Hallo Leute,
ich habe mich in den letzten Tagen mit der Selbstherstellung von
Eisenpulverkernen beschäftigt und möchte hier meine Erfahrung teilen.
Einerseits einfach so, weil man bei Google kaum was über
Selbstherstellung findet, andererseits wegen der stillen Hoffnung auf
neuen Input.
Eins vorweg: das Ergebnis ist extrem unzureichend. Nahezu lächerlich.
Ich habe bei Ebay Eisenpulver geholt mit 80-90µm Korngröße.
650ml Volumen haben ein Gewicht von 2kg. Daraus kann man schlussfolgern,
dass der Volumenanteil an Eisen im Pulver (gerade mal) 40% beträgt.
Gemischt wird das Eisenpulver mit Epoxidharz, das sehr dünnflüssig ist
und in 45min Tropffestigkeit erreicht.
Der erste Versuch war eine komplette katastrophe. Voller Luftblasen und
komplett porös.. ich habe da zu viel Eisenpulver mit dem Harz gemischt,
das Ganze hatte dann die Konsistenz von Spachtelmasse.
Im zweiten versuch habe ich das Eisenpulver im Mischbehältnis zuerst mit
Aceton bedeckt (bis es nicht mehr versickert). Dann das Harz
dazugegeben. Das Resultat ist extrem verdünntes Harz und ingesamt so
viel Flüssigkeit, dass das Eisenpulver eine art bodensatz bildet. Das
dünnflüssige Aceton verdränkt auch automatisch die Luft - es benetzt das
Pulver sehr gut.
Dann habe ich die Flüssigkeit über dem Bodensatz in die Form gegossen
und dann immer mehr und mehr eisenpulverbodensatz nachgegeben. Der
Bodensatz läuft recht gut breit, wenn man das ganze vibriert. Das tut
man so lange, bis das Eisen sich nicht mehr setzt. (immer schön
vibrieren)
Das härtet dann auch tatsächlich aus und dann kann man es schon
Vermessen.
Dazu habe ich um den Ringkern 12 Windungen gewickelt und an einen
aufgeladenen 2.2uF-Kondensator gehalten und am Oszi gesingleshottet.
Die Resonanzfrequenz ergibt dann die Infuktivität und die liegt um die
2.2uH. <<-- das ist die erste ernüchterung: irgendwie wenig für 12
Windungen.
Eine zweite Wicklung auf dem Rinkern kurzgeschlossen ergab 450nH, was
auf einen Koppelfaktor von 0.85 schließen lässt. <<-- noch eine
ernüchterung. Das ist wenig.
Dann habe ich eine Spule nochmals gewickelt, aber ohne Eisenkern. Diese
Spule hat dann eine Indduktivität von 500nH. Daraus ergibt sich grob ein
µr von nur 4.5 <<--- Ernüchterung #3
Ursachenforschung: der Querschnitt des Kerns sieht gut aus. Kaum
luftblasen, aber es sieht schon noch porös aus.
Ich habe also noch eine Form mit Eisen befüllt (aber kein Harz) und die
hatte sogar leicht schlechtere Eigenschaften. Das Bedeutet, dass ich
kaum noch vermeidbare Lufteinschlüsse habe und ich tatsächlich vom
Eisenpulver begrenzt bin.
Insgesamt sind das aber immernoch sehr lächerliche werte... ich habe
gelesen, dass Leute mindestens ein µr von 10 geschafft haben.... ist
meine Korngröße zu hoch oder was ist denn hier der Trick?
Interessant. Aber für den Privatbereich irrelevant. Man hat keinen
Zugang zu solchem Material.... :-(
Ich werde demnächst mal noch größere Partikel probieren. 200-500µm.
Diese dann mit dem feineren Pulver mischen, um die Leerräume
auszufüllen. Ich hoffe damit kommt man auf eine höhere gesamtdichte.
Natürlich kommt so was zum aushärten in eine Vakuumkammer. Und statt
zähflüssigem Epoxy lieber was dünnflüssigeres. Und statt Eisenfeilspäne
lieber reduziertes kollodiales Eisen.
Danke fürs Lesen.
Mawin:
a) Zähflüssigkeit des Epoxys habe ich (wie oben beschrieben......) mit
dem Aceton umgangen.
c) wie ich schrieb ist meine Eisendichte gegenüber der Eisendichte des
reinen pulvers sogar höher bzw vregleichbar.
sven:
a) ich habe vibriert. Dennoch danke für die Redundanz. Könnt ja sein,
dass andere den Ursprungspost auch nicht lesen.
Vakuum habe ich leider nicht... das ist auch nicht so leicht zu haben.
Das kostet gleich mal viel zu viel. Glocke+Pumpe > 100eur
Ich finde Deine Versuche mit dem Epoxid ganz amüsant, aber damit muss
man eben erst Erfahrungen sammeln. Das Messen erscheint mir ganz
akkurat, ohne es genau prüfen zu können.
Zum Epoxidharz kann ich einiges sagen:
Epoxid vertraegt keine Art von Verduenner oder dünnflüssiger
Beimengungen, mit einer Ausnahme, es gibt für manche Harze einen
Reaktivverduenner.
Bei R&G hab ich so was mal gesehen.
In Deinem Fall wuerde ich, wenn ich keine Mischung im Vakuum
durchfuehren kann, das Pulver entweder ruehrend mit Epoxid anfeuchten
und dann zusammenpressen, oder das Pulver in das Epoxid einstreuen.
Teste doch auch mal einen kleinen Ring verdünnten Lack.
Dann gibt es was zum Eisen zu sagen.
Besonders reines einkristallines Eisen hat die besten Eigenschaften, nur
erwerben kann man das nicht so leicht. Es koennte auch noch was anderes
geben,weiss ich aber leider nicht. Reines Eisen und Einkristalle kann
man evtl. durch umkristallisieren in einer Salzschmelze erzeugen. Auch
galvanisch koennte man reines Eisen abscheiden.
Ich meinte auch einmal einen Wickel aus weicher dünner Eisenfolie als
Ringkern gesehen zu haben. Folien können galvanisch abgeschieden werden.
Und zur Korngröße, bei Beton braucht man am wenigsten Zement, wenn man
grosse und kleine Körner hat. Die kleinen zwischen die grossen usw..
Sind die kaeuflichen nicht keramisch?
Matthias
Du hast die Induktivität also mit 2,2uF zu 2,2uH gemessen.
Demnach lag die Resonanz bei 70-80kHz. Da urel deutlich über der
Frequenz abnimmt, solltest Du vlt den Test mal auf niedrigerer
Resonanzfrequenz, z.B. mit 22uF, wiederholen.
DerAlbi schrieb:> sven:> a) ich habe vibriert. Dennoch danke für die Redundanz. Könnt ja sein,> dass andere den Ursprungspost auch nicht lesen.
Gern geschehn. Latuernich hab ich geslesen, nur dumm wenn dann 2 Saetze
verlorengehn. Was die Industrie macht und zu Hause eventuell sehr schwer
wird -> die Eisenpartikel bekommen eine sie isolierende Schicht.
73 und viel Erfolg bei den weiteren Forschungen
Eine hohe Kopplung bekommt man mit einer bifilaren Wicklung. Also die
beiden Draehte fuer primaer und sekundaer verdrillen, dann wickeln. Das
bedeutet das wicklungsverhaeltnis waer dann 1:1.
Und. Ich wuerd das eisen erst mit der einen Komponente des
Zweikomponenten Epoxy vermischen. Dazu hat man ja beliebig Zeit. Auch um
irgendwo ein Vakuum zu suchen. Viel braucht es nicht, 10mBar sind dafuer
schon ordentlich. Bei kleineren Drucken haben die Blasen nicht mehr
Kraft.
Welche Form haben deine Eisenpartikel? Grundsätzlich erreicht man mit
möglichst kugelförmigen Partikeln die beste Fliessfähigkeit und den
höchsten Füllgrad. Kantige und längliche Partikel verhaken sich leicht.
Schleife mal einen deiner selbst hergestellten Kerne und einen
kommerziellen Kern an zwei Stellen an und vergleiche die elektrische
Leitfähigkeit. In einem durchgängig leitfähigen Kern ist mit
erheblichen Wirbelstromverlusten zu rechnen.
Was war dein Ziel und dein Antrieb bei diesem Projekt? Neugier oder ein
technisches Problem?
DerAlbi schrieb:> das Ergebnis ist extrem unzureichend. Nahezu lächerlich.
Das konnte ja nichts werden.
Hättest du auch nur etwas mehr Literaturrecherche betrieben, so wärest
du darüber gestolpert, daß man früher keine Eisenspäne benutzt hat,
sondern aus so genanntem Carbonyleisen gesinterte Kerne. Diese waren
wegen der Wirbelströme aber auch nur für NF brauchbar.
Für HF-Spulenkerne hat man dieses Carbonyleisen auf hauchdünne
Papierblättchen aufgetragen und diese zu Stapeln zusammen geklebt und
nannte das Ferrocart. *)
In der Vor-Ferrit-Zeit wusste das jeder Rundfunktechniker.
Leider ist die zur Herstellung von Carbonyleisen benötigte chemische
Technik nichts für den Hausgebrauch, zumal das dafür benötigte Fe(CO)5,
wie alle Metallcarbonyle, hochgiftig ist.
Mit viel Glück bekommst du vielleicht von der BASF eine Mustermenge
Carbonyleisen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Eisenpentacarbonylhttp://de.wikipedia.org/wiki/CarbonyleisenDerAlbi schrieb:> Ich werde demnächst mal noch größere Partikel probieren. 200-500µm.
Das wird nicht besser funktionieren.
Für Leistungsübertrager bei höheren Frequenzen, wie etwa für
KFZ-Zündspulen, hat man feine Eisendrähte zu Stäben gebündelt.
Das geht im technischen Maßstab recht leicht, indem man den Eisendraht
unter Zugabe von Kunstharz zu einer Spule mit großem Durchmesser
wickelt, und den ausgehärteten Ring anschliessend in die benötigen
Längen zersägt.
*) Bei Feuchtigkeitseinwirkung quoll das Papier, das Eisen rostete und
schliesslich fiel der ganze Mist auseinander.
P.S.:
DerAlbi schrieb:> Dazu habe ich um den Ringkern 12 Windungen gewickelt und an einen> aufgeladenen 2.2uF-Kondensator gehalten und am Oszi gesingleshottet.> Die Resonanzfrequenz ergibt dann die Infuktivität und die liegt um die> 2.2uH. <<-- das ist die erste ernüchterung: irgendwie wenig für 12> Windungen.
Unter solchen Bedingungen bekommst du selbst mit heutigen Ferritringen
keine brauchbaren Ergebnisse.
Runter mit der Kapazität (allenfalls wenige nF), rauf mit der
Windungszahl, so daß du in der Gegend um 100kHz landest!
DerAlbi schrieb:> Vakuum habe ich leider nicht... das ist auch nicht so leicht zu haben.> Das kostet gleich mal viel zu viel. Glocke+Pumpe > 100eur
Kommt ganz auf die Größe des Kerns an. Eine zweistufige Membranpumpe
bekommt man bei ihbey gern schon mal ab 10 Euro. Und ein Konservenglas
ist kostenlos.
Suche mal nach z.B. "entwickler sharp kg". Dann findest Du tütenweise
alten Toner, der zum Großteil aus Eisenpartikeln besteht. Bau Dir eine
Form aus Metall(am besten Alu, da haftet kaum was dran), streue den
Toner dort rein. Ein passender Deckel drückt das Pulver zusammen, dann
das Ganze erhitzen. Fertig ist der Kern, und zwar luftblasenfrei und
ohne Probleme mit sich absetzenden Eisenspänen.
Deine Eisenspäne kannst Du auch zu einer ähnlichen Paste machen, indem
Du sie mit Pulverlack mischst. Dann wieder das Gleiche, in die Form
streuen, erhitzen...kannst sogar über die Farbe den Kerntyp
markieren...;-)
@ 0815 (Gast)
>Foo, vielen Dank für Deinen langen Beitrag abseits des Themas!>Was interessiert den TO, wie man früher NF-Kerne konstruiert hat?
Aha, der MOSFET-Experte meldet sich zu Wort. Das kann ja heiter werden.
0815 schrieb:> Was interessiert den TO, wie man früher NF-Kerne konstruiert hat?
NF-Kerne vielleicht nicht, weil es im HF-Unterforum gepostet wurde, aber
vielleicht interessiert es trotzdem:
http://www.radiomuseum.org/forum/ferrocart.html
Wenn man heute Reineisenkerne herstellt, werden die Eisenpartikel vor
deem Pressen durch Phosphatieren mit einer isolierenden Schicht
versehen.
@DerAlbi
> Daraus ergibt sich grob ein µr von nur 4.5 <<--- Ernüchterung #3
Ich komme auf einen AL-Wert von 85nH. Werte für HF-Eisenpulverkerne
liegen eher zwischen 3 und 20 nH.
Auch wird oft bei Schaltnetzteil-Kernen absichtlich ein Luftspalt mit
eingebaut, d.h. der AL-Wert wird absichtlich auf 50-70 reduziert. Der
Luftspalt speichert viel mehr Energie, als das Eisenmaterial.
Koppelfaktoren > 0,8 können nur erreicht werden, sofern die Wicklungen
aufeinander gwickelt oder sogar verdrillt werden. Hohe Koppelfaktoren
werden eher mit Ferrit-Schalenkernen erreicht.
Um das Material zu beurteilen, würde ich eher die Güte Q bei z.B. 100kHz
und bei 1MHz als Maßstab nehmen.
Gruß, Bernd
Hallo Leute,
leider habe ich für erneute Messungen den Kern bereits zerschnitten, da
mich mein Selbstbewusstsein mitlerweile komplett verlassen hat. Ich
wollte Luftblasen suchen.
Warum ich selbst so ein Eisenpulverteil mache? Weil ich zum Schluss eine
sehr exotische Form benötige.
Für die neue Mischung werde ich natürlich groß&klein mischen.
Dass der/das Harz kein Aceton als Verdünner verträgt sehe ich als
widerlegt an. Die Partikelform (Siehe Anhang) ist in der Tat sehr
rauh... das könnte durchaus noch für Probleme sorgen - liegt aber
außerhalb meines Einflussbreichs. Mal sehen wie das mit Groß+Klein
aussehen wird.
Eigentlich habe ich gar nicht so hohe Frequenzen. Ich rechne maximal mit
30kHz. Eine Messung mit höherer Güte merke ich mit für das nächste mal
vor.
Es geht weder um Energiespeicherung, noch sonstwas. Eher um eine Art
Schirmung um eine Spule herum.
So. Nun zerpflückt euch erstmal weiter gegenseitig über das Bild ;-)
Tut mir leid, mehr gibt der Makrofikus meiner Webcam nicht her.
@ DerAlbi (Gast)
>Warum ich selbst so ein Eisenpulverteil mache? Weil ich zum Schluss eine>sehr exotische Form benötige.
Da ist schleifen und fräsen (dremeln) trotz der Porösität und Härte
besser.
>Es geht weder um Energiespeicherung, noch sonstwas. Eher um eine Art>Schirmung um eine Spule herum.
Dann nimm kleine Ferritpaltten und klebe die zusammen.
>So. Nun zerpflückt euch erstmal weiter gegenseitig über das Bild ;-)>Tut mir leid, mehr gibt der Makrofikus meiner Webcam nicht her.
Sieht aus wie Steinkohle ;-)
Glück auf!
Ich habe es auch schon mal mit Kernen Probiert - hat auch nicht wirklich
funktioniert. Es gibt da vor allem 3 Probleme:
1) Es fehlt i.A. die Isolierung zwischen den Körnern, so dass man ein
eher leitfähiges Material bekommt, also wirklich nur für NF brauchbar.
2) Auch der Kontakt ist relativ schlecht, mit relativ viel Luftspalten,
so dass man ein kleines µr bekommt. Hier ist die Form der Körner
wichtig. So etwas viel Eisenfeilspäne haben eine eher ungünstige Form.
3) Auch das Ausgangsmaterial ist oft keine gute Legierung und hat von
der Herstellung oft innere mechanische Spannungen, so dass man ein eher
hartmagnetisches Material hat.
Ein kleine Chance hätte man ggf. mit Sendust (Fe-Si-Al) als Material: da
halt man eine geringe Magnetostriktion und damit wenig Empfindlichkeit
gegen Spannungen. Außerdem könnt man ggf. durch oxidieren ("Rösten")
eine Isolation an der Oberfläche herstellen. Einfacher wäre vermutlich
Ferrite Material, auch wenn damit die Sättigungsmagnetisierung recht
klein bleiben wird.
....also an alle die hier "Ferrit" schreien: überlegt man was der
unterschied ist. Tip: Hat als Formelzeichen "T" und ein Subskript was
auch das Uce hat, wenn ein Transistor voll durchgesteuert ist.....
Tjaaa Ulrich... deine Erfahrungen wiederhole ich scheinbar ;-) Wobei ich
mit meinem Füllfaktor recht zufrieden bin. Das Ausgangsmaterial..
nunja^^ am Permanentmagneten haftet es^^ Mal sehen, was die größeren
Strukturen können.
Ich trau mich leider nicht an den Metallstaub eine Flamme zu halten, ums
auszuglühen ;-) KaBOOOM
DerAlbi schrieb:> Es geht weder um Energiespeicherung, noch sonstwas. Eher um eine Art> Schirmung um eine Spule herum.
Dann wirst du mit einem selbst gedechselten Material mit lausigen µ wohl
nicht weit kommen.
Wenn es auch noch eine hohe Sättigungsmagnetisierung braucht, dann nimm
Permalloy aka Mumetall. https://de.wikipedia.org/wiki/Mu-Metall
Evtl. auch einen Zwiebelschalen artigen Aufbau aus Dynamoblech mit
hoher Sättigung und Mumetall, das die letzten Reste von Magnetissierung
z.B. die Remanenz des Dynamoblechs ableitet.
Gegen reine Wechselfelder ist Kupfer sehr wirksam und das kennt auch
keine Sättigung.
Nach meinem Kenntnisstand sind Nanopartikel unter einer bestimmten
Korngröße nicht mehr magnetisch. Daher erstaunt mich der Text auf
Endrichs Seite. Vielleicht verstehen sie aber auch ne andere Größe
drunter. Nano ist doch recht relativ. "Nano" verkauft sich auch gut.
Und dann wäre noch neben der Kornform auch das Mischungsverhältnis aller
vorkommenden Korngrößen interessant. Bei Tonern ist das für die Qualität
des Ausdrucks entscheidend und die Hersteller hüten die Verfahren wie
Staatsschätze.
Zumindest Ferritpulver kann man kaufen direkt für die Herstellung von
Ferritkernen. An Eisenpulver kann ich mich nicht mehr erinnern.
Leider sind kleinste Abstände zwischen den magnetischen Schichten schon
katastrophal fürs µr. Daher kann man zwar Ferritkerne aneinanderreihen,
aber schleifen ist das mindeste. Besser wäre sicherlich sowas wie
läppen. OK, bei Eisenpulver ist das theoretisch weniger kritisch. Da
habe ich allerdings keine Erfahrungen.
Sehr interessanter Thread!
Das Eisenpulver würde ich auch nicht in eine Flamme halten, sondern eher
im Reagenzglas erhitzen. Ob das viel bringt ist eine andere Sache -
nicht jede Legierung bildet eine schöne Stabile Oxidschicht aus. Zum
Glühen gegen innere Spannungen muss man auch schon recht hoch gehen und
braucht dann ggf. Schutzgas oder Vakuum.
Für eine Abschirmung braucht man in alle Regel gar keinen Pulverkern. Da
ist ein Massives Material sogar oft besser, weil es zusätzlich über
Wirbelströme Abschirmt. Für hohe Sättigung nimmt man aber gerade kein
Permalloy / Mu-Metall, sondern günstiges Trafoblech. So etwa wie
Mu-Metall nimmt man wenn es auch sehr kleine Remanenz Felder ankommt.
Bei mehr Schichten dann eher 1 mal Trafoblech beim starken Feld und dann
ggf. Mu-Metall für den kleinen Rest.
Einzelne Nanopartikel sind ggf. nicht mehr Magnetisch, oder zumindest
nicht mehr klassisch Ferromagnetisch. Viele Nanopartikel dicht zusammen
werden dann aber ggf. wieder Ferromagnetisch. Es gibt sogar extra
nanokristalline (und alternativ amorphe) super weichmagnetische Folien
(ca. 50 µm dick) als bessere Alternative zu Mu-Metall - nur halt relativ
schwer zu bekommen.
> Interessant. Aber für den Privatbereich irrelevant. Man hat keinen> Zugang zu solchem Material.... :-(
Sicher? google mal nach "Eisenpulver Nanometer". Es gibt ja auch dieses
Ferrofluid da sind partikel mit wenigen nm drinn.
