CH646198A5

CH646198A5 - Zur herstellung eines dauermagneten geeignete legierung.

Info

Publication number: CH646198A5
Application number: CH524281A
Authority: CH
Inventors: Camillo Dr Herget; Hans-Guenter Dr Domazer; Mircea Dr Velicescu
Original assignee: Goldschmidt Ag Th
Priority date: 1980-10-25
Filing date: 1981-08-14
Publication date: 1984-11-15
Also published as: GB2086422B; DE3040342C2; DE3040342A1; NL8104193A; FR2492845B1; FR2492845A1; JPS6127457B2; GB2086422A; US4382061A; JPS57104644A

Description

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PATENTANSPRUCH Zur Herstellung eines Dauermagneten geeignete Legierung auf der Basis einer Kobalt-Seltene-Erdmetall-Legierung im Atomverhältnis 5:1 bis 7:2, wobei die Seltene-Erdmetall-Komponente aus mindestens 3 verschiedenen Seltenen Erdmetallen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Seltene-Erdmetall-Komponente aus 40 bis 60 Atom-% Samarium, 15 bis 30 Atom-% Lanthan, 15 bis 30 Atom-% Neodym, Rest herstellungsbedingter Gehalt an anderen Seltenen Erdmetallen, gebildet ist.

Die Erfindung betrifft eine zur Herstellung eines Dauermagneten geeignete Legierung auf der Basis einer Kobalt-Sel-tene-Erdmetall-Legierung im Atomverhältnis 5:1 bis 7:2, wobei die Seltene-Erdmetall-Komponente aus mindestens 3 verschiedenen Seltenen Erdmetallen besteht.

Aus der DE-OS 15 58 550 ist ein Dauermagnet bekannt, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er aus feinen dauermagnetischen Teilchen aufgebaut und dessen wesentlicher Bestandteil MsR ist, wobei M = Co oder eine Kombination von Co mit einem oder mehreren der Elemente Fe, Ni und Cu, und R = La, Th oder eine Kombination von Th mit einem oder mehreren der Elemente der Seltenen Erden oder eine Kombination von mindestens drei Elementen der Seltenen Erden bedeutet. Dabei wird in der Offenlegungsschrift darauf hingewiesen, dass der aus diesen Legierungen bestehende Dauermagnet bei einer Temperatur möglichst nahe unter dem Schmelzpunkt in einer gegen oxydierende Einflüsse schützenden Atmosphäre homogenisiert werden soll, damit sich die gewünschten Verbindungen ausbilden.

Es ist ferner aus der DE-AS 21 42 368 bekannt, gesinterte intermetallische Verbindungen aus Kobalt und Samarium für Dauermagnete zu nutzen, wobei die gesinterte intermetallische Verbindung gekennzeichnet ist durch eine Zusammensetzung aus a) Samarium und Praseodym zu 36 bis 39% bei einem Kobaltgehalt von 61 bis 64%, wobei der Praseodymgehalt zwischen 10 und 90% des Gehaltes an Seltenem Erdmetall beträgt, oder b) Samarium und Lanthan zu 34 bis 39% bei einem Kobaltgehalt von 61 bis 66%, wobei der Lanthangehalt zwischen 10 und 90% des Gehaltes an Seltenem Erdmetall beträgt, oder c) Samarium und Cer zu 34 bis 40% bei einem Kobaltgehalt von 60 bis 66%, wobei der Cergehalt zwischen 10 und 90% des Gehaltes an Seltenem Erdmetall beträgt, oder d) Samarium und Cer-Mischmetall zu 34 bis 39% bei einem Kobaltgehalt von 61 bis 66%, wobei der Cer-Mischme-tallgehalt zwischen 10 und 90% des Gehaltes an Seltenem Erdmetall beträgt.

In einem Unteranspruch wird darauf Bezug genommen, dass Lanthan durch ein Seltenes Erdmetall, das aus Cer, Neodym, Praseodym, Yttrium und Mischungen dieser Metalle besteht, in einer Menge ersetzt ist, so dass Lanthan in einer Mindestmenge von 10% des Gehaltes an Seltenem Erdmetall vorhanden bleibt.

Auch in dieser Auslegeschrift wird daraufhingewiesen, dass sich die Eigenschaften eines aus der gesinterten intermetallischen Verbindung hergestellten Dauermagneten noch dadurch weiter steigern lassen, dass der Dauermagnet bei einer Temperatur von 400 °C unterhalb der Sintertemperatur während 24 h in neutraler Atmosphäre wärmeausgelagert wird.

Auch aus einer Vielzahl weiterer Veröffentlichungen wird dem Fachmann die Lehre gegeben, Kobalt-Seltene-Erdmetall-Legierungen des vorgenannten Legierungstyps zwecks Erhalt optimaler Eigenschaften zu tempern.

Dieser Temperungsschritt erfordert aber einen hohen Zeitaufwand, da die Temperung normalerweise über einen Zeitraum von mehreren Stunden erfolgt. Ausserdem ist der Energieverbrauch beachtlich, da bei der Temperung eine Temperatur von etwa 800 bis 900 °C eingehalten werden muss.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kobalt-Seltene-Erdmetall-Legierungen zu finden, welche dieser Temperung nicht bedürfen und dennoch Eigenschaften aufweisen, wie sie sonst nur durch eine Temperung zu erzielen sind.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass Kobalt-Seltene-Erdmetall-Legierungen eines Atomverhältnisses von 5:1 bis 7:2 dann einer Temperung nicht bedürfen, wenn die Seltene-Erdmetall-Komponente aus 40 bis 60 Atom-% Samarium, 15 bis 30 Atom-% Lanthan, 15 bis 30 Atom-% Neodym, Rest herstellungsbedingter Gehalt an anderen Seltenen Erdmetallen, gebildet ist.

Dieser abweichende Gehalt der erfindungsgemässen Legierungen war für den Fachmann völlig überraschend und durch keine der Veröffentlichungen nahegelegt.

Für den praktischen Einsatz dieser Kobalt-Seltene-Erd-metall-Legierungen als Dauermagnete bedeutet dies eine wesentliche Vereinfachung des Herstellverfahrens, verbunden mit verringertem Zeit- und Energiebedarf. Hierdurch wird es möglich, diese Legierungen zu einem relativ niedrigen Preis herzustellen und sie dadurch einer breiteren Verwendung zugänglich zu machen. Dabei ist von besonderem Wert, dass die Seltenen-Erdmetall-Komponenten Lanthan und Neodym zu den in der Natur verhältnismässig häufig vorkommenden Seltenen Erden gehören, so dass es bezüglich der Verfügbarkeit dieser Legierungsbestandteile keine Schwierigkeiten gibt.

In der folgenden Tabelle werden die magnetischen Eigenschaften nicht erfindungsgemässer und erfindungsgemässer Kobalt-Seltene-Erdmetall-Magnete vom Verbindungstyp

(Sm, La, Nd)Cos miteinander verglichen. Die Legierungen 1,2,6 und 7 sind nicht erfindungsgemäss. Diesen nicht erfindungsgemässen Legierungen sind die Legierungen 3,4 und 5 als erfindungs-gemässe gegenübergestellt.

nicht

erfindungsgemäss

nicht

erfin

dungsge

mäss

1

2

34 3** 4*

4**

5 6 7

Sm

0,53

0,53 0,53

0,60 0,6 0,4

La

0,06

0,10

0,15 0,18

0,15 -

Nd

0,29

0,26

0,21 0,18

0,24 0,4 0,6

andere SE

0,11

0,11 0,11

- - -

BRmT

840

860

900 900 900

900

880 1000 1020

tHc kA/m

776

830

1200 600 1160

620 1200 400 40

Hk kA/m

330

360

1120 320 1040

350

800 320 -

BHmax kJ/m3120

132

160 144 160

140

136 140 -

Br bedeutet die Remanenz der Legierung.

jHc bedeutet die Koerzitivfeldstärke der Polarisation. HK ist das sogenannte Kniefeld und gibt dem Fachmann Aufschluss über die Rechteckigkeit der Entmagnetisierungs-kurve.

BHmax bedeutet das Energieprodukt.

Die Legierungen 1 und 2 liegen infolge des zu niedrigen

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

50

35

3

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Lanthangehaltes ausserhalb des Bereiches der Erfindung. Sie weisen überdies eine niedrigere Koerzitivfeldstärke auf.

Die Legierung 3* ist erfindungsgemäss zusammengesetzt und zeigt ohne Temperung eine Remanenz von 900 mT. Die Koerzitivfeldstärke beträgt 1200 kA/m. Das Kniefeld ist 1120 5 kA/m, und das Energieprodukt liegt bei 160 kJ/m3.

Wenn man diese Legierung 3 h bei 890 °C tempert, erhält man die Legierung 3**, mit erheblich schlechteren Werten für die Koerzitivfeldstärke, das Kniefeld und das Energieprodukt. io

Das gleiche Bild ergibt sich bei der erfindungsgemässen Legierung 4*. Die ungetemperte Legierung weist wiederum bereits eine Koerzitivfeldstärke von 1160 kA/m, ein Kniefeld von 1040 kA/m und ein Energieprodukt von etwa 160 kJ/m3 auf. Die bei 870 °C während eines Zeitraumes von 4 h getem- 15 perte Legierung 4** zeigt einen deutlichen Abfall der Koerzitivfeldstärke auf 620 kA/m, des Kniefeldes auf etwa 350 kA/m und das Energieproduktes auf ungefähr 140 kJ/m3.

Die Legierung 5, ebenfalls erfindungsgemäss, liegt im Grenzbereich des erfindungsgemässen Bereiches bezüglich des Samarium- und Lanthangehaltes. Die Legierung hat noch eine hohe Koerzitivfeldstärke, die Remanenz ist geringfügig, auf 880 mT abgefallen, jedoch liegt das Kniefeld bereits bei 800 kA/m.

Die nicht erfindungsgemässen Legierungen 6 und 7 zeigen selbst nach einer optimierenden Sinterbehandlung völlig unzureichende Koerzitivfeldstärken sowie eine unzureichendes Kniefeld.

Die Tabelle zeigt somit, dass die erfindungsgemässen Legierungen ein von der Norm abweichendes, unerwartetes, technisch jedoch besonders vorteilhaftes Verhalten aufweisen.

G