DE1179967B - Verfahren zur Herstellung von gesinterten metallischen Dauermagneten mit Rekristallisationstextur - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von gesinterten metallischen Dauermagneten mit Rekristallisationstextur

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DE1179967B
DE1179967B DEM51856A DEM0051856A DE1179967B DE 1179967 B DE1179967 B DE 1179967B DE M51856 A DEM51856 A DE M51856A DE M0051856 A DEM0051856 A DE M0051856A DE 1179967 B DE1179967 B DE 1179967B
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Dipl-Phys Dr Guenther Heimke
Dr Erich Steingroever
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Magnetfabrik Bonn GmbH
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Magnetfabrik Bonn GmbH
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. Kl.: C21d
Deutsche Kl.: 18 c -1/78
Nummer: 1179 967
Aktenzeichen: M 51856 VI a/18 c
Anmeldetag: 17. Februar 1962
Auslegetag: 22. Oktober 1964
Es ist bekannt, Magnete vom Alnico-Typ der ungefähren Zusammensetzung von 10 bis 40% Co, 10 bis 22«/a Ni, 5 bis 14% Al, 0 bis 10% Cu, 0 bis 10% Ti, 0 bis 3% Si, Rest Eisen mit den bei diesen Legierungen üblichen Zusätzen und/oder Verunreinigungen von zusammen nicht mehr als 1% mit kristallographischer Textur herzustellen. Bei dieser Textur handelt es sich um die Parallelrichtung jeweils einer Würfelkantenrichtung [100]; in den beiden anderen Raumrichtungen sind die Würfelkanten gleichmäßig verteilt. Die durch eine Wärmebehandlung im Magnetfeld erzeugte magnetische Vorzugsrichtung sowohl als auch die Magnetisierungsrichtung bei der Verwendung des Magneten stimmen mit der allen Kristalliten gemeinsamen [100]-Richtung überein. Bei Vorliegen obiger Textur spricht man auch von Magneten mit Stengelkristallisation oder Stengelwachstum, wobei die allen Kristalliten gemeinsame [100]-Richtung mit Stengelachse bezeichnet wird.
Zur Erzeugung dieser Textur stehen bei gesinterten Dauermagneten bisher folgende Verfahren zur Verfügung:
a) In das Gemisch der die Legierung zusammensetzenden Metallpulver werden von Hand fertige Einkristalle oder vorgebildete Stengel in der richtigen Orientierung als Keime eingelegt.
b) Auf andere Weise gewonnene Einkristallkörner einer gleichen oder ähnlichen Legierung werden in das Gemisch der die Legierung zusammensetzenden Metallpulver eingebracht; diese Mischung wird vor dem Verpressen zur endgültigen Form einem Magnetfeld ausgesetzt, das die Alnico-Einkristallteilchen mit einer ihrer [100]-Richtungen parallel zum Magnetfeld ausrichten soll. Diese ausgerichteten Kristallite haben dann wieder die Aufgabe, als Kristallisationskeime zu dienen.
c) In das Gemisch der die Legierung zusammensetzenden Metallpulver werden Drähte aus einem der Legierungspartner so eingelegt, daß die Drahtachsen mit der späteren Stengelachse übereinstimmt. Bei der Zusammensetzung des Pulvergemisches war dem Mengenanteil der Komponente, die in Drahtform eingebracht wurde, Rechnung zu tragen.
d) Es wurde außerdem vorgeschlagen, eine Vorzugskristallisation im gesinterten Dauermagneten obengenannten Typs dadurch zu erzeugen, daß ein Konzentrationsgefälle von einem oder mehreren der Legierungspartner in der Pulver-
Verfahren zur Herstellung von gesinterten
metallischen Dauermagneten mit
Rekristallisationstextur
Anmelder:
Magnetfabrik Bonn G.m.b.H., vorm. Gewerkschaft Windhorst, Bonn, Dorotheenstr. 215
Als Erfinder benannt:
Dr. Erich Steingroever, Bonn,
Dipl.-Phys. Dr. Günther Heimke,
Alfter bei Bonn
mischung innerhalb eines Sinterstückes erzeugt wurde. Auch die damit erfolgte Auszeichnung
einer Raumrichtung im Sinterung kann zur Vorzugskristallisation in einer Raumrichtung und damit zur Stengelbildung führen.
Alle vorbeschriebenen Verfahren haben den Nachteil, daß bei der Herstellung des Preßlings zusätzlich Maßnahmen ergriffen werden müssen, die eine wesentliche Verlangsamung im Ablauf der Herstellung der Preßlinge bedingen oder im Falle der Magnetfeldausrichtung der Kristallisationskeime erhebliehe zusätzliche Maßnahmen erfordern.
Beim erfindungsgemäßen Vorgehen wird die Stengelkristallisation durch eine Festkörperreaktion am fertiggesinterten Werkstück mittels sekundärer Rekristallisation bewirkt.
Die Erzeugung von Einkristallen dieser Legierungsgruppe oder von Stengelkristallisation durch sekundäre Rekristallisation ist von gegossenen Magneten des gleichen Legierungstyps her bekannt. Daß diese Möglichkeit sich auf gesinterte Körper dieser Legierungszusammensetzung anwenden läßt, ist jedoch neu und überraschend, da ein gesintertes Werkstück stets eine geringere Dichte hat als gegossene Körper gleicher Legierungszusammensetzung und daher notwendigerweise meist eine hohe Zahl kleiner Poren enthält. Außerdem sind gesinterte Magnete meist sehr feinkörnig. Bei der Umwandlung eines solchen Gefüges in ein Gefüge mit Stengelkristallisation müssen also sehr viele Korngrenzen beseitigt und verschoben werden. Es war daher erstaunlich,
5u daß es gelang, auch bei gesinterten Magneten die Vorzugskristallisation durch sekundäre Rekristallisation zu erzeugen.
409 708/278
Gegenüber den oben beschriebenen Verfahren a) bis d) besitzt das erfindungsgemäße Vorgehen den Vorteil, daß an dem ganzen Produktionsprozeß bis einschließlich der Sinterung keinerlei Änderungen oder Zusätze vorgenommen zu werden brauchen. Erst die fertigen Sinterlinge werden auf die Rekristallisationstemperatur erhitzt. Dabei werden sie vorzugsweise parallel zur gewünschten Richtung der Stengelachsen durch einen Temperaturbereich bewegt, in dem sie auf eine Temperatur zwischen dicht unterhalb ihres Schmelzpunktes bis 100° C unterhalb ihres Schmelzpunktes erhitzt werden. Nach einem weiteren, bevorzugten Weg werden sie immer parallel zur gewünschten Richtung der Stengelkristallisation in ein Tieftemperaturgebiet bewegt, so daß sich innerhalb der Proben ein Temperaturgradient parallel zur Bewegung und der gewünschten Richtung der Stengelachsen einstellt. Der Temperaturgradient soll dabei ^> 10° C/cm sein, vorzugsweise ;> 20° C/cm.
Dieser Rekristallisationsvorgang kann mit der üblichen Wärmebehandlung im Magnefeld kombiniert werden, so daß die Erzeugung der Stengelkristallisation nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nur eine geringe Mehrbelastung bei der Wärmebehandlung der Magnete erfordert.
Die Erwärmung auf die Rekristallisationstemperatur kann nach bekannten Verfahren durch Erhitzen in einer Induktionsspule, durch Wärmeleitung, durch Wärmestrahlung oder durch Beschüß mit Elektronen oder Ionen hoher Energie erfolgen.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Erzeugung einer Kristalltextur in gesinterten Dauermagneten vom Alnico-Typ, dadurch gekennzeichnet, daß das gerichtete Kristallwachstum durch sekundäre Rekristallisation erzeugt wird, wobei der fertige Sinterkörper auf Temperaturen dicht unterhalb des Schmelzpunkes gebracht und anschließend einem Temperaturgradienten in Richtung der gewünschten Vorzugsrichtung der Kristallisation ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Hochtemperaturbereich zwischen dem Schmelzpunkt und 100° C unterhalb des Schmelzpunktes gewählt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturgradient Ξ> 10° C/cm gewählt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an sich bekannte Wärmebehandlung im Magnetfeld im Anschluß an die Rekristallisationswärmebehandlung erfolgt, ohne daß der Magnet zwischen beiden Behandlungen abgekühlt wird.
409 708/278 10.54 @ Bundesdruckerei Berlin
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