CH369833A - Ferromagnetkörper und Verfahren zur Herstellung eines solchen Ferromagnetkörpers - Google Patents

Description

      Ferromagnetkörper    und Verfahren     zur    Herstellung     eines    solchen     Ferromagnetkörpers       Bekannt ist, dass die Verbindung     BaFe1201s     dauermagnetische Eigenschaften besitzt. Diese Ver  bindung ist weiter durch eine     hexagonale    Kristall  struktur gekennzeichnet (siehe J. J.     Went,    G. W.       Rathenau,    E. W.     Gorter    und G. W.     van        Oosterhout,     Philips Technische Rundschau,<I>13,</I> Seiten 361-376  [1952]).  



  Es wurde festgestellt, dass durch gewisse Substi  tutionen von Eisenionen durch andere Ionen eine  Klasse neuer Verbindungen erzielt werden kann,  deren Mischkristalle sich insbesondere dadurch von  der Verbindung     BaFe1201,    unterscheiden, dass daraus  bestehende Körper, auch bei Frequenzen von 50 MHz  und häufig wesentlich höher,     Anfangspermeabilitäts-          werte    aufweisen, die höher und häufig viel höher als  2 sind, so dass diese Verbindungen unter anderem  dazu geeignet sind, als Material für Magnetkerne bei       Frequenzen    über 50 MHz zu dienen.

   Die erwähnten  neuen     Verbindungen    haben eine Kristallstruktur, die  gleich derjenigen der Verbindung     BaFe12019    ist, und  können als von dieser abgeleitet betrachtet werden,  indem in der angegebenen Formel ein     Teil    der     Fell'-          Ionen    durch eine Kombination gleicher atomarer  Mengen     an        CoII-    und     Tilv-Ionen    ersetzt wird.  



  Die Erfindung     betrifft    deshalb einen     Ferromagnet-          körper,    insbesondere für Frequenzen von wenigstens  50 MHz, der dadurch     gekennzeichnet    ist, dass er  Mischkristalle der Formel:       MeCoai        Tiav        Fe,(i-2a)   <B>019</B>  enthält, wobei     Me        mindestens    eines der zweiwertigen  Metalle Ba,     Sr,        Pb    oder Ca .bedeutet und a einem  Wert von 1,0 bis 1,6 entspricht.  



  Die Herstellung des     Ferromagnetkörpers    nach der  Erfindung kann durch Erhitzung eines     feinteiligen     Gemisches erfolgen, das die Oxyde     Fe2O3,        TiO2,        Co0     und mindestens eines der Oxyde der zweiwertigen    Metalle Ba,     Sr,        Pb        oder    Ca     und!oder    Verbindungen,       die    bei der Erhitzung in die genannten Oxyde über  gehen, im erforderlichen Mengenverhältnis enthält.  Die Erhitzung kann z. B. in Sauerstoff oder Luft er  folgen; als Verbindungen, die bei Erhitzung     in    Oxyde  übergehen, kommen z. B.

   Karbonate,     Oxalate    und  Acetate in Frage.  



  Gemäss der     Erfindung    wird das     feinteilige    Ge  misch bei einer Temperatur zwischen 800 und 1100  C       vorgesintert,    wobei grösstenteils die     Bildung    der       Mischkristalle    erfolgt, worauf das     vorgesinterte    Pro  dukt feingemahlen, gegebenenfalls kann diese Be  handlung einmal oder mehrmals wiederholt werden,  zum     Ferromagnetkörper        geformt    und bei einer Tem  peratur über 1200  C nachgesintert wird.

   Zwecks  Erleichterung der     Sinterung    können selbstverständlich       Sintermittel,    wie     Silikate    oder     Fluoride,    zugesetzt  werden.  



  Der erfindungsgemässe     Ferromagnetkörper    könnte  jedoch auch dadurch hergestellt werden, dass das       feingemahlene        Reaktionsprodukt    der beschriebenen       Vorsinterung        mit    einem     Erhärtungsmittel        gemischt    in  die notwendige Form gebracht und auf eine Tempe  ratur erhitzt wird, bei der das Mittel sich erhärtet.  



  Ferner kann man die     zusammensetzenden    Metall  oxyde ;ganz     oder    teilweise durch mindestens ein vor  her gebildetes Reaktionsprodukt von zwei oder mehr  solcher     Oxyde    ersetzen, z. B. durch     BaFe12019.     



  Die     Hochfrequenzeigenschaften    des     Ferromagnet-          körpers    können häufig noch wesentlich verbessert  werden, wenn bei der Herstellung des Körpers     dafür     Sorge getragen wird, dass die Abmessungen der ein  zelnen     Kristallite    nicht zu gross werden. Dies kann  dadurch erreicht werden, dass das Ausgangsmaterial  äusserst feingemahlen und bei der     Sinterung    darauf  geachtet     wird,    dass kein starker     Kristallwuchs    auf  treten kann.

   Ein starker     Kristallwuchs        kann    dadurch      vermieden werden, dass     ein    relativ gemässigter, das  heisst meist     verhältnismässig    kurzzeitiger,     Sintervor-          gang    angewendet wird. Es muss als ein überraschen  der Umstand angesehen werden, dass die     Hochfre-          quenzeigenschaften    des     Ferromagnetkörpers    auf die  angegebene Weise verbessert werden können.

   Zwar  war es bei der Herstellung     dauermagnetischer    Mate  rialien von der Formel     Me0    -     6Fe203    (wobei     Me     Barium,     Strontium    oder Blei darstellt) bekannt, ein  solches Verfahren anzuwenden (siehe die franz.  Patentschrift Nr. 1048 792). Es handelt sich dabei  aber um die Herstellung dauermagnetischer Materia  lien, bei denen man     Magnetisierungsvorgänge    durch  Wandverschiebungen möglichst zu beschränken ver  suchte, um die     Koerzitivkraft    der erwähnten Materia  lien auf einem hohen Wert zu halten.

   Der     Ferro-          magnetkörper    nach der vorliegenden Erfindung ist  aber nicht dauermagnetisch.  



  Es ist einleuchtend, dass bei den beschriebenen       Herstellungsverfahren    leicht kleine Mengen an Ver  unreinigungen im erzielten Reaktionsprodukt vorhan  den sein können. Beispiele dieser Verunreinigungen  sind Eisenoxyd und Verbindungen mit     Spinellstruktur.     



  Der erfindungsgemässe     Ferromagnetkörper    kann  naturgemäss ausser den Mischkristallen der angegebe  nen Formel noch andere Materialien mit etwa glei  chen Eigenschaften hinsichtlich der     Anfangspermea-          bilität    und     elektromagnetischen    Verluste enthalten.  



  Wie bereits bemerkt wurde, zeichnet sich der     Ferro-          magnetkörper    nach     der    Erfindung durch die     Anfangs-          permeabilitätswerte    aus, die höher und häufig sogar we  sentlich höher als 2 sind, sogar bei     Frequenzen    von  50 MHz und oft wesentlich höheren. Die elektro  magnetischen Verluste (ausgedrückt als     Verlustfaktor          tgö),    insbesondere bei Frequenzen über 50 MHz, sind  dabei im allgemeinen kleiner als die Verluste :bei Kör  pern, die aus den bekannten     Ferriten    mit     Spinellstruk-          tur    bestehen.

    



  Zur Erläuterung des hier verwendeten Ausdruckes        tg8     wird folgendes bemerkt: Im allgemeinen be  wirkt ein magnetisches     Wechselfeld    kleiner Amplitude  in einem     Ferromagnetkörper    eine sich nahezu     sinus-          förmig        ändernde        Induktanz.    Infolge der elektro  magnetischen Verluste besteht ein Phasenunterschied  zwischen der Feldstärke und der     Induktanz.     



  Es ist daher üblich, die     Anfangspermeabilität    eines       Ferromagnetkörpers    durch eine komplexe Grösse wie  derzugeben. Dies wird durch die Beziehung:       /t    -     It@_J@..     



  zum     Ausdruck    gebracht. Diese Beziehung zeigt, dass  die     Induktanz    angesehen werden kann, als ob sie aus  zwei Komponenten besteht, von denen eine     gleich-          phasig    mit dem angelegten Feld und die andere gegen  über dem angelegten Feld um 90  in der Phase nach  eilt. Die Grösse /i ist der reelle Teil der Anfangs  permeabilität und wird in den     nachfolgenden        Aus-          führungsbeispielen    angegeben.

   Der     Verlustwinkel     wird durch folgende Formel wiedergegeben:       tg        s    =     At#IIJU'.            Dieser        tgb    wird hier als der  Verlustfaktor  der       ferromagnetischen    Materialien bezeichnet.  



  <I>Beispiel 1</I>  39,8 g     Bariumkarbonat    (69,l     Gew.o/o    Barium),  31,8g     Kabaltkarbonat    (44,5     Gew.a/o    Kobalt), 19,3 g       Titandioxyd    (99,9     Gew."/o        TiO2)        und    156,8 g Eisen  oxyd (99,6     Gew: /o        Fe20a)    werden gemischt. Diese  Mengen sind derart gewählt, dass in der oben an  gegebenen Formel a den Wert 1,2 hat. Dieses Ge  misch     wird    in einer     Kugelmühle    mit Alkohol 15 Stun  den gemahlen.

   Nach Trocknung wird das Gemisch  2 Stunden auf 1100  C     vorgesintert    und wieder auf  gleiche Weise gemahlen. Darauf wird das Pulver in  einer     Schüttelmühle    4 Stunden nochmals mit Al  kohol gemahlen. Von dem nach dem Trocknen er  zielten Pulver     wird    unter einem Druck von 1,5     t/cm2     ein Ring gepresst, der darauf in einem Durchschiebe  ofen in Sauerstoff nachgesintert wird. Die 10 cm  lange Zone     maximaler    Temperatur     (1280     C) wird  in 6     Minuten    durchlaufen.  



  Der fertige Ring enthält Mischkristalle der Formel       BaCo1.2Tii.2Fes.c()is.       <I>Beispiel 11 (a =</I> 1,35)    39,8 g     Bariumkarbonat,    35,8g     Kobaltkarbonat,     21,6 g     Titandioxyd    und 151,9<B>g</B> Eisenoxyd werden  auf die im Beispiel I angegebene Weise gemahlen,       vorgesintert    und wieder gemahlen. Aus     einem    Teil  des erhaltenen Pulvers wird ein Ring gepresst (Ring A)  und in einem     Durchschiebeofen,    wie im Beispiel 1, in  Sauerstoff bei 1280  C nachgesintert. Aus einem an  dern Teil des Pulvers wird ein anderer Ring gepresst  (Ring B) und bei 1350  C nachgesintert.  



  Die     fertigen    Ringe enthalten Mischkristalle der  Formel     BaCo1.35Ti1,35Feq.s0ls.     



  <I>Beispiel 11I</I> (a = 1,45)  39,8g     Bariumkarbonat,    38,4 g     Kobaltkarbonat,     23,2 g     Titandioxyd    und 148,6 g Eisenoxyd werden  auf gleiche Weise wie in den vorherigen Beispielen  behandelt. Die     Nachsinterung    erfolgt bei 1350  C in  Sauerstoff.  



  Der erhaltene     Ferromagnetkörper    enthält Misch  kristalle der Formel     BaCo1,45Ti1.45Fes,l0ly.       <I>Beispiel IV</I> (a = 1,6)    50,1g     Bariumkarbonat,    52,0 g     Kobaltkarbonat,     32,0 g     Titandioxyd    und 179,6 g Eisenoxyd werden  auf die oben beschriebene Weise gemahlen;

   nach  Trocknung wird das Gemisch 2 Stunden bei 1050  C       vorgesintert    und wieder 15     Stunden    in einer Kugel  mühle     gemahlen.    Vom erzielten Pulver wird unter  einem Druck von 1,5     t,1cm2    ein Ring gepresst, der  2 Stunden lang     in    einem stationären Ofen     bei    1320  C  in Sauerstoff nachgesintert und langsam im Ofen ab  gekühlt wird.  



       Der        fertige    Ring enthält Mischkristalle der Formel       BaCoi"Tii"Fes,a0ls#       
EMI0003.0001     
  

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Ferromagnetkörper, insbesondere für Frequen zen von wenigstens 50 MHz, dadurch gekennzeichnet, dass er Mischkristalle der Formel MccoaI Tiav Fe('12_2a) 019 enthält, wobei Me mindestens eines der zweiwertigen Metalle Ba, Sr, Pb oder Ca bedeutet und a einem Wert von 1,0 bis 1,6 entspricht.

   II. Verfahren zur Herstellung eines Ferromagnet- körpers nach Patentanspruch I, durch Erhitzung eines feinteiligen Gemisches, das die Oxyde Fe203, Ti02, CoO und mindestens eines der Oxyde der zweiwer tigen Metalle Ba, Sr, Pb oder Ca undioder Verbin dungen, die bei der Erhitzung in die genannten Oxyde übergehen, im erforderlichen Mengenverhältnis ent hält, dadurch gekennzeichnet,

   dass das feinteilige Ge misch bei einer Temperatur zwischen 800 und 1100 C vorgesintert wird, wobei grösstenteils die Bil dung der Mischkristalle erfolgt, worauf das vorgesin- terte Produkt feingemahlen, zum Ferromagnetkörper geformt und bei einer Temperatur über 1200 C nachgesintert wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Ferromagnetkörper nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass in der angegebenen For mel aeinem Wert von 1,2 bis 1,45 entspricht.

   2. Ferromagnetkörper nach Patentanspruch I, da ,durch gekennzeichnet, dass Me aus Ca und mindestens einem der zweiwertigen Metalle Ba, Sr oder Pb be steht, wobei der Anteil des Ca höchstens 40 Atomo/o ausmacht. 3. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachsinterung in einer sauer- stoffreichen Gasatmosphäre erfolgt.