DE2358595C3 - Verfahren zur endgültigen Magnetisierung eines gesinterten Magnetkörpers, der aus einem Material vom Typ Co5 R besteht - Google Patents
Verfahren zur endgültigen Magnetisierung eines gesinterten Magnetkörpers, der aus einem Material vom Typ Co5 R bestehtInfo
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Description
Verfahren zur endgültigen Magnetisierung eines gesinterten Magnelkörpers, der aus einem Material
vom Typ Co<jR besteht.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur endgültigen Magnetisierung eines gesinterten Magnetkörpers,
der aus einem Material vom Typ QmR besieht, wobei Co teilweise durch mindestens eines der
Elemente Fe, Ni, Cu ersetzt werden kann und R mindestens ein Element der aus Y, Th und den seltenen
Erdmetallen bestehenden Gruppe darstellt, bei dem der Magnetkörper zu seiner endgültigen Magnetisierung
einem Magnetisierungsfeld ausgesetzt wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus der Zeitschrift »Metallwissenschaft und Technik«, 26. |g., 1972, Nr. 5,
S. 456 bis 463, bekannt.
Aus der I)E-AS I0 9j398 ist es bekannt, einen
Dauermagneten zunächst zu entmagnetisieren und im entmagnetisierten Zustand zu seiner endgültigen
Magnetisierung einem Magnetisierungsfeld auszusetzen, dessen Stärke dem Zweifachen der Koerzitivfeldstärke
der Magnetisierung des Materials des Magnetkörpers beträgt. Aus der Zeitschrift »Metallwissenschaft
und Technik«, 26. ]g., 1972, Nr. 5, S. 456 bis 463, insbes. S. 462, r. Sp., ist es bekannt, gesinterte Kobalt-Seltenerdendauermagnete
bei einer um 3000C unter der Sintertemperatur liegenden Temperatur zu glühen. Aus
der AT-PS 163 680 ist es bekannt, die endgültige Magnetisierung des Magnetkörpers während der
Abkühlung des Körpers von der Ausglühtemperatur auf Zimmertemperatur durchzuführen. Aus der FR-PS
20 76 007 ist es bei der Herstellung von Co5R-Daucrmagneten
bekannt, das Zwischenprodukt bei einer unterhalb seines Curiepunktes liegenden Temperatur in
erhitztem Zustand einem Magnetisierungsfeld auszusetzen.
Es ist bekannt, daß zum Magnetisieren eines derartigen Magnetkörpers die endgültige Magnetisation
in einem sehr starken Magnetfeld (gleich dem Zweioder Dreifachen der Koerzitivfeldstärke des Materials)
erfolgen muß, um das Material derart zu sättigen, daß die Hystereseschleife geschlossen wird. Die Koerzitivfeldstärke
von z. B. S1T1C05 ist ±96 · 104 A/m und es ist
üblich, für die Mpgnetisierung ein Feld von etwa 32 - 105A/m zu verwenden. In der Praxis ist ein
derartiges hohes Feld bei der Massenherstellung schwer erzielbar, so daß man sich dann mit einem endgültigen
Erzeugnis begnügen muß, das nicht den optimalen magnetischen Wert aufweist. Dieses Problem ist um so
wichtiger, wenn ein Magnet vom vorliegenden Typ im entmagnetisierten Zustand in ein Gerät eingebaut
werden soll. Ein vorher magnetisierter Magnet kann infolge der von ihm ausgeübten anziehenden Kraft
Probleme bei der Montage der verschiedenen Teile verursachen. In solchen Fällen ist es wünschenswert,
M den Magnet erst im montierten Zustand zu magnetisieren.
Die für die Magnetisierung erforderlichen hohen Feldstärken können dann oft schon durch die Form des
Gerätes, in dem der Magnet montiert ist, nicht an der Stelle des Magneten erzeugt werden.
Andererseits ist es ebenfalls schwierig, einen Dauermagnet vom vorliegenden Typ zu entmagnetisieren,
weil dies ein sehr starkes magnetisches Wechselfeld erfordert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, für die endgültige Magnetisierung bzw. Entmagnetisierung ein Feld erheblich geringerer Stärke, insbesondere ein Feld mit einer Stärke von weniger als dem Zweifachen der Eigenkoerzitivfeldstärke des Materials zu verwenden, als es bei Anwendung des bekannten Verfahrens benötigt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, für die endgültige Magnetisierung bzw. Entmagnetisierung ein Feld erheblich geringerer Stärke, insbesondere ein Feld mit einer Stärke von weniger als dem Zweifachen der Eigenkoerzitivfeldstärke des Materials zu verwenden, als es bei Anwendung des bekannten Verfahrens benötigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zuvor entmagnetisierte Magnetkörper bei einer
Temperatur zwischen 200"C und 0,5 χ (t + 27 3)"C (1 = Curietemperatur in "C) und bei einer Magnetisierungsfeldstärke,
die weniger als das Zweifache der Koerzitivfeldstärke der Magnetisierung (iHi) des
Materials des Magnetkörpers beträgt, endgültig magnetisiert wird, und daß das Magnetisierungsfeld während
der anschließenden Abkühlung des Magnetkörpers bis zu einer Temperatur unterhalb 200' C aufrechterhalten
wird.
Es ist an sich bekannt, daß gesinterte ferromagnetische Materialien mit Magnetopiumbitstruktur bei einer
Temperatur in der Nähe ihres Curiepunktes in einem Feld magnetisiert werden können, das beträchtlich
schwächer als das bei Zimmertemperatur benötigte Feld ist. Dieses Magnetisierungsverfahren kommt bei
den vorliegenden Materialien jedoch nicht in Betracht, weil diese Materialien Curiepunkte aufweisen, die dafür
/u hoch liegen. So ist die Curietemperatur von SmCo5
etwa 73O°C. Überraschenderweise wurde aber gefunden, daß die betreffenden CosR-Materialien schon bei
einer die Curietemperaiur erheblich unterschreitenden Temperatur, insbesondere bei einer Temperatur von
weniger als dem 0,5fachen der Kelvintemperatur des Curiepunktes (d.h. weniger als 5000C im Falle von
S1T1C05), in einem verhältnismäßig schwachen Feld magnetisiert werden können.
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird außer dem sich bei der Magnetisierung mit
einem schwächeren Feld ergebenden Vorteil auch der Vorteil erhalten, daß auch in Fällen magnetisiert werden
kann, wo dL*s mit dem üblichen Verfahren nicht möglich
ist oder zu unerwünschten Komplikationen führt. Beispielsweise seien die Magnetisierung an einer für das
anzulegende Feld schwer zugänglichen Stelle und die Herstellung eines mehrpoligen Magneten erwähnt.
Insbesondere hat sich gezeigt, daß bei Anwendung des obenstehenden Verfahrens ein Magnetisierungsfeld
genügt, dessen Stärke gleich oder sogar geringer als die Koerzitivfeldstärke des Materials ist, vorausgesetzt, daß
die Magnetisierung bei einer genügend hohen Temperatür, insbesondere oberhalb 400° C, stattfindet.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die endgültige Magnetisierung
in einem Magnetisierungsfeld, dessen Stärke kleiner als oder gleich der Koerzitivfeldstärke der
Magnetisierung des Materials des Magnetkörpers ist, wobei die Temperatur zwischen 400° C und
0,5 χ (t + 273)°C(t = Curietemperaturin0 C) liegt.
Nach einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der gesinterte Magnetkörper,
bevor er in das Magnetisierungsfeld eingeführt wird„ bei einer Temperatur zwischen der Sintertemperatur und
einer um 300°C niedrigeren Temperatur geglüht. Ein auf
diese Weise vorbehandelter Magnetkörper läßt sich, wie gefunden wurde, nicht nur leichter magnetisieren,
sondern der erhaltene Magnet weist auch eine höhere Koerzitivkraft auf.
Wenn der Magnetkörper sofort nach der Ausglühbehandlung magnetisiert werden soll, erfolgt gemäß einer
weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
die endgültige Magnetisierung des Magnetkörpers während der Abkühlung des Magnetkörpers von
der Ausglühtemperatur auf Zimmertemperatur.
Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise anhand der Zeichnung und einiger Versuche näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Koerzitivkraft iHi als Funktion verschiedener
Magnetisierungsfelder //,
Fig. 2 für auf verschiedene Weise vorbehandelte Magnete die Koerzitivkraft |1U als Funktion verschiedener
Magnelisierungsfelder //,
Fig. 3 für verschiedene Magnetisierungsfelder die relative Koerzitivkraft iHc (rel.) als Funktion verschiedener
Magnetisierungstemperaturen Tund
Fig.4 für einen SmCoy Magnet eine Reihe von
magnetischen FluQdichten B mit einem Magnetfeld //
zunehmender Stärke in einer Richtung.
Versuch 1
Ein gepreßter Block, der aus Teilchen der Verbindung S1T1C05 besteht, wurde bei MOO1C gesintert. Der
erhaltene Sinterkörper wurde bei Zimmertemperatur in einem Feld von 36 · 105A/m magnetisiert. Die
B-H-Kurve des auf diese Weise magnetisierten Körpers
wurde dann gemessen. Die Koerzitivkraft iHc betrug,
wie sich herausstellte, 88· WA/m. Anschließend
wurde der Körper bei 500°C in einem Wechselfeld mit einer maximalen Feldstärke von 16 · WA/m entmagnetisiert
Dann wurde bei Zimmertemperatur die Abhängigkeit der |HC von der Stärke des Magnetisierungsfeldes
gemessen (Fig. 1). Ein Magnetisierungsfeld
von 20 - 10äA/m erweist sich als erforderlich, um die
[Hc von 88-104AZm wiederzugewinnen, d.h. um
wieder an die Außenschleife der ß-//-Kurve zu gelangen. Es sei bemerkt, daß der Körper nicht immer
konsequent in einer Richtung magnetisiert wurde.
Versuch II
Der bei dem ersten Versuch verwendete Magnetkörper wurde einige Minuten lang auf eine Temperatur voi:
925°C erhitzt Diese Temperatur liegt oberhalb der Curietemperatur (etwa 73O°C) und der Körper wurde
daher entmagnetisiert. Nach Abkühlung auf Zimmertemperatur wurde die iHc als Funktion des Magnetisierungsfeldes
//gemessen. Daraus ergibt sich die Kurve I der Fig. 2. Der Magnet wurde dann bei 500°C in einem
Wechselfeld entmagnetisiert, wonach wiederum die iHc
als Funktion des Magnetisierungsfeldes // gemessen wurde. Daraus ergibt sich die Kurve 11. Es ist deutlich
ersichtlich, daß in beiden Fällen die maximale iHc nach
Magnetisierung in einem Feld von 20 ■ ΙΟ5 A/m erreicht
wird (vergl. Versuch 1). Es ist dabei auffallend, daß nach der Ausglühbehandlung auf 925°C eine höhere maximale
|Hc (und zwar 1 ■ 10b A/m) als nach der Entmagnetisierung
auf 500° C (88 · 104 A/m) erreicht wird. Weiter ist es bemerkenswert, daß sich der Magnet nach der
Ausglühbehandlung auf 925°C (der sogenannten thermischen Entmagnetisierung) leichter magnetisieren läßt.
Eine Magnetisierung in einem Feld von 8- lO'A/m
ergibt sogar einen Magnet mit einer Koerzitivkraft iHc
von 88 · 104 A/m. Dies trifft nicht zu, wenn der Magnet
bei 500°C einer Entmagnetisierungsbehandlung in einem Wechselfeld unterworfen worden ist (Kurve II).
Eine Magnetisierung in einem Feld von 8- 105A/m
ergibt dann nur einen Magnet mit einer" /H< von 56 ■ 104 A/m.
Versuch III
Der bei den vorhergehenden Versuchen verwendete SmCoyMagnet wurde bei 500°C in einem Wechselfeld
entmagnetisiert und bei drei verschiedenen Magnetisierungsfeldern
von 40 ■ 104. 64 - 104 bzw. 80 · 104A/m
wurde die Abhängigkeit der Magnetisierung von der Temperatur geprüft. Das Ergebnis der Prüfungen ist in
Fig. 3 dargestellt. Als Ordinate ist die relative iHi, d. h.
die iHc des Magneten geteilt durch die ,IU nach
Magnetisierung bei Zimmertemperatur in einem Feld von 36-105A/m aufgetragen. Als Abszisse ist die
Temperatur raufgetragen, bei der magnetisiert wurde. Die Kurve I gibt den Verlauf der relativen iHc bei
Anwendung eines Magnetisierungsfeldes von 40 · I04 A/m an; die Kurve II gibt diesen Verlauf bei
Anwendung eines Feldes von 64 · 104 A/m an, und die Kurve III gibt diesen Verlauf bei Anwendung eines
Feldes von 80 ■ I04 A/m an. Es können also Magnetisierungsfelder
verwendet werden, deren Stärke viel geringer als die des aus F i g. 1 abzuleitenden Feldes ist
(die 20 ■ 105 A/m beträgt), vorausgesetzt, daß eine geeignete Magnetisierungstemperatur gewählt wird.
Diese höhere Temperatur liegt aber noch weit unterhalb der Curietemperatur (7 30° C).
Fig.4 zeigt anhand einer Anzahl ß-//-Kurven, wie
bei einem bestimmten Versuch ein SmCos-Magnetkörper konsequent in einer Richtung magnetisiert wurde.
Der Körper wurde zunächst in ein kleines Feld eingeführt; dieses Feld ließ man abnehmen, dann wieder
in der ursprünglichen Richtung auf einen den Anfangsweil
überschreitenden Wert zunehmen, wieder abnehmen,
usw. Auf diese Weise werden stets Innenschleifen in Richtung auf die Außenschleife der ß-H-Kurve
beschrieben. Aus diesem Versuch geht hervor, daß die ι Ης- Werte der aufeinanderfolgenden Innenschleifen
stets viel größer als die benötigten Magnctisierungsfelder sind. Es sei noch bemerkt, daß die Richtung, in der
magnetisiert wird, nicht von dem Material, sondern nur von der Richtung abhängt, mit der angefangen wurde.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur endgültigen Magnetisierung eines gesinterten Magnetkörpers, der aus einem
Material vom Typ C05R besteht, wobei Co teilweise durch mindestens eines der Elemente Fe, Ni und Cu
ersetzt werden kann und R mindestens ein Element der aus Y, Th und den seltenen Erdmetallen
bestehenden Gruppe darstellt, bei dem der Mugnetkörper
zu seiner endgültigen Magnetisierung einem Magnetisierungsfeld ausgesetzt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der zuvor entmagnetisierte Magnetkörper bei einer Temperatur zwischen
20O0C und 0,5 χ (t + 273)°C (t = Curietemperatur
in 0C) und bei einer Magnetisierungsfeldstärke, die weniger als das Zweifache der Koerzitivfeldsiärke
der Magnetisierung (|H() des Materials des Magnetkörpers
beträgt, endgültig magnetisiert wird, und daß das Magnetisierungsfeld während der anschließenden
Abkühlung des Magnetkörpers bis zu einer Temperatur unterhalb 20O0C aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültige Magnetisierung in
einem Magnetisierungsfeld erfolgt, dessen Stärke kleiner als oder gleich der Koerzitivfeldstärke der
Magnetisierung des Materials des Magnelkörpers ist, wobei die Temperatur zwischen 4000C! und
0,5 χ (t + 273)° C(I = Curietemperatur in 0C) liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesinterte Magnetkörper, bevor er
in das Magnetisicrungsfeld eingeführt wird, bei einer Temperatur zwischen der Sintertemperatur und
einer um 300rC niedrigeren Temperatur geglüht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültige Magnetisierung des
Magnetkörpers während der Abkühlung des Magnetkörpers von <Jer Ausglühteinperatur auf Zimmertemperatur
erfolgt.
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