DE68906210T2

DE68906210T2 - Monokristallines Mn-Zn Ferroferritmaterial mit einem hohen Zn-Gehalt und aus diesem Material hergestellter Magnetkopf.

Info

Publication number: DE68906210T2
Application number: DE89201713T
Authority: DE
Inventors: Johannes Franciscus Cillessen; Mark Thomas Johnson; Johannes Adrianus Pistorius
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: DE68906210D1; JPH0258203A; US5049454A; KR900002248A; EP0350101B1; EP0350101A1; KR0135419B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein monokristallines MnZn-Ferroferritmaterial, das sich namentlich dazu eignet, in einem Magnetkopf verwendet zu werden. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen aus diesem Material hergestellten Magnetkopf. Diese Art von Magnetköpfen wird verwendet zum Aufnehmen, Löschen und Wiedergeben von Information, wie dies beispielsweise bei Audio- und Video-Apparatur der Fall ist.
MnZn-Ferroferritmaterial ist bekannt aus der europäischen Patentanmeldung Nr. 86005. Das darin beschriebene magnetische Material entspricht der nachfolgenden Formel:
MnaZnbFecIIFe&sub2;IIIO&sub4;, wobei
0 ≤ a < 0,55
0,06 ≤ b < 0,4 und
0,25 ≤ c < 0,9 ist
und wobei weiterhin gilt, daß a + b + c = 1 ist. Diese bekannte Material weist eine Anzahl guter weichmagnetischer Eigenschaften auf, wie eine hohe Sättigungsmagnetisierung Bs und eine hohe magnetische Permeabilität u. Es wurde jedoch ermittelt, daß dieses Material den Nachteil aufweist, daß der Absolutwert der beiden Magnetostriktionskonstanten λ&sub1;&sub0;&sub0; und λ&sub1;&sub1;&sub1; groß ist (λ&sub1;&sub1;&sub1; > 15.10&supmin;&sup6; und λ&sub1;&sub0;&sub0; < -5.10&supmin;&sup6;). Die Magnetostriktion trägt bei zu dem sog. "rubbing noise", und zwar über den inversen Magnetostriktionseffekt. Dieser Beitrag zu der "rubbing noise" ist der Größe der Absolutwerte der Magnetostriktionskonstanten proportional. Die frequenzabhängige "rubbing noise" ist in dem MHz-Bereich wesentlich. Video-Köpfe werden gerade in diesem Frequenzbereich (4 - 30 MHz) verwendet.
Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, ein monokristallines MnZn-Ferroferritmaterial zu schaffen, dessen Absolutwerte der beiden Magnetostriktionskonstanten möglichst klein sind, und zwar vorzugsweise nahezu Null. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein monokristallines MnZn-Ferroferrit zu schaffen mit einer ausreichend hohen Permeabilität in dem MHz-Bereich. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist, ein monokristallines MnZn-Ferroferritmaterial zu schaffen, das eine ausreichend hohe Sättigungsmagnetisierung aufweist.
Diese und andere Aufgaben werden mit dem eingangs erwähnten magnetischen Material erreicht, das nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Material der nachstehenden Formel entspricht:
MnaZnbFecIIFe&sub2;IIIO&sub4;, wobei
0,25 < a 0,48;
0,50 < b 0,60;
0,02 < c 0,15;
a + b + c = 1 ist.
Die Magnetostriktionskonstanten λ&sub1;&sub0;&sub0; und λ&sub1;&sub1;&sub1; des erfindungsgemäßen Materials haben beide einen Absolutwert, der kleiner ist als 5.10&supmin;&sup6; oder diesem Wert entspricht. Die Sättigungsmagnetisierung und die Permeabilität dieser Materialien sich zum Gebrauch in Magnetköpfen durchaus ausreichend.
Der Zn-Gehalt in dem erfindungsgemäßen Material ist von besonderer Bedeutung. Wenn dieser Gehalt höher ist als die genannte obere Grenze von 0,6, werden Materialien erhalten, deren Sättigungsmagnetisierung wesentlich niedriger ist als bei den erfindungsgemäßen Materialien. Im Falle, wo der Zn-Gehalt niedriger ist als die genannte untere Grenze von 0,5, so stellt es sich heraus, daß der Absolutwert mindestens einer der Magnetostriktionskonstanten λ&sub1;&sub0;&sub0; und λ&sub1;&sub1;&sub1;, und zwar insbesondere von λ&sub1;&sub0;&sub0; in Vergleich zu dem erfindungsgemäßen Material wesentlich zunimmt.
Es stellt sich heraus, daß der Fe(II)-Gehalt sehr bestimmend ist für eine Anzahl wichtiger magnetischer Eigenschaften. Wenn der Fe(II)-Gehalt kleiner ist als 0,02, wird ein Material erhalten, dessen Curie-Temperatur (Tc) niedriger ist und wobei zugleich die Permeabilität u und Sättigungsmagnetisierung Bs kleiner sind als von dem erfindungsgemäßen Material. Bei Materialien mit einem Fe(II)-Gehalt, der größer ist als 0, 15 stellt es sich heraus, daß die Permeabilität u wesentlich kleiner ist als bei den Materialien nach der Erfindung, während weiterhin der Absolutwert von λ&sub1;&sub1;&sub1; in diesem Gebiet wesentlich zunimmt.
Der Mn(II)-Gehalt der Verbindungen nach der Erfindung wird durch den Fe(II)-Gehalt sowie durch den Zn(II)-Gehalt dadurch bestimmt, daß die Summe der zweiwertigen Elemente (a + b + c) gleich 1 sein soll.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß
0,30 < a < 0,40;
0,50 < b < 0,55;
0,10 < c < 0,15;
a + b + c = 1 ist.
Es hat sich herausgestellt, daß bei Materialzusammensetzungen, die diesen Bedingungen entsprechen, die höchsten Sättigungsmagnetisierungen Bs erhalten werden.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist das kennzeichen auf, daß
0,32 < a < 0,40;
0,57 < b < 0,60;
0,03 < c < 0,08;
a + b + c = 1 ist.
Bei Materialzusammensetzungen, die diesen bedingungen entsprechen, stellt es sich heraus, daß die Absolutwerte der beiden Magnetostriktionskonstanten die kleinsten sind.
Es sei bemerkt, daß es überraschend ist, daß bei den MnZn-Ferroferriten einer bestimmten Zusammensetzung die Werte der beiden Magnetostriktionskonstanten gleichzeitig nahezu Null sind. Aus dem auf diesem Gebiet führenden Werk von Ohta, wie dies in Jap. J. Appl. Phys. 3(10) 576 (1964) veröffentlicht ist, läßt sich aus den Fig. 6 und 7 herleiten, daß es bei MnZn-Ferroferriten unmöglich ist, eine Zusammensetzung zu wählen, bei der die beiden Konstanten gleichzeitig nahezu Null sind. Dieses Vorurteil wird durch die vorliegende Erfindung überwunden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Magnetkopf, dessen kernteile aus dem erfindungsgemäßen Material bestehen.

Ausführungsbeispiele.

Einkristalle von MnZn-Ferroferriten unterschiedlicher Zusammensetzung werden mit Hilfe des für diese Anwendungsbereiche an sich bekannten Bridgman- Verfahrens dadurch hergestellt, daß die zusammensetzenden Metalloxide und/oder Karbonate in einer Menge, die den angegebenen Molenbrüchen der herzustellenden Verbindung nahezu entspricht, bei 1650ºC in einer Sauerstoffatmosphäre geschmolzen werden und die Schmelze danach kristallisiert wird. Die Wachstumsrichtung der Kristalle war [100] , während die Wachstumsgeschwindigkeit 2 mm/Stunde betrug. Auf diese Weise wurden Einkristalle mit einer Länge von 6 cm und einem Durchmesser von 2 cm erhalten. TABELLE Bezug nr.
In der Tabelle sind einige Daten von zwölf monokristallinen MnZn- Ferroferriten erwähnt, die auf die obenstehend erwähnte Art und Weise hergestellt worden sind. Die Bezugsnummern 1-8 stellen Materialzusammensetzungen nach der Erfindung dar, während die Bezugsnummern 9-12 Materialzusammensetzungen darstellen, die nicht zu der Erfindung gehören und als Vergleichsbeispiele dienen.
Aus der Tabelle geht deutlich hervor, daß die Absolutwerte der beiden Magnetostriktionskonstanten bei den Verbindungen nach der Erfindung klein bis sehr klein sind, und zwar bis zu Werten, die Meiner sind als 1.10&supmin;&sup6; (Beispiel 2). Weiterhin läßt sich aus der Tabelle herleiten, daß die höchsten Sättigungsmagnetisierungen im allgemeinen bei erfindungsgemäßen Materialien gefunden werden, für die gilt, daß 0,50 < b < 0,55 ist. Laut der Tabelle werden die niedrigsten Magnetostriktionskonstanten bei denjenigen erfindungsgemäßen Materialien gefunden, für die gilt, daß 0,57 < b < 0,60 ist.
Das Material des Vergleichsbeispiels 9, in dem der Zn-Gehalt relativ hoch und der Fe(II)-Gehalt relativ niedrig ist, weist magnetischen Eigenschaften auf wie eine Sättigungsmagnetisierung, eine Permeabilität und eine Curie-Temperatur, die wesentlich schlechter sind als die bei den Materialien nach der Erfindung. Bei den Materialien mit der Bezugsnummer 10-12, bei denen der Zn-Gehalt relativ niedrig ist, stellt es sich heraus, daß die Absolutwerte der beiden Magnetostriktionskonstanten relativ hoch sind. Dies gilt insbesondere für λ&sub1;&sub0;&sub0;.
Fig. 1 zeigt einen Video-Kopf. Dieser ist aus zwei kernteilen 1, 2 aus dem erfindungsgemäßen Material aufgebaut. Die Bandkontaktfläche 3 ist an der Stelle des Spaltes 4 verengt. Um die beiden Kernteile herum sind Spulen 5, 6 gewickelt, durch die hindurch ein elektrisches Schreib-, Lese- oder Löschsignal geschickt werden kann. Die Verwendung des erfindungsgemäßen magnetischen Materials beschränkt sich jedoch nicht auf diese Art von Magnetkopf.

Claims

1. Monokristallines MnZn-Ferroferritmaterial, das sich namentlich dazu eignet, in einem Magnetkopf verwendet zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der nachstehenden Formel entspricht:

MnaZnbFecIIFe&sub2;IIIO&sub4;, wobei

0,25 < a 0,48;

0,50 < b 0,60;

0,02 < c 0,15;

a + b + c = 1 ist.

2. Monokristallines MnZn-Ferroferritmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

0,30 < a < 0,40;

0,50 < b < 0,55;

0,10 < c < 0,15;

a + b + c = 1 ist.

3. Monokristallines MnZn-Ferroferritmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

0,32 < a < 0,40;

0,57 < b < 0,60;

0,03 < c < 0,08;

a + b + c = 1 ist.

4. Magnetkopf mit mindestens einem Kernteil und einer Spule, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernteil aus einem monokristallinen MnZn-Ferroferrit nach einem der vorstehenden Ansprüche besteht.