Ферритовый монокристаллический материал

 

Изобретение относится к монокристаллическим ферритовым материалам (МКФ), предназначенным для сердечников видеоголовок сверхплотной записи, работающих в диапазоне до 50 МГц. Обеспечивает повышение магнитной проницаемости μʹ и удельного электросопротивления ρ. Материал имеет состав Mn²_x⁺Zn_yCo_aMn_вFe_zO₄-γ, где x = 0,683 - 0,853; y = 0,254 - 0,283; a = 0,003 - 0,018; b = 0,004 - 0,062; z = 1,873 - 2,001 и γ = 0 - 0,034. Материал обеспечивает mʹ≥ 150 в диапазоне 40 - 50 МГц и ρ>10³ Ом см при величине магнитной индукции B₁₀≥ 0,45 Тл. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к монокриталлическим ферритовым материалам (МКФ), предназначенным для сердечников видеоголовок сверхплотной записи, работающих в диапазоне частот до 50 МГц. Для создания видеоголовок сверхплотной записи на частотах 40-50 МГц необходимы МКФ с магнитной проницаемостью μ^Iболее 150, магнитной индукцией, измеренной в магнитном поле 10 , (В₁₀) не ниже 0,45 Тл и повышенным значением удельного сопротивления ρ > 10³ Ом·см. Разработанные до настоящего времени как в СССР, так и за рубежом монокристаллические ферритовые материалы на основе оксидом марганца, цинка и железа, получаемые методом Бриджмена, имеют величину магнитной проницаемости, обеспечивающую эффективную работу магнитных головок (МГ) только в диапазоне частот до 10 МГц, так как с дальнейшим ростом частоты амплитудно-частотные характеристики МГ резко снижаются. Кроме того, с ростом частоты возрастают потери на вихревые токи из-за низкого удельного сопротивления этих ферритовых материалов. Наиболее близким к предложенному является монокристаллической ферритовый материал, который в силу своих данных может быть эффективно использован только в диапазоне частот до 10 МГц. Состав материала, мас.%: MnO 18,1-21,6 ZnO 8,7-13,4 CoO 0,05-1,0 GeO₂ 0,05-1,3 Fe₂O₃ Остальное Его характеристики: μ' (% МГц) > 700; μ'(10 МГц) > 400; В₁₀ ≅ 0,37 Тл; ρ≈ 10-40 Ом˙ см. Целью изобретения является повышение магнитной проницаемости на высоких частотах и удельного электросопротивления. Достижение указанной цели обеспечивает материал, содержащий, помимо оксидов железа (III), марганца (II), цинка (II), кобальта (II), оксид марганца (III) и имеющий состав Mn_x²⁺Zn_yCo_aMn_b³⁺Fe_zO_{4-γ, где z = 1,873-2,001; х = 0,683-0,853; у = 0,254-0,283; а = 0,003-0,018; b = 0,004-0,062; γ= 0-0,034. Было установлено, что такое сочетание компонентов, качественное и количественное, обеспечивает получение монокристалла с оптимальными, с точки зрения поставленной задачи, свойствами: μ'≥ 150 в диапазоне 40-50 МГц; В10 ≥ 0,45 Тл; ρ>10³Ом˙см. Совместное присутствие в предлагаемой конструкции трехвалентных ионов Mn³⁺ и ионов Со²⁺ выполняет функцию регулятора величин констант магнитокристаллической анизотропии и магнитострикции, которые определяют частотную зависимость магнитной проницаемости. За счет оптимизации соотношения Со²⁺ и Mn³⁺ удалось получить высокую μ' в диапазоне частот 40-50 МГц. Одновременное повышение удельного сопротивления авторы объясняют отсутствием в материале двухвалентных ионов железа, ответственных за электропроводность, а достижение сравнительно высоких величин магнитной индукции реализуется в предлагаемой композиции за счет определенного соотношения между двухвалентными ионами марганца и цинка. Экспериментально было установлено, что при уменьшении содержания СоО до менее 0,1 мас.% и увеличении содержания Mn2O3 до более 4,0 мас.% высокочастотная магнитная проницаемость снижается ниже уровня 150. Монокристаллический ферритовый материал согласно изобретению получают модифицированным методом Бриджмена. Требуемое содержание в монокристалле оксида марганца (III) определяется содержанием в исходной смеси оксида марганца (II) и составом газовой смеси, в которой производится выращивание монокристалла. Ниже приводятся примеры реализации ферритового монокристаллического материала согласно изобретению (примеры 1-5) и материала с запредельным содержанием входящих в него оксидов (примеры 6-10). П р и м е р. Исходные компоненты в виде оксидов, взятые в соотношении, мас. %: MnO 24,8 NzO 10,7 CoO 0,08 Fe2O3 64,42 (общая навеска составляла 7 кг), перемешивали в течение 24 ч в шаровой мельнице при соотношении шихта: дистиллированная вода:мелющие тела = 1:1,5:5. Смесь оксидов обжигали на воздухе при 1000^оС в течение 5 ч. Обожженный ферритовый порошок измельчали в вибромельнице в течение 2 ч при соотношении шихта:мелющие тела = 1:10, после чего из него прессовали в автоматическом режиме гранулы диаметром 5,8 мм и высотой 8 мм, необходимые для подпитки расплава при росте кристалла. Давление прессования составляло 1,0 т/см². Гранулы обжигали при 1300^оС в течение 5 ч в токе азота. Выращивание кристалла проводили модифицированным методом Бриджмена, позволяющим получать крупногабаритные и одновременные кристаллы за счет непрерывной подпитки расплава гранулами. Рост кристаллов производили в одноразовых платиновых тиглях с размерами: диаметр 70 мм и высота 500 мм (соответствующие размеры имели и выращенные в них кристаллы), при 1620^оС, скорости выращивания 1,5 мм/ч и температурном градиенте 10 град/см в смеси газов азота и кислорода. Исходный состав шихты, газовая среда, весовой состав кристалла и его электромагнитные параметры для данного примера и всех последующих приведены в табл.1. Кристаллохимический состав кристаллов приведен в табл.2. На чертеже представлены частотные зависимости в диапазоне от 10 до 50 МГц действительной части комплексной магнитной проницаемости материалов, взятых за аналоги и прототип (кривые 1-3), а также показаны характерные кривые ферритового материала, составляющего предмет изобретения (кривая 4, пример 1; кривая 5, пример 5). Таким образом, монокристаллический материал на основе марганеццинкового феррита согласно предлагаемому изобретению по сравнению с прототипом обладает более высокой величиной магнитной проницаемости на частотах 40-50 МГц, большим значением индукции (В10 ≥ 0,45 Тл), а также большим значением удельного электросопротивления ( ρ>10³Ом˙см). Указанный комплекс свойств позволяет на основе этого материала создавать сердечники для видеоголовок сверхплотной записи в диапазоне частот до 50 МГц.}

Формула изобретения

ФЕРРИТОВЫЙ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ на основе феррошпинели, содержащий марганец (II), цинк (II), железо (III) и кобальт (II), отличающийся тем, что, с целью повышения магнитной проницаемости на высоких частотах и удельного электросопротивления, он дополнительно содержит марганец (III) и имеет кристаллохимическую формулу
Mn²_x⁺Zn_yCo_aMn³_b⁺Fe_zO4-γ ,
где x = 0,683 - 0,853;
y = 0,254 - 0,28;
a = 0,003 - 0,018;
b = 0,004 - 0,062;
l = 1,873 - 2,001;
g = 0 - 0,034

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---