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Preparation of fine-grained high-μ ferrites by spray-roasting nitrate solutions

1992; Elsevier BV; Volume: 9; Issue: 5 Linguagem: Francês

10.1016/0955-2219(92)90092-r

1873-619X

W. Kladnig, M. Zenger,

Pigment Synthesis and Properties

A series of fine-grained single-phase ferrites was prepared from the system MnxZnyFe(2 + z)O(4 + j), where the suffixes x, y and z indicate molar contents of Mn, Zn and Fe respectively (x + y + z = 1) and j the amount of overstoichiometric oxygen in the spinel lattice. The material was formed by a thermal decomposition of aqueous nitrate solutions, in a process which is commonly called the spray-roasting process. Two compositions were selected for evaluating the soft ferrite powders made by this method in comparison to standard material. Oxide powder A is characterized by x = 0·51, y = 0·42 and z = 0·07, a range in which high permeability materials will usually be formed. Oxide powder B, on the other hand, is characterized by x = 0·68, y = 0·22 and z = 0·10. This is a composition which yields a material of high saturation magnetization in combination with low power losses and which is typically used in power devices. The characteristics of magnetic materials derived from these powders, such as initial permeability, μi, as well as μ′ and μ′' versus frequency of material A and the power losses Pv of material B, were compared to those usually found in materials made by conventional mixing-blending technologies of single oxide powders. Es wurde eine Reihe feinkörniger einphasiger Ferrite aus dem System MnxZnyFe(2 + z)O(4 + j) hergestellt, wobei die Indizes x, y und z die molaren Gehalte jeweils an Mn, Zn und Fe darstellen (x + y + z = 1) und j den Anteil überstöchiometrischen Sauerstoffes im Spinellgitter beschreibt. Das Material wurde durch einen thermischen Zersetzungsprozess wässriger Nitratlösungen gebildet, mit Hilfe eines Verfahrens, welches üblicherweise als Sprüh-Röst-Prozess bezeichnet wird. Zur Beurteilung der weichen Ferrit-Pulver, die mit Hilfe dieser Methode hergestellt wurden im Vergleich zum Standard-Werkstoff, sind zwei Zusammensetzungen ausgewählt worden: Oxid-Pulver A ist durch x = 0·51, y = 0·42 und z = 0·07 gekennzeichnet; ein Zusammensetzungsbereich also, in dem üblicherweise Werkstoffe mit hoher Permeabilität ausgebildet werden. Oxid-Pulver B dagegen ist durch x = 0·68, y = 0·22 und z = 0·10 gekennzeichnet. Dieses ist die Zusammensetzung, die zu einem Werkstoff mit hoher Sättigungsmagnetisierung bei gleichzeitig geringen Leistungsverlusten führt und der typischerweise in power-devices Anwendung findet. Die Merkmale magnetischer Werkstoffe, die aus diesen Pulvern abgeleitet werden können, wie die Anfangspermeabilität μi, aber auch wie μ′ und μ′' in Abhängigkeit der Frequenz für Material A und in Abhängigkeit der Leistungsverluste Pv für Material B wurden mit den Merkmalen verglichen, die bei Werkstoffen, welche mit konventionellen Misch-Blend Technologien einfacheroxidischer Pulver hergestellt werden, auftreten. Une série de ferrites monophasées à grain fin ont été préparées à partir du système MnxZnyFe(2 + z)O(4 + j), où les suffixes x, y et z indiquent les teneurs molaires de Mn, Zn et Fe respectivement (x + y + z = 1) et j la quantité d'oxygène sur-stoechiométrique dans le réseau spinel. On a formé le matériau par décomposition thermique de solutions aqueuses de nitrate, selon un procédé couramment appelé pulvérisation-calcination. On a sélectionné deux compositions pour évaluer les poudres de ferrite ‘molles’ produites par cette méthode, par rapport à un matériau standard. La poudre oxyde A est caractérisée par x = 0·51, y = 0·42 et z = 0·07, un domaine dans lequel on forme habituellement des matériaux à haute perméabilité. La poudre d'oxyde B est caractérisée par x = 0·68, y = 0·22 et z = 0·10. Cette composition conduit à un matériau à aimantation à saturation élevée et à pertes joules faibles, qui est utilisé dans les appareils électriques. Les caractéristiques des matériaux magnétiques dérivés de ces poudres, telles que la perméabilitéélectrique, μi, ainsi que μ′ et μ′' enfonction de la fréquence du matériau A et des pertes Pv du matériau B, ont été comparées à celles trouvées habituellement dans les matériaux préparés par les technologies conventielles de mélange de poudres à un seul oxyde.