DE877177C

DE877177C - Verfahren zur Herstellung von Magnetkernen

Info

Publication number: DE877177C
Application number: DEW3470D
Authority: DE
Inventors: Adolph Francis Bandur
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1940-01-06
Filing date: 1941-01-05
Publication date: 1953-05-21

Description

Verfahren zur Herstellung von Magnetkernen Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Magnetkernen, die aus kleinen isolierten Teilchen eines magnetischen Stoffes gepreßt werden. Solche Kerne sollen eine hinreichende mechanische Festigkeit aufweisen und bestimmte magnetische Eigenschaften. Bei der Herstellung solcher Kerne wird gewöhnlich das magnetische Metall oder die Legierung zu kleinen Teilchen pulverisiert, und diese Teilchen werden mit einer Isolationsschicht und einem Bindungs- oder Füllmaterial versehen und dann unter hohem Druck zu einem Körper zusammengepreßt. Die Permeabilität soll dabei vorgegebene Werte aufweisen, und diese werden durch entsprechende Wahl des Abstandes der Teilchen beeinflußt, indem ein chemisch inertes nicht metallisches und nicht magnetisches Füllmaterial beigemengt wird. Zu diesem Zweck werden häufig Kaolin und kolloidaler Ton verwendet. Diese Stoffe können dem Kern beigefügt werden, indem sie in trockenem Zustand mit den Teilchen gemischt «.erden und dann in der üblichen Weise gepreßt werden, vorausgesetzt, daß die magnetischen Teilchen verhältnismäßig grob und die Menge des Füllmaterials gering ist. Bei sehr kleinen magnetischen Teilchen aber, die einem Sieb mit den Maschenzahlen 300 oder 4.oo entsprechen, oder bei großen Mengen von Füllmaterial ist dieses Vorgehen nicht gut durchführbar, weil die Mischung der Teilchen mit dem Kaolin oder dem Ton sehr locker ist, und es ist daher schwer, die Mischung ohne Verlust des Füllmaterials zu behandeln. Dadurch wird das ursprüngliche Mengenverhältnis der Bestandteile gestört. Wenn die trockene Mischung in einen Hohlkörper gepreßt wird, so zerstäubt das lockere Material zum Teil, bevor es geformt ist. Auch hat das Füllmaterial eine Tendenz zur Absonderung, woraus sich Inhomogenitäten des Materials ergeben mit weichen, durch Anhäufung des Füllmaterials gebildeten Stellen, in denen die mechanische Festigkeit herabgesetzt ist und beim Pressen Sprünge entstehen.
Diese Nachteile sollen beim erfindungsgemäßen Vorgehen vermieden werden. Zu diesem Zweck werden kleine Teilchen magnetischen Materials zuerst mit einer Schicht eines isolierenden Bindematerials aus Magnesiumhydroxyd, Natriumsilicat und Talk überzogen. Die so überzogenen Teilchen werden dann mit trockenem Kaolin und kolloidalem Ton zusammen in eine geschlossene Mischeinrichtung gebracht und eine bestimmte Zeit gerührt. Dann wird eine wäßrige Lösung von Natriumsilicat und Magnesiumhydroxyd hinzugefügt. Die sich ergebende Masse wird gerührt, bis sie kleine Ballen oder Kugeln formt, die einer Hitzebehandlung unterzogen, zu groben Teilchen zerkleinert und schließlich in Kernform gepreßt werden. Die sich ergebenden Kerne sind fest, frei von Sprüngen und homogen. Dieses Verfahren kann für Kerne aus verschiedenen Materialien angewendet werden, wenn es sich auch in erster Linie auf Nickel-Eisen-Legierungen, wie die unter der Handelsmarke Permalloy bekannte Legierung, bezieht. Die magnetischen Teilchen selbst können nach irgendeinem geeigneten Verfahren, etwa nach dem in der amerikanischen Patentschrift 1669 649 beschriebenen, hergestellt werden.
Im folgenden soll das Verfahren an einigen Beispielen ausführlich beschrieben werden. Zunächst werden die Teilchen mit einer ersten Isolierschicht überzogen, wie dies z. B. in der amerikanischen Patentschrift 2 io5 o7o beschrieben ist. Dabei besteht dieser Überzug aus Magnesiumhydroxyd, Natriumsilicat und Talk und wird vorzugsweise in mehreren Schichten gebildet. Für die erste Schicht wird eine wäßrige Lösung von Magnesiumhydroxyd und Natriumsilicat verwendet, und die magnetischen Teilchen werden mit dieser Lösung gründlich gemischt, und dann werden die überzogenen Teilchenauf eine Temperatur von 135 bis 15o° C erhitzt, um das Wasser zu verdampfen und einen ersten Überzug von Isoliermaterial zu bilden, der bei der Herstellung der folgenden Überzüge nicht wieder gelöst wird. Der zweite Überzug wird hergestellt, indem die Teilchen in eine ähnliche Lösung getaucht werden, die auch Talk enthält. Dann werden die Teilchen wieder erhitzt und zwei zusätzliche Schichten in der gleichen Weise erzeugt, im ganzen vier Schichten. Die Mengenverhältnisse können dabei für die verschiedenen Überzüge, wie es in der genannten Patentschrift angegeben ist, gewählt werden, j e nach der Feinheit der Teilchen.
Die zweite Verfahrensstufe besteht darin, daß die überzogenen Teilchen mit dem trockenen Füllmaterial gemischt werden. Dazu wird eine aus gleichen Teilen von Kaolin und kolloidalem Ton bestehende Mischung verwendet. Die Menge des Kaolin-Ton-Gemisches bestimmt die Permeabilität und muß daher sorgsam beachtet werden. Im allgemeinen beträgt die Menge des zugesetzten Kaolin-Ton-Gemisches .4 bis 20 °7o des Gewichtes der überzogenen magnetischen Teilchen. Größere Mengen setzen die Permeabilität des Kernes herab.
Zur Durchführung der Trockenmischung werden die magnetischen Teilchen Kaolin und Ton in eine übliche Mischtrommel gebracht und dort sorgfältig durcheinander gemischt. Eine Mischdauer von io Minuten in der geschlossenen Trommel genügt im allgemeinen, aber der Mischvorgang soll so lange fortgesetzt werden, bis ein Teil der Kaolin-Ton-Mischung an den Teilchen haftet und der Rest gleichmäßig in der Teilchenmasse verteilt ist.
In der dritten Verfahrensstufe wird die Lösung von Natriumsilicat und Magnesiumhydroxyd in destilliertem Wasser hinzugefügt. Die notwendigen Mengenverhältnisse der Bestandteile hängen von der Natur und der Menge der verwendeten Stoffe ab. Bei der Herstellung von Kernen mit einem magnetischen Pulver entsprechend Sieben mit der Maschenzahl qoo werden etwa q. °/o einer aus gleichen Teilen von Kaolin und Ton bestehenden Mischung zugesetzt, und dabei wurden mit der folgenden Lösung gute Ergebnisse erzielt:

Gewichtsprozente,

bezogen auf

die Menge der

magnetischen Teilchen

Natriunisilicat ....... .... 0,75

Magnesiumhydroxyd...... 1,25

destilliertes Wasser ...... 3,50

Summe 5,50

Bei einer Art von Kernen betrug das Gewicht des Füllmaterials 6 °/o des Teilchengewichtes, und die folgende Lösung wurde verwendet:

Gewichtsprozente,

bezogen auf

die Menge der

magnetischen Teilchen

Natriumsilicat ........... 1,2

Magnesiumhydroxyd...... 2,0

destilliertes Wasser ...... 3.5

Summe 6,7

Für Kerne mit einem Magnetpulver entsprechend 400 Maschen und einem Zusatz von 2o0/, einer Kaolin-Ton-Mischung wurde die folgende Lösung verwendet

Gewichtsprozente,

bezogen auf

die Menge der

magnetischen Teilchen

Natriumsilicat ........... 3,70

Magnesiumhydroxyd...... 6,30

destilliertes Wasser ..... 3,50

Summe 13,50

Für dazwischenliegende Werte können die geeigneten Mengenverhältnisse durch Interpolation gefunden werden. Die Wassermenge bleibt konstant, nur die anderen Bestandteile werden entsprechend dem Füllmaterial gewählt. So wird z. B. eine Lösung mit- einem Gewicht von 5,5 °/o des Teilchengewichtes verwendet, wenn q. °/o Füllmaterial vorhanden sind, und von 13,5 °/" wenn 2o °/o Füllmaterial vorhanden sind: Die Lösung wird über die trockene Mischung in der Mischtrommel geschüttet und dort belassen, bis sie absorbiert wird. Dann wird die Trommel gedreht und die feuchte Masse mit einer Schaufel bearbeitet, bis sie sich in verhältnismäßig große Ballen oder Kugeln formt. Nach etwa io Minuten erreichen diese einen Durchmesser von etwa z Zoll und werden dann aus der Trommel entfernt. In der nächsten Verfahrensstufe werden diese Kugeln zur Trocknung in einen durchlüfteten Ofen gebracht und dort erhitzt und zunächst durch a Stunden auf eine Temperatur zwischen 6o und 7o° C gebracht und dann ohne Auskühlung für weitere 2 Stunden auf eine Temperatur von 8o bis go" C. In einem befriedigenden Ausführungsbeispiel wurden die Kugeln zuerst auf 65° und dann auf 85° erhitzt. Nach dieser Behandlung sind sie trocken und hart und können in diesem Zustand, insbesondere in geschlossenen Behältern, unbegrenzt aufbewahrt werden. Sodann werden die so behandelten Kugeln zu einem verhältnismäßig groben Pulver zermahlen, das etwa einer Maschenzahl von 8o entspricht, wobei möglichst alle Teilchen die gleiche maximale Größe haben sollen. Diese groben Teilchen werden dann in üblicher Weise zu Kernen gepreßt, indem sie mit einem Druck von etwa 20 000 kg pro Quadratzentimeter in eine Hohlform gedrückt werden.
In der beschriebenen Weise können verhältnismäßig große Mengen von Füllmaterial verwendet werden, so daß die Permeabilität in weiten Grenzen verändert werden kann. Dabei ist die mechanische Festigkeit und die Homogenität der Kerne sehr befriedigend.
An Stelle der genannten Stoffe können auch andere verwendet werden. So ist es z. B. möglich, andere Metallhydrate, etwa die von Wismut, Aluminium, Zink oder Kadmium, an Stelle der Magnesiumverbindung zu setzen, auch kann ein anderes Alkalimetallsilicat, etwa Kaliumsilicat, statt des Natriumsilicates Verwendung finden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Herstellung von Magnetkernen, dadurch gekennzeichnet, daß kleine Teilchen eines magnetischen Stoffes mit Isoliermaterial überzogen werden und in bestimmten Mengenverhältnissen in trockenem Zustand mit einem Füllmaterial vermischt werden, worauf der Mischung eine Lösung eines Metallhydrates und eines Silicates hinzugefügt wird, die so erhaltene Masse durchgemischt und zu Klumpen geformt wird, die einer Hitzebehandlung unterzogen, pulverisiert und zu Kernen geformt werden.
2. Verfahren zur Herstellung von Magnetkernen nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllmaterial ein chemisch inerter Stoff, insbesondere Kaolin und kolloidaler Ton, als Metallhydrat Magnesiumhydroxyd und als Silicat ein Alkahmetallsilicat, insbesondere Natriumsilicat, verwendet werden.
3. Verfahren zur Herstellung von Magnetkernen nach Anspruch z oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzebehandlung zunächst bei einer Temperatur von 6o bis 7o° C und dann bei einer Temperatur von 8o bis go° C vorgenommen wird.