DE1932970A1 - Verfahren zur Erhoehung der Anisotropie von stranggepressten Koerpern aus dauermagnetischem Material und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Erhoehung der Anisotropie von stranggepressten Koerpern aus dauermagnetischem Material und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses VerfahrensInfo
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Description
Philips PatentVerwaltung GmbH., Hamburg 1, Mönckebergstr.7
Verfahren zur Erhöhung der Anisotropie von stranggepreßten Körpern aus. dauermagnetischem
Material und Vorrichtung gur Durchführung
dieses Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Anisotropie von stranggepreßten Körpern aus dauermagnetischem
Material, bei dem das mit Bindemittel versetzte pulverförmige Material unter Einwirkung eines
orientierenden Magnetfeldes duroh* eine Extrusionsdüse gepreßt
wird und aus dem Düsenmundstüok in Strangform heraustritt.
Als dauermagnetisohes Material kommt hierfür insbesondere
ein Hexaferritmaterial der Formal BaO.6Pe2O, in Präge, wobei das Barium ganz oder teilweise duroh Strontium,
Kalzium oder Blei ersetzt sein kann. Die Pulverteilchen dieser Materialien haben Plättohenf.orm. Ihre größte
PHD 1281 009882/1177
Abmessung liegt bei etwa 5 /u; die Plattchendicke liegt
in der Größenordnung von 0,5 /U. D£.e magnetische Vorzugsrichtung dieser Teilchen steht senkrecht auf der Plättchenebene,
liegt also in Richtung der Plättchendicke. Auch andere dauermagnetische Materialien, wie legierungen
oder Mischungen, z.B. aus Mangan-Wismut, eignen sich für
Vi
dieses Verfahren.
Man unterscheidet zwei Gruppen anisotroper Magnete, die durch Strangpreßen herstellbar sind:
1. Sintermagnete; Hier wird der stranggepreßte Körper
anschließend gesintert, was mit Schwindung und Formänderung verbunden ist. Zur Einhaltung enger Toleranzen
ist es erforderlich, Sintermagnete nachzuschleifen.
2. Plastomagnete; Hierbei ist das pulverförmige Magnetmaterial
mit Kunststoff oder Gummi gemischt, das nach der Formgebung erhärtet. Plastomagnete sind daher in
der Regel nach ihrer Formgebung,' im vorliegenden Fall nach dem Strangpressen, fertig und bedürfen keiner weiteren
mechanischen Nachbearbeitung. Der Nachteil der Plastomagnete gegenüber den Sintermägneten besteht
jedoch in einer geringeren Dichte und damit verbundenen '
niedrigeren magnetischen Induktion.
Zur Erzielung der magnetischen Anisotropie kommen sowohl
für Sintermagnete als auch für Plastomagnete dieselben 7erfahren in Frage. So ist es z,B, aus der DAS 1 236 230 bekannt,
Körper aus Bariumferritpulver mittels einer, Strangpresse her-
009882/1177
*~ 3· —
1932870
zustellen, wobei die Extrusionsdüse von einer Anordnung zur Erzeugung eines orientierenden Magnetfeldes umgeben ist.
Infolge der Größe der Diisenöffnung erhalten die Pulverteilchen
keine nennenswerte mechanische Ausrichtung. Die strang gepreßten Körper werden anschließend gesintert und weisen
folgende Eigenschaften in der magnetischen Vorzugsrichtung auf:
Br = 2800 G
T3H ' = 2200 Oe
T3H ' = 2200 Oe
.D C
= 1'7 * 1°6 GOe·'
Andererseits ist es bekannt, plattchenförmige anisotrope
Magnetpulverteilchen durch Schubspannungen auszurichten, welche durch die Formgebungsmethode erzeugt werden. In der
britischen Patentschrift 860 220 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Plastoferritmaterial zwischen zwei Walzen
zu einer Folie bis zu etwa 0,75 mm Dicke ausgewalzt wird. Diese Folien besitzen aufgrund der in einem engen Walzenspalt
herrschenden starken Schubspannungen eine ausgeprägte magnetische Vorzugsrichtung, da sich die plattchenförmigeη
Magnetteilchen beim Walzen mechanisch ausgerichtet haben. Derart dünne Folien werden aber in der Praxis kaum gebraucht.
Zur Herstellung von .anisotropen Dauermagneten gewünschter
Dicke müßten deshalb mehrere Folien dieser Art aufeinandergewalzt werden, was umständlich und teuer ist.·
.··.'' - 4 009882/1177
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren .
zur Erhöhung der Anisotropie von s;trangge preß ten Körpern
mit praktisch beliebiger Dicke zu schaffen, bei dem die magnetischen Pulverteilchen nicht nur durch ein äußeres
Magnetfeld sondern auch durch in der Extrusionsduse erzeugte
Schubspannungen ausgerichtet werden.
Vi
Dies wird bei einem Verfahren eingangs erwähnter Art
gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Preßmaterial in der Extrusionsdüse an in Preßrichtung angeordneten.
Zwischenwänden entlang läuft und in mehrere· Unterstränge geteilt wird, die im Düsenmundstück wieder zu
einem kompakten Materialstrang vereinigt werden.
Durch die Zwischenwände wird der Materialstrang in mehrere
dünne Unterstränge geteilt, in denen bedingt durch den spaltförmigen Raum zwischen zwei Zwischenwänden Schubspannungen
erzeugt werden, die zu einem hohen Orientierungsgrad
der dauermagnetischen Teilchen an der Oberfläche der Unterstränge führen, wodurch eine mechanische Ausrichtung
der Teilchen und damit eine Anisotropie auftritt. Zur
Unterstützung des mechanischen Ausrichtvorganges wird über die Gesamtlänge der Extrusionsdüse ein magnetisches Gleich-.
,^insbesondere, feld von 3 bis 10 KOe angelegt. Hierdurch wirdv^ne~Terwirbelung
der Teilchen beim Lösen des Preßmaterials von den Enden der Zwischenwände verhütet, also beim Übergang
von zwei Untersträngen au einem gemeinsamen Material strang. Nach dem Passieren der Zwischenwände werden die' anisotropen
009882/1177 - 5 -
Unterstränge im Düsenmundstück wieder zu einem kompakten
Materialstrang vereinigt, der als^solcher aus dem Düsen-*
mundstück heraustritt. ..
Die Erfindung "bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur
Durchführung des eingangs beschriebenen Verfahrens.
- ."Vi
Gemäß der Erfindung weist die Vorrichtung eine Extrusionsdüse
auf, in der mehrere, sich-in PreßriGhtung erstreckende
dünne Zwischenwände'angeordnet sind. ~-.
- ■ - "- .■ . - "----*.-'.'-.-Vorzugsweise
sind die Zwischenwände messerartig· ausgebildet. Sie bestehen insbesondere aus unmagnetischem Material, z.B..
aus Messing oder Bronze. Die Dicke der Wände beträgt in der Mitte etwa 0,5 bis 1 mm; zum Anfang und zum Ende hin verringert sich ihre Dicke. . : - _■-'--.
Zweckmäßig verlaufen die Zwischenwände wenigstens im wesentlichen parallel zueinander. Ihr gegenseitiger Abstand beträgt
vorzugsweise etwa tbie 2 mm. ;
Günstig ist es, wenn, in Preßrichtung gesehen,, die länge der
Zwischenwände von der Düsenmitte her nach außen abnimmt.
Die Ausbildung der gewünschten steilen Sesehwindigkeitsprofile
der^Unterstränge wird gemäßeiner Weiterbildung der
Erfindung dadurch erhöht, daß sich der gegenseitige Abstand ·
der Zwischenwände zum Düsenmunästück hin verringert. Am Eingang
der Düse beträgt der gegenseitige Abstand' der Zwischen-
"■■■.■■■ v":,1/-..
■ ■ ■ -009112/1· Iff ■■■:·- -, β -
wände z.B. etwa 2 mm und verringert sieh in Richtung auf
das Düsenmundstück auf z.B. etwa % mm. Vorzugsweise verjüngt sich hierbei auch der Düsenkanal zum Düsenmundstück /
hin. . -
Die Extrusionsdüse ist von einer Anordnung zur Erzeugung
eines orientierenden Magnetfeldes umgeben, das die Zwischenwände senkrecht durchsetzt.
Die Extrusionsdüse nach der Erfindung kann sowohl für ,die
Herstellung anisotroper Sintermagnete als auch .zum Extrudieren
von insbesondere flexiblen anisotropen Plastomagne-.
ten verwendet werden. <
Die Erfindung wird nunmehr, anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. -;.-"■
Pig. 1 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch die Extrusionsdüse einer Vorrichtung nach der Erfindung. · -■"■ ■'/-"-■ " ; /
Pig;4 2 stellt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung ;
nach der Erfindung dar. .
Als bevorzugte Ausführungsform zur Herstellung stranggepreßter
Körper sei die Herstellung einesPerritmaterials
der Poiinel BaO.öFegO, mit hexagonaler Kristallgitterstruktur beschrieben. /' V
Die Ausgangsmaterialien, z.B. Bariumkarbonat .'und Eisenoxyd
00988271177
sowie gegebenenfalls weitere Zusätze, werden in entsprechendem
Verhältnis miteinander gemischt und bei Temperatüren zwischen etwa 1OOO und 13000O gesintert. Die gebrannte
Masse wird dann zu einem Pulver mit einer Teilchengröße von etwa 5 bis 10 Mikron gemahlen und mit Bindemittel
versetzt. Die so erhaltene plastische Masse wird darauf in einer Vorrichtung nach der Erfindung zu einem
Körper mit dem gewünschten Querschnitt stranggepreßt, ι
Die Strangpreßvorrichtung nach der Erfindung besitzt eine Düse 1 aus unmagnetischem Material, z.B. Messing. Der
rechteckige Düsenkanal ist mit 2 bezeichnet und verjüngt sich in Richtung auf das Düsenende, wo er in ein Düsenmundstück
3 mit konstantem Querschnitt übergeht. Im Düsenkanal 2 sind eine Anzahl, im vorliegenden Pail fünf, sich
in Preßrichtung erstreckende und wenigstens im wesentlichen parallel zu den Känalober- und -unterwänden sowie zueinander .verlaufende Zwischenwände 4 angeordnet. Die Zwischenwände'
4 sind in Seitenteile 5 der Düse 1 eingelassen. Sie können aus magnetischem oder unmagnetischem Material bestehen,
z.B. aus Bronze oder Messing, und weisen in der Mitte eine Dicke von etwa 0,8 mm auf; am Anfang und gegebenenfalls
am.Ende laufen die Zwischenwände messerartig zu. .In Preßriehtung gesehen nimmt die Länge der Zwischenwände
von der Düsenmitte her nach außen ab. Der gegenseitige Abstand der Zwischenwände 4 verringert sich zum Düsenmundstück
3 hin; er beträgt preßseitig etwa 2 mm und verringert
sich, in Richtung auf das Düsenmundstück 3 auf'etwa 1 mm.
009882/1177 '"'" - 8 -
193237Q
Die Zwischenwände 4 teilen somit den Düsenkanal 2 in spaltförmige Kammern 10, durch.welche das oben beschriebene
Preßmaterial 6 hindurchgedrückt wird, wobei sich ein annähernd· parabolisches Geschwindigkeitsgefälle über die
Höhe der durch die Zwischenwände 4 erzeugten Unterstränge
ergibt.. Die Ausbildung eines parabolischen Geschwindigkeitsgefälles über der Spalthöhe ist an sich Kennzeichen einer
- laminaren Strömung in einer Kammer mit spaltförmigem
Querschnitt. Diese Gesetzmäßigkeit erfährt aber bei plastischen Massen eine Änderung, welche durch die schwer erfaßbare
Abhängigkeit der Stoffeigenschaften νοΊη jeweiligen
Bewegungszustand bzw. von den wirkenden Schubspannungen
vepum&Qht werdenj Massen dieser Art werden als "strwkturviskos"
bezeichnet. Bei diesen Massen sind die Auswirkungen der Stoffeigenschaften auf die lokalen Strömungsgeschwindigkeiten
kompliziert. Mit steigender Abweichung vom Newton'sehen
Fließverhalten entsteht eine stärkere Abflachung der ursprünglich
parabolischen Geschwindigkeitsverteilung über die spaltförmige Öffnung zwischen zwei Zwischenwänden 4, cLh., die
mittlere Zone, in der die wirksame Schubspannung klein bzw.
gleich Null'ist, wächst mit steigender Abweichung der Masse
vom Newton 'sehen Fließverhai ten.
Ein z.B. aus der obigen Ferritmasse stranggepreßter Streifen
"besitzt daher unmittelbar an seiner Oberfläche einen hohen . Orientierungsgrad der Magnetteilchen, wogegen seine Mittelschichten
weitgehend ungerientet sind. Hieraus folgt, daß
die Strangdicke bzw. die Höhe der zwischen zwei Zwischen-
wänden 4 gebildeten Kammern 10 für eine über die Strangdicke
gemittelte Anisotropie aussc_hlaggebend ist. Ein .
dünner Streifen besitzt aufgrund des in einer flachen - Kammer 10 sich steiler ausbildenden Geschwindigkeitsprofiles
einen höheren Orientierungsgrad als dickere Streifen. In Pig. 1"ist das Geschwindigkeitsgefälle der
Materialstränge in Abhängigkeit von der Spalthöhe mit Pfeilen angegeben.
Das Preßmaterial wird in der Extrusionsdüse 1 nach der Erfindung durch die Zwischenwände 4 zunächst in'mehrere,
im vorliegenden fäll in seöhs,. tJntöSste^nge aufgeteilt,
die infolge ihrer geringen Dicke ein steiles Geschwindigkeitsprofil aufweisen, wodurch eine starke mechanische
Richtwirkung auf die Pulverteilchen ausgeübt wird. Die plättchenförmigen anisotropen Pulverteilchen richten sich
dabei mit ihrer Plättchenebene parallel zu den. Zwischenwänden 4 aus.
Fig. 1 zeigt, wie die Geschwindigkeitsprofile der Unterstränge in den einzelnen Kammern 10 zwischen den Zwischenwänden
4 nacheinander in ein gemeinsames Profil, d.h. in einen gemeinsamen kompakten Strang, im Düsenmundstück 3
übergehen. Dieser kompakte Materialstrang tritt dann aus 'dem Düsenmundstück 3 aus.
Zur unterstützung des mechanischen Ausriohtvorganges ist
Über die Gesamtlänge der Düse 1 din magnetisches Gleichfeld
von 3 bie 10 KOe angelegt« 71g. 2 zeigt-die Anordnung
0098*2/11 ft "' _ io -
- ίο -
zur Erzeugung dieses Hagnetfeldes. Sie besteht aus zwei Spulen 7, weichmagnetischen Polschuhen 8 und einem weichmagnetischen Rückschlußrahmen 9. Das hiermit erzeugte
Hagnetfeld durchsetzt die Zwischenwände 4 senkrecht. Da die anisotropen Hagnetplättchen praktisch parallel zu den
Zwischenwänden 4 liegen, steht das Magnetfeld somit auch senkrecht auf der Plättchenebene, also in der magnet: sehen
Vorzugsrichtung der Plättchen.
Anstelle einer elektromagnetischen Anordnung zur Erzeugung eines orientierenden Hagnetfeldes können autoh dauermagnetische Anordnungen benutzt werden.
1 t
Je nach Art des zugesetzten Bindemitteis kann der auf diese
Weise stranggepreßte Körper als Plästomagnet verwendet oder
einer anschließenden Sinterbehandlung bei Temperaturen
zwischen etwa 1200 und 13000O unterworfen werden. Die fertigen Körper werden magnetisiert. Nach dem Verfahren nach
/ ■ i"
der Erfindung hergestellte anisotrope Sintermagnete aus BaO.öPegO» besaßen in deif magnetischen Vorzugsrichtung folgende Eigenschaftens
der Erfindung hergestellte anisotrope Sintermagnete aus BaO.öPegO» besaßen in deif magnetischen Vorzugsrichtung folgende Eigenschaftens
r. ο (BH)
max
009
3400 G 2400 Oe
„ · t
2,6 · 106 GOe.
■ Patentansprüche t
- 11 -
82/11 ti
Claims (8)
1. Verfahren zur Erhöhung der Anisotropie von
stranggepreBten Körpern aus dauermagnetischem Material, "bei dem das mit Bindemittel versetzte pulverförmige
Material unter Einwirkung eines orientierenden Magnetfeldes
durch eine Extrusionsdüse gepreßt wird und aus dem Düsenmundstück in Strangform'heraustritt, dadurch
gekennzeichnet, daß das Preßmaterial in der Extrusionsdüse
an in Preßrichtung angeordneten Zwischenwänden entlang läuft und in mehrere Unterstränge geteilt wird, die
im Düsenmundstück wieder zu einem kompakten Material strang
vereinigt werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Extrusionsdüse, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Extrusionsdüse (1) mehrere, sich in Preßrichtung erstreckende dünne Zwischenwände (4) angeordnet*
sind. . ■
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (4) messerartig ausgebildet
sind.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, d^ß die Zwischenwände (4) wenigstens
im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
V ■
009ί
-Λ*
82/T177
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4»
Vi
dadurch gekennzeichnet, daß, in Preßrichtung gesehen,
die Länge der Zwischenwände (4)Von der Düsenmitte her
nach außen abnimmt.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5.t
dadurch gekennzeichnet, daß sich der gegenseitige Abstand der Zwischenwände (4) zum Düsenmundstück (3) hin
verringert.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß sich der DUsenkanal (2) zum DUsenmundstUck (3) hin verjüngt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche' 2 bis 7»
dadurch gekennzeichnet, daß die Extrusionsdüse (1) von einer Anordnung (7,8,9) zur Erzeugung eines orientierenden
Magnetfeldes umgeben ist, das die Zwischenwände (4) senkrecht durchsetzt.
0 0 9 8 8 2/1177
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|---|---|
| DE1932970A1 true DE1932970A1 (de) | 1971-01-07 |
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| DE1932970C3 DE1932970C3 (de) | 1978-05-24 |
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