DE1111089B

DE1111089B - Verfahren zur Herstellung von Sinterferriten

Info

Publication number: DE1111089B
Application number: DEST14228A
Authority: DE
Inventors: Sigismund Golian; Dr Kurt Wetzel; Dipl-Ing Georg Zerbes
Original assignee: Steatit Magnesia AG; General Ceramics Corp
Current assignee: Steatit Magnesia AG; General Ceramics Corp
Priority date: 1958-09-12
Filing date: 1958-09-12
Publication date: 1961-07-13
Also published as: NL243238A; GB922880A; FR1235101A

Description

Die steigenden Anforderungen an die magnetischen Eigenschaften von Sinterferriten haben dazu geführt, daß die anfangs verwendeten technischen Rohstoffe immer reineren Platz machen mußten. Wenn heute viele Ferrite bereits aus Stoffen hergestellt werden, die an bei den Sintertemperaturen der Ferrite nichtflüchtigen oxydischen Verunreinigungen höchstens noch ein oder zwei Zehntelprozente enthalten dürfen, so werden es morgen Hundertstelprozente sein. Die chemische Industrie ist zwar in der Lage, diesen Reinheitsforderungen zu genügen, doch muß jede Reinheitssteigerung um ein Zehntelprozent mit zusätzlichen kostspieligen Verfahrensschritten erkauft werden.

Die meisten heute hergestellten Ferrite sind Sinterferrite und werden zur Zeit zum größten Teil hergestellt, indem man ein inniges Gemenge der Ausgangsstoffe in Pulverform einem Vorbrand, einer sogenannten »Frittung«, unterwirft, die Fritte (gegebenenfalls mit roher ungebrannter Masse vermischt) naß mahlt, dann trocknet und daraus Formteile nach beliebigen Verfahren herstellt, die schließlich einer Fertigsinterung unterworfen werden.

Die Rohstoffe, die bei der Sinter-Ferritherstellung bisher verwendet wurden, sind bekanntlich solche Verbindungen des Eisens, Zinks, Mangans, Nickels, Magnesiums (um bei den Hauptbestandteilen technisch interessanter Ferrite zu bleiben), die beim Erhitzen in die Oxyde übergehen können. Es handelt sich im einzelnen hierbei um Oxyde in verschiedenen Wertigkeitsstufen, ferner um Oxydhydrate, Hydroxyde, Carbonate, Oxalate, gefällte Ferrite, Formiate und seltener um andere Verbindungen der genannten Metalle.

Es wurde nun versucht, von den klassischen Rohstoffen für die Ferritfabrikation abzugehen und diese erfindungsgemäß ganz oder teilweise durch Metalle zu ersetzen, wie dies schon bei der Herstellung von Schmelzferriten in besonderer Form bekannt ist.

Es gelang dies erfindungsgemäß auch bei Sinterferriten, z. B. bei den Zink-Nickel-Ferriten, insbesondere aber bei den Zink-Mangan-Ferriten, wenn man die zweiwertige Komponente oder Komponenten ganz oder teilweise als Metallpulver zusetzt, aber das dreiwertige Eisen in oxydischer Form verwendet. So läßt sich z. B. in den hochpermeablen Zink-Mangan-Ferriten, wie sie als Kipptransformatorenkerne in Fernsehgeräten oder als Topfkerne für Filterzwecke verwendet werden, das bisher verwendete Zinkoxyd durch Zinkpulver oder das Manganoxyd durch Manganpulver oder sogar beide Rohstoffe vollständig durch die Metallpulver zu ersetzen, wobei über-Verfahren zur Herstellung
von Sinterferriten

Anmelder:

Steatit-Magnesia Aktiengesellschaft,

Lauf/Pegnitz,

und General Ceramics Corporation,
Keasbey, N.J. (V.St.A.)

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Dr. Kurt Wetzel, New Brunswick, N. J. (V. St. A.),

Dipl.-Ing. Georg Zerbes, Porz/Rhein,
und Sigismund Golian, Perth Amboy, N. J.

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

raschenderweise das im übrigen bekannte Herstellungsverfahren für Sinterferrite beibehalten werden kann. Die Eigenschaften der erfindungsgemäß teilweise aus Metallpulvern hergestellten Ferrite übertreffen diejenigen, die aus technisch reinen Oxyden nach bekannten Methoden hergestellt werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Metalle in höchster Reinheit im Handel erhältlich sind, z. B. Zink mit einem Reinheitsgrad von 99,995% und Elektrolytmangan mit über 99,9 % Mn. Das Pulvern dieser Metalle bereitet keine nennenswerten Schwierigkeiten. Gleich reine Oxyde oder sonstige Verbindungen dieser Metalle sind durchweg zwei- bis viermal teurer, bezogen auf den Metallgehalt. Dies ist erklärlich, denn bei den hohen Reinheitsforderungen für die Oxyde, Oxyhydrate oder Carbonate des Zinks und Mangans ist vierfach das Reinmetall selbst das Ausgangsprodukt. In diesem Fall kann also eine gesonderte Herstellung der Oxyde zweiwertiger Metalle entfallen. Man spart somit eine Arbeitsstufe.

Ein weiteres wesentliches Kennzeichen der Erfindung besteht demnach darin, die Oxydation der Metalle und die Frittung der Ferritmasse in einem

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Schritt zusammenzuziehen. Innerhalb des lockeren Eisenoxydpulvers befindet sich das feinverteilte Metall in einem Zustand, der die Oxydation durch Luftsauerstoff begünstigt. Die Umsetzung der gebildeten Oxyde mit dem Eisenoxyd erfolgt im gleichen Arbeitsgang. Während sonst Oxyde zweiwertiger Metalle bei ihrer Herstellung durch Oxydation der Pulvermetalle unter Sinterung leicht zum Zusammenbacken neigen, wird dieses durch das Vorhandensein von dreiwertigem oxydischem Eisen verhindert.

Die erfindungsgemäß hergestellten Ferrite sind so rein, daß man die angestrebten physikalischen Eigenschaften der fertigen Erzeugnisse durch Zuschläge sehr kleiner Mengen (z. B. Hundertstelprozenten bis Zehntelprozenten) von Fremdstoffen sehr genau einstellen kann, was nicht möglich ist, wenn die Fremdstoffe von vornherein bereits als Verunreinigungen in größeren und wechselnden Mengen vorliegen.

Beispiel 1

93 Gewichtsteile Zinkpulver (Reinheit 99,99% Zn, Korngröße unter 0,1 mm),

696 Gewichtsteile Eisenoxyd (99,7VoFe₂O₃, 0,1% nichtflüchtige oxydische Verunreinigungen) und

228 Gewichtsteile Mangan(IV)-oxyd (0,1% nichtflüchtige oxydische Verunreinigungen)

werden in einem Mischer innig miteinander vermischt, die Mischung in eine Brennkapsel locker eingefüllt, wobei durch das Pulver einige Rillen gezogen werden, um der Luft Zutritt, insbesondere zum Metallpulver, zu geben. Das Pulvergemisch wird 3 Stunden auf 1100° C in einem schwachen Luftstrom gehalten und dann abgekühlt. 994 g dieser Fritte werden mit 900 ecm destilliertem Wasser und 7 kg Stahlkugeln 14 Stunden in einer eisernen Kugelmühle gemahlen, der Schlicker wird getrocknet, dann plastifiziert und schließlich mit einem Druck von etwa 1 t/cm² zu Ringkernen gepreßt. Der Ringkern zeigt nach einem Brand bei 1355° C in einer Atmosphäre von Stickstoff mit 0,4 Volumprozent Sauerstoff eine Anfangspermeabilität von 3000, eine Güte bei 100 kHz von 37 und einen Curiepunkt von 173° C.

Beispiel 2

11,5 Gewichtsteile Zinkoxyd (Reinheit 99,9%),

69,8 Gewichtsteile Eisenoxyd

(99,2% Fe₂O₃, <O,4°/o nichtflüchtige oxydische Verunreinigungen) und

13,55 Gewichtsteile Manganmetallpulver (99,9%ig), Korngröße unter 0,08 mm.

werden, wie im Beispiel 1 angegeben, aufbereitet, gefrittet und zu Ringen verpreßt.

Der Ringkern zeigt nach einem Brand bei 1380° C in Stickstoff mit 0,25 Volumprozent Sauerstoff eine Anfangspermeabilität von 2550, eine Güte bei 100 kHz von 25, bei 15 kHz von 84, einen Curiepunkt von 175° C, und bei 20° C, 15 kHz und 1000 G Wattverluste von 26 mW/cm³, bei 100⁰C von 36 mW/cm³.

Beispiel 3

89 g Zinkpulver (Reinheit 99,99%, Korngröße

unter 0,1 mm),

702 g Eisenoxyd (99,2% Fe₂O₃, 0,4% nichtflüchtige oxydische Verunreinigungen) und
138 g Manganpulver (Reinheit 99,9%, Korngröße unter 0,06 mm)

wurden, wie im Beispiel 1 beschrieben, aufbereitet und gefrittet. Die Wiederaufmahlung erfolgte hier in folgender Mischung: 480 g Fritte, 1 g Calciumcarbonat, 2 g Titandioxyd, 350 ecm destilliertes Wasser und 3 kg Stahlkugeln. Ein Ringkern, der bei 1260° C in einer Atmosphäre von Wasserdampf gebrannt wurde, zeigte hierbei eine Anfangspermeabilität von 1040, eine Güte von 100 kHz von 239, bei 1 MHz von 14. Die Jordanschen Verluste betrugen:

h=900 cm/kA, W=lO4°/oo und n=5 μβ.

Beispiel 4

105 Gewichtsteile Zinkpulver (99,99%ig, Korngröße ₂. unter 0,1 mm),

692 Gewichtsteile Eisenoxyd (99,2% Fe₂ O₃, unter 0,4% nichtflüchtige, oxydische Verunreinigungen) und

131 Gewichtsteile Manganmetallpulver (99,9%ig, Korngröße unter 0,06 mm)

werden, wie im Beispiel 1 angegeben, aufbereitet und gefrittet. Zur Wiederaufmahlung kommen 480 g der Fritte mit 350 ecm destilliertem Wasser und 3 kg Stahlkugeln. Ringkerne zeigten nach einem Brand bei 1430° C in einer Atmosphäre von Wasserdampf eine Anfangspermeabilität von 2535 und einen Curiepunkt von 169° C.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Sinterferriten MeO-Fe₂O₃), die über eine Mischung der pulverförmigen Rohstoffe und Glühung des Gemisches mit anschließendem Mahlen, Formen und Brennen hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiwertige Komponenten ganz oder teilweise Metallpulver verwendet werden.

2. Verfahren zur Herstellung von Zink-Mangan-Sinterferriten gemäß Anspruch 1, bei dem als Zinkkomponente ausschließlich oder teilweise Zinkmetallpulver verwendet wird.

3.Verfahren zur Herstellung von Zink-Mangan-Sinterferriten gemäß Anspruch 1, bei dem als Mangankomponente ausschließlich oder teilweise Manganmetallpulver verwendet wird.

4.Verfahren zur Herstellung von Zink-Mangan-Sinterferriten gemäß Anspruch 1, bei dem als Zink- und Mangankomponenten ausschließlich oder teilweise Zink- und Manganmetallpulver verwendet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 226 347, 872 203.