DE1248078B - Process for the production of permanent magnets - Google Patents

Process for the production of permanent magnets

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DE1248078B
DE1248078B DE1963J0024742 DEJ0024742A DE1248078B DE 1248078 B DE1248078 B DE 1248078B DE 1963J0024742 DE1963J0024742 DE 1963J0024742 DE J0024742 A DEJ0024742 A DE J0024742A DE 1248078 B DE1248078 B DE 1248078B
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Charles Alfred Clark
John Jefferson Mason
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Inco Ltd
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Description

DEUTSCHES PATENTAMT DeutscheKl.: 18 c-1/78GERMAN PATENT OFFICE German cl .: 18 c-1/78

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Nummer: 1 248 078Number: 1 248 078

Aktenzeichen: J 24742 VI a/18 cFile number: J 24742 VI a / 18 c

1 248 078 Anmeldetag: 15.November 19631 248 078 filing date: November 15, 1963

Auslegetag: 24. August 1967Opened on: August 24, 1967

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung permanenter Magnete, die im wesentlichen aus Nickel, Aluminium und Eisen, mit oder ohne Gehalte an anderen Elementen, bestehen. Die Zusammensetzung dieser Legierungen schwankt wesentlich. Sie zeichnen sich durch ihre guten magnetischen Eigenschaften und ihre Härte aus. Zur Erzielung bester magnetischer Eigenschaften sollten die Legierungen ein stengliges oder kornorientiertes Gefüge aufweisen. Im gegossenen und in üblicher Weise abgekühlten Zustand haben die Legierungen ein gleichachsiges Gefüge. Eine Kornorientierung durch Walzen ist wegen der Härte der Legierung nicht möglich. Ein stengliges Gefüge kann durch eine besondere Gießart und Abkühlung hervorgerufen werden. Dieses Herstellungsverfahren ist jedoch sehr aufwendig.The invention relates to the manufacture of permanent magnets, which consists essentially of Nickel, aluminum and iron, with or without contents of other elements, exist. The composition of these alloys varies considerably. They are characterized by their good magnetic properties Properties and their hardness. To achieve the best magnetic properties, the alloys should have a stem-like or grain-oriented structure. In the poured and cooled in the usual way State, the alloys have an equiaxed structure. A grain orientation by rolling is not possible due to the hardness of the alloy. A stem-like structure can be replaced by a special one Casting type and cooling are caused. However, this manufacturing process is very complex.

Man kann die Legierungen in zwei Hauptgruppen unterteilen, nämlich in eine solche, die einen wesentlichen Anteil an Kobalt, z.B. 22 bis 40% Kobalt, enthält, und eine Gruppe, die frei von Kobalt ist oder nur geringe Anteile an Kobalt aufweist, beispielsweise nicht mehr als 16% Kobalt.The alloys can be divided into two main groups, namely into one which is an essential one Contains cobalt content, e.g. 22 to 40% cobalt, and a group that is free of cobalt or has only small proportions of cobalt, for example not more than 16% cobalt.

Der Einfachheit wegen sollen diese beiden Gruppen als »hoch-kobalthaltig« und »niedrig-kobalthaltig« bezeichnet werden. Zur Erzielung bester magnetischer Eigenschaften finden die »hoch-kobalthaltigen« Legierungen Verwendung, in denen dann ein stengliges Gefüge erzeugt wird. Sie sind jedoch aufwendig, so daß die »niedrighaltigen« Kobaltlegierungen weitgehend dann Verwendung finden, wenn höchste magnetische Eigenschaften nicht verlangt werden. Magneten aus »niedrig-kobalthaltigen« Legierungen werden im allgemeinen einer Wärmebehandlung unterzogen, um ein Optimum an magnetischen Eigenschaften zu entwickeln. Diese Wärmebehandlung verteuert ihre Herstellung.For the sake of simplicity, these two groups should be classified as "high cobalt content" and "low cobalt content" are designated. To achieve the best magnetic properties, the "high cobalt content" Use of alloys in which a rod-like structure is then created. However, they are expensive so that the "low-content" cobalt alloys are largely used when highest magnetic properties are not required. Magnets made from "low-cobalt" alloys are generally subjected to a heat treatment in order to achieve optimum magnetic properties Develop properties. This heat treatment makes it more expensive to manufacture.

Die Erfindung bezieht sich nun auf »niedrighaltige« Kobaltlegierungen mit 0 bis 16% Kobalt. Sie enthalten 10 bis 30% Nickel und 7 bis 15% Aluminium. Darüber hinaus können sie 0 bis 6% Kupfer aufweisen. Der Rest besteht neben Verunreinigungen aus Eisen.The invention now relates to "low-content" cobalt alloys with 0 to 16% cobalt. They contain 10 to 30% nickel and 7 to 15% aluminum. In addition, you can get 0 to 6% Have copper. The remainder consists of iron as well as impurities.

Nach der Erfindung werden Magnete einer solchen »niedrig-kobalthaltigen« Legierung durch Strangpressen erzeugt. Dabei fällt ein Strang bzw. ein Knüppel mit dem Querschnitt des jeweils herzustellenden Magneten an. Der Strang kann dann in geeignete Längen geschnitten werden. Wenn eine solche stranggepreßte Legierung anschließend magnetisiert wird, dann besitzt sie magnetische Eigenschaften (BHmax), die besser sind als die eines gegossenen, aber nicht wärmebehandelten Strangs glei-According to the invention, magnets of such a "low cobalt content" alloy are produced by extrusion. This results in a strand or billet with the cross-section of the magnet to be produced in each case. The strand can then be cut into suitable lengths. When such an extruded alloy is subsequently magnetized, it has magnetic properties (BH max ) that are better than those of a cast but not heat-treated strand.

Verfahren zur Herstellung permanenter Magnete Anmelder:Process for making permanent magnets Applicant:

International Nickel Limited, London
Vertreter:International Nickel Limited, London
Representative:

Dr.-Ing. G. EichenbergDr.-Ing. G. Eichenberg

und Dipl.-Ing. H. Sauerland, Patentanwälte,and Dipl.-Ing. H. Sauerland, patent attorneys,

Düsseldorf, Cecilienallee 76Düsseldorf, Cecilienallee 76

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Charles Alfred Clark, Birmingham;Charles Alfred Clark, Birmingham;

John Jefferson Mason,John Jefferson Mason,

Wednesbury, Staffordshire (Großbritannien)Wednesbury, Staffordshire (UK)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Großbritannien vom 20. November 1962 (43 870)Great Britain November 20, 1962 (43 870)

eher Zusammensetzung und gleichachsiger Struktur und auch besser als die Eigenschaften des gleichen, aber wärmebehandelten Stahls. Deshalb kann nach der Erfindung ein billiger Magnetstrang durch Strangpressen erzeugt werden, ohne daß eine Wärmebehandlung erforderlich ist. Wenn die Legierungen noch wärmebehandelt werden, dann verbessern sich ihre magnetischen Eigenschaften noch.rather composition and equiaxed structure and also better than the properties of the same, but heat-treated steel. Therefore, according to the invention, a cheap magnetic strand can be extruded can be generated without the need for heat treatment. When the alloys are still heat-treated, then their magnetic properties are still improved.

Die magnetischen Eigenschaften des durch Strangpressen erzeugten Strangs sind tatsächlich besser als diejenigen eines Strangs gleicher Zusammensetzung mit gleichachsigem, durch Gießen und Abkühlen erzeugtem Gefüge. Diese Feststellung war außerordentlich überraschend. Wenn andererseits Legierungen mit hohem Kobaltgehalt stranggepreßt werden, dann sind ihre magnetischen Werte nicht so gut wie diejenigen von Legierungen mit gleichachsigem Gefüge.The magnetic properties of the extruded strand are actually better than those of a strand of the same composition with equiaxed, by pouring and cooling generated structure. This finding was extremely surprising. On the other hand, if alloys are extruded with a high cobalt content, their magnetic values are not so good like those of alloys with an equiaxed structure.

Bei der Herstellung der Magneten nach der Erfindung soll das Strangpreßverhältnis, d. h. das Verhältnis des Querschnitts vor dem Strangpressen zu demjenigen nach dem Strangpressen mindestens 5 :1 und vorzugsweise höher sein, z. B. 10 :1 bis 20 :1 betragen. Das Strangpreßverhältnis soll praktisch so hoch sein, wie es das Rißverhalten des Erzeugnisses verträgt, da die magnetischen Eigenschaften der Legierungen gemindert werden, wenn in dem Erzeugnis Risse auftreten. Es ergab sich, daß die Rißanfälligkeit größer ist, wenn die Strangpreßtemperatur ab-In making the magnets according to the invention, the extrusion ratio, i. H. The relationship of the cross-section before extrusion to that after extrusion at least 5: 1 and preferably higher, e.g. B. 10: 1 to 20: 1. The extrusion ratio should be practically so be high, as it tolerates the cracking behavior of the product, since the magnetic properties of the alloys if cracks appear in the product. It was found that the susceptibility to cracking is greater when the extrusion temperature decreases

709 638/379709 638/379

Claims (5)

nimmt. Andererseits scheinen die magnetischen Eigenschaften mit der Reckspannung während des Strangpressens besser zu werden, die mit abnehmender Temperatur ansteigt. Die oberste Grenze liegt normalerweise bei etwa 1240° C. Eine Temperatur von 1150° C hat sich für die Praxis als besonders brauchbar erwiesen. Bei einer Strangpreßtemperatur von 1140° C besteht einige Neigung zur Rißbildung, doch hängt deren Ausmaß von der spezifischen Zusammensetzung der Legierungen ab. Strangpreßtemperaturen bis zu 1100° C können zugelassen werden. Um beim Strangpressen Oberflächenschäden auszuschließen, empfiehlt es sich, den aus der Legierung bestehenden Knüppel vor dem Strangpressen mit einem anderen Metall zu umhüllen. Dieses andere Metall kann aus weichem Stahl bestehen, doch muß die Hülle entfernt werden, bevor das Stranggußerzeugnis als permanenter Magnet Verwendung findet. Vorzugsweise wird für diesen Zweck eine nichtmagnetische Umhüllung, beispielsweise aus einer Nickel-Chrom-Eisen-Legierung mit 76% Nickel, 15% Chrom und 7% Eisen verwendet. Legierungen, die mit besonderem Vorteil nach der Erfindung stranggepreßt werden können, sind folgende: NiAlFeCoCuA271360ß2812555C2413603D181053136 Der mit dem Verfahren gemäß der Erfindung zu erzielende Fortschritt ergibt sich aus den BHmax •IO-6-Werten der bezeichneten vier Legierungen: GleichachsigvergossenBei 1240° CstranggepreßtBei 1150° CstranggepreßtA0,170,840,93B0,090,680,68C0,20,961,34D0,21,451,54 Für die »niedrig-kobalthaltigen« Legierungen besteht eine typische Wärmebehandlung in der Erhitzung der Legierungen bei 1100° C zum Zweck, eine homogene feste Lösung zu erzeugen, Abschrecken in Wasser bei 90° C und dreistündiges Aushärten bei 650° C Die BHmax- 10-e-Werte für die in vorstehender Weise wärmebehandelten LegierungenA bis D ergeben sich aus folgendem: Mit gleich-achsigem Gefügegegossen undwärmebehandeltBei 1240° CstranggepreßtundwärmebehandeltBei 1150° CstranggepreßtundwärmebehandeltA1,531,62B1,61,72C1,250,981,36D1,581,71,67 Man erkennt, daß die Legierungen C und D nach einem Strangpressen bei 1150° C ohne die aufwendige Wärmebehandlung etwa die gleichen Eigenschaften aufweisen wie die in üblicher Weise gegossenen und wärmebehandelten Legierungen und ao daß sie sowohl im stranggepreßten als auch wärmebehandelten Zustand noch etwas bessere Eigenschaften besitzen, als man sie aus der gegossenen Legierung irgendwie entwickeln kann. Patentansprüche:takes. On the other hand, the magnetic properties seem to improve with the stretching tension during extrusion, which increases as the temperature decreases. The upper limit is usually around 1240 ° C. A temperature of 1150 ° C has proven to be particularly useful in practice. At an extrusion temperature of 1140 ° C there is some tendency to crack formation, but the extent depends on the specific composition of the alloys. Extrusion temperatures of up to 1100 ° C can be permitted. In order to exclude surface damage during extrusion, it is advisable to coat the billet made of the alloy with another metal before extrusion. This other metal can be mild steel, but the shell must be removed before the continuously cast product can be used as a permanent magnet. A non-magnetic casing, for example made of a nickel-chromium-iron alloy with 76% nickel, 15% chromium and 7% iron, is preferably used for this purpose. Alloys which can be extruded with particular advantage according to the invention are the following: NiAlFeCoCuA271360ß2812555C2413603D181053136 The progress to be achieved with the method according to the invention results from the BHmax • IO-6 values of the four alloys: Equiaxed extruded at 1240 ° C extruded at 1240 ° C extruded , 170,840,93B0,090,680,68C0,20,961,34D0,21,451,54 For the "low cobalt content" alloys a typical heat treatment consists of heating the alloys at 1100 ° C for the purpose of creating a homogeneous solid solution, quenching in water at 90 ° C and hardening for three hours at 650 ° C The BHmax-10-e-values for the alloys A to D heat-treated in the above manner result from the following: Cast and heat-treated at 1240 ° C, extruded and heat-treated at 1150 ° C, extruded, 62, heat-moldedA1, 61,72C1,250,981,36D1,581,71,67 It can be seen that the alloys C and D according to ei nem extrusion at 1150 ° C without the costly heat treatment have about the same properties as the conventionally cast and heat-treated alloys and ao that they have somewhat better properties in both the extruded and heat-treated state than they can be developed from the cast alloy can. Patent claims: 1. Verfahren zum Herstellen permanenter Magnete aus einer Legierung mit 10 bis 30% Nickel, 7 bis 15% Aluminium, bis 16% Kobalt und bis 6% Kupfer, Rest außer den üblichen Verunreinigungen Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung durch Strangpressen zu einem Strang bzw. Knüppel vom Querschnitt des herzustellenden Magneten verformt wird.1. Process for making permanent magnets from an alloy with 10 to 30% nickel, 7 to 15% aluminum, up to 16% cobalt and up to 6% copper, the rest apart from the usual impurities Iron, characterized in that the alloy is extruded into a strand or billet with the cross-section of the one to be produced Magnet is deformed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strangpreßverhältnis 10 :1 bis 20 :1 beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the extrusion ratio is 10: 1 up to 20: 1. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strangpressen bei 1140 bis 1240° C erfolgt.3. The method according to claim 1, characterized in that the extrusion at 1140 to 1240 ° C takes place. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung während des Strangpressens mit einer nichtmagnetischen Hülle umgeben ist.4. The method according to claim 1, characterized in that the alloy during the Extrusion is surrounded with a non-magnetic shell. 4.5 4.5 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der permanente Magnet der Länge des Preßstranges entspricht.5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the permanent Magnet corresponds to the length of the pressed strand. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 653 727;Considered publications:
German Patent No. 653 727; R. M. Bozorth, »Ferromagnetism«, 1956,
S. 386 bis 389.RM Bozorth, "Ferromagnetism", 1956,
Pp. 386 to 389. 709 638/379 8.67 © Bundesdruckerei Berlin709 638/379 8.67 © Bundesdruckerei Berlin
DE1963J0024742 1962-11-20 1963-11-15 Process for the production of permanent magnets Pending DE1248078B (en)

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