Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu wytwa¬ rzania ferrytowego materialu magnetycznego, który przy niewielkiej indukcji i wysokich cze¬ stotliwosciach wykazuje mala stratnosc. Mate¬ rial taki nadaje sie zwlaszcza do wyrobu rdzeni do zastosowania w dziedzinie telefonii i telegrafii, np. do cewek filtrowych, Pupina itd.Wiadomo, ze magnetyczne ferryty o budowie szesciennej, posiadaja zazwyczaj duzy elektrycz¬ ny opór wlasciwy, np. wynoszacy 1000 Q cm lub wiecej. Poniewaz przy oporze wlasciwym okolo 10 — 100 Q cm wystepuja bardzo slabo prady wirowe, przeto takie materialy nie wyka¬ zuja praktycznie biorac, zadnych strat wskutek pradów wirowych. Okazalo sie jednak, ze jakkol¬ wiek straty wskutek pradów wirowych sa pra¬ wie zerowe, to jednak moga wystepowac inne znaczne straty.Wynalazek niniejszy polega na stwierdzeniu, ze straty te stoja w zwiazku z zawartoscia tlenu w- materiale ferrytowym.Wiadomo, ze ferryt przy ogrzaniu do wysokiej temperatury, stosowanej np. przy jego wytwa¬ rzaniu, moze wydzielac tlen. W celu unikniecia niedoboru tlenu ogrzewano material w czystym tlenie. ;^ '¦¦" Obecnie stwierdzono, ze nawet w przypadku stosowania ogrzewania w czystym tlenie podczas wytwarzania materialu lub z innego powodu, niejednokrotnie wystepowal nieznany niedobór tlenu. Stwierdzono, ze nawet nieznaczny niedobór tlenu, wynoszacy wagowo zaledwie kilka setnych procentu, wywieral duzy wplyw na zwiekszenie strat.Wynalazek polega na tym, ze przy wytwarza¬ niu magnetycznego tworzywa o budowie szescien¬ nego ferrytu i o duzym oporze wlasciwym (wyz¬ szym niz 1000 O, cm) dazy sie do tego, iz ferryt zawiera tyle' tlenu, aby wspólczynnik stratnosci tg o w zakresie czestotliwosci 10 — 100 kHz wynosil mniej niz 0,06. Wielkosc tg o równa sie R , »gdzie R oznacza opór strat, mierzony v L w ten sposób, ze unika sie strat dielektrycznychmftlej opór przy pradzie stalym, L zas oznacza induksyjnosc cewki nawinietej na pierscieniowy rdzen z ferrytu, a a — czestotliwosc.Zadana zawartosc tlenu mozna uzyskac w rózny sposób, zaleznie od rodzaju'i skladu ferrytu.Zasadniczo najprostszy sposób polega na tym, 7,-1 pracuje sie w takich warunkach, aby mozna bylo stosowac dostatecznie niska temperature . ogrzewania, niezbedna przy wytwarzaniu ferrytu.Na przyklad przy wytwarzaniu ferrytu przez ogrzewanie mieszaniny stalych tlenków tworza¬ cych ferryt, temperatura zalezy od stopnia drob- noziarnistosci tych tlenków oraz od szybkosci rozdrabniania wytwarzanej mieszaniny. Przy mieszaninie bardzo drobno zmielonej uzyskuje sie jednorodny produkt, w którym reakcja, prze¬ biega calkowicie w nizszych temperaturach, w przeciwienstwie do mieszaniny mniej rozdrob¬ nionej, mielonej w ciagu krótszego czasu. Ze wzgledu na poczatkowa przenikalnosc magnetycz¬ na ostatecznego produktu, calkowity przebieg reakcji jest nadzwyczaj wazny, co bedzie bardziej szczególowo objasnione w dalszej czesci opisu.Ponadto stwierdzono, ze w niektórych przy¬ padkach mozna temperature spiekania nieco ob¬ nizyc przez zmniejszenie w mieszaninie zawar- ' tosci tlenku zelaza. . r Jakkolwiek przy doborze warunków przygoto¬ wywania materialu ferrytowego posiada sie pe¬ wna swobode w wyborze wymaganej temperatury ogrzania, to jednak w praktyce czesto jest trud¬ ne osiagniecie w czasie przygotowywania ferrytu dostatecznej zawartosci w nim tlenu. Wedlug wynalazku mozna doprowadzic do ferrytu o nie¬ dostatecznej zawartosci tlenu, który wiec nie jest nasycony, braKujacy tlen w nizszej temperaturze.Warunki pracy, zwlaszcza temperatura w ja¬ kiej ferryt pobiera tlen, zaleza od róznych czyn¬ ników, np. od ilosci tlenu, która musi byc pochlo¬ nieta w celu osiagniecia dostatecznie niskiej war¬ tosci tgg od latwosci dostepu tlenu do wszyst¬ kich czesci mieszaniny, od stopnia rozdrobnienia mieszaniny, czyli jej porowatosci, jak równiez od rodzaju i skladu chemicznie uzytych materialów.Poza tym stwierdzono, ze stopien pochlania¬ nia tlenu przy jego stalej preznosci .wyrasta przy obnizaniu temperatury. Z drugiej zas strony szybkosc pochlaniania tlenu zwykle zmniejsza sie przy obnizaniu temperatury. Szybkosc ta zalezy poza tym w znacznym stopniu od drobnoziarni- stosci i porowatosci wytwarzanego materialu.Z powyzszych powodów, jak równiez ze wzgledu na czas wymagany do pochlaniania tlenu, poza¬ danym jest stosowac material do wytwarzania ferrytu w postaci drobnoziarnistej i porowatej.Stwierdzono, ze mozna wytwarzac material ferrytowy w stanie dostatecznie scisle spieczo¬ nym, który nadaje sie do wyrobu rdzeni magne¬ tycznych, przy równoczesnym zachowaniu ich do¬ statecznej porowatosci.Nalezy równiez uwzglednic poczatkowa prze¬ nikalnosc magnetyczna gotowego wyrobu, albo¬ wiem jakosc rdzenia magnetycznego uwarunko¬ wana jest glównie wartoscia ulamka 1^-4 ¦:. t*, wyzej okreslonego wspólczynnika stratnosci tg o oraz poczatkowej przenikliwosci magnetycznej, mierzonej na rdzeniu pierscieniowym. Duza war¬ tosc posiadaja Rdzenie o duzej magnetycznej przenikalnosci poczatkowej i malych stratach.Dlatego tez przy wyrobie takich rdzeni dazy sie do tego, aby uzyskac pozadana zawartosc tlenu podczas zabiegu wytwarzania poczatkowej wy¬ sokiej przenikalnosci magnetycznej, przy czym nalezy zwazac, aby srodki te zmierzajace do wy¬ tworzenia obu wlasciwosci nie staly z soba w sprzecznosci. : ., ¦ Stwierdzono, ze w celu uzyskania wysokiej przenikalnosci poczatkowej, nalezy uwazac, aby ostateczny produkt byl zblizony jaknajbardziej do stanu pojedynczej fazy jednorodnej, tj. aby mieszanina wyjsciowa tworzaca ferryt dobrze przereagowala. Ponadto nalezy unikac, aby utwo¬ rzony juz ferryt po przebiegu reakcji wydzielal inna faze przy ochladzaniu sie. Nastepuje to wówczas,; gdy podczas ochladzania ferrytu wy¬ dziela sie jeden z tworzacych tlenków, , który w wysokiej temperaturze pozostaje w nasyco¬ nym stalym roztworze lub tez, gdy ferryt przy ochladzaniu dazy do rozpadniecia sie na tlenki skladowe.O ile zachodzi niebezpieczenstwo wydzielania drugiej fazy, to mozna temu zapobiec przez szybkie ochladzanie, chociaz nalezy unikac ochla¬ dzania szybszego niz np. 10°G na min., gdyz moze to spowodowac powstawanie niekorzystnych dla przenikalnosci magnetycznej naprezen we¬ wnetrznych. Najkorzystniejsza szybkosc schla¬ dzania mozna W kazdym poszczególnym przy¬ padku latwo okreslic za pomoca prób. Z powyz¬ szego wynika poza tym, ze doprowadzanie, tlwu powinno nastepowac najlepiej " \v temperaturzewyz&Lej, niz temperatura "tworzenia sie drugiej fazy.Ponadto stwierdzono równiez, ze podobnie jak przy innych tworzywach magnetycznych, magne¬ tyczna przenikalnosc poczatkowa wykazuje cze¬ sto wartosc maksymalna, nieco ponizej punktu Currie. Bardzo korzystny jest z tego wzgledu ferryt, posiadajacy punkt Currie w temperaturze 40 — 25G°C. Taki ferryt uzyskuje sie np. przez polaczenie ferrytu cynkowego, posiadajacego ni¬ ski ; punkt Currie, z jednym albo kilku innymi* ferrytami, np. ferrytem niklowym; posiadajacym wysoki punkt Currie, dzieki czemu powstaja kry¬ sztaly mieszane.Przez zmiane zawartosci w ferrycie tlenku zelaza mozna równiez wplywac na jego punkt Currie, poza tym wplywa nan równiez zawartosc tlenu. Pod okresleniem punkt Currie rozumie sie temperature, w której ferryt przechodzi w stan, który z punktu widzenia magnetycznej przenikal- nosci poczatkowej mozna okreslic jako niemagne¬ tyczny.W celu osiagniecia duzej magnetycznej prze- nikalnosci poczatkowej nalezy zastosowac mate¬ rial bardzo, czysty.Jak juz zaznaczono wyzej zachodzi niebezpie¬ czenstwo, £e zabiegi zmierzajace do uzyskania duzej przenikalnosci poczatkowej moga stac w sprzecznosci z zabiegami, doprowadzania zada¬ nej ilosci tlenu. W celu uzyskania zadanej mag¬ netycznej przenikalnosci poczatkowej nalezy' na ogól ogrzewac material do wysokiej temperatury w celu umozliwienia calkowitego przebiegu re¬ akcji i wytworzenia fazy jednorodnej. Tempera¬ tura ogrzewania ferrytu przy mozliwie duzej jego przenikalnosci poczatkowej w wiekszosci przypadków jest tak wysoka, ze zawartosc tlenu w ferrycie zmniejsza sie, przez co trudne jest znaczne zmniejszenie strat. W tym przypadku nalezy zastosowac rozwiazanie, kompromisowe.W celu uzyskania potrzebnej zawartosci tlenu nie powinno sie np. przy wytwarzaniu ferrytu, albo tez gdy zachodzi potrzeba ogrzania go, sto¬ sowac zbyj; wysoka temperature. Jednak przy stosowaniu nizszej temperatury czesto trudno jest uzyskac najkorzystniejsza przenikalnosc. W tym przypadku najlepiej jest stosowac, jak wspom¬ niano wyzej, kompromisowe rozwiazanie.Poza; tym okazalo sie, ze przy zastosowaniu wyzszej temperatury spiekania jest jeszcze moz¬ liwe uzyskanie takiej zawartosci w ferrycie tle¬ nu, ze wspólczynnik stratnosci tg § w zakresie nicco...nizszych czestotliwosci.. jest; mniejszy, niz 0,06. Przy wyzszych czestotliwosciacli[wspólczyn¬ nik stratnosci przekracza te granice.Material spiekany w wyzszych temperaturach rózni sie od tworzywa spiekanego w temperatu¬ rach nizszych miedzy innymi takze swi| struk¬ tura. ''¦¦ ¦'¦ ¦ ',¦¦"":¦¦ 3 .- •:-.-:. '•. ..Tego rodzaju material magnetyczny; wykazu¬ jacy przy czestotliwosciaclPnlzszycli niz 1000 kHz wspólczynnik stratnosci wiekszy od 0,06, który nie jest wprawdzie w wielu przypadkach odpo¬ wiedni do, zastosowania w radiofonii, lecz, m. tech- • nice telegraficznej i telefonicznej moze sie jednak, z powodzeniem nadawac. Poza tym wykazuje on te korzysc, ze w wielu przypadkach osiaga sie wskutek wyzszej dopuszczalnej temperatury spie¬ kania wieksza przenikalnosc poczatkowa.Osiagalne wartosci przenikalnosci poczatko¬ wej róznia sie miedzy soba dlatego, ze rozne ro¬ dzaje ferrytów^ niejednakowo wydzielaja przy ochladzaniu druga faze. Okazalo sie, ze przy za¬ stosowaniu ferrytu o odpowiednim skladzie che^ micznym mozna w wielu przypadkach wytworzyc to ^ tworzywo magnetyczne, którego wartosc ——, jest mniejsza niz 0,001, w zakresie czestotliwosci 10 — 100 kHz/ Tego rodzaju tworzywo .nadaje' sie do zastosowania w technice telegraficznej ' i telefonicznej, np. do wyrobu cewek filtrowych,- do czestotliwosci 10— 100 kHz, do cewek Pupina, które stosuje sie zazwyczaj przy czestotliwosciach 300 — 2000 kHz. Bardzo dobre wyniki mozna wedlug wynalazku osiagnac przy zastosowaniu tworzywa ferrytowego, zawierajacego mniej niz 50% molowych flenku zelaza.Jak juz wspomniano wyzej zdatnosc tworzy¬ wa magnetycznego uwarunkowana jest glównie wartoscia ulamka ---.¦ • -. V-' '¦-¦ "<¦'.¦¦'¦ ¦ ¦<¦-w W celu wyjasnienia nalezy tu wspomniec, ze wielkosc ta dla tego okazala sie odpowiednia do okreslenia materialu magnetycznego, ze w obwo¬ dzie magnetycznym, posiadajacym jedna albo kilka tak zwanych szczelin powietrznych, ulamek 8 f --S ¦¦" ..¦¦¦..-.¦.¦¦¦.'¦.; tg _el y^ stosunek efektywnego wspólczyn- " ix ef •¦ ¦¦¦¦¦¦¦--? nika stratnosci tg § ef. do efektywnej przeni¬ kliwosci poczatkowej [x ef, przy stalym obdar¬ zeniu magnetycznym tworzywa^ jest niezalezny od ilosci i wielkosci szczelin powietrznych, a tym ; samym równy jest ^— , gdzie tg £' i % mierzone sa w rdzeniu pierscieniowym. . . ¦;. y^; - 3Ptt Ustaleniu stalej wartosci fcego ulamka dla danego ferrytu, np. przez pomiar za pomoca pierscieniowego rdzenia z ferrytu, mozna wspól¬ czynnik stratnosci innego rdzenia, utworzonego z tego ferrytu wyznaczyc przez pomnozenie tej stalej przez efektywna przenikalnosc poczatkowa tego rdzenia.Tworzywo otrzymane sposobeni wedlug wyna- Ikzku, wytwarza sie najlepiej w ten sposób, ze mieszanine tlenków tworzacych ferryt lub mie¬ szanine odpowiednich zwiazków, zmieniajacych sie przy ogrzaniu na tlenki, prasuje sie i nastep¬ nie spieka. W celu .zapewnienia mozliwie calkowitego przebiegu reakcji korzystnie jest, jak wspom¬ niano wyzej, zastosowac jako material wyjsciowy mieszanine bardzo rozdrobniona i latwo reagu¬ jaca. W celu ulatwienia przebiegu reakcji ko¬ rzystnie jest mieszanine wyjsciowa mlec w ciagu dluzszego czasu z duza intensywnoscia. Najko¬ rzystniej przeprowadzac to tak dlugo, az poszcze¬ gólne czastki nie osiagna mniejszej wielkosci niz jeden mikron.Mozna równiez roztwór zawierajacy tworzace ferryt metale stracac za pomoca zasady i uzyska¬ ny osad, który moze wykazywac juz czesciowo strukture ferrytu nastepnie suszyc. W celu po¬ lepszenia jego przydatnosci do prasowania na¬ lezy osad ogrzac najlepiej do temperatury 500 — 700°C.Poza tym mozna przy przygotowywaniu fe¬ rrytu zastosowac kilkakrotne spiekanie, tj. spie¬ czona mieszanine miele sie drobno i spieka po¬ nownie. Pierwsze spiekanie przeprowadza sie przy tym w niskich temperaturach, w których mieszanina nie wchodzi jeszcze calkowicie w re¬ akcje. Uzyskany produkt mozna latwo zemlec po¬ nownie na bardzo drobny proszek. Najlepiej nie poddawac prasowaniu mieszaniny przed pierw¬ szym spiekaniem w celu ulatwienia zabiegu mie¬ lenia. Taki sposób przygotowywania wykazuje te korzysc, ze ostatecznie uzyskuje sie material dobrze przereagowany, co sprzyja zwiekszeniu przenikalhosci poczatkowej.Nalezy jeszcze zauwazyc, ze okreslenie „rdzen magnetyczny" obejmuje nie tylko rdzen umieszczony wewnatrz cewki, lecz ogólnie same czesci, uzyte ze wzgledu na swoje wlasciwosci magnetyczne w elektromagnetycznych konstruk¬ cjach, np. takze czesci sluzace do oslon magne¬ tycznych.Przyklad I. Dobrze zmieszane czyste tlenki magnezu, cynku i zelaza, wziete w stosun¬ ku czasteczkowym 26,5 :, 26,5 : 47, miele sie w ciagu trzech godzin w stakrwym mlynie kulo¬ wym. Z mieszaniny tej z dodatkiem wody jako spoiwa pfrasuje sie pod cisnieniem 4000 kg/cm2 pierscien o srednicy 3 cm i o poprzecznym prze¬ kroju 4x4 mm. Pierscien ten ogrzewa sie w cia¬ gu godziny w tlenie do temperatury 1300PC, po czym ochladza sie go w tlenie z szybkoscia, okolo 3°C na minute. Przenikalnosc poczatkowa wy¬ nosi 350. Krzywa a na fig. 1 przedstawia war- tg 3 tosc w zaleznosci od czestotliwosci.I* Z krzywej tej wynika, ze przy czestotliwosciach wiekszych niz 800 kHz wartosc t.u 3 staje sie Wieksza od 0,06.Jezeli ogrzewa sie zamiast do temperatury 1300nC do 14000C, to uzyskuje sie przebieg we¬ dlug krzywej b (fig. 1.). Przenikalnosc poczat¬ kowa wynosi w tym przypadku 525. Dla czesto¬ tliwosci wyzszej od 350 kHz, wartosc tg o jest wieksza od 0,Q6.Przyklad II. Do mieszaniny technicz¬ nego tlenku. miedzi, tlenku cynku i tlenku zelaza, o stosunku czasteczkowym 20,7 : 31,6 : 47,7, przeliczonej w odniesieniu do czystych,, tlenków, dodano l stepnie mieszanine mielono w ciagu 3 godzin i poddano prasowaniu podobnie jak w przy¬ kladzie I.Wykonany z tego materialu pierscien spieka ' sie w ciagu godziny w temperaturze 10500C w tlenie; po czym ochladza wolno do temperatu¬ ry 6000C, w której utrzymuje sie w ciagu 14 go¬ dzin, i nastepnie dalej ochladza, przy czym ochla¬ dzanie przeprowadza sie w tlenie. Rdzen z ferry¬ tu miedziowo-cynkowego posiada przenikalnosc to 3 poczatkowa 385. Wartosc —^ przedstawiono na fig. 2 w zaleznosci od czestotliwosci. Z wy¬ kresu tego widac, ze wartosc tg o przy czesto¬ tliwosciach wiekszych niz 900 kHz jest Wieksza od 0,06. PL