DE10022940A1 - Formverfahren für Hochtemperaturmagnetartikel und mit diesem geformte Artikel - Google Patents
Formverfahren für Hochtemperaturmagnetartikel und mit diesem geformte ArtikelInfo
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Abstract
Es sind keramikbeschichtete pulverförmige ferromagnetische Materialien zur Formung von Magnetartikeln vorgesehen, die die mechanischen und magnetischen Eigenschaften der Artikel bei hohen Temperaturen beibehalten, wie während des Glühens, um durch den Formvorgang bewirkte Spannungen zu verringern. Die Keramikbeschichtungen werden durch eine von verschiedenen Techniken geformt, um eine Einkapselungsschicht auf jedem ferromagnetischen Partikel zu bilden. Die Partikel werden dann verdichtet, um einen festen Magnetartikel zu bilden, der ungeachtet einer Verschlechterung der keramischen Beschichtung geglüht werden kann.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein elektromagnetische AC-Kerne,
die durch Pulvermetallurgie geformt sind. Insbesondere betrifft diese Er
findung ferromagnetische Partikel, die mit einer Keramikschicht be
schichtet sind, die, wenn die Partikel formgepreßt sind, um einen netzför
migen Magnetartikel zu formen, ermöglicht, daß der Artikel bei hohen
Temperaturen geglüht werden kann, um magnetische Eigenschaften ein
schließlich eines Niederfrequenzausganges zu verbessern.
Die Verwendung von Pulvermetallurgie (P/M) und insbesondere von Ei
sen- und Eisenlegierungspulvern ist zur Formung von Magneten bekannt,
die Weichmagnetkerne für Transformatoren, Induktoren, AC- und DC-
Motoren, Generatoren und Relais umfassen können. Ein Vorteil der Ver
wendung von pulverförmigen Metallen besteht darin, daß Formungsvor
gänge, wie beispielsweise Formpreß-, Spritzguß- und Sintertechniken, da
zu verwendet werden können, um komplizierte Formteilkoniigurationen zu
formen, wie beispielsweise Magnetkerne, ohne daß zusätzliche Bearbei
tungs- und Durchstechvorgänge ausgeführt werden müssen. Daher ist
das geformte Teil unmittelbar nach dem Formvorgang oftmals im wesentli
chen gebrauchsfertig.
Geformte Magnetkerne für AC-Anwendungen sollten allgemeinniedrige
Magnetkernverluste aufweisen, wodurch erforderlich wird, daß die einzel
nen Metallpartikel in dem Magnetkern voneinander elektrisch isoliert sein
müssen, um einen Wirbelstromschutz zu schaffen, während auch eine ak
zeptable Permeabilität erreicht werden muß. Im Stand der Technik sind
zahlreiche Typen von Isolationsmaterialien vorgeschlagen worden, von de
nen viele auch als ein Bindemittel dienen, das die Partikel aneinander
haftet. Beispiele derartiger Materialien umfassen anorganische Materiali
en, wie beispielsweise Eisenphosphat, Alkalimetallsilikate und organische
Polymermaterialien. Zusätzlich zur Schaffung einer angemessenen Isolie
rung und Anhaftung zwischen den Metallpartikeln bei der Formung wer
den Isolationsmaterialien oftmals aufgrund ihrer Fähigkeit ausgewählt,
während des Formungsvorganges eine ausreichende Schmierung zu
schaffen, um die Fließfähigkeit und Kompressibilität der Partikel zu stei
gern und daher zu ermöglichen, daß für die Partikel insbesondere bei ei
nem Formpressen bei hohen Drücken eine maximale Dichte und Festig
keit erzielt wird.
Angesichts der obigen Betrachtungen sind Kunststoffe als Isolationsmate
rialien für AC-Magnetkerne weit verbreitet verwendet worden. Jedoch ist
die Permeabilität von Magnetartikeln, die mit Kunststoffisolationsmateria
lien geformt sind, für viele AC-Anwendungen nicht ausreichend hoch, und
die Kernverluste sind bei niedrigen Frequenzen (beispielsweise 50 Hz und
weniger) oftmals hoch, wodurch bei niedrigen Umdrehungszahlen niedrige
Ausgänge bewirkt werden. Eine erhöhte Permeabilität und niedrigere Hy
stereseverluste können durch Glühen des Kernes erreicht werden, um die
durch Kaltbearbeitung während der Formpressung bewirkten nachteiligen
Wirkungen auf die magnetischen Eigenschaften abzumildern. Jedoch er
fordert eine Verringerung im wesentlichen aller Spannungen in einem
kaltgehärteten Kern, der aus ferromagnetischen Materialien besteht, oft
mals die Beibehaltung des Kernes bei einer Temperatur von zumindest
600°C für eine Zeitdauer, die von dem Grad der Kalthärtung des Kernes
abhängt, gefolgt durch eine langsame Kühlung. Derzeit verfügbare Kunst
stoffmaterialien sind nicht in der Lage, diese Temperaturen auszuhalten,
und werden während des Glühens abgebaut und pyrolysiert. Die Fähigkeit
des Isolationsmateriales, die Partikel einzukapseln und aneinander zu
haften, wird auch verschlechtert, wenn der Kern bei niedrigeren Tempe
raturen geglüht wird, die die Wärmeablenkungstemperatur des Isolati
onsmaterials überschreiten. Sogar, wenn keine physikalische Zerstörung
des Kernes auftritt, werden die Magnetfeldeigenschaften des Kernes auf
grund der Verschlechterung der Isolationsfähigkeit des Materials mögli
cherweise ernsthaft beeinflußt.
In Anbetracht dessen kann festgestellt werden, daß, da das Isolationsma
terial in einem AC-Magnetkern bleiben muß, um niedrige Kernverluste zu
erreichen, die Fähigkeit zum Glühen eines Kernes durch die Wärmebe
ständigkeitseigenschaften des Isolationsmaterials begrenzt ist. Die maxi
malen Betriebstemperaturen von AC-Magnetkernen sind ähnlicherweise
durch das Isolationsmaterial begrenzt. Daher ist es erwünscht, eine Be
schichtung für pulverförmige Metalle zu schaffen, die hohe Bearbeitungs-
und Betriebstemperaturen aushalten kann, so daß P/M-Magnetkerne, die
aus solchen Partikeln geformt sind, erwünschte mechanische und magne
tische Eigenschaften aufweisen, die bei hohen Temperaturen nicht ver
schlechtert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind Verfahren zur Herstellung und
Verarbeitung von keramikbeschichteten, pulverförmigen ferromagneti
schen Materialien, insbesondere Eisen und seinen Legierungen, vorge
schlagen, die, wenn sie zur Formung eines Magnetartikels verwendet wer
den, die mechanischen und magnetischen Eigenschaften des Artikels bei
hohen Temperaturen beibehalten, wie beispielsweise beim Glühen des Ar
tikels, um während des Formvorganges bewirkte Spannungen zu verrin
gern.
Die keramischen Beschichtungsmaterialien dieser Erfindung können all
gemein Metalloxide, Nitride, Carbide, Ferrite, Silikate und Phosphate sein
und können als eine Einkapselungsschicht auf jedem ferromagnetischen
Partikel vorhanden sein. Die Partikel werden dann unter Verwendung ei
ner beliebigen geeigneten Technik verdichtet, um einen festen Magnetarti
kel zu bilden, der anschließend ohne Rücksicht auf eine Verschlechterung
der keramischen Einkapselungsschicht vollständig geglüht werden kann.
Danach ist der Magnetartikel gebrauchsfertig, obwohl es unter bestimm
ten Umständen erwünscht sein kann, den Artikel mit einem Polymermate
rial zu imprägnieren und damit die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit
des Artikels zu erhöhen.
Die Erfindung umfaßt mehrere Techniken zur Bildung der keramischen
Einkapselungsschicht. Gemäß einer Ausführungsform werden die ferro
magnetischen Partikel oxidiert. Beispielsweise werden auf Eisen basieren
de ferromagnetische Partikel unter gesteuerten Bedingungen oxidiert, um
eine Einkapselungsschicht zu erzielen, die im wesentlichen aus Eisenoxi
den besteht. Bei einer anderen Ausführungsform wird das Keramikmate
rial in Pulverform angewendet und vorzugsweise so mit einem Polymer
material kombiniert, daß die Einkapselungsschicht anfänglich eine Mi
schung des Polymer- und Keramikmaterials umfaßt. Anschließend wird
eine Glühung unter solchen Zuständen ausgeführt, daß das Polymermate
rial zersetzt und bewirkt wird, daß das Keramikmaterial fließt und die fer
romagnetischen Partikel einkapselt. Bei einer noch weiteren Ausfüh
rungsform wird die Einkapselungsschicht dadurch ausgebildet, daß eine
Beschichtung aus einer organometallischen Verbindung auf die ferroma
gnetischen Partikel aufgetragen wird und dann die Partikel erwärmt wer
den, um die organometallische Verbindung in ein Keramikmaterial umzu
wandeln. Bei jeder dieser Ausführungsform kann die Einkapselungs
schicht mit einer Polymerbeschichtung überzogen werden, die während
der Formung des Artikels als ein Schmiermittel dient und dann beim Glü
hen zersetzt wird.
In Anbetracht dessen ist festzustellen, daß diese Erfindung einen Magnet
artikel schafft, der aus verdichteten und geglühten ferromagnetischen
Partikeln besteht, wobei jeder Partikel mit einer Isolierschicht aus Kera
mikmaterial eingekapselt ist. Mit der keramischen Isolierschicht können
die Partikel und ein aus den Partikeln gebildeter Artikel vollständig ge
glüht und hohen Temperaturen ohne Verschlechterung der Isolationswir
kung der Isolierschicht ausgesetzt werden, so daß die mechanischen und
magnetischen Eigenschaften des Artikels nicht verschlechtert werden. Mit
den keramischen Isolierschichten dieser Erfindung können auch Artikel
mit erheblich höherer Permeabilität und niedrigeren Hystereseverlusten
im Vergleich zu denjenigen mit Polymerisolierschichten erzeugt werden,
während die Festigkeit, die Dichte und der Wirbelstromschutz beibehalten
wird, der für anspruchsvolle AC-Anwendungen insbesondere bei niedrige
ren Frequenzen, beispielsweise 50 Hz und weniger erforderlich ist.
Andere Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung sind aus der folgenden
detaillierten Beschreibung offensichtlich.
Die Erfindung wird in bezug auf Beschichtungsmaterialien und -prozesse
für pulverförmige Metallmaterialien und insbesondere ferromagnetische
Materialien beschrieben, die unter Druck geformt werden, um Magnetarti
kel, wie beispielsweise AC-Magnetkerne zu bilden, die in der Kraftfahr
zeugindustrie verwendet werden. Die Lehren dieser Erfindung können je
doch auch auf die Formung anderer Typen von Artikel angewendet wer
den.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind ferromagnetische Partikel mit ei
ner keramischen Einkapselungsschicht versehen, die zwischen den Parti
keln, die zur Bildung eines Magnetartikels vereinigt sind, eine elektrische
Isolierung vorsieht. Ferromagnetische Partikelstoffmaterialien, die mit die
ser Erfindung verwendet werden können, umfassen Eisen-, Nickel- und
Kobaltlegierungen, Eisen-Silizium-Legierungen, Eisen-Phosphor-
Legierungen, Fe-Si-Al-Legierungen, wie beispielsweise Sendust-
Legierungen (nominal Fe-5,6Al-9,7Si) und magnetische rostfreie Stähle.
Ein geeigneter durchschnittlicher Partikelgrößenbereich beträgt etwa 5
Mikrometer bis etwa 1000 Mikrometer, wobei eine bevorzugte durch
schnittliche Größe zwischen etwa 100 und 200 Mikrometer liegt. Das Ke
ramikmaterial liegt vorzugsweise als eine im wesentlichen gleichförmige
Einkapselungsschicht auf den Partikeln vor, die etwa 0,001 Gew.-% bis
etwa 2 Gew.-% jedes Partikels ausmacht. Wie unten detaillierter beschrie
ben ist, besteht die Einkapselungsschicht vollständig aus dem Keramik
material, kann aber anfänglich ein Polymermaterial umfassen, das wäh
rend einer nachfolgenden Erwärmung der Partikel (beispielsweise Glühen)
zersetzt wird, so daß ein Keramikmaterial als der Basisbestandteil der
Einkapselungsschicht in dem aus den Partikeln gebildeten Magnetartikel
zurückbleibt.
Das keramische Einkapselungsmaterial sieht eine elektrische Isolierung
zwischen den Partikeln vor, wodurch Kernverluste in dem Magnetartikel
verringert werden. Insbesondere sieht das keramische Einkapselungsma
terial stabile mechanische Eigenschaften und dielektrische Eigenschaften
über einen Temperaturbereich vor, der die zur vollständigen Glühung der
ferromagnetischen Partikel nach der Verdichtung erforderlichen Tempe
raturen überschreitet. Folglich erfährt ein Magnetkern, der aus ferroma
gnetischen Partikeln besteht, die mit einem Keramikmaterial gemäß dieser
Erfindung beschichtet sind, keine wesentliche Verschlechterung der Haft
festigkeit zwischen den Metallpartikeln oder einen nachteiligen Fluß der
Beschichtung, der die Isolationseigenschaften der Beschichtung ver
schlechtern würde, wenn dieser erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine keramische
Einkapselungsschicht durch direktes Abscheiden des Keramikmaterials
auf den ferromagnetischen Partikeln, wie beispielsweise durch Schlämm
beschichtung, mechanisches Mischen, Dampfabscheidung oder chemische
Reaktion gebildet. Bei dieser Ausführungsform besteht eine bevorzugte
Technik darin, das Keramikmaterial in Pulverform unter Verwendung ei
ner Schlämmbeschichtungstechnik aufzutragen. Eine geeignete Schläm
mungszusammensetzung umfaßt etwa 5,0 Gew.-% Keramikpulver, wobei
der Rest ein organisches Lösungsmittel, wie beispielsweise Azeton, Me
thylenchlorid, Methanol, etc., ist. Geeignete Keramikmaterialien umfassen
Silikate (Natriumsilikat, Kaliumsilikat, Siliziumdioxid, etc.), Metalloxide
(Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Steatit, Kalziumoxid, Berylliumoxid, etc.),
Nitride (Silziumnitrid, Bornitrid, Titannitrid, etc.), Carbide (Silizumkarbid,
Borkarbid, Zirkoniumkarbid, Titankarbid), Ferrite (NaFeO2, MgFe2O4;
K3FeO6, SrFe12O19) und Phosphate (FeP, FE2P, Fe3P), wobei bevorzugte Ke
ramiken Materialien für relativ niedrige Temperaturen sind, wie beispiels
weise Silikate und auf Silizium basierende Verbindungen. Die Keramik
partikelgröße muß begrenzt sein, damit die ferromagnetischen Partikel ge
eignet beschichtet werden können. Akzeptable Partikelgrößen für das Ke
ramikmaterial liegen in einer Größenordnung, die zumindest um eine hal
be bis eine Größenordnung kleiner als die der ferromagnetischen Partikel
ist. Ein allgemein geeigneter Größenbereich für die Keramikpartikel be
trägt etwa eins bis fünfzig Mikrometer, wobei eine bevorzugte Partikelgrö
ße etwa fünf bis fünfzehn Mikrometer beträgt. Die Schlämmung wird dann
auf die ferromagnetischen Partikel aufgetragen, so daß das Keramikmate
rial etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% der ferromagnetischen Partikel,
und bevorzugt etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-% ausmacht.
Ein optionaler Bestandteil der Schlämmung ist ein Polymer, das die An
haftung der Keramikpulverpartikel aneinander und an die ferromagneti
schen Partikel unterstützt. Der Einschluß eines Polymers in die Einkap
selungsschicht unterstützt auch die Schmierfähigkeit der beschichteten
Partikel, so daß Magnetartikel aus den beschichteten Partikeln mit höhe
ren Dichten und Rohfestigkeiten hergestellt werden können. Damit das
Polymer für den Prozeß und die Magnetartikel dieser Erfindung geeignet
ist, muß es während der nachfolgenden Verarbeitung des Artikels sauber
ausbrennbar sein. Aus diesem Grund umfassen bevorzugte Polymere Po
lyphenylenoxid (PPO) und Polyalkylencarbonat. Das Polymer ist in einem
Lösungsmittel, wie beispielsweise Azeton oder Toluol gelöst, und wird
dann mit der keramischen Schlämmung in Größenordnungen kombiniert,
die ausreichend sind, daß ein Polymergehalt auf den ferromagnetischen
Partikeln von etwa 0,05 bis etwa 2 Gew.-%, und bevorzugt etwa 0,1 bis
0,5 Gew.-% erreicht wird. Niedrigere Polymergehalte bewirken eine unan
gemessene Rohfestigkeit und eine schlechte Formbarkeit, während höhere
Mengen schwierig auszubrennen sind, wodurch schlechtere magnetische
Eigenschaften und eine verringerte Festigkeit erreicht wird. Ein anderer
optionaler Bestandteil der Keramikschlämmung ist ein Schmiermittel, wie
beispielsweise Stearate, Fluorkohlenwasserstoffe, Wachse, niedrigschmel
zende Polymere und synthetische Wachse, wie beispielsweise ACRAWAX
von Lonza, Inc.
Wenn die Keramikschlämmung das Polymer und/oder Schmiermittel ent
hält, werden die Partikel zuerst getrocknet, um das Lösungsmittel zu ent
fernen, wobei eine Einkapselungsschicht aus Keramikpartikeln in einer
Polymermatrix zurückbleibt. Ein optionaler Überzug aus Polymer
und/oder Schmiermittel kann anschließend über die Einkapselungs
schicht aufgetragen werden, um die Packungsdichte, die Rohfestigkeit und
Formbarkeit weiter zu unterstützen. Die Überzugsschicht ist ein beson
ders bevorzugter Zusatz, wenn die keramische Einkapselungsschicht kei
nen Polymerbestandteil enthält. Geeignete Polymere und Schmiermittel
für die Überzugsschicht können dieselben sein, wie diejenigen, die oben
für den Polymer-/Schmiermittel-Bestandteil der Einkapselungsschicht be
schrieben sind. Die Überzugsschicht liegt, wenn sie verwendet ist, in Grö
ßenordnungen von etwa 0,1 bis etwa 1 Gew.-% der ferromagnetischen
Partikel und bevorzugter von etwa 0,05 bis 0,5 Gew.-% vor. Geeignete
Verfahren zur Abscheidung der optionalen Überzugsschicht umfassen be
kannte Lösungsmisch- und Feuchtmischtechniken und mechanische
Mischtechniken und die Verwendung einer Chargenbeschichtungsvor
richtung vom Wurster-Typ, wie beispielsweise diejenige, die in den US-
Patenten Nrn. 2 648 609 und 3 253 944 beschrieben ist.
Nach der Beschichtung werden die ferromagnetischen Partikel zur For
mung des gewünschten Magnetartikels durch bekannte Verfahren, wie
beispielsweise uniaxiale Verdichtung, isostatische Verdichtung, dynami
sche magnetische Verdichtung, Strangpressen und Metallspritzguß ver
dichtet. Jede dieser Techniken unterzieht die Partikel bis zu einem gewis
sen Grad einer Kalthärtung, wodurch erwünschte magnetische Eigen
schaften, wie beispielsweise Permeabilität, verringert und Hystereseverlu
ste erhöht werden. Demgemäß wird der Artikel anschließend durch Er
wärmung auf eine geeignete Temperatur für das ferromagnetische Material
geglüht, gefolgt durch langsame Abkühlung. Während des Glühens wird
jegliches Polymer und/oder Schmiermittel an den ferromagnetischen Par
tikeln verflüchtigt. Alternativ dazu kann das Polymer und/oder das
Schmiermittel vor dem Glühen durch Erwärmung des Artikels auf eine
Zwischentemperatur allgemein im Bereich von etwa 800°F bis etwa
1200°F (etwa 425°C bis etwa 650°C) entfernt werden. Wenn die ferroma
gnetischen Partikel aus einer Eisen-, Nickel-, Kobalt-, Eisen-Silizium-, Ei
sen-Phosphor- oder Fe-Si-Al-Legierung bestehen, kann das Glühen typi
scherweise in einem Temperaturbereich von etwa 900°F bis etwa 1800°F
(etwa 480°C bis etwa 980°C) ausgeführt werden. Eine bevorzugte Glühbe
handlung wird bei etwa 1300°F bis etwa 1400°F (etwa 700°C bis etwa
760°C) für etwa 30 bis 60 Minuten abhängig von der Masse des Artikels
ausgeführt. Diese Behandlung ist ausreichend, um die Keramikpartikel in
flüssiger Phase zu sintern, wodurch die Keramikpartikel schmelzen und
zwischen und um die ferromagnetischen Partikel fließen, um eine Zwi
schenpartikelisolierung und -festigkeit zu unterstützen.
Nach dem Glühen kann der Artikel in seinem bestehenden Zustand ver
wendet werden oder kann weiter verdichtet, bearbeitet und/oder mit ei
nem reaktiven flüssigen Polymer (beispielsweise einem Epoxidharz) vaku
umimprägniert werden, das dann gehärtet werden kann, um die Korrosi
onsbeständigkeit und Festigkeit des Artikels zu erhöhen. Das imprägnierte
Polymer kann etwa 0,001 bis etwa 0,2 Gew.-% der Gesamtmasse der Arti
kel ausmachen.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die keramische
Einkapselungsschicht durch eine gesteuerte Reaktion der ferromagneti
schen Partikel gebildet, um eine Schicht aus einer oder mehreren
Oxidverbindungen zu erzeugen. Beispielsweise werden auf Eisen basie
rende Partikel oxidiert, um eine Einkapselungsschicht aus Eisenoxiden,
typischerweise FeO, FeO3, Fe3O4 oder einer Kombination von diesen, zu
bilden. Einkapselungsschichten aus Eisenoxid können durch Oxidation
von auf Eisen basierenden Partikeln bei einer Temperatur von etwa 300°F
bis etwa 600°F (etwa 150°C bis etwa 315°C) in Luft gebildet werden, ob
wohl es möglich ist, daß eine Oxidation in einer gesteuerten Umgebung bei
einem geeigneten Feuchtigkeitsniveau ausgeführt werden könnte. Andere
geeignete Verfahren zur Herstellung der Oxideinkapselungsschicht sind
eine Substitutionsreaktion (Reaktion mit chemischem Austausch) oder
Teilreduktion (anodische Reaktion). Der Reaktionsprozeß wird vorzugswei
se für eine Dauer ausgeführt, die ausreichend ist, daß ein Oxidgehalt auf
den Partikeln von etwa 0,001 bis etwa 1 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,05
bis etwa 0,2 Gew.-% erzielt wird.
Wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung können die ferroma
gnetischen Partikel mit einem Polymer oder einem Schmiermittel unter
Verwendung derselben Techniken und Parameter, wie oben beschrieben
ist, überzogen werden. Danach werden die Partikel verdichtet, um den ge
wünschten Artikel zu bilden, wahlweise auf eine Zwischentemperatur er
wärmt, wenn ein Überzugspolymer oder -schmiermittel verwendet wurde,
aber dann geglüht, wobei all dies gemäß der ersten Ausführungsform aus
geführt werden kann.
Bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird die keramische
Einkapselungsschicht dadurch ausgebildet, daß zuerst eine Schicht aus
einer organometallischen Verbindung auf den ferromagnetischen Partikeln
abgeschieden wird, wobei danach die organometallische Verbindung einer
Reaktion zur Bildung einer Einkapselungsschicht aus Metalloxid unterzo
gen wird. Eine bevorzugte organometallische Verbindung ist Magnesium
methylat, das in Alkohol löslich ist und auf die ferromagnetischen Partikel
unter Verwendung einer Chargenbeschichtungsvorrichtung vom Wurster-
Typ aufgetragen werden kann, wie beispielsweise diejenige, die in US-
Patenten Nrn. 2 648 609 und 3 253 944 beschrieben ist. Magnesiumme
thylat kann zur Bildung von Magnesia (Magnesiumoxid) durch Erwär
mung in Luft auf eine Temperatur von etwa 500°F bis etwa 700°F (etwa
260°C bis etwa 316°C), vorzugsweise etwa 600°F (etwa 370°C) reagieren.
Magnesiummethylat wird vorzugsweise auf die ferromagnetischen Partikel
in einer Größenordnung von etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 0,20 Gew.-% der
Gesamtmasse der Partikel aufgetragen, wobei ein Magnesiagehalt auf den
Partikeln von etwa 0,025 Gew.-% bis etwa 0,10 Gew.-% erzielt wird. Es ist
möglich, daß größere Magnesiagehalte verwendet werden könnten, obwohl
Flockung und niedrigere Dichte mögliche negative Auswirkungen sind.
Wie bei den ersten und zweiten Ausführungsformen der Erfindung können
die ferromagnetischen Partikel nachfolgend mit einem Polymer oder einem
Schmiermittel unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken und
Parameter überzogen und dann verdichtet und geglüht werden, wie zuvor.
Während die Erfindung in bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform
beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, daß andere Formen von
Fachleuten ausgeführt werden können. Beispielsweise könnten die Poly
mermaterialien durch andere ersetzt werden, und es könnte eine Vielzahl
von pulverförmigen magnetischen oder magnetisierbaren Materialien ver
wendet werden. Demgemäß ist der Schutzumfang der vorliegenden Erfin
dung nur durch die folgenden Ansprüche begrenzt.
Claims (32)
1. Verfahren zur Formung eines Magnetartikels, wobei das Verfahren
die Schritte umfaßt, daß:
auf jedem einer Vielzahl von ferromagnetischen Partikeln eine Einkapselungsschicht aus einem Keramikmaterial geformt wird,
die ferromagnetischen Partikel verdichtet werden, um einen fe sten Magnetartikel zu bilden, und
der Magnetartikel geglüht wird.
auf jedem einer Vielzahl von ferromagnetischen Partikeln eine Einkapselungsschicht aus einem Keramikmaterial geformt wird,
die ferromagnetischen Partikel verdichtet werden, um einen fe sten Magnetartikel zu bilden, und
der Magnetartikel geglüht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Formschritt mit einer Oxidie
rung der ferromagnetischen Partikel verbunden ist, so daß das Ke
ramikmaterial im wesentlichen aus Eisenoxiden besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Keramikmaterial etwa 0,001
bis etwa 1 Gew.-% der Gesamtmasse der ferromagnetischen Partikel
ausmacht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Keramikmaterial aus der
Gruppe gewählt ist, die aus Silikaten, Metalloxiden, Nitriden, Carbi
den, Ferriten und Phosphaten besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Keramikmaterial etwa 0,05
Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% der Gesamtmasse der ferromagnetischen
Partikel ausmacht.
6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Keramikmaterial, das bei
dem Formschritt verwendet wird, ein Pulver aus Keramikpartikeln
ist, das in einer Schlämmung dispergiert ist, wobei die Keramikpar
tikel eine Größe im Bereich von etwa 1 bis etwa 50 Mikrometer auf
weisen.
7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Formschritt umfaßt, daß ein
Polymermaterial mit einem Pulver des Keramikmaterials so kombi
niert wird, daß die Einkapselungsschicht unmittelbar nach dem
Formschritt das Polymermaterial und das Keramikmaterial umfaßt,
und dann das Polymermaterial während des Glühschrittes zersetzt
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Polymermaterial unmittelbar
nach dem Formschritt etwa 0,05 bis etwa 2 Gew.-% der Gesamtma
sse der ferromagnetischen Partikel ausmacht.
9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Glühschritt bewirkt, daß das
Pulver des Keramikmaterials in flüssiger Phase gesintert wird, wo
durch das Pulver schmilzt und zwischen und um die ferromagneti
schen Partikel fließt, um eine Zwischenpartikelisolierung und
-festigkeit zu unterstützen.
10. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt, daß der Ma
gnetartikel nach dem Glühschritt mit einem Polymermaterial imprä
gniert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Polymermaterial nach dem
Imprägnierungsschritt etwa 0,001 bis etwa 0,2 Gew.-% der Ge
samtmasse des Magnetartikels ausmacht.
12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Formschritt damit verbun
den ist, daß eine Beschichtung einer organometallischen Verbin
dung auf die ferromagnetischen Partikel aufgetragen wird und dann
die ferromagnetischen Partikel erwärmt werden, um die organome
tallische Verbindung in das Keramikmaterial umzuwandeln.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die organometallische Verbin
dung Magnesiummethylat und das Keramikmaterial Magnesia ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die organometallische Verbin
dung unmittelbar nach dem Formschritt etwa 0,05 Gew.-% bis etwa
0,20 Gew.-% der Gesamtmasse der ferromagnetischen Partikel
ausmacht.
15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Keramikmaterial nach dem
Erwärmungsschritt etwa 0,025 bis etwa 0; 1 Gew.-% der Gesamtma
sse der ferromagnetischen Partikel ausmacht.
16. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt, daß die Ein
kapselungsschicht der ferromagnetischen Partikel nach dem Form
schritt mit einer Polymerbeschichtung überzogen wird, wobei die
Polymerbeschichtung während des Glühschrittes zersetzt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Polymerbeschichtung un
mittelbar nach dem Überziehungsschritt etwa 0,1 bis etwa 1 Gew.-%
der Gesamtmasse des Magnetartikels ausmacht.
18. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ferromagnetischen Partikel
eine Größe im Bereich von etwa 100 bis etwa 200 Mikrometer auf
weisen.
19. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Glühschritt bei einer Tempe
ratur von etwa 900°C bis etwa 1800°C ausgeführt wird und bewirkt,
daß die Keramikschicht in flüssiger Phase gesintert wird, wodurch
Keramikpartikel der Keramikschicht schmelzen und zwischen und
um die ferromagnetischen Partikel fließen, um eine Zwischenparti
kelisolierung und -festigkeit zu unterstützen.
20. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Magnetartikel ein Stator ei
nes AC-Generators ist.
21. Magnetartikel mit verdichteten und geglühten ferromagnetischen
Partikel, wobei jeder der ferromagnetischen Partikel mit einer
Schicht eines Keramikmaterials eingekapselt ist, das aus in flüssiger
Phase gesinterten Keramikpartikeln besteht, wobei die Keramikpar
tikel geschmolzen wurden und zwischen und um die ferromagneti
schen Partikel geflossen sind, um eine Zwischenpartikelisolierung
und -festigkeit zu unterstützen.
22. Magnetartikel nach Anspruch 21, wobei das Keramikmaterial im
wesentlichen aus Eisenoxiden besteht, die auf den ferromagneti
schen Partikeln an der Stelle ausgebildet sind.
23. Magnetartikel nach Anspruch 22, wobei das Keramikmaterial etwa
0,001 bis etwa 1 Gew.-% der Gesamtmasse der ferromagnetischen
Partikel ausmacht.
24. Magnetartikel nach Anspruch 21, wobei das Keramikmaterial aus
der Gruppe gewählt ist, die aus Silikaten, Metalloxiden, Nitriden,
Carbiden, Ferriten und Phosphaten besteht.
25. Magnetartikel nach Anspruch 24, wobei das Keramikmaterial Kera
mikpartikel mit einer Größe im Bereich von etwa 1 bis etwa 50 Mi
krometer umfaßt.
26. Magnetartikel nach Anspruch 24, wobei das Keramikmaterial etwa
0,05 bis etwa 2 Gew.-% der Gesamtmasse der ferromagnetischen
Partikel ausmacht.
27. Magnetartikel nach Anspruch 21, ferner mit einem Polymermaterial,
das in den Magnetartikel imprägniert ist.
28. Magnetartikel nach Anspruch 27, wobei das Polymermaterial etwa
0,001 bis etwa 0,2 Gew.-% der Gesamtmasse des Magnetartikels
ausmacht.
29. Magnetartikel nach Anspruch 21, wobei das Keramikmaterial Ma
gnesia ist.
30. Magnetartikel nach Anspruch 29, wobei das Keramikmaterial etwa
0,025 bis etwa 0,1 Gew.-% der Gesamtmasse der ferromagnetischen
Partikel ausmacht.
31. Magnetartikel nach Anspruch 21, wobei die ferromagnetischen Par
tikel eine Größe im Bereich von etwa 100 bis etwa 200 Mikrometer
aufweisen.
32. Magnetartikel nach Anspruch 21, wobei der Magnetartikel ein Stator
eines AC-Generators ist.
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