DE2165054A1

DE2165054A1 - Verfahren zum herstellen von permanentmagneten

Info

Publication number: DE2165054A1
Application number: DE19712165054
Authority: DE
Inventors: Roger Noel Fontaine; Jean-Paul Haberer
Original assignee: SERMAG
Current assignee: SERMAG
Priority date: 1970-12-29
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1973-07-26
Also published as: FR2120303A5; NL7118016A; GB1369840A; DE2165054B2; NL165322C; NL165322B; DE2165054C3; CH539325A; IT944398B

Description

Patentanwalt DIPL.-PHYS. DR. W. LANGHOFF Rechtsanwalt B. LANGHOFF* MÜNCHEN 81 ■ WISSMANNSTRASSE 14 ■ TELEFON 932774 · TELEGRAMMADRESSE: LANGHOFFPATENT MÜNCHEN

2 8. Dez. 1971

Unser Zeichen: 45 «= 912

Soeiete d'Etudes et de Recherches Magnetiques, S.E₀RoMoAcS., 1-5 Bue Alfred-Gueymard, 38 - SAINT MRTIN D¹HERES (Frankreich)

Verfahren zum Herstellen von Permanentmagneten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Permanentmagneten _r gemäß dem eine pulverförmig Mischung einer Grundlegierung RCo₁- und eines Sinterzusatzes aus einer Kobaltlegierung, die einen höheren Anteil des Radikals R als die Grundlegierung hat und bei der Sintertemperatur derselben flüssig ist, unter hohem Druck in Gegenwart eines magnetischen Feldes zur Teilchenorientierung verdichtet wird, wobei R ein oder mehrere Metalle aus der Gruppe der seltenen Erden und Yttrium bedeutet, daß die verdichtete Masse in einer inerten Atmosphäre gesintert wird, und daß sie nach der Abkühlung wieder magnetisiert wird*

Der Bestandteil R kann zum Beispiel Samarium, Cer oder ein oder mehrere Metalle aus der Gruppe der seltenen Erden und Yttrium umfassenο

Die nach diesen bekannten Verfahren hergestellten Permanentmagnete weisen aussergewöhnliche magnetische Eigenschaften auf, da sie insbesondere einen hohen magnetischen Gütefaktor BH

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' Ständiger allgemeiner Vertreter nach 5 46 PatAnwO. zugelassen bei den Landgerichten München I und II.

haben, der ihre Anwendung bei elektronischen Geräten für die Luftfahrt und Baumfahrt nahelegt und für andere Geräte, in denen der Magnet bei kleinem Platzbedarf sehr stark sein muß,,

Die Herstellung derartiger Magnete bereitet jedoch beträchtliche Schwierigkeiten*

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Samarium als Bestandteil Eo Das hiermit durchgeführte Herstellungsverfahren ist jedoch bisher über ein Laboratoriumsstadium nicht hinaus-= * gelangt, und zwar im wesentlichen aufgrund des Phänomens, daß die direkte Sinterung der Legierung SmCoc wegen Verdampfung des Samariums unmöglich macht. Das Samarium sammelt sich an der Oberfläche und bleibt nicht in der Masse der Legierungsteilchen, so daß eine an Kobalt reiche Außenhaut gebildet wird, welche die einzelnen Teilchen durch Rebenschluß schwächt. Die magnetischen Eigenschaften der Legierung werden dadurch zer= stört.

Man hat bereits vorgeschlagen, zum Ausgleich des Verlustes an Samarium durch Verdampfung eine Menge desselben in situ hinzuzufügen, indem als Sinterzusatzstoff eine Mischung aus Samarium und Kobalt verwendet wird, welche einen höheren Gehalt an Samarium hat als SmCo,- sowie feiner gekörnt ist, so daß die Zwischenräume des Pulvers der Grundlegierung SmCOc damit ausgefüllt werden. Als Zusatzstoff wird vorzugsweise dabei eine Zu= sammensetzung gewählt, welche beim Sintern schmilzt und so die Sinterung erleichtert_o Die Kompensation für den Verdampfungsverlust an Samarium wird durch Einstellen der Menge des Zusatzstoffes reguliert»

Die Grundlegierung und der Zusatzstoff müssen so proportioniert sein, daß 40 Gewichtsprozente Samarium und öOGewichtsprozente Kobalt in etwa eingehalten sind.

Trotz der Verwendung dieses Zusatzstoffes bringt das Sintern

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einer Legierung SmCo₁- noch Probleme mit sich. Wenn die Sinter= temperatur in der Größenordnung von 1*100° C liegt und die Dauer des Sinterns etwa 15 Minuten beträgt, ergibt sich eine verhältnismäßig dichte Stoffbeschaffenheit, die etwa 80 bis 85 f des massiven Materials beträgt, dieses ist mechanisch widerstandsfähig, weist eine an Eoblat reiche Oberflächenschicht von einigen zehntel Millimetern wegen der Verdampfung von Samarium und dessen Oxydation auf und enthält im Kern miteinander verbundene Hohlräume, wobei die Struktur des Kernes verhältnismäßig porös ist» Dadurch wird das eingeschlossene inerte Gas verhältnismäßig schnell abgegeben und durch Luft ersetzt, Beim Wiedererhitzen des Materials, selbst in neutraler Atmosphäre, oxydiert das Samarium an der Oberfläche der Körner,

so daß kobaltreiche Zonen gebildet werden, welche einen magnetischen Nebenschluß darstellen und einen beträchtlichen Abfall des remanenten Magnetismus und der Koerzitivkraft mit sich bringen» Selbst bei Umgebungstemperaturen besteht Gefahr, daß das Material schnell altert„

Um die Dichte des Materials zu erhöhen und um zu vermeiden, daß die Sinterhohlräume untereinander in Verbindung stehen, müssen die Sintertemperatur und die Sinterdauer erhöht werden« Dabei ergibt sich jedoch eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften. Dies rührt im wesentlichen daher, daß die miteinander in Verbindung stehenden Sinterhohlräume zu Beginn des Sinterns vorhanden sind und eine Verdampfung des Samariums zum Kern ermöglichen, so daß die Bildung einer kobaltreichen magnetischen Nebenschlußzone begünstigt wird. Der Ausgleich des Verlustes an Samarium an diesen Oberflächen läßt sich nicht durch den Zusatzstoff herstellen, da dieser das Verschweissen der einzelnen Körner bewirkt und sich mit diesen homogenisiert, und zwar an den Brücken zwischen den Körnern und nicht durch Oberflächenkontakt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungs-

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verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine Erhöhung der Sintert-emperatur und der Sinterdauer ermöglicht, ohne daß sich eine ungünstige Materialbeschaffenheit ergibt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im wesentlichen darin zu sehen, daß zwischen dem Verdichten und dem Sintern die verdichtete Masse mit einer pulverförmigen Hilfslegierung mit dem Bestandteil R umhüllt wird, welche Hilfslegierung einen höheren Schmelzpunkt aufweist als der der Grundlegierung.

Vorzugsweise kann man zur Erleichterung der Kobaltdosierung in der Mischung für die Grundlegierung und für den Sinterzusatz die«= son in einer definierten Verbindung einführen, etwa in Form der Verbindung

Die Erfindung ist im folgenden an mehreren Ausführungsbei-

spielen ergänzend beschrieben.

Beispiel 1

Es wird eine Grundlegierung der Formel SmCo,- durch Lichtbogenschmelzen hergestellt und diese sodann zerkleinert bis zu einer Pulverkorngröße zwischen 20 und 25 Mikron im Mittel« Auf die gleiche Art wird eine Legierung der Formel SmCo^ hergestellt und sodann zerkleinert bis auf eine Korngröße von 7 bis 8 Mikron,

Das Zerkleinern dieser definierten Verbindung bis auf eine Korngröße, die das Anfüllen der Zwischenräume zwischen den Körnern der Grundlegierung ermöglicht, wird durch die Feinstruktur der Verbindung und durch deren Sinterbarkeit erleichtert. Zum Zerkleinern in einer Kugelmühle reicht eine Zeit von etwa 1 Stunde-

Sodann wird eine Hilfslegierung der Zusammensetzung SmoCo^

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hergestellt, Man vermischt dann 64 Gewich'osteile der Grundlegierung mit 16 Gewichtsteilen des Sinterzusatzstoffes SmCOo. Diese Mischung enthält 62 Gewichtsprozsent Kobalt und 38 Gewichtsprozent Samarium, Sodann wird diese Kornmischung in einem Magnetfeld bis zur Sättigung der Körner vormagnetisiert, wie weiter unten noch beschrieben ist.

Man fügt beispielsweise 2 Gewichtsprozente Kampfer als Binde= mittel hinzu und bringt die Mischung in ein Magnetfeld von 70.000 cs?stedt und rührt dieselbe zum Erleichtern der·Korn= orientierung.

Diese vormagnetisierte Mischung wird sodann in einem magnetischen Orientierungsfeld verdichtet und die verdichtete Masse in Eisenbehälter gebracht, in denen sie vollständig von einem Pulver der, Hilfslegierung umgeben ist. Sodann wird in einer Heliumatmosphäre bei
30 Minuten gesinterte

Beispiel 2

Heliumatmosphäre bei einer Temperatur von 1.115° C während

Es wird wie bei Beispiel 1 verfahren, jedoch mit einer Mischung von 87,8 Gewichtsprozenten der Grundlegierung und 12,2 Gewichtsprozenten des Sinterzusatzstoffes. Die Mischung enthält 63 Gewichtsprozent Kobalt und 37 Gewichtsprozent Samarium.

Beispiel 3

Es wird wie bei den beiden vorangehenden Beispielen verfahren, jedoch mit einer Mischung aus 91 _f 6 Gewichtsprozenten der Grundlegierung und 8,4 Gewichtsprozenten des Sinterzusatzstoffes. Die Mischung enthält dann 64 Gewichtsprozent Kobalt und 36 Gewichtsprozent Samariumο

Der Vergleich der magnetischen Eigenschaften der derart her-

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gestellten Permanentmagnete zeigt, daß eine Mischung mit einem Gehalt an 63 Gewichtsprozenten Kobalt (Beispiel 2} die besten Eigenschaften ergibt«

Wenn man außerdem die Eigenschaften der gemäß Beispiel 2 hergestellten Magnete mit denen vergleicht, die aus derselben Mischung durch Sintern bei einer Temperatur von 1.105° C während 15 Minuten erzielt werden,und zwar mit oder ohne Verwendung der Hilfslegierung, erhält man die in der folgenden Tabelle zusammengestellten Ergebnisse.

	Sintern ohne	Sintern mit	1115
	Hilfslegierung	Hilfslegierung	30
Temperatur in ⁰C	1105	1105	7000
Dauer in Minuten	15	15	10
Br in Gauss	6000	6300	5200
(BH) max in MG=Oe	7,5	8,4	8,16
BFL in Oe	4750	4900
Dichte in g/cm3	6,9	6,9

Diese Tabelle zeigt die Verbesserung der magnetischen Eigenschäften durch Sintern mit einer Hilfslegierung bei einer höheren Temperatur und während einer längeren Zeit als bisher üblich ist.

Diese Verbesserung scheint daher zu rühren, daß das Pulver der Hilfslegierung, welches schwach zusammengepresst ist, die Aufgabe eines Getters übernimmt, der das Heliumschutzgas reinigt,, Außerdem ist das Pulver der Hilfslegierung Sitz einer Samariumverdampfung. Es entsteht hier lokal ein erhöhter Samariumdampfdruck, der der Verdampfung von dem eigentlichen Magnetwerkstoff entgegenarbeitet.

Die Oberflächenbeschaffenheit des fertigen Magneten ist sehr gut und weist keine kobaltreiche Kruste auf. Die Verdichtung

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geschieht sehr homogen*

Die Erfindung läßt sich noch in mannigfaltiger Weise abgeändert realisieren« So läßt sich zum Beispiel auch eine andere Verbindung oder Legierung als SmCog verwenden. Auch für die Hilfslegierung SnuCo^ lassen sich andere Stoffe verwenden, zum Beispiel SmNi₅₁ eine Legierung, welche den Vorteil aufweist,, daß sie unmagnetisch ist, so daß das hieraus hergestellte Pulver nicht von den Polen des Magnetwerkstückes angezogen wird und so die Bildung einer homogenen Schutzschicht um das Magnetwerkstück behindert»

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Claims

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Patentansprüche

h 1„ Verfahren zum Herstelisn von Permanentmagneten, gemäB dem eine pulverförmige Mischung einer Grundlegierung RCoc und eines Sinterzusatzes aus einer Kobaltlegierung, die einen höheren Anteil des Bestandteils E als die Grundlogierung hat und bei äzr Sintertemperatur derselben flüssig ist, unter hohem Druck in Gegenwart eines magnetischen Feldes zur Teilchenorientierung verdichtet wird, wobei R ein oder mehrere Metalle aus der Gruppe der seltenen Erden und Yttrivin bedeutet, daß die verdichtete Masse in einer inerten Atmosphäre gesintert wird, und daß sie nach der Abkühlung wieder magnetisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verdichten und dem Sintern die ver-

ψ dichtete MaBse mit einer pulverförmigen Hilfslegierung mit dem Bestandteil R umhüllt wird, welche Hilfslegierung einen höheren Schmelzpunkt aufweist als der der Grundlegierung,

2, Vorfahren nech Anspruch 1, wobei als Grundlegierung SmCo₅ verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der SiDterzusatastoff als eine definierte Verbindung (Legierung) von Kobalt und Samarium verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sinterzusatzstoff SmCog ver-»

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wendet wird«

4c Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet , daß das Sintern bei einer Temperatur von 1„115° C während 30 Minuten durchgeführt wird_o

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfslegierung SmgCo,™ verwendet wird,

6» Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß als Hilfslegierung SmHi,-verwendet wird,

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