DE10022940A1 - Formverfahren für Hochtemperaturmagnetartikel und mit diesem geformte Artikel - Google Patents

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

TECHNISCHES GEBIET

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.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

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.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

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.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

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.

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.