DE2144560C2 - Verfahren zum Herstellen von Eisen-Mangan-Sintermagneten - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Eisen-Mangan-Sintermagneten

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Description

Magnetische Werkstoffe aus dem Fe-Mn-System sind bereits bekannt Sie werden mit Mangangehalten von nicht mehr als 20Gew.-% und geringen Gehalten an wenigstens einen der Elemente Titan, Kupfer, Chrom, Vanadium, Rest im wesentlichen Eisen, schmelzmetallurgisch hergestellt und enthalten in der Regel maximal 20 Gew.-% Kobalt, da Kobalt einen günstigen Einfluß auf die angestrebten magnetischen Eigenschaften ausübt.
Diese schmelzmetallurgisch hergestellten Fe-Mn-Permanentmagneten sind wegen ihrer Vickers-Härte von weniger als 300 gut auf der Drehbank zerspanbar und gestatten das Erzielen von Koerzitivkräften im Bereich von 1590 bis 11940 A/m. was derartige Magnete besonders geeignet für Hysteresemaschinen macht.
Derartige Fe-Mn-Magnete werden mit Hilfe der Vakuummetallurgie bzw. unter Inertgas erschmolzen und sodann abgegossen, woran sich unterschiedliche Wärmebehandlungen anschließen.
Diese auf bekannte Weise schmelzmetallurgisch hergestellten Eisen-Mangan-Magnete weisen jedoch häufig recht unterschiedliche magnetische Eigenschaften auf. Ein weiterer Nachteil ist. daß sie in die jeweils gewünschte Abmessung im Formguß gegossen werden müssen, was die Herstellungskosten bei der Massenfertigung erhöht. Diese gegossenen Erzeugnisse erfordern ferner in der Regel eine maschinelle Nachbearbeitung, was einerseits mit Arbeits- und Maschinenkosten und andererseits mit hohen Materialverlusten verbunden ist.
Aus C. G. Goeizel. »Treatise on Powder Metallurgy«. Band II. 1950. Seiten 621 und 622. sind bereits gesinterte Eisen-Mangan-Legierungen bekannt, ohne daß die Legierungen jedoch als Magnetwerkstoff betrachtet werden. Diese bekannten Legierungen werden aus einer Mischung von Eisenpulver mit gepulvertem elementarem Mangan oder mit Ferromangan-Pulver hergestellt. Ferner ist dieser l.iteraiurstelle zu entnehmen, daß sich je nach Zusammensetzung und Wärmebehandlung unterschiedliche Gefüge erreichen lassen.
Aus F. Skaupy. »Metallkeramik«. 1950. Seiten 217 und 218. sind bereits gesinterte Dauermagnete aus Nickel-Aluminium-Stählcn. Nickel-Kobalt-Aluminium-Stühlen sowie Kobalt-Nickel Titan-Stählen bekannt.
Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welch s das Herstellen von Eisen-Mangan-Sintermagneten mit gleichmäßigen und befriedigenden magnetischen Eigenschaften gestattei. wobei die Harte dieser .Sintermagnetwerkstoffe jedoch nur so hoch sein soll, daß eine mechanische Bearbeitung ohne Schwierigkeiten durchzuführen ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebene Erfindung gelöst.
Die erfindungsgemäße pulvermetallurgische Herste! lung von Eisen-Mangan-Sintermagneten führt zu folgenden Vorteilen:
1. Es lassen sich ohne Schwierigkeiten Magnetwerk stoffe sowie Magnete herstellen, in welchen die Legierungskomponenten homogen verteilt sind, wohingegen die schmelzmetallurgische Herstel lung stets dazu führte, daß unkontrollierte Mengen von Legierungselementen, vorzugsweise von Man gan, verdampften. Das Sintern erfolgt bei Temperaturen von 1200 und 13500C, so daß keine: nennenswerten Mangan Verluste durch Verdampfen zu befürchten sind. So verdampf·, beispielsweise: während einer 5stündigen Sinterung bei 13000C, lediglich 0,1% der Mangan-Gesamtmenge.
2. Die in Hysteresemotoren verwendeten, kleindi mensionierten Dauermagnete können im Gegensatz zur herkömmlichen schmelzmetallurgischeii Herstellung günstig in Massenfertigung hergestellt werden.
3. Die pulverförmig vorliegendes Ausgangsmaterialien werden bereits zu Beginn der Verarbeitung in die gewünschte Form gepreit, so daß praktisch kein Pulvermaterial verlorengeht und allenfalls nur ganz gerinfügige spanabhebende Nachbearbeitungen erforderlich sind.
Die erfindungsgemäß hergestellten Sintermagnete lassen sich nicht nur einfacher unu kostengünstiger herstellen, sondern weisen vorteilhaftere und insbesondere gleichmäßigere magnetische Eigenschaften auf als die herkömmlichen gegossenen Fe-Mn-Dauermagnete.
Beim Verfahren nach der Erfindung werden wenigstens 75 Gew.-% Eisenpulver und wenigstens 10Gew.-% Manganpulver zu einer Pulvermischung vermischt, weiche sodann verdichtet wird. Der erhaltene Preßkörper wird bei einer Temperatur von 1200 bis 13500C in einer Inertgasatmosphäre gesintert und der Sinterkörper wird abschließend einer 40- bis 65%igen Kaltverformung unterzogen, woran sich eine wenigstens 8stündige Wärmebehandlung bei wenigstens 500° C anschließt.
Die Fe-Mn-Sintermagnete können durch Abschrekken gehärtet werden, wobei Austenit in Martensit umgewandelt wird. Durch eine 40- bis 65%ige Kaltverformung wird eine Verbesserung der magnetischen Eigenschaften hervorgerufen, da diese Kaltverformung einen Spannungszustand im Gefüge herbeiführt, welcher die vollständige Umwandlung des Austenits in Martensit unterstützt. Außerdem wird durch die Kaltverformung die Dichte des Magnetwerkstoffes erhöht.
In der nachstehenden Tafel sind für zwei erfindungsgemäß hergestellte Permanentmagnete A und B sowie zu Vergleichszwecken für einen herkömmlichen gegossenen Fe-Mn-Magneten die ermittelten Koerzitivkräfte sowie die Remanenz zusammengestellt. Aus dieser Tafel geht die Überlegenheit der errfindungsgemäß hergestellten Magnetwerkstoffe A und ßdeutlich hervor.
Remanenz
(Tesla)
Koerzitivkraft
(A/m)
A Erf. B Erf. C St. d. T über 0,95
unter 0,3
0,7 bis 0,8
10- 50
10-150
800-11.940 800- 3.980 800-11.940
Beispiel 1
Ein Gemisch von 87 Gew.-% Fe und 13 Gew.-°/o Mn wurde unter Druck verdichtet und dann 5 Stunden lang in einer Inertgasatmosphäre bei 1300°C gesintert. Nach einer Kaltverformung mit einem Verformungsgrad von 50% wurde der Sinterkörper 10 Stunden lang bei 500°C wärmebehandelt Die auf diese Weise erhaltenen Magnete hatten eine Remanenz von 0,9 Tesla und eine Koerzitivkraft von 4776 A/m. Ohne die angegebene Kaltverformung haben sonst in derselben Weise behandelte Magnete eine Remanenz von 0,2 Tesla und eine Koerzitivkraft von 1590 A/m.
Beim Sintern verdampfte etwa 0,1% des Mangananteils des Gemisches, während bei der Herstellung von Magneten aus denselben Bestandteilen durch Gießen 10% des Mangans verdampft.
Beispiel 2
Ein Pulvergemifc-b von 84,5 Gew.-% Fe, 123 Gew.-% Mn, Rest Legierungszusäize, wie Ti, Cu. V, Cr, Si und dergl, wurde gepreßt und dann 5 Stunden lang in einer Inertgasatmosphähre bei 12500C gesintert. Nach einer Kaltverformung von 65% wurde der Sinterkörper 8 Stunden lang bei 500° C wärmebehandelt. Die auf diese Weise erhaltenen Magnete hatten eine Remanenz von 0,97 Tesla und eine Koerzitivkraft von 4378 A/m.
Beispiel 3
Ein Gemisch von 77 Gew.-% Fe, 10Gcw.-% Mn, 10Gew.-% Co und 3 Gew.-% Ti wurde unter Druck verdichtet und 10 Stunden lang in einer Inertgasatmosphäre bei 13000C gesintert. Nach einer Kaltverformung mit einem Verformungsgrad von 65% wurde der Sinterkörper 10 Stunden lang bei 500° C wärmebehan-"> delL Die auf diese Weise erhaltenen Magnete hatten eine Remanenz von 1,4 Tesla und eine Koerzitivkraft von 2786 A/m.
Beispiel 4
"ι Ein Gemisch von 75 Gew.-% Fe, 10Gew.-% Mn, 10 Gew.-% Co und 2 Gew.-% Legierungszusätzen, wie Cu, V, Cr und Si, wurde unter Druck verdichtet und 10 Stunden lang in einer Inertgas-Atmosphäre bei 1300°C gesintert. Nach der Kaltverformung mit einem
ι» Verformungsgrad von 65% wurde der Sinterkörper 8 Stunden lang bei 550° C wärmebehandelt. Die auf diese Weise erhaltenen Magnete hatten eine Remanenz von 12 Tesla und eine Koerzitivkraft von 4378 A/rr.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die
2» pulvermetallurgisch hergestellten Sintermagnete einer Kaltbearbeitung mit kleinem Verformungsgrad und einer Wärmebehandlung unterworfen. Auf diese Weise können Magnete mit sehr guten magnetischen Eigenschaften hergestellt werden.
Die Anzahl der Herstellungsschritte kann man herabsetzen, indem man das Dimensionieren mit der Kaltverformung vereinet. Dies gestattet eine Verminderung der Herstellungskosten von Magneten, die für Hysteresemotoren, mechanische Kanalelemente und
ίο dergl. geeignet sind.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zum Herstellen von Eisen-Mangan-Sintermagneten mit gegebenenfalls Kobalt und weiteren Legierungszusätzen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 75 Gew.-% Eisenpulver und mindestens lOGew.-% Manganpulver vermischt werden, daß die Pulvermischung verdichtet wird, daß der Preßkörper bei einer Temperatur von 1200 bis 1350°C in einer Inertgasatmosphäre gesintert wird, daß der Sinterkörper mit einem Verformungsgrad von 40 bis 65% kaltverformt und während mindestens 8 Stunden bei mindestens 5000C wärmebehandelt wird.
    15
DE2144560A 1970-09-11 1971-09-06 Verfahren zum Herstellen von Eisen-Mangan-Sintermagneten Expired DE2144560C2 (de)

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DE2144560A1 DE2144560A1 (de) 1973-07-26
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