DE2431699A1 - Verfahren zur herstellung von ferriten - Google Patents
Verfahren zur herstellung von ferritenInfo
- Publication number
- DE2431699A1 DE2431699A1 DE2431699A DE2431699A DE2431699A1 DE 2431699 A1 DE2431699 A1 DE 2431699A1 DE 2431699 A DE2431699 A DE 2431699A DE 2431699 A DE2431699 A DE 2431699A DE 2431699 A1 DE2431699 A1 DE 2431699A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- oxygen
- mixture
- magnetite
- sintered
- carbon dioxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/08—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with magnetostriction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—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
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/22—Constructional features of resonators consisting of magnetostrictive material
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N35/00—Magnetostrictive devices
- H10N35/80—Constructional details
- H10N35/85—Magnetostrictive active materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S264/00—Plastic and nonmetallic article shaping or treating: processes
- Y10S264/58—Processes of forming magnets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Magnetic Ceramics (AREA)
Description
243169S
Will·--in. Eeichel
tipHnö. V/a-.-^g Mchel
tipHnö. V/a-.-^g Mchel
*6 Fiank ..Λ a. M. 1
Paiiistraße 13
Paiiistraße 13
29. Juni 1974
795ο
795ο
MITSUBISHI KINZOKU KABUSHIKI KAISHA
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Ferriten für magnetostriktive Schwinger.
Ferrite für magnetostrictive Schwinger weisen den wesentlichen
Vorteil einer höheren Widerstandskraft bzw. eines spezifischen
Widerstandes auch bei Frequenzen im Ultraschallbereich auf und
besitzen daher einen geringeren Stromverlust im Vergleich mit
magnetostriktiven Schwingern aus Metall. Aus diesem Grund werden Ferrite weitgehend in Vibratoren für Ultraschallausrüstungen benutzt, beispielsweise für Waschmaschinen und sonstige Maschinen und Werkzeuge, die im Ultraschallbereich arbeiten.
Vorteil einer höheren Widerstandskraft bzw. eines spezifischen
Widerstandes auch bei Frequenzen im Ultraschallbereich auf und
besitzen daher einen geringeren Stromverlust im Vergleich mit
magnetostriktiven Schwingern aus Metall. Aus diesem Grund werden Ferrite weitgehend in Vibratoren für Ultraschallausrüstungen benutzt, beispielsweise für Waschmaschinen und sonstige Maschinen und Werkzeuge, die im Ultraschallbereich arbeiten.
Die zur Zeit benutzten Ferrite für magnetostriktive Schwinger
sind durchgehend Materialien mit Nickelferrit als Hauptbestandteil, die den Nachteil aufweisen, daß sie kompliziert im Aufbau bzw. in der Zusammensetzung sind und darüberhinaus sehr teuer in der Herstellung infolge der hohen Kosten der Ausgangsmaterxalien.
sind durchgehend Materialien mit Nickelferrit als Hauptbestandteil, die den Nachteil aufweisen, daß sie kompliziert im Aufbau bzw. in der Zusammensetzung sind und darüberhinaus sehr teuer in der Herstellung infolge der hohen Kosten der Ausgangsmaterxalien.
Es ist bekannt, daß Magnetite ausgezeichnete magnetostriktive
Eigenschaften aufweisen, und es sind Versuche gemacht worden, ge-
Eigenschaften aufweisen, und es sind Versuche gemacht worden, ge-
4 0-9 884/1342
sinterte Magnetite als magnetostriktive Schwinger zu verwenden.
Diese Materialien haben sich jedoch bis zum heutigen Tage in der Praxis wegen gewisser Schwierigkeiten nicht im Einsatz bewährt,
wobei die wesentlichen Schwierigkeiten folgende sind:
1. Ein Material von ausreichend hoher Dichte wie sie ein gesintertes
Material besitzt, kann nicht erhalten werden und aus diesem Grund können die Anforderungen an die mechanische Festigkeit,
die für den kontinuierlichen magnetostriktiven Schwingungsvorgang erforderlich ist, nicht erfüllt werden.
2. Der spezifische Widerstand eines Magnetits liegt in der Grössenordnung
von Io *" Ohm χ cm, was für einen Ferriten niedrig
ist, und der dadurch entstehende Wirbelstromverlust kann nicht vernachlässigt werden.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung
von Ferriten für magnetostriktive Schwinger anzugeben, bei
denen die Ferrite im Vergleich zu herkömmlichen Ferriten auf Nikkeibasis für magnetostriktive Schwinger nicht nur bessere magnetische
Eigenschaften aufweisen, sondern darüberhinaus kostengünstigere Äusgangsmaterialien verwenden und erwünschte Eigenschaften
wie eine hohe mechanische Festigkeit und ohne spezifischen Widerstand besitzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine vorgeformte
Struktur eines Eisenoxids bei einer Temperatur von looo°C bis l4oo°C in einem Gasstrom mit einem Sauerstoff-Partialdruck
von Io bis Io Atmosphären gesintert wird, um einen Ferritaufbau
zu erhalten. Der auf diese Weise gewonnene Ferrit enthält vorzugsweise als Hauptbestandteil einen gesinterten Magnetit mit
einem Sauerstoff zu Eisen (O/Fe)-Wert in einem Atomverhältnis
4.Ο/3 < O/Fe < 4.1/3.
Bei den Entwicklungsarbeiten für das Sintern von Magnetit und als Ergebnis der Forschungsarbeiten wurden folgende Fakten festgestellt.
409884/1342
1. Ein Magnetit liegt bei hohen Temperaturen im wesentlichen in
Form einer nicht-stöchiometrischen Verbindung Fe3°4+X vor,
wobei ο < χ <o.l ist und weist eine Variationsbreite für die
Zusammensetzung auf, die erheblich breiter als bei niedrigen Temperaturen ist. Wird ein Magnetit in der Form Fe,O4+ bei
einer Sintertemperatur zwischen looo° und I4oo C gesintert und
auf eine niedrige Temperatur abgekühlt, so ergibt sich entweder eine Struktur, bei der feine Partikel von Fe-O3 in einer
Fe3O4 Matrix verteilt sind oder eine Einphasenstruktur der
Form, bei der Fe^O4 sehr schnell abgekühlt wurde.
2. Ein Magnetit mit dem Wert von χ im Bereich o<x<o,l der Zusammensetzung
Fe3O4 besitzt einen sehr hohen spezifischen
Widerstand und hohe mechanische Festigkeit.
3. Der Wert von χ in der Zusammensetzung Fe3O4 während des Verlaufs
der Sinterung des Magnetits bei einer hohen Temperatur kann innerhalb des Bereiches von o<x<o,l durch Regelung des
Partialdrucks von Sauerstoff innerhalb der Umgebungstemperatur gesteuert werden, wobei dieser Wert von χ innerhalb des angegebenen
Bereichs durch Steuerung des Partialdrucks von Sauer-
— 1 —11
stoff innerhalb eines Druckbereiches von Io bis Io Atmosphäre
erhalten wird. Durch Regelung des Partialdruckes von Sauerstoff innerhalb dieses Bereichs während der Sinterzeit,
um die voranstehend erwähnte Zusammensetzung im Bereich ο <
χ <o,l zu erhalten und nachdem für eine bestimmte Zeit gesintert
worden ist, wird bei Absenkung der Temperatur des Magnetits eine Struktur erhalten, in der Schichten mit einem hohen
Wert von χ in Fe3O4 gebildet werden oder Fe3O3 fein verteilt
und innerhalb und zwischen den Partikeln in Fe3O4 erhalten wird.
Im Bereich von »> o,l wird die kontinuierliche Phase von
Fe3O3 ausgeschieden, was nicht erwünscht ist.
4. Der erhaltene gesinterte Magnetit zeigt einen bemerkenswert
hohen elektrischen Widerstand und entsprechend große Querbruchfestigkeit.
409884/1342
-A-
243169S
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben,
beginnend mit einer Beurteilung der allgemeinen Aspek- " te unter Einschluß von speziellen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figur 1 - in einer graphischen Darstellung die Abhängigkeit des spezifischen Widerstands des gesinterten Magnetits in
Abhängigkeit von dem Wert χ in Fe3O4 ,
Figur 2 - den FunktionsZusammenhang zwischen dem elektromechanischen
Kopplungsfaktor und dem Vormagnetisierungsfeld für einen Ferrit gemäß der Erfindung und einen herkömmlichen
Ferrit auf Nickelbasis,
Figur 3 - eine Graphik von zueinander in Beziehung stehenden Kurven
eines Bereiches, in dem Magnetit als Funktion des Sauerstoff-Partialdruckes und der Temperatur gebildet
ist,
Figur 4 - eine Graphik von zusammengehörenden Kurven eines Bereiches,
in dem Magnetit und der Sauerstoff-Dissoziationsdruck von Wasserdampf in Abhängigkeit von dem Sauerstoff
-Par tialdruck und der Temperatur auftreten.
Erfindungsgemäß verwendbare Eisenoxide sind Magnetit, Eisen (III)-Oxid
und Eisen (II)-Oxid. In bevorzugter Weise wird wegen der vorteilhaften Sinterzeit Magnetit verwendet. Das Eisenoxid liegt in
Form eines Pulvers mit einer Partikelgröße von o,oo2 Mikron bis 2o Mikron, insbesondere von o,o2 Mikron bis 5 Mikron vor, wenn
die Schmelzcharakteristik und die Sinterzeit in Betracht gezogen werden.
Die für den Sintervorgang erforderliche Wärme wird entweder durch elektrische Widerstandsheizung oder durch induktives Heizen erhalten.
Während der Sinterzeit ändert sich in Abhängigkeit von der
Art und der Partikelgröße des Eisenoxids die Sintertemperatur und der Partialdruck von Sauerstoff in der Sinteratmosphäre, wobei die
Sinterzeit im allgemeinen größer als o,l Stunden ist und bevorzugt von o,5 bis 5o Stunden bei einer Sintertemperatur im Bereich von
409884/1342
243169S
looo° bis 14oo C reicht. Die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs
während des Sintervorganges bewegt sich üblicherweise von o,2 bis 5oo°C/Min. Eine große Temperaturanstiegsgeschwindigkeit
kann insbesondere bei induktiver Heizung erzielt werden. Die Geschwindigkeit des TemperaturabfalIs nach dem Sintern ist bei
einem gesinterten Magnetitmaterial der Zusammensetzung Fe3O4+ ,
mit o<x <o,l unproblematisch und die Ofenabkühlgeschwindigkeit
bewegt sich im allgemeinen in einem Bereich von o#2 bis 2oo°C/Min.
Bei der Vorbereitung der vorgeformten Pulverstruktur kann das
Eisenoxidpulver für sich allein als Ausgangsmaterial verwendet werden, jedoch hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, um eine
Verbesserung der Verformungseigenschaft zu erhalten, Polyvinylalkohol, Glyzerin, Paraffin oder ein sonstiges Mittel zum Erzielen
von Haftvermögen und Zinkstearit, Kalziumstearit oder ein anderes Schmiermittel dem Eisenoxid zuzusetzen. Die Menge eines
derartigen Zusatzstoffes kann bis zu Io Gewichtsprozenten des Eisenoxids betragen, ohne daß dadurch Schwierigkeiten sich ergeben.
Figur 1 zeigt den Zusammenhang zwischen dem spezifischen Widerstand
und der Änderung des Wertes χ in Fe.,0 eines gesinterten
Magnetits, der durch Sintern einer vorgeformten Magnetitpulverstruktur ähnlich wie sie noch flachstefeend in Beispiel 1 beschrieben
wird, bei einer Sinterzeit von Io Stunden und einer Temperatur
von 125o°C in einem Edelgas erhalten wird, indem der Sauerstoff -Partialdruck variiert wurde. Der Kurve nach Figur 1 kann
entnommen werden, daß der spezifische Widerstand des gesinterten Magnetits innerhalb eines Bereiches o<x<£o,l sich sprunghaft
ändert, das entspricht einem Bereich von 4.o/3^ O/Fe<" 4.1/3.
Die Abhängigkeit des elektromechanischen Kopplungsfaktors K von
dem Vormagnetisierungsfeld eines gesinterten Magnetits entsprechend der Erfindung zeigt Figur 1 im Vergleich zu der Kurve für
einen herkömmlichen Nickel-Ferrit. Die Meßergebnisse zeigen, daß der gesinterte Magnetit gemäß der Erfindung einen größeren elektromechanischen
Kopplungskoeffizienten K als der bekannte Nickel-
409884/1342
243169S
Ferrit bei allen Werten des Vormagnetisierungsfeldes aufweist. Ferner zeigt der erfindungsgemäße Ferrit mechanische Eigenschaften,
die gleich oder besser im Vergleich zu denjenigen bekannter Ferrite für magnetostriktive Schwinger sind, wie" beispielsweise
+ 2 eine Querbruchfestigkeit von 1.8oo - 3oo kp/cm .
Weitere Merkmale des Sinterverfahrens werden nun mit Bezugnahme auf Figur 3 näher erläutert. In Figur 3 zeigt die schraffierte
Fläche einen Bereich an, in dem der Anteil an Magnetit in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Sauerstoff-Partialdruck dargestellt
ist. Die Fe3O3 Seitenbegrenzung und die FeO Seitenbegrenzung
definieren diesen Einzelphasenbereich für den Magnetit wie dies von Darken, L.S. und Gurry, R.W., J. Am. Chem. Soc. 67,
Seiten 1398 - 1414 (1945) und ibid. 68, S.798-816 (1946) gezeigt. Die Linien A und B bestimmen den Sauerstoff-Partialdruck in der
Kohlendioxidatmosphäre und werden aufgrund der Berechnung, basierend auf der Dissoziationsgleichgewichtskonstanten von Kohlenstoffdioxid
erhalten. Im Hinblick auf die Linie B kann der Einfluß von dissoziiertem Sauerstoff auf den Gesamtsauerstoff-Partialdruck
vernachlässigt werden.
Wie Figur 3 zeigt, wird die Ausscheidung von Fe3O3 sehr groß,
wenn der Sauerstoff-Partialdruck hoch ist und entsprechend in umgekehrter Weise die Ausscheidung von FeO gering, wenn der Sauerstoff-Partialdruck
klein ist. Durch die Anwendung einer Verfahrensweise für die Regelung des Sauerstoff-Partialdruckes während
des Sinterns der vorgeformten Struktur, bei welcher die Sauerstoffmenge bei niederen Temperaturen abgesenkt und bei hohen Temperaturen
zunehmend gesteigert wird, kann der Sintervorgang ohne Verlassen des Einzelphasenbereichs des Magnetits durchgeführt
werden, wodurch eine gesinterte Struktur hoher Dichte ohne Heterogenität
während des Sintervorgangs erhalten wird.
Sobald das Kohlenstoffdioxid den dissoziierten Sauerstoff entsprechend
der Temperatur freigibt, erreicht der resultierende Partialdruck
des Sauerstoffs den Gleichgewichts-Sauerstoffdruck des Magnetits über einen weiten Temperaturbereich. Aus diesem Grund kann
409884/1342
bei einem Sintern eines Magnetits in einem Strom aus Kohlendioxides
oder Kohlendioxid, enthaltend Sauerstoff, der Wert von χ in Fe3O4 sehr leicht innerhalb eines Bereichs von o<x<o,l geregelt
werden. Wird der Sintervorgang für eine bestimmte Zeit unter Festlegung der Sinteratmosphäre wie voranstehend durchgeführt, so
daß die Zusammensetzung im Bereich von o<x<o,l liegt, so wird
ein gesinterter Magnetit erhalten, in welchem eine Lage mit einem großen Wert χ in Fe3O4 in oder zwischen den Teilchen ausgeschieden
wird oder Fe3O3 fein verteilt und in oder zwischen Fe3O4 auftritt.
Die Kurve A in Figur 3 zeigt den Gleichgewichtssauerstoff-Partialdruck
von reinem Kohlendioxidgas. Wie aus Kurve A ersichtlich ist, kann der Sintervorgang bei einem Beginn des Temperaturanstiegs in
einem Strom aus Kohlendioxidgas während der Sinterzeit einer vorgeformten Struktur innerhalb der Einphasenzone von Fe3O4 zur
Gänze ablaufen.
Des weiteren ist es möglich, den Wert von χ in Fe3O4+ auch durch
die Zumischung eines geringen Anteils von Sauerstoffgas mit Kohlendioxidgas
nachdem die Temperatur angestiegen ist, wie durch die Kurve B in Figur 3 angezeigt wird, zu regeln. Wie die Kurve B
beispielsweise zeigt, kann bei einer Sintertemperatur von 13oo C ein angestrebter gesinterter Magnetit erhalten werden, auch dann
wenn das Sintern in einem Kohlendioxidgas durchgeführt wird, das Io Gewichtsprozente oder weniger an Sauerstoffgas enthält. In
diesem Fall zeigen die Ergebnisse einer Zusammensetzungsanalyse, daß der Mischbereich von χ des nicht-stöchiometrischen Magnetits
Fe3O4+34. bei hoher Temperatur o<"x<o,l beträgt.
Bei dem Magnetit-Sintjerverfahren, bei dem Kohlendioxidgas oder
Kohlendioxidgas, enthaltend Sauerstoff, in der voranstehend beschriebenen Weise verwendet wird, ist eine komplizierte Regelung
des Sauerstoffdruckes nicht erforderlich und das Verfahren bringt
eine wesentliche Vereinfachung des Sinterprozesses mit sich und
ist insbesondere beim Sintern einer vorgeformten Struktur von Vorteil, in der ein Mittel zum Zusammenpacken der Partikel oder
ein öliges Schmiermittel verwendet wird.
409884/1342
_8_ 243169S
Der Grund hierfür ist der, daß das Kohlendioxid einen Puffereffekt
auf reduzierende Gase wie Kohlenmonoxid ausübt, die von der Zerlegung von Substanzen wie beispielsweise eines Mittels
zum Zusammenpacken der Partikel resultieren. Im Falle der Anwendung
von Argongas und einem sehr kleinen Anteil von Sauerstoff, erfährt der Sauerstoff-Partialdruck eine abrupte und beachtenswerte
Veränderung infolge der Erzeugung einer sehr geringen Menge von Kohlenmonoxidgas aus dem voranstehend erwähnten Mittel
zum Zusammenpacken der Partikel. Im Falle einer Kohlendioxidgasatmosphäre wie dies erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, wird der
Sauerstoffdruck durch das Gleichgewicht von CO3 Z^ CO + 1/2O-begrenzt,
und. daher ist der Einfluß des CO-Gases, das ein Zersetzungsgas ist, auf den Magnetit nicht so ausgeprägt wie bei
der voranstehend beschriebenen Methode.
Die Verfahrensweise bei dem Sinterprozeß in Kohlenstoffdioxidgas
wird anhand der Beispiele 4 und 5 nachstehend noch beschrieben werden. Wie gleichfalls anhand dieser Beispiele noch näher erläutert
wird, weist ein Ferrit für magnetostriktive Schwinger ausgezeichnete elektrische Eigenschaften und hohe mechanische
Festigkeit aufgrund des einfachen Vorganges auf, bei dem ein Magnetit in einer Atmosphäre aus Kohlendioxidgas allein oder aus
Kohlendioxid, enthaltend Sauerstoff, gesintert wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Sintervorgang für den Magnetit in einer Atmosphäre aus Wasserdampf ausgeführt,
wobei die gleichen Ergebnisse wie beim Sintern des Magnetits in einem Kohlendioxidgas erhalten werden. Die Einzelphasenzone des
Magnetits und der Sauerstoff-Dissoziationsgleichgewichtsdruck von Wasserdampf sind in Abhängigkeit von der'Temperatur und dem
Sauerstoff-Partialdr&ck in Figur 4 dargestellt. Wie aus dieser
graphischen Darstellung ersichtlich ist, nimmt der Sauerstoff-Dissoziationsdruck
von Wasserdampf einen Wert an, der dicht bei dem Wert des Sauerstoff-Dissoziationsdrucks von Kohlendioxid
liegt.
409884/Ί 3/-?
243169S
Die Verwendung von Wasserdampf hat den Vorteil, daß extrem niedrige
Produktionskosten im Vergleich zu den voranstehend beschriebenen Methoden sich ergeben. Die speziellen Verfahrensschritte
dieser Methode zum Sintern von Magnetit in einer Wasserdampfatmosphäre werden insbesondere in den Beispielen 6 und 7 näher
beschrieben.
Ein Sinterverfahren, bei dem eine Mischung aus Kohlenstoffdioxidgas
und Wasserdampf angewandt ist, führt gleichfalls den erwünschten Effekt herbei, wie die Kombination der Figuren 3 und 4 zeigt.
Die folgenden spezifischen, praktischen Ausführungsbeispiele dienen
nur zum besseren Verständnis der Erfindung und begrenzen in keiner Weise den Sc.hutzumfang derselben, sondern erläutern im
einzelnen das Wesen und die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
.
Die Messungen in den Beispielen wurden jeweils in folgender Weise durchgeführt.
1. Der elektromechanische Kopplungsfaktor wurde durch Berechnung
anhand der mit einem Vektorimpedanzmeßgerät von den Probenstücken mit stabförmiger Gestalt erhaltenen Meßergebnisse bestimmt, bei denen eine Korrektur für das Entmagnetisierungsfeld
erforderlich ist oder von Probenstücken mit ringförmiger Gestalt.
2. Der elektrische Widerstand wurde nach der herkömmlichen Vierprobenmethode
bestimmt.
3. Die statische Magnetostriktion wurde mit Hilfe eines Dehnungsmeßgerätes bestimmt.
2+ 3+
4. Der Wert χ von Fe^O. wurde aus den Mengen von Fe und Fe
ermittelt.
409884/1342
- Io -
243169S
2+ "3 +
5. Die Zusammensetzungsanalyse - die Fe und Fe Konzentrationen
jeder Probe wurden bestimmt und der Gehalt wurde nach der Be-ZiehUng
[Fe2+] + 3/2 [Fe3+]
[Fe2+] + 3/2 [Fe3+]
ι" 2+1 Γ "3
[Fe" J + LFe"
■berechnet.
■berechnet.
Ein handelsüblicher Magnetit mit einer Partikelgröße von 2 Mikron,
einem x-Wert von o,o3 und einem Gesamtanteil an metallischen Verunreinigungen von o,öl Gewichtsprozent wurde unter einem Druck
von 1,5 t/cm in sechs quaderförmige Barren von 12 mm χ 12 mm χ loo mm Größe vorgeformt. Diese vorgeformten Barren wurden in einem
Strom von gereinigtem Argon in einem Heizofen bei einer Temperatur von 135o C erhitzt und anschließend der Gasstrom gegen ein
Argongas mit Io Volumenprozent Sauerstoff ausgetauscht. Die Barren
wurden 6 Stunden gesintert und nachher zur Abkühlung in dem Ofen gelassen.
Die gesinterten Barren hatten eine Durchschnittsdichte von 5,15 g/cm , eine durchschnittliche Zusammensetzung von Fe3O4 _, einen
mittleren spezifischen Widerstand von lo,8 Ohm χ cm, einen mittleren
Wert des elektromechanischen Kopplungsfaktors K bei optimaler Vormagnetisierung von o,31 und eine mittlere Querbruchfestigkeit
2
von 125o kp/cm .
von 125o kp/cm .
Zusätzlich wurde eine Eingangsleistung von 5o W (34,7 W/cm ) an
diese gesinterte Barren angelegt und eine Ultraschallschwingung in Wasser herbeigeführt, bei der eine stürmische Blasenbildung
auftrat. Nach 24 Stunden fortgesetzter Schwingung zeigte sich, daß alle sechs gesinterte Barren einen unveränderten elektromechanischen
Kopplungsfaktor aufwiesen.
Sechs vorgeformte quaderförmige Barren, die in der gleichen Weise vorbereitet wurden wie in Beispiel 1 beschrieben, wurden in einer
409884/1342
243169S
N^-Gasatiaosphäre in einem Ofen bei einer Temperatur von 115o C
erhitzt. Anschließend wurde in die N^-Gasatmosphäre 1 Volumenprozent
Sauerstoff eingeführt und die Barren über eine Zeitspanne von 16 Stunden gesintert und zum Abkühlen in dem Ofen belassen.
Die gesinterten Barren wiesen eine Dichte von 4,99 g/cm auf/
eine Zusammensetzung von Fe3O4 g, einen spezifischen Widerstand
von 18,6 Ohm χ cm, einen elektromechanischen Kopplungsfaktor von
2 o,29, und eine Querbruchfestigkeit von 12Io kp/cm , wobei es sich
bei all diesen Werten um Mittelwerte handelt. Beispiel 3:
Sechs vorgeformte Barren, die in der gleichen Weise wie in Beispiel
1 beschrieben, vorbehandelt wurden, wurden für 16 Stunden bei lo5o°C in einer gereinigten Stickstoffatmosphäre in einem
Ofen gesintert und anschließend in dem Ofen zur Abkühlung belassen. Während dieses Vorgangs betrug der Sauerstoff-Partialdruck
— 8
in dem Stickstoffgas ungefähr Io Atmosphären.
in dem Stickstoffgas ungefähr Io Atmosphären.
Die gesinterten Barren wiesen eine Dichte von 4,94 g/cm , eine Zusammensetzung von Fe.,0, , einen spezifischen Widerstand von
•j 4.Ox
2,6 Ohm χ cm, einen elektromechanischen Kopplungsfaktor von o,28
2 und eine Querbruchfestigkeit von H5o kp/cm auf, wobei es sich
bei allen Größen um Mittelwerte handelt.
Bei den folgenden Beispielen 4 und 5 wurde der Sintervorgang jeweils
in einem Kohlenstoffdioxidg'as durchgeführt, wodurch eine
weitere Vereinfachung erhalten wird.
o,5 Gewichtsprozente von Polyvinylalkohol wurden mit dem in Beispiel
1 angeführten Magnetitpulver vermischt und die erhaltene Mischung unter einem Druck von 1,5 t/cm kaltverformt, um vorgeformte
quaderförmige Proben mit den Maßen loo mm χ 12 mm χ 12 mm
409884/13 42
_ 12 _ . 243169S
herzustellen. Diese Barrenproben wurden in einem Strom aus reinem Kohlenstoffdioxid bei einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von
3oo°C/Min. bis zu einer Temperatur von Io5o C erhitzt, bei der
die Proben 12 Stunden lang gesintert wurden. Die Proben verblieben bis zur Abkühlung auf Raumtemperatur in dem Ofen.
Die gesinterten Magnetitbarren wiesen eine Dichte von 95,5 % der
theoretischen Dichte von 5,2o g/cm auf, die Zusammensetzung lautete Fe-,0. ., der spezifische Widerstand betrug 31 Ohm χ cm. Die
■J 4 . O4 _
Querbruchfestigkeit der Proben lautete Io8o kp/cm , und der elektromechanische
Kopplungsfaktor war o,28. Der Kopplungsfaktor zeigte nach 24 Stunden ununterbrochener Schwingung bei einer
2 elektrischen Eingangsleistung von 4o W/cm keine Veränderung.
Einem Magnetitpulver wurden o,5 Gewichtsprozente Polyvinylalkohol und o,5 Gewichtsprozent Zinkstearit hinzugefügt und aus der erhaltenen
Mischung barrenförmige, vorgeformte Proben unter den
gleichen Bedingungen wie siein Beispiel 1 beschrieben sind, hergestellt. Die Barrenproben wurden in einem Strom aus reinem Kohlenstof
fdioxid mit einer Geschwindigkeit von 3oo°C/Min. auf 135o°C erhitzt. Der Kohlenstoffdioxidgasstrom wurde anschließend durch
einen Strom aus einer Gasmischung von Kohlenstoffdioxidgas und
Io Volumenprozenten Sauerstoff ersetzt und bei einer Temperatur von 135o C die Proben 6 Stunden lang gesintert. Nach Beendigung
des Sintervorgangs wurde die Gasmischung neuerlich gegen einen Strom aus reinem Kohlenstoffdioxid ersetzt und die Proben bis zur
Abkühlung auf Raumtemperatur im Ofen belassen.
JDie gesinterten Barreji hatten eine Dichte, die 97,8 % der theoretischen
Dichte betrug, eine Zusammensetzung gemäß Fe-jO„ ,-,
einen spezifischen Widerstand von 18 Ohm χ cm, eine Querbruchfe-
stigkeit von 122o kp/cm und einen elektromechanischen Kopplungsfaktor
von o,31.
409884/ 1342
. 13 - 243169S
ο,5 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol wurden einem Magnetitpulver
zugemischt und die erhaltene Mischung unter einem Druck von 1,5
2
t/cm in barrenförmige Proben kalt vorgeformt, von denen jede die Abmessungen loo mm χ 12 mm χ 12 mm aufwies. Diese Proben wurden in einem Strom aus reinem Wasserdampf auf lo5o°C mit einer Geschwindigkeit von 3oo C/Min. erhitzt und bei dieser Temperatur 12 Stunden lang gesintert und bis zur Abkühlung auf Raumtemperatur in dem Ofen belassen.
t/cm in barrenförmige Proben kalt vorgeformt, von denen jede die Abmessungen loo mm χ 12 mm χ 12 mm aufwies. Diese Proben wurden in einem Strom aus reinem Wasserdampf auf lo5o°C mit einer Geschwindigkeit von 3oo C/Min. erhitzt und bei dieser Temperatur 12 Stunden lang gesintert und bis zur Abkühlung auf Raumtemperatur in dem Ofen belassen.
Die gesinterten Magnetitbarren wiesen eine Dichte von 94,8 % der
theoretischen Dichte auf, die Zusammensetzung lautete Fe~O. -,,
der spezifische Widerstand betrug 16 Ohm χ cm, die Querbruchfe-
2
stigkeit 96o kp/cm , und der elektromechanische Kopplungsfaktor o,29. Der Kopplungsfaktor zeigte auch nach einer 24-stündigen Dauerschwingung bei einer elektrischen Eingangsleistung von
stigkeit 96o kp/cm , und der elektromechanische Kopplungsfaktor o,29. Der Kopplungsfaktor zeigte auch nach einer 24-stündigen Dauerschwingung bei einer elektrischen Eingangsleistung von
2
25 W/cm keine Veränderung.
25 W/cm keine Veränderung.
Einem Magnetitpulver wurden o,5 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol und o,5 Gewichtsprozent Zinkstearit hinzugefügt und die erhaltene
Mischung unter den gleichen Bedingungen wie sie im Beispiel 1 beschrieben sind, zu barrenförmigen Proben vorgeformt. Diese Proben
wurden dann in einem Strom aus reinem Wasserdampf mit einer Geschwindigkeit von 3oo°C/Min. auf 135o°C erhitzt. Anschließend
wurde der Wasserdampfstrom gegen einen Strom aus einer Mischung
aus Wasserdampf und Io Volumenprozenten Sauerstoff ausgetauscht und bei einer Temperatur von 135o°C die Proben 6 Stunden lang ge~
sintert. Nach Beendigung des Sintervorgangs wurde die Gasmischung" gegen einen Strom aus Wasserdampf ausgetauscht und die Proben in
dem Ofen bis zur Abkühlung auf Zimmertemperatur belassen.
Die gesinterten Barren wiesen eine Dichte auf, die 97,8 % der theoretischen Dichte betrug, die Zusammensetzung lautete Fe3O4 OO2'
der spezifische Widerstand war 22 Ohm χ cm, die Querbruchfestig-
409884/1342
243169S
keit lautete 131o kp/cm und der elektromechanische Kopplungsfaktor
war o,27.
Auf diese Weise können erfindungsgemäß Ferrite für magnetostriktive
Schwinger mit ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften und einer hohen mechanischen Festigkeit durch ein einfaches Verfahren
erhalten werden, bei dem die Magnetitstruktur in einer Atmosphäre aus Wasserdampf oder Wasserdampf, enthaltend Sauerstoff,
gesintert wird.
409884/1342
Claims (7)
- - 15 - 243169SPatentansprüche( 1. Verfahren zur Herstellung von Ferriten für magnetostriktive Schwinger,dadurch g e k ennzeichnet, daß eine vorgeformte Struktur eines Eisenoxids bei einer Temperatur von looo°C bis l4oo°C in einem Gasstrom mit einem Sauerstoff-Fartialdruck von Io bis Io Atmosphären gesintert wird, um einen Ferritaufbau zu erhalten.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom ein Gas,bestehend aus Kohlenstoffdioxid und einer Mischung aus Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff umfaßt, wobei der Anteil der Mischung höchstens Io Volumenprozente der Gesamtmischung beträgt. - 3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom ein aus der Gruppe reiner Wasserdampf und einer Mischung aus Wasserdampf und Sauerstoff ausgewähltes Gas umfaßt, wobei der Anteil der Mischung höchstens Io Volumenprozente der Gesamtmischung ausmacht. - 4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom ein Gas, bestehend aus einer ersten Mischung aus Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf umfaßt und daß eine zweite Mischung, gebildet aus'der ersten Mischung und Sauerstoff, mit einem Anteil von höchstens Io Volumenprozenten der gesamten zweiten Mischung an Sauerstoff zugesetzt wird. - 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erhaltene Ferrit als Hauptbestandteil einen gesinterten Magnetit mit einem Sauerstoff zu Eisen (O/Fe)-Wert in einem Atomverhältnis 4.o/3 < O/Fe < 4.1/3 enthält.409884/ 1342243169S
- 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformte Struktur zusätzlich zu dem Eisenoxid einen aus der Gruppe, bestehend aus Polyvinylalkohol, Glyzerin, Paraffin, Zinkstearit, Kalziumstearit und Mischungen hiervon mit einem Anteil von höchstens Io Gewichtsprozenten des Eisenoxids, ausgewählten Bestandteil enthält.
- 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferrit entsprechend jedem der in der Beschreibung angeführten Beispiele gewonnen wird.409884/1342Leerseite
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7441573A JPS5646276B2 (de) | 1973-07-03 | 1973-07-03 | |
JP7613173A JPS5646277B2 (de) | 1973-07-07 | 1973-07-07 | |
JP1376074A JPS5528206B2 (de) | 1974-02-04 | 1974-02-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2431699A1 true DE2431699A1 (de) | 1975-01-23 |
Family
ID=27280394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2431699A Pending DE2431699A1 (de) | 1973-07-03 | 1974-07-02 | Verfahren zur herstellung von ferriten |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4151432A (de) |
DE (1) | DE2431699A1 (de) |
FR (1) | FR2242346B1 (de) |
GB (1) | GB1446291A (de) |
NL (1) | NL7408996A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0201132A1 (de) * | 1985-05-08 | 1986-11-12 | North American Philips Corporation | Verfahren zum Verdichten eines keramischen Teiles |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4544904A (en) * | 1984-02-24 | 1985-10-01 | Kishore Tarachand | Composite magnet and magnetic circuit |
US4845450A (en) * | 1986-06-02 | 1989-07-04 | Raytheon Company | Self-biased modular magnetostrictive driver and transducer |
US6352649B1 (en) | 1998-10-01 | 2002-03-05 | Iowa State University Research Foundation Inc. | Material for magnetostrictive sensors and other applications based on ferrite materials |
US6093337A (en) * | 1998-10-01 | 2000-07-25 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Material for magnetostrictive sensors and other applications based on ferrite materials |
US9263174B2 (en) | 2012-01-17 | 2016-02-16 | Council Of Scientific And Industrial Research | Sintered cobalt ferrites composite material with high magnetostriction |
US9960341B1 (en) * | 2014-11-26 | 2018-05-01 | U.S. Department Of Energy | High frequency magnetostrictive transducers for waveguide applications |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3027327A (en) * | 1957-10-08 | 1962-03-27 | Gen Electric | Preparation of ferromagnetic ferrite materials |
US3375195A (en) * | 1966-11-14 | 1968-03-26 | Philips Corp | Electromechanical transducer employing piezomagnetic manganese ferrous ferrite |
US3717039A (en) * | 1969-08-04 | 1973-02-20 | Int Technical Ind | Method and means for amplifying the stress and strain in a stress-sensitive component |
US3634742A (en) | 1970-06-22 | 1972-01-11 | Int Nickel Co | Magnetostrictive apparatus and process |
US3753058A (en) * | 1970-06-22 | 1973-08-14 | Int Nickel Co | Operation of magnetostrictive apparatus |
-
1974
- 1974-07-02 DE DE2431699A patent/DE2431699A1/de active Pending
- 1974-07-03 FR FR7423132A patent/FR2242346B1/fr not_active Expired
- 1974-07-03 GB GB2945274A patent/GB1446291A/en not_active Expired
- 1974-07-03 NL NL7408996A patent/NL7408996A/xx not_active Application Discontinuation
-
1976
- 1976-03-04 US US05/663,732 patent/US4151432A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0201132A1 (de) * | 1985-05-08 | 1986-11-12 | North American Philips Corporation | Verfahren zum Verdichten eines keramischen Teiles |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2242346B1 (de) | 1980-04-18 |
FR2242346A1 (de) | 1975-03-28 |
GB1446291A (en) | 1976-08-18 |
NL7408996A (nl) | 1975-01-07 |
US4151432A (en) | 1979-04-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102016219533A1 (de) | Sintermagnet auf R-T-B Basis | |
DE2806052A1 (de) | Thermisch stabile amorphe magnetlegierung | |
DE3039827A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines schneidwerkzeuges | |
DE112015001405T5 (de) | Verfahren zum Herstellen eines R-T-B-basierten Sintermagneten | |
DE973822C (de) | Magnetkern und Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP3730286A1 (de) | Blechpaket und verfahren zum herstellen einer hochpermeablen weichmagnetischen legierung | |
US3144330A (en) | Method of making electrical resistance iron-aluminum alloys | |
DE2706214A1 (de) | Magnetlegierung auf eisen-chrom- kobalt-basis mit spinodaler zersetzung | |
DE953793C (de) | Verfahren zur Herstellung von Eisen-Nitriden mit verbesserten elektromagnetischen Eigenschaften fuer Hochfrequenz | |
DE2915737A1 (de) | Amorphe metallegierung und baender daraus | |
DE2431699A1 (de) | Verfahren zur herstellung von ferriten | |
DE10150830A1 (de) | Weichmagnetismus-Legierungspulver, ein Behandlungsverfahren davon, ein Weichmagnetismus-Legierungsformling und das Herstellungsverfahren davon | |
DE2110489B2 (de) | Verfahren zur herstellung von anisotropen metalloxid-magneten | |
DE2148554A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines polykristallinen Ferritkoerpers | |
DE112014006035T5 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Seltene-Erden-Magneten | |
DE2431698C3 (de) | Verwendung eines gesinterten Magnetits als Ferrit für magnetostriktive Schinger | |
DE2917602A1 (de) | Weicher lithium-titan-zinkferrit und damit arbeitendes magnetisches ablenkglied | |
DE1696425B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines polykristallinen Ferritkoerpers | |
DE1291903B (de) | Weichmagnetische Legierung | |
DE2826301A1 (de) | Kupferlegierung | |
DE102015206326A1 (de) | Weichmagnetischer Verbundwerkstoff und entsprechende Verfahren zum Herstellen eines weichmagnetischen Verbundwerkstoffs | |
DE1209477B (de) | Verfahren zur Vorbehandlung von Pulvern, die durch Pressen und Sintern zu Formkoerpern, insbesondere zu Magnetkernen verarbeitet werden | |
DE2919798C2 (de) | Nickel-Eisen-Werkstoff mit geringer Wärmeausdehnung Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung | |
DE1025536B (de) | Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterkoerpers mit hoher Permeabilitaet und kleinen Wirbelstromverlusten | |
JPH03166348A (ja) | 酸化物超電導粉末用銀シース及び製造法並びに酸化物超電導材 |