores according to the invention can be used to produce heat and to generate an in
höchstem Mal?e nichtlinearen B-H-Relation, die einen , verhältnismäßig billige und weniger kompliziertehighest time? a nonlinear B-H-relation, the one, relatively cheap and less complicated
endgültigen und raschen Wechsel des Magnetisierungs- magnetische Speicherkernsysteme schaffen, als diescreate final and rapid change of magnetization magnetic storage core systems than this
zustar.des eirr.cglicht, bedarf es jener Materiafeigen- bisher möglich war.In addition to the error, it requires the figs of matter that were previously possible.
schäften, die sich in einer rechtwinkeligen Hysteresis- 20 Ein weiterer, sehr erheblicher Vorteil liegt in dershafts that are in a right-angled hysteresis 20 Another very significant advantage lies in the
schleife ausdrücken. Das Maß der Rechteckigkeit so- Verminderung der Schaltzeit der erfindungsgemäßenexpress loop. The degree of squareness so-reducing the switching time of the invention
wie die Gleichmäßigkeit und Stabilität der Eigenschaf- Magnetkerne. Da durch die Erfindung eine höherelike the evenness and stability of the property magnetic cores. As a result of the invention a higher
ten stehen in direkter Beziehung zur Anzahl der Kerne, Ausgangsspannung ermöglicht wird, arbeiten die mitth are in direct relation to the number of cores, the output voltage is enabled to work with
die in zuverlässiger Weise in einem Speicher verwend- diesen Magnetkernen aufgebauten Speicher mit höhebar sind, und zur Kapazität des Speichers. Die Werte 25 ren Geschwindigkeiten als die bekannten Speicher, sothe memory built up in a reliable manner in a memory with these magnetic cores can be increased and the capacity of the memory. The values 25 ren speeds than the known memory, see above
der Koerzitivkraft bestimmen die Geschwindigkeit, daß die Gefahr eines Irrtums bei der Feststellung von mit der eine Information verarbeitet werden kann. Das ' Ausgangssignalen in Gegenwart von Rauschen infolgethe coercive force determine the speed that the risk of error in the determination of with which information can be processed. The 'output signals in the presence of noise as a result
erfindungsgemäß verwendete Ferrit ist gewöhnlich der der höheren Ausgangsspannung verringert wird.Ferrite used in the present invention is usually that of which the higher output voltage is decreased.
Mangan-Magnesium-Gruppe entnommen. Wie ge- Diese überlegenen Eigenschaften, die den ternärenTaken from manganese-magnesium group. How- These superior properties that the ternary
zeigt werden wird, schließt die Erfindung eine neue 3° Ferriten der erfindungsgemäßen Magnetkerne zu-will be shown, the invention includes a new 3 ° ferrites of the magnetic cores according to the invention.
und höchst verbesserte Vielfalt von Ferriten für den kommen, ließen sich auch nicht aus den bekanntenand highly improved variety of ferrites for the come, could not be derived from the known
angegebenen Zweck ein. Eigenschaften für reine Ferrite vorhersagen. Daspecified purpose. Predict properties for pure ferrites. There
Wie erwähnt, besteht die überwiegende Zahl der nämlich kein lineares Verhältnis zwischen Zusammen-As mentioned, there is the overwhelming number of namely no linear relationship between
derzeit verwendeten Speicherkerne aus substituierten Setzung und Magnetostriktionskoeffizienten besteht,currently used storage cores consists of substituted settlement and magnetostriction coefficients,
Magnesium-Mangan-Ferriten, ähnlich denen, die in 35 konnte aus den bekannten Magnetostriktionskoeffi-Magnesium-manganese ferrites, similar to those in 35, could be derived from the known magnetostriction coefficient
der USA.-Patentschrift 2 981 689 beschrieben sind. zienten reiner Ferrite der entsprechende KoeffizientU.S. Patent 2,981,689. pure ferrites have the corresponding coefficient
Diese besondere Ferritfamilie zeigt niedere Koerzitiv- der erfindungsgemäßen ternären Ferrite nicht vorher-This particular ferrite family shows lower coercivities of the ternary ferrites according to the invention not previously
kraft und hohe Schaltgeschwindigkeiten im Verhältnis gesagt werden. Zum Beispiel hierfür sollen die Wertepower and high switching speeds can be said in relation to each other. For example for this the values should
zu den meisten anderen Ferritmaterialien. Jedoch be- für A111 für Zusammensetzung im System NiFe2O4Fe3O4 to most other ferrite materials. However, for A 111 for composition in the system NiFe 2 O 4 Fe 3 O 4
steht der wesentlichste Nachteil bei der Verwendung 40 betrachtet werden. Durch A. B. Shmith und R. I.The main disadvantage of using 40 is to be considered. By A. B. Shmith and R. I.
von Magnesium-Mangan-Ferriten darin, daß ihre Jones, J. Appl. Phys., 37, S. 1001 (1966), Tabelle,of Magnesium-Manganese Ferrites in that their Jones, J. Appl. Phys., 37, p. 1001 (1966), table,
Koerzitivkraft mit der Zunahme der Temperatur sehr rechte Spalte, wird für NiFe2O4 ein Wert von —21,6 ·Coercive force with increasing temperature in the very right column, a value of -21.6 · becomes for NiFe 2 O 4
rasch abnimmt. Dieser Nachteil prägt sich dann am 10~e mitgeteilt. Für Fe3O4 wird ein Wert von +78· 10~e decreases rapidly. This disadvantage is then expressed on 10 ~ e communicated. For Fe 3 O 4 a value of + 78 · 10 ~ e
deutlichsten aus, wenn die Kerne in Vorrichtungen von L. R. Bickford Jr., J. P a ρ ρ i s und J. L.most noticeable when the cores in devices by L. R. Bickford Jr., J. P a ρ ρ i s, and J. L.
arbeiten sollen, die notwendigerweise Temperatur- 45 Stull, Phys., Rev. 99, S. 1210 (1955), mitgeteilt.should work, the necessary temperature 45 Stull, Phys., Rev. 99, p. 1210 (1955), communicated.
Schwankungen unterworfen sind. Die derzeit verfüg- Läge ein lineares Verhältnis zwischen den beidenAre subject to fluctuations. The currently available relationship would be a linear relationship between the two
baren Ferrite mit kleinem Temperaturkoeffizienten Werten für NiFe2O4 und Fe3O4 vor, so wäre A111 fürIf ferrites with low temperature coefficients exist for NiFe 2 O 4 and Fe 3 O 4 , A 111 would be for
der Koerzitivkraft besitzen dafür hohe Werte der die Zusammensetzung 0,78 NiFe2O4 · 0,22 Fe3O4 = O.the coercive force have high values of the composition 0.78 NiFe 2 O 4 · 0.22 Fe 3 O 4 = O.
Koerzitivkraft selbst. Folglich erfordern diese Kerne Der Versuch zeigt, daß der Null-Wert für die Zusam-Coercive force itself. Consequently, these nuclei require the experiment shows that the zero value for the
unangenehm hohe Antriebsstrcme. Beispiele dieser 50 mensetzung 0,70 NiFe2O3 · 0,30 Fe3O4 zutrifft, wieuncomfortably high drive currents. Examples of this 50 composition 0.70 NiFe 2 O 3 · 0.30 Fe 3 O 4 apply, such as
letztgenannten Materialien sind die magnetisch aus- durch H. P. J. Wijn, E. W. G orter, C. J. Es-The latter materials are the magnetically selected by H. P. J. Wijn, E. W. Gorter, C. J. Es-
geglühten Nickel-Eisen-Ferrite, wie sie in dem USA.- ν e 1 d t und P. Geldermansin Philips Tech. Tev.,Annealed nickel-iron-ferrites, as they are in the USA.- ν e 1 d t and P. Geldermansin Philips Tech. Tev.,
Patent 3 055 832 beschrieben sind. 16, S. 52, rechte Spalte unten (1954), mitgeteilt wird.U.S. Patent 3,055,832. 16, p. 52, right column below (1954).
Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Ferrit: Aber selbst wenn ein lineares Verhältnis der Zusam-The object of the invention is to develop a new ferrite : But even if there is a linear relationship between the two
gemisch zu schaffen, das sich durch vorteilhafte Eigen- 55 mensetzungen existieren würde/so ließe sich doch eineto create a mixture that would exist through advantageous individual compositions / that could be one
schäften für Speicherkerne in Computern eignet. rechteckige Hystereseschleife auf Basis der Magneto-shafts for memory cores in computers. rectangular hysteresis loop based on the magneto
Dazu soll eine neue Familie von Ferritmaterialien striktionskonstanten allein nicht vorhersagen. DasTo this end, a new family of ferrite materials is not intended to predict restriction constants alone. The
geschaffen werden, die bei Verwendung als bistabile Auftreten von rechteckigen Hysteresisschleifen hängtbe created, which depends when used as a bistable occurrence of rectangular hysteresis loops
Speicherelemente in Computern über einen weiten ab vom richtigen Verhältnis zwischen Magnetostrik-Storage elements in computers differ widely from the correct ratio between magnetostrics and
Temperaturbereich verbesserte Eigenschaften zeigen. 60 tion und der magnetokristallinen Anisotropie. DieShow improved properties. 60 tion and magnetocrystalline anisotropy. the
Weiterhin soll eine neue Familie von Ferritmateria- Anisotropiekonstante K für feste Lösungen gehorchtFurthermore, a new family of ferrite materials - anisotropy constant K for solid solutions should obey
lien geschaffen werden* die keiner Stromkompensation keiner linearen Beziehung und läßt sich ohne direktelien are created * which no current compensation no linear relationship and can be without direct
über einen ICO0C überschreitenden Temperaturbereich Messung nicht vorhersagen. Dies ergibt sich klarCannot predict measurement over a temperature range exceeding ICO 0 C. This is evident
bedarf. aus den Versuchsergebnissen von N. M iy ata, J.requirement. from the test results of N. M iy ata, J.
Ferner sollen die Ferrite der neuen Familie in 65 Phys. Soc. Japan, 16, S. 1294, Fig. 4a und 4c, fürFurthermore, the ferrites of the new family in 65 Phys. Soc. Japan, 16, p. 1294, Figures 4a and 4c for
"Kombination niedrige Koerzitivkraft, einen niedrigen die Systeme MnFe2O4-Fe3O4 und NiFe2O4-Fe3O4,"Combination of low coercivity, a low system of MnFe 2 O 4 -Fe 3 O 4 and NiFe 2 O 4 -Fe 3 O 4 ,
Tcmperati;rkocfiizientcn der Koerzitivkraft sowie eine mit denen sich die vorliegende Erfindung befaßt,Tcmperati; rkocfiicientcn the coercive force as well as one with which the present invention is concerned,
bislang unerreichte Schallgeschwindigkeit aufweisen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe wirdhave unprecedented speed of sound. The inventive solution to this problem is
nunmehr an Hand, der folgenden Beschreibung erläutert. In der Abbildung ist ein Dreistoff diagramm gezeigt, das das erfindungsgemäße Stoff gemisch erkennen läßt. ..now with reference to the following description. In the figure, a three-substance diagram is shown, which recognize the substance mixture according to the invention leaves. ..
Die erfindungsgemäßen Ferrite bestehen aus Nickel- :.5 ferrit NiFe2O4, Manganferrit MhFe2O4 und Eisenferrit Fe^+Fe3+ 2Ö4. Bezüglich der Mplprozente eines jeden dieser Bestandteile wird auf das durch die Punkte A B Ct) begrenzte Gebiet in dem in der Abbildung dargestellten Dreistoffdiagramm verwiesen. Es wurde gefunden, daß die obenerwähnten, in besonderer Weise erwünschten Eigenschaf ten durch jene Gemische verkörpert werden, die innerhalb des Gebietes ABCD liegen. Die an den Eckpunkten auftretenden Gemische sind die folgenden:The ferrites according to the invention consist of nickel : .5 ferrite NiFe 2 O 4 , manganese ferrite MhFe 2 O 4 and iron ferrite Fe ^ + Fe 3+ 2 Ö 4 . With regard to the Mpl percent of each of these constituents, reference is made to the area delimited by points AB Ct) in the ternary diagram shown in the figure. It has been found that the above-mentioned particularly desirable properties are embodied by those blends which are within the scope of ABCD . The mixtures occurring at the corner points are the following:
A 75 Molprozent NiFe2O4 A 75 mole percent NiFe 2 O 4
20 Molprozent MnFe2O4 ......20 mole percent MnFe 2 O 4 ......
5 Molprozent Fe3O4 5 mole percent Fe 3 O 4
B 30 Molprozent NiFe2O4
65 Molprözent MnFe2O4
5 Molprozent Fe3O4 B 30 mole percent NiFe 2 O 4
65 mol percent MnFe 2 O 4
5 mole percent Fe 3 O 4
C 40 Molprözent NiFe2O4 ··■·■; : C 40 mol percent NiFe 2 O 4 ·· ■ · ■; :
35 Molprozent MnFe2O4
25 Molprozent Fe3O4 35 mole percent MnFe 2 O 4
25 mole percent Fe 3 O 4
D 65 Molprozent NiFe2O4
10 Molprözent MnFe2O4
25 Molprozent Fe3O4 D 65 mole percent NiFe 2 O 4
10 mol percent MnFe 2 O 4
25 mole percent Fe 3 O 4
Wie im folgenden gezeigt wird, besitzen die im obigen Gebiet liegenden Gemische die erörterten, höchst erwünschten Eigenschaften. Jedoch werden solche Eigenschaften nicht in den binären Systemen gefunden, die durch die Seiten des Diagramms dargestellt sind.As shown below, those in the above The highly desirable properties discussed. However, there will be such properties not found in the binary systems represented by the sides of the diagram.
Besonders hervorragende Gemische aus dem Gebiet ABCD der Abbildung enthalten:Particularly excellent mixtures from the ABCD area of the figure contain:
60 Mölprozerit Nickelferrit,
20 Molprözent Mangähferrit,
20 Molprözent Eisenferrit;
55 Molprözent Nickelferrit,
25 Molprözent Mänganferrit,
20 Molprözent Eisenferrit;
40 Molprözent Nickelferrit,
45 Molprözent Mänganferrit,
15 Molprözent Eisenferrit;
40 Molprozent Nickelferrit;
50 Molprözent Maiiganfefrit,
10 Molprözent Eisehferrit.60 Mölprozerit nickel ferrite,
20 mol percent manganese ferrite,
20 mole percent iron ferrite;
55 mol percent nickel ferrite,
25 mol percent male ferrite,
20 mole percent iron ferrite;
40 mole percent nickel ferrite,
45 mol percent male ferrite,
15 mole percent iron ferrite;
40 mole percent nickel ferrite;
50 mole percent Maiiganfefrit,
10 mol percent iron ferrite.
Die vorzügliche Wirkung dieser bevorzugten Gemische wird aus den in Tabelle II dargestellten Ergebnissen
sofort erkennbar.
Im allgemeinen können in den erfindungsgemäßen Gemischen geringe Anteile von Verunreinigungen vorhanden
sein. Es ist jedoch vorzuziehen daß diese Verunreinigungen 2 Molprozent des Gemisches nicht
übersteigen. Solche Verunreinigungen bestehen beispielsweise aus Zink, Zinn, Lithium und Aluminiums
ohne daß die Möglichkeiten damit erschöpft wären; Das einzige Element, das mit Sicherheit als schädlich
befunden wurde, sobald sein Anteil mehr als nur Spuren beträgt, ist Kobalt.The excellent performance of these preferred blends is immediately apparent from the results presented in Table II.
In general, small amounts of impurities can be present in the mixtures according to the invention. It is preferred, however, that these impurities do not exceed 2 mole percent of the mixture. Such impurities consist, for example, of zinc, tin, lithium and aluminum without the possibilities being exhausted; The only element that has been found to be harmful with certainty once its content exceeds trace levels is cobalt.
Um das Betriebsverhalten eines typischen, gemäß der Erfindung hergestellten Kernes bezüglich der Impuls-Empfindlichkeit im Vergleich mit einem typischen, schnellschaltenden Magnesium-Mangan-Ferritkern gleicher Größe [von der Größenordnung 0,05 Zoll (1,27 mm) Außendurchmesser, 0,03 Zoll (0,76 mm) Innendurchmesser und 0,017 Zoll (0,43 nun) Höhe] zu zeigen, wird auf die nachfolgende Tabelle verwiesen:In order to determine the performance of a typical core manufactured according to the invention with respect to the Impulse sensitivity compared to a typical, fast-switching magnesium-manganese ferrite core same size [on the order of 0.05 in (1.27 mm) outside diameter, 0.03 in (0.76 mm) Inside diameter and 0.017 in. (0.43 now) height] refer to the table below:
Antriebs
strom
.'../*.'....Völler
Drive
electricity
. '.. / * .'....
strom
J PW sturgeon
electricity
J PW
spannung
CiV1 Starting
voltage
CiV 1
Nullspannung
dVz Disturbed
Zero voltage
dV z
ti Switching time
ti
grenzenTemperature
boundaries
48OmA480 mA
48OmA
29OmA29OmA
29OmA
Anstiegs
zeitPulse-
Rise
time
4OmV6OmV
4OmV
8,5 mV10 mV
8.5 mV
1,10 {xsec0.9 $ μβέο
1.10 {xsec
22 bis 30° G0 to 80 ° C
22 to 30 ° G
Mg-Mn-Ferrit bekannter ArtCore according to the invention *.:;
Mg-Mn ferrite of known type
0,2 μβεο0.2 μβεο
0.2 μβεο
*) = 0,4 (NiFe2O1) 0,5 (MnFe2O4) o,l (Fe3O4).*) = 0.4 (NiFe 2 O 1 ) 0.5 (MnFe 2 O 4 ) o, l (Fe 3 O 4 ).
Wie der Tabelle I entnommen werden kann, weist das erfindungsgemäße Gemisch verbesserte Eigenschaften auf Gebieten auf, die bezüglich seiner Verwendung als Kern in Computereinrichtüng vöh größter Wichtigkeit sind. Vor allem ist die verbesserte Schaltzeit und die höhere Tempefaturgrenze zu vermerken, deren Bedeutung mit deh folgenden Erörterungen und Tabellen erklärt werden-soll.As can be seen from Table I, the mixture according to the invention has improved properties in areas that are greatest in terms of its use as the core in computer equipment Are important. Above all, the improved switching time and the higher temperature limit should be noted, their meaning with the following discussions and Tables-to-be-explained.
Die Aufbereitung des ι erfindungsgemäßen Materials und die Herstellung keramischer Toroide findet in einer ähnlichen Weise statt wie die anderer keramischer Ferrite. Kurz gesägt besteht das j Verfahren aus dem Mischen der Rohmaterialien j dem Aufeinander-Einwirken-Lassen; derselben, dem Zermahlen des entstandenen Produktes, dem Züfügbn vöh Bindern und Schmiermitteln, dem Pressen zu ;Toroideri und dem Sintern unter Luftabschluß bei Temperaturen zwischenThe preparation of the material according to the invention and the production of ceramic toroids take place in a manner similar to that of other ceramic ferrites. In a nutshell, the j method consists of mixing the raw materials j allowing them to act on one another; the same, the grinding of the resulting product, the addition of binders and lubricants, the pressing ; Toroideri and sintering in the absence of air at temperatures between
55 2350 und 2500° F (1288 und 1370° C). Die Formstücke werden dann von der Sintertemperatur auf eine niedrigere Temperatur von etwa 1900° F (1040° C) gekühlt Und dann rasch unter Luftabschluß weiter bis auf Zimmertemperatur. Vermutlich ist dieser Vorgang aus dem folgenden Beispiel besser zu verstehen.55 2350 and 2500 ° F (1288 and 1370 ° C). The fittings are then cooled from the sintering temperature to a lower temperature of about 1900 ° F (1040 ° C) And then quickly further to room temperature in the absence of air. Presumably this process is better understood from the following example.
Die verwendeten Rohmaterialien; sind
. Chemikalien. Um ein Mol des GemischesThe raw materials used; are
. Chemicals. To a mole of the mixture
reaktivereactive
0,6 (NiFe2O4) 0,25 (MnFe2O4) 0,15 (Fe3G)4) '~0.6 (NiFe 2 O 4 ) 0.25 (MnFe 2 O 4 ) 0.15 (Fe 3 G) 4 ) '~
herzustellen, wurden 44,83 g Nickeloxid, das .sehr wenig Verunreinigung an Kobalt (weniger als 0,01 Gewichtsprozent) enthielt, 72*557-g Mahgän-Karbönat (mit 60 % MnO) und 171,7 g Eisenoxyd abgewogenproduce 44.83 g of nickel oxide, the .very contained little contamination of cobalt (less than 0.01 percent by weight), 72 * 557 g mahogan carbonate (with 60% MnO) and 171.7 g of iron oxide weighed out
und in ein mit Gummifutter ausgekleidete, 1,21 fassendes Kugelmühlengefäß gegeben. Das Gefäß enthielt im übrigen 2,78 kg Stahlkugeln von 3I16 Zoll (4,76 mm) Durchmesser. Zur Herstellung einer breiigen Konsistenz der Mischung wurde genügend Wasser zugegeben, worauf die Mischung 16 Stunden lang gemahlen wurde. Danach wurde der Brei aus der Mühle entfernt, von den Kugeln getrennt und in einem Trockenofen zu einem Kuchen getrocknet. Der Kuchen wurde dann durch ein 20-mesh-Sieb getrieben und hierauf in einen Schmelztiegel aus reinem Aluminium verbracht, der auf eine Temperatur von annähernd 17500F (955° C) erhitzt wurde, und bei dieser Temperatur 1 Stunde lang durchweicht. Nach dem Erkalten wurde das entstandene Pulver erneut 16 Stunden lang in der Kugelmühle gemahlen und dann, wie beschrieben, getrocknet. Der trockene Kuchen wurde dann abermals mittels eines 20-mesh-Siebes 2erbröselt. Dann wurde der Binder, nämlich 21I2 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol in 10%iger wäßriger Lösung, zugegeben und die Mischung getrocknet. Die trockene Mischung wurde handgesiebt und das durch ein 100-mesh-Sieb gehende und von einem 250-mesh-Sieb zurückgehaltene Pulver gewonnen. Nach Beifügung eines 1 Gewichtsprozent Stearinsäure enthaltenden Gleitmittels wurde dieses Pulver dann sorgfältig durch ein 80-mesh-Sieb geschüttelt. Danach wurde das Pulver in die gewünschte Toroid- oder Kernform gepreßt.and placed in a 1.21-capacity ball mill jar lined with rubber lining. The vessel containing 2.78 kg of steel balls of 3 I 16 inches (4.76 mm) diameter in the other. Sufficient water was added to make the mixture mushy and the mixture was milled for 16 hours. The slurry was then removed from the mill, separated from the balls, and dried into a cake in a drying oven. The cake was then forced through a 20 mesh screen and then placed in a crucible made of pure aluminum which has been heated to a temperature of approximately 1750 0 F (955 ° C), and soaked for 1 hour at this temperature. After cooling, the resulting powder was ground again for 16 hours in the ball mill and then dried as described. The dry cake was then crumbled again using a 20 mesh screen. Then the binder, namely 2 1 I 2 percent by weight of polyvinyl alcohol in 10% aqueous solution, was added and the mixture was dried. The dry mixture was hand sieved and the powder passed through a 100 mesh screen and retained on a 250 mesh screen recovered. A lubricant containing 1% by weight stearic acid was added and this powder was then carefully shaken through an 80-mesh sieve. The powder was then pressed into the desired toroidal or core shape.
Die Kerne wurden sorgfältig erhitzt, wobei die Temperatur zunächst langsam auf 1000°F (538°C) gesteigert wurde, um den flüchtigen Binder auszutreiben, und danach auf 2400°F (13150C). Während der gesamten Erhitzungsphase wurde rund um den Kern eine kontrollierte Atmosphäre aufrechterhalten. Hierfür eignet sich eine Atmosphäre, welche dem Kernmaterial gestattet, eine Verbindung einzugehen, die der allgemeinen Formel M3O4 entspricht, wobei M ein allgemeines Symbol für das vorhandene Metallatom darstellt. Eine solche Atmosphäre ist Kohlendioxyd. Einige andere Gase, wie etwa vorgereinigter Stickstoff, können ebenfalls verwendet werden. Es muß jedoch bemerkt werden, daß Luft eine dafür ungeeignete Atmosphäre darstellt, weil sie das Material bis zu einem wesentlich höheren Sauerstoffgehalt, als der Formel M3O4 entspricht, oxydieren läßt. Wasserstoff oder reines Kohlenmonoxyd eignen sich ebenfalls nicht, weil der. Sauerstoffgehalt während der Erhitzung auf einen wesentlich niedrigeren Wert herabgedrückt würde, als durch die Formel M3O4 vorgegeben ist.The cores were carefully heated, the temperature was first slowly increased to 1000 ° F (538 ° C), in order to expel the fugitive binder, and thereafter to 2400 ° F (1315 0 C). A controlled atmosphere was maintained around the core throughout the heating phase. An atmosphere is suitable for this which allows the core material to form a compound which corresponds to the general formula M 3 O 4 , where M represents a general symbol for the metal atom present. One such atmosphere is carbon dioxide. Some other gases, such as prepurified nitrogen, can also be used. It must be noted, however, that air is an unsuitable atmosphere because it oxidizes the material to a significantly higher oxygen content than corresponds to the formula M 3 O 4. Hydrogen or pure carbon monoxide are also not suitable because of the. Oxygen content would be suppressed during the heating to a significantly lower value than is given by the formula M 3 O 4 .
Die Kerne wurden auf eine hohe Temperatur aufgeheizt, die zwischen 2350 und 25000F (1288 und 13700C) h'egt. Die Spitzentemperatur herrschte dabei I1I2 bis 3 Stunden lang. Dann wurden die Kerne imThe cores were heated to a high temperature between 2350 and 2500 0 F (1288 and 1370 0 C). The peak temperature was I 1 I for 2 to 3 hours. Then the kernels were im
' 5 Heizofen abgekühlt, indem man denselben abschaltete.
Nachdem der Heizraum des Ofens eine Temperatur zwischen 1800 und 2000° F: (984 und 10920C) erreicht
hatte, wurden die Kerne aus dem Heizraum entfernt und in ein Gebiet ■ nahe der Raumtemperatur verbracht,
wo man sie auf Raumtemperatur abkühlen ließ. Sie wurden erst aus dem Heizofen, in dem sie
die kontrollierte Atmosphäre umgab, en'.fernt, nachdem sie Raumtemperatur angenommen hatten.
Es versteht sich, daß das obige Beispiel ein typisches Verfahren für die Herstellung des erfindungsgemäßen
Gemisches darstellt. Die Verfahrensweise kann geändert werden, wenn man Abweichungen in den Rohmaterialien
kompensieren oder die Eigenschaften des Endproduktes steuern möchte. Auf diese Weise kann
man zu einer Vielfalt von Kernen kommen. Wie beschrieben, sind die beiden wichtigsten Kriterien für
eine erfolgreiche Herstellung des erfindungsgemäßen Gemisches eine sehr sorgfältige Durchmischung des
Materials vor der Ausheizung und eine kontrollierte Atmosphäre während derselben. Nach der Ausheizung
ist keine weitere Behandlung der Kerne mehr erforderlich. '5 Cooled the furnace by switching it off. After the heating chamber of the furnace a temperature of 1800-2000 ° F: reached (984 and 1092 0 C), the cores of the heating were removed and placed in an area ■ near room temperature, where they were allowed to cool to room temperature. They were only removed from the furnace in which the controlled atmosphere surrounded them after they had reached room temperature.
It will be understood that the above example represents a typical process for the preparation of the mixture according to the invention. The procedure can be changed if you want to compensate for deviations in the raw materials or to control the properties of the end product. In this way one can arrive at a variety of cores. As described, the two most important criteria for a successful production of the mixture according to the invention are a very careful mixing of the material before the heating and a controlled atmosphere during the same. No further treatment of the cores is required after baking.
Die von den beschriebenen neuen Gemischen herrührenden verbesserten Eigenschaften werden klar ersichtlich, wenn man sie einem Standard-Pulstestprogramm unterwirft, wie es normalerweise verwendet wird, um Speicherkerne bezüglich ihrer Verwendbarkeit zur Koinzidenzstromschaltung und Speicherung auszuwerten. The improved properties resulting from the new compositions described are evident seen when subjected to a standard pulse test program as normally used to evaluate memory cores with regard to their usability for coincidence current switching and storage.
In der nachstehenden Tabelle II ist Iw die Amplitude des vollen Schreib- oder Lesestroms, der mit Ib bezeichnet ist. Ipw = Ipr stellt den Störstrom dar. Die Anstiegzeit des Stromimpulses ist tr, während die Impulsdauer mit ta bezeichnet ist. Der Spannungsausgang des Kernes, der beim Umschalten von einem stabilen Zustand in den anderen abzulesen ist, wird als UV1 dargestellt. Der Lesestromimpuls folgt nach zwanzig Störimpulsen von der Amplitude Ipr. Die gestörte Nullspannung dVz ist abzulesen nach einer Folge von zwanzig Impulsen der Amplitude Ipw, die gleich Ipr ist, aber von entgegengesetztem Vorzeichen. Die Pulsfrequenz betrug 40 kHz. Die Tests wurden bei 25°C abgewickelt. Der angegebene Temperaturgrenzwert zeigt die Temperatur an, bei der die Eigenschaften des Kerns schnell und kräftig absinken.In Table II below, Iw is the amplitude of the full write or read current denoted Ib . Ipw = Ipr represents the interference current. The rise time of the current pulse is t r , while the pulse duration is denoted by ta. The voltage output of the core, which can be read when switching from one stable state to the other, is shown as UV 1 . The read current pulse follows after twenty interference pulses of the amplitude Ipr. The disturbed zero voltage dV z can be read off after a sequence of twenty pulses of amplitude Ipw, which is equal to Ipr , but of the opposite sign. The pulse frequency was 40 kHz. The tests were conducted at 25 ° C. The specified temperature limit indicates the temperature at which the properties of the core decrease rapidly and strongly.
Tabellen
A. Probestück: 0,76 mm Außendurchmesser; 0,5 mm Innendurchmesser; 0,18 mm HöheTables
A. Test piece: 0.76 mm outside diameter; 0.5 mm inner diameter; 0.18 mm high
grenzetemperature
border
7 87 8
B. Probestück: 1,27 mm Außendurchmesser; 0,76 mm Innendurchmesser; 0,43 mm Höhe.B. Specimen: 1.27 mm outside diameter; 0.76 mm inner diameter; 0.43 mm height.
grenzetemperature
border
Wie der vorstehenden Tabelle II zu entnehmen ist, weisen die erfindungsgemäßen Gemische, die in das Gebiet ABCD der Abbildung fallen, hervorragende Eigenschaften auf. Um Speicherkerne mit Koinzidenzstrom zu verwenden, ist es erforderlich, daß ein partieller Schreiberstrom ein Amplitude von 50% derjenigen des vollen Schreibstromes keine <iFz-Spannung verursacht, die verglichen mit der beim Schalten eines Kernes erzeugten dVx ins Gewicht fällt. Man sieht an der vorstehenden Tabelle, daß für Verhältnisse Ipb/Ir größer als 0,58 und oft größer als 0,6 das Verhältnis von dVx zu dVz groß genug ist, um ein befriedigendes Arbeiten der Kerne zu gestatten. Ferner ist zu sehen, daß diese erwünschten Umstände bis zu einer Temperatur von 60° C bei 30 mil (0,76 mm) Kernen und von 80°C bei 50 mil (1,27 mm) Kernen erhalten bleiben. In letzterem Fall, für den das Störverhältnis sehr groß ist, nämlich größer als 0,6, ergibt sich ein weiterer Vorteil, nämlich daß unter einer Einschränkung des brauchbaren Temperaturbereiches die Kerne mit Strömen höherer Amplituden betrieben werden können und damit schneller schalten. Die erforderlichen Antriebsströme sind anfangs ausreichend niedrig, so daß diese besondere Betriebsweise sowohl zweckmäßig als auch durchführbar ist. So ist zu sehen, daß die Kerne nach der Erfindung unter Verwendung von Strömen der gleichen Stärke betrieben werden können, wie Magnesium-Mangan-Ferritkerne. Dabei werden gleiche oder kürzere Schaltzeiten erreicht, und die Kerne können ohne Temperaturkompensation bis auf eine Temperatur von 80°C betrieben werden. Zum Vergleich dient die nachstehende Tabelle III, welche die Änderung des Verhaltens der Impulsempfindlichkeit mit der Temperatur bei einem typischen Nickel-Mangan-Eisen-Ferritkern zeigt, der aus 0,60 NiFe2O4, 0,25 MnFe2O4 und 0,15 Fe3O4 besteht.As can be seen from Table II above, the mixtures according to the invention, which fall within the area ABCD of the figure, have excellent properties. In order to use memory cores with a coincidence current, it is necessary that a partial write current with an amplitude of 50% of that of the full write current does not cause a <iF z voltage, which is significant compared to the dV x generated when a core is switched. It can be seen from the table above that for ratios Ipb / Ir greater than 0.58 and often greater than 0.6, the ratio of dV x to dV z is large enough to allow the cores to work satisfactorily. It can also be seen that these desirable conditions are maintained up to a temperature of 60 ° C for 30 mil (0.76 mm) cores and 80 ° C for 50 mil (1.27 mm) cores. In the latter case, for which the interference ratio is very large, namely greater than 0.6, there is a further advantage, namely that the cores can be operated with currents of higher amplitudes and thus switch more quickly, while restricting the usable temperature range. The required drive currents are initially sufficiently low that this particular mode of operation is both useful and feasible. Thus it can be seen that the cores of the invention can be operated using currents of the same magnitude as the magnesium-manganese ferrite cores. The same or shorter switching times are achieved and the cores can be operated up to a temperature of 80 ° C without temperature compensation. The following table III serves for comparison, which shows the change in the behavior of the pulse sensitivity with temperature for a typical nickel-manganese-iron ferrite core, which is composed of 0.60 NiFe 2 O 4 , 0.25 MnFe 2 O 4 and 0, 15 Fe 3 O 4 .
0Ctemperature
0 C
Ein anderes bevorzugtes Gemisch nach der Erfindung besteht aus 60 Molprozent Nickelferrit, 30 Molprozent Manganferrit und 10 Molprozent Eisenferrit. Es ist deshalb vorteilhaft, weil es ein leichtes Gemisch ist, das sich aus einfach zu beschaffenden Materialien zusammensetzt und ebenfalls die wünschenswerten Eigenschaften der anderen erfindungsgemäßen Ferritgemische aufweist.Another preferred mixture according to the invention consists of 60 mole percent nickel ferrite, 30 mole percent Manganese ferrite and 10 mole percent iron ferrite. It is beneficial because it is a light mixture which is composed of easy-to-obtain materials and which are also desirable Has properties of the other ferrite mixtures according to the invention.
Angesichts der obigen Ergebnisse liegt es auf der Hand, daß mit der Erfindung hervorragende neue Ferritgemische geschaffen worden sind. Insbesondere ist gezeigt worden, daß diese Gemische Eigenschaften besitzen, welche bei ihrer Verwendung als Kernmaterial in verschiedenartigen Computern zu hohen Schaltgeschwindigkeiten und niederen Temperaturkoeffizienten führen.In view of the above results, it is evident that the present invention has excellent new properties Ferrite mixtures have been created. In particular, these mixtures have been shown to have properties which are too high when used as core material in various types of computers Switching speeds and low temperature coefficients lead.
Claims (10)
35 Molprozent
25 Molprozent C 40 mole percent
35 mole percent
25 mole percent
10 Molprozent
25 Molprozent D 65 mole percent
10 mole percent
25 mole percent
Family
ID=
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