DE2200910B1 - Verfahren zur herstellung dauermagnetischer sinterkoerper aus einer ternaeren kobalt-lanthanoid-legierung - Google Patents

Description

Sm₀₎₅Pr₀,₅Co₄,₄

hergestellt werden, so werden erfindungsgemäß die binären Vorlegierungen SmCo_4>4 und PrCo₄₎₄ in pulvriger

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung 65 Form miteinander gemischt und danach gesintert,
dauermagnetischer Sinterkörper aus einer ternären Der überraschende Effekt des Verfahrens nach der

Kobalt-Lanthanoid-Legierung. Unter »Lanthanoid« Erfindung liegt darin, daß man wider Erwarten dauerwerden dabei die Elemente Yttrium, Lanthan und die magnetische Sinterkörper mit hervorragenden magne-

tischen Eigenschaften erhält, obwohl man unmittelbar gar keine homogenen Legierungen der formalen Struktur

herstellt, sondern im Grunde nur binäre Teilchen der Strukturen Ln^Co₅ und Ln⁽²⁾Co₅ durch Sintern miteinander verbindet. Ln⁽¹> steht dabei für das eine, Ln<²> für das andere Lanthanoid der ternären Zusammensetzung des Sinterkörpers, und O < χ < 1.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geht man zweckmäßigerweise wie folgt vor:

Man stellt zuerst die binären Vorlegierungen Ln^)Co₅ und Ln<²⁾Co₅ schmelzmetallurgisch her.

Dann kann man in zweierlei Weise weiterfahren:

Entweder man zerkleinert die binären Vorlegierungen nur grob, z. B. auf Teilchengrößen zwischen etwa 100 und 1000 μΐη, mischt sie und mahlt die Mischung dann fein bis auf Teilchengrößen zwischen etwa 1 und 10 μηι, bevor man sie sintert.

Oder man mahlt beide binären Vorlegierungen fein bis auf Teilchengrößen zwischen etwa 1 und 10 μΐη und mischt diese feinen Pulver, bevor man die Mischung sintert.

Das Verdichten der Mischung zum fertigen dauermagnetischen Sinterkörper geschieht in bekannter Weise durch magnetisches Ausrichten, Pressen und Sintern. Auch hier gibt es zwei grundsätzlich wichtige Möglichkeiten:

Entweder man geht wie in der deutschen Offenlegungsschrift 1 956 740 vor, wonach die binären Vorlegierungen vor dem Ausrichten, Pressen und Sintern derart gemischt werden, daß die totale Zusammensetzung der Mischung durch die Formel

beschrieben werden kann, wobei 3,5 < u < 5, vorzugsweise u — 4,4, und 0 < χ < 1.

Oder man geht wie in der deutschen Offenlegungsschrift 2 121 514 bzw. der oben angeführten Publikation von Martin-Benz vor, wonach die binären Vorlegierungen vor dem Ausrichten, Pressen und Sintern derart gemischt werden, daß die totale Zusammensetzung der Mischung durch die Formel

beschrieben werden kann und der Mischung dann noch als Sinterzusatz eine Co — Sm₂-Legierung beigegeben wird, die aus 46 bis 65 % Samarium und 54 bis 35 % Kobalt besteht, und deren Gewichtsanteil an der gesamten zu sinternden Mischung derart ist, daß der Gewichtsanteil des Kobalt am Gesamtgewicht 62 bis 64°/o beträgt.

Die Sinterdauer beträgt in der Regel mindestens 10 Minuten und kann sich bis auf mehr als 30 Stunden erstrecken.

Auf allen genannten Wegen kommt man in wirtschaftlicherer Weise als bisher zu dauermagnetischen Sinterkörpern einer ternären Zusammensetzung, deren magnetische Eigenschaften genauso gut sind wie die der auf die bekannte, aufwendigere Weise erhaltenen Sinterkörper.

Die Erfindung wird nachstehend noch an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Es werden die binären Vorlegierungen SmCO_a und MMCo₅ und eine Sm — Co-Legierung mit 60 % Samarium erschmolzen und grob zerkleinert bis auf Teilchengrößen von etwa 1 mm. Die Legierungen werden dann in der vorstehenden angegebenen Reihenfolge im Verhältnis von 50 g: 50 g: 14 g gemischt. Die Mischung wird alsdann auf Teilchengrößen von etwa ίο 1 bis 10 μηι fein gemahlen, das erhaltene Pulver bei 50 kOe und 8 Mp/cm² magnetisch ausgerichtet, hydrostatisch gepreßt und der Preßkörper dann gesintert. Der erhaltene Sinterkörper weist eine Zusammensetzung auf, die — nach Abzug des Sinterzusatzes —■ formal durch die Formel

Sm₀₎₅MM₀,₅Co₅
beschrieben werden kann.

Beispiel 2

Es werden die binären Vorlegierungen SmCo₅ und CeCo₅ und eine Sm — Co-Legierung mit 60 % Samarium erschmolzen und grob zerkleinert bis auf Teilchengrößen von etwa 1 mm. Die Legierungen werden dann in der angegebenen Reihenfolge im Verhältnis von 80,3 g: 19,7 g: 14 g gemischt. Die Mischung wird alsdann bis auf Teilchengrößen von etwa 1 bis 10 μηι fein gemahlen, das erhaltene Pulver bei 50 kOe und 8 Mp/cm² magnetisch ausgerichtet, hydrostatisch gepreßt und der Preßkörper dann bei 1095⁰C während Va Stunde gesintert.

Der erhaltene Sinterkörper weist eine Zusammensetzung auf, die —· nach Abzug des Sinterzusatzes — formal durch die Formel

Sm_0i8Ce_0l2Co₅

beschrieben werden kann.
Der Sinterkörper hat folgende Kenndaten:

Dichte ρ = 8,25 g/cm³,
Remanenz B_r = 8600 Gauß,
Koerzitivfeidstärke iH_c = 7500 Oe;
Koerzitivfeldstärke iH_c = 11 650 Oe,
maximales Energieprodukt (BH)j»ea:
= 17,8 MGOe.

Die Kenndaten der Sinterkörper gemäß Beispielen 1 und 2 sind identisch mit denen von solchen Magnetkörpern, die aus homogenen erschmolzenen Legierungen

Sm_0l5MM_0l5Co₅ bzw. Sm_0l8Ce_0l2Co₅

hergestellt werden.

Es ist zu beachten, daß die magnetischen Werte der erfindungsgemäß hergestellten ternären Legierungen besser sind als die der binären Legierungen. Zum Beispiel sind die Werte von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Sm_0i5MM_0i5Co₅- und Sm_0i8 Ce_0l2Co₅-Magnetkörpern besser als die von MMCo₅- und CeCo₅-Magnetkörpern.

Das beschriebene Verfahren ermöglicht nicht nur eine Verbilligung des Herstellungsverfahrens, sondern gestattet insbesondere auch eine einfache Variation der Magnetlegierung, da nur einige wenige Ln — Co-Legierungen als Vorlegierungen verfügbar sein müssen.

Claims (8)

1 2 Lanthanide verstanden, welch letztere die Elemente Patentansprüche: mit der Ordnungsnummer 58 bis 71 umfassen. Auch Cer-Mischmetall (MM), eine Cer-reiche Legierung mit

1. Verfahren zur Herstellung dauermagnetischer erheblichen Anteilen von Lanthan und Praseodym, Sinterkörper aus einer ternären Kobalt-Lantha- 5 wird nachstehend als »Lanthanoid« bzw. »Lanthanid« noid-Legierung, dadurch gekennzeich- bezeichnet.

net, daß binäre Vorlegierungen aus Kobalt und Legierungen der formalen Struktur LnCo₅, wobei

jeweils einem der beiden Lanthanoide in pulvriger Ln ein Lanthanoid ist, haben sich als sehr bedeutungs-

Form miteinander gemischt und bei 800 bis 1350° C voll für die Herstellung von Dauermagneten erwiesen

gesintert werden. io (vergleiche z. B. Sei. Am. Dec. 1970, S. 92). Solche

2. Verfahren nach/Anspruch 1, dadurch gekenn- Magnete weisen extrem hohe Werte der Remanenz, zeichnet, daß die binären Vorlegierungen schmelz- der Koerzitivfeldstärke und des maximalen Energiemetallurgisch hergestellt werden. produktes (BH)_max sowie eine lineare Entmagneti-

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- sierungskurve auf. Sie haben jedoch den Nachteil, daß zeichnet, daß die schmelzmetallurgisch hergestellten 15 die Material- und Herstellungskosten beträchtlich sind binären Vorlegierurigen bis auf Teilchengrößen und der irreversible Temperaturkoeffizient bei Tempevon etwa lmm grob zerkleinert und gemischt raturenüber 250° C relativ hoch ist. Das gilt besonders werden, die Mischung bis auf Teilchengrößen für den derzeit erfolgreichsten Magnetwerkstoff SmCo₅. zwischen etwa 1 und 10 μΐη fein gemahlen, magne- Es sind deshalb Versuche bekanntgeworden (z. B. tisch ausgerichtet und zu einem Preßkörper ver- ao Martin-Benz, General Electric, Research and Developdichtet wird und der Preßkörper dann gesintert ment Center, Schenectady, New York, Report No. 70-wird. C-261, August 1970), bei welchen das Samarium

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zwecks Senkung der Kosten ganz oder teilweise durch zeichnet, daß die schmelzmetallurgisch hergestellten billigere Lanthanoide ersetzt wird. Dabei zeigte sich, binären Vorlegierungen bis auf Teilchengrößen 25 daß ternäre Legierungen, bei denen das Samarium also zwischen etwa 1 und 10 μΐη fein gemahlen und ge- nur teilweise durch ein anderes Lanthanoid ersetzt mischt werden, die Mischung magnetisch ausge- wird, oftmals bessere magnetische Eigenschaften aufrichtet und zu einem Preßkörper verdichtet wird weisen als die binäre Legierung. Dies gilt z. B. für das und der Preßkörper dann gesintert wird. System Sm₀₁₅Pr₀₁₅Co₅ gegenüber PrCo₅.

5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 3 30 Bei geeigneter Wahl der Lanthanoide kann darüber oder 4 auf eine Mischung, deren totale Zusammen- hinaus auch der Temperaturkoeffizient der Magnetisetzung durch die Formel sierung erheblich verringert werden, wie sich aus einem

η τ au m ^{nocn n}i^cnt veröffentlichten Vorschlag ergibt.

COaLn^ >Ln( \-_x Schließlich sind auch Versuche bekanntgeworden

beschrieben wird, wobei 3,5 < u < 5 und 0 < χ < 1 35 (niederländische Offenlegungsschrift 6 804 973), bei und Ln*¹) das Lanthanoid in der einen und Ln<²> welchen mit bestimmten ternären Legierungen besondas Lanthanoid in der anderen binären Vorlegie- ders gute Werte der Polarisations-Koerzitivfeldstärke rung ist. erzielt werden.

6. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 3 Bei den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung oder 4 auf eine Mischung, deren totale Zusammen- 40 dauermagnetischer Sinterkörper aus einer ternären Setzung durch die Formel Kobalt-Lanthanoid-Legierung (z. B. gemäß M a r-

C τ (I)T (2) t i η - B e η ζ a. a. O.) geht man grundsätzlich davon

O₅ n_a η _χ-χ _aus^ ^_&s g_ewü_nschte Mischungsverhältnis schmelzbeschrieben wird, wobei 0 < χ < 1 und LnW das metallurgisch und jedenfalls vor dem Sintern herzu-Länthanoid in der einen und Ln<²> das Lanthanoid 45 stellen. Das ist sehr auf wendig, insbesondere wenn man in der anderen binären Vorlegierung ist, mit einem verschiedene Mischungsverhältnisse benötigt.
Sinterzusatz aus einer Co - Sm-Legierung aus 46 Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Ver-

bis 65 °/o Samarium und 54 bis 35 °/₀ Kobalt, dessen fahren anzugeben, mittels welchem dauermagnetische Gewichtsanteil an der gesamten Mischung derart Sinterkörper aus einer ternären Kobalt-Lanthanoidist, daß der Gewichtsanteil des Kobalt am Gesamt- 50 Legierung und guten magnetischen Eigenschaften in gewicht 62 bis 64% beträgt. wirtschaftlicherer Weise hergestellt werden können.

7. Anwendung nach Anspruch 6 auf eine Mi- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsschung aus binären Vorlegierungen aus SmCo₅ und gemäß binäre Vorlegierungen aus Kobalt und jeweils MMCo₅ (MM = Cer-Mischmetall) und einem einem der beiden Lanthanoide der ternären Kobalt-Sinterzusatz aus SmCo mit 60 °/₀ Sm und 40 °/o Co 55 Lanthanoid-Legierung des herzustellenden dauerim Verhältnis 50 g: 50 g: 14 g. magnetischen Sinterkörpers in pulvriger Form mitein-

8. Anwendung nach Anspruch 6 auf eine Mi- ander gemischt und danach bei 800 bis 1350⁰C gesinschung aus binären Vorlegierungen SmCo₅ und tert werden.

CeCo₅ und einem Sinterzusatz aus SmCo mit 60 % Soll also z. B. ein dauermagnetischer Sinterkörper

Sm und 40 % Co im Verhältnis 80 g: 20 g: 14 g. 60 mit der ternären Zusammensetzung