WO2020074718A1 - Verfahren zur herstellung eines keramischen materials mit lokal einstellbarem permeabilitätsgradienten, dessen anwendung in einem beschichtungsverfahren sowie dessen verwendung - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines keramischen materials mit lokal einstellbarem permeabilitätsgradienten, dessen anwendung in einem beschichtungsverfahren sowie dessen verwendung Download PDF

Info

Publication number
WO2020074718A1
WO2020074718A1 PCT/EP2019/077626 EP2019077626W WO2020074718A1 WO 2020074718 A1 WO2020074718 A1 WO 2020074718A1 EP 2019077626 W EP2019077626 W EP 2019077626W WO 2020074718 A1 WO2020074718 A1 WO 2020074718A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ceramic material
ceramic
temperature
coating
domain walls
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/077626
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heidemarie Schmidt
Nan DU
Danilo BÜRGER
Stephan Krüger
Ilona Skorupa
Original Assignee
Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. filed Critical Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V.
Publication of WO2020074718A1 publication Critical patent/WO2020074718A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/016—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on manganites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/12—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/665—Local sintering, e.g. laser sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/767—Hexagonal symmetry, e.g. beta-Si3N4, beta-Sialon, alpha-SiC or hexa-ferrites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/768—Perovskite structure ABO3

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a ceramic material with locally adjustable
  • Fig. La shows the schematic representation of a conductor for DC and AC magnetic fields in ferro- or ferrimagnetic layers 1 on a substrate 2.
  • the finite magnetization hysteresis is ferro- or
  • ferrimagnetic materials which are part of the
  • ferrimagnetic material especially determined when conducting AC magnetic fields.
  • an area is to contain a few magnetic field lines and poorly conduct magnetic fields, then this area must have a lower permeability than the adjacent areas (middle area in FIG. 3b, FIG. 5b). On the other hand, an area should contain many magnetic field lines and
  • this area must have a greater permeability than the adjacent areas (middle area in Fig. 3a, Fig. 5a).
  • Eddy current is called a current that is in an extended electrical conductor in one
  • the skin effect mainly occurs at high signal frequencies. It causes only the outside of the conductor to contribute to the current flow.
  • the skin effect is based on the shielding effect of electrically conductive materials against electromagnetic ones
  • the skin effect can be achieved by using
  • a conductor is formed by the parallel connection of electrically insulated from one another and from one another
  • Hysteresis losses arise from the work that must be applied, for example, to a coil core of a transformer in the rhythm of the frequency
  • the specific resistance is a material property and is in ceramic materials with charged
  • the resonance frequency fo 64 MHz ... 107 MHz
  • the high frequency range (HF) is defined between 30 kHz ... 300 MHz.
  • ferrimagnetic materials take quadratic with frequency and inversely proportional to specific
  • Micrometer 70 ... 707 sqm. Due to the skin effect, ferromagnetic and ferrimagnetic materials cannot be used in the HF range. The skin effect determines the thickness of the fins in which coil carriers of transformers
  • cables with the largest possible surface area are used in high-frequency technology, for example in the form of thin-walled hose pipes, strands or tapes.
  • the low losses of waveguides are partly due to the fact that a large part of the inner surface is not significantly involved in the current flow. Furthermore, the
  • Iron alloys and ferromagnetic steels are of the greatest economic importance.
  • transformers For transformers
  • Nickel-iron alloys are also used for signal transmitters.
  • the maximum flux density for iron is 1.5 to 2 Tesla depending on the specification.
  • the core is built up from a stack of individual sheets, between which there are electrically insulating intermediate layers, the sheet surface being parallel to the direction of the magnetic flux and thus perpendicular to the induced electric field. This reduces eddy current losses. The higher the frequency, the thinner the sheets must be chosen. Damage to the insulation of each
  • Sheet packs can become one with large transformers
  • Ferrites have a high permeability, but only a low one
  • Laminated cores in particular with regard to the adaptation to the coil former.
  • the maximum flux density for ferrites is around 400 mT.
  • Ferrite material lies in the manufacturability in the pressing and sintering process. Cores for larger transformers are partially composed of ferrite blocks. The amorphous and
  • nano-crystalline nuclei allow by their natural
  • Band thickness of typically 0.02 mm use at higher frequencies and have very low losses.
  • Typical core shapes for these bands are toroidal cores or, more rarely, cutting band cores.
  • the object is achieved by a method for producing a ceramic material with locally adjustable
  • ferroelectric order temperature and for setting the local permeability gradient.
  • Domain walls is that depending on the chemical composition, for example Y 1.00 Mn 1.00 O 3 ,
  • Magnetization hysteresis are caused to be conducted.
  • the permeability gradient of the ceramic material determines the location-dependent density of the magnetic field lines in the ceramic material with charged ones
  • Magnetization direction ring-shaped around the wire such a wire with a lengthwise direction
  • Coated wires near current-carrying conductors can also be used
  • ceramic material can be, for example, an oxide powder or a metal powder with subsequent oxidation.
  • the weighed oxide is first ground and then dried.
  • a pre-sintering process is used to bring the powder into a certain phase or to a certain grain size.
  • the partially clumped oxide mixture is ground dry to a fine-grained powder.
  • the powder is then finally dried and pressed together in a press mold and then sintered.
  • the ceramic material is now produced.
  • the ceramic material has the property of forming vortex states when it passes through a heating and / or cooling process.
  • a vortex state can be understood as an intersection between charged domain walls within a material.
  • a vortex state is topologically protected, i.e. it cannot be transformed into the basic state by continuous transformation
  • the ferroelectric order temperature T c of the hexagonal rare earth manganates RMnO depends on that
  • ceramic material depends on the cooling rate at the time of the cooling process, at which the cooling temperature is equal to the ferroelectric order temperature. Below the ferroelectric order temperature, the density of the vortices depends on the cooling rate. The vortex density therefore depends on the cooling rate when passing through the
  • FLA Treatment of bulk materials with dimensions up to decimeters to centimeters, materials with rough surfaces and planar materials suitable; FLA is for the thermal treatment of materials with expansions up to
  • PLA Suitable for centimeters to micrometers with rough surfaces and planar materials
  • the inventive method is that the ceramic
  • Material can be made as a bulk material.
  • the bulk material can be in solid, liquid or viscous form.
  • powdery starting material composition the setting of a vortex density according to a defined cooling rate in the ceramic material produced, and the second local temperature treatment of the ceramic material via its ferroelectric order temperature for setting the local permeability gradients can very easily be a solid bulk material with a local
  • a solid volume material is understood to mean the ceramic material in its spatial extension in the x, y and z directions.
  • a liquid bulk material is understood to mean an ink which is applied to the surface of an ink jet printing process, for example
  • Bulk material is understood to be a paste that is used in a printing process, e.g. by means of doctor blades, for example on the surface of a substrate.
  • Micrometers up to several 10 millimeters.
  • the ceramic material contains the oxidic components of the rare earth manganates REmn0 3 REOxide, MN oxide and / or REMn0 3 oxide with RE as a rare earth element and / or comprises the individual components RE and Mn the rare earth manganates.
  • the ceramic material can also add other materials to change the chemical composition of the rare earth manganate REMn0 3 , for example 3d
  • Transition metals (Sc, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn), with up to 50 at. % contain.
  • the ceramic material YMnÜ 3 is preferred.
  • the object of the present invention is also achieved by a method for global coating of a surface solved a ceramic material, the ceramic material is initially generated as already described. Furthermore, the ceramic material is deposited on the surface to be coated. Deposition means processes by means of which the
  • a surface in the sense of the present invention is understood to mean any surface that is suitable for coating with the ceramic material. This can be, for example, the surface of an object or body of any shape or a planar surface or a film or any substrate. This list is in no way to be interpreted as restrictive.
  • the global coating therefore describes a coating of a surface in its entirety and is not to be understood as being spatially limited. Otherwise, the surface must be provided with an adhesion promoter before coating the surface so that the ceramic
  • Deposition can take place both unstructured and structured. It is under an unstructured
  • Deposition is understood to mean the full-area, global deposition of the ceramic material according to the invention and a structured deposition means the generation of regular or irregular patterns.
  • the ceramic material is then compressed in a first temperature treatment step and / or a vortex density is set in the ceramic material by means of a defined temperature regime. If the ceramic material is in solid form and is applied by means of laser plasma deposition or sputtering, the ceramic material is after
  • Viscous ceramic material which compresses the material.
  • the binder can also be highly permeable. Then, in both cases, there is a second local temperature treatment for heating the ceramic material above its ferroelectric order temperature, so that a final local permeability gradient is established in the coating on the surface.
  • Coating should have a thickness greater than the skin thickness for a loss-free magnetic field line. And the coating should be for a lossy one
  • Magnetic field line have a thickness smaller than the skin thickness.
  • ceramic material by means of pulsed laser plasma deposition or by means of magnetron sputtering from a solid ceramic target which removes the ceramic material from the oxidic components of the rare earth manganates REMn0 3 RE oxide, Mn oxide and / or REMn0 3 oxide with RE as a rare Earth element and / or from its individual components RE and Mn, deposited on the surface.
  • the ceramic material with charged domain walls made of a ceramic target by means of pulsed laser plasma deposition on a planar carrier material in thin film form
  • the ceramic material is liquid or viscous and is applied to the surface by means of a printing process.
  • a printing process means the deposition by means of inkjet application or spraying or knife coating.
  • the Inkj et application is preferably suitable for layer thicknesses from 10 nanometers to several hundred micrometers, spray processes for
  • Micrometers and doctor blade processes for layer thicknesses from a few tens of micrometers to several tens of millimeters.
  • adjustable permeability gradient is used to manufacture a transformer core in a transformer.
  • the ceramic material according to the invention is either used for the coating of a conventional ferrite core or the transformer core as such consists of the ceramic material according to the invention.
  • Coating material for electrical conductors and / or wires is used.
  • adjustable permeability gradient is used for the production of electrical conductors.
  • adjustable permeability gradient is used to manufacture a rotor in a generator.
  • adjustable permeability gradient is used to produce two-dimensional printed electronic components.
  • Electronic components are to be understood as conductor tracks, resistors, inductors and capacitors.
  • the two-dimensional structuring can be done, for example, using shadow masks, lithographically
  • adjustable permeability gradient can be realized.
  • Resistance welding is a welding process for electrically conductive materials based on the Joule heat of an electrical current flowing through the junction.
  • the ceramic material is applied locally to the areas to be welded. If an alternating magnetic field is now applied, it spreads in the ceramic material and only induces a current there and only locally increases the Joule heat.
  • connection partners are until the
  • Welding temperature is heated and welded at the point of contact under the action of a force by solidification of the melt, by diffusion or else in the solid phase.
  • Fig. 1 shows a schematic of a ferro or
  • Fig. 4 ceramic material according to the invention charged domain walls a) with a low
  • Fig. 6 use for coating cables as a)
  • the ceramic material with charged domain walls can, for example, be made of a ceramic target
  • Carrier material can be deposited in thin-film form.
  • the manufacturing process of e.g. ceramic manganate thin with loaded domain walls includes the following
  • a ceramic target e.g. made of yttrium oxide, manganese oxide and titanium oxide
  • weighed oxides e.g. in a grinding bowl
  • Oxide mixture constantly mixed with a spatula and on a Heating plate is dried at approx. 60 ° C until the ethanol has evaporated and the oxide mixture is again in powder form. Then the powder is pre-sintered at 1000 ° C for 5 hours in air and cooled to room temperature
  • Dried powder is filled into an aluminum ceramic boat and pre-sintered in the tube furnace in air under the conditions specified above. This serves to achieve a certain phase or grain size of the material.
  • Room temperature after a defined cooling rate can create a defined vortex density in the ceramic
  • the cooling rate can be set.
  • the ceramic material is heated above its ferroelectric order temperature, this step for
  • FIG. 2 shows the results of the modeling of the various ceramic materials by means of temperature treatment
  • Figure 2a shows an RC sample with good shielding of the magnetic field.
  • 2a shows the ceramic material according to the invention with charged
  • Resistance component R and the inductive component L dominate.
  • Permittivity s r and permeability m G were modeled from the impedance data of the ceramic material of thickness d in an RLC parallel resonant circuit.
  • Fig. 3a the permeability gradient y r in a ceramic material on a substrate 2 with charged domain walls 4 of low density 3A at the edge and with charged domain walls 3B in the center is schematic
  • the permeability gradient y r is in a ceramic material on a substrate 2
  • Fig. 4a is a ceramic material loaded with
  • 4b schematically shows a ceramic material with charged high-density domain walls 3B on a ceramic material with charged low-density domain walls 3A.
  • 5a the permeability gradient y r is higher in a ceramic material with charged domain walls
  • Density 3B at the edge and with charged domain walls of particularly high density 3C in the center on a ceramic material with charged domain walls of low density 3A is shown schematically.
  • the permeability gradient y r is in a ceramic material with charged domain walls of particularly high density 3C at the edge and with charged ones
  • Magnetic field shielding can be used. Materials for magnetic field shielding have a high permeability y r and are robust against mechanical stress during the
  • Other standard solutions are shielding foils from VITROVAC 6025x, which have a thickness of 30 ym and a width of 50 mm. Both tapes also come with one
  • N thin layers i which are characterized by their permeability m ⁇ , their thickness d ⁇ and their conductivity o ⁇ , are used.
  • the shielding factor of the total of N thin-film layers scales non-linearly with the permeabilities mi of the N thin-film layers i. Due to the partially disjoint material properties with respect to
  • Isolator layer is separated from the cable 6, the smallest permeability m ⁇ and the smallest conductivity o ⁇ .
  • the thin layer i with the greatest conductivity determines the distance from the surface of the cable 6 at which the external magnetic field H ext is effectively derived. Gradual changes in the flux density of the magnetic field lines within the N thin-film layers are possible, so that the temporal
  • FIG. 6a An exemplary embodiment for dissipating an external magnetic field H ext is shown in FIG. 6a.
  • Figure 6b shows how to prevent eddy currents
  • Insulator layers j are inserted between the thin film layers.
  • the induced eddy currents heat the material. That is why the insulator layers are inserted.
  • the product m ⁇ -di is kept constant according to the invention.
  • FIG. 7 shows the use of ceramic materials for the production of transformer cores for better conduction of the magnetic flux F.
  • inductor there is no leakage current.
  • So-called magnetic leakage flux lines are a possible cause of leakage currents.
  • the formation of leakage flow lines is prevented by the proposed manufacture of the transformer core.
  • P Fe im power losses
  • FIG. 8 shows the implementation of the invention

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindungbetrifft ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Materials mit lokal einstellbarem Permeabilitätsgradienten, dessen Anwendung in einem Beschichtungsverfahren-Materialbearbeitungsverfahren sowie dessen Verwendung. Die Aufgabe ein Material zur Verfügung zu stellen, welches zum Leiten und Isolieren von Magnetfeldern geeignet ist sowie in magnetischen Kopplungselementen verwendet werden kann,wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Materials mit lokal einstellbarem Permeabilitätsgradienten gelöst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Erzeugen eines keramischen Materials mittels Erhitzen einer Ausgangsmaterialkomposition bis zu einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Ausgangsmaterialkomposition, - Abkühlen deserzeugten keramischen Materials auf Raumtemperatur nach einer definierten Abkühlrate zur Einstellung einer Vortex-Dichte in dem erzeugten keramischen Material, und - nachfolgende zweiten lokale Temperaturbehandlung zum Erhitzen des keramischen Materials über dessen ferroelektrische Ordnungstemperatur und zum Einstellen des lokalen Permeabilitätsgradienten.

Description

Verfahren zur Herstellung eines keramischen Materials mit lokal einstellbarem Permeabilitätsgradienten, dessen Anwendung in einem Beschichtungsverfahren sowie dessen
Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Materials mit lokal einstellbarem
Permeabilitätsgradienten, dessen Anwendung in einem
Beschichtungsverfahren sowie dessen Verwendung.
Bisher kam den ferro- oder ferrimagnetischen Materialien aufgrund ihrer hohen Permeabilität eine besondere Bedeutung zum Leiten von Magnetfeldern und als magnetischer Isolator zu. Fig. la zeigt die schematische Darstellung eines Leiters für DC- und AC-Magnetfelder in ferro- oder ferrimagnetischen Schichten 1 auf einem Substrat 2. Nachteilig ist jedoch die endliche Magnetisierungs-Hysterese ferro- oder
ferrimagnetischer Materialien, welche einen Teil der
Verluste von Magnetfeldleitern aus einem ferro- oder
ferrimagnetischen Material besonders bei Leiten von AC- Magnetfeldern bestimmt.
Soll ein Bereich wenige magnetische Feldlinien enthalten und Magnetfelder schlecht leiten, dann muss dieser Bereich eine kleinere Permeabilität als die angrenzenden Bereiche haben (mittlerer Bereich in Fig. 3b, Fig. 5b) . Soll ein Bereich hingegen viele magnetische Feldlinien enthalten und
Magnetfelder gut leiten, dann muss dieser Bereich eine größere Permeabilität als die angrenzenden Bereiche haben (mittlerer Bereich in Fig. 3a, Fig. 5a) .
In den ferro- oder ferrimagnetischen Materialien treten Ummagnetisierungsverluste auf, wobei sich diese aus
Wirbelstromverlusten und den Hystereseverlusten
zusammensetzen. Wirbelstrom nennt man einen Strom, der in einem ausgedehnten elektrischen Leiter in einem sich
zeitlich ändernden Magnetfeld oder in einem bewegten Leiter in einem zeitlich konstanten, dafür räumlich inhomogenen Magnetfeld induziert wird. Dadurch wird bei hohen Frequenzen und großen Querschnitten der Strom aus der Mitte des Leiters verdrängt (Skin-Effekt) . Der Skin-Effekt tritt vorwiegend bei hohen Signalfrequenzen in Erscheinung. Er bewirkt, dass nur noch das Äußere des Leiters zum Stromfluss beiträgt. Der Skin-Effekt beruht auf der Abschirmungswirkung elektrisch leitfähiger Materialien gegenüber elektromagnetischen
Feldern. Der Skin-Effekt kann durch die Verwendung von
Hochfrequenzlitzen weitgehend unterbunden werden. Bei einer HF-Litze wird ein Leiter durch die Parallelschaltung von gegeneinander elektrisch isolierten und miteinander
verwobenen Einzelleitern ersetzt.
Jeder Transformator brummt im Betrieb mehr oder weniger hörbar. Die Ursache dafür ist die Magnetostriktion . Bei der Magnetostriktion wird der Kern des Transformators in winzige Längenänderungen gezwungen. Die Magnetostriktion ist eine Materialeigenschaft und beträgt AV/Vo = -3,252 -10~4 in keramischen Materialien mit geladenen Domänenwänden (T.
Chatterji et al . , J. Phys . : Condens . Matter 24 (2012)
336003), AV/V0 = -0,26 Ί04 in amorph Fe Co 5SinBi (SA1) und AV/Vo = -1,20 -10 4 in Fe-Si 0,3.
Hystereseverluste entstehen durch die Arbeit, die aufgebracht werden muss, um beispielsweise einen Spulenkern eines Transformators im Rhythmus der Frequenz
umzumagnetisieren. Die Verluste sind umso höher, je geringer der spezifische Widerstand des Transformatorkernes ist. Der spezifische Widerstand ist eine Materialeigenschaft und beträgt in keramischen Materialien mit geladenen
Domänenwänden p = 73 bis 141 Qm (spez. Widerstand einer RLC- Probe) , p = 10 bis 100 Qm in amorph SA1 und p = 10 bis 100 Qm in Fe-Si 0,3. Die Verlustleistungen eines unter Volllast betriebenen
Drehstromtransformators EI 800 /800 /400 für 500 kVA mit
unterschiedlichen Kernmaterialien als magnetische Leiter
(Betrieb unter Volllast) setzen sich aus den Kupferverlusten und aus den Eisenverlusten zusammen. Die Tabelle 1 zeigt die Verlustleistungen eines unter Volllast betriebenen
Drehstromtransformators für 500 kVA mit unterschiedlichen
Kernmaterialien .
Tab. 1:
Material Kupferverluste Eisenverluste Induktion Wirkungsgrad
/W /W /T /%
Fe-Si
1602 2696 1,5 99,06
0,35
Fe-Si
1599 2442 1,5 99, 12
0,30 amorph
2916 174 1,2 99,33
SA1
Der Eisenverlust beim Ummagnetisieren beträgt 1 7 = p/2 m"/ (m'2 + m"2 ) .
Der Verlustfaktor d (Tab. 2.9 in Magnetic Materials and their characterization, p. 25) beträgt d = tanö = m" / m' wobei d der Verlustwinkel ist. Magnetisches Eisen hat typische Verlustfaktoren im Bereich von d = 0,08 ... 0,60
(Tab. 3, page 8, Determination of electromagnetic properties of Steel for prediction of stray losses in power
transformers ) . Der Verlustfaktor d der keramischen
Materialien mit geladenen Domänenwänden, welche einen RLC- Parallel-Schwingkreis bilden, wird aus dem Gütefaktor Q eines RLC-Parallel-Schwingkreises
Q = Rf(C / ) wie folgt bestimmt: d = 1/Q und liegt im Bereich von d =
0,36 ... 1,38. Die Resonanzfrequenz fo
Figure imgf000006_0001
beträgt fo = 64 MHz ... 107 MHz, wobei der Hochfrequenzbereich (HF) zwischen 30 kHz ... 300 MHz definiert ist.
Die Wirbelstromverluste (Skin-Effekt) in ferro- oder
ferrimagnetischen Materialien nehmen quadratisch mit der Frequenz und umgekehrt proportional zum spezifischen
Widerstand des ferro- oder ferrimagnetischen Materials zu und werden oberhalb von etwa 10 kHz bedeutend. Da der induktive Blindwiderstand oberhalb der Resonanzfrequenz fo größer als der kapazitive Blindwiderstand ist, ist es von Vorteil, magnetische Wechselfelder oberhalb der
Resonanzfrequenz fo in dem keramischen Material mit geladenen Domänen zu leiten.
In metallisch leitenden ferro- oder ferrimagnetischen
Materialien beträgt aufgrund des Skin-Effektes die
Eindringtiefe magnetischer Wechselfelder bei 100 MHz nur wenige Mikrometer (1 ... 10 Qm) und bei 50 Hz mehrere
Mikrometer (70 ... 707 Qm) . Aufgrund des Skin-Effektes können ferro- und ferrimagnetische Materialien nicht im HF-Bereich eingesetzt werden. Der Skin-Effekt bestimmt die Dicke der Lamellen, in welche Spulenträger von Transformatoren
typischerweise geformt werden.
Die Resonanzfrequenzen der keramischen Materialien mit geladenen Domänenwänden betragen fo = 64 MHz ... 107 MHz und liegen außerhalb des Hörbereiches (16 ... 20.000 Hz) . Selbst wenn das keramische Material mechanisch mitschwingt, wird sich das nicht durch lästige Geräuschentwicklung (Brummen) bemerkbar machen. Da die keramischen Materialien mit
geladenen Domänenwänden keine Magnetisierungs-Hysterese und einen spezifischen Widerstand vergleichbar zu amorph SA1 und Fe-Si 0,3 aufweisen, sind Hystereseverluste in diesem
Material vernachlässigbar.
Um die Auswirkungen des Skin-Effektes so klein wie möglich zu halten, werden in der Hochfrequenztechnik Leitungen mit möglichst großer Oberfläche eingesetzt, beispielsweise in Form dünnwandiger Schlauchrohre, Litzen oder Bänder. Die geringen Verluste von Hohlleitern beruhen teilweise darauf, dass ein großer Teil der Innenfläche am Stromfluss nicht maßgeblich beteiligt ist. Des Weiteren werden die
Oberflächen von Hochfrequenz- oder Höchstfrequenzleitungen oft mit Edelmetallen wie Silber oder Gold beschichtet, um so den spezifischen Widerstand der Außenfläche des Drahtes zu verringern, die den mit Abstand größten Teil des Stromes leitet. Dabei wird vor allem bei Gold der Umstand
ausgenutzt, dass dieses Metall an Luft nicht oxidiert, so dass die Oberfläche eine langzeitstabile Leitfähigkeit beibehält. Denn an sich besitzt Gold eine geringere
elektrische Leitfähigkeit als Kupfer, jedoch eine deutlich bessere als Kupferoxid. Auch wird darauf geachtet, dass die Leiteroberfläche sehr glatt ist, da raue Oberflächen für den Strom einen längeren Weg und damit größeren Widerstand darstellen. Besonders nachteilig sind auch ferromagnetische Leiterwerkstoffe, da sich bei diesen die Eindringtiefe stark verringert. Sie werden aus diesem Grund ebenfalls oft metallisch beschichtet.
Wirtschaftlich größte Bedeutung haben Eisenlegierungen und ferromagnetische Stähle. Für Transformatoren
(Betriebsfrequenz 50 Hz oder 60 Hz) verwendet man
überwiegend sogenanntes Dynamoblech nach DIN EN 10107, das aus Eisen-Silizium-Legierungen besteht. Bei
Signalübertragern werden auch Nickel-Eisen-Legierungen eingesetzt. Die maximale Flussdichte liegt bei Eisen je nach Spezifikation bei 1,5 bis 2 Tesla. Der Kern wird aus einem Stapel aus einzelnen Blechen aufgebaut, zwischen denen elektrisch isolierende Zwischenschichten liegen, wobei die Blechfläche parallel zur Richtung des magnetischen Flusses und damit senkrecht zum induzierten elektrischen Feld ist. Dadurch werden die Wirbelstromverluste reduziert. Je höher die Frequenz ist, desto dünner müssen die Bleche gewählt werden. Eine Beschädigung der Isolierung der einzelnen
Blechpakete kann bei großen Transformatoren zu einer
erheblichen lokalen Erwärmung des Paketes führen. Ab
Frequenzen im Kilohertzbereich würden die Wirbelstromverluste bei Eisenkernen auch bei sehr dünnen Blechen zu groß. Es werden Kerne aus amorphen oder
nanokristallinen Bändern oder Ferritkerne verwendet. Ferrite haben eine hohe Permeabilität, aber nur eine geringe
elektrische Leitfähigkeit. Zur Herstellung von Ferritkernen wird das meist pulverförmige Ausgangsmaterial in eine Form gegeben und unter Druck gesintert (gepresst) . Hierdurch ergeben sich mehr Gestaltungsmöglichkeiten als bei den
Blechpaketen, insbesondere hinsichtlich der Anpassung an den Spulenkörper. Bei Ferriten liegt die maximale Flussdichte bei etwa 400 mT . Die Grenze zur Verwendung von
Ferritmaterial liegt in der Herstellbarkeit im Press- und Sinterprozess. Kerne für größere Trafos werden teilweise aus Ferritblöcken zusammengesetzt. Die amorphen und
nanokristallinen Kerne erlauben durch ihre natürliche
Banddicke von typischerweise 0,02 mm die Verwendung bei höheren Frequenzen und haben sehr geringe Verluste. Typische Kernformen für diese Bänder sind Ringkerne oder seltener Schnittbandkerne .
Die bisher bekannten und verwendeten Materialien reichen nicht aus, um die zuvor beschriebenen Nachteile auszuräumen. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Material zur Verfügung zu stellen, mit dem diese Nachteile deutlich verringert werden können und welches zum Leiten und Isolieren von Magnetfeldern geeignet ist sowie in
magnetischen Kopplungselementen verwendet werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Materials mit lokal einstellbarem
Permeabilitätsgradienten gelöst, wobei das Verfahren
folgende Schritte umfasst:
- Erzeugen eines keramischen Materials mittels Erhitzens einer Ausgangsmaterialkomposition bis zu einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der
Ausgangsmaterialkomposition,
- Abkühlen des erzeugten keramischen Materials auf
Raumtemperatur nach einer definierten Abkühlrate zur
Einstellung einer Vortex-Dichte in dem erzeugten
keramischen Material, und
- nachfolgende zweite lokale Temperaturbehandlung zum
Erhitzen des keramischen Materials über dessen
ferroelektrische Ordnungstemperatur und zum Einstellen des lokalen Permeabilitätsgradienten .
Der Vorteil von keramischen Materialien mit geladenen
Domänenwänden ist, dass diese in Abhängigkeit von der chemischen Komposition, beispielsweise Y1.00Mn1.00O3,
Y0.95Mn1.05O3, Y1.00Mn0.99O3 + lat . %Ti und Y0.94Mn1.05O3 + lat.%Ti in
Tabelle zu Fig. 2b gleichzeitig sehr große Permeabilitäten und keine Magnetisierungs-Hysterese aufweisen. Deswegen können in keramischen Materialien mit geladenen
Domänenwänden Magnetfelder ohne die Verluste, welche in ferri- und ferromagnetischen Materialien durch die
Magnetisierungs-Hysterese verursacht werden, geleitet werden. Der Permeabilitätsgradient des keramischen Materials bestimmt dabei die ortsabhängige Dichte der magnetischen Feldlinien im keramischen Material mit geladenen
Domänenwänden .
Darüber hinaus wird der Skin-Effekt in keramischen
Materialien mit Domänenwänden reduziert und die
Eindringtiefe der magnetischen Wechselfelder nähert sich bei hohen Frequenzen asymptotisch dem Wert
2pjie/ m) mit sr =11,8 ... 73,8 und mG = 56000 ... 171000 und mit p = 75 ... 141 Qm mehrere hundert Mikrometer (380 ... 540 ym) . Die keramischen Materialien mit Domänenwänden können daher hervorragend im HF-Bereich eingesetzt werden. Keramische Materialien mit geladenen Domänenwänden können für die
Hochfrequenztechnik zur Herstellung von Leitungen mit kleineren Oberflächen eingesetzt werden, beispielsweise zur Beschichtung von Drähten verwendet werden. Läuft die
Magnetisierungsrichtung ringförmig um den Draht, wird ein solcher Draht mit einem in Längsrichtung verlaufenden
Magnetfeld belegt, ändert sich der magnetische Fluss in dem keramischen Material und führt bei hohen Frequenzen durch die Beeinflussung des Skin-Effektes zu einer Änderung der Induktivität des beschichteten Drahtes. Beschichtete Drähte in der Nähe stromdurchflossener Leiter können auch zur
Messung des Magnetfeldes stromdurchflossener Leiter
verwendet werden.
Die Ausgangsmaterialkomposition zur Herstellung des
keramischen Materials kann beispielsweise ein Oxidpulver sein, oder ein Metallpulver mit anschließender Oxidation.
Das abgewogene Oxid wird zunächst gemahlen und anschließend getrocknet. Ein Vorsinterprozess dient dazu, das Pulver in eine bestimmte Phase bzw. auf eine bestimmte Korngröße zu bringen. In einem weiteren Mahlprozess wird das teilweise geklumpte Oxidgemisch zu einem feinkörnigen Pulver trocken vermahlen. Anschließend wird das Pulver endgetrocknet und in einer Pressform zusammengepresst und anschließend gesintert. Damit ist das keramische Material fertig erzeugt.
Das Abkühlen der Ausgangsmaterialkomposition auf
Raumtemperatur nach einer definierten Abkühlrate dient zur Einstellung einer Vortex-Dichte in dem erzeugten keramischen Material. Das keramische Material besitzt die Eigenschaft beim Durchlaufen eines Heiz- und/oder Abkühlungsprozesses Vortex-Zustände auszubilden. Ein Vortex-Zustand kann als ein Schnittpunkt zwischen geladenen Domänenwänden innerhalb eines Materials verstanden werden. In den keramischen
Materialien mit geladenen Domänenwänden bilden sich Vortex- Zustände im Zentrum von sechs verschiedenen
ferroelektrischen Domänenwänden (DW) , zwei geladene DW
(head-to-head) , zwei geladene DW (tail-to-tail) und zwei neutrale DW (head-to-tail) aus. Ein Vortex-Zustand ist topologisch geschützt, d.h. er lässt sich nicht durch kontinuierliche Transformation in den Grundzustand
überführen. Die ferroelektrische Ordnungstemperatur Tc der hexagonalen Seltene-Erd-Manganate RMnO hängt von dem
Seltene-Erd-Element in RMnO ab. Oberhalb einer Temperatur von Tc bildet sich keine ferroelektrische Ordnung mit ferroelektrischen Domänenwänden und geladenen Vortex- Zuständen aus. Beispielsweise beträgt die ferroelektrische Ordnungstemperatur für HoMn03 Tc = 875 K, für LuMn03 Tc = 573 K und für YMn03 Tc = 930 K. Beim Erhitzen des keramischen Materials über die ferroelektrische Ordnungstemperatur hinaus ist die ferroelektrische Ordnung nicht ausgeprägt.
Die Vortex-Dichte beim nachfolgenden Abkühlen des
keramischen Materials hängt von der Abkühlrate zum Zeitpunkt des Abkühlvorganges ab, bei dem die Abkühltemperatur gleich der ferroelektrischen Ordnungstemperatur ist. Unterhalb der ferroelektrischen Ordnungstemperatur hängt die Dichte der Vortices von der Abkühlrate ab. Die Vortex-Dichte hängt somit von der Abkühlrate beim Durchlaufen der
ferroelektrischen Ordnungstemperatur ab.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die zweite lokale Temperaturbehandlung mittels einer Kurzzeit-Wärmebehandlung - RTA - rapid
temperature annealing im ms-Bereich oder mittels eines
Kurzzeittemperns mit Blitzlampen - FLA - flash light
annealing im ys bis ms-Bereich oder mittels gepulster
Laserstrahlung - PLA - pulsed laser annealing im ns bis ys- Bereich (Subsecond Annealing of Advanced Materials Annealing by Lasers, Flash Lamps and Swift Heavy Ions, Springer Series in Material Science, 2014) . RTA ist für die thermische
Behandlung von Volumenmaterialien mit Ausdehnungen bis zu Dezimeter bis Zentimeter, Materialien mit rauen Oberflächen und planare Materialien geeignet; FLA ist für die thermische Behandlung von Materialien mit Ausdehnungen bis zu
Zentimeter bis Mikrometer mit rauen Oberflächen und von planaren Materialien geeignet; und PLA ist für die
thermische Behandlung von planaren Materialien mit
Ausdehnungen bis zu Mikrometer bis Nanometer geeignet. Diese nachfolgende Kurzzeit-Temperaturbehandlung mittels RTA, FLA und/oder PLA führt zum Einstellen des endgültigen
Permeabilitätsgradienten, welcher im jeweiligen Einsatz erforderlich ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass das keramische
Material als ein Volumenmaterial hergestellt werden kann. Dabei kann das Volumenmaterial in fester, flüssiger oder zähflüssiger Form vorliegen. Durch das Pressen der
pulverförmigen Ausgangsmaterialkomposition, das Einstellen einer Vortex-Dichte gemäß einer definierten Abkühlrate in dem erzeugten keramischen Material, und die zweite lokale Temperaturbehandlung des keramischen Materials über dessen ferroelektrische Ordnungstemperatur zum Einstellen des lokalen Permeabilitätsgradienten kann in sehr einfacher Weise ein festes Volumenmaterial mit einem lokal
einstellbaren Permeabilitätsgradienten hergestellt werden. Unter einem festen Volumenmaterial wird dabei das keramische Material in seiner räumlichen Ausdehnung in x-, y-, und z- Richtung verstanden. Unter einem flüssigen Volumenmaterial wird eine Tinte verstanden, die in einem Inkjetdruck- Sprühverfahren beispielsweise auf die Oberfläche eines
Substrates aufgebracht werden kann. Vorteilhaft werden mit dem flüssigen erfindungsgemäßen keramischen Material
Schichtdicken von 10 Nanometer bis mehrere hundert
Mikrometer realisiert. Unter einem zähflüssigen
Volumenmaterial wird eine Paste verstanden, die in einem Druckverfahren, z.B. mittels Rakeln, beispielsweise auf die Oberfläche eines Substrates aufgebracht werden kann.
Vorteilhaft werden mit dem zähflüssigen erfindungsgemäßen keramischen Material Schichtdicken von wenigen 10
Mikrometern bis mehrere 10 Millimeter realisiert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält das keramische Material die oxydischen Komponenten der Seltene-Erd-Manganate REmn03 REOxid, MN-Oxid und/oder REMn03-Oxid mit RE als ein Seltene-Erd-Element und / oder umfasst die Einzelkomponenten RE und Mn der Seltene- Erd-Manganate. Das keramische Material kann auch Zusätze von anderen Materialien zur Änderung der chemischen Komposition der Seltene-Erd-Manganate REMn03, beispielsweise 3d
Übergangsmetalle (Sc, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) , mit bis zu 50 at . % enthalten. Bevorzugt ist das keramische Material YMnÜ3.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls durch ein Verfahren zur globalen Beschichtung einer Oberfläche mit einem keramischen Material gelöst, wobei das keramische Material zunächst wie bereits beschrieben wurde erzeugt wird. Des Weiteren wird das keramische Material auf der zu beschichtenden Oberfläche abgeschieden. Unter dem Abscheiden werden Verfahren verstanden mittels denen das
erfindungsgemäße keramische Material auf Oberflächen von Substraten aufgebracht wird. Unter einer Oberfläche im Sinne der vorliegenden Erfindung wird jede Oberfläche verstanden, die für eine Beschichtung mit dem keramischen Material geeignet ist. Das kann beispielsweise die Oberfläche eines beliebig geformten Objektes oder Körpers sein oder eine planare Oberfläche oder eine Folie oder ein beliebiges Substrat. Diese Aufzählung ist in keiner Weise einschränkend zu verstehen. Die globale Beschichtung beschreibt demnach eine Beschichtung einer Oberfläche in ihrer Gesamtheit und ist nicht räumlich begrenzt zu verstehen. Gegenfalls ist vor der Beschichtung der Oberfläche die Oberfläche mit einem Haftvermittler zu versehen, damit sich das keramische
Material zuverlässig mit der Oberfläche verbindet. Die
Abscheidung kann sowohl unstrukturiert als auch strukturiert erfolgen. Dabei wird unter einer unstrukturierten
Abscheidung die ganzflächige, globale Abscheidung des erfindungsgemäßen keramischen Materials verstanden und unter einer strukturierten Abscheidung, das Erzeugen von regulären oder irregulären Mustern. Anschließend wird in einem ersten Temperaturbehandlungsschritt das keramische Material verdichtet und/oder eine Vortex-Dichte in dem keramischen Material mittels eines definierten Temperaturregimes eingestellt. Liegt das keramische Material in fester Form vor und wird es mittels Laserplasmaabscheidung oder Sputtern aufgebracht, wird das keramische Material nach der
Abscheidung auf Raumtemperatur nach einer definierten Abkühlrate zur Einstellung einer Vortex-Dichte in dem keramischen Material abgekühlt. Liegt das keramische
Material in flüssiger oder zähflüssiger Form vor und wird es mittels eines Druckverfahrens aufgebracht, erfolgt zunächst ein Verdampfen des Binders aus dem flüssigen bzw.
Zähflüssigen keramischen Material, wodurch das Material verdichtet wird. Der Binder kann ebenfalls hoch permeabel sein. Anschließend erfolgt in beiden Fällen eine zweite lokale Temperaturbehandlung zum Erhitzen des keramischen Materials über dessen ferroelektrische Ordnungstemperatur, so dass sich ein endgültiger lokaler Permeabilitätsgradient in der Beschichtung auf der Oberfläche einstellt. Die
Beschichtung sollte für eine verlustfreie Magnetfeldleitung eine Dicke größer als die Skin-Dicke aufweisen. Und die Beschichtung sollte für eine verlustbehaftete
Magnetfeldleitung eine Dicke kleiner als die Skin-Dicke aufweisen .
D.h. in einer bevorzugten Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens wird das
keramische Material mittels gepulster Laserplasmaabscheidung oder mittels Magnetronsputtern aus einem festen keramischen Target, welches das keramische Material aus den oxydischen Komponenten der Seltene-Erd-Manganate REMn03 RE-Oxid, Mn-Oxid und/oder REMn03-0xid mit RE als ein Seltene-Erd-Element und/oder aus dessen Einzelkomponenten RE und Mn aufweist, auf der Oberfläche abgeschieden. Beispielsweise kann das keramische Material mit geladenen Domänenwänden aus einem keramischen Target mittels gepulster Laserplasmaabscheidung auf einem planaren Trägermaterial in Dünnschichtform
deponiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens ist das keramische Material flüssig oder zähflüssig und wird mittels eines Druckverfahrens auf die Oberfläche aufgebracht. Unter einem Druckverfahren wird die Abscheidung mittels Inkj etauftrag oder Sprühen oder Rakeln verstanden. Der Inkj et-Auftrag ist vorzugsweise für Schichtdicken von 10 Nanometern bis mehre hundert Mikrometer geeignet, Sprühverfahren für
Schichtdicken von 10 Nanometern bis mehrere hundert
Mikrometer sowie Rakel-Verfahren für Schichtdicken von wenigen zehn Mikrometern bis mehreren 10 Millimeter.
Besonders vorteilhaft ist, wenn das Verfahren zur
Herstellung des keramischen Materials mit lokal
einstellbarem Permeabilitätsgradienten zum Herstellen eines Transformatorkerns in einem Transformator verwendet wird. Dabei wird das erfindungsgemäße keramische Material entweder für die Beschichtung eines konventionellen Ferritkerns eingesetzt oder der Transformatorkern besteht als solcher aus dem erfindungsgemäßen keramischen Material.
Auch vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren zur Herstellung eines keramischen Materials mit lokal einstellbarem
Permeabilitätsgradienten mit dem erfindungsgemäßen
Beschichtungsverfahren zum Beschichten mit einem
Beschichtungsmaterial für elektrische Leiter und / oder Drähte verwendet wird.
Ebenso vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren zur
Herstellung des keramischen Materials mit lokal
einstellbarem Permeabilitätsgradienten zur Herstellung von elektrischen Leitern verwendet wird.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren zur Herstellung des keramischen Materials mit lokal einstellbarem Permeabilitätsgradienten zum Herstellen eines Rotors in einem Elektromotor verwendet wird.
Ebenso vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren zur
Herstellung des keramischen Materials mit lokal
einstellbarem Permeabilitätsgradienten zum Herstellen eines Rotors in einem Generator verwendet wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren zur
Herstellung des keramischen Materials mit lokal
einstellbarem Permeabilitätsgradienten zum Herstellen zweidimensional gedruckter Elektronikkomponenten verwendet wird. Unter Elektronikkomponenten werden erfindungsgemäße Leiterbahnen, Widerstände, Induktivitäten und Kapazitäten verstanden. Die zweidimensionale Strukturierung kann beispielsweise über Schattenmasken, lithographisch
strukturierte Masken, Siebdruck oder einem definierten Inkj et-Auftrag erfolgen. Diese Aufzählung ist nicht
abschließend. Es ist als besonders vorteilhaft
hervorzuheben, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren jegliche Formgebung für eine Beschichtung mit dem
erfindungsgemäßen keramischen Materials mit lokal
einstellbarem Permeabilitätsgradienten realisierbar ist.
Denn damit lassen sich Strukturierungen realisieren, wodurch ein Magnetfeld beliebig geleitet werden kann.
Es ist vorteilhaft, das erfindungsgemäße keramische
Material, welches nach Anspruch 1 hergestellt wird, beim Pulsschweißen oder Widerstandsschweißen, beispielsweise von hochzugsfesten Stählen, zu verwenden. Das
Widerstandsschweißen ist ein Schweißverfahren für elektrisch leitfähige Werkstoffe auf Basis der Jouleschen Stromwärme eines durch die Verbindungsstelle fließenden elektrischen Stromes. Das keramische Material wird erfindungsgemäß lokal an den zu verschweißenden Bereichen aufgebracht. Wird nun ein Wechselmagnetfeld aufgebracht, breitet sich dieses in dem keramischen Material aus und induziert nur dort einen Strom und erhöht nur lokal die Joulesche Stromwärme.
Die Verbindungspartner werden bis zum Erreichen der
Schweißtemperatur erhitzt und an der Berührungsstelle unter der Wirkung einer Kraft durch Erstarren von Schmelze, durch Diffusion oder auch in fester Phase verschweißt.
Die Erfindung soll nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Die Zeichnungen zeigen
Fig. 1 Schematische Darstellung a) einer ferro- oder
ferrimagnetischen Schicht der Dicke d und b) eines keramischen Materials mit geladenen Domänenwänden der Dicke d auf einem Substrat;
Fig. 2 Erfindungsgemäßes keramisches Material mit
geladenen Domänenwänden a) mit einer geringen Dichte der geladenen Domänenwände; b) mit einer hohen Dichte der geladenen Domänenwände;
Fig. 3 Erfindungsgemäßes keramisches Material mit
geladenen Domänenwänden a) mit einer hohen Dichte der geladenen Domänenwände im Zentrum auf dem
Substrat und b) mit einer hohen Dichte der geladenen Domänenwände in den Randbereichen auf dem Substrat ;
Fig. 4 Erfindungsgemäßes keramisches Material mit geladenen Domänenwänden a) mit einer geringen
Dichte der geladenen Domänenwände und der Dicke d auf einem keramischen Material mit einer hohen Dichte der geladenen Domänenwände sowie b) mit einer hohen Dichte der geladenen Domänenwände und der Dicke d auf einem keramischen Material mit einer geringen Dichte der geladenen Domänenwände;
Fig. 5 Erfindungsgemäßes keramisches Material der Dicke d a) mit geladenen Domänenwänden mit einer hohen Dichte der geladenen Domänenwände und mit geladenen Domänenwänden mit einer besonders hohen Dichte der geladenen Domänenwände in der Mitte auf einem keramischen Material mit einer geringen Dichte der geladenen Domänenwände sowie b) mit geladenen
Domänenwänden mit einer hohen Dichte der geladenen Domänenwände und mit geladenen Domänenwänden mit einer besonders hohen Dichte der geladenen Domänenwände am Rand auf einem keramischen Material mit einer geringen Dichte der geladenen
Domänenwände ;
Fig. 6 Verwendung zur Beschichtung von Kabeln als a) ein
Schichtsystem aus keramischen Materialien i der Dicke di und der Permeabilität m± sowie b) als ein Schichtsystem aus keramischen Materialien i der Dicke di und der Permeabilität mi und aus dielektrischen Materialien j der Dicke dj und der Permittivität em·
Fig. 7 a) Verwendung zur Herstellung eines
Transformatorkerns aus einer b) spiralförmigen Aufwicklung eines Bandes bestehend aus keramischen Materialien i der Dicke di und der Permeabilität mi, welche c) unterschiedliche Werte auf dem Band annimmt, und d) welche auf einer Isolatorschicht (7) aufgebracht sind; sowie e) Verwendung zur Herstellung eines Transformatorkerns aus einer radialsymmetrische Beschichtung mit keramischen Materialien i der Dicke di und der Permeabilität m± und mit dielektrischen Materialien j der Dicke dj und der Permittivität em
Fig. 8 Strukturierte Abscheidung des erfindungsgemäßen keramischen Materials: a) als konventionelle
Leiterbahn mit Ecken und b) als Leiterbahn ohne Ecken .
Das keramische Material mit geladenen Domänenwänden kann beispielsweise aus einem keramischen Target mittels
gepulster Laserplasmaabscheidung auf einem planaren
Trägermaterial in Dünnschichtform deponiert werden. Der Herstellungsprozess von z.B. keramischen Manganat-DünnfUrnen mit geladenen Domänenwänden umfasst folgende
Prozessschritte: Zunächst wird ein keramisches Target z.B. aus Yttrium-Oxid, Mangan-Oxid und Titan-Oxid mit
unterschiedlichen Gewichtsanteilen (UiMhi03, Y0.95Mn1.05O3, Y1Mno.99Tio.01O3, Y0.94Mn1.05Ti0.01O3) erzeugt. Dafür werden die
Oxide abgewogen. Anschließend erfolgt das Mahlen der
abgewogenen Oxide, z.B. in einem Mahlbecher mittels
Achatkugeln mit Durchmessern von 10 mm und 5 mm in einer Mühle bei 450 Umdrehungen/min, 8h im trockenen Zustand 16h im nassen Zustand, wobei die Ausgangsmaterialkomposition mit Ethanol versetzt wird. Nach dem Mahlen kommt die
Oxidmischung in ein Becherglas, wo die dickflüssige
Oxidmischung mittels Spatel ständig verrührt und auf einer Heizplatte bei ca. 60°C getrocknet wird bis das Ethanol verdampft ist und die Oxidmischung wieder pulverförmig ist. Anschließend erfolgt ein Vorsintern des Pulvers bei 1000°C 5h in Luft und ein Abkühlen auf Raumtemperatur: Das
getrocknete Pulver wird in ein Aluminiumkeramikschiffchen eingefüllt und im Rohrofen in Luft bei oben angegebenen Bedingungen vorgesintert. Das dient zum Erreichen einer bestimmten Phase bzw. Korngröße des Materials. Durch ein erneutes Mahlen des teilweise geklumpten Oxidgemisches werden die Cluster und größeren Agglomerate nach dem
Sinterprozess in einem Mahlbecher mit 450 Umdrehungen/min etwa noch einmal 3 h zu feinkörnigem Pulver verarbeitet. Danach erfolgt ein Trockenvorgang des Oxidgemisches bei 120°C für 1 Tag: Zum Trocknen wird das Pulver in ein
Becherglas gefüllt und im Trockenofen bei oben genannten Bedingungen endgetrocknet. Dabei muss die ganze Flüssigkeit entwichen sein, damit dann das Target beim Sintern nicht reißt. Das Pulver des Oxidgemisches wird in einer Pressform mit dem Durchmesser von 32 mm in einer Presse mit einem Druck von 2 ton = 39 bar in einer Zeit von ca. 20 min gepresst. Nach der Entnahme des Presslings und Sinterung bei 1350°C 10h in Luft, mit einer langsamen Abkühlung von ungefähr 3°C/min bis Raumtemperatur erhält man zunächst ein keramisches Material mit geladenen Domänenwänden. Erfolgt das Abkühlen der Ausgangsmaterialkomposition auf
Raumtemperatur nach einer definierten Abkühlrate kann eine definierte Vortex-Dichte in dem erzeugten keramischen
Material eingestellt werden. Die Abkühlrate kann
beispielsweise 1 K/min bis 20 K/min betragen. Es ist auch möglich die Abkühlrate zum einen durch eine geringe
Gegenheizung von lK/min bis 10 K/min zu reduzieren und zum anderen mit einem hohen Sauerstoffpartialdruck von 0.1 bis 0.3 mbar zu arbeiten, um die Abkühlrate zu erhöhen.
In einem nachfolgenden lokalen Temperaturbehandlungsschritt wird das keramische Material über dessen ferroelektrische Ordnungstemperatur erhitzt, wobei dieser Schritt zum
Einstellen des lokalen Permeabilitätsgradienten notwendig ist. Dieser Schritt erfolgt außerhalb der Kammer zur
gepulsten Laserplasmaabscheidung . Ob die Kurzzeit- Temperaturbehandlung mittels Rapid Thermal Annealing (RTA) , Flash Lamp Annealing (FLA) oder Pulsed Laser Annealing (PLA) erfolgt, hängt von der Dicke i des keramischen Materials i ab, in der die Temperatur während der thermischen Behandlung größer als die ferroelektrische Ordnungstemperatur Tc sein soll und davon, wie lange die Temperatur während der
thermischen Behandlung größer als die ferroelektrische
Ordnungstemperatur sein soll.
Figur 2 zeigt die Ergebnisse der Modellierung der mittels Temperaturbehandlung an verschiedenen keramischen
Materialien eingestellten Impedanz und die Ermittlung der Permittivität r für keramische Materialien mit leitenden Domänenwänden kleiner Dichte (Fig. 2a) und der Permittivität sr und der Permeabilität mG für keramische Materialien mit leitenden Domänenwänden hoher Dichte (Fig. 2b) . Figur 2b zeigt eine RCL-Probe mit einer guten Leitung des
Magnetfeldes, wohingegen Figur 2a eine RC-Probe mit guter Abschirmung des Magnetfeldes zeigt. Fig. 2a zeigt das erfindungsgemäße keramische Material mit geladenen
Domänenwänden mit einer solch geringen Dichte 3D, dass in der RC-Modellierung der an dem keramischen Material mit Vorderseiten-Elektrode 15 und mit Rückseiten-Elektrode 14 gemessenen Impedanz der kapazitive Anteil C und der Widerstandsanteil R dominiert. Die Werte des Widerstandes R, der Kapazität C und der Permittivität sr wurden aus den Impedanzdaten des keramischen Materials der Dicke d in einem RC-Parallelschwingkreis modelliert. Fig. 2b zeigt das erfindungsgemäße keramische Material mit geladenen
Domänenwänden solch hoher Dichte 3E, dass in der RLC- Modellierung der an dem keramischen Material mit
Vorderseiten-Elektrode 15 und mit Rückseiten-Elektrode 14 gemessenen Impedanz der kapazitive Anteil C, der
Widerstandsanteil R und der induktive Anteil L dominiert.
Die Werte des Widerstandes R, der Kapazität C, der
Permittivität sr und der Permeabilität mG wurden aus den Impedanzdaten des keramischen Materials der Dicke d in einem RLC-Parallelschwingkreis modelliert .
In Fig. 3a ist der Permeabilitätsgradient yr in einem keramischen Material auf einem Substrat 2 mit geladenen Domänenwänden 4 geringer Dichte 3A am Rand und mit geladenen Domänenwänden hoher Dichte 3B im Zentrum schematisch
gezeigt. In Fig. 3b ist der Permeabilitätsgradient yr in einem keramischen Material auf einem Substrat 2 mit
geladenen Domänenwänden hoher Dichte 3B am Rand und mit geladenen Domänenwänden geringer Dichte 3A im Zentrum schematisch gezeigt.
In Fig. 4a ist ein keramisches Material mit geladenen
Domänenwänden geringer Dichte 3A auf einem keramischen
Material mit geladenen Domänenwänden hoher Dichte 3B
schematisch gezeigt. In Fig. 4b ist ein keramisches Material mit geladenen Domänenwänden hoher Dichte 3B auf einem keramischen Material mit geladenen Domänenwänden geringer Dichte 3A schematisch gezeigt. In Fig. 5a ist der Permeabilitätsgradient yr in einem keramischen Material mit geladenen Domänenwänden hoher
Dichte 3B am Rand und mit geladenen Domänenwänden besonders hoher Dichte 3C im Zentrum auf einem keramischen Material mit geladenen Domänenwänden geringer Dichte 3A schematisch gezeigt. In Fig. 5b ist der Permeabilitätsgradient yr in einem keramischen Material mit geladenen Domänenwänden besonders hoher Dichte 3C am Rand und mit geladenen
Domänenwänden hoher Dichte 3B im Zentrum auf einem
keramischen Material mit geladenen Domänenwänden geringer Dichte 3A schematisch gezeigt.
Die Figur 6 zeigt wie die keramischen Materialien zur
Magnetfeldabschirmung verwendet werden. Materialien zur Magnetfeldabschirmung besitzen eine große Permeabilität yr und sind robust gegen mechanischen Stress während der
Verarbeitung und haben eine verschwindende Magnetostriktion . Eine Standardlösung für die Magnetfeld-Abschirmung sind MUMETALL-Tapes mit einer Dicke von 0,05 mm oder 0,10 mm und einer Breite von 155 mm mit typischen Permeabilitäten von yr = 8000. Andere Standardlösungen sind Abschirmfolien von VITROVAC 6025x, welche eine Dicke von 30 ym und eine Breite von 50 mm haben. Beide Tapes werden auch mit einer
selbstklebenden Folie aus der Vakuumschmelze geliefert.
Erfindungsgemäß werden, um hohe Abschirmfaktoren zu
erreichen, mehrere (N) Dünnschichten i, welche durch ihre Permeabilität m±, ihre Dicke d± und ihre Leitfähigkeit o± charakterisiert sind, verwendet. Der Abschirmfaktor der insgesamt N Dünnschichtlagen skaliert nichtlinear mit den Permeabilitäten mi der N Dünnschichtlagen i. Aufgrund der teilweise disjunkten Materialeigenschaften bzgl. der
Permeabilität m± und der Leitfähigkeit o± (m <cu) = 1 - 6,4 ·10 6, s (cu) = 58Ί06 S/m und m(Aΐ) = 1 + 2,2·10 5, s(Aΐ) = 37-106 S/m) werden in Standardanwendungen Dünnschichten mit hoher Leitfähigkeit und Dünnschichten mit hoher
Permeabilität kombiniert. Dafür sind Al und Cu nicht
geeignet. Zur Lösung des Problems und zur weiteren
Verbesserung der Abschirmung von Magnetfeldern, bspw. an Kabeln 6, d.h. Leitern, wird die Verwendung einer aus mehreren (N) Dünnschichtlagen i bestehenden Beschichtung vorgeschlagen, wobei die Permeabilität der Dünnschicht i=l, welche im direkten Kontakt bzw. nur durch eine
Isolatorschicht vom Kabel 6 getrennt ist, die kleineste Permeabilität m± aufweist und die kleinste Leitfähigkeit o± . Die Dünnschicht i mit der größten Leitfähigkeit bestimmt, in welchem Abstand zur Oberfläche des Kabels 6 das externe Magnetfeld Hext effektiv abgeleitet wird. Es sind graduelle Änderungen der Flussdichte der Magnetfeldlinien innerhalb der N Dünnschichtlagen möglich, so dass die zeitliche
Änderung der Flussdichte Bi in der Dünnschicht i reduziert ist. Unter Verwendung einer elektrischen Isolierung zwischen benachbarten Dünnschichtlagen i und i+1 kann die Spannung Uii-ii+i abgeleitet werden. Ohne diese elektrische Isolierung würden sogenannte Eddy-Ströme das externe Magnetfeld
verändern. Ein Ausführungsbeispiel zum Abführen eines externen Magnetfeldes Hext ist in Fig. 6a gezeigt. Die Skin- Dicke der Dünnschichtlage i hängt von der Änderungsfrequenz f des externen Magnetfeldes ab, 5Skin = (1/s ·p ·m0 ·m -f) 1/2.
Figur 6b zeigt wie zur Verhinderung der Eddy-Ströme
Isolatorschichten j zwischen die Dünnschichtlagen eingefügt werden. Bei hohen Frequenzen kann sich eine Zwischenschicht- Spannung Uii-ii+i = 2n -w -d · f -dB/dt ausbilden. Die induzierten Eddy-Ströme führen zur Erwärmung des Materials. Deswegen werden die Isolatorschichten eingefügt. Um die Ausbildung Uii-ii+i möglichst gering zu halten, wird erfindungsgemäß das Produkt m± -di konstant gehalten.
Figur 7 zeigt die Verwendung keramischer Materialien zur Herstellung von Transformatorkernen zur besseren Leitung des magnetischen Flusses F. In einem idealen Induktor gibt es keinen Leckstrom. Eine mögliche Ursache von Leckströmen sind sogenannte magnetische Leckflusslinien. Erfindungsgemäß wird durch die vorgeschlagene Herstellung des Transformatorkernes die Ausbildung von Leckflusslinien verhindert. In einem realen Transformator gibt es Leistungsverluste PFe im
Kernmaterial und Kupferverluste PCu in den Windungen der Primär- und Sekundärstromkreise. Diese Verluste verringern die Effizienz des Transformators und verursachen eine
Temperaturerhöhung des Transformators im Vergleich zur
Umgebung .
Figur 8 zeigt die Realisierung das erfindungsgemäße
keramische Material nach einer strukturierten Abscheidung als konventionelle Leiterbahn mit Ecken (Figur 8a) und als Leiterbahn ohne Ecken (Figur 8b) . Diese Leiterbahnen können zum passiven Abschirmen eines von der Leiterbahn
eingeschlossenen Objektes, beispielsweise von
Elektronikkomponenten in einer Arbeitsumgebung mit
elektromagnetischen Wechselfeldern, vor elektromagnetischen Feldern verwendet werden.
Bezugszeichenliste
1 ferro- oder ferrimagnetische Schicht
2 Substrat
3 keramische Schicht mit geladenen Domänenwänden
3A keramisches Material mit geladenen Domänenwänden geringer Dichte
3B keramisches Material mit geladenen Domänenwänden hoher Dichte
3C keramisches Material mit geladenen Domänenwänden
besonders hoher Dichte
3D keramisches Material mit geladenen Domänenwänden solch geringer Dichte, dass in der RC-Modellierung der an dem keramischen Material mit Vorderseiten-Elektrode und mit Rückseiten-Elektrode gemessenen Impedanz der kapazitive Anteil C und der Widerstandsanteil R dominiert
3E keramisches Material mit geladenen Domänenwänden solch hoher Dichte, dass in der RLC-Modellierung der an dem keramischen Material mit Vorderseiten-Elektrode und mit Rückseiten-Elektrode gemessenen Impedanz der kapazitive Anteil C, der Widerstandsanteil R und der induktive
Anteil L dominiert
4 geladene Domänenwände
6 Kabel 7 keramische Dünnschicht i der Dicke d± und der magnetischen Permeabilität m± mit geladenen Domänenwänden
8 Isolatorschicht j der Dicke dj und der elektrischen
Permittivität e±
9 Transformatorkern
9A Transformatorkern bestehend aus einer spiralförmig
aufgewickelten keramischen Dünnschicht
9B Transformatorkern bestehend aus ringförmig abwechselnd angeordneten keramischen Dünnschichten i auf
Isolatorschichten j
10 Primärkreis des Transformators mit NI Windungen und
Primärstrom II
11 Sekundärkreis des Transformators mit N2 Windungen und
Sekundärstrom 12
12 Lastwiderstand R2 im Sekundärkreis des Transformators
13 Transformator
14 Rückseiten-Elektrode
15 Vorderseiten-Elektrode
16 Abzuschirmendes Objekt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Materials (3, 3A, 3B, 3C, 3D, 3E) mit lokal einstellbarem
Permeabilitätsgradienten, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Erzeugen eines keramischen Materials mittels
Erhitzens einer Ausgangsmaterialkomposition bis zu einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Ausgangsmaterialkomposition,
- Abkühlen des erzeugten keramischen Materials auf
Raumtemperatur nach einer definierten Abkühlrate zur Einstellung einer Vortex-Dichte in dem erzeugten keramischen Material, und
- nachfolgende zweite lokale Temperaturbehandlung zum Erhitzen des keramischen Materials über dessen ferroelektrische Ordnungstemperatur und zum
Einstellen des lokalen Permeabilitätsgradienten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Ausgangsmaterialkomposition ein Oxidpulver und/oder ein Metallpulver ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, dass die zweite lokale
Temperaturbehandlung mittels einer Kurzzeit- Wärmebehandlung - RTA im ms-Bereich oder mittels eines Kurzzeittemperns mit Blitzlampen - FLA im ys bis ms- Bereich oder mittels gepulster Laserstrahlung - PLA im ns bis ys-Bereich erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, dass das keramische Material als ein Volumenmaterial hergestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zei chnet , dass das keramische Material die oxidischen Komponenten der Seltene-Erd-Manganate REMnCy RE-Oxid, Mn-Oxid und/oder REMnCy-Oxid mit RE als ein Seltene-Erd-Element und/oder Einzelkomponenten RE und Mn für hexagonale Manganate umfasst.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch
gekenn zei chnet , dass das keramische Material YMnCy ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch
gekenn zei chnet , dass die Komponenten für hexagonale Manganate ein Seltene-Erd-Element, bevorzugt Yttrium, und Mangan sind.
8. Verfahren zur globalen Beschichtung einer Oberfläche mit dem keramischen Material (3) nach einem der
vorherigen Ansprüche, wobei das keramische Material auf der Oberfläche abgeschieden wird, das keramische Material in einem ersten Temperaturbehandlungsschritt verdichtet und/oder eine Vortex-Dichte in dem
keramischen Material mittels eines definierten
Temperaturregimedurchlaufs eingestellt wird, und nachfolgend eine zweite lokale Temperaturbehandlung zum Erhitzen des keramischen Materials über dessen
ferroelektrische Ordnungstemperatur erfolgt, so dass sich ein lokaler Permeabilitätsgradient in der
Beschichtung der Oberfläche einstellt.
9. Verfahren zur globalen Beschichtung einer Oberfläche nach Anspruch 5, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, dass das keramische Material mittels gepulster Laserplasmaabscheidung oder mittels Magnetronsputtern aus einem festen keramischen Target, welches das keramische Material oder dessen Komponenten aufweist, auf der Oberfläche abgeschieden wird.
10. Verfahren zur globalen Beschichtung einer Oberfläche nach Anspruch 5, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, dass das keramische Material flüssig oder zähflüssig ist und mittels eines
Druckverfahrens auf die Oberfläche aufgebracht wird.
11. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche zum Herstellen eines Transformatorkerns (9,
9A, 9B) in einem Transformator (13) .
12. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche zum Beschichten mit dem keramischen Material mit lokal einstellbarem Permeabilitätsgradienten für elektrische Leiter und / oder Drähte.
13. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Herstellung von elektrischen Leitern.
14. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorherigen
Ansprüche zum Herstellen eines Rotors in einem
Elektromotor.
15. Verwendung des Verfahrens nach einem der nach einem der vorherigen Ansprüche zum Herstellen eines Rotors in einem Generator.
16. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorherigen
Ansprüche zum Herstellen zweidimensional gedruckter Elektronikkomponenten .
17. Verwendung des keramischen Materials nach Anspruch 1 beim Widerstandsschweißen von hochzugsfesten Stählen
18. Verwendung des keramischen Materials nach Anspruch 1 zum Abschirmen von Objekten vor elektromagnetischer Strahlung .
PCT/EP2019/077626 2018-10-12 2019-10-11 Verfahren zur herstellung eines keramischen materials mit lokal einstellbarem permeabilitätsgradienten, dessen anwendung in einem beschichtungsverfahren sowie dessen verwendung WO2020074718A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018125270.6 2018-10-12
DE102018125270.6A DE102018125270B4 (de) 2018-10-12 2018-10-12 Verfahren zur Herstellung eines keramischen Materials mit lokal einstellbarem Permeabilitätsgradienten, dessen Anwendung in einem Beschichtungsverfahren sowie dessen Verwendung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020074718A1 true WO2020074718A1 (de) 2020-04-16

Family

ID=68424836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/077626 WO2020074718A1 (de) 2018-10-12 2019-10-11 Verfahren zur herstellung eines keramischen materials mit lokal einstellbarem permeabilitätsgradienten, dessen anwendung in einem beschichtungsverfahren sowie dessen verwendung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018125270B4 (de)
WO (1) WO2020074718A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021107402B4 (de) * 2021-03-24 2024-10-10 Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E. V. Elektronisches Bauteil, Bauteilanordnung, Funktionsschicht zum Bilden eines elektronischen Bauteils und Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3714633A (en) * 1970-08-21 1973-01-30 Massachusetts Inst Technology Single and polycrystalline semiconductors
DE102014105639B3 (de) * 2014-03-07 2015-03-05 Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. Kapazitätsdiode, Verfahren zum Herstellen einer Kapazitätsdiode, sowie Speicher und Detektor mit einer solchen Kapazitätsdiode

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3714633A (en) * 1970-08-21 1973-01-30 Massachusetts Inst Technology Single and polycrystalline semiconductors
DE102014105639B3 (de) * 2014-03-07 2015-03-05 Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E.V. Kapazitätsdiode, Verfahren zum Herstellen einer Kapazitätsdiode, sowie Speicher und Detektor mit einer solchen Kapazitätsdiode

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Subsecond Annealing of Advanced Materials Annealing by Lasers, Flash Lamps and Swift Heavy Ions", SPRINGER SERIES IN MATERIAL SCIENCE, 2014
T. CHATTERJI ET AL., J. PHYS.: CONDENS. MATTER, vol. 24, 2012, pages 336003

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018125270A1 (de) 2020-04-16
DE102018125270B4 (de) 2020-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69226741T2 (de) Transformator
DE4117878C2 (de) Planares magnetisches Element
DE69425867T2 (de) Induktives Bauelement
EP1747566A1 (de) Stromwandlerkern sowie herstellverfahren für einen stromwandlerkern
DE112008000120T5 (de) Plasmaversorgungseinrichtung
CN108766704B (zh) 软磁性合金以及磁性部件
KR20210007923A (ko) Fe계 연자성 합금 제조방법 및 이를 통해 제조된 Fe계 연자성 합금
DE2217718A1 (de) Supraleitende Spulen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung
WO2020074718A1 (de) Verfahren zur herstellung eines keramischen materials mit lokal einstellbarem permeabilitätsgradienten, dessen anwendung in einem beschichtungsverfahren sowie dessen verwendung
EP1523748B1 (de) Induktives bauelement und verwendung des bauelements
EP1129459B1 (de) Verwendung eines magnetkerns für einen stromwandler, verfahren zur herstellung eines magnetkerns und stromwandler mit einem magnetkern
EP1647037B1 (de) Induktives bauelement mit kühlvorrichtung und verwendung des bauelements
EP1301931A1 (de) I-induktor als hochfrequenz-mikroinduktor
DE1564910A1 (de) Induktives Bauelement fuer die Nachrichtentechnik mit geschlossenem ferromagnetischem Kern,insbesondere fuer Hochfrequenz
EP3605567A1 (de) An klemme befestigter eisenkern und verfahren zur herstellung davon
DE19860691A1 (de) Magnetpaste
DE3507316C2 (de)
KR102290167B1 (ko) Fe계 연자성 합금, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 자성부품
EP1188235B1 (de) Hochpasszweig einer frequenzweiche für adsl-systeme
DE69210954T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Komposit-Materials und weichmagnetisches Komposit-Material
WO2003023795A1 (de) Magnetisches bauelement
DE69120248T2 (de) Magnetkern
WO2001027946A1 (de) Schnittstellenmodule für lokale datennetzwerke
DE102018111526A1 (de) Bifilarer lagenisolierter Magnetkern und Verfahren zur Herstellung eines gewickelten nanokristallinen Magnetkerns
JP2918254B2 (ja) 磁心の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19797175

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19797175

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1