Способ изготовления магнитомягких ферритовых изделий Советский патент 1993 года по МПК H01F1/20 

Изобретение относится к производству радиоэлектронных материалов.

Известен способ производства магни- том||гких ферритовых изделий, при котором ферритовое изделие требуемой конфигурации получают при помощи механической об- рабртки монокристаллов ферромагнетика, выращенных по методам Бриджмена или Веррейля.

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 из- вест|ном способе требуемая конфигурация изделия может быть получена при помощи шликерного литья или пресс-формированием с последующим высокотемпературным спеканием.

Однако ферритовые изделия, изготовленные известным способом, имеют следующий недостаток, Одним из важнейших параметров ферритового изделия является тангенс угла потерь

, , где /л - реальная компонента магнитной

проницаемости;

( мнимая компонента магнитной проницаемости.

Для всех ферромагнетиков tg б зависит от частоты а) и амплитуды внешнего переменного магнитного поля кт, в которое они помещены.

tg(5 tg(5(«,4

Тангенс угла потерь является одним из параметров, определяющих рабочий амплитудно-частотный диапазон ферритового изделия. Существует целый класс широкополосных радиотехнических приборов и устройств, которые предъявляют повыше иные требования к величине потерь в широком амплитудно-частотном диапазоне, например высокодобротные катушки индуктивности, колебательные контуры, широкополосные траксформаторы ит./ц. ИсЧ

ю

ю ел

Јь

.N

CJ

пользуемое ферритовое изделие в амплитудно-частотном диапазоне указанных устройств должно удовлетворять следующему требованию:

tg 6( 1

Ферритовыё 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, 3064, 20ВЧ, 7ВЧ1 Имеют частотный диапазон - -порядка 100-200 мГц, но могут

(л 7L . .- -, - .. f....-....--... j. -V. . - ... , применяться лишь в слабых переменных магнитных полях с амплитудой Km 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-г--до 15-20 МГц (в обоих при .; ..; .. . 2 Л Л,..;- . ,-..-- .- -

мерах динамические диапазоны указаны для tg д 0,1). ; л- , ...-,

Таким образом, недоев at ком ферритовых изделий, изготовленных известным способом, является узкий амплитудно-частотный диапазон их работы.

Задача предлагаемого способа заключается е расширений амплитудно-частотного диапазона работы ферритовых изделий.

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, имеющунЬ требуемую для ферромагнитного изделия форму/

Положительный эффект, достигаемый з предлагаемом способе, обусловлен следующими факторами. - ;

Магнитомягкое ферритовое изделие, изготовленное предлагаемым способом, имеет широкий частотный диапазон вследствие того, что для порошка ферромагнетика очень широкий частотный диапазон дисперсии /г ( й) (a), Для порошка области дисперсии, обусловленные двумя процессами - смещением доменных стенок и естественным ферромагнитным резонансом (ЕФМР), сливаются в одну широкую область. Поэтому Магнитный спектр порошка - однодисперсный. Уменьшение размеров ферромагнетика приводит к увеличению резонансной частоты а) смещения доменных стенок, поскольку

-1/4где I - средний размер кристалликов феррита. При дроблении кристалла на совокупность мелких кристалликов происходит

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

//и (Ј), обусловленному движением доменных стенок. Основной вклад в изменение намагниченности в области высоких частот даёт прецессия спинов в ферритовых кристалликах. Область ЕФМР для порошка значительно расширяется из-за большого разброса внутренних полей в кристалликах порошка. При условии слабого взаимодействия кристалликов разной ориентации относительно переменного магнитного поля,

разной фирмы кристалликов резонансные частоты ЕФМР могут лежать в широкой полосе частот: от минимальной частоты fmin

25

f , - - У

0

5

0

5

0

5

где - 2,8 МГц/Э - гиромагнитное отно и 7L

шение для электрона,

«ГА-поле анизотропии, до максимальной частоты fmax

(2/CA+4 MS),

где Ms - намагниченность насыщения феррита.

Например, для марганец-цинкобой шпинели нестехиометрического состава Mno,6Zno,28Fe2,i204 с малыми внутренними полями при комнатной температуре (к д 2- 10 Э, Ms «640 Гс):

fmin «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 объяснено следующим образом. Вследствие слабой магнитной связи и различия по форме кристалликов порошка, а также различной ориентации кристалликов относительно переменного магнитного поля эффективное переменное поле в порошкообразном изделии может быть записано следующим образом:

... . , кт

эфф 1 где Km - амплитуда внешнего переменного магнитного поля;

М„ - размагничивающий форм-фактор образца, усредненный по всему объему; -динамическая восприимчивость.

Если максимальная амплитуда поля, при которой может работать ферритовое из- деЛие, изготовленное по керамической тех- нологии, равна к т, амплитудный диапазон работы 0- Km, то для изделия из порошка такой же формы максимальная амплитуда достигать значений Km tfm(1 + + ), амплитудный диапазон работы -Г)- /Cm. Так, например, для порошка из марганец-цинковой шпинели (МЦШ)

Mrio,6Zno,28Fe2;i2O4 Km 1 6tfm(4 Я/

«- Ъ, ISU «s 1); амплитудный диапазон 0-J6 к т. Если учесть, что Кт 0,2-0,4 Э для поАикрйсталлйческих изделий из МЦШ, тогда fin порошковых изделий Km 3,2-6,4 Э. На фиг. 1 представлен пример выполнения феррйтового изделия с помощью пред- лаНаемого способа; на фиг.2 - частотные зависимостиfi (w), /(о) и tg д (ш) для дан- ног|о изделия.

Предлагаемый способ изготовления магнитомягких ферритовых изделий был ре- ализован следующим образом.

Монокристалл марганец-цинковой шпинели Mno,6Zrio,28Fe2,i204 дробился в кристаллический порошок с линейными paj мерами кристалликов Г 50-300 мкм. Порошок 1 (фиг.1) засыпался в полую оболочку из стекла 2. имеющую форму тора (толщина стекла 1 мм; внешний радиус тора

0

5

0

5

0

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

После заполнения внутреннего обьема оболочки ферримагнитным порошком трубчатый канал 3 перепаивался у основания и отсекался. Полученное ферритовое изделие имеет следующий динамический диапазон npntg 5 0,1: частота переменного магнитного поля от 0,5 до 100 МГц; амплитуда переменного магнитного поля до 4 Э.

На фиг.2 приведены зависимости fi (кривая 1), //(кривая 2) и tg(5 (кривая 3) от частоты переменного поля амплитудой кт ш 4 Э для данного феррйтового изделия.

Использование предлагаемого способа позволяет расширить динамический диапазон ферритовых изделий по сравнению с изделиями, изготовленными при помощи существующих способов.

Ф о рмул а изобретения Способ изготовления магнитомягких ферритовых изделий, включающий формование изделий из порошка, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения ферритовых изделий за счет расширения Их амплитудно-частотного диапазона, перед формованием монокристаллы ферромагнетика размалывают до получения порошка со средним размером частиц менее 500 мкм. формование осуществляют в диамагнитной полой оболочке, имеющей форму изделия.

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.

Фиг. f

Sy sa