DE1302093B

DE1302093B - Verfahren zur Herstellung von durch Bindemittel gebundenen vorzugsgerichteten Dauermagneten

Info

Publication number: DE1302093B
Application number: DEL33648A
Authority: DE
Inventors: Blume Jun Walter S
Original assignee: Leyman Corp; Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: Leyman Corp; 3M Co
Priority date: 1958-07-15
Filing date: 1959-07-04
Publication date: 1969-12-18
Also published as: US2999275A; DE1302093C2; CH398822A; NL112334C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von durch Bindemittel gebundenen, vorzugsgerichteten Dauermagneten aus oxidkeramischen hartmagnetischen Ferriten, wobei der zerkleinerte Ferritwerkstoff gleichmäßig mit dem erweichten Bindemittel gemischt wird, das Gemisch dann durch Walzen oder Strangpressen in die Form dünner Bahnen gebracht wird und danach das Bindemittel in einen festen Zustand übergeführt wird.
In jüngerer Zeit werden in verstärktem Ausmaß Dauermagneten auf der Basis von Bariumferrit der Summenformel BaFe1.01, oder der entsprechenden Blei- oder Strontiumferrite verwendet. Diese oxidkeramischen hartmagnetischen Ferrite entstehen durch Brennen von oxidischen oder karbonatisehen Ausgangsmaterialien, wie BaCOs oder Pb0, mit Eisenoxid bei hohen Temperaturen.
Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Dauermagneten auf Ferritbasis mit brauchbaren magnetischen Eigenschaften besteht darin, den Ferritwerkstoff nach dem Brennen zu zerkleinern, das zerkleinerte Material zu Preßlingen der gewünschten Form zu pressen und die Preßlinge dann bei einer hohen Temperatur zu sintern. Dieses Sinterprodukt ist sehr spröde, es kann nur durch Schleifen bearbeitet werden, platzt bei rauher Behandlung und neigt insbesondere auch zum Ausbrechen der Kanten.
Die mit diesen Ferritwerkstoffen erzielbaren magnetischen Werte können durch Erzeugung einer magnetischen Vorzugsrichtung in den Dauermagneten noch wesentlich verbessert werden. So ist in der Zeitschrift »Philips' Technische Rundschau«, Februar 1955, S. 221 bis 228, ein Verfahren zur Herstellung vorzugsgerichteter Sintermagneten beschrieben, bei dem man den feinzerkleinerten Ferritwerkstoff in einer Flüssigkeit von verhältnismäßig geringer Viskosität dispergiert, diese Dispersion in die Preßform einfüllt, dann ein äußeres magnetisches Richtfeld zur Ausrichtung der Ferritteilchen anlegt, die Flüssigkeit während des Preßvorgangs entfernt und die so erhaltenen Preßlinge anschließend sintert.
Es ist auch bekannt, Dauermagneten auf Ferritbasis dadurch herzustellen, daß der zerkleinerte Ferritwerkstoff durch ein im Endprodukt verbleibendes Bindemittel gebunden wird. Derartige gebundene Dauermagneten zeichnen sich gegenüber Sintermagneten durch eine bessere Bearbeitbarkeit aus und lassen sich daher auch in eine kompliziertere Gestalt bringen, die durch Pressen und Sintern nicht erreicht werden kann. Ein Mangel der bekannten gebundenen Dauermagneten ist jedoch ihr vergleichsweise schwaches Energieprodukt.
Normalerweise erfolgt die Herstellung gebundener Dauermagneten derart, daß die Ferritteilchen z. B. in einem Kunststoffbinder dispergiert und bis zur Erstarrung des Kunststoffs unter der Einwirkung eines äußeren Richtfeldes gehalten werden. Die belgische Patentschrift 565 556 zeigt auch bereits die Möglichkeit einer kontinuierlichen Durchführung eines solchen Verfahrens auf, indem das Gemisch aus Ferritwerkstoff und Bindemittel durch Walzen oder Strangpressen kontinuierlich geformt wird und an den formgebenden Elementen Richtmagneten angeordnet sind, die sich synchron mit dem geformten Material bewegen und in diesem so lange ein magnetisches Richtfeld aufrechterhalten, bis das Bindemittel erstarrt ist.
Die Ausrichtung der Ferritteilchen durch ein äußeres magnetisches Richtfeld setzt bei den vorangehend beschriebenen Verfahren ein Bindemittel von möglichst geringer Viskosität voraus, damit das infolge des Richtfeldes an den einzelnen Teilchen angreifende Drehmoment überhaupt in der Lage ist, die Teilchen entgegen der inneren Reibung des Bindemittels in die magnetische Vorzugsrichtung zu drehen.
Es ist bekannt, beispielsweise aus der genannten Literaturstelle in der Zeitschrift »Philips' Technische Rundschau«, daß Eindomänenteilchen von Bariumferrit eine hexagonale Kristallstruktur und eine plättehenförmige Gestalt mit magnetischer Hauptachse senkrecht zur Plättchenebene besitzen. Somit fallen die magnetische, die kristallographische und die geometrische Hauptachse der Teilchen zusammen, was grundsätzlich die Möglichkeit bietet, eine magnetische Vorzugsrichtung durch geometrische Orientierung der Teilchen zu erzeugen.
Unter konsequenter Ausnutzung dieser bekannten Tatsache soll mit der Erfindung ein Verfahren geschaffen werden, das es gestattet, Eindomänenteilchen durch einfache geometrische Orientierung ohne die Notwendigkeit eines äußeren magnetischen Richtfeldes wirksam in einem Bindemittel auszurichten und dadurch zu gebundenen oder flexiblen Dauermagneten mit verbesserten Eigenschaften zu gelangen.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Ferritwerkstoff in auf Eindomänengröße zerkleinertem Zustand verwendet wird und daß die Ausrichtung der Teilchen im Bindemittel durch starke Scherkräfte erfolgt, indem ein Bindennittel mit verhältnismäßig hoher Viskosität verwendet und das Gemisch beim Walzen oder Strangpressen durch einen sehr kleiner Spalt hindurchgepreßt wird.
Die Erfindung verwendet mithin zum Ausrichten der Eindomänenteilchen starke Scherkräfte im Bindemittel. Dies setzt voraus, daß die Teilchen möglichst vollständig auf eine plättchenförmige Gestalt (also auf Eindomänengröße) gebracht sind und daß das Bindemittel eine verhältnismäßig hohe Viskosität besitzt, die ein Ausrichten der Teilchen mittels eines äußeren Magnetfeldes nicht mehr zulassen würde. Erst durch die gleichzeitige Erfüllung dieser Bedingungen ist ein mechanisches Ausrichten der Teilchen möglich, indem die durch den Geschwindigkeitsgradienten des Gemisches aus Bindemittel und Ferritwerkstoff beim Spaltdurchgang praktisch über die gesamte Breite des schmalen Spalts in das Bindemittel eingeleiteten Scherkräfte gut von diesem auf die Ferritteilchen übertragen werden. Dadurch werden auf die Teilchen so große Richtkräfte ausgeübt, daß ein zum vollständigen Ausrichten der einzelnen Teilchen ausreichendes Drehmoment auftritt, welches die Ebene der Teilchen in die Wirkungsrichtung der Scherkräfte, d. h. in die Bewegungsrichtung beim Spaltdurchgang dreht. Im Ergebnis gelingt also mit der Erfindung auf einfache mechanische Weise die Ausrichtung von Eindomänenteilchen in einem Bindemittel, wobei noch als zusätzlicher Vorteil hinzukommt, daß der Beladungsgrad des Bindemittels mit Ferritwerkstoff bei der Erfindung größer sein kann als bei einem nnagnetischen Ausrichten von Teilchen in einem niedrigviskosen Bindemittel. Die Folge davon sind entsprechend verbesserte magnetische Eigenschaften.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1033 813 ist zwar schon ein Verfahren zur Herstellung kunststoffgebundener Dauermagneten bekanntgeworden, bei dem ein Gemisch aus zerkleinertem Dauermagnetwerkstoß und Kunsts',offpulver durch Walzen, vorzugsweise bei höherer Temperatur, zu Platten oder Bändern von geringer Schichtdicke von z. B. unter 2 mm ausgewalzt wird, aus denen dann Magnetkörper geringer Bauhöhe ausgestanzt werden. Durch dieses Verfahren soll das sonst zur Herstellung solcher Magneten vor größeren Bauhöhen verwendete Pressen ersetzt werden, da ein solches Pressen bei geringen Preßhöhen nicht oder nicht mehr wirtschaftlich durchführbar ist. Bei diesem bekannten Verfahren liegt jedoch weder die Aufgabe einer Verbesserung der magnetischen Eigenschaften durch bevorzugte Teilchenausrichtung vor, noch sind die dafür erforderlichen Bedinglangen angegeben. Selbst unter der Annahme, daß beim Walzen des Materials in gewissen-t Ausmaß Scherkräfte auftreten, würden diese wegen der Verwendung eines pulverförmigen und erst während des Walzens plastifizierten Kunststoffs nicht in einwandfreier Weise als Richtkräfte auf die Ferritteilchen übertragen werden können, ganz abgesehen davon, daß auch die Verwendung von Eindomänenteilchen nicht offenbart ist.
Als Bindemittel sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Gummi und alle Kunststoffe, wie Polyäthylen oder Polyvinylchlorid geeignet, die sich von einem Zustand verhältnismäßig hoher Viskosität (auch als plastischer, elastomerer oder halbfester Zustand bezeichnet) in einen festen Zustand überführen lassen. Das Bindemittel kann ein thermoplastisches Material sein, das bei höherer Temperatur viskos und bei Zimmertemperatur fest ist, es kann aber auch ein wärmehärtbares Material sein, das bei Erwärn-rung in den festen Zustand übergeht.
Das Einleiten der starken Scherkräfte in das Gemisch aus Bindemittel und Dauermagnetwerkstoff erfolgt bei einem Walzvorgang vorzugsweise durch Auswalzen zwischen zwei sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit drehenden Walzen, deren Walzspalt bis zu etwa 0,75 mm beträgt. Ein derartig kleiner Walzspalt stellt insbesondere in Verbindung mit dem Geschwindigkeitsunterschied der Walzen ausreichende Scherkräfte im Materialgemisch sicher, wenngleich das Ausmaß dieser Scherkräfte nicht nur von der Größe des Walzspalts abhängt, sondern auch noch von der Schichtstärkenverminderung, die das Materialgemisch beim Spaltdurchgang erleidet. In entsprechender Weise wird das Materialgemisch bei einem Strangpreßvorgang vorzugsweise durch eine Strangpreßöffnung mit einer Spaltbreite bis zu etwa 0,75 mm ausgepreßt.
Beim Walz- oder Strangpreßvorgang bilden sich dünne, folienartige Materialbahnen, die entweder als solche zu einem Magnetkörper verfestigt und weiterverarbeitet werden können oder die übereinandergestapelt und zu einem Magnetkörper größerer Dicke zusammengefügt und verfestigt werden können, wobei sich anschließend aus diesem Magnetkörper Emzelmagneten ausschneiden lassen. Alternativ ist es auch möglich, aus den folienartigen Bahnen Formstücke auszustanzen und diese dann zu einem Magnetkörper zu verbinden, wobei die Stanzreste zur Wiederverarbeitung verwendet werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die hierbei zur Erläuterung benutzten Zeichnungen stellen dar in F i g. 1 schematisch den Ausrichtungsvorgang der Ferritteilchen mit Hilfe eines Walzenpaares, F i g. 2 schematisch die Aufmagnetisierung eines mehrsch*chtigen Magnetkörpers größerer Dicke, F i g. 3 scher: atisch eine Art der Herstellung eines mehrschichtigen Magnetkörpers größerer Dicke. Beispiel 1 Es wird zunächst als Dauermagnetwerkstoff Bariumferrit hergestellt, indem Bariumkarbonat mit Eisenoxid, z. B. im Verhältnis von 1 Mol BaC0.3 zu 6 Mol Fe"O", vermischt und das Gemisch 1 Stunde lang auf eine Temperatur von 1250° C erhitzt wird. Das sich dabei ergebende Bariumferrit-Rohmaterial (BaFel_,0") wird dann auf Eindomänengröße zerkleinert.
Bei Durchführung der Zerkleinerung in einer Kugelmühle wird zweckmäßig so vorgegangen, daß das Bariumferrit 90 Stunden lang in Wasser gemahlen, dann aus der Kugelmühle entnommen, getrocknet, eine kürzere Zeit bei einer Temperatur von ungefähr 1000° C wärmebehandelt und anschließend wiederum 90 Stunden lang in der Kugelmühle gemahlen wird. Das Bariumferrit kann andererseits aber auch in einer Standard-Reibmühle unter Verwendung rostfreien Stahlschrotes so lange gemahlen werden, bis es auf Eindomänengröße zerkleinert ist. Im allgemeinen ist die Reibmühle zehn- bis zwanzigmal schneller als die Kugelmühle und daher vorzuziehen.
Die Wärmebehandlung während des Zerkleinerns ist wünschenswert, weil dadurch die Koerzitivfeldstärke des Endprodukts erhöht wird. Im Fall von Bleiferrit kann diese Erhöhung bis 100% betragen, im Fall von Barium- und Strontiumferrit ist die Wirkung der Wärmebehandlung etwas geringer.
Bevorzugt soll die Teilchengröße im gemahlenen Material in dem Bereich von 0,5 «m liegen, aber es lassen sich auch noch mit Teilchen von etwas größerer Durchschnittsgröße Magneten mit guten Eigenschaften herstellen. Nach dem letzten Mahlen wird das Pulver getrocknet und von Klumpenbildungen befreit. Es ist danach zur Verwendung bereit. Das Erreichen der Eindomänengröße kann mittels periodischer Untersuchungen des Materials mit einem Elektronenmikroskop oder einfacher, obgleich nicht so genau, durch Vergleichen der Farbe eines Abstrichs des gerade bearbeiteten Pulvers mit der eines Vergleichspulvers von Eindomänengröße bestimmt werden. Bariumferritpulver von Eindomänengröße besitzt eine tiefrote Farbe. Bei fortschreitender Zerkleinerung durchläuft die Farbe eines bei einer Temperatur von ungefähr 1250° C gebrannten Bariumferrits die Stufen Schwarz, Purpur und Rotbraun.

Das auf Eindomänengröße zerkleinerte Bariumferrit wird mit einem Bindemittel auf Gummibasis zu emem dauermagnetischen Material verarbeitet, das die folgende Zusammenstellung besitzt:

Gewichtsteile

Naturgummi (Standard-Oualität) .. 12,5

Stearinsäure .... . ............... 0,1

Zinkoxid ........................ 0,3

Bariumferrit .................... 136,0

Phenylnaphthylamin . ...... ...... . 0,2

Schwefel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,3

Tetramethylthiuramdisulfid ....... 0,3

Zinksalz des Merkaptobenzothiozols 0,1

Zur Herstellung dieses Materials wird zuerst das ungebundene Rohgummi durch einen üblichen Zwei-Walzen-Gummikalander geführt, der mittels eines Getriebes so geschaltet ist, daß die beiden Walzen ein Geschwindigkeitsverhältnis von 1,1:1 haben. Dieser Geschwindigkeitsunterschied der beiden Walzen erzeugt in der durch den Walzspalt durchlaufenden Gummischicht eine Scherkraft, indem die eine Oberfläche der Gummischicht relativ zur anderen Oberfläche beschleunigt wird. Auf diese Weise wird im Kalander ein Kneteffekt erzielt, durch den das Gummi weich und etwas plastisch wird. Ein während der gesamten Bearbeitung durch die Kalanderwalzen zirkulierendes Kühlmittel bewirkt, daß das Gummi auf einer Arbeitstemperatur im Bereich von 49 bis 82° C gehalten wird. Oberhalb dieses Temperaturbereichs neigt das Gummi zu einer vorzeitigen Vulkanisation.

Das Rohgummi wird ungefähr 5 Minuten lang kalandiert, bis es zwischen den Walzen eine glatte Schicht mit gleichmäßiger Dicke bildet. Nach dieser Zeitspanne werden die anderen Bestandteile zugefügt, und zwar in der Reihenfolge der vorstehenden Aufstellung. Von diesen Bestandteilen ist der Schwefel das primäre Vulkanisationsmittel. Das Zinkoxid wirkt bei der anschließenden Vulkanisation des Gummis, während die Stearinsäure die Aktivierung der Beschleuniger unterstützt. Diese Beschleuniger sind die restlichen organischen Bestandteile, die sowohl in die Vulkanisation eintreten als auch die Wirkung des Schwefels beschleunigen.
Das Vermischen der Bestandteile nimmt im allgemeinen eine Zeit von ungefähr 20 Minuten in Anspruch. Die einzelnen Stoffe werden dabei unmittelbar vor dem Einlauf in den Walzspalt gleichmäßig auf die Gummischicht aufgegossen oder aufgesprüht. Im Augenblick des Zufügens des Bariumferrits neigt das Gemisch zu einer anfänglichen Erweichung, die jedoch bei weiterem Zufügen von Ferritpulver wieder verschwindet. Nachdem alle Bestandteile zugegeben sind, wird die gut durchgemischte Materialbahn von dem Kalander abgetrennt. Diese Bahn hat vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 0,5 bis 0,75 mm und ist verhältnismäßig steif, d. h., sie ist sogar bei einer sehr geringen Schichtdicke noch selbsttragend.
Das vorangehend beschriebene Verfahren wird an Hand der F i g. 1 näher erläutert. Das Gemisch aus Bindemittel und Ferritpulver bildet vor dem Einlauf in den Spalt 5 der beiden Kalanderwalzen 2 und 3 einen Stau 1. Die Walze 2 läuft mit etwas höherer Geschwindigkeit als die Walze 3. Das Bariumferrit besitzt die Form kleiner Plättchen 4, die in dem Stau 1 willkürlich orientiert sind. Diese Plättchen sind in F i g. 1 aus Anschauungsgründen übertrieben groß dargestellt.
Im Walzspalt 5 wirken auf das Gemisch Scherkräfte ein, die auf einen im Walzspalt innerhalb des Gemisches entstehenden Geschwindigkeitsgradienten zurückgehen, sowie zum Teil auch Druckkräfte, die von den beiden Walzen auf das Gemisch übertragen werden. Die Folge dieser Einwirkungen ist eine mechanische Ausrichtung der Plättchen 4 derart, daß die ebenen Flächen aller Plättchen ungefähr parallel zur Oberfläche der Materialbahn verlaufen, wie dies in F i g. 1 im Bereich 6 angedeutet ist. Infolge der festen Lage der geometrischen Hauptachse in bezug auf die magnetische Hauptachse der Teilchen ist diese mechanische Ausrichtung der Plättchen gleichbedeutend mit der Erzeugung einer magnetischen Vorzugsrichtung. Ein optimales Ergebnis läßt sich unter Umständen nicht beim ersten Durchgang des Materials durch die Walzen erhalten, sondern tritt erst nach und nach bei wiederholtem Durchgang auf. Als Faustregel kann dabei gelten, daß der Ausrichtungsgrad um so besser ist, je dünner die gebildete Schicht ist, oder genauer, je größer die Verminderung der Schichtdicke bei jedem Durchlauf des Materials durch den Walzspalt ist.
Die Scherkräfte werden im Walzspalt 5 quer durch die gesamte Materialschicht hindurch übertragen, da sich im Walzspalt in dem gesamten Material ein Geschwindigkeitsgradient einstellt. Durch diesen Effekt werden alle plättchenförmigen Teilchen, deren Ebene nicht in der Bewegungsebene der Materialschicht liegt, beim Spaltdurchgang innerhalb des Bindemittels in diese Ebene gedreht, da sie nur in dieser Lage dem geringsten Drehmoment ausgesetzt sind, bzw. das Drehmoment auf den gegenüberliegenden Flächen der Teilchen entgegengesetzt und gleich ist. Auf diese Weise ergibt sich im Walzspalt die gewünschte Ausrichtung, die sich durch magnetische und Röntgenuntersuchungen beweisen läßt.
Der die Teilchen ausrichtende Geschwindigkeitsgradient im Walzspalt muß nicht unbedingt durch Walzen mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit erzeugt sein. Eine Richtwirkung auf die Teilchen ergibt sich auch zufolge der Schichtdickenverringerung beim Spaltdurchgang unabhängig davon, ob unterschiedliche Walzengeschwindigkeiten verwendet werden oder nicht. Im Beispiel der F i g. 1 wird das Material durch Reibung aus dem Stau 1 heraus durch den Walzspalt 5 gezogen, und die dabei auftretende Schichtdickenverringerung erzeugt ebenfalls einen Geschwindigkeitsgradienten, der je nach dem Ausmaß der Schichtdickenverringerung größer oder kleiner sein kann.
Eine ähnliche Ausrichtung der plättchenförmigen Teilchen wird auch erreicht, wenn das Gemisch aus Bindemittel und Ferritpulver an Stelle durch einen Walzspalt durch eine Strangpreßdüse hindurchgepreßt wird, deren Zuführung und Ablauf vorzugsweise in der Ebene der gewünschten Ausrichtung liegen.
Auf das Gesamtvolumen des Gemisches bezogen, kann beim Kalandervorgang das Bariumferrit in einer Menge von 65 Volumprozent in das Gummi eingearbeitet werden, aber es sind auch noch größere Mengen möglich. Eine theoretische obere Grenze des Beladungsgrades der Mischung an Bariumferrit ist erreicht, wenn sich die Ferritteilchen im Gemisch gegenseitig zu stören beginnen. Wenn dieser Zustand erreicht ist, verhindern die zwischen den einzelnen Ferritteilchen auftretenden Reibungskräfte ein Ausrichten durch die einwirkenden Scherkräfte. In Versuchen wurde gefunden, daß Beladungsgrade bis zu 70 Volumprozent Bariumferrit möglich sind. Es ist dann jedoch schwierig, das Gemisch vor dem Verfestigen zu handhaben, und außerdem ist die Festigkeit nach dem Verfestigen schlecht, so daß Neigung zum Krümeln besteht. Die größere Elastizität des Materials bei einem Beladungsgrad von 65 Volumprozent macht derartiges Material für generelle Verwendungszwecke geeigneter.
Nachdem der Vorgang zur Herstellung von Materialbahnen mit ausgerichteten Ferritteilchen beendet ist, werden die gebildeten dünnen Bahnen entweder für sich verfestigt und magnetisiert oder aber übereinandergestapelt, bis eine Schichtung der gewünschten Dicke erhalten wird. Da die Ferritteilchen innerhalb jeder einzelnen Schicht so ausgerichtet sind, daß ihre Flächen in der Schichtebene und somit ihre magnetischen Hauptachsen senkrecht zur Schichtebene liegen, hat bei einem übereinanderstapeln der Schichten die entstandene Schichtung eine magnetische Vorzugsrichtung senkrecht zur Flächenebene, und zwar unabhängig von der Anzahl der Schichten in der Schichtung.
Zur Verbindung der übereinandergestapelten Schichten zu einem Verbundkörper wird die Schichtung einem Druck von ungefähr 7 kp/cm'-' und einer zum Verharzen des Bindemittels ausreichenden Temperatur, z. B. von ungefähr 150 C, ausgesetzt. Aus dem so gebildeten Verbundkörper können dann Dauermagneten mit jeder gewünschten Form ausgeschnitten werden. Bei dem Schneidevorgang wird die Orientierung der Teilchen nicht gestört, da sie unbeweglich in dem Bindemittel festgehalten werden.
Das Endprodukt wird durch ein äußeres Magnetfeld permanent magnetisiert, wobei es derart in dem Magnetfeld angeordnet wird, daß das Feld parallel zur magnetischen Hauptrichtung des Magnetkörpers verläuft. F i g. 2 zeigt als Beispiel ein Verfahren zur Magnetisierung eines kleinen zylindrischen geschichteten Dauermagneten 13, der in der vorangehend erläuterten Weise hergestellt ist. Der Magnet 13 liegt zwischen den Polstücken 10 und 11 eines Elektromagneten, und zwar in der richtigen Lage in bezug auf den durch die gestrichelten Linien 12 angedeuteten Verlauf der Kraftlinien zwischen den Polen. Der Pfeil 14 bezeichnet die magnetische Hauptrichtung des Magneten 13 und verläuft parallel zu den Kraftlinien 12 des äußeren Feldes. Wenn daher z. B. der Pol 10 der Nordpol des Elektromagneten ist, wird die gegenüberliegende Fläche 15 des Magneten 13 zum Südpol.
An Stelle des Ausschneidens der Magneten aus einer verfestigten Schichtung von mehreren übereinandergestapelten Bahnen lassen sich die Magneten auch dadurch formen, daß aus einer einzigen Bahn Formstücke des gewünschten Querschnitts ausgestanzt, übereinandergestapelt und dann zu einem Verbundkörper verfestigt werden. In F i g. 3 ist dieses Verfahren dargestellt. Die aus einer Bahn ausgestanzten Formstücke 40 werden in der Ausnehmung 41 einer Form 42 übereinandergestapelt und dann mittels Stempeln 43 in der Form zusammengepreßt. Durch gleichzeitige Erwärmung werden die Schichten verfestigt und untereinander verbunden. Ein solches Verfahren ist vorteilhaft, weil es Abfall verhindert, da die noch nicht verfestigten Stanzreste leicht wieder bei der Herstellung neuer Bahnen mitverarbeitet werden können.
An Stelle der Magnetisierung nach dem Verfestigen kann bei dem Verfahren gemäß F i g. 3 auch ein äußeres Magnetfeld 44 während der Verfestigung des Verbundkörpers in der Form angelegt werden, indem die Stempel 43 der Form selbst als Polstücke eines Magneten ausgebildet werden.
An Stelle des Gummis kann auch eine große Anzahl thermoplastischer oder wärmehärtbarer Stoffe als Bindemittel verwendet werden. Beispielsweise kann der Dauermagnetwerkstoff in einen Polyvinyl-Kunststoff oder in Polyäthylen eingebettet werden.
Die Untersuchung eines erfindungsgemäß hergestellten Dauermagneten mit 65 Volumprozent Bariumferrit ergab eine Remanenz von ungefähr 2100 Gauß, eine Koerzitivfeldstärke von 1200 Oersted und ein maximales Energieprodukt von 0,9 - 10s Gauß - Oersted. Der Magnet ließ sich leicht handhaben und bearbeiten, ohne daß eine Bruchgefahr bestand, und er ließ sich bequem mit einem Messer oder einem anderen Werkzeug schneiden. Der gleiche Magnet, gemessen unter einem rechten Winkel zur Hauptrichtung der mechanischen Ausrichtung, ergab ein maximales Energieprodukt von 0,28 - 10s Gauß - Oersted, eine Remanenz von 1200 Gauß und eine Koerzitivfeldstärke von 800 Oersted. Beispiel 2 Es wird analog Beispiel 1 vorgegangen, jedoch an Stelle Bariumferrit als Dauermagnetwerkstoff Bleiferrit verwendet.
Zur Herstellung des Bleiferrits werden 17,5 Gewichtsteile Bleimonoxid (1,5 Mol Pb0) innig mit 50 Gewichtsteilen Eisenoxid (6,0 Mol Fe2O3) vermischt. Das Gemisch wird dann in einer Luftatmosphäre, beginnend mit 700° C, gebrannt, und die Temperatur wird nach und nach über eine Zeitspanne von 6 Stunden auf 900-- C erhöht, bis sich kristallines Bleiferrit bildet.
Nach dem Abkühlen in Luft wird das erzeugte Bleiferrit auf Eindomänengröße zermahlen (z. B. durch 2stündiges Mahlen in einer Reibmühle, anschließender Wärmebehandlung bei 8501 C für 15 Minuten und weitere Mahlung über 1 Stunde), worauf es getrocknet wird.
Als Bindemittel für das Bleiferrit wird die schon im Beispiel 1 beschriebene Gummimischung verwendet, jedoch mit der Ausnahme, daß das Bleiferrit in einer Menge von 116 Gewichtsteilen zugesetzt wird. Dies entspricht einem Beladungsgrad an Bleiferrit von 57 Volumprozent. An Stelle des Gummis können aber auch andere Bindemittel, wie schon im Beispiel 1 beschrieben, verwendet werden. Beispiel 3 Es wird analog Beispiel 1 vorgegangen, jedoch als Dauermagnetwerkstoff Strontiumferrit verwendet.
Zur Herstellung des Strontiumferrits werden 7,7 Gewichtsteile Strontiumkarbonat (1 Mol SrCOß) innig mit 50 Gewichtsteilen Eisenoxid (6 Mol Fe,O,) vermischt. Das Gemisch wird in Luft ungefähr 1 Stunde auf einer Temperatur von 1250° C gehalten und anschließend gemahlen und in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise behandelt.
Das so hergestellte Strontiumferrit wird mit dem Gummi gemäß Beispiel 1 in einer Menge von 123 Gewichtsteilen vermischt, was einem Beladungsgrad an Strontiumferrit von 62 Volumprozent entspricht.
Abschließend sei noch vermerkt, daß die zahlenmäßigen magnetischen Eigenschaften des Endprodukts, wie das maximale Energieprodukt, die Koerzitivfeldstärke oder die Remanenz, sich mit der Art des ausgewählten Ferrits, mit dessen Herstellungsverfahren, mit dem Mahlen, mit der Art des Bindemittels und auch mit der Durchführung des Auswalzens oder Strangpressens ändern können. Das Grundkonzept des mechanischen Ausrichtens der magnetischen Teilchen führt jedoch in jedem Fall zu einer verbesserten Ausnutzung der mit dem eingesetzten Material vorgegebenen möglichen Werte.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von durch Bindemittel gebundenen vorzugsgerichteten Dauermagneten aus oxidkeramischen hartmagnetischen Ferriten, wobei der zerkleinerte Ferritwerkstoff gleichmäßig mit dem erweichten Bindemittel gemischt wird, das Gemisch dann durch Walzen oder Strangpressen in die Form dünner Bahnen gebracht wird und danach das Bindemittel in einen festen Zustand übergeführt wird, d a -durch gekennzeichnet, daß der Ferritwerkstoff in auf Eindomänengröße zerkleinertem Zustand verwendet wird und daß die Ausrichtung der Teilchen im Bindemittel durch starke Scherkräfte erfolgt, indem ein Bindemittel mit verhältnismäßig hoher Viskosität verwendet und das Gemisch beim Walzen oder Strangpressen durch einen sehr kleinen Spalt hindurchgepreßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Gummi, Polyäthylen oder Polyvinylchlorid verwendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Ferritwerkstoff und Bindemittel zwischen zwei sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit drehenden Walzen ausgewalzt wird, deren Walzspalt bis zu etwa 0,75 mm beträgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Ferritwerkstoff und Bindemittel durch eine Strangpreßöffnung mit einer Spaltbreite bis zu etwa 0,75 mm ausgepreßt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der durch Auswalzen oder Strangpressen gebildeten dünnen Bahnen übereinandergestapelt und zu einem Dauermagnetkörper größerer Dicke zusammengefügt werden.