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Permanentmagnet
Die Erfindung bezieht sich auf Permanentmagnete, die aus monokristallinen haarförmigen Teilchen aufgebaut sind.
Das Suchen nach immer stärkeren Magneten und besseren magnetischen Materialien hat unter anderem zu der Anwendung von aus einem einzigen magnetischen Bezirk bestehenden Teilchen bei der Herstellung von Magneten mit hoher Koerzitivkraft geführt. Gegenwärtig werden die besten Teilchen mit einem einzigen magnetischen Bezirk durch Elektroabscheidung aus Quecksilberbädern hergestellt ; die magnetischen Eigenschaften des so erhaltenen Materials sind zwar den Eigenschaften aller früher bekannten Magnete überlegen, doch hat sich gezeigt, dass infolge der äusserst unregelmässigen Gestalt dieser Teilchen eine gewisse Verringerung der maximalen magnetischen Eigenschaften auftritt.
Die Erfindung zielt darauf ab, haarförmige ferromagnetische Teilchen zu schaffen, die verbesserte magnetische Eigenschaften haben.
Der Permanentmagnet gemäss der Erfindung enthält eine Vielzahl von langgestreckten Teilchen aus Eisen, Nickel, Kobalt, oder Legierungen davon, die zu einem einstückigen Magnetkörperverbundoensind, und ist dadurch charakterisiert, dass diese Teilchen haarförmig sind und über die gesamte Länge im wesentlichen konstanten Durchmesser von nicht mehr als 1000 A-Einheiten haben.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, die in Diagrammform die Koerzitivkraft verschiedener Arten kleiner ferromagnetischer Teilchen in Abhängigkeitvom Teil- chendurchmesser angibt.
Die langgestreckten ferromagnetischen Teilchen für Permanentmagneten nach der Erfindung bestehen aus Eisen, Nickel, Kobalt oder Legierungen dieser Metalle. Das vermutlich wichtigste Einzelmerkmal, das diese haarförmigen Teilchen erfüllen müssen, um eine höhere Koerzitivkraft als bisher zu ergeben, ist ein im wesentlichen konstanter Durchmesser über die gesamte Länge eines jeden haarförmigen Teilchens. Aus diesem Grunde sind diese Teilchen langgestreckt, glatt und von praktisch konstantem Durchmesser über die gesamte Länge. Aus solchen haarförmigen Teilchen können Magnete hergestellt werden, indem nach üblichen Verfahren eine Vielzahl von solchen Teilchen zu einem einzigen Magnetkörper vereinigt wird.
Im Diagramm wird die Koerzitivkraft der erfindungsgemäss in Permanentmagneten verwendeten haarförmigen Magnetteilchen mit der Koerzitivkraft der besten bekannten kleinen nichthaarförmigen Magnetteilchen verglichen. Die Kurve 10 gibt die Koerzitivkraft in Oerstedt für im allgemeinen kugelig gestaltete Eisenteilchen an, die durch Elektroabscheidung in Quecksilber erhalten werden, die Linie 11 die gleichen Eigenschaften für langgestreckte magnetische Teilchen, die ebenfalls durch Abscheidung in Quecksilber hergestellt worden sind.
Die Kurve 12 in Fig. l stellt die Koerzitivkraft für haarförmige Eisenteilchen dar, die gemäss der Erfindung in Permanentmagneten verwendet werden. Die in Kurve 12 angegebenen Werte sind an Proben erhalten worden, die aus langgestreckten Eisenteilchen bestanden, deren Längsachsen in bezug auf die Richtung des magnetischen Feldes willkürlich verteilt waren. Überdies wurden auch Messungen an
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Proben durchgeführt, die aus langgestreckten Teilchen bestanden, deren Achsen im allgemeinen parallel zur Richtung des magnetischen Feldes ausgerichtet waren, und es hat sich dabei gezeigt, dass die Koerzitivkräfte im wesentlichen die gleichen wie bei nicht ausgerichteten haarförinigen Teilchen sind, wenn der Teilchendurchmesser in der Grössenordnung von ungefähr 500 A war.
Bei grösseren Durchmessern, beispielsweise bei 1500 Ä, war die Koerzitivkraft der Probe mit ausgerichteten haarförmigen Teilchen ungefähr um 37, 5% kleiner als bei einer Probe mit nicht ausgerichteten haarförmigen Teilchen. Theoretisch sollte die Koerzitivkraft von ausgerichteten haarförmigenTeilchen grösser sein als die Koerzitivkraft von willkürlich verteilten Teilchen, wenn die Durchmesser unter einen bestimmten kritischen Wert absinken und der kritische Durchmesser sollte bei 250 A liegen ; Versuchsergebnisse haben aber gezeigt, dass der tatsächliche kritische Durchmesserwert etwas grösser ist und etwa zwischen 400 und 500 Ä liegt.
Bei einem Vergleich der Kurven 10-12 ist erkennbar, dass bei Teilchen mit gleichen Durchmessern die haarförmigen Teilchen für Permanentmagnete nach der Erfindung die höchste Koerzitivkraft zeigen. In der nachfolgenden Tabelle sind die magnetischen Eigenschaften verschiedener haarförmiger
EMI2.1
EMI2.2
<tb>
<tb> Material <SEP> : <SEP> Durchmesser <SEP> Koerzitivderhaarför-kraft <SEP> in
<tb> migen <SEP> Teil-Oerstedt <SEP> : <SEP>
<tb> chen <SEP> in
<tb> Angström <SEP> :
<SEP>
<tb> Eisen <SEP> 250 <SEP> 2800
<tb> Eisen <SEP> 300 <SEP> 2900
<tb> Eisen <SEP> 360 <SEP> 2100
<tb> Eisen <SEP> 500 <SEP> 1600
<tb> Eisen <SEP> 580 <SEP> 1250
<tb> Eisen <SEP> 750 <SEP> 750
<tb> Eisen <SEP> 1000 <SEP> 725
<tb> Eisen <SEP> 1120 <SEP> 300
<tb>
Diese haarförmigen Teilchen sind infolge eines oberflächlichen Oxydüberzuges, dessen Dicke nur wenige Atome beträgt, in Luft stabil. Wegen der geringen vorhandenen Oxydmenge wirkt sich das Oxyd auf die magnetischen Eigenschaften der haarförmigen Teilchen nicht schädlich aus. Man erkennt, dass die Koerzitivkraft mit abnehmendem Durchmesser der haarförmigen Teilchen erheblich zunimmt, so dass
EMI2.3
000andern Teilchen erzielbare Höchstwert.
Die langgestreckten haarförmigen Teilchen haben über ihre Gesamtlänge praktisch gleichmässigen Durchmesser. Der geringe Durchmesser und die Gleichmässigkeit des Durchmessers sind massgeblich für die mit den haarförmigen Teilchen erfindungsgemäss erzielten besonders günstigen magnetischen Eigenschaften.
Die haarförmigen Teilchen, wie sie in Permanentmagneten gemäss der Erfindung vorliegen, können in der Weise hergestellt werden, dass ein zu verdampfendes Metall und ein Substratkörper in eine geschlossene Kammer eingebracht werden, die kontinuierlich evakuiert wird. Sodann wird die Kammer durch beliebige geeignete Mittel auf eine Temperatur gebracht, bei der das Metall zu verdampfen beginnt. Der entstehende Dampf wird am Substratkörper niedergeschlagen, welcher auf einer hinreichenden, unter der Temperatur des Metallkörpers liegenden Temperatur gehalten wird, um durch das Niederschlagen des Dampfes das Wachsen von haarförmigenteilchen an seiner Oberfläche zu ermöglichen. Eine vollständige Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung von haarförmigen Teilchen findet sich in der österr.
Patentschrift Nr. 236 659. Das hier beschriebene Verfahren kann zur Herstellung von tnagneti- schem Material, insbesondere aus Eisen, Nickel, Kobalt und Legierungen dieser Metalle, angewendet werden, so dass haarförmige Teilchen aus allen diesen Metallen erhalten werden können. Beispielsweise können haarförmige Teilchen aus Eisen-Kobalt mit 40% Kobaltgehalt hergestellt werden, deren
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Sättigungsinduktion unter entsprechendem Zuwachs der Koerzitivkraft um etwa 5cp/o höher liegt, weil die Koerzitivkraft infolge der Formanisotropie direkt proportional der Sättigungsinduktion ist. Die maximale Energie steigt dadurch um etwa 32% an.
Unter Verwendung dieser haarförmigen Teilchen sind durch Zusammenballung einer Vielzahl von Teilchen in einer geeigneten, d. h. einer nichtmagnetischen oder schwach ferromagnetischen Matrix Magnete hergestellt worden. Beispielsweise kann zur Zusammenfassung der haarförmigen Teilchen eine metallische Matrix aus Blei oder eine Kunststoffmatrix verwendet werden. Es sind auch Messungen an einem Magneten vorgenommen worden, der durch Dispergieren einer Vielzahl von haarförmigen Teilchen in einer Polyvinylchloridlösung und Giessen eines Films aus dem die Teilchen enthaltenden Kunstharz durch Verdampfen des Lösungsmittels und Anwendung einheitlich gerichteter Magnetfelder von 3 000 Oerstedt in der Dispersion hergestellt worden ist.
Es hat sich gezeigt, dass dieser Magnet gegenüber den bisher vorhandenen Magneten, die aus kleinen ferromagnetischen Teilchen bestanden, eine überlegene Koerzitivkraft. hat.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Permanentmagnet, der eine Vielzahl von langgestreckten Teilchen aus Eisen, Nickel, Kobalt oder Legierungen davon enthält, die zu einem einstückigen Magnetkörper verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass diese Teilchen haarförmige Teilchen sind und einen im wesentlichen über ihre gesamte Länge konstanten Durchmesser von nicht mehr als 1000 Ä haben.