DE2022778C3 - Mangan-Zink-Ferrite - Google Patents

Mangan-Zink-Ferrite

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DE2022778C3
DE2022778C3 DE2022778A DE2022778A DE2022778C3 DE 2022778 C3 DE2022778 C3 DE 2022778C3 DE 2022778 A DE2022778 A DE 2022778A DE 2022778 A DE2022778 A DE 2022778A DE 2022778 C3 DE2022778 C3 DE 2022778C3
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    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
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    • C04B35/26—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on ferrites
    • C04B35/2658—Other ferrites containing manganese or zinc, e.g. Mn-Zn ferrites

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Description

0,03 bis 0,5 Gew.-% Co1O3,
0,5 bis 2,1 Gew.-% SnÖ„
0.02 bis 0,1 Gew.-% Li1O".
0,025 bis 0,18 Gew.-Vi CaO und
0,008 bis 0.025 Gew.-% SiO2.
2. Mangan-Zink-Ferrite bestehend aus
33,0 bis 36,0 Mol-% MnO,
53,5 bis 55,0 Mol-% Fe1O3 und
restlichen Mol-% ZnO
gekennzeichnet durch Zusätze an Kobalt, Zinn, Lithium, Calcium und Silicium, bezogen auf ihre Oxyde in folgenden Anteilen:
0,05 bis 0,28 Gew-% Co2O3,
1,0 bis 2,5 Gew-% SnO2,
0,025 bis 0,1 Gew.-% Li2O,
0,02 bis 0,3 Gew.-% CaO und
0,005 bis 0,03 Gew.-% SiO2.
Die Erfindung betrifft Mangan-Zink-Ferrite für magnetische Materialien mit verbesserten magnetischen Eigenschaften, insbesondere mit verbessertem Gütefaktor, verbessertem Hysteresisverlustfaktor und verbesserten Temperaturkoeffizienten der Anfangspermeabilität.
Mangan-Zink-Ferrite haben als weiche magnetische Materialien im Fernmeldewesen in dem Frequenzband bis nahe 100 kHz weite Verbreitung gefunden. Reine Mangan-Zink-Ferrite, die lediglich aus den Grundbestandteilen Manganoxid, Zinkoxid und Eisenoxid bestehen, haben jedoch ungenügende Güte- und Hysteresisverlustfaktoren und sind bezüglich anderer magnetischer Eigenschaften unbefriedigend. Um den Anforderungen an die magnetischen Materialien auf den verschiedensten Anwendungsgebieten besser gerecht zu werden, hat man bereits versucht, die magnetischen Eigenschaften der Mangan-Zink-Ferrite durch Zugabe verschiedener Verbindungen zu verbessern.
Ein Beispiel hierfür läßt sich der US-Patentschrift 3106 534 (britische Patentschrift 9 23991, deutsche
Auslegeschrift 1 1 23 243, holländische Palentschrift 108 427, französische Palentschrift 12 46 679) entnehmen. Hier werden der Gütefaktor und der Hysteresisverlustfaktor durch die kombinierte Zugabe von Calciumoxid (CaO) und Siliciumdioxid (SiO2) wesentlich verbessert.
Dabei war auch schon bekannt, zusätzlich zu dem Calciumoxid und dem Siliciumoxid auch noch Zinnoxid hinzuzufügen.
Durch die NL-OS 68 10 514 (US-Patentschrift 35 74 116) ist auch schon ein Mangan-Zink-Ferrit bekanntgeworden, der Beimengungen von Kobaltoxid (Co2Oj) besitzt und dem zusätzlich entweder Zinnoxid (SnO2) oder Lithiumoxid (Li2O) oder Calciumoxid und Siliciumoxid (SiO2) hinzugefügt wurden.
Der schnelle Fortschritt auf dem Gebiet des Fernmeldewesens drän«t zur Miniaturisierung und zur verbesserten Arbeitsleistung von Magnetkernen sowie zu größerer Beständigkeit des magnetischen Materials. Entsprechend dem Wunsch, Fernmeldeeinrichtungen in einem möglichst weiten Arbeitstemperaturbereich einsetzen zu können, besteht ein großes Interesse an magnetischen Materialien, deren Anfangspermeabilität einen konstanten Temperaturkoeffizienten über einen weiten Temperaturbereich aufweist.
Die bisher bekanntgewordenen magnetischen Materialien werden solchen Anforderungen bisher nicht in befriedigender Weise gerecht. Die vorerwähnten Mangan-Zink-Eisenoxyd-Mischungen mit CaO- und SiO2-Zusätzen haben zwar einen verbesserten Gütefaktor sowie einen verbesserten Hysteresisverlustfaktor gegenüber bekannten, vergleichbaren Mischungen ohne solche Zusätze, den steigenden Anforderungen an die Magneteigenschaften konnte man jedoch auch hierdurch nicht gerecht werden. Außerdem weisen derartige Mischungen den Nachteil auf, daß der Temperaturbereich, in dem die Anfangspermeabilität einen konstanten Temperaturkoeffizienten aufweist, sehr beschränkt ist.
Es ist auch schon (z. B. durch die britische Patentschrift 1092 009) bekanntgeworden, durch die Zugabe von Kobaltionen zu Mangan-Zink-Ferriten den Temperaturkoeffizienten der Eingangspermeabilität günstig beeinflussen zu können.
Die Zugabe von Kobalt ist jedoch ungünstig im Hinblick auf eine Verbesserung des Gütefaktors und des Hysteresisverlustfaktors. Außerdem ist der gewünschte niedrige, konstante Temperaturkoeffizient über einen weiten Temperaturbereich allein durch die Zugabe von Kobalt nicht ohne Schwierigkeiten erhältlich und wenn, nur bei Verringerung des Gütefaktors und Erhöhung des Hysteresisverluslfaktors.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Mangan-Zink-Eisenoxyd-Material anzugeben, das einen kleinen Gütefaktor (tan ό/μ), einen niedrigen Hysteresisverlustwert (Zi10) und über einen möglichst weiten Temperaturbereich einen niedrigen und konstanten Temperaturkoeffizienten der Anfangspermeabilität aufweist. Insbesondere soll das Mangan-Zink-Ferrit-Material einen kleinen Gütefaktor (tan Λ/,") von weniger als 1,5 ■ 10~6, einen niedrigen Hysteresisverlustfaktor (Zi10) von weniger als 5 und einen gewünschten Wert in dem Bereich von 0,3 ■ 10~fi bis 1,0 · 10"h für einen konstanten Temperaturkoeffizienten der Anfangspermeabilität 1/(/(,H20-IT) bei Temperaturen von —20 bis 8O0C aufweisen.
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die Mangan-Zink-Ferrite zusammengesetzt sind aus
34,0 bis 38,0 MoI-% MnO,
52,3 bis 56,0 MoI-% Fc2O, und
restlichen Mol-% ZnO
mit Zusätzen an Kobalt. Zinn. Lithium. Calcium und Silicium, bezogen auf ihre Oxyde in folgenden Anteilen:
der fünf Teilbereiche ist der Temperaturkoeffizient der Anfangspermeabilität einer Magnetprobe bestimmt durch die Gleichung
0,03 bis 0,5 Gew.-% Co1O.,.
0,5 bis' 2.1 Gcw.-% SnO,."
0,02 bis 0,1 Gew.-% Li, Ö.
0,025 bis 0,18 Gew.-% Ca~O und
0,008 bis 0,025 Gew.-"/«, SiO2.
Mit solchen erfindungsgemäßen Ferriten sind Gütefaktoren unter 0.8 ■ 10~6 und Hysteresisverlustfaktoren unter 2,7 erhältlich, während es möglich ist. einen gewünschten konstanten Wert zwischen 0,3 · ΙΟ""6 und 1,0 · I0"6 für den Temperaturkoeffizicnten der Anfangspermeabilität, jeweils gemessen bei 100 kHz, zu erhalten.
Mangan-Zink-Ferritc nach der Erfindung können weiter einen Gütefaktor tan ο/« kleiner als 1.5 · 10"". einen Hysteresisvcrlustfaktor kleiner als 5 und Temperaturkocffizienien l/</(,"2o ' I Ή zwischen 0,3 · 10~" und 1,0 · 10"6 mit kleinen Abweichungen von ±20% in dem Temperaturbereich von —20 bis 8QC C, jeweils gemessen bei 100 kHz. aufweisen, sofern die ferritischen Grundbestandteile und die Zusätze innerhalb der nachstehenden Bereiche liegen
wobei
und
die Permeabilitäten bei T1,
MnO 33-36 Mol-%
Fe2Oj 53,5-55,0 Mol-%
ZnO restlichen Mol-%
Co2O3 0,05-0,28 Gew.-%
SnOo 1,0-2,5 Gew.-%
LbO 0,025-0,1 Gew.-%
CaO 0,02-0,3 Gew.-%
SiO2 0,005-0,03 Gew.-%
Der Hysteresisverlustfaktor und der Gütefaktor sind durch die folgende Gleichung definiert:
R tan Λ
II) L Il
3/2
TT I ■ / .
wobei
L ■■
effektiver Kern widerstand (<2),
Induktivität,
Anfangspermeabilität des Kernes,
effektive Permeabilität des Kernes,
effektives Kernvolumen (cm3) und
Meßstrom (A)
Der Temperaturkoeffizient der Anfangspermeabilität l///(//|o · ■ I 7) ist wie folgt definiert:
Der Temperaturbereich von — 20° C bis + 80D C ist in Teilbereiche zu je 200C unterteilt, wobei in jedem Teilbereich die höchste Temperatur mit T1 und die niedrigste Temperatur mit T2 bezeichnet ist. Bezüglich jeder wobei iit . K7-, un
T2 und 20 C sind.
Zur Auswertung der Untersuchungen an den verschiedenen Magnetproben werden jeweils von fünf ermittelten Werten für Temperaturkoeffizienlen der maximale und der minimale Wert herausgegriffen und arithmetisch gemittelt. Den Tabellen der Beschreibung können die = Abweichungen der gcmittelten Temperaturkoeffizienten von den gemessenen maximalen und minimalen Werten entnommen werden.
Die Erfindung wird anhand von Beispielen und Diagrammen in den Zeichnungen mehr im einzelnen verdeutlicht. Es zeigt bzw. zeigen
Fig. 1 Diagramme für den Gütefaktor tan ■) η (in gestrichelten Linien) und den Temperaturkoi-ffizienten ΔμΙ[ι,\0· ΔT) (in ausgezogenen Linien) eines Mangan-Zink-Ferrites mit einem bestimmten Mangan-Zink-Eisenoxidanteilverhältnis sowie bestimmten festen Co2Oj-. CaO- und SiO^-Anteilen bei variablen SnO2- und Li2O-Anteilen,
Fig. 2 Diagramme für den Hysleresisverlustfaktor Λ10 (in gestrichelten Linien) und den Temperaturkoeffizienten Δμ,/(ιιΙη- AT) (in ausgezogenen Linien) von Mangan-Zink-Ferriten mit einem bestimmten Anteilverhältnis der Grundoxide und den übrigen .vs festen Anteilen, entsprechend denen nach F i g. 1 bei variablen SnO2- und Li2-Anteilen.
F i g. 3 und 4 Diagramme ähnlich denen nach Fig. 1 und 2 für Mangan-Zink-Ferritc mit einem anderen Mangan-Zink-Eisenoxydanteilverhältnis sowie einem anderen Co2O,-Anteil,
F i g. 5 und 6 Diagramme ähnlich denen nach Fig. ^ und 2 mit einem noch anderen Mangan-Zink-Eisenoxydanteilverhältnis und einem noch anderen Co^O3-AMeU,
F i g. 7 und 8 Diagramme ähnlich denen nach F 1 g. I und 2 mit einem noch weiter veränderten Mangan-Zink-Eisenoxydanteilverhältnis und einem noch weiter veränderten Co2Oj-Anteil,
F i g. 9 Diagramme für den Gütefaktor in Abhängigkeiten von veränderten CaO- und SiO2-Anteilen bei einem bestimmten Mangan-Zink-Eisenoxydanteilverhältnis entsprechend dem nach F i g. 3 und 4 sowie bestimmten Co2O3-, SnO2 und Li2O-Anteiien und
Fig. 10 Diagramme für den Hysteresisverlustfaktor Λ10 in Abhängigkeit von veränderten CaO- und SiO2-Anteilen bei entsprechend festen Anteilen nach F i g. 9.
In Tabelle 1 wird aufgezeigt, daß die alleinige Zugabe von Kobalt zu Mangan-Zink-Ferriten zu keinen befriedigenden Ergebnissen führt. In Tabelle 1 sind der Gütefaktor tan Λ/μ, der Hysteresisverlustfaktor Zi10 und der Temperaturkoeffizient der Anfangspermeabilität ]/i »
bereich von -20 bis
Mn-Zn-Ferrile zusammengestellt, wobei Kobalt in Form von Co2O3 in verschiedenen Mengen hinzugefügt worden ist.
20 ■ I T in dem Temperatur+8()JC für drei verschiedene
abelle I
Magnetische I igi'nschaflcn
MMl ( CIjO, Mischung I 10 " 30.0 1» Mischung Il 22.5 4, η O1.
O1.
o,		 Mischung I Il 6,5 ι."
Ui η ί 20,0 ( - 20 - SO Cl
•10""		 um λ
■ IO		 17,0 ( - 20 - SO C)
• IO "		 um <>
■ IO "		 8,0 (-20-SO Ci
• IO "
|(icw.-"i,| 15.0 1,0 ± 0.6 10,3 1,0 ±0,75 12 5 0,7 ± 0,6
0 3.5 13.5 0.7 ± 0,4 3.0 6,0 0.7 ±0,5 1,6 15,5 0,6 ± 0.4
0.05 2.8 10.1 0.5 i- 0.2 2.5 8,0 0,6 ±0,3 1,8 19,0 0,55 ±0,3
0.10 7,0 0,4 ±0,1 1.9 12.0 0.5 ±0,2 2,0 25,0 0,4 ±0,1
0.15 2.0 10,0 0.3 -fc 0.05 1,5 18,5 0,35 ±0,1 2,3 30,0 0,2 i 0,05
0,20 1.8 3S.0 Mol-11,, MnO:
36.0 Mol-"/,, MnO;
34.0 Mol-% MnO:		 0,2 ± 0,02 1.8 Mol-"., Kc2
Mol-% Kc2
Mol-",, Kc2 		0,15 ±0.05 2,5 0,15 ±0.03
0.25 1.7 0.1 ±0.01 2,0 0,10 ±0,02 3,0 0,1 ±0,02
0.30 1.9 6.5 Mol-% ZnO
9.5 Mol-% ZnO
13.0 Mol-% ZnO		 3,0 3,5
Mischung
Mischung
Mischung		 1:
II:
III:		 und 55.5
und 54.5
und 53.0
Aus Tabelle 1 ergibt sich, daß günstige CoiOj-Anteile im Hinblick auf den Gütefaktor tan öl μ und den Hysteresisfaktor h\» in keinem Falle auch zu einem günstigen Temperaturkoeffizienten ΔμΙ{ιι\{ι· AT) führt, denn die kleinsten Werte für den Gütefaktor und den Hysteresisverlustfaktor. die erhältlich sind, sind im wesentlichen durch das Verhältnis von FeiOj zu MnO in Molprozenten bestimmt. Andererseits ist der Temperaturkoeffizient ΔμΙ\ιΓ:{ι- AT) im wesentlichen durch den Kobaltanteil bestimmt.
Es ist daher unmöglich- allein durch Zugabe von Kobaltionen zu Mangan-Zink-Ferriten den Temperaturkocffizicnten im Hinblick auf einen konstanten Wert über einen weiten Temperaturbereich zu beeinflussen, ohne daß dabei ungünstige Einflüsse auf den Gütefaklur und den Hysleresisverlustfaklor hingenommen werden müssen.
Anhand von Beispielen werden die mit der Erfindung crzielbaren Vorteile verdeutlicht.
In den Beispielen 1 bis 4 werden die Wirkungen der gemeinsamen Zugabe von SnO1 und Li2O verdeutlicht und die optimalen Werte für verschiedene Mangan-Zink-Ferrite mit unterschiedlichen Anteilverhältnissen an den Grundbestandteilen Mangan-Zink-Eisenoxyd definiert, die bestimmte, besonders geeignete Co2O?-Anteile sowie jeweils gleiche CaO- und SiO2-Anteile aufweisen. Aus Beispiel 5 ergibt sich, daß die wirksamen Zugabemengen von CO2O3 sich in Abhängigkeit von den Anteilen der oxidischen Grundbestandteile der Mangan-Zink-Ferrite ändern. Dabei wird der wirksame Bereich von Co2O3-Zugabemengen definiert Beispiel 6 zeigt, daß der Gütefaktor tan <V,h und der Hysteresisverlustfaktor A10 neben der gemeinsamen Zugabe von SnO2, Li2O und Co2O3 durch die zusätzliche Zugabe von CaO und SiO2 verbessert wird. Dabei werden die Bereiche für die wirksamen Zugabemengen definiert.
Sämtliche Materialproben in den Beispielen nach der Erfindung sind nach der folgenden, an sich gebräuchlichen Verfahrensweise zur Herstellung gesinterter Ferrite hergestellt- Eisenoxid, Mangancarbonat und Zinkoxyd als die Grundbestandteile und die Zusatzstoffe Kobaltoxid, Zinnoxid,
Lithiumcarbonat, Calciumoxid und Siliciumdioxid werden entsprechend der gewählten Zusammensetzung des Ferrites gewogen und in einer Kugelmühle 60 Stunden lang mit Alkohol als Dispergiermittel gemahlen. Das Gemisch wird bei 800' C in Gegenwart von Luft vier Stunden lang vorgesintert und anschließend in einer Form gepreßt und bei 1180 C acht Stunden lang in einer Stickstoflätmosphäre gesintert, die 0,4 Volumprozente Sauerstoff enthält. Es wird betont, daß alle Magnetproben, die in den Beispielen 1 bis 6 enthalten sind. 0,06 Gewichtsprozent Calciumoxid und 0,02 Gewichtsprozent Siliciumdioxid enthalten. Hierauf wird in den Beispielen nicht mehr besonders hingewiesen.
Beispiel 1
In den F i g. 1 und 2 sind der Gütefaktor tan Λ/«, der Hysteresisverlustfaktor A10 und der Temperaturkoeffizient ΛιιΙ(υ\0· AT) von Mangan-Zink-Ferriten graphisch dargestellt, die 34,0 Mol-Prozent MnO, 12.55 Mol-Prozent ZnOund53,45Mol-Prozent Fe2O3 als Grundbestandteile und außerdem 0,25 Gewichtsprozent Co2O3 sowie verschiedene Mengen an SnO2 und Li2O von 0 bis 3,5 bzw. 0 bis 0,125 Gewichtsprozenten enthalten. Sowohl der Gütefaktor tan Λ/« als auch der Hysteresisverlustfaktor A10 und ebenso der Temperaturkoeffizient der Anfangspermeabilität 4"/(/'io ' Δ T) weisen wegen der gemeinsamen Zugabe von SnO2 und Li2O zusammen mit Co2O3, CaO und SiO2 gegenüber bekannten Mangan-Zink-Ferriten wesentlich verbesserte Eigenschaften auf. Die Diagramme offenbaren, daß es gelungen ist, Mangan-Zink-Ferritmaterialien anzugeben, die bisher nicht erhältliche gute Eigenschaften aufweisen, und zwar sind die Gütefaktoren kleiner als 14 - 10~6, die Hysteresisverlustfaktoren geringer als 5, und es lassen sich Temperaturkoeffizienten ΔμΙ(μ\0 - Δ T) erzielen, die jeden gewünschten Wert zwischen 0,2 - 10~6 und 0,5 · 10~6 aufweisen, jeweils gemessen bei 100 kHz, sofern sich die Zugabe von SnO2- und Li2O-Anteilen in den Bereichen von 0,9 Gew.-% <SnO2 <3,2Gew.-% und 0 Gew.-% < UO2 < 0,08 Gew.-% erstreckt
Hc is pi C I :
In den Fig. 3 und 4 sind der Gütefaktor tan «V». der HNsieresisverlusll'aklor /i„, und der Temperaturkoeffizient !,»/(,»ι,, · I 7") von Mangan-Zink-Ferriten graphisch dargestellt, die 34,0 Mol-Prozent MnO. 12.00 Mol- Prozent Zn () und 54,00 Mol-Prozent Fc2 O, als Grundbestandteile und außerdem 0.3 Gewichtsprozent Co2O, sowie verschiedene Mengen an SnO2 und Li2O von () bis 3 bzw. 0 bis0,13 Gewichtsprozenten enthalten. Die gemeinsame Zugabe von Co2O,, SnO2. Li2O. CaO und SiO2 ist besonders wirksam zur Erzielung verbesserter Güte- und Hysleresisverlusifaktorcn sowie Temperaturkoeffizienten der Anfangspermcabilitäl. Dabei sind gegenüber Beispiel I auch die Anteile an Fe2O, und ZnO geändert.
Aus den Diagrammen ergibt sich, daßesgelungen ist. Mangan-Zink-Ferrite mit verbesserten Eigenschaften angeben zu können, deren Gütefaktoren tan Λ/» kleiner als 1,5- 10~h sind, deren Hysteresisverlustfaktoren geringer als 5 sind und Temperaturkoeffizienten mit jedem gewünschten Wert zwischen 0.3· K)" "und 0,8· 10"", jeweils gemessen bei K)OkHz, erzielbar sind, sofern die gemeinsame Zugabe von SnO2- und Li2O-Anteilen sich in den Bereichen von 0.4 Gew.-% < SnO2 < 1,5 Gew.-% und O Gew.-%
< Li2O < 0,1 Gew.-°/o erstreckt.
Eine weitere Auswertung der Diagramme führt dazu, daß Manuan-Zink-Ferrite mit Anteilen von 0.86Gew.-% < SnO2 < l,16Gew.-%undO,O3Gew.-%
< Li2O < 0,053 Gew.-% weiter verbesserte magnetische Eigenschaften aufweisen, die allen Anforderungen gerecht werden, und zwar sind die Gütefaktoren tan ftjn kleiner als 0,8 · 10"", die Hysteresisverlustfaktoren kleiner als 2.7. und Temperaturkoeffizienten ',"/(,"20 -17") können jeden gewünschten Wert zwischen 0,5 · 10~" und 0,6-10"" annehmen, jeweils gemessen bei 100 kHz.
Beispiel 3
Die F i g. 5 und 6 verdeutlichen die drei magnetischen Eigenschaften von Mn-Zn-Ferriten. die aus 34 Mol-Prozent MnO, 13,60 Mol-Prozent ZnO und 52,4 Mol-Prozent Fe2O3 bestehen und zusätzlich 0,4 Gewichts-Prozent Co2O3 sowie unterschiedliche Anteile von SnO2 und Li2O in Mengen von 0 bis 2,5 bzw. 0 bis 0,13 Gewichts-Prozenten aufweisen. Ein Vergleich der Kurven in Fig. 5 und 6 mit denen in F i g. 1 und 2 läßt deutlich werden, daß die gemeinsame Zugabe von Co2O3, SnO2, Li2O, CaO und SiO2 besonders vorteilhaft ist für die gleichzeitigen Verbesserungen des Gütefaktors, des Hysteresisverlustfaktors und des Temperaturkoeffizienten der Anfangspermeabflität, ohne Rücksicht auf weitere Änderung der Axiteilsverhältnisse von Fe2O3 und ZnO innerhalb des oxidischen Grundbestandteils.
Aus den Kurven wird deutlich, daß die erhaltenen Gütefaktoren tan Sju kleiner als 1,5 · 10"6 und die Hysteresisverlustfaktoren geringer als 5 sind und daß sich Temperaturkoeffizienten J///(«f0 · Δ T) mit jedem gewünschten Wert zwischen 0,5 - 1(T6 und 0,7 - 10~6 in Zugabebereichen von 0 Gew.-°/o < SnO2 :£ 1,6 Gew.-% und 0 Gew.-% < Li2O < 0.11 Gew.-% erzielen lassen.
Beispiel 4
In den F i g. 7 und 8 zeigen Kurven die drei magnetischen Eigenschaften von Mn-Zn-Ferrilen mit einer Grundzusanimensctzung aus 38,0 Mol-Prozent MnO, 9.20 Mol-Prozent ZnO und 52,8 Mol-Prozent Fe2O, und Zusätzen von 0,5 Gewichtsprozent Co2O, und unterschiedlichen Mengen an SnO2 und Li2O in den
ίο Bereichen von 0 bis 3.5 Gewichtsprozenten bzw. 0 bis 0,13 Gewichtsprozenten. Die gemeinsame Zugabe von Co2O3, SnO2. Li2O. CaO und SiO2 führt zu einer gleichzeitigen Verbesserung des Gütefaktors, des Hystcresisverlustfaktors und dcsTemperaturkoeffizienlcn
is der Anfangspermeabilitäl- und zwar selbst dann, wenn der Anteil von MnO in der Grundzusammensetzung im Vergleich zu den Beispielen 1 bis 3 erhöht ist.
Wie sich aus den Kurven in F i g. 7 und 8 ergibt.
ist der Gütefaktor tan Λ//' S 1,5· K) ", der Hyslercsisverlustfaktor Zi10 < 5. und es lassen sich Temperaturkoeffizienten erzielen, die jeden gewünschten Wert zwischen 0.25 · 10~" und 0,45 · K)"" in den Zugabebereichen von l,4Gew.-% < SnO2 < 2,5 Gew.-% und 0,05 Gew.-% < Li2O < 0,125 Gew.-% annehmen.
Eine weitere Betrachtung der Kurven führt dazu,
daß beschränkte Zugaben für die zwei Komponenten SnO, und Li2O in den Bereichen von 1.83 Gew.-% < SnO2 < 2,05 Gew.-% und 0,073 Gew.-% < Li2O < 0,09 Gew.-% zu besonders geeigneten Mangan-Zink-Ferriten führen, die allen Anforderungen gerecht werden, wobei der Gütefaktor tan Λ//< kleiner als 0,7 · 10"" und der Hysteresisverlustfaktor /i,n kleiner als 2,5 ist und sich Temperaturkoeffizienten erzielen lassen, die jeden gewünschten Wert in dem Bereich zwischen 0,3 · 10"" und 0,4 · 10"" annehmen können, jeweils gemessen bei 100 kHz.
Es zeigte sich in den Beispielen 1 bis 4, daß der Gütefaktor und gleichzeitig der Hysteresisverlustfaktor wesentlich verbessert werden können und daß weiter gleichzeitig der Temperaturkoeffizient Δμ/(,"1ο " Λ T) nach Wunsch variiert werden kann, und zwar auf Grund der gemeinsamen Zugabe von SnO2 und Li2O in verschiedenen Mengen, wobei Co2O3 einen geeigneten festen Anteil und CaO sowie SiO2 bestimmte feste Anteile in dem Magnetmaterial bilden und daß weiter die Zugabemengen von SnO2 und Li2O, die für die Verbesserungen der drei magnetischen Eigenschaften wesentlich sind, von den Änderungen in der Grundzusammensetzung der Mn-Zn-Ferrite abhängig sind. Aus Beispiel 1 läßt sich entnehmen, daß die Gütefaktoren Λ/» kleiner als 1,5 · 10"6 und die Hysteresisverlustfaktoren kleiner als 5 durch Zugabe von SnO2 in einer Menge von nicht mehr als 3,2 Gew.-% erhalten werden können, wenn die ferritischen Grundzusammensetzungen und/ oder die Anteile der übrigen Zusätze besonders ausgewählt sind. Demnach sind die Zugabewerte von SnO2 und Li2O auf die Bereiche von 0 Gew.-°/o < SnO2 < 3,2Gew.-%bzw.0Gew.-% < Li2O < 0,125Gew-% beschränkt.
Beispiel 5
Tabelle 2 zeigt Werte für einen Mn-Zn-Ferrit mit den Grundbestandteilen aus 533 Mol-% Fe2Oj. 38 Mol-% MnO und 8,7 Mol-% ZnO und den spezifischen Anteilen an Co2O3. SnO2 und Li2O sowie den festen Anteilen an CaO und SiO2.
Tabelle 2
ίο
Co, O, SnO2 l.ijO ill! .' ,// 10 /ι,., I« «;,, Π
(- 20 - KO C
ClCW.-" η Ι Kiew.-"») Kiew,»,,,
0.005 3,5 0,100 ,9 12.0 (1.0 ±0.8)
0,01 3,0 0,075 .7 10,0 (0,9 ±0.6)
0.1 2.5 0.050 .5 7,0 (0,7 ±0 3)
0.3 2.0 0.075 ,3 5.0 (0.6±0.1)
0.5 0,5 0.075 .45 5.0 (0,5 ±0,06)
0.5 1.2 0.100 .5 10.0 (0.3 ±0.03)
0.6 0,5 0,100 2.5 20.0 (0.2 ±0,03)
0.6 1.5 0.125 10 30.0 (0,1 ±0,01)
Die Tabelle 2 läßt erkennen, daß der Temperaturkoeffizient der Anfangspermeabilität durch Veränderung des Gehaltes jedes der Zusätze CoiOj. SnO? und L12O beeinflußt werden kann. Tabelle 2 zeigt, daß der Gütefaktor tan öl μ und der Hysteresisverlustfaktor h\0 1,5 ■ 10~6 bzw. den Wert 5 übersteigt, wenn der Co2O3-Anteil 0,5 Gew.-% übersteigt. Auf Grund dieser experimentellen Tatsachen liegen die oberen und unteren Grenzwerte der Co2O3-AnIeUe, die für Verbesserungen magnetischer Materialien wirksam sind, zwischen 0,01 und 0.5 Gew.-%. Obgleich der effektive Co2O3-Anteil sich mit den Anteilsverhältnissen von Fe2O3 und MnO des ferritischen Grundbestandteils ändert, ist es möglich. Mn-Zn-Ferrite zu erhalten, die ausgezeichnete Werte für den Gütefaktor, den Hysteresisverlustfaktor und den konstanten Temperaturkoeffizienten der Anfangspermeablität liefern, vorausgesetzt, daß der Anteil an Co-, O, in dem Bereich von 0,01 Gew.-% < Co2O3 < 0.5G"cw;.-% liegt.
Beispiel 6
Fig. 9 und 10 zeigen die Gütefaktoren tan δ/μ und die Hysteresisverlustfaktoren hlu von Mn-Zn-Ferriten mit einer Grundzusammensetzung von 54,00 Mol-Prozent Fe2O3, 34,0 Mol-Prozent MnO und 12,00 Mol-Prozent ZnO und Zusätzen von 0,3 Gew.-% Co2O3, 1,2 Gew.-% SnO2, 0,05 Gew.-% Li2O und veränderten Zusätzen von CaO und SiO2 in den Bereichen von 0 bis 0,7 Gewichtsprozenten bzw. 0 bis 0,08 Gewichtsprozenten. Tabelle 3 zeigt die Werte für Temperaturkoeffizienten 1/</(,"20 · .17") dieser Ferrite.
Tabelle 3
CaO
(Gew.-%)
SiO,
(Gew.-%)
i-20-80rC)
0,2
0,4
0,5
0,2
0,2
0,2
0.2
0,02
0,02
0,02
0,02
0,005
0,03
0,04
0,05
0.5 ±0,10
0,5 ± 0,05
0,5 ± 0,08
0,5 ±0,13
0,5 ± 0,09
0,5 ±0,07
0,5 ±0,10
0,5 ±0,15
Es zeigt sich aus den Fig.9 und 10, daß die gleichzeitige Zugabe von CaO und SiO2 zu wesentlichen Verbesserungen sowohl des Gütefaktors als auch des Hysteresisverlustfaktors H10 fuhrt- Weiter läßt sich erkennen, daß die Bereiche von CaO- und SiO2-Anteilen.die wirksam sind, um die gewünschten Werte für die Gütefaktoren tan Λ/," ^ 1,5K)"6 und Hysteresisverlustfaktoren h10 < 5 in Gegenwart von CO2O3, SnÜ2 und U2O zu erhalten, aus den F i g. 9 und 10 mit 0,02 bis 0,55 Gew.-% bzw. 0,005 bis 0,055 Gew.-% bestimmt werden können.
Tabelle 3 läßt erkennen, daß die Wirkung von CaO- und SiO2-Zugaben im Hinblick auf den Temperaturkoeffizienten der Anfangspermeabilität gering ist. Obgleich die Abweichung von dem Mittelwert des Temperaturkoeffizienten in dem Maße etwas größer wird, wie die Anteile an CaO und SiO, größer oder kleiner als 0,2 Gew.-% bzw. 0,02 Gew.-% werden (wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist), kann die Abweichung verringert werden, indem die Anteile eines oder mehrerer der anderen Zusätze Co2O3, SnO2 und Li2O variiert werden. Diese Abweichung beeinfluß! nicht wesentlich die Werte für den Gütefaktor tan Λ/,» und den Hysteresisverlustfaktor /i10.
Die Zugaben von CaO und SiO-, sind in den Bereichen von 0,02 bis 0,55 Gew.-%~und 0,005 bis 0,055 Gew.-% wirksam. Die Abweichungen des Temperaturkoeffizienten werden beträchtlich groß, wenn die CaO- und SiO2-Anteile 0,5 Gew.-% bzw. 0,05 Gew.-% übersteigen. Die wirksamen Bereiche für CaO und SiO2 sind somit definiert in den Grenzen von 0,02 < CaO < 0,5 Gew.-% bzw. 0,005 < SiO, < 0,05.
In den Beispielen 1 bis 6 sind die wirksamen Bereiche der fünf Zugabeverbindungen definiert. Bezüglich der ferritischen Grundbestandteile sind 33
bis 38,0 Mol-% MnO, 523 bis 56,0 Mol-% Fe2O3 und entsprechende Reste für ZnO günstig. Verbindungen mit oberen und unteren Grenzen für MnO sind vorstehend aufgezeigt worden.
Die Eilindung zeigt, daß Mangan-Zink-Ferritc mil Grundbestandteilen von 34.0 bis 38.0 Mol-% MnO. 52,3 bis 56,0 Mol-% Fe2O! und dem Rest ZnO und Zusätzen von 0,03 bis 0.5 Gcw.-% Co2O,. 0.5 bis 2.1 Gcw.-% SnO1. 0.02 bis 0,1 Gew.-% Li^O! 0.025 bis 0.18 Gcw.-% CaO und 0.(X)H bis 0.025 G"ew.-% SiO2 die gewünschten magnetischen Eigenschaften aufweisen. Die Werte für Gütefaktoren lan Λ/," unter 0,8 ■ K)"'' Hystercsisverlustfakloren unter 2,7 und für Tcmpcralurkoeffizicntcn I,»/(,''2O · I7"| zwischen 0,3· K)"'' und 1.0· ΚΓ" können durch geeignete Auswahl einer ferrilischcn Grundverbindung und Anteilen von Zusätzen in den angegebenen Bereichen realisiert werden.
Es wurde experimentell gefunden, daß der Gütefaktor lan I)JiI kleiner als 1,5 · I0~'\ der Hystcrcsisverlustfaktor /ilü kleiner als der Betrag 5 und der Temperaturkoeffizient I/'■■'(/<i> ' 1T") zwischen 0,3· 10~h und 1.0· 10"''mit Abweichungen von kleiner als -t 20% leicht bei Fcrriten erhalten werden können, deren Grundbestandteile auch aus 33.0 bis 36,0 Mol-% MnO, 53,5 bis 55,0 Mol-% Fe>O, und dem Rest ZnO 53,5 bis 55,0 Mol-% Fe2O, und dem Rest ZnO bestehen, wobei die Zusätze 0.05 bis 0.28 Gcw.-% Co1O1, 1,0 bis 2,5 Gcw.-% SnO,, 0,025 bis 0.1 Gew.-% Li2O, 0,02 bis 0,3 Gew.-% Ca~O und 0.005 bis 0.03 Ge\v.-% SiO2 betragen.
Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Mangan-Zink-Ferrite bestehend aus
34,0 bis 38,0 Mol-% MnO,
52,3 bis 56,0 Mol-% Fe1O3 und
restlichen Mol-% ZnO
gekennzeichnet durch Zusätze an Kobalt, Zinn, Lithium, Calcium und Silicium, bezogen auf ihre Oxyde in folgenden Anteilen:
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