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Gesinterte intermetallische Verbindung und daraus hergestellte Magneten
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Dauermagneten
und insbesondere auf neuartige gesinterte intermetallische Verbindungen mit besonders
vorteilhaften Eigenschaften und daraus hergestellte Dauermagneten.
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Dauermagneten, d.h. harten magnetische Stoffe, wie z.B. intermetallische
Verbindungen aus Kobalt und seltenm Erdmetall sind von technologisoher Bedeutung,
da sie einen hohen konstanten magnetischen Fluß in Abwesenheit eines erregenden
Magnetfeldes oder von elektrischem Strom zur Erzeugung eines derartigen Feldes aufrechterhalten
können
Intermetallische Verbindungen aus Kobalt und seltenem Erdmetall
bestehen in einer Vielzahl von Phasen. Die dauermagnetischen Eigenschaften von intermetallischen
Magnetstoffen aus Kobalt und seltenem Erdmetall können im allgemeinen dadurch verstärkt
werden, daß der in Körperform vorhandene Stoff zu Pulver-zerkleinert wird, aber
in derartig fein verteilter Form sind diese Stoffe in Luft unstabil und ihre magnetischen
Eigenschaften verschlechtern sich nach kurzer Zeitdauer.
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Der Fachmann erhält ein weiteres und tiefergehendes Verständnis der
vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung bilden. In den
Zeichnungen sind Fig0 1 das Kobalt-Samarium-Zustandsdiagramm, Fig. 2 das Kobalt-Praseodym-Zustandsdiagramm.
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Es wird dabei angenommen, daß jedes Zustandsdiagramm bei 3000 C,
welches die in den Fig. i und 2 gezeigte niedrigste Temperatur ist, bei Zimmertemperaturen
im wesentlichen das gleiche ist0 Fig0 3 ein Diagramm, das Kurven zeigt, die die
Wirkung des Praseodymgehalts auf die magnetischen Eigenschaften von Dauermagneten
veranschaulicht, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, Fig0 4
ein Diagramm, das Entmagnetisierungskurven für einen erfindungsgemäßen Dauermagneten
aus Kobalt, Lanthan und Samarium und einen Dauermagneten aus Kobalt und Samarium
sowie eine B-Induktionskurve für den erfindungsgemäßen Dauermagneten aus Kobalt,
Lanthan und Samarium, und Fig, 5 eine Rückstoßkurve für einen erfindungsgemäßen
Dauermagneten aus Kobalt, Lanthan und Samarium Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist eine gesinterte intermetallische Verbindung aus Kobalt und seltenem Erdmetall
dadurch gekennzeichnet, daß das Kobalt kombiniert wird unit:
a)
Samarium und Praseodym so daß der Kobaltgehalt zwischen 61 und 64 % beträgt und
der Samarium- und-Praseodymgehalt zwischen 36 und 39 Gew.-% des Erzeugnisses liegt,
wobei der Praseodymanteil zwischen 10 und 90 GewO-% des Gehaltes an seltenem Erdmetall
beträgt, oder b) Samarium und Lanthan, so daß der Kobaltgehalt zu schen 61 und 66
% beträgt und der Samarium- und Lanthangehalt zwischen 34 und 39 Gew.-% des Erzeugnisses
beträgt, wobei der Lanthanbestandteil zwischen 10 und 90 Gew.-% des Gehaltes an
seltenem Erdmetall beträgt oder c) Samarium und Cerium, so daß der Kobaltgehalt
zwischen 60 und 66 GewO-% und der Samarium- und Ceriumgehalt zwischen 34 und 40
Gew.-% beträgt, wobei der Ceriumbestandteil zwischen 10 und 90 Gew. ?yo des Gehaltes
an seltenem Erdmetall beträgt, oder d) Samarium und Cerium-Mischmetall, so daß der
Kobaltgehalt zwischen 61 und 66 Gew.-% und der Samarium- und Cerium Mischmetallgehalt
zwischen 34 und 39 Gew.-% des Erzeugnisses beträgt, wobei der Cerium-Mischmetall-Bestandteil
zwischen 10 und 90 GewO-% des Gehaltes an seltenem Erdmetall beträgt.
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Die gesinterte intermetallische Verbindung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann in verschiedener Weise hergestellt werden, vorzugsweise wird jedoch
im wesentlichen das in der deutschen Patentanmeldung P 21 21 514c5 offenbarte Verfahren
angewendet Kurz gesagt, wird bei dem Verfahren gemäß der deutschen Patentanmeldung
P 21 21 514ç5 eine Teilchenmischung aus einer Grundlegierung aus Kobalt und seltenem
Erdmetall und einer Zusatzlegierung aus Kobalt und seltenem Erdmetall gebildet.
Die Grundlegierung besteht bei Sintertemperatur als eine einzige
intermetallische
Co5R-Phase in festem Zustand, wobei R ein seltenes Erdmetall ist0 Die Zusatzlegierung
aus Kobalt und seltenem Erdmetall hat einen reicheren Gehalt an seltenem Erdmetall
als die Grundlegierung, und ist bei Sintertemperatur zumindest teilweise in flüssiger
Form und erhöht damit die SintergeschwindigkeitO Die Mischung wird verdichtet, um
einen PreBling zu bilden der zu der gewünschten Dichte und Phasenzusammensetzung
gesintert wird0 Das gesinterte Endprodukt enthält eine größere Menge an intermetallischer
Co5R-Phase und bis zu 35 Gew.-% des Endproduktes einer zweiten festen intermetallischen
CoR-Phase, die einen reicheren Gehalt an seltenem Erdmetall hat, als die Co5R-Phase.
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Das gesinterte Produkt der vorliegenden Erfindung kann auch durch
ein Verfahren zur Bildung gesinterter Erzeugnisse hergestellt werden, bei dem eine
CoR-Zusatzlegierung verwendet wird, die bei Sintertemperatur in festem Zustand vorliegt
und einen reicheren Gehalt an seltenem Erdmetall hat, as die Grundlegierung.
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Zur Herstellung der neuartigen Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung
wird das Verfahren mit einer Grundlegierung durchgeführt, die bei Sintertemperatur
in festem Zustand vorliegt und die bei Sintertemperatur im wesentlichen oder vollständig
aus intermetallischer Co5R-Phase besteht, wobei R Samarium, Lanthan, Praseodym,
Cerium oder Cerium-Mischmetall ist oder vorzugsweise eine Mischung aus Samarium
und entweder Lanthan, Praseodym, Cerium oder Cerium-Mischmetall. Im wesentlichen
besteht die Grundlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung aus etwa 65 bis 70 Gew.-%
Kobalt und etwa 30 bis 35 GewO-% aus seltenem Erdmetall oder seltenen Erdmetallen,
oder, wenn Praseodym verwendet wird, aus etwa 65 bis 68 Gew.-% Kobalt und etwa 32
bis 35 Gew.-%0 seltenem Erdmetall oder seltenen Erdmetallen.
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Wenngleich diese Grundlegierung in ihrer Zusammensetzung verschieden
sein
kann, sollte sie eine Zusammensetzung haben, die zusammen mit dem Sinterzusatz die
beanspruchte Zusammensetzung des gesinterten Produktes gemäß der vorliegenden Erfindung
ergibt.
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Der Sinterzusatz gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Legierung
aus Kobalt und seltenem ErdmetallS die einen reicheren Gehalt an seltenem Erdmetall
hat, als die Grundlegierung. Vorzugsweise ist sie ferner eine Legierung, die bei
Sintertemperatur zumindest teilweise in flüssiger Form vorliegt, aber sie kann auch
in festem Zustand sein0 Typische Beispiele für Sinterzusätze sind Legierungen aus
Kobalt und Samarium, Kobalt und Lanthan, Kobalt, Samarium und Lanthan, Kobalt und
Praseodym, Kobalt, Samarium und Praseodym, Kobalt und Cerium, Kobalt, -Samarium
und Cerium, Kobalt, Samarium und Cerium-Mischmetall und Kobalt und Cerium Mischmetall.
In gewissen Fällen kann es.
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wünschenswert sein, daß das Erzeugnis zusätzliche Bestandteile an
seltenen Erdmetallen enthält, und dies kann dadurch erreicht werden, daß ein Sinterzusatz
verwendet wird, der die gewünschten Bestandteile ansseltenem Erdmetall enthält,
Die Sinter-Zusatzlegierung kann in ihrer Zusammensetzung verschieden sein, und kann
aus dem Zustandsdiagramm für das besondere Kobalt-seltene Erden-System oder emprisch
bestimmt werden. Wenn das Sintern mit flüssiger Phase erwünscht ists zeigt Fig0
1, daß es beispielsweise für das Sobalt-Samarium-System Phasen gibt, die bei einem
Temperaturbereich von etwa 950 bis 12000 C teilweise oder vollständig flüssig sind0
Jede Legierung innerhalb des in Fig0 1 gezeigten Bereiches, die bei der besonderen
Sintertemperatur zumindest eine teilweise flüssige Phase bildet, wäre ein zufriedenstellender
Sinterzusatz0 Wie beispielsweise in Fig0 1 gezeigt, kann der Samariumgehalt der
Co-Sm-Zusatzlegierung von etwa 46 GewO-%o der Zusatzlegierung nach oben veränderlich
sein.
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Wie durch Fig0 2 veranschaulicht ist, sollte ferner der CoPr-Sinterzusatz
für das Sintern in flüssiger Phase Praseodym in einer Menge enthalten, die größer
als etwa 44 Gew.-% bei einer Sintertemperatur unter etwa 10600 C ist.
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Wenn ein Sinterzusatz erwünscht ists der bei Sintertemperatur in
festem Zustand ists kann seine Zusammensetzung auch verschieden sein und aus dem
Zustandsdiagramm für das besondere System oder auch empirisch bestimmt werden0 Fig.
i zeigt beispielsweise, daß es bei dem Kobalt-Samarium-System eine Feststoffphase
gibt, die bei einer Temperatur-zwischen 950 und 12000 Samarium in einer Menge von
mehr als etwa 36 GewO-% enthalt, Genauer gesagt, reicht der Samariumgehalt der festen
Zusatzlegierung bei dem Kobalt-Samarium-System bei Temperaturen von 950 bis 1075°C
von etwa 36 bis etwa 55 Gew. -% der Zusatzlegierung, und bei Temperaturen zwischen
950 und 1200° kann die feste Zusatzlegierung einen Samariumgehalt von etwa 36 bis
etwa 45 Gew.-% der Zusatzlegierung haben. Eine Zusatzlegierung innerhalb dieser
Bereiche wäre eine zufriedenstellende Sinter-Zusatzlegierung, Im Bedarfsfall kann
der Sinterzusatz empirisch durch eine Anzahl von Verfahren ausgewählt werden, wie
zOB durch eine Analyse bei Sintertemperatur, d.h. durch Erwärmung von Proben verschiedener
Zusatzlegierungen auf die gewünschte Sintertemperatur, um zu bestimmen, welche Legierung
bei Sintertemperaturen in festem Zustand ist und welche zumindest teilweise flüssig
ist.
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Wenngleich geeignete Sinterzusatzlegierungen in einen allgemeinen
Zusammensetzungsbereich fallen, haben die bevorzugten Legierungen einen verhältnismäßig
geringen Gehalt an seltenem Erdmetall, so daß die unerwünschten Eigenschaften des
reinen seltenen Erdmetalles in der Zusatzlegierung so gering wie möglich gehalten
werden. Reines Samarium ist zoBo sowohl pyrophor als auch sehr streckbar und infolgedessen
schwer zu zermahlen und
mit der Grundlegierung zu vermischens da
es bestrebt ist, sich abzutrennen und auf den Boden des Behälters zu fallen.
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Eine Sinterzusatz-Go-Sm-Legierung mit einem Samariumgehalt von vorzugsweise
weniger als 70 Gew.-6,o ist jedoch bei Zimmertemperatur in Luft im wesentlichen
nichtreagierend, kann durch herkömmliche Verfahren zermahlen werden, und da sie
leicht magnetisch ist, haftet sie an der Grundlegierung an, so daß sich eine im
wesentlichen gründliche stabile Mischung ergibt.
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Je höher der Kobaltgehalt der Zusatzlegierung ist, desto stärker sind
ihre magnetischen Eigenschaften und desto stabiler ist die Teilchenmischung, die
sie mit der Grundlegierung bildet.
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Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen gesinterten Produktes können
die Grundlegierung und die Zusatzlegierung -aus Kobalt und seltenem Erdmetall durch
verschiedene Verfahren gebildet werden. Beispielsweise kanu jede Legierung dadurch
gebildet werden, daß das Kobalt und das seltene Erdmetall zusammen in den entsprechenden
Mengen durch Lichtbogen- oder Induktionsschmelzung in einer im wesentlichen neutralen
Atmosphäre, wie z.B. Argon geschmolzen werden, und daß man die Schmelze erstarren
läßt. Vorzugsweise wird die Schmelze zu einem Gußblock gegossen, Die in festem Zustand
vorliegenden Grund- und Zusatzlegierungen können in bekannter Weise zu der Teilchenform
umgewandelt werden. Diese Umwandlung kann in Luft bei Zimmertemperatur durchgeführt
werden, da die Legierungen im wesentlichen nichtreagierend sind. Beispielsweise
kann jede Legierung mittels Mörser und Stößel in Luft zermahlen werden und dann
durch Mahlen mit Hilfe von Strömungsmittelenergie in einer im wesentlichen neutralen
Atmosphäre zu feinerer Form pulverisiert werden0 Die Teilchengröße der Grund- und
Zusatzlegierungen aus Kobalt und seltenem Erdmetall, die zur Bildung der erfindungsgemäßen
Mischung
verwendet werden, kann verschieden sein. Für die meisten Verwendungszwecke beträgt
die Durchschnittsteilchengröße zwischen etwa 1 zur oder weniger bis etwa 10 µ.
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Größere Teilchen'können verwendet werden, aber wenn die Teilchengröße
erhöht wird, ist die erzielbare Maximalkoerzitivkraft geringer, da sich die Koerzitivkraft
im allgemeinen in umgekehrtem Verhältnis zu der Teilchengröße ändert. Je kleiner
die Teilchengröße ist, desto geringer ist die anzuwendende Sintertemperatur.
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Bei der Bildung der erfindungsgemäßen Mischung werden die Grundlegierung
und die Sinterzusatzlegierung jeweils in einer Menge verwendet, so daß die erhaltene
Mischung einen Gehalt an Kobalt und seltenem Erdmetall aufweist, der im wesentlichen
demjenigen des gewünschten gesinterten Endproduktes entspricht.
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Bei der Bildung der Mischung sollte jedoch ferner der Sinterzusatz
in einer Menge verwendet werden, die ausreicht, um das Sintern zu fördern. Diese
Menge hängt weitgehend von der besonderen Zusammensetzung der Zusatzlegierung ab
und kann empirisch bestimmt werden0 Allgemein gilt jedoch, daß die Sinterzusatzlegierung
in einer Menge von mindestens 0,5 Gew.-% der Mischung aus Grundlegierung und Zusatzlegierung
verwendet werden sollte.
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Je größer der Bestandteil an seltenem Erdmetall der Sinterzusatzlegierung
bei dem Sintern mit flüssiger Phase ist, desto flüssiger ist die Zusatzlegierung
bei Sintertemperaturen. Insbesondere kann für das Sintern mit flüssiger Phase eine
Sinterzusatzlegierung, die sich aus 40 % Kobalt und 60 % Samarium zusammensetzt,
in einer Menge zwischen 4 und 25 GewO~% der aus Grundlegierung und Zusatzlegierung
bestehenden Mischung verwendet werden, wobei die Grundlegierung aus etwa 65 bis
70 Gew.-% Kobalt und 30 bis 35 Gew.-% Samarium und Lanthan, oder Samarium und Cerium,
oder Samarium und Cerium-Mischmetallg oder aus 65 bis 68 GewO-% Kobalt und 32 bis
35 Gew.-% Samarium und Praseodym besteht0
Bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Grundlegierung die Zusatzlegierung in
jeder geeigneten Weise beigemischt, um eine im wesentlichen gründliche Teilchenmischung
zu erhalten. Die Teilchenmischung kann dann zu einem Preßling der gewünschten Größe
und Dichte durch eine Reihe von Verfahren gepreßt werden, wie z.B. hydrostatisches
Pressen oder unter Verwendung von Stahlgesenken. Die MischungDwird dann in Gegenwart
eines ausrichtenden magnetisierenden Feldes zusammengepreßt, das dazu dient, die
Teilchen entlang der Achse ihrer leichten Magnetisierbarkeit magnetisch auszurichten,
oder im Bedarfsfall kann die Mischung auch nach der magnetischen Ausrichtung der
Teilchen zusammengepreßt werden. Je größer die magnetische Ausrichtung der Teilchen
ist, desto besser sind die sich ergebenden magnetischen Eigenschaften. Vorzugsweise
wird der Preßvorgang durchgeführt, um einen Preßling mit einer möglichst hohen Dichte
zu erzeugen, da die Sintergeschwindigkeit umso größer ist, je höher die Dichte des
Preßlings ist. Preßlinge mit einer Dichte von etwa 40 % oder mehr der theoretischen
Dichte werden bevorzugt.
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Der Preßling wird gesintert, um einen gesinterten Körper gewünschter
Dichte zu erzeugen, Vorzugsweise wird der Preßling gesintert, um einen gesinterten
Körper zu erzeugen, beixdem die Poren im wesentlichen nicht miteinander in Verbindung
stehen.
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Dadurch, daß, die Poren des gesinterten Körpers nicht miteinander
in Verbindung stehen, werden die dauermagnetischen Eigenschaften des Erzeugnisses
stabilisiert, da das Innere des gesinterten Erzeugnisses oder des Magneten vor der
Außenluft geschützt ist.
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Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandten Sintertemperaturen
können verschieden sein0 Die Mindestsintertemperatur muß genügend hoch sein um zu
bewirken, daß das Sintern bei einem besonderen Kobalt-seltenen-Erden-System stattfindet,
d.h.
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sie muß hoch genug sein, um die Teilchen der Bestandteile zusammenzuballen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Sintertemperatur von etwa 1000 bis
1150° C geeignet, wobei eine Sintertemperatur zwischen 1100° C und 1125° C besonders
vorteilhaft ist.
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Vorzugsweise wird das Sintern so durchgeführt, daß die Poren des
gesinterten Erzeugnisses im wesentlichen nicht miteinander in Verbindung stehen.
Ein gesinterter Körper mit einer Dichte oder Packung von mindestens 87 % der theoretischen
Dichte ist im allgemeinen ein gesinterter Körper, bei dem die Poren im wesentlichen
nicht miteinander in Verbindung stehen.
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Dies ist durch metallographische Standardverfahren bestimmbar, wie
z.B. durch mit Hilfe von Durchleuchtungs-Elektronenmikroskopen angefertigte Aufnahmen
eines Querschnitts des gesinterten Produktes. Die maximale Sintertemperatur ist
vorzugsweise eine Temperatur, bei der ein nennenswertes Wachstum der Teilchen oder
Körner nicht stattfindet, da eine zu gro-ße Erhöhung der Korngröße die magnetischen
Eigenschaften, wie z,B, die Soerzitivkraft, verschlechtert0 Der Preßling wird in
einer im wesentlichen neutralen Atmosphäre, wie z0B0 Argon, gesintert, und bei Beendigung
des Sinterns wird das Produkt vorzugsweise ebenfalls in einer im wesentlichen neutralen
Atmosphäre auf Zimmertemperaturen abgekühlt. Die Dichte des gesinterten Produktes
kann verschieden sein. Die besondere Dichte hängt weitgehend von den gewünschten
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 miteinander
in Verbindung stehen, und dies ist für gewöhnlich bei einer Dichte oder Packung
von etwa 87 % der Fall. Für eine Reihe von Verwendungszwecken kann die Dichte zwischen
etwa 80 % und 100 % betragen. Für Verwendungszwecke bei geringen Temperaturen kann
beispielsweise ein gesinterter
Körper mit einer Dichte von etwa
80 % zufriedenstellend sein.
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Die bevorzugte Dichte des gesinterten Produktes ist die höchstmögliche
Dichte, bei der kein Kornwachstum hervorgerufen wird, was die magnetischen Eigenschaften
erheblich verschlechtern würde, da die magnetischen Eigenschaften umso besser sind,
je höher die Dichte ist. Für gesinterte Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung
wird eine Dichte von mindestens 87 % der theoretischen Dichte und bis zu etwa 96
% der theoretischen Dichte bevorzugt, um Dauermagneten mit im wesentlichen stabilen
geeigneten magnetischen Eigenschaften zu erzeugen.
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Das Sintern des Preßlings ergibt ein gesintertes Produkt, das etwa
das gleiche Gewicht hat, wie der Preßling, was daraufhin deutet, daß kein Verlust
oder kein nennenswerter Verlust an Kobalt- und seltenen Erden-Bestandteilen stattfindet.
Die chemische Standardanalyse eines gesinterten Produktes zeigt, daß der Gehalt
an seltenem Erdmetall und Kobalt durch das Sinterverfahren im wesentlichen unbeeinflußt
bleibt.
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Durch die Magnetisierung des erfindungsgemäßen gesinterten Produkts
werden Dauermagneten erzeugt, die besonders vorteilhafte magnetische Eigenschaften
aufweisen. Eine besondere Eigenschaft der erfindungsgemäßen Dauermagneten besteht
darin, daß ihre Festigkeit gegen Entmagnetisierung im wesentlichen erheblich höher
ist, als bei einem typischen Dauermagneten aus Kobalt und Samarium, doh. Co5Sm,
oder einem Dauermagneten aus Kobalt und Platin, der im wesentlichen in derselben
Weise aber ohne das seltene Erdmetall hergestellt ist0 Dieser erhöhte Widerstand
gegen Entmagnetisierung wird durch die Entmagnetisierungskurven für typische lanthanhaltige
Magneten veranschaulicht, wie es in Fig0 4 gezeigt ist, in der die Entmagnitisierungskurve
für den Dauermagneten aus Kobalt, Lanthan und Samarium wesentlich quadratischer
ist, als die Kurve des Kobalt-Samarium-Magneten0 Ein besonderer Vorteil der vorliegenden
Erfindung besteht darin, daß im allgemeinen Lanthan, Praseodym, Cerium
oder
Cerium-Mischmetall sehr viel häufigere und billigere Elemente als Samarium oder
Platin sind, wodurch die erfindungsgemäßen Dauermagneten für eine sehr viel größere
Anzahl von Verwendungszwecken verfügbar sind, als es bisher möglich war.
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Die Zusammensetzung der Legierung oder Legierungen aus Kobalt und
seltenem Erdmetall unter Verwendung von Lanthan, die zur Herstellung des gesinterten
Produktes verwendet werden, kann dahingehend abgewandelt werden daß Cerium, Neodym9
Praseodym oder Yttrium oder Mischungen dieser Elemente anstelle eines Teils des
Lanthanbestandteils verwendet werden, solange die geforderte Mindestmenge des Lanthans
in der Zusammensetzung des Endproduktes vorhanden ist, d.h., 10 Gewichtsprozent
des Gehalts an seltenem Erdmetall, um weitere neuartige gesinterte Produkte und
brauchbare Dauermagneten zu erzeugen. In den Fällen, in denen eines dieser zusätzlichen
seltenen Erdmetalle verwendet wird, ist das erfindungsgemäße Sinterprodukt mit abgewandelter
Zusammensetzung ein Kobalt-Samarium-Lanthan-Cerium-Produkt, ein Kobalt-Samarium-Lanthan-Neodym-Produkt,
ein Kobalt-Samarium-Lanthan-Praseodym-Produkt oder ein Kobalt-Samarium-Lanthan-Yttrium-Produkt.
Bei den erhaltenen Dauermagneten verbessern die Neodym-Praseodym- und Yttriumbestandteile
die Sättigungsinduktion Bs, während der Ceriumbestandteil im wesentlichen den hohen
Widerstand gegen Entmagnetisierung der Magneten erhält. Da Cerium ferner häufiger
vorkommt und billiger ist, als Lanthan, ermöglicht der Ceriumbestandteil eine sehr
viel größere Anzahl an Verwendungen als es bisher möglich war, Die Zusammensetzung
der Legierung oder Legierungen aus Kobalt und seltenem Erdmetall, in denen Praseodym
verwendet wird und die zur Herstellung des erfindungsgemäßen gesinterten Produktes
verwendet werden, kann ebenfalls abgewandelt werden, indem ein Teil des Praseodym-Bestandteils
durch Cerium, Neodym oder Yttrium oder Mischungen dieser Elemente ersetzt wird,
solange
die geforderte Mindestmenge an Praseodym in der Zusammensetzung des Endproduktes
vorhanden ists d.ho 10 Gew.-% des Gehaltes an seltenem Erdmetall, um zusätzliche
neuartige gesinterte Produkte und brauchbare Dauermagneten zu erzeugen.
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In den Fällen, in denen eines dieser zusätzlichen seltenen Erdmetalle
verwendet wird, ist das gesinterte Produkt mit der abgewandelten Zusammensetzung
ein Kobalt-Samarium-Praseodym-Cerium-Produkt, ein Kobalt-Samarium-Praseodym-Neodym-Produkt
oder ein Kobalt-Samarium-Praseodym-Yttrium-Produkt. Bei den erhaltenen Dauermagneten
verbessert der Cerium-Bestandteil die quadratische Eigenschaft der Entmagnetisierungskurve,
und die Neodys- und Yttriumbestandteile verbessern die Sättigungsinduktion Bs.
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Die Zusammensetzung der Legierung oder Legierungen aus Kobalt und
seltenem Erdmetall9 in denen Cerium verwendet wird und die zur Herstellung der erfindungsgemäßen
gesinterten Produkte verwendet werden, kann dahingehend abgewandelt werden, daß
ein Teil des Ceriumbestandteils durch Neodym-, Yttrium oder Mischungen dieser Elemente
ersetzt wird, solange die geforderte Mindestmenge an Cerium in der Zusammensetzung
des Endproduktes enthalten ist, d.h., 10 GewO-% des Gehaltes an seltenem Erdmetall,
um zusätzliche neuartige gesinterte Produkte und brauchbare Dauermagneten zu erzeugen.
Wenn eines dieser zusätzlichen seltenen Erdmetalle verwendet wird, ist das erfindungsgemäße
gesinterte Produkt mit abgewandelter Zusammensetzung ein Kobalt-Samarium-Cerium-Neodym-Produkt
oder ein Kobalt-Samarium-Cerium-Yttrium-Produkt. Bei den erhaltenen Dauermagneten
erhöhen die Neodym- und Yttriumbestandteile die Sättigungsinduktion Bs.
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Die Dauermagneten gemäß der vorliegenden Erfindung sind in Luft im
wesentlichen stabil und können vielfältig verwendet werden. Beispielsweise können
die Dauermagneten gemäß der vorliegenden Erfindung in Telefonen, elektrischen Uhren,
Radius Fernsehgeräten und Plattenspielern verwendet werden. Sie sind ferner in tragbaren
Vorrichtungen verwendbar, wie z.B0 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,
Computern und MikrowellenvorrichtungenO Wenn es erwünscht ist, kann das gesinterte
Produkt in Körperform gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine gewünschte Teilchengröße,
vorzugsweise zu einem Pulver zermahlen werden, das besonders geeignet für die Ausrichtung
und Bindung in einer Grundmasse zur Bildung eines stabilen Dauermagneten ist. Der
Stoff der Grundmasse kann sehr verschieden sein und kann beispielsweise plastischer
Kunststoff, Gummi oder Metall, wie z.B.
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Blei, Zinn, Zink, Kupfer oder Aluminium sein. Die das Pulver enthaltende
Grundmasse kann gegossen, gepreßt oder stranggepreßt werden, um den gewünschten
Dauermagneten zu bilden.
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Alle hier genannten Teile und Prozentsätze sind Gewichtsteile und
-prozente, wenn es nicht anders bestimmt ist.
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Die Erfindung wird weiter durch die nachfolgenden Beispiele veranschaulicht,
bei denen die Bedingungen und die Verfahrensweisen die folgenden waren, wenn es
nicht anders erwähnt ist: Die Zusammensetzungen der Grundlegierung und der Zusatzlegierung7
sowie die Zusammensetzungen der Preßlinge wurden auf einer Nominalgewichtsgrundlage
oder durch chemische Standardanalyse bestimmt. Die Zusammensetzung des Preßlings
wurde durch chemische Standardanalyse bestimmt. Die hier verwendeten Buchstaben
Mbf bezeichnen Cerium-Mischmetall.
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Die Ausrichtung ist das Verhältnis der Magnetisierung bei dem Feld
O zu der Magnetisierung bei 100 KOe. D.h.,
A = B3/4 #M100.
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Die Teilchengröße wurde durch eine Fisher- Sub-Sieve-Sizer-Vorrichtung
bestimmt.
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Der Sinterofen war eine elektrisch beheizte KeramikröhreO Das Sintern
wurde stets in einer neutralen Atmosphäre ausgereinigtem Argon durchgeführt, und
bei Beendigung des Sinterns wurde das gesinterte Produkt in derselben gereinigten
Argonatmosphäre abgekühlt.
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Die prozentuale Packung wurde durch die gemessene Dichte der Probe,
dividiert durch die volle Dichte der betreffenden Legierung bestimmt. Die verwendeten
vollen Legierungsdichten sind die folgenden: (1) Legierung g/cm³ Co5Sm 8,6 Co5La0,5Sm0,5
8,4 (2) Legierung g/cm³ Co5Sm 8,6 Co5Ce0,5Sm0,5 8,4 (3) Legierung g/cm3 Co5Sm 8,6
Co5MM0,5Sm' 8,4 (4) Legierung g/cm³ Co5Sm 8,6 Co5Pr0,5Sm0,5 8,5
ist
die Sättigungsinduktion.
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Br ist die remanente oder Restinduktion, d.h., der verbleibende Magnetfluß
wenn das angelegte Magnetfeld auf Null herabgesetzt wird.
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Die Eigenkoerzitivkraft Hci ist diejenige Feldstärke, bei der die
Magnetisierung (B-H) oder 4ii M gleich null ist.
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Die normale Koerzitivkraft Hc ist die Feldstärke, bei der die Induktion
B null wird.
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Das maximale Energieprodukt (flH) stellt das maximale max Produkt
des magnetischen Feldes H und der Induktion B, bestimmt auf der Entmagnetisierungskurve,
dar.
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Das verwendete Cerium-Mischmetall wird unter der Handelsbezeichnung
CerAlloy lOOX (Warenzeichen) vertrieben und hat die folgende Zusammensetzung: 53
?/o Cerium, 16 % Neodym, 5 % Praseodym, 2 % Gadolinium und 24 % Lanthan, mit Spuren
weiterer seltener Erdmetalle.
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Der Ausdruck Hk dient der Charakterisierung der quadratischen Eigenschaft
der 411 M Entmagnetisierungskurve. Genauer gesagt, ist 11k das Entmagnetisierungsfeld,
das erforderlich ist, um die Magnetisierung um 10 % unter die Remanenz Br zu senken.
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D.h., 4#M= 0,9 Br, und Hk ist die entsprechende Feldstärke.
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H,- ist ein nützlicher Parameter für die Errechnung des Entmagnetisierungswiderstandes.
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Hd ist das arbeitende Entmagnetisierungsfeld.
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BEISPIEL 1 In den einzelnen Versuchen der nachstehenden Tabellen
wurde jede Legierungsschmelze unter gereinigtem Argon durch
Induktionsschmelzung
hergestellt und in Blöcke gegossen.
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Die Blöcke wurden dann in Luft im Mörser mittels eines Stößels oder
in einem Backenbrecher in Stickstoff zerkleinert und dann in Stickstoff durch Mahlen
unter Verwendung von Strömungsmittelenergie zu einem Pulver mit einer durchschnittlichen
Teilchengröße von 6 bis 8 P zermahlen. Der Sinterzusatz wurde mit der Grundlegierung
in einer Mischtrommel vermischt, um eine im wesentlichen gründliche Mischung zu
bilden die stabil war, da der Sinterzusatz im wesentlichen nichtreagierend in Luft
und etwas magnetisch war.
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Der Preßling der in den Tabellen A, B, C und D angegebenen Versuche
wurde dadurch gebildet, daß die Mischung in ein Gummirohr mit einem Arbeitsraum
von 9,5 mm Durch messer und 44,4 mm Länge gepackt wurde. Das Gummirohr wurde in
einem axialen Magnetfeld von 60 000 bis 100 000 Oersted angebracht, um die Teilchen
entlang der Achse der leichten Magnetisierbarkeit auszurichten. Nach dem Ausrichten
wurde das Rohr evakuiert, und die Probe wurde hydrostatisch unter 14 000 kp/cm gepreßt.
Die gepreßten Proben, d.h., die Preßlinge, hatten eine Packungsdichte von etwa 80
%. Die Preßlinge hatten zylindrische Form und hatten einen Durch messer zwischen
6,35 und 9,5 mm und eine Länge zwischen 19,05 und 38,1 mm. Im allgemeinen wurden
die Preßlinge bearbeitet, um einen Zylinder mit genauen Abmessungen für Prüfungszwecke
zu bilden. Die Preßlinge wurden gesintert, wie es in den nachfolgenden Tabellen
angegeben ist. In den nachfolgenden Tabellen wurden die magnetischen Eigenschaften
der gesinterten Körper nach der Magnetisierung bei Zimmertemperatur in einem Feld
von 100 000 Oersted bestimmt0 Das ceriumfreie Mischmetall des Versuchs NrO tQ in
Tabelle A bestand aus 42 % Neodym, 9,74 Vo Lanthan, 3 % Gadolinium und 0,26 % Cerium
mit Spuren weiterer seltener Erdmetalle.
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TABELLE A
| Sinter-Zusatz- |
| Versuch Grundlegierung legierung Preßling |
| La% von Aus- |
| Nr. Co% Sm% La% Gew. g Co% Sm% Gew. g Co% Sm% La% Gew. g La-Sm
richtung |
| 1 68,7 16,2 15,1 11,7 39,8 60,2 3,3 62,3 25,9 11,8 15,0 32
- |
| 2 68,7 16,2 15,1 11,7 39,8 60,2 3,3 62,3 25,9 11,8 15,0 32
- |
| 3 68,7 16,2 15,1 9,28 40,8 59,2 2,71 62,4 25,9 11,7 11,99 31
,92 |
| 4 68,7 16,2 15,1 9,51 40 60 2,49 72,7 25,3 12,0 12,0 32 ,90 |
| 5 68,7 16,2 15,1 7,6 40,8 59,2 1,78 63,4 24,3 12,3 9,38 34
,91 |
| 6 68,7 16,2 15,1 9,93 40 60 2,07 63,7 23,8 12,5 12,0 34 ,90 |
| 7 68,7 16,2 15,1 10,35 40 60 1,65 64,7 22,3 13,0 12,0 37 ,90 |
| 8 66,3 33,7 0 9,62 40 30(SM) 1,38 63 3,8 33,2 12,5 90 ,78 |
| 30(La) |
| 9 68 32 0 9,8 40,8 59,2 2,2 63 37 0 12 0 ,96 |
| 10 67,4 8,6 24<a 15,92 40 60 2,58 63,4 15,6 20<b 18,5
- ,88 |
<a Cerium-freie Mischmetallegierung <b Legierung mit einer öNominalzusammensetzung
von 8,7 % Neodym, 8,4 % Lanthan und 2,9 % Praseodym
noch TABELLE
A
| Versuch Sinter- Gesintertes Magnetische Eigenschaften des gesinterten |
| Nr. behandlung Produkt Produktes nach Magnetisierung |
| Zeit Temp. Packung Bs Br Hc Hk Hci (BH)max(106) |
| (Min.) (°C) (%) Gauss Gauss Oers. Oers. Oers. Gauss. Oers. |
| 1 30 1100 95 - 7350 6950 7700 >14000 13,3 |
| 2 60 1100 96 - 7500 7450 10200 >15000 14,0 |
| 3 30 1100 95 8080 7050 6500 6300 24000 12,0 |
| 4 30 1100 95 8050 6890 4100 3200 6200 10,8 |
| 5 30 1100 95 8950 7740 5100 2500 9000 11,4 |
| 6 30 1100 94 8340 7060 3500 2400 4500 10,0 |
| 7 30 1105 94 8570 7270 7100 13500 28000 13,2 |
| 8 30 1100 89 9130 8110 4000 1400 8400 6,4 |
| 9 30 1125 94 9330 8450 7500 7400 19500 17,6 |
| 10 30 1075 91 9410 7560 6300 5400 7700 13 |
TABELLE B
| Sinter-Zusatz- |
| Versuch Grundlegierung legierung Preßling |
| Nr. Co% Sm% Pr% Gew. g Co% Sm% Gew. g Co% Sm% Pr% Gew. g Pr%
Aus- |
| von rich- |
| Pr-Sm tung |
| 1 66,8 20,2 13,0 9,78 40 60 2,68 61,8 12,2 25,8 15,0 68 ,94 |
| 66,9 17,1 16,0 2,54 |
| 2 66,9 17,1 16,0 9,36 40,8 59,2 1,64 61,9 16,8 21,6 11,0 56
,95 |
| 3 66,6 17,1 16,0 9,4 40 60 1,6 62,1 17,7 19,7 11,0 53 ,94 |
| 4 66,6 17,1 16,0 9,4 40 30(Sm) 1,6 62,3 14,5 23,5 11,0 49 ,93 |
| 30(Pr) |
| 5 66,8 20,2 13,0 7,79 40 60 2,13 62,7 9,0 28,3 15,0 75 ,95 |
| 66,9 17,1 16,0 5,08 |
| 6 66,9 17,1 16,0 85,5 40 60 14,5 62,7 14,3 23,3 - 62 ,94 |
| Gew.% Gew.% |
| 7 66,9 17,1 16,0 9,81 40 60 1,19 63,3 15,9 20,2 11,0 56 ,95 |
| 8 66,8 20,2 13,0 4,55 40 60 1,25 63,6 16,9 19,8 11,0 54 ,96 |
| 66,9 17,1 16,0 5,20 |
| 9 66,9 17,1 16,0 10,20 40,8 59,2 0,80 64,1 15,3 20,0 11,0 57
,94 |
| ,95 |
| 10 68 32 0 9,8 40,8 59,2 2,2 63 37 0 12 0 ,96 |
| 11 66 0 33,4 12,4 39,8 60,2 2,6 62 10,4 27,6 12,4 73 ,90 |
| 12 68,4 16,3 15,3 - keine 68,4 16,3 15,3 - 52 ,81 |
noch TABELLE B
| Versuch Sinter- Gesintertes Magnetische Eigenschaften des gesinterten |
| Nr. behandlung Produkt Produktes nach Magnetisierung |
| Zeit Temp. Dichte Packung Bs Br Hc Hk Hci (BH)max(106 Hd(Nei- |
| (Min.) (°C) (%) Gauss Gauss Oers. Oers. Oers. Gauss. Oers.
gung-1/2) |
| Oers. |
| 1 30 1100 8,0 94 9990 8900 7500 6500 19100 18,8 5400 |
| 2 30 1105 8,15 96 10030 9200 8100 7400 13000 20,0 5800 |
| 3 30 1100 8,04 95 10020 8925 8850 9500 14500 20,0 6100 |
| 4 30 1100 7,95 94 10270 8920 8700 10000 12700 19,8 5900 |
| 5 30 1100 8,22 97 10300 9500 8300 7000 13750 22,2 - |
| 6 30 1100 8,09 95 10130 9080 8700 9900 12600 20,0 6100 |
| 7 30 1100 8,11 95 10520 9490 6900 4200 17600 19,5 5300 |
| 8 30 1100 7,91 93 10615 9500 6300 1700 19400 15,0 4200 |
| 9 30 1100 7,51 88 10830 9000 3750 2200 4800 13,2 3400 |
| 30 1110 7,85 92 10910 9550 3900 2200 5300 14,4 3500 |
| 10 30 1125 - 94 9330 8450 7500 7400 19500 17,6 - |
| 11 60 1100 - 95 10910 9360 5200 2100 9700 14,0 " |
| 12 30 1110 - 92 12050 8900 1550 - 1750 5,4 " |
TABELLE C
| Sinter-Zusatz- |
| Versuch Grundlegierung legierung Preßling |
| Nr. Co% Sm% Ce% Gew. g Co% Sm% Gew. g Co% Sm% Ce% Gew. g Ce%
Aus- |
| von rich- |
| Ce-Sm tung |
| 1 68,7 16,2 15,1 8,29 40,8 59,2 3,71 60,1 29,5 10,4 12 26,1
,89 |
| 2 68,7 16,2 15,1 8,31 40,8 59,2 2,69 61,9 26,7 11,4 11,0 29,9
,95 |
| 3 68,7 16,2 15,1 9,83 40 60 2,17 63,5 24,1 12,3 12,0 33,8 ,94 |
| 4 67,4 8,6 24,0 10,44 40 60 1,56 63,8 15,3 20,9 12,0 57,7 ,92 |
| 5 68,7 16,2 15,1 10,24 40 60 1,76 64,4 22,7 12,9 12,0 36,2
,91 |
| 6 67,4 8,6 24,0 10,9 40 60 1,1 64,7 13,6 21,7 12,0 61,5 ,94 |
| 7 68,7 16,2 15,1 6,93 40 30(Sm) 2,56 61 19,9 19,1 9,49 49,0
,909 |
| 30(Ce) |
| 8 68 32 0 9,8 40,8 59,2 2,2 63 37 0 12,0 0 ,96 |
noch TABELLE C
| Versuch Sinter- Gesintertes Magnetische Eigenschaften des gesinterten |
| Nr. behandlung Produkt Produktes nach Magnetisierung |
| Zeit Temp. Dichte Packung Bs Br Hc Hk Hci (BH)max(106) |
| (Min.) (°C) (%) Gauss Gauss Oers. Oers. Oers. Gauss. Oers. |
| 1 30 1100 7,73 92 6640 5400 3600 1300 6300 5,5 |
| 2 30 1100 8,24 97 8340 7650 3800 3300 4000 13,5 |
| 3 60 1075 7,5 88 8700 7200 6700 7100 10800 12,8 |
| 4 60 1075 7,9 93 7900 6700 3800 3000 4900 10,7 |
| 5 60 1075 7,1 84 9200 7000 3500 1300 4700 11,0 |
| 6 60 1075 8,0 94 8800 7700 3800 3000 4000 12,7 |
| 7 30 1100 - 97,7 7420 6630 950 600 1100 3,3 |
| 8 30 1125 - 94 9330 8450 7500 7200 19500 17,6 |
TABELLE D
| Sinter-Zusatz- |
| Versuch Grundlegierung legierung Preßling |
| Nr. Co% Sm% MM% Gew. g Co% Sm% Gew. g Co% Sm% MM% MM% von Aus- |
| Sm-MM richtung |
| 1 68 0 32 77,9 40,8 59,2 22,1 62 13,1 24,9 66 ,89 |
| 2 68 0 32 45,5 40 30(Sm) 17,8 62,9 5,3 14,6(MM) 39 ,89 |
| 67,7 32,3 - 36,7 30(Ce) 17,2(Ce) |
| (Ce) |
| 3 64,5 19,5 16,0 93,8 39,9 60,1 6,2 62,9 22,1 15,0 40 ,96 |
| 4 Sinterprodukt aus Versuch 3, wärmegealtert bei 950°C in 15
Stunden ,95 |
| 5 68 0 32 81,6 40,8 59,2 18,4 63 10,9 26,1 71 ,90 |
| 6 64,5 19,5 16,0 95,9 39,9 60,1 4,1 63,4 21,3 15,3 42 ,96 |
| 7 Sinterprodukt aus Versuch 6, wärmegealtert bei 950°C in 15
Stunden ,94 |
| 8 64,5 19,5 16,0 95,9 39,9 60,1 4,1 63,4 21,3 15,3 42 ,96 |
| 9 64,5 19,5 16,0 97,9 39,9 60,1 2,1 63,9 20,4 15,7 43 ,94 |
| 10 68 0 32 85,3 40,8 59,2 14,7 64 8,7 27,3 76 ,85 |
| 11 66,5 9,5 24,0 92,5 40 60 7,5 64,5 13,3 22,2 63 ,95 |
| 12 Sinterprodukt aus Versuch 11, gesintert bei 1050°C in 30
Minuten ,95 |
| und dann wärmegealtert bei 900°C in 20 Stunden |
| 13 66 17 17 94,1 39,9 60,1 5,9 64,5 19,5 16,0 45 ,93 |
| 14 66 17 17 94,1 39,9 60,1 5,9 64,5 19,5 16,0 45 ,94 |
| 15 68 32 0 81,6 40,8 59,2 18,4 63 37 0 0 ,96 |
noch TABELLE D
| Versuch Sinter- Gesintertes Magnetische Eigenschaften des gesinterten |
| Nr. behandlung Produkt Produktes nach Magnetisierung |
| Zeit Temp. Packung Bs Br Hc Hk Hci (BH)max.(106 |
| (Min.) (°C) (%) Gauss Gauss Oers. Oers. Oers. Gauss. Oers.) |
| 1 30 1100 97 8070 6980 550 400 600 2,4 |
| 2 30 1050 94 7830 6550 4000 3400 4400 10,6 |
| 3 60 1070 96 8700 7900 6200 5100 9400 15,2 |
| 4 - - 96 8700 7950 6500 5800 >14000 15,8 |
| 5 30 1000 88 8520 6700 6200 7500 11700 10,9 |
| 6 60 1070 95 8700 7900 6700 5800 12500 15,2 |
| 7 - - 96 8730 7900 7200 7500 >15000 15,5 |
| 8 60* 1075* 97 9600 9000 7600 6600 15200 20,0 |
| 9 60 1070 91 8600 7300 6900 4800 >14000 12,6 |
| 10 30 1000 87 8990 7000 6200 6500 9600 11,4 |
| 11 30 1025 86 9480 7680 5850 4600 8500 13,6 |
| 12 91 9680 8440 5400 4000 6300 16,6 |
| 13 60 1070 88 9050 7500 4200 2300 6800 10,0 |
| 14 60* 1075* 92 9500 8100 4200 3200 5200 14,0 |
| 15 30 1125 94 9330 8450 7500 7200 19500 17,6 |
* und wärmegealtert in 15 Stunden bei 900° C
Die Versuche Nr. 1-8
und der Versuch Nr. 10 in Tabelle A, die Versuche i-9 und 11 in Tabelle B, die Versuche
Nr. 1-7 in Tabelle C und die Versuche 1-14 in Tabelle D zeigen gesinterte Produkte
der vorliegenden Erfindung und Dauermagneten, die durch Sintern mit flüssiger Phase
hergestellt sind.
-
In dem Versuch Nr. 9 in Tabelle B wurde die Probe zweimal in einer
Gesamtsinterzeit von einer Stunde gesintert.
-
Fig. 4 zeigt die außerordentliche Recheckigkeit der Entmagnetisierungskurve
des Versuches Nr. 7 in Tabelle A im Vergleich mit derjenigen des Versuchs Nr. 9,
bei dem kein Lanthan verwendet wurde. Die erhöhte Rechteckigkeit der Magnetisierungskurve
des Versuchs Nr. 7 ist die Grundlage für ihren erheblich höheren Widerstand gegen
Entmagnetisierung. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß ein Vergleich des X -Wertes für
diese beiden Magneten auch eine relative Anzeige der Rechteckigkeit ergibt. Eine
Folge dieser Rechteckigkeit ist eine lineare B-Induktionskurve, die in den dritten
Quadranten verläuft, wie in Fig. 4 gezeigt, und eine geringe Rückstoß-Durchlässigkeit,
wie in Fig. 5 gezeigt. Die Dauermagneten gemäß der vorliegenden Erfindung sind besonders
nützlich für Rückstoß-Verwendungszwecke, wie z.B. Gleichstrommotoren und magnetische
Verriegelungen.
-
Der Versuch Nr. 12 in Tabelle B veranschaulicht das ohne einen Sinterzusatz
hergestellte Produkt und den entsprechenden Dauermagneten0 Das Vorhandensein der
geforderten Menge an Praseodym in dem gesinterten Produkt gemäß der Erfindung ergibt
Dauermagneten mit erheblich besseren
dauermagnetischen Eigenschaften
als bei dem Versuch Nr. 10, bei dem kein Praseodym verwendet wurde. Versuch Nr.
12 zeigt, daß das bevorzugte Sinterverfahren auch zu einem Produkt führt, das erheblich
bessere magnetische Eigenschaften hat, als ähnliche Zusammensetzungen, bei denen
kein Sinterzusatz verwendet wurde.
-
Genauer gesagt, war die Sättigungsinduktion Bs der Versuche i-9 und
11 der Tabelle B größer als bei dem Versuch Nr. 10, bei dem kein Praseodym verwendet
wurde. Ferner war die Restinduktion Br der Versuche l bis 9 erheblich größer, als
bei Versuch Nr. 10, und die gleiche oder erheblich größer als bei Versuch Nr. 120
Die Normalkoerzitivkraft Hc bei den Versuchen l bis 6 in Tabelle B war die gleiche
oder erheblich größer als bei Versuch Nr. 10, bei dem kein Praseodym verwendet wurde,
und als bei Versuch NrO 12, bei dem kein Sinterzusatz verwendet wurde.
-
Der X -Faktor bei den Versuchen Nr. 2, 3, 4 und 6 in Tabelle B war
erheblich besser als dieser Faktor bei dem VersucheNr. 10.
-
Das maximale Energieprodukt (BH) max bei dei den Versuchen 1-7 in
Tabelle B war erheblich besser als bei dem Versichen 10 und 12.
-
Die Daten der Versuche 1-9 der obigen Tabelle sind in Fig. 3 aufgezeichnet,
Die magnetischen Eigenschaften der gesinterten Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung
können dadurch verbessert werden, daß die Produkte einem Wärmealterungsjprozeß unterworfen
werden um neuartige Dauermagneten zu erzeugen,
Bei der Herstellung
der neuen Dauermagneten gemäß der vorliegenden Erfindung werden für den Wärmealterungsprozeß
die gesinterten Produkte gemäß der Erfindung für eine Zeitdauer bis zu 24 Stunden
in im wesentlichen neutraler Atmosphäre, wie z.B. Argon, auf eine Temperatur innerhalb
400°C unter ihrer Sintertemperatur erhitzt. Die besondere Alterungstemperatur und
Alterungszeit wird empirisch je nach den sich ergebenden Verbesserungen der magnetischen
Eigenschaften bestimmt. Durch dieses Erhitzen der erfindungsgemäßen Erzeugnisse
wird für gewöhnlich ihr Widerstand gegen Entmagnetisierung erhöht, was durch eine
Erhöhung des HkTWertes der erhaltenen Magneten um mindestens etwa 15 % wiedergegeben
wird. Erhebliche Erhöhungen des HK-Faktors werden im allgemeinen dann erzielt, wenn
der Hk-Faktor ursprünglich verhältnismäßig niedrig ist. Dies wird durch die nachfolgenden
zwei Beispiele veranschaulicht.
-
BEISPIEL 2 Der Dauermagnet aus dem Versuch Nr. 7 in Tabelle B wurde
in 12 Stunden bei einer Temperatur von 9000 C in einer im wesentlichen neutralen
Argonatomosphäre wärmegealtert.
-
Nach seiner Magnetisierung bei Zimmertemperatur in einem Feld von
100 000 Oersted wurden die magnetischen Eigenschaften des wärmegealterten gesinterten
Produktes bestimmt. Der erhaltene Dauermagnet hatte einen Hk-Faktor von 11 000 Oersted,
was eine erhebliche Erhöhung gegenüber seinem ursprünglichen Hk-Wert von 4200 Oersted
bedeutet. Der erhaltene Dauermagnet hatte ferner eine Koerzitivkraft Hc von 8 900
Oersted, ein maximales Energieprodukt (BH) max von 21,8 x 106 GaussOersted und eine
Eigenkoerzitivkraft H von 17,8 Oersted.
-
BEISPIEL 3 Der Dauermagnet aus dem Versuch Nr. 3 in Tabelle A wurde
16 Stunden lang bei einer Temperatur von 9000 C in einer im wesentlichen neutralen
Argonatmosphäre wärmegealtert.
-
Nach seiner Magnetisierung bei Zimmertemperatur in einem Feld von
100 000 Oersted wurden die magnetischen Eigenschaften des wärmegealterten Sinterproduktes
bestimmt.
-
Der erhaltene Dauermagnet hatte einen Hk-Wert von 11 400 Oersted,
was eine erhebliche Erhöhung gegenüber seinem ursprünglichen Wert von 6 300 Oersted
bedeutet.
-
Die gesinterten Produkte aus den Versuchen 4 und 7 in Tabelle D wurden
wärmegealtert, wie oben angegeben. Bei dem Versuch 12 dieser Tabelle wurde ein gesintertes
Produkt zusätzlich gesintert und wärmegealtert, wie angegeben. In den Versuchen
8 und 14 in Tabelle D wurden die gesinterten Produkte ebenfalls wärmegealtert. Das
Wärmealtern wurde stets in einer im wesentlichen nutralen Argonatmosphäre durchgeführt.
Nach der Magnetisierung bei Zimmertemperatur in einem Feld von 100 000 Oersted wurden
die magnetischen Eigenschaften der wärmegealterten Sinterprodukte bestimmt.