DE2103790A1

DE2103790A1 - Verfahren zur Herstellung von Feinpartikel-Dauermagneten

Info

Publication number: DE2103790A1
Application number: DE19712103790
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr.; Hofer Franz Dr.; Nussbaumen; Schüler Claus Dr. Widen; Bachmann (Schweiz). H01f41-14
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: 1972-07-13
Also published as: CH525054A

Description

Verfahren zur Erstellung von Feinpartikel - Dauermagneten.
Die Erfindung betrifft ein 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 zu einem Pulverkörper verpresst wird.
Die Herstellung von Feinpartikel-Dauermagneten aus intermetallischen Verbindungen von 3d-Uebergangselementen wie Kobalt, Eisen oder Nickel, und seltenen Erdmetallen, ist deshalb von grosser Bedeutltng, weil diese ferro- oder ferrimagnetischen Verbindungen eine extrem hohe magnetische s:ristallanisotropie verbunden mit einer sehr hohen Koerzitivfeldstärke auewetoen.
Bekannt sind in diesen Zusammenhang insbesondere Verbindungen des Typs R2 Co17 (US-PS 3 421 889) und RCo5 (US-Ps 3 424 578), wobei R = Y, La, Ce, Pr, Nd oder Sm. Die Iletallc R können in den Verbindungen gleich oder verschieden und in ein und dasselbe Kristallgitter eingebaut sein.
Die bekannten Feinpartikel-Dauermagnete werden im wesentlichen in der Weise hergestellt, dass die intermetallische Verbindung zunächst schmelzmetallurgisch hergestellt wird, das erhaltene Produkt dann bis auf Korngrössen von einigen Mikron gemahlen wird, das erhaltene Pulver dann in einem Magnetfeld ausgerichtet und zu einem Pulverkörper verpresst wird, und anschliessend der gepresste Körper bei Temperaturen zwischen etwa 1050 und 11000C in Edelgasatmosphäre kurzseitig gesintert wird.
Bei dem bekannten Herstellungsverfahren tritt jedoch durch das Sintern eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften des Pulverkörpers ein, und zwar vermutlich deshalb, weil an den Pulverkörnern Sauerstoff adsorbiert ist, der beim Sintern mit dem seltenen Erdmetall der intermetallischen Verbindung seinerseits eine Verbindung eingeht, wodurch ein Mangel an diesem entsteht und die Kristallstruktur zerfällt. DarUber hinaus bedingen die Sintertemperaturen aber auch einen beachtlichen technischen Aufwand. Eine kontwnuirliche Produktion der Dauermagnete ist nicht möglich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden.
Die aufgabe wird dadurch gelost, dass der, wie eingangs geschildert, im I4agnetfeld ausgerichtete und vorgepresste Pulverkörper statt durch Sintern dadurch verdichtet wird, dass er durch eine sich konisch von einem grossen auf einen kleinen Durchtrittsquerschnitt verJüngende DUse getrieben wird, und als Treibmittel auf der Seite des grossen Durchtrittsquerschnittes eine unter hohen Druck allseits auf den Pulverkörper eintirkende Flüssigkeit vorgesehen-ist pas erfindungsgen.ässe Verfahren entspricht in Ergebnis dem bei anderen Materialien bekannten Strangpressen. Eine unmittelbare Anwendung des bekannten Verfahrens auf die genannten Pulverlcbrper aus intermetallischen Verbindungen verbietet sich jedoch zunächst deshalb, weil die Pulverkörper sehr spröde sind. Erst bei der Erfindung wurde erkannt, dass das unter hohem Druck allseits auf den Pulverkörper einwirkende Treibmittel in Verbindung mit den Verformungskräften der Düse den spröden Pulverkörper duktil und verforribar werden lässt. -Der Druck des Treibmittels liegt zweckmässigerweise etwa zwischen 12 und 20kbar. Um eine Rissgefahr bei den spröden Pulverkörpern während der Verfor=.ung weiter zu verrSindern, ist es auch zweckmässig, auf der Seite des kleinen Durchtrittsquerschnitts ein flüssiges Gegentreibmittel vorzusehen, daa auf den aus den kleinen Durchtrittsquerschnitt austretenden Pulverkörper einen Druck ausübt, der etwa halb so gross ist wie der Druck des Treibnittels auf der Seite des £rossen Durchtrittsquerschnittes.
Vorteilhafterweise kann das erfindungsge:nässe Verfahren bei Raumtemperatur ausgeführt werden. Das bringt nicht nur technische Vereinfachungen, sondern es wird dadurch auch vermieden, dass der an den Pulverkörnern absorbierte Sauerstoff mit dem seltenen Erdmetall der intermetallischen Verbindung reagiert und die r.agnetischen Eigenschaften des Pulverkörpers verschlechtert werden.
it den erfindungsgem.Essen Verfahren lassen sich extrem hohe Verformungsgrade erzielen, z.B. 100 , wenn der grosse Durchtrittsquerschnitt der Düse doppelt so gross ist wie der kleine, und der Querschnitt des Pulverkdrpers etwa dem grossen Durchtrittsquerschnitt entspricht. Durch die starke Verformung wird vorteilhafterweise eine weitgehende Homogenit&t der mechanischen Spannungsverhältnisse innerhalb des fertigen l-lagneten erreicht, woraus dann entsprechend homogen Uber den Magentkörperquerschnitt verteilte, sehr hohe magnetische Werte resultieren. Mit den erfindungßgemässen Verfahren ergeben sich darUberhinaus hochglatte Oberlächen, die eine Nachbearbeitung des Magneten entbehrlich machen. Der Herstellungsprozess ist quasi-kontinuierlich und es können Magnetstäbe der verschiedensten Abmessungen unter Einhaltung geringer Toleranzen hergestellt werden. Von Bedeutung ist auch, dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren keine Zerstörung der magnetischen Orientierung der Pulverpartikel eintritt.
Damit die von der Düse ausgeübten Verformungskräfte in den Pulverkörper nicht zu eros werden, ist es zweckmässig, wenn der Neigungswinkel des konischen Teils der Duse nicht grösser ist als etwa 60 Orad.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in einer Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die Figur schematisch im Querschnitt eine Vorrichtung, mittels yelcher der Pulverkörper hydrostatiich durch die verformende DUse betrieben werden kann und auf der anderen Seite ein hydrostatischer Gegendruck erzeugbar ist.
Der Pulverkörper, der beispielaweise durch Mahlen der schmelzmetallurgisch hergestellten intermetallischen Verbindung in einer Gegenstrahlmühle unter Schutzgas, und Ausrichten und Vorpressen mit etwa 1 kbar im ?4agnetfeld, hergestellt worden ist, ist mit 1 bezeichnet. Er tritt durch den grossen Durchtrittsquerschnitt 2 in die Düse 4 ein, und, un etwa 100 % im Querschnitt verkleinert, durch den kleinen Durchtrittsquerschnitt 3 der DUse 4 wieder aus. Auf der Seite des grossen Durchtrittsque"-schnitts 2 ist dan Treibmittel 5, beispielsweise Oel, vorgesehen. Das Treibmittel 5 befindet sich in dem Hochdruckgefäss 9, und wird mit dem Stempel 11 unter einen Druck von 12 bis 20 kbar gesetzt. Mit 10 ist ein Druckausgleichventil angedeutet.
Der auf den Pulverkörper l wirkende Druck des Treibmittels 5 treibt den Pulverkörper 1 durch die Düse 4. Diese Düse 4 sitzt auf einen gleichzeitig den Abschluss des Hochdruckgefässes 9 bildenden GeTäss 12 auf, welches ilohlrAume aufweist, in welche der aus der Düse 4 austretende Pulverkörper 1 eintritt und die mit einem Gegentreibmittel 6 gefüllt sind. Dieses Gegentreibnittel 6 steht unter einem Druck, der kleiner oder etwa gleich der Hälfte des Drucks des Treibmittels 5 ist. Der Druck in dem Gegentreibmittel 6 wird durch den Ster.pel 13 erz§ugt.
Der konische Teil 7 der verformenden Düse in ist unter einen Winkel 8 geneigt, der nicht grösser ist als 60 Grad.
dem dem erfindungsgemässen Verfahren konnte unter anderen Sm Co5 erfolgreich zu Feinpartikel-Dauermagneten verarbeitet werden.

Claims

P a t e n t a n 8 p r (1 c h e

1. Verfahren zur Herstellung von Feinpartikel-Dauermagneten aus intermetallischen Verbindungen zwischen 3d-Uebergangseler.'enten und seltenen Erdmetallen, wobei die pulverförmige, intermetallische Verbindung in einen tVgentfeld ausgerichtet und zu einem Pulverkörper verpresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverkörper (1) durch eine sich konisch von einen grossen (2> auf einen kleinen (3) Durchtrittsquerschnitt verfüngende DUse (4) getrieben wird, und als Treibmittel (5) auf der Seite des grossen Durcntrittsquerschnittes (2) eine unter hohem Druck allseits auf den Pulverkörper (1) einwirkende Flüssigkeit vorgesehen ist.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverkörper (1) bei Raumtemperatur durch die Düse (4) getrieben wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel (5) unter einen Druck von etwa 10 bis 20 kbar auf den Pulverkörper (1) einwirkt.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Seite des kleinen Durchtrittsquerschnittes (3) ein Gegentreibmittel (6) vorgesehen ist.

5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dfa8 Gegentreibmittel (6) as de- gleßchen Flüssigkeit besteht wie das Treibmittel t5) und auf den aus den kleinen Durchtrittsquerschnitt (3) austretenden Pulverkörper (1> einen Druck ausübt, der etwa halb so gross ist wie der Druck des Treibmittels (5)

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (8) des konischen Teils (7) der DUse () nicht erösser ist als etwa 600.

7. Vorrichtung nach Patentanspruch G, dadurch gekennzeichnet, dass der grosse Durchtrittsquerschnitt (2) etwa doppelt so gross ist wie der leine Durchtrittsquerschnitt (3).