DE102016212325A1

DE102016212325A1 - Method and device for producing anisotropic magnetic strip material with nanocrystalline hard magnetic grains

Info

Publication number: DE102016212325A1
Application number: DE102016212325.4A
Authority: DE
Inventors: Daniel Simon; Holger Wuest
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2018-01-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von anisotropem, insbesondere schmelzgesponnenem magnetischem Bandmaterial enthaltend anisotrope ausgerichtete nanokristalline, hartmagnetische Körner (11). Das Verfahren umfasst die Schritte i) Schmelzen von magnetischem Material, ii) Aufbringen des geschmolzenen magnetischen Materials auf ein sich drehendes, gekühltes Rad (2), an dem ein Magnetfeld anliegt und iii) Abkühlen des magnetischen Materials auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des magnetischen Materials unter gleichzeitiger Ausrichtung der kristallographischen Achsen der sich bildenden magnetischen Körner (11) im Magnetfeld beim Unterschreiten der Curietemperatur des magnetischen Materials.The present invention relates to a process for producing anisotropic, in particular melt-spun, magnetic strip material containing anisotropically oriented nanocrystalline, hard magnetic grains (11). The method comprises the steps of i) melting magnetic material, ii) applying the molten magnetic material to a rotating, cooled wheel (2) against which a magnetic field is applied and iii) cooling the magnetic material to a temperature below the melting point of the magnetic Material with simultaneous alignment of the crystallographic axes of the forming magnetic grains (11) in the magnetic field when falling below the Curie temperature of the magnetic material.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein vereinfachtes Verfahren und eine kompakte Vorrichtung zur Herstellung von anisotropem magnetischem und insbesondere schmelzgesponnenem Bandmaterial mit nanokristallinen, magnetischen Körnern. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch die Herstellung von hartmagnetischem Bandmaterial mit anisotropem Gefüge, hoher Koerzitivfeldstärke und einem guten Korrosionswiderstand.The present invention relates to a simplified method and a compact apparatus for producing anisotropic magnetic and in particular melt-spun ribbon material with nanocrystalline magnetic grains. Moreover, the present invention also relates to the production of hard magnetic strip material with anisotropic microstructure, high coercive force and good corrosion resistance.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von hartmagnetischem Material bekannt. Speziell feinkörnige Gefüge können durch Rascherstarren einer Schmelze mit in etwa stöchiometrischer Zusammensetzung erzielt werden. Unter Verwendung von Schmelzschleuderanlagen kann hartmagnetisches Material mit nanokristallinem Gefüge/Körnern hergestellt werden. Die kristallographischen Achsen der magnetischen Körner sind im hartmagnetischen Material jedoch isotrop und damit zufällig verteilt, sodass die Gesamtmagnetisierung nicht in einem äußeren starken Streufeld resultiert. Die magnetischen Körner müssen deshalb in einem weiteren Verfahrensschritt, beispielsweise während eines Heißumformens, ausgerichtet werden. Dieses Verfahren ist zeitaufwendig kosten- und energieintensiv. Different methods for the production of hard magnetic material are known from the prior art. Especially fine-grained microstructures can be achieved by rapid solidification of a melt having an approximately stoichiometric composition. With the use of melt spinning machines, hard magnetic material with nanocrystalline structure / grains can be produced. However, the crystallographic axes of the magnetic grains are isotropic in the hard magnetic material and thus randomly distributed, so that the total magnetization does not result in an external strong stray field. The magnetic grains must therefore be aligned in a further process step, for example during a hot forming. This process is time consuming, costly and energy intensive.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von anisotropem, magnetischem Bandmaterial mit den Merkmalen des Anspruches 1 zeichnet sich hingegen durch eine einfachere, zeit- und energiesparendere und somit auch kostengünstigere Verfahrensführung aus. Das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt anisotropes, nanokristallines Hartmagnetmaterial in Form eines Bandmaterials, das nanokristalline Hartmagnetkörner enthält, mit hoher Koerzitivfeldstärke. The inventive method for producing anisotropic magnetic strip material having the features of claim 1, however, characterized by a simpler, time and energy-saving and thus more cost-effective process management. The inventive method produces anisotropic, nanocrystalline hard magnetic material in the form of a strip material containing nanocrystalline hard magnetic grains, with high coercive force.

Zunächst wird ein magnetisches Material geschmolzen. Das magnetische Material bzw. dessen Zusammensetzung ist im Einzelnen nicht beschränkt. Besonders bevorzugt werden aber seltenerdmetallhaltige magnetische Materialien, wie beispielsweise RE₂Fe₁₄B, wobei RE für mindestens ein Seltenerdmetall steht, eingesetzt, da diese heutzutage die Permanentmagneten mit höchstem Energieprodukt darstellen.First, a magnetic material is melted. The magnetic material or its composition is not limited in detail. However, rare earth metal-containing magnetic materials, such as, for example, RE ₂ Fe ₁₄ B, where RE is at least one rare earth metal, are used with particular preference since these are the permanent magnets with the highest energy product today.

Das geschmolzene magnetische Material wird sodann auf ein sich drehendes, insbesondere gekühltes Rad aufgebracht und insbesondere aufgespritzt. Die Drehgeschwindigkeit kann entsprechend ausgewählt werden und beträgt beispielsweise 10 bis 50 m/s. Das Rad erzeugt radial ein Magnetfeld, so dass beim Abkühlen der Schmelze auf dem sich drehenden Rad auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des magnetischen Materials, nicht beliebig orientierte Körner entstehen, sondern die sich bildenden nanokristallinen, hartmagnetischen Körner auch gleichzeitig im anliegenden Magnetfeld ausgerichtet werden. Mit anderen Worten werden in einem Verfahrensschritt nanokristalline, Hartmagnetkörner erzeugt, und es werden gleichzeitig auch die kristallographischen Achsen dieser Körner ausgerichtet. Das sich bildende Hartmagnetmaterial (Bandmaterial), das diese nanokristallinen Hartmagnetkörner enthält, zeichnet sich durch eine hohe Anisotropie und damit sowohl eine hohe Koerzitivfeldstärke als auch speziell eine hohe Remanenz aus. The molten magnetic material is then applied to a rotating, in particular cooled wheel and sprayed in particular. The rotational speed can be selected accordingly and is for example 10 to 50 m / s. The wheel generates a radial magnetic field, so that when cooling the melt on the rotating wheel to a temperature below the melting point of the magnetic material, not arbitrarily oriented grains arise, but the forming nanocrystalline, hard magnetic grains are also aligned simultaneously in the applied magnetic field. In other words, nanocrystalline, hard magnetic grains are produced in one process step, and at the same time the crystallographic axes of these grains are also aligned. The forming hard magnetic material (strip material), which contains these nanocrystalline hard magnetic grains, is characterized by a high anisotropy and thus both a high coercive field strength and especially a high remanence.

Zur Erzeugung von anisotropem magnetischem Bandmaterial wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren somit nur eine Wärmebehandlung angewandt. Dies hat neben einer hohen Energieersparnis und gestrafften Verfahrensführung noch weitere positive Effekte: Die in kristallographischer Sicht ausgerichteten Hartmagnetkörner weisen einen hohen Korrosionswiderstand und eine gute mechanische Bearbeitbarkeit auf. Zudem wird das Kornwachstum durch die verminderte Anzahl an Wärmebehandlungen reduziert, wodurch die Korngrößen der anisotropen Hartmagnetkörner deutlich kleiner sind als sie durch herkömmliche Verfahren erhalten werden. Es werden Körner in nanokristalliner Form erhalten, also Körner, deren mittlerer Durchmesser, gemessen an der breitesten Stelle der Körner, weniger als 1 µm, insbesondere maximal 100 nm, beträgt. Die sich bildenden anisotropen Körner sind zudem von annähernd sphärischer Partikelform, weisen folglich eine sehr hohe Koerzitivfeldstärke auf und sind aufgrund der geringen Anzahl an durchgeführten Verfahrensschritten, die in einer einzigen Anlage umgesetzt werden können, deutlich weniger verunreinigt. Schließlich ändert sich auch die Stöchiometrie des magnetischen Bandmaterials nicht durch temperaturbedingtes Verdampfen einzelner Komponenten.For the production of anisotropic magnetic strip material according to the inventive method thus only a heat treatment is applied. In addition to a high energy saving and streamlined process control, this has further positive effects: The hard magnetic grains oriented in crystallographic view have a high corrosion resistance and a good mechanical workability. In addition, the grain growth is reduced by the reduced number of heat treatments, whereby the grain sizes of the anisotropic hard magnetic grains are significantly smaller than those obtained by conventional methods. It granules are obtained in nanocrystalline form, so grains whose average diameter, measured at the widest point of the grains, less than 1 .mu.m, in particular at most 100 nm. The forming anisotropic grains are also of approximately spherical particle shape, thus having a very high coercive force and are due to the small number of performed process steps that can be implemented in a single plant, much less contaminated. Finally, the stoichiometry of the magnetic strip material does not change due to temperature-induced vaporization of individual components.

Das Verfahren ist einfach, mit lediglich geringem technischen wie logistischen Aufwand umsetzbar und damit zeit- und kostensparend anwendbar. Das auf diese Weise hergestellte anisotrope hartmagnetische Bandmaterial kann ohne weitere Nachbehandlung beispielsweise direkt durch Beimengung eines Bindemittels zu gebundenen Magneten weiterverarbeitet werden. Auch ist es möglich das zerkleinerte Bandmaterial anschließend kaltzupressen bzw. vorzuverdichten und im Magnetfeld auszurichten, bevor es in einem Heißpressschritt unter Erzeugung eines Sintermagneten gesintert werden. The process is simple, with little technical and logistical effort feasible and thus time and cost effective applicable. The anisotropic hard magnetic strip material produced in this way can be further processed, for example, directly by admixing a binder into bonded magnets without further aftertreatment. It is also possible subsequently to cold-compress or pre-compact the comminuted strip material and to align it in the magnetic field, before it is sintered in a hot pressing step to produce a sintered magnet.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird das geschmolzene magnetische Material auf eine Seitenfläche oder auf eine Umfangsfläche des gekühlten, sich drehenden Rades aufgebracht. Hierdurch können Hartmagnetkörner mit einer bevorzugten, überwiegend sphärischen Partikelform ausgebildet werden. Unter einer Seitenfläche des Rades wird hierbei die kreisförmig ausgebildete Fläche des Rades, die senkrecht zu einer Radachse ist, verstanden. Besonders vorteilhaft wird das geschmolzene magnetische Material auf die Umfangsfläche des Rades aufgebracht, da das sich bildendende anisotrope magnetische, nanokristalline Material direkt von der Umfangsfläche abgeworfen oder sehr einfach vom Rad entfernt werden kann. According to an advantageous development of the molten magnetic material is applied to a side surface or on a peripheral surface of the cooled, rotating wheel. As a result, hard magnetic grains having a preferred, predominantly spherical particle shape can be formed. Under a side surface of the wheel in this case, the circular-shaped surface of the wheel, which is perpendicular to a wheel axis, understood. Particularly advantageously, the molten magnetic material is applied to the peripheral surface of the wheel, since the forming anisotropic magnetic, nanocrystalline material can be dropped directly from the peripheral surface or removed from the wheel very easily.

Um eine besonders geringe Partikelgröße der hartmagnetischen Körner erzeugen zu können, wird das geschmolzene magnetische Material zum Aufbringen auf das sich drehende Rad vorzugsweise verdüst. Insbesondere beträgt ein Abstand zwischen dem Düsenausgang und dem Rad weniger als 5 mm und insbesondere weniger als 1 mm. In order to be able to produce a particularly small particle size of the hard magnetic grains, the molten magnetic material for application to the rotating wheel is preferably atomized. In particular, a distance between the nozzle exit and the wheel is less than 5 mm and in particular less than 1 mm.

Das gebildete magnetische Bandmaterial kann, um die Ausbeute zu erhöhen, vorteilhaft mechanisch vom dem sich drehenden, gekühlten Rad entfernt werden. Beispielsweise kann hierzu eine Abschabvorrichtung vorgesehen sein, eine Art Messer, die am Rad anhaftendes Material abträgt. Das mechanische Entfernen der nanokristallinen Körner kann vorzugsweise während des laufenden Verfahrens, also während sich das Rad dreht und weiteres hartmagnetisches Material gebildet wird, ausgeführt werden.The formed magnetic strip material may advantageously be mechanically removed from the rotating, cooled wheel to increase the yield. For example, a Abschabvorrichtung may be provided for this purpose, a kind of knife, which removes adhering material to the wheel. The mechanical removal of the nanocrystalline grains may preferably be carried out during the current process, that is, while the wheel is rotating and further hard magnetic material is being formed.

Weiter vorteilhaft wird das magnetische Material aus einem beheizbaren Vorratsbehältnis ausgebracht und auf das Rad aufgebracht. Dies ist einer kontinuierlichen Verfahrensführung zuträglich und erleichtert ein gleichmäßiges Aufbringen des geschmolzenen Materials auf das Rad. Auf welche Art und Weise das Beheizen des Vorratsbehältnisses ausgeführt wird, ist nicht beschränkt. Vorzugsweise ist das Vorratsbehältnis induktiv beheizbar. Further advantageously, the magnetic material is discharged from a heatable storage container and applied to the wheel. This is conducive to continuous process control and facilitates uniform application of the molten material to the wheel. The manner in which the heating of the storage container is carried out is not limited. Preferably, the storage container is inductively heated.

Um ein Anhaften des sich bildendenden anisotropen Materials am Rad zu reduzieren und damit ein Entfernen der Bandstücke vom sich drehenden, gekühlten Rad zu erleichtern, sieht das Verfahren vorteilhaft vor, dass eine Relativbewegung zwischen dem Vorratsbehältnis und dem Rad in Axialrichtung des Rades ausgeführt wird. Mit anderen Worten kann das Vorratsbehältnis relativ zum Rad, beispielsweise senkrecht zur Umfangsrichtung des Rades oder entlang der Seitenfläche des Rades bewegt werden. Alternativ dazu kann auch das Rad relativ zum Vorratsbehältnis bewegt werden. Eine weitere Option sieht vor, sowohl das Vorratsbehältnis als auch das Rad so zu bewegen, dass sich eine Relativbewegung zwischen diesen Bauteilen in Axialrichtung des Rades ergibt. Besonders vorteilhaft wird die Relativbewegung kontinuierlich ausgeführt, da sich somit eine besonders dünne Schichtdicke von anisotropem Bandmaterial ergibt. Zudem wird das sich bildende Bandmaterial spiralförmig abgeschieden, was ebenfalls ein Entfernen der Bandstücke vom Rad erleichtert. In order to reduce sticking of the forming anisotropic material to the wheel and thereby facilitate removal of the band pieces from the rotating, cooled wheel, the method advantageously provides that a relative movement between the storage container and the wheel in the axial direction of the wheel is carried out. In other words, the storage container can be moved relative to the wheel, for example perpendicular to the circumferential direction of the wheel or along the side surface of the wheel. Alternatively, the wheel can be moved relative to the storage container. Another option is to move both the storage container and the wheel so that there is a relative movement between these components in the axial direction of the wheel. Particularly advantageously, the relative movement is carried out continuously, since this results in a particularly thin layer thickness of anisotropic strip material. In addition, the forming band material is deposited spirally, which also facilitates removal of the band pieces from the wheel.

Das Verfahren wird vorteilhaft so ausgeführt, dass die sich bildenden magnetischen Körner des Bandmaterials einen mittleren Durchmesser von weniger als 60 nm aufweisen. Hierbei wird der Durchmesser eines Korns an seiner breitesten Stelle bestimmt. The method is advantageously carried out so that the forming magnetic grains of the strip material have an average diameter of less than 60 nm. Here, the diameter of a grain is determined at its widest point.

Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein hartmagnetisches Bandmaterial mit den Merkmalen des Anspruches 9 beschrieben, das anisotrope magnetische und nanokristalline Körner umfasst, das nach dem vorstehend dargelegten Verfahren hergestellt ist, wobei die Körner einen mittleren Durchmesser von weniger als 60 nm aufweisen. Insbesondere besteht das hartmagnetische Bandmaterial aus anisotropen hartmagnetischen und nanokristallinen Körnern. Hierbei wird der Durchmesser eines Korns wiederum an seiner breitesten Stelle bestimmt. Das hartmagnetische Bandmaterial zeichnet sich durch eine im Wesentlichen sphärische Kornform und eine hohe Koerzitivfeldstärke aus. Aufgrund der nur einmal ausgeführten Wärmebehandlung während der Herstellung des hartmagnetischen Materials ist nicht nur die Korngröße gegenüber herkömmlichen, durch Schmelzschleudern hergestellten und anschließend weiterprozedierten Materialien reduziert, wodurch sich eine hohe Koerzitivfeldstärke ergibt, sondern es sind zudem auch der Korrosionswiderstand und die Bearbeitbarkeit verbessert. Das hartmagnetische Bandmaterial ist darüber hinaus deutlich weniger verunreinigt als konventionell hergestellte hartmagnetische Materialien. Also in accordance with the invention, there is also described a hard magnetic strip material having the features of claim 9 comprising anisotropic magnetic and nanocrystalline grains produced by the method set forth above, wherein the grains have an average diameter of less than 60 nm. In particular, the hard magnetic strip material consists of anisotropic hard magnetic and nanocrystalline grains. Here, the diameter of a grain is again determined at its widest point. The hard magnetic strip material is characterized by a substantially spherical grain shape and a high coercive force. Due to the heat treatment performed only once during the production of the hard magnetic material not only the grain size is reduced compared to conventional, produced by melt spinning and then weiterprozedierten materials, which results in a high coercive force, but also also the corrosion resistance and the workability are improved. The hard magnetic strip material is also significantly less contaminated than conventionally produced hard magnetic materials.

Weiter erfindungsgemäß wird auch ein gebundener Magnet beschrieben, der durch Binden des erfindungsgemäßen hartmagnetischen Bandmaterials mit einem Bindemittel hergestellt wird. Further according to the invention, a bonded magnet is described, which is prepared by bonding the hard magnetic strip material according to the invention with a binder.

Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein Sintermagnet beschrieben, der aus dem vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen hartmagnetischen Bandmaterial durch Ausführen eines Sintervorganges gebildet ist. Also according to the invention, a sintered magnet is described, which is formed from the hard magnetic strip material according to the invention described above by performing a sintering process.

Ferner erfindungsgemäß wird auch eine Vorrichtung zur Herstellung von anisotropem magnetischem Bandmaterial mit den Merkmalen des Anspruches 10 beschrieben. Die Vorrichtung umfasst ein Vorratsbehältnis zum Bevorraten eines magnetischen Materials bzw. Ausgangsmaterials, eine Heizvorrichtung zum Beheizen des Vorratsbehältnisses und damit auch zum Schmelzen des magnetischen Materials oder Erhalten des geschmolzenen Zustandes des magnetischen Materials. Die Vorrichtung umfasst ferner ein drehbares Rad und eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des drehbaren Rades. Die Kühlvorrichtung kann im einfachsten Fall eine Kühlung mit Wasser vorsehen, beispielsweise mit Wasser, das in etwa Raumtemperatur (20 bis 25 °C) aufweist. Insbesondere vorgesehen ist eine Magnetanordnung zum Erzeugen eines Magnetfeldes am Rad. Furthermore, according to the invention, an apparatus for producing anisotropic magnetic strip material with the features of claim 10 is also described. The device comprises a storage container for storing a magnetic material or starting material, a heating device for heating the storage container and thus melting the magnetic material or maintaining the molten state of the magnetic material. The apparatus further includes a rotatable wheel and a cooling device for cooling the rotatable wheel. In the simplest case, the cooling device can provide cooling with water, for example with water which has approximately room temperature (20 to 25 ° C.). In particular, provided is a magnet arrangement for generating a magnetic field on the wheel.

Die Magnetvorrichtung kann eine Permanentmagnetvorrichtung, die mindestens einen Permanentmagnet umfasst, oder eine Elektromagnetvorrichtung sein. Ebenfalls sind Kombinationen dieser Magnetvorrichtungen denkbar. Die Anordnung der Magnetvorrichtung innerhalb der Vorrichtung ist im Einzelnen nicht beschränkt. Die Magnetvorrichtung kann beispielweise an einer Seitenfläche des Rades oder an seiner Umfangsfläche vorhanden sein. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn die Magnetvorrichtung im Inneren des Rades angeordnet ist, da sie dort platzsparend angeordnet werden kann und nicht mit den übrigen Bauteilen kollidiert. Das magnetische Streufeld ist zudem an der Radoberfläche in Nähe des erstarrenden Materials somit maximal.The magnetic device may be a permanent magnet device comprising at least one permanent magnet or an electromagnetic device. Also, combinations of these magnetic devices are conceivable. The arrangement of the magnetic device within the device is not limited in detail. The magnetic device may for example be present on a side surface of the wheel or on its peripheral surface. However, it has proved particularly advantageous if the magnetic device is arranged in the interior of the wheel, since it can be arranged there to save space and does not collide with the other components. The magnetic stray field is also at the wheel surface in the vicinity of the solidifying material thus maximum.

Zur Maximierung der Ausbeute an anisotropem magnetischem Bandmaterial umfasst die Vorrichtung vorteilhafterweise eine Abnahmevorrichtung zum Entfernen des nanokristalline Körner enthaltenden Bandmaterials bzw. der magnetischen Bandstücke vom Rad. Die Abnahmevorrichtung kann beispielsweise in Form eines Schabers oder eines Messers ausgebildet sein. Die Position der Abnahmevorrichtung ist im Einzelnen nicht beschränkt. Besonders vorteilhaft hat sich eine Anordnung herausgestellt, in der die Abnahmevorrichtung in etwa um 90° entfernt zu der Position angeordnet ist, an der das geschmolzene magnetische Material aus dem Vorratsbehältnis auf das Rad auftrifft, damit dieses auch weiterhin weggeschleudert werden könnte.To maximize the yield of anisotropic magnetic strip material, the device advantageously comprises a removal device for removing the strip material containing the nanocrystalline grains or the magnetic strip pieces from the wheel. The removal device may, for example, be in the form of a scraper or a knife. The position of the removal device is not limited in detail. Particularly advantageous, an arrangement has been found in which the removal device is located approximately 90 ° away to the position at which the molten magnetic material from the storage container impinges on the wheel so that it could continue to be thrown away.

Ferner vorteilhaft umfasst die Vorrichtung einen Antrieb zum Ausführen einer Relativbewegung zwischen dem Vorratsbehältnis und dem drehbaren Rad in Axialrichtung des Rades. Durch den Antrieb kann entweder das Vorratsbehältnis relativ zum Rad bewegt werden oder es wird das Rad relativ zum Vorratsbehältnis bewegt. Ferner alternativ können sowohl das Vorratsbehältnis als auch das Rad relativ zueinander bewegt werden. Hierdurch wird eine gleichmäßige und relativ dünne Schichtdicke an sich bildendem hartmagnetischen Bandmaterial erhalten, so dass das anisotrope nanokristalline Hartmagnetkörner enthaltende Bandmaterial leicht vom Rad entfernt werden kann. Besonders vorteilhaft wird die Relativbewegung kontinuierlich ausgeführt, wodurch das magnetische Bandmaterial spiralförmig abgeschieden wird. Further advantageously, the device comprises a drive for carrying out a relative movement between the storage container and the rotatable wheel in the axial direction of the wheel. By the drive either the storage container can be moved relative to the wheel or the wheel is moved relative to the storage container. Further alternatively, both the storage container and the wheel can be moved relative to each other. As a result, a uniform and relatively thin layer thickness is obtained on forming hard magnetic strip material, so that the anisotropic nanocrystalline hard magnetic grains containing strip material can be easily removed from the wheel. Particularly advantageously, the relative movement is carried out continuously, whereby the magnetic strip material is deposited in a spiral.

Aufgrund der guten wärmeleitenden Eigenschaften ist das Rad bevorzugt aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder einer Aluminiumlegierung gebildet. Die Kupferlegierung besteht dabei aus Kupfer und mindestens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Silizium (Si), Aluminium (Al), Eisen (Fe), Nickel (Ni), Zink (Zn) und Zinn (Sn). Die Aluminiumlegierung besteht dabei aus Aluminium und mindestens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Si, Fe, Ni, Zn und Sn.Due to the good heat-conducting properties, the wheel is preferably formed from copper or a copper alloy or an aluminum alloy. The copper alloy consists of copper and at least one element selected from the group consisting of: silicon (Si), aluminum (Al), iron (Fe), nickel (Ni), zinc (Zn) and tin (Sn). The aluminum alloy consists of aluminum and at least one element selected from the group consisting of: Si, Fe, Ni, Zn and Sn.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von anisotropem nanokristallinem, hartmagnetischem Bandmaterial gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 1 is a schematic view of an apparatus for producing anisotropic nanocrystalline, hard magnetic strip material according to a first exemplary embodiment,

2 eine vergrößerte Ansicht des Details A aus 1, 2 an enlarged view of the detail A from 1 .

3 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von anisotropem nanokristallinem, hartmagnetischem Bandmaterial gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und 3 a schematic view of an apparatus for producing anisotropic nanocrystalline hard magnetic strip material according to a second embodiment and

4 eine vergrößerte Ansicht des Details B aus 2. 4 an enlarged view of detail B off 2 ,

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Vorrichtung 1 eines ersten Ausführungsbeispiels ein drehbares Rad 2 und eine Kühlvorrichtung 9, die hier beispielhaft im Inneren des Rades 2 angeordnet ist. How out 1 can be seen, the device comprises 1 A first embodiment of a rotatable wheel 2 and a cooling device 9 that exemplifies inside the wheel here 2 is arranged.

Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Magnetanordnung 5 zum Erzeugen eines Magnetfeldes am Rad 2. In der hier gezeigten Ausführungsform ist die Magnetanordnung 5 im Inneren des Rades 2 angeordnet. Die Magnetanordnung 5 ist beispielhaft als Permanentmagnetanordnung ausgeführt und weist hierzu mehrere Permanentmagnete 6 auf. Das durch die Permanentmagnete 6 erzeugte Magnetfeld ist durch die Magnetfeldlinien 10 angedeutet. Die Magnetfeldlinien 10 weisen in 1 vom Inneren des Rades 2 weg in Richtung seines Umfanges. Alternativ dazu können die Magnetfeldlinien 10 auch in der Gegenrichtung verlaufen. The device 1 further includes a magnet assembly 5 for generating a magnetic field on the wheel 2 , In the embodiment shown here, the magnet arrangement is 5 inside the wheel 2 arranged. The magnet arrangement 5 is exemplary designed as a permanent magnet arrangement and has for this purpose a plurality of permanent magnets 6 on. That through the permanent magnets 6 generated magnetic field is due to the magnetic field lines 10 indicated. The magnetic field lines 10 show in 1 from the inside of the wheel 2 away in the direction of its circumference. Alternatively, the magnetic field lines 10 also run in the opposite direction.

Die Vorrichtung 1 umfasst ferner ein Vorratsbehältnis 3 zur Bevorratung eines magnetischen Materials. Das Vorratsbehältnis 3 wird durch eine Heizvorrichtung 4 beheizt, die das magnetische Material schmilzt bzw. in geschmolzenem Zustand erhält. In 1 beziffert das Bezugszeichen 8 eine Schmelze des magnetischen Materials, die als Ausgangsmaterial für das auszuführende Verfahren verwendet wird. Die Heizvorrichtung 4 ist beispielhaft als Induktionsheizvorrichtung ausgebildet. The device 1 further comprises a storage container 3 for storing a magnetic material. The storage container 3 is through a heater 4 heated, which melts the magnetic material or receives in a molten state. In 1 numbered the reference number 8th a melt of the magnetic material used as the starting material for the process to be carried out. The heater 4 is exemplified as an induction heater.

Ferner umfasst die Vorrichtung 1 eine Abnahmevorrichtung 7 zum mechanischen Entfernen von sich bildendem Bandmaterial das in dieser Ausführungsform insbesondere aus nanokristallinen anisotropen Hartmagnetkörnern 11 besteht. Furthermore, the device comprises 1 a take-off device 7 for the mechanical removal of band material forming in this embodiment, in particular from nanocrystalline anisotropic hard magnetic grains 11 consists.

Zunächst wird ein magnetisches Material geschmolzen und die Schmelze 8 im Vorratsbehältnis 3 aufbewahrt, wo sie durch die Heizvorrichtung 4 im geschmolzenen Zustand erhalten wird. First, a magnetic material is melted and the melt 8th in the storage container 3 Stored where they pass through the heater 4 is obtained in the molten state.

Sodann wird über eine Düse 7 das geschmolzene magnetische Material, also die Schmelze 8, bei durch die Magnetanordnung 5 am Rad 2 erzeugtem Magnetfeld auf eine Umfangsfläche des sich drehenden, gekühlten Rades 2 aufgebracht. Then it is over a nozzle 7 the molten magnetic material, ie the melt 8th , by the magnet arrangement 5 at the wheel 2 generated magnetic field on a peripheral surface of the rotating, cooled wheel 2 applied.

Die Schmelze 8 erstarrt durch das Aufspritzen und Wegschleudern sehr schnell an der Umfangsfläche des Rades 2. Dadurch, dass das sich drehende Rad 2 gekühlt wird, verstärkt sich dieser Effekt und der Temperaturgradient erhöht sich noch. Das magnetische Bandmaterial kristallisiert aus. Mit anderen Worten wird die Schmelze 8 beim In-Kontakttreten mit dem gekühlten Rad 2 auf eine Temperatur unterhalb ihres Schmelzpunktes und auch unterhalb ihrer Curietemperatur abgekühlt. Durch die Drehbewegung des Rades 2 werden sehr feine hartmagnetische Körner 11 mit im Wesentlichen sphärischer Form gebildet, deren kristallographische Achsen durch das am Rad 2 anliegende Magnetfeld anisotrop ausgerichtet werden. Die anisotropen hartmagnetischen Körner 11 liegen in Form eines Bandmaterials vor und weisen einen mittleren Durchmesser (Korndurchmesser) von weniger als 60 nm auf, wobei der Durchmesser eines Korns an seiner breitesten Stelle bestimmt wird. The melt 8th solidified by the spraying and throwing very fast on the peripheral surface of the wheel 2 , Because of the spinning wheel 2 is cooled, this effect is amplified and the temperature gradient is still increasing. The magnetic strip material crystallizes out. In other words, the melt 8th when in contact with the cooled wheel 2 cooled to a temperature below its melting point and below its Curie temperature. By the rotational movement of the wheel 2 become very fine hard magnetic grains 11 formed with a substantially spherical shape whose crystallographic axes by the on the wheel 2 applied magnetic field are anisotropically aligned. The anisotropic hard magnetic grains 11 are in the form of a strip material and have an average diameter (grain diameter) of less than 60 nm, the diameter of a grain being determined at its widest point.

In dem vergrößerten Detail A, das in 2 dargestellt ist, ist der Schritt des anisotrop Ausrichtens der kristallographischen Achsen der gebildeten magnetischen Körner gut zu sehen. Die Magnetfeldlinien 10 wirken direkt auf das sich auf der Umfangsfläche des Rades 2 abscheidende Material, wodurch eine Ausrichtung der kristallographischen Achsen der sich bildenden magnetischen Körner 11 in Richtung der Magnetfeldlinien 10 erfolgt, so dass ein anisotropes magnetisches Bandmaterial, also ein hartmagnetisches Material mit hohem Orientierungsgrad der enthaltenen Körner, geringem Korndurchmesser und sehr hoher Koerzitivfeldstärke erhalten wird. Die sich bildenden anisotropen magnetischen Körner 11 des Bandmaterials zeichnen sich ferner durch einen hohen Reinheitsgrad, einen hohen Korrosionswiderstand und eine gute Verarbeitbarkeit aus und das die Körner enthaltende Bandmaterial kann direkt durch Zufügen zu einem Bindemittel, beispielsweise einem Epoxidharz, zu einem gebundenen Magnet weiterverarbeitet werden, ohne dass eine weitere Wärmebehandlung oder Umformung ausgeführt werden muss. In the enlarged detail A, the in 2 is shown, the step of anisotropically aligning the crystallographic axes of the formed magnetic grains is clearly visible. The magnetic field lines 10 act directly on the itself on the peripheral surface of the wheel 2 depositing material, thereby aligning the crystallographic axes of the forming magnetic grains 11 in the direction of the magnetic field lines 10 takes place, so that an anisotropic magnetic strip material, that is, a hard magnetic material having a high degree of orientation of the contained grains, small grain diameter and very high coercive force is obtained. The forming anisotropic magnetic grains 11 Furthermore, the strip material is characterized by a high degree of purity, a high corrosion resistance and a good processability and the strip material containing the grains can be further processed directly by adding a binder, such as an epoxy resin, to a bonded magnet, without further heat treatment or forming must be executed.

3 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von anisotropem magnetischem Bandmaterial gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, das anisotrop ausgerichtete magnetische Körner 11 enthält. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile sind hierbei mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. 3 shows a device 1 for producing anisotropic magnetic tape material according to a second embodiment, the anisotropically oriented magnetic grains 11 contains. Identical or functionally identical components are hereby denoted by the same reference numerals as in the first embodiment.

Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Vorrichtung 1 ist die Magnetanordnung 5 eine Elektromagnetanordnung. Auch die Elektromagnetanordnung erzeugt ein Magnetfeld, das durch die Magnetfeldlinien 10 angedeutet wird. Unlike the in 1 shown device 1 is the magnet arrangement 5 an electromagnet arrangement. The electromagnet arrangement also generates a magnetic field due to the magnetic field lines 10 is hinted at.

Ferner umfasst die Vorrichtung 12 einen Antrieb 13 zum Ausführen einer Relativbewegung zwischen dem Vorratsbehältnis 3 und dem drehbaren Rad 2 in Axialrichtung X-X des Rades 2. Der Antrieb 13 ist hier beispielhaft am Vorratsbehältnis 3 angeordnet. Andere Positionen sind jedoch ebenfalls denkbar. Furthermore, the device comprises 12 a drive 13 for carrying out a relative movement between the storage container 3 and the rotatable wheel 2 in the axial direction XX of the wheel 2 , The drive 13 Here is an example of the storage container 3 arranged. Other positions are also possible.

4 zeigt das Detail B aus 3. Hier ist zu erkennen, dass das Vorratsbehältnis 3 relativ zum Rad 2 bewegt wird. Hieraus ergibt sich eine spiralförmige Anordnung der sich abscheidenden anisotropen magnetischen Körner 11, die leicht von der Umfangsfläche des Rades 2 entfernt werden können. Die Bewegungsrichtung des Vorratsbehältnisses 3 ist durch die Pfeile A und B angedeutet und verläuft parallel zur Axialrichtung X-X des Rades 2. Alternativ dazu kann auch das Rad 2 relativ zum Vorratsbehältnis 3 bewegt werden oder es werden sowohl das Rad 2 als auch das Vorratsbehältnis 3 bewegt, so dass sich eine Relativbewegung zwischen dem Rad 2 und dem Vorratsbehältnis 3 in Axialrichtung X-X des Rades 2 ergibt. 4 shows detail B 3 , Here it can be seen that the storage container 3 relative to the wheel 2 is moved. This results in a spiral arrangement of the depositing anisotropic magnetic grains 11 slightly from the peripheral surface of the wheel 2 can be removed. The direction of movement of the storage container 3 is indicated by the arrows A and B and runs parallel to the axial direction XX of the wheel 2 , Alternatively, the wheel can 2 relative to the storage container 3 be moved or it will both be the wheel 2 as well as the storage container 3 moves, so that there is a relative movement between the wheel 2 and the storage container 3 in the axial direction XX of the wheel 2 results.

Claims

Process for producing anisotropic magnetic strip material containing nanocrystalline grains ( 11 ), comprising the steps of: - melting magnetic material, - applying the molten magnetic material ( 8th ) on a rotating, cooled wheel ( 2 ), to which a magnetic field is applied and - cooling the magnetic material to a temperature below the melting point of magnetic material with simultaneous alignment of the crystallographic axes of the forming magnetic grains ( 11 ) in the magnetic field when falling below the Curie temperature of the magnetic material.

A method according to claim 1, characterized in that the molten magnetic material is applied to a side surface or peripheral surface of the cooled rotating wheel (10). 2 ) is applied.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the application of the molten magnetic material by spraying the magnetic material - in particular by means of a nozzle ( 7 ) - is performed.

Method according to one of the preceding claims, characterized by a mechanical removal of the anisotropic magnetic grains ( 11 ) containing strip material from a surface of the wheel ( 2 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized by applying the magnetic material from a heatable storage container ( 3 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized by carrying out a relative movement between the storage container ( 3 ) and the wheel ( 2 ) in the circumferential direction and / or in the axial direction (XX) of the wheel ( 2 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the anisotropic magnetic grains ( 11 ) have an average diameter of less than 60 nm.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the wheel ( 2 ) is formed cylindrical with the envelope-shaped circumferential surface, and the magnetic field magnetic field lines ( 10 ), which penetrate the peripheral surface approximately radially.

Hard magnetic strip material - especially comprising RE ₂ Fe ₁₄ B, where RE is at least one rare earth metal - comprising anisotropic magnetic grains ( 11 ), produced by a method according to one of the preceding claims, wherein the anisotropic magnetic strip material granules ( 11 ) having an average diameter of less than 60 nm.

Device for producing anisotropic magnetic strip material containing nanocrystalline magnetic grains ( 11 ) comprising: - a storage container ( 3 ) with an outlet, - a heating device ( 4 ) for heating the storage container ( 3 ), - a rotatable wheel ( 2 ), - a cooling device ( 9 ) for cooling the rotatable wheel ( 2 ) and - a magnet arrangement ( 5 ) for generating a magnetic field on the wheel ( 2 ).

Apparatus according to claim 10, further comprising a mechanical take-off device ( 7 ) - especially on the wheel ( 2 ) abutting scraper - for removing the anisotropic magnetic grains ( 11 ) containing strip material from the wheel ( 2 ).

Apparatus according to claim 10 or 11, further comprising a drive ( 13 ) for carrying out a relative movement between the storage container ( 3 ) and the rotatable wheel ( 2 ) in the circumferential direction and / or in the axial direction (XX) of the wheel ( 2 ).

Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that inside the wheel ( 2 ) Magnets are arranged for generating the magnetic rock, which are used as permanent magnets ( 6 ) or as electromagnets ( 5 ) are formed.

Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the wheel ( 2 ) of copper or a copper alloy of copper and at least one of the elements Si, Al, Fe, Ni, Zn or Sn or of an aluminum alloy of aluminum and at least one of the elements Si, Fe, Ni, Zn or Sn is formed.