DE2113932C3 - Verfahren zum Herstellen eines Pulvers aus Co tief 5 R für Dauermagnete - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Pulvers aus einer Verbindung mit hexagonaler Kristallstruktur des Typs Co₅R für dauermagnetische Körper, wobei Co teilweise durch Fe und/oder Ni und/oder Cu ersetzt sein kann und R eines oder mehrere der Elemente der seltenen Erden und/oder Th darstellt, durch Mahlen von Gußkörpern aus der Verbindung.

Zu den Elementen der seltenen Erden wird in diesem Zusammenhang auch das Element Yttrium gerechnet.

Ein derartiges Verfahren ist in der offengelegten niederländischen Patentanmeldung 68 07 894 beschrieben. Co₅R-Magnete, bei denen R eines oder mehrere der Elemente der seltenen Erden darstellt, sind ferner bekannt aus »Journal of Applied Physics«, März 1967. S. 1001 und 1002.

An das herzustellende Ausgangspulver wird unter anderem die Anforderung gestellt, daß die Koerzitivkraft H_c sowie die Richtbarkeit in einem Magnetfeld möglichst hoch sein müssen. Ein Maß für diese Richtbarkeit — und zugleich für die Rechteckigkeit der magnetischen Hystereseschleife — ist das Verhältnis oy/fjj, in dem σ_ν die Sättigungsmagnetisierung und a_r die remanente Magnetisierung ist.

Aus der genannten niederländischen Patentanmeldung 68 07 894 ist es bekannt, daß bei Pulverisierung der Gußkörper aus den betreffenden Legierungen in erster Linie die Koerzitivkraft H_c sowie das Verhältnis o_rln_s zunehmen, je langer gemahlen wird. Zugleich stellt sich nach dieser Veröffentlichung heraus, daß H_c sowie σ_Γ/σ₅ als Funktion der Mahldauer Maximalwerte aufweisen (s. dazu insbesondere F i g. 4 der genannten Patentanmeldung und F i g. 1 des Artikels von S t r η a t u. ν. a. in »Journal of Applied Phisics«, 1968, S. 1263 bis 1265). Die Maximalwerte treten jedoch nicht nach derselben Mahldauer auf: ein maximales Verhältnis σ_Γ/σ₅ wird früher erreicht als eine maximale Koerzitivkraft H_c. Man wird also,wenn eine maximal gute Richtbarkeit des Pulvers erforderlich ist, mit einer noch nicht maximalen Koerzitivkraft zufrieden sein müssen, während, wenn andererseits eine maximal große Koerzitivkraft erforderlich ist, die Richtbarkeit nicht mehr maximal sein kann. Da die Richtbarkeit des Pulvers unmittelbar in maximalen Energieprodukt (BH)_max eines daraus hergestellten Dauermagneten zum Ausdruck kommt, bedeutet Obenstehendes, daß ein derartiger Dauermagnet nicht gleichzeitig einen maximalen (BH)_luax-Wert und eine maximale Koerzitivkraft H_c aufweisen k^nn. Dies ist ein Nachteil.

Dieser Nachteil tritt noch in verstärktem Maße hervor, wenn ein derartiger Dauermagnet ein sogenannter Preßmagnet ist, d.h. ein Magnet, der aus zusammengepreßtem Pulver aufgebaut ist. Wenn nämlich ein Ausgangspulver, das eine bestimmte ίο Koerzitivkraft aufweist, zu einem Magnetkörper zusammengepreßt wird, ist die Koerzitivkraft dieses Magnetkörpers immer niedriger als die des Ausgangspulvers. Das kann bedeuten, daß bei einem maximalen (ßf/^-Wert die Koerzitivkraft für bestimmte Anwendungsgebiete zu niedrig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, daß die obengenannten Nachteile wesentlich verringert und manchmal sogar völlig ausschaltet. Dieses Verfahren weist dazu das Kennzeichen auf, daß die Teilchen der Gußkörper unter Wasserstoffatmosphäre, gegebenenfalls gemischt mit einem Edelgas, gemahlen werden.

Gegebenenfalls werden die Gußkörper zunächst grob zermahlen, beispielsweise zu Teilchen mit einem maximalen Durchmesser von 300 p.m. wonach diese Teilchen erfindungsgemäß pulverisiert werden.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind zweierlei:

1. Als Funktion der Mahldauer nimmt die Koerzitivkraft des Pulvers viel schneller zu als bei den bisher bekannten, beispielsweise in der niederländischen Patentanmeldung 68 07 894 beschriebenen Verfahren, während sich die Zunahme der Richtbarkeit mit der Mahldauer dabei im allgemeinen nicht ändert. Das bedeutet, daß die Koerzitivkraft eher - d.h. nach einer kürzeren Mahldauer - ihren Maximalwert erreicht und daß also, wenn so lange gemahlen wird, bis die Richtbarkeit maximal ist, die dabei auftretende Koerzitivkraft des Pulvers höher iot, als dies nach dem bekannten Verfahren erreichbar war.

2. Die maximal erreichbare Koerzitivkraft ist wesentlich höher als bei einem Ausgangspulver gleicher Zusammenstellung, das aber gemäß einem der bekannten Verfahren pulverisiert wurde.

Mit Hilfe der graphischen Darstellung nach F i g. 1 werden die obengenannten Vorteile näher erläutert: als Funktion der Mahldauer sind der Verlauf der Koerzitivkraft H_c sowie der Richtbarkeit a_rla_s des Pulvers dargestellt. H_c ist die Koerzitivkraft, die an Pulver gemessen wurde, das in Argon gemahlen ist, H₁ ist die Koerzitivkraft, die an Pulver gemessen wurde, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gemahlen wurde. Es stellt sich heraus, daß beim Mahlen unter Wasserstoff die <T_r/a_s-Kurve im allgemeinen mit der, welche an Pulver gemessen wurde, das in einer inerten Atmosphäre gemahlen wurde, zusammenfällt. Wenn nach beispielsweise einer Mahldauer I₁ die Koerzitivkraft H_c und das Verhältnis aja_s des Pulvers gemessen werden, tritt der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich hervor: die Kombination (H₁. = A, aja_s ~ B) ist eine ungünstigere Kombination als (H _c = C; σ_Γ/σ₅ = B).

In der nachfolgenden Tabelle ist Tür einige Verbindungen von Co und R, auf die sich die Erfindung bezieht, der Effekt des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Größe der Koerzitivkraft und Richtbarkeit des Pulvers angegeben: die Werte der Koerzitivkraft Und der Richtbarkeit sind an Pulvern gemessen wor-

den, die unter verschiedenen Wasserstoffgasdrüklcen p_Wi pulverisiert waren, wobei die Atmosphäre gegebenenfalls noch Argon bis zu einem Gesamtdruck von 1 enthielt. Immer ist von einer ausgesiebten Fraktion zermalmter Gußkörper der betreffenden Zusammenstellung ausgegangen, v.obei der Durchmesser der Teilchen maximal 300 μΐη betrug. Das Pulverisieren erfolgte in einer Schwingmühle, in der der Grus 30 Minuten lang gemahlen wurde.

Mit Ce(MM) ist Ce-reiches Mischmetall gemeint, mit nachfolgender Zusammensetzung: 90% Ce, 7% La und übrige Elemente der seltenen Ejden als Rest. während

Co — R-Vcrbindung pHi	Zusatzgas	H1 I Oe)	0,95
GDCo5 0	Argon	10000	0,95
0,4	Argon	10 400	0,95
0,8	Argon	14 000	0,95
1,6		14 000	0,88
SmCo4-8 0	Argon	4400	0,95
0,1	Argon	8 000	0,88
0,2	Argon	8 000	0,97
0,4	Argon	12 400	0,98
0,8	Argon	19 400	0,99
1,6		19 400	0,99
3,2		20 600	0,57
YCo5 0	Argon	800	0,60
0,4	Argon	800	0,62
0,8	Argon	1200	0,62
1,6		2 000	0,66
Ce(MM)Co5 0	Argon	800	0,67
0,2	Argon	1200	0,61
0,4	Argon	1200	0,67
0,8	Argon	1800	0,63
1,6		2 000

In den Kurven nach F i g. 2 und 3 ist dargestellt, wie für die in der Tabelle genannten Verbindungen die Koerzitivkraft vom Wasserstoffgasdruck beim Pulverisieren abhängig ist. Es stellt sich heraus, daß bereits bei sehr niedrigen Wasserstoffgasdrücken eine wesentliche Erhöhung der Koerzitivkiaft auftritt, bei höheren Wasserstoffgasdrücken abnimmt

Aus der Tabelle geht, entsprechend dem Obenstehenden, hervor, daß o_r/a_s als Funktion des Wasserstoffgasdruckes beim Pulverisieren im allgemeinen

ίο nahezu konstant bleibt. Eine Ausnahme bildet in diesem Zusammenhang jedoch die Verbindung SmCo₄₈, bei der außer H_c auch aja_s mit zunehmendem Wasserstoffgasdruck zunimmt. Das bedeutet, daß für diese Verbindung — und im allgemeinen für Verbiadungen, in denen R Sm ist und die in dem eingangs genannten Existenzgebiet liegen — das erfindungsgemäße Verfahren noch zusätzliche Vorteile bietet.

In der graphischen Darstellung nach F i g. 4 ist für die Verbindung SmCo₄₈ aja_s als Funktion des Wasserstoffgasdruckes aufgetragen.

Kurze Beschreibung des Mahlprozesses, wie es bei den Verbindungen, an denen die in der Tabelle aufgeführten H_c- und c7_r/ff_s-Werte gemessen wurden, angewandt wurde.

Ein auf bekannte Weise erhaltener Gußkörper der Verbindung wurde in einem stählernen Schlagmörser zerstoßen. Eine Fraktion mit einem Durchmesser von weniger als 3(X) μΐη wurde aus dem Grus ausgesiebt und in einen Mahltopf aus gehärtetem Stempelstahl gegeben; das Gesamtgewicht dieses Pulvers betrug etwa 2 g. Dieser Mahltopf hatte einen Inhalt von etwa 100 cm³ und enthielt 250 Stahlkugeln (Durchmesser 3 mm). Der Topf wurde hermetisch geschlossen und evakuiert (10"³ mm Hg), ebenso wie die Zuführungsleitungen, die das Innere des Topfes mit einem Argon- bzw. Wasserstoffgaszylinder verbanden. Mit Hilfe eines Regelhahnes mit einem Reduktionsventil ließ sich der Druck im Topf einsteilen und während des Schwingens konstant halten. Der Mahltopf wurde danach in einen Schwingapparat gestellt und 30 Minuten lang mit etwa 1400 Schwingungen/Minute geschwungen. Nach diesem Schwingprozeß stellte es sich heraus, daß die mittlere Teilchengröße unter 1 μπι lag.

Nach dem Schwingprozeß wurde, nachdem die Argon- bzw. Wasserstoffgaszufuhr abgeschlossen war, der Raum innerhalb des Topfes über dem Pulver und den Kugeln wieder evakuiert. Zum Schluß wurde das Pulver aus dem Topf entfernt, und auf bekannte Weise wurden die H_c~ und a_r/a_s-Werte daran gemessen. Das verwendete Wasserstoffgas enthielt weniger als 10 p. p. m. Sauerstoff und/oder Wasserdampf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen eines Pulvers aus einer Verbindung mit hexagonaler Kristallstruktur des Typs Co₅R für dauermagnetische Körper, wobei Co teilweise durch Fe und/oder Ni und/oder Cu ersetzt sein kann und R eines oder mehrere der Elemente der seltenen Erden und/oder Th darstellt, durch Mahlen von Gußkörpern aus der Verbindung, dadurchgekennzeichnet, daß Teilchen der Gußkörper unter Wasserstoffatmosphäre, gegebenenfalls gemischt mit einem Edefgas, gemahlen werden.