CH630665A5

CH630665A5 - Dauermagnetlegierung.

Info

Publication number: CH630665A5
Application number: CH744377A
Authority: CH
Inventors: Masaaki Tokunaga; Chitoshi Hagi; Hirokazu Murayama
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1977-06-17
Publication date: 1982-06-30
Also published as: DE2727243A1; GB1576662A; JPS52155124A; CA1075935A; US4284440A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung einer intermetallischen Verbindung aus hauptsächlich Seltenerdmetallen und Kobalt, und insbesondere auf eine Dauermagnetlegierung des RîCon-Typs mit Niedrigseltenerdelementen und Cu-Zusatz. Eine ein Seltenerdmetall oder -metalle enthaltende Legierung, in der der Seltenerdmetallgehalt aus einem oder einer Kombination von zwei oder mehr Seltenerdelementen, insbesondere Sm und/oder Ce (im folgenden mit R bezeichnet), besteht und die ausserdem Co, Fe und Cu enthält, die durch eine Formel (R(Coi_x.yFexCuy)A ausgedrückt werden kann, worin 0,01 ä x äi 0,02,0,05 Si y S 0,25 und 6,5 Si A Si 8,0, ist als Dauermagnetmaterial mit ausgezeichneter Remanenz (Br) und Koerzitivkraft (BHC, iHc) z. B. aus der JA-OS 1397/75 bekannt. In dem aus dieser Legierung hergestellten Dauermagnet wird ein Energieprodukt ((BH)max) bis zu 25 MGOe erhalten, und verschiedene Anwendungen zur optimalen Ausnutzung der Eigenschaft wurden bereits vorgenommen. Jedoch war bei den Magneten dieser Art die zum Ersetzen von Co zur Ausscheidungshärtung erforderliche Cu-Menge gross, so dass sich ein Rückgang des Br-Wertes ergab und nur ein Maximalwert für Br von 10 500 G erhalten werden konnte. Ausserdem brachte die Senkung des Curie-Punkts aufgrund des Kupferersatzes eine Verringerung der Wärmestabilität. Andererseits war, da der Ersatz von Co durch Fe, der zur Steigerung des Br-Wertes wirksam ist, die Koerzitivkraft senkt, wenn die ersetzende Fe-Menge übermässig gross ist, die erwünschte Menge x des Fe-Ersatzes höchstens 0,1. Weiter war der zum Erhalten einer ausreichenden Koerzitivkraft und einer besseren Rechteckigkeit der Hystereseschleife erforderliche A-Wert 7,0-7,5, so dass ein hoher Br-Wert nicht erhältlich war.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dauermagnetlegierung zu entwickeln, mit der ein hohes Energieprodukt erhältlich ist, eine hohe Remanzen beibehalten werden kann und eine hohe Koerzitivkraft erreichbar ist.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine Dauermagnetlegierung auf Seltenerdelement-Kobalt-Eisen-Kupfer-Basis, mit dem Kennzeichen, dass sie im wesentlichen aus einer Zusammensetzung entsprechend der Formel

R( Co i _x-y-zEexCuyMz)A

besteht, worin R ein oder mehrere Seltenerdelemente und M ein oder mehrere Elemente der Gruppe Si, Ti, Zr, V, Nb, Cr und 5 Mo bedeuten und 0,01 S x S 0,40,0,02 iyè 0,25,0,001 S z à 0,15 und 6,5 ^ A ^ 8,3.

Bei dieser Dauermagnetlegierung ist dank des neuen Zusatzes die zur vollen Ausscheidungshärtung erforderliche Cu-Ersatzmenge verringert, und dadurch erhält man eine Dauer-io magnetlegierung mit besseren magnetischen Eigenschaften.

Die Erfindung wird anhand einiger Beispiele und der Zeichnungsdiagramme näher erläutert; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen dem Energieprodukt ((BH)max) und dem Wert A für ver-15 schiedene Si-Zusatzmengen gemäss Beispiel 3;

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Zr-Menge und den Werten von (BH)max, Br und bHc, die mit Legierungen der Sm (Co0,72-zFe0,09Cu0,09Zrz)7,5-Serie erhalten wurden; und 20 Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Cu-Menge und den Werten von (BH)max, Br und BHC, die mit Legierungen der Sm (Co0,79-y Fe0 2CUyZr00i)7,3-Serie erhalten wurden.

Die Erfinder fanden als Ergebnis verschiedener Versuche, 25 dass die zur Ausscheidungshärtung zwecks Erhaltens eines ausreichenden iHc-Wertes erforderliche Cu-Substitutionsmenge für Co durch Zusatz eines oder mehrerer der Elemente Si, Ti, Zr, V, Nb, Cr und/oder Mo verringert werden kann. Der Zusatz dieser Elemente verringert allgemein den Br-Wert und den 30 Curie-Punkt, wie es der Zusatz von Cu zur Folge hat. Erfin-dungsgemäss erhöhen sich jedoch sowohl der Br-Wert als auch der Curie-Punkt, da sich durch den erfindungsgemässen Zusatz die Cu-Ersatzmenge verringern lässt. Infolgedessen hat der Zusatz dieser Elemente den Vorteil, dass der die mit Cu-Zusatz 35 versehenen RîCon-Typ-Magnete sowohl hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften als auch hinsichtlich der Wärmestabilität verbessern kann.

Wenn die Zusatzmenge von Si, Ti, Zr, V, Nb, Cr und/oder Mo kleiner als 0,001, ohne den Wert von 0,001 zu erfassen, ist, 40 ist es schwierig, die Cu-Ersatzmenge zu verringern. Andererseits ergibt der Zusatz dieser Elemente oberhalb 0,15 eine Verschlechterung sowohl der magnetischen Eigenschaften aufgrund des Abfalls des Br-Wertes als auch der Wärmestabilität aufgrund des Abfalls des Curie-Punkts und macht die Legierung 45 für einen Dauermagnet ungeeignet.

Durch Fe-Zusatz lassen sich der Br-Wert und der Koerzitiv-kraftwert steuern. Allgemein senkt die Verringerung der Menge von zusätzlichem Fe den Br-Wert, und ein übermässiger Fe-Zusatz senkt die Koerzitivkraft. Andererseits verringert, 50 wenn die erfindungsgemässen Zusätze zugesetzt werden, der Anstieg der Fe-Substitutionsmenge, die zum Steigern des Br-Wertes wirksam ist, nicht die Koerzitivkraft, und daher kann die Fe-Substitutionsmenge in grösseren Grenzen als in dem Fall gehalten werden, wo solche Zusätze nicht vorliegen. Wenn 55 die Cu-Substitutionsmenge geringer als 0,02 ist, führen die Zusätze gemäss der Erfindung nicht zu einer für den sog. Aus-scheidungshärtungstyp-Dauermagnet ausreichenden Koerzitivkraft. Eine Cu-Substitutionsmenge von mehr als 0,25 führt zu einer Verringerung des Br-Wertes, so dass die Erfindung nicht 60 mehr wirksam ausnutzbar ist. Weiter können der Zusatz von Si, Ti, Zr, V, Nb, Cr und/oder Mo den zum Erhalten einer ausreichenden Koerzitivkraft geeigneten A-Wert steigern. Und zwar kann der A-Wert durch den Zusatz dieser Elemente von 6,5 auf 7,5-8,3 angehoben werden. Es ist offensichtlich, dass der Zusatz 65 der erwähnten Elemente auch in dieser Hinsicht wirksam ist.

Die Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele näher erläutert werden.

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Beispiel 1

Eine Legierung Sm (Co0,8i Fe0,i Cu0,08 Sio,oi)7,o wurde durch elektrisches Lichtbogenschmelzen hergestellt und nach Grobzerkleinerung in einem Eisenmörser mit Toluol in einer Schwingungsmühle zu feinem Pulver pulverisiert. Dieses fein zerkleinerte Pulver wurde unter Kompression in einem Magnetfeld von 8 KOe unter Verwendung einer Metallform mit einem Druck von 5 t/cm2 geformt. Das komprimierte Pulver wurde dann bei 1200 °C 1 h in Ar-Atmosphäre gesintert. Die erhaltenen magnetischen Eigenschaften des gesinterten Produkts waren Br = 9500 G, BHC = 4000 Oe, [Hc = 4200 Oe und (BH)max = 20 MGOe.

Weiter wurde dieses Produkt 2 h bei 800 °C gealtert. Die magnetischen Eigenschaften des so erhaltenen gealterten Produkts waren Br = 9500 G, BHC = 5200 Oe, [Hc = 5500 Oe und (BH)max = 22 MGOe.

Beispiel 2

Eine Legierung Sm (Co0,8i Fe0,i2 Cu0,05 Cr0,02)7,5 wurde durch elektrisches Lichtbogenschmelzen hergestellt und in gleicher Weise wie im Beispiel 1 zerkleinert. Das pulverisierte Pulver wurde dann in einem Magnetfeld von 15 KOe ausgerichtet und dann bei einem Druck von 3 t/cm2 unter Verwendung einer statischen hydraulischen Presse durch Kompression geformt. Der so erhaltene Formkörper wurde im Vakuum bei einer Temperatur von 1200 °C 1 h gesintert. Die erhaltenen magnetischen Eigenschaften waren Br = 10 800 G, BHC = 5000 Oe, iHc = 5200 Oe und (BH)max = 27,3 MGOe.

Beispiel 3

Legierungen, die durch die Formeln Sm (Co0,75 Fe0,i0 Cu0>i5)a> Sm(Co0,79 Fe0,i2 Cu0io8 SÌo,oi)a ur*d Sm(Coo,8o Feo,15 Cuo,o3 Sì0,o2)a wiedergegeben werden und ausserdem mit verschiedenen Werten von A bezeichnet sind, wurden geschmolzen, und jede Probe wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 2 behandelt. Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen (BH)max und dem Wert von A für die drei Arten von Legierungsproben zeigt. In Fig. 1 entsprechen die Kurve 1 Sm (Coo,75 Feo,io Cuo,i5)a> die Kurve 2 Sm (Co0jg Feo,12 Cuo.os SÌo,oi)a und die Kurve 3 Sm (Co0,8o Fe0,i5 Cu0,03 Sì0,o2)a- Wie dieses Diagramm zeigt, kann man feststellen, dass sich die erforderliche Cu-Substitutionsmenge verringert, wenn die Si-Zusatzmenge steigt, und dass man bei einem höheren A-Wert einen höheren (BH)raax-Wert erhält.

Beispiel 4

Eine aus Sm0,9 Y0,i (Co0,73 Fe0,i5Cu0iii Nb0,0i)7,2 bestehende Legierung wurde durch Hochfrequenzschmelzen hergestellt. Die so erzeugte Legierung wurde mit einem Backenbrecher zerkleinert und mit einem Mahlwerk zu Pulver gemahlen, das dann mit einer Strahlmühle unter Verwendung von N2-Gas als Pulverisierungsmittel zu feinem Pulver zerkleinert wurde. Die Pulver wurden dann magnetisch in einem Magnetfeld von 15 KOe ausgerichtet und durch Kompression mit einer statischen hydraulischen Presse bei einem Druck von 3 t/cm2 geformt. Der so geformte Formkörper wurde 1 h bei 1180 °C im Vakuum gesintert. Nach dem Sintern wurde er bei 1180 °C 30 min zur Lösungsglühung behandelt und dann in Wasser abgeschreckt. Er wurde ausserdem einer Alterung von 2 h bei 800 °C unterworfen.

Die magnetischen Eigenschaften des so erhaltenen Produkts waren folgende:

Br 10 600 G

BHC 6 200 Oe

,HC 6 500 Oe

(BH)max 27,5 MGOe

Beispiel 5

Eine aus Sm (Co0,708 Fe0i2 Cu0,08 Zr0i0i2)7,6 bestehende Legierung wurde zu feinem Pulver verarbeitet und in der gleichen Weise, wie im Beispiel 4 beschrieben, geformt. Das geformte 5 Produkt wurde dann 2 h bei 1190 °C im Vakuum gesintert. Nach dem Sintern wurde es 1 h bei 1170 °C zur Lösungsglühung behandelt und in Ar-Gasatmosphäre abgeschreckt.

Die magnetischen Eigenschaften des Produkts waren folgende.

10 Br 11 200 G

BHC 1 000 Oe

,HC 1 000 Oe

Dieses Produkt wurde ausserdem 1 h bei 800 °C gealtert 15 und dann nach und nach mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 1 °C/min abgekühlt. Die erhaltenen magnetischen Eigenschaften waren dann folgende:

Br 11 200 G

bHc 5 500 Oe

20 [Hc 5 800 Oe

(BH)max 29,5 MGOe

Beispiel 6

Eine aus Sm (Co0,662 Feo,22 Cuo.i 1 Tia008)7i5 bestehende Legie-25 rung wurde geschmolzen, pulverisiert, gesintert und wärmebehandelt, wie im Beispiel 5 beschrieben ist. Die magnetischen Eigenschaften des Produkts waren folgende:

Br 11 300 G

bHc 5 000 Oe

30 iHc 5 400 Oe

(BH)max 28,5 MGOe

Beispiel 7

Eine aus Sm (C00 727 Feo,17 Cuo.og V0005 Nbo,008)7,2 bestehende 35 Legierung wurde in gleicher Weise, wie im Beispiel 4 beschrieben, zu Pulver verarbeitet und geformt, um ein Formprodukt zu erhalten, das dann 2 h bei 1180 °C im Vakuum gesintert und durch Blasen von Ar-Gas abgeschreckt wurde. Das Produkt zeigte die folgenden magnetischen Eigenschaften: 40 Br 10 780 G

BHC 950 Oe

,HC 1 050 Oe

Das gleiche Produkt wurde weiter einer vielstufigen Alte-45 rung unterworfen, die bei 800 °C begann und mit um je 100 °C herabgesetzter Alterungstemperatur bis 400 °C fortgesetzt wurde. Bei jeder Temperaturstufe wurde das Produkt zwei Stunden gehalten. Die dadurch erhaltenen magnetischen Eigenschaften waren folgende:

50 Br 10 780 G

bHc iHc

(BH)max

5 800 Oe

6 200 Oe

29,0 MGOe

Beispiel 8

Aus Sm (Coot72-z Fe0,i9 Cuo,o9 Zrz)7,5 (z: 0,0,0025,0,005,0,01, 0,02,0,03) bestehende Legierungen wurden feinpulverisiert und unter Druck geformt. Die so erhaltenen Produkte wurden 2 h 60 bei 1190 °C im Vakuum gesintert. Nach dem Sintern wurden sie zur Lösungsglühung behandelt, in Wasser abgeschreckt und dann bei 800 °C gealtert. Nach einem 1 stündigen Halten bei 800 °C wurden sie allmählich mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 0,7 °C/min bis 400 °C abgekühlt. Fig. 2 zeigt die 65 Beziehung des z-Wertes zu den Werten von Br, BHC und (BH)raax. Wenn z wächst, verringert sich r, während bHc steigt, und (BH)max erreicht den Maximalpunkt, wenn Zr nahe z = 0,01 liegt. Dies zeigt, dass der Zr-Zusatz zum Steigern des BHC-Wer-

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tes wirksam ist, obwohl gleichzeitig eine Senkung des Br-Wertes auftritt.

Beispiel 9

Aus Sm (Co0,79-y Fe0i2 Cuy Zr0,oi)7,3 (y: 0,07,0,08,0,09,0,10, 0,11,0,12,0,13) bestehende Legierungen wurden gemahlen, gesintert und wärmebehandelt, wie im vorstehenden Beispiel 8 beschrieben ist. Fig. 3 zeigt die Wirkung des y-Wertes auf die Werte von Br, BHC und (BH)max. In einem Bereich, wo Br bei fallendem y-Wert steigt, zeigt der ßHc-Wert seinen Maximalpunkt bei y = 0,1, und der (BH)max-Wert wird etwa bei y = 0,09-0,1 am grössten.

Beispiel 10

Die Tabelle 1 zeigt die magnetischen Eigenschaften der eine Mehrzahl von Zusätzen enthaltenden Legierungen. Die Produkte wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 4 hergestellt.

s Tabelle 1

Magnetische Eigenschaften Art der Legierung Br BHC (BH)max ioSm(Cooi74gFeotj2Cugf]2^^*0,005 10600G 5500 0e 27,0MGOe Tio,007)73

Sm(Co0,748Fe0,i2Cu0il2Mo0i0o5 10500G 5800 0e 27,1 MGOe Zr0,007)7,3

Sm(Cooj48Feoiì2Guoii2Sio,oo3 10 500G 6000Oe 27,3 MGOe 15 Zr0,009)7,3

g

2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Dauermagnetlegierung auf Seltenerdelement-Kobalt-Eisen-Kupfer-Basis, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus einer Zusammensetzung entsprechend der Formel

R(CO 1 -x-y-zE ^xCUyM2)A

besteht, worin R ein oder mehrere Seltenerdelemente und M ein oder mehrere Elemente der Gruppe Si, Ti, Zr, V, Nb, Cr und Mo bedeuten und 0,01 5! x ^ 0,40,0,02 Si y Si 0,25,0,001 z ^ 0,15 und 6,5 i Ai 8,3.

2. Dauermagnetlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R Sm ist, x = 0,1, y = 0,08, z = 0,01 und A = 7,0.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Dauermagnetlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R Sm ist, x = 0,12, y = 0,05, z = 0,02 und A = 7,5.

4. Dauermagnetlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R Sm ist und M Si ist.

5. Dauermagnetlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 0,1 ^ x ^ 0,40.

6. Dauermagnetlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 7,5 ^ A ^ 8,3.