AT526763B1 - Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit weichmagnetischen Eigenschaften - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit weichmagnetischen Eigenschaften Download PDF

Info

Publication number
AT526763B1
AT526763B1 ATA50944/2022A AT509442022A AT526763B1 AT 526763 B1 AT526763 B1 AT 526763B1 AT 509442022 A AT509442022 A AT 509442022A AT 526763 B1 AT526763 B1 AT 526763B1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
component
powder
particles
smc
green compact
Prior art date
Application number
ATA50944/2022A
Other languages
English (en)
Other versions
AT526763A1 (de
Original Assignee
Miba Sinter Austria Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miba Sinter Austria Gmbh filed Critical Miba Sinter Austria Gmbh
Priority to ATA50944/2022A priority Critical patent/AT526763B1/de
Priority to CN202311641779.0A priority patent/CN118197781A/zh
Priority to US18/527,651 priority patent/US20240189901A1/en
Priority to DE102023134317.3A priority patent/DE102023134317A1/de
Publication of AT526763A1 publication Critical patent/AT526763A1/de
Application granted granted Critical
Publication of AT526763B1 publication Critical patent/AT526763B1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/17—Metallic particles coated with metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • B22F3/162—Machining, working after consolidation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/33—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials mixtures of metallic and non-metallic particles; metallic particles having oxide skin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/247—Removing material: carving, cleaning, grinding, hobbing, honing, lapping, polishing, milling, shaving, skiving, turning the surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248—Thermal after-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2304/00—Physical aspects of the powder
    • B22F2304/10—Micron size particles, i.e. above 1 micrometer up to 500 micrometer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (1) mit weichmagnetischen Eigenschaften aus Partikeln (2) aus einem SMC-Pulver umfassend die Schritte: Pressen eines SMC-Pulvers zu einem Grünling, Wärmebehandeln des Grünlings; wobei eine spanende Bearbeitung nach dem Pulverpressen und vor dem Wärmebehandeln des Grünlings im Grünzustand durchgeführt wird. Als Pulver für das Pressen des Grünlings wird ein SMC-Pulver eingesetzt.

Description

Beschreibung
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit weichmagnetischen Eigenschaften aus Partikeln aus einem SMC-Pulver umfassend die Schritte: Pressen eines SMCPulvers zu einem Grünling, Wärmebehandeln des Grünlings, gegebenenfalls Nachbearbeiten des wärmebehandelten Grünlings, wobei eine spanende Bearbeitung nach dem Pulverpressen und vor dem Wärmebehandeln des Grünlings im Grünzustand durchgeführt wird.
[0002] Die Erfindung betrifft auch ein Bauteil mit weichmagnetischen Eigenschaften umfassend einen Bauteilkörper zumindest teilweise bestehend aus einem gepressten und wärmebehandelten SMC-Pulver.
[0003] SMC-Pulver (Soft Magnetic Composites) sind seit langem bekannt. Es handelt sich um Pulver mit Partikeln aus weichmagnetischem Material, deren Oberfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht überzogen ist. Diese Pulver werden durch Pressen zu weichmagnetischen Bauteilen konsolidiert. Aufgrund der zunehmenden Bedeutung der Elektromobilität werden SMC-Pulver mittlerweile zur Herstellung von Elektromotorkomponenten eingesetzt, da damit zum Unterschied von herkömmlichen laminierten Blechen ein dreidimensionaler wechselnder magnetischer Fluss verlustarm möglich ist. Damit wird es möglich Fahrzeuge zu bauen, die bei gleicher Leistung leichter sind oder die bei gleichem Gewicht des Antriebes wie bislang eine höhere Leistung zur Verfügung stellen. Neben der Elektromobilität gibt es auch weitere elektromagnetische Anwendungsgebiete für diese Pulver.
[0004] SMC-Pulver haben auch in die Patentliteratur Eingang gefunden. Beispielsweise beschreibt die AT 511 919 A1 ein Sinterbauteil mit weichmagnetischen Eigenschaften umfassend metallische Partikel sowie zumindest ein Metalloxid, wobei das Metalloxid aus zumindest einem Teil der metallischen Partikel gebildet ist und eine Oxidschicht auf zumindest einem Teil der Oberfläche dieser Partikel bildet.
[0005] Aus der AT 521 006 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterbauteils mit weichmagnetischen Eigenschaften bekannt, umfassend die Schritte: Einfüllen des SMC-Pulvers in eine Pulverpresse, Pressen des SMC-Pulvers zum Bauteil, Entfernen des Bauteils aus der Pulverpresse, gegebenenfalls Nachbearbeiten des Bauteils, wobei das Pressen des SMC-Pulvers zum Bauteil bei einer Temperatur zwischen 300 °C und 650 °C durchgeführt wird.
[0006] Die EP 3 118 868 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Pulver-Magnetkerns mit einem metallischen weichmagnetischen Materialpulver, wobei das weichmagnetische Materialpulver ein Fe-Cr-Al- oder ein Fe-Cr-Al-Si-Legierung-Pulver ist, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt, umfassend Mischen eines weichmagnetischen Materialpulvers und eines organischen Bindemittels; einen zweiten Schritt, umfassend Pressformen der Mischung, welche nach dem ersten Schritt erhalten worden ist; einen dritten Schritt, umfassend Durchführen eines Schleifens und eines Schneiden an einem Formteil, welches nach dem zweiten Schritt erhalten worden ist; und einen vierten Schritt, umfassend ein Wärmebehandeln des Formteils nach dem dritten Schritt, wobei in dem vierten Schritt an einer Fläche des weichmagnetischen Materialpulvers eine Oxidschicht gebildet wird, welche ein Element enthält, welches das weichmagnetische Materialpulver bildet.
[0007] Aus der JP 2022-126604 A ist ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit weichmagnetischen Eigenschaften bekannt umfassend einen ersten Schritt zum Erhalten einer Mischung durch Mischen eines Pulvers aus weichmagnetischen Partikeln auf Fe-Basis, das ein Element M enthält, das leichter als Fe oxidiert wird, und ein Bindemittel; einen zweiten Schritt zum Formen der Mischung, um einen Pressling zu erhalten; einen dritten Schritt, bei dem der Formkörper einer Bearbeitung unterzogen wird, und eine Wärmebehandlung des Formkörpers nach dem dritten Schritt, wodurch eine Bindung zwischen den weichmagnetischen Partikeln auf Fe-Basis gebildet wird. Im vierten Schritt wird eine Oberflächenoxidphase der miteinander zu verbindenden weichmagnetischen Partikel auf Fe-Basis gebildet.
[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Herstellung eines Bauteils
mit weichmagnetischen Eigenschaften zu verbessern und ein entsprechendes Bauteil mit weichmagnetischen Eigenschaften bereitzustellen.
[0009] Die Aufgabe der Erfindung wird bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, dass als Pulver für das Pressen des Grünlings ein SMC-Pulver eingesetzt wird.
[0010] Weiter wird die Aufgabe der Erfindung bei dem einleitend genannten Bauteil gelöst, indem der Bauteilkörper eine spanend bearbeitete Oberfläche aufweist, die eine Oberflächenrauigkeit mit arithmetischen Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287:2010 zwischen 0,1 um und 10 um aufweist.
[0011] Von Vorteil ist dabei, dass aufgrund des geringeren Zusammenhalts der Partikel im Grünling die Partikel beim spanenden Bearbeiten zur Gänze ausbrechen. Durch das Ausbrechen von ganzen Partikeln entsteht zwar eine entsprechend raue Oberfläche, allerdings hat dies im Vergleich zum spanenden Bearbeiten des wärmebehandelten Bauteils den Vorteil, dass die elektrische Isolationsschicht der Partikel nicht aufbricht und damit das Eisen während des Bearbeitens auf der Oberfläche nicht verschmiert wird. In der Folge werden Wirbelstromverluste aufgrund von verschmiertem Eisen vermieden bzw. zumindest deutlich reduziert. Als Nebeneffekt kann mit der Bearbeitung im Grünzustand auch erreicht werden, dass Bauteilgeometrien, die presstechnisch nicht darstellbar sind, einfacher hergestellt werden können.
[0012] Zur Vereinfachung des Herauslösens von ganzen Partikeln aus der Oberfläche des Grünlings kann nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Partikel des SMC-Pulvers mit einer mittleren Partikelgröße nach ISO 4497:2020 zwischen 60 um und 500 um eingesetzt werden.
[0013] Ebenfalls zur Vereinfachung des Herauslösens von ganzen Partikeln kann nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass Partikel aus dem SMC-Pulver eingesetzt werden, die zumindest teilweise eine Isolationsschicht mit einer Schichtdicke von mindestens 2 nm und maximal 20 um aufweisen. Durch eine entsprechend dicke Isolationsschicht kann deren Zerstörung beim spanenden Bearbeiten sicherer vermieden werden.
[0014] Zur Erhöhung der Schichtdicke der elektrischen Isolationsschicht und um Schäden aus dem Pressvorgang auszuheilen kann nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass das Bauteil aus dem SMC-Pulver nach dem Pressen zusätzlich oxidiert wird.
[0015] Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Grünling für die spanende Bearbeitung auf eine Temperatur zwischen 30 °C und 300 °C erwärmt wird. Es kann damit erreicht werden, dass beim spanenden Bearbeiten geringere mechanische Spannungen in den Grünling eingebracht werden.
[0016] Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann zur besseren Vermeidung des Aufbrechens der elektrischen Isolationsschicht der Partikel beim spanenden Bearbeiten vorgesehen sein, dass die spanende Bearbeitung mit einem Schneidwerkzeug mit einer Schneide durchgeführt wird, wobei die Schneide während des spanenden Bearbeitens in einem Winkel zwischen 75 ° und 105 ° zur zu bearbeitenden Oberfläche des Grünlings geführt wird.
[0017] Obwohl für die elektromagnetischen Eigenschaften des Bauteils eine möglichst hohe Dichte von Vorteil ist, kann nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass der Grünling mit einer Dichte von maximal 95 % der Volldichte des Materials, aus dem der Grünling besteht, hergestellt wird. Es kann damit das Herauslösen von Partikeln aus dem Partikelverbund des Grünlings vereinfacht werden.
[0018] Zur Vergleichmäßigung der spanend bearbeiteten Oberfläche des Bauteils kann nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die spanend bearbeitete Oberfläche eine gemittelte Rautiefe Rz nach DIN EN ISO 4287:2010 zwischen 1 um und 50 um aufweist.
[0019] Ein Bauteil mit hinsichtlich der Wirbelstromverluste verbesserten Eigenschaften kann mit einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung erreicht werden, wonach das SMC-Pulver Eisen aufweist, wobei der an der spanend bearbeiteten Oberfläche des Bauteilkörpers des Bauteils gemessene Anteil an Eisen maximal 90 m% beträgt. Es kann also mit der Erfindung ein im Ver-
gleich zu nach dem Wärmebehandeln bearbeiteten Bauteilen, die einen Eisenanteil an der Oberfläche zwischen 95 m% und 97 m% aufweisen, deutlich geringerer Anteil an Eisen an der Oberfläche erreicht werden.
[0020] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
[0021] Es zeigt in vereinfachter, schematischer Darstellung: [0022] Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Bauteil; [0023] Fig. 2 eine Bearbeitung des Bauteils mit einem Schneidwerkzeug.
[0024] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
[0025] Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Bauteil 1.
[0026] Das Bauteil 1 nach Fig. 1 dient nur der Verdeutlichung der Erfindung. Dessen Form hat also keinerlei einschränkenden Charakter für die Erfindung.
[0027] Das Bauteil 1 umfasst oder besteht aus Partikel 2 aus zumindest einem SMC-Werkstoff (SMC = Soft Magnetic Composite). Die Partikel 2 bilden durch eine Verformung bei der Kosolidierung einen kompakten Körper, der eine entsprechende Stabilität aufweist. Durch die Verwendung von einem SMC-Werkstoff, also einem weichmagnetischen Werkstoff, hat das Bauteil 1 weichmagnetische Eigenschaften.
[0028] Unter dem Begriff „weichmagnetische Werkstoffe“ werden, entsprechend dem technischen Sprachgebrauch, Werkstoffe mit niedriger Remanenz verstanden.
[0029] Die Partikel 2 des SMC-Pulvers bzw. SMC-Werkstoffes weisen einen Kern 3 auf, der von einer elektrischen Isolationsschicht 4 oder mehreren elektrischen Isolationsschichten 4 umgeben ist, bzw. besteht aus dem Kern 3 und der zumindest einen elektrischen Isolationsschicht 4, wie dies in Fig. 1 anhand eines Partikels 2 angedeutet ist. Gegebenenfalls kann außen auf der Isolierschicht noch eine Binderschicht aufgebracht sein, mit der die einzelnen Partikel 2 miteinander verbunden werden können.
[0030] Der Kern 3 kann ein Reineisenpulver aufweisen bzw. daraus bestehen. Es sind aber auch andere magnetisierbare Werkstoffe bzw. Legierungen als Kern 3 einsetzbar, wie z.B. Eisenlegierungen mit Si und/oder Ni und/oder P.
[0031] Dieser Kern 2 ist insbesondere vollständig von der zumindest einen elektrischen Isolationsschicht 4 umgeben. Die zumindest eine elektrischen Isolationsschicht 4 kann organischer, z.B. ein Silikonlack, oder metall-organischer oder anorganischer Natur sein, z.B. eine Oxidschicht, eine Silikatschicht, eine Phosphatschicht, eine Metallschicht. Im Fall von mehreren elektrischen Isolationsschichten 4 können diese auch aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, beispielsweise ausgewählt aus den genannten Werkstoffen.
[0032] Die gegebenenfalls vorhandene Binderschicht kann eine Polymerschicht sein, z.B. PTFE, Wachs, etc.
[0033] Prinzipiell ist dieser Aufbau von SMC-Pulvern an sich aus dem Stand der Technik bekannt, sodass sich weitere Ausführungen dazu erübrigen.
[0034] Zur Herstellung des Bauteils 1 wird das SMC-Pulver, d.h. werden die Partikel 2 aus dem SMC-Werkstoff, gegebenenfalls vorgemischt, falls eine Pulvermischung eingesetzt wird. Die weitere Herstellung erfolgt auf pulvermetallurgischem Weg.
[0035] Dazu werden die Partikel 2 aus dem SMC-Werkstoff zu einem Grünling gepresst. Das Pressen kann beispielsweise in einer Matrize oder durch Strangpressen oder mittels Spritzguss erfolgen. Die Grünlinge werden zum Bauteil 1 ein- oder mehrstufig bei einer Temperatur zwischen 450 °C und 650 °C wärmebehandelt. Nach dem Wärmebehandeln kann gegebenenfalls eine Nachbearbeitung des Bauteils 1 erfolgen.
[0036] Da die pulvermetallurgische Herstellung von derartigen Bauteilen 1 an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist, sei zu Einzelheiten dieses Verfahrens zur Vermeidung von Wiederholungen auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen, beispielsweise auf die eingangs genannte AT 511 919 A1.
[0037] Es erfolgt nach dem Wärmebehandeln des Grünlings keine spanende Bearbeitung des Bauteils 1. Spanende Bearbeitungen werden am Grünling nach dem Pulverpressen und vor dem Wärmebehandeln des Grünlings vorgenommen. Die spanende(n) Bearbeitung(en) kann/können sein: Drehen, Bohren, Senken, Reiben, Fräsen, Hobeln, Räumen, Feilen, Raspeln, Schaben, Honen, etc.
[0038] Mit dem spanenden Bearbeiten einer Oberfläche des Grünlings werden Partikel 2 aus dem Pressverbund herausgelöst, sodass in einer Oberfläche 5 des Bauteils 1 Vertiefungen 6 vorhanden sind, in denen sich die herausgelösten Partikel 2 befunden haben. Die Oberfläche 5 des Bauteils 1 weist eine Oberflächenrauigkeit mit arithmetischen Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287:2010 zwischen 0,1 um und 10 um, insbesondere zwischen 0,5 um und 8 um, auf. Gemäß einer Ausführungsvariante kann die Oberfläche 5 eine gemittelte Rautiefe Rz nach DIN EN ISO 4287:2010 zwischen 1 um und 50 um aufweisen.
[0039] Die Rauigkeit der Oberfläche 5 des Bauteils 1 kann über die Partikelgröße bzw. die Partikelgrößenverteilung vordefiniert werden.
[0040] Die spanende Bearbeitung kann nur eine Oberfläche oder mehrere bzw. alle Oberflächen des Grünlings betreffen, sodass also nur eine Oberfläche 5 oder mehrere bzw. alle Oberflächen 5 des Bauteils 1 entsprechend ausgebildet ist/sind.
[0041] Weiter kann die spanende Bearbeitung des Grünlings nur dem Verringern von Toleranzen des Bauteils 1 dienen. Es ist aber alternativ oder zusätzlich auch möglich, dass die spanende Bearbeitung eine Formgebung an sich ist, indem in den Grünling Vertiefungen, Hinterschneidungen, Nuten, etc., eingebracht werden. Es sind somit auch Ausgestaltungen von Bauteilen 1 möglich, die presstechnisch nicht herstellbar sind.
[0042] Nach einer anderen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass das SMC-Pulver Eisen aufweist, wobei der an der spanend bearbeiteten Oberfläche 5 des Bauteilkörpers des Bauteils 1 gemessene Anteil an Eisen maximal 90 m% (Masseprozent), insbesondere maximal 85 m%, beträgt. Der Anteil an Eisen wurde mit einem EDX (Rasterelektronenmikroskop) bestimmt. Der Eisenanteil gibt daher den Anteil an gebundenen (d.h. von einer Isolationsschicht 4 umgebenen) und freiem Eisen wieder. Falls die Isolationsschicht 4 ebenfalls Eisen enthält, z.B. aus Eisenphosphat besteht, ist auch dieser Anteil von dem angegebenen Maximalwert umfasst. Den Rest auf 100 m% bilden die sonstigen Bestanteile des Bauteils, wie insbesondere die Bestandteile der Isolationsschicht 4.
[0043] Prinzipiell können Partikel 2 des SMC-Pulvers mit einer Partikelgröße bis zu 800 um eingesetzt werden. Vorzugsweise werden aber nach einer Ausführungsvariante Partikel 2 des SMCPulvers verwendet, die eine mittlere Partikelgröße nach ISO 4497:2020 von 60 um um bis 500 um, insbesondere zwischen 200 um und 400 um, aufweisen. Es kann auch ein zumindest teilweise agglomeriertes SMC-Pulver eingesetzt werden. Die Agglomeratgröße kann zwischen 60 um und 600 um betragen.
[0044] Es ist weiter möglich, dass ein SMC-Pulver eingesetzt wird, dass aus Partikeln 2 mit mehreren Partikelgrößenfraktionen besteht. Beispielsweise kann ein SMC-Pulver eingesetzt werden, das Partikel 2 einer ersten Partikelfraktion mit Partikelgrößen zwischen 10 um und 300 um und Partikel 2 einer zweiten Partikelfraktion mit Partikelgrößen zwischen 200 um und 450 um aufweist. Der Anteil der ersten Fraktion am gesamten SMC-Pulver kann zwischen 40 Gew.-% und
60 Gew.-% und der Anteil der zweiten Fraktion am gesamten SMC-Pulver kann zwischen 60 Gew.-% und 40 Gew.-% betragen. Es ist damit einerseits eine bessere Formfüllung erreichbar. Andererseits kann damit auch eine gleichmäßigere Oberfläche 5 im Bauteil 1 erreicht werden. Andererseits kann damit auch die Entwachsung vereinfacht werden.
[0045] Die elektrische Isolationsschicht 4 kann bzw. die elektrischen Isolationsschichten 4 können zumindest teilweise, insbesondere zur Gänze, eine Schichtdicke von mindestens 2 nm und maximal 50 nm um aufweisen, insbesondere von mindestens 2 nm und maximal 30 nm. Eine mittlere Schichtdicke (arithmetisches Mittel aus zumindest zehn Einzelwerten) der elektrischen Isolationsschicht(en) 4 kann zwischen 2 nm und 20 um aufweisen.
[0046] Gegebenenfalls kann das Bauteil 1 bzw. können die Partikel 2 aus dem SMC-Pulver nach dem Pressen zusätzlich oxidiert werden.
[0047] Unter Oxidation wird im Sinne der Erfindung insbesondere die Bildung eines Oxids aus einem Metall oder Halbmetall verstanden.
[0048] Die Oxidation der Partikel 2 kann mit Luft oder Wasserdampf bei einer Temperatur zwischen 100 °C und 700 °C ein- oder mehrmalig durchgeführt werden.
[0049] Das Pressen der Partikel 2 zum Grünling kann an sich nach bekannten Verfahren durchgeführt werden. Dabei kann der Grünling mit einer Dichte von 94 % bis 98 % der Volldichte des Materials, aus dem der Grünling besteht, hergestellt werden. Nach einer Ausführungsvariante des Verfahrens kann aber vorgesehen sein, dass der Grünling nur mit einer Dichte von maximal 95 %, insbesondere maximal 93 %, der Volldichte des Materials, aus dem der Grünling besteht, hergestellt wird.
[0050] Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Grünling für die spanende Bearbeitung auf eine Temperatur zwischen 30 °C und 300 °C erwärmt wird. Die Erwärmung kann beispielsweise in einem (Durchlauf)Ofen erfolgen. Ebenso ist es möglich, dass das Formgebungswerkzeug bereits mit einer höheren Temperatur betrieben wird, also beispielsweise die Matrize auf einer höheren Temperatur gehalten wird, sodass der Grünling bereits mit der genannten Temperatur aus dem Formgebungswerkzeug für die spanende Bearbeitung entnommen werden kann.
[0051] In Fig. 2 ist eine Ausführungsvariante der spanenden Bearbeitung einer Oberfläche des Grünlings dargestellt. Die spanende Bearbeitung erfolgt dabei mit einem Schneidwerkzeug 7 mit einer Schneide 8. Die Schneide 8, insbesondere eine Spanfläche 9 des Schneidwerkzeugs 7, wird während des spanenden Bearbeitens in einem Winkel 10 zwischen 75 ° und 105 °, insbesondere zwischen 85 ° und 95 °, zur zu bearbeitenden Oberfläche des Grünlings geführt wird. Eine Freifläche 11 des Schneidwerkzeugs 7 kann in einem Winkel 12 zwischen 87 ° und 93 ° zur zu bearbeitenden Oberfläche des Grünlings geführt werden. Nebenfreiflächen können in einem Winkel zwischen 10 ° und 25 ° und zwischen 15 ° und 25 ° zur zu bearbeitenden Oberfläche des Grünlings geführt werden.
[0052] Das Bauteil 1 kann beispielsweise für Automotive-Anwendungen vorgesehen sein. Andere Anwendungen können sein: Bauteile 1 für Aktivkomponenten für Axialflussmotoren, ein Rotor, ein Stator, induktive Elemente, etc.
[0053] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Bauteils 1 bzw. des Schneidwerkzeugs 7 diese nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt sind.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Bauteil
2 Partikel
3 Kern
4 Isolationsschicht
5 Oberfläche 6 Vertiefung
7 Schneidwerkzeug
8 Schneide
9 Spanfläche 10 Winkel
11 Freifläche 12 Winkel

Claims (10)

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (1) mit weichmagnetischen Eigenschaften aus Partikeln (2) aus einem SMC-Pulver umfassend die Schritte: - Pressen eines Pulvers zu einem Grünling, - Wärmebehandeln des Grünlings; - gegebenenfalls Nachbearbeiten des wärmebehandelten Grünlings, wobei eine spanende Bearbeitung nach dem Pulverpressen und vor dem Wärmebehandeln des Grünlings im Grünzustand durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Pulver für das Pressen des Grünlings ein SMC-Pulver eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (2) des SMC-Pulvers mit einer mittleren Partikelgröße zwischen 60 um und 500 um eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel (2) aus dem SMC-Pulver eingesetzt werden, die zumindest teilweise eine Isolationsschicht (4) mit einer Schichtdicke von mindestens 2 nm und maximal 20 um aufweisen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) bzw. die Partikei (2) aus dem SMC-Pulver nach dem Pressen zusätzlich oxidiert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling für die spanende Bearbeitung auf eine Temperatur zwischen 30 °C und 300 °C erwärmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die spanende Bearbeitung mit einem Schneidwerkzeug (7) mit einer Schneide (8) durchgeführt wird, wobei die Schneide (8) während des spanenden Bearbeitens in einem Winkel zwischen 75 ° und 105 ° zur zu bearbeitenden Oberfläche des Grünlings geführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling mit einer Dichte von maximal 95 % der Volldichte des Materials, aus dem der Grünling besteht, hergestellt wird.
8. Bauteil (1) mit weichmagnetischen Eigenschaften umfassend einen Bauteilkörper zumindest teilweise bestehend aus einem gepressten und wärmebehandelten SMC-Pulver, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper eine spanend bearbeitete Oberfläche (5) aufweist, die eine Oberflächenrauigkeit mit arithmetischen Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287:2010 zwischen 0,1 um und 10 um aufweist.
9. Bauteil (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine spanend bearbeitete Oberfläche (5) eine gemittelte Rautiefe Rz nach DIN EN ISO 4287:2010 zwischen 1 um und 50 um aufweist.
10. Bauteil (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das SMC-Pulver Eisen aufweist, wobei der an der spanend bearbeiteten Oberfläche (5) des Bauteilkörpers gemessene Anteil an Eisen maximal 90 m% beträgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
ATA50944/2022A 2022-12-12 2022-12-12 Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit weichmagnetischen Eigenschaften AT526763B1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50944/2022A AT526763B1 (de) 2022-12-12 2022-12-12 Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit weichmagnetischen Eigenschaften
CN202311641779.0A CN118197781A (zh) 2022-12-12 2023-12-01 具有软磁特性的构件及其制造方法和制造设备
US18/527,651 US20240189901A1 (en) 2022-12-12 2023-12-04 Method for manufacturing a component with soft magnetic properties
DE102023134317.3A DE102023134317A1 (de) 2022-12-12 2023-12-07 Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit weichmagnetischen Eigenschaften

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50944/2022A AT526763B1 (de) 2022-12-12 2022-12-12 Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit weichmagnetischen Eigenschaften

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT526763A1 AT526763A1 (de) 2024-06-15
AT526763B1 true AT526763B1 (de) 2024-10-15

Family

ID=91185996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA50944/2022A AT526763B1 (de) 2022-12-12 2022-12-12 Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit weichmagnetischen Eigenschaften

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240189901A1 (de)
CN (1) CN118197781A (de)
AT (1) AT526763B1 (de)
DE (1) DE102023134317A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1737003A1 (de) * 2004-03-31 2006-12-27 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Weichmagnetisches material und pulverkern
DE102015105431A1 (de) * 2015-04-09 2016-10-13 Volkswagen Ag Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Körpers
EP3118868A1 (de) * 2014-03-13 2017-01-18 Hitachi Metals, Ltd. Pulvermagnetkernherstellungsverfahren und pulvermagnetkern
JP2022126604A (ja) * 2021-02-18 2022-08-30 日立金属株式会社 磁性楔の製造方法、磁性楔、回転電機用固定子及び回転電機

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT511919B1 (de) 2011-09-01 2013-09-15 Miba Sinter Austria Gmbh Verfahren zur herstellung eines sinterbauteils
AT521006B1 (de) 2018-01-24 2021-08-15 Miba Sinter Austria Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit weichmagnetischen Eigenschaften

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1737003A1 (de) * 2004-03-31 2006-12-27 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Weichmagnetisches material und pulverkern
EP3118868A1 (de) * 2014-03-13 2017-01-18 Hitachi Metals, Ltd. Pulvermagnetkernherstellungsverfahren und pulvermagnetkern
DE102015105431A1 (de) * 2015-04-09 2016-10-13 Volkswagen Ag Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Körpers
JP2022126604A (ja) * 2021-02-18 2022-08-30 日立金属株式会社 磁性楔の製造方法、磁性楔、回転電機用固定子及び回転電機

Also Published As

Publication number Publication date
US20240189901A1 (en) 2024-06-13
AT526763A1 (de) 2024-06-15
CN118197781A (zh) 2024-06-14
DE102023134317A1 (de) 2024-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3595148B1 (de) Verfahren zur herstellung einer materiallage und eines materiallagengefüges für eine dynamoelektrische rotatorische maschine
DE69821278T2 (de) Magnetkern und Herstellungsverfahren
DE112008000992B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines R-T-B-Sintermagneten
DE112009000919T5 (de) Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Verbundmaterials und magnetisches Verbundmaterial
DE102016119650A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Kernmaterials
DE112016000232T5 (de) Verbundmaterial, Magnetkern für Magnetkomponente, Drossel, Wandler und Stromwandlervorrichtung
DE102016119654A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Kernmaterials
DE112012000967T5 (de) Verfahren zur Herstellung eines Seltenerdmagneten
DE102020130988A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Schichtanordnung aus Elektroblech, danach hergestellte Schichtanordnung, Rotor oder Stator sowie Elektromotor
DE102017223268A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials, magnetisches Material, Hartmagnet, Elektromotor, Starter und Generator
EP2582477B1 (de) Bauelement aus einer eisenbasierten sinterlegierung mit reduzierter metallhaftung und verfahren zu dessen herstellung
DE10150830A1 (de) Weichmagnetismus-Legierungspulver, ein Behandlungsverfahren davon, ein Weichmagnetismus-Legierungsformling und das Herstellungsverfahren davon
WO2013030123A1 (de) Verfahren zur herstellung eines halbzeugs für elektrische kontakte sowie kontaktstück
AT526763B1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit weichmagnetischen Eigenschaften
DE10106172A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus einem weichmagnetischen Verbundwerkstoff
WO2014000916A1 (de) Weichmagnetische komponente und verfahren zur herstellung einer solchen
DE102014222310A1 (de) Weichmagnetisches Element und Herstellungsverfahren eines weichmagnetischen Elements
DE2824257A1 (de) Sinter-bauteil in elektromagnetischen maschinen
AT521006B1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit weichmagnetischen Eigenschaften
DE102008023059B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines magnetisierbaren metallischen Formkörpers
WO2017080935A1 (de) Verfahren zur herstellung eines magnetischen materials und elektrische maschine
EP2376245A1 (de) Vorprodukt für die herstellung gesinterter metallischer bauteile, ein verfahren zur herstellung des vorprodukts sowie die herstellung der bauteile
AT511919B1 (de) Verfahren zur herstellung eines sinterbauteils
DE102015206396A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Verbundwerkstoff-Bauteils
DE102024100601A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten sowie Permanentmagneten in GBD-Ausführung