Способ изготовления магнитомягких ферритовых изделий

Способ изготовления магнитомягких ферритовых изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: изделия, изготовленные данным способом, представляют собой диамагнитную тонкую полую оболочку требуемой конфигурации, например, из стекла или пластмассы, заполненную ферромагнитным кристаллическим порошком, полученным путем дробления монокристалла ферромагнетика на кристаллики со средними линейными размерами 50-300 мкм. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

" *- РЕСПУБЛИК (л)5 Н 01 F 1/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

BEÄ 0ÌÑTÂ0 СССР (ГО ПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАтЕНТ /

1 (21) 4924958/02 (22) 13.02.91 . (46) 30.01,93. Бюл, М 4 (71) Сыктывкарский государственный университет им.50-летия СССР и Научно-исследов тел ьский институт "Домен" (72) Л.Н. Котов, А.А, Назаров, С.Г. Абаренкова и В.Л. Федоров (73) Л.Н. Котов (56) Бабич Э.А. и др. Технология производства ферритов и радиокерамики, M.: Высша я школа, 1984. с.83 — 94, Изобретение относится к производству радиоэлектронных материалов.

Известен способ производства магнитомягких ферритовых изделий, при котором

I ферритовое изделие требуемой конфигурации получают при помощи механической обработки монокристаллов ферромагнетика, выращенных по методам Бриджмена или

Вернейля.

Недостатком такого способа является труДоемкость механической обработки монокристаллов и неэффективное использование материала монокристалла при такой обработке.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготОвления магнитомягких ферритовых изделий по керамической технологии. В известном способе требуемая конфигурация

I изделия может быть получена при помощи шликерного литья или пресс-формированием С последующим высокотемпературным спеканием.

Однако ферри..овые изделия, изготовленные известным способом, имеют следуS U,, 1792544 А3 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТОМЯГКИХ ФЕРРИТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Сущность изобретения: изделия, изготовленные данным способом, представляют собой диамагнитную тонкую полую оболочку требуемой конфигурации, например, из стекла или пластмассы, заполненную ферромагнитным кристаллическим порошком, полученным путем дробления монокристалла ферромагнетика на кристаллики со средними линейными размерами 50 — 300 мкм.

2 ил. и ющий недостаток, Одним из важнейших па- Я раметров ферритового изделия является тангенс угла потерь

ll тд д = в, C

jc где,и — реальная компонента магнитной 2 проницаемости;

p — мнимая компонента магнитной проницаемостисти.

Для всех ферромагнетиков tg д зависит от частоты в и амплитуды внешнего переменного магнитного поля кп1, в которое они помещены. (Л

tg д = tg д (а, к). Ф

Тангенс угла потерь является одним из фм параметров, определяющих рабочий амплитудно-частотный диапазон фарритоаого 1ча иэделия. Существует целый класс широкополосных радиотехнических приборов и устройств, которые предьявляют повыше нные требования к величине потерь в широком амплитудно-частотном диапазоне, например высокодобротные катушки индуктивности, колебательные контуры, широкополосные трансформаторы и т.д. Ис1792544 пользуемое ферритовое изделие в амплитудно-частотном диапазоне указанных устройств должно удовлетворять следующему требованию: щ д(в,к)«1

Ферритовые изделия, изготовленные по керамической технологии, удовлетворяют этому требованию лишь в узком диапазоне, Отечественные промышленные марки ферритов, изготовленные известным способом, имеют либо широкий диапазон частот, но узкий амплитудный диапазон, либо наоборот. Так, например, ферриты марок 50ВЧ, ЗОВЧ, 20ВЧ, 7841 имеют частотный диапазон 2 порядка 100-200 мГц, но могут

AN

2л применяться лишь в слабых переменных магнитных полях с амплитудой кп1 до = 0,04

Э, а ферриты марок 60НН, 35НН, 10ВЧ1 могут применяться в средних полях с амплитудой до = 0,4 Э, но в узком частотном диапазоне до 15 — 20 МГц (в обоих при-..

AN .2л мерах динамические диапазоны указаны для tg д 0,1)..

Таким образом, недостатком ферритовых изделий, изготовленных Йзаестным способом, является узкий амплитудно-час:тотный диапазон их работы.

Задача предлагаемого способа заключается в расширении амплитудно-частотного диапазона работы ферритовых йзделий.

Указанная задача решается следующим образом.

В, предлагаемом способе ферромагнитный кристаллический порошок, полученный

: путем дробления монокристаллов ферромагнетика, засыпается в тонкую полую оболочку из диамагнетика; например стекла или пластмассы, имеющую требуемую для ферромагнитного изделия форму.

Положительный эффект, достигаемый в предлагаемом способе, обусловлен следующими факторами.

Магнитомягкое ферритовое изделие, изготовленное предлагаемым способом, имеет широкий частотный дйапазон вследствие того, что для порошка ферромагнетика очень широкий частотный диапазон дисперсии и (м) Irtp"(в). Для порошка области дисперсии, обусловленные двумя пр0цессами — смещением доменных стенок

" и естественным ферромагнитным резонансом (ЕФМР), сливаются в одну широкую область. Поэтому магнитный спектр порошка— однодисперсный. Уменьшение размеров ферромагнетика приводит к увеличению ре-. зонансной частоты а смещения доменных стенок, поскольку

1 1 = Nmin — У 2 к.д, 2л 2л

25 где — — — 2,8 МГц/Э вЂ” гиромагнитное отно2л . шение для электрона, ЗО кд — поле анизотропии, до максимальной частоты fmax

fmax= = (2кд+4ЯMs), Nmax У

2л 2л где Мз — намагниченность насыщения феррита.

Например, для марганец-цинкобой шпинели нестехиометрического состава

Мпо,67по,2зРе2,1204 с малыми внутренними

40 полями при комнатной температуре (к д 210 Э, Ms = 640 Гс):

fmtn = 11,2 МГц

fmax = 22,5 ГГц

Для изделия из ферромагнитного порошка, по сравнению с монокристаллическим и поликристаллическим изделиями, значительное расширение рабочего диапазона амплитуд переменных магнитных полей может быть обьяснено следующим образом. Вследствие слабой магнитной связи и различия по форме кристалликов по50 рошка, а также различной ориентации кристалликов относительно переменного магнитного поля эффективное переменное поле в порошкообразном изделии может быть записано следующим образом: к

П1

1+4m+ < И> где кm — амплитуда внешнего переменного магнитного поля; -1/4 где l — средний размер кристалликов феррита, При дроблении кристалла на совокупность мелких кристалликов происходит

5 уменьшение количества доменных стенок, дающих вклад в изменение намагниченности на определенной частоте радиодиапазона. Это приводит к уменьшению интенсивности поглощения (уменьшение

l М

10,и и,и ), обусловленному движением доменных стенок. Основной вклад в изменение намагниченности в области высоких частот дает прецессия спинов в ферритовых кристалликах. Область ЕФМР для порошка зна15 чительно расширяется из-за большого разброса внутренних полей в кристалликах порошка. При условии слабого взаимодействия кристалликов разной ориентации относительно переменного магнитного поля, 20 разной формы кристалликов резонансные частоты ЕФМР могут лежать в широкой полосе частот: от минимальной частоты fmln

1792544

Фиг. f

< N,> — ргзмагничивающий форм-фактор образца, усредненный по всему объему; — динамическая восприимчивость. Если максимальная амплитуда поля, при которой может работать ферритовое изделие, изготовленное по керамической технологии, равна к п, амплитудный диапазон

l разжаты 0- кп, то для изделия из порошка та ой же формы максимальная амплитуда

N I мо ет достигать значений K = km(1 +

+ ky4), амплитудный диапазон работы — g- ц ..Tак, например. для порошка из марганец-цинковой шпинели (МЦШ)

М 1 о,62 по,гв Рег,1г 04 к„= 1 6_#_rn(4 жу =

= 15, = 1); амплитудный диапазон

0-) 6 кп . Если учесть, что к < 0,2 — 0,4 Э для по икристаллических изделий из МЦШ, тогФ да для порошковых изделий Km < 3,2 — 6,4 Э.

На фиг.1 представлен пример выполнения ферритового изделия с помощью предлагаемого способа; на фиг.2 — частотные за1исимостир(в),,и(в) иtgд(в) для данного изделия.

Предлагаемый способ изготовления магнитомягких ферритовых изделий был реализован следующим образом. Монокристалл марганец-цинковой шп инели Mno,67ïo,2BFe2,1г04 дробился в крйсталлический порошок с линейными . размерами кристалликов 1 50-300 мкм;

Порошок 1 (фиг.1) засыпался в полую обо-. лочку из стекла 2, имеющую форму тора (толщина стекла 1 мм; внешний радиус тора

R = 8 мм; внутренний радиус г = 3 мм) по трубчатому каналу 3.

После заполнения внутреннего обьема оболочки ферримагнитным порошком труб5 чатый канал 3 перепаивался у основания и отсекался. Полученное ферритовое изделие имеет следующий динамический диапазон при tg д 0,1; частота переменного магнитного поля от 0,5 до 100 МГц; амплитуда

10 переменного магнитного поля до 4 Э.

На фиг.2 приведены зависимости,и (кривая 1)., p (кривая 2) и tgh (кривая 3) от частоты переменного поля амплитудой кп

= 4 Э для данного ферритового изделия. .15 Использование предлагаемого способа позволяет расширить динамический диапазон ферритовых изделий по сравнению с изделиями, изготовленными при помощи существующих способов.

Формула изобретения

Способ изготовления магнитомягких ферритовых иэделий, включающий формование изделий из порошка, о т л и ч а ю25 шийся тем, что, с целью расширения области применения ферритовых иэделий за счет расширения их амплитудно-частотного диапазона, перед формованием монокристаллы ферромагнетика размалывэют

30 до получения порошка со средним размером частиц менее 500 мкм, формование осуществляют в диамагнитной полой оболочке, . имеющей форму иэделия.

1792544 е, ССЗ а»

Составитель Л.Котов

Редактор З.Ходакова Техред M.Mîðråíòàë Корректор H,Ревская

Заказ 175 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101