DE1671003C - Ferromagnetic manganese magnesium zinc ferrous body with a rectangular hysteresis loop for storage and switching elements and processes for their production - Google Patents
Ferromagnetic manganese magnesium zinc ferrous body with a rectangular hysteresis loop for storage and switching elements and processes for their productionInfo
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Description
Lio,s ' FeLi o , s' Fe
c 5-,, c 5- ,,
weniger als 50 Molprozent Fe2O3.less than 50 mole percent Fe 2 O 3 .
22 bis 32 Molprozent MgO,22 to 32 mole percent MgO,
20 bis 25 Molprozent MnO,20 to 25 mole percent MnO,
2 bis 10 Molprozent ZnO,2 to 10 mole percent ZnO,
0,5 bis 5 Molpro^ent XO, LiA-Cu,_2A·· Fe2+.Y O4 a = 0,9 bis 1,7,X = 0,25 bis 0,4.0.5 to 5 molar percent of XO, Li A -Cu, 2A ·· Fe 2+ . Y O 4 a = 0.9 to 1.7, X = 0.25 to 0.4.
Ein derartiger lithiumhaltiger Kupferferrit weist beispielsweise ein Verhältnis der Remanenzinduktion zur Induktion, bei der sich die Hystereseschleife 15 gerade schließt, von Br/Bcl>0,7 und eine Koerzitivfeldstärke von Hc <0,4 Oe auf. Zur Herstellung eines derartigen Ferritkörpers werden Lithiumkarbonat und Eisenoxid zu einem Lithiumferrit gebrannt. Außerdem wird Kupferoxid mit Eisenoxid zu einem 20 Kupferferrit gebrannt, und schließlich werden beide Fe/ri te gemahlen, gemischt und zu dem angegebenen Lithium-Kupfer-Ferrit gesintert. Darüber hinaus sind Mn-Mg-Rechteckferrite bekannt, die 0 bis 8 Gewichtsprozent Schwermetalloxide oder bei 27,5 bis 25 66 Molprozent MnO einen Anteil von 4 bis 25 Molprozent MO aufweisen. Darunter zählen mindestens 2 Molprozent MgO sowie mindestens 2 Molprozent Oxide des Zn, Cu, Ca und oder Cd. Dabei wird der Verwendung von 2 bis etwa 9,6 Molprozent MgO-4. Verfahren zur Herstellung eines ferromagne- 30 Anteil der Vorrang eingeräumt. Der Nachteil dieser tischen Ferrites nach einem der vorhergehenden spontanen Magnesium-Mangan-Rechteckferrite beAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus- steht darin, daß ihre Tür Speicher- und Schaltzwecke gangsmaterialien für den ferromagnetischen Kör- ausgenutzten Eigenschaften relativ stark temperatur-Such a lithium-containing copper ferrite has, for example, a ratio of remanent induction to induction at which the hysteresis loop 15 is just closing of B r / B cl > 0.7 and a coercive field strength of H c <0.4 Oe. To produce such a ferrite body, lithium carbonate and iron oxide are burned to form a lithium ferrite. In addition, copper oxide is burned with iron oxide to form a copper ferrite, and finally both ferrites are ground, mixed and sintered into the specified lithium copper ferrite. In addition, Mn-Mg rectangular ferrites are known which have 0 to 8 percent by weight of heavy metal oxides or, at 27.5 to 66 mol percent of MnO, a proportion of 4 to 25 mol percent of MO. These include at least 2 mol percent MgO and at least 2 mol percent oxides of Zn, Cu, Ca and / or Cd. The use of 2 to about 9.6 mole percent MgO-4. Method of making a ferromagne- 30 share given priority. The disadvantage of this table ferrites according to one of the preceding spontaneous magnesium-manganese rectangular ferrite claims, characterized in that the problem is that its door is used for storage and switching purposes.
wobei für XO die Oxide Li2O und CaO verwendet sind.where the oxides Li 2 O and CaO are used for XO.
2. Ferrit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 4 bis 8 Molprozent ZnO und 1 bis 3 Molprozent Li2O verwendet sind.2. Ferrite according to claim 1, characterized in that 4 to 8 mol percent ZnO and 1 to 3 mol percent Li 2 O are used.
3. Feiril nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch etwa folgende Zusammensetzung:3. Feiril according to claim 1, characterized by approximately the following composition:
43 Molprozent Fe^O3,
30 Molprozent MgO,
20 Molprozent MnO,43 mole percent Fe ^ O 3 ,
30 mole percent MgO,
20 mole percent MnO,
4 Molprozent ZnO,4 mole percent ZnO,
2 Molprozent CaO,2 mole percent CaO,
1 Molprozent Li2O.1 mole percent Li 2 O.
per mit Li2O und CaO gemischt und nach keramischen Gesichtspunkten gepreßt und gesintert werden.mixed with Li 2 O and CaO and pressed and sintered according to ceramic criteria.
5. Verfahren zur Herstellung eines ferromagnetischen Ferrites nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurchgekennzeichnet,daß Mangan-Magnesium-Zink-Ferritpulver mit Li2O und CaO gemischt und nach keramischen Gesichtspunkten gepreßt und gesintert wird.5. A method for producing a ferromagnetic ferrite according to any one of claims 1 to 4, characterized in that manganese-magnesium-zinc-ferrite powder is mixed with Li 2 O and CaO and pressed and sintered according to ceramic criteria.
Die Erfindung bezieht sich auf einen ferromagnetischen Mangan-Magnesium-Zink-Ferritkörper mit rechteckförmiger Hystereseschleife sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to a ferromagnetic manganese-magnesium-zinc ferrite body rectangular hysteresis loop and a method for its production.
Derartige ferromagnetische Ferritkörper mit einer rechteckförmigen Hystereseschleife sind sehr gut für magnetische Speicher- und Schaltzwecke geeignet.Such ferromagnetic ferrite bodies with a rectangular hysteresis loop are very good for magnetic storage and switching purposes.
Es sind einerseits derartige, sogenannte Rechteckferrite bekannt, bei denen sich während der nach keramischen Gesichtspunkten vorgenommenen Herstellung die rechteckförmige Hystereseschleife spontan ausbildet. Zu diesen Rechteckferriten zählen beispielsweise Mangan-Magnesium-Ferrite, die gegebenenfalls einen Zusatz von Zinkoxid aufweisen. So ist es beispielsweise bekannt, 14 Gewichtsprozent MgO mit 30 Gewichtsprozent MnO2 und 56 Gewichtsprozent rotem Eisenoxid zu mischen, in einer Stickstoffatmosphäre bei 125O0C zu brennen, so daß ein gesinterter Körper entsteht, der ein Verhältnis der Remanenzinduktion zur Sättigungsinduktion von Br/Bs = 0,83 und eine Koerzitivkraft von Hc = 2,1 Oe abhängig sind, so daß diese Körper lediglich in einem Temperaturbereich von etwa 20 bis 400C, allenfalls zwiscnen 10 und 400C, ohne zusätzliche Temperaturoder Stromregelungen verwendbar sind. In diesem Bereich weichen die Extremwerte der betreffenden Eigenschaften um etwa 10% voneinander ab. Der Nachteil der spontanen lithiumhaltigen Nickel- oder Kupferferrite besteht darin, daß sie infolge einer relativ hohen Magnetostriktion zu magnetostriktiven Schwingungen bei der Bewältigung von Speicheroder Schaltaufgaben Anlaß geben und so zu erhöhten Störspannungen führen. Das Nutz-Störspannungsverhältnis ist daher relativ gering, so daß Speicherund Schaltelemente unter Verwendung dieser Ferritkörper zusätzlich gedämpft werden müssen. Neben den sogenannten spontanen Rechteckferritkörpern sind auch sogenannte induzierte Rechteckferritkörper bekannt, bei denen der Rechteckcharakter der Hystereseschleife erst durch eine Temperaturbehandlung in einem Magnetfeld entsteht. Die induzierten Rechteckferritkörper werden insbesondere aus sogenannten Perminvarferriten hergestellt. Das sind in der Regel Nickeloxid und Kobaltoxid enthaltende, überstöchiometrische Ferrite, die nach der Sinterung langsam abgekühlt werden. Zur Ausbildung des Rechteckcharakters der Hystereseschleife werden diese Kerne bei einigen 10O0C in einem Magnetfeld getempert oder direkt nach dem Sintern in einem Magnetfeld abgekühlt. Obwohl diese induzierten Rechteckferritkörper ein größeres Betriebstemperaturgebiet als die spontanen Rechteckferritkörper der obenOn the one hand, such so-called rectangular ferrites are known in which the rectangular hysteresis loop forms spontaneously during manufacture, which is carried out according to ceramic criteria. These rectangular ferrites include, for example, manganese-magnesium ferrites, which may have an addition of zinc oxide. For example, it is known to mix 14 percent by weight of MgO with 30 percent by weight of MnO 2 and 56 percent by weight of red iron oxide, to burn it in a nitrogen atmosphere at 125O 0 C, so that a sintered body is produced which has a ratio of remanence induction to saturation induction of B r / B s = 0.83 and a coercive force of H c = 2.1 Oe are dependent, so that these bodies are only in a temperature range of about 20 to 40 0 C, most-acres 10 and 40 0 C, no additional temperature or current controls used . In this range, the extreme values of the properties in question deviate from one another by around 10%. The disadvantage of the spontaneous lithium-containing nickel or copper ferrites is that, as a result of a relatively high magnetostriction, they give rise to magnetostrictive oscillations when coping with storage or switching tasks and thus lead to increased interference voltages. The useful interference voltage ratio is therefore relatively low, so that storage and switching elements using these ferrite bodies have to be additionally attenuated. In addition to the so-called spontaneous rectangular ferrite bodies, so-called induced rectangular ferrite bodies are also known, in which the rectangular character of the hysteresis loop is only created by a temperature treatment in a magnetic field. The induced rectangular ferrite bodies are produced in particular from so-called perminvar ferrites. These are usually over-stoichiometric ferrites containing nickel oxide and cobalt oxide, which are slowly cooled after sintering. To form the rectangular character of the hysteresis loop, these cores are tempered in a magnetic field at a few 10O 0 C or cooled in a magnetic field directly after sintering. Although these induced rectangular ferrite bodies have a larger operating temperature range than the spontaneous rectangular ferrite bodies of the above
angegebenen Art aufweisen, zeichnen sie sich durch eine relativ große Schaltkonstantc aus, so daß derartige Ferritkörper bei Rechenaufgaben mit großen Rechengeschwindigkeiten nicht brauchbar sind.Have specified type, they are characterized by a relatively large Schaltkonstantc, so that such Ferrite bodies are not useful in arithmetic tasks with high computing speeds.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen.The invention is based on the object of eliminating these disadvantages.
Nach der Erfindung sollen ferromagnetische Mangan-Magnesium-Zink-Ferritkörper mit weniger als 50 Molprozent Fe2O3, d. h. unterstöchiometrische Mangan-Magnesium-Ferritkörper, folgende Zusammensetzung aufweisen:According to the invention, ferromagnetic manganese-magnesium-zinc ferrite bodies with less than 50 mol percent Fe 2 O 3 , ie substoichiometric manganese-magnesium ferrite bodies, should have the following composition:
<52 Molprozent Fe7O3,<52 mole percent Fe 7 O 3 ,
20 bis 25 Molprozent MnO,20 to 25 mole percent MnO,
22 bis 32 Molprozent MgO,22 to 32 mole percent MgO,
2 bis 10 Molprozent ZnO,2 to 10 mole percent ZnO,
0,5 bis 5 Molprozent XO,0.5 to 5 mole percent XO,
wobei für XO die jeweils für sich bekannten Oxide Li2O und CaO verwendet sind.where the oxides Li 2 O and CaO, which are known per se, are used for XO.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden entweder die Ausgangsmaterialien für den ferromagnetischen Körper mit den Zusatzoxiden gemischt und nach keramischen Gesichtspunkten gepreßt und gesintert, oder Mangan-Magnesium-Zink-Ferritpulver wird mit den Zusatzoxiden gemischt und nach keramischen Gesichtspunkten gepreßt und gesintert. Bei Verwendung von Lithiumkarbonat als Ausgangsprodukt setzt sich dasselbe im Verlauf des Brennprozesses in Lithiumoxid und Kohlenstoffdioxid um, wobei sich das Lithiumoxid in das Ferritgitter einbaut.According to the inventive method either the starting materials for the ferromagnetic Body mixed with the additional oxides and pressed according to ceramic criteria and sintered, or manganese-magnesium-zinc-ferrite powder is mixed with the additional oxides and after ceramic Pressed and sintered. When using lithium carbonate as the starting product the same is converted into lithium oxide and carbon dioxide in the course of the firing process, whereby the lithium oxide builds into the ferrite grid.
Durch den Zusatz von jeweils an sich bekanntem Lithiumoxid und Kalziumoxid zu den unterstöchiometrischen Magnesium-Mangan-Zink-Ferriten wird deren Temperaturverhalten überraschenderweise entscheidend verbessert. Vergleichende Versuche an unterstöchiometrischem Mangan-Magnesium-Zink-Ferrit mit 1 Molprozent Li2O bzw. 1 Molprozent Li2O und 2 Molprozent CaO ergaben, daß bei kombinierter Anwendung von Li2O und CaO im Vergleich zu Kernen, die nur Li2O enthielten, um etwa 10% höhere Nutzspannungen bei gleichbleibender Störspannung erzielbar sind. Beide Kernsorten, d. h. die nur mit Li2O und die zusätzlich mit CaO versetzten unterstöchiometrischen Mangan-Magnesium-Zink-Ferrite, besitzen zwar einen großen Betriebstemperaturbereich von etwa 10 bis 60° C. Bei Aussinterung beider Ferritstoffe auf gleiche Nutzspannung besitzt jedoch der Ferrit mit CaO und Li2O einen etwa um 5°C höheren Betriebstemperaturbereich, so daß dadurch die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besonders vorteilhaft gelöst wird. .By adding lithium oxide and calcium oxide, which are known per se, to the substoichiometric magnesium-manganese-zinc ferrites, their temperature behavior is surprisingly significantly improved. Comparative tests on substoichiometric manganese-magnesium-zinc ferrite with 1 mol percent Li 2 O or 1 mol percent Li 2 O and 2 mol percent CaO showed that when Li 2 O and CaO were used in combination with cores containing only Li 2 O contained, around 10% higher useful voltages can be achieved with constant interference voltage. Both core types, ie the only with Li 2 O and the sub-stoichiometric manganese-magnesium-zinc-ferrites mixed with CaO, have a large operating temperature range of about 10 to 60 ° C. When both ferrite substances are sintered to the same useful voltage, the ferrite also has CaO and Li 2 O have an operating temperature range which is approximately 5 ° C. higher, so that the object on which the invention is based is achieved in a particularly advantageous manner. .
Im folgenden wird ein Ausführungsbe.sp.el Tür dieThe following is an example of the door
Herstellung und die EigenschaftenemesJpejcher-Manufacture and the properties of the Jpejcher
ringkernes aus einem erfindungsgemaßen Ferrukorpertoroidal core made of a ferrous body according to the invention
angegeben ^ ^^ ^ ^^ erfincjungs_indicated ^ ^^ ^ ^^ erfinc boys _
gemäßen Ferrit gefertigten Speicherringkern 1 dessen ,o Außendurchmesser 1,2 mm beträgt. Durchι daszentrale Speicherloch 2 sind Leitungen 3a b.s 3c geführt, die zur Durchführung der Speicheraufgaben dienen. In F i ε 2 ist das Zusammensetzungsdiagramm mit der dem Beispiel zugeordneten Zusammensetzun2 A dargestellt. M . Kerne der folgenden Zusammensetzung 43 Molprozent Fe2O3, 30 Molprozent MgO, 20 Molprozent MnO, 4 Molprozent ZnO, 2 Molprozent CaO und I.Mo prozent Li2O weisen nach der Sinterung und Abkühlune unter den üblichen Bedingungen folgende Mittelwertebe\if = 55UmA1Vv ~~ "'--·''■ ■ · auf. storage ring core 1 made according to ferrite, the outer diameter of which is 1.2 mm. Through the central storage hole 2 lines 3a to 3c are passed, which are used to carry out the storage tasks. The composition diagram with the composition assigned to the example is shown in F i ε 2. M. Cores of the following composition 43 mol percent Fe 2 O 3, 30 mole percent MgO, 20 mole percent of MnO, 4 mole percent of ZnO, 2 mole percent CaO, and Li 2 O comprise I.Mo percent after sintering and Abkühlune under the usual conditions, the following mean values be \ i f = 55UmA 1 Vv ~~ "'- ·''■ ■ · on.
Nutzspannung 1/F1 (mV) ..
StörspannungdV. (mV)... Usable voltage 1 / F 1 (mV) ..
Interference voltage dV. (mV) ...
Schaltzeitt„s(mV) Switching time t " s (mV)
uVJdV.uVJdV.
25° C25 ° C
5959
7,57.5
0,880.88
7,97.9
60 C60 C
85 7,2 0,785 7.2 0.7
11,711.7
Durch die gemeinsame Verwendung der Zusätze Kalziumoxid und Lithiumoxid wird nicht nur die Sinterführung vereinfacht, sondern es wird vor allemBy using the additives calcium oxide and lithium oxide together, not only does that Simplified sintering guide, but above all it is
die Temperaturkonstanz verbessert.the temperature constancy improves.
Mit diesen Kernen ausgerüstete Speicher sind im Temperaturbereich von +5 bis +6O0C und bei temperaturabhängiger Stromregelung von -5 bis über 70" C ohne zusätzliche KompensationselementeEquipped with these nuclei memory are in the temperature range of +5 to + 6O 0 C and temperature-dependent current control of -5 to about 70 "C without additional compensation elements
verwendbar. Zusätzliche Störspannungen durch magnetostriktive Schwingungen sind derart gering, daß eine Bedämpfung der Kerne, die bisher durch Vergießen derselben vorgenommen wurde, nicht erforderlich ist.usable. Additional interference voltages due to magnetostrictive Vibrations are so small that a damping of the cores, which was previously caused by potting the same was made is not required.
Hierzu 1 Üiatt ZeichnungenIn addition 1 Üiatt drawings
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