RU1282785C - Ферритовый монокристаллический материал - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к магнитным материалам, в частности к монокристаллическим ферритовым материалам, и может быть использовано при изготовлении универсальных магнитных головок для видеоаппаратуры при работе с высококоэрцитивными лентами на высоких частотах (f > 1 МГц). С целью повышения микротвердости ферритового монокристаллического материала, содержащего окислы железа, марганца, цинка, кобальта, в него дополнительно вводят окись олова при соотношении компонентов, мас.%: окись марганца 9-12; окись цинка 7,5-11,7; окись кобальта 0,06-0,6; окись олова 0,1-2; окись железа - остальное. Материал обладает следующими характеристиками: намагниченность насыщения 4πμ_S 5540-5800 Гc высокочастотная магнитная проницаемость μ′ = 350-500 Гс/Э, микротвердостью по Виккерсу H_v= 650-665 кГс/мм². . 1 табл.

Description

Изобретение относится к магнитным материалам, в частности к монокристаллическим ферритовым материалам, и может быть использовано при изготовлении универсальных магнитных головок для видеоаппаратуры при работе с высококоэрцитивными лентами на высоких частотах (f>1 МГц).

Целью изобретения является повышение микротвердости при сохранении магнитной индукции и магнитной проницаемости материала на частоте 5 МГц.

Изобретение основано на использовании в качестве монокристаллического ферритового материала соединения, описываемого химической формулой Mn_a Zn_b Co_c Sn_d Fe₃ (a+b+c+d) O₄, где a=0,3-0,4; b=0,22-0,34; c=0,0019-0,019; d= 0,0015-0,031. Материал получают дополнительным введением окиси олова в количестве 0,1-2 мас.%.

Предполагается, что введение в такой концентрации ионов четырехвалентного олова (Sn⁴⁺), имеющих радиус, близкий к радиусу ионов Fe³⁺, обуславливает, с одной стороны, частичную компенсацию ионов двухвалентного железа Fe²⁺, присутствие которых в монокристалле обусловлено большим содержанием Fe₂O₃, а, с другой стороны, их (Fe²⁺) более равномерное распределение в объеме монокристалла, что обеспечивает сохранение дальнего порядка в шпинельной решетке кристалла и повышение микропрочностных характеристик.

При этом соотношение остальных компонентов выбирают таким, чтобы при улучшении механической прочности (повышении микротвердости H_v до 650 кгс/мм² и более) сохранялись высокие значения намагниченности насыщения (4 πμ_s≥6000 Гс), магнитной индукции в поле 10 Э (B₁₀ ≥ 5500 Гс) и магнитной проницаемости μ'≥350 на частоте 5 МГц) материала.

Выбор соотношения компонентов ферритового материала обусловлен следующими обстоятельствами.

При содержании окиси олова (SnO₂) менее 0,1 мас.% микротвердость по Виккерсу (H_v) становится меньше 650 кГс/мм², при увеличении содержания окиси олова до более 2 мас.% наблюдается при синтезе монокристалла выпадение SnO₂ в виде отдельной фазы. При концентрации окиси кобальта менее 0,06 мас. % и более 0,6 мас.% наблюдается уменьшение магнитной проницаемости на 5 МГц (μ' <300).

Содержание окиси цинка более 11,7 мас.% и менее 7,5 мас.% обуславливает снижение намагниченности насыщения до величин менее 6000 Гс, а B₁₀ - менее 5300 Гс.

При содержании окиси марганца менее 9 мас.% магнитная проницаемость становится менее 300. При возрастании содержание MnO более 12 мас.% падает намагниченность насыщения до ниже 6000 Гс.

П р и м е р 1. Исходные компоненты в виде окислов, взятые в соотношении, мас. %: Окись марганца (MnO) 11 Окись цинка (ZnO) 9,4 Окись кобальта (CoO) 0,1 Окись олова (SnO₂) 0,8 Окись железа (Fe₂O₃) 78,7
перемешивают в водной среде до получения однородной по составу смеси. Смесь окислов обжигают при 1000^оС, полученный ферритовый порошок измельчают в вибромельнице, после чего из него прессуют гранулы размерами ⌀ 5,8 и h 8 мм, применяемые для подпитки растущего кристалла. Гранулы обжигают при 1300^оС в протоке азота.

Выращивание кристалла проводят модифицированным методом Бриджмена по следующему режиму: температура выращивания 1610-1630^оС, скорость выращивания 2 мм/ч, давление кислорода 1 атм, температурный градиент 10-15 град/см, скорость охлаждения до 1200^оС пo 50^оС/ч, от 1200^оС до 300^оС по 25^оС/ч, после 300^о -вместе с печью. Габариты полученного кристалла: ⌀ 50 мм и l 100 мм. Состав кристалла определяют рентгеноспектральным анализом, мас.%: MnO 12 ZnO 8,25 CoO 0,06 SnO₂ 0,73 Fe₂O₃ 78,96
Полученный монокристалл имеет следующие параметры: μ' (f=5 МГц) 500 tg δ_μ 0,7 4 πμ_s, Гс 6195 B_10, Гс 5540 Н_с, Э 0,16 ρ, Ом˙см 0,05 H_v, кГс/мм² 650
Аналогичным образом был получен ферритовый мнокристаллический материал при других соотношениях компонентов, выбранных в пределах изобретения (примеры 2-4) и выходящих за его пределы (примеры 5-9). Составы полученных монокристаллов и их электромагнитные и прочностные характеристики приведены в таблице. Прочностные характеристики иллюстрируются значением микротвердости по Виккерсу (H_v). Для сравнения в таблице приведены также характеристики известных монокристаллических ферритовых материалов (примеры 10-13).

Параметры материала, приведенные в таблице, определяют с точностью ± 2% для 4 πμ_s, B₁₀, H_c u ρ; ± 5% для μ' и tgδ_μ и ±1,5% для H_v.

Как следует из таблицы, предлагаемый ферритовый монокристаллический материал характеризуется более высокой механической прочностью (микротвердость по Виккерсу H_v=650-665 кГс/мм² по сравнению с H_v=600-610 кГс/мм² для известного материала), при сохранении значений магнитной проницаемости μ' и индукции B₁₀ на уровне известного материала (с учетом измерения).

При выходе за предлагаемыe пределы по соотношению компонентов материала (примеры 5-9) наблюдается снижение электромагнитных (примеры 5, 7 и 8) и прочностных (примеры 6 и 9) характеристик.

Claims (1)

1. ФЕРРИТОВЫЙ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, содержащий окись железа, окись марганца, окись цинка и окись кобальта, отличающийся тем, что, с целью повышения микротвердости при сохранении магнитной индукции и магнитной проницаемости на частоте 5 МГц, он дополнительно содержит окись олова при следующем соотношении компонентов, мас.%:
   Окись марганца - 9 - 12
   Окись цинка - 7,5 - 11,7
   Окись кобальта - 0,06 - 0,6
   Окись олова - 0,1 - 2
   Окись железа - Остальное

Images