DE1471343A1 - Ringfoermiger Magnetkern und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

• "Ringförmiger Magnetkern und Verfahren zu seiner Herstellung" Die Erfindung bezieht sich auf einen ringförmigen Magnetkern, der sich zur Verwendung als sogenannter Speicherkern eignet, und auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Magnetkernes. Heutzutage finden Speicherelemente bekanntlich allgemeine Ver. wendung in elektronischen Rechenmaschinen. Ihre Brauchbarkeit für diese Verwendung wird durch die sogenannten Impulskennlinien oder dynamischen Kennlinien der betreffenden Speicherelemente bestimmt. Wichtig ist in diesem Zusammenhang ein deutlicher Unterschied zwischen dem Höchstwert uV1 des ungestörten Eins-Signals und dem Höchstwert dVz des ungestörten Null-Signals (bei einem guten Speicherelement sind der Wert uV1 und der Wert rVl, d.h. der Höchstwert des gestörten Eins-Signals, bekanntlich nur sehr wenig voneinander verschieden). Bei den Magnet. kernen gemäß der Erfindung wird die Forderung bei einem Störverhältnis von 0,61 erfüllt. Außerdem muß bei einer gegebenen Anstiegzeit des Steuerstromes der Zeitraum zwischen dem Anfang des Steuerstromimpulses und dem Zeitpunkt, zu dem die Ausgangsspannung des Eins-Signals ihren Höchstwert erreicht., innerhalb eines weiten Temperaturbereiches einen nahezu konstanten Wert aufweisen. Aus praktischen Gründen bezieht man diesen Wert vorzugsweise nicht auf den Anfang des Steuerstromimpulses, sondern auf den Zeitpunkt, in dem der Steuerm strom eine Stärke von 10 % seines Höchstwertes erreicht. Unter der Spitzenzeit (T p ) eines Magnetkernes versteht man dabei Aden Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt, in dem der Steuerstrom eine Stärke von 10 % seinen Höchstwertes erreicht, und dem Zeitpunkt, in dem die Ausgangespannung des vom betreffenden Steuerimpuls erzeugten Eine..Signales maximal geworden ist. Diese Spitzenzäit ist selbstverständlich von der Anstieg-#zeit (Vr) des Steuerstromimpulaes abhängig. Bei den Unter. suchungen, die zur vorliegenden Erfindung geführt haben, be. trug diese Anstiegzeit stets 0,1 Mikrosekunde. Eine weitere wichtige kennzeichnende Impulseigenschaf t ist in diesem Zusammenhang die Schaltzeit T.. Je kürzer diese Schaltzeit, Je "schneller" ist das Speicherelement. Deshalb ist man im allgemeinen bestrebt, möglichst niedrige Werte der Schaltzeit zu erhalten. Beim Magnetkern gemäß der Erfindung hat T s einen Wert von höchstens 0,7 Mikrosekunde. Bisher hat man die von Temperaturänderungen auftreten. den Änderungen der Stromimpulskennlinien von Speicherelementen meist durch Ändern der Steuerstromstärke korrigiert. Auch hat man ganze Systeme von Speicherelementen in einem Thermostaten angeordnet, um störende Temperaturänderungen zu verhüten.
• Diese Verfahren sind jedoch kompliziert-und umständlich. Außerdem sind sie unbrauchbar, wenn im Betrieb des Systems Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Speicherelementen dadurch auftreten, daß ein Element in einem bestimmten Zeitraum häufiger umgeschaltet wird als ein anderes. Deshalb ist es wichtig, Speicherelemente zur Verfügung zu haben, die nicht nur ein ausreichend großes Rechteckigkeitsverhältnis der Hystereseschleife aufweisen, sondern bei denen auch die Ausgangsspannung des Eine..Signals sowie die Spitzenzeit innerhalb eines weiten Temperaturbereiches nicht oder nur in ge" ringem Maße von der Temperatur abhängig sind. Die Magnetkerne-gemäß der Erfindung bestehen aus Stoffen.Mit einer Zusammensetzung etwa der Formel Li20.5pe20 3 Um zum Ausdruck zu bringen, daß es sich hierbei um ein Spinellm ferrit handelt» verwendet man in diesem Zusammenhang auch ge. lägentlieh die Formel (Li 095 pe Os,5) pe2 04. Im Rahmen der Erfin. dung sind geringe Abweichungen von dieser Formel möglich, die sich auf folgende Weise beschreiben lassen. Verwendet man für die betreffenden Stoffe die Formel LixFey0zi so müssen x, y und 'z die folgenden Bedingungen erfüllen. 7*8 (x + 3Y) ii-:890s 09 ig x 0,22 y und 399 z 4so.
• Stoffe dieser Zusammensetzungen sind an sich bereits bekannt, Bisher war es jedoch nicht gelungen, aus ihnen Speicherelemente mit ausreichend grosser Rechteckigkeit der Hystereseschleife aufzubauen. Überraschenderweise stellte es sich jedoch heraus, daß dies dennoch möglich-war, sofern man sich auf ringförmige Magnetkerne mit einem Außendurchmesser von höchstens 0,9 mm und einem Innendurchmesser von mindestens der Hälfte des Außen. durchmessers beschränkt und eine besondere Sintertechnik anwendet. Auf diese Weise lassen sich Speicherkerne mit einem Wert des Quotienten (bei einem Störverhältnis von 0,61), einem Temperaturkoetfizienten des Wertes uV1 von höchstens 0,7 % je OC und einem Temperaturkoeffizienten des Wertes T von höchstens 0,03 % je OC, beide im Temperaturbereich zwi-0 von höchstens sehen 0 C und 800C. und einer Schaltzeit T, 0,7 Mikrosekunde erhalten. Der Temperaturkoeffizient des Wertes dVz im betrachteten Temperaturbereich ist vernachlässigbar klein, derjenige des Wertes T, (der übrigens weniger kritisch Ist) ist etwa gleich demjenigen des Wertes T p Die Herstellung einen Magnetkernes nach der Erfindung erfolgt auf naohntehende Weine. Ein Gemisch'aus einer feingemahlenen Lithimverbindung (meist Lithiumkarbonat) und teingemahlenem Einenoxyd (das gegöbenenfalle-durch eine Einenverbindung., die .bei starkee Erhitzung in Eisenoxyd übergehen kann" ersetzbar ist) wird durch Erhitzung auf eine Temperatur zwischen 5000c und 75&C vorgebrannt. Das Verhältnis zwischen den Lithium-und Einemengen im Ausgangsgemisoh wird so gewählt" daß es etwa d« Lithium-Bisen-Verhältnis gemäß der Formel-Li 20 5Fe203 entspricht" wobei berücksichtigt werdeh muß, daß bei der Erhitzung eine geringe Lithiummenge verdampfen kann. Das vorgebrannte Ausgangsgemisch wird nach dem Abkühlen in die gewünsch-' te Form gepresst und das Pressprodukt Innerhalb eines Zeitraumes von 90 SektInden in Luft oder einem Lufteauerstoffgemisch auf einer Unterlage aus hochschmelzendem Metall oder einer hochsehmelzenden Metallegierung auf eine Temperatur zwischen 12750c und 13309C erhitzt. Diese Temperatur wird 4 bis 12 Minuten autrechterhalteng wonach das gesinterte Produkt mit einer Geschwindigkeit von höchstens 30 OC in der Minute auf eine Temperatur zwischen 875PC und 1030 0 C abgekühlt wird. Dann wird.
• das gesinterte Produkt dadurch schnell abgekühlt. daß es mit Luft oder einem Luftsauerstoffgemisch von Zimertemperatur in Berührung gebracht wird. Es folgen jetzt drei Beiap iele zur Erläuterung der Erfindung. B e i s p i e 1 1 Ein Gemisch aus 16,7 Mol.% feinverteiltem Lithiumkarbonat, L12C0 3 , und 83,3 Mol.% feinverteiltem Eisenoxyd, Fe20 3 , wird zwei Stunden bei 5500C vorgebrannt. Nach Abkühlen des Vorbrennproduktes wurden daraus Ringe gepresst. Diese Ringe wurden in Luft auf einer lWermunterlage aus Platin oder einer Platin-Rhodiumlegierung In einem elektrischen Ofen in-einexi e7 Zeitraum von 60 Sekunden auf eine Temperatur von 130000 ge'-q bracht, 10 Minutenauf dieser Temperatur gehalteno dann J,» Verlaut von 35 Minuten in und mit dem Ofen auf 950 0 C abgekühlt, danach aus dem Ofen entfernt und in Berührungmit Luft von Zimmertemperatur abgeschreckt.
• Der'Außendurchmesser der erhaltenen Sinterkörper betrug 0"820mw der Innendurchmesser 0.500 mm. Die kennzeichnenden Impulseigen-# schaften sind in der Tabelle unter I angegeben.
• B e i s p i e 1 11 Ein Gemisch aus 16,3 Mol.% feinverteiltem Lithiumkarbonat, L12 00 Y und 83"7 mol.% feinvertegtem Eisenoxyd, Fe,0 3 , wurde zwei Stunden bei 750 0 0 vorgebrannt. Nach Abkühlen den Vorbrenn-. produktes wurden davon Ringe gepreset. Diese Ringe wurden in Luft auf einer Brennunterlage aus Platin oder einer Platin-Rhodiumlegierung in einem elektrischen Ofen in einem Zeitraum von 45 Sekunden auf eine Temperatur von 1282 OC gebracht, . 10 MiA nuten auf dieser Temperatur gehalten, dann im Verlauf von 28 Minuten in und mit dem Ofen auf 9800C abgekühlt., danach aus dem Ofen entfernt und in Berührung mit Luft von Zimmertemperatur abgeschreckt.
• Der Außendurchmesser und der Innendurchmesser der hergestellten Sinterkörper sind gleich denjenigen der nach Beispiel I hergestellten Sinterkörper. Die kennzeichnenden Impulseigenschaften sind in der Tabelle unter II angegebin. B e i s p i e 1 111 Ein Gemisch aus 17,9 Mol.% feinverteiltem Lithiumkarbonat, Li 2 CO 3 , und 82,1 Mol.%-feinvertelltem Eisenoxyd" Fe20 -3 , wurde zwei Stunden bei 7500C vorgebrannt. Nach Abkühlen den Vor. brennprodukten wurden davon Ritge gepresst. Diese Ringe wurden in Luft auf einer Brennunterlage aus Platin oder einer Platin,-Rhodlumlegierung in einem,elektrischen Ofen in einem Zeitraum von 45 Sekunden auf eine Temperatur von 13000C ge. bracht, 10 Minuten auf dieser Temperatur gehalten., dann im Verlauf von 50 Minuten in und mit dem Ofen auf 900 0 abgekilhlt,9 dann aus dem Ofen entfernt und in Berührung mit Luft von Zimmertemperatur abgeschreckt.
• Die Außen. und Innendurchmesser der hergestellten Sinterkör. per sind gleich denjenigen der nach Beispiel I hergestellten Sinterkörper'. Die kennzeichnenden Impulaeigenschaften sind in der naehatehenden Tabelle unter III angegeben.

Claims (1)

1. Patentans2rüche 1. Ringförmiger Magnetkern mit einem Außendurchmesser von höchstens 0,9 mmj# einem Innendurchmesser von mindestens der Hälfte des Außendurchmessers, einer Schaltzei-t von höchstens 0,7 Mikrosekunde, einem Wert es Quotienten (bei einem Störverhältnis von 0.61), einem Temperaturkoeffizienten des Wertes uV1 von höchstens 0,7 % je 0 C und einem Temperaturkoeffizientendes Wertes T p von höchstens 0,03 % Je OG, beide im Temperaturbereich zwischen 0 0 C und 80 0 C, welcher Magnetkern aus einem Ma. terial mit einer chemischen Zusammensetzung nach der Formel Li x Fe y 0 Z besteht, wobei - 7,8 -3y) 8,0, o,ig x 0,22 y -3,9 Z 4,09 2, Verfahren zum Herstellen eines Magnetkernes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangsgemisch aus feinverteilten Oxyden von Lithium und Eisen (von welchen Oxydeh jedes ganz oder zum Teil durch eine gleichwertige Menge mindestens einer Verbindt#ng des betreffenden Metalles, die bei starker Erhitzung in das betreffende Oxyd übergehen kann, ersetzbar'ist, in welchem Ausgangsgemisch die relativen Mengen an Lithium (umgerechnet in Li 0) und Eisen 2 (umgerechnet in Fe 2 0 _3) 16 bis 18 Mol.% Li 2 0 und 82 bis 84 Mol.% Fe 2 0 3 betragen, durch Erhitzen bei einer Temperatur zwischen 50C>OC und 7500C vorgebrannt, das Vorbrennprodukt nach Ab- kühlen in die gewünschte Form geprL:#sst, das Pi#essprodukt innerhalb eines Zeitraumes von 90 Sekunden in Luft Odem einem Luftsauerstoffgemisch auf einer Unterlage aus hoch. schmelzendem Metall oder einer hochsehmelzenden Metalllegierung auf eine Temperatur zwischen 1275 0 0 und 1330 0 C erhitzt, diese Temperatur vier bis zwölf Minuten aufrechterhalten, dann das geaihterte Produkt mit einer Geschwin. 0 digkeit von höchstens 30 C in der Minute auf eine Tempera... tur zwischen 8750C und 10300 C abgekühlt und schließlichin Berührung mit Luft oder einem Luftsauerstoffgemisch von Zimmertemperatur abgeschreckt wird.