RU2410200C1 - Method of producing ferrite articles - Google Patents
Method of producing ferrite articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2410200C1 RU2410200C1 RU2009116499/02A RU2009116499A RU2410200C1 RU 2410200 C1 RU2410200 C1 RU 2410200C1 RU 2009116499/02 A RU2009116499/02 A RU 2009116499/02A RU 2009116499 A RU2009116499 A RU 2009116499A RU 2410200 C1 RU2410200 C1 RU 2410200C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- preforms
- electron beam
- ferrite
- sintering
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Magnetic Ceramics (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано в электронной и радиопромышленности при производстве ферритовых материалов и изделий.The invention relates to the field of powder metallurgy and can be used in the electronic and radio industries in the production of ferrite materials and products.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ изготовления ферритовых изделий (Патент РФ №2287403, МПК 7 H01F 1/10, 1/34, опубл. 20.11.2006, бюл. №32).The closest adopted for the prototype is a method of manufacturing ferrite products (RF Patent No. 2287403, IPC 7 H01F 1/10, 1/34, publ. November 20, 2006, bull. No. 32).
Способ основан на формовании заготовок из ферритового порошка, последующих нагреве заготовок импульсным облучением проникающим электронным пучком до температуры спекания, выдержке при данной температуре под облучением, охлаждении под облучением до температуры 780-800°С, выдержке при данной температуре под облучением в течение 50-60 минут при одновременном воздействии на заготовку ультразвуком с частотой от 0.15 до 5 МГц и последующем охлаждении до комнатной температуры под облучением.The method is based on molding preforms of ferrite powder, subsequent heating of preforms by pulsed irradiation with a penetrating electron beam to a sintering temperature, exposure at a given temperature under irradiation, cooling under irradiation to a temperature of 780-800 ° C, exposure at a given temperature under irradiation for 50-60 minutes with simultaneous exposure to the workpiece by ultrasound with a frequency of 0.15 to 5 MHz and subsequent cooling to room temperature under irradiation.
Недостатком способа являются низкие значения диэлектрических характеристик спекаемых ферритов.The disadvantage of this method is the low dielectric characteristics of sintered ferrites.
Задачей изобретения является улучшение диэлектрических характеристик ферритов, в частности диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь.The objective of the invention is to improve the dielectric characteristics of ferrites, in particular the dielectric constant and the dielectric loss tangent.
Решение данной задачи предлагается осуществлять способом изготовления ферритовых изделий, заключающимся в том, что, так же как в прототипе, формуют заготовки из ферритового порошка, облучают заготовки проникающим электронным пучком при температуре облучения 780-800°С в течение 50-60 минут при одновременном воздействии на заготовку ультразвуком с частотой от 0.15 до 5 МГц, охлаждают заготовки до комнатной температуры.The solution to this problem is proposed to be carried out by a method of manufacturing ferrite products, which, as in the prototype, preforms are formed from ferrite powder, the preforms are irradiated with a penetrating electron beam at an irradiation temperature of 780-800 ° C for 50-60 minutes with simultaneous exposure to the workpiece by ultrasound with a frequency of 0.15 to 5 MHz, cool the workpiece to room temperature.
В отличие от прототипа в предлагаемом способе после формования спекание заготовок проводят в печи сопротивления, затем их охлаждают до температуры 780-800°С, при которой облучают заготовки проникающим электронным пучком и воздействуют ультразвуком, после чего заготовки охлаждают до комнатной температуры естественным путем.In contrast to the prototype in the proposed method, after molding, the preforms are sintered in a resistance furnace, then they are cooled to a temperature of 780-800 ° C, at which the preforms are irradiated with a penetrating electron beam and exposed to ultrasound, after which the preforms are naturally cooled to room temperature.
Во время спекания ферритовых изделий происходит формирование их диэлектрических характеристик, таких как диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь. При производстве ферритовых изделий СВЧ диапазона эти диэлектрические характеристики изделий имеют важное значение, так как обусловливают величину электрических потерь в материале изделий при работе в диапазоне сверхвысоких частот. В общем случае диэлектрические характеристики ферритовых изделий задаются их стехиометрией по кислороду. Чем выше стехиометрия, тем выше значение диэлектрической проницаемости и тем выше качество спекаемых изделий. Направленность окислительно-восстановительных процессов в феррите зависит от температуры. При атмосферных условиях при температуре, равной температуре спекания, преобладает восстановительный процесс, т.е. кислород покидает ферритовую заготовку (стехиометрия по кислороду уменьшается), а во время охлаждения ферритовых изделий наблюдается обратный процесс - окислительный. При охлаждении происходит насыщение феррита кислородом и, как следствие, повышение стехиометрии по кислороду. Наиболее интенсивное поглощение кислорода из окружающей атмосферы наблюдается в диапазоне температур 780-800°С.During sintering of ferrite products, their dielectric characteristics are formed, such as dielectric constant and dielectric loss tangent. In the production of ferrite products in the microwave range, these dielectric characteristics of the products are important, since they determine the amount of electrical loss in the material of the products when operating in the microwave range. In general, the dielectric characteristics of ferrite products are determined by their oxygen stoichiometry. The higher the stoichiometry, the higher the dielectric constant and the higher the quality of the sintered products. The direction of the redox processes in ferrite depends on temperature. Under atmospheric conditions, at a temperature equal to the sintering temperature, the recovery process prevails, i.e. oxygen leaves the ferrite billet (oxygen stoichiometry decreases), and during cooling of ferrite products the reverse process is observed - oxidative. During cooling, the ferrite is saturated with oxygen and, as a consequence, an increase in oxygen stoichiometry. The most intense absorption of oxygen from the surrounding atmosphere is observed in the temperature range of 780-800 ° C.
В способе-прототипе при температуре спекания радиационное воздействие проникающим электронным пучком усиливает восстановительный процесс, понижая тем самым еще более стехиометрию заготовки по кислороду по сравнению с термическим спеканием при той же температуре. Из-за высокой эффективности восстановительного процесса при облучении проникающим электронным пучком степень понижения стехиометрии велика. Это приводит к снижению эффективности воздействия проникающим электронным пучком и ультразвуком при температуре заготовки 780-800°С, направленного на повышение стехиометрии по кислороду спеченной заготовки. В результате в способе-прототипе не достигаются максимально высокие значения диэлектрических характеристик спекаемых ферритов.In the prototype method, at a sintering temperature, radiation exposure by a penetrating electron beam enhances the recovery process, thereby reducing even more stoichiometry of the workpiece in oxygen compared to thermal sintering at the same temperature. Due to the high efficiency of the recovery process during irradiation with a penetrating electron beam, the degree of decrease in stoichiometry is high. This leads to a decrease in the efficiency of exposure to a penetrating electron beam and ultrasound at a workpiece temperature of 780-800 ° C, aimed at increasing the oxygen stoichiometry of the sintered workpiece. As a result, in the prototype method, the highest possible values of the dielectric characteristics of sintered ferrites are not achieved.
Этот недостаток устраняется введением операции спекания в печи сопротивления. В этом случае перед началом выдержки заготовок под облучением проникающим импульсным пучком при температуре 780-800°С они обладают большей стехиометрией по кислороду, что способствует получению наивысших диэлектрических характеристик готовых изделий.This disadvantage is eliminated by introducing a sintering operation in a resistance furnace. In this case, before starting the billet exposure under irradiation with a penetrating pulsed beam at a temperature of 780-800 ° C, they have a greater oxygen stoichiometry, which contributes to obtaining the highest dielectric characteristics of the finished products.
При этом охлаждение после выдержки под облучением проникающим импульсным пучком при температуре 780-800°С достаточно проводить естественным образом в воздушной среде, так как с понижением температуры диффузионные процессы в материале заготовок резко замедляются, что делает применение на данном этапе воздействия проникающим электронным пучком неэффективным.In this case, cooling after exposure to irradiation with a penetrating pulsed beam at a temperature of 780-800 ° C is sufficient to naturally occur in air, since with decreasing temperature the diffusion processes in the material of the workpieces sharply slow down, which makes the use of a penetrating electron beam at this stage ineffective.
На чертеже представлено схематическое изображение установки для спекания ферритов.The drawing shows a schematic illustration of a plant for sintering ferrites.
В таблице 1 представлены результаты измерений диэлектрических и электромагнитных характеристик образцов, приготовленных по предлагаемому способу и по способу-прототипу,Table 1 presents the results of measurements of the dielectric and electromagnetic characteristics of samples prepared by the proposed method and the prototype method,
где ε - диэлектрическая проницаемость,where ε is the dielectric constant
tgσ - тангенс угла диэлектрических потерь,tgσ is the dielectric loss tangent,
Bm - индукция насыщения,B m is the saturation induction,
Br - остаточная индукция,B r - residual induction,
Hc - коэрцитивная сила.H c - coercive force.
Способ осуществляли с помощью установки для спекания ферритов, схематическое изображение которой представлено на чертеже.The method was carried out using an installation for sintering ferrites, a schematic representation of which is shown in the drawing.
Установка содержит ускоритель электронов 1 (УЭ), печь сопротивления 2 (ПС), устройство перемещения образцов 3 (УПО), подставку для образцов 4, ультразвуковой генератор 5 (УГ), волноводное звено 6.The installation contains an electron accelerator 1 (UE), a resistance furnace 2 (PS), a device for moving samples 3 (UPR), a support for
Под выпускным отверстием (не обозначено) ускорителя электронов 1 (УЭ) располагается подставка для образцов 4, которая при помощи расположенного вне области падения электронного пучка устройства перемещения образцов 3 (УПО) может перемещать расположенные на ее поверхности заготовки или в объем печи сопротивления 2 (ПС), расположенной также вне области падения электронного пучка, или в плоскость падения электронного пучка. Во время расположения заготовок в плоскости падения электронного пучка подставка для образцов 4 опускается при помощи устройства перемещения образцов 3 (УПО) на торец волноводного звена 6, соединенного противоположным торцом с ультразвуковым генератором 5 (УГ), расположенным вне области падения электронного пучка.Under the outlet (not indicated) of the electron accelerator 1 (UE) there is a stand for
Ускоритель электронов 1 (УЭ) представляет собой импульсный ускоритель электронов ИЛУ-6, позволяющий получать при атмосферных условиях импульсный пучок электронов с энергией до 2.4 эВ с током пучка до 800 А, длительностью импульса до 600 мкс и частотой следования импульсов (2-50) Гц. Печь сопротивления 2 (ПС) представляет собой промышленную печь сопротивления типа СНОЛ с температурой максимального нагрева 1600°С. В качестве ультразвукового генератора 5 (УГ) использовали магнитострикционный преобразователь ПМС1-1. В качестве волноводного звена 6 использовали металлическую пластину, изготовленную из стали 40Х. Устройство перемещения образцов 3 (УПО) представляет собой механизм перемещения, снабженный выносным пультом управления (не показан).Electron Accelerator 1 (UE) is an ILU-6 pulsed electron accelerator, which makes it possible to obtain, under atmospheric conditions, a pulsed electron beam with an energy of up to 2.4 eV with a beam current of up to 800 A, a pulse duration of up to 600 μs and a pulse repetition rate of (2-50) Hz . The resistance furnace 2 (PS) is an industrial resistance furnace of the SNOL type with a maximum heating temperature of 1600 ° C. As the ultrasonic generator 5 (UG), the PMS1-1 magnetostrictive transducer was used. As the
Предложенный способ осуществляли следующим образом.The proposed method was carried out as follows.
Брали ферритовый порошок состава, мас.%:They took a ferrite powder composition, wt.%:
LiCO3 - 10.71,LiCO 3 - 10.71,
TiO2 - 13,TiO 2 - 13,
MnCO3 - 2,MnCO 3 - 2,
ZnO - 3.8,ZnO - 3.8,
Bi2O3 - 0.22,Bi 2 O 3 - 0.22,
остальное - Fe2O3.the rest is Fe 2 O 3 .
К порошку добавляли 10%-ный водный раствор поливинилового спирта в количестве 12% от веса порошка и протирали его сначала через сито 0.9, а затем через сито 0.45.A 10% aqueous solution of polyvinyl alcohol was added to the powder in an amount of 12% by weight of the powder, and it was first wiped through a 0.9 sieve and then through a 0.45 sieve.
Полученный порошок помещали в пресс-форму и производили формирование прессом ПГР-10 заготовок в форме таблеток толщиной 3 мм, диаметром - 16 мм. Плотность заготовок 3.0 Г*см-3.The obtained powder was placed in the mold and the PGR-10 press formed the blanks in the form of tablets with a thickness of 3 mm and a diameter of 16 mm. The density of the workpieces is 3.0 G * cm -3 .
Отпрессованную заготовку помещали на подставку для образцов 4 и размещали ее при помощи устройства перемещения образцов 3 (УПО) в объем печи сопротивления 2 (ПС), предварительно разогретый до температуры 1010°С, равной температуре спекания заготовок, и выдерживали при данной температуре в течение 60 минут. Затем при помощи устройства для перемещения образцов 3 (УПО) подставку для образцов 4 вместе с заготовкой перемещали в плоскость падения пучка ускорителя электронов 1 (УЭ) на расстоянии 30 см от выпускного устройства (не обозначено). Во время естественного остывания заготовки ее температуру контролировали термопарой Pt-PtRh и потенциометром ПП-63. В момент достижения температуры заготовки 800°С включали ускоритель электронов 1 (УЭ). Одновременно включали ультразвуковой генератор 5 (УГ) и начинали воздействие на заготовку через волноводное звено 6 ультразвуковым излучением частотой 5 МГц.The pressed billet was placed on a
Параметры ускорителя задавали следующие: энергия электронов в пучке - 2.4 мэВ, ток пучка в импульсе (300-800) А, длительность одного импульса облучения - 600 мкс, частота следования импульсов облучения - (2-50) Гц. Облучение проводили на воздухе при нормальном атмосферном давлении. Температуру заготовки контролировали термопарой Pt-PtRh и потенциометром ПП-63.The accelerator parameters were set as follows: the electron energy in the beam was 2.4 meV, the beam current per pulse (300-800) A, the duration of one irradiation pulse was 600 μs, and the pulse repetition rate was (2-50) Hz. Irradiation was carried out in air at normal atmospheric pressure. The temperature of the workpiece was controlled by a Pt-PtRh thermocouple and a PP-63 potentiometer.
Путем подбора частоты следования импульсов электронов удерживали температуру заготовки равной 800°С и, фиксируя данную частоту, выдерживали заготовку при заданной температуре в течение 60 минут.By selecting the repetition rate of the electron pulses, the workpiece temperature was kept at 800 ° C and, fixing this frequency, the workpiece was kept at a given temperature for 60 minutes.
После окончания времени выдержки под облучением и воздействием ультразвука подставку для образцов 4 вместе с заготовкой при помощи устройства для перемещения образцов 3 (УПО) перемещали в сторону от плоскости падения электронного пучка и охлаждали естественным образом при атмосферных условиях.After the exposure time under irradiation and exposure to ultrasound, the sample stand 4 together with the workpiece using the device for moving samples 3 (UPR) was moved away from the plane of incidence of the electron beam and naturally cooled under atmospheric conditions.
Указанную последовательность действий по нагреву, выдержке в нагретом состоянии, охлаждению и выдержке при заданной температуре под облучением проникающим электронным пучком повторили для температуры облучения 790 и 780°С. После этого повторили все эти действия для температур облучения 800, 790, 780°С для других заготовок согласно способу-прототипу.The indicated sequence of actions for heating, holding in a heated state, cooling and holding at a given temperature under irradiation by a penetrating electron beam was repeated for the irradiation temperature of 790 and 780 ° C. After that, all these actions were repeated for irradiation temperatures of 800, 790, 780 ° C for other workpieces according to the prototype method.
Для изготовленных по предлагаемому способу и способу-прототипу заготовок провели измерения диэлектрических и электромагнитных характеристик. Результаты измерений занесли в таблицу 1.For blanks manufactured by the proposed method and the prototype method, dielectric and electromagnetic characteristics were measured. The measurement results are listed in table 1.
Измерения диэлектрической проницаемости проводили на установке РВД-Т2. Установка предназначена для измерения комплексной диэлектрической проницаемости твердых диэлектрических материалов в СВЧ диапазоне (1-5) ГГц. Проводились измерения диэлектрической проницаемости ε и тангенса угла диэлектрических потерь tgσ.The dielectric constant was measured using the RVD-T2 setup. The installation is designed to measure the complex permittivity of solid dielectric materials in the microwave range (1-5) GHz. The dielectric permittivity ε and the dielectric loss tangent tgσ were measured.
Электромагнитные характеристики заготовок измеряли с помощью феррометра Ф 5063. Частота намагничивающего поля 50 Гц, величина поля - 5 Э. Намагничивающая и измерительная обмотки по 40 витков. Измеряли следующие характеристики: Bm - индукция насыщения, Br - остаточная индукция, Нс - коэрцитивная сила.The electromagnetic characteristics of the workpieces were measured using an F 5063 ferrometer. The frequency of the magnetizing field is 50 Hz, the field magnitude is 5 E. The magnetizing and measuring windings are 40 turns each. The following characteristics were measured: B m — saturation induction, B r — residual induction, N s — coercive force.
Результаты усредненных измерений диэлектрических и электромагнитных характеристик образцов, приготовленных по предлагаемому способу и способу-прототипу, занесли в соответствующие графы таблицы 1. Усреднения проводились по измерениям на 10 образцах, изготовленных по предлагаемому способу и способу-прототипу, соответственно.The results of the averaged measurements of the dielectric and electromagnetic characteristics of the samples prepared by the proposed method and prototype method, are listed in the corresponding columns of table 1. Averaging was carried out by measurements on 10 samples made by the proposed method and prototype method, respectively.
Из сравнения результатов, приведенных в таблице 1, видно, что диэлектрические характеристики ферритовых изделий, изготовленных по предлагаемому способу на 10-15% превышают соответствующие характеристики изделий, изготовленных по способу-прототипу. Т.е. предлагаемый способ позволят улучшить диэлектрические характеристики спекаемых ферритов.From a comparison of the results shown in table 1, it is seen that the dielectric characteristics of ferrite products made by the proposed method are 10-15% higher than the corresponding characteristics of products made by the prototype method. Those. the proposed method will improve the dielectric characteristics of sintered ferrites.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009116499/02A RU2410200C1 (en) | 2009-04-29 | 2009-04-29 | Method of producing ferrite articles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009116499/02A RU2410200C1 (en) | 2009-04-29 | 2009-04-29 | Method of producing ferrite articles |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009116499A RU2009116499A (en) | 2010-11-10 |
RU2410200C1 true RU2410200C1 (en) | 2011-01-27 |
Family
ID=44025690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009116499/02A RU2410200C1 (en) | 2009-04-29 | 2009-04-29 | Method of producing ferrite articles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2410200C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536151C1 (en) * | 2013-09-26 | 2014-12-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Sintering method of radar absorbent magnesium zinc ferrites |
RU2548345C1 (en) * | 2013-09-26 | 2015-04-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for obtaining ferrite items |
-
2009
- 2009-04-29 RU RU2009116499/02A patent/RU2410200C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536151C1 (en) * | 2013-09-26 | 2014-12-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Sintering method of radar absorbent magnesium zinc ferrites |
RU2548345C1 (en) * | 2013-09-26 | 2015-04-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for obtaining ferrite items |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009116499A (en) | 2010-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ge et al. | Densification of uranium dioxide fuel pellets prepared by spark plasma sintering (SPS) | |
CN111979466B (en) | Shape memory alloy and laser 3D printing method thereof | |
WO2001030118A1 (en) | Microwave processing in pure h fields and pure e fields | |
PL192135B1 (en) | Process for the improvement of the magnetic characteristics in grain oriented electrical silicon steel sheets by laser treatment | |
RU2410200C1 (en) | Method of producing ferrite articles | |
CN107077938A (en) | The flat powder of soft magnetism and its manufacture method | |
Yang et al. | Microwave process for sintering of uranium dioxide | |
CN108766704B (en) | Soft magnetic alloy and magnetic component | |
CN103069034B (en) | Grain-oriented electrical steel sheet, and method for producing same | |
RU2013138224A (en) | METHOD FOR PRODUCING TEXTURED SHEET STEEL PRODUCT | |
RU2287403C1 (en) | Ferrite article production process | |
Sudiana et al. | The microwave effects on the properties of alumina at high frequencies of microwave sintering | |
Adarakatti et al. | Synthesis, structural and electrical studies of li-ni-cu nano ferrites | |
TW202146357A (en) | Method for manufacturing sintered body | |
CN114573338B (en) | Preparation method and application of dielectric ceramic with high energy storage density | |
DE10393270T5 (en) | Sintered aluminum nitride body | |
TWM438480U (en) | Continuous work piece mold equipment | |
Yang et al. | Preparation of barium strontium titanate ceramic by sol-gel method and microwave sintering | |
CN1055315C (en) | Heat treatment method for iron-base ultramicaolith iron core | |
CN105177511B (en) | A kind of negative thermal expansion material Sc2Mo3O12The preparation method of film | |
JP2009016701A (en) | Method of manufacturing soft magnetic member | |
Klimov et al. | Electron beam sintering of Mn-Zn ferrites using a forevacuum plasma electron source | |
Cao et al. | Microwave heating behavior of nanocrystalline Au thin films in single-mode cavity | |
RU2018988C1 (en) | Method of making ferrite articles | |
Han et al. | Study on the fast nitriding process of active screen plasma nitriding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110430 |