DE1799008B1

DE1799008B1 - Gesintertes ferrit und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE1799008B1
Application number: DE19671799008
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Chiba; Eiichi Hirota; Yoshio Tawara
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1967-02-14
Filing date: 1967-02-14
Publication date: 1976-12-16

Description

Diese Erfindung betrifft gesintertes Ferrit und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Eine magnetische Legierung, wie Fe-Al oder Fe-Al-Si, mit einer hohen Permeabilität wurde bis jetzt in großem Maße als Magnetkopf-Polspitze verwendet, war jedoch in den elektromagnetischen Eigenschaften bei hoher Frequenz und in der Lebensdauer nicht völlig zufriedenstellend, da sie keinen hohen elektrischen Widerstand und keine hohe mechanische Härte aufweist.

Ferrit hat eine hohe magnetische Permeabilität und einen hohen elektrischen Widerstand und ist besonders für die Verwendung in einem Magnetkopfkern geeignet. Zahlreiche Versuche richteten sich auf die Bereitung eines Magnetkopfkernes aus Ferrit in gesinterter oder in Einkristallform. Das Ferrit in einer gesinterten Form wird gewöhnlich nach dem sogenannten Sinterungsverfahren hergestellt, bei dem ein Wärmeverfahren ohne Druck oder ein sogenanntes Heißpreßverfahren mit einem Heißpreßvorgang angewendet werden. Das Ferrit, welches in einem Sinterungsverfahren hergestellt wird, neigt zu einer hohen Porosität. Der Heißpreßvorgang erzeugt ein Ferrit mit einer kleinen Durchschnittskorngröße und einer niedrigen Porosität. Es war deshalb schwierig, sowohl die Porosität als auch die Durchschnittskorngröße von Ferrit bei Verwendung entweder eines Sintervorgangs oder eines Heißpreßvorgangs in einem einzigen Arbeitsgang zu steuern. Der Magnetkopfkern erfordert einen Kopfspalt in der Größenordnung von etwa 1 μ und eine hohe mechanische Festigkeit, die eine lange Lebensdauer des Magnetkopfes ergibt. Dies bedingt, daß sowohl die Durchschnittskorngröße als auch die Porosität des gesinterten Ferrits gesteuert werden müssen.

Ein Ferrit in einer Einkristallform ist gut geeignet für die Verwendung in einem Magnetkopfkern, da es keine Porosität hat und von Einkornform ist. Es ist jedoch schwierig, ein solches Ferrit herzustellen, und zwar in hohen Produktionsraten bei niedrigen Kosten, wobei der Einkristall des Ferrits eine gewünschte Zusammensetzung hat, die gleichmäßig durch den gesamten Kristall verteilt ist, und der Kristall von ausreichender Größe ist, um einen Magnetkopf daraus herzustellen. Ein Einkristall des Ferrits ist gewöhnlich hart, aber spröde. Diese Sprödigkeit verhindert, daß der Einkristall des Ferrits leicht zu einer Magnetkopf-Polspitze durch einfache Maschinenbearbeitung verarbeitet werden kann, und sie verursacht auch eine Beschädigung aufgrund der hohen Laufgeschwindigkeit des Bandes.

Ein Magnetkopfkern wird gemäß einem herkömmlichen Verfahren gebildet, indem eine Polspitze aus einem Einkristallferrit oder aus der oben genannten magnetischen Legierung mit einem Joch verklebt wird, welches aus gesintertem Ferrit besteht. Eine solche Form erfordert zusätzliche komplizierte Verfahrensschritte. Ein Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfkernes mit verbesserten elektrischen und magnetischen Eigenschaften bei hohen Frequenzen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfkerns mit einer langen Lebensdauer.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfkerns mit einer Polspitze und einem Joch in einem einzigen Körper. Diese und andere Ziele werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich werden. In den Zeichnungen ist

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Magnetkopfkerns aus zwei heißgepreßten Ferritelementen gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Vorderansicht des Magnetkopfkerns der Fig.l,

F i g. 3 eine Querschnittsansicht des Magnetkopfkerns der Fig. 1, die entlang den gegenüberliegenden, einander anstoßenden Oberflächen der Elemente verläuft, d. h. entlang der Linie 3-4,

F i g. 4 eine graphische Darstellung des Erwärmungsplanes zur Herstellung von gesintertem Ferrit gemäß der Erfindung,

F i g. 5 eine graphische Darstellung der Lebensdauer über der Durchschnittskorngröße des gesinterten Ferrits,

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht eines geformten Stabes aus heißgepreßtem Ferrit gemäß der Erfindung, F i g. 7 eine Querschnittsansicht des geformten Stabes der F i g. 6,

F i g. 8 eine perspektivische Ansicht eines zusammengefügten Stabes, der mit Glasfaden versehen ist, F i g. 9 eine perspektivische Ansicht eines geklebten Stabes, der an der Polspitzenoberfläche poliert ist,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines mit einer Nut versehenen Stabes,

F i g. 11 eine graphische Darstellung der Frequenz über der Maximalausgangsspannung des gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Magnetkopfes mit Bezugnahme auf die Frequenzcharakteristiken eines üblichen Magnetkopfkerns aus einer magnetischen Legierung, wie Sendust.

Bevor mit einer genauen Beschreibung des neuartigen Verfahrens zur Herstellung eines Magnetkopfkerns aus heißgepreßtem Ferrit gemäß der Erfindung fortgefahren wird, wird die Konstruktion des Magnetkopfkerns unter Bezugnahme auf die F i g. 1,2 und 3 der Zeichnungen beschrieben, in denen das Bezugszeichen 10 einen Magnetkopfkern in seiner Gesamtheit kennzeichnet, der aus zwei Elementen 1 und 2 aus heißgepreßtem Ferrit besteht. Die beiden Elemente 1 und 2 bilden Joche \b und 2b mit einer Dicke von 0,3 bis

1,0 mm und sind miteinander verbunden, indem Glasabstandsstücke 3 und 4 verwendet werden. Die Polspitzen la und 2a haben eine Dicke, die etwa gleich der Spurbreite eines herkömmlichen Bandes ist Die Breite der Glasstücke 3 beträgt zwischen 0,1 und 1,0 μ. Eine Kerbe 5 wird dazu verwendet, einen Glasfaden zu halten, der während des Erwärmungsvorgangs zum Schmelzen des Glases in einen Spalt zwischen den beiden Elementen 1 und 2 eindringt.

Das neuartige Verfahren zur Herstellung des Magnetkopfkerns 10 gemäß der Erfindung kann in vier Schritten durchgeführt werden, d.h. (1) durch Herstellung eines in dem Verfahren heißgepreßten Körpers aus einer Ferritzusammensetzung, (2) durch Formen des heißgepreßten Körpers zu einem Stab mit bestimmter Form, (3) durch Verbindung von zwei dieser Stäbe und (4) durch einen Schneidevorgang, um die verbundenen Stäbe zu magnetischen Kopfkernen zu zerschneiden, die eine geeignete Dicke haben und von bestimmtem Querschnitt sind, wie es im folgenden erklärt werden wird.

Der Zubereitungsvorgang umfaßt das anfängliche Erwärmen eines kaltgepreßten Körpers aus einer Ferritzusammensetzung in einer Form bis auf eine Temperatur von über 1000° C, das Halten des kaltgepreßten Körpers auf dieser Temperatur für einen Zeitraum, der mehr als 30 min beträgt, während der kaltgepreßte Körper mehr als 10 min lang gepreßt wird, um einen gesinterten Körper mit einer hohen Dichte zu bilden, das Erwärmen des gesinterten Körpers auf eine Temperatur über der anfangs verwendeten Erwärmungstemperatur ohne Druck, das Halten des gesinterten Körpers auf dieser höheren Temperatur für mehr als 30 min, während der gesinterte Körper mehr als 10 min lang gepreßt wird, um die Korngröße des gesinterten Körpers zu erhöhen, und das Abkühlen des gesinterten Körpers auf Raumtemperatur (etwa 25 bis 35° C) ohne Druck im Ofen.

Bei dem Formungsvorgang wird der erhaltene gesinterte Körper zu einem Stab geschnitten, dessen Querschnittsform durch die F i g. 7 gekennzeichnet ist. Die Spitzenfläche wird anfangs mit einem Läppungsmittel, wie Cr₂O₃, poliert und anschließend mit einer Diamantenpaste bearbeitet.

Das Oberteil des Stabes wird teilweise durch Aufdampfen mit einem Titanfilm in einer Dicke von 0,1 bis 1,0 μ überzogen. Zwei so hergestellte Stäbe, von denen der eine nicht mit diesem aufgedampften Film überzogen ist, werden an den polierten Oberflächen zusammengefügt, indem ein Haltewerkzeug verwendet wird. Dieser Titanfilm garantiert leicht den Spitzenspalt von 0,1 bis 1,0 μ, wenn die beiden Stäbe zusammengebracht sind. Ein Glasfaden von 0,1 bis 0,4 mm Durchmesser wird in die Nut 5 und in das Innere des Spitzenspaltes (F i g. 8) eingebracht. Die zusammengebrachten Stäbe mit den Glasfäden werden in einer nicht oxydierenden Atmosphäre, wie N2-Gas, auf eine Temperatur erwärmt, bei der die Glasfäden schmelzen und in den Spitzenspalt sowie in den unteren Verbindungsraum eindringen können, und sie werden dann im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt, um einen geklebten Kopfkern mit einem Spitzenspalt von 0,1 bis 1,0 μ zu bilden. Der geklebte Stab wird an der oberen Fläche der Spitze gelappt und poliert, um den aufgedampften Titanfilm davon zu entfernen.

Der sich ergebende geklebte Stab wird zu einem Magnetkopfkern von vorher genannte Dicke und mit einer Querschnittsform, wie sie durch die F i g. 1 bis 3 dargestellt wird, geschnitten, indem ein übliches und geeignetes Schneidewerkzeug, wie ein Diamantenrad, verwendet wird.

Jede Ferritzusammensetzung mit einer hohen magnetischen Permeabilität und einer hohen magnetischen Maximalinduktion B_n, ist verwendbar. Geeignete Ferritzusammensetzungen sind Ni-Zn-Ferrit, Mn-Zn-Ferrit, U-Zn-Ferrit, Cu-Zn-Ferrit, Mg-Zn-Ferrit und Y-Eisengranat (Y₃FesOi₂). Bevorzugte Ferritzusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben, wobei die Zusammensetzungen in Molprozent angegeben sind:

Tabelle 1

Mn-Zn-Ferrit

Ni-Zn-Ferrit

MnO 15-50

ZnO 0-25

Fe₂O₃ 48-65

NiO 10-25 ZnO 10-30 Fe₂O₃ 48-58

Gemäß der Erfindung wurde entdeckt, daß ein Magnetkopfkern mit überragenden elektrischen Eigenschaften bei hohen Frequenzen und mit überragender Lebensdauer hergestellt werden kann, indem ein Ferrit verwendet wird, welches sowohl eine Porosität von weniger als 0,1 Volumen-Prozent als auch eine Durchschnittskorngröße größer als 30 μ aufweist.

Es ist schwierig, ein Ferrit herzustellen, welches sowohl eine Porosität von weniger als 0,1 Volumen-Prozent als auch eine Durchschnittskrongröße größer als 30 μ aufweist, indem nur ein einziger Heißpreßarbeitsgang verwendet wird. Ein einziger Heißpreßarbeitsgang bei einer niedrigen Temperatur von 800° C bis 1250° C ergibt eine hohe Dichte, aber eine kleine Durchschnittskorngröße. Ein einziger Heißpreßarbeitsgang bei einer hohen Temperatur von 1250° C bis 1400° C ergibt eine große Durchschnittskorngröße, aber eine niedrige Dichte, deren Ursache in der Schwierigkeit liegt, das vorher in dem kaltgepreßten Körper eingeschlossene Gas zu entfernen.

Gemäß der Erfindung wurde entdeckt, daß ein Ferrit mit sowohl einer Porosität von weniger als 0,1 Volumen-Prozent als auch einer Durchschnittskorngröße größer als 30 μ hergestellt werden kann, indem eine Kombination eines Heißpressens und eines Erwärmens ohne Druck verwendet wird.

In Fig.4 kennzeichnet die gestrichelte Linie einen Zeitraum, in welchem ein Druck auf die Ferritzusammensetzung aufgebracht wird. Ein kaltgepreßter Körper einer gegebenen Ferritzusammensetzung wird auf eine Temperatur A zwischen 1100 und 1250° C erwärmt und auf dieser Temperatur für einen Zeitraum X von 30 min bis 5 Stunden gehalten, um einen gesinterten Ferritkörper zu bilden. Während dieses Zeitraumes X wird die Ferritzusammensetzung mit einem Druck von mehr als 50 kg/cm² für eine Zeitdauer von 10 min bis 2 Stunden heißgepreßt Der Zeitraum des Heißpressens kann zu jeder gewünschten Zeit innerhalb des Zeitraumes X angesetzt werden. Ein bevorzugter Zeitraum des Heißpressens liegt in dem Endteil des Zeitraumes X, wie es in F i g. 4 gezeigt wird, da das Gas, wie z.B. die Luft, das in dem kaltgepreßten Körper eingeschlossen ist, leicht während der Erwärmung ohne Druck austritt

Wenn der kaltgepreßte Körper nur durch die Heißpressung während des Zeitraumes X behandelt wird, neigt der gesinterte Ferritkörper dazu, eine Phase

von <x-Fe2O₃ zu enthalten, welche die magnetischen Eigenschaften des fertigen gesinterten Ferritkörpers nachteilig beeinflußt. Die Temperatur A ist eine Temperatur, bei der das gesinterte Ferrit kein merkbares Kornwachstum zeigt, selbst wenn es für einen langen Zeitraum von mehr als 5 Stunden erwärmt wird. Deshalb hat der in der Zeitperiode X erhaltene gesinterte Körper eine hohe Dichte aufgrund des Heißpreßvorgangs, besitzt jedoch auch eine geringe Korngröße von weniger als 5 μ.

Der so hergestellte gesinterte Körper wird danach auf eine Temperatur B von 1250 bis 1400⁰C erwärmt und auf dieser Temperatur für einen Zeitraum Y von 30 min bis 10 Stunden gehalten. Während der Periode Y wird der gesinterte Körper mit einem Druck von mehr als 50 kg/cm² für einen Zeitraum von 10 min bis 3 Stunden gepreßt. Das Heißpressen kann zu irgendeiner günstigen Zeit vorgenommen werden und geschieht vorzugsweise gegen Schluß des Zeitraumes Y. Die Wärmebehandlung in dem Zeitraum Y sorgt für eine große Korngröße größer als 30 μ.

Nach dem Zeitraum F wird der gesinterte Körper im Ofen ohne Druck auf Raumtemperatur abgekühlt.

In F i g. 5 wird die Lebensdauer in Stunden angegeben, in welcher die Ausgangsspannung eines Magnetkopfes um 3 dB absinkt, und aus dieser Darstellung ist klar ersichtlich, daß ein Ferrit mit einer Durchschnittskorngröße größer als 30 μ Lebensdauer von mehr als 500 Stunden garantieren kann. Vorzugsweise liegt die Durchschnittskorngröße bei über 50 μ. Die Durchschnittskorngröße wird bestimmt, indem eine Anzahl von Körnern in einer gegebenen Fläche einer mikroskopischen Fotografie bei gegebener Vergrößerung in Verbindung mit einem Verfahren errechnet wird, welches auf den Seiten 1690 bis 1693 des ASTM-Buches aus dem Jahre 1955 definiert ist, d.h. E 89-52.

Ein Gemisch aus einer obenerwähnten Ferritzusammensetzung wird bei einer Temperatur von 800 bis 1100⁰C kalziniert und mit einem oder ohne irgendein Bindemittel bei Raumtemperatur zu irgendeiner gewünschten Form in einer an sich gut bekannten Keramikfabrikationstechnik gepreßt. Ein so hergestellter, kaltgepreßter Körper wird in eine Form eingebracht, die aus irgendeinem schwer schmelzbaren Material hergestellt ist, wobei der Körper in ein Pulver aus schwer schmelzbarem Material eingebettet wird, und in einem vertikalen elektrischen Ofen erwärmt. Ein oberer Stempel kann einen Druck auf den kaltgepreßten Körper durch das einbettende Pulver ausüben, indem eine herkömmliche Preßmaschine verwendet wird.

Es ist wichtig, daß das einbettende Pulver mit der Ferritzusammensetzung nicht reagiert und während der Wärmebehandlung nicht an dem Ferritkörper anklebt. Gemäß der Erfindung wurde entdeckt, daß ein geeignetes Pulver aus AI2O3 besteht, welches aus geschmolzenem AI2O3 mit einer Reinheit von mehr als 99 Gew.-°/o und mit einer Durchschnittskorngröße von 60 bis 300 μ hergestellt ist.

Geeignete Materialien für eine Form und einen Stempel sind alle schwer schmelzbaren Materialien, die eine hohe mechanische Festigkeit bei der hohen Temperatur des Heißpressens und einen hohen Widerstand gegen Oxydation und gegen eine Reaktion mit AI2O3 aufweisen.

Bevorzugte Materialien sind Siliziumkarbid und Siliziumnitrid. Ein gewöhnliches Graphit ist für das Heißpressen der Ferritzusammensetzung nicht geeignet, da das Graphit Kohlenstoffmonooxyd erzeugt, welches leicht die Ferritzusammensetzungen reduziert. Die neuartige Wärmebehandlung zur Herstellung eines heißgepreßten Körpers aus der Ferritzusammensetzung gemäß der Erfindung kann in Luft durchgeführt werden. Eine bevorzugte Erwärmungsatmosphäre ist ein verringerter Luftdruck von weniger als 100 mm Hg. Der verringerte Druck kompliziert zwar den Erwärmungsapparat, hat jedoch eine große Wirkung bei der Reduzierung der Porosität des sich ergebenden gesinterten Körpers der Ferritzusammensetzung.

Zunächst wird ein kaltgepreßter Körper aus einer Ferritzusammensetzung in einer Form bis auf eine Temperatur von über 1000⁰C erwärmt, wonach der kaltgepreßte Körper auf dieser Temperatur für einen Zeitraum gehalten wird, der langer ist als 30 min. Der kaltgepreßte Körper wird mehr als 10 min lang gepreßt, um einen gesinterten Körper mit einer hohen Dichte zu gewinnen. Dann wird der gesinterte Körper auf eine Temperatur über der anfangs verwendeten Erwärmungstemperatur ohne Druck erwärmt und auf dieser höheren Temperatur für mehr als 30 min gehalten, während dessen er langer als 10 min gepreßt wird, um seine Korngröße zu erhöhen. Das Abkühlen des gesinterten Körpers auf Raumtemperatur (etwa 25 bis 35° C) erfolgt ohne Druck im Ofen.

Der fertige gesinterte Körper wird zu einem Stab von z. B. 2,3 mm Dicke, 5 mm Breite und 35 mm Länge geschnitten. Der Stab wird mit einem herkömmlichen Läppungsmittel, wie Cr2O3, gelappt und zu einem Stab geformt, dessen Querschnittsansicht durch die F i g. 7 festgelegt ist, und zwar nach den bekannten Techniken. Nach dem Formen wird der Stab an den Oberflächen 11 und 12 der zwei hervorstehenden Teile durch eine Diamantenpolierpaste poliert. Zwei der so hergestellten Stäbe werden mit den Oberflächen 11 und 12 zusammengefügt, indem ein herkömmliches Haltewerkzeug verwendet wird. Einer der beiden Stäbe ist teilweise auf der Oberfläche 12 durch eine Vakuumaufdampfung mit einem Metallfilm 13 von ungefähr 0,1 bis 1,0 μ Dicke und etwa 150 μ Breite auf an sich bekannte Weise überzogen. Der aufgebrachte Film sichert einen Kopfspalt von 0,1 bis 1,0 μ, wenn die beiden Stäbe zusammengefügt werden. Der Aufdampfungsfilm kann aus jedem geeigneten Metall, wie Titan, hergestellt werden.

Die F i g. 8 zeigt, daß der zusammengefügte Stab 20 auf solche Weise in einen Ofen eingebracht wird, daß die Kerbe 5 oben liegt. Zwei Glasfäden 15 und 16 werden in die Kerbe 5 und in das Innere des Spitzenspaltes eingelegt. Der zusammengefügte Stab 20 mit den Glasfaden 15 und 16 wird in einer nichtoxydierenden Atmosphäre, wie Stickstoff, auf eine Temperatur erwärmt, bei der die Glasfäden 15 und 16 schmelzen und in den Spalt 17 zwischen den beiden Stäben eindringen, und sie werden dann im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt. Eine nicht oxydierende Atmosphäre ist wichtig, um die Absonderung von a-Fe2U3 zu verhindern, welches sich in dem gesinterten Ferritkörper absondert, wenn der gesinterte Ferritkörper in Luft auf eine Temperatur von 500 bis 900⁰C erwärmt wird, während er mit dem geschmolzenen Glas in Berührung steht. Das abgesonderte a-Fe2O3 beeinträchtigt die magnetischen Eigenschaften des Ferrits. Es wurde gemäß der Erfindung entdeckt, daß die nicht oxydierende Atmosphäre während des Schmelzens der Glasfäden eine große Wirkung bei der Unterdrückung der

unerwünschten Absonderung von A-

Die Glasfadenzusammensetzung hat auch eine große Wirkung auf die Lebensdauer des sich ergebenden Magnetkopfes. Notwendige Eigenschaften der Glaszusammensetzung sind eine mechanische Härte, die etwa gleich der des gesinterten Ferrits ist, eine ausgezeichnete Haftung zwischen den beiden Stäben und ein Schmelzpunkt unter 900° C.

Eine geeignete Glaszusammensetzung ist eine Zusammensetzung mit einer mechanischen Vickers-Härte, die sich von der des Ferrits um weniger als ±30% unterscheidet. Ein ausgezeichneter Magnetkopfkern kann hergestellt werden, indem eine Glaszusammensetzung mit einer Vickers-Härte verwendet wird, die sich von der des Ferrits um weniger als ±15% unterscheidet. Die in der Tabelle 1 aufgeführten Ferritzusammensetzungen können einen ausgezeichneten Magnetkopfkern bilden, wenn sie mit den in der Tabelle 2 aufgeführten Glaszusammensetzungen kombiniert werden, wobei die Zusammensetzungen in Gew.-% ausgedrückt sind:

Tabelle 2	Beispiele	B	C	²5
	A

Bestandteile und		56,2	70,9
Eigenschaften	22,5	7,6	16,4	30
S1O2	21,0	4,5	1,0
Na2O		30,0
K2O		1,2	0,5
PbO		0,3	0,3
AI3O3		02		35
Sb2O3			5,0
MnO			2,0
CaO			3,9
BaO
MgO	56,5	620	675	40
B2O3	500
Erweichungstemperatur		95	105
(⁰C)	77
Linearer Ausdehnungs		540	550
koeffizient (χ 10 ⁷)	510			45
Vickers-Härte

Das Mn-Zn-Ferrit und das Ni-Zn-Ferrit gemäß der Erfindung haben in etwa, als Durchschnittswert, einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 90 χ ΙΟ-⁷ und 96 χ 10-⁷ und eine Vickers-Härte von 600 bzw. 630. Die in der Tabelle 2 aufgeführten Glaszusammensetzungen haben eine Vickers-Härte, die sich um weniger als ±30% von denen der Mn-Zn-Ferrite und der Ni-Zn-Ferrite unterscheidet, und sie können einen Magnetkopfkern mit einer überragenden Lebensdauer ergeben. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Glaszusammensetzung hat keine kritische Wirkung auf die Lebensdauer.

Eine Glaszusammensetzung aus 2,6 Gew.-% SiO₂, 80 Gew.-% PbO, 1,0 Gew.-% Al₂O₃,8,8 Gew.-% ZnO und 7,6 Gew.-% B2O3 hat z. B. einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 95 χ ΙΟ-⁷, der dicht bei dem der oben genannten Ferrite liegt, und eine Vickers-Härte von 300, die wesentlich niedriger als diejenige der oben genannten Ferrite ist, und diese Glaszusammensetzung kann keinen Magnetkopfkern mit überragender Lebensdauer ergeben.

Die geklebten Stäbe 20 werden auf der Oberfläche 18 der Spitze geläppt und poliert, um den Teil mit dem im Vakuum aufgedampften Film zu entfernen und um eine Krümmung der Oberfläche zu erzeugen, wie sie in F i g. 9 gezeigt wird, wobei dieses Verfahren bekannt ist. Der polierte Stab der Fig.9 wird an der polierten Spitzenoberfläche 18 mit Nuten versehen, wie es Fig. 10 zeigt, wobei ein Diamantenrad-Schneidegerät verwendet wird. Jede Nut 21 hat eine Breite von z. B.

0,6 mm und eine Tiefe von z. B. etwa 0,5 mm. Jede Erhöhung 22 zwischen den Nuten hat eine Breite von etwa 0,35 mm, was etwa der Summe aus der Spurbreite eines Bandes und der Breite des Diamantenrades entspricht, welches zum Zerschneiden verwendet wird, wie es unten genauer ausgeführt werden wird. Es ist ein wichtiges Merkmal, daß die Nuten auf solche Weise hergestellt werden, daß der Winkel θ zwischen einer Seitenwand 24 der Nut und der Bodenfläche 23 praktisch 90° beträgt.

Der mit Nuten versehene Stab wird zu einem Magnetkopfkern mit einer Dicke von etwa 1 mm mit Hilfe eines Diamantenrad-Schneidgerätes auf an sich herkömmliche Weise zerschnitten. Der so erzeugte Magnetköpfkern wird auf der durch den Pfeil in F i g. 3 gekennzeichneten Oberfläche poliert

Eine solche Form der Polspitze, wie sie durch die Fig.3 gezeigt wird, hat gemäß der Erfindung darin einen Vorteil, daß die Dicke der Polspitze la und 2a sich nicht mit der Abnahme der Höhe der Polspitze während des Betriebes verändert Außerdem ermöglicht es die neuartige Form, die mechanische Festigkeit des Joches \b und 2b zu erhöhen und die Reluktanz des Joches \b und 26 zu verringern. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Magnetkopfkern leicht durch einen einfachen Maschinenarbeitsgang hergestellt werden kann, was nur niedrige Kosten zur Folge hat

Ein Magnetkopfkern, der nach dem neuartigen Heißpreßverfahren gemäß der Erfindung hergestellt ist, kann einen überragenden Magnetkopf bilden, der einen optimalen Aufnahmestrom von weniger als der Hälfte dessen gewöhnlicher Magnetköpfe hat, die z. B. einen Kern aus einer magnetischen Fe-Al-Si-Legierung aufweisen.

Im folgenden werden nicht beschränkende Beispiele bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung angegeben:

Beispiel 1

Ein Gemisch aus 32 Molprozent MnO, 16 Molprozent ZnO und 32 Molprozent Fe₂Oa wird zwei Stunden lang bei 1100⁰C kalziniert zu einem feinen Pulver zermahlen und zu einer Scheibe von 36 mm Durchmesser und 5 mm Höhe bei einem Druck von 300 kg/cm² gepreßt.

Der gepreßte Körper wird in eine Form aus Siliziumnitrid eingeführt während er in geschmolzenes Tonerdepulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 80 μ eingebettet ist und er wird dann in einem Elektroofen, der mit einer Druckmaschine ausgerüstet ist, auf 1200⁰C in einer Stunde in Luft erwärmt. Der gepreßte Körper wird auf dieser Temperatur für eine Stunde gehalten, während er durch einen Druck von 250 kg/cm² 30 min lang im letzten Zeitraum der Erwärmungsperiode auf 1200⁰C heißgepreßt wird, um so ein gesintertes Ferrit zu bilden. Das gesinterte Ferrit wird anschließend auf 1350°C ohne Druck in 10 min erwärmt und vier Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten, während es mit einem

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ίο

Druck von 250 kg/cm² in den letzten 30 min dieser Erwärmungsperiode auf 1350° C heißgepreßt wird.

Schließlich wird der gesinterte Körper im Ofen ohne Druck auf Raumtemperatur abgekühlt. Der sich ergebende gesinterte Körper hat eine Porosität von weniger als 0,1 Volumen-Prozent und eine durchschnittliche Korngröße von etwa 200 μ und wird auf eine der obigen Beschreibung ähnliche Weise zu einem Stab geformt, dessen Querschnitt in Fi g. 7 gezeigt wird.

Einer der so hergestellten Stäbe wird mit einem Titanfilm durch Aufdampfen auf ähnliche Weise wie in der obigen Beschreibung überzogen und wird mit einem anderen solchen Stab zusammengefügt, der keinen solchen aufgedampften Film aufweist, wobei ein an sich bekanntes Werkzeug verwendet wird. Zwei Glasfäden mit einer Zusammensetzung aus 22,5 Molprozent S1O2, 21 Molprozent NazO und 56,5 Molprozent B2O3 werden auf die zusammengefügten Stäbe auf ähnliche Weise wie in der obigen Beschreibung aufgebracht. Die mit den beiden Glasfäden versehenen, zusammengefügten Stäbe werden in Stickstoffgas 10 min lang auf 750° C erwärmt und dann im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt.

Die aneinander haftenden Stäbe werden auf eine ähnliche Weise wie in der obigen Beschreibung zu einem Magnetkopfkern zerschnitten, nachdem sie mit Nuten versehen und poliert wurden. Ein Magnetkopf mit einem so erzeugten Magnetkopfkern besitzt eine maximale Wiedergabeausgangsspannung von 3,5 mV bei einer Frequenz von 4 MHz und einer Bandgeschwindigkeit von 20m/sec. Fig. 11 zeigt, daß der neuartige Magnetkopfkern überlegen ist in der Frequenz über der maximalen Ausgangsspannung gegenüber dem herkömmlichen Magnetkopfkern, der aus einer herkömmli-

chen Magnetlegierung besteht, wie Sendust, die aus Fe-Al-Si besteht. Der Magnetkopfkern, der so erzeugt wurde, besitzt eine überragende Lebensdauer, so daß sich die anfängliche maximale Ausgangsspannung von 3,5 mV innerhalb von 100 Betriebsstunden bei einer Frequenz von 4 MHz und einer Bandgeschwindigkeit von 20 m/sec nicht ändert und nur um 0,5 mV nach 1000 Betriebsstunden abnimmt.

Beispiel 2

Ein Gemisch aus 50 Molprozent Fc2O3, 35 Molprozent NiO und 15 Molprozent ZnO wird zu einem gesinterten Körper auf die ähnliche Weise wie in Beispiel 1 verarbeitet, mit der Ausnahme der anfänglichen Erwärmungstemperatur. In diesem Beispiel 2 beträgt die anfängliche Erwärmungstemperatur 1250°C. Der sich ergebende gesinterte Körper besitzt eine Porosität von weniger als 0,1 Volumen-Prozent und eine durchschnittliche Korngröße von 100 μ.

Die Verarbeitung zu einem Magnetkopfkern geschieht ebenfalls auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 mit Ausnahme der Glaszusammensetzung. Glasfäden aus einer Zusammensetzung nach Beispiel B in Tabelle 2 werden in den Kopfspalt eingebracht, indem in einer Stickstoff atmosphäre auf 900⁰C für 10 min erwärmt wird.

Ein Magnetkopf, der einen so hergestellten Magnetkopfkern enthält, hat eine maximale Wiedergabeausgangsspannung von 4,OmV bei einer Frequenz von 2,7 MHz und einer Bandgeschwindigkeit von 12 m/sec. Die anfängliche maximale Wiedergabeausgangsspannung von 4,0 mV verringert sich nur um weniger als 2,0 mV nach 1000 Betriebsstunden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gesintertes Ferrit, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchschnittskorngröße größer als 30 μ und die Porosität kleiner als 0,1 Volumen-Prozent ist.

2. Gesintertes Ferrit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferrit 15 bis 50 Molprozent MnO, 0 bis 25 Molprozent ZnO und 48 bis 65 Molprozent Fe2O₃ enthält.

3. Gesintertes Ferrit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferrit 10 bis 25 Molprozent NiO, 10 bis 30 Molprozent ZnO und 48 bis 58 Molprozent Fe₂O₃ enthält.

4. Gesintertes Ferrit nach Anspruch 1,2 oder 3 zur Verwendung für einen Magnetkopfkern mit einem Magnetspalt und mit einer um den Magnetkopfkern gewundenen Drahtschleife zur Umwandlung eines vom Magnetspalt empfangenen Magnetflusses in ein elektrisches Signal, oder zur Umwandlung eines elektrischen Signals in einen Magnetfluß am Magnetspalt.