DE907995C - Ferromagnetisches, hauptsaechlich aus Eisenoxydverbindungen vom Magnetit-Typ bestehendes keramisches Material und seine Herstellung - Google Patents

Description

• Ferromagnetisches, hauptsächlich aus Eisenoxydverbindungen vom Magnetit-Typ bestehendes keramisches Material und seine Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf ein ferromagnetisches keramisches Material mit hoher Sättigungsflußdichte und Verfahren zu seiner Herstellung.
• In neuerer Zeit sind eine Anzahl von Ferritverbindungen entwickelt und in der technischen Literatur beschrieben worden, d. h, ferromagnetische Oxyde von der allgemeinen Formel MFe204, in der M ein zweiwertiges Metall, wie Mangan, Kupfer oder Magnesium, ist. Jedes dieser Ferrite, das Kristalle gleicher Form wie das Magnetit Fe304, bildet, hat eine unterschiedliche magnetische Permeabilität, einen unterschiedlichen Ohmschen Widerstand, Curiepunkt und unterschiedliche magnetische Verluste. Insgesamt decken diese Verbindungen oder geeignete Mischungen von ihnen den Bereich der Anfangspermeabilität von sehr niedrigen Werten unter 3o bis zu hohen Werten von mehr als zooo, des spezifischen Ohmschen Widerstandes zwischen i02 bis 1o' Ohm - cm. In der Regel findet sich eine hohe Anfangspermeabilität bei derartigen Verbindungen gebunden an einen verhältnismäßig niedrigen Curiepunkt, während Curietemperaturen über 2oo° C sich einer mittleren oder niedrigen Anfangspermeabilität von einigen hundert oder weniger zugeordnet finden. Eine weitere Beziehung besteht, wie gefunden wurde, zwischen der Anfangspermeabilität und der Leitfähigkeit insofern, als die Permeabilität mit steigender Leitfähigkeit wächst.
• Für einige Zwecke ist eine hohe Anfangspermeabilität erwünscht, jedoch wurde gemäß der Erfindung gefunden, daß durch Verzicht auf einen,gewissen Betrag der hohen Anfangspermeabilität andere wertvolle Eigenschaften erhalten werden, Es konnte erwartet werden, daß höhere Curiepunkte bei Kompositionen mit einer mittleren oder niedrigen Anfängspermeabilität erhalten werden können, jedoch ist die gemäß der Erfindung verwendete besondere Zusammensetzung durchaus unüblich, da sie eine hohe SättigungsfluB-dichte besitzt, die die der Körper mit hoher Permeabilität übersteigt.
• Die Ferritverbindungen der Erfindung besitzen eine Anfangspermeabilität zwischen Zoo und 350, geringe magnetische Verluste in dem Frequenzbereich von 6o Hz bis etwa io MHz, einen Curiepunkt von 250'C oder höher, einen Temperaturkoeffizient für pp von 25 bis 35 °/ " für ioo° C Temperaturanstieg, gemessen an toroidalen Kernen zwischen Raumtemperatur und 125°C. Für den Fall, daß das Material als zylindrischer Kern einer Induktanzspule an Stelle eines toroidalen Kernes verwendet wird, ist der Temperaturkoeffizient entsprechend der geringeren Wirksamkeit des Kernes in der Zylinderspule in der Größenordnung von etwa 5 °,a je ioo°C geringer.
• Ein Material dieser Art wird durch Vereinigung der fünf Oxyde Mg 0, Mn 0, Zn 0, Ni 0 und Fee 03 erhalten, wobei das Malverhältnis zwischen der Gesamtheit aller zweiwertigen Oxyde und dem dreiwertigen Eisenoxyd in der Nähe von x : i liegt; das Verhältnis zwischen den einzelnen zweiwertigen Oxyden liegt in den Bereichen 0,05 bis 0,i5 M90: o,2 bis o;4 MnO: 0,3 bis 0,4 Zn0 0,i5 bis 0,4 Ni0. Eine Besonderheit dieser Stoffe ist eine die Sättigungsflußdichte der hochpermeablen Körper übersteigende hohe Sättigungsflußdichte von mindestens 375o bis zu mehr als 4ooo Gauß. Die Körper mit hoher Sättigungsflußdichte werden bei Ziemlich hohen Temperaturen, zwischen Segerkegel7 und io, in Luft, d. h. ohne Anwendung einer Schutzatmosphäre gebrannt und gekühlt.
• Die verschiedenen Komponenten oder Verbindungen, mit denen sich während des Brennens die- Komponenten.des endgültigen Produktes bilden sollen, werden in den geeigneten Mengenverhältnissen zusammengebracht. Die in dem Endprodukt erscheinenden Komponenten brauchen dem Gemenge nicht notwendig in dieser Form zugesetzt zu werden, z. B. kann es vorteilhaft sein, die Manganoxydkomponente des Endproduktes vorzugsweise als Mangandioxyd zuzugeben und bei Verwendung von Lithiumoxyd als Komponente in Form des Carbonats usw. Während des Brennens werden diese Verbindungen zu den gewünschten Oxyden reduziert. In den folgenden Beispielen beziehen sich die Angaben des Mol-Verhältnisses auf das Endprodukt, die Angaben der Zusammensetzung jedoch auf das Gemisch vor dem Brennen. Die Pulver werden vorzugsweise auf eine sehr feine Teilchengröße gemahlen, z. B. auf weniger als o;oi mm. Das endgültige pulverisierte Pulvergemisch wird mit einem wäßrigen Bindemittel angefeuchtet, das einfach aus Wasser bestehen oder emulgierte Wachse oder andere Plastifizierungsmittel oder Bindemittel enthalten kann. Es wird hinreichend wäßriges Bindemittel zugegeben, um das Gemisch bei Unterdrucksetzen zusammenhängend bzw. knetbar zu machen und das Gemisch wird danach geformt. Es kann irgendeine Formvorrichtung, wie ein Stahlstempel oder eine Strangpresse für keramisches Material, verwendet werden. Nach dem Formen werden die Gegenstände bei einer Segerkegeltemperatur von 7 bis io gebrannt und gekühlt. Während des Kühlens sind irgendwelche speziellen Vorsichtsmaßnahmen nicht notwendig.
• Die Eifindung wird im folgenden an Hand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Beispiel i Ein Gemisch wird aus den folgenden Komponenten gebildet: Molverhältnis: o,iMg0: o,2Mn0: o,4Zn0: 0,3Ni0: etwa i Fe. 0.; Zusammensetzung in °/o: 1,5 Mg 0, 7,5 M11 0" 13,5 Zn 0, 9,5 Ni 0, 68,o Fe. 0, Die Mischung wird in einer Kugelmühle gemahlen und angefeuchtet und plastifiziert durch einen Zusatz von q. °/p einer Wachs-Wasser-Emulsion. Die Wachs-Wasser-Emulsion enthält 50 °/o Wachs. Das Gemisch wird dann durch Pressen geformt und bei Segerkegel g gebrannt. Nach dem Brennen wird der geformte Gegenstand in Luft auf Raumtemperatur abgekühlt. Die physikalischen Eigenschaften dieses Materials zeigt die folgende Tabelle:

  Anfangspermeabilität (i bis 3 MHz) ....... 300

  Höchstwert der Permeabilität (Gleichstrom) goo

  Sättigungsflußdichte (Gauß) ............. 4200

  spezifischer Widerstand (Ohm - cm, Raum-

  temperatur) .......................:. i05

  Curiepunkt............................ 260'=C

  Temperaturkoeffizient li.a (Toroid) . . . . . . . . 330/,

  Änderung von Raumtemperatur auf ..... 125'C

  Beispiel 2 Ein Gemisch wird aus folgenden Komponenten hergestellt: Malverhältnis : o, i MgO: o,2 MnO: 0,3 Zn O 0;4 Ni 0 : etwa i Fee 03 ; Zusammensetzung in °/o 1;5 Mg 0, 7,5 Mn 02, 10,5 Zn 0, 12,5 Ni 0, 68,o Fe. 0, Die Herstellung und das Formen geschieht wie im Beispiel i angegeben, das Brennen bei ungefähr Segerkegel io. Nach dem Brennen wird der geformte Gegenstand in Luft auf Raumtemperatur abgekühlt.
• Die physikalischen Eigenschaften sind folgende

  Ausgangspermeabilität (i bis 3 MHz) ..... 23o

  Höchstwert der Permeabilität (Gleichstrom) iooo

  Sättigungsflußdichte (Gauß) .... ***'*'*'* 480o

  spezifischer Widerstand (Ohm . cm; Raum-

  temperatur) ......................... 105

  Curiepunkt............................ 260°C

  Temperaturkoeffizient von Y, (Toroid) .... 28(1/,

  Änderung zwischen Raumtemperatur und i250 C

  Beispiel 3 Eine Mischung wird aus folgenden Komponenten gebildet: Malverhältnis: 0;09M90: o,4Mn0: o,34Zn0: 0,i7 Ni 0 : etwa i Fee 03; Zusammensetzung in °/o 1,5 M90, 13,5 Mn02, ii,o Zn0, 5,o Ni0, 69,o Fe2O3.
• Die Herstellung und das Formen geschieht gemäß Beispiel i. Die Brenntemperatur liegt etwa bei Kegel 7-8. Nach dem Brennen läßt man das geformte Produkt in Luft abkühlen. Die Eigenschaften des gebrannten Materials sind folgende:

  Anfangspermeabilität (i bis 3 MHz) ....... 22o

  Höchstwert der Permeabilität (Gleichstrom) 850

  Sättigungsflußdichte (Gauß) . .. . . . . . .. . . . 4000

  spezifischer Widerstand (Ohm - cm; Raum-

  temperatur) ......................... Ios

  Curiepunkt............................ 2650C

  Temperaturkoeffizient von ,11o (Toroid) .... 3201,

  Änderung zwischen Raumtemperatur und. 125°C

  Diese Massen sind besonders für Wicklungen von Transformatoren und sonstigen Induktivitäten geeignet.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Ferromagnetisches, hauptsächlich aus Eisenoxydverbindungen vom Magnetit-Typ bestehendes keramisches Material, geeignet für die Verwendung bei Frequenzen zwischen 6o Hz und etwa 1o MHz, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Mg0, MnO, Zn 0, Ni 0 und Fee 03 in dem Molverhältnis von 0,o5 bis o,15 Mg 0 : o,2 bis o,4 Mn 0 : 0,3 bis o,4Zn 0 o,15 bis 0,4 Ni 0 : etwa 1,o Fe, 0, bezogen auf das fertige Material, besteht.
2. 2. Verfahren zur Herstellung des ferromagne-_ tischen keramischen Materials nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Mg 0, Mn 0, 7m 0, Ni 0 und Fee 03 nach dem Brennen geeignete Komponenten in einem Molverhältnis von 0,05 bis 0,i5 Mg0 : 0,2 bis 0,4 MnO: 0,3 bis 0,4 Zn 0 :o,15 bis 0,4 Ni 0 : etwa i, o Fe, 03 gemahlen und vermischt werden, das gepulverte Gemisch mit einem wäßrigen Bindemittel befeuchtet, die resultierende plastische Mischung zu der gewünschten Gestalt geformt und der geformte Gegenstand bei Segerkegeln 7 bis 1o gebrannt wird.
3. 3.VerfahrenzurHerstellungdes ferromagnetischen keramischen Materials nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mg 0, Mn 0, Zn 0, Ni O und Fe203 in dem Molverhältnis von 0,05 bis 0,15 Mg0 : o,2 bis 0,4 MnO: 0,3 bis 0,4 Zn0 : 0,15 bis 0,4 NiO: etwa 1,o Fe203 gemahlen und gemischt werden, das gepulverte Gemisch mit Wasser angefeuchtet, die resultierende plastische Mischung zu der gewünschten Gestalt geformt, der geformte Gegenstand bei Segerkegeln 7 bis 1o gebrannt und in Luft abgekühlt wird.
4. 4. Verfahren zur Herstellung des ferromagnetischen keramischen Materials nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mg 0, MnO, Zn 0, Ni 0 und Fee 03 gemahlen und gemischt werden, das gepulverte Gemisch mit Wasser angefeuchtet, ein Wachs als Plastifizierungsmittel zugegeben, das resultierende plastische Gemisch zu der gewünschten Gestalt geformt, der geformte Gegenstand bei Segerkegeln 7 bis 1o gebrannt und in Luft abgekühlt wird. Angezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 227 787; USA.-Patentschriften Nr. 2 452 529, 2 452 530, 2 452 531; österreichische Patentschrift Nr. 164 420; schweizerische Patentschriften Nr. 256 023, 260 717, 265 894, 239 838; J. L. S n o e k, New Developments in Ferromagnetic Materials, Amsterdam, 1948; Comptes rendus, 1939, S. 164, 166, 167; 1949, S. 1133 bis 1135; Philips Technische Rundschau, 1946, Nr. 12, S. 353 bis 36o; Archiv f. Elektrotechnik, 1948, S. 264.