DE977635C

DE977635C - Verfahren zur Herstellung eines Ferritwerkstoffes fuer Magnetkerne, die eine nahezu rechteckfoermige Hystereseschleife aufweisen

Info

Publication number: DE977635C
Application number: DEN9931A
Authority: DE
Inventors: Cornelis Jacobus Esveldt; Evert Willem Gorter
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1953-12-22
Filing date: 1954-12-19
Publication date: 1967-11-02
Also published as: GB759248A; CH345393A; US2905641A; FR1116334A; BE534279A; NL82276C; ES219076A1

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBENAM 2. NOVEMBER 1967

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 80b GRUPPE 8092 INTERNAT. KLASSE C 04b

N 9931 VIb 180b

Cornells Jacobus Esveldt und Evert Willem Gorter, Eindhoven (Niederlande)

sind als Erfinder genannt worden

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande)

Verfahren zur Herstellung eines Ferritwerkstoffes für Magnetkerne, die eine nahezu rechteckförmige Hystereseschleife aufweisen Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 19. Dezember 1954 an.

Patentanmeldung bekanntgemacht am 25. Oktober 1956

Patenterteilung bekanntgemacht am 12. Oktober 1967

Die Priorität der Anmeldung in den Niederlanden vom 22. Dezember 1953 (183 828) ist in Anspruch

genommen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Ferritwerkstoffes für Magnetkerne, bei dem die Anteile an Kupfer-, Mangan- und Eisenverbindungen so gewählt werden, daß eine Verbindung der Formel

entsteht.

Ferromagnetische Ferrite der allgemeinen Formel

sind als ferromagnetische Materialien für Hochfrequenzzwecke bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Hystereseschleife dieser Ferrite der Rechteckform anzunähern und damit die Verwendung dieser Ferrite für magnetische Speicher u. dgl. zu ermöglichen.

Magnetkerne mit einer nahezu rechteckförmigen Hystereseschleife sind für verschiedene Anwendungen von Bedeutung. Diese Art von Kernen wird unter anderem für sogenannte »magnetische« Speicher verwendet (siehe z. B. W. N. Papian: »Proceedings of the I. R. Ε.«, April 195², S. 475 bis 478, und D. R. Brown und E. Albers-Schoenberg: »Electronics«, April 1953, S. 146 bis 149). Solche magnetischen Speicher verwendet man z. B. in Rechenmaschinen und bei selbsttätigen Piloten. Weiter werden diese Kerne in magnetischen Schaltern verwendet.

709 704/2

Das Maß, welches angibt, wie weit die; Form der Hystereseschleife der Rechteckform nahekommt, läßt sich auf verschiedene Weise quantitativ ausdrücken. Ein üblicher Maßstab ist z. B. der

Quotient -^-. Die Bedeutung dieses Ouotienten

■Del ~

wird an Hand der Fig. ι erläutert, die eine schematische Darstellung eines Teiles- einer Sättigungsmagnetisierungskurve ist. In dieser Figur bezeichnet B₁. die remanente Induktion, während B_c{ die Induktion bezeichnet, bei welcher die Hystereseschleife sich gerade schließt. In der Praxis ist es oft nicht einfach, B_cl mit großer Genauigkeit zu messen. Es läßt sich jedoch leicht ein annähernd richtiger Wert von B_cl finden, indem der mittlere Wert der Induktionen nach teilweiser Magnetisierung bzw. teilweiser Entmagnetisierung (mit zwischenzeitlicher Sättigung) angenommen wird, wobei beide Induktionen bei derselben Feldstärke gemessen werden, die derart gewählt wird, daß die erwähnten Induktionen mehr als i°/o> jedoch weniger als 3% voneinander abweichen.. Nach diesem Meßprinzip wurden auch die im folgenden mitgeteilten Meßergebnisse ermittelt. Für die Messungen wurde ein ballistisches Galvanometer verwendet (s. Bozorth: »Ferromagnetism«, New

York, 1951, S. 843). Der Ouotient-=^- wurde stets

Bei

gemessen an einem ringförmigen Magnetkern mit einem konstanten Querschnitt des f erromagnetischen Materials längs des ganzen Ringumfanges und mit einem Außendurchmesser, der maximal dem i,6fachen des Innendurchmessers entspricht.

Ein Maß dafür, wie weit die Form der Hystereseschleife der Rechteckform angenähert ist, ist auch das sogenannte Rechteckigkeitsverhältnis (i?_s). Für die Bedeutung dieser Größe sei auf die vorerwähnte Literatur verwiesen. Vollständigkeitshalber folgt nachstehend eine kurze Erläuterung an Hand der Fig. 2, die auch eine schematische Darstellung eines Teiles einer Magnetisierungskurve ist, die sich auf einen Fall bezieht, in dem mit der Entmagnetisierung begonnen wurde, bevor die magnetische Sättigung erreicht war. Die Größe (R₃) _max wird folgendermaßen definiert:

Br

Der Quotient

Br

ist eine Funktion der angelegten höchsten FeIdstärke H_m. Es ergibt sich, daß dieser Quotient für einen bestimmten Wert von H_m, der meistens wenig von der Koerzitivkraft H₀ verschieden ist, einen Maximalwert besitzt. Dieser maximale Wert des Quotienten wird durch das Symbol (R₈) _max bezeichnet. Die zur Bestimmung von (R_s) _max erforderlichen Messungen von B(H_m) und B(—^_Hm) können wieder mittels eines ballistischen Galvanometers durchgeführt werden. Als Meßobjekte für die Ermittlung der im folgenden mitgeteilten Meßergebnisse dienten auch in diesem Fall ringförmige Magnetkerne mit einem konstanten Querschnitt des magnetischen Materials längs des ganzen Umfangs des Ringes und mit einem Außendurchmesser, der maximal das i,6fache des Innendurchmessers beträgt.

Für die Brauchbarkeit der betreffenden Magnetkerne für magnetische Speicher und magnetische Schalter ist weiter eine wesentliche Bedingung, daß die Koerzitivkraft (H₀) niedrig (zweckmäßig nicht höher als 10 Oersted, vorzugsweise sogar niedriger als 4 Oersted) sein soll, da sonst die elektromagnetischen Verluste zu hoch sind.

Gemäß der Erfindung hat sich nun ergeben, daß bei Ferritwerkstoffen der Formel

eingangs erwähnter Art dadurch eine nahezu rechteckförmige Hystereseschleife erhalten werden kann, daß in der Formel der Verbindung für χ ein Wert von 0,05 bis 0,2 und für y ein Wert kleiner als 0,7 gewählt wird und diese Anteile an Kupfer-, Mangan- und Eisenverbindungen in einer Gasatmosphäre mit einem höheren Sauerstoffgehalt als Luft auf eine Temperatur von 1300 bis 1400⁰ C erhitzt werden.

Nach diesem Verfahren hergestellte Magnetkerne erfüllen folgende Bedingungen:

B_r Ba

> 0,7,

>o,6, H₀ < 4 Oersted.

Derartige Magnetkerne eignen sich somit gut für die obenerwähnten Verwendungszwecke.

Es sei noch erwähnt, daß bereits Ferritwerkstoffe für Magnetkerne mit rechteckförmiger Hystereseschleife bekannt sind, die aus Magnesiumoxyd, Manganoxyd und Eisenoxyd bestehen, denen noch bis zu 5 Gewichtsprozent eines weiteren zweiwertigen Schwermetalloxyds, insbesondere Zinkoxyd, Nickeloxyd oder Kupferoxyd, zugesetzt werden kann. Die Rechteckeigenschaften dieser bekannten Rechteckferrite sind jedoch denjenigen der nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Ferriten unterlegen.

Beispiel 1

Ein Gemisch aus Kupferoxyd, CuO, Mangancarbonat, MnCO₃ und Eisenoxyd, Fe₂O₃, wird 5 Stunden in Alkohol gemahlen und darauf ι Stunde bei 900⁰ C in Luft vorerhitzt. Nach Abkühlung wird das Reaktionsprodukt noch 2 Stunden in Alkohol gemahlen, worauf das Mahlprodukt in Form eines Ringes gepreßt wird. Dieser Ring wird 2 Stunden bei etwa 1375⁰ C in Sauerstoff erhitzt.

Die gesinterten Ringe hatten folgende Abmessungen: Außendurchmesser = 28 mm, Innendurchmesser = 20 mm, Höhe = 4 mm.

Durch Änderung des Verhältnisses zwischen den Kupferoxyd- und Mangankarbonat-Mengen im Ausgangsmaterial können Ringkerne verschiedener

Zusammensetzung hergestellt werden. Von einigen dieser Magnetkerne gibt nachstehende Tabelle die

Zusammensetzung, den Wert des Quotienten -^- den Wert von (R_s)_max und den Wert von H_c an.

Zusammensetzung	in	^C%05^Mn0.95^Fe2°4 ···	B_r	0,65	(in
	Cu_0>1 Mn_0-9 Fe₂O₄ ...	TJ	0,7O	Oersted)
^Cu0,15^Mn0,85^Fe2°4 ···	Bei	O,75
_1S ^Cu0,2 ^Mn0,8 ^Fe2°4 ···		0,6o	I ,O
⁵ Cu_0-1 Mn₁,, Fe₂O₄ ...	O,7O	0,75	I₁O
Cu_0>1 Mn_lj4 Fe₂O₄ ...	O,70	0,70	1.5
Cu_0il5Mn₀₎₉ Fe₂O₄ ...	O,75	0,75	1,2
^Cuo.i5^Mni,i5^Fe2°4 ···	0,70	O,6o	1,0
₂₀ ^Cuo,2 Mn_0-9 Fe₂O₄ ...	O,8O	O,7O	1,2
Cu_0i2 Mn_1-3 Fe₂O₄ ...	0,75	O,7O	1,2
o,75	1.3
0,70'	1,2
o,75	1.4
0,70

Beispiel 2
Ein Gemisch aus Eisenoxyd,

Fe₂O₃,

Mangan-

Ä5 karbonat, MnCO₃, und Kupferoxyd, CuO, mit einem Mischungsverhältnis entsprechend der endgültigen Zusammensetzung

Cu_0-1Mn_1-4Fe₂O₄

wurde 4 Stunden in einer Kugelmühle gemahlen, 140 Minuten bei 750⁰ C vorgebrannt, daraufhin abgekühlt und 16 Stunden wieder in der Kugelmühle gemahlen. Anschließend wurde die Masse granuliert, in die Form von Ringkernen gepreßt und 8 Minuten bei 1370⁰ C in Luft gebrannt. Die erhaltenen Sinterkörper hatten einen Außendurchmesser von 2 mm, einen Innendurchmesser von 1,3 mm und eine Höhe von 0,6 mm.

Die an diesen Kernen durchgeführten Messungen lieferten folgende Ergebnisse:

-^- = 0,88,

(R_S)max — 075 ,

Hc = 0,85 Oerstedt.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Verfahren zur Herstellung eines Ferritwerkstoffes für Magnetkerne, bei dem die Anteile an Kupfer-, Mangan- und Eisenverbindungen so gewählt werden, daß eine Verbindung der Formel

entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer nahezu rechteckförmigen Hystereseschleife in der Formel der Verbindung für χ ein Wert von 0,05 bis 0,2 und für y ein Wert kleiner als 0,7 gewählt wird und diese Anteile an Kupfer-, Mangan- und Eisenverbindungen in einer Gasatmosphäre mit einem höheren Sauerstoffgehalt als Luft auf eine Temperatur von 1300 bis 1400⁰ C erhitzt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 962 231;

Unterlagen der deutschen Patentanmeldungen St 4840 VIb/80b (bekanntgemacht am 9. 7. 1953); N 773 VIIIc/2ig (bekanntgemacht am 15.3.1951); St 3949 VIb/8ob (bekanntgemacht am 7. 8. 1952); belgische Patentschrift Nr. 493 081;

schweizerische Patentschriften Nr. 256 023,
856;

Lexikon der Physik, 1952, S. 853;

M as ig, »Lehrbuch der allgemeinen Metallkunde«, 1950, S. 70;

Physikalisches Handwörterbuch, 1932, S. 701;

VDE-Fachberichte, Bd. 16, Teil I, S. 6 und 11;

Technische Informationen für die Industrie vom 13.6. 1958;

Zeitschrift »Physika«, HI, 1936, S. 463 bis 483;

Philips Technische Rundschau, 1946, S. 353 bis 360;

Tetzner, »Patentgesetz«, 1951, S. 120;

Müller, »Chemie und Patentrecht«, 1951,
S. 29;

»Electronics« vom April 1953, S. 149; vom Mai

1953. s. 73; »Tele-Tech« vom Mai 1952, S. 50 bis 52, 82, 83; Valvo^Prospekt vom April 1965, »Ringkerne aus

Ferroxcube 6 in Speichermatrizen und -blöcken«.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 659/395 10.56 (709 704/2 10.67)