DE1433766A1

DE1433766A1 - Verfahren zur Herstellung magnetisch-anisotroper Dauermagnete mit axialer Kristallorientierung

Info

Publication number: DE1433766A1
Application number: DE19641433766
Authority: DE
Inventors: Luteijn Anthonie Izaak; Koch Adolf Joannus; Marks Christiaan Philip
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1956-05-04
Filing date: 1964-02-11
Publication date: 1969-10-30
Also published as: SE309457B; DE1433766B2; CH461652A; DK117444B; CH365395A; US3189957A; NL289045A; GB860127A; NO118389B; GB1057904A; BE643866A

Description

Dipl.-Ing. HORST AUER

Ar....:; ■··.··■■..·:■ ^ ι\\:::γ;μ\&Β ph.i6.2oo

• PH-18 200 dJo/RtH

: 10. Pe.r. 1964 U33766

Verfahren sur Herstellung magnetisch-anisotroper Dauermagnete mit axialer Krietallorientierung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren xur Herstellung magnetisch-anisotroper Dauermagnete mit einer axialen Kristallorientierung aus einer Ni-Al-Co-Fe-Legierung, die aueeer, den üblichen Verunreinigungen etwa 15 bis 42$ Cobalt» etwe, 10 bis Niokel, etwa 6 bis 10> Aluminium und etwaige Zusätze wie z.B. ^ bis zu 8>j Kupfer« bis zu 4/¹« i»iob und bis zu θ'4 Tantal enthält» wobei der lliob- und/oder Tantalgehalt teilweise durch Titan ersetzt »erden kann und die Legierung im geschmolzenen Zustand am oberen ^nde eines itohres zugeführt und im festen Zustand in Form einöfl it.ubes am unteren Knde des Rohres abgeführt wird, während die Rohrwand auf einer so hohen Temperatur gehalten wird» das« im wesentlichen die ganze Hitzemenge in axialer Richtung abgeführt wird.

Eb wurde nun gefunden» dass bei diesem Herstellungsverfahren von Magneten vorerwähnter Art die Geschwindigkeit und dio Art der Bewegung der Schmelze in dem Rohr an der Stelle der Zrstarrungsstrecke für die gewünschten magnetischen und .mechnischen ni^enachaften des gezogenen Stabes sehr wichtig sind und dass in den meisten rauen beide Paktoren, gegebenenfalls in Verunreinigung miteinander, nicht beliebig gewählt werden können.

Hinsichtlich der ...rt der Bewegung liegt eine Wahl zwischen einer kontinuierlichen Bewegung und einer Schrittbewegung vor. Die i)chrittbewegung betrifft ein Verfahren, bei dem Perioden

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einer kontinuierlichen ι gleiohmaseigen Bewegung eich mit Yart·-»

zeiten abwechseln«

Pas Verf^rjea jiaoh_4er[ $&Hl*km&tJb*i dem »in· k<m·

tinuierliche Bewegung benutit wird, ist dadurch gekennitiohnet* dass der Stab mit einer Geechwindigkeit von aaximal etw« 0,t

aus dem Rohr gezogen wird»

Das Verfahren nach der Erfindung, bei dem eine schritt weise Bewegung benutzt wird) ist dadurch gekennzeichnet« das» zu« Erzielen jedes vorherbestimmten (BH) „-Wertes, insbesondere von mehr als 6 χ 10 G.Oe, die zwischen den Schritten vorhandenen Wartezeiten langer gewühlt werden in dem Masse, wie die Geschwindigkeit während dee Schrittes höher ist. Der maximal erzielbare (3H) -.vert ist naturgemaes durch die iLusammensetzung der benutzten Legierungen bedingt.

Es sei weiter bemerkt, dass der (BH) -Wert von deft

erzielten Grad der axialen Kristallorientierung abhängig ist in. dem Sinne, dass (BH) -Werte über 6 χ 10 G.Oe bei einem hohen Grad von Kristallorientierung erzielt werden! Vienn keine Kriatallorientierung vorhanden ist, beträgt der (BH) -Wert etwa 4»5 We

5 χ 10 G.Oe. Zwischen dem zuletzt genannten (BH) -ϊ/ert und dem (BIi) -wert von 6 χ 10 G.Oe liegt eine Strecke, in der eine partielle Kristallorientierung auftritt und in der somit das erfindungsgemäsBe Verfahren auch verwendet werden kann.

Die Stäbe können diskontinuierlich aus einem Bohr mit einer LSnge von etwa 10 cm mit einer Geschwindigkeit von 0,1 bis 10 mm/Wc gezogen werden, wobei die Wartezeiten zwischen etwa 10 see und 200 see schwanken können in dem Sinne, dass die niedri-

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geren Geschwindigkeiten mit kürzeren Wartezeiten verbunden werden sollen» Wenn diese Bedingungen, insbesondere die minimale Warteselt «ad bei der kontinuierlichen Bewegung die maximale Geechwin- ··· digkeit« nicht erfüllt werden, werden StEbe alt schlechter Ober· flloheBeesohaffenheit erhalten, die bei der Bewegung öfters bu ' true» *ehen. Xa diesen rillen tritt praktisch keine Kristallorlent||irung auf und dementsprechend ist der (BH)_ae«Wert geringer «li 5 x_;tof 0.Oe. , *

z.B. ein (BH) .«Wert von etwa θ χ 10 G.Oe

<|tAltt| irtrden, eo kann die Geschwindigkeit während des Schrittes

betragen «it einer ansohliessenden «Varteteit von 180 see. f dUeer (BH)_eax-Wert alt einer Oesohwlndigkelt von 5 «β/··ο

Aes Schrittes erslelt werden₍ so aüssen die Wartezeiten kürzer, z.B. zwischen 50 und 60 see gewählt

Wean bei diesen Geschwindigkeiten kürzere <.arteselten werden, ergibt eich ein niedrigerer' (BH)_Bax-***t. Sie fleiotit Wirkung tritt auf, wenn bei den gleichen Wartezeiten Geschwindigkeiten gewihlt werden.

Das Verfahren nach,der Erfindung wird nachstehend tel«|i«ieweiee an Band der Zeichnung näher erläutert.

FIf. 1 zeigt schematlsch eine Torrichtung zum Durch· Uhren fee erfindttagsgemissen Verfahrens.

Fig. 2 seiet la vergrBesertea Masstab einen Teil der Yorriaattmg nach Flg. 1.

flg. 3 zeigt eine uebersicht einer Anzahl von Messsergebnissen bei einea schrittweise gesogenen Magneten.

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Nach Pig. 1 ist das körnige Material 1 aus einer

Legierung für den herzustellenden Magnet in einer Füllvorrichtung. ' 2 untergebracht, aus der es mittels einer Schnecke 3 in einen Tiegel 4 geführt wird. Die Schnecke wird mit regelbarer Geschwindigkeit durch einen geeigneten (nicht dargestellten) Antriebsmechanismus gedreht. Die Legierung 1 Ijann aus etwa 15 bis 42/6 Cobalt, etwa 10 bis 20>-i liickel, etwa 6 bis 10^5 Aluminium mit _%.-„ nach Wahl bis zu 8$ Kupfer, nach Wahl bis zu etwa 4"/> Niob, nach ' Wahl bis zu 8-4 Tantal bestehen, wobei der Niob- und der Tantal-..Gehalt teilweise durch Titan ersetzt werden können, während der Best, im wesentlichen aus Eisen besteht. In dem zu beschreibenden Aue- _m< fUhrungsbeispiel wird eine Legierung mit 24fo Cobalt, 14$ Nickel, * 8;o Aluminium, 37' Kupfer, 0,5?» Niob und weiter Eieen verwendet.

Der Tiegel 4 besteht aus einem keramischen Trichter, der in ein keramisches Rohr 5 mündet, dessen Querschnitt gleich ' dem des zu bildenden Stabes ist. Im vorliegenden Falle hat der Stab einen Durchmesser von etwa 10 bis 200 mm. Der Tiegel 4 ist von einer Hochfrequenzspule 6 umgeben, die aus einer geeigneten (nicht dargestellten) Quelle gespeiet wird und die zum Erzeugen einer Schmelze 7 des Materials 1 dient. Um zu verhüten, dass d'ie Schmelze von Gasen angegriffen wird, insbesondere von Sauerstoff, wird der obere Teil des Tiegels 4 mit einer inerten oder nichtoxydierenden Atmosphäre gefüllt, z.B. mit Argon, Helium oder Wasserstoff, welches Gas durch eine Eintrittsöffnung 8 eintritt und durch eine Auslassöffnung 9 abgeführt wird. Der Tiegel 4 ist von einem .Värmeisolierenden Mantel 10 umgeben.

zweite ('Widerstands)-Erhitzungsspule 11, welche

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aur Bestimmung der Abfuhrrichtung der Erstarrungswärme beiträgt, umgibt das Rohr 5 und wird aus einer geeigneten (nicht dargestellten) Quelle gespeist. Das untere Knde des Rohres 5 ist durch einen Bolzen 12 verschlossen, der aus Eisen bestehen kann. Dem Bolzen 12 wird eine axiale Bewegung M durch zwei Ääder 13 erteilt, die mit veränderlicher Geschwindigkeiten in entweder kontinuierlicher oder schrittweiser Bewegung mittels geeigneter, an sichbekannter Vorschubmechanismen gedreht werden können.

Aus Fig. 2 zeigt es sich, dass das Hohr eine Erstarrungszone 14 begrenzt. Um praktisch alle Erstarrungswärme in axialer Kichtung dem geschmolzenen Material zu entziehen, wird ^ der in der Erstarrungszone gebildete f^arnetstab C'urch eine mit Wasser gekühlte Vorrichtung Vy ^eeignetsr Konstruktion £eführt,

Nachdem der Stab 16 zwis;chen den -ollen 13 geführt ist, gelangt er in ein Gftr^t 1/, in den e>r auf übliche Weise durch 'wärmebehandlung in einem Magnetfeld magnetisch-anisotrop gemacht v/ird. Darauf v/ird der Stab in Stücke der gewünschten Länge geschnitten, die Schliesslich magnetisiert v;erden.

In dem vorstehend beschriebenen Ci^rMs vmrde dem \htab 16 der einen Durchmesser von etwa 14 mm hatte und aus einer Legierung von 24/j Co, 14',' hi» &,¹ ■"■!, 3;-» Cu, ü,5/-> ->b und weiter in wesentlichen Fe bestandt, eine kontinuierliche ße.v;ejung von etwa Q,U1 mm/sec erteilt. Nach der War^obehandluna wurden rsa;;netivörper mit einor Länge von etv/a 15 mm aus dem btab 16 geschnitten und axial magnetisiert, worauf sie einen (BII) -Wert von 7,9 x 10 G.Oe

mit einer Remanenz von 13 »430 Gauss und eine !(oerzitivkraft von 770 Oersted.

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Stäben des gleichen Typs wurde eine kontinuierliche Bewegung von 0,04 ram/sec erteilt. Die Urgebnisse waren» (BH) « 6,7 χ 10 G.Oe, Remanenz - 13.36O G.auss und Koerzitivkraft - 740Oersted«

Vorzugsweise wird geraäss der Erfindung der Stab

schrittweise bewegt, während die gleiche Legierung wie vorstehend für die kontinuierliche Bewegung benutzt wird. Solche Aueführungs·« formien, sind in Fig. 3 einzeln dargestellt. Die Geschwindigkeit während des Bchrittes (d in mm/sec) ist auf die vertikale Achse und die Wartezeiten (t in see) sind auf die horizontale Achse aufgetragen.

Aus Fig. 3» in der die i-rgebnisse der magnetischen Messungen in bezug auf den (BH) -Wert in mG.Oe angegeben sind, läset sich folgendes schliessen.

Bei einem konstanten Wert der Geschwindigkeit während

des Schrittes von 10 mm/sec nimmt der (BH) -..ert von etwa

max

5 x 10- bis θ χ 10 G.Oe zu, während die Wartezeit von 30 see bis 180 see zunimmt (Koerzitivkraft 710 bis 780 Oersted, Remanenz 12,500 - 13»6OO Gaues), während die Geschwindigkeit während des Schrittes von 10 mm/aec auf 2 mm/sec abnimmt. Im allgemeinen kann gesagt werden, dass für einen vorherbestimmten -;ert von (BH) , z.B. zwischen 8,0 bis 8,5 χ 10 G-.Oe-, die Wartezeit langer in dem Mas8e ist wie die Geschwindigkeit während des Schrittes grosser

Die nachfolgende Tabelle gibt einen Sindruck von der Aehnlichkeit der magnetischen Eigenschaften, welche erzielbar ■ind. Di» magnetischen Eigenschaften von drei Teilen (dem unteren,

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ftittleren imd oberen Teil) eines Stabes mit einer Länge von 2 Metern «erden angegeben, wobei die Legierung cleich der der vorhergehenden Beispiele ist.

TABELLE.' 1 *

Geschwiftdigktit ' *i«/tet ffuriftfftjLt 30 eeo**	Unterer Teil	Mittlerer Teil	Oberer Teil
Λ «,	7,2 15420 765	7,7 15500 775	7,2 154ΟΟ 765

	Unterer Teil -	Mittlerer Teil	Oberer Teil
	6,6	7,1	6,6
	13100	15150	12960
	785	785	770
,iesenvi^digkei t f^tftE.it SO eeo

K

fMehwindlffkeit *I «/seo tfAfteteit** 60 *ec	Unterer Teil	Mittlerer Teil	Oberer Teil
^Br ^Hc	β,4 15720 770	8,4 1577Ο 765	8,6 15640 775

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. β · PH.18.200

Aue dieser Tabelle !Esst eich schliessen, dass jedenfalls die Streuung in den (BH) -V/erten innerhalb von

IuCLX

0,5 χ 10 G.Oe gehalten werden kann, was für Maeeenproduktion

akzeptabel ist· Ke zeigt eich,, dass durch verbesserte Kontrolle des Verfahrene eine kleinere Toleranz erzielt werden kann, z.B. von 0,2 bis 0,5 χ 10 G.Oe..Die Streuung der Koerzitivkraft und der Remanenz liegt in allgemeinen unterhalb 1?a.

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--»■■0*84 4/0-4

Claims

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PATEMfiyBF^PlCHBt

_Ä1. !erfahren zur Herstellung magnetisch-anisotroper Ifcuiiraagnete nil einer axialen Kriatallorientierung aus einer Ki-Al-Co-Fe-Legierung, die neben 4^en übHohen Verunreinigungen etwa 15 bis 42$ Co₁ etwa 10 bis 2<# Ni, etwa 6 bis 10$ Al, und etwaige Zusätze wie z.B. bis zu 6?» Cu₁ bl> zu 4/« Hb und bit tu 8% Ta enthält, wobei der Niob- und/oder Tantalgehalt teilweise durch ütan ersetzt werden kann* wobei die Legierung i» geschmolzenen Zustand aa oberen Ende eines Rohres zugeführt und in einer kontinuierlichen Bewegung im festen Zustand in Form eines Stabes am unteren Ende des Rohres abgeführt wird, wobei die Bohrwand auf eine so hohe Temperatur erhitzt wird, dass alle ..arme im* wesentlichen in axialer Richtung abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab mit einer Geschwindigkeit von maximal 0,1 am/sec aus dem Rohr gezogen wird*
2. Verfahren zur Herstellung magnetisch-anisotroper Bauermagnete mit axialer Kristallorientierung aus einer Legierung, die neben den üblichen Verunreinigungen etwa 15 bis 42yo Co, etwa 10 bis 20^e Mi, etwa 6 bis 10> Al und etwaige Zusätze, wie z.B. bis zu &fo Cu, bis zu 4^> Nb und bis zu Qfo Ta enthält, wobei der Niob- und/oder Tantalgehalt teilweise durch Titan ersetzt werden kann, wobei die Legierung im geschmolzenen Zustand am oberen Ende eines Rohres zugeführt und im festen Zustand in Form eines Stabes an unteren Knde des Rohres in Sohritten abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzielen jedes vorherbestimmten, zu er*

zielenden (BB) -Wertes die zwischen den Schritten vorhandenen sax

Wartezeiten länger in dem Masse gewählt werden, wie die Geschwin-900844/0421 BADORIGiNAL

r* 'i

di$J(tit ««hrtnd <J«r Sohrittt grosser i*t.

3 · Vvrfaftrftt n»oh ^nejMrueh 2> daduroh

dass dia Geschwindigkeit ttw· 0,1 bi« 10 sui/i#o uni^ *i·

aindtetena 10 tea t>e$r*ftiw 4. Mahnet, ,dir durch d*· ¥·?{*h**ft a*4b ·!*·■ ^

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gehenden Ansprüche h*rg«»t·lit iit« '

SAD ORIGINAL

44/042* '

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