DE2231941A1 - FERROMAGNETIC MATERIAL AND METHOD FOR MANUFACTURING IT - Google Patents
FERROMAGNETIC MATERIAL AND METHOD FOR MANUFACTURING ITInfo
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Description
THOMSON - CSP
173, Bd. Haussmann
PARIS 8e /Frankreich THOMSON - CSP
173, vol. Haussmann
PARIS 8e / France
Ferromagne-fcisches Material und Verfahren zu seiner HerstellungFerromagnetic material and process for its manufacture
Die Erfindung betrifft neue ferromagnetische Stoffe, die ohne wesentliche Reflexion die elektromagnetischen Wellen in einem weiten Frequenzband um 3000 MHz absorbieren. The invention relates to new ferromagnetic materials that without substantial reflection the electromagnetic Absorb waves in a wide frequency band around 3000 MHz.
Es sind ferromagnetische" Stoffe mit mehr oder weniger hohen magnetischen und dielektrischen Verlusten in einem elektromagnetischen Feld im Hyperfrequenzbereich bekannt. Man kennt insbesondere magnetische Stoffe, die wirksam die elektromagnetischen Wellen im Bereich von einigen hundert Megahertz absorbieren. Bei höheren Frequenzen werden sie weniger wirksam, da ihre Permeabilität im allgemeinen gering ist.There are ferromagnetic "substances with more or less high magnetic and dielectric losses in an electromagnetic field in the hyperfrequency range known. One knows in particular magnetic substances, which effectively the electromagnetic waves in the range of absorb a few hundred megahertz. At higher frequencies they become less effective because of their permeability is generally low.
Dr.Ha/GlDr. Ha / Gl
209883/0752209883/0752
Es sind übrigens auch nicht-magnetische Materialien bekannt, welche die elektromagnetischen Wellen, insbesondere bei 3000 MHz dank ihrer dielektrischen Verluste absorbieren. Sie besitzen den Nachteil, nicht sehr wirksam zu sein, insbesondere wenn sie sich in der Nähe einer Metallwand befinden, da unter diesen Bedingungen das elektrische Feld im Vergleich zum magnetischen Feld schwäch ist.Incidentally, there are also non-magnetic materials known, which the electromagnetic waves, in particular absorb at 3000 MHz thanks to their dielectric losses. They have the disadvantage not to be very effective, especially when they are near a metal wall as underneath Under these conditions the electric field is weaker compared to the magnetic field.
Magnetische Materialien mit einer relativen komplexen Permeabilität, die in einem weiten Frequenzbereich um etwa 3000 MHz herum zufriedenstellend Bind, lassen sich nur schwer erhalten. Insbesondere ist der Realteil ihrer relativen Permeabilität im all~ gemeinen kleiner als Eins und bei Anwendungen, wo sie sich in der Nähe einer Metallwand befinden, iöt ihre Absorptionsfähigkeit klein.Magnetic materials with a relatively complex permeability operating in a wide range of frequencies bind satisfactorily around about 3000 MHz are difficult to obtain. In particular is the real part of their relative permeability is generally less than unity and for applications where if they are close to a metal wall, their absorption capacity is small.
Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten durch die Schaffung neuer Materialien mit gleichzeitig einem guten Absorptionsvermögen (infolge magnetischer und dielektrischer Verluste) und einer guten Anpassung an die Eigenimpedanz von der Luft (oder von Vakuum) in einem weiten Frequenzbereich diesseits und jenseits von 3000 MHz.The invention overcomes these difficulties by creating new materials with one at the same time good absorption capacity (due to magnetic and dielectric losses) and good matching to the self-impedance of the air (or vacuum) in a wide frequency range on both sides of 3000 MHz.
Gemäß der Erfindung besitzen polykristalline ferromagnetische Stoffe mit Spinellstruktur eine allgemeine chemische Zusammensetzung, die sich durch die folgende allgemeine Formel des polykristallinen Materials kennzeichnet: According to the invention, polycrystalline ferromagnetic materials having a spinel structure have a general one chemical composition, which is characterized by the following general formula of the polycrystalline material:
ζ ζ Si F (
ζ ζ
Diese Stoffe können auf folgende Weise erhalten werden:These substances can be obtained in the following ways:
Man wählt und wägt in geeigneter Menge Ausgangsstoffe ein, die aus Nickel-, Zink-, Eisen-, Silicium- und Kobaltoxid bestehen (das letztere Oxid wird durch Kalzinierung von Kobaltcarbonat bei 800° C erhalten), wobei alle diese Stoffe hochrein sind. Die Berechnung der Mengen dieser Oxide trägt insbesondere Verlusten Rechnung, die während der Wärmebehandlung auftreten und berücksichtigt die Einführung von Eisen während des Mahlens, so daß man eine Verbindung mit einer sehr nahe bei der gewünschten liegenden stöchioraetrischen Zusammensetzung erhält. Ein erstes Mahlen erfolgt während etwa 24 Stunden in wässriger Phase in zylindri-Bchen Stahlbehältern mit Stahlkugeln, die sich um ihre Achse drehen. Die Mischung wird dann in einem Trockenpfen getrocknet.One chooses and weighs a suitable amount of starting materials consisting of nickel, zinc, iron, silicon and Consist of cobalt oxide (the latter oxide is obtained by calcining cobalt carbonate at 800 ° C), all of these substances are highly pure. The calculation of the amounts of these oxides in particular bears losses Account that occurs during heat treatment and takes into account the introduction of iron during of grinding, so that one has a compound with a stoichiorometric one very close to the desired one Composition received. A first grinding is carried out for about 24 hours in the aqueous phase in cylindric strips Steel containers with steel balls that rotate on their axis. The mixture is then dried in a drying pot dried.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die trockene Mischung einer Wärmebehandlung in einem Ofen bei etwa 105>0° 0 unterworfen. Das erhaltene Produkt wird erneut nach der vorstehend beschriebenen Methode etwa 48 Stunden gemahlen und dann getrocknet.According to one embodiment of the invention, the dry mixture undergoes a heat treatment in an oven subjected at about 105> 0 ° 0. The product obtained is again made according to the method described above Ground for about 48 hours and then dried.
Nach dem Trocknen wird das so erhaltene Pulver mit einem organischen Bindemittel, z.B. einer wässrigen Lösung von Polyvinylalkohol, unter Bildung einer pastenförmigen Masse gemischt, die dann homogenisiert, durch ein Sieb zur Erzielung eines Granulats geschickt und dann unter einem Druck von einer Tonne/cm in geeigneten Formen gepreßt wird. Die so erhaltenen Stücke werden dann bei 600° C zur Austreibung des organischenAfter drying, the powder obtained in this way is with an organic binder such as an aqueous solution of polyvinyl alcohol to form a paste Mixed mass, which is then homogenized, passed through a sieve to obtain granules and then pressed under a pressure of one ton / cm in suitable molds. The pieces thus obtained are then at 600 ° C to drive out the organic
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Bindemittels behandelt. Anschließend wird in einem Ofen bei einer Temperatur von höchstens 1350° C, die einige Stunden aufrecht erhalten wird, gebrannt. Dieses Brennen erfolgt entweder in einem Luftstrom oder in einem Sauerstoffstrom.Treated binder. It is then placed in an oven at a temperature not exceeding 1350 ° C, which is maintained for a few hours, burned. This burning occurs either in a stream of air or in a stream of oxygen.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the following description in conjunction with the drawing.
In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:
Pig. 1 die Änderungen der komplexen magnetischen Permeabilität und der komplexen Dielektrizitätskonstante für ein Material mit χ und y gleich 0,15 bzw. 0,25 in Abhängigkeit von der Änderung der Variablen z, wobei die Frequenz der elektromagnetischen Wellen konstant ist und 2800 IiHz beträgt.Pig. 1 the changes in the complex magnetic permeability and the complex dielectric constant for a material with χ and y equal to 0.15 and 0.25, respectively, depending on the change in the variable z, where the frequency of electromagnetic waves is constant and is 2800 IiHz.
Fig. 2 zeigt die gleichen Änderungen für ein analoges Material, wobei jedoch ζ = 0, und die Frequenz von 100 bis 4000 MHz variiert.Fig. 2 shows the same changes for an analog one Material, however, where ζ = 0, and the frequency varies from 100 to 4000 MHz.
Man weiß, daß wenn man mit n. die relative komplexe magnetische Permeabilität bezeichnet (Realteil ii.., Imaginärteil χι?) und mit ε die relative komplexe Dielektrizitätskonstante (Realteil ε-j, Imaginärteil ε2) > man das Absorptionsmaximum für elektromagnetische Wellen durch Dazwischenfügen eines aus dem ferromagnetischen Material bestehenden Körpers erhält, wenn:We know that if one denotes the relative complex magnetic permeability with n. (Real part ii .., imaginary part χι ? ) And with ε the relative complex dielectric constant (real part ε-j, imaginary part ε 2 )> one defines the absorption maximum for electromagnetic waves Insertion of a body made of the ferromagnetic material is obtained if:
- die magnetischen Verluste und die dielektrischen Verluste groß sind, d.h. wenn bei der Frequenz der- the magnetic and dielectric losses are large, i.e. if at the frequency of the
20 9 R20 9 R.
zu absorbierenden Wellen n2 und S2 ziemlich, groß sind und ju^ so groß wie möglich ist;waves to be absorbed n 2 and S 2 are quite large, and ju ^ is as large as possible;
- eine gute Anpassung zwischen dem Ausbreitungsmedium der einfallenden Wellen (Vakuum oder Luft) und dem Material besteht, was bedeutet, daß der Parameter n, nicht zu klein im Verhältnis zu dem Parameter ε., ist und daß die Parameter tu und ε2 nicht zu stark differieren, wobei die Gesamtheit dieser Bedingungen in einem breiten Frequenzband um etwa 3000 MHz vorliegen muß.- there is a good match between the propagation medium of the incident waves (vacuum or air) and the material, which means that the parameter n is not too small in relation to the parameter ε., and that the parameters tu and ε 2 are not too differ greatly, all of these conditions having to be present in a broad frequency band around 3000 MHz.
In Pig. 1 ist eine Achse OZ gezeichnet, auf welcher auf der Abszisse Werte von ζ zwischen 0 und 0,05 aufgetragen sind; auf der Ordinate (mit einer von 0 biö 20 · gehenden Einteilung) sind die Module der Mengen jx,, tu, t*,ε2 in Abhängigkeit von dem Material mit der folgenden chemischen Formel aufgetragen (diese Pormel dient als Basis für die Einwaage der Ausgangsstoffe):In Pig. 1 an axis OZ is drawn, on which values of ζ between 0 and 0.05 are plotted on the abscissa; on the ordinate (with a division from 0 to 20 ·) the modules of the quantities jx,, tu, t * , ε 2 are plotted depending on the material with the following chemical formula (this formula serves as the basis for the initial weight of the Starting materials):
NiO,6CoO,15 ZnO,25 - ε 31Z^2 °4 Ni O, 6 Co O, 15 Zn O, 25 - ε 31 Z ^ 2 ° 4
Dieses Material wurde nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt.This material was made according to that described above Process made.
Es handelt sich um'relative"Permeabilitäten und'relative" Dielektrizitätskonstanten (gegenüber Luft oder Vakuum) d.h. um den Quotienten aus den absoluten Größen ε und u und den Werten εθ und uO in Luft oder Vakuum.These are 'relative "permeabilities and' relative" Dielectric constants (compared to air or vacuum) i.e. by the quotient of the absolute values ε and u and the values εθ and uO in air or vacuum.
Die Messungen wurden bei 2800 MHz an aus dem vorstehend definierten Material hergestellten torusförmigen Körpern gemessen.The measurements were made at 2800 MHz on from the above defined material produced toroidal bodies measured.
209RR3/D75?209RR3 / D75?
Man stellt fest, daß αι. immer über 1 liegt, während ζ von O bis 0,05 variiert, daß ε^ größer als 10 ist und daß ερ und/U? nicht sehr voneinander verschieden sind und daß, sie für ζ = 0,015 sogar gleich sind.It is found that αι. is always above 1, while ζ varies from 0 to 0.05, that ε ^ is greater than 10 and that ερ and / U ? are not very different from one another and that they are even equal for ζ = 0.015.
Man kann die Absorptionseigenschaften des Materials bei 2800 MHz zusammenfassen, indem man sagt, daß die Zunahmen von z, d.h. der geringe jedoch zunehmende Ersatz von Silicium für Zink die magnetischen Eigenschaften kaum verändert. Hingegen bewirkt die Erhöhung von ζ das Anwachsen der dielektrischen Verluste.The absorption properties of the material at 2800 MHz can be summarized by saying that the Increases in z, i.e. the small but increasing replacement of silicon for zinc, the magnetic properties barely changed. On the other hand, the increase in ζ causes the dielectric loss to increase.
Wenn ζ = 0 und wenn man die Parameter bei einer sich von 100 bis etwa 4000 MHz ändernden Frequenz mißt, erhält man die Kurven von Fig. 1. Man stellt insbesondere fest, daß für die gemessene Probe /U- = etwa 2 bei 2800 MHz. Im übrigen finden sich die Absorptionsund Adaptionsbedingungen im großen und ganzen gut in dem vorstehend angegebenen Frequenzbereich und insbesondere bei etwa 3000 MHz.If ζ = 0 and if you look at the parameters at a If the frequency changes from 100 to about 4000 MHz, the curves of FIG. 1 are obtained. In particular, determines that for the measured sample / U- = about 2 at 2800 MHz. In addition, the absorption and adaptation conditions are by and large good in the frequency range specified above and in particular at around 3000 MHz.
Die erfindungsgemäßen Materialien eignen sich zur Bildung von auf einer Metalloberfläche abgeschiedenen Absorptionsschichten. In diesem Fall konnte man Dämpfungen-von 12 Deziwel für eine absorbierende, 2 mm dicke Schicht bei 2800 MHz messen, wobei der Versuch in einer koaxialen Leitung durchgeführt wurde, indem man das Material vor einem Kurzschluß anordnete.The materials of the invention are useful for forming deposits deposited on a metal surface Absorption layers. In this case, attenuations - of 12 deciwel for an absorbing, Measure a 2 mm thick layer at 2800 MHz, the experiment being carried out in a coaxial line, by placing the material in front of a short circuit.
2098 83/0 75?2098 83/0 75?
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