DE869643C

DE869643C - Method for treating carbonaceous iron powder

Info

Publication number: DE869643C
Application number: DEP28406A
Authority: DE
Inventors: George O Altmann; Hans Beller
Original assignee: General Aniline and Film Corp
Current assignee: GAF Chemicals Corp
Priority date: 1946-01-18
Filing date: 1948-12-31
Publication date: 1953-03-05

Description

Verfahren zur Behandlung von kohlenstoffhaltigem Eisenpulver Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von gepulvertem Carbonyleisen und auf aus solchem Carbonyleisen hergestellte Gegenstände für die Verwendung in elektromagnetischen Geräten, im besonderen auf Magnetkerne aus Eisenpulver, das durch therinische Zersetzung von Eisencarbonyl gewonnen wird. Ein besonderes Kennzeichen der Erfindung ist die Herstellung von Pulvereisenmagnetkemen, welche sowohl hohe Perrneabilität als auch niedrige Wirbelstromverluste bei Frequenzen bis zu mehreren Megahertz vereinigen. Die Erfindung umfaßt neue Keine mit Permeabilitäten mit y über 50, ohne die'bisher unvermeidlichen entsprechenden hohen Wirbelstromverluste.Process for the treatment of carbonaceous iron powder The invention relates to the production of powdered carbonyl iron and to articles made from such carbonyl iron for use in electromagnetic devices, in particular to magnetic cores made from iron powder obtained by thermal decomposition of iron carbonyl. A special feature of the invention is the production of powder iron magnetic cores which combine both high permeability and low eddy current losses at frequencies of up to several megahertz. The invention comprises new none with permeabilities with y above 50, without the corresponding high eddy current losses which were inevitable up to now.

Aus Carbonyleisenpulver hergestellte elektromagnetische Keine sind bereits für die Verwendung in Spulen verschiedenster Art vorgeschlagen worden. Der üb- liche Verwendungszweck der bislang bekanntgewordenen Kerne ist entweder einen hohen Q-Wert oder eine Induktionsregelung oder beides zu gewährleisten. Mit dem Aufkommen einer verbesserten Ausrüstung der Nachrichtenmittel z. B. in Funkpeilgeräten ergab sich die Forderung nach einem hohen Magnetfluß elektromagnetischer Kerne; das bedeutEft, daß die Kerne hohe magnetische Permeabilität mit niedrigen Wirbelstromverlusten vereinigen müssen.Electromagnetic cells made from carbonyl iron powder have been proposed for use in a wide variety of coils. The usual purpose of the cores that have become known up to now is to ensure either a high Q value or induction control or both. With the advent of improved equipment for communication media e.g. B. in radio direction finders there was a requirement for a high magnetic flux of electromagnetic cores; this means that the cores must combine high magnetic permeability with low eddy current losses.

Bei Aufrechterhaltung niedriger Wirbelstromverluste liegt die bisher erreichte höchste Pelmeabilität von aus bisher bekannten Magnetpulvern hergestellten Kerne unter 4o und schwankt für gewöhnlich zwischen io und 3o. So wurde in einer Veröffentlichung mit dem Titel), Magnetic Measurements of IronPowders «(journal Scientifie Instruments, London, S. 154, September 1944)- ein-Typ vön-Rundfunkgerätekernen beschrieben, bei welchen die Permeabilitäten zwischen 1,37 und 30,1 liegen.While maintaining low eddy current losses, the highest pelmeability achieved to date of cores made from previously known magnetic powders is below 4o and usually fluctuates between 10 and 3o. Thus, in a publication entitled "Magnetic Measurements of Iron Powders" (journal Scientifie Instruments, London, p. 154, September 1944) - a type of radio device cores was described in which the permeabilities between 1.37 and 30.1 lie.

DieamerikanischePate.ntschrifti-&38.83i,inivelcher die Behandlung von durch thermische-Zersetzung von Eisencarbonyl erhaltenen Metallpulvern beschrieben w-I#d,- betrifft eiii Pulver, das vor der Fertigung"der-Kerne einer -thermischen Behandlung mit reduzierendem Gas unterworfen wird. Die Patentschrift gibt an, daß die Permeabilität des Pulvers "verbessert wird. Das eine Beispiel in dieser Patentschrift führt die Behandlung von Eisenpulver an, das durch Zersetzung von Eisencarbonyl bei 5oo'C innerhalb 18 Stunden in einem Wasserstoffstrom erhalt en wurde. Eine solche Behandlung bewirkt den Verlust der ursprünglich vorhandenen Gestalt der Eisenpulverteilchen infolge ihres Zusammensinternsunter Bildung größerer Teilchen. Solchen gesinterten Teilchen kann nicht die Kugelgestalt und die Größe der ursprünglichen Teilchen wiedergegeben werden. Zwar sollen Kerne aus Pulvern, wie sie durch den in diesem Patent angegebenen Prozeß entstehen, eine höhere Perineabilität haben, zeigen aber bärächtliche Wirbelstromverluste.The American Patent Publication 38.83i, inivelcher describes the treatment of metal powders obtained by thermal decomposition of iron carbonyl, relates to a powder which is subjected to a thermal treatment with a reducing gas before the cores are manufactured indicates that the permeability of the powder "is improved. One example in this patent cites the treatment of iron powder, which was obtained by decomposing iron carbonyl at 50 ° C. within 18 hours in a stream of hydrogen. Such treatment causes the iron powder particles to lose their original shape as a result of their sintering together to form larger particles. Such sintered particles can not reproduce the spherical shape and size of the original particles. Cores made from powders, such as those produced by the process specified in this patent, are said to have a higher perineability, but they show negligible eddy current losses.

Aus der amerikanischen Patentschrift 1735405" S.1, Sp. i, Z. i bis 2 7, geht hervor, daß die obengenannte Wärmebehandlung in einer reduzierendenAtmosphärewährend der Reduktidn der Kohle und des Sauerstoffs im Eisen eine Sinterung bewirkt und daß es bei der Ausführung des Verfahrens in größerem Maßstab nicht immer möglich ist, das ganze Material äuf die#.ur#prüngliche kleine Korngröße und die Kugelgestalt der Aus.-gangsteilchen'zurückzuführen. Die Patentschrift gibt an, daß nachErhitzen des Materials auf holieTemperaturen zwischen 500 und 6oo'C beträchtliche Mengen von ausgeschiedenen Rückständen in Höhe von 3o % und mehr nach dem Mahlen -übrigbleiben, welche nicht unmittelbar für den geforderten Verwendungszweck brauchbar sind. Die Patentschrift schlägt- eine Zweig stufige Behandlung bei Temperaturen von 5oo'C und darüber vor, die stets von einer in bescheidenen Grenzen bleibenden Sinterung begleitet ist. Das erhaltene Eisenpulver soll nach dem Zerkleinern in einer Mühle durch ein Sieb von 4900 Maschen/cm?, gehen und dabei praktisch keine Rückstände hinterlassen. Das Pulver soll einen Kohlenstoffgehalt bis zu 0,5 0/, und eine Permeabilität zwischen 25 und 32 haben.From the American patent specification 1735405 "S.1, Sp. I, Z. i to 27 , it emerges that the above-mentioned heat treatment in a reducing atmosphere during the reductides of the coal and the oxygen in the iron causes sintering and that when the is the method in larger scale, is not always possible that all the material äuf the .ur # # prüngliche small particle size and spherical shape of the Aus.-gangsteilchen'zurückzuführen. the patent indicates that post-heating the material to between 500 and holieTemperaturen considerable 6oo'C Quantities of excreted residues in the amount of 30 % and more remain after grinding, which are not immediately usable for the required purpose The iron powder obtained, after being crushed in a mill, should pass through a sieve of 4900 meshes / cm ?, leaving practically no residue. The powder should have a carbon content of up to 0.5% and a permeability between 25 and 32 .

Die amerikanischen Patentschriften I78356o und 1783561 schützen die Herstellung von Magnetkernen aus Carbonyleisenpulvern, die mit einem isolierenden und festhaftenden Material behandelt und dann unter einem Druck von ungefähr 7000 kg/CM2 geformt wur--den. In der amerikanischen Patentschrift 1783 56o ist das spezifische Gewicht des fertigen Kerns mit 6,52 und die Permeabilität mit ß = 38,6 angegeben. In der amerikanischen Patentschrift 1783561 sind die entsprechenden Zahlen 6,4. und 35,2-Es ist allgemein bekannt, daß bei der Hetstellung von Pulvereisenkernen eine Zunahme der Dichte sich in einer höheren Anfangspermeabilität auswirkt. Sie ist jedoch auch von einer entsprechenden Zunahine ,der Wirbelstromverluste begleitet, was höchst- unvorteilhaft ist. Da es oft wesentlich ist, Magnetkerne hö-chstmöglichef Permeabilität in -#rerwenden, be§teht eine bestimmte Begrenzung der Permeabilität magnetischer Materialien in elektromagnetischen Wechselfeldern durch-das Auftreten von Wirbelstromverlusten, welche mit der Zunahme der Dichte des Kerns anwachsen. Dies trifft besonders im Fall elektromagne-,tischer Felder hoher Frequenz zu. Man hat sich daher, um das Auftreten solcher Verluste zu vermeiden, gezwungen gesehen, das magnetische Material zu unterteilen, wie z. B. durch Lamellierung des Kerns. Dies vermindert zwar die Wirbelstromverhiste, vermindert aber auch die Gesamtpermeabilität. So ist es daher bislang nicht-möglich gewesen, Kerne herzustellen, die hoheYermeabilität und geringe Verluste bei Erhöhung der Kemdichte vereinigen.American patents 178356o and 1783561 protect the manufacture of magnetic cores from carbonyl iron powders which have been treated with an insulating and firmly adhering material and then molded under a pressure of around 7000 kg / cm2. In the American patent specification 1 783 56o the specific weight of the finished core is given as 6.52 and the permeability as β = 38.6 . In American patent specification 1783561 the corresponding numbers are 6.4. and 35,2-It is well known that in the manufacture of powder iron cores an increase in density results in a higher initial permeability. However, it is also accompanied by a corresponding increase, which is accompanied by eddy current losses, which is extremely disadvantageous. Since it is often essential to use magnetic cores with the highest possible permeability, there is a certain limitation of the permeability of magnetic materials in alternating electromagnetic fields due to the occurrence of eddy current losses, which increase with the increase in the density of the core. This is particularly true in the case of electromagnetic fields of high frequency. It has therefore, in order to avoid the occurrence of such losses, seen compelled to subdivide the magnetic material, such as e.g. B. by lamination of the core. Although this reduces eddy current hazards, it also reduces the overall permeability. It has therefore hitherto not been possible to produce cores which combine high permeability and low losses when the core density is increased.

Gegenstand der Erfindung ist es u. a., ein neues gepulvertesCarbonyleisen und daraus geformte metallische Gegenstände herzustellen, die besonders als Kerne in elektromagnetischen Vorrichtungen geeignet sind und, obgleich sie hohe Dichten aufweisen, sowohl hohe Permeabflität als auch niedrige Wirbelstromverluste bei hohen Frequenzen besitzen. Gemäß der Erfindung ist es möglich, Kerne aus gepulvertem Eisen mit magnetischen Anfangspermeabilitäten von zwischen 40 und 72 bei relativ niedrigen Wirbelstromkraftverlusten herzustellen. So ist es gelungen, Kerne aus gepulvertem Eisen mit Permeabilitäten von zwischen 40 und 72 und vergleichsweise niedrigen Wirbelsffomverlust--koeffizienten von o,6 bis 7,0 X 10-1 Ohm/Henry. Hertz/sec herzustellen.It is an object of the invention, inter alia, to produce a new powdered carbonyl iron and metallic articles formed therefrom which are particularly useful as cores in electromagnetic devices and, although they have high densities, have both high permeability and low eddy current losses at high frequencies. According to the invention it is possible to manufacture cores of powdered iron with initial magnetic permeabilities of between 40 and 72 with relatively low eddy current force losses. We have succeeded in producing cores made of powdered iron with permeabilities of between 40 and 72 and comparatively low vortex efficiency - coefficients of 0.6 to 7.0 X 10-1 ohm / henry. Hertz / sec.

Die Erfindung zeigt ihre größten Vorteile und Wirksamkeit darin, daß sie die Herstellung von Kernen hoher Dichte mit Permeabilitäten von über 50 ohne die bislang unvermeidlichen entsprechend hohen Wirbelstromverluste gestattet.The invention shows its greatest advantages and effectiveness in the fact that it permits the production of cores of high density with permeabilities of more than 50 without the correspondingly high eddy current losses which have hitherto been unavoidable.

Die neuen Keine werden aus einem neuen weichen Carbonyleisenpulver von geringer Teilchengröße unter Verwendung eines geeigneten isolierenden Materials als Überzug hergestellt, das schon in sehr geringen Mengen wirksam ist. Im besonderen wurde gefunden, daß gemäß der Erfindung Pulvereisenkerne mit effektiv höheren Permeabilitäten gefertigt werden können, als sie bislang erreicht wurden und ohne eine entsprechende Zunahme der Wirbelstromverluste, und zwar durch Herstellung solcher Kerne aus einem pulverigen Eisen, das durch therrnische Zersetzung von Eisencarbonyl gewonnen wurde, wobei das pulverförmige Eisen im wesentlichen aus kugeligen Teilchen von weniger als 12 it im Durchmesser bestehen und einen Gesamtkohlenstoffgehalt von 2,9 in io ooo Teilen nicht überschreiten soll. So wurde gefunden, daß ein Pulver, dessen Kohlenstoffgehalt zwischen ungefähr o,oi und o,o29 "/, liegt, bei einem mittleren Teilchendurchmesser von ungefähr 6 bis io 1,t besonders gut für die Herstellung der neuen elektromagnetischen Kerne geeignet ist.The new none are made from a new soft carbonyl iron powder of small particle size using a suitable insulating material as a coating which is effective even in very small amounts. In particular, it has been found that, according to the invention, powder iron cores can be manufactured with effectively higher permeabilities than previously achieved and without a corresponding increase in eddy current losses, namely by manufacturing such cores from a powdery iron obtained by the thermal decomposition of iron carbonyl The powdered iron consists essentially of spherical particles less than 12 μm in diameter and should not exceed a total carbon content of 2.9 in 10,000 parts. It has thus been found that a powder with a carbon content between approximately 0.1 and 0.029 "/, with an average particle diameter of approximately 6 to 10 1. t is particularly suitable for the production of the new electromagnetic nuclei.

Bei der Anfertigung der Kerne kann das Isolieren und Überziehen des Eiseftpulvers a-uf jedem gangbaren Weg mit einem geeigneten isolierenden und haftfähigen Material vorgenommen, und es kann dann zu fehlerlosen Preßlingen verformt werden, die magnetische Anfangspermeabilitäten von bis zu 72 bei relativ niedrigen Wirbelstromverlusten haben. Die Dichte solcher Preßkörper erreicht die Höhe von 7,# g/cm3. Es ist auch möglich, das neue Eisenpulver ohne Überzug zu Preßlingen zu verarbeiten, welche grüne Briketts genannt werden und sogar noch höhere Dichten, wie z. B. bis zu 7,55 9/cm.3, und nach einer Sinterbehandlung ausgezeichnete magnetische Charakteristiken haben.During the manufacture of the cores, the ice cream powder can be isolated and coated in any practicable way with a suitable insulating and adhesive material, and it can then be shaped into flawless compacts with initial magnetic permeabilities of up to 72 with relatively low eddy current losses. The density of such compacts reaches the level of 7. # g / cm3. It is also possible to process the new iron powder without a coating into compacts, which are called green briquettes and have even higher densities, e.g. Up to 7.55 9 / cm.3, and have excellent magnetic characteristics after a sintering treatment.

Das neue Carbonyleisenpulver unterscheidet sich von den bisher im Handel befindlichen Sorten in folgenden Eigenschaften: Teilchendurchmesser Sorte Kohlenstoff im Mittel-des Teilchen- gewichts in Mikron L .......... 0,005-0,03 20 C .......... 0,03 '0,12 10 E .......... o,65 o,8o 8 neues Pulver 0,01 -0,029 10 L, C und E bedeuten bisher bekannte handelsübliche Sorten von Carbonyleisenpulver.The new carbonyl iron powder differs from the previously commercially available varieties in the following properties: Particle diameter Type of carbon in the middle of the particle weight in microns L .......... 0.005-0.03 20 C .......... 0.03 '0.12 10 E .......... o, 65 o, 8o 8 new powder 0.01 -0.029 10 L, C and E mean previously known commercial grades of carbonyl iron powder.

Das neue Carbonyleisenpulver, aus dem die neuen Kerne gebildet werden, kann im allgemeinen wie folgt hergestellt werden: Eisencarbonyl wird in dem erhitzten freien Raum des Zersetzungsgefäßes entsprechend dem Herstellungsverfahren des amerikanischen Patents 1759659 zerlegt. Die einzelnen so erhaltenen Eisenpulverteilchen haben eine rundliche oder im wesentlichen kugelige Form. Der mittlere Durchmesser dieser Teilchen liegt zwischen ungefähr 6 und ioy und der Kohlenstoffgehalt zwischen o,5 und 1,20/,.The new carbonyl iron powder from which the new cores are formed can generally be produced as follows: Iron carbonyl is decomposed in the heated free space of the decomposition vessel according to the production process of American patent 1759659. The individual iron powder particles thus obtained have a rounded or substantially spherical shape. The mean diameter of these particles is between about 6 and ioy and the carbon content between 0.5 and 1.20 /.

Das so erhaltene Carbonyleisen wird einer Behandlung unterworfen, um den Kohlenstoffgehalt auf unter o,o29 0/, unter solchen Bedingungen der Behandlungsdauer und Temperatur zu senken, daß ein Sintern verhütet und im wesentlichen die Kugelgestalt und geringe Ausgangsgröße der Teilchen beibehalten wird. Eine solche Behandlung unter Bewahrung der ursprünglichen kleinen Größe und der kugeligen Gestalt der ursprünglichen Teilchen kann durch Einhaltung der Behandlungstemperatur mit einem reduzierenden Gas in einem Bereich von ungefähr 38o'C bis zu ungefähr 43o'C bei einer Behandlungsdauer zwischen ungefähr 7 und ungefähr 12 Stunden erreicht werden, die von der Temperatur und der Konzentration des reduzierenden Gases abhängt.The carbonyl iron thus obtained is subjected to a treatment in order to reduce the carbon content to below 0.09 Ω / □ under conditions of treatment time and temperature such that sintering is prevented and the substantially spherical shape and small initial size of the particles are maintained. Such treatment while maintaining the original small size and spherical shape of the original particles can be achieved by maintaining the treatment temperature with a reducing gas in a range of about 38o'C to about 43o'C for a treatment time of between about 7 and about 12 hours which depends on the temperature and the concentration of the reducing gas.

Als reduzierendes Gas ist Wasserstoff zu bevorzugen, obgleich jedes andere geeignete reduzierende Gas, wie etwa Ammoniak, auch verwendet werden kann. Die Menge des verwendeten reduzierenden Gases sollte mindestens so groß sein, daß der Kohlenstoffgehalt bis zu Werten zwischen o,oi und o,o29 "/, gesenkt wird, aber es empfiehlt sich, einen Gasüberschuß zu verwenden und während der Behandlungsdauer öfters zu prüfen, ob der Kohlenstoffgehalt des Eisenpulvers bis auf den oben angegebenen Betrag gesenkt ist. Zum Beispiel wird gemäß der Erfindung vorzugsweise zwischen ioo und 2oo0/,Wasserstoffüberschuß angewendet.Hydrogen is preferable as the reducing gas, although any other suitable reducing gas such as ammonia can also be used. The amount of reducing gas used should be at least so large that the carbon content is lowered to values between o, oi and o, o29 "/,, but it is advisable to use an excess of gas and during the treatment period Frequently to check whether the carbon content of the iron powder is up to the one specified above Amount is reduced. For example, according to the invention, preferably between 100 and 2oo0 /, excess hydrogen applied.

Nach der Behandlung mit dem reduzierenden Gas we - rden die Eisenteilchen leicht gemahlen, um etwaige Teilchenzusammenballungen zu beseitigen. Diese-vorzugsweis e- in -einer Kugelmühle vorgenommene Behandlung wird so sanft ausgeführt, daß die ursprüngliche Kugelgestalt und die geringe Größe der Teilchen gewährleistet wird, und die Bildung von ZusammenbaRungen durch Aneinanderpressen vermieden wird.After the treatment with the reducing gas , the iron particles are lightly ground in order to remove any particle agglomerations. These preferably alive-e in - a ball mill made treatment is carried out so gently that the original spherical shape and the small size of the particles is ensured, and the formation of ZusammenbaRungen is avoided by pressing together.

Das Eisenpulver wird dann zu Kernen geformt. jedes geeignete isolierende und haftende Material kann bei der Herstellung der Kerne verwendet werden. Zum Beispiel erwies sich für diesen Zweck ein butanollösliches Harnstofformaldehydharz von dem backfähigen glasartigen Typ höchst vorteilhaft. Die Menge des isolierenden und haftenden Materials kann variiert werden. Es stellt sich aber als besonders vorteilhaft heraus, die Menge des isolierenden und haftenden Materials relativ klein zu halten, wenn hohe Permeabilität bei relativ niedrigem Preßdruck erwünscht ist. So ließ sich der isolierende Stoff in Mengen von ungefähr o,2 bis 0,7 0/" bezogen auf das Gewicht des Eisens, besonders vorteilhaft verwenden. Bevorzugt sind Mengen des isolierenden und haftenden Materials in Höhe von ungefähr o,5 ',',des Gewichts anzuwenden. Zum Beispiel kann ein Kern mit einer Permeabilität von 55, einem Wirbelstromverlustkoeffizienten von 0,73.10-7 Ohm/Henry-Hertz/sec und einer Dichte von 7,35 g/CM3 leicht aus dem neuen Eisenpulver unter Verwendung von ungefähr 0,5 0/, Harnstofformaldehyd als isolierendes und haftendes Material bei einem Preßdruck von 11950 kg/CM2 erhalten werden. Dichteiverte von über 7 wurden bisher in Pulvereisenkernen sehr selten erreicht ' und diese mit solchen Dichten hergestellten Kerne waren dann durch hohe Wirbelstromverluste gekennzeichnet. Unter Verwendung von Eisenpulver mit rundlicher oder kugeliger Teilchenform mit einem Durchmesser von weniger als iz y, in welchem der Kohlenstoffgehalt o,o29 0/, nicht übersteigt, ist es gelungen, ein geformtes Metallstück herziistellen, welches trotz seiner hohen Dichte und seiner hohen Anfangspenneabilität keine wesentliche Zunahme an Wirbelstromverlusten zeigt, wie sie sich bei der Steigerung der Dichte von gepulverten Eisenkernen ergibt, die aus den bisher bekannten Eisenpulvern gefertigt wurden.The iron powder is then formed into cores. any suitable insulating and adhesive material can be used in making the cores. For example, a butanol-soluble urea-formaldehyde resin of the bakable glassy type has been found to be most advantageous for this purpose. The amount of insulating and adhesive material can be varied. However, it turns out to be particularly advantageous to keep the amount of insulating and adhesive material relatively small when high permeability with relatively low pressing pressure is desired. Thus, the insulating material could be used particularly advantageously in amounts of approximately 0.2 to 0.7%, based on the weight of the iron. Preferred amounts of the insulating and adhesive material are approximately 0.5 ',', For example, a core with a permeability of 55, an eddy current loss coefficient of 0.73.10-7 ohms / Henry Hertz / sec, and a density of 7.35 g / CM3 can easily be made from the new iron powder using approximately 0 5 0 /, urea formaldehyde obtained as an insulating and adhesive material at a pressure of 11 950 kg / CM2. Dichteiverte above 7 have so far been very seldom reached in powdered iron cores' and these cores produced with such densities were then characterized by high eddy current losses. bottom The use of iron powder with a rounded or spherical particle shape with a diameter of less than iz y, in which the carbon content does not exceed 0.029 0 /, has succeeded in producing ei n produce a shaped piece of metal which, despite its high density and its high initial permeability, does not show any significant increase in eddy current losses, as occurs when increasing the density of powdered iron cores made from the iron powders known hitherto.

Die folgenden Beispiele werden weiterhin die Verarbeitungsweise der neuen Pulver und die Herstellung der neuen Magnetkerne dartun. Beispiel i Durch thermische Zersetzung von Eisenpentacarbonyl gewonnenes Eisenpulver wurde mit Wasserstoff bei einer Temperatur von 4:25'C 7 Stunden lang behandelt. Das reduzierte Eisenpulver wurde dann in einer Kugelmühle gemahlen, um jede Zusammenballung von Teilchen zu beseitigen. Die Kugelmahlbehandlung wird so durchgeführt, daß die ursprüngliche Kugelgestalt und die Größe der einzelnen Teilchen nicht verändert wird. Das kann- bewirkt werden durch Ausführung des Mahlens in einer fraktionierten Behandlung, bei welcher die Teilchen zu verschiedenen Zeitpunkten aus der Mühle genommen werden, um eine Verstümmelung ihrer Form oder eine Zusammenballung durch Aneinanderpressen zu verhindern.The following examples will further demonstrate the processing of the new powders and the manufacture of the new magnetic cores. Example i Iron powder obtained by thermal decomposition of iron pentacarbonyl was treated with hydrogen at a temperature of 4:25 ° C. for 7 hours. The reduced iron powder was then ball milled to remove any agglomeration of particles. The ball milling treatment is carried out so that the original spherical shape and the size of the individual particles are not changed. This can be accomplished by performing the milling in a fractional treatment in which the particles are removed from the mill at different times to prevent distortion of their shape or agglomeration by pressing together.

Das so bereitete gepulverte Eisen hat einen Kohlenstoffgehalt von o,oi2 11/0 und besteht im wesentlichen aus Teilchen mit einem Durchmesser von ungefähr io M. Die Herstellung geformter Gegenstände und gan besonders elektromagnetischer Kerne wird durch das folgende Beispiel dargetan.The powdered iron prepared in this way has a carbon content of o, oi2 11/0 and essentially consists from particles with a diameter of about 10 M. The manufacture of shaped objects and especially electromagnetic ones Kernels is demonstrated by the following example.

Beispiel 2 iooo Teile eines wie in Beispiel i hergestellten Pulvers wurden mit 2oo Teilen einer 7"50/,igen Lösung eines butanoRöslichen Harnstoff-Forrnaldehyd-Kondensationsproduktes in n-Butylalkohol gemischt. Der Alkohol wurde dann aus dem Gemisch verdampft und das mit einer Schicht überzogene pulverförmige Eisen auf ungefähr i45'C zur Polymerisierung oder Bildung des Harzüberzuges erhitzt. Die gebildeten Klumpen des überzogenen Carbonyleisens wurden zu kleinen körn&n zermahlen. Die so erhaltenen und mit dem Harz überzogenen Körner wurden unter Verwendung eines Preßdrucks von 11950 kg/CM2 zu einem Ring geformt. Der fertige Ring wog ioo g, hatte einen Au&ndurchmesser von 5,7 cm, einen Innendurchmesser von 3,8 cm und eine Höhe von 0,95 cm. Die Dichte des Ringes betrug 7,35 g/cm3. Der Ring wurde 3o Minuten lang in Luft auf 150'C gebracht, um seine mechanische Festigkeit zu steigern und dann toroidartig mit Draht umwunden.Example 2 1,000 parts of a powder prepared as in Example i were mixed with 2oo parts of a 7 "50% solution of a butano-soluble urea-formaldehyde condensation product in n-butyl alcohol. The alcohol was then evaporated from the mixture and coated with a layer powdered iron to about i45'C for polymerization or formation of the resin coating is heated. the lumps of the coated carbonyl iron formed were ground into small Körn & n. the grains thus obtained and coated with the resin were kg using a pressing pressure of 11 950 / cm 2 to form a ring The finished ring weighed 100 grams, had an outer diameter of 5.7 cm, an inner diameter of 3.8 cm, and a height of 0.95 cm. The density of the ring was 7.35 g / cm 3. The ring was 3o Brought to 150 ° C for minutes in air to increase its mechanical strength and then wound with wire like a toroid.

Die so hergestellte Spule wurde einer Reihe Staudardmessungen unterworfen, die die Anfangspermeabilität von 55 ergaben. Ihr Wirbelstromverlustkoeffizient war o,73 - io-7 Ohm/Henry-Hertz/see.The coil produced in this way was subjected to a series of Staudard measurements, which gave the initial permeability of 55 . Its eddy current loss coefficient was o.73 - io-7 ohms / Henry-Hertz / see.

Die folgende Tabelle zeigt die Eigenschaften von aus dem neuen Carbonyleisenpulver hergestellten Kernen, verglichen mit aus schon bekannten Eisenpulvern hergestellten Kernen: Perme- Wirbelstromverlustkoeffizient Teilchengröße ir Preßdruck Kern Mittel des Teilch n Dichte % abilität Ohm/Henry - Hertz/sec gewichs in Mikron- C t/cm# A 70 7,0 -10-7 10 7,4- 0,012 12 B 55 0,73 - lo-7 10 7,35 0,012 12 C 40 o,66 - io-7 10 6,83 0,02:2 7 D 39 1,0 -10-7 20 6,40 0,02 7 E 42 1,69 j0-7 13 6,90 0,005 1?, F 16,5 0208-,0-7 8 5,24 0,73 8,4, Kern A, B und C in der obigen Tabelle wurden aus dem neuen Carbonyleisenpulver hergestellt, Kern D aus einem Carbonyleisenpulver, in welchem der Kohlenstoffgehalt o,o2 0/, und der Teilchenidurchmesser 2o u betrug. Die Teilchen in diesem Pulver sind zu einem großen Teil gesinterte Massen von kugeligen Teilchen. Kern E ist aus einer der besten Sorten von Eisenpulver hergestellt, die durch Wasserstoffreduktion von Eisenoxyden bereitet wurden, Kern F aus dem am meisten verwendeien nicht reduzierten Eisenpulver, 'wie es bei der thennischen Zersetzung von Eisencarbonyl entsteht.The following table shows the properties of cores made from the new carbonyl iron powder compared to cores made from already known iron powders: Perme- eddy current loss coefficient, particle size in the pressing pressure Core mean of the particle density % ability Ohm / Henry - Hertz / sec weight in microns C t / cm # A 70 7.0 -10-7 10 7.4- 0.012 12 B 55 0.73 - lo-7 10 7.35 0.012 12 C 40 o.66 - io-7 10 6.83 0.02: 2 7 D 39 1.0 -10 -7 20 6.40 0.02 7 E 42 1.69 j0-7 13 6.90 0.005 1 ?, F 16.5 0208-. 0-7 8 5.24 0.73 8.4, Core A, B and C in the above table were prepared from the new carbonyl iron core D, and u was from a carbonyl iron powder in which the carbon content of o, o2 0 / Teilchenidurchmesser the 2o. The particles in this powder are in large part sintered masses of spherical particles. Core E is made from one of the best types of iron powder made by hydrogen reduction of iron oxides. Core F is made from the most widely used non-reduced iron powder, such as is produced by the thermal decomposition of iron carbonyl.

Aus dem Gesagten geht klar hervor, daß keiner der bislang bekannten Eisenpulverkerne, von denen Beispiele in der Tabelle angeführt wurden, so hohe Permeabilität mit so niedrigen Verlusten vereinigt, wie es die neuen Eisenpulverkerne tun. Die neuen Kerne zeigen ihre größten Vorteile und sind am wirkungsvollsten besonders dann, wenn sie zu der Gruppe mit dez höchsten Dichte gehören. So haben die Kerne A und B, die mit 12 t/cm2 hergestellt wurden, außerordentlich hohe Permeabilität und Dichte bei niedrigen Wirbelstromverlusten. Dies widerspricht allen Erwartungen, da hohe Dichte bisher unvermeidlich mit entsprechend hohen Wirbelstromverlusten verbunden war. Der mit niedrigem Preßdruck hergestellte Kern C hat einen noch niedrigeren Wirbelstromverlust, während er immer noch eine Permeabilität von 4o besitzt. Die bekannten Kerne D und E besitzen einen beträchtlich höheren Wirbelstromverlust, während Permeabilität und Dichte etwa wie bei Kern C liegen. Der Kern F hat, obgleich er mit einem Preßdruck von 8,4 t/CM2 hergestellt wurde, eine sehr niedrige Permeabilität und niedrige Dichte. Aus der hier gegebenen Beschreibung geht hervor, daß die Erfindung sowohl ein neues Carbonyleisenpulver als auch neue geformte Metallgegenstände umfaßt, die das Problem lösen, hohe magnetische Permeabilität mit geringen Wirbelstromverlusten zu vereinigen, und betrifft irn besonderen Kerne hoher Dichte, die mit Perrneabilitäten von über 50 niedrige Wirbelstromverluste vereinigen.From what has been said it is clear that none of the previously known iron powder cores, examples of which are given in the table, combines such high permeability with such low losses as the new iron powder cores do. The new cores show their greatest advantages and are most effective especially when they belong to the group with the lowest density. For example, cores A and B, which were produced at 12 t / cm2, have extremely high permeability and density with low eddy current losses. This contradicts all expectations, since high density was previously inevitably associated with correspondingly high eddy current losses. The core C made with low press pressure has an even lower eddy current loss while still having a permeability of 40. The known cores D and E have a considerably higher eddy current loss, while the permeability and density are roughly the same as for core C. The core F, although it was produced with a molding pressure of 8.4 t / CM2, has a very low permeability and low density. From the description given herein it will be apparent that the invention encompasses both a new carbonyl iron powder and new shaped metal objects which solve the problem of combining high magnetic permeability with low eddy current losses, and relates to particular high density cores having permeabilities in excess of 50 combine low eddy current losses.

Es ist noch hinzuzufügen, daß das neue Eisenpulver nicht nur für die Herstellung magnetischer Kerne verwendet werden kann, sondern ebensogut für die Herstellung anderer verschiedenartigster Sinterteile geeignet ist, so für die Herstellung von Legierungen und von Kombinationen unter Einschluß von nicht metallischen Stoffen, wie z. B. von Kohlenstoff-Stahl-Preßlingen.It should be added that the new iron powder is not just for them Manufacture of magnetic cores can be used, but just as well for that Production of other very different sintered parts is suitable, so for the production of alloys and combinations including non-metallic materials, such as B. of carbon steel compacts.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the treatment of carbonaceous iron powder, by means of which it is suitable for the formation of shaped articles of high permeability and low eddy current losses, characterized in that iron powder, the particles of which have a spherical shape and an average diameter of less than 12 µ, are added with hydrogen or ammonia Temperatures and heating times, which prevent the sintering of the particles while maintaining their original shape and size, are treated until the carbon content has fallen below 0.09.

2. A method for treating carbonyl iron powder, by means of which this is suitable for the formation of shaped objects of high permeability and low eddy current losses, characterized in that iron powder formed by thermal decomposition, of iron carbonyl, whose particles are spherical in shape and have an average diameter of less than 12 ß have, is treated with hydrogen at a temperature of about 38o to 43o'C for a period of about 7 to 12 hours, whereby the carbon content is reduced to below 0.029 01 . 3. The method according to claim 2 for the treatment of carbonyl iron powder, through which this is suitable for the formation of shaped objects of high permeability and low eddy current losses, characterized in that iron powder formed by thermal decomposition of iron carbonyl, the particles of which are spherical in shape and an average diameter of 6 to iou have been treated with hydrogen at a temperature of about 425'C for a period of about 7 hours, reducing the carbon content to below. o, o29 0 /, is lowered. 4. The use of one of the methods according to claims i to 3 for the production of powdered carbonyl iron, the particles of which are spherical in shape and which have a carbon content of not more than o, o? G 0 /, and a particle size of less than 12 ß in diameter and can be pressed into cores with a permeability of about 40 to 72, with an eddy current loss coefficient of about 0.6 to 7. o - 10 ohms / Henry Hertz / sec. 5. The use of one of the methods according to claims i to 3 for obtaining a powder consisting essentially of carbonyl iron powder with a carbon content not exceeding 0.029 "/, in the form of particles of spherical shape with a diameter of substantially has less than 12 y and is used for the production of shaped objects 6. The use of one of the methods according to claims 1 to 3 for the production of a powder which consists essentially of carbonyl iron powder obtained by thermal decomposition of iron carbonyl and subsequent treatment of the resulting Iron powder has been formed with hydrogen or ammonia under conditions that leave the original spherical shape and the size of the iron particles unchanged, this carbonyl iron powder having a carbon content of less than 0.029 0 /, and a particle diameter of substantially less than: 12 yu and that for the production of powder iron cores with a magnetis Chen initial permeability of 40 to 72 is used. 7. The use of one of the methods according to claim i to 3 for obtaining a powder which consists essentially of carbonyl iron powder, the carbon content of which does not exceed 0.029 0 /, and the mean diameter of which is 6 to 10 which is produced by thermal decomposition of iron carbonyl and subsequent treatment of the resulting iron powder with hydrogen at a temperature of about 38o to 43o'C for a period of about 7 to 12 hours. The original spherical shape and size of the iron particles remains unchanged and is used to produce powder iron cores with an initial magnetic permeability of at least 50 and an eddy current loss coefficient of 0.6 to 7 - i: o-1. 8. A method for the production of powder iron cores, in particular of those according to claim 6 or 7, characterized in that an insulating binder in amounts of 0.2 to 0.70 /, the weight of the iron is mixed with carbonyl iron powder, which is by thermal decomposition of iron carbonyl and subsequent treatment of the resulting iron powder with hydrogen has been formed under conditions which leave the original spherical shape and the size of the iron particles unchanged and which has a carbon content that does not exceed 0.029 "/,, the particle diameter being essentially is less than 12 'U and then the mixture is formed under pressure into the desired shape to form a core having a perineability greater than 50 and an eddy current loss coefficient of 0.6 to 7 -10 ohm / Henry Hertz / sec Method according to Claim 8, characterized in that a butanol-soluble resin is used as the insulating binder fuel-formaldehyde condensation product is used,