Ферритовый материал
Изобретение относится к области магнитных материалов, в частности ферритовых материалов для магнитоакустических устройств. Сущность изобретения: предложен ферритовый материал следующего состава, мол.%: оксид железа 45-52; оксид меди 0,1-5,0; оксид кобальта 0,1-2,0; оксид индия 0,05-5,0; оксид никеля остальное. Материал обладает повышенным коэффициентом магнитомеханической связи при малых акустических потерях в диапазоне частот от 60 кГц до 70 МГц. 1 табл.
Изобретение относится к области магнитных материалов, в частности ферритовых материалов для широкополосных магнитоакустических устройств, таких как электромеханические фильтры, регулируемые линии задержки, перестраиваемые фильтры, многофункциональные устройства запоминания и обработки информации.
Известен ферритовый материал, содержащий, мол. Fe2O3 45-50; CoO 0,1-1,5; CuO 0,5-5,0; Sm2O3 0,05-2,0; NiO остальное [1] Акустические потери материала, выраженные в виде затухания на частоте 70 МГц, составляют менее 8 дБ/см (коэффициент потерь менее 1310-3). Однако, на частотах ниже 1 МГц акустические потери резко увеличиваются, что не позволяет использовать данный материал в килогерцевом диапазоне частот. Другой известный ферритовый материал Ф-107, содержащий, мол. Fe2O3 50; CoO 1,0; CuO 3,7; NiO остальное [2] практически может быть использован только в килогерцевом диапазоне частот, где его коэффициент потерь составляет (6-8)10-3. На частотах мегагерцевого диапазона акустические потери увеличиваются на порядок. Недостаточно высок у данного материала и коэффициент магнитомеханической связи Kмм (38%). Настоящее изобретение решает задачу обеспечения высокого коэффициента магнитомеханической связи при малых акустических потерях в диапазоне частот от 60 кГц до 70 МГц. Объектом изобретения является ферритовый материал на основе оксидов железа, никеля, кобальта, меди и индия, присутствующих в нем в следующих соотношениях, мол. Оксид железа (Fe2O3) 45-52 Оксид кобальта (CoO) 0,1-2,0 Оксид меди (CuO) 0,1-5,0 Оксид индия (In2O3) 0,05-5,0 Оксид никеля (NiO) Остальное Существенным отличием материала согласно изобретения от материала-прототипа [2] является присутствие в нем оксида индия. Это и указанное выше соотношение компонентов обеспечивают получение материала с коэффициентом магнитомеханической связи более 38% и коэффициентом акустических потерь, не превышающим 1310-3 в диапазоне частот 1-70 МГц и 510-3 в диапазоне частот 60-1000 кГц, т. е. с весьма низкими акустическими потерями во всем рабочем диапазоне частот 60 кГц 70 МГц. Введение оксида индия в количестве менее 0,05 мол. неэффективно, т.к. не оказывает существенного влияния на величину энергии кристаллографической магнитной анизотропии феррита, а следовательно и на величину Кмм. Содержание оксида индия выше 5 мол. приводит в связи с диамагнитными свойствами ионов индия (In3+) к уменьшению магнитострикционных свойств феррита, а следовательно и к уменьшению величины Кмм. Также строго ограничены пределы содержания и других компонентов. Уменьшение содержания CoO ниже 0,1 мол. приводит к снижению Кмм, а увеличение выше 2,0 мол. к росту акустических потерь. Уменьшение CuO ниже 0,1 мол. приводит к ухудшению спекания феррита и росту температурного коэффициента частоты ТКЧ (или температурного коэффициента задержки ТКЗ), а увеличение выше 5,0 мол. вызывает рост проводимости феррита, вследствие чего наблюдается увеличение потерь с ростом частоты. Выбранные пределы содержания оксида железа обусловлены тем, что выше 52 мол. в феррите присутствуют ионы двухвалентного железа Fe2+, которые резко увеличивают проводимость, а следовательно и потери. Уменьшение содержания оксида железа ниже 45 мол. из-за отклонения от стехиометрии вызывает значительное снижение Кмм и рост акустических потерь. Ниже приводятся примеры реализации ферритового материала согласно изобретению и известного материала [2] Пример 1 иллюстрирует способ изготовления сердечников из ферритового материала, содержащего, мол. Fe2O3 49,00 CoO 1,0 CuO 3,75NiO 45,25
In2O3 1,0
Сердечники изготавливались по окисной технологии с помощью горячего прессования. Смешение и помол исходных оксидов производился в шаровой мельнице в течение 24 ч. Температура ферритизации составляла 1000oC. Помол ферритового порошка производится в вибромельнице в течение 2 ч. Перед горячим прессованием проводился обжиг заготовок при температуре 900oC в течение 10 ч. Горячее прессование проводилось при температуре 1280oC и давлении 500 кг/см2 в течение 40 мин. Заготовки имели форму диска диаметром 50 мм и высотой 20 мм. Для проведения исследований из диска вырезались сердечники размерами 4 х 4 х 40 мм. Характеристики материала приведены в таблице. Там же приведены составы и свойства еще ряда материалов согласно изобретению (примеры 2-5), которые изготавливались способом, описанным в примере 1. Примеры 6-10 иллюстрируют свойства ферритовых материалов, содержащих компоненты, в т.ч. оксид индия, в количествах, отличных от заявляемых. И, наконец, пример 11 относится к известному материалу Ф-107 [2] не содержащему оксид индия. Поскольку рассматривается поведение материала в широком диапазоне частот 60 кГц 70 МГц, то его акустические потери, указанные в таблице, представлены в виде коэффициента потерь Q-1 (величина, обратная механической добротности Q) и затухания (на частоте 70 МГц). Это обусловлено различной методикой измерения потерь в диапазоне частот 60 кГц 70 МГц. Из таблицы видно, что ферритовый материал согласно изобретению имеет Кмм 38% и малые акустические потери в широком диапазоне частот, что позволяет эффективно его использовать в различных широкополосных магнитоакустических устройствах.
Формула изобретения
Оксид меди 0,1 5,0
Оксид кобальта 0,1 2,0
Оксид индия 0,05 5,0
Оксид никеля Остальное
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2