DE4115572C2

DE4115572C2 - Ferrit-Formteil und sein Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE4115572C2
Application number: DE4115572A
Authority: DE
Inventors: Kitagawa Hiroji
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 1990-06-06
Filing date: 1991-05-13
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2011-05-14
Also published as: US5120351A; GB9108277D0; DE9105911U1; GB2246124B; JPH0442902A; JP3142858B2; GB2246124A; DE4115572A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Ferrit-Formteil, das als elektri scher Rauschabsorber zum Absorbieren von elektrischem Rau schen Verwendung findet, wenn es eine Leitung eines elektro nischen Gerätes umgreift, und das als Wellenabsorber zur Ver hinderung von Nebenkeulen Verwendung findet, wenn es an einer Parabolantenne angebracht wird, und betrifft auch ein Her stellungsverfahren für Ferrit-Formteile.

Ein bekanntes Ferrit-Formteil wird hergestellt durch Sintern einer Mischung aus magnetischen Materialien, einschließlich Eisenoxid, Zerkleinern der gesinterten Mischung zu Ferritpar tikeln, Granulieren der Ferritpartikel, um eine vorbestimmte Partikelgröße zu erreichen, sowie Formen und Sintern der gra nulierten Ferritpartikel durch hydrostatisches Pressen.

Da jedoch das bekannte Ferrit-Formteil mechanisch spröde ist und keine ausreichende Duktilität aufweist, bricht und/oder splittert es oft bei der Bearbeitung. Weiterhin ist das Fer rit-Formteil in hohem Maße hygroskopisch und seine Eigen schaften neigen dazu, sich zu verschlechtern, weil Spalte zwischen den Ferritpartikeln existieren.

Kurzdarstellung der Erfindung

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ferrit-Formteil zu schaffen, das eine verbesserte Duktilität und keine Spalte zwischen den Ferritpartikeln aufweist, sowie sein Herstellungsverfahren aufzuzeigen.

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nach folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren deutlich.

Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung erreicht, die vorsieht:

ein durch Sintern einer Mischung aus magnetischen Materialien, einschließlich Eisenoxid, hergestelltes Ferrit-Formteil, in dem Metall zwischen den Ferritpartikeln eingefüllt ist, und ein Herstellungsverfahren des Ferrit-Formteiles, das die fol genden Schritte aufweist:

- Sintern einer Mischung aus magnetischen Materialien, einschließlich Eisenoxid,
- Zerkleinern der Mischung zu Ferritpartikeln,
- Granulieren der Ferritpartikel zu einer vorbestimmten Partikelgröße, und
- Formen und Sintern der granulierten Ferritpartikel durch hydrostatisches Pressen, wobei die granulierten Ferritpartikel vor dem Formen und Sin tern durch hydrostatisches Pressen bei extra hohem Druck mit metallischen Partikeln vermischt werden.

Das Ferrit-Formteil gemäß der vorliegenden Erfindung weist wegen der Metallfüllung in allen Spalten zwischen den Ferrit partikeln kaum verbleibende Poren auf und besitzt eine aus reichende Duktilität wegen der Duktilität des Metalles.

Beim Herstellungsverfahren des Ferrit-Formteiles, wie es hier offenbart ist, werden metallische Partikel mit den granulier ten Ferrit-Partikeln vermischt, und die Ferritpartikel und die metallischen Partikel werden unter besonders hohem Druck geformt. Die metallischen Partikel werden zu kleineren Par tikeln zerdrückt und zwischen den Ferritpartikeln eingefüllt. Dadurch wird das Ferrit-Formteil gemäß der vorliegenden Er findung erhalten.

Der Ausdruck "besonders hoher Druck", wie er hier und in den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, bezeichnet allgemein einen Druck im Bereich zwischen 294,3 MPa und 981 MPa.

Kurze Darstellung der Zeichnungen

Die einzige Fig. 1 zeigt einen Bereich des Ferrit-Formtei les gemäß der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbei spieles

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung und mittels des Reports verschiedener tatsächlich hergestellter und getesteter Testproben beschrieben.

Eine Anzahl von Ferrit-Formteilen gemäß der vorliegenden Er findung wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt, das die Schritte a) bis d) aufweist.

a) Eisenoxid (Fe₂O₃), Nickeloxid (NiO) und Zinkoxid (ZnO) wurden als magnetische Materialien verwendet. 49,7 Mol% Fe₂O₃, 1,77 Mol% NiO und 32,6 Mol% ZnO wurden unter Ver wendung einer Waage gewogen und gründlich in einer Kugelmühle vermischt. Die Mischung wurde einer Vorsinterung in einer Atmosphäre bei 900°C unterzogen und in einer Kugelmühle zerkleinert. Dadurch wurden Ferrit partikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,8 µm erhalten.
b) 1 Gew.-% Polyvinylalkohol (PVA) wurde als Bindemittel zur Granulierung den Ferritpartikeln zugesetzt. Nach der Gra nulierung wurden die granulierten Ferritpartikel mit 1 Gew% metallischen Partikeln vermischt, die einen Par tikeldurchmesser von ungefähr einem µm aufwiesen. Entspre chend dem Partikeldurchmesser und der Art der vermischten Metallpartikel, wurden die Ferritpartikel in sechs Arten unterteilt, nämlich Probe 1 bis Probe 6, wie dies in Ta belle 1 dargestellt ist.

Tabelle 1

a) Die Proben 1 bis 6 wurden in Formen eingebracht und unter einem Druck von 196,2 MPa in Blöcke geformt, deren Abmes sungen 30 × 30 × 12 mm betrugen. Nach der Sinterung in einer Sauerstoff enthaltenden Stickstoffatmosphäre bei 1125°C über 5 Stunden, wurden die Blöcke in reinem Stick stoff abgekühlt.
b) Die gesinterten und abgekühlten Blöcke wurden in hochdichte Porzellanbehälter eingebracht und graduell mit einer Rate von 100°C pro Stunde erhitzt. Danach wurden die Blöcke einem hydrostatischen Pressvorgang bei Umgebungstemperaturen von 250°C bis 1300°C und Drücken von 294,3 MPa bis 981 MPa über 3 Stunden unterzogen.

Sechs Arten von Ferrit-Formteilen wurden dadurch jeweils aus den Proben 1 bis 6 hergestellt.

Zum Vergleich wurden andere Ferrit-Formteile nach einer be kannten Methode hergestellt, d. h., Proben 7, 8 und 9 wurden jeweils auf Partikeldurchmesser von 100 µm, 5 mµ und zufälli ge Durchmesser granuliert und wurden dann ohne Vermischung mit metallischen Partikeln gesintert.

Ein nachfolgender Test der vorstehend genannten Proben zeigte, daß die Ferrit-Formteile gemäß der vorliegenden Erfindung, hergestellt durch Sintern der Proben 1 bis 6, eine bemer kenswert höhere Duktilität aufweisen, als die nach dem be kannten Verfahren hergestellten Ferrit-Formteile. Zusätzlich brechen oder splittern die Ferrit-Formteile gemäß der vor liegenden Erfindung nicht leicht bei der Bearbeitung.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wurde als Metall 2 Kupfer (Cu) oder Iridium (Ir) in eine Spalte zwischen den Ferrit partikeln 1 des erfindungsgemäßen Ferrit-Formteiles einge füllt. Da das Ferrit-Formteil eine schalenharte Struktur mit keinen verbleibenden Poren aufweist, nimmt es keine Feuch tigkeit auf (d. h., es ist nicht hygroskopisch, wie dies bei den bekannten Ferrit-Formteilen der Fall ist), was die Auf rechterhaltung stabiler gleichmäßiger Eigenschaften gestattet.

Wenn elektromagnetische Wellen auf ein elektrisches Kabel abgestrahlt werden, das mit den vorliegenden, aus den Pro ben 1 bis 6 hergestellten Ferrit-Formteilen bedeckt oder von diesen umgriffen ist, wird kaum ein elektrischer Strom im elektrischen Kabel induziert, weil die elektromagnetischen Wellen durch die Ferritpartikel in den Ferrit-Formteilen absorbiert werden. Wenn die Ferrit-Formteile als elektrische Rauschabsorber od. dgl. eingesetzt werden, dämpfen sie ent sprechend elektrisches Rauschen. Insbesondere Ferritpartikel mit einem Partikeldurchmesser von 5 µm bilden einen effekti ven Absorber für elektromagnetische Wellen mit kurzer Wellen länge, d. h., entsprechend ungefähr 2,5 GHz.

Claims

1. Material für ein Ferrit-Formteil mit erhöhter Duktilität und geringer Hygroskopizität, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Mischung aus Ferritpartikeln (1) und Metall (2) be steht, das in allen Spalten zwischen den Ferritpartikeln (1) angeordnet ist.

2. Material für ein Ferrit-Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ferritpartikel (1) aus gesinterten mag netischen Materialien, einschließlich Eisenoxid, bestehen.

3. Material für ein Ferrit-Formteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall (2) Kupfer (Cu) ist.

4. Material für ein Ferrit-Formteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall (2) Iridium (Ir) ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Ferrit-Formteiles mit er höhter Duktilität und geringer Hygroskopizität, das die fol genden Schritte aufweist:

a) Sintern einer Mischung aus magnetischen Materialien ein schließlich Eisenoxid;
b) Zerkleinern der gesinterten Mischung zu Ferritpartikeln (1);
c) Granulieren der zerkleinerten Ferritpartikel (1);
d) Vermischen der granulierten Ferritpartikel (1) mit metal lischen Partikeln (2); und
e) Formen und Sintern der miteinander vermischten granulier ten Ferritpartikel (1) und metallischen Partikel (2) durch hydrostatisches Pressen und Erhitzen zur Bildung eines Ferrit-Formteiles, das eine Mischung aus Ferrit partikeln (1) mit Metall (2) aufweist, das in allen Spal ten zwischen den Ferritpartikeln (1) angeordnet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der im Schritt e) durchgeführten Formung und Sinterung die ver mischten granulierten Ferritpartikel (1) und metallischen Par tikel (2) unter einem Druck im Bereich zwischen 294,3 MPa und 981 MPa zusammengedrückt werden.

7. Verfahren zur Herstellung eines Ferrit-Formteiles mit er höhter Duktilität und geringer Hygroskopizität, das die folgen den Schritte aufweist:

a) Gründliches Mischen und Zerkleinern von magnetischem Material, das Eisenoxid (Fe₂O₃), Nickeloxid (NiO) und Zinkoxid (ZnO) aufweist, in einer Kugelmühle zur Erzie lung von granulierten Ferritpartikeln mit einem mittle ren Durchmesser von 0,8 µm;
b) Vermischen der granulierten Ferritpartikel mit 1 Gew% metallischer Partikel, die einen mittleren Durchmesser von 1 µm aufweisen, um eine Formteil-Mischung zu bilden;
c) Einbringen der Formteil-Mischung in eine Form und Formen derselben zu einer gewünschten Gestalt unter einem Druck von wenigstens 196,2 MPa;
d) Sintern der geformten Gestalt durch Erhitzen von einer Sauerstoff enthaltenden Stickstoffatmosphäre und dann Abkühlen in reinem Stickstoff;
e) Graduelles Erhitzen der gesinterten und geformten Gestalt in einem Inertgas; und
f) Hydrostatisches Pressen der gesinterten und geformten Gestalt bei Temperaturen zwischen 250°C und 1300°C und bei Drücken von 294,3 MPa und 981 MPa für 3 Stunden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schritt a) das magnetische Material in einer 900°C Atmosphäre vor dem Zerkleinern vorgesintert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß im Schritt a) 1 Gew% Polyvinylalkohol (PVA) als Bindemittel den Ferritpartikeln zur Granulierung zugesetzt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß beim Sintern gemäß dem Schritt d) eine Erhitzung auf 1125°C über ungefähr 5 Stunden stattfindet.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß das graduelle Erhitzen gemäß dem Schritt e) bei einer Rate von ungefähr 100°C pro Stunde erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß beim Vermischen gemäß dem Schritt b) die granu lierten Ferritpartikel mit 1 Gew% Kupfer (Cu) vermischt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß beim Vermischen gemäß dem Schritt b) die granu lierten Ferritpartikel mit 1 Gew% Iridium (Ir) vermischt werden.

14. Verfahren zur Herstellung eines Ferrit-Formteiles mit er höhter Duktilität und geringer Hygroskopizität, das die folgen den Schritte aufweist:

a) Vermischen von granulierten Ferritpartikeln (1) mit me tallischen Partikeln (2) zur Bildung einer Formteil- Mischung;
b) Formen der Formteil-Mischung in eine gewünschte Gestalt;
c) Erhitzen der geformten Gestalt der Formteil-Mischung zur Sinterung und Erzeugung eines Ferrit-Formteiles, das eine Mischung aus Ferritpartikeln (1) und Metall (2) aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch zusätz liches Erhitzen und hydrostatisches Pressen des Ferrit-Form teiles in einem Druckbereich zwischen 294,3 MPa und 981 MPa zur Bildung eines Ferrit-Formteiles, das eine Mischung aus Fer ritpartikeln (1) mit Metall (2) aufweist, das in allen Spalten zwischen den Ferritpartikeln (1) angeordnet ist.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß beim Mischen gemäß dem Schritt a) granulierte Ferritpartikel mit 1 Gew metallischer Partikel vermischt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vermischen gemäß dem Schritt a) granulierte Ferritpartikel mit 1 Gew.-% Kupfer (Cu) vermischt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vermischen gemäß dem Schritt a) granulierte Ferritpartikel mit 1 Gew.-% Iridium (Ir) vermischt werden.