DE68921971T2

DE68921971T2 - Komposit-Ferrit-Material.

Info

Publication number: DE68921971T2
Application number: DE68921971T
Authority: DE
Inventors: Shinji Harada; Tadashi Kawamata
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2009-12-29
Also published as: DE68921971D1; KR900010817A; US5120366A; EP0376319B1; EP0376319A2; EP0376319A3; KR920004025B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Komposit-Ferrit-Material, welches durch Verfestigen eines hochkristallinen magnetischen Ferritpulvers mit Glas erhältlich ist, genauer gesagt auf ein Komposit-Ferrit-Material, das wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben worden ist, in den gewünschten Dimensionen hergestellt werden kann. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Komposit-Ferrit-Materials wie im Oberbegriff des Anspruchs 9 ausgeführt.

2. Beschreibung des Standes der Technik:

Magnetische Ferritbauteile werden hauptsächlich durch das pulvermetallurgische Verfahren hergestellt. Bei diesem Verfahren wird magnetisches Ferritpulver durch Glühen bei hohen Temperaturen auf die folgende Art und Weise gesintert.
Zuerst werden Eisenoxidpulver und andere Metalloxidpulver wie zum Beispiel Nickeloxid, Zinkoxid etc., in bestimmten Verhältnissen und in Abhängigkeit von den Eigenschaften der gewünschten magnetischen Bauteile gemischt und einem Vorsintern unterworfen. Dieses Vorsintern bewirkt einen gewissen Grad einer Festphasenreaktion an den Korngrenzen und die Erzeugung von Gas. Das so erhaltene Material wird dann pulverisiert, und es werden Körner einer geeigneten Größe durch Hinzufügen eines wasserlöslichen Harzes geformt, um dieses Pulver zu festigen (dieser Prozeß wird im Folgenden als Granulierung bezeichnet). Dieses körnige Material wird dann preßgeformt, und die resultierende Pulvermasse dem Endglühen in einer geeigneten Gasatmosphäre unterzogen, und zwar bei einer Temperatur, die über der vorhergenannten Vorsintertemperatur liegt. Auf diese Weise erhält man ein polykristallines magnetisches Ferritbauteil, das die gewünschten magnetischen Eigenschaften und mechanische Festigkeit aufweist.
Figur 4 zeigt die Feinstruktur einer solchen polykristallinen magnetischen Ferritmasse, die durch Sintern erhalten worden ist. Die gesinterte magnetische Ferritmasse besteht aus einer Zusammensetzung von porösem gesintertem Magnetpulver 6, welches zahlreiche Poren 9 aufweist. Bis zu einem gewissen Grade befinden sich auch Poren 8 an den Korngrenzen zwischen den Körnern des magnetischen Pulvers 6.
Die Temperatur, bei der das Vorsintern des vorgenannten Verfahrens durchgeführt wird, liegt im Bereich zwischen 700ºC und 1000ºC, wobei eine Festphasenreaktion zuerst an den Zwischenflächen des ursprünglichen Ausgangsmaterials, d.h. Eisenoxid, Nickeloxid Zinkoxid etc. auftritt. Die Temperatur des Endglühens, das durchgeführt wird, um einen angemessenen Sintergrad zu erzielen, liegt üblicherweise in dem höheren Bereich zwischen 1000ºC und 1400ºC. Die bei dem Endglühen angewendete Temperatur variiert in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien, der Bedingungen des Vorsinterns und der Form und Korngröße des Pulvers nach dem Vorsintern. Die während des Glühens verwendete Gasatmosphäre variiert in Abhängigkeit von der Sorte des gewünschten magnetischen Pulverprodukts, wobei sowohl oxidierende als auch nicht-oxidierende Atmosphären verwendet werden.
In den vorgenannten Verfahren beträgt der Korndurchmesser des durch das Vorsintern erhaltenen Pulvers 2 bis 5 um oder weniger. In der durch Kompression geformten Masse befinden sich die Körner des Pulvers in gegenseitigem Kontakt, wobei jedoch zwischen den Körnern noch nennenswerte Lücken verbleiben. Wenn die aus diesem vorgesinterten Pulver geformte Pulvermasse auf eine Temperatur erhitzt wird, die die Temperatur des Vorsinterns (700ºC bis 1000ºC) übersteigt, tritt eine wechselseitige Diffusion der die Körner bildenden Atome an den Kontaktflächen zwischen den vorgesinterten Pulverkörnern auf, wodurch ein Sintern vollzogen wird. Mit fortschreitendem Sintern nehmen die Lücken zwischen den vorgesinterten Pulverkörnern ab. Im Ergebnis verursacht daher das Endglühen eine weitere Verdichtung der vorgesinterten Pulvermasse, üblicherweise in einem Verhältnis von 10 bis 20%, und in einigen Fällen sogar höher, wodurch eine Verschlechterung der Präzision der Dimensionen und des Ertrages des fertigen gesinterten Produkts hervorgerufen werden. Um fertig gesinterte Bauteile der gewünschten Dimensionen zu erzielen, sind maschinelle End- oder Fertigbearbeitungsverfahren wie z.B. Schneiden oder Schleifen notwendig.
Allgemein gesprochen ist, um gesinterte Bauteile gleichmäßiger Zusammensetzung zu erhalten, die nicht zerbrechen, wenn sie abruptem Ansteigen oder Abfallen der Temperatur unterworfen werden, ein verhältnismäßig sanftes Ansteigen und Zurücknehmen der Temperatur während des Endglühens nötig. Dementsprechend erfordert das Endglühverfahren gewöhnlicherweise mindestens einen Tag, in manchen Fällen dauert es sogar zwei Tage.
Um diese Unzulänglichkeiten bei Ferritsinterverfahren zu verbessern, ist bereits eine erhebliche Forschung durchgeführt worden. Beispielsweise offenbaren die japanischen Offenlegungsschriften Nr.58-135133 und Nr.58-135606, daß, wenn eine Mischung von vorgesintertem Ferritpulver und Glaspulver preßgeformt und die sich ergebende Masse bei einer geeigneten Temperatur, die ausreichend hoch ist, um das Magnetpulver zu sintern, geglüht wird, das Glaspulver schmilzt, die magnetischen Ferritpulverkörner in dem Glas eingebunden werden und im Ergebnis der Schrumpfgrad der Ferritmasse relativ klein wird. Da die aus der Pulvermischung hergestellte Masse bei einer Temperatur geglüht wird, die die Temperatur des zum Erhalten des Ferritpulvers durchgeführten Vorsinterns übersteigt, tritt bei dem oben erwähnten Verfahren allerdings eine Schrumpfung von mehreren Prozent auf. Dies beruht auf der Tatsache, daß, obwohl die meisten Ferritpulverkörner voneinander durch das geschmolzene Glas getrennt sind, dennoch eine Festphasenreaktion an den Zwischenflächen zwischen den Ferritpulverkörnern während des Endglühvorgangs auftreten kann.
Wenn Sintern durchgeführt wird, um die gewünschten Eigenschaften bei der Herstellung des gesinterten Ferritbauteils zu erzielen, wird allgemein gesprochen das Schrumpfen des Bauteils immer größer, je weiter der Sinterprozeß fortschreitet. Bei dem vorstehend genannten Verfahren können die wesentlichen Eigenschaften des Ferrits in dem abschließenden Produkt nicht geeignet ausgebildet werden, wenn der Gehalt des Glaspulvers zur Unterdrückung des Schrumpfens erhöht wird. Gesinterte Ferritbauteile werden weithin als Materialien für elektronische Teile und Einrichtungen verwendet und aus diesem Grunde sind Ferritbauteile sehr wünschenswert, die hochwertige funktionelle Eigenschaften mit präziser Abmessung verbinden.
Die EP-A 0 105 375 zeigt weiterhin ein Oxid enthaltendes magnetisches Material, welches bei niedrigen Temperaturen gesintert werden kann und durch Hinzufügen von 0,1 bis 5 Gew.-% Glas, welches 3 bis 50 mol-% Li&sub2;O, 10 bis 97 mol-% B&sub2;O&sub3; und 0 bis 70 mol-% SiO&sub2; enthält, zu dem Ferrit, welches 0,5 mol-% oder mehr Li&sub2;O aufweist, um die Sintertemperatur auf 1000ºC oder weniger abzusenken, hergestellt wird.
Die Patent Abstracts of Japan, Band 7, Nr. 255 (E-210) (1400) vom 12. November 1983 und die JP-A 58-141 511 schlagen vor, die Ferritpartikel mit Glaspulver zu umhüllen, um die Dichte des Ferrits herabzusetzen und einen niedrigen Kontraktionskoeffizienten zu erzielen.
Um die Verdichtbarkeit und Formdichte zu verbessern, schlagen die Patent Abstracts of Japan, Band 7, Nr. 264 (E-212) (1409) vom 24. November 1983 und die JP-A-58-147 008 vor, ein Schmiermittel hinzuzufügen, wenn Ferrit und Glas zur Vorbereitung des Ferrit enthaltenden Glaspulvers geknetet werden. Als Schmiermittel werden 0,1 bis 6 Gew.-% Calciumstearinsäure zu einer Mischung aus einem Pulver hinzugefügt, die aus Fe&sub2;O&sub3;, MgO, ZnO und CuO mit vorbestimmten mol- %-Anteilen besteht.
Zuletzt ist ein Komposit-Ferrit-Material wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Kompositmaterials wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 aus den Patent Abstracts of Japan, Band 7, Nr. 247 (E-208) (1392) vom 2. November 1983 und aus der JP-A -58-135609 bekannt. Zur Herstellung dieses magnetischen Ferritmaterials werden 0,3 bis 15 Gew.-% Glaspulver zu einem weichmagnetischen Ferritpulver hinzugefügt und die Mischung bei einer Temperatur geknetet, die 200ºC über dem Erweichungspunkt des Glases liegt, um das Ferritpulvermaterial mit Glas zu umhüllen. Anschließend wird die Mischung auf Temperaturen erhitzt, die höher sind als die, bei der die Schrumpfung des Ferrits anfängt. Obwohl der durch Pressen des Ferritpulvers in einer Metallform erhaltene Preßling Poren aufweist, tritt unter den Atomen Diffusion auf, wenn das Ferrit auf Temperaturen größer als 800ºC bis 1000ºC erhitzt wird, wodurch die Poren abnehmen und der Preßling schrumpft.
Aus diesem Grunde weisen diese ferritischen Magnete eine hohe Maßgenauigkeit und eine verbesserte Leistungsfähigkeit auf.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Komposit-Ferrit-Material wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Komposti-Ferritmaterials wie im Oberbegriff des Anspruchs 9 bereitzustellen, welches zu magnetischen Ferritbauteilen mit niedrigen dielektrischen Verlusten führt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 9 erzielt. Geeignete Ausführungsformen dieses Komposit-Ferrit-Materials werden durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 8, und geeignete Ausführungsformen dieses Verfahrens werden durch die Merkmale der Unteransprüche 10 bis 15 beschrieben. Wie aus den Beispielen offensichtlich wird, führt das Hinzufügen von Zinkoxid zu dem Glas in einem Verhältnis von 1 bis 30 Gew.-% zu magnetischen Ferritbauteilen mit niedrigen dielektrischen Verlusten. Aus diesem Grunde ermöglicht die hierin beschriebene Erfindung die Lösung der folgenden Aufgaben:
(1) Bereitstellen eines Komposit-Ferrit-Materials mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften, welches in einer Form mit den gewünschten Abmessungen erhalten werden kann;
(2) Bereitstellen eines Komposit-Ferrit-Materials mit hohem elektrischen Widerstand, welches auch dann hervorragende Hochfrequenzeigenschaften erzielt, wenn Ferritmaterialien vom Magnesium-Zink-Typ mit niedrigem elektrischem Widerstand verwendet werden; und
(3) Bereitstellen eines Verfahrens zur ökonomischen Herstellung des obengenannten hervorragenden Kompositmaterials innerhalb kurzer Zeit.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird besser verstanden und ihre zahlreichen Anwendungsgebiete und Vorteile werden für die Fachleute durch Bezug auf die beigefügten Zeichnungsfiguren offensichtlich werden, die folgendes zeigen:
Figuren 1 bis 3 sind vergrößerte schematische Darstellungen, die die Struktur des Komposit-Ferrit-Materials gemäß der vorliegenden Erfindungen darstellen.
Figur 4 ist eine vergrößerte schematische Darstellung, die die Struktur einer herkömmlichen gesinterten Ferritmasse darstellt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Das magnetisches Ferritpulver mit hoher Kristallinität, welches in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird hergestellt durch Mischen von Eisenoxid, Zinkoxid und anderen Metalloxiden in der Form MxO (wobei M ein Metall der Valenzzahl n und x = ist) wie z.B. NiO etc., Erhitzen der Mischung auf eine Temperatur von 1000ºC oder mehr, vorzugsweise im Bereich zwischen 1000ºC und 1400ºC, um eine angemessene Ferritisierung zu erzielen, und anschließendes Pulverisieren dieses Materials. Dieses magnetische Ferritpulver mit hoher Kristallinität ist eine ferromagnetische Substanz, die die charakteristische Spinell-Kristallstruktur von Ferritmaterialien aufweist. Wenn ein weichmagnetisches Ferritmaterial gewünscht ist, muß, da eine niedrige magnetische Koerzitivkraft Hc in dem vorgenannten magnetischen Ferritpulver erwünscht ist, die Korngröße des Pulvers groß sein. Wenn allerdings die Korngröße ungeeignet groß ist, ist die Packungsdichte der Pulvermasse gering, und aus diesem Grunde wird gewöhnlich ein magnetisches Ferritpulver mit hoher Kristallinität und Korndurchmessern von 100 bis 200 um verwendet. Wenn ein hartmagnetisches Material hergestellt wird, sind eine hohe Koerzitivkraft Hc und Hochenergieprodukte erwünscht. Um dieses zu erzielen, sind Körner eines Durchmessers wünschenswert, die die Bildung von Partikeln eines einzigen magnetischen Bereichs ermöglichen. Wenn magnetische Ferritpulver mit hoher Kristallinität verwendet werden, die zwei oder mehr verschiedene Korngrößenverteilungen aufweisen, können die kleineren Körner die Lücken in der magnetischen Masse ausfüllen. Magnetische Pulver mit Korndurchmessern von 5 um oder weniger sind wirkungsvoll für die kleineren Körner.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete und das Glaspulver zusammensetzende Glas weist eine Erweichungstemperatur auf, die unter der Glühtemperatur zur Herstellung des vorgenannten magnetischen Ferritpulvers mit hoher Kristallinität liegt. Um das so erhaltene Komposit-Ferrit-Material bei vergleichsweise hohen Temperaturen verwenden zu können, sollte die Erweichungstemperatur des Glases wünsehenswerterweise mindestens bei 300ºC liegen. Weiterhin sollte, da die Glühtemperatur des magnetischen Ferritpulvers 700ºC oder mehr beträgt und die Metallformen gewöhnlicherweise bis zu einer Temperatur in der Größenordnung von 700ºC hitzeresistent sind, die Erweichungstemperatur wünschenswerterweise niedriger als 700ºC liegen. Insbesondere wird Glas mit einer Erweichungstemperatur verwendet, die 650ºC nicht übersteigt. Weiterhin enthält dieses Glas Zinkoxid in einem Verhältnis, welches 30 Gew.-% nicht überschreitet, vorzugsweise zwischen 1 bis 30 Gew.-% liegt. Wenn Zinkoxid in einem Verhältnis zwischen 1 bis 30 Gew.- % in dem Glas enthalten ist, können magnetische Ferritbauteile mit niedrigen dielektrischen Verlusten erzielt werden.
Der Korndurchmesser dieses Glaspulvers sollte wünschenswerterweise 10 um oder weniger betragen. Die Menge dieses Glaspulvers sollte wünschenswerterweise zwischen 0,3 und 30 Gew.-%, gemessen am Gesamtgewicht des vorstehend genannten magnetischen Ferritpulvers und des Glaspulvers, sein. Wenn die Menge des Glaspulvers weniger als 0,3 Gew.-% beträgt, ist der Effekt des Einbindens der magnetischen Pulverkörner in dem Glas unzureichend, und die so erhaltenen magnetischen Ferritpulverbauteile weisen eine geringe mechanische Festigkeit auf. Umgekehrt, falls die Menge des Glaspulvers 30 Gew.-% übersteigt, werden die magnetischen Eigenschaften des Ferritpulvers nicht geeignet in dem Produkt ausgebildet.
Figur 1 ist eine vergrößerte schematische Darstellung, die die Struktur des Komposit-Ferrit-Materials der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieses Komposit-Ferrit-Material wird durch Einbinden von magnetischem Ferritpulver mit hoher Kristallinität 1 in dem Glasmaterial 2 erhalten, welches erweicht und bei einer Temperatur schmilzt, die geringer ist als die Glühtemperatur des Ferritpulvers. Zum Beispiel werden das vorstehend genannte magnetische Ferritpulver mit hoher Kristallinität 1 und das vorstehend genannte Glaspulver zuerst innig vermischt und granuliert. Dieses wird dann einem Preßformprozeß unterzogen und bei einer Temperatur geglüht, die die vorstehend genannte Glühtemperatur nicht übersteigt, jedoch zumindest so hoch wie die Schmelztemperatur des Glaspulvers liegt. Diese Wärmebehandlung wird durchgeführt, um das Glaspulver zu schmelzen, und es dem geschmolzenen Glas zu ermöglichen, die Lücken zwischen den magnetischen Pulverkörnern aufzufüllen. Als für die Wärmebehandlung erforderliche Zeit, die die Zeit zum Ansteigen der Temperatur auf den vorbeschriebenen Wert, die Periode des Aufrechterhaltens der Temperatur und die erforderliche Zeit zum anschließenden Absenken der Temperatur umfaßt, sind drei Stunden oder weniger ausreichend.
Das erweichte Glas dringt in die Lücken zwischen den magnetischen Pulverkörnern ein und verbindet diese Körner miteinander. Wie in Figur 1 dargestellt, bestehen auch nach der Wärmebehandlung innerhalb des verfestigten Glases immer noch Lücken 4. Das Lückenverhältnis ist nahezu das gleiche wie vor dem Glühen, und dementsprechend ist der Schrumpfungsgrad extrem gering. Wenn die Temperatur der Wärmebehandlung mindestens 800ºC beträgt, wird der Bindeeffekt des Glases erhöht, und man erhält ein Komposit-Ferrit-Material mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften.
Figur 2 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung, die die Struktur eines Komposit-Ferrit-Materials einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieses Komposit-Ferrit-Material wird durch Aufbringen von Druck erhalten, um das magnetische Ferritpulver mit hoher Kristallinität 1 mit dem Glasmaterial 2, welches bei einer Temperatur erweicht und schmilzt, die niedriger als die Glühtemperatur zum Erhalten des Ferritpulvers liegt, zu verbinden. Genauer gesagt werden zunächst das magnetische Ferritpulver mit hoher Kristallinität 1 und das vorstehend genannte Glasmaterial innig vermischt und granuliert. Während des Preßformens wird dieses Material dann auf eine Temperatur erhitzt, die höher oder gleich der Erweichungstemperatur des Glaspulvers liegt und niedriger oder gleich der vorstehend genannten Glühtemperatur ist, wodurch das Glaspulyer erweicht und schmilzt. Die für diese Wärmebehandlung verwendete Temperatur ist verhältnismäßig gering, aber ausreichend, um das Schmelzen des Glaspulvers und das bereitwillige Eindringen des geschmolzenen Glases in die Lücken zwischen den Magnetpulverkörnern sicherzustellen. Beispielsweise wird eine Temperatur verwendet, die 20ºC bis 30ºC über der Erweichungstemperatur des Glaspulvers liegt. Da das geschmolzene Glas gleichzeitig mit der Anwendung des Druckes in die Lücken zwischen den magnetischen Pulverkörnern eindringt, werden die Lücken zwischen den magnetischen Pulverkörnern nahezu vollständig eliminiert und ein hochdichter Preßling mit vereinzelten Poren 3 ausgebildet. Die auf diese Weise durch Einbinden der magnetischen Pulverkörner in das Glas ausgebildete hochdichten Mass wird dann bei einer Temperatur wärmebehandelt, die unterhalb der Glühtemperatur liegt, die verwendet wurde, um das vorstehend genannte magnetische Pulver mit hoher Kristallinität herzustellen. Die für diese Wärmebehandlung verwendete Temperatur ist vergleichsweise hoch, beispielsweise wird eine Temperatur verwendet, die 50ºC bis 100ºC niedriger als die Glühtemperatur zum Erzeugen des magnetischen Ferritpulvers mit hoher Kristallinität liegt.
Figur 3 ist eine vergrößerte schematische Darstellung, die die Struktur des Komposit-Ferrit-Materials der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese Ausführungsform ist nahezu identisch mit der ersten Ausführungsform, allerdings werden im vorliegenden Fall mindestens zwei Sorten von magnetischem Ferritpulver mit hoher Kristallinität verwendet, die unterschiedliche Korngrößenverteilungen aufweisen. Die Korngröße des magnetischen Pulvers mit kleineren Körnern sollte wünschenswerterweise 5 um oder weniger betragen, wobei dieses magnetische Pulver dazu verwendet wird, die Packungsdichte der Masse zu erhöhen. Dieses Komposit-Ferrit-Material kann beispielsweise durch das folgende Verfahren erhalten werden. Zuerst werden die vorstehend genannten zwei oder mehr Klassen von magnetischem Ferritpulver mit hoher Kristallinität, im vorliegenden Fall 1 und 5, innig vermischt und granuliert. Dieses wird dann einem Preßformprozeß unterzogen und auf eine Temperatur erhitzt, die höher oder gleich der Erweichungstemperatur des Glaspulvers und niedriger oder gleich der Glühtemperatur zum Vorbereiten des magnetischen Ferritpulvers mit hoher Kristallinität ist, wodurch das vorstehend genannte Glaspulver erweicht und schmilzt. Die Heiztemperatur und -zeit ist im vorliegenden Fall die gleiche wie bei der vorstehend genannten ersten Ausführungsform. Das erweichte Glas dringt in die Lücken zwischen den magnetischen Pulverkörnern und verbindet diese Körner miteinander. In der ersten Ausführungsform sind, wie in Figur l gezeigt, Lücken 4 in dem verfestigten Glas anwesend. ln der vorliegenden Ausführungsform werden allerdings größere Lücken zwischen den magnetischen Pulverkörnern von den Körnern des magnetischen Pulvers mit geringerer Korngröße aufgefüllt, wodurch eine Masse mit höherer Dichte als bei dem in der ersten Ausführungsform produzierten Typ erhalten wird.
In den oben erwähnten Verfahren der ersten bis dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden magnetische Ferritpulver mit hoher Kristallinität verwendet, die ausreichend durch Glühen ferritisiert worden sind. Deshalb tritt, wenn eine aus dem magnetischen Ferritpulver und dem Glaspulver hergestellte Pulvermasse einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur unterzogen wird, die höher oder gleich der Erweichungstemperatur des Glaspulvers und niedriger oder gleich der Glühtemperatur ist, keine weitere Festphasenreaktion zwischen den magnetischen Ferritpulverkörnern auf, so daß im Ergebnis das Volumen der Endmasse nahezu unvermindert ist. Da weiterhin die magnetischen Pulverkörner durch das geschmolzene Glas miteinander verbunden sind, werden Massen hoher Festigkeit erzielt. Die vorstehend genannte Heiztemperatur ist geringer als die Glühtemperatur, die für herkömmliche Typen von Ferritbauteilen verwendet wird und weiterhin wird dieses Erhitzen in einer kurzen Zeit abgeschlossen, so daß die Produktionskosten gering sind. Aus diesem Grunde können Ferritbauteile mit einer hohen Maßgenauigkeit leicht und ökonomisch produziert werden. Da weiterhin die Ferritbauteile Glas enthalten, kann ein hoher elektrischer Widerstand selbst dann erzielt werden, wenn Materialien vom Magnesium-Zink-Typ mit geringem Widerstandsbeiwert verwendet werden. Aus diesem Grunde können hervorragende Hochfrequenzeigenschaften selbst für weichmagnetische Ferritbauteile erhalten werden, die notwendig sind, um Wirbelstromverluste zu vermindern. Die Komposit-Ferrit-Materialien gemaß der vorliegenden Erfindung sind daher für weitgefächerte Anwendungen bei zahlreichen elektronischen Bauteilen und für andere industrielle Verwendung geeignet.
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter und mit Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben werden.

Beispiele 62 bis 68

Ein gemischtes Pulver, bestehend aus Eisenoxidpulver, Nickeloxidpulver und Zinkoxidpulver, die in einem molaren Verhältnis von 50:18:32 gemischt worden sind, wurde bei 1320ºC sechs Stunden lang geglüht und die Mischung anschließend pulverisiert, wodurch ein weichmagnetisches Nickel-Zink-Ferritpulver mit hoher Kristallinität erhalten wurde, und wobei die Ferritpulverkörner durchschnittliche Korndurchmesser von 70 um aufwiesen. Eine Röntgenanalyse dieses Pulvers enthüllte eine scharfe Spinell-Refraktions-Linie, die charakteristisch für Weichferrite ist; und es wurde auf diese Weise nachgewiesen, daß ein magnetisches Pulver mit extrem hoher Kristallinität vorlag.
Zu diesem magnetischen Ferritpulver wurden 5 Gew.-% eines Blei-Borosilikat- Glaspulvers mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 1 um, welches Zinkoxid in dem in Tabelle 11 angezeigten Verhältnis enthielt, hinzugefügt, gemischt und granuliert. Das gemischte Pulver wurde dann unter einem Druck von 3 t/cm² gepreßt, und eine ringförmige Masse mit einem inneren Durchmesser von 7 mm, einem äußeren Durchmesser von 12 mm und einer Dicke von 3 mm hergestellt.
Diese Masse wurde dann in einen Elektroofen gebracht und in Luft bei 1200ºC für 60 Minuten wärmebehandelt, wodurch ein glasgebundener, ringförmiger Ferritkern erhalten wurde.
Die Eigenschaften dieses Ferritkerns sind in Tabelle 11 dargestellt.
Die Werte der anfänglichen magnetischen Permeabilität, der magnetischen Sättigungdichte, der prozentualen Schrumpfung und der Zugfestigkeit des Kerns wurden durch die folgenden Verfahren gemessen. Die Ergebnisse dieser Verfahren sind in Tabelle 11 dargestellt.
Die anfähgliche Permeabilität wurde in Übereinstimmung mit JIS C2561 durch das folgende Verfahren gemessen. Zuerst wurde eine Lage aus Isolierband dadurch gebildet, daß dieses Band auf den Ferritkern gewickelt wurde, anschließend wurde eine Lage aus isoliertem Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,26 mm dadurch gebildet, daß dieser Draht um den vollständigen Umfang des Kerns gewickelt wurde. Als nächstes wurde die Selbstinduktivität dieses Prüfkörpers mit einer Maxwell- Brücke bei einer magnetischen Feldstärke gemessen, die 0,3 A/m nicht überstieg, und die anfahgliche magnetische Permeabilität bei einer Frequenz von 1 MHz wurde aus den Resultaten dieser Messung berechnet.
Der magnetische Sättigungflußdichte wurde in Übereinstimmung mit der JIS C2561 in einem magnetischen Feld von 796 A/m (10 Oe) unter Verwendung eines selbstaufzeichnenden Fluß-Meßgerätes gemessen.
Der Prozentsatz der Schrumpfung wurde aus den Messungen des äußeren Durchmessers der ringförmigen Masse vor der Wärmebehandlung und des nach der Wärmebehandlung erhaltenen Ferritkerns berechnet.
Die Zugfestigkeit wurde in Übereinstimmung mit der JIS C2564 wie folgt gemessen. Zunächst wurden feine Drähte durch den ringförmigen Ferritkern geführt, die beiden Enden eines dieser Drähte an einem Signalaufnehmer befestigt, die beiden Enden des anderen Drahtes zusammengenommen und einem Zug mit einer Geschwindigkeit unterworfen, die 5 mm/min nicht überstieg, und die Festigkeit wurde aus der Zugbelastung zu dem Zeitpunkt bestimmt, an dem der Prüfkörper zerbrochen ist.

Beispiele 69 - 75

Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 66 wiederholt, außer daß das Glaspulver in der in Tabelle 12 gezeigten Menge hinzugefügt wurde. Die Eigenschaften des so erhaltenen Ferritkerns sind in Tabelle 12 dargestellt, zusammen mit den entsprechenden Ergebnissen des unten beschriebenen Vergleichsbeispiels 10.

Vergleichsbeispiel 10

Es wurde dasselbe Verfahren wie in Beispiel 66 wiederholt, außer daß kein Glaspulver hinzugefügt wurde.

Beispiele 76 - 80

Es wurde dasselbe Verfahren angewendet wie in Beispiel 66, außer daß die Temperatur für die Wärmebehandlung der Masse wie in Tabelle 13 dargestellt variiert wurde. Die physikalischen Eigenschaften des so erhaltenen Ferritkerns sind ebenfalls in Tabelle 13 dargestellt.

Beispiele 81 - 89

Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 66 angewendet, außer daß ein gemischtes Pulver bestehend aus Eisenoxidpulver, Nickeloxidpulver, Zinkoxidpulver und Kupferoxidpulver in einem molaren Verhältnis von 48:13:34:5 verwendet wurde, und das Glaspulver in der in Tabelle 14 dargestellten Menge hinzugefügt wurde. Die Eigenschaften des so erhaltenen Ferritkerns sind in Tabelle 14, zusammen mit den entsprechenden Resultaten des unten beschriebenen Vergleichsbeispiels 11 dargestellt. Der dielektrische Verlust wurde mittels des maximalen Wertes Qmax, ausgedrückt wobei Q den Kehrwert des dielektrischen Verlustes tan δ bezeichnet.

Vergleichsbeispiel 11

Es wurde das gleiche Verfahren wiederholt wie in Beispiel 81, außer daß kein Glaspulver hinzugefügt wurde. Tabelle 11 Glasenteil [Gew.-%] ZnO-Anteil im Glas [Gew.%] Glühtemperatur und Zubereitungszeit für das magnetische Ferritpulver [ºC} bzw. [h] Temperatur und Dauer der Wärmebehandlung [ºC] bzw. [h] Dichte [kg/cm³] Anfängliche magnetische Permeabilität bei 1 MHz Dielektrische Verluste [Qmax] Magnetische Sättigungsflußdichte bei 796 A/m (10 Oe) Schrumpfang [%] Zugfestigkeit [kg/m²] Beispiel Tabelle 12 Glasenteil [Gew.-%] ZnO-Anteil im Glas [Gew.%] Glühtemperatur und Zubereitungszeit für das magnetische Ferritpulver [ºC} bzw. [h] Temperatur und Dauer der Wärmebehandlung [ºC] bzw. [h] Dichte [kg/cm³] Anfängliche magnetische Permeabilität bei 1 MHz Dielektrische Verluste [Qmax] Magnetische Sättigungsflußdichte bei 796 A/m (10 Oe) Schrumpfang [%] Zugfestigkeit [kg/m²] Beispiel Veergelichsbeispiel Tabelle 13 Glasenteil [Gew.-%] ZnO-Anteil im Glas [Gew.%] Glühtemperatur und Zubereitungszeit für das magnetische Ferritpulver [ºC} bzw. [h] Temperatur und Dauer der Wärmebehandlung [ºC] bzw. [h] Dichte [kg/cm³] Anfängliche magnetische Permeabilität bei 1 MHz Dielektrische Verluste [Qmax] Magnetische Sättigungsdichte bei 796 A/m (10 Oe) Schrumpfang [%] Zugfestigkeit [kg/m²] Beispiel Tabelle 14 Glasenteil [Gew.-%] ZnO-Anteil im Glas [Gew.%] Glühtemperatur und Zubereitungszeit für das magnetische Ferritpulver [ºC} bzw. [h] Temperatur und Dauer der Wärmebehandlung [ºC] bzw. [h] Dichte [kg/cm³] Anfängliche magnetische Permeabilität bei 1 MHz Dielektrische Verluste [Qmax] Magnetische Sättigungsdichte bei 796 A/m (10 Oe) Schrumpfang [%] Zugfestigkeit [kg/m²] Beispiel Vergleichs-beispiel

Claims

1. Komposit-Ferrit-Material mit Dimensionsstabilität, erhältlich durch:

- Mischen eines magnetischen, Zinkoxid enthaltenden und eine hohe Kristallinität aufweisenden Ferritpulvers, das durch Glühen bei einer Temperatur von mindestens 1000ºC und Pulverisieren erzeugt worden ist, und eines Glaspulvers, das eine Erweichungstemperatur aufweist, die unter der Glühteinperatur liegt, und

- Wärmebehandeln der Mischung bei einer Temperatur, die höher als die oder gleich der Erweichungstemperatur des Glaspulvers und niedriger als die Glühtemperatur ist, um das magnetische Ferritpulver durch das Glasmaterial zu binden

dadurch gekennzeichnet, daß

das Glaspulver 1 bis 30 Gew.-% Zinkoxid enthält.

2. Komposit-Ferrit-Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Ferritpulver aus Körnern mit zumindest zwei unterschiedlichen Größenverteilungen zusammengesetzt ist.

3. Komposit-Ferrit-Material nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühtemperatur im Bereich von 1000ºC bis 1400ºC liegt.

4. Komposit-Ferrit-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Wärmebehandlung mindestens 800ºC beträgt.

5. Komposit-Ferrit-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische, Zinkoxid enthaltende und eine hohe Kristallinität aufweisende Ferritpulver ein weichmagnetisches Pulver ist.

6. Komposit-Ferrit-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische, Zinkoxid enthaltende und eine hohe Kristallinität aufweisende Ferritpulver ein hartmagnetisches Pulver ist.

7. Komposit-Ferrit-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Pulver in einem Anteil von 0,3 bis 30 Gew.-% des Gesamtgewichts des Glaspulvers und des magnetischen, Zinkoxid enthaltenden und eine hohe Kristallinität aufweisenden Ferritpulvers verwendet wird.

8. Komposit-Ferrit-Material nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Korndurchmesser der Pulverkörner mit der kleinsten Korngrößenverteilung unter den magnetischen Ferritpulvern mit zumindest zwei verschiedenen Größenverteilungen 5 um oder weniger beträgt.

9. Verfahren zur Herstellung eines Komposit-Ferrit-Materials nach Anspruch 1, welches umfaßt:

- Mischen eines magnetischen, Zinkoxid enthaltenden und eine hohe Kristallinität aufweisenden Ferritpulvers, das durch Glühen bei einer Temperatur von mindestens 1000ºC und Pulverisieren erzeugt worden ist, und eines 1 bis 30 Gew.-% Zinkoxid enthaltenden Glaspulvers, das eine Erweichungstemperatur aufweist, die unter dieser Glühtemperatur liegt,

- Unterwerfen der Mischung einem Preßformprozeß, und

- Unterwerfen der preßgeformten Masse einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur, die höher als die oder gleich der Erweichungstemperatur des Glaspulvers und niedriger als die Glühtemperatur ist, um das magnetische Ferritpulver mit dein geschmolzenen Glas zu verbinden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das magnetische Ferritpulver aus Körnern mit zumindest zwei verschiedenen Größenverteilungen zusammengesetzt ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem die Glühtemperatur im Bereich von 1000ºC bis 1400ºC liegt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die Erweichungstemperatur des Glaspulvers 650ºC oder weniger beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem die Temperatur der Wärmebehandlung mindestens 800ºC beträgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem das Glaspulver in einem Anteil von 0,3 bis 30 Gew.-% des Gesamtgewichts des Glaspulvers und des magnetischen, Zinkoxid enthaltenden und eine hohe Kristallinität aufweisenden Ferritpulvers verwendet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei dem das Preßformen und die Wärmebehandlung gleichzeitig durchgeführt werden, und bei dem die erhaltene Masse nach der Wärmebehandlung bei einer Temperatur geglüht wird, die niedriger als die oder gleich der Glühtemperatur des magnetischen, Zinkoxid enthaltenden Ferritpulvers ist.