DE1236680B - Verfahren zur Herstellung von dauermagnetischen feinen Teilchen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von dauermagnetischen feinen Teilchen

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DE1236680B
DE1236680B DEG38293A DEG0038293A DE1236680B DE 1236680 B DE1236680 B DE 1236680B DE G38293 A DEG38293 A DE G38293A DE G0038293 A DEG0038293 A DE G0038293A DE 1236680 B DE1236680 B DE 1236680B
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Richard Barton Falk
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General Electric Co
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General Electric Co
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
HOIf
Deutsche Kl.: 21g-31/01
Nummer: 1236 680
Aktenzeichen: G 38293 VIII c/21 j
Anmeldetag: 24. Juli 1963
Auslegetag: 16. März 1967
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dauermagnetischen feinen Teilchen mit einem Kern aus einer Eisen-Kobalt-Legierung und einem den Kern umgebenden Überzug aus einem Oxyd von Eisen und Kobalt.
Nach einem älteren Vorschlag kann man derartige Teilchen dadurch herstellen, daß man aus einem Eisen- und Kobaltionen enthaltenden Elektrolyten feine Teilchen in eine flüssige Metallkatode elektrolytisch ausfällt und diese Teilchen mit Sauerstoff zur Reaktion bringt. Ein aus in dieser Weise hergestellten Teilchen bestehender Dauermagnet weist sowohl eine hohe Sättigungsmagnetisierung als auch eine hohe Koerzitivkraft auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das genannte Verfahren derart auszugestalten, daß man Teilchen mit wesentlich verbesserten magnetischen Eigenschaften erhält.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ausgefällten Teilchen vor der Oxydation einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt werden.
Durch die Behandlung der Teilchen mit einem magnetischen Wechselfeld werden unerwarteterweise die magnetische Induktion, die Teilchenausrichtung und die magnetische Gesamtenergie der daraus hergestellten Dauermagnete verbessert. Die erfindungsgemäß behandelten Teilchen unterscheiden sich von Teilchen, die keine magnetische Wechselfeldbehandlung erhalten haben, durch eine dünnere Oxydschicht und daher einen geringeren Sauerstoffgehalt. Weiterhin werden die Teilchen in einer kürzeren Zeit oxydiert.
Die Stärke des magnetischen Wechselfeldes wird nur dadurch bestimmt, daß ein zu geringes Feld nicht die höchstmögliche Verbesserung der magnetischen Eigenschaften ergibt, während ein über einem bestimmten Schwellwert liegendes Feld keine weitere Verbesserung der magnetischen Eigenschaften mehr zur Folge hat. Es hat sich herausgestellt, daß zur Erzielung der höchstmöglichen Verbesserung der magnetischen Eigenschaften ein im Bereich von ungefähr 2000 bis 4000 Gauß und insbesondere um ungefähr 3000 Gauß liegendes Feld ausreicht.
Die geeignete magnetische Feldstärke läßt sich verhältnismäßig leicht durch Untersuchung der magnetischen Eigenschaften von Teilchen einer gegebenen Probe feststellen. Die Teilchen sollten dem magnetischen Feld ungefähr 5 bis 12 Sekunden lang und vorzugsweise ungefähr 10 Sekunden lang ausgesetzt werden. Eine zu lange dauernde Aussetzung beeinträchtigt die magnetischen Eigenschaften, und eine so zu kurze Aussetzung hat nicht die höchstmögliche Verbesserung der magnetischen Eigenschaften zur Verfahren zur Herstellung von
dauermagnetischen feinen Teilchen
Anmelder:
General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. M. Licht, Dr. R. Schmidt,
Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. Hansmann
und Dipl.-Phys. S. Herrmann, Patentanwälte,
München 2, Theresienstr. 33
Als Erfinder benannt:
Richard Barton FaIk,
Greenville, Mich. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. August 1962 (214 852)
Folge. Die Zeit hängt auch noch von anderen Variablen ab und kann ebenso wie die Feldstärke durch Feststellung der Eigenschaften einer gegebenen Probe ermittelt werden.
Mit Hilfe von Elektronenstrahlbeugungsbildern durchgeführte Untersuchungen von oxydierten, mit einem Wechselfeld behandelten Teilchen ergaben, daß die Teilchen einen ferromagnetischen Kern aus Eisen und Kobalt und eine ferrimagnetische Schale aus Eisen-Kobalt-Oxyd besitzen. Die kristallographische Orientierung der Schale stimmt mit der des Kerns überein, so daß sich eine günstige Ausrichtung der Elektronenspins ergibt und die wirksame Magnetisierung der Teilchen dadurch vergrößert wird.
Die Eisen-Kobalt-Teilchen werden aus einem sauren, Eisen- und Kobaltionen enthaltenden Elektrolyten ausgefällt. Der Elektrolyt kann aus löslichen zweiwertigen Salzen von Eisen und Kobalt bestehen, beispielsweise aus Sulfaten oder Chloriden von Eisen und Kobalt. Als Anode kann entweder eine sich lösende Anode, beispielsweise reines Eisen, reines Kobalt oder eine Kobalt-Eisen-Legierung verwendet werden, oder eine sich nicht lösende Anode aus einem
709 519/439
neutralen Material, beispielsweise aus Platin, Blei oder Graphit. Die Kathode besteht aus flüssigem Metall, vorzugsweise Quecksilber.
Nach Beendigung der elektrolytischen Ausfällung wird der aus Eisen-Kobalt-Teilchen und Quecksilber bestehende Brei bei einer Temperatur bis zu 3000C behandelt, um die dendritischen Zweige der Teilchen zu entfernen und dadurch die Koerzitivkraft der Teilchen zu erhöhen.
Im Anschluß an die Wärmebehandlung können die Eisen-Kobalt-Teilchen im Quecksilber gewünschtenfalls konzentriert werden, beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Magnetfeldes, um überschüssiges Quecksilber zu entfernen. Die Teilchen werden dann in eine oxydierende Umgebung gebracht. Die oxydierende Umgebung kann einfach aus auf Zimmertemperatur befindlicher Luft bestehen und vorzugsweise feuchte Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von über 50% sein.
Da es eine Vielzahl von Verfahren gibt, durch welche die Teilchen oxydiert werden können, können keine genauen Zeiten, Oxydationsbedingungen oder Temperaturen angegeben werden. Die Oxydation sollte jedoch so lange durchgeführt werden, bis die Teilchen eine Koerzitivkraft besitzen, die wenigstens 500 Oersted (gemessen bei —196° C) über der Koerzitivkraft der entsprechenden nicht oxydierten Teilchen aus reinem Eisen und Kobalt liegt.
Es läßt sich zwar mit jedem Kobalt-Eisen-Verhältnis eine verbesserte Koerzitivkraft erzielen, jedoch nimmt die Sättigungsmagnetisierung der Magnetwerkstoffe mit zunehmendem Kobaltgehalt ab. 30 bis 55% Kobalt bezogen auf das Gewicht von Eisen und Kobalt vor der Oxydation haben sich als optimal herausgestellt.
Nach der Oxydation können die Teilchen mechanisch oder magnetisch konzentriert werden. Irgendwie noch vorhandenes Quecksilber kann von den oxydierten Teilchen entweder mechanisch, beispielsweise durch Flotation, oder durch Vakuumdestillation entfernt werden. Bei Vakuumdestillation kann das Quecksilber bei Unterdruck innerhalb von 4 bis 8 Stunden abdestilliert werden.
Nachdem das Quecksilber von den oxydierten Eisen-Kobalt-Teilchen entfernt und das Teilchenpulver getrocknet worden ist, kann das Pulver in einer nichtmagnetischen Matrize in Gegenwart eines zur Ausrichtung der Teilchen dienenden magnetischen Gleichfeldes oder eines magnetischen Gleich- und Wechselfeldes zu einem Magneten verdichtet werden. Der Preßdruck kann 7000 kg/cm2 oder mehr betragen. Mit Zunahme des Packungsanteiles tritt eine geringe Abnahme der Koerzitivfeldstärke auf.
In der folgenden Tabelle A ist die Herstellung von zwei Dauermagneten erläutert. Beispiel 1 betrifft einen Eisen-Kobalt-Oxyd-Magneten, der nicht einem Wechselstromfeld ausgesetzt wurde, während Beispiel 2 einen ähnlichen Magneten betrifft, der vor der Oxydation erfindungsgemäß einem Wechselstromfeld ausgesetzt worden ist. In beiden Fällen wurde die Oxydation beendet, als die Teilchen auf der Quecksilberoberfläche schwammen.
Tabelle A
Verfahrensschritte Beispiel 1 Beispiel 2 gleiche Werte
1. Galvanische Ausfällung Stromdichte: 16,3 mA/cm2
Zeit: 200 Minuten
gleiche Werte
2. Wärmebehandlung 12 Minuten bei 2000C 3000 Gauß
10 Sekunden
3. Wechselfeldbehandlung keine 16 Stunden bei Zimmertemperatur
bei einer relativen Luftfeuchtigkeit
von 80%
4. Oxydation 19 Stunden bei Zimmertemperatur
bei einer relativen Luftfeuchtigkeit
von 80%
gleiche Werte
5600 kg/cm2 bei einem magnetischen
Gleichfeld von 4000 Gauß
5. Verdichtung
In der folgenden Tabelle B sind die bei ungefähr 2O0C gemessenen magnetischen Eigenschaften der beiden Beispiele miteinander verglichen.
Tabelle B
Eigenschaften Beispiel 1 Beispiel 2
Br (Remanenz)
J8 (Sättigungsmagnetisierung)
Br\Js (Ausrichtungsgrad)
Hc (Koerzitivfeldstärke)
(BH)max (maximales Energieprodukt)
5800 Gauß
6600 Gauß
0,880
1600 Oersted
4,0 · 10β Gauß-Oersted
6500 Gauß
7150 Gauß
0,910
1650 Oersted
4,6 · 10« Gauß-Oersted
Der aus feinen Teilchen bestehende Magnetwerkstoff 65 form verdichtet werden. Falls ein Bindemittel zukann gewünschtenfalls nach Vermischen mit einem gesetzt wird, sollte dies nach Oxydation und Entorganischen Bindemittel, beispielsweise mit einem fernung des Quecksilbers von den feinen Teilchen Vinylalkoholacetatharz, in die endgültige Magnet- erfolgen.

Claims (1)

  1. 5 6
    Patentanspruch: Kobaltionen enthaltenden Elektrolyten feine Teil-Verfahren zur Herstellung von dauermagnetischen chen in eine flüssige Metallkathode elektrolytisch feinen Teilchen mit einem Kern aus einer Eisen- ausgefällt und anschließend oxydiert werden, Kobalt-Legierung und einem den Kern um- dadurch gekennzeichnet, daß die ausgebenden Überzug aus einem Oxyd von Eisen 5 gefällten Teilchen vor der Oxydation einem und Kobalt, bei welchem aus einem Eisen- und magnetischen Wechselfeld ausgesetzt werden.
    709 519/439 3.67 © Bundesdruckerei Berlin
DEG38293A 1962-08-06 1963-07-24 Verfahren zur Herstellung von dauermagnetischen feinen Teilchen Pending DE1236680B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3338601A1 (de) * 1982-10-25 1984-04-26 Fuji Photo Film Co., Ltd., Minamiashigara, Kanagawa Ferromagnetische teilchen mit stabilen magnetischen eigenschaften, sowie verfahren zu deren herstellung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3338601A1 (de) * 1982-10-25 1984-04-26 Fuji Photo Film Co., Ltd., Minamiashigara, Kanagawa Ferromagnetische teilchen mit stabilen magnetischen eigenschaften, sowie verfahren zu deren herstellung

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