DE2165054B2 - Verfahren zum Herstellen von Dauermagneten - Google Patents

Description

Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, daß der Formkörper nach dem Verdichten und wahrend des Sinterns mit einer pulverförraigen Hilfslegierung roit dem gleichen Bestandteil R umhüllt wird, welche Hilfslegierung einen höheren Schmelzpunkt aufweist als die Grundlegjerung.

Vorzugsweise wird bei einer Temperatur von 1115° C während 30 Minuten gesintert.

Besonders günstige Hilfslegjerungen sind Sm₈Co₁₇ und SmNi₈.

Die Erfindung ist im folgenden an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.

Beispiel

Es wird eine Grundlegierung der Formel SmCo₅ durch Lichtbogenschmelzen hergestellt und diese sodann zerkleinert bis zu einer Teilchengröße zwischen 20 und 25 μτα Im Mittel. Auf die gleiche Art wird eine Legierung der Formel SmCo₂ hergestellt und sodann zerkleinert bis auf eine Teilchengröße von 7 bis 8 μπι. Das Zerkleinern dieser definierten Verbindung bis auf eine Teilchengröße, die das Anfüllen der Zwischenräume zwischen den Teilchen der Grundlegierung ermöglicht, wird durch die Feinkörnigkeit der Verbindung und durch deren Sinterbarkeit erleichtert. Zum Zerkleinern in einer Kugelmühle reicht eine Zeit von etwa einer Stunde.

Sodann wird eine Hilfslegierung der Zusammensetzung Sm₂Co₁₇ hergestellt. Man vermischt dann 87,8 Gewichtsteile der Grundlt^erung mit 12,2 Gewichtsteilen des Sinterzusa*.zstofffs SmCo₂. Diese Mischung enthält 63% Kobalt und 27% Samarium. Sodann wird diese Pulvermischung in einem Magnetfeld bis zur Sättigung der Teilchen vormagnetisiert

Dazu fügt man beispielsweise 2 % Kampfer als Bindemittel hinzu und bringt die Mischung in ein Magnetfeld von 70 000 Ocrstedt und rührt dieselbe zum Erleichtern der Teilchencrientierung.

Diese vormagnetisierte Mischung wird sodann in «inem magnetischen Orientierungsfeld verdichtet und die verdichtete Masse in Eisenbehälter gebracht, in denen sie vollständig von einem Pulver der Hilfslegierung umgeben ist. Dann wird in einer Heliumitmosphäre bei einer Temperatur von 1115° C während 30 Minuten gesintert.

Wenn man die Eigenschaften der derart hergestellten Magnete mit denen vergleicht, die aus derselben Mi» schung durch Sintern bei einer Temperatur von 1105⁰C während 15 Minuten erzielt werden, und zwar mit oder ohne Verwendung der Hilfslegierung, erhält man die in der folgenden Tabelle zusammengestellten Ergebnisse.

10	Sintern ohne Hilfs legie rung	Sintern mit Hilfslegierung	1115 30 7000 10 5200 8,16
15 Temperatur in "C Dauer in Minuten Br in Gauß (BH) max in Mg · Oe BH in Oe 20 Dichte in g/cm	1105 15 6000 7,5 4750 6,9	1105 15 6300 8,4 4900 6,9

Diese Tabelle zeigt die Verbesserung der magnetischen Eigenschaften 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 geschieht sehr homogen.

Die Erfindung läßt sich ncuh in mannigfaltiger Weise abgeändert realisieren. So läßt sich z. B. auch eine andere Verbindung oder Legierung als SmCo₂ verwenden. Auch für die Hilfslegierung Sm₂Co₁₇ lassen sich andere Stoffe verwenden; z. B. SmNi₅ ist eine Legierung, welche den Vorteil aufweist, daß sie uninagnetisch ist, so daß das hieraus hergestellte Pulver nicht von den Polen des Magnetfeldes angezogen und so die Bildung einer homogenen Schutzschicht um den Magnetwerkstoff behindert wird.

Claims (4)

I 2 Bereichen verdampfen können. Dieses Phänomen tritt Patentansprüche: besonders bei Verwendung von Samarium auf. Da» Samarium sammelt sich an der Oberfläche und bleibt

1. Verfahren zum Herstellen von Dauermagneten, nicht in der Masse der Legierungsteilchen, so daß eine bei dem eine pulverförmige Mischung einer Grund- S an Kobalt reiche Außenhaut gebildet wrd, weiche die legierung RCo₈ und eines Sinterzusatzes aus einer einzelnen Teilchen durch Nebenschluß schwächt. Die Kobaltlegierung, die einen höheren Anteil des magnetischen Eigenschaften der Legierung werden Bestandteils R als die Grundlegierung bat und bei dadurch beeinträchtigt. Man bat bereits vorgeschlagen, der Sintertemperatur derselben flüssig ist, unter zum Ausgleich des Verlustes an Samarium durch Verhohem Druck in Gegenwart eines magnetischen io dampfung eine Menge desselben in situ hinzuzufügen, Feldes verdichtet wird, wobei R dasselbe Element indem als Sinterzusatzstoff eine Mischung aus Samawie in der Grundlegierung, und zwar aus der rium und Kobalt verwendet wird, welche einen höheren Gruppe der Seltenen Erden und Yttrium ist, der Gehalt an Samarium hat als SmCo₅ und feinteiliger ist, Formkörper in einer inerten Atmosphäre gesintert so daß die Zwischenräume des Pulvers der Grund- und nach der Abkühlung wieder magnetisiert wird, 15 legierung SmCo₅ damit ausgefüllt werden. Als Zusatzdadurch gekennzeichnet, daß der stoff wird vorzugsweise dabei eine Zusammensetzung Formkörper nach dem Verdichten und während gewählt, welche beim Sintern schmilzt und so die des Sinterns mit einer pulverförmigen Hilfslegie- Sinterung erleichtert. Die Kompensation für den Verrung mit dem gleichen Bestandteil R umhüllt wird, dampfungsverlust an Samarium wird durch Einstellen welche Hilfslegierung einen höheren Schmelzpunkt 20 der Menge des Zusatzstoffes reguliert. Das Mengenaufweist als die Grundlegierung. verhältnis von Grundlegierung und Zusatzstoff muß

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- so proportioniert sein, daß insgesamt etwa 40% Samazeichnet, daß bei einer Temperatur von 1115°C rium und 60%Kobalt enthalten sind.

während 30 Minuten gesintert wird. Trotz der Verwendung dieses Zusatzstoffes bringt

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 35 das Sintern einer Legierung SmCo₅ noch Probleme mit oder 2 auf eine Hilfslegierung aus Sm₂Co₁₇. sich. Wenn die Sintertemperatur in der Größenord-

4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 nung von 1100⁰C liegt und etwa 15 Minuten lang ge- oder 2 auf eine Hilfslegierung aus SmNi₅. sintert wird, entsteht ein verhältnismäßig dichter Körper mit etwa 80 bis 85% der theoretischen Dichte.

30 Dieser ist mechanisch v/iderstandsfähig, weist eine an

Kobalt reiche Oberflächenschicht von einigen zehntel

Millimetern wegen der Verdampfung von Samarium und dessen Oxydation auf und enthält im Kern mitein-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen ander verbundene Hohlräume, wobei das Kerngefüge von Dauermagneten, bei dem eine pulverförmige 35 verhältnismäßig porös ist. Dadurch wird das einge-Mischung einer Grundlegierung RCo₅ und eines Sinter- schlossene inerte Gas verhältnismäßig schnell abgezusatzes aus einer Kobaltlegierung, die einen höheren geben und durch Luft ersetzt. Beim Wiedererhitzen des Anteil des Bestandteils R als die Grundlegierung hat Materials, selbst in neutraler Atmosphäre, oxydiert und bei der Sintertemperatur derselben flüssig ist, das Samarium an den Teilchenoberflächen, so daß unter hohem Druck in Gegenwart eines magnetischen 40 kobaltreiche Zonen gebildet werden, welche einen Feldes verdichtet wird, wobei R dasselbe Element wie magnetischen Nebenschluß darstellen und einen bein der Grundlegierung, und zwar aus der Gruppe der trächtlichen Abfall des remanenten Magnetismus und Seltenen Erden und Yttrium ist, der Formkörper in der Koerzitivkraft mit sich bringen. Selbst bei Umeiner inerten Atmosphäre gesintert und nach der Ab- gebungstemperaturen besteht Gefahr, daß das Matekühlung wieder magnetisiert wird. 45 rial schnell altert.

Nach einem derartigen Verfahren hergestellte Dauer- Um die Dichte des Materials zu erhöhen und um zu

magnete weisen außergewöhnliche magnetische Eigen- vermeiden, daß die Sinterhohlräume untereinander in schäften auf, da sie insbesondere einen hohen magne- Verbindung stehen, müssen die Sintertemperatur und tischen Gütefaktor haben, der ihre Anwendung in die Sinterdauer erhöht werden. Dabei ergibt sich elektronischen Geräten für die Luftfahrt und Raum- 50 jedoch eine Verschlechterung der magnetischen Eigenfahrt nahelegt und für andere Geräte, in denen der schäften. Dies rührt im wesentlichen daher, daß die Magnet bei kleinem Platzbedarf sehr stark sein muß. miteinander in Verbindung stehenden Sinterhohl-Die Herstellung derartiger Dauermagnete bereitet räume zu Beginn des Sinterns vorhanden sind und jedoch beträchtliche Schwierigkeiten. eine Verdampfung des Samariums zum Kern ermög-

Es ist bereits ein Verfahren zum Herstellen von 55 liehen, so daß die Bildung einer kobaltreichen magne-Dauermagneten durch Sintern bekannt, bei dem die tischen Nebenschlußzone begünstigt wird. Der AusBestandteile bei einer Temperatur zwischen etwa 800 gleich des Verlustes an Samarium an diesen Ober- und 1200⁰C in einer inerten Atmosphäre in Anwesen- flächen läßt sich nicht durch den Zusatzstoff herstellen, heit eines Materials gesintert werden, das leicht reak- da dieser das Verschweißen der einzelnen Teilchen betive Gase, wie Sauerstoff, an sich bindet, wonach der 60 wirkt und sich mit diesen verbindet, und zwar an den erhaltene Magnetkörper abgekühlt und in einem Brücken zwischen den Teilchen und nicht auf der geMagnetfeld magnetisiert wird. Dieses Verfahren ver- samten Oberfläche.

mindert die große Oxidierbarkeit der Seltenen Erden, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Her-Wodurch die magnetischen Eigenschaften beeinträch- stellungsverfahren der eingangs genannten Art zu tigt würden. 65 schaffen, welches die Verwendung höherer Sinter-

Eine ungünstige Beeinflussung der Eigenschaften temperaturen und einer längeren Sinterdauer ermögdes Magnetmaterials ergibt sidi jedoch auch dadurch, licht, ohne daß die Materialeigenschaften ungünstig daß Legierungsbestandteile aus den oberflächennahen beeinflußt werden.