DE1037351B

DE1037351B - Magnetischer Mischwerkstoff aus metallischen und metalloxydischen Komponenten sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1037351B
Application number: DEL22767A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Franz Pawlek
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-08-24
Filing date: 1955-08-24
Publication date: 1958-08-21

Description

Magnetischer Mischwerkstoff aus metallischen und metalloxydischen Komponenten sowie Verfahren zu seiner Herstellung In den letzten Jahren ist eine Anzahl magnetischer Werkstoffe entwickelt worden, die auf der Basis Eisenoxyd aufgebaut sind. Der Magnetismus dieser V\Terkstoffe beruht darauf, daß die Spins der einzelnen Atome fast gänzlich kompensiert sind, daß aber nur ein kleiner unkompensierter Rest übrigbleibt, der den Magnetismus bewirkt. je nach der Art der Kompensation spricht man von Ferrimagnetismus oder Antiferromagnetismus. Aus der Tatsache, daß die Spins fast gänzlich kompensiert sind, ergibt sich zwangläufig, daß die Sättigung dieser Werkstoffe verhältnismäßig gering ist. Als Beispiele solcher Werkstoffe seien angeführt auf weichmagnetischem Gebiet der Nickel-Zink-Ferrit und auf hartmagnetischem Gebiet der Bariumoxyd-Eisenoxyd-Magnet.
Der Bereich der Anwendungsmöglichkeiten dieser ZVerkstoffe würde erheblich vergrößert werden, wenn es gelänge, die Sättigung dieser Werkstoffe zu erhöhen. Hohe Sättigung weisen die magnetischen Werkstoffe auf, die auf der Basis Eisen aufgebaut sind und mit Nickel oder Kobalt oder anderen Metallen legiert sind. Wenn feingepulverte oxydische magnetische Werkstoffe mit feingepulverten tnagnetischen Werkstoffen hoher Sättigung gemischt und auf pulvermetallurgischem Wege verarbeitet werden, läßt es sich kaum vermeiden, daß die Teilchen der tnetallischen Komponente dieses Mischwerkstoffes im rnagnetischen und elektrischen Sinne kurzgeschlossen werden. Damit zeigen aber diese Mischwerkstoffe praktisch dasselbe "'erhalten, als wenn die beiden Sorten von Werkstoffen parallel geschaltet werden.
Es sind auch schon Massekerne bekanntgeworden, in denen der magnetische und elektrische Kurzschluß von Eisenteilchen durch Bildung einer die Eisenteilchen gegeneinander isolierenden Aluminiumoxydschicht vermieden wird, doch bedeutet die unmagnetische Isolierschicht eine Verdünnung der magnetischen Eisenteilchenphase und damit eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften.
Um den magnetischen bzw. elektrischen Kurzschl.uß der metallischen Phase zu vermeiden und gleichzeitig die magnetischen Eigenschaften des Werkstoffs zu verbessern, erhält der magnetische Mischwerkstoff, der aus metallischen und metalloxydischen Komponenten hergestellt ist, erfindungsgemäß das Kennzeichen, daß die Teilchen der metallischen Komponente äußerlich oxydiert und die so gebildeten Hüllen in Bestandteile einer magnetisierbaren Metalloxydverbindung umgewandelt sind.
Die metallische Phase, bestehend aus Eisen oder Eisenlegierungen, wird einer oxydierenden Behandlung unterzogen, so daß ein Teil des metallischen Werkstoffes in Eisenoxyd oder, z. B. bei Verwendung einer Eisen-Nickel-Legierung, in ein Gemisch aus Eisenoxyd und Nickeloxyd übergeführt wird. Die Oxydation soll aber nicht den gesamten Werkstoff, sondern, je nach den gewünschten Eigenschaften, einen mehr oder weniger großen Anteil der metallischen Phase erfassen. Die Oxvdation kann z. B. in an sich bekannter Weise auf nassem Wege dwrchgeführt w:rden, indem das Eisen oberflächlich angerostet wird. Das Anrosten kann mit Wasser an Luft durchgeführt werden, es kann aber auch hei erhöhter Temperatur in reinem Sauerstoff und Wasserdampf gearbeitet werden. Oder der metallische Werkstoff wird einer gelinden oxydierenden Behandlung bei erhöhter Temperatur unterworfen, wobei etwa nach dem Wirbelxchichtverfahren oder nach dem Verfahren der Kohlenstaubfeuerung in an sich bekannter Weise der feinverteilte metallische Werkstoff der Einwirkung von Luft oder reinem Sauerstoff oder Kohlensäure oder Wasserdampf für sich allein oder im Gemisch unterworfen wird.
Durch alle die hier aufgeführten Behandlungen wird der metallische Werkstoff oberflächlich mehr oder weniger tief mit einer Oxydschicht überzogen. Dieser so vorbehandelte metallische Werkstoff wird nun mit Oxyden, Karbonaten oder Oxalaten der zweiwertigen Metalle gemischt, welche die weiteren Bestandteile der jeweils zu bildenden magnetisierbaren Metalloxydverbindungen, z. B. eines Ferrits, ergeben. Zum lieispicl kann vo,roxydiertes Eisen mit äquivalenten Mengen an Zinkoxyd und Nickeloxyd gemischt werden, um einen Mischkörper herzustellen, dessen Teilchen einen Kern aus Eisen mit einer aus dem an sich bekannten Nickel-Zink-Ferrit bestehenden Hülle haben. Oder eine Eisen-Nickel-Legierung, z. B. von der Zusammensetzung des an sich bekannten Permalloy mit etwa 78% Nickel, Rest Eisen, wird oxydiert. Die Oxydation wird vorzugsweise das Eisen und im untergeordneten Maßstab das Nickel erfassen. Durch Analyse können die Anteile an Eisenoxyd und Nickeloxyd in der Oxydhülle festgestellt und entsprechende Mengen an Nickeloxyd und Zinkoxyd zugegeben werden. Oder das oxydierte Eisen wird mit den seinem Oxydgehalt äquivalenten Mengen von Bariumoxyd, Strontiumoxyd oder Bleioxyd oder Gemischen von diesen Oxyden oder Gemischen von deren Karbonaten oder Oxalaten vermengt und daraus die an sich bekannten Dauermagnetwerkstoffe der an sich bekannten Zusammensetzung hergestellt.
Bei der Herstellung von Dauermagneten wird man zweckmäßigerweise die Oxydation der pulverförmigen metallischen Phase so weit treiben, daß nicht nur die Metalloxydverbindungensphase, z. B. ein Ferrit, sondern auch der verbleibende metallische Rest auf Grund äußerst stark verringerter Teilchengröße selbst Dauermagneteigenschaften aufzeigt, wie z. B. die nach den Angaben von N e e 1 aus feinsten Eisenpulvern hergestellten Dauermagnete, bei welchen die Teilchengröße nur wenige hundert Ängström beträgt.
Die Mischungen von vorbehandeltem Metall und Oxyden werden zweckmäßig zu Formkörpern verpreßt und in einer inerten Atmosphäre aus reinem Stickstoff oder Edelgas, z. B. Argon, dem üblichen Brennprozeß zur Bildung der Ferrite und zur Sinterung des gesamten Werkstoffes unterworfen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Magnetischer Mischwerkstoff, der aus metallischen und metalloxydischen Komponenten hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen der metallischen Komponente äußerlich oxydiert und die so gebildeten Hüllen durch Zusatz von anderen Metalloxvden in Bestandteile einer magrretisierbaren Metalloxydverbindung umgewandelt sind.
2. Magnetischer Mischwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als metallische Komponente Eisenteilchen verwendet sind.
3. Magnetischer Mischwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als metallische Komponente eine Eisen-Nickel-Legierung, z. B. von der Zusammensetzung 780/0 Nickel, Rest Eisen, verwendet ist. d.
Magnetischer Mischwerkstoff nach den Ansprüchen 1 und 2 oder 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oxydischen Hüllen der Metallteilchen in Bestandteile eines Nickel-Zink-Ferrits umgewandelt sind.
5. Magnetischer Mischwerkstoff nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als metalloxydische Komponente(n) ein Oxyd von Barium, Strontium oder Blei oder ein Gemisch dieser Oxyde verwendet ist, wobei das Oxyd oder Oxydgemisch auch durch die an sich bekannte Zersetzung gewisser Metallverbindungen dargestellt sein kann.
6. Magnetischer Mischwerkstoff nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die oxydischen Hiillen der Metallteilchen in an sich bekannter Weise auf nassem Wege durch Anrosten, z. B. mittels Wasser, oder bei erhöhter Temperatur in oxydierender Atmosphäre, z. B. in Luft, reinem Sauerstoff, Wasserdampf oder Kohlensäure oder in Gemischen dieser Gase, erzeugt sind.
7. Verfahren zur Herstellung eines dauermagnetischen Mischwerkstoffes nach den Ansprüchen 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation pulverförmiger metallischer Teilchen so weit getrieben wird, daß der verbleibende metallische Rest auf Grund äußerst stark verringerter Teilchengröße selbst Dauermagneteigenschaften aufzeigt. B. Verfahren zur Herstellung von magnetischen Mischwerkstoffen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen von voroxydiertem Metall und Metalloxyden zu Formkörpern verpreßt und in einer inerten Atmosphäre dem an sich bekannten Brennprozeß zur Herstellung von Ferriten und zur Zusammensinterung unterworfen werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 659 388, 808 709.