DE2121514A1

DE2121514A1 - Flüssiggesinterte intermetallische Verbindung aus Kobalt und seltenem Erdmetall

Info

Publication number: DE2121514A1
Application number: DE19712121514
Authority: DE
Inventors: Mark Gilbert Burnt Hills N.Y. Benz (V.StA.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-04-30
Filing date: 1971-04-30
Publication date: 1971-11-18
Also published as: DE2121514B2; GB1343536A; NL7105959A; JPS5230451B1; NL174571C; US3655464A; CA929383A; NL174571B

Description

"Flüssiggesinterte intermetallische Verbindung aus Kobalt und seltenem Erdmetall"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Dauermagneten und bezieht sich insbesondere auf neuartige gesinterte intermetallische Verbindungen aus Kobalt; und seltenem Erdmetall mit besonders vorteilhaften Eigenschaften, sowie auf ein Sinterverfahren zur Herstellung derartiger Produkte.

Dauermagneten, d.h., "harte" magnetische Stoffe, wie z.B. intermetallische Verbindungen aus Kobalt und seltenem Erdnetall, find von technologischer Bedeutung, da sie einen hohen konstanten magnetischen Fluss in Abwesenheit eines erregenden magnetischen Feldes oder von elektrischem Strom

100647/1302 _₂_

zur Erzeugung eines deratigen Feldes aufrechterhalten können.

Intermetallische Verbindungen aus Kobalt und seltenem Erd-. metall bestehen in einer Vielzahl von Phasen, aber die Verbindungen mit einer einzigen Co^R-Phase (in jedem Fall bedeutet R ein seltenes Erdmetall) haben die besten magnetischen Eigenschaften gezeigt. Die dauermagnetischen Eigenschaften von Co-R in Körperform, sowie ganz allgemein von intermetallischen magnetischen Stoffen aus Kobalt und seltenem Erdmetall können dadurch verstärkt werden, dass die Körper zu Pulver zerkleinert werden aber in derartig fein verteilter Form sind diese Stoffe in Luft unstabil, und ihre magnetischen Eigenschaften verschlechtern sich nach .kurzer Zeitdauer.

Der Fachmann gewinnt ein weiteres und tiefgehenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der Offenbarung bilden. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 das Kobalt-Samarium— Zustandediagrmm. Es wird darin angenommen, dass das Zustandsdiagramm bei 30O⁰C, welche die in der Figur gezeigte niedrigste Temperatur ist, im wesentlichen das gleiche ist wie bei Zimmertemperaturen.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das Kurven enthält, die die Wirkung des Samariumgehalts auf die magnetischen Eigenschaften der Dauermagneten einschliesslich zweier erfindungsgemäss hergestellter Dauermagneten veranschaulichen.

109847/1302 -3-

21215U - 3 -

Kurz gesagt besteht das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung aus den Schritten der Bildung einer Teilchenmischung einer Grundlegierung aus Kobalt und seltenem Erdmetall und einer Zusatzlegierung aus Kobalt und seltenem Erdmetall, der Verdichtung dieser Mischung zur Erzeugung eines Presslings, und des Sinterns des Presslings zur Erzeugung eines gesinterten Körpers, der einen Hauptanteil an Co₁-R und bis zu 35 # anderer Phasen aus Kobalt und seltenem Erdmetall enthält, die einen reicheren Gehalt an seltenem Erdmetall haben, als die Co_KR~Phase.

Die Grundlegierung ist eine Legierung, die bei Sintertempeiatür als einzige intermetallische Co_n-R-Phase in festem Zustand besteht, wobei R ein seltenes Erdmetall ist. Die Zusatzlegierung aus Kobalt und seltenem Erdmetall hat einen reicheren Gehalt an seltenem Erdmetall als die Grundlegierung, und ist bei Sintertemperatur zumindest teilweise in flüssigem Zustand und erhöht damit die Sintergeschwindigkeit. Die Grundlegierung und die Zusatzlegierung werden jeweils in Teilchenform in einer Menge verwendet, um eine Mischung zu bilden, die einen Gehalt an Kobalt und seltenem Erdmetall aufweist, der im wesentlichen dem Gehalt des gewünschten gesinterten Endprodukts entspricht.

Die Mischung wird zu Presslingen verdichtet, vorzugsweise in einem ausrichtenden magnetischen Feld, und zu der gewünschten Phasenzusammensetzung und Dichte des gewünschten gesinterten Produkts gesintert. Bei der Sintertemperatur hat das gesinterte Endprodukt eine Zusammensetzung, die ausserhalb des Co-R-Einphasenbereichs auf der Seite des reicheren Gehalts an seltenem Erdmetall liegt. Genauer gesagt, enthält bei Sintertemperatur sowie bei Zimmertemperatur das gesinterte Endprodukt eine Hauptmenge der intermetallischen Co_rR-Phase in festem Zustand und bis zu 35 Ge-

109847/1302 - * -

wichtsprozent des Produktes einer zweiten intermetallischen CoR-Phase, die einen reicheren Gehalt an seltenem Erdmetall aufweist, als die COj-R-Phase.

Die Grundlegierung aus Kobalt und seltenem Erdmetall, die bei dem vorliegenden Verfahren verwendet wird, ist eine Legierung, die bei Sintertemperatur als einzige intermetallische COf-R-Phase besteht. Da die einzige Co_R-Phase in ihrer Zusammensetzung verschieden sein kann, kann die Zusammensetzung der Grundlegierung verschieden sein, was aus dem Zustandsdiagramm für das besondere System aus Kobalt und seltenem Erdmetall oder empirisch bestimmt werden kann. Beispielsweise zeigt Fig. 1 für das Kobalt-Samarium-System, dass der Samariumgehalt der Grundlegierung bei Zimmertemperatur zwischen 32 und 36 Gewichtsprozent betragen kann, da diese besondere Zusammensetzung bei Sintertemperaturen zwischen 950 und 1200⁰C einphasig ist. Vorzugsweise ist die Grundlegierung bei Zimmertemperatur einfachheitshalber eine intermetallische Co-R-Phase.

Die Zusatzlegierung aus Kobalt und seltenem Erdmetall ist eine Legierung mit einem reicheren Gehalt an seltenem Erdmetall als die Grundlegierung. Sie muss ferner eine Legierung sein, die bei Sintertemperatur zumindest teilweise flüssig ist. Die Zusammensetzung der Zusatzlegierung kann verschieden sein und kann aus dem Zustandsdiagramm für das besondere System aus Kobalt und seltenem Erdmetall oder empirisch bestimmt werden. Pig. I zeigt beispielsweise für das Kobalt-Samarium-System, dass es bei Temperaturen zwischen 950 und 1200 C, was ein geeigneter Sintertemperaturbereich für CoSm in dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung ist, Phasen gibt, die teilweise oder vollständig flüssig sind. Jede Legierung innerhalb des in Fig. 1 gezeigten Bereichs, die bei der besonderen Sintertemperatur eine zumindest teilweise flüssige Phase bildet, kann eine

109647/1302

212151 A

zufriedenstellende Zusatzlegierung für das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung sein. Wie in Fig. i veranschaulicht, kann beispielsweise die CoSm-Zusatzlegierung einen Samariumgehalt haben, der von etwa 46 Gewichtsprozent der Zusatzlegierung nach oben verschieden sein kann. Eine Zusatzlegierung kann erforderlichenfalls empirisch durch eine Anzahl von Verfahren gewählt werden, wie zum Beispiel durch eine genaue Untersuchung der Zusammensetzung bei Sintertemperatur, d.h., durch Erwärmung von Proben verschiedener Zusatzlegierungszusammensetzungen auf die gewünschte Sintertemperatur und Beobachtung des Ausmasses der Entwicklung der Flüssigphase.

Wenngleich geeignete Zusatz-CoH-Legierungen in den allgemeinen Zusammensetzungsbereich fallen, haben die bevorzugten Zusatzlegierungen einen verhältnismässig geringen Gehalt an seltenem Erdmetall, so dass die unerwünschten Eigenschaften des reinen seltenen Erdmetalls in der Zusatzlegierung so gering wie möglich gehalten werden. Reines Samarium ist beispielsweise sowohl pyrophor und sehr verformbar und infolgedessen schwer zu zermahlen und mit der Grundlegierung zu vermischen, da es das Bestreben hat, sich abzutrennen und auf den Boden des Behälters zu fallen. Andererseits ist die ZuSatz-CoSm-Legierung mit einem Samariumgehalt von vorzugsweise weniger als 70 Gewichtsprozent bei Zimmertemperatur an Luft im wesentlichen nicht-reagierend, sie kann ferner durch herkömmliche Verfahrensweisen zermahlen werden und da sie geringfügig magnetisch ist, haftet sie an der Grundlegierung an, was zu einer im wesentlichen gründlichen stabilen Mischung führt. Wenn jedoch der Samarium· gehalt der Zusatz-CoSm-Legierung erhöht wird, wird die Zusatzlegierung mehr reaktiv und schwieriger zu vermischen. Je höher andererseits der Kobaltgehalt der Zusatzlegierung ist, desto stärker sind ihre magnetischen Eigenschaften und desto stabiler ist die Teilchenmischung, die sie mit der Grundlegierung bildet.

21215U

Die zur Bildung der Legierungen und intermetallischen Verbindungen aus Kobalt und seltenem Erdmetall gemäss der vorliegenden Erfindung verwendbaren seltenen Erdmetalle sind die fünfzehn Elemente der Lanthanid—Reihe mit den Atomzahlen 57 bis einsehliesslich 71. Das Element Yttrium (Atomzahl 39) ist für gewöhnlich in dieser Gruppe von Metallen eingeschlossen und wird in der vorliegenden Offenbarung als seltenes Erdmetall angesehen. Es können auch mehrere seltene Erdmetalle verwendet werden, um die Legierungen oder intermetallischen Verbindungen aus Kobalt und seltenem Erdmetall gemäss der vorliegenden Erfindung zu bilden. Die Legierungen oder intermetallischen Verbindungen können beispielsweise Dreistoff— oder Vierstofflegierungen oder —verbindungen sein oder sie können sogar eine noch grossere Anzahl an seltenen Erdmetallen enthalten.

Typische Legierungen aus Kobalt und seltenem Erdmetall, die als Grundlegierung und Zusatzlegierung gemäss der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, sind Kobalt-Zerium, Kobalt-Praseodym, Kobalt-Neodym, Kobalt-Promethium, Kobalt-Samarium, Kobalt-Europium, Kobalt-Gadolinium, Kobalt-Terbium, Kobalt-Dysprosium, Kobalt-Holmium, Kobalt-Erbium, Kobalt-Thulium, Kobalt-Ytterbium, Kobalt-Cassiopeium, Kobalt-Yttrium, Kobalt-Lanthan und Kobalt-Mischmetall. Mischmetall ist die bekannteste Legierung der seltenen Erdmetalle, die die Metalle etwa in dem Verhältnis enthält, in dem sie in ihren bekanntesten natürlich vorkommenden Erzen enthalten sind. Beispiele für besondere Dreistoff— legierungen umfassen Kobalt-Samarium-Mischmetall, Kobalt-Zerium-Praseodym, Kobalt-Yttrium-Praseodym und Kobalt— Praseodym-Mischmetall.

Bei Durchführung des Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung können die Grund- und Zusatzlegierungen aus Kobalt und seltenem Erdmetall durch eine Reihe von ver-

109847/1302

21215U

schiedenen Verfahren gebildet werden. Beispielsweise kann jede Legierung durch Lichtbogenschmelzung des Kobalts und des seltenen Erdmetalle zusammen in den entsprechenden Mengen in einer im wesentlichen neutralen Atmosphäre, wie z.B. Argon, hergestellt werden, woraufhin die Schmelze erstarren kann. Vorzugsweise wird die Schmelze in einen Block gegossen.

Die Grund- und Zusatzlegierungen in festem Zustand können in bekannter Weise in Teilchenform umgewandelt werden. Eine derartige Umwandlung kann an Luft bei Zimmertemperatur durchgeführt werden, da die Legierungen im wesentlichen nicht—reagierend sind. Beispielsweise kann jede Legierung mit Mörser und Stössel zermahlen werden und dann durch Strahlmahlen zu einem feinen Pulver zerkleinert werden. Die Teilchengrösse der Grund- und Zusatzlegierungen aus Kobalt und seltenem Erdmetall, die zur Bildung der Mischung gemäss der vorliegenden Erfindung verwendet werden, kann verschieden sein. Jede Legierung kann in so fein verteilter Form vorgesehen werden, wie es erwünscht ist. Für die meisten Verwendungszwecke reicht die durchschnittliche Teilchengrösse von etwa 1 Mikron oder weniger bis zu etwa 10 Mikron. Grössere Teilchengrössen können verwendet werden, aber bei Erhöhung der Teilchengrösse ist die erzielbare maximale Koerzitivkraft geringer, da sich die Koerzitivkraft im allgemeinen im umgekehrten Verhältnis mit der Teilchengrösse ändert. Je kleiner ferner die Teilchengrösse ist, desto geringer ist die anzuwendende Sintertemperatur.

Bei der Bildung der Mischung in dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung werden die Grund- und Zusatzlegierungen jeweils in einer Menge verwendet, so dass die sich ergebende Mischung einen Gehalt an Kobalt und seltenem Erdmetall aufweist, der im wesentlichen dem Gehalt der Phasenzusanuaensetzung des gewünschten gesinterten Endpro-

109847/13Ö2

21215U

duktes entspricht. Ferner sollte jedoch bei Bildung der Mischung die Zusatzlegierung in einer Menge verwendet werden, die zur Förderung des Sinterns ausreicht. Diese Menge hängt weitgehend von der besonderen Zusammensetzung der Zusatzlegierung ab und kann empirisch bestimmt werden, aber allgemein gesagt sollte die Zusatzlegierung in einer Mindestmenge von 0,5 Gewichtsprozent der aus Grundlegierung und Zusatzlegierung bestehenden Mischung verwendet werden. Je Grosser der Bestandteil an seltenem Erdmetall der Zusatzlegierung ist, desto geringer ist die benötigte Menge der Zusatzlegierung.

Bei der vorliegenden Erfindung sollte das gesinterte Endprodukt bei Sintertemperatur eine Phasenzusammensetzung haben, die ausserhalb des Co₁-Il-Einphasenbereichs auf der Seite mit reicherem Gehalt an seltenem Erdmetall liegt. Die Magnetisierung eines deratigen Produkts führt zu einem Dauermagneten mit erheblich verbesserten magnetischen Eigenschaften. Wenn andererseits ein gesintertes Endprodukt bei Sintertemperaturen oder Zimmertemperaturen nur aus einer einzigen intermetallischen Co-R-Phase besteht, oder wenn es eine zweite intermetallische Phase aus Kobalt und seltenem ^rdmetall mit einem geringeren Gehalt an seltenem Erdmetall als die Co-R-Phase enthält, kann nur ein Dauermagnet mit schlechteren magnetischen Eigenschaften erzeugt werden, gleichgültig wie der Magnetisierungsschritt ausgeführt wird»

Bei Sintertemperatur sowie bei Zimmertemperatur enthält das gesinterte Endprodukt eine Hauptmenge an fester intermetallischer COj-R-Phase, die im allgemeinen mindestens etwa 65 Gewichtsprozent beträgt und bis zu 35 Gewichtsprozent des Produktes einer zweiten festen interemetalllschen Coii-Phase, die einen reicheren Gehalt an seltenem Erdmetall aufweist als die Co_rR-Phase. Spuren von anderen intermetal-

109847/1302 "⁹ "

_. 9 —

lischen Phasen aus Kobalt und seltenem Erdmetall, in den meisten Fällen weniger als ein Gewichtsprozent des Produktes, können ausserdem vorhanden sein. Gesinterte Erzeugnisse mit den höchsten Energieprodukten sind diejenigen, die den kleinsten Gehalt der zweiten CoR-Phase aufweisen. Das bevorzugte gesinterte Endprodukt besteht daher vorwiegend aus der intermetallischen Co-R-Phase, d.h., etwa 95 Gewichtsprozent oder mehr, aber weniger als 100 %_t mit einem sehr geringen Gehalt der zweiten CoR-Phase, d.h., 5 Gewichtsprozent oder weniger des Endproduktes. Falls es erwünscht ist, kann für ein besonderes System aus Kobalt und seltenem Erdmetall gemäss der vorliegenden Erfindung eine genaue Untersuchung der Zusammensetzung, d.h., eine Versuchsreihe bei gleicher Sintertemperatur mit proportional verschiedenen Mischungen aus Grundlegierung und Zusatzlegierung durchgeführt werden, um die besondere Zusammensetzung des Sinterproduktes zu bestimmen, die die besten magnetischen Eigenschaften erzeugt. Die Bestimmung der zweiten CoR-Phase kann durch eine Reihe von besonderen Verfahrensweisen vorgenommen werden, wie zum Beispiel Rönt— genbeugung sowie metallographische Standardanalyse. Wenn der Gehalt der Intermetallischen Co-R-Phase bei dem gesinterten Prpdukt gemäss der vorliegenden Erfindung herabgesetzt wird, verringern sich die erzielbaren magnetischen Eigenschaften entsprechend. Wenn der Gehalt der intermetallischen Co-R-Phase unter 65 Gewichtsprozent des gesinterten Endprodukts sinkt, werden seine dauermagnetischen Eigenschaften in sehr starkem Maße verringert.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung wird die Grundlegierung mit der Zusatzlegierung in jeder gewünschten Welse vermischt, um eine gründliche, aus Teilchen bestehende Mischung zu erhalten. Die Teilchen-■lachung kann dann zu einem Pressling der gewünschten Grosse

- 10 -

109847/1302

21215U

und Dichte durch eine Reihe von Verfahrensweisen verdichtet werden, wie zum Beispiel hydrostatisches Verdichten oder Verfahren_} bei denen Stahlgesenke verwendet werden. Vorzugsweise wird die Mischung in Gegenwart eines ausrichtenden Magnetisierungsfeldes verdichtet, um die Teilchen entlang der Achse ihrer leichteren Magnetisierbarkeit auszurichten, oder die Mischung kann auch verdichtet werden, nachdem die Teilchen magnetisch ausgerichtet worden sind, wenn dies erwünscht ist. Je grosser die magnetische Ausrichtung der Teilchen ist, desto besser sind die sich ergebenden magnetischen Eigenschaften. Vorzugsweise wird ferner die Verdichtung auch ausgeführt, um einen Pressling mit der höchstmöglichen Dichte zu erzeugen, da die Sin.tergeschwindigkeit umso grosser ist, je höher die Dichte des Presslings ist. Presslinge mit einer Dichte von etwa 40 % oder mehr der theoretischen Dichte sind bevorzugt.

Der Pressling wird gesintert, um einen gesinterten Körper mit gewünschter Dichte zu erzeugen. Vorzugsweise wird der Pressling gesintert, um einen gesinterten Körper zu erzeugen, bei dem die Poren im wesentlichen nicht untereinander in Verbindung stehen. Dadurch, dass die Poren nicht untereinander in Verbindung stehen, werden die dauermagnetischen Eigenschaften des Produktes stabilisiert, da das Innere des gesinterten Produktes oder des Magneten vor der Berührung mit der umgebenden Atmosphäre geschützt ist.

Die bei dem Verfahren gemäss der Erfindung angewandte Sintertemperatur hängt weitgehend von der besonderen Mischung aus Kobalt und seltenem Erdmetall ab, die gesintert werden soll, und in weniger hohem Maße von der Teilchengrösse. Die Mindestsintertemperatur muss ausreichend hoch sein, um den Sintervorgang in einem besonderen, aus Kobalt und seltenem Erdmetall bestehenden System stattfinden zu lassen,

- 11 -

109847/1302

21215U

d.h., sie muss hoch genug sein, um eine Zusammenballung der einzelnen Teilchen zu bewirken. Vorzugsweise wird das Sintern so durchgeführt, dass die Poren des gesinterten Produkts im wesentlichen nicht untereinander in Verbindung stehen,, Ein gesinterter Körper mit einer Dichte oder Packung von mindestens etwa 87 % der theoretischen Dichte ist im allgemeinen ein Körper, bei dem die Poren im wesentlichen nicht untereinander in Verbindung stehen. Dies ist durch metallographische Standardverfahren bestimmbar, wie z.B. durch mit Hilfe von Durchleuchtungs-Elektronenmikroskopen angefertigte Aufnahmen eines Querschnitts des gesinterten Produkts. Die maximale Sintertemperatur ist vorzugsweise eine Temperatur, bei der ein nennenswertes Wachstum der Teilchen oder Körner nicht stattfindet, da eine zu grosse Erhöhung der Korngrösse die magnetischen Eigenschaften, wie zum Beispiel die Koerzitivkraft, verschlechterte Der Pressling wird in einer im wesentlichen neutralen Atmosphäre, wie z.B. Argon, gesintert, und bei Beendigung des Sinterns wird das Produkt vorzugsweise ebenfalls in einer im wesentlichen neutralen Atmosphäre auf Zimmertemperaturen abgekühlt.

Der besondere Sintertemperaturbereich kann empirisch bestimmt werden, indem beispielsweise eine Reihe von Versuchen bei nacheinander höheren Sintertemperaturen durchgeführt werden, und dann die magnetischen Eigenschaften des gesinterten Produkts bestimmt werden. Für die Kobalt-Samarium-Legierungsmischung gemäss der vorliegenden Erfindung ist ein Sintertemperaturbereich von etwa 95O⁰C bis 1200 C geeignet, wobei eine Sintertemperatur von HOO⁰G besonders zufriedenstellende Ergebnisse lieferte

- 12 -

109847/1302

Die Dichte des gesinterten Produkts kann verschieden sein. Die besondere Dichte hängt weitgehend von den gewünschten besonderen dauermagnetischen Eigenschaften ab. Um ein Produkt mit im wesentlichen stabilen dauermagnetischen Eigenschaften zu erhalten, sollte die Dichte des gesinterten Produktes vorzugsweise eine Dichte sein, bei der die Poren im wesentlichen nicht untereinander in Verbindung stehen, und dies ist für gewöhnlich bei einer Dichte oder Packung von etwa 87 % der Fall. Für viele Verwendungsfälle kann die Dichte allgemein zwischen etwa 80 % bis 100 % betragen. Für Verwendungszwecke bei niederen Temperaturen kann beispielsweise ein gesinterter Körper mit einer Dichte bis hinunter zu etwa 80 % zufriedenstellende Ergebnisse liefern. Die bevorzugte Dichte des gesinterten Produkts ist die höchstmögliche Dichte, bei der kein Kornwachstum hervorgerufen wird, das die magnetischen Eigenschaften erheblich verschlechtern würde, da die magnetischen Eigenschaften umso besser sind, je höher die Dichte ist. Für gesinterte Kobalt-Samarium-Produkte gemäss der vorliegenden Erfindung wird eine Dichte von mindestens etwa 87 % der theoretischen Dichte und bis zu etwa 96 % der theoretischen Dichte bevorzugt, um Dauermagneten mit im wesentlichen stabilen geeigneten magnetischen Eigenschaften zu erzeugen.

Das gesinterte Produkt gemäss der vorliegenden Erfindung hat das Aussehen eines flüssiggesinterten Produktes. Die Untersuchung einer polierten Querschnittsfläche des gesinterten Körpers unter einer Röntgen-Mikrosonde oder einem Lichtmikroskop zeigt, dass seine Körner im Aussehen erheblich von den ursprünglichen Teilchen abweichen, die zur Bildung des Presslings verwendet wurden. Genauer gesagt haben die ursprünglichen Teilchen ein eckiges rauhes Oberflächengefüge. Im Gegensatz dazu sind nahezu alle Körner des gesinterten Produkts abgerundet und habei>feine glatte Fläche, d.h., das Aussehen ist das einer flüssiggesinterten

- 13 -

1Π98Α7/ 1 302

glatten Fläche. Unter einem Lichtmikroskop sowie unter einer Röntgenmikrοsonde kann ferner in einer Anzahl der Poren ein Stoff festgestellt werden, der bei hohen Temperaturen flüssig gewesen zu sein seheint. Während des Sinterns wird offensichtlich ein Teil der Flüssigkeit beim Verschliessen der Poren eingeschlossen. Die Poren des gesintertenProduktes stehen vorzugsweise im wesentlichen nicht untereinander in Verbindung. Damit das gesinterte Produkt gute magnetische Eigenschaften aufweist, sollten die Körner, aus denen der Körper des Produkts besteht, vorzugsweise eine Grosse haben, die 30 Mikron nicht übersteigt.

Das gesinterte Produkt der vorliegenden Erfindung ist als Dauermagnet verwendbar. Seine dauermagnetischen Eigenschaften können jedoch erheblich verstärkt werden, wenn es einem magnetisierenden Feld ausgesetzt wird. Der sich ergebende Dauermagnet ist im wesentlichen stabil in Luft und kann vielfältig verwendet werden. Beispielsweise können die Dauermagneten gemäss der vorliegenden Erfindung in Telefonen, elektrischen Uhren, Radios, Fernsehgeräten und Plattenspielern verwendet werden. Sie sind ferner in tragbaren Vorrichtungen verwendbar, wie z.B. elektrischen Zahnbürsten und elektrischen Messern, sowie für den Betrieb von Automobilzubehör· In industriellen Einrichtungen können die Dauermagneten gemäss der vorliegenden Erfindung vielfältig verwendet werden, wie z.B. in Messgeräten und -instrumenten, magnetischen Trennvorrichtungen, Komputern und Mikrowellenvorrichtungen.

Venn es erwünscht 1st, kann das gesinterte Produkt in Körperform gemäes der vorliegenden Erfindung auf eine gewünschte Teilchengrösse, vorzugsweise ein Pulver, zermahlen werden, das besonders geeignet für die Ausrichtung und Bindung in einer Grundmasse zur Bildung eines stabilen Dauer-

109847/1302 " ¹^ "

21215U

magneten ist. Der Grundstoff kann sehr verschieden sein, und kann beispielsweise plastischer Kunststoff, Gummi oder Metall, wie z.B. Blei, Zinn, Zink, Kuper oder Aluminium, sein. Die das Pulver enthaltende Grundmasse kann gegossen, gepresst oder stranggepresst werden, um den gewünschten Dauermagneten zu bilden.

Alle hier genannten Teile und Prozentsätze sind Gewichtsteile und -prozente, wenn es nicht anders bestimmt ist.

Die Erfindung wird weiter durch die nachfolgenden Beispiele veranschaulicht, bei denen die Bedingungen und die Verfahrensweise wie folgt waren, wenn es nicht anders erwähnt ist:

Das ausrichtende magnetisierende Feld wurde verwendet, um eine Ausrichtung entlang der Achse der leichteren Magnetisierbarkeit vorzunehmen.

Der Sinterofen war eine Keram!kröhre.

Das Sintern wurde stets in einer neutralen Atmosphäre aus gereinigtem Argon durchgeführt und bei Beendigung des Sinterns wurde das gesinterte Produkt in derselben gereinigten Argon-Atmosphäre abgekühlt.

Die Teilchengrösse wurde durch ein metallographisches Standardverfahren bestimmt„

Die Dichte des Presslings sowie des gesinterten Erzeugnisses ist als Packung angegeben. Die Packung, ist die relative Dichte des Stoffes, d.h., ein prozentualer Wert der theoretischen Dichte. Die Packung wurde durch ein Standardver-

- 15 -

109847/1302

212151A

- 15 fahren unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt:

Gewicht

Volumen χ 100 = % Packung

8,5g/cnP

wobei 8,5 g/cnr die Dichte von Co-Sm ist.

Zu dem geschätzten Energieprodukt wurde durch Messungen des Offenen-Stromkreis-Flusses der Probe, ihrer Eigenkoerzitivkraft und ihrer Abmessungen gelangt. Auf einen Diagramm B gegen H wurde der offene Stromkreis-Fluß auf einer Belastungslinie aufgezeichnet, die der Probenform entsprach, und der Punkt der Eigenkoerzitivkraft wurde auf der Linie B = H in dem dritten Quadranten gezeichnet. Dieser Punkt und der Punkt des offenen Stromkreises wurden durch eine gerade Linie verbunden. Der übrige Teil der Entmagnetisierungskurve wurde durch eine gerade Linie von dem Punkt des offenen Stromkreises zu der Achse H=O mit einer Neigung von 45° ungefähr dargestellt. Das maximale Energieprodukt auf dieser Linien-Segment-Entmagnetisierungskurve ist das geschätzte Energieprodukt.

Die Eigenkoerzitivkraft H . oder H ist die Feldstärke, bei der die Magnetisierung (B-Η) oder kV M gleich null ist. Die normale Koerzitivkraft H ist die Feldstärke, bei der die

Induktion B null wird.

Das maximale Energieprodukt (BH) stellt das auf der Entmagnetisierungskurve bestimmte maximale Produkt des magnetischen Feldes H und der Induktion B dar.

BEISPIEL 1

Eine Grundlegierungsschmelze und eine Zusatzlegierungsschmelze aus Kobalt und Samarium wurden unter gereinigtem

1098^7/130?

- 16 - ^{2 1 2 1 5}

Argon durch Lichtbogenschmelzung hergestellt und in Blöcke gegossen. Die Grundlegierung wurde aus 33,3 Gew.-% Samarium und 66,7 Gew.-^ Kobalt gebildet. Die Zusatzlegierung wurde aus 60 Gew.-% Samarium und 40 Gew.-% Kobalt gebildet. Jeder Block wurde zunächst mittels Mörser und Stößel zermahlen und dann durch "Strahl"-Mahlen mit Strömungsmittelenergie zu einem Pulver zerkleinert, dessen Teilchen einen Durchmesser von etwa 1 bis 10 /a und eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 6 ja hatten.

Die Proben für die Versuche Nr. 1 bis 10 wurden von 12-g-Mischungen genommen, die durch Vermischung von 10 g des Grundlegierungspulvers mit 2,14 g des Zusatzlegierungspulvers vermischt wurden, um eine im wesentlichen gründliche Mischung zu bilden, die aus 62 Gew.-% Kobalt und 38 Gew.-% Samarium bestand. Da die Zusatzlegierung an Luft im wesentlichen nicht-reagierend war und geringfügig magnetisch war, wurde eine stabile Mischung der beiden Pulver erzeugt. Eine chemische Naßanalyse der Teile der Mischung zeigte 37,4 ± 0,3 % Samarium. Teile der Mischung wurden dann zu Preßlingen verdichtet, die gesintert wurden und deren magnetische Eigenschaften bestimmt wurden.

In Tabelle 1 ist die besondere Verfahrensweise tabellarisch dargestellt, die für jeden gemachten Versuch angewendet wurde. Bei den Versuchen 1 bis 10 wurde ein Teil der Mischung abewogen und dann zu einer runden Scheibe verdichtet. Die Verdichtung wurde in einem Stahlgesenk in einem ausrichtenden magnetisierenden Feld im Bereich zwischen 7 und 15 KiIo-Oersted durchgeführt, das von einem Eisen-Elektromagneten geliefert wurde. Jede Scheibe wurde dann gesintert, und ihre Eigenschaften wurden nach dem Sintern festgestellt. Nach Magnetisierung bei Zimmertemperaturen in einem Feld von 25 Kilo-Oersted wurden die magnetischen Eigenschaften der Scheibe bestimmt.

109847/1302

" ¹⁷ " 2 1 2 1 5 H

In den Versuchen 11 bis l6 war die Verfahrensweise im wesentlichen die gleiche wie bei den Versuchen 1 bis 10, «it der Abweichung, daß die Probe für jeden Versuch aus einer Masse entnommen wurde, die aus 173 g der Grundlegierung und 37 g der Zusatzlegierung gebildet wurde, um eine Mischung zu ergeben, die sich aus 62 Gew.-% Kobalt und 38 Gew.-% Samarium zusammensetzte. Bei den Versuchen 11 bis l6 wurde jede Probe in einem Gummirohr angeordnet und in diesem magnetisch ausgerichtet. Für die Versuche 11 bis 13 wurde das elektrische magnetisierende Feld durch einen Elektromagneten geliefert und betrug zwischen 7 und 15 Kilo-Oersted. Bei den Versuchen lh bis l6 wurde das ausrichtende magnetisierende Feld durch eine supraleitende Spule geliefert und betrug bei den Versuchen lh und 15 je 100 Kilo-Oersted und bei Versuch l6 60 Kilo-Oersted. Nach der magnetischen Ausrichtung bei den Versuchen 11 bis l6 wurde das Gummirohr evakuiert, um die Ausrichtung zu fixieren bzw. einzufrieren. Sedann wurde es hydrostatisch unter Druck gesetzt, um den Preßling zu bilden.

Die in der Tabelle aufgeführte Sintertemperatur von 1050° C oder 1100° C ist eine Temperatur, bei der die Zusatzlegierung Im teilweise flüssiger Phase vorhanden ist. Um die Kontrolle des Versuchs Nr. 17 vorzubereiten, wurden 13,95 g des Grundlegierungepulvers und 0,41 g eines Legierungspulvers verwendet, Aas aus 77 Gew.-£ Kobalt und 23 Gew.-^ Samarium gebildet wurde. Das Legierungspulver hatte dabei die gleiche Teilchengröße und wurde in der gleichen Veise hergestellt, wie das Grundlegierungspulver. Daraus wurde eine Mischung aus 67 Gew.-Jt Kebalt und 33 Gew.-Jt Samarium gebildet. Ein Teil der Kentrollmischung wurde in einem Gummirohr angeordnet und in diesem durch ein ven einer supraleitenden Spule geliefertes ■agnetisierendes Feld ven 100 Kilo-Oersted magnetisch ausgerichtet. Das Rehr wurde dann evakuiert, um die Ausrichtung zu fixieren bzw. einzufrieren, und wurde dann hydrostatisch unter Druck gesetzt, um den Preßling zu bilden. Die Schätzung der Packung des Kentrollpreßlinge vor dem Sintern beruhte auf den gemessenen Werten für die entsprechenden Proben, die in der gleichen Weise hergestellt wurden.

109847/1302

TABELLE I

21215U

Versuch	Verdiehtungs- drücke_o (kg/cnT)	Verdichtete Pulverscheibe oder Preßling	2,5	Größe (mm)	Dicke oder Länge	Packung (%)	Sinter verfahren	Temp. ⁰C
1	14 000	Gew. g	2,5	Durehm.	2,92	78,4	Zeit Std.	1100
2	14 000	1	2,5	• 8,103	2,866	79,1	i	1100
3	2,5	2,5	12,878	r gesintert		i	1100
4	Produkt von Vers.	8,32	2 länge	r gesintert		2	1100
> 5	Produkt von Vers.	5,98	3 länge	2,866	79,2	3	1100
6	14 000 i 2,5	7,24	12,878	r gesintert		1	1100
7	Produkt von Vers.	nich	5 länge	2,815	82,2	2	1100
8	14 000	6,42	12,903	2,815	80,1	1-	1100
9	Ik 000	6,92	12,878	2,891	78	1/2	1050
10	Ik 000	nich	12,878	2,866	79,3	15	1100
11	14 000	12,827	31,24	80,5	1/2	1100
12	13 720	7,031	27,28	81	1/2	1100
	13 720	6,355	27,94	41	i/2	1100
	k 200	8,076	»en		il/2	1100
15	14 000	t gemes	31,74	81,6	2	1100
16	14 000	6,325	31,8	81,6	1/2	1100
17 (Kon trolle)	14 000 _v	6,325	sen ι	81 (geschätzt	1/2	1100
14 000	t gemesi

109847/1302

21215U

TABELLE

Ver such	Gesintertes Produkt	Größe (mm)	Prohe g brochen	Dicke od Länge	1	28,194	Packung . <%)	I Magnetische Eigenschaften des gesinterten Produkts nach Magnetisierung	Eigenkoerzi-
	Gew. (g)	Durchs..	12,292	2,769	30,375	90	Max. Energie- Prod. (BHT_1110x (lO GaußxOersted)	tivkraft _mH_c(K Oe)
1	1 7,760	12,241	2,743	26,80	91	8 (geschätzt)	-19,7
2	2,5 12,241	12,320	2,692	94	8 (geschätzt)	>-ll,6
3	2,5 !l2,19	12,266	^J~2,680	Prohe g( brochen	8 (geschätzt)	-15,5 1
4	2,5	12,595	2,730	91		-13,5
5	2,5	12,292	2,670	94	7,5 (geschätzt)	-20,8
6	2,5	6,806	2,670	93	7,5 (geschätzt)	-19,2
7	2,5	6,125	2,695	93	8 (geschätzt)	-20,0
8	2,5	7,148	2,828	83	7,5 (geschätzt)	-17,5
9	2,5	gernesse	2,743	90	7,5 (geschätzt)	-20,8
10	2,5	6,125	29,20	92	8 (geschätzt)	-21,0
11	8,319	6,151	26,137	91,4	15	>-12
12	5,966	6,730	25,27	83	10,8
13	7,24	-	13,4	>-12 ^
14	nicht	91	—	-15,2
15	0,42	90	14,8	>-12
16	6,92	83 *	16	>-12
17 (Kon trolle	6,73 I i	6	-1,7

10 9 8 4 7/130?

"²⁰" 21215 η

Tabelle I zeigt, daß durch die Sinterung des Preßlings ein gesintertes Produkt erzeugt wird, das etwa das gleiche wiegt, wie der Preßling, was darauf hindeutet, daß kein Verlust der Kobalt- und Samariumbestandteile stattgefunden hat. Dagegen unterliegt der Preßling während des Sinterns einer gewissen Schrumpfung, was durch die Packung de's gesinterten Produkts veranschaulicht wird, die bei jedem Versuch erheblich höher ist als die Packung des Preßlings. Bei den Versuchen 1 bis 10 wurde das Energieprodukt aufgrund der geometrischen Begrenzungen des Erzeugnisses geschätzt.

Die Versuche 1 bis l6 »Veranschaulichen die erheblich besseren magnetischen Eigenschaften, die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu den Ergebnissen des Versuchs Nr. 17 erhalten werden, bei dem keine Zusatzlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wurde.

Die Untersuchung der gesinterten Produkte der Versuche Nr. 5 und i6 durch metallographische Standardanalyse zeig*, daß in jedem Produkt zwei Phasen vorhanden waren. Mikroskopische Aufnahmen eines polierten Querschnittes jedes Produktes zeigten, daß die Poren im wesentlichen nicht untereinander in Verbindung standen und daß eine Hauptmenge der einen Phase zusammen mit einer kleineren Menge einer zweiten Phase vorhanden war und daß Spuren einiger weiterer Phasen vorhanden zu sein schienen. Ferner können unter einem Lichtmikroskop sowie unter einer Rö'ntgen-Mikrosonde in einer Anzahl der Poren Materialablagerungen festgestellt werden, die bei hohen Temperaturen flüssig gewesen zu sein scheinen. Ferner waren nahezu alle Körner jedes gesinterten Produkts abgerundet und hatten eine glatte Fläche, die eine flüssig gesinterte glatte Fläche zu sein schien. Die durchschnittliche Korngröße jedes gesinterten Produkts betrug etwa 7 /u.

1098/4 7/130?

21215U

Die Untersuchung eines polierten Querschnittes des gesinterten Produkts des Kontrolle oder Vergleichsversuchs Nr. 17 durch metallographische Standardanalyse zeigte nur eine einzige intermetallische Phase. Die chemische Naßanalyse der Vergleichs- oder Kontrollprobe zeigte einen Samariumgehalt von 33 Gew.-^.

Nach Alterung des gesinterten Produkts des Versuchs Nr. 1 über 400 Stunden bei einer Temperatur von 150° C an Luft wurde seine Eigenkoerzitivkraft bestimmt und für unverändert befunden. Dies veranschaulicht die außerordentlich stabilen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Dauermagneten.

BEISPIEL 2

Bei diesem Beispiel wurde die Stabilität der magnetischen Eigenschaften des gesinterten Produkts des Beispiels 1 bestimmt.

Das gesinterte Produkt des Versuchs Nr. 14 von Beispiel 1 hatte eine Eigenkoerzitivkraft von 15200 Oersted. Dieses Produkt wurde dazu verwendet, die Proben für Beispiel 2 in Teilchenform zu liefern. Zunächst wurde das Produkt mittels Mörser und Stößel zu einer Teilchengröße zwischen 210 und 420 Mikron zermahlen. Die Koerzitivkraft eines Teils dieses zermahlenen Stoffes wurde für eine Zeitdauer von 17 Stunden in einem Ofen bei einer Temperatur von 150° C an Luft angeordnet. Seine Koerzitivkraft wurde dann festgestellt, und die Ergebnisse sind in dem Versuch Nr. 18 in Tabelle II gezeigt. Für den Versuch Nr. 19 in Tabelle II wurde der verbleibende Teil des zermahlenen Stoffes weiter in der gleichen Weise zermahlen, um ein Pulver zu erzeugen, dessen Teilchengröße zwischen 42 und 210 Mikron betrug, und sodann wurde ebenso verfahren, wie bei dem Versuch Nr. 18.

109847/1302

" ²² " 2 1 2 Ί 5 U

Für Versuch Nr. 20 wurde der verbleibende Stoff auf eine Teilchengröße von weniger als 42 Mikron zermahlen, und sodann wurde in der gleichen Weise verfahren, wie bei Versuch Nr. 18.

Bei allen Versuchen in Tabelle II wurde die Eigenkoerzitivkraft des gesinterten Pulvers aus Kobalt und seltenem Erdmetall bei Zimmertemperatur in der gleichen Weise gemessen. Ein Teil des Pulvers wurde für die magnetische Messung dadurch vorbereitet, daß es in einen Körper aus geschmolzenem Paraffinwachs in einer kleinen Glasrohre eingeführt wurde und das Wachs in einem ausrichtenden magnetischen Feld von etwa 17 500 Oersted abgekühlt wurde, bis das Paraffin erstarrt war. Die Eigenkoerzitivkraft jeder derartig hergestellten Probe wurde dann nach Magnetisierung in einem Feld von 17 500 Oersted gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II gezeigt.

TABELLE II

Vers. Gesintertes Eigenkoerzitiv- Eigenkoerzitivkraft

Nr. Produkt kraft (H, KOe) (H , KOe)

Teilchengröße frisch gemahlen nacfi 17 Stunden Mikron ca. 150 an Luft

18 210 - 420 14,2 14,2

19 42 - 210 11,5 10,0

20 <42 11,5 8,2

Tabelle II zeigt die gute Stabilität der erfindungsgemäß hergestellten dauermagnetischen Stoffe. Nach ausgiebiger Wärmealterung an Luft zeigte das Produkt des Versuchs Nr. keine Änderung der Koerzitivkraft, und das Produkt des Versuchs Nr. 19 zeigte einen sehr geringen Verlust der Koerzitivkraft. Versuch Nr. 20 zeigte einen gewissen Verlust

1 09847/ 1 302

" ²³ " 2 1 2 1 5 U

der Koerzitivkraft und deutete darauf hin, daß ein Stoff mit sehr kleiner Teilchengröße weniger stahile magnetische Eigenschaften hat.

Der gesinterte Stoff in Teilchenform gem. Tabelle II ist besonders geeignet zur magnetischen Ausrichtung und Bindung in einem Grundstoff, um einen stabilen Dauermagneten zu ergeben.

BEISPIEL 5

Bei diesem Beispiel wurden die magnetischen Eigenschaften der gesinterten Produkte bestimmt, die aus drei verschiedenen Kobalt-Samarium-Mischungen gebildet wurden.

Teile des in Beispiel 1 beschriebenen Grundlegierungspulvers (66,7 Gewichtsprozent Kobalt und 33»3 Gewichtsprozent Samarium) und des Zusatzlegierungspulvers (40 Gewichtsprozent Kobalt und 60 Gewichtsprozent Samarium) wurden verwendet, um die drei Mischungen dieses Beispiels herzustellen. Für den Versuch Nr. 21 wurden 13*12 g der Grundlegierung mit 0,88 g der Zusatzlegierung vermascht, um eine Mischung zu bilden, die sich zu 65 Gewichtsprozent aus Kobalt und 35 Gewichtsprozent aus Samarium zusammensetzte. Für den Versuch Nr. 22 wurden 12,08 g der Grundlegierung mit 1,92 g der Zusatzlegierung vermischt, um eine aus 63 Gewichtsprozent Kobalt und 37 Gewichtsprozent Samarium bestehende Mischung zu bilden. Für den Versuch 23 wurden 11,04 g der Grundlegierung mit 2,96 g der Zusatzlegierung vermischt, um eine aus 6i Gewichtsprozent Kobalt und 39 Gewichtsprozent Samarium bestehende Mischung zu bilden. Jede Mischung wurde in der gleichen Weise gebildet und zu Stäben mit im wesentlichen der gleichen Grosse geformt, wie es für den Versuch Nr. 11 des Beispiels 1 offenbart wurde. Jeder Stab wurde bei einer Temperatur von HOO⁰C l/2 Stunde lang gesintert. Die Packung bei Versuch Nr. 21 (35 '/o Samarium) betrug 84 %, bei Versuch i\r. 22 (37 ^c/₀ Samarium)

10 9 8 Λ 7 / 1 302

21215U

89 % und bei Versuch Nr₀ 23 (39 % Samarium) 87 #. Jeder Stab wurde bei Zimmertemperatur in einem Feld von 100 Kilo-Orsted magnetisiert. Jeder Stab wurde dann unter Verwendung der besonderen in Fig. 2 geigten magneti^ierenden Felder entmagnetisiert, und seine Magnetisierung k'JfH in diesem Feld wurde bestimmt. Da sich bei keinem der 3⁺.äbe ein Gewichtsverlust ergab, waren ihre Kobalt- und Sämte-lumgehalte die gleichen, wie bei der Mischung, aus der sie gebildet wurden₀

In Fig. 2 ist die Abszisse des bingramms das magnetische Feld (H) in Kilo-Örsted und die Ordinate ist die Magnetisierung 47ΓΜ in Kilo-Gauss. Aus den Ent^ngnetisierungskurven in Fig. 2 ist ersichtlich, dass das jTr-.-.dukt des Versuchs 22 mit einem Gehalt von 37 Gewichtsprozenx -i^r^rium die besten magnetischen Eigenschaften hat. Dies wird insbesondere durch seine hohe Exgenkoerzifivkraft veranschaulicht. Wie es aus dem Zustandediagramm der Fig. 1 ersichtlicht ist, besteht dieses Produkt bei der Sintertemperatur von 1100 C sowie bei der Zimmertemperatur aus einer Hauptmenge des einphasigen intermetallischen Co-Sm, d.h„, zu etwa 95 Gewichtsprozent des Produktes, und einer kleineren Menge der Co₇Sm₃-Phase, d.h;, etwa 5 Gewichtsprozent des Produktes. Eine Röntgenbeugungsanalyse des Produktes zeigte, dass es zwei Phasen aufweist»

Fig. 2 zeigt schlechte magnetischeEigenschaften für das gesinterte Produkt des Versuchs 21, das sich aus 65 Gewichtsprozent Kobalt und 35 Gewichtsprozent Samarium zusammensetzt, welches nach Fig. 1 die Zusammensetzung für eine einzige intermetallische Phase ist. Die mikroskopische Analyse des Produkts des Versuchs 21 zeigte, dass es einphasig ist.

- 25 -

7/1302

21215H

BEISPIEL

Bei diesem Beispiel waren die Verfahrensweise und die Stoffe im wesentlichen die gleichen, wie bei Beispiel 1 für die Herstellung der verdichteten Scheibe des Versuchs Nr. 1, und eine Reihe von Sintergängen wurden im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei Versuch Nr. 1 des Beispiels 1 durchgeführt.

Eine chemische Nassanalyse der anfänglichen Kobalt-Samarium-Mischung in Pulverform, sowie des gesinterten Produktes jedes Sinterganges zeigte, dass die gesinterten Produkte jeweils den gleichen Gewichtsanteil an Samarium hatten, wie das Ausgangspulverο

BEISPIEL 5

Bei diesem Beispiel wurde ein Dauermagnet gebildet, der aus dem gesinterten Pulver gemäss der vorliegenden Erfindung bestand, das in einem Metallgrundstoff verteilt war.

Ub eine gründliche Mischung zu erzeugen, wurde das gesinterte Pulver des Versuchs Nr. 18 aus Beispiel 2 zunächst entmagnetisiert, indem es für 10 Minuten auf eine Temperatur von 900⁰C erwärmt wurde. Da· entHagnetisierte Pulver wurde dann mit einem Aluminiumpulver mit einer Teilchengrösse von -100 Mesh (U.S. Standard Screen Size) vermischt, UK eine Mischung herzustellen, die zu 80 Vol.-% aus gesintertem Pulver und 20 Vol.-# aus Aluminiumpulver bestand.

Von der Mischung wurde mit Isopropylalkohol eine Aufschlämmung zubereitet und in einer Gesenkpresse in einem ausrichtenden magnetisierenden Feld von 15 Kilo-Örsted angebracht und unter einem Druck von 14000 kg/cm (200 K psl verdichtet. Der sich ergebende verdichtete Körper hatte

- 26 -10 9 8 4 7/1302

2 1 21 5 H.

einen Durchmesser von 8,5344 ram und eine Länge von 8,915²I nun. Nach seiner Magnetisierung in einem Feld von 15 Kilo-Örsted hatte der sich ergebende Magnet eine offene Stromkreis-Induktion B von 2395 Gauss.

.BEISPIEL 6

Eine Grundlegierungsschmelze und eine Zusatzlegierungsschmelze wurden unter gereinigtem Argon durch Lichtbogen-Schmelzung gebildet und in Blöcke gegossen. Die Grundlegierung wurde aus 68 Gewichtsprozent Kobalt, 16 Gewichtsprozent Samarium und l6 Gewichtsprozent Zerium-Mischmetall gebildetο Die Zusatzlegierung wurde aus 40,8 Gewichtsprozent Kobalt und 59»2 Gewichtsprozent Samarium gebildet. Jeder Block wurde in derselben Weise wie bei Beispiel 1 zu einem Pulver umgeformt, dessen Teilchen einen Durchmesser von etwa 1 bis 10 Mikron bei einer durchschnittlichen Teilchengrösse von etwa 6 Mikron hatten.

24,48 g der Grundlegierung wurden mit 5»51 g der Zusatzlegierung vermischt, um eine ia wesentlichen gründliche Mischung zu bilden, die sich aus 63 Gewichtsprozent Kobalt und 37 Gewichtsprozent seltenem Erdmetall zusammensetze.

7,83 g dieser Mischung wurden in eine» ausrichtenden Magnetischen Feld von 60 Kilo—Örsted ausgerichtet und dann unter einem Druck von 14000 kg/cm (200 K psi) zu einem Stab verdichtet, der einen Durchmesser von 7»315 ■*»» eine Länge von 27,305 mm und eine Packung von 79 % hatte. Der Stab wurde l/2 Stunde lang bei einer Temperatur von 1050 C gesintert. Bei Beendigung der Sinterung hatte der Stab einen Durchmesser von 7,214 mm, eine Länge von 25,908 mm und eine Packung von 87 %<, Er wog ebenfalls 7,83 g, was darauf hindeutet, dass während des Sinterns kein Materialverlust aufgetreten ist» Nachdem der gesinterte Stab in einem Feld

- 27 1 09847/ 1 302

21215U

von lö,5 Kilo-örsted magnetisiert wurde, hatte er eine Eigenkoerzitivkraft H von 4600 ürsted und eine offene Stromkreis-Induktion B von bibO Gauss in einem sellDst-• entmagnetisierenden Feld von —300 ürsted.

1098^7/1302

Claims

21215H

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Erzeugung gesinterter intermetallischer Verbindungen aus Kobalt und seltenem Erdmetall, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilchenmischung einer Grundlegierung aus Kobalt und seltenem Erdmetall und einer Zusatzlegierung aus Kobalt und seltenem Erdmetall gebildet wird, wobei die Grundlegierung bei Sintertemperatur als eine intermetallische COj-R-Phase in festem Zustand besteht und die Zusatz-Coü-Legierung bei Sintertemperatur als eine zumindest teilweise flüssige Phase besteht, und wobei die Grundlegierung und die Zusatzlegierung dazu verwendet werden, eine Mischung zu bilden, die einen Gehalt an Kobalt und seltenem Erdmetall aufweist, der im wesentlichen den Gehalten des gesinterten Endproduktes entspricht, dass die Mischung zu einem Pressling verdichtet wird und der Pressling in einer im wesentlichen neutralen Atmosphäre gesintert wird, um ein gesintertes Produkt zu erzeugen, das einen Hauptanteil der intermetallischen Οο,-R-Phase und bis zu 35 Gewichtsprozent des Produktes einer zweiten intermetallischen CoR-Phase enthält, die einen reicheren Gehalt an seltenem Erdmetall aufweist als die Co_R-Phase, wobei R ein seltenes Erdmetall ist oder seltene Erdmetalle sind.

2. Verfahren zur Herstellung gesinterter intermetallischer Verbindungen aus Kobalt und seltenem Erdmetall nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungen aus Kobalt und seltenem Erdmetall Kobalt-Samarium-Legierungen sind.

- 29 1 0 9 8 Λ 7/1302

21 21 5 H

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundlegierung einen Samariumgehalt von 32 bis 36 Gewichtsprozent hat.

4„ Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundlegierung im wesentlichen Co₁-Sm ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzlegierung einen Samariumgehalt von etwa 46 bis etwa 65 Gewichtsprozent der Zusatzlegierung aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus etwa 62 Gewichtsprozent Kobalt und 38 Gewichtsprozent Samarium besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sintertemperatur etwa 950 bis etwa 1200⁰C beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundlegierung aus Kobalt und seltenem Erdmetall eine Kobalt—Samarium-Zerium-Mischnetall-Legierung ist«

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung der Mischung zu einem Pressling in einem ausrichtenden magnetisierenden Feld durchgeführt wird.

10. Gesintertes Erzeugnis aus Kobalt und seltenem Erdmetall, gekennzeichnet durch einen Hauptanteil an intermetallischer CoJR-Phase und bis zu etwa 35 Gewichtsprozent einer CoR-Phase, die einen reicheren Gehalt an seltenem Erdmetall aufweist, als die Co-R-Phase, wobei R ein seltenes Erdmetall ist oder seltene Erdmetalle sind, und wobei ein erheblicher Anteil des gesinterten Produktes flüssiggesinterte, geglättete Flächen hat.

- 30 -

109847/ 1 302

21215U

llo Gesintertes Produkt aus Kobalt und seltenem Erdmetall nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es Kobalt-Samarium ist.

12. Gesintertes Produkt aus Kobalt und seltenem Erdmetall nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es Kobalt-Samarium-Zerium-Mischmetall ist.

13. Gesintertes Produkt aus Kobalt und seltenem Erdmetall nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es in Teil— chenform vorgesehen ist.

Ik, Aus dem gesinterten Produkt nach den Ansprüchen 10 bis 13 gebildeter Dauermagnet.

15. Dauermagnet, dadurch gekennzeichnet, dass er aus dem in Teilchenform bestehenden Produkt nach Anspruch 13 und einem biegsamen Bindemedium gebildet ist»

16. Dauermagnet, dadurch gekennzeichnet, dass er aus dem in Teilchenform vorgesehenen Produkt nach Anspruch 13 gebildet ist, das in einem Metallgrundstoff verteilt ist.

17. Dauermagnet nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallgrundstoff Aluminium ist.

109847/1302

Leerseite