DE1028485B

DE1028485B - Verfahren zur Herstellung von Ferriten

Info

Publication number: DE1028485B
Application number: DEG17451A
Authority: DE
Inventors: Leon Thaddeus Piekarski
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1954-06-30
Filing date: 1955-06-24
Publication date: 1958-04-17
Also published as: FR1137348A; US2961407A; GB793551A; NL95086C; BE539375A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Mischferriten auf der Grundlage von NiO, ZnO und MnO. Weiche ferromagnetische Stoffe, welche aus Mischferriten bestehen, sind bekannt. Bisher befaßte man sich jedoch bei der Herstellung solcher Mischferrite in erster Linie mit 2- und 3-Komponentensystemen, d. h. mit Ferriten vom Spinelltyp, welche durch Brennen von Eisenoxyd mit einem oder zwei anderen Metalloxyden erhalten wurden. Eines dieser bereits früher untersuchten 3-Komponentenferritsysteme enthielt einen Zink-Mangan-Ferrit. Es sind auch bereits Ferrite mit den Komponenten Fe₂O₃, NiO, ZnO und MnO aus der britischen Patentschrift 677 418 bekannt, welche sich durch einen hohen Curiepunkt in Verbindung mit hoher Permeabilität auszeichnen. Diese gemischten Eisen-, Zink-, Nickel- und Manganoxyde brauchen während des Brennens eine neutrale, z. B. eine Stickstoff atmosphäre, wenn der erhaltene kristalline Ferrit maximale magnetische Eigenschaften aufweisen soll.

Es wurde nun gefunden, daß ein weicher ferromagnetischer Mischferrit vom Spinelltyp mit hoher anfänglicher Permeabilität, hohem Widerstand und hohem Q-Wert aus den aufgeführten Komponenten in einem ganz bestimmten Mischungsverhältnis durch Brennen in einer Luftatmosphäre erhalten werden kann.

Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zweck ein Oxydgemisch aus 47 bis 49 Molprozent Fe₂O₃, 29 bis 31 Molprozent ZnO, 1 bis 2 Molprozent MnO, Rest NiO zu Körpern geformt, und diese werden anschließend in einer oxydierenden Atmosphäre, z. B. Luft, gebrannt.

Unter Q-Wert wird der numerische Wert verstanden, welchen man durch Division der Hochfrequenzreaktanz durch den Ohmschen Widerstand eines Stromkreises erhält, in welchen der Ferrit als Kern einer Induktionsspule eingeschaltet ist. Es kann eines der verschiedenen bekannten Manganoxyde, ζ. Β. MnO, Mn₂O₃, Mn₃O₄ und MnO₂, innerhalb des angegebenen Molbereichs verwendet werden. Vorzugsweise werden das Eisenoxyd und das Zinkoxyd in solchen Mengenverhältnissen verwendet, daß der Nickeloxydgehalt zwischen etwa 18 und 22 Molprozent liegt.

Die erfindungsgemäßen Mischferrite zeichnen sich durch einen hohen Gütefaktor (ein durch Multiplikation der anfänglichen Permeabilität mit dem Q-Wert erhaltenes Produkt) von etwa 32 000 und einen in Megohm cm gemessenen Widerstand von etwa 20 000 oder mehr aus, vorausgesetzt, daß sie in Luft gebrannt wurden. Brennt man dieselbe Zusammensetzung wie bisher üblich in Stickstoff, so besitzt sie überraschenderweise einen Gütefaktor von nur etwa 15 000 und einen Widerstand von nur etwa 2900 bis 3000 Megohm cm.

Die erfindungsgemäßen Ferrite werden so hergestellt, daß man die feinzerteilten Oxyde vermischt, indem man sie z. B. in einer Kolloidmühle unter Verwendung von Verfahren zur Herstellung
von Ferriten

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. Juni 1954

Leon Thaddens Piekarski, Scotia, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Wasser als Suspensionsmittel mahlt. Nach vollständiger Durchmischung wird das Wasser ausgetrieben, und das erhaltene Material wird pulverisiert, sodaß es durch ein Sieb mit 40 Maschen pro 2,5 cm Sieblänge hindurchgeht. Das erhaltene Pulver wird mit oder ohne Zugabe einer kleinen Menge eines Hilfsbindemittels in einer geeigneten Form geformt und bei einer Temperatur zwischen 1100 und 1400° C und vorzugsweise zwischen 1100 und 1200° C zur Erzielung einer Reaktion zwischen den den kristallinen Mischferrit bildenden Oxyden gebrannt. Wie sich aus den nachstehenden Ausführungen ergibt, erhält man bei Temperaturen oberhalb etwa 1250° C eine überraschende Abweichung der magnetischen Eigenschaften des Materials. Ein Brennzyklus, bei welchem man etwa 6 Stunden braucht, um die Temperatur von etwa 1200° C zu erreichen, diese Temperatur 4 Stunden einhält und dann während etwa 8 Stunden auf Raumtemperatur abkühlt, hat sich zur Erzielung der gewünschten, beim Erhitzen bildenden Reaktionsprodukte als befriedigend erwiesen. Das Brennen soll in einer oxydierenden Atmosphäre durchgeführt werden. Eine Luftatmosphäre hat sich zur Erzielung der vorstehend angegebenen magnetischen Eigenschaften als wirksam erwiesen.

Die Wirkungen, welche man durch Änderung des Manganoxydgehalts eines Mischferrits erhält, der durch Brennen von Mischungen aus etwa 48 Molprozent Eisenoxyd, 30 Molprozent Zinkoxyd, den angegebenen Mengen Manganoxyd und im übrigen Nickeloxyd bei 1200° C hergestellt wurde, sind in der folgenden Tabelle angegeben. Die anfängliche magnetische Permeabilität μ₀ und die Q-Werte wurden bei 0,6 Megahertz und 7,5 χ 10~⁴ Örsted

709 960/351

an einer Ringprobe gemessen, und der spezifische Widerstand ρ ist der Gleichstromwiderstand in Megohm cm.

TabeUe1
1200° C in Luft

% MnO	p (Megohm cm)	0,6 Megahertz (Raumtemperatur)	W	μ»· y
		μ«	79,8	14250
0,0	53,0	178,5	69,0	17 950
0,5	524,0	260,0	66,0	21300
1,0	25 000,0	323,0	65,6	32 000
2,0	20 200,0	488,0	46,5	21800
4,0	137,0	469,0	81,5	16 800
8,0	3,84	206,0	60,7	27 300
12,0	0,274	450,0

%MnO	p (Megohm cm)	0,6 Megahertz (Raun ft I Q	59,0	ntemperatur) μο-Q
0,0	46,5	228,0	70,4	13 460
0,5	95,8	71,4	83,5	5 020
1,0	5710,0	184,2	83,4	15 400
2,0	2960,0	179,0	53,8	14 920
4,0	198,0	187,5	67,7	10100
8,0	22,2	239,5	71,0	16 220
12,0	0,256	156,9	11120

Wie bereits früher erwähnt, ergeben Brenntemperaturen oberhalb 1250° C eine beachtliche Abweichung der magnetischen Eigenschaften der beschriebenen Stoffe. In Tabelle 3 ist gezeigt, daß eine Erhöhung der Brenntemperatur um 150° C über die zum Brennen der Ferrite in Tabelle 1 angewendete Temperatur einen starken Einfluß auf das Material ausübt.

TabeUe 3
MnO Zugabe, 1350° C in Luft

In Tabelle 4 ist der Einfluß einer gleich hohen Brenntemperatur in einer Stickstoffatmosphäre gezeigt.

Tabelle 4
MnO Zugabe, 1350° C in N₂

Wie aus den Werten in dieser Tabelle und den nachstehend angegebenen Werten hervorgeht, können viele der erfindungsgemäßen manganhaltigen Ferrite mit gutem Erfolg für verschiedene Zwecke als magnetischer Kern verwendet werden.

Wenn die in Tabelle 1 aufgeführten Zusammensetzungen bei derselben Temperatur in Stickstoff gebrannt werden, wird eine beachtliche Abweichung der magnetischen Eigenschaften, wie nachstehend angegeben, festgestellt.

TabeUe 2
1200° C in N₂

30

35

40

45

»/ο MnO	ρ (Megohm cm)	0,6 Megal	lertz (Raumtemperatur) Q I ft · Q	5 600
0,0	0,084	350	16,0	12 600
0,5	2,05	318	39,6	8 720
1,0	4,06	463	18,8	13 300
2,0	50,3	580	23,0	10 400
4,0	3,30	756	13,8	23 600
8,0	0,376	483	49,0	23 200
12,0	0,057	540	42,9

50

55

60

% MnO	ρ (Megohm cm)	0,6 Megai	lertz (Raumtemperatur) Q ft · Q	7200
0,0	0,00205	202,0	35,7	9 220
0,5	0,63	276,5	33,3	8 000
1,0	3,44	427,0	18,7	5 800
2,0	1,66	532,0	10,9	9 500
4,0	11,60	777,0	12,3	23 800
8,0	0,224	482,0	49,4	21050
12,0	0,159	501,0	42,0

Aus einer Betrachtung der Eigenschaften verschiedener spezifischer, vorstehend beschriebener Ferrite ergibt sich, daß sich einige von ihnen durch hohe Permeabilitäten und andere durch hohe Q-Werte auszeichnen. Diejenigen, welche sowohl eine hohe Permeabilität als auch einen hohen Q-Wert oder, genauer ausgedrückt, einen hohen Gütefaktor besitzen, sind besonders geeignet als Kerne für Fernsehabtasttransformatoren und andere Anwendungszwecke, welche eine hohe Permeabilität plus verhältnismäßig hohem Q-Wert und hohem Gleichstromwiderstand erfordern. Es sei jedoch bemerkt, daß die optimalen Werte des Widerstands und Gütefaktors davon abhängen, daß bei einer Temperatur von etwa 1200° C in Luft gebrannt wird und daß ein Manganoxydgehalt zwischen 1,0 und 2,0 Molprozent zugegen ist. Wie vorstehend gezeigt wurde, ergeben höhere Brenntemperaturen, eine nicht oxydierende Atmosphäre und niedrigere oder höhere Mangankonzentrationen einen Ferrit mit wesentlich weniger guten magnetischen und elektrischen Eigenschaften.

Claims

Patentansprüche:

1 .Verfahren zur Herstellung von Ferriten auf Grundlage von NiO, ZnO und MnO, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oxydgemisch aus 47 bis 49 Molprozent Fe₂O₃, 29 bis 31 Molprozent ZnO, 1 bis 2 Molprozent MnO, Rest NiO zu Körpern geformt und diese anschließend in einer oxydierenden Atmosphäre gebrannt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper bei einer Temperatur von höchstens 1250° C, vorzugsweise bei 1200° C, gebrannt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als oxydierende Atmosphäre Luft verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 167 377;
britische Patentschrift Nr. 677 418.

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