DE2022778A1

DE2022778A1 - Mangan-Zink-Ferrite

Info

Publication number: DE2022778A1
Application number: DE19702022778
Authority: DE
Inventors: Tsuneo Akashi; Yoshihiro Kenmoku; Izuru Sugano
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1969-05-09
Filing date: 1970-05-09
Publication date: 1971-03-18
Also published as: DE2022778B2; DE2022778C3; GB1254388A; US3769219A; FR2042519A1; NL7006661A; JPS565046B1

Description

DR.-ING. HERBERT pI

PATENTANWALT

8 MÜNCHEN 71

HINDELANGSTR. 8 TELEFON 0811/75 77 25 TELEGHAMM AQHESSE: PATITIA MÜNCHEN

!Nippon -electric Company, Limited 7-15, ohiba «jochoaie,

-ku, Iokio, Japan

- Zink - Ferrite

rfindung be Grifft kangan-Zinü-^errioe für magnetische Materialien mit veroesserten magnetischen -eigenschaften, insbesondere mit verDesserteia viütefaktor, verbessertem itysteresisverluscfaktor und verbesserten 'femperatur-Jioeff izienten der anfangs permeabilität.

^angan-Zinic-J?errite haben als weiche magnetische im'ateria-

im jj'ernmeldewesen in aem Frequenzband bis nahe kHz weite Verbreitung gefunden, xleine üangan-Zink-Ferrifce, die lediglich aus den 'o-rundbestandteilen wanganoxyd, Zinkoxyd und n-isenoxyd bestehen, haben jedoch ungenügende Güte- und Hystjeresisverlustfaktoren und sind bezüglich anderer magnetischer eigenschaften unbefriedigend» Um den Anforderungen an die magnetischen, materialien auf den verschiedensten Anwendungsgebieten besser gerecht zu werden, hat man bereits versucht, die magnetischen Eigenschaften der iviangan-Zink-ferrite durch Zugabe verschiedener Verbindungen zu verbessern.

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iüin Beispiel hierfür läßt sich der Uo-Pafcentschriffc Nr. 3.106.534 (britische Patentschrift 923 991, deutsche Auslegeschrift 1 123 2531 holländische Patentschrift 108 427, französische Patentschrift 1 246 679) entnehmen* Hier werden der Gütefaktor und der Hysteresis Verlustfaktor durch die kombinierte Zugabe von Calciumoxid (GaO) und oiliciumoxyd (SiC^) wesentlich verbessert.

jer schnelle-'"Fortschritt auf dem uebiet des i'ernmeldewesens drängt zur Mniaturisierung und zur verbesserten Arbeitsleistung von Magnetkernen sowie zu größerer Beständigkeit des magnetischen Materials. Entsprechend dem wünsch, iernmeldeeinrichtungen in einem möglichst weiten Arbeitstemperaturbereich einsetzen zu können, besteht ein großes Interesse an magnetischen Üiiaterialien, aeren, Anfangspermeabilität einen konstanten x'emperaturkoeffizienten über einen weiten i'emperaturberelch aufweist«

i)le b±Bh(3s b©kan&feg<sirorden©a magaetisciien Materialien irerden solchen Anforderungen bisher aieht in befriedigender .(leise gerecht. Die vorerwähnten Mantsan-Zink-üisenoxydlegierungen mit GaO- und diOp-Zusätzen haDen zwar eines verbesserten Gütefaktor sowie einen verbesserten .B^stere= sisVerlustfaktor gegenüber bekannten_s ¥erglaichbarea Legierungen ohne soleiie Zusatz®, des'steigenden Anforderuagen ao. die Magseteigeaseiiaften könnt® maia gedoch aueli iiierduraii aiciit gereciife werden_o Außerdem rj©is®n Legierungen den wachteil auf ₉ daß d©^> 'f ia dem die Anfangspameabilität eines konjstanfe©a -!temperaturkoeffizieat®n auf¥«?@ist₉ sehr beschränkt

äs is te ©mäh sciioa (s_oB„ durch die brifeiseJi© Pafe©afeschrift 1 092 009) bekanafegsv/orden, durch di© Stagaö© voa Kobaltioiasa so. Mangan-Zink^ifersiten den -ieaperafeaskaeffizienten de?? jiingaagspormea'bilitäfe günstig beeiaflössea au können«

i)ie Z/ugabe von cobalt isc jedoch ungunstig iiu riinalick auf eine Verbesserung aes Jatefaktors und des H^süeresisverlusefattors. Außerdem ist u.er gemischte niedrige, Konstante i'emperaturkoeifizient über einen weiten x'emperaturbereich allein durch die ZugaDe von Kobalt nichü ohne öehwierigkeiten erhältlich und wenn, nur bei verringerung des idtefaktors und erhöhung aes lijSt er es is Verlustfaktors.

der .orfinaung isc es aaher, ein inanjan oxyd-^aeerial anzujeDen, das einen kleinen aüteiaktor ^üan^/Ä.), einen niedrigen itysceresisverlustwert {&<_l0)- und über einen möglichst weiten temperaturbereich einen niedrigen und konstanten xemperaturkoeffizienten der Anfan^speriaeabilität aufweist. Insbesondere soll das i-angan-Zinic-Ferrit—material einen kleinen Jütefaktor (tan <f/u) von weniger als 1,5 · 1Ö~°, einen niedrigen HjSGeresisverlustfaktor Ch₁ ) von v/eniger als 5_Aund einen gewünschten ..ert in dem Bereich von 0,5 · 10 für einen konsbancen l'eiaperaturkoeffizienten der Anfangspermeabilität Api(/I Io 'Ai) bei Temperaturen von -20⁰G bis 80°ΰ aufweisen.

Die Jbirfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die i«angan-Zink-ii'errite zusanuaengeseüzt sind aus 50,ü bis 38,0 ii.o 1-/U imü, 51 j ύ bis 57 ,G ι·ιο1-/ό Fe₂Ov und restlichen ^ol-/o ZnO

mit Zusätzen an Kobalt, Zinn, Lithium, Calcium und Silizium bezogen auf ihre Oxyde in folgenden Anteilen: 0,01 Jew.-/a ^ Co^O, * C,5 uew.-y-ό,

ü Gew.-;* <*■ SnO₂ "4 5,2

0 Jew.-,» * Li₂O £ υ, 125

0,02 -iew.-,ο'·* CaO * 0,5 Grew.-/i und

0,005 jew.-^Ä UiO₂ * 0,05 iew.-/o.

*) bis i,0-10~^b

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i«iit derartigen iaangan-Zink-J?erriten nach, der Erfindung sind konstante Jemperacurkoeffizienten der Anfangspermeabilität Δ/ί/Οκ-ρ ·Δ'ί') erhältlich, die in dem Bereich von w,3 · 10 bis 1,0 · 10" gewih.lt werden können, wobei der Gatefaktor und der Hysueresisverlustfaktor klein

—6 sind. Der Gütefaktor &ann dabei kleiner als 1,5 · 10 und der HysteresisVerlustfaktor kleiner als 5 ausfallen, iei-essen bei 100 kHz.

bevorzugte i-angan-Zinio-iferrite nach der Erfindung sind o-ekennzeich.net durch

o bis 3ö,0 -tkOl-ze

?2,3 bis i?6,0 i,.ol-/o fe^O,. und resülichen ^ol-/o ZnO

üiit Zus&bzen an xiobalt, Zinn, ojithiuin, Calcium und oilicium bezogen auf ihre Oxyde in folgenden Anteilen:

^,03 bis ^,> Gew.-vö Oo -Q,., υ,5 bis 2,1 Gew.-/ö

υ,02 bis 0,1 jew.-^ Li.,0, 0,025 bis ο, 18 iew.-/o OaO und Ο,Ουβ bis ^.,025 Gew.-/<3

...it solchen erfindungsgemäßen, if'erriten sind Gütefaktoren unter 0,8 · 10" und xiysüeresisverluscfaictoren unter 2,7 erhältlich, während es möglich ist, einen gewünschten konstanten .Vert zwischen u,J · 10"" und 1,0 · 10 für den x'emperaturkoeffizienten der Anfangspermeabilität, jeweils gemessen bei 1Ou kHz zu erhalten«

!»j-angan-Zink-Jerrite nach der Erfindung können weiter einen Gütefaktor tan <f//* kleiner als 1,5 * 10 , einen Hysteresis-Verlustfaktor kleiner als 5 und i'emperaturkoeffizienten A/*/(/*2o ' ^Δ1') zwischen υ,3 · 10 "⁶ und 1,0 · 10~⁶ mit kleinen Abweichungen von + 20 /<? in dem '.Temperaturbereich von - 20° G bis 80⁰O, je-.veils gemessen bei 100 kHz aufweisen, sofern ciie lerritischen Grundbesbandeeile und die

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,,.<■-.Λ*m Φ& BAD ORIGINAL

022778

Zusätze innerhalb aer Jbereiche einer der nachstehenden I oder II liegen

I, II.

^e₂O- ... 52,υ-$4,υ' χάοΙ-..j 53,5-:?5> 0. *.ο1-/ο

ZnU ... rescliciien ...0Ι-70 restlichen üiol-,ο

üOpO'-, ... Ο,όΐ-υ,2 Gew.-/o ü,U5-u,28 Gew.-/o

OnO^ ... u, 2-1,4 Gew.->& 1,0-2,5 'aew.-/o ■

Li₂O ... ü,UG-0,06. orew.-/o 0,025-0,1 Gew.-%

üaO ... 0,02-0,25 Gew.-/.? υ,02-0,3 Gew.->-o

oi0₂ ... ü,005-ü,0*> aew.-,β 0,005-0,03

Der Hysteresisverlustfakbor und der G-ütefaktor sind durch die folgende Gleichung definiert:

xi = ex'fekciver xiernwiderstand ( Λ )

L = Induktivität

JA = anfangspermeabilität des Kernes

η = effektive Permeabilität des Kernes

V = effektives Kerα volumen (cm ) und

I = i&eßstroia (A),
ist.

Der i'efliperaturkoeffizient der Anfangspermeabilität Aiii u.$₀ * &'J-¹) is^ wi-^e folgt definiert:

Der 'temperaturbereich von -20°ü bis +80⁰O ist in ieilbereiche zu Je 20 0 unterteilt, wobei in jedem Teilbereich die höchste i'emperatur mit 'JL und die niedrigste temperatur mit 'i?2 bezeichnet ist. üezuglich jeder der fünf Teilbereiche ist der Temperaturkoeffizient der Anfangspermeabilität einer «lagnetprobe bestimmt durch die Gleichung

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wobei JIk₁I ,μ, und /^p₀ ⁰'^{1 die} ^^ernieat)ilitäten bei IL, und 2O⁰O sind.

Zur Auswertung der Untersuchungen an den verschiedenen lüagnetproben werden jeweils von fünf ermittelten werten für liemperaturkoeffizienten der maximale und der minimale .lert herausgegriifen und arithmetisch gemittelc. Den Tabellen der Beschreibung künnen die + Abweichungen der gemictelten l'emperaturkoeff izienten von den gemessenen maximalen und minimalen »v er ten entnommen werden.

Die Erfindung wird anhand von Beispielen und zugehörigen Diagrammen in den beigefügten Zeichnungen mehr im einzelnen verdeutlicht, üs zeigt bzw. zeigen

Fig. 1 Diagramme für den Gütefaktor tan^*(in gescrichelten Linien) und den Uemperaturkoeffizienten ^Δ/*(/* 2o · Δι') (in ausgezogenen LinienJ eines i-iangan-Zink-Ferrites mit einem bestimmten i Zink-üiisenoxydanceilverhältnis sowie bestimmten festen JO2O -, Oaü- und oiO^-Anteilen bei variablen Sn(^- und Id^O-Anteilen,

Fig. 2 Diagramme für den Hysteresisverlustfaktor h.

(in gestrichelten Linien) und den 'xemperatur-

koeffizienten^U* (^* 2o * Ai) (in ausgezogenen Linien) von kangan-Zink-IPerriten mit einem Destimmten Anteilverhältnis der ärundoxyde und den übrigen festen Anteilen, entsprechend denen nach Fig. bei variablen dnOp- und Li^O-Anteilen,

Fig. 5 und 4 Diagramme ähnlich denen nach Fig. 1 und für Mangan-Zink-Ferrite mit einem anderen Mangan-Zink-i^iseno^danteilveriiäifcais sowie einem anderen OOqO,-Anteil,

109812/1483 badorTgima!

■■■■■■- 7 -

. 5 und 6 -Diagramme ähnlich, denen nach big. 1 und Z

mit einem, noch anderen ^angan-SinxL-i^isenoxydanteilverhältnis und einem noch anderen Go^(X An ceil,

. V und ο .Diagramme ähnlich aenen nach i'ig. 1 und 2 mit einem weiter veränderten iuangan-Zinic-^isenoxy anteilverhcJLcnis und einem weiter veränderten

-j und \\j -Diagramme ähnlich aenen nach x-ig. 1 und 2 mit einem noch »veiter veränderten iwangan-Zin.£- -uisenoxjaanteilverhctltnis und einem.noch weiter veränderten Gq Q,-

Ji.agrc«iauie iar den jutei'aktor in -i

von veränderten GaO- und oiup--anteiien oei

einem Gestimmten !.ianöan

entspreehena dem nach Pig. 3 und r

sowie bestimniuen Go₂Ox-, SnO^ und Li₂O-Anceilen und

i'ig. 12 Biao^amme für den Hysteresisverlustfaktor h

ίο in Abhängigkeit von veränderten GaO- und

oiO_n-Anteilen bei entsprechend festen Anteilen nach yig. 11.

In i'aoelle 1 wird aufgezeigt, da^ die alleinige Zugabe von Kobalt zu r-.angan-Zink-iferriten zu keinen befriedigenden Ergebnissen führt. In i'abelle 1 sind der Gütefaktor tan <$//* , der Hysteresisverlustfaktor h. und der iemperacurkoeffizient der Anfangspermeabilität A/t/ /*₂ ¹Ai in dem iemperaturbereieh von -20 ο bis +80 -C für drei verschiedene n:n-Zn-Ferrite zusammengestellt, wobei Kobalt in Form von Co₂O^ in verschiedenen mengen hinzugefügt worden ist.

109812/1463 .. ." ^ö "

- BADORiQlMAL

fabelle 1

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iua^netische eigenschaf ten	Legierur	^h1o	IS I	Legierung	^h1o	II	^Ä/* -	Legierung III	No	A/t
Zugabe von 2 ρ (G-ew.-/o)	tancf A		/	tan 4		>20 ~	tan«T		(-20 - 80⁰O)
	.10"°	30,0	8ο°υ:		22,5	•ΊΟ"⁰	/·	6,5	• 10-⁶
O	3,5	20,0	•10"⁶	• 10~⁶	17, υ	1,0+055	.10"⁶	d,ü	0,7+0,6
0,05	2,8	15,0	1,0+0,6	3,o	10,3	0,7+0,5	■1,6	12,5	0,6+u,4
0,10	2,2	13,5	0,7+0,4	2,5	6,0	O,6+0,ρ	1,8	15,5	°,55+0,3
0,15	2,0	10,1	Ο,5+υ,2			o,5±o,2	2,υ	19,0	ü,4+0,1
υ, 20	1,8	7,0	0,4+0,1	1,5	12,0	^5+0,1	2,3	25,0	0,2+0,05
0,25	1,7	10,0	^,3+0,05	1,8	18,5	0,15+0,^5	2,5	30,0	0,15+0,0}
0,30	1,9	0,2+0,02	2,0	0,10+0, Lß	3,0	0,1+0,02
0,1+0,01		3,5

Legierung I: 3d,O ^ol-/« ^nO; 6,5 «.ol-fo Znu und 55,5 mol-,·« Legierung 11:36,0 λο1-/ο knU; 9,5 -οΐ-,ο ZnO und 54,5 „ol-,β Legierung HI:34,0 ινίο1-/ο iunC ; 1 ρ",0 iv.ol-/& ZnO und 53,0 auol-.o j?e₂0-

Aus i'abelle 1 ergibt sich, daß günstige Co₂O ,-Anteile im ninblick auf den Gütefaktor tan 4//λ. und den tiysteresisverlustfaktor hy, in üeinem falle auch zu einem günstigen i'emperaturkoeffi-

₂
zienten AßL{/*^₀ * ^Ai') führt, denn die kleinsten .«erte für den

Gütefaktor und den ftysceresisverlustfaktor, die erhältlich sind, sind im wesentlichen durch das Verhältnis von fe_?0 zu i«nü in kolprozenten bestimmt. Andererseits ist der temperaturkoeffizient ; ·Δ1') im wesentlichen durch den liobaltanteil bestimmt.

ils ist daher unmöglich allein durch Zugabe von ivobaltionen zu lv.angan-Zink-Ferriten den remperaturkoeffizienten im Hinblick auf einen konstanten «ert über einen weiten Temperaturbereich zu beeinflussen, ohne daß dabei ungünstige Einflüsse auf den uütexaktor und den .uysteresisverlustfakfcor hingenommen werden müssen.

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BAD ORaGiNAL

_B| ο _mtm.

anhand von Beispielen werden die mit der .Erfindung erziel-Daren vorteile verdeutlicht.

In den Beispielen 1 bis 5 werden die Wirkungen der gemeinsamen Zugabe von onOp und LipO verdeutlicht und die optimalen .<erte für verschiedene Mangan-Zink-J?errite mit· unterschiedlichen An teil verhältnis sen an den Grundbestandteilen „.angan-Zink-i!iiseno2Q?d definiert, die bestimmte, besonders geeignete üOpO-r-An teile sowie jeweils gleiche GaO- und SiC^- Anteile aufweisen. Aus .Beispiel 6 ergibt sich, daß die wirksamen Zugabemengen von OOpO^ sich in Abhängigkeit von den Anteilen der oxydischen Grundbestandteile der Mangan-Zink-Jierrite ändern. Dabei wird der wirksame Bereich von Οο,^Ο-?- Zugabemengen definiert. Beispiel 7 zeigt, daß der Gütefaktor tan S/jU, und der Hysceresisverlustfaktor h. neben der gemeinsamen Zugabe von önOp, IAqO und Co^O-x durch die zusätzliche Zugabe von GaO und öiCu verbessert wird. Dabei werden die Bereiche für aie wirksamen Zugabemengen definiert.

Sämtliche x^aterialproben in den Beispielen nach der Erfindung sind nach der folgenden, an sich gebräuchlichen Verfahrensweise zur Herstellung gesintercer Gerrite hergescellt. ^iaenoxyd, Mangankarbonat und Zinkoxyd als die Grundbestandteile und einige oder alle Zusatzstoffe, wie Kobaltoxyd, Zinnoxyd, Lithiumkarbonat, Oalciumoxyd und oiliciumoxyd werden entsprechend der gewählten Zusammensetzung des ITerrites gewogen und in einer Kugelmühle oü stunden lang mit Alkohol als Dispersionsmittel gemahlen. Das Gemisch wird bei 800 C in Gegenwart von Luft vier stunden lang vorgesintert und anschließend in einer iOrm gepreßt und bei 1180⁰C acht Stunden lang in einer stickstoffatmosphäre gesindert, die 0,4 Volumenprozente Jauerstoff enthalt. Ihs wird betont, daß alle Magnetproben, die in den Beispielen 1 bis 6 enthalten sind, 0,06 Gewichtsprozent Calciumoxyd und U,02 Gewichtsprozent oilioiumoxyd enthalten. Hierauf wird in den Beispielen nicht mehr besonders hingewiesen.

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- ίο -

Beispiel Ί

In den i^Tig. 1 und 2 sind der Gütefaktor tan (f//*> , der

tfaktor h^ und der Hemperauurkoeffiz von i^angan-Ziniv-Ferriten graphisch dargescellt,

Hysteresisverlustfaktor h^ und der Hemperauurkoeffizient

die 54,0 kol-Prozent ivinO, 12,55 laol-Prozent ZnO und «,Öl-Prozent ίβοΟ- als Grundbestandteile und außerdem u,25 Gewichtsprozent Oo^O^ sowie verschiedene mengen an on O₂ und LioO von 0 bis 3,5 bzw. 0 bis U,125 Gewichtsprozenten enthalten. Sowohl der Gütefaktor tan <J/,A als auch der Hysteresisverlustfaktor h,, und ebenso der 'feoiperaturkoeffizient der .anfangs-

permeabilität A/c/(/* po ^{# Ä} '^^ ^wei^sen wegen der gemeinsamen Zugabe von οηθ£ und LipO zusammen mit OopO^, CaO und gegenüber bekannten iangän-Zink-i'erriten wesentlich verbesserte Eigenschaften auf. uie -Diagramme offenbaren, daß es gelungen ist, i&angan-Zink-jPerritiaaterialien anzugeben, die bisher nicht erhältliehe gute eigenschaften aufweisen, und war sind die Gütefaktoren kleiner als 1,5 · 10 , die Hysteresisverlustfaktoren geringer als 5 und es lassen sieh i'emperaturkoeffizienten Ajv/(ju. „ · Δ f) erzielen, die jeden gewünschten »vert zwischen υ,2 · 10 und 0,5 · 10 aufweisen, jeweils gemessen bei 100 kHz, sofern sich die Zugabe von /onOp- und Li^O-Änteilen in aen üereichen von 0,9 Gew.-/o * iJnOp * ;>,2 Gew.-/o und O Gew.-/o * LiO₂ * 0,08 Gew.-jb erstreckt.

Beispiel 2

In den i^Jig. 3 und 4 sind der Gütefaktor tan <5*//t , der Hysteresisverlustfaktor h^ und der '.Temperaturkoeffizient ÄyU/(/tt._2o ·Δ'1') von üaangan-Zin^-Ferriten gr_aphisch dargestellt, die 34,0 kol-Prozent ώηΟ, 12,00 ^ol-Prozent ZnO und 54,00 ivlol-Prozent i"epO^ als Grundbestandteile und außerdem 0,3 Gewichtsprozent OOpQ^ sowie verschiedene Mengen an SnQ£ und LipO von 0 bis 3 bzw. O bis 0,13 Gewichtsprozenten enthalten. Die gemeinsame Zugabe von COpO,₈ SnOp₉ LIpO₉ GaO und UiOp ist besonders wirksam zur Erzielung v©rb©@sert©r Güte- und Hysteresis-

109812/14 83 -n-

ORlQlNAt

s^.vie l'einperacurKoeff lzienuen aer .nnfangspermeaDiiiüat. ^aoei tsind gegenüber Beispiel Ί auch die miteiiean -SjQ und ^nG meanderc.

Aus aen ^ia₆ranmen ergibt sich, daJs es ^elungen ist,

mit verbesserten ^igenschaften anheben zu

können, deren Jütefaktoren can&//JLkleiner als 1,5 * IQ" sind, deren ii^sceresisverluscfaktoren geringer als 5 sind und i'emperaturkoeffizienten mit jedem gewünschten «iert zwischen 0,3 · 10~° und u,S · 10 , jeweils gemessen bei 100 kHz,' erzielbar sind, sofern die _oeuieinsame Zugabe von JnOg- und Li₂O--Inteilen sich in den Bereichen von 0,4--Jew.-/ό * όηϋ^ * 1 ¹Je^-W.-36 und 0 Jew.-,^ * LipO * 0,1 G-ew.-.-c; erstreckt. ·

weitere Auswertung der .Diagramme führt dazu, daJb kangan-Zink-Ferrite nit enteilen von 0,60 Jew.-/** önup * 1,16 Jew·-> und 0,o5 Jew.-%* Li₂O - 0,ü>5 Jew.-/D weiter verbesserte magnetische eigenschaften aufweisen, die allen Anforderungen gerecht werden und zwar sind die Jdtef aktoren

—6
als 0,8 · 10" , die Rysteresisverlustfaktoren kleiner als 2,7

2 und x'emperaturkoeffizienten */*/(/* %_Λ ·Δ·χ) tonnen jeden ge-

—6 —6

wünschten «ert zwischen 0,> · 10 und 0,6 · 10 annehmen, jeweils gemessen bei 100 kHz.

Beispiel 3

Die Fig. 5 und 6 verdeutlichen die drei magnetischen eigenschaften von üin-Zn-Ferrit en, die aus 3^ luol-Prozent ΐ^ηΟ, 13>60 kol-Prozent ZnO und 52,4 Mol-Prozent ffeoO^ bestehen und zusätzlich 0,4 Jewichts-Prozent Go₂O^ sowie unterschiedliche Anteile von 3ηΟ₂ und Li₂O in mengen von 0 bis 2,5 bzw. 0 bis 0,13 Grewichts-Prozenten aufweisen. Ein Vergleich der Kurven in JIg. 5 und 6 mit denen in iTig. 1 und 2 läßt deutlich werden, ' daß die gemeinsame Zugabe von Co₂O^, OnO₂, Li₂O, GaO und

- 12. -

10 9 812/1463

BAD ORIGINAL

besonders vorteilhaft isb far die gleichzeitigen Verbesserungen des aütefakcors, des iiysteresisverlustfakcors und des x'emperaturkoeff izienten der Anfangspermeabilität, ohne iiacksicht auf weitere änderung der Anteilsverhältnisse von i>'epO^ und Znü innerhalb des oxydischen Jrundbestaudueils.

Aus aen iiurven wird deutlich, daB die erhaltenen Jacefaktoren can <f//A kleiner als 1,5 · IO und die Hysöeresisverlustfaktoren geringer als 5 sind und daß sich leinperacurkoeff izienten Δ/Α/(/Α ₂_ -Al¹) mit. Jedem gewünschten .«ert zwischen υ,5 · 10"" und C,7 · 10" in Zugabebereichen von υ Jew.-/ο ^ onUp ^ 1,6 Jew.-/o und 0 aew.-.j ^ JuiJJ ^ υ,-1'I erzielen lassen.

Beispiel 4

i^?ig. 7 und 8 verdeutlichen die »erte von Jütefaktoren can rljsceresisverlustwerten h^ und j.emperat;urkoeifizienten ^Δ/*/(/*2ο •^-'•') ^νοη ^-^n-i^ei'riten, ueren ärundbesuanateile aus pC,0 ^ol-irrozent ωυ, '16,5 ^ol-Jrrozent Znu und 5^»p i-ol-^rozent Je₂O_x bescehen und deren Zusitze aus. 0,1 Jewichts-i-rozenO Jo,,O, und unterschiedlichen mengen von onö₂ und Li.,0 in aen Bereichen von O bis 3,0 bzw. O bis 0,12 Jewichts-.rrozenten bestehen. Δϊη Vergleich der Ivurven für das xieispiel 4- mit den Aurven für die Beispiele 1,2 und 3 laßt offenbar werden, daß die gemeinsame Zugabe von üo_P0^, onO_p, Li^O, Cao und oiO., oesonders vorteilhaft ist für die gleichzeitige Verbesserung des Jutefaktors, des Hys ceres is Verlustfaktors und des i'emperaturkoeifizienten der Anfangspermeabilit.it und zwar auch dann, wenn der Anteil von lunü in der Jrundzusammensetzung im Vergleich zu den voranstehenden Beispielen verringert ist.

Außerdem zeigt sich bei diesem Beispiel, daß die G-ütefaktoren tan &//*> kleiner als 1,5 »10 und die Hysteresisverlustfaktoren H^, kleiner als 5 sind und daß sich iemperaturkoeffi-

/2
zienten Δ/*/(/^Λ _2ο * ^ ¹O ^it; jedem gewünschten .Vert zwischen

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0,5 . 10 .-und 1,0 · 10~° in Zugabebereichen von 0,5 view.-/ο ^ OUU--, ^1,4 Jew.-/ό und U Jew.-,» ^· LipO - 0,06 iiew.-/o erzielen lassen.

Beispiel 5

In den Ji¹Ig. 9 und 10 zeigen Kurven die drei magnetischen eigenschaften von ,.in-Zn-Ferriten mit einer G-rundzusammensetzung aus 38,0 ^ol-Prozent MnO, 9,20 xviol-j^rozent ZnO und 52,ö ^ol-Jrrozent xtepO- und Zusätzen von 0,5 aewichtsprozent Ü0p0_v und unterschiedlichen Mengen an onÜ2 und Id^O in den Bereichen von 0 bis 3,5 ^ewichösprozenten bzw. 0 bis 0,13 3-ewichüsprozenten. .Die gemeinsame Zugabe von G02O-, cJnO^, LipO, GaO und SiOo führt zu einer gleichzeitigen Verbesserung des 3-ütefaktors, des flysderesisverlustfaktors und des '.Temperaturkoeffizient en der ^nfangspermeabilität und zwar selbst dann, wenn der Anteil von .uinO in der Grundzusammensetzung im '/ergleich zu den Beispielen 1 bis 4 erhöht ist.

.»ie sich aus den Kurven in x^?ig. 9 und 10 ergibt, ist der iacef aktor tan^"/^** 1,5 · .10" , der Hys ceresisverlustf aktor h-_Λη- 5 und es lassen sicn l'emperaburkoeffizienten erzielen,

6 —6

die jeden gewünschten wert zwischen 0,25 · 10 und 0,45 * in den Zugabeuereichen von 1,4 oew.-/i> ^ SnO^ - 2,5 ^ und 0,05 view.-/o - LLJj * 0,1^5 3ew.--/o annehmen.

weitere Betrachtung der Kurven führt dazu, daß beschränkte Zugaben für die zwei Komponenten cinOp und LipO in den Bereichen von 1,83 ^ew.-fa ^ SnOp * 2,05 Ciew.-/o und 0,073 Gew.-/<? ^ Li^O ^ 0,09 Grew.-/o zu besonders geeigneten i.iangan-Zink-i'erriten führen, die allen Anforderungen gerecht werden, wobei der viütefaktor tancT/yt»kleiner als

—6
0,7 · 10 und der Hysteresisverlustfaktor 1^₀ kleiner als 2,5 ist und sich i'emperacurkoeffizienten erzielen lassen, die jeden gewünschten iVert in dem Bereich zwischen 0,3 ·■ und 0,4 · 10" annehmen können, jeweils gemessen bei 100 kHz.

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^-022778

üjS zeigte sich in den ijeispielen T bis >, daß der Gütefakcor und gleichzeitig aer iiysceresisverlusiifaJtiior wesentlich verbessern werden können und daß weiter gleichzeitig

der 'i'emperaturkoeffizient <ä/*(/*p_o · Δι¹) naeii .mnsch variie-rt werden i£ann und zwar auf Grund der gemeinsamen ZugaDe von

und LipO in verschiedenen mengen, wobei Jo-jO^. einen geeigneten i'esten Anceil und OaO sowie όίΟ^ bestimmte i'este Anteile in dem iviagnecmaterial Dilden und daß weiter die Zugabemengen von onCU und Ll.^O·» <iie für die Verbesserungen der drei magnetischen üjigenschai'fcen wesentlich sind, von den Änderungen in aer Grundzusammensetzung der —n—Zn-if'errite ab-

ag sind, aus Beispiel 1 läßt sich entnehmen, daß die Gütefaktoren S/ju. kleiner als 1,5 * 10 und die Hjiseeresisverlustfaktoren kleiner als 3 durch zugabe von Oe^ in einer i^en^e von nichc mehr als ^fj,2 ü-ew.-^ erhalten werden Können, wenn die ferritischen Grundzusammenseezungen und/oder die Anteile aer übrigen Zusätze besonders ausgewählt sind, während Beispiel 3 zeigt, daß ahnliche Jüigenschaften auch ohne Zugabe' von linO^j erhalten werden Können. Andererseits zeige Beispiel 5> daß eine Zugabe von Li^O, die 0,125 (Sew.-/o nicht übersteigt, zu ausgezeichneten Eigenschaften führt, wenn die anderen Zugabemengen in einer geeigneten ieise bestimmt sind, während die Zugabemenge von Li^O für die gleichen Zwecke zu Null werden kann, wenn οηθ2 in den Gerriten anwesend ist, wie die Beispiele 1 bis 4 verdeutlichen. Demnach können die Zugabewerte von ώηθ2 und LipO auf die Bereiche von 0 Gew.-/ό «c 3nO2 - 3,2 Gew.-^έ bzw. 0 Gew·-^ * I^O * 0,125 Gew."Jo beschränkt sein.

Beispiel 6

.Die Untersuchungen haben gezeigt, daß der temperaturkoeffizient der Anfangspermeabilität beeinflußt werden kann durch Veränderung der Anteile von CooOz, SnOp nsd H.^® in einem Mn-Zn-Ferrit während die guten Werte für den Gütefaktor und den Hysberesisverlustfaktor aufrechfesrfialtea werden könnten.

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Z&Ü ■ <? ^: original

— 1 s —

022778

JL'äbelle 2 enthült die wertefür die Gütefaktoren tan S// die Hjsteresisirerlustfaktoren h., und die i'emperacurkoeff iziefltenAyi^'(/*„ · Δ J!) eines ~n- Zn- ferrit es mit spezifischen Anteilen von Co^O_x, on0_o und Li₀O und festen Anteilen von JaO und oiOp, wobei die Grundbestandteile aus 5^,0 ..,Öl-Prozent; Fe₂O,, 5^',0 r..ol-frozent i,.nO und 16,0 i,.ol-Prozent ZnO bestehen, raoelle ο zeigt ähnliche merte für einen j-n-Zn-Ferrit mit den Grundbestandteilen aus ^5,5 -οΐ-,β Je₂O^, 58 ^οΐ-,ΰ ι·..ηθ und 8,7 -.01-,J ZnO und den spezifischen Anteilen an GopO^, onOp und Li ,0 sowie den festen Anteilen an OaO und

	view.,*	Li₂C	tabelle	2	No	£ίθΛ"ί	} j)	w, 50)	0,8)
0O₂O₅		Gew. ,a	tan & /p.		. 10-t	3	u,pO)	0,6)'
Gew./₀		0,010	•10-Ö	15,0	(0,7 ±	0,10)	0,5)
u.,ü05	2,5	0,020	2,2	10,0	(0,6 +	0,07)	0,1)
0,005	2,0	U, 050	2,0	5,0	(0,5 +	0,05)	0,06)
ο,01	1,5	0,075		4,5	(0,45 +	0,05)	0,05)
0,01	1,0	0,050	1,5	4,0	(0,50 _±	0,02) ·	0,05)
0,1	0,5	U,1uQ	1,4	9,5	(0,20 +		0,01)
0,2		0,125	2,0	17,0	(0,10 +	C-20^80 C)
0,4	SnO₂		2,5	5		. _i0-6
	Gew. /ο	Li₂O	iabelle	^h1o		(1,0 ±
Co₂O₅	5,5	Gew. /a	tan<f>		(0,9 ±
Gew.,.?	5,0	0,100	• 10"⁶	12,0	(0,7 +
0,005	2,5	0,o75	i,y	10,0	(0,6 +
0,01	2,0 .	0,050	1,7	7,0	(0,5 +
0,1	0,5	0,075	1,5	5,0	(0,5 +·
0,5	1,2	0,075	1,5	5,0	(0,2 +
0,5	0,5	0,1 ϋΟ	1,45	10,0	(0,1 +
0,5	1,5	0,100	1,5	20,0
0,6		0,125	2,5	50,0
■j ,6	5,0

1 0 9 8 1 2 / U 6 3

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j)ie Tabellen 2 und 3 lassen erkennen, daß der 'Üeinperaturkoeffizient der Anfangspermeabilität durch Veränderung des Gehaltes jedes der Zusätze Go₂O^, ^nO₂ und Li₂O beeinflußt werden kann. Jie j-'abelle 2 erkennen läßt, sind die Abweichungen von dem mittleren l'emperaturkoeff izienten

AiA/(Up »Al¹) beträchtlich (im Extremfall ^ 50 % von dem iuitcelwert) und führen neben den anderen eigenschaften zu einer Verschlechterung, wenn der Anteil an Go₂O;, unter ü,ü1 Gew.-/o liegt, !Tabelle 3 zeigt dagegen, daß aer Gütefaktor tan<£//*und der ü^steresisverluscfaktor h^_Q Ί,5 · 10 bzw. den ^ert > übersteigt, wenn der GOpOv-Anteil 0,5 Gew.-/ο übersteigt. Auf Grund dieser experimentellen Tatsachen liegen die oberen und unteren Grenzwerte der CopO^-Anteile, die für Verbesserungen magnetischer Materialien wirksam sind, zwischen Ü,Ü1 und 0,5 Gew.-^. Obgleich der effektive ΰθρΟ,-Anteil sich mit den Anteilsverhältnissen

von i"e_o0-z und ^nO des ferritischen Grundbestandteils ändert. 2 ?

ist es möglich, kn-Zn-Ferrite zu erhalten, die ausgezeichnete werte für den Gütefaktor, den Hysteresisverlustfaktor und den konstanten iemperaturkoeffizienten der Anfangspermeablität liefern, vorausgesetzt, daß der Anteil an Οο^Ο-, in dem Bereich von ü,01 Gew.-/o ^ Go₂O^- - ü,5 Gew.-/o liegt.

Beispiel 7

Fl-. 11 und 12 zeigen die Gütefaktoren tan«T^u. und die Bjsceresisverlustfakboren h^ von Mn-Zn-iPerriten mit einer Grundzusammensetzung von 54-jOü kol-Prozent JiepO^, 34,0 kol-rrozent knO und 12,00 Kol-Jrrozent ZnO und Zusätzen von 0,3 Gew.-/o Go₂O , 1,2 Gew.-/o bnO₂, 0,05 Gew.-;o Li₂O und veränderten Zusätzen von GaO und oi0₂ in den Bereichen von 0 bis 0,7 Gewichtsprozenten bzw. 0 bis 0,08. Gewichtsprozenten, l'abelle 4 zeigt die .tierte far 'femperaturköeffizienten Δ/α/(/λ 2q '^δ1') dieser Ferrite.

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_,, 1_;09812/U63

- 17 fabeile 4

CaO

j-ew. -70	u-ew. -
0,02	0,02
0,2	0,02
0,4	0,02
0,5	0,02
0,2	0,005
ü,2	0,03
0,2	0,04
υ,2	0,05

0,5 + 0,10 0,5 + 0,05 0,5 +■ 0,08 0,5 ±0,13 0,5 + 0,09 0,5 + 0,07 0,5 + o,io O₁^ + 0,15

±jS zeigt sich aus den j*¹ ig. 11 und 12, daß die ,-gleichzeitige Zugabe von JaO und öiO^ zu 'wesentlichen Verbesserungen sowohl des Gütefaktors als auch des H^steresisveflustfaktors h..|₀ führt., ,'/eiter laut sich erkennen, daß die Bereiche von vau- und oiO._j-Anteilen die wirksam sind, um die gewünschten werte für die Gütefaktoren tan S//* - 1,5 ' 10 und H^steresisverluscfaktoren h^ - 5 in. Gegenwart von CopQ , o LipO zu erhalten, aus den i'ig. 11 und 12 mit 0,02 bis 0,55 Otev.-γό bzw. 0,005 bis 0,0p> Gew.-/» besuiimat werden können, wobei diese Bereiche weiter sind als für den J?all. daß Go₀O_x, SnO

und Li^O nicht anwesend sind.

j.'aDelle 4 läßfc erkennen, daß die Wirkung von OaO- und ^iO₀-Zugaben im Hinblick auf den i'emperaturkoeffizienben der Anfangspermeabilibät gering ist. Obgleich die Abweichung von dem Mittelwert des i'emperaturkoeffizienten in dem üdaße etwas größer wird, wie die Anteile an OaO und SiÜ2 größer oder kleiner als 0,2 5iew.-/o bzw. 0,02 üew.-/j werden (wie aus i'abelle 4 ersichtlich ist) icann die Abweichung verringert werden, indem die Anteile eines oder mehrerer der anderen Zusätze Co^O,, SnOp und Li₀O varriert werden. Diese Abweichung beeinflußt nicht wesentlich die ,i'erte für den Gütefaktor tan ^/μ, und den Hysfcereeieverlustfaktor Il, .

109812/U83 "¹

Die Zugaoen von GaO und oiOp sind in den Bereichen von u_$02 bis 0,55 Gew.-/O und- 0,005 bis 0,055 Gew.-/6 wirksam. i>ie Abweichungen des .Temperaturkoeffizient en werden beträchtlich groß, wenn die GaO- und *3iOp-Anteile 0,5 Gew_e-/c> bzw. 0,05 view.-übersteigen. Die wirksamen Bereiche für CaO und üiOp sind somit definiert in den Grenzen von 0,02 ^ GaO ^ 0,5 Gew.-;o bzw, 0,005 * SiO₂ ^- 0,05.

In den Beispielen 1 bis 7 sind die wirksamen Bereiche der fünf Zugabeverbindungen definiert. Bezüglich der ferritischen Grundbestandteile sind 50,0 bis 58,0 iviol-/o knO, 51,0 bis 57^0 1,101-70 ^e₂O, und entsprechende Reste für ZnO günstig. Verbindungen mit oberen und unteren Frenzen für ^nO sind vorstehend aufgezeigt worden. Tabelle 5 zeigt Beispiele für Verbindungen mit oberen und unteren Grenzen für .Fe₂Ov.

Tabelle 5

Grundbestandteile	ZnO	2 5	Go₂O₅	Zug ab e si; off e	Li₂O	OaO	BiO₂	kagnetische üii^enschaften	^h1o	• 10"⁶
MnO	Mol-*		Gew. /Ό	SnO₂	Gew.%	Gew. Yo	Gew. '/0	tan^		0,8 + 0,05
Mol-%	19,0	51,0	0,5	Gew. /ο	0,1	0,06	0,02	•10~⁶	4	0,8 + 0,07
50,0	19,0	51,0	0,5	5,0	0,1	0,06	0,04	1,0	5	0,5 i 0,05
•50,0	7,0	57,0	0,02	5,0	0,06	0,05	0,02	1,5	5	0,5 + 0,07
56,0	7,0	57,0	0,02	2,0	0,06	0,1	0,02	1,5	5	0,5 + 0,1
56,0	7,0	57,0	0,02	2,0	0,06	0,4	0,02	1,0	5
56,0		2,0			1,5

Die iirfindung zeigt, daß Mangan-Zink-Ferrite mit Grundbestandteilen von 54,0 bis 58,0 Mol-# MO, 52,5 bis 56,0 Mol-% Fe₂O^ und dem Rest ZnO und Zusätzen von 0,0$ bis 0,5 Gew.-# Co₂O,, 0,5 bis 2,1 Gew.-7^ OnO₂, 0,02 bis 0,1 Gew.-/i Li₂O, 0,025 bi« 0,18 Gew.-# OaO und 0,008 bis 0,025 Gew.-^ SiO₂ die gewünschten magnetischen Eigenschaften aufweisen. Die Werte für Gütefaktoren tan S//L unter 0,8 · Λ-Q für Hysteresisverlastfaktoren unter

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BÄ0 ORIGINAL

2,7 und für 'femperatmirkoel'fizienten Δμ/(Ji _2q "'Ai¹) zwischen ü,5 · 10 und 1,0 · 10 können durch, geeignete .auswahl

einer,, ferritischen .^nuuadverbinduntj und Anteilen von Zusätzen in den angegebenen BereicJaen realisiert werden.

'aus wurde experimentell gefunden, dais der Gütefaktor tan

—<S
kleiner als 1,5 · 10 , der Mjsüeresisverlustfaktor Ji^, kleiner

2 '
als der Betrag 5 ω»4 der femperaturkoeffizient&fi/(/^₂O '"^¹O zwischen o,$ · 10 uMid 1,0 · iO~" mit Abweichungen von kleiner als +_ 20 /o leicht bei Gerriten erhalten werden können, deren Grundbestandteile ams 3^»^ bis 33»O ^ο1-/ό jjiüaO, 52,υ bis p4,0 mo1-/o Fe₂O und dem iest imO bestehen und deren Zusätze Ü,Ü1 bis
u,2 Gew.-Λ» Co₂O₅, 0,5 bis 1,4· öew.-% SnO₂, 0,00 bis* 0,06 .Cj
Li₂O, 0,02 bis 0,25 asm.-^ GaO und 0,005 bis 0,03 view.-/o
enthalten. Die urundtoesfcaadteile der Ferrite können auch aus 33,0 bis 36,0 LloI-v» MaO, 53,5 bis 55,0 moI-% ^e₂O₅ und dem ' ±iest ZnO bestehen, wobei die Zusätze 0,05 t>is 0,28 &ew.-_y<? Uo 1,0 bis 2,5 Gew.-> »äimO₂, 0,025 bis 0,1 Gew.-/ό Li₂O, 0,02 bi ί 0,3 Gew.-/ο JaO und 0,005 bis 0,03 Gew.-,ο OiO₂ betragen.

Patentansprüche

10981 2/U63 - 20 -

Claims

ΟΠΟ '"*"· ""' *Ί C- Patentansprüche :

1.) ...an^an-Zink-JTerrite bestehend aus ^0,0 bis 58,0 iuol~/o ainü, 51,0 bis 57,0 iftol-/i> JB¹C₂O_x und restlichen u.ol-/o ZnO

mit Zusätzen an Cobalt, Zinn, Lithium, Calcium und silicium bezogen auf ihre Oxyde in folgenden Anteilen: 0,01 Jew.-,ο ^ Go₀O₇- £ 0,5 O -äew.-/c> <■ onö- * 3>2 view.-^,

-,.ΰ * XiioO ^ 0 0,02 iew.-.-y * OaU ·^ 0,5 j-e^T.v.-/<> und

j.-angan-Zink-J?errite nach Anspruch 1, ^kennzeichnei; aurch 5^,0 bis 58,0 kol-,0 52,3 bis 5ö,o ^ol-zu li'e.jO^. und restlichen ΐήοΐ-^ ZnO

mit Zusätzen an Cobalt, £inn, Lithium, Oalcium und oiliciuni bezogen auf ihre Ox^de in folgenden Anteilen: 0,05 bis 0,p 'iew.-,ο Jo-,Ο-,., C,5 bis 2,1 iew.-zo onO^, 0,02 bis 0,1 Jew.-/ο Li-_;0, 0,025 eis 0,18 üew.-.j GaO und bis 0,025 crew.-,* '-iiOp.

— angan-kjink-jerrite nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ^u,0 bis ^5>^u i"Ol-,o j-v.nu, p2,0 bis 5^>0 υιοί-,» j-i'e^ü^ und resG lichen i«ol—;<> ZnO

mit Zusätzen an ^obalt, zänn, Lithium, Oalcium und oilicium bezogen auf ihre Üx^'ae in folgenden Anteilen:

·«. -■ A mm

1098 12/1.4 6

G,öl bis 0,2 jew.—,-ο C

0,5 bis 1,4 Jew.-/α ^

w,00 bis υ,06 ü-ew.-/» Li^0,

^,02 bis u,25 -iew.-,ϋ UaO und

0,005 bis υ,05 Gew.-/'ο ώΐΟ-.

4·. iv.ansan-Zini-ferrite nach Einspruch 1, gekennzeichnet durch

53,5 bis 55>^u i»ol-yo Je₂O^ und restlichen ^.ο1-/ο ZnO

mit Zusätzen an xvobalt, Zinn, Lithium, Calcium und Silicium %

bezogen auf ihre Oxyde in folgenden Anteilen:

0,05 Dis 0,28 u-ew.-,-o Co^Oy,

1,0 bis 2,5 aew.-/«> OQO₂,

υ,025 bis 0,1 aevj.-/o Li^O,

ü,i>z Dis u,3 lew.-/ö GaO und

0,005 bis u,03 «lew.-/« 6:

109812/1463 BAD