NO129583B - - Google Patents

Description

Ferromagnetisk materiale, særlig til anvendelse i mikrobølgeapparatur.

Oppfinnelsen angår ferromagnetiske

oksydmaterialer, som særlig kan finne anvendelse i mikrobølgeapparatur.

Det er kjent at stoffet BaFeiaOi» har

permanentmagnetiske egenskaper. Dette

stoff har samme krystallstruktur som mi-neralet magnetoplumbitt, dvs. heksagonal

struktur med en c-akse på ca. 23,3 Å og

en a-akse på ca. 5,9 Å. Disse krystaller har

anisotrope magnetiske egenskaper. På

grunn av den store magnetiske krystall-anisotropi i krystallenes heksagonale akses

retning kan legemer, som er blitt fremstilt

av slike stoffer anvendes bl. a. for mikro-bølgebruk, f. eks. i slike tilfeller hvor man

nytter Faraday-dreiningen eller den magnetiske resonans. Den magnetiske anisotropi kan beskrives ved et effektivt anisotropifelt, som i det angjeldende tilfelle er

på ca. 17000 ørsted. Følgelig er Faraday-dreining mulig ved 1—2 cm (15 000—30 000

MHz), mens resonansanvendelser er mulige

ved ca. 6 mm (50 000 MHz). Hvis det ytterligere påtrykkes et ytre magnetfelt, er det

mulig å utvide anvendelsesområdet til en-da mindre bølgelengder. Men en utvidelse

til større bølgelengder er ikke mulig. Det

kjennes riktignok andre ferromagnetiske

oksydmaterialer som kan anvendes i mi-krobølgeapparatur ved lavere bølgelengder,

nemlig ferritter med spinellstruktur. Det

dekkede bølgelengdeområde er da betinget,

hva angår den øvre grense betinget av det

for metning av disse mykt-magnetiske materialer nødvendige minste-magnetfelt, og

hva angår den nedre grense av de sterkeste

magnetfelt som i praksis kan anvendes i

en bølgeleder. På denne måte kan det an-

vendes magnetisk resonans i et område på 3—15 cm (2 000—10 000 MHz). Det gjen-står således et bølgelengdeområde i hvilket de kjente ferromagnetiske oksydmaterialer ikke kan anvendes, eller i tilfelle bare kan benyttes med sterke magnetfelter. Den foreliggende oppfinnelse angår materialer som på grunn av sin magnetiske anisotropi kan få bruk spesielt i dette bøl-gelengdeområde, uten at det kreves sterke ytre magnetfelter.

Den foreliggende oppfinnelse angår ferromagnetisk materiale som består av blandingskrystaller av forbindelser som har en heksagonal krystallstruktur av samme art som forbindelsen BaFei-Om, og er kjen-netegnet ved at blandingskrystallene har en sammensetning svarende til formelen

Ba(]..1.ll.(.)Sr.1PbllCa1.DiiM<e>((l.i;)CocFe (i2-2d-f)Mnf "'Om hvor D er minst ett av de fireverdige metaller Ti, Ge, Zr, Hf og Sn, og videre Me er minst ett av de toverdige metaller Mn, Ni, Zn, Mg og Cu, og hvor

Disse krystallers magnetiske anisotropi kan ved hjelp av effektive anisotropifelter på fra 16 000 ørsted til lave verdier beskrives i den heksagonale akses retning. Da materialene er oksydiske er deres spesifikke motstand forholdsvis stor. Spesielt i de materialer hvor Me betegner iallfall Cu, og i slike hvor det forefinnes treverdig mangan (f<0) kan det opptre store spesifikke motstander.

Ved anvendelsen av de ovenfor beskrevne materialer nyttes det naturligvis legemer som er blitt fremstilt av disse materialer. Da det i visse tilfeller er ønskelig at legemene er anisotrope i magnetisk hen-seende benyttes det da spesielt slike legemer som har en spesiell krystallstruktur, dvs. slike legemer hvor partiklene forefinnes i større eller mindre grad i gjensidig orientert forstand.

Legemer som er fremstilt av det ferromagnetiske materiale i henhold til oppfinnelsen, spesielt legemer i hvilke det forefinnes en viss grad av krystallstruktur, kan anvendes i overføringssystemer for mikro-bølger. På grunn av disse materialers anisotropifelt kan det benyttes magnetiske resonanser i området 6—30 mm (10 000— 50 000 MHz). Dette område bestemmes ikke bare av anisotropien men også ytterligere av avmagnetiseringen. Like som ved den ovenfor beskrevne anvendelse av ferritter med spinellstruktur kan man ved å bruke legemer i henhold til oppfinnelsen ytterligere nedsettelse den nedre grense for bøl-gelengden ved å påtrykke et ytre magnetfelt. Bølgelengden bestemmes da av aniso-tropifeltet, avmagnetiseringen og det ytre magnetfelt.

Fremstillingen av materialene i henhold til oppfinnelsen skjer fortrinnsvis ved opphetning (sintring) av en omtrent i det riktige forhold valgt, findelt blanding av de metalloksyder som de nye forbindelser skal bestå av. Man kan naturligvis også anvende forbindelser som ved opphetning gir oksyder, f. eks. karbonater, oksalater og acetater. Ennvidere kan metalloksydene som skal forbindes med hverandre erstat-tes helt eller delvis med ett eller flere re-aksjonsprodukter av to eller flere av disse oksyder, f. eks. BaFe)2Oin.

Med «riktig forhold» menes her et forhold av metallmengdene i utgangsblandingen som er lik forholdet mellom samme i de materialer som skal fremstilles. Eventuelt kan den findelte utgangsblanding først for-sintres og det erholdte reaksjons-produkt finmales igjen, hvoretter det således erholdte pulver sintres. Denne rek-ke av bearbeidelser kan eventuelt gjentas en eller flere ganger.

Temperaturen for sintringen resp. sluttsintringen velges mellom ca. 1000 og ca. 1450° C, f. eks. mellom 1200 og 1350° C. For å lette sintringen kan man tilsette sin-tringsmidler, som silikater og fluorider.

Legemer som består av de her beskrev-

ne ferromagnetiske materialer kan fremstilles ved at utgangsblandingen av metalloksydene eller liknende straks sintres til den ønskede form, eller ved at reaksjons-produktet fra forsintringen gis den ønskede form, eventuelt etter tilsetning av et bindemiddel, og derpå ettersintres

Legemer som består av det beskrevne materiale og som til en vis grad har en bestemt krystallstruktur kan fremstilles på den måte, at partikler av det ferromagnetiske materiale, som er innbyrdes fritt be-vegelig til en viss grad, rettes i et magnetfelt og fikseres til et sammenhengende legeme. De til et sammenhengende legeme fikserte partikler kan ennvidere sintres sammen så de danner et kompakt legeme. Pulveret består fortrinnsvis så vidt som mulig av enkeltkrystaller.

Man kan også av de beskrevne ferromagnetiske materialer fremstille legemer med en viss krystallstruktur derved at partiklene av en i riktig forhold valgt, findelt utgangsblanding, som består av metalloksyder og/eller forbindelser som ved opphetning omdannes til metalloksyder og/ eller forbindelser av to eller flere metalloksyder som skal forenes, og som inneholder i det minste ett ferromagnetisk stoff som består av magnetisk orienterbare partikler, rettes i et magnetfelt mens partiklene ennå er til en viss grad fritt innbyrdes bevegelige, hvoretter det hele sintres til et kompakt legeme. Også i dette tilfelle bør pulveret av det orienterbare ferromagnetiske stoff bestå så vidt som mulig av enkeltkrystaller. Denne fremgangsmåte har den fordel, at krystallstrukturen får ved orientering av i utgangsblandingen tilste-deværende partikler som har en større anisotropi og derfor er lettere orienterbare enn de partikler med den ovennevnte sammensetning, som legemet består av etter at sluttsintringen er fullført.

Da det for visse formål er fordelaktig å anvende legemer som har stor tetthet, bør dette tas hensyn til ved fremstillingen. Dette kan skje derved at utgangsblandingen og eventuelt produktet fra for-sintringen males ytterst fin, og at legemet sintres ved en høyere temperatur. Dette siste kan imidlertid ha den ulempe at en del av jer-net går over til toverdig form, slik at legemet får en lavere, eventuelt endog uønsket lavere spesifikk motstand.

Eksempel 1:

En blanding av BaFei2Oio, BaCOs, Ti02 og CoCO« i et innbyrdes forhold på 0,9 mol BaFei-On), 0,1 mol BaCO:!, 0,6 mol Ti02 og 0,6 mol C0CO3, hvilket svarer til den ønskede forbindelse BaTio,aCoo,oFeio,80io, ble malt 8 timer i en rystemølle. Det malte produkt ble slemmet opp i aceton og en del ble presset til en tablett ved et trykk på nesten 1 tonn/cm<2> i et magnetisk likefelt som hadde en feltstyrke på 8000 ørsted parallelt med presseretningen Det er med denne blanding mulig å anvende en rette- prosess, fordi den ferromagnetiske forbindelse BaFeiiOio består av magnetisk orienterbare partikler Tabletten ble opphetet i 16 timer ved fra romtemperatur opp til

500° C og i 5 timer fra 500 til 1210° C og deretter sintret i 2 timer i surstoff ved 1210° C. Reaksjonen kan gjengis ved lik-ningen:

Tablettens tetthet var 3,9 g/crm og dens spesifikke motstand var 2,10" ohm.cm. Ved hjelp av en torsjonsmetode, som er beskrevet i Physica 8, 562—565, 1941, ble tablettens magnetiske anisotropi i mag-netfeltets retning bestemt; dennes verdi, uttrykt i et effektivt felt H.|( var 9800 ørsted. Ved hjelp av et røntgendiffraktome-ter ble det, likesom også i de nedenstående eksempler, fastslått at tabletten var opp-bygget av partikler med samme krystallstruktur som BaFeioOio, og at partiklene forefantes i innbyrdes nesten fullstendig' orientert tilstand i legemet.

Av tabletten ble det skåret ut en liten plate på 10 x 3 x 0,15 mm, hvor den 3 mm lange side var parallell med den retning magnetfeltet hadde under pressingen. Den lille plate ble klebet på en trapesformet kvartsplate av 0,7 mm tykkelse. Det hele ble anbrakt i en rektangulær bølgeleder med dimensjoner 7,1—3,55 mm, parallelt med den korte sidevegg.

Det ble, i retning vinkelrett på den ferromagnetiske plate, anlagt et magnetfelt Hp, som ble innstilt på maksimal ener-giabsorpsjon i tilbakeretningen ved en fre-kvens på 35 000 MHz. Deretter ble avstan-den mellom platen og den korte sidevegg forandret, ved samme påtrykket felt H,,, inntil gjennomslipningsdempningen ble minimal, hvilket var tilfellet ved en av-stand på ca. 0,6 mm. Gjennomslipningsdempningen er det samme som mikrobølge-nes dempning i forplantningsretningen. Herved bestemte man dempningsforholdet dv, dvs. forholdet mellom dempningen av mikrobølgene i den til forplantningsretningen motsatte retning og mikrobølgenes dempning i forplantningsretningen. Ver-dien av dv var 12,0 og Hp var 700 ørsted.

På liknende måte ble det i henhold til de nedenstående reaksjonslikninger frem-stillet tabletter, som ble sintret ved de i tabellen angitte temperaturer. Hos disse tabletter ble det bestemt den spesifikke motstand, og det effektive anisotropifelt Ha. Av noen av tablettene ble det på den beskrevne måte skåret ut små plater, som ble undersøkt på den foran angitte måte. Verdiene for dempningsforholdet dv og det påtrykkede magnetfelt Hp er også angitt i

tabellen.

1. Ferromagnetisk materiale som består av blandingskrystaller med en heksagonal krystallstruktur som er lik krystallstrukturen hos forbindelsen BaFei20i9, karakterisert ved at blandingskrystallene har en sammensetning svarende til formelen Ba(1.u.„.i;)SraPbbCacDdMe(„.e)CoeFe (i2-2.i f)Mnf mOi» hvor D betegner minst ett av de fireverdige metaller Ti, Ge, Zr, Hf og Sn, og videre Me betegner minst et av de toverdige metaller Mn, Ni, Zn, Mg og Cu, og hvor 2. Fremgangsmåte til fremstilling av et ferromagnetisk materiale i henhold til påstand 1, ved opphetning til en temperatur mellom ca. 1000 og 1450° C, fortrinnsvis mellom 1200 og 1350° C, av en i riktig forhold valgt, findelt blanding av metalloksydene som skal forenes og/eller forbindelser som ved opphetning omdannes til disse metalloksyder, karakterisert ved at metalloksydene blir helt eller delvis er-stattet med forbindelser av to eller flere av de i materialet inngående oksyder. 3. Fremgangsmåte til fremstilling av et ferromagnetisk legeme i henhold til påstand 1, karakterisert ved at partikler av det ferromagnetiske materiale, så lenge som de er til en viss grad innbyrdes fritt bevegelige, rettes i et magnetfelt og deretter fikseres til et sammenhengende legeme. 4. Fremgangsmåte til fremstilling av et ferromagnetisk legeme i henhold til påstand 1, karakterisert ved at en i riktig forhold valgt, findelt blanding av oksydene som skal forenes og/eller forbindelser som ved sintring omdannes til disse metalloksyder og/eller forbindelser av to eller flere av metalloksydene som skal opphetes, og' som inneholder minst en ferromagnetisk forbindelse som består av magnetisk orienterbare partikler, rettes i et magnetfelt, mens partiklene ennå er til en viss grad gjensidig fritt bevegelige, og at deretter det hele sintres til et tett legeme.

Claims (4)

1. Anordning for kontinuerlig bevikling av strengformet materiale av stor lengde, såsom vanlige og elektriske kabler, ledninger o.l., med bånd av vilkårlig materiale, omfattende en sentral båndvikleinnretning som inneholder et antall magasinholdere som opptar båndbærende skiver, samt en roterende båndforing,karakterisert vedat enden av båndet (7) på hver båndskive (5) på i og for seg kjent måte er forbundet med begynnelsen av båndet på den nestfolgende båndskive (5), at magasinholderen (2) på i og for seg kjent måte er turtallinnstillbar i avhengighet av den til enhver tid båndavgivende båndskives (5) viklingsdiameter, og at båndforingén er utformet som en koaksialt til magasinholderen (2) men adskilt fra denne, roterbart lagret båndviklekurv (1).

2. Anordning i henhold til krav 1,karakterisertved at der i båndviklekurven (1) er anordnet en båndlaqrer på den ene side for innstilling av magasinholderens (2) turtall, og på den annen side, som i og for seg kjent, for opptagelse av det båndoverskudd som kort tid oppstår under vekslingen av båndet (7) fra en tom til en full båndskive (5).

3. Anordning i henhold til krav 1,karakterisertved at magasinholderen (2) drives ved hjelp av en i og for seg kjent turtallregulerbar drivinnretning.

4. Anordning i henhold til et av kravene 1-3,karakterisert vedat der mellom de enkelte bak hverandre anordnede båndskiver (5) er anordnet i og for seg kjente foringsskiver (é) som letter båndovergan gen,