DE102013205769A1

DE102013205769A1 - Verfahren zum herstellen gesinterter magnete mit gesteuerten/r strukturen und zusammensetzungsverteilung

Info

Publication number: DE102013205769A1
Application number: DE102013205769A
Authority: DE
Inventors: Yucong Wang
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2013-10-10
Also published as: CN103366941A; US20130266473A1; JP2013219353A

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten umfasst einen Schritt, dass ein Legierungspulver vorgesehen wird, welches zumindest ein Seltenerdelement umfasst. Das Legierungspulver wird geformt und danach einer Mikrowellenstrahlung oder einem gepulsten elektrischen Strom ausgesetzt, um einen gesinterten Magneten zu bilden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft in zumindest einem Aspekt Verfahren zum Herstellen von Permanentmagneten.
HINTERGRUND
Permanentmagnete (PM) werden in verschiedensten Vorrichtungen einschließlich Elektrofahrmotoren für Hybrid- und Elektrofahrzeuge eingesetzt. Gesinterte Neodym-Eisen-Bor(Nd-Fe-B)-Permanentmagnete besitzen sehr gute magnetische Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen. Infolge der niedrigen Curie-Temperatur der Nd₂Fe₁₄B-Phase in Nd-Fe-B-Permanentmagneten nehmen allerdings die magnetische Remanenz und die Eigenkoerzitivkraft mit erhöhter Temperatur schnell ab. Es ist bekannt, dass der Austausch von Dy gegen Nd oder Fe in Nd-Fe-B-Magneten Erhöhungen des anisotropen Feldes und der Eigenkoerzitivkraft und eine Herabsetzung der Sättigungsmagnetisierung zur Folge haben (C. S. Herget, Metal, Poed. Rep. V. 42, S. 438 (1987); W. Rodewald, J. Less-Common Met., V111, S. 77 (1985); und D. Plusa, J. J. Wystocki, Less-Common Met. V. 133, S. 231 (1987)). Es ist allgemeine Praxis, die schweren SE-Metalle wie z. B. Dysprosium (Dy) oder Terbium (Tb) vor dem Schmelzen und Legieren in die gemischten Metalle hinzuzufügen. Allerdings sind Dy und Tb sehr selten und kostspielig. Schwere SE enthalten nur etwa 2–7% Dy und nur ein kleiner Bruchteil von SE-Minen weltweit enthält schwere SE. Der Preis für Dy ist in letzter Zeit stark gestiegen. Tb, das benötigt wird, wenn höhere magnetische Eigenschaften erforderlich sind, als Dy bereitstellen kann, ist sogar noch viel kostspieliger als Dy.
Typische Magnete für Elektrofahrmotoren in Hybridfahrzeugen enthalten zwischen etwa 6 und 10 Gew.-% Dy, um den erforderlichen magnetischen Eigenschaften zu entsprechen. Herkömmliche Verfahren zum Herstellen von Magneten mit Dy oder Tb haben zur Folge, dass das Dy oder Tb durch Festkörperdiffusion in den Körnen und in den Phasen entlang der Korngrenzen innerhalb des Magneten verteilt wird. Nd-Fe-B-Permanentmagnete können mithilfe eines Pulvermetallurgieprozesses gefertigt werden, welcher das Schmelzen und den Bandguss, eine Wasserstoff-Dekrepitation (Hydrieren und Dehydrieren), das Pulverisieren (mittels Stickstoffstrahlvermahlen), das Sieben und das Mischen von Legierungspulvern für die gewünschte chemische Zusammensetzung beinhaltet. Ein typischer Pulvermetallurgieprozess ist folgender: Wiegen und Pressen unter einem Magnetfeld zur Pulverausrichtung (Vakuumfolieren), isostatisches Pressen, Sintern und Auslagern (z. B. etwa 5–30 h bei etwa 500–1100°C im Vakuum) und die mechanische Bearbeitung zu Magnetstücken. Schließlich werden die Magnete einer Oberflächenbehandlung durch Phosphatieren, stromloses Überziehen mit Nickel (Ni), Epoxidbeschichten oder dergleichen unterzogen (falls erwünscht).
Die ideale Mikrostruktur für gesinterte Magnete auf Nd-Fe-B-Basis sind Fe₁₄Nd₂B-Körner, die durch die nicht-ferromagnetischen Nd-reichen Phasen (einer eutektischen Matrix aus hauptsächlich Nd plus einige Fe₄Nd_1,1B₄ und Fe-Nd-Phasen, stabilisiert durch Verunreinigungen) völlig isoliert sind. Der Zusatz von Dy oder Tb führt zu der Bildung von ganz anderen ternären intergranularen Phasen auf der Basis von Fe, Nd und Dy oder Tb. Diese Phasen befinden sich in dem Korngrenzengebiet und an der Oberfläche der Fe₁₄Nd₂B-Körner.
Es werden mit Dy oder Tb (oder deren Legierungen) beschichtete Nd-Fe-B-Pulver verwendet, um den Magnet herzustellen, was mikroskopisch eine ungleichmäßige Verteilung von Dy oder Tb in dem Magnet zur Folge hat. Es kann z. B. die Menge an Dy und/oder Tb um etwa 20% oder mehr verglichen mit herkömmlichen Prozessen oder etwa 30% oder mehr oder etwa 40% oder mehr oder etwa 50% oder mehr oder etwa 60% oder mehr oder etwa 70% oder mehr oder etwa 80% oder mehr oder etwa 90% oder mehr abhängig von der relativen Menge zwischen Oberflächenpulver und Kernpulver und der Dy oder Ty-Konzentration in dem Oberflächenpulver, dem Sinterschema (welches die Diffusion von Dy oder Ty in die Masse von der Kornoberfläche beeinflusst) reduziert werden. Der Prozess beinhaltet das Beschichten des Pulvers auf Nd-Fe-B-Basis, um gesinterte Nd-Fe-B-Permanentmagnete mit Dy- oder Tb-Metallen oder -Legierungen herzustellen. Das Pulver auf Nd-Fe-B-Basis kann mittels mechanischen Mahlens, physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD, vom engl. physical vapor deposition) oder chemischer Gasphasenabscheidung (CVD, vom engl. chemical vapor deposition) beschichtet werden.
Es besteht demgemäß Bedarf an verbesserten Verfahren zum Herstellen von Permanentmagneten und insbesondere von Magneten auf Nd-Fe-B-Basis.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung löst ein oder mehrere Probleme des Standes der Technik, indem sie in zumindest einer Ausführungsform ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten vorsieht. Das Verfahren zum Herstellen eines Seltenerd-Magneten umfasst einen Schritt zum Bereitstellen eines Legierungspulvers, welches zumindest ein Seltenerdelement umfasst. Das Legierungspulver wird geformt und danach einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt, um einen gesinterten Magneten zu bilden.
In einer anderen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten vorgesehen. Das Verfahren zum Herstellen eines Seltenerd-Magneten umfasst einen Schritt zum Bereitstellen eines Legierungspulvers, welches Neodym, Eisen und Bor umfasst. Das Legierungspulver wird geformt und danach einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt, um einen gesinterten Magneten zu bilden.
In einer anderen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten vorgesehen. Das Verfahren zum Herstellen eines Seltenerd-Magneten umfasst einen Schritt zum Bereitstellen eines Legierungspulvers, welches zumindest ein Seltenerdelement umfasst. Das Legierungspulver wird geformt und danach einem gepulsten elektrischen Strom ausgesetzt, um einen gesinterten Magneten zu bilden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
1 ein Flussdiagramm ist, welches ein Verfahrens zum Herstellen eines Permanentmagneten mithilfe von Mikrowellenstrahlung veranschaulicht;
2 eine schematische Darstellung einer Mikrowellen-Sinterapparatur ist;
3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Permanentmagneten mithilfe von Mikrowellenstrahlung ist; und
4 eine schematische Darstellung einer Sinterapparatur mit gepulstem elektrischem Strom ist, welche das Verfahren von 1 ausführt.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nunmehr wird im Detail Bezug auf zur Zeit bevorzugte Zusammensetzungen, Ausführungsformen und Verfahren der vorliegenden Erfindung genommen, welche die besten Arten, die Erfindung praktisch umzusetzen, darstellen, die den Erfindern derzeit bekannt sind. Die Fig. sind nicht unbedingt maßstabgetreu. Es ist jedoch einzusehen, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Daher sind hierin offenbarte Einzelheiten nicht als einschränkend, sondern rein als eine repräsentative Basis für jeden Aspekt der Erfindung und/oder als eine repräsentative Basis, um einem Fachmann zu vermitteln, wie er die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einsetzen kann, zu betrachten.
Außer in den Beispielen, oder wo anderweitig ausdrücklich angegeben, sind alle numerischen Größen in dieser Beschreibung, die Mengen bzw. Beträge von Reaktions- und/oder Gebrauchsmaterial oder -bedingungen angeben, so zu verstehen, dass sie durch das Wort „etwa” zur Beschreibung des Schutzumfanges im weitesten Sinne der Erfindung modifiziert sind. Die Praxis innerhalb der angegebenen numerischen Grenzen wird allgemein bevorzugt. Außerdem, wenn nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben wird: implizieren Prozent, „Teile von” und Verhältniswerte pro Gewicht; die Beschreibung einer Gruppe oder Klasse von Materialien als geeignet oder bevorzugt für einen gegebenen Zweck in Verbindung mit der Erfindung, dass Mischungen aus zwei oder mehreren der Mitglieder der Gruppe oder Klasse gleichermaßen geeignet oder bevorzugt sind; die Beschreibung von Bestandteilen in chemischer Hinsicht bezieht sich auf die Bestandteile zum Zeitpunkt der Zugabe zu einer beliebigen Kombination, die in der Beschreibung angegeben ist, und schließt chemische Wechselwirkungen zwischen den Bestandteilen einer Mischung, sobald sie gemischt ist, nicht unbedingt aus; die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung trifft auf alle nachfolgenden Verwendungen derselben Abkürzung hierin zu und trifft sinngemäß auf die normalen grammatikalischen Varianten der anfänglich definierten Abkürzung zu; und, wenn nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben wird, wird die Messung einer Eigenschaft durch dieselbe Technik bestimmt, wie zuvor oder später für dieselbe Eigenschaft angeführt.
Es sollte auch einzusehen sein, dass diese Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsformen und Verfahren beschränkt ist, die unten stehend beschrieben sind, da spezifische Komponenten und/oder Bedingungen selbstverständlich variieren können. Des Weiteren wird die hierin verwendete Terminologie nur zum Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet, und soll in keiner Weise einschränkend sein.
Es ist auch anzumerken, dass, wie in der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet, die Einzahlform „ein/e” und „der/die/das” die Mehrzahlformen umfassen, es sei denn, der Kontext bringt deutlich das Gegenteil zum Ausdruck. Zum Beispiel soll die Bezugnahme auf eine Komponente in der Einzahl eine Vielzahl von Komponenten umfassen.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sehen Verfahren zum Sintern von Permanentmagneten mit gesteuerten Makrostrukturen (z. B. Porosität und Pulverpartikelgröße und -verteilung) und Mikrostrukturen (verschieden Phasen und Element-Zusammensetzungen) vor. Solche Ausführungsformen umfassen Mikrowellen-Sinterverfahren und ein Sinterverfahren mit elektrischem Strom. Die verarbeiteten Magnete umfassen Magnete auf Nd-Fe-B-Basis und Magnete auf Sm-Fe-N(Samarium-Eisen-Stickstoff)-Basis.
Mit Bezugnahme auf 1 ist ein Flussdiagramm vorgesehen, welches ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten veranschaulicht. Das Verfahren umfasst, dass ein Legierungspulver 10 vorgesehen wird, welches zumindest ein Seltenerdelement umfasst. Das Legierungspulver 10 wird in einer Form 12 geformt und danach einer Mikrowellenstrahlung 14 ausgesetzt, um einen gesinterten Magneten 16 zu bilden. In einer Variante umfasst das Legierungspulver 10 Neodym, Eisen und Bor. In einer Verfeinerung umfasst das Legierungspulver 10 ferner eine Komponente, die aus der Gruppe gewählt ist, welche aus Dysprosium, Terbium und Kombinationen daraus besteht. In einer noch weiteren Verfeinerung weisen das Dysprosium und/oder Terbium eine ungleichmäßige Verteilung auf. Die U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/007 203, eingereicht am 14. Januar 2011, mit dem Titel Method of Making Nd-Fe-B Sintered Magnets With Dy Or Tb (der Erfinder ist der gegenständliche) beschreibt Magnete und Verfahren zum Herstellen von Magneten, welche mehr oder weniger Dy oder Tb als jene verwenden, die mithilfe der herkömmlichen Verfahren hergestellt werden, während ähnliche magnetische Eigenschaften erhalten werden, indem die kernmagnetischen Pulverpartikel mittels physikalischer Gasphasenabscheidung mit einer Dy- oder Tb-reichen Beschichtung beschichtet werden. Dieses Patent ist hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen. In einer Verfeinerung werden die in dem Patent dargelegten Legierungspulver in der vorliegenden Ausführungsform verwendet. In einer anderen Variante umfasst das Legierungspulver 10 Samarium und Eisen, die während des Sinterns mit einem Stickstoffgas in Kontakt gebracht werden. In dieser letzten Variante umfasst der gesinterte Magnet 16 magnetische Samarium-Eisen-Stickstoff-Bereiche.
Mit Bezugnahme auf 2 ist eine schematische Darstellung einer Mikrowelle n-Sinterapparatur zum Bilden eines Seltenerd-Permanentmagneten vorgesehen. Die Mikrowellen-Sinterapparatur 20 umfasst einen Mikrowellengenerator 22, der Mikrowellenstrahlung an eine Sinterkammer 24 bereitstellt. Der Mikrowellengenerator 22 stellt eine Mikrowellenstrahlung an einen Rezirkulator 26 bereit, der Strahlung an einen R-H-Tuner 28 bereitstellt. Die Mikrowellen-Sinterapparatur 20 arbeitet typischerweise bei einer Frequenz zwischen etwa 300 MHz und etwa 300 GHz mit einem Leistungsausgang in dem Bereich von 1–6 kW. In einer Verfeinerung besitzt die Mikrowellenstrahlung eine Frequenz zwischen etwa 2 und etwa 3 GHz (z. B. 2,45 GHz). Danach wird die Mikrowellenstrahlung an die Sinterkammer 24 bereitgestellt. Die Mikrowellen-Sinterapparatur 20 umfasst auch eine Wasserlast 30, zu der die Strahlung geleitet wird, wenn der Mikrowellengenerator mit Energie versorgt wird, aber Strahlung nicht an die Sinterkammer 24 bereitgestellt wird. Das Legierungspulver 10 wird in der Form 32 gehalten, die von einem keramischen Isoliergehäuse 34 umgeben ist (Chargen-System). In einer anderen Variante kann das keramische Isoliergehäuse durch ein Aluminiumoxidrohr ersetzt werden, das mit einer keramischen Isolierung isoliert ist. Die Hauptfunktion der Isolierung besteht darin, die in den Magnetteilen erzeugte Wärme aufzubewahren. Das/die verdichtete/n Pulverrohling/e 10 kann/können auch im Inneren eines keramischen Gehäuses (Behälter) oder Fächern angeordnet werden, sodass sie durch Wärmestrahlung von dem erwärmten Keramikgehäuse erwärmt werden. Es wird ein Pyrometer 36 verwendet, um die Temperatur des Legierungspulvers 10 während des Sinterns zu überwachen. Es können auch IR-Sensoren und/oder ummantelte Thermofühler nahe der Oberfläche der Probe angeordnet werden, um die Temperaturen zu überwachen. In einer Verfeinerung erreicht das Legierungspulver 10 Temperaturen zwischen etwa 500 und etwa 1600°C. In einer Verfeinerung erreicht das Legierungspulver 10 Temperaturen zwischen etwa 500 und etwa 1200°C. In einer anderen Verfeinerung betragen die Haltezeiten zwischen etwa 1 Minute und etwa 10 Stunden und die Aufheiz- und Abkühlraten betragen zwischen etwa 1 bis 1000 Grad Celsius pro Minute. Es werden Gase (z. B. Argon, Helium, Stickstoff, Wasserstoff und dergleichen) über ein Gassystem 40 eingeleitet. In einer Verfeinerung wird das Legierungspulver 10 mit einem Gas in Kontakt gebracht, bevor oder während es der Mikrowellenstrahlung ausgesetzt wird. Es wird ein Vakuumsystem 42 verwendet, um die Gase herauszupumpen und/oder um die Sinterkammer 24 in einem Vakuum von etwa 10^–4 Pa oder mehr zu halten.
Der oben dargelegte Mikrowellenprozess sieht ein Verfahren vor, um die Anforderungen der Herstellung feiner Mikrostrukturen, einer höheren Dichte und besserer Eigenschaften bei potentiell niedrigeren Kosten zu erfüllen. Es führt zu besseren mechanischen Eigenschaften als eine herkömmliche Verarbeitung und erzeugt eine feinere Korngröße. Die Form der Porosität, falls vorhanden, unterscheidet sich deutlich von der mit herkömmlichen Sinterverfahren erzielten. Es ist zu erwarten, dass mikrowellenverarbeitete Pulvermetallkomponenten rundkantige Porositäten erzeugen, welche eine höhere Duktilität und Festigkeit mit sich bringen. Mikrowellen-Metall-Wechselwirkungen sind komplexer als die auf dem Gebiet aktiv Tätigen erwartet hatten. Es gibt viele Faktoren, die wesentlich zu der Mikrowellen-Gesamterwärmung von Pulvermetallen beitragen. Die Magnetteilgröße und -form, die Verteilung der Mikrowellenenergie im Inneren des Hohlraumes und das magnetische Feld der elektromagnetischen Strahlung sind allesamt wichtig bei der Erwärmung und dem Sintern von Pulvermetallen.
Mit Bezugnahme auf 3 ist ein Flussdiagramm vorgesehen, welches ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten durch Sintern mit gepulstem elektrischem Strom (PECS, vom engl. Pulsed Electric Current Sintering) veranschaulicht. Das ist Sintern mit gepulstem elektrischem Strom ist auch als Spark Plasma Sintern (SPS) oder Feldaktiviertes Sintern (FAST, vom engl. Field Assisted Sintering Technology) bekannt. Das PECS verwendet einen gepulsten Gleichstrom, um elektrisch leitfähige, verdichtete Pulverteile mittels Ohm'scher Heizung aufzuheizen. Dieser direkte Weg des Erhitzens gestattet die Anwendung sehr hoher Heiz- und Kühlraten, ermöglicht eine niedrige Sintertemperatur als ein herkömmlicher Sinterprozess, verstärkt die Verdichtung über das Kornwachstum unterstützt die Festkörperdiffusion und lässt zu, dass die intrinsischen Eigenschaften der magnetischen Pulver in ihren vollständig dichten Produkten erhalten bleiben. Das Verfahren umfasst, dass ein Legierungspulver 10 vorgesehen wird, welches zumindest ein Seltenerdelement umfasst. Das Legierungspulver 10 wird geformt und zwischen zwei Stempeln 52, 54 und Matrizen 58, 60 positioniert. Danach wird das Legierungspulver 10 einem gepulsten elektrischen Strom von der Quelle 62 ausgesetzt, um einen gesinterten Magneten 64 zu bilden.
Mit Bezugnahme auf 4 ist eine schematische Veranschaulichung eines Sintersystems mit gepulstem elektrischem Strom vorgesehen. Das Sintersystem 70 umfasst eine Vakuumkammer 72, in welcher das Legierungspulver 10 gesintert wird. Das Sintersystem 70 umfasst einen oberen Stempel 74 und einen unteren Stempel 76, die beide typischerweise aus Graphit oder einem Metall gebildet sind. Das Sintersystem 70 umfasst auch eine Matrize 78 zum Aufnehmen des Legierungspulvers 10, die typischerweise ebenfalls aus einem Metall gebildet wird. Es wird ein Kraft, welche durch die Pfeile 80, 82 angezeigt ist, auf das Legierungspulver 10 angewendet. Die Impulsgleichstromversorgung 84 wird verwendet, um einen gepulsten elektrischen Strom an die Legierungsprobe 10 anzulegen. In einer Verfeinerung beträgt der gepulste elektrische Strom zwischen etwa 100 bis etwa 10.000 A und weist eine Impulsdauer zwischen etwa 1 ms und etwa 300 ms und eine Pausenzeit zwischen etwa 1 und etwa 50 ms auf. In einer Verfeinerung beträgt das Vakuum etwa 10^–4 Pa oder mehr.
Weiterhin Bezug nehmend auf 4 sind die Metallteile des Sintersystem 70 elektrisch resistiv, sodass, wenn ein elektrischer Strom angelegt wird, sehr schnell direkte Wärme erzeugt wird. Die Haltezeit kann daher nur eine Minute betragen. Da das PCES ein Direkt-Heizverfahren ist, wird die Kristallstruktur durch einen schnellen Temperaturanstieg daran gehindert, sich zu verändern. Überdies wird es mithilfe des Impulsstromverfahrens möglich, die Bindung der Pulverpartikel-Grenzflächen voranzutreiben, ohne die Temperatur des Pulvers wesentlich zu erhöhen. Als ein Ergebnis kann das Magnetpulver gesintert werden, ohne seine magnetischen Eigenschaften zu verschlechtern. Überdies kann die Dichte mithilfe von Servopressen mit einer programmierbaren Beladesteuerung erhöht werden. Um ein homogenes Sinterverhalten zu begünstigen, werden die Temperaturgradienten im Inneren der Probekörper minimiert. Parameter, welche die Temperaturverteilung im Inneren der magnetischen Teile beeinflussen, umfassen die elektrische Leitfähigkeit des Materials, die Wanddicke und das Vorhandensein von Graphitpapieren, die verwendet werden, um einen direkten Kontakt zwischen den magnetischen Teilen (falls erforderlich und verwendet, um elektrische Kontakte zwischen allen Teilen sicherzustellen) zu verhindern. Es kann ein Finite-Elemente-Modell verwendet werden, um zu bewerten, ob die Entwicklung von Thermogradienten während des PECS von den physikalischen Materialeigenschaften, den geometrischen Parametern der verschiedenen Teile und der Zufuhr gepulsten Stromes abhängig ist. Abhängige von den elektrischen Eigenschaften der Teile unterscheiden sich der Stromfluss wie auch die Temperaturverteilung im Inneren des Werkstückes dramatisch. In dem Fall von elektrisch leitfähigen Teilen fließt der gepulste Gleichstrom hauptsächlich durch die Teile hindurch und nur ein kleiner Teil fließt durch die Matrize hindurch.
In einer Variante der vorliegenden Ausführungsform weist der Permanentmagnet der vorliegenden Ausführungsform eine ungleichmäßige Verteilung von Dysprosium und/oder Terbium auf. In einer Verfeinerung umfasst der Permanentmagnet z. B. Gebiete, in denen magnetische Neodym-, Eisen- und Borbereiche mit einer Schicht beschichtet sind, welche Dysprosium und/oder Terbium umfasst. In einer Verfeinerung weist die Beschichtung eine Dicke zwischen etwa 100 nm und etwa 100 Mikrometer auf. In einer anderen Verfeinerung weist die Beschichtung eine Dicke zwischen etwa 5 Mikrometer und etwa 70 Mikrometer auf. In einer noch anderen Verfeinerung weist die Beschichtung eine Dicke zwischen etwa 10 Mikrometer und etwa 50 Mikrometer auf. In einer Verfeinerung wird das beschichtete Pulver geformt, indem das Legierungspulver 10 in einer Form 22 angeordnet wird. Das Legierungspulver 10 wird üblicherweise während des oder nach dem Formen/s gepresst. Ein Permanentmagnet umfasst typischerweise zwischen etwa 0,01 und etwa 8 Gewichtsprozent Dysprosium und/oder Terbium des Gesamtgewichts des Permanentmagneten. Die Oberflächenkonzentration an Dysprosium und/oder Terbium kann jedoch zwischen etwa 5 und etwa 50 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Beschichtungsschicht betragen.
In Varianten der oben dargelegten Ausführungsformen wird das in den Mikrowellen- und PECS-Verfahren verwendete Legierungspulver wie folgt gebildet. Eine Legierung, welche Neodym, Eisen und Bor enthält, wird geschmolzen und Schleudergegossen, um Streifen zu bilden. Die Legierungsstreifen werden dann mit Wasserstoff dekrepitiert, indem die Legierung hydriert wird. Dieser Schritt wird typischerweise in einem Wasserstoffofen bei einem Druck von ungefähr 1 bis 5 atm durchgeführt, bis die Legierung dekrepitiert [deprecated] ist. Daraufhin wird die Legierung typischerweise in einem Vakuum bei einer erhöhten Temperatur (z. B. 300 bis 600°C) für 1 bis 10 Stunden dehydriert. Das Ergebnis der Hydrierung und Dehydrierung besteht darin, dass die Legierung zu einem groben Pulver, typischerweise mit einer durchschnittlichen Partikelgröße zwischen 0,1 mm und 4 mm, pulverisiert ist. Das grobe Pulver wird dann (mittels Stickstoffstrahlvermahlen) pulverisiert, um ein Ausgangspulver herzustellen. In einer Verfeinerung kann das Legierungspulver mit einem zweiten Legierungspulver gemischt werden, um die chemische Zusammensetzung und ein optionales Sieben anzupassen. In einer Verfeinerung wird das Legierungspulver danach mithilfe einer mechanischen Vermahlung, eines physikalischen Gasphasenabscheidungsprozesses oder eines chemischen Gasphasenabscheidungsprozesses mit einer Dy und/oder Tb enthaltenden Schicht beschichtet. Das resultierende beschichtete Pulver kann danach optional gesiebt werden. Schließlich wird ein Permanentmagnet mithilfe der oben dargelegten Prozesse gebildet.
Während Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht und beschrieben wurden, ist nicht vorgesehen, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung veranschaulichen und beschreiben.
Vielmehr ist der in der Beschreibung verwendete Wortlaut ein beschreibender Wortlaut und keine Einschränkung, und es ist einzusehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

C. S. Herget, Metal, Poed. Rep. V. 42, S. 438 (1987) [0002]
W. Rodewald, J. Less-Common Met., V111, S. 77 (1985) [0002]
D. Plusa, J. J. Wystocki, Less-Common Met. V. 133, S. 231 (1987) [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Seltenerd-Magneten, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Legierungspulver vorgesehen wird, welches zumindest ein Seltenerdelement umfasst; das Legierungspulver geformt wird; und das Pulver einer Mikrowellenstrahlung oder einem gepulsten elektrischen Strom ausgesetzt wird, um einen gesinterten Magneten zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Legierungspulver geformt wird, indem das Legierungspulver in einer Form unter einem magnetischen Feld für eine magnetische Pulverausrichtung angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass das Legierungspulver, bevor oder während es der Mikrowellenstrahlung ausgesetzt wird, mit einem Gas in Kontakt gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Gas eine Komponente umfasst, die aus der Gruppe gewählt ist, welche Helium, Argon, Wasserstoff, Stickstoff und eine Kombination daraus enthält.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Legierungspulver mit Wasserstoff dekrepitiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mikrowellenstrahlung einen Leistungsausgang zwischen etwa 1 und etwa 6 kW und eine Frequenz zwischen etwa 300 MHz und etwa 300 GHz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Legierungspulver Neodym, Eisen und Bor umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Legierungspulver ferner eine Komponente umfasst, die aus der Gruppe gewählt ist, welche aus Dysprosium, Terbium und Kombinationen daraus besteht.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Legierungspulver Dysprosium und/oder Terbium mit einer ungleichmäßigen Verteilung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Legierungspulver Samarium und Eisen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der gesinterte Magnet magnetische Samarium-Eisen-Stickstoff-Bereiche umfasst.