DE10059155A1 - Verfahren zur Verbesserung der Verdichtbarkeit eines Pulvers und damit geformte Artikel - Google Patents

Verfahren zur Verbesserung der Verdichtbarkeit eines Pulvers und damit geformte Artikel

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Abstract

Es ist ein Verfahren zur Erzeugung hochdichter Pulvermetallurgieartikel offenbart, die aus Hartpulvermaterialien und insbesondere harten ferromagnetischen Materialien geformt sind, die Pulvermetallurgiemagnete erzielen, welche im Vergleich zu Pulvermetallurgiemagneten, die aus reinem Eisen geformt sind, verbesserte magnetische Eigenschaften aufweisen. Das Verfahren umfaßt allgemein die Verwendung eines Pulvers aus einem Material, das härter als Eisen ist, und dann eine Einkapselung jedes Partikels des Pulvers mit einer Eisenlage. Das Pulver wird dann verdichtet, wodurch die Partikel aneinander angehaftet werden, um einen Pulvermetallurgieartikel zu bilden. Als Ergebnis der Formung einer ausreichend dicken Einkapselungslage aus Eisen auf jedem Pulverpartikel kann das Pulver auf eine größere Dichte verdichtet werden, als es ohne die Einkapselungslage aus Eisen möglich wäre. Wenn ein ferromagnetisches Material verwendet wird, kann der resultierende magnetische Artikel magnetische Eigenschaften aufweisen, die denjenigen eines im wesentliche identischen Pulvermetallurgiemagneten aus reinem Eisen überlegen sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Pulvermetallurgieverfahren. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Verdichtbarkeit relativ harter Pulver und insbesondere von Eisenlegie­ rungspulvern und ferromagnetischen Pulvern, die zur Bildung von Ma­ gneten verwendet werden, um so die magnetischen Eigenschaften derarti­ ger Magnete 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 z. B. Weichmagnetkerne für Transformatoren, Induktoren, AC- und DC-Motoren, Generatoren und Relaise umfassen. Ein Vorteil der Verwen­ dung pulverförmiger Metalle besteht darin, daß Formvorgänge, wie bei­ spielsweise Formpress-, Spritzguß- und Sintertechniken, dazu verwendet werden können, komplizierte Formteilkonfigurationen zu formen, ohne daß es erforderlich wird, zusätzliche Bearbeitungs- und Durchstechvor­ gänge auszuführen. Somit ist das geformte Teil unmittelbar nach dem Formvorgang oftmals im wesentlichen gebrauchsfertig.
Bis heute sind so gut wie alle Pulvermetallkerne für elektromagnetische AC-Anwendungen aus verdichteten Partikeln aus reinem Eisen geformt worden. Der hier verwendete Begriff reines Eisen ist als Eisen mit nur ne­ bensächlichen Unreinheiten definiert. Wie in der Technik bekannt ist, ist reines Eisen ein Weichmagnetmaterial, das gute magnetische Eigenschaf­ ten aufweist und, da es stark verdichtbar (d. h. relativ weich und verform­ bar) ist, in Pulverform zur Formung von Teilen mit angemessen hohen Dichten verwendet werden kann. Beispielsweise können mit der Verwen­ dung geeigneter Schmiermittel und/oder Bindemittel Dichten von 98% der theoretischen Dichte erreicht werden. Jedoch wäre es für viele Anwen­ dungen für Magneten von Nutzen, wenn ein ferromagnetisches Material mit besseren magnetischen Eigenschaften verwendet werden könnte. Bei­ spiele derartiger Materialien umfassen Weichmagnetmaterialien, wie Ei­ senlegierungen, Nickel und dessen Legierungen, Kobalt und dessen Legie­ rungen, Eisen-Silizium-Legierungen, Eisen-Phosphor-Legierungen, Eisen- Silizium-Aluminium-Legierungen, Ferrite und rostfreie magnetische Stahllegierungen. Zusätzlich umfassen verwendbare Permanentmagnet­ materialien ("Hartmagnetmaterialien") Ferrite, Eisen-Seltenerdmetall- Legierungen, Samariumlegierungen und keramische Materialien. Gemäß der in der Technik verwendeten Begriffe bezeichnen die Begriffe "Weichmagnet" und "Hartmagnet" nicht die physikalische Härte eines Materials sondern dessen relative Koerzitivfeldstärke, wobei Hartmagnet­ materialien eine sehr hohe Koerzitivkraft aufweisen können, die beibehal­ ten wird, nachdem die Magnetisierungskraft abgezogen ist. Was die physi­ kalische Härte angeht, sind all diese Materialien erheblich härter als rei­ nes Eisen. Aufgrund ihrer schlechten Verdichtbarkeit werden diese Ei­ senlegierungsmaterialien daher nicht breit dazu verwendet, Pulvermetall­ urgieartikel zu erzeugen, was oftmals in Formdichten von nicht mehr als 85% der theoretischen Dichte sogar unter Verwendung von Schmiermit­ teln und Bindemitteln resultiert. Die niedrige Dichte eines Pulver- Eisenlegierungsmagneten begrenzt dessen magnetische Eigenschaften im Vergleich zu einem anderweitigen identischen Magneten erheblich, der mit reinem Eisen mit hoher Dichte geformt ist. Eine andere nachteilige Wir­ kung der niedrigen Dichte ist die geringere Grünfestigkeit. Während Sin­ tern die Festigkeit eines Pulvermetallurgieartikels verbessert, ist Sintern für einige Anwendungen, wie beispielsweise AC-Magnete, die erfordern, daß einzelne Pulverpartikel voneinander durch eine Polymerbeschichtung isoliert sein müssen, und Permanentmagnete ungeeignet, die die hohen, für das Sintern erforderlichen Temperaturen nicht aushalten.
Angesichts dessen wäre es erwünscht, wenn ein Verfahren zur Verfügung stünde, das ermöglicht, daß zur Erzeugung von Pulvermetallurgieartikeln harte, geringer verdichtbare Materialien und insbesondere zur Erzeugung von Pulvermetallurgiemagneten harte Eisenlegierungsmaterialien verwen­ det werden könnten, die im Vergleich zu Pulvermetallurgiemagneten aus reinem Eisen überlegene magnetische Eigenschaften aufweisen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Erzeugung von hoch­ dichten Pulvermetallurgieartikeln gerichtet, die aus Hartpulvermaterialien und insbesondere harten Eisenlegierungspulvern geformt sind, das Pul­ vermetallurgiemagnete erzielt, die im Vergleich zu Pulvermetallurgiema­ gneten, die aus reinem Eisen geformt sind, verbesserte magnetische Ei­ genschaften aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt allge­ mein die Verwendung eines Pulvers, das härter als reines Eisen ist, und anschließend die Einkapselung jedes Partikels des Pulvers mit einer Lage aus reinem Eisen. Das Pulver wird dann verdichtet, wodurch die Partikel aneinander gehaftet werden, um einen Pulvermetallurgieartikel zu formen. Als Ergebnis der Formung einer ausreichend dicken Einkapselungslage aus Eisen auf jedem Pulverpartikel kann das Pulver auf eine größere Dichte verdichtet werden, als es ohne die Einkapselungslage aus Eisen möglich wäre. Wenn ein ferromagnetisches Material verwendet wird, kann der resultierende magnetische Artikel im Vergleich zu einem im wesentli­ chen identischen Pulvermetallurgiemagneten aus reinem Eisen überlegene magnetische Eigenschaften aufweisen.
Angesichts dessen ist festzustellen, daß diese Erfindung die Erzeugung von hochdichten Pulvermetallurgieartikeln und -magneten vorsieht, die aus relativ harten Pulvermaterialien geformt sind, die normalerweise im verdichteten Zustand eine niedrige Dichte aufweisen. Bei Magnetanwen­ dungen liegt der Nutzen, der durch die Verwendung relativ harter ferro­ magnetischer Materialien möglich wird, bei Magneten mit niedrigerem Gewicht, um eine gegebene magnetische Leistungsfähigkeit zu erzielen, und einem höheren magnetischen Ausgang bei einer identischen Magnet­ masse. Allgemeiner können ferromagnetische Materialien mit besseren magnetischen Eigenschaften als reines Eisen verwendet werden, um fertig geformte Pulvermetallurgiemagnete zu erzeugen, die je nach ihrer Zu­ sammensetzung eine geringere Hysterese, eine höhere Permeabilität, eine höhere maximale Induktion, höhere Niederfrequenzausgänge, verringerte Wärmeverluste und höhere Wirkungsgrade als mit Magneten aus reinem Eisen möglich aufweisen können. Niedrigere Produktionskosten, verrin­ gerter Ausschuß und höhere Konstruktionsflexibilität sind auch mögliche Vorteile, um fertig geformte harte Artikel durch die Pulvermetallurgietech­ nik dieser Erfindung zu erzeugen.
Andere Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung verständlicher.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Erfindungsgemäß wird die Verdichtbarkeit von Pulvern, die aus Materiali­ en geformt sind, die härter als Eisen sind, durch Einkapseln der Pulver­ partikel mit einer Lage aus Eisen verbessert. Die Erfindung ist auf eine breite Vielzahl von Materialien anwendbar und kann dazu verwendet wer­ den, verschiedene Typen von Pulvermetallurgieartikeln zu erzeugen, wobei das grundsätzliche Beispiel dieser Erfindung Pulvermetallurgiemagnete sind, die aus Weich- und Hartmagnetmaterialien geformt sind. Wichtige Beispiele von Weichmagnetmaterialien umfassen Eisenlegierungen, Nickel und dessen Legierungen, Kobalt und dessen Legierungen, Eisen-Silizium- Legierungen, Eisen-Phosphor-Legierungen, Fe-Si-Al-Legierungen, wie bei­ spielsweise Sendust-Legierungen (nominal Fe-5,6Al-9,7Si) und magneti­ sche rostfreie Stähle. Permanentmagnetmaterialien (Hartmagnet­ materialien) können bei dieser Erfindung auch verwendet werden, wie bei­ spielsweise Ferrite, Neodym, Eisen-Seltenerdmetall-Legierungen, Samari­ umlegierungen und keramische Materialien. Ein gemeinsames Merkmal dieser Materialien ist, daß alle erheblich härter als reines Eisen sind, d. h. größer als etwa 120 Rockwell B. Folglich weisen diese Materialien eine schlechte Verdichtbarkeit auf, wobei oftmals Formdichten von nicht grö­ ßer als 85% der theoretischen Dichte sogar unter Verwendung von Schmiermitteln und Bindemitteln erzielt werden. Durch Einkapselung eines dieser Hartmaterialien mit einer Läge aus reinem Eisen kann die vor­ liegende Erfindung erheblich höhere Dichten, beispielsweise 94% der theoretischen Dichte und möglicherweise höher erzielen.
Ein geeigneter durchschnittlicher Partikelgrößenbereich für die harten Ba­ sismaterialien, die mit dieser Erfindung verwendet werden, beträgt etwa 5 Mikrometer bis etwa 1000 Mikrometer, wobei eine bevorzugte durch­ schnittliche Größe etwa 50 bis 150 Mikrometer beträgt. Die Eisenlage kann auf den Partikeln als eine im wesentlichen gleichförmige Einkapse­ lungslage vorliegen, die etwa 0,25 bis etwa 50 Gew.-% jedes Partikels ausmacht. Es wird davon ausgegangen, daß eine bevorzugtere Menge an Eisen etwa 5 bis 15 Gewichtsprozent jedes Partikels ausmacht, um zur Unterstützung der Verdichtbarkeit ausreichend Eisen vorzusehen, jedoch nicht so viel Eisen, um die magnetischen Verbesserungen zu beseitigen. Wie "reines Eisen" besteht die Einkapselungslage im wesentlichen aus Ei­ sen, wobei typische Niveaus von Unreinheiten möglich sind. Die Mengen an Eisen, die oben dargelegt sind, sehen eine ausreichend weiche Außen­ fläche vor, um zu ermöglichen, daß die eingekapselten harten Partikel stärker verdichtet werden können, wobei Spalte zwischen den Partikeln infolge der Verformung der Eisenlagen und des Fließens während der Ver­ dichtung beseitigt werden. Die Eisenlage kann auf die Partikel durch ver­ schiedene Beschichtungsverfahren aufgetragen werden, die Dampfab­ scheidung, elektrochemische Reaktion und chemische Reaktion umfassen können.
Zusätzlich zu der Eiseneinkapselungslage können die beschichteten Hart­ pulver dieser Erfindung auch mit einem Bindemittel eingekapselt werden, das eine Verdichtung des Pulvers weiter unterstützt und, wenn angestrebt wird, daß diese nach der Verdichtung innerhalb des Pulvermetallurgiear­ tikels verbleiben, eine elektrische Isolierung zwischen den Partikeln vor­ sieht, wodurch Kernverluste in Anwendungen, wie beispielsweise einem AC-Magneten, verringert werden. Insbesondere unterstützen geeignete Bindemittel die Schmierfähigkeit der beschichteten Partikel und unter­ stützen eine Anhaftung der Pulverpartikel aneinander, so daß die Pulver­ magnetartikel aus den mit Eisen beschichteten Partikeln mit noch höhe­ ren Dichten bzw. Grünfestigkeiten hergestellt werden können. Bindemittel für diesen Zweck umfassen Nylon, Polyetherimide, wie beispielsweise Ul­ tem® von General Electric, Epoxide, Phenole, Polyester, Silikone, und an­ organische Materialien, wie beispielsweise Oxide, Phosphate, Silikate und Keramiken. Wenn der Artikel einer Sinterung unterzogen wird, um die Pulverpartikel zu verschmelzen, muß das Bindemittel bei geeigneten Sin­ tertemperaturen auch sauber wegbrennbar sein. Bindermaterialien, die zusätzlich dazu, daß sie die Schmierfähigkeit unterstützen, sauber weg­ brennbar sind, umfassen organische Materialien, wie beispielsweise Po­ lyalkylencarbonate, Polypropylenoxid-Polymersysteme (PPO - Polymersysteme), wie beispielsweise NORYL® von General Electric, Wach­ se, niedrigschmelzende Polymere und Silikone. Die Bindermaterialien werden vorzugsweise auf den Pulverpartikeln abgeschieden, um eine im wesentlichen gleichförmige Einkapselungslage zu bilden, die etwa 0,05 bis etwa 10 Gewichtsprozent jedes Partikels und vorzugsweise etwa 0,05 bis etwa 0,75 Gewichtsprozent jedes Partikels ausmacht. Um die Dichten weiter zu unterstützen und die Anforderung für Sprühschmierstoffe für die äußere Matrizenwand zu beseitigen, kann das beschichtete Pulver mit einem Schmierstoff gemischt werden, wie beispielsweise Stearate, Fluor­ kohlenwasserstoffe, Wachse, niedrigschmelzende Polymere und syntheti­ sche Wachse, wie beispielsweise ACRAWAX, das von der Lonza, Inc. erhältlich ist. Ein Schmiermittel wird vorzugsweise mit dem Pulver in Men­ gen von etwa 0,05 bis etwa 10 Gewichtsprozent des Pulvers und bevor­ zugter mit etwa 0,05 bis etwa 0,3 Gewichtsprozent des Pulvers gemischt. Geeignete Verfahren zur Beschichtung des Pulvers mit Bindemitteln und Schmiermitteln sind in der Technik gut bekannt und umfassen Lösungs­ misch-, Benetzungsmisch- und mechanische Mischtechniken und eine Mikroeinkapselung durch Chargenbeschichtungsprozesse vom Wurster- Typ, wie beispielsweise in den U.S. Patenten Nr. 2,648,609 und 3,253,944 beschrieben ist.
Sobald die Hartpulverpartikel beschichtet sind, werden sie zur Formung des gewünschten Artikels durch derartige bekannte Verfahren verdichtet, wie beispielsweise uniaxiale Verdichtung, Warmpressen, isostatische Ver­ dichtung, Warmmassivumformung, HIPping, dynamische magnetische Verdichtung (DMC), Strangpressen und Metallspritzguß. Die Verdichtung härtet die Partikel typischerweise bis zu einem gewissen Grad, wodurch erwünschte magnetische Eigenschaften, wie beispielsweise Permeabilität verringert und Hystereseverluste erhöht werden. Demgemäß kann, wenn das isolierende Bindemittel ein anorganisches Bindemittel ist, ein Magne­ tartikel, der durch diese Erfindung hergestellt wird, durch Erwärmen auf eine geeignete Temperatur für das ferromagnetische Material gefolgt durch eine langsame Abkühlung geglüht werden. Während des Glühens ver­ flüchtigt sich typischerweise jegliches organisches Bindemittel oder Schmiermittel an den ferromagnetischen Partikeln. Alternativ dazu kann das Polymer und/oder das Schmiermittel vor dem Glühen durch Erwär­ men des Artikels auf eine Zwischentemperatur beseitigt werden. Wenn die ferromagnetischen Partikel aus einer Eisenlegierung, Nickel, einer Nickel­ legierung, Kobalt, einer Kobaltlegierung, einer Eisen-Silizium-Legierung, einer Eisen-Phosphor-Legierung oder einer Fe-Si-Al-Legierung geformt sind, kann das Glühen typischerweise in einem Temperaturbereich von etwa 900°F bis etwa 1400°F (etwa 480°C bis etwa 760°C) für eine Dauer ausgeführt werden, die von der Masse des Artikels abhängt.
Nach oder anstelle des Glühens kann ein mit dieser Erfindung hergestell­ ter Pulvermetallurgieartikel einer Sinterung bei einer Temperatur unterzo­ gen werden, die für das Hartpartikelmaterial geeignet ist. Typische Sin­ tertemperaturen liegen bei etwa 2050°F bis 2400°F (etwa 1120°C bis etwa 1315°C). Während des Sinterns schmelzen die Eiseneinkapselungslagen an den Hartpartikeln und werden bis zu einem gewissen Maße weich und fließen zwischen und um die ferromagnetischen Partikel, um die Festigkeit zu steigern. Wie oben angemerkt wurde, wird das Sintern nicht ausge­ führt, wenn die Partikel mit einem Bindemittel beschichtet wurden, das dazu bestimmt ist, als eine Isolierungslage zwischen den Partikeln zu ver­ bleiben. Ferner wird das Sintern vorzugsweise nicht ausgeführt, wenn es für die Eigenschaften des Hartpartikelmaterials abträglich ist, wie bei­ spielsweise bei Permanentmagnetmaterialien, deren magnetische Eigen­ schaften verschlechtert werden, wenn sie auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der eine Rekristallisation auftritt, wie in der Technik gut be­ kannt ist.
Die Erfindung wird nun ferner unter Bezugnahme auf Magnetartikel dar­ gestellt, die gemäß des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt wurden. Bei einem ersten Beispiel wurde ein Weichmagnetkern aus einem Pulver mit 50Ni-50Fe-Legierung hergestellt, das mit Eisen unter Verwendung ei­ ner Substitutionsreaktion in chemischer Lösung beschichtet wurde. Der Eisengehalt an den einzelnen Pulverpartikeln betrug etwa 5 Gewichtsprozent. Ein Phenolbindemittel, das von der OxyChem mit der Handelsbe­ zeichnung Varcum kommerziell erhältlich ist, wurde dann auf das mit Ei­ sen eingekapselte Pulver unter Verwendung eines Lösungsmischprozesses beschichtet. Anschließend wurde ACRAWAX-Schmiermittel in das Pulver mit einem Gehalt von etwa 0,4 Gewichtsprozent der Pulvermischung ge­ mischt, worauf das Pulver bei einer Matrizentemperatur von etwa 250°F (etwa 120°C) mit einer Druckkraft von etwa 50 Tonnen pro Quadratinch (50 tsi, etwa 770 MPa) uniaxial verdichtet wurde. Der resultierende Pul­ vermetallurgiemagnet besaß eine Dichte von etwa 93% der theoretischen Dichte.
Bei einem anderen Beispiel wurde ein Weichmagnetkern unter Verwen­ dung eines Pulvers aus einer 49Co-49Fe-2 V-Legierung hergestellt, dessen Partikel mit Eisen durch Dampfabscheidung mit einem Eisengehalt von etwa 7,5 Gewichtsprozent beschichtet wurden. Die mit Eisen eingekap­ selten Pulverpartikel wurden dann mit einem amorphen Polyetherimid­ harzbindemittel mikroeingekapselt, das von General Electric mit der Han­ delsbezeichnung ULTEM kommerziell erhältlich ist, und dann gemäß gut bekannter Praxis mit einem Acryl und TEFLON (TFE) als Schmiermittel V- gemischt, um eingekapselte Partikel zu erzielen, bei denen etwa 0,25, etwa 0,10 bzw. etwa 0,10 Prozent ihres Gewichtes auf die Bindemittel-, Acryl- und Teflonmaterialien zurückzuführen sind. Das resultierende Pulver wurde dann auf etwa 150°F (etwa 65°C) erwärmt und bei einer Matrizen­ temperatur von etwa 350°F (etwa 175°C) mit einer Druckkraft von etwa 55 tsi (etwa 850 MPa) uniaxial verdichtet. Der resultierende Pulvermetallur­ giemagnet besaß eine Dichte von etwa 95% der theoretischen Dichte.
Als letztes Beispiel wurde ein Permanentmagnet gemäß dieser Erfindung unter Verwendung eines Pulvers aus Nd-2Fe-14B-Legierung hergestellt, das mit der Handelsbezeichnung MQP-B bei Magnequench International erhältlich ist. Die Partikel dieser Legierung wurden mit Eisen unter Ver­ wendung einer Substitutionsreaktion in chemischer Lösung mit einem Ei­ sengehalt von etwa 5 Gewichtsprozent beschichtet. Die mit Eisen einge­ kapselten Pulverpartikel wurden dann mit einem Epoxydbindemittel, das bei Shell Chemical mit der Handelsbezeichnung 164 kommerziell erhält­ lich ist, und einem Polystyrolbindemittel mikroeingekapselt, das bei Amo­ co mit der Handelsbezeichnung G2 kommerziell erhältlich ist, um einge­ kapselte Partikel zu erzielen, bei denen etwa 0,50 bzw. etwa 0,25 Prozent ihres Gewichtes auf die Epoxyd- und Polystyrolbeschichtungen zurück­ führbar waren. Das resultierende Pulver wurde dann bei einer Matrizen­ temperatur von etwa 250°F (etwa 120°C) mit einer Druckkraft von etwa 55 tsi (etwa 850 MPa) uniaxial verdichtet. Der resultierende Pulvermetallur­ giemagnet besaß eine Dichte von etwa 90% der theoretischen Dichte.
Während die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform be­ schrieben worden ist, ist zu verstehen, daß für Fachleute andere Formen offensichtlich sind. Beispielsweise können, während die Erfindung mit Blick auf Materialien und Prozesse für Pulvermetallurgiemagnete, wie bei­ spielsweise Weichmagnetkerne, beschrieben worden ist, die Lehren dieser Erfindung auch auf die Formung anderer Typen von Artikeln aus Pulvern aus Materialien angewendet werden, die härter als Eisen sind. Demgemäß ist der Schutzumfang der Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche begrenzt.

Claims (19)

1. Verfahren zur Formung eines Pulvermetallurgieartikels, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt, daß:
ein Pulver aus einem Material vorgesehen wird, das härter als Ei­ sen ist, wobei das Material aus der Gruppe gewählt ist, die aus fer­ romagnetischen Materialien, Eisenlegierungen, Nickel und dessen Le­ gierungen, Kobalt und dessen Legierungen, Eisen-Silizium- Legierungen, Eisen-Phosphor-Legierungen, Eisen-Silizium- Aluminium-Legierungen, Ferriten, rostfreien magnetischen Stahlle­ gierungen, Ferriten, Eisen-Seltenerdmetall-Legierungen, Samarium­ legierungen und keramischen Materialien besteht,
auf jedem Partikel des Pulvers eine Einkapselungslage aus Eisen geformt wird, und dann
die Pulver verdichtet werden, um die Partikel aneinander zu haf­ ten und den Pulvermetallurgieartikel zu formen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Einkapselungslage aus Eisen etwa 0,25 bis etwa 50 Gewichtsprozent der Gesamtmasse jedes Parti­ kels ausmacht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt, daß nach dem Formschritt und vor dem Verdichtungsschritt auf jedem Partikel ein Bindermaterial abgeschieden wird, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus polymerischen und anorganischen Bindemitteln besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Bindermaterial etwa 0,05 bis etwa 10 Gewichtsprozent der Gesamtmasse jedes Partikels ausmacht.
5. Verfahren nach Anspruch 3, ferner mit dem Schritt, daß der Pulver­ metallurgieartikel gesintert wird, um so das Bindermaterial wegzu­ brennen und die Einkapselungslagen aus Eisen auf den Partikeln zu verschmelzen.
6. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt, daß nach dem Formschritt und vor dem Verdichtungsschritt ein Schmiermittel mit dem Pulver vermischt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Schmiermittel etwa 0,05 bis etwa 10 Gewichtsprozent der Gesamtmasse des Pulvers ausmacht.
8. Verfahren zur Formung eines Pulvermetallurgiemagneten, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt, daß:
ein Pulver aus ferromagnetischem Material vorgesehen wird, das härter als Eisen ist,
auf jedem Partikel des Pulvers eine Einkapselungslage aus Eisen geformt wird, wobei die Einkapselungslage aus Eisen etwa 0,25 bis etwa 50 Gewichtsprozent der Gesamtmasse jedes Partikels ausmacht, und dann
das Pulver verdichtet wird, um die Einkapselungslagen aus Eisen zu verformen und die Partikel aneinander anzuhaften, um den Pul­ vermetallurgiemagneten zu bilden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Material ein Permanentma­ gnetmaterial ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Ferriten, Ei­ sen-Seltenerdmetall-Legierungen, Samariumlegierungen und kerami­ schen Materialien besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Einkapselungslage aus Eisen etwa 1 bis etwa 10 Gewichtsprozent der Gesamtmasse jedes Partikels ausmacht.
11. Verfahren nach Anspruch 5. ferner mit dem Schritt, daß nach dem Formschritt und vor dem Verdichtungsschritt auf jedem Partikel ein Bindermaterial abgeschieden wird, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus polymerischen und anorganischen Bindemitteln besteht, wo­ bei das Bindermaterial etwa 0,05 bis etwa 0,75 Gewichtsprozent der Gesamtmasse jedes Partikels ausmacht.
12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner mit dem Schritt, daß der Pul­ vermetallurgieartikel gesintert wird, um so das Bindermaterial weg­ zubrennen und die Einkapselungslagen aus Eisen an den Partikeln zu verschmelzen.
13. Verfahren nach Anspruch 8, ferner mit dem Schritt, daß nach dem Formschritt und vor dem Verdichtungsschritt ein Schmiermittel mit dem Pulver gemischt wird, wobei das Schmiermittel etwa 0,05 bis et­ wa 0,75 Gewichtsprozent der Gesamtmasse des Pulvers ausmacht.
14. Pulvermetallurgieartikel mit einem verdichteten Pulver aus einem Material, das härter als Eisen ist, und einer Einkapselungslage aus Eisen auf jedem Partikel des Pulvers, wobei das Material aus der Gruppe gewählt ist, die aus ferromagnetischen Materialien, Eisenle­ gierungen, Nickel und dessen Legierungen, Kobalt und dessen Legie­ rungen, Eisen-Silizium-Legierungen, Eisen-Phosphor-Legierungen, Eisen-Silizium-Aluminium-Legierungen, Ferriten, magnetischen rostfreien Stahllegierungen, Ferriten, Eisen-Seltenerdmetall- Legierungen, Samariumlegierungen und keramischen Materialien be­ steht.
15. Pulvermetallurgieartikel nach Anspruch 14, wobei die Einkapse­ lungslage aus Eisen etwa 0,25 bis etwa 50 Gewichtsprozent der Ge­ samtmasse des Pulvermetallurgieartikels ausmacht.
16. Pulvermetallurgieartikel nach Anspruch 14, wobei die Einkapse­ lungslage aus Eisen etwa 1 bis etwa 10 Gewichtsprozent der Ge­ samtmasse des Pulvermetallurgieartikels ausmacht.
17. Pulvermetallurgieartikel nach Anspruch 14, ferner mit einem Bin­ dermaterial, das jeden Partikel des Pulvers einkapselt.
18. Pulvermetallurgieartikel nach Anspruch 14, wobei der Pulvermetall­ urgieartikel so gesintert wird, daß die Einkapselungslagen aus Eisen verschmolzen werden.
19. Pulvermetallurgieartikel nach Anspruch 14, wobei der Pulvermetall­ urgieartikel ein Magnet ist.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3706301B2 (ja) * 2000-10-31 2005-10-12 マブチモーター株式会社 小型モータ
US6689183B2 (en) * 2001-01-09 2004-02-10 Delphi Technologies, Inc. Ferrite powder coating insulating layer for molding a powder metal core
JP2002247827A (ja) * 2001-02-20 2002-08-30 Moric Co Ltd 直流モータ
US7109642B2 (en) * 2003-11-29 2006-09-19 Walter Guy Scott Composite piezoelectric apparatus and method
US20050203231A1 (en) * 2003-11-29 2005-09-15 Cross Match Technologies, Inc. Polymer ceramic slip and method of manufacturing ceramic green bodies there therefrom
US20050227772A1 (en) * 2004-04-13 2005-10-13 Edward Kletecka Powdered metal multi-lobular tooling and method of fabrication
JP4585493B2 (ja) * 2006-08-07 2010-11-24 株式会社東芝 絶縁性磁性材料の製造方法
JP4872109B2 (ja) * 2008-03-18 2012-02-08 日東電工株式会社 永久磁石及び永久磁石の製造方法
US20100229682A1 (en) * 2009-03-10 2010-09-16 Richard Chung Cold cast mass element
US9272332B2 (en) 2011-09-29 2016-03-01 GM Global Technology Operations LLC Near net shape manufacturing of rare earth permanent magnets
GB2539010B (en) 2015-06-03 2019-12-18 Vacuumschmelze Gmbh & Co Kg Method of fabricating an article for magnetic heat exchange
GB2539008B (en) 2015-06-03 2020-02-12 Vacuumschmelze Gmbh & Co Kg Method of fabricating an article for magnetic heat exchange
GB2541355B (en) * 2015-06-03 2018-01-03 Vaccumschmelze Gmbh & Co Kg Method of fabricating an article for magnetic heat exchange

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1498359A (en) * 1975-06-06 1978-01-18 Ford Motor Co Method for making sintered parts
DE2812445C2 (de) * 1978-03-22 1983-10-13 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren zur Herstellung von Preßmassen mit weichmagnetischen Eigenschaften
JPH072307B2 (ja) * 1988-09-13 1995-01-18 旭ダイヤモンド工業株式会社 メタルボンドダイヤモンド砥石
EP0406580B1 (de) * 1989-06-09 1996-09-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Verbundmaterial sowie Verfahren zu seiner Herstellung
JPH04226003A (ja) * 1990-05-09 1992-08-14 Tdk Corp 複合軟磁性材料および複合軟磁性材料用コート粒子
JP3129593B2 (ja) * 1994-01-12 2001-01-31 川崎定徳株式会社 希土類・鉄・ボロン系燒結磁石又はボンド磁石の製造法
SE9500473D0 (sv) * 1995-02-09 1995-02-09 Sandvik Ab Method of making metal composite materials
SE507211C2 (sv) * 1995-09-29 1998-04-27 Sandvik Ab Sätt att tillverka ett belagt hårdämnespulver
US5993729A (en) * 1997-02-06 1999-11-30 National Research Council Of Canada Treatment of iron powder compacts, especially for magnetic applications
US5982073A (en) * 1997-12-16 1999-11-09 Materials Innovation, Inc. Low core loss, well-bonded soft magnetic parts

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