Способ изготовления магнитомягких ферритовых изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО , 1792544 АЗ(Я)5 Н 01 Г 1/2 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ТЕНТНО ВЕ 4 ОМСТВО ССС(ГОПАТЕНТ СССРОПИСА НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К ПАТЕНТ(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. ющий недостаток, Одним из важнейших параметров ферритового изделия являетсятангенс угла потерь нта магнитной д льная компо ти; я компонент где,и - реа проницаемоср"- мнима ницаемости.Для всех от частоты в менного магн помещены. ной проагн тд д = 1 ц д (а, к).Тангенс угла потерь является одним из параметров, определяющих рабочий амплитудно-частотный диапазон ферритового 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, Ис(21) 4924958/02(71) Сыктывкарский государственный университет им.50-летия СССР и Научно-исследовтел ьский институт "Домен" (72) Л,Н, Котов, А,А, Назаров, С.Г, Абаренкова и В.Л. Федоров(56) Бабич Э.А. и др, Технология производства ферритов и радиокерамики, М,: Высшая школа, 1984. с.83 - 94,Изобретение относится к производствурадиоэлектронных материалов.Известен способ производства магнитомягких ферритовых изделий, при которомферритовое изделие требуемой конфигурацииполучают при помощи механической обработки монокристаллов ферромагнетика,выращенных по методам Бриджмена илиВернейля,Недостатком такого способа являетсятруДоемкость механической обработки монокристаллов и неэффективное использование материала монокристалла при такойобработке.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготОвления магнитомягких ферритовыхизделий по керамической технологии. В известном способе требуемая конфигурацияизделия может быть получена при помощишликерного литья или пресс-формированием С последующим высокотемпературнымспеканием.Однако ферритовые изделия, изготовленные известным способом, имеют следуферромагнетиков 1 д д зависит и амплитуды внешнего переитного поля кп 1, в которое онипользуемое ферритовое изделие в амплитудно-частотном диапазоне указанных устройств должно удовлетворять следующему требованию:щ д(в,к)1Ферритовые изделия, изготовленные по керамической технологии, удовлетворяют этому требованию лишь в узком диапазоне, Отечественные промышленные марки фер. ритов, изготовленные известным способом, имеют либо широкий диапазон частот, но узкий амплитудный диапазон, либо наоборот, Так, например, ферриты марок 50 ВЧ, ЗОВЧ, 20 ВЧ, 7 ВЧ 1 имеют частотный диапаЛизон - порядка 100-200 мГц, но могут2 лприменяться лишь в слабых переменных магнитных полях с амплитудой ка 1 до = 0,04 Э, а ферриты марок 60 НН, 35 НН, 10 ВЧ 1 могут применяться в средних полях с амплитудой до = 0,4 Э, но в узком частотном диапазоне - до 15 - 20 МГц (в обоих при-ЛО,2 лмерах динамические диапазоны указаны для 19 д0,1).Таким образом, недостатком ферритовых изделий, изготовленных Йзаестным способом, является узкий амплитудно-час:тотный диапазон их работы,Задача предлагаемого способа заключается ь 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 оболочкуиз диамагнетика; например стекла или пластмассы, имеющую требуемую для ферромагнитного изделия форму.Положительный эффект, достигаемый впредлагаемом 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 р(со) и,и"(в), 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, посколькуГ 1/4где - 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 10,и и,й), обусловленному движением доменных стенок. Основной вклад в изменение намагниченности в области высоких частот дает прецессия спинов в ферритовых кристалликах, Область ЕФМР для порошка зна чительно расширяется из-за большогоразброса внутренних полей в кристалликах порошка. При условии слабого взаимодействия кристалликов разной ориентации относительно переменного магнитного поля, 20 разной формы кристалликов резонансныечастоты ЕФМР могут лежать в широкой полосе частот: от минимальной частоты 1 щп 1 П, = = - 2 кд, Мпи г 2 л 2 л 25 лей может быть обьяснено следующим образом. Вследствие слабой магнитной связи и различия по форме кристалликов по 50 рошка, а также различной ориентации кристалликов относительно переменного магнитного поля эффективное переменное поле в порошкообразном изделии можетбыть записано следующим образом:кП 11+4 кус йгде кп - амплитуда внешнего переменногомагнитного поля; где -- = 2,8 МГц/Э - гиромагнитное отно 2 лшение для электрона,30 . кд - поле анизотропии, до максимальной частоты Ьах1 еах = - = - д - ( 2 к А + 4 л Мз),дщах У2 л 2 лгде Мз - намагниченность насыщения феррита.Например, для марганец-цинкобойшпинели нестехиометрического составаМпо,6700,28 г е 2,1204 с малыми внутренними40полями при комнатной температуре (к А Э, Мя = 640 Гс):Ь 1 п =11,2 МГцайвах = 22,5 ГГцДля изделия из ферромагнитного порошка, по сравнению с монокристаллическим и поликристаллическим изделиями,значительное расширение рабочего диапазона амплитуд переменных магнитных по1792544 ФигЙ, - 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 кЪ, амплитудный диапазон(разжаты 0- къ, то для изделия из порошка та ой же формы максимальная амплитудаПмо ет достигать значений кп = Кп(1 + + Йу 4 Ц), амплитудный диапазон работы - - кпТак, например. для порошка из марганец-цинковой шпинели (МЦШ) Мг 1 о,62 по,2 вРе 2,и 04 къ =16 къ(4 жу= = 15, й =1); амплитудный диапазон 0-)6 къ, Если учесть, что кЪ0,2 - 0,4 Э для поикристаллических изделий из МЦШ, тогФда для порошковых изделий кп3,2 - 6,4 Э.На фиг.1 представлен пример выполнения ферритового изделия с помощью предлагаемого способа; на фиг.2 - частотные за 1 исимостир (в)и(в) и щ д(в) для данного изделия.Предлагаемый способ изготовления магнитомягких ферритовых изделий был реализован следующим образом.Монокристалл марганец-цинковой шпинели Мпо,беппо,2 вГег,1204 дробился в крйсталлический порошок с линейными . рамерамц кристалликов50-300 мкм; Порошок 1 (фиг.1) засыпался в полую оболочку из стекла 2, имеющую форму тора (толщина стекла 1 мм; внешний радиус тора В = 8 мм; внутренний радиус г = 3 мм) потрубчатому каналу 3.После заполнения внутреннего обьемаоболочки ферримагнитным порошком труб 5 чатый канал 3 перепаивался у основания иотсекался. Полученное ферритовое изделиеимеет следующий динамический диапазонпри т 9 д0,1; частота переменного магнитного поля от 0,5 до 100 МГц; амплитуда10 переменного магнитного поля до 4 Э.На фиг.2 приведены зависимости,и(кривая 1)., рс (кривая 2) и тдд (кривая 3) отчастоты переменного поля амплитудой кп= 4 Э для данного ферритового изделия.,15 Использование предлагаемого способапозволяет расширить динамический диапазон ферритовых изделий по сравнению сизделиями, изготовленными при помощисуществующих способов,20Формула изобретенияСпособ изготовления магнитомягкихферритовых иэделий, включающий формование изделий из порошка, о т л и ч а ю 25 щ и й с я тем, что, с целью расширенияобласти применения ферритовых иэделийза счет расширения их амйлитудно-частотного диапазона, перед формованием монокристаллы ферромагнетика размалывают30 до получения порошка со средним размером частиц менее 500 мкм, формование осуществляют в диамагнитной полой оболочке,.Ревская ов л.Гагарина, 101 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж аказ 175 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5