DE2165098A1 - Formkörper aus weichmagnetischen Eisenlegierungspartikeln sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Formkörper - Google Patents

Formkörper aus weichmagnetischen Eisenlegierungspartikeln sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Formkörper

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Description

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Formkörper aus weichmagnetisehen Eisenlegierungspartikeln sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Formkörper.
Die Erfindung betrifft Formkörper aus heißverpreßten Partikeln einer weichmagnetischen Eisenlegierung sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Formkörper, insbesondere ein pulvermetallurgisches Verfahren zur Herstellung von magnetischen Polstücken.
Magnetbänder für eine Fernsehwiedergabe der aufgezeichneten Bilder benötigen bekanntlich magnetische Polstücke als Abnehmerköpfe für die Bildwiedergabe. Bei einem bekannten Abnehmerkopf sind vier Polstücke zu einer Einheit zusammengefaßt, wobei jedes Polstück um jeweils 90 versetzt innerhalb einer Führungsrolle nahe deren Peripherie angelötet ist. Die Führungsrolle rotiert dabei um eine zentrale Achse und stößt dabei gegen das für die magnetische Speicherung und Wiedergabe benötigte Gamma-Eisenoxidband. Die Aufnahmefläche eines jeden Polstückes, die sich an der Peripherie der Führungsrolle an der Frontplatte befindet,ist der einzige Teil, der bei Betrieb des Gerätes mit dem Band in Kontakt gelangt. Da sich die Polstücke abnützen oder verschleißen, wird der Spalt zwischen dem Band und der Führungsrolle mit der Zeit für eine taugliche magnetische Güte (Permeabilität, Coercitivkraft usw.) zu groß, so daß das Bild verzerrt itfird, weshalb eine oftmalige Erneuerung der Polstücke erforderlich wird, beispielsweise in Abständen von etwa 100 Stunden.
Es ist bekannt, Polstücke aus weichmagnetischem Material (oder magnetisch weichem Material) herzustellen, das aus einer Eisenlegierung mit etwa 9,4 Gew.-a Silicium und 5,7 Gew.-?o Aluminium besteht. Normalerweise wird dabei so verfahren, daß die Legierung zu Formkörpern der gewünschten Form vergossen wird, x^orauf die einzelnen Polstücke durch Bearbeitung der Gußstücke hergestellt werden, da die Legierung zu brüchig ist, so daß sie sich nicht zum Walzen, Schmieden, Verformen und dergl. eignet. Die bekannten Guß- oder Formstücke besitzen normalerweise eine grobkörnige Mikrostruktur von weniger als 4, gemessen nach der Methode der American
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Society of Testing Materials (ASTM 4). Des weiteren besitzen derartige Guß- oder Formstücke sehr ungünstige Abrieb- oder Abnutzungseigenschaften.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Formkörper aus einer weichmagnetischen Eisenlegierung anzugeben, die sich durch verbesserte Abrieb- und Abnutzungseigenschaften auszeichnen und beispielsweise in Form von magnetischen Polstücken länger als die bisher bekannten Polstücke verwendet werden können, d.h. sich über eine längere Zeitspanne hinweg in reibenden Kontakt mit magnetischen Bändern für magnetische Spi
finden können.
magnetische Speicherung und Widergabe vom Gamma-Eisenoxidtyp be-
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß man zu derartigen Formkörpern, insbesondere magnetischen Polstücken dann gelangt, wenn man sie durch Verpressen von oxidierten wichmagnetischen Eisenlegierungspartikeln bestimmter Zusammensetzung hergestellt.
Gegenstand der Erfindung sind Formkörper aus heißverpreßten Partikeln einer weichmagnetischen Eisenlegierung, bestehend aus oxidierten und heißverpreßten magnetischen Eisenlegierungspartikeln mit 2 bis 12 Gew.-% Silicium und 2 bis 10 Gew.-I Aluminium. Gegenstand der Erfindung ist <fes weiteren ein pulvermetallurgisches Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere magnetischen Polstücken aus enem weichmagnetischen Eisenlegierungspulver mit verbessertem Abriebwiderstand, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Pulver aus einer weichmagnetischen Eisenlegierung mit 2 bis 12 Gew.-?o Silicium und 2 bis 10 Gew.-I Aluminium zwecks Erzeugung eines dünnen, die Pulver partikel einhüllenden Sauerstoff-ilmes oxidiert und das vorbehandelte Pulver im Vakuum - gegebenenfalls nach Kaltverformen - heißverpreßt.
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Die Zeichnung dient der näheren Erläuterung der Erfindung. Im einzelnen sind dargestellt in:
Figuren 1 und 2 magnetische Polstücke gemäß der Erfindung;
Figur 3 eine Formvorrichtung, die sich zur Herstellung von Formkörpern nach der Erfindung durch Heißverpressen eignet, und zwar im Schema und in
Figur 4 eine Reproduktion einer Mikrophotographie, die bei 500-facher Vergrößerung erhalten wurde und eine typische MikroStruktur eines Formkörpers nach der Erfindung darstellt und aus der sich ergibt, wie die einzelnen Körner der Magnetlegierung von Oxidschichten umgeben sind.
Das pulvermetallurgische Verfahren der Erfindung zur Herstellung von Formkörpern aus einem weichmagnetischen Eisenlegierungspulver mit verbessertem Abriebwiderstand, insbesondere beim reibenden Kontakt mit einem sich bewegenden Band für die magnetische Speicherung und Widergabe auf Gamma-Eisenoxidbasis läßt sich beispielsweise wie folgt durchführen:
Zunächst wird ein klassifiziertes Pulver der Legierung, beispielsweise einer Teilchengröße von - 325 Maschen bis 5 Mikron (-325mesh to 5 microns), z.B. einer Teilchengröße von etwa 5 bis 43 Mikron, in Luft bei erhöhter Temperatur voroxidiert, und zwar zwecks Bildung eines dünnen Oxidfilmes auf der Oberfläche der Partikel, worauf das oxidierte Pulver dann heißverpreßt oder heißverdichtet wird zu einem dichten Formkörper (von praktisch voller oder theoretischer Dichte) mit einer feinkörnigen metjfallographischen Struktur, wobei der Oxidfilm die Korngrenzen einschließt.
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Der Oxidfilm verbessert dabei den Abriebwiderstand oder Abnutzungswiderstand der Formstücke, ohne dabei die magnetischen Eigenschaften der Formstücke nachteilig zu beeinflussen.
Durch die Erfindung werden somit Formkörper aus verfestigten oder verdichteten gesinterten magnetischen Legierungspartikeln mit wirksamen Konzentrationen an Silicium, Aluminium und Sauerstoff sowie zum Rest im wesentlichen Eisen erhalten, die sich insbesondere als magnetische Polstücke zum Abspielen von Magnetbändern für eine Fernsehwidergabe aufgezeichneter Bilder verwenden lassen.
Vorzugsweise werden die Formkörper aus der magnetischen Legierung Jt durch Heißverpressen des voroxidierten Legierungspulvers im Vakuum hergestellt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung ein voroxidiertes Legierungspulver einer Partikelgröße von etwa 10 bis 20 Mikron zu verwenden. Die durch Verpressen erhaltenen Formkörper besitzen eine feinkörnige Struktur hoher Dichte mit einem Abrieb- oder Abnutzungsverhalten, das solchen Formkörpern, die durch Vergießen einer entsprechenden Legierung erhalten wurden, weit überlegen sind. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Formkörper beruhen 1. auf einer Kornverfeinerung, die zu mehr Korngrenzflächen führt, als bei den durch Gießen herstellbaren Formkörpern und 2. auf dem Vorhandensein eines lokalisierten Oxidfilmes bei den Korngrenzen.
" Wie bereits dargelegt, eignet sich die pulvermetallurgische Legierung insbesondere zur Herstellung von magnetischen Polstücken des in Figuren 1 und 2 dargestellten Typs.
In Figur 1 ist eine typische Frontplattenführungsrolle 10 mit vier magnetischen Polstücken 11, 12, 13 und 14 dargestellt, die jeweils um 90° versetzt an der Peripherie der Führungsrolle angeordnet sind. Die tatsächlichen Abrieb- oder Kontaktflächen der einzelnen Polstücke, d.h. die Oberflächen 11a, 12a, 13a und 14a
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erstrecken sich, wie dargestellt, etwas über die Periphere der Führungsrolle hinaus.
In Figur 2 ist ein Polstück 15 mit der Abrieb- oder Kontaktoberfläche 15a vergrößert dargestellt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung eine Eisenlegierung zu verwenden, die 9,4 Gew.-4 (9,4 Gew.-I + 0,4 Gew.-?) Silicium und ungefähr 5,7 Gew.-9. Aluminium (z.B. 5,7 Gew.-I _+ 0,3 Gew.-%) Aluminium aufweist und vorzugsweise durch Vergießen im Vakuum erhalten wurde. Die Legierungsblöcke oder Barren werden dann fein vermählen, umgeschmolzen und unter Verwendung eines Inertgases, vorzugsweise unter Verwendung von Argon atomisiert, vorzugsweise mittels Düsensteuerung ( jet controlled) unter Anwendung geeigneter Verfahrensparameter, d.h. geeigneter Druck-, Reinheits- und Flußparameter und dergl., zur Erzielung einer maximalen Ausbeute an runden kugeligen Pulverpartikeln einer Größe von vorzugsweise 10 bis 20 Mikron.
Das erhaltene Material wird dann klassifiziert, wobei die runden kugelförmigen Partikel einer Größe von etwa 10 bis 20 Mikron extrahiert werden. Die Partikel einer Größe von Über 20 Mikron können dann in üblicher bekannter Weise in einer Kugelmühle mit Kugeln aus rostfreiem Stahl vermählen werden, beispielsweise in einer Kugelmühle mit Stahlkugeln eines Durchmessers von etwa 19 Millimetern. Dazu kann das Pulver beispielsweise in einer Flüssigkeit dispergiert werden. So kann beispielsweise eine Kugelmühle mit einer 750 g Charge beschickt und in 1500 Millilitern denaturiertem Alkohol dispergiert werden, wobei letzterer als Kühlmittel dient und des weiteren die Aufgabe hat Verunreinigungen zu vermindern.
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Nach dem Mahlprozeß kann das gemahlene Pulver im Vakuum getrocknet werden, beispielsweise in einem Metall-Desicator bei einem Unterdurck von beispielsweise 63,S bis 76,2 cm Quecksilbersäule bei einer Temperatur von nicht höher als 60°C. Das gemahlene Produkt kann dann klassifiziert werden, um die Partikel einer Teilchengröße von etwa 10 bis 20 Mikron abzutrennen.
Die Mahldauer und die Rotationsgeschwindigkeiten werden dabei so gesteuert, daß keine "flockenförmige11 Pulverpartikel anfallen, da derartige Partikel die Ausbildung einer anisotropen metallurgischen Struktur fördern und zu einer ungleichmäßigen Güte im Feld führen.
Das gemahlene Pulver besitzt eine irreguläre Form und wird vorzugsweise mit dem nicht vermahlenen durch Atomisierung erhaltenen Pulver vermischt.
Versuche haben ergeben, daß besonders vorteilhafte Ergebnisse dann erhalten werden, wenn eine Mischung aus durch Vermählen erhaltenem Pulver und durch Atomisieren erhaltenem Pulver verwendet wird und wenn das Mischungsverhältnis bei etwa 5 Gew.-Teilen durch Vermählen erhaltenem Pulver zu einem Gew.-Teil durch Atomisieren erhaltenem Pulver liegt. Vorteilhafte Ergebnisse werden jedoch auch bei anderen Mischungsverhältnissen erhalten, beispielsweise bei Mischungsverhältnissen von 4 Gew.-Teilen zu einem Gew.-Teil bis etwa 7 Gew.-Teilen zu einem Gew.-Teil.
In vorteilhafter Weise werden derartige Mischungen vor ihrer Weiterverarbeitung etwa 1 Stunde lang homogen vermischt.
Werden die hergestellten Pulver nach ihrer Herstellung nicht unmittelbar verarbeitet oder liegt zwischen der Herstellung dieser Pulver und ihrer Weiterverarbeitung eine Zeitspanne von mehr als 48 Stunden, so hat es sich als zweckmäßig erwiesen/m evakuierten Behältern/einem Druck von etwa 10~ Torr oder einem nocä geringeren Druck aufzubewahren.
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In vorteilhafter Weise kann dann beispielsweise wie folgt weiter verfahren werden:
Eine Charge von 600 g Pulver, insbesondere eine Mischung aus durch Atomisierung erhaltenen Partikeln von sphärischer oder kugeliger Form und durch Vermählen eraltenen Partikeln von irregulärer Form, die durch Vermischen der beiden Pulverarten erhalten wurde, wird zunächst voroxidiert. Die Voroxidierung kann durch Erhitzen in Luft erfolgen, beispielsweise durch Erhitzen auf Temperaturen von etwa 2 320C bis 344°C (45O0F bis 6500F) insbesondere auf Temperaturen von etwa 260 C bis 316 C (500 F bis 6000F). Beispielsweise kann das Pulver eine Stunde lang auf 3150C in Luft erhitzt werden.
Dabei kann das Pulver beispielsweise gleichförmig zwischen zwei feinmaschigen Sieben aus rostfreiem Stahl ausgebreitet werden, die in einem Trog oder Behälter aus rostfreiem Stahl angeordnet sind, welcher Seitenöffnungen aufweist, welche eine Voroxidierung des Legierungspulvers ermöglichen, ähnlich wie bei Wirbelschichtsystemen in rezirkulierter Luft.
Um zu gewährleisten, daß der gewünschte Oxidationsgrad auch erzielt wird, wird das Pulver von Zeit zu Zeit mittels eines Stereomikroskops (stereo binoculars) bei 10-facher Vergrößerung visuell überprüft. Überprüft wird dabei die Gleichförmigkeit der Oxidfarbe und das Vorhandensein von Agglomeraten.
Vorteilhafte Ergebnisse werden mit solchen Pulvern erhalten, deren Sauerstoffgehalt bei etwa 2000 ppm bis 8000 ppm liegt. Vorzugsweise werden solche Metallpulver verwendet, deren Sauerstoffgehalt bei 3400 ppm bis 4400 ppm auf Gewichtsbasis liegt. Ein Oxidfilm oder eine Oxidschicht von Partikeln einer durchschnittlichen Korngröße von 10 bis 20 Mikron kann eine Dicke von vorzugsweise bis zu etwa 2 Mikron aufweisen.
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Das Pulver, z.B. Chargen von etwa 600 bis 800 g, kann nun direkt durch Heißverpressen in die gewünschte Form überführt werden. Andererseits ist es jedoch auch möglich, das Pulver zunächst kalt zu verpressen, z.B. in einem,Formkörper zylindrischer Form, worauf dieser dann zu dem Formkörper der gewünschten Form heiß verpreßt wird. Das Kaltverpressen kann beispielsweise unter einem Druck von 21 kg/cm erfolgen. Das Heißverpressen erfolgt vorzugsweise im Vakuum, z.B. bei einem Druck von S χ 10 Torr und bei Drucken von
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beispielsweise 844 bis 1406 kg/cm , z.B. bei einem Druck von
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1265 kg/cm , d.h. einem Druck der ausreicht, um einen Sinterkörper
praktisch völliger oder vollkommener Dichte zu erhalten. Das Heißverpressen erfolgt dabei vorzugsweise bei Temperaturen von 1OSO0C, wobei beispielsweise so verfahren wird, daß diese Temperatur in W 3 Stunden erreicht wird und 1 Stunde lang aufrechterhalten wird, worauf der Formkörper in etwa 2 Stunden abgekühlt wird, und zwar auf sog. schwarze Hitze.
Die in Figur 3 im Schema dargestellte, zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung beispielsweise geeignete Formvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer von Spannungen befreiten Gußform 16, beispielsweise aus einer Molybdänlegierung mit 0,5 Gew.-!ten Titan, 0,5 Gew.-I Zirkon und 0,06 Gew.-9«ten Kohlenstoff. Die Gußform 16 besitzt eine Höhlung 17, beispielsweise eines Durchmessers von 5,08 cm, in die an ihren beiden gegenüberliegenden Enden Stempel 18 und 19 aus dem gleichen Legierungsmaterial eingepaßt sind. Die ^ ganze Vorrichtung befindet sich dabei vorzugsweise in einer Vakuum-' kammer und iSl/efnls üblichen Widerstandserhitzers beheizbar. Bei der Beschickung der Gußform hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zunächst eine scheibenförmige Graphitfolie 19a einer Stärke von z.B. 0,0127 cm in das Innere der Form zu bringen, und zwar auf die Oberseite des Stempels 19 innerhalb der Höhlung 17. Die Hikit Höhlung 17 wird zweckmäßigerweise ebenfalls mit einer eine Manschette oder eine Umkleidung bildenden Graphitfolie ausgekleidet, worauf das zu
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verpressende pulverförmige Material 22 von der entgegengesetzten Seite her eingeführt wird. Dann wird eine weitere scheibenförmige Graphitfolie 18a auf das Pulver gebracht und der Stempel 18 in die Höhlung eingeführt. Dann werden beide Stempel unter Druck gesetzt, und zwar in Richtung der Pfeile 20 und 21, beispielsweise unter Verwendung einer Druckpresse einer Kapazität von 30 Tonen. Die Graphitfolien, und zwar die Graphitscheiben und die Graphitmanschetten oder Umkleidungen helfen dabei eine Verunreinigung während des Heißpreßzyklus zu vermeiden. Des weiteren vermeiden sie ein Ankleben oder Anschmelzen des Pulvers in der Form und an den Stempeln.
Die Vorrichtung wird dann, sofern sie sich noch nicht in der Vakuum-Heizkammer befindet, in diese eingebracht, worauf das Pulver verpreßt wird. Dabei wird zweckmäßig ein Mindestdruck von 45,5 kg (von der Skala abgelesen) von Raumtemperatur bis 10500C ausgeübt, worauf der Druck erhöht wird, und zwar zweckmäßig auf etwa 844 bis
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1406 kg/cm , beispielsweise 1265 kg/cm , der beispielsweise 1 Stunde lang aufrechterhalten wird. Nach Abschalten der Stromzufuhr wird der Druck aufgehoben, Wenn der durch Verpressen erzeugte Formkörper den Zustand sog. schwarzer Hitze (black heat) erreicht hat, wird die Vorrichtung zweckmäßig mit Argon beschickt oder einem anderen Inertgas, um eine rasche Abkühlung unter inerten Bedingungen zu erzielen.
In vorteilhafter Weise wird derart heißverpreßt, daß die Dichte des hergestellten Formkörpers praktisch der theoretischen oder völligen oder vollkommenen Dichte entspricht, beispielsweise mindestens einer 99,9ligen theoretischen Dichte.
Der hergestellte zylindrische Formkörper kann dann durch Abschleifen oder Bearbeiten gereinigt werden. Des weiteren können die einander gegenüber-liegenden Oberflächen zu parallelen Oberflächen bearbeitet werden, worauf der Formkörper in magnetische Polstücke zerkleinert oder zerschnitten werden kann.
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Die Endhärte, gemessen auf der Rockwell "C" Skala beträgt im allgemeinen mindestens 50 Rp.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die primäre Korngröße des Endproduktes in einem Bereich von 8 bis 11 der American Society of Testing Materials liegt (ASTM 8-11),gemessen mit ASTM El 12 bei 100-facher Vergrößerung.
Zur Erzielung optimaler magnetischer Eigenschaften hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn Poren und Einschlüsse eine ausgeprägte Defektgröße von größer als 10 Mikron nicht übersteigen. Des weiteren soll die Verteilung von Defekten derart sein, daß die " durchschnittliche Entfernung zwischen Defekten mindestens 10 mal größer ist als der maximale Defektdurchmesser.
Vorzugsweise bestehen die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Formkörper völliger Dichte oder vollkommener Dichte aus einer Eisenlegierung mit 9,4 Gew.-% Silicium und 5,7 Gew.-% Aluminium. Vorzugsweise weist die Legierung des weiteren einen Sauerstoffgehalt von etwa 3400 ppm bis 4400 ppm auf, der zu einer metallographischen Struktur mit den beschriebenen, die Körner umhüllenden Oxidfilm führt, der die ausgezeichnete Abriebfestigkeit oder Abnutzungsfestigkeit der Legierung, beispielsweise im Falle magnetischer Polstücke oder magnetischer Polschuhe bewirkt.
Eine solche MikroStruktur ist in Figur 4 dargestellt. Der Abriebwiderstand oder die Abnutzungsfestigkeit der erfindungsgemäßen Formkörper läßt sich durch einen sog. Feldtest ermitteln. Versuche mit Polstücken haben ergeben, daß nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Polstücke eine um mindestens das 3-fache verbesserte Lebensdauer als solche Polstücke aus der gleichen Legierung besitzen, die nach üblichen Verfahren ohne Zufuhr von Sauerstoff gegossen wurden.
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Das erfindungsgemäße pulvermetallurgische Verfahren ermöglicht somit die Herstellung heißverdichteter magnetisch weicher Eisenlegierungen, die sich hervorragend zur Herstellung magnetischer Polstücke eignen. Die Eisenlegierungen enthalten dabei eine wirksame Siliciumkonzentration von 2 bis 12 Gew.-% und eine wirksame Aluminiumkonzentration von 2 bis 10 Gew.-% und 2000 bis 8000 ppm Sauerstoff. Der Sauerstoff wird dabei dem Legierungspulver durch einen Voroxidationsprozeß zugeführt, bei dem ein dünner Oxidfilm auf den Pulverpartikeln erzeugt wird, worauf das Pulver bei erhöhter Temperatur heißverfestigt wird, und zwar derart, daß ein Sinterkörper oder Sinterformling praktisch vollkommener oder völliger oder theoretischer Dichte erhalten wird.
Als zweckmäßig hat es sich dabei erwiesen, durch Vermählen hergestelltes oder unvermahlenes atomisiertes Metallpulver, das vorzugsweise fbckenfrei ist, zu verwenden, und zwar ein solches Pulver, das erhalten wurde durch eine im Vakuum vergossene Legierung mit Partikeln einer Partikelgröße von -325 + 5 Mikron, insbesondere eines Bereiches von -325 (Siebnummer gleich Maschen/laufender Zoll bis +5 Mikron) vorzugsweise von etwa 5 bis 43 Mikron und insbesondere von etwa 10 bis 20 Mikron. Als ganz besonders vorteilhafte Legierung/haben sich dabei solche erwiesen, die 9 bis 9,8 Gew.-^te Silicium und 5,4 bis 6 Gew.-I Aluminium bei 3300 bis 44OOppm Sauerstoff aufweisen. Eine ganz besonders vorteilhafte Eisenlegierung ist eine solche mit ungefähr 9,4 Gew.-I Silicium und 5,7 Gew.-I Aluminium. Die erfindungsgemäß herstellbaren Sinterformkörper lassen sich im allgemeinen metallographisch kennzeichnen durch eine Korngröße innerhalb des ASTM-Bereiches von 8 bis 11.
Der Sauerstoffbereich von 3300 bis 4400 ppm steht in direkter Beziehung zu der verbesserten Abriebwiderstandsfähigkeit und der magnetischen Güte der Legierung. Vorteilhafte Ergebnisse werden jedoch auch dann erhalten, wenn der SAuerstoffbereich unterhalb und überhalb des angegebenen Bereiches liegt, d.h. bei Sauerstoffbereichen von 2000 bis 8000 ppm.
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Das Heißverpressen des Legierungspulvers im Vakuum erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen von 1000 bis 11000C, insbesondere bei einer Temperatur ν on 10500C.
Beim Heißverpressen des voroxidierten Metallpulvers im Vakuum wird zur Erzielung einer möglichst vollkommenen Dichte ein Druck von etwa 844 bis 1406 kg/cm2 (12 000 bis 20 000 psi) z.B. von 1265 kg/cm2 (18 OOOpsi) angewandt. Bei einem Druck von 1265 kg/cm beispielsweise wird die vorzugsweise angewandte Temperatur von 10500C beispielsweise in etwa 3 Stunden erreicht. Das verpresste Pulver kann dann bei dieser Temperatur etwa 1 Stunde lang gehalten werden, worauf es, z.B. innerhalb von 2 Stunden auf eine schwarze Hitze (black heat) abgekühlt wird. Im niedrigeren Temperaturbereich ist eine längere Preßdauer zweckmäßig, während im höheren Temperaturbereich eine kürzere Preßdauer möglich ist.
Bei der Voroxidation des Metallpulvers in der Luft werden zweckmäßig Temperaturen von 232°C bis 3440C (450 bis 65O0F) insbesondere Temperaturen von 260 bis 3160C (500 bis 6000F) angewandt.
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Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE
1. Formkörper aus heißverpreßten Partikeln einer weichmagnetischen Eisenlegierung, bestehend aus oxidierten und heißverpreßten weichmagnetischen Eisenlegierungspartikeln mit 2 bis 12 % Silicium und 2 bis 10 % Aluminium.
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein
durch Verwendung oxidierter weichmagnetischer Eisenlegierungspartik'
liegt.
partikel hervorgerufener Sauerstoffgehalt bei 2000 bis 8000 ppm
3. Formkörper nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem magnetischen Polstück besteht.
4. Pulvermetallurgisches Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus einem weichmagnetischen Eisenlegierungspulver mit verbessertem Abreibwiderstand nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Pulver aus einer weichmagnetischen Eisenlegierung mit 2 bis 12 % Silicium und 2 bis 10 % Aluminium zwecks Erzeugung eines dünnen, die Pulverpartikel einhüllenden Oxidfilmes oxidiert und das vorbehandelte Pulver im Vakuum gegebenenfalls nach Kaltverformen - heißverpreßt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Durchführung des Verfahrens Pulverpartikel einer durchschnittlichen Korngröße von 10 bis 20 Mikron verwendet.
6. Verfahren nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Durchführung des Verfahrens ein Pulver verwendet, das zu 9 bis 9,8& aus Silicium, 5,4 bis 6% Aluminium und zum Rest aus Eisen besteht.
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7. Verfahren nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das oxidierte Pulver durch Heißverpressen in einen Formkörper überführt, dessen durchschnittliche Korngröße einer ASTM-Korngröße von etwa 8 bis 11 entspricht.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die pulverförmige weichmagnetische Eisenlegierung bis zur Absorption von 2000 bis 8000 ppm Sauerstoff oxidiert.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die pulverförmige weichmagnetische Eisenlegierung bis zur Erzielung eines Sauerstoffgehaltes von 3300-4400 ppm oxidiert.
10. Verfahren nach Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige weichmagnetische Eisenlegierung in Luft bei Temperaturen von etwa 230 bis 335°C (450-65O0F) oxidiert.
11. Verfahren nach Ansprüchen 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das oxidierte Pulver in einen Preßling überführt und diesen im Vakuum bei Temperaturen von 1000 bis 11000C heißverpreßt.
12. Verfahren nach Ansprüchen 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Durchführung des Verfahrens ein weichmagnetisches Eisenpulver mit etwa 9,4 % Silicium und 5,7 % Aluminium verwendet.
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DE2165098A 1970-12-29 1971-12-28 Formkörper aus weichmagnetischen Eisenlegierungsteilchen sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Formkörper Expired DE2165098C3 (de)

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US10236470A 1970-12-29 1970-12-29

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5271311A (en) * 1975-12-11 1977-06-14 Nippon Musical Instruments Mfg Method of producing ironnsiliconnaluminium alloy

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5638671B2 (de) * 1972-11-16 1981-09-08
SE376552B (de) * 1973-09-26 1975-06-02 Hoeganaes Ab
JPS5210819A (en) * 1975-06-12 1977-01-27 Kiyoshi Inoue Malleable high permeability alloy for high frequency
US4069043A (en) * 1976-01-19 1978-01-17 Carpenter Technology Corporation Wear-resistant shaped magnetic article and process for making the same
US4029501A (en) * 1976-01-26 1977-06-14 Rca Corporation Method of preparing improved magnetic head material
JPS5852554B2 (ja) * 1976-10-07 1983-11-24 潔 井上 高周波用可鍛性高透磁率合金
JPS54121108A (en) * 1978-03-13 1979-09-20 Akai Electric Mnnzn ferrite monocrystal magnetic head and method of fabricating same
US4532737A (en) * 1982-12-16 1985-08-06 Rca Corporation Method for lapping diamond
US4561892A (en) * 1984-06-05 1985-12-31 Cabot Corporation Silicon-rich alloy coatings
DE69014210T2 (de) * 1989-01-10 1995-06-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Magnetkopf und Herstellungsverfahren.
DE69031250T2 (de) * 1989-06-09 1997-12-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Magnetisches Material
EP0406580B1 (de) * 1989-06-09 1996-09-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Verbundmaterial sowie Verfahren zu seiner Herstellung
US20130160492A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Guillermo R Villalobos Polished, hot pressed, net shape ceramics
JP6424754B2 (ja) * 2015-07-10 2018-11-21 トヨタ自動車株式会社 成形体の製造方法
WO2018037356A1 (en) 2016-08-23 2018-03-01 Medicem Ophthalmic (Cy) Limited Ophthalmic lenses with aspheric optical surfaces and method for their manufacture
CN107866570A (zh) * 2017-12-15 2018-04-03 东北大学 一种用于粉末冶金温压成形的设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3661570A (en) * 1970-04-03 1972-05-09 Rca Corp Magnetic head material method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5271311A (en) * 1975-12-11 1977-06-14 Nippon Musical Instruments Mfg Method of producing ironnsiliconnaluminium alloy

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Publication number Publication date
DE2165098B2 (de) 1975-04-10
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GB1325248A (en) 1973-08-01

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