DE831672C - Material mit wrtvollen elektromagnetischen Eigenschaften und Verfahren zu desen Herstellung - Google Patents

Description

• Material mit wertvollen elektromagnetischen Eigenschaften und Verfahren zu dessen Herstellung Es ist bekannt, daß die Verbindung Li.0-5Fe203 stark magnetisch ist und in bezug auf ihre Kristallform dem Spinelltyp sehr nahekommt. Als der Curiepunkt dieser Verbindung wird in der Literatur ein Wert von 637' C angegeben, der deshalb zu niedrig sein dürfte, weil das betreffende Präparat unrein war. Der Erfindung zugrunde liegende Messungen ergaben für ein reines Präparat einen Curiepunkt von 68o' C. Die betreffende Verbindung hat einen besonders hohen Gehalt an dreiwertigem Eisen und kann als in der Weise entstanden angenommen werden, daß in einem kubischen Ferrit MIlFe2 1110 4, das MI' gegen %MI + %Min ausgewechselt wird. MI, MII und MIII bezeichnen hier ein einwertiges bzw. zweiwertiges und dreiwertiges Metall. Mit Rücksicht darauf wird nachstehend für diese Verbindtng die Formel Li% Fe,% 0, verwendet. Es zeigte sich, daß die Verbindung eine verhältnismäßig hohe magnetische Sättigung hatte. Es wurde z. B. 020' = 65 und 6-183' = 73 -gefunden (darin bezeichnen 020' und 0-183' die in c. g. s. je Gramm bei + 20' bzw. - 183' C ausgedrückte magnetische Sättigung). Dagegen ist die Anfangspermeabilität bei Zimmertemperatur verhältnismäßig niedrig, und zwar 2o bis 40, in Ab- hängigkeit von dem durchgeführten, Herstellungsverfahren.
• Gemäß der Erfindung ist nun gefunden worden, daß die elektromagnetischen Eigenschaften des Li% Fe,y. 0, durch Mischkristallbildung mit Zinkferrit wesentlich verbessert werden können. Nicht nur wird infolgedessen, bei im übrigen ungeänderten Reaktionsbedingungen, während der Herstellung die Anfangspermeabilität wesentlich erhöht, sondern, wenn nicht mehr Zinkferrit zugesetzt wird als zur Bildung eines Produktes mit einer Zusammensetzung von -5o Molprozent li, Fe", 0, auf 5o Molprozent Zn Fe. 04 erfprder_ lieh ist, auch die magnetische Sättigung. Mit Rücksicht darauf bezieht sich die Erfindung auf ein Material mit wertvollen magnetischen Eigenschaften, das im wesentlichen aus Mischkristallen mit Spinellstruktur der Verbindungen Li%Fe,sO, und Zn Fe2 0, besteht. Die betreffenden Werkstoffe zeichnen sich nicht nur durch die bereits erwähnten günstigen Eigenschaften, sondern auch durch ihre durchaus, geringen Verluste bei besonders hohen Frequenzen, z. B. io MHz/Sek. und mehr aus. Es wurde z. B. für ein aus 6o Molprozent Lis Fe,% 0, und 40 Molprozent ZnFe204 bestehendes Mischkristall bei einer Anfangspermeabilität von 107 ein Verlustfaktor tg (gemessen an einem ringförmigen, massiven Kern aus dem Material, die Verluste der Spule nicht mitgerechnet) von o,o6 bei einer Frequenz von io,2 MHz/Sek. gefunden.
• Die Herstellung des vorstehend erwähnten Materials soll derart durchgeführt werden, daß Sublimieren des verhältnismäßig flüchtigen Lithiumokyds weitestgehend verhütet wird. Mit Rücksicht darauf ist es empfehlenswert, bei der Herstellung von einer Lithiumverbindung auszugehen, d#ie sich bei niedriger Temperatur bilden kann und in der das Lithiumoxyd eine geringe Dampfspannung hat. Eine solche Verbindung ist unter anderem das Li Fe 0., das sich z. B. in der Weise herstellen läßt, daß annähernd äquimölekuläre Mengen einer 1,ithiumverbindung, die bei Erhitzung Lithiumoxyd bilden kann, z. B. Lithiumcarbonat und Ferrioxyd, in feinzerteiltem Zustand bei einer Temperatur von etwa 700c> C erhitzt werden. Das, so entstandene LiFe0, wird darauf mit Zinkoxyd und Ferrioxyd gesintert. In gewissen Fällen ist dabei ein geringer Überschuß an Li Fe 0, mit Bezug auf den erwünschten Lithiumgehalt des Endproduktes erforderlich, und zwar mit Rücksicht auf eine etwaige Verdampfung einer geringen Menge des Lithiumoxyd's während des Sintervorganges.
• Gemäß einem anderen Herstellungsverfahren wird yFe 03 bei einer -Temperatur zwischen 400 und 52 C mit einem Stoff zur Reaktion gebracht, aus dem sich bei dieser Temperatur Lithiumoxyd bilden kann, z. B. mit Lithiumcarbonat, und das entstandene Reaktionsprodukt wird mit Zinkoxyd und Ferrioxyd gesintert.
• Ungeachtet des ausgeübten Herstellungsverfahrens ist es stets empfehlenswert, zumindest die Endsinterung in Sauerstoff oder in einer sauerstoffreichen Gasatmosphärt durchzuführen, da auf diese Weise Diese Endsinterung Präparate mit wird Mindestverlusten außerdem vorzugsweise entstehen. bei einer Temperatur zwischen io5o und 1200' C durchgeführt.
• Die Herstellung des Materials gemäß der Erfindung wird an Hand nachfolgender Ausführungsbeispiele näher erläutert. Beispiel i 749('Mol)Li#thiumcarbonatwerd,en3Stunden,in einer Eisenmühle mit i6o g (i Mol) Ferrioxyd unter Berizol gemahlen. Darauf wird das Benzol beseitigt und das Gemisch aus Lithiumcarbonat und Ferrioxyd 5 Stunden auf 700' C erhitzt, wodurch sich eine Verbindung LiFe02 ergibt, die als Rohstoff zur Bereitung der Mischkristalle aus LiyFe,sO, und ZnFe,04 dient.
• Zur Herstellung des Li%Fe#s0, wird ein Gemisch aus Li Fe 0 und Fe.0. in einem Molekularverhältnis von 1 2 unter Benzol gemahlen; das Benzol wird beseitigt, und das Gemisch aus den beiden festen Stoffen wird 4 Stunden auf 700' C an der Luft erhitzt. 33,7g des so entstandenen Li% Fe,% 0, wird mit 7,15 9 Zinkoxyd und 4,8 9 Ferrioxyd 3 Stunden unter Alkohol gemahlen; der Alkohol wird beseitigt, und das Gemisch aus den festen Stoffen wird 51/2 Stunden an der Luft auf eine Temperatur von 7oo bis 7220' C erhitzt. Nach Kühlung wird das Reaktionsprodukt, das annähernd eine Zusammensetzung von 65 Molprozent Li%Fe,%04 auf 35 Molprozent ZriFe 2 04 hat, in Form eines kleinen Ringes gepreßt, der darauf 5 Stunden in Sauerstoff auf eine Temperatur von 1 100#', C erhitzt und darauf langsam gekühlt wird. Das entstandene Präparat hat eine Anfangspermeabilität yo von 92. Der Quotient des Verlustfaktors tg ö, wie vorstehend definiert, und der Anfangspermeabilität yo, beide bei einer Frequenz von i MHz/Sek. gemessen, beträgt etwa o,5Xio--4, während f6, d. h. die Frequenz, bei der tgb den Wert o,o6 erreicht, 13,5 ',\'f 11z/Sel,- ist. Beispiel 2 LiFe02 wird in der Weise hergestellt, daß Lithiumcarbonat und Eisenoxyd unter Benzol zusammengemahlen und nach Beseitigung des Benzols 5 Stunden an der Luft auf 700' C erhitzt werden. Darauf wird ein Gemisch aus LiFe0., Zinkoxyd und Eisenoxyd in einem Molekularverhältnis von etwa 9:22:4o gemahlen, umbeiderdarauf erfeenden Sinterung eine Mischkristallmasse mit einem Verhältnis von 55 Molprozent Zinkferrit auf 45 MOI-prozent Lis Fe, % 0, herzustellen. Das Gemisch wird darauf 2 Stunden auf 8oo' C an der Luft vorgeheizt und nach Kühlung unter Alkohol gemahlen. Nach Beseitigung des Alkohols wird unter einem Druck von i 5oo kg/cM2 ein Ring gepreßt, und dieser wird -> Stunden auf 1200' C in Sauerstoff gesintert und darauf langsam gekühlt. Es ergibt sich ein besonders gut zugesintertes Präparat mit einer Anfangspermeabilität u. von 307; der Wert des Quotienten von i MHz/Sek., beträgt etwa JO-4 und f6 (s. Beispiel i), gemessen bei einer Frequenz = 1,5 MHz/Sek. Beispiel 3 Ein Gemisch aus Lithiumcarbonat, Zinkoxyd und Eisenoxyd wird in einem Molekularverhältnis von 3 : 4 : 19, wobei wieder ein geringer Überschuß an Lithiumcarbonat vorgesehen wird, twter Benzol gemahlen, damit sich bei der Endsinterung eine Mischkristallmasse mit einer Zusammensetzung von 25 Molprozent Zinkferrit auf 75 Molprozent Li#Fe,%0, ergibt. Nach Beseitigung des Benzols wird das Gemisch 5,5 Stunden an der Luft auf 750' C erhitzt, darauf wird mittels eines Drucks von i5ookg/cm2 ein Ring gepreßt, und dieser wird 4 Stunden auf i ioo' C in Sauerstoff gesintert und darauf langsam in Sauerstoff gekühlt. Das so entstandene Material hat eine Anfangspermeabilität u. von 62 und einen Wert des Quotienten (s. Beispiel i), gemessen bei einer Frequenz von 2 MHz/ Sek. von i,ioXio--4, während fi,=20,5MHz/Sek. ist.
• Das beschriebene Material ist ein Ferritmaterial, das sich zur Verwendung bei sehr hohen Frequenzen besonders gut eignet, d. h. bei Frequenzen, die über i MHz/Sek. hinausgehen, was auf die bereits erwähnte Eigenschaft zurückzuführen ist, daß der Verlustfaktor tg 3 erst bei Frequenzen über 1 MHz/Sek. und oft sogar erst bei Frequenzen weit über i MHz/Sek. verhältnismäßig stark mit steigender Frequenz zunehmen wird. Selbstverständlich eignet sich das in Frage kommende Material auch gut zur Verwendung bei niedrigeren Frequenzen als i MHz/Sek., wie z. B. für in Pupinspulen und Filterspulen zu verwendende Magnetkerne. Nicht nur für Magnetkerne, sondern auch für verschiedene Zwecke, bei denen niedrige elektromagnetische Verluste erwünscht sind, und weiter zur magnetischen Abschirmung ist das Material besonders gu brauchbar.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Sintermaterial mit niedrigen elektromagnetischen Verlusten, im wesentlichen bestehend aus Mischkristallen mit Spinellstruktur aus den Verbindungen Li% Fe,% 0, und ZnFe20,.
2. 2. Verfahren zur Herstellung des Sintermaterials nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus Lithiumferrit (LiFe0.), Zinkoxyd und Ferrioxyd gesintert wird. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß y Fe.03 bei einer Temperatur zwischen 400 und 500' C mit einer Lithiumverbindung zur ' Reaktion gebracht wird, woraus sich bei dieser Temperatur Lithiumoxyd bilden kann, und daß das Reaktionsprodukt mit Zinkoxyd und Ferrioxyd gesintert wird. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung bei einer Temperatur zwischen 1050 und 1200' C durchgeführt wird. 5. Aus einem Material nach Anspruch i bestehender Gegenstand zur elektromagnetischen Verwendung. 6. Aus einem nach einem der Ansprüche 2 bis 4 hergestellten Material bestehender Gegenstand zur elektromagnetischen Verwendung.