Dauermagnet und Verfahren zu dessen Herstellung In der Magnetindustrie werden die viel seitigsten Massnahmen ergriffen, um eine Ver besserung der magnetischen Gütewerte her beizuführen.
Auf der Suche nach neuen Möglichkeiten eines Dauermagneten von ganz besonderer Magnetkraft wurde auf das Uranmetall zu rückgegriffen. Die Literatur besagt lediglich, dass das Uranmetall magnetisch sein kann, ohne aber nähere Einzelheiten auszusprechen. Das bisher bekannte Uranmetall wird nach den verschiedensten Methoden, z. B. auch durch eine Reduktion der Oxyde, hergestellt, ohne dass irgendwie ermittelt werden konnte, dass man überhaupt ein Metall mit besonde ren magnetischen Eigenschaften zu erhalten vermag.
Es wurde nun gefunden, dass Uran in der Form eines Metallskelettes überraschend hohe dauermagnetische Eigenschaften be sitzt. Unter einem Metallskelett versteht man einen grossoberflächigen, schwamm artigen Aufbau der Metalles, wie er z. B. durch Behandlung einer Uran-Silizium-Le- gierung mit alkalihaltigen Laugen erhalten wird, wobei das Silizium unter Bildung zahl reicher feiner Kanäle bzw. Poren aus der Legierung in Form eines Alkalisilikates aus gelaugt wird.
Es hat sich ferner überraschenderweise ergeben, dass auch andere Einzelmetalle und Metallegierungen mit dauermagnetischen Eigenschaften in Form der genannten Metall skelette eine erhöhte dauermagnetische Kraft besitzen: Vorliegende Erfindung betrifft daher einen Dauermagneten, welcher dadurch ge kennzeichnet ist, dass er mindestens ein Metall mit dauermagnetischen Eigenschaften in Form eines Metallskelettes enthält.
Solche Metallskelettmagnete kann man in ähnlicher Weise wie das oben genannte Uranmetallskelett herstellen.
Vorliegende Eründung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Dauer magneten, dadurch gekennzeichnet, dass man aus einer Metallegierung, welche min destens eine dauermagnetische, in einem Lösungsmittel unlösbare Komponente und eine in einem solchen Lösungsmittel lösbare Komponente enthält, die letztere unter Zurücklassung der magnetischen Kompo nente in Skelettform herauslöst und das so erhaltene Metallskelett zu den Dauermagne ten formt.
Hierbei kann man in der Praxis zweck mässig dergestalt verfahren, dass man die benötigten Metalle einzeln als Metallpulver herstellt und diese allein oder zusammen mit andern Metallpulvern verarbeitet. Man kann aber die Metalle, welche später als Metall- skelette vorliegen sollen, in Form ihrer Oxyde vermischen und zu einer Legierung verar beiten, die eine lösbare Komponente enthält. Als letztere kommt vor allem bei Uran das Silizium in Betracht, z. B. wird man die Uranoxyde zwecks Erreichung der höchsten Magnetkraft mit reinem Siliziumpulver redu zieren und daraus den " Siliziuminhalt aus laugen.
Andere Metalle können anstatt mit Silizium auch mit Aluminium oder Ge mischen bzw. Legierungen von Silizium oder Aluminium versehen und zur Herstellung der Skelettform mit alkalihaltigen Lösungs mitteln behandelt werden. Bei der Zugabe von Silizium bilden sich häufig Silizide, welche durch eine thermische Behandlung in eine Legierung, die das Silizium in auslaug- barer Form enthält, überzuführen sind.
Die so erhaltenen metallischen Legierun gen sind meistens in Pulverform und man wird sie, falls zusätzlich noch andere Metalle mit und ohne Skelettform vorgesehen sind, mit diesen Metallpulvern mischen und zu dem Metallkörper weiterverarbeiten. Der so erhaltene Magnetkörper kann jede beliebige Form besitzen.
Die Verformung der Skelettmetallpulver zu dem Magnetkörper kann durch die in der Pulvermetallurgie in der Praxis bekannten Arbeitsmethoden, sei es einzeln oder in Kom bination, erfolgen, z. B. durch Pressung, Sinterung, Tränkung usw. Dabei können die Skelettmetallpulver allein oder zusammen mit andern Metallpulvern verformt werden. Die verschiedenen Verformungsprozesse müs sen so durchgeführt werden, dass die Skelett form der einzelnen Metalle nicht verloren geht, diese müssen also unter deren Schmelz punkt, vorzugsweise bei Sintertemperatur, verformt werden.
Die Dauermagnete unter Zuhilfenahme eines Metallskelettes können aus Einzel metallen oder verschiedenen Metallen bzw. Metallegierungen bestehen, wobei die ver schiedenen Kombinationen von Metallen in Skelettform mit dauermagnetischen und fehlenden dauermagnetischen Eigenschaften, mit Metallen in anderer als Skelettform mit dauermagnetischen oder fehlenden dauer magnetischen Eigenschaften vorliegen kön nen. Wesentlich ist, dass mindestens ein Metall mit dauermagnetischen Eigenschaften in Skelettform vorliegt. Von den vielen Mög lichkeiten kann man z. B. folgende Gruppen unterscheiden <I>Gruppe</I> r Ein Metall als Metallskelett mit dauer magnetischen Eigenschaften, z. B. Uran mit 99,9% und mehr, Eisen bis zu 99,8% und mehr usw.
Hier handelt es sich um Einzel metalle, die als Metallskelett nach dem später erwähnten Beispiel vorzugsweise aus U30, sinngemäss hergestellt werden. Gruppe <I>2</I> Mindestens zwei Metalle, die alle in Form eines Metallskelettes vorliegen, wobei min destens eines dauermagnetische Eigenschaf ten besitzt.
<I>Beispiele</I> Uran und Eisen; Uran und Nickel und/ oder Kobalt; Eisen und Nickel und /oder Kobalt und dergl. Komponenten; Uran, Eisen, Nickel und/ oder Kobalt; Uran, Eisen, Mangan, Nickel und/ oder Kobalt.
Da Nickel und Kobalt meistens vergesell schaftet vorkommen, werden Nickel und Kobalt meistens gleichzeitig vorhanden sein. Gruppe <I>3</I> Mindestens zwei Metalle, von denen min destens eines in Skelettform und mindestens eines in anderer Form vorliegt, wobei min destens ein Metall in Skelettform dauer magnetische Eigenschaften besitzt.
Beispiele Uran als Metallskelett und Eisen als Nichtskelett; Eisen als Metallskelett und Nickel und/ oder Kobalt als Nichtskelett; Uranmetallpulver wird als Metallskelett hergestellt, dagegen die andern Metalle nicht 0,5% Uran steigend bis zu 80 % Eisen fallend bis zu 10,4 /o Mangan steigend bis zu 1 % Silizium gleichbleibend 8 % Nickel und/oder Kobalt gleichbleibend bis zu 0,10/, Kohlenstoff gleichbleibend bis zu Es kann auch so gearbeitet werden, dass anstelle des einen Metalls Uran und zusätz lich noch Eisen als Metallskelett vorliegen, die andern Metalle dagegen in anderer Form.
Oder aber: Uran-Eisen-Nickel und/ oder Ko balt liegen als Metallskelett vor, die andern dagegen nicht.
Oder es wird auf Uran ganz verzichtet und sodann die folgende Legierung - als Bei spiel betrachtet - hergestellt: Bis zu 800/0 Eisen, bis zu 10% Nickel und/oder Kobalt, bis zu 90/" Mangan, der Rest von<B>10/0</B> verteilt sich auf Silizium bzw. Kohlenstoff, letzterer nicht mehr als 0,5% C enthaltend.
Eisen ist hierbei Metallskelett, die übrigen Metalle dagegen nicht. Oder Eisen und Nickel und/oder Kobalt bilden das Metallskelett, dagegen die andern Begleitmetalle nicht. <I>Gruppe 4</I> Es handelt sich um eine Untergruppe zu der Gruppe 3, wonach sämtliche Metalle mit dauermagnetischen Eigenschaften in Skelett form, die andern nichtmagnetischen Metalle in anderer Form vorliegen.
Beispiel Uran oder Eisen bilden sich in Skelett form, die Begleitmetalle wie Silizium, Titan, Vanadin, Wolfram, Molybdän und andere mehr befinden sich in anderer Form. Die obigen Begleitmetalle können z. B. in Mengen bis insgesamt 6% vorhanden sein.
Zur Herstellung eines Dauermagneten ge mäss der bereits oben allgemein beschriebenen Methode kann z. B. für einen Uran-Dauer- 70 % Uran (Skelett) 10 % Eisen 10,90/, Mangan etwa 1 % Silizium 8 /o Nickel und/oder Kobalt 0,1 /a Kohlenstoff magneten das im Schweizer Patent Nr. 333263 beschriebene Verfahren Anwendung finden. Danach wird aus Uranoxyden und Silizium durch verschiedene Behandlungen unter Bildung von Siliziden und deren Umwand lung eine Uran-Siliziumlegierung herge stellt,
welche das Silizium in einer durch Alkalilaugen extrahierbaren Form enthält, und aus der dann durch solche Laugen das Silizium aus der so behandelten Legierung unter Zurücklassung eines Uranpulvers aus gelaugt wird. Das so erhaltene Pulver wird z. B. durch Sinterung zu dem gewünschten Magneten geformt. Bei Magneten aus mehre ren Metallen werden z.
B. die einzelnenMetalle gemischt und zusammengesintert, oder die entsprechenden Metalloxyde werden mit reinem Silizium derart reduziert, dass eine Legierung, welche Silizium in auslaugbarer Form enthält, entsteht, wonach dann der Siliziumgehalt ausgelaugt und das übrig bleibende Metallskelett zu einem Magneten geformt wird.
Es wurde ferner gefunden, dass man die Magnetkraft der genannten Dauermagnet- Skelette durch eine Nachbehandlung, be stehend aus ein- oder mehrmaligem Anlassen bei erhöhten Temperaturen, wie z. B. bei etwa 500 C, erheblich verbessern kann.
Permanent magnet and process for its production In the magnet industry, the most diverse measures are taken to improve the magnetic quality values.
In the search for new possibilities of a permanent magnet with a very special magnetic force, the uranium metal was used. The literature only says that the uranium metal can be magnetic, but without giving further details. The previously known uranium metal is made by a variety of methods, for. B. also by a reduction of the oxides, without it being possible to determine in any way that a metal with special magnetic properties can be obtained.
It has now been found that uranium in the form of a metal skeleton has surprisingly high permanent magnetic properties. A metal skeleton is a large-area, sponge-like structure of the metal, as it is e.g. B. is obtained by treating a uranium-silicon alloy with alkaline alkalis, the silicon being leached out of the alloy in the form of an alkali silicate with the formation of numerous fine channels or pores.
It has also surprisingly been found that other single metals and metal alloys with permanent magnetic properties in the form of the metal skeletons mentioned have an increased permanent magnetic force: The present invention therefore relates to a permanent magnet which is characterized in that it contains at least one metal with permanent magnetic properties Contains the shape of a metal skeleton.
Such metal skeleton magnets can be manufactured in a manner similar to the above-mentioned uranium metal skeleton.
The present invention also relates to a method for producing a permanent magnet, characterized in that a metal alloy which contains at least one permanent magnetic component which is insoluble in a solvent and a component which is soluble in such a solvent is used to convert the latter, leaving behind the magnetic component dissolves out in skeletal form and the metal skeleton thus obtained forms the permanent magnets.
In practice, one can expediently proceed in such a way that the required metals are produced individually as metal powders and these are processed alone or together with other metal powders. But you can mix the metals, which are later to be present as metal skeletons, in the form of their oxides and process them into an alloy that contains a detachable component. In the case of uranium, silicon comes into consideration as the latter, e.g. B. one will reduce the uranium oxides in order to achieve the highest magnetic force with pure silicon powder and leach out the "silicon content.
Other metals can be mixed with aluminum or mixtures or alloys of silicon or aluminum instead of silicon and treated with alkaline solvents to produce the skeletal shape. When silicon is added, silicides are often formed which, by means of thermal treatment, have to be converted into an alloy that contains the silicon in leachable form.
The metallic alloys obtained in this way are mostly in powder form and, if other metals with and without skeletal form are also provided, they will be mixed with these metal powders and processed further to form the metal body. The magnetic body thus obtained can have any shape.
The deformation of the skeleton metal powder to the magnetic body can be done by the working methods known in powder metallurgy in practice, be it individually or in combination, for. B. by pressing, sintering, impregnation, etc. The skeleton metal powder can be deformed alone or together with other metal powders. The various deformation processes must be carried out in such a way that the skeletal shape of the individual metals is not lost, i.e. they must be deformed below their melting point, preferably at sintering temperature.
The permanent magnets with the aid of a metal skeleton can consist of individual metals or different metals or metal alloys, with the various combinations of metals in skeletal form with permanent magnetic and missing permanent magnetic properties, with metals in other than skeletal shape with permanent magnetic or missing permanent magnetic properties . It is essential that at least one metal with permanent magnetic properties is in skeletal form. Of the many possibilites you can z. B. distinguish the following groups <I> Group </I> r A metal as a metal skeleton with permanent magnetic properties, e.g. B. uranium with 99.9% and more, iron up to 99.8% and more, etc.
These are individual metals that are produced as a metal skeleton according to the example mentioned later, preferably from U30. Group <I> 2 </I> At least two metals, all of which are in the form of a metal skeleton, at least one of which has permanent magnetic properties.
<I> Examples </I> uranium and iron; Uranium and nickel and / or cobalt; Iron and nickel and / or cobalt and the like components; Uranium, iron, nickel and / or cobalt; Uranium, iron, manganese, nickel and / or cobalt.
Since nickel and cobalt mostly occur together, nickel and cobalt will mostly be present at the same time. Group <I> 3 </I> At least two metals, of which at least one is in skeletal form and at least one is in another form, with at least one metal in skeletal form having permanent magnetic properties.
Examples of uranium as a metal skeleton and iron as a non-skeleton; Iron as a metal skeleton and nickel and / or cobalt as a non-skeleton; Uranium metal powder is produced as a metal skeleton, on the other hand the other metals not 0.5% uranium increasing up to 80% iron decreasing up to 10.4 / o manganese increasing up to 1% silicon constant 8% nickel and / or cobalt constant up to 0, 10 /, carbon constant up to. It is also possible to work in such a way that instead of one metal, uranium and additionally iron are present as a metal skeleton, while the other metals are in a different form.
Or: uranium-iron-nickel and / or cobalt are in the form of a metal skeleton, while the others are not.
Or uranium is completely dispensed with and the following alloy - considered as an example - is produced: up to 800/0 iron, up to 10% nickel and / or cobalt, up to 90% manganese, the rest of <B> 10/0 </B> is distributed over silicon or carbon, the latter not containing more than 0.5% C.
Here, iron is a metal skeleton, whereas the other metals are not. Or iron and nickel and / or cobalt form the metal skeleton, while the other accompanying metals do not. <I> Group 4 </I> This is a subgroup of group 3, according to which all metals with permanent magnetic properties are in skeletal form, the other non-magnetic metals in a different form.
For example, uranium or iron are formed in skeletal form, the accompanying metals such as silicon, titanium, vanadium, tungsten, molybdenum and others are in a different form. The above accompanying metals can e.g. B. be present in amounts up to a total of 6%.
To produce a permanent magnet according to the method already described generally above, z. B. for a uranium permanent 70% uranium (skeleton) 10% iron 10.90 /, manganese about 1% silicon 8 / o nickel and / or cobalt 0.1 / a carbon magnet that is described in Swiss Patent No. 333263 Procedure apply. Then a uranium-silicon alloy is produced from uranium oxides and silicon through various treatments with the formation of silicides and their conversion.
which contains the silicon in a form that can be extracted by alkali lyes, and from which the silicon from the alloy treated in this way is then leached by such lyes, leaving behind a uranium powder. The powder thus obtained is z. B. formed into the desired magnet by sintering. For magnets made of several metals z.
B. the individual metals mixed and sintered together, or the corresponding metal oxides are reduced with pure silicon in such a way that an alloy which contains silicon in leachable form is created, after which the silicon content is then leached and the remaining metal skeleton is shaped into a magnet.
It has also been found that the magnetic force of said permanent magnet skeletons by an aftertreatment, be standing from one or more times tempering at elevated temperatures, such. B. at about 500 C, can improve significantly.