DE69128349T2 - Process for the production of melt-cast magnetic soft ferrite - Google Patents
Process for the production of melt-cast magnetic soft ferriteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft schmelzgegossenen magnetischen Welonferrit sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to fused cast magnetic welon ferrite and a process for its production.
Produkte aus magnetischem Weichferrit sind oft als magnetische Aufnahmeköpfe und magnetische Kerne von verschiedenen Hochfrequenzgeräten verwendet worden.Soft magnetic ferrite products have been widely used as magnetic pickup heads and magnetic cores of various high frequency devices.
Bei der Mehrheit der herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von magnetischem Weichferrit wird ein Gemisch aus pulverförmigen Rohmaterialien eines magnetischen Weichferrits oder einer Verbindung als Ausgangsmaterial, erhalten durch ein trockenes Verfahren, ein Kopräzipitationsverfahren und durch thermische Zersetzung/Atonisierung, und das Rohmaterial wird gesintert, um ein Produkt zu erhalten. Auf Grundlage dieser Verfahren ist es nicht möglich, eine bestimmte Grenze der Schüttdichte des Ferrits zu überschreiten. Fluktuationen in nehr oder weniger großem Umfang der entsprechenden Bedingungen bei den Herstellungsstufen üben einen großen Einfluß auf die Hochfrequenzeigenschaften sowie auf die magnetischen Eigenschaften des Produkts aus. Es ist deshalb schwierig, eine stabile Massenproduktion von Produkten mit exzellenten Eigenschaften zu gewahrleisten.In the majority of conventional methods for producing soft magnetic ferrite, a mixture of powdered raw materials of a soft magnetic ferrite or compound as a starting material obtained by a dry method, a coprecipitation method and by thermal decomposition/atomization is used, and the raw material is sintered to obtain a product. Based on these methods, it is not possible to exceed a certain limit of the bulk density of the ferrite. Fluctuations to a greater or lesser extent in the relevant conditions in the production steps exert a great influence on the high frequency characteristics as well as on the magnetic properties of the product. It is therefore difficult to ensure stable mass production of products with excellent properties.
Bestimmte Produkte aus magnetischem Weichferrit werden in einigen Fällen durch Schneiden von Einkristallen hergestellt. Dieses Verfahren birgt auch Probleme der Fluktuation der monokristallinen Zusamaensetzung und der Segregation in sich, und zusätzlich zu diesen Problemen besteht der Nachteil der hohen Kosten bei der Herstellung und Bearbeitung. Aus diesem Grund werden magnetische Weichferrite aus monokristallinem Material nur in Anwendungsnischen eingesetzt, wie z.B. als VIR-Magnetköpfe.Certain soft magnetic ferrite products are in some cases manufactured by cutting single crystals. This process also involves problems of fluctuation of monocrystalline composition and segregation, and in addition to these problems, there is the disadvantage of high costs in manufacturing and processing. For this reason, soft magnetic ferrites made of monocrystalline material are only used in niche applications, such as VIR magnetic heads.
Einer der Erfinder hat einen magnetischen Weichferrit erfunden, der durch Schmelzen und Gießen der Verbindungen der allgemeinen Formel wie Fe&sub2;O&sub3; (worin M für ein zweiwertiges Metallion steht) oder M'O0,5 Fe2,5O&sub4; (worin M' für ein einwertiges Metallion steht) hergestellt wird, und hat ihn zusanmen mit einem Verfahren zur Herstellung des Ferrits offenbart (japanische Patentanmeldung Nr. 63-289582).One of the inventors invented a magnetic soft ferrite prepared by melting and casting the compounds of the general formula such as Fe2O3 (wherein M represents a divalent metal ion) or M'O0.5Fe2.5O4 (wherein M' represents a monovalent metal ion), and disclosed it together with a method for producing the ferrite (Japanese Patent Application No. 63-289582).
Eine Verbindung der ersten oben genannten Formel, wie Fe0,6Zn0,4O Fe&sub2;O&sub3; mit z.B. M = Fe und Zn, ist nützlich als magnetischer Weichferrit nit guten magnetischen Eigenschaften, insbesondere einer hervorragenden Sättigungsmagnetisierung. Bei der Herstellung dieser Verbindung durch Schmelzen und Gießen haben die Erfinder jedoch oft die Erfahrung gemacht, daß ein Produkt der gewünschten Zusanmensetzung nicht erhalten werden konnte.A compound of the first formula mentioned above, such as Fe0.6Zn0.4O Fe₂O₃ with e.g. M = Fe and Zn, is useful as a magnetic soft ferrite with good magnetic properties, in particular an excellent saturation magnetization. However, when producing this compound by melting and casting, the inventors have often had the experience that that a product of the desired composition could not be obtained.
Die JP-A-03041708 betrifft ein Verfahren zur Herstellung magnetischer Ferritkerne mit hoher Permeabilität, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Sintern eines preßverdichteten Körpers aus Ferritpulver auf Mg-Zn-Basis unter Verwendung eines Behälters durchgeführt wird, der aus einem Ferrit gefertigt ist, welcher nahezu die gleiche chemische Zusammensetzung wie der komprimierte bzw. preßverdichtete Körper aufweist, und zwar in der Weise, daß die Teile des Behälters zusanmengesetzt sind, so daß mindestens der Boden und die Seiten des preßverdichteten Körpers bedeckt werden.JP-A-03041708 relates to a method for producing magnetic ferrite cores with high permeability, which is characterized in that the sintering of a press-compacted body of Mg-Zn-based ferrite powder is carried out using a container made of a ferrite having almost the same chemical composition as the compressed body, in such a way that the parts of the container are assembled so as to cover at least the bottom and the sides of the press-compacted body.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von magnetischem Weichferrit der allgemeinen Formel MxZn1-xO Fe&sub2;O&sub3; durch Schmelzen und Gießen bereitzustellen, bei dem ein Produkt wie gewünscht durch Senkungen der Fluktuationen in der Zusanmensetzung hergestellt werden kann.The invention is based on the object of providing a process for producing magnetic soft ferrite of the general formula MxZn1-xO Fe₂O₃ by melting and casting, in which a product can be produced as desired by reducing the fluctuations in the composition.
Sämtliche Zeichnungen sind vertikale Querschnitte, wobei jeder den Hauptbestandteil einer Konstruktion einer experimentellen Vorrichtung zum Schmelzen und Gießen des magnetischen Weichferrits illustriert. Die Fig. 1 zeigt das Prinzip des Schmelzgießverfahrens unter Verwendung eines elektrischen Ofens; die Fig. 2 zeigt das Prinzip des Suspensionsschmelzverfahrens; die Fig. 3 zeigt das Prinzip des Elektronenstrahl-Schmelzverfahrens; und die Fig. 4 zeigt das Prinzip des kontinuierlichen Gießens Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von schmelzgegossenem magnetischem Weichferrit bereitgestellt, umfassend die Stufen des Erhitzens eines Materials, bestehend aus der Verbindung der allgemeinen Formel: MxZn1-xO Fe&sub2;O&sub3; (worin M für ein oder mehrere Metalle, ausgewählt aus Cu, Mn, Ni, Fe, Co und Mg, steht) oder eines Gemisches der Oxide der Komponente, das der vorgenannten Zusanmensetzung entspricht, gleichzeitige Anordnung einer Zn-Quelle, die Zn oder eine Zn-Verbindung enthalt, um das vorher erwähnte Ausgangsmaterial für den magnetischen Weichferrit bereitzustellen, um das Vorhandensein der Zn-Verbindung in dem umgebenden Gas während dem Verlauf des Schmelzens zu gewährleisten, und Verfestigen der erhaltenen geschmolzenen Substanz in gewünschter Form durch üblicherweise Gießen der geschmolzenen Substanz in eine Form.All drawings are vertical cross-sectional views, each illustrating the main part of a construction of an experimental apparatus for melting and casting the soft magnetic ferrite. Fig. 1 shows the principle of the melt casting method using an electric furnace; Fig. 2 shows the principle of the suspension melting method; Fig. 3 shows the principle of the electron beam melting method; and Fig. 4 shows the principle of the continuous casting. According to the present invention, there is provided a method for producing melt cast soft magnetic ferrite, comprising the steps of heating a material consisting of the compound of the general formula: MxZn1-xO Fe₂O₃ (wherein M represents one or more metals selected from Cu, Mn, Ni, Fe, Co and Mg) or a mixture of the oxides of the component corresponding to the above composition, simultaneously arranging a Zn source containing Zn or a Zn compound to provide the above-mentioned starting material for the magnetic soft ferrite to ensure the presence of the Zn compound in the surrounding gas during the course of melting, and solidifying the obtained molten substance in a desired shape by usually pouring the molten substance into a mold.
als Zn-Quelle wird vorzugsweise eine Zn-Verbindung mit einem Schmelzpunkt oberhalb dem eines Ferrits, der durch Schmelzen hergestellt werden soll (etwa 1600 bis 1700ºC), verwendet. Jedoch können auch andere Zn-Verbindungen mit einem Schmelzpunkt unterhalb der Schmelzpunkte der Ferrite verwendet werden. Beispiele für Zn-Quellen werden im folgenden genannt. Die Schmelzpunkte (ºC) sind in eckigen Klanmern [] angegeben, während die Siedepunkte (ºC) durch die Zahlen in den runden Klammern O angegeben sind.As a Zn source, a Zn compound with a melting point above that of a ferrite to be produced by melting (about 1600 to 1700ºC) is preferably used. However, other Zn compounds with a melting point below the melting point of the ferrites can be used. Examples of Zn sources are given below. The melting points (ºC) are given in square brackets [], while the boiling points (ºC) are given by the numbers in round brackets O.
Zn [420] (907)Zn[420] (907)
ZnO [bis 2000, unter Druck] ZnO Al&sub2;O&sub3; [1949]ZnO [up to 2000, under pressure] ZnO Al₂O₃ [1949]
ZnO SiO&sub2; [1526] 2ZnO SiO&sub2; [1580 oder darüber]ZnO SiO₂ [1526] 2ZnO SiO₂ [1580 or above]
ZnO Fe&sub2;O&sub3; [1588] 2ZnO TiO&sub2; [1580 oder darüber]ZnO Fe₂O₃ [1588] 2ZnO TiO₂ [1580 or above]
ZnO WO&sub3; [1580 oder darüber] ZnSeO&sub3; [529]ZnO WO₃ [1580 or above] ZnSeO₃ [529]
K&sub2;O ZnO 2SiO&sub2; [1427] 3ZnO Nb&sub2;O&sub5; [1307]K&sub2;O ZnO 2SiO&sub2; [1427] 3ZnO Nb2 O5 [1307]
ZnSe [> 1100] ZnTe [704]ZnSe [> 1100] ZnTe [704]
Zn&sub3;P&sub2; [371] Zn&sub3;P&sub2; [823]Zn3 P2 [371] Zn3 P2 [823]
Zn&sub3;As&sub2; [698] ZnSb [439]Zn3 As2 [698] ZnSb [439]
Bei der Durchführung des Gießens ist die Beschreibung der Form in der früheren Erfindung ebenfalls auf die vorliegende Erfindung anwendbar. Insbesondere wird das Material der Form vorzugsweise aus Pt-Rh-Legierungen oder Ir-Legierungen oder gesinterten Körpern aus Lithiumaluminiumsilicid, Magnesiumaluminiumsilicid, SiC, Si&sub3;N&sub4;, Si&sub4;Al&sub2;O&sub2;N&sub6;, TiB&sub2;, ZrB&sub2;, BN, B&sub4;C, TiC, ZrC, TiN, ZrN, TiO&sub2; oder Al&sub2;O&sub3; ausgewählt.In carrying out the casting, the description of the mold in the previous invention is also applicable to the present invention. In particular, the material of the mold is preferably selected from Pt-Rh alloys or Ir alloys or sintered bodies of lithium aluminum silicide, magnesium aluminum silicide, SiC, Si₃N₄, Si₄Al₂O₂N₆, TiB₂, ZrB₂, BN, B₄C, TiC, ZrC, TiN, ZrN, TiO₂ or Al₂O₃.
Die Form wird vor ihrer Verwendung auf eine Temperatur im Bereich von 200ºC bis 800ºC vorgeheizt, und, nachdem die geschmolzene Substanz eingespritzt worden ist, ist es zweckmäßig, die Form mit einer Geschwindigkeit von 300 bis 1800ºC/h abzukühlen, um die Schmelze zu verfestigen.The mold is preheated to a temperature in the range of 200ºC to 800ºC before use and, after the molten substance has been injected, it is convenient to cool the mold at a rate of 300 to 1800ºC/h to solidify the melt.
Um die Trennung des Gusses von der Form nach dem Gießen zu erleichtern, ist es empfehlenswert, die innere Oberfläche der Form mit einer porösen Keramik, mit einer Keramik, die beim Erhitzen porös wird oder einer Keramik, die durch Oxidation zerfällt, zu beschichten.To facilitate the separation of the casting from the mold after casting, it is recommended to coat the inner surface of the mold with a porous ceramic, a ceramic that becomes porous when heated or a ceramic that decomposes due to oxidation.
Die Erfindung kann auf verschiedene Art durchgeführt werden, wie sich das aus den Beispielen, die später beschrieben werden, ergibt.The invention can be carried out in various ways, as will be apparent from the examples described below.
Es ist gefunden worden, daß die Fluktuation der chemischen Zusammensetzung des Produkts bei der Herstellung des Ferrits der Formel MxZn1-xO Fe&sub2;O&sub3; durch Schmelzen und Gießen durch den Umstand, daß der Dampfdruck der Zn-Komponente hoch ist und die Komponente zur Verflüchtigung neigt, bedingt ist. Daraufhin sind wir dazu übergegangen, Zn aus einer Zn-Quelle als Mittel zur Uhterdrückung der Verdazpfung durch Aufrechterhaltung eines konstanten Zn-Partialdrucks in der umgebenden Gasatrosphäre zuzuführen. Der Zn-Partialdrück in der umgebenden Gasatmosphäre sollte so hoch sein, daß er dem Zn-Partialdrück, der durch Zn-Verdampfung aus dem Ferritmaterial hervorgerufen wird, entgegenwirken kann. Deshalb ist es erforderlich, daß die Materialien der Zn-Qllelle in Abhangigkeit von der Zusammensetzung des zu schmelzenden Ferritmaterials und der Temperatur, bei der das Ferritmaterial geschmolzen wird, ausgewählt werden. Außerdem ist es bevorzugt, die Zn-Ouelle zur Zuführung des Zn mit einer ausreichenden Menge für die Gesamtmenge des zu schmelzenden Ferritmaterials bereitzustellen. Als Ergebnis einer Vielzahl von Experimenten wurde gefunden, daß die Zn-Quelle mit einem höheren Schmelzpunkt eine geringere Menge an Zn-Verlust durch Verdaapfung bewirkt, und deshalb sind diese Materialien zweckmäßig. Es wurde ebenso gefunden, daß, selbst in dem Fall der Verwendung der Zn-Quelle mit niedrigem Schmelzpunkt, die Zn-Quelle wirksam durch genaue Steuerung der zugeführten Menge, so daß sie nicht im Überschuß in Bezug auf die Menge des Ferritmaterials vorliegt, oder durch Freisetzen des überschüssigen Daapfs der Zn-Komponente, auf eine gewisse Weise, verwendet werden kann.It has been found that the fluctuation in the chemical composition of the product in the preparation of the ferrite of the formula MxZn1-xO Fe₂O₃ by melting and casting is due to the fact that the vapor pressure of the Zn component is high and the component tends to volatilize. We have therefore resorted to using Zn from a Zn source as a means of suppressing evaporation by maintaining a constant partial pressure of Zn in the surrounding gas atmosphere. The Zn partial pressure in the surrounding gas atmosphere should be high enough to counteract the Zn partial pressure caused by Zn evaporation from the ferrite material. Therefore, it is necessary that the materials of the Zn source be selected depending on the composition of the ferrite material to be melted and the temperature at which the ferrite material is melted. In addition, it is preferable to provide the Zn source for supplying the Zn in an amount sufficient for the total amount of the ferrite material to be melted. As a result of a variety of experiments, it has been found that the Zn source with a higher melting point causes a smaller amount of Zn loss by evaporation, and therefore these materials are suitable. It has also been found that even in the case of using the Zn source having a low melting point, the Zn source can be effectively used by accurately controlling the amount supplied so that it is not in excess with respect to the amount of the ferrite material or by releasing the excess vapor of the Zn component in some manner.
Es ist leicht einzusehen, daß das Versiegeln der Schmelzkammer oder das Abdecken des Schmelztiegels in Bezug auf das Unterdrücken der Verdaapfung des Zn vorteilhaft ist, wenn das Schmelzen durchgeführt wird. Der obere Raum in dem Schmelztiegel ist vorzugsweise so klein wie röglich. Das bedeutet, daß die Verkleinerung des oberen Raums in dem Tiegel dazu dient, die Einflüsse auf die Änderung der Zusammensetzung des Produkts zu minimieren, selbst wenn die Zn-Komponente sich aus dem Material in dem Tiegel verflüchtigt.It is easy to see that sealing the melting chamber or covering the crucible is advantageous in terms of suppressing evaporation of Zn when melting is carried out. The upper space in the crucible is preferably as small as possible. That is, reducing the upper space in the crucible serves to minimize the influences on the change in composition of the product even if the Zn component evaporates from the material in the crucible.
Das Unterdrucksetzen der Gasatmosphäre, die die Schmelze umgibt, übt eine große Wirkung hinsichtlich der Unterdrückung der Verflüchtigung der Zn-Komponente aus. Als Gasatmosphäre können O&sub2; N&sub2;, Ar und Luft oder ein Gasgemisch daraus in beliebigem Verhaltuis verwendet werden. Die Wirkung des Unterdrücksetzens kann selbst bei etwa 1 bis 2 kg/cm²G beobachtet werden, wird jedoch bei einem höheren Druck ausgeprägter. Es ist jedoch erforderlich, verschiedene Probleme zu handhaben, wenn die Schmelzvorrichtung bis zu einem extrem hohen Druck druckdicht sein soll. Die benannten Erfinder haben eine Versuchvorrichtung konstruiert, die bis zu einem Druck von 30 kg/cm² arbeitet und verschiedene Tests in Bezug auf diese Erfindung durchgeführt und gute Ergebnisse erzielt.Pressurization of the gas atmosphere surrounding the melt exerts a great effect of suppressing volatilization of the Zn component. As the gas atmosphere, O₂, N₂, Ar and air or a gas mixture thereof in any ratio can be used. The effect of the suppression can be observed even at about 1 to 2 kg/cm²G, but becomes more pronounced at a higher pressure. However, it is necessary to deal with various problems when the melting device is to be pressure-tight up to an extremely high pressure. The present inventors have constructed a test device operating up to a pressure of 30 kg/cm² and conducted various tests relating to this invention and obtained good results.
Eine Versuchsvorrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, wurde konstruiert und magnetische Weichferrite darin geschmolzen und gegossen.An experimental apparatus as shown in Fig. 1 was constructed and soft magnetic ferrites were melted and cast in it.
In der Figur bedeutet das Bezugszeichen (1) eine Schmelzkammer; (2) eine Gießkammer; (3) ein Flachventil zur Trennung der zwei Kammern; und (4) ein Mittel zur Einstellung von Atmospharen, insbesondere der Gasdrücke in den zwei Kammern. Die Schmelz kammer ist ein elektrischer Ofen, der mit einem feuerfesten thermischen Isolator (11) ausgekleidet und mit einer Heizvorrichtung (12) ausgerüstet ist. Die Temperaturen in dem Ofen sind bis 1800ºC einstellbar, so daß ein Rohmaterial in einem Pt-Rh-Legierungstiegel (5) geschmolzen werden kann, um einen geschmolzenen magnetischen Weichferrit (98) zu erhalten. Mit (8) bezeichnet ist ein Mittel zur Zufürung des Zn, bestehend aus einer Zn-Quelle (81) und einem Behälter (82). Der Behälter (82) kann aus einem gewöhnlichen feuerfesten Material bestehen, unter der Bedingung, daß das Material bei der Schmelztemperatur beständig ist, aber nicht mit der Zn-Quelle (81) reagiert. Bevorzugt wird jedoch eine Pt-Rh-Legierung verwendet. Das Bezugszeichen (14) bezeichnet den Deckel des Tiegels, der so konstruiert ist, daß er den Tiegel so dicht wie möglich verschließt.In the figure, reference numeral (1) denotes a melting chamber; (2) a casting chamber; (3) a flat valve for separating the two chambers; and (4) a means for adjusting atmospheres, in particular the gas pressures in the two chambers. The melting chamber is an electric furnace lined with a refractory thermal insulator (11) and equipped with a heater (12). The temperatures in the furnace are adjustable up to 1800°C so that a raw material can be melted in a Pt-Rh alloy crucible (5) to obtain a molten magnetic soft ferrite (98). Denoted by (8) is a means for supplying the Zn, consisting of a Zn source (81) and a container (82). The container (82) can be made of a common refractory material, provided that the material is stable at the melting temperature but does not react with the Zn source (81). However, a Pt-Rh alloy is preferably used. The reference numeral (14) designates the lid of the crucible, which is designed to seal the crucible as tightly as possible.
Die geschmolzene Substanz tropft in die Gießkanmer durch Manipulierung des Tiegelauflagebretts herab. Die geschmolzene Substanz wird anschließend in eine Form (7) gegossen, indem der Tiegel (5) mittels eines Kippstabs geneigt wird. Die Form ist mit einer Heizvorrichtung ausgerüstet und wird deshalb auf die gewünschte Temperatur vorernitzt und kann auch die Abkünlgeschwindigkeit steuern.The molten substance drops into the pouring chamber by manipulating the crucible support board. The molten substance is then poured into a mold (7) by tilting the crucible (5) using a tilting rod. The mold is equipped with a heating device and is therefore pre-heated to the desired temperature and can also control the cooling rate.
Die Rohmaterialien der magnetischen Weichferrite mit den in der Tabelle angegebenen Zusammensetzungen wurden unter den in der Tabelle genannten Bedingungen unter Verwendung der vorher beschriebenen Versuchsvorrichtung geschmolzen und gegossen. Die gegossenen Produkte lagen in der Form von runden Stangen vor. Die verwendete Form bestand aus Pt-Rh.The raw materials of the magnetic soft ferrites with the compositions given in the table were melted and cast under the conditions given in the table using the experimental apparatus described previously. The cast products were in the form of round bars. The mold used was made of Pt-Rh.
Die magnetischen Eigenschaften des erhaltenen gegossenen Produkts wurden gemessen. Zur gleichen Zeit wurden die Zn-Gehalte der Produkte bestimmt, um festzustellen, ob ihre Zusanmensetzungen wie erwartet waren.The magnetic properties of the obtained cast product were measured. At the same time, the Zn contents of the products were determined to determine whether their compositions were as expected.
Die Ergebnisse sind ebenfalls in der Tabelle gezeigt.The results are also shown in the table.
Der in Beispiel 1 als Rohmaterial verwendete pulverförmige magnetische Weichferrit wurde mit einem hauptsächlich aus Polyvinylbutyral bestehenden Bindemittel vermischt und geknetet. Die geknetete Substanz wur de zu einam zylindrischen Körper mit einem Durchmesser von 15 nm preßverdichtet.The powdered magnetic soft ferrite used as a raw material in Example 1 was mixed with a binder consisting mainly of polyvinyl butyral and kneaded. The kneaded substance was de is compressed into a cylindrical body with a diameter of 15 nm.
Der preßverdichtete Körper wurde durch die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung erhitzt und durch das Suspensionsschmelzverfahren geschmolzen, um einen magnetischen Weichferrit zu erhalten. Insbesondere wurde, wie aus der Figur ersichtlich, ein preßverdichtetes Ferritmaterial (9A) fixiert und eine ringförmige Heizvorrichtung (12), die den preßverdichteten Körper umgab, langsam von unten beginnend hochbewegt. Mit dieser Bewegung bewegte sich eine durch Erhitzen geschmolzene Zone des Ferrits (98) von unten nach oben, und somit bleibt der verfestigte magnetische Weichferrit (9C) dort. Bei der Durchführung dieses Suspensionsschmelzens wurde, wie in der Figur gezeigt, das Zn-Zufuhrmittel (8) vorgesehen, und die umgebende Gasatmosphäre wurde so eingestellt, daß sie einen entsprechenden Partialdrück an Zn-Deapf aufwies. Die Zn-Quelle (durch (81) bezeichnet, ZnO Fe&sub2;O&sub3;, wurde ebenfalls in diesem Beispiel verwendet) in dem Behälter (82) wurde durch eine Heizvorrichtung (83) auf eine geeignete Temperatur erhitzt. Der Zn-Partialdrück in der umgebenden Gasatmosphäre kann dadurch gesteuert werden.The press-compacted body was heated by the device shown in Fig. 2 and melted by the suspension melting method to obtain a magnetic soft ferrite. Specifically, as shown in the figure, a press-compacted ferrite material (9A) was fixed, and an annular heater (12) surrounding the press-compacted body was slowly moved upward starting from the bottom. With this movement, a zone of the ferrite (9B) melted by heating moved upward from the bottom, and thus the solidified magnetic soft ferrite (9C) remains there. In carrying out this suspension melting, as shown in the figure, the Zn supply means (8) was provided, and the surrounding gas atmosphere was adjusted to have an appropriate partial pressure of Zn deapf. The Zn source (denoted by (81), ZnO Fe₂O₃, was also used in this example) in the container (82) was heated to an appropriate temperature by a heater (83). The Zn partial pressure in the surrounding gas atmosphere can thereby be controlled.
Nach diesem Verfahren verfestigte sich das Produkt aus magnetischem Weichferrit ohne Gießen. Das Ferritprodukt wurde in der Form eines zylindrischen Körpers mit einem Durchmesser, der ein bißchen kleiner als der des ursprünglichen preßverdichteten Körpers war, erhalten.According to this process, the magnetic soft ferrite product was solidified without casting. The ferrite product was obtained in the form of a cylindrical body with a diameter slightly smaller than that of the original press-compacted body.
Der preßverdichtete Körper aus dem gleichen magnetischen Weichferritmaterial, wie es in Beispiel 6 verwendet wurde, wurde mit der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung geschmolzen, um einen geschmolzenen Ferrit zu erhalten.The press-compacted body of the same soft magnetic ferrite material as used in Example 6 was melted with the apparatus shown in Fig. 3 to obtain a molten ferrite.
In Fig. 3 bedeutet das Bezugszeichen (6) eine Elektronenstrahlvorrichtung. Das Ferritmaterial (9A) wurde mittels Elektronenstrahlen erhitzt und geschmolzen, und der geschmolzene Ferrit tropfte herab. In der Folge wurde der geschmolzene Ferrit (98) in einem Behälter (16) aus einer Pt-Rh-Legierung gebildet. In diesem Fall wurde ebenfalls die Zn-Zuführmittel (8) verwendet.In Fig. 3, reference numeral (6) denotes an electron beam device. The ferrite material (9A) was heated and melted by means of electron beams, and the molten ferrite dropped down. As a result, the molten ferrite (9A) was formed in a container (16) made of a Pt-Rh alloy. In this case, the Zn supply means (8) was also used.
Wenn die Wärmeenergie ausreicht, das Ferritmaterial zu schmelzen, können auch Infrarotstrahlen als Mittel zum Schmelzen anstelle von Elektronenstrahlen eingesetzt werden.If the heat energy is sufficient to melt the ferrite material, infrared rays can also be used as a melting agent instead of electron beams.
Der geschmolzene magnetische Weichferrit, der in Beispiel 7 kontinuierlich gebildet wurde, wurde mit einer in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung kontinuierlich gegossen. Zu Beginn der Bildung des geschmolzenen Ferrits wurde eine Ferritstange aus dam gleichen Material in den Boden der Gießkammer eingeführt, und diese Stange wurde langsam heruntergezogen, als der geschmolzene Ferrit sich in einer bestimmten Menge angesammelt hatte. Ein stangenförmiger Gußkörper, der ein Ferrit-Festkörper (9C) gemäß dam Lochquerschnitt der Form (7) war, wurde erhalten.The molten magnetic soft ferrite continuously formed in Example 7 was continuously cast using an apparatus shown in Fig. 4. At the beginning of the formation of the molten ferrite, a ferrite rod made of the same material was inserted into the bottom of the casting chamber, and this rod was slowly pulled down when the molten ferrite was accumulated in a certain amount. A rod-shaped cast body which was a ferrite solid (9C) according to the hole cross section of the mold (7) was obtained.
Die Tabellen 1 und 2 zeigen die Ergebnisse der Beispiele 6 bis 8 zusanmen mit denen der Beispiele 1 bis 5. Tabelle 1 Tabelle 1 (Fortsetzung) Tabelle 2 Tables 1 and 2 show the results of Examples 6 to 8 together with those of Examples 1 to 5. Table 1 Table 1 (continued) Table 2
Wie voranstehend beschrieben, erleichtert die vorliegende Erfindung in dem Fall, In dem der magnetische Weichferrit MxZn1-xO Fe&sub2;O&sub3; durch Gießen hergestellt wird, den Zn-Gehalt des Ferrits zu steuern und ein Produkt mit einer gleichförmigen bzw. einheitlichen Zusarmensetzung zu erhalten und die geringsten Fluktuationen der magnetischen Eigenschaften zu verwirklichen.As described above, in the case where the magnetic soft ferrite MxZn1-xO Fe₂O₃ is produced by casting, the present invention makes it easier to control the Zn content of the ferrite and to obtain a product having a uniform composition and to realize the smallest fluctuations in magnetic properties.
Die durch das erfindungsgemäße Schmelzgießen hergestellten Produkte weisen höhere spezifische Dichten auf als die durch herkömmliche pulvermetallurgische Verfahren hergestellten Produkte. Es ist festgestellt worden, daß die Produkte mit sehr feinen Kristallkörnern hervorragend in Bezug auf die magnetischen Eigenschaften und die Hochfrequenzeigenschaften sind. Außerdem ist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren einfacher handhabbar als die herkommlichen Verfahren. Die Kontrolle der Verfahren ist leicht, und deshalb ist das vorliegende Verfahren durch die Tatsache gekennzeichnet, daß die Produkte mit sehr geringen Oualitätsschwahkungen billiger angeboten werden können. Deshalb trägt die vorliegende Erfindung mit neuen Eigenschaften stark zur Entwicklung in der Ferritindustrie bei.The products manufactured by the melt casting of the present invention have higher specific densities than those manufactured by conventional powder metallurgy processes. It has been found that the products with very fine crystal grains are excellent in terms of magnetic properties and high frequency properties. In addition, the manufacturing process of the present invention is easier to handle than the conventional processes. The control of the processes is easy, and therefore the present process is characterized by the fact that the products with very little quality variation can be offered at a lower price. Therefore, the present invention with new properties greatly contributes to the development in the ferrite industry.
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