DE2350585A1

DE2350585A1 - Polymerbeschichtetes magnetisches pulver

Info

Publication number: DE2350585A1
Application number: DE19732350585
Authority: DE
Inventors: Manfred Doser; Daniel Edwin Floryan
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1972-11-03
Filing date: 1973-10-09
Publication date: 1974-05-16
Also published as: JPS49134517A; ES420183A1; NL7314530A; SE7705585L; FR2205721A1; US3933536A; IT998856B; JPS5723405B2; SE404974B; GB1443756A; SU730284A3; FR2205721B1

Description

Polymerbeschichtetes magnetisches Pulver

Die permanentmagnetischen Eigenschaften grober magnetischer Materialien mit großen magnetokristallinen Anisotropien können dadurch verbessert werden, daß man diese Materialien zu Pulvern zerkleinert. Solche Pulver können zur Herstellung zusammengesetzter Permanentmagnete in Bindemittel eingebracht werden, deren Eigenschaften wesentlich besser sind, als die des groben Ausgangsmaterials. Die Pulver können durch Mahlen oder chemisch hergestellt werden. Es ist eine übliche Verfahrensweise, einen Kunststoff zu magnetischen Teilchen hinzuzugeben, indem man eine Polymerlösung zu dem Pulver hinzufügt und das Ganze vermischt. Das

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Lösungsmittel wird dann entfernt und läßt große Stücke oder Formlinge willkürlich orientierten Materials zurück. Dieses Material muß noch einmal zu einem Pulver zermahlen werden, bevor es gepreßt und 'ausgerichtet wird. Pulver haben jedoch eine große Oberfläche pro Volumeneinheit und sie sind daher reaktiv. Wenn z. B. ein Pulver aus einem Material aus Kobalt und seltenem Erdmetall der Luft ausgesetzt wird, dann verringert sich seine Koerzitivkraft durch die Oxydation der Teilchen irreversibel.

Da die Reaktivität der Pulverteilchen ein Oberflächenphänomen zu sein scheint, sind Versuche unternommen worden, die Reaktivität durch Beschichten der Oberfläche mit einem Schutzmaterial zu verringern. Eine.Möglichkeit dies zu erreichen, ist in der US-Patentschrift der Anmelderin 3 615 91^ beschrieben, bei der eine Beschichtung aus Zink oder Arsen aufgebracht wird.

Nachdem das Teilchen aus Kobalt und seltenem Erdmetall einmal durch eine metallische Beschichtung, wie aus Zink, geschützt ist, ist es erforderlich, daß diese Schicht unbeeinflußt bleibt durch Abrieb oder Abspaltung vom Teilchen. Das übliche Verfahren des nochmaligen Mahlens des groben Verbundstoffes aus magnetischem Material und Kunststoffbinder ist daher für so hochreaktive Materialien, wie Teilchen aus Kobalt/seltenem Erdmetall nicht erwünscht, da während dieses Vorganges ein Abrieb und Spalten der Teilchen stattfindet.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Schützen der Oberfläche eines magnetischen Pulvermaterials vor Änderungen zu schaffen, die, falls sie einträten, die magnetischen Eigenschaften des Materials· beeinträchtigen würden. Eine andere Aufgabe ist die Schaffung eines Verfahrens zum Beschichten eines magnetischen Teilchens, das nicht einem nachfolgenden Mahlvorgang unterworfen werden muß. Weiter liegt der Erfindung die Schaffung von magnetischen Pulverteilchen zugrunde, ' die eine Oberfläche aufweisen, die als Schmiermittel wirkt, um

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eine maximale Packungsdichte ohne großen Abrieb während einer folgenden Heißpreßstufe zu erzielen. Eine zusätzliche Aufgabe ist die Schaffung magnetischer Teilchen mit einer Polymerbeschichtung, die dazu dient, die ausgerichteten magnetischen Teilchen nach dem Pressen zusammenzuhalten.

Erfindungsgemäß wird jedes magnetische Pulverteilchen mit einem polymeren Material, wie einem Polycarbonate beschichtet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah-r rens werden die magnetischen Teilchen erst mit einem Schutzmetall, wie Zink, in der in der oben genannten US-Patentschrift 3 615 91^ beschriebenen Weise beschichtet, und danach die Polymerschicht auf die Zinkschicht aufgebracht. Die polymerbeschichteten magnetischen Teilchen werden dann in einem Werkzeug heiß gepreßt, vorzugsweise während sie unter dem Einfluß eines magnetischen Feldes stehen, um einen Magnet mit der gewünschten Konfiguration und den erwünschten anisotropen Eigenschaften herzustellen. Die isotropen Eigenschaften werden durch diese Art der Beschichtung ebenfalls erhöht.

Die magnetischen Pulverteilchen der vorliegenden Erfindung sind mit einer Schicht aus einem Polymer durch Niederschlagen aus einer Polymerlösung beschichtet. Das Polymer ist in einem Lösungsmittel für das Polymer gelöst und die magnetischen Teilchen werden zu der gerührten Lösung hinzugegeben. Dann wird ein unlösliches Ausfällungsmittel zu der Lösung hinzugegeben,, das das Ausfällen des Polymers auf die magnetischen Teilchen verursacht. Diese Teilchen werden dann von der Lösung getrennt und zur Herstellung eines Pulvers getrocknet, ohne daß sie durch eine Mahlstufe geführt werden. Das Pulver wird dann in einer Form mit der für das magnetische Endprodukt gewünschten Konfiguration und unter Ausrichtung des magnetischen Momentes heiß gepreßt.

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Die vorliegende Erfindung ist auf .feinzerteilte magnetische Materialien,, wie Ferritpulver, Alnicopulver und Pulver aus Kobalt und seltenem Erdmetall (CoR), worin R für einige seltene Erdmetalle steht, anwendbar. Einige Beispiele für solche Systeme sind Co₅Sm, Co₅Pr, Co₅Nd, Co₅MM (MM bedeutet Mischmetall). Oder R bedeutet Kombinationen seltener Erdmetalle wie Cor-SmPr, Co₁-SmPrNd. Co₅SmMM. Auch Materialien der Art Co₁₇R₃ oder(Co, Pe)₁₇R₅, worin R ein seltenes Erdmetall der Ordnungszahl 58 bis 71 ist, sind brauchbar, wie Co₁₇Sm₂, Co₁₇Pr₃ oder (Co, Pe)₁₇Sm₃. Die Anwendung der Erfindung ist besonders vorteilhaft bei Pulvern aus Kobalt und seltenem Erdmetall wegen deren Tendenz zur Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert..

Beispiel 1

Ein Polycarbonat - hier 20 g LEXAN - wurde in 200 g Methylenchlorid gelöst. Die Lösung wurde in einem Laboratoriumsmischer gerührt und zu dieser Lösung gab man 200 g Co₅Sm mit einer Teilchengröße im Bereich von 125 bis 500 Mikron langsam hinzu. Unter weiterem Rühren fügte man langsam Methanol hinzu, um das Polycarbonat auf die COc-Sm-Teilchen auszufällen. Das beschichtete Pulver wurde zur Entfernung des Lösungsmittels von der Oberfläche der Polycarbonat-beschichteten Teilchen in Luft getrocknet. Eine bestimmte Menge - hier 3,5 g - des beschichteten Pulvers wurde in einem Werkzeug aus rostfreiem Stahl mit einer Temperatur von 25O⁰C und in einem Feld von 12 000 Gauss zur Ausrichtung der Teilchen angeordnet» Während des Ausrichtens wurde auf das Pulver ein Druck von etwa 8440 kg/cm² (entsprechend 120 000 US-Pfund/Zoll ) ausgeübt. Das Produkt bestand zu 7 Gew.-% aus Polycarbonat und hatte einen Packungsanteil von 58_S3 %. Die Induktionskoerzitivkraft des Produktes betrug 12 200 Oersted. Messungen der Koerzitivkraft, nachdem man das Produkt einer Temperatur von 100⁰C in Luft ausgesetzt hatte,-ergaben den gleichen Wert.

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Beispiel 2

Die in diesem Beispiel verwendeten Co-j-Sm-Tellchen hatten die gleiche Größe wie in Beispiel I₅, doch wurden sie mit 3 Gew.-£ Zink beschichtet, ©hne eine zusätzliche Polymerbescnlchtung wurde das Pulver in gleicher Weise wie In Beispiel i heiß gepreßt» Das Produkt hatte einen Packingsanteil von 71 % und ein® Induktionskoerzitivkraft von 8900 Oerstedo Die Koerzitivkraft verringerte sich weiter,, wenn man .das Produkt erhöhten Temperaturen in Luft aussetzte.

Beispiel 3 "

In diesem Beispiel wurden .die Beschichtungen der Beispiele 1 und kombiniert. Die verwendeten COj-Sm-Teilchen hatten die gleiche Größe wie in Beispiel 1 und wurden zuerst mit 3 Gew.4 ZInk₂ wie in Beispiel 2₃ beschichtet» Auf das Zink wurde noch ein® Beschichtung aus 7 Gewo=$ Polycarbonät in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise aufgebracht. Das erhaltene Produkt hatte einen Packungsanteil von 5S₃ 3 % und eint Induktlonskoersltlvkraft von 12 200 Oersted.

Beispiel i\

In diesem Beispiel hatten die verwendeten Co,-Sm«=Tellchen eine Größe im Bereich von 125 bis 297 Mikron und eine Beschichtung aus 5 Gew.-% Zink. Es wurde keine Polymerschicht aufgebracht. Das weitere Vorgehen entsprach dem In Beispiel 2. Das erhaltene Produkt hatte einen Packungsanteil von 71_s5 % und. eine Xnduktionskaersitivkraft von 8 öoobersted»

Beispiel 5

In diesem Beispiel bestanden die Co^-Sm-Teilchen zu etwa 50 % aus solchen mit einer 1'Gew.-^igen ZInkbeschichtung und einer Schicht aus 6 Gew.-^ Polycarbonato Die anderen 50 % waren Cousin-Teilchen mit einer Schicht aus 5 Ge;w»-? ZlEk₂ jedoch ohne PoIycarbonatschichto Das Heißpressen wurde Ia der in Beispiel !beschriebenen Wels® öurehgeführt. Das Produkt hatte ©inen Packungs»

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anteil von 72,9 % und eine Induktionskoergitivkraft von 13 100 Oersted.

Die vorgenannten Beispiele geigen,, daß ein® Polymerschicht über· einer Zinksehicht magnetische Teilchen ergibt, deren Eigenschaften besser sind als die Eigenschaften magnetischer Teilefeem alt lediglich einer Zinkbeschichtung« Es ist offensichtlich, daß die Polymerbeschichtung als Schmiermittel wirkt, die es den Teilchen gestattet,, sich besser im orientierenden Magnetfeld auszurichten* und gleichzeitig verhindert₉ daß die Teilchen sich bis zut Entfernung der Zink-Schutzschicht aneinander reiben» Darüber Mßaus ist die Strukturfestigkeit von aus polymerbeschlehtetea Teilchen. bestehenden Magneten größer als die Strukturfestigkoit yqk Magneten, die aus mit metallischen Schichten versehenen Teilchen bestehen» So wurde z. B. unter Anwendung des Querbruchtestes₉ ähnlich ASTM C12O=52_S die Bruchfestiglceit der folgendes Proben ermittelt.

Probe . Bruchfestigkeit

Magnet mit einer Beschichtung aus

5 Gew.-Z Zink 59 kg/cm² (842 psi)

Magnet mit einer Beschichtung aus
3 Gew.-% Polycarbonat 3^2 Kg/cm² (4844 psi)

In den oben angegebenen Beispielen war das Polymer ein Polycarbonat. Es können im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch auch andere Polymer-Lösungsmittel-Systeme verwendet werden. So kann z. B. Polyphenylenoxyd mit Toluol als Lösungsmittel eingesetzt werden. Poly(l,4-butandiolterephthalat) kann mit Phsnol als Lösungsmittel verwendet werden» Phenol ist auch das Lösungsmittel, das für Polyäthylenterephthalat oder Polyhexymethylsnadipinsäure-₍amid eingesetzt werden kann«, Toluol ist ©in gsat©s Lösungsmittel -für Polystyrol oder Polymefchae^ylafc. Füz^ä Ä

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. = 7 StyroX-Polymere ist Chloroform ein bevorzugtes Lösungsmittel.

Geeignete Ausfällungsmittel für die oben genannten Systeme für die Ausfällung der Harze auf die magnetischen Teilchen sind Alkohole und ähnliche, Stoffe»

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Claims

λ'

Patentansürüche

/ 1.^Verfahren zur Herstellung eines Permanentmagneten,

^-^ gekennzeichnet durch folgende Stufen:

Auflösen eines organischen Polymers, das ein Binder für die

magnetischen Teilchen ist, in einem Lösungsmittel,

Hinzugeben magnetischer Pulverteilchen zu der erhaltenen

Lösung,

Hinzugeben eines Ausfällungsmittels für das Polymer, bis das Polymer auf die Teilchen ausfällt und

Heißpressen der polymerbeschichteten Teilchen zu einem

Magneten.

2. Verfahren nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Teilchen aus Kobaltseltenes Erdmetall- oder Alnico-Materialien bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

z e i chnet, daß das Heißpressen in einem orientierenden Magnetfeld ausgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Binder ein Polycarbonat ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Methylenchlorid und
das Ausfällüngsmittel Methylalkohol ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Teilchen vor dem
Hinzufügen zu der Polymerlösun^nit einer Zinkschicht versehen werden.

J. Permanentmagnet, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Vielzahl orientierter Pulverteilchen aus magnetischem Material zusammengesetzt ist, wobei jedes

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- 9 Teilchen rait einem organischen Polymer beschichtet ist.

8, Permanentmagnet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichne^ daß das magnetische Material aus Teilchen aus Kobalt-seltenem Erdmetall besteht.

9. Permanentmagnet nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichne t, daß das Polymer ein Polycarbonat ist. · ' ·

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