DE1917009A1

DE1917009A1 - Verfahren zur Herstellung von Mangan-Zink-Ferriten

Info

Publication number: DE1917009A1
Application number: DE19691917009
Authority: DE
Inventors: Zenger Dipl-Ing Manfred
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-04-02
Filing date: 1969-04-02
Publication date: 1970-10-08
Also published as: DE1917009B2; DE1917009C3

Description

Verfahren zur Herstellung von Mangan-Zink-Ferriten Durch die deutsche Auslegeschrift 1 123 243 ist ein oxydisches magnetisches Material auf der Basis eines Mangan-Zink-Ferrits bekannt, das aus einem gesinterten Gemisch von Eisenoxid, Manganoxid und Zinkoxid mit zusätzlich 0,05 - 0,3 Gew'c Calziumoxid und 0,005 - 0,035 Gew% Siliciumdioxid besteht.
Die Sinterung dieses Materials kann in einer sehr reinen Stickstoffatmosphäre erfolgen, die gegebenenfalls 0,4 % Sauerstoff enthält.
Das vorerwähnte magnetische Material zeichnet sich durch eine hohe Permeabilitat (1700 und höher) bei äußerst kleinen Hystereseverlusten aus.
Für den Einsatz bis zu einigen bEz geeignete Mangan-Zink-Ferrite mit mittleren Permeabilitätswerten werden bisher aus Mischungen hergestellt, deren Eisengehalt 55 Mole und mehr beträgt. Mit derart eisenreichen Zusammensetzungen können zwar ohne weiteres Ferrite mit günstigen Verlusteigenschaften erhalten werden; gleichzeitig aber geringe Inkonstanzwerte, d. h. nur geringe Veränderungen der Permeabilität bei einer bestimmten Temperatur zu erreichen> gelingt nur mit Hilfe einer verhältnismäßig aufendigen und komplizierten Sinter- und Abkühlmethode.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Mangan-Zink-Ferriten mit Anfangspermeabilitäten von 300 bis 1000 für Frequenzen bis zu einigen Hz zu schaffen, wobei die Ferrite hohe Güte mit geringer Inkonstant vereinen.
Zur Erzielung eines durch die vorerwähnten Eigenschaften ausgezeichneten Ferrits sieht das erfindungsgemäße Verahren vor, daß Kerne aus hochreinen Ausgangsstoffen der Zusammensetzung 50 - 55 Mol% Fe203, Rest MnO und ZnO, die Zusatze von O - 3 Gew% TiO2, 0,1 - 0,5 Gew% CaO, 0,003 - 0,05 Gew% SiO2 enthalten, in einer ca. 10 3 - 10-² £6 Sauerstoff enthaltenden Stickstoffatmosphäre in 2 - 5 Stunden auf 1100 - 1200 0C aufgeheizt, bei 1100 - 1250 0C in einer 10 3 - 10-1 % Sauerstoff enthaltenden Stickstoffatmosphäre gesintert und in mindestens 5 Stunden abgekühlt werden, wobei gleichzeitig der Sauerstoffgehalt der Stickstoffatmosphäre mindestens auf 10-² %, vorzugsweise auf 10-3 %, verringert wird.
Vorzugsweise wird ein Kern aus hochreinen Ausgangs stoffen der Zusammensetzung 50 - 55 MolX Fe203, Rest MnO und ZnO, der Zusätze von 0,5 - 1,5 Gew% Ti02, 0,1 - 0,3 Gew% CaO und 0,003 - 0,02 Gevg St02 enthält, in einer ca. 10-5 - 10-2 % Sauerstoff enthaltenden Stickstoffatmosphäre in 2 - 5 Stunden auf ca. 1150 oO aufgeheizt, bei 1150 °C in einer 10-3 - 10-² % Sauerstoff ent~ haltenden Stickstoffatmosphäre gesintert und in mindestens 5 Stunden abgekühlt, wobei gleichzeitig der Sauerstoffgehalt der Stickstoffatmosphäre mindestens auf 10-2 %, vorzugsweise 10-3 %, verringert wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich Ferrite mit äußerst niedrigen Inkonstanzwerten bei gleichzeitiger hoher Güte herstellen, wobei die niedrigen Inkonstanzwerte auf dem geringen Eisengehalt des Ferrits beruhen. Eine wichtige, unabdingbare Voraussetzung dafür, daß sich mit den genannten eisenarmen Zusammensetzungen niedrige Verlustwerte ergeben, sind der bereits erviähnte Eiiisatz sehr reiner Ausgangsotoffe und die vorstehend definierten Zusätze von TiO2, CaC03 und SiO2 innerhalb der vorgenannten Grenzen.
AusfUhrungsbeispiele für die Durchführung des erfindungsgemäßewn Verfahrens: 1. Ausführungsbeispiel: Es wurde ein Ferrit mit der folgenden Zusammensetzung der Ausgangastoffe verwendet: 50 Mol% Fe2P3, 35 Mol% KnO, 15 Mol% ZnO, Zusätze: 1,2 GeuS TiO2, 0,2 Get; CaO, 0,02 Gew% SiO2.
Die Ausgangsstoffe wurden trocken gemischt, 1 Stunde bei 850 0C ferritisiert und nach Einwaage der Zusätze ca. 4 Stunden naß gemahlen. Das erhaltene Pulver wurde anschließend getrocknet, mit Polydiol angerührt, granuliert und mit einem Druck von 1 t/cm2 zu ringförmigen Kernen verpreßt.
Die Kerne bzw. Preßlinge wurden in einer etwa 10-3 - 10-2 % Sauerstoff enthaltenden Stickstoffatmosphäre in 5 Stunden auf 1150 °C aufgeheizt, bei 1150 0C und der gleichen Atmosphbre gesintert und im Zeitraum von etwa 12 Stunden abgekühlt, wobei gleichzeitig der Sauerstoffgehalt der Stickstoffatmosphäre derart verringert wurde, d. h. mindestens auf 10-2 %, vorzugsweise aber auf 10 %, herabgesetzt wurde, daß nur eine geringfügige Oxydation der Kerne erfolgen konnte.
Es wurden folgende Werte gemessen: /Ua = 500, tang #/ µa = 20.10-6 (bei 1 MHz), -iz/ µa < 1.10-6.
2. Ausführungsbeispiel: Ein nach dem Verfahren nach Ausführungsbeispiel 1 behandelter Ferrit der folgenden Zusammensetzung der Ausgangsstoffe 52 Molk Fe203, 35 Mol% MnO, 13 Mole ZnO, Zusätze: 1,1 Gew% TiO2, 0,2 Gew% CaO, 0,02 Gew% SiO2 zeichnete sich durch folgende Werte aus: /Ua = 520, tang # / µa = 15,4.10-6 (bei 1 MHz), -iz/ µa = 2.10-6.
3. Ausführungsbeispiel: Ein nach dem gleichen Verfahren gefertigter Mangan-Zink-Ferrit mit der nachstehenden Zusammensetzung der Ausgangsstoffe 53 Mol% Fe203, 35 Mol% MnO, 12 MolX ZnO, Zusätze: 0,2 Gew% CaO, 0,02 Gew% SiO2 besitzt Werte für /Ua = 680, tang #/ µa = 15.10-6 (bei 1 MHz), -iz/ µa = 2.10-6.
4. Ausführungsbeispiel: Verbesserte magnetische Eigenschaften und vor allem sehr niedrige Verlustwerte lassen sich durch einen nach vorstehendem Verfahren behandelten Mangan-Zink-Ferrit der folgenden Zusammensetzung der Ausgangsstoffe gewinnen: 54 Mol% Fe2O3, 35 Mol% MnO, 11 Mol% ZnO, Zusätze: 1 Gew% TiO2, 0,4 Gew% CaO, wobei gegebenenfalls MnO und CaO als MnCO3 bzw. CaCO3 zugesetzt werden.
Die gemessenen Werte betragen µa = 600, tang #/µa = 15.10-6 (bei 1 MHz), -iz/µa = 10.10-6.
TK/µa zwischen 20 und 60 °C = 2,5.10-6/°C.
6 Patentansprüche

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Herstellung von Mangan-Zink-Perriten mit Anfangspermeabilitäten von 300 bis 1000 für Frequenzen bis zu einigen MHz, die hohe Güte mit niedriger Inkonstanz vereinen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß Kerne aus hochreinen Ausgangsstoffen der Zusammensetzung 50 bis 55 Mol% Fe203, Rest MnO und ZnO, die Zusätze von 0 bis 3 Gew% TiO2, 0,1 " 0,5 " CaO, 0,003 " 0,05 " SiO2 enthalten, in einer ca. 10-3 bis 10-2 % Sauerstoff enthaltenden Stickstoffatmosphäre in 2 bis 5 Stunden auf 1100 bis 1200 0C aufgeheizt, bei 1100 bis 1250 °C in einer 10-³ ³ bis 1 0 Sauerstoff enthaltenden Stickstoffatmosphäre gesintert und in mindestens 5 Stunden abgekühlt werden, wobei gleichzeitig der Sauerstoffgehalt der Stickstoffatmosphäre mindestens auf 1012, vorzugsweise auf 10-³ 3 % Sauerstoff veringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß Kerne aus hochreinen Ausgangsstoffen der Zusammensetzung 50 bis 55 Xol% Fe2O3, Rest MnO und ZnO, Zusätze 0,5 bis 1,5 Gew% TiO2, 0,1 " 0,3 " CaO, 0,003 " 0,02 " SiO2 in einer ca. 10-³ bis 10-² % Sauerstoff enthaltenden Stickstoffatmsophäre in 2 bis 5 Stunden auf ca. 1150 oG aufgeheizt, bei 1150 °C in einer 10-3 bis 10-2 % Sauerstoff enthaltenden Stickstoffatmosphäre gesintert und in mindestens 5 Stunden abgekühlt werden, wobei gleichzeitig der Sauerstoffgehalt der Stickstoffatmosphäre auf mindestens 10-², vorzugsweise auf 10-³ % Sauerstoff verringert wird.

5. Mangan-Zink-Ferrit, gefertigt nach dem Verfahren nach Anspruch 1 und 2, g e k e n n z e i c h n e t durch die folgende Zusammensetzung der Ausgangsstoffe 50 Mol% Fe2O3, 35 " MnO, 15 " ZnO, Zusätze 1,2 Gew% TiO2, 0,3 " CaO, 0,02 " SiO2.

4. I;Iangan-Zink-i1errit, gefertigt nach dem Verfahren nach Anspruch 1 und 2, g e k e n n z e i c h n e t durch die folgende Zusammensetzung der Äusgangsstoffe 52 Mol% Fe2O3, 35 " MnO, 13 " ZnO, Zusätze 1,1 Gew% TiO2, 0,2 " CaO, 0,02 " Si02.

5. Mangan-Zink-Ferrit, gefertigt nach dem Verfahren nach Anspruch 1 und 2, g e k e n n z e i c h n e t durch die folgende Zusammensetzung der Ausgangsstóffe 53 Mol% Fe2O3, 35 " MnO, 12 " ZnÖ, Zusätze 0,2 Gew% CaO, 0,02 " SiO2.

6. Mangan-Zink-Ferrit, gefertigt nach dem Verfahren nach Anspruch 1 und 2, g e k e n n z e i c h n e t- durch die folgende Zusammensetzung der Ausgangsstoffe 54 Mol% Fe2O3, 35 " MnO, 11 " ZnO, Zusätze 1 Gew% TiO2, 0,4 " CaO, wobei gegebenfalls MnO als MnCO3 und CaO als CaCO3 zuge-- setzt wird.