DE1025536B

DE1025536B - Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterkoerpers mit hoher Permeabilitaet und kleinen Wirbelstromverlusten

Info

Publication number: DE1025536B
Application number: DES44164A
Authority: DE
Inventors: Dr Techn Habil Horst Schreiner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-05-31
Filing date: 1955-05-31
Publication date: 1958-03-06

Description

DEUTSCHES

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterkörpers mit hoher Permeabilität und kleinen Wirbelstromverlusten, bei dem eine Mischung aus einem weichmagnetischen Metallpulver oder Legierungspulver mit hoher Permeabilität und einem in bezug auf Eisen hohen spezifischen elektrischen Widerstand und einen weichmagnetischen Isolierstoff in sehr feiner Verteilung bei Temperaturen oberhalb 900° C gesintert wird, wobei ein weichmagnetischer Isolierstoff gewählt wird, der im Vergleich zum Metallpulver einen um mindestens zwei Größenordnungen höheren spezifischen elektrischen Widerstand aufweist. Unter »Sinterkörper« wird hier ein für die technische Verwendung fertiggeformtes elektromagnetisches Bauelement verstanden. Derartige aus einem weichmagnetischen Metallpulver hoher Permeabilität umd einem Isolierstoffzusatz hergestellte Bauelemente sind an sich bekannt. Durch das neue Verfahren gemäß der Erfindung werden wesentliche Vorteile erreicht, die unten noch näher angegeben sind.

Als Isolierstoffzusatz eignen sich weichmagnetische Ferrite mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 100 i3-cm und mit möglichst hoher Permeabilität, vorzugsweise von mindestens 1000, wie Ni-Zn-Ferrit mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von etwa 10⁶ß-cm oder ein Manganferrit mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von etwa 10^s 42· cm. Die Zusatzmenge an Isolierstoff liegt zwischen 1 und 20%. Bei der Wahl der Sinterbedingung ist zu berücksichtigen, daß es für die Güte des Sinterkörpers von entscheidender Wichtigkeit ist, daß die Ferritzusätze im Verlauf der Sinterung keine chemischen Veränderungen erfahren, die den Verlust der weichmagnetischen Eigenschaften zur Folge haben können.

Nachstehend wird das Herstellungsverfahren für den erfindungsgemäßen Sinterkörper beschrieben:

Eine Mischung aus weichmagnetischem Metallpulver oder Legierungspulver und einem hochohmigen Ferrit, z. B. Ni-Zn-Ferrit, wobei der Ferritzusatz bis zu etwa 20 % ausmacht, wird mit 6 bis 8 t/cm² in einer Matrize verpreßt, darauf im Vakuum oder in inerter Atmosphäre zwischen 900 und 1100° C gesintert. Anschließend wird der Preßling entweder bei einer Temperatur von 600 bis 700° C heiß nachverdichtet oder kalt nachgepreßt und dann bei einer Temperatur zwischen 900 und 1200° C nachgesintert. Durch diese Arbeitsgänge wird angestrebt, daß der Sinterkörper mindestens 90%, vorzugsweise über 95%, der Dichte des entsprechenden kompakten Körpers erreicht. Die Ferritmenge muß so bemessen sein, daß sie ausreicht, um die Ausgangspulverteilchen möglichst weitgehend gegeneinander zu isolieren;

Verfahren zur Herstellung
eines weichmagnetischen Sinterkörpers

mit hoher Permeabilität
und kleinen Wirbelstromverlusten

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. tedin, habil. Horst Schreiner, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt worden

sie kann um so kleiner sein, je feinteiliger das Ferritpulver ist und je besser es mit dem Metallpulver vermischt ist. Auf trockenem Wege läßt sich eine gleichmäßige, ausreichende Vermischung kaum erreichen, so daß es zweckmäßig ist, eine Naßmischung durchzuführen. Bei günstiger Abstimmung und Vermischung des Ferritzusatzes ist zu erreichen, daß der elektrische spezifische Widerstand in der Pressrichtung mindestens 10~³i3^-cm beträgt bei einer Permeabilität von etwa 1000 senkrecht zur Preßrichtung. Bei einem nach dem obigen Verfahren hergestellten Sinterkörper, bei dem ein bei 650° C während einer Stunde in Wasserstoffatmosphäre vorbehandeltes plättchenförmiges Eisenpulver, Korngröße 0,5 mm, mit einem Zusatz von 5% feinteiligem Ni-Zn-Ferrit verwendet worden ist, betrugen die Gesamtverluste, also Hysterese-, Wirbelstrom- und Nachwirkungsverluste, bei einem Wechselfeld von 10 000 Gauß weniger als 10' W/kg. Bei einem unter sonst gleichen Bedingungen ohne den Ferritzusatz hergestellten entsprechenden Sinterkörper betrugen die Gesamtverluste etwa 150 W/kg.

In der Zeichnung ist ein Einzelkorn nach dem Bearbeitungsverfahren schematisch dargestellt. 1 bedeutet das deformierte Metallpulverkorn, 2 die sich im Verlauf des Verfahrens um das Metallpulverkorn bildende Isolierschicht aus der zugesetzten Ferrit-

masse.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu ersehen, daß der durch das Verfahren nach der Erfindung um das Einzelkorn sich bildende Ferritmantel einerseits einen extrem hohen Widerstand des Sinterkörpers

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für Wirbelströme ergibt, andererseits daß diese elektrische Isolierschicht magnetisch weich und hochpermeabel ist, so daß die Permeabilität des Sinterkörpers gegenüber einem entsprechenden Sinterkörper ohne Isolierstoffzusatz nur wenig kleiner ist.

Wie eingangs erwähnt, kann statt des Metallpulvers auch ein Legierungspulver verwendet werden, das neben einer hohen Permeabilität einen verhältnismäßig hohen spezifischen Widerstand aufweist; dies führt zur Herabsetzung der Wirbelströme im einzelnen Metallkorn. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, Metallpulver mit einem Siliziumgehalt von 4 bis 6% zu wählen, wie es bisher für die Herstellung von magnetischen Sinterwerkstoffen bereits verwendet worden ist. Wegen der schlechten Preßeigenschaften von mehr oder weniger plättchenförmigem Fe-Si-Legierungspulver, ist es zweckmäßig, der Mischung bis zu 30<% leicht verpreßbares Eisenpulver zuzusetzen, wodurch die Mischung gut verpreßbar wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Sinterkörpers mit großer Permeabilität und kleinen Wirbelstromverlusten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung aus einem weichmagnetischen Metallpulver oder Legierungspulver mit hoher Permeabilität und einem in bezug auf Eisen hohen spezifischen elektrischen Widerstand und einem weichmagnetischen Isolierstoff in sehr feiner Verteilung bei Temperaturen oberhalb 900° C gesintert wird, wobei ein weichmagnetischer Isolierstoff gewählt wird, der im Vergleich zum Metallpulver einen um mindestens zwei Größenordnungen höheren spezifischen elektrischen Widerstand aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weichmagnetische Metallpulver oder Legierungspulver einen Siliziumzusatz enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierstoffzusatz ein Ferrit mit einem spezifischen Widerstand von mindestens 100 Ω· cm und einer Permeabilität von mindestens 1000 gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierstoffzusatz ein Ni-Zn-Ferrit mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von etwa 10⁶ί2·αη gewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzte Ferritmenge 1 bis 20% beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterbedingungen so gewählt werden, daß die Ferritzusätze während der Sinterung keine chemischen Veränderungen erfahren.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkörper bei 900 bis 1100° C vorgesintert, dann heiß nachverdichtet oder kalt nachgepreßt und bei 900 bis 1200° C nachgesintert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 455 542;
französische Patentschriften Nr. 995 635, 1 030 945.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen