DE2140319B2 - Flexible Permanentmagnete - Google Patents

Description

magnete

Flexible Permanentmagnete werden seit langem durch Vermischen von Ferritteilchen mit flexiblen Polymeren oder kautschukartigen Polymerisaten hergestellt. Die vielseitigsten Magnete dieser Art werden *₅ nach dem in der USA.-Patentschrift 2 999 275 beschriebenen Verfahren hergestellt. Hierbe werden plättchenförmige Teilchen in der Größe der We.ßschen Bezirke aus Bariumferrit nut einer bevorzugten Magnetisierungsrichtung senkrecht zu den beiden parallelen Oberflächen mit einem vulkanisierbaren kautschukartigen Polymerisat in einer Menge bis zu etwa 65 Volumprozent des Gesamtvolumens des Gemisches in einem Kautschukwalzenm.scher gemischt. Mechanische Kräfte, die bei dem Walzvorgang auftreten. verursachen eine fortschreitende Ausrichtung der Ferritplättchen parallel zur Oberfläche des Walzfells. Die erhaltenen dünnen Platten können ausgehartet und als solche magnetisiert werden, oder sie können zu Laminaten einer gewünschten D.cke verarbeitet werden. Magnete, die aus den Platten oder Lam.naten ausgestanzt werden, können eine remanente Induktion von 2.00 Gauß, eine Koerzitivkraft H, von 1200 Oersted und ein Energieprodukt BH_mai von 0,9 · 10⁶ Gauß-Oersted in der bevorzugten Magnetisierungsrichtung aufweisen. Magnete, die gegenwärtig in d.eser Weise großtechnisch hergestellt werden, besitzen etwas hohere Werte, was vielleicht teilweise auf die Behandlung des. Ferrits mit einer wäßrigen Säurelösung gemäß der USA.-Patentschrift 3 387 918 zurückzuführen ist. Derartige Magnete heben gewöhnlich eine remanente Induktion von 2150 Gauß, eine Koerzitivkraft H_c von 1750 Oersted, eine Eigenkoerzitivkraft H_el von 3000 P
dem j

^erzf ^ ^r Erfindung ist es, flexible Permanentverbesserten magnetischen Werten zu ^v, _SDezieiien Bariumferritteilchen und

nicht magnetischen Matrixmasse , nie

^be*^e°!"· _{nd der} Erfindung ist somit die Verwendung ^Oe|^en^£_ferritteii_chen, die durch Umsetzen von von B.³"™™ _{0 Te}ji_chen mit einer spezifischen J"^?™'⁸^"Ostens 15 m*/g mit BaCO₃ oder dner Bariumoxid liefernden Bariumverbindung in entsprühenden Mengenverhältnissen in Gegenwart von 075Ws 1,75 Gewichtsprozent einer Bleiverb.ndung a -™ Γ hk 6 Gewichtsprozent eines Flußmittels und von 1 °» _{85O bis} , _l00^cC zu einem

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Patentschiift 284 335 ist ein

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aus Fe₂O₃ und

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mittel auf .y^emP^erf^ur^ⁿ "öderen auch Bleiverbin-Als Flußmittels, nd unte ^^omagnetischen düngen genannt. Die ^er'^ial™ „_{u VQ} ⁶ _{n sinter}.

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Aus der
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Kunstharz vom Typ des Polyvinylchlorids eingearbe,-tet und durch eine enge öffnung zu langgestreckten Fcirmkörpern extrudiert werden können. Die Scherkräfte während des Extrudierens bringen die Ferntplättchen zu einer mechanischen Orient.erung oder Ausrichtung. Gegebenenfalls wird die extrud.erte Masse zwischen Walzen gequetscht und gleichzeitig einem Magnetfeld ausgesetzt, so daß die Kraftl.n.en senkrecht zur Oberfläche der Masse ausgerichtet wer-

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Werte in geringfügigem Ausmaß weiter erhöht, was lieh durch Energieprodukte in der Größenordnung 1,5 bis 1,6 · !O⁶ Gauß-Oersted ausweist.

Wenn eine magnetische Orientierung mit der mechanischen Orientierung kombiniert wird, soll die Magnetmasse dem Magnetfeld zu einer Zeit ausgesetzt werden, bei der die Matrixmasse halbflüssig ist. Die magnetische Orientierung erfolgt so lange, bis die Matrixmasse zu einer Konsistenz verfestigt ist, bei der die Ferritteilchen an Ort und Stelle festgehalten werden. Wenn die Matrixmasse ein thermoplastisches Polymer ist, wird das Magnetfeld zweckmäßig angewendet, solange das Polymer noch heiß ist, und gleichzeitig die mechanische Orientierung durchgeführt, wie dies in der USA.-Patentschrift 3 3 P. 763 beschrieben ist. Das thermoplastische Polymere soll anschließend schnell abgekühlt werden, um zu verhüten, daß die Teilchen aus der orientierten Lage herausgedreht werden.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

20

22,2 kg nadeiförmiger Teilchen von U-Fe₂O₃ mit einer spezifischen Oberfläche von 26,4 m²/g, 4,95 kg as BaCO₃, 0,29 kg PbO und 1,15 kg NaF wurden in einem Trockenmischer 2 Minuten bei 1300 U/Minute gemischt. 3,6 kg des trockenen Gemisches wurden in einen mit Gas beheizten Calcinier-Drehofen 1 Stunde *uf 95O^CC erhitzt.

4800 ml 5%ige Salzsäure wurden in einem Glaskolben auf 95⁰C erhitzt und mit 1440 g der erhaltenen Bariumferritteilchen versetzt. Die Aufschlämmung wurde 15 Minuten bei einer Temperatur von 87 bis 93⁰C gerührt. Danach wurde die wäßrige Lösung dekantiert und der Ferrit 5mal mit warmem Wasser und einmal mit Aceton gespült und in einem Luftumwälzofen bei 150^cC getrocknet. Die als Produkt erhaltenen Bariumferritteilchen s,ind langgestreckte Plättchen mit einer Größe, die im allgemeinen unter I μίτι liegt.

Während der Säurebehandlung trat ein Gewii.!..3-verlust von 13 bis 15% auf, der als ausreichend gering hinsichtlich der besseren Ergebnisse angesehen werden muß, die auf die Säurebehandlung zurückzuführen sind. Obwohl eine energischere Säurebehandlung die magnetischen Werte weiter erhöhen könnte, wird ein Gewichtsverlust von mehr als etwa 20% als wirtschaftlich nicht tragbar angesehen.

Zur Herstellung flexibler Magnete wurden die folgenden Bestandteile verwendet:

ansteigendem Walzenabstand durch die Walzen laufengelassen bis ein Laminat aus 32 Schichten einer Dicke von etwa 3,5 mm erhalten worden war. Dieses Laminat wurde erneut durch die Walzen mit allmählich vermindertem Walzenabstand gegeben, bis die Dicke des Laminats auf 3,2 mm vermindert worden war.

Einen Tag später wurde die erhaltene Platte wiederholt durch die Walzen mit allmählich vermindertem Walzenabstand gegeben und auf eine Dicke von 1,3 mm ausgewalzt und dann wiederholt aufeinandergelegt und durch die Walzen mit allmählich ansteigendem Walzenabstand gegeben, bis ein Laminat aus 32 Laminatschichten und einer Dicke von 3,5 mm erhalten worden war, das schließlich durch weiteres Walzen aus eine Dicke von 3,2 mm gebracht wurde. Die fertige Laminatplatte wurde in einem Luftumwälzofen bei 150⁰C I Stunde vulkanisiert.

Aus der gehärteten Platte wurden 2 Scheiben von 1,3 cm Durchmesser ausgestanzt und zur Prüfung der magnetischen Werte aufeinandergesetzt. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten (Durchschnittswerte von 3 identischen Ansätzen):

B_r 2520 Gauß

Hc 2100 Oersted

Hh 3310 Oersted

BHmax 1,45 · 10^β Gauß-Oersted

Säurebehandelte Bariumferritteilchen. 3250 g Butadien-Acrylnitril-Copolymerisat

mit mittlerem Nitrilgehalt 260 g

Zinkstearat 7 g

Schwefel 2,5 g

Benzothiazyldisulfid als

Beschleuniger 5,2 g

Das kautschukartige Copolymerisat und Zinkstearat wurden in einem Banbury-Mischer vermischt, wobei allmählich das Bariumferrit zugesetzt wurde. Das Gemisch wurde pulverisiert und zusammen mit Schwefel und dem Beschleuniger in einen Trockenmischer gebracht. Nach 5 Minuten wurde das Gemisch zwisehen kalten Walzer. (Walzenabstand 0,4 mm, Walzenverhältnis 1:1) zu einem Fell ausgewalzt. Das Fell wurae wiederholt aufeinandergelegt und bei allmählich

Beispiel 2

Es wurde ein Permanentmagnet aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

Bariumferritteilchen von Beispiel 1 .135,0 g

cis-l,4-Polyisopren 12,62 g

Stearinsäure 0,255 g

Paraffinwachs 0,48 g

Schwefel 0,194 g

Aktiviertes Dithiocarbamat als Beschleuniger 0,505 g

Der Kautschuk wurde mit der Stearinsäure und dem Wachs auf einem kalten Zweiwalzenstuhl (2 Walzen von 7,5 cm Durchmesser und 20 cm Länge, Walzenverhältnis 1:1) zu einem Fell ausgewalzt, wobei anfangs der Walzenabstand 0,4 mm betrug. Der Ferrit wurde zu dem Fell gegeben, während der Walzenabstand allmählich erhöht wurde, um die Walze an die größere Masse anzupassen. Nachdem der gesamte Ferrit zugegeben war, wurden Schwefel und der Vulkanisationsbeschleuniger zugegeben. Das erhaltene Fell, das in diesem Stadium eine Dicke von etwa 1,8 bis 1,9 mm hatte, wurde wiederholt gedoppelt und durch die Walzen gegeben, bis ein Laminat von 32 Schichten einer Dicke von etwa 2,3 mm erhalten worden war. Dieses Laminat wurde, ohne es zu falten, erneut durch die Walzen gegeben, um die Dicke auf etwa 2,1 mm zu senken.

Ein Stück dieser Platte wurde in einen Aluminiumkasten gegeben, der von einem Heizmantel umhüllt war, und einem Magnetfeld von 13,5 Kilogauß senkrecht zur Oberfläche ausgesetzt. Die Feldrichtung wurde 6mal umgekehrt und danach konstant gehalten, während die Temperatur innerhalb 40 Minuten bis auf 15O⁰C gebracht wurde. Nach weiteren 30 Minuten bei 150^cC wurde die Platte innerhalb etwa 45 Minuten auf 50⁰C abkühlen gelassen, wonach das Magnetfeld abgeschaltet und die Platte aus dem Kasten genommen wurde.

magnetischen Eigenschaften aufeinandergesetzt. Es In den obigen Beispielen machten die 3ariumferrit-

wurden folgende Ergebnisse erhalten: teilchen etwa 64 Volumprozent des Magnetmatcrials

η 2570 Gauß ^aus· Diese Menge ergibt hervoiragende magnetische

He ".'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'. ^2260 Oersted ^Werte" Gemäß der U S A.-Patentschrift 2 999 275 sollen

ff 39QQ Qersted ⁵ die Ferritteilchen wenigstens 55 Volumprozent, vor-

BH_nax '■ '■'.'. '.'■ '■'. '■!'. '■'. '■'■ 1.55 - 10« Gauß-Oersted 2"gsweise über 60 Volumprozent des Magneimaterials

ausmachen, um brauchbare hohe magnetische Werte

Dieses Beispiel zeigt die Wirksamkeit der Verwen- zu erzielen. Über etwa 65 Volumprozent können die dung von NaF als Flußmittel. Andere Flußmittel sind erhaltenen Magnete ein geringeres Widerstandsverin der australischen Patentschrift 284 335 auf den S. 9 io mögen und eine geringere Flexibilität aufweisen, als und 10 wiedergegeben. erwünscht ist. In jedem Fall soll ein flexibler Magnet

Aus der gehärteten Platte wurden 3 Scheiben von von 3 mm Dicke das Biegen über einen Dorn von 1,3 cm Durchmesser ausgestanzt und zur Prüfung der 13 cm ohne Reißen aushalten.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung von Bariumferritteilchen, die durch Umsetzen von nadeiförmigen a-Fe^-Teilchen mit einer spezifischen Oberfläche von mindestens 15 m*/g mit BaCO₃ oder einer Bariumoxid liefernden Bariumverbindung in entsprechenden Mengen-Verhältnissen in Gegenwart von 0,75 bis 1,75 Gewichtsprozent einer Bleiverbindung und von 1 bis 6 Gewichtsprozent eines Flußmittels bei einer Temperatur von 850 bis 1100⁰C zu einem Ferrit der verallgemeinerten Formel BaFe₁₂O₁₉ und anschließendes Behandeln der Masse mit wäßriger Säurelösung zur Entfernung unerwünschter Reaktionsprodukte und nicht umgesetzter Stoffe hergestellt worden sind, für flexible Permanentmagnete.

   Magnete, die nach dem Verfahren der USA.-PaSschrirt 2 999 275 hergestellt worden sind, haben

   n"f !Xbliche wirtschaftliche Bedeutung erreicht, η", S we'Send auf ihre Flexibilität und Zähigkeit Dies ^ffl:r«_vrfonntakeit und Schneidbarkeit auf und aui ι « ' zurückzuführen. Einige wichtige

   genaue

   _takeit und Sch zurückzuführen. Einige wichtige *^ _dungen für flexible Magnete erfor-

   _höhere magnetische Werte, wie sie bisher non