DE1952403C3

DE1952403C3 - Verfahren zum Verdichten magnetisch anisotroper Pulver und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1952403C3
Application number: DE19691952403
Authority: DE
Inventors: Willem Kort Gijsbertus Maria Arnoldus Josephus de Westendorp Frans Frederik Eindhoven Luiten (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-10-31
Filing date: 1969-10-17
Publication date: 1977-10-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten magnetisch anisotroper Pulver, wie Pulver aus ferromagnetischen Metallen, Metallegierungen oder keramischen Materialien, zu festen Dauermagnetkörpern, bei dem eine Pulverinasse in einem äußeren Magnetfeld zusammengepreßt und dann durch isostatische Kompression verdichtet wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem aus der US-PS 3136 033 bekannten Verfahren dieser Art wird mit einem isostatischen Preßdruck von 2 kbar gearbeitet. Es hat sich hierbei ergeben, daß die erreichbare Dichte und somit auch die erreichbare Magnetisierung des zusammengepreßten Pulvers begrenzt ist. Es tritt nämlich die Erscheinung auf, daß, wie hoch der Druck auch immer gesteigert wird, die Dichte des zusammengepreßten Pulvers einen bestimmten Wert nicht überschreitet. Beim Pressen von Bariumhexaferrit ist es z. B. nicht gelungen, eine Dichte höher als 60% der theoretischen Dichte zu erzielen.

Diese Erscheinung läßt sich noch nicht eindeutig erklären. Tatsache ist, daß der Versuch, durch stärkeres Zusammenpressen des Pulvers die Dichte und somit die Magnetisierung des gepreßten Dauermagnetkörpers weiter zu erhöhen, bisher an dieser Erscheinung gescheitert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zum Verdichten magnetisch anisotroper Pulver derart weiterzubilden, daß erheblich höhere Werte für Dichte und Magnetisierung erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren nach der

Erfindung dadurch gelöst, daß die Pulvermasse unter

einem isostatischen Druck von mindestens 10 kbar zusammengepreßt und dann unter Aufrechterhaltung dieses isostatischen Druckes durch eine zusätzliche uniaxiale Kompressionskraft plastisch verformt wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

ίο weist die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale auf.

Beim isostatischen Zusammenpressen wird eine homogene Verdichtung der Pulvermasse unter Aufrechterhaltung der Ausrichtung der Teilchen erzielt. Bei der darauf erfolgenden geringen, uniaxial gerichteten plastischen Verformung unter Aufrechterhaltung des isostatischen Drucks wird überraschenderweise eine erhebliche Zunahme der Dichte erzielt, während die Ausrichtung der Teilchen infolge dieser Verformung nur wenig beeinflußt wird. Diese beiden Maßnahmen ermöglichen die Herstellung von Magneten mit einem erheblich höheren Energieprodukt (BH)_max als bisher erreichbar war.

Die Erfindung läßt sich insbesondere für die Herstellung von Dauermagneten anwenden, deren wesentlicher Bestandteil eine Verbindung M₅R mit hexagonaler Struktur ist, wobei M Co oder eine Kombination von Co mit einem oder mehreren der Elemente Fe, Ni und Cu und R eines oder mehrere der Elemente der Seltenen Erden und/oder Th und/oder Y bezeichnen.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Magnetisch anisotropes Pulver wird in einen Gummibeutel geschüttet und in ein Magnetfeld gebracht, wodurch die Pulverteilchen ausgerichtet werden. Unter Aufrechterhaltung des Magnetfeldes wird das Pulver zusammengepreßt, bis ein Block festen Zusammenhangs zwischen den Teilchen erhalten ist.

Darauf wird der Gummibeutel mit seinem Inhalt entlüftet und vakuumdicht verschlossen. Darauf wird der Block isostatisch, z. B. hydrostatisch, vorverdichtet (z. B. unter einem Druck von 8 kbar) und nach dem Pressen wird der Gummibeutel entfernt.

Der Block wird darauf in eine Büchse aus verformbarem Material gebracht. Die Büchse wird luftdicht mit einer Abdeckplatte verschlossen, die z. B. an der Büchse festgelötet wird. Darauf wird die Büchse unter einem hohen isostatischen Druck von z. B. 20 kbar zusammengepreßt und unter Aufrechterhaltung dieses hohen Drucks wird sie durch eine zusätzliche uniaxiale K.ompressionskraft plastisch verformt. Das isostatische Zusammenpressen erfolgt in einer gemäß dem Anspruch 2 ausgebildeten Vorrichtung, die außerdem die erwähnte plastische Verformung vornehmen kann. Eine solche Vorrichtung kann die in der Zeichnung schematisch dargestellte Ausführungsform aufweisen. Sie arbeitet im vorliegenden Fall hydrostatisch.

In der Zeichnung bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Druckgefäß, das auf der Innenseite mit einem Kragen 2 versehen ist. Im Druckgefäß ist ein Raum 3 vorhanden, der mit Flüssigkeit gefüllt i:-.t. Um zu vermeiden, daß bei hohen Drücken der Größenordnung von 7 kbar die Flüssigkeit in die Feststoffphase übergeht, wird Benzin als Druckübertragungsmittel verwendet. Es gibt aber auch andere geeignete Flüssigkeiten.
Der Raum 3 wird auf der Unterseite durch einen

Kolben 4 begrenzt, der im Druckgefäß hin- und herbewegbar ist mittels eines damit verbundenen hydraulischen Antriebs 5, und Juf der Oberseite durch einen Kolben 6, der an einem hydraulischen Antrieb 7 befestigt ist und im Druckgefäß ebenfalls hin- und herbewegbar ist. Die hydraulischen Antriebe 5 und 7 lassen sich unabhängig voneinander verstellen.

In dsjm Raum 3 sind zwischen dem Kragen 2 und dem Kolben 6 zwei lose Stempel 8 und 9 vorhanden, zwischen denen die vorerwähnte luftdicht geschlossene Büchse 10 mit dem Block ausgerichteten Materials angeordnet ist. Die Büchse kann in das Druckgefäß durch Wegnahme des Kolbens 6 eingeführt werden. Das Gebilde des Druckgefäßes, der Stempel und der hydraulischen Antriebe ist in einem Rahmen Il untergebracht.

Die Wirkungsweise der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ist folgende:

Durch Betätigung der Antriebe 5 und 7 übt jeder der Kolben 4 und 6 einen gleichen hohen Druck auf die Flüssigkeit im Raum 3 aus. Der hydrostatische Druck wird auf die Büchse 10 übertragen, die also zusammengepreßt wird; das darin vorhandene, ausgerichtete Pulver wird homogen verdichtet. Darauf wird der vom Kolben 6 ausgeübte Druck etwas erhöht, während der vom Kolben 4 ausgeübte Druck konstant gehalten wird. Infolgedessen bewegt sich das Gebilde der Kolben 4 und 6 und der Flüssigkeitssäule langsam herunter. In einem bestimmten Augenblick berührt der Kolben 6 den Stempel 8, wodurch die Büchse 10 etwas verformt wird. Mittels des Stempels 8 ergibt sich dabei eine uniaxiale plastische Verformung. Vs muß dafür gesorgt werden, daß stets Flüssigkeit längs der Stempel 8 und 9 fließen kann, z. B. indem Löcher in den Stempeln vorgesehen werden.

Nach dem hydrostatischen Zusammenpressen der Büchse 10 und nach der geringen uniaxialen plastischen Verformung wird der Druck der Kolben aufgehoben, so daß die Büchse aus dem Druckgefäß entfernt und geöffnet werden kann.

Ausführungsbeispiel

Pulver von S111C05 mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als ΙΟμηι wurde in einem Magnetfeld von JOOOO Oersted ausgerichtet und darauf hydrostatisch bis zu 70% der theoretischen Dichte vorverdichtet. Das so erhaltene Material wurde luftdicht in einem Bleibehälter untergebracht, darauf hydrostatisch zusammengepreßt und auf die vorher beschriebene Weise etwas uniaxial plastisch verformt. Der hydrostatische Druck war 20 kbar. Das Resultat war ein SmC'05 Magnet mit einer Dichte von 95% der theoretischen Dichte. Das Energieprodukt (BH)_max war 20,2 · lO^Gauß-Oersted.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verdichten magnetisch anisotroper Pulver, wie Pulver aus ferromagnetischen Metallen, Metalleg^;erungen oder keramischen Materialien, zu Testen Dauermagnetkörpern, bei dem eine Pulvermasse in einem äußeren Magnetfeld zusammengepreßt und dann durch isostatische Kompression verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermasse unter einem isostatischen Druck von mindestens lOkbar zusammengepreßt und dann unier Aufrechterhaltung dieses isostatischen Druckes durch eine zusätzliche uniaxiale Kompressionskraft plastisch verformt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch I, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) ein Druckgefäß (1) weist einen auf der Innenseite vorstehenden Kragen (2) und einen flüssigkeitsgefüllten Innenraum (.1) auf;

b) das ausgerichtete Pulver ist in einer luftdicht verschlossenen, verformbaren Büchse (10) zwischen zwei losen, flüssigkeitsdurchlässigen Stempeln (8, 9) angeordnet, von denen der untere Stempel (9) auf dem Kragen (2) aufliegt;

c) in den flüssigkeitsgefüllten Innenraum (3) tauchen von beiden Seiten je ein flüssigkeitsdichter Kolben (4,6) ein, die durch hydraulische Antriebe (5, 7) derart getrennt bewegbar sind, daß unter Aufrechterhaltung des isostatischen Drucks der obere Kolben (6) auf den oberen losen Stempel (8) die zusätzliche uniaxiale Kompressionskraft ausüben kann.