DE2103690A1

DE2103690A1 - Verfahren zur Herstellung von Feinpartikel-Dauermagneten

Info

Publication number: DE2103690A1
Application number: DE19712103690
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr.; Hofer Franz Dr.; 5415 Nussbaumen; Schüler Claus Dr. Widen; Bachmann (Schweiz). M
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1970-12-21
Filing date: 1971-01-27
Publication date: 1972-07-06
Also published as: CH525547A

Description

Verfahren zur Herstellung von Feinpartikel-Dauermagneten Die Erfindung betrifft eir. Verfahren zur Herstellung von Feinpartikel-Dauerrnagneten aus intermetallischen Verbindungen zwischen 3d-Uebergangselementen und seltenen Erdmetallen,wobei die pulverförmige intermetallische Verbindung in eie Magnetfold ausgerichtet und durch Pressen verdichtet wird.
Die Herstellung von Feinpartikel-Dauermagneten aus intermetallischen Verbindungen von 3d-Uebergangselementen wie kobalt, Eisen oder Nickel, und seltenen Erdretallen, ist deshalb von grosser Bedeutung, weil diese ferro- oder ferrimagnetischen Verbindungen eine extrem hohe magnetische Kristallanisotropie verbunden mit einer sehr hohen Koerzitivfeldstärke aufweisen.
Bekannt sind in diesen Zusammenhang insbesondere Verbindungen des Typs R2 Co17 (ITS-PS 3 421 889) und RCo5 (US-PS 3 424 57e), wobei R = Y, La, Ce Pr, Nd oder Sm. Die Metalle R können in ### Verbindungen glcicn oder verschieden und in ein und dasselbe Kristallgitter eingebaut sein.
Die bekannten Feinpartikel-Dauermagnete werden im wesentlichen in der Weise hergestellt, dass die intermetallische Verbidung zunächst schmelzmetallurgisch hergestellt wird, das erhaltene Produkt dann z.B. in einer Gegenstrahlmühle bis auf Korngrössen von einigen Mikron gemahlen wird, das erhaltene Pulver dann in seinem Magnetfeld ausgerichtet und in einer Pressform zu einer.
Pulverkörper verpresst wird, und anschliessend der gepresste Körper bei Temperaturen zwischen etwa 1050 und 11000 C in Edelgasatmosphäre kurzzeitig gesintert wira.
Dieses bekannte Herstellungsverfahren ist jedoch aufwendig und liefert auch keine optimalen magnetischen Werte bei den fertigen Dauermagneten. Es ist aufwendig, weil das Verdichten des Pulverkörpers ohne Zerstörung der magnetischen Orientierung der Pulverteilchen praktisch nur mittels hydrostatischer Pressen bewerkstelligt werden kann. Es liefert keine optimalen magnetischen Werte, weil der zu sinternde Pulverkörper gegen den Angriff korrodierender Substanzen nicht gut genug geschlitzt werden kann, und daher wohl insbesondere beim Sintern eine Verschlechterung der magnetischen Werte des Pulvers eintritt. Ausserdem ist mit dem bekannten Verfahren auch keine kontinuierliche erzeugung der Dauermagnete möglich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit welchem bei geringerem technischem Aufwand Feinpartikel- Dauermagnete der eingangs geschilderten Art mit guten magnetischen Eigenschaften kontinuierlich erzeugt werden können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Pulver, das beispielsweise durch Mahlen der schmelzmetallurgisch gewonnenen interretallischen Verbindung hergestellt worden ist, in einen dünnwandigen, kaltverformbaren Behälter, diesen vollkommen ausftlllend, eingeschlossen wird, und dieser Behälter durch eine sich konisch von einem grossen auf einen kleinen Durchtrittsquerschnitt verjüngende Düse gezogen wird, wobei das Pulver in dem Behälter vor dem kleinen Durchtrittsquerschnitt der Düse einem ausrichtenden Magnetfeld unterworfen wird.
Zweckmässigerweise wird daran anschliessend der kaltverformte Behälter mit den: darin befindlichen verdichteten Pulver noch einem Sinterprozess unterworfen, vorzugsweise in Ecelgasbeispeilsweise Helium-Atmosphäre, bei etwa 1050 - 11000 Celsius, je nach der verwendeten intermetallischen Verbindung, etwa 30 Minuten lang.
Das ausrichtende Magnetfeld verläuft vorteilhaft parallel zur Bewegungsrichtung des Behälters und ist ausser in den verfornenden Teil der DUse auch vor den grossen Durchtrittsquerschnitt derselben wirksam.
Mit dem erfindungsgemässen Herstellungsverfahren ist eine kontinuierliche Erzeugung der Feinpartikel-Dauermagnete unter geringen Kostenaufwand möglich. Gleichzeitig schützt der Behälter den Magnetwerkstoff vor urtd während des Sintervorganges urd auch später vor korrosiven und mechanischen Angriffen, und bildet gleichzeitig eine hochglatte, feste Oberfläche, die keiner Nachbearbeitung mehr bedarf. Die Verdichtung des Magnetpulvers in der Düse bei gleichzeitig wirksamen ausrichtendem Magnetfeld in der Zugrichtung bewirkt, dass sich eine gut durchgebildete, homogene Ausrichtung der Pulverpartikel innerhalb des Pulverkörpers ergibt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in einer Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Dabei zeigt die Figur einen Ziehstein mit umgebender, abgeschrimter Magnetspule, wobei durch den Ziehstein der das Magnetpulver enthaltende Behälter gezogen wird.
In der figur ist das flagnetpulver mit 1 bezeichnet. Es ist in dem Behälter 2 enthalten und füllt diesen ganz aus. Der BehAlter 2 besteht aus rostfreien Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, beispielsweise Stahl 304, 304 L oder 305 (AISI-SAE Norm, 1818 Stähle mit sehr niedrigem C-Gehalt). Die Wandstärke des Behalters beträgt etwa 0,1 mm.
Das Pulver 1 ist beispielsweise durch Mahlen der schmelzmetallurgisch gewonnenen intermetallischen Verbindung, zum Beispiel Sm Co5> in einer Gegenstrahlmühle auf Korngrössen von einigen Mikron, hergestellt worden.
In der Figur durchtritt der Behälter 2 eine Düse bzw. einen sogenannten Ziehstein 3, der aus Werkzeugstahl der. Qualität M 3 oder M 4 (AISI-SAE-Norn) besteht. Der Behälter 2 wird mittels einer Zeihzange 7 festgehalten und gezogen. er Ziehprozess wird dadurch eingeleitet, dass der Behälter 2, nachdem er mit der. Magnetpulver 1 gefUllt worden ist, auf einer Seite zu einer Spitze ausgezogen und mit dieser in den Ziehstein 3 eingeführt wird.
Die Spitze kann dann rit der Ziehzanbe 7 erfasst und der Behälter 2 durch den Ziehstein 3 hindurchgezogen werden.
Der Durchmesser des Behälters 2 vor seinem Eintritt in den Ziehstein 3 beträgt etwa 10 mm, der Durchmesser nach seines Austritt aus dem Ziehstein 3 etwa 6-7 mm. Durch wiederholtes Ziehen können Verdichtungsgrade von nahezu 100 H erzielt werden.
Die Ziehgeschwindigkeit ist eher langsam zu halten, etwa 3 bis 30 m/min. Die Ziehlängen sollten aus Rentabilitätsgründen im Minimum 1 m nicht unterschreiten, da der Anfang und das Ende unbrauchbar sind.
Der Ziehwinkel 4 des konischen, verformenden Teils des Ziehsteins 3 sollte einen Winkel von 7-9° nicht überschreiten.Der Winkel ist abhängig vom Verformungsgrad. Für kleine Reduktionen wird ein kleiner Winkel vorgesehen.Der Ziehstein 3 wird von einer Magnetspule 5 umgriffen. Diese erzeugt in den konischen,verformenden Teil des Ziehsteines 3 und auch davor ein Magnetfeld psrallel zur Zug- bz. Bewegungarichtung des Behälters 2. Dadurch werden die Pulverpartikel, die vor dem Eintritt in den Ziehstein noch relativ lose gepackt sind, ausgerichtet und dann unter strenger Erhaltung ihrer Orientierung beim Durchtritt durch den Ziehstein 3 kompaktiert.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zur Herstellung von Feinpartikel-Dauermagneten aus intermetallischen Verbindungen zwischen 3d-Uebergangselementen und seltenen Erdmetallen, wobei die pulverförmige intermetallische Verbindung in einem Magnetfeld ausgerichtet und durch Pressen verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver (1) in einen dünnwandigen, kaltverformbaren Behälter (2) diesen vollkommen ausfüllend eingeschlossen wird, und dieser Behälter (2) durch eine sich konisch von einem grossen auf einen kleinen Durchtirttsquerschnitt verjüngende Düse (3) bezogen wird, wobei das Pulver (1) in de Behälter (2) vor der kleinen Durchtrittsquerschnitt der Düse (3) einer ausrichtenden Magnetfeld unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, aass das in dem Behälter (2) nach dem Durchtritt durch die Düse (3) verdichtete Pulver (1) samt dem einschliessenden Behälter (2) einem Sinterprozess unterworfen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sinterprozess in Edelgasatr.osphEre bei 1000-11500C etwa 30 Minuten lang durchgefUhst wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ausrichtende Magnetfeld parallel zur Zugrichtung des Behälters (2) verläuft und ausser in dem vorformenden Teil der Düse (3) auch vor d grossen Durchtrittsquerschnitt derselben wirksam ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass als Material für den behalter (2) rostfreier Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt verwendet wird, und die Wandstärke des Behalters (2) weniger als 0,1 zur beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der behalter (2) mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 bis 30 m/min durch die Düse (3) gezogen wird und die Ziehlänge mindestens 1r. beträgt.
7. Vorrichtung zur DurchfUhrung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ziehwinkel (4) des konischen Teils der Düse (3) kleiner ist als etwa 90
8. Vorrichtung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Düse aus Werkzeugstahl der Qualität ;43 oder M4 besteht.
9. Vorrichtunb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine abgeschirmte (6) Magnetspule (5) vorgesehen ist, die die Düse (3) über ihrem verformenden Teil, sowie den Weg des Behälters (2) vor dem Eintritt in die Düse (3) auf etwa derselben Länge, umgreift.

L e e r s e i t e