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Verfahren zum Erzeugen eines anisotropen Ferritmagneten Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines anisotropen Ferritmagneten, insbesondere
zum Erzeugen eines Magneten mit einer sogenannten Magnetoplumbitkristallstruktur
mit hexagonalem System, bestehend aus einer Kombination eines Oxyds eines derartigen
Materials wie Barium, Strontium, Blei oder dergleichen und Eisenoxyd, und dessen
Vorzugsachse entlang der D-Achse verläuft.
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Im allgemeinen hat das den oben genannten Ferritmagneten bildende
Ferritpulver eine ;lagnetoplumbitkristallstruktur mit hexagonalem System, bestehend
im wesentlichen aus einer chemischen Zusammensetzung von MO6Fe2O3 (worin M Ba, Sr,.Pb
oder dergleichen ist). Die Vorzugsachse dieses Ferritpulvers verläuft entlang der
C-Achse und ihr Kristall kann sich in der zur C-Achse
senkrechten
Richtung entwickeln. Im gesinterten Zustand wird es in die flachen plattenförmigen
Kristallkörner reduziert.
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Wenn das Pulver dieser Ferritart lediglich der Druckformung ununterworfen
wird, verläuft die C-Achse des Kristalls in beliebigen Richtungen, so daß das Material
in einen isotropen Magneten verarbeitet wird. Ein solcher isotroper Magnet ist in
seinem Energieprodukt klein verglichen mit einem anisotropen Magnet, der durch das
Druckfonmen durch Orientierung der C-Achse des Kristalls in einer bestimmten eingestellten
Richtung aufberei@et wurde, so daß der erstere weniger geeignet ist zur Verwendung
in ver schiedenen Arten von elektrischen Maschinen und Instrumenten, wie einem Motor
mit kleiner Kapazität, einem Magnet für Kopfhörer usw. Z.B. liegt für den Fall eine
Ferritmagneten der Bariumart, sofern er isotrop ist, dessen nergeprcdukt (BH) max
lediglich in der Größenordnxmg von 0,2 bis 1,2 x 106G.Oe, während, falls er als
anisotroper Magnet hergestellt ist, (B H)max auf die Größenordnung von 2,0 bis 3,5
x 106G-Oe angehoben wird.
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Es wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen zum Einleiten magnetischer
Anisotropie während des Druckformens. Darunter ist das Magnetfeldformverfahren am
typischri~en. vlieses Magnetfeldformverfahren wird in zwei Arten aufgeteilt, d.h.
die trockene und die nasse Art. Jedoch liegen die nach der trockenen P.rt der gestellten
Magnete unter den magnetischen Eigenschaften von denjenigen, die nach der nassen
Art hergestelle wurden, so daß das nasse Verfahren verwendet wird zum Herstellen
der Magnete te mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften, Dieses nasse Magnetfeldformverfahren
umfaßt die Verfahrensschritte des Pulverisieren von Bariumferrit, das kalziniert
wurde mit in gewissem Ausmaß fortgeschrittenem Kristallwauhstum, es folgt das Einmischen
eines organischen Bindemittels und eines Lössungsmittels zur Bildung einer schlammähnlichen
Mischung, es folgt das Ausüben hierauf eines magnetischen Felds mit einer bestimmten
eingestellten Richtung von außen zur Orientierung der Kristallkörner in einer vorgegebenen
Richtung, während sie
gefiltert werden, und es folgt deren Unterwerfen
der Druckformung.
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Ein solches nasses Magnetfeldformverfahren hat jedoch die folgenden
Nachteile: (1) Da die Druckformung ausgeführt wird nach dem Orientieren der Kristallkörner
in der Richtung der Vorzugsachse durch Ausüben eines Magnetfelds von außen auf das
pulverisierte in der lösenden Lösung verteilte Ferrit, kann die einmal erreichte
Orientierang der Kristallkörner verschoben werden und eine Änderung der Richtung
der Vorzugsachse bewirken, was verschlechterte magnetische Eigenschaften bewirkt.
Es ist insbesondere schwierig, einen zylindrischen anisotropen Ferritmagnet herzustellen
mit einer in radialer Richtung liegenden Vorzugsachse, da die in der radialen Richtung
orientierten Kristallkörner senkrecht zusammengedrückt werden und hierdurch die
Vorzugsachse zufällig verteilt wird.
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(2) Da das Erzeugnis aus einer schlammähnlichen Masse geformt wird
durch stufenweises Entfernen des Lösungsmittels, dauert der gesamte Vorgang lange
und eignet sich daher nicht für die Massenproduktion.
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'3) Zum Herstellen eines Ferritmagneten mit einer gewünschteii Fors,gsblmg
muß eine Form vorbereitet werden, die der besonderen Formgebung entspricht. Es ist
daher extrem unwirtschaftlich, unterschieclliche Magnetgestalten herzustellen.
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(4) Da die auf jeden pulverisierten Ferriten in der Form ausgeübte
Druckkraft wegen der Gestalt der Form nicht konstant ist, hat das Erzeugnis keine
gleichförmige Ferritverteilung.
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(5) Bei der herstellung eines zylindrischen anisotropen Ferritmagneten
mit in der radialen Richtung liegenden Vorzugsachse, falls ein zu starkes Magnetfeld
während der Magnetfeldformung ausgeübt wird, kann der Eisenkern der Fornmaschine
in einen
magnetisch gesättigten Zustand gebracht werden und eine
Verminderung der magnetischen Permeabilität des Eisenkerns bewirken, so daß es schwierig
wird, die Vorzugsachse in der radialen Richtung zu orientieren. Falls das ausgeübte
Magnetfeld zu schwach ist, ist es ebenfalls unmöglich, die Vorzugsachse genau in
die radiale Richtung zu führen. Es tritt insbesondere eine extreme Schwierigkeit
auf bei der Orientierung der Vorzugsachse in der radialen Richtung, wenn die Formungsmasse
eine Höhe hat, die das Fünffache deren Durchmesser übersteigt.
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Mit der Absicht, eine Lösung der obigen Probleme zu finden, hat die
Anmelderin ausgedehnte Studien und Versuche zu diesem Zweck verfolgt und hat als
Ergebnis hiervon die Tatsache gefunden, daß, falls das pulverisierte mit einem Bindemittel
gemischte Ferrit mit einer Walze oder dergleichen ausgewalzt wird, die Kristallkörner
des Ferrits spontan in regelmäßiger Anordnung aufeinandergelegt werden, und daß
die Vorzugsachse, die zufällig verteilt war, kräftig senkrecht zur Blattseite orientiert
wird. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis dieser Entdeckung durchgeführt.
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nas Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines
neuartigen Verfahrens zum Erzeugen eines anisotropen Ferritmagneten mit hervorragenden
magnetischen Eigenschaften.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines
Verfahrens zum Erzeugen eines anisotropen Ferritmagneten mit leichter Formung und
wirtschaftlicher Massenproduktion.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines
Verfahrens, das sich zur Herstellung eines zylindrischen anisotropen Ferritmagneten
mit einer in der radialen Richtung liegenden Vorzugsachse eignet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen eines
anisotropen Ferritmagneten mit folgenden Verfahrensschritten vorgesehen: Aufbereiten
von pulverisiertem Ferrit, das
Magnetoplumbitstruktur mit hexagonalem
System hat, hauptsächlich bestehend aus einer Substanz mit der chemischen Zusammensetzung
M0.6Fe203 (worin M Ba, Sr, Pb oder dergleichen ist), und das kalzin ert wurde und
ein weit fortgeschrittenes Kristallwachstum hat, Mischen und Kneten des pulverisierten
Ferrits mit einem viskosen Bindemittel, Unterwerfen der Mischung einem Auswalzen
mittels einer Walze oder dergl. zur Bildung einer blattähnlichen Masse, wobei die
Vorzugsachse senkrecht zur Ebene des Ferritblatts ausgerichtet ist durch Verwendung
der anisotropen Anordnung der Kristallkörner des pulverisierten Ferrits, Formen
der blattähnlichen Masse in eine gewünschte Gestalt, Sintern des gestalteten Ferrits
und Magnetisieren des gesinterten gestalteten Ferrits durch Ausüben eines magnetischen
Felds hierauf.
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Zur Erzeugung eines flachen Ferritmagneten,-wird in einer Presse aus
dem gewalzten Rerritblatt eine flache Masse ausgestanzt, dann gesintert und durch
Ausüben eines Magnetfelds magnetisiert wird.
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Zum Erzielen eines Ferritmagneten mit einer gewünschten Dicke, werden
verschiedene durch Auswalzen erhaltene Ferritblätter in Lagen aufgeschichtet und
dann zu einem einstückigen Schichtkörper gepreßt. Der Schichtkörper wird dann festgestampft
zum Ausstanzen einer Ferritmasse mit gewünschter Gestalt, gefolgt von Sintern bind
Magnetisieren mit Ausübuny eines Magnetfelds.
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D:L Gestaltung eines zylindrischen anisotropen Ferritmagneten mit
in der radialen Richtung verlaufenden Vorzugsachse kann bewerkst211igt werden durch
aufgerolltes und festes Wickeln des Fe.rrltSlatts, so daS zwischen den benachbarten
Lagen kein Zwischenraum vorhanden istt und durch anschließendes Pressen des gewickelten
Blatts in eine einstückige zylindrische Masse, die dann gesintert und durch Ausübung
eines Magnetfelds magnetisiert wird.
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Diese und weitere Ziele sowie Merkmale der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand
der Zeichnung. Darin zeigt: Fig. 1 einen Schnitt einer Stufe das erfindungsgemäßen
Verfahrensr bei dem eine Knetmischung aus pulverisiertem Ferrit und ein viskoses
Bindemittel mit einer Walze zu einem Blatt ausgewalzt werden; Fig. 2a und tb Schrägansichten
von zylindrischen anisotropen Ferritmagneten, die durch Wickeln der durch Walzen
gemäß Fiq. 1 geformten Ferritblätter erhalten wrq Men, entsprechend den verschiedenen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; Fig. 3a und 3b Ansichten, die durch
Pfeile awe Richtungen des Magnetfelds der zylindrischen anisottopen Ferrit@agneten
zeiger, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung t gestell~ wurden.
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Als erstes wird ein pulverisierter anisotroper Ferrit aufbereitet
mit Magnetoplumbitkristallstruktur mit hexagonalem System bestehend hauptsechlich
aus einer chemischen Zusammensetzung von MO.6Fe203 (worin M Ba, Sr, Pb oder dergleichen
ist). Das Ferrit.
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h?t aine in Richtung der C-Achse verlaufende Vorzugsachse und wurde
bei stark fortgeschrittenem Kristallwachstaum kalziniert.
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Das Ferrit wird mit einem organischen B4ndemittel versetzt, etwa Polyvinylbutyral,
einem Weichmacher, einem Lösungsmittel usw.
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Nach einem kräftigen Durciikneten wird die Mischung 1 wie in Fig.
1 gezeigt mit einer Kalanderwalze 2 zu einem Blatt ausgewalzt. Das Ferrit nach der
vorliegenden Erfindung ist ein hexagonaler Kristall mit entlang der C-Achse verlaufender
Vorzugsachse, so daß der Kristall dazu neigt, sich in der planaren Richtung senkrecht
zur C-Achse zu entwickeln und als dünne und flache plattenförmige Kristallkörner
gebildet werden kann. Wenn diese flachen plattenförmigen Kristallkörner dem Auswalzen
mit einer Walze unterworfen werden, und. zwar unter einer senkrecht zur Walzrichtung
ausgeübten Spannung, werden die Kristallkörner auf natürliche Weise und in regelmäßiger
Ordnung aufeinandergelegt. Somit wird
die zufällig verteilte Vorzugsachse
nun kräftig in einer eingestellten Richtung orientiert. Auf diese Weise kann dank
der Anordnung der Kristallkörner leicht ein anisotropes Ferritblatt gebildet werden,
dessen Vorzugsachse senkrecht zur Blattseite liegt2 durch einfaches Auswalzen der
Ferritblätter 3. Je mehr das Walzausmaß vergrößert wird, umso genauer wird die Orientierung
der C-Achse. Wenn das Auswalzen unter Ausübung eines Magnetfeldssenkrecht zur Blattseite
von außen her ausgeführt wird, wird die C-Achse kräftig durch die Wirkung des Magnetfelds
orientiert, was weiter verbesserte magnetische Eigenschaften bewirkt. 38 wird vorzugsweise
eine Erhitzung im Bereich von etwa 50-lOOtC während des Auswalzens ausgeübt, um
die magnetischen Eigenschaften weiter zu verbessern.
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Um einen flachen Ferritmagneten zl erhalten, wird das ausgewalzte
Ferritblatt in eine gewünschte Gestalt durch geeignet2$ Ausstanzen geformt und dann
einem Sintern bei 1100-1300°C unterworfen, gefolgt von Kalzinieren und Magnetisieren
unter Anwendung eines Magnetfelds.
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Zum Formen eines Ferritmagneten mit einer gewünschten Dicke, werden
verschiedene durch das Auswalzen erhaltene Ferritblätter in Lagen bis zu einer gewünschten
Dicke aufeinandergelegt und dann einem Heißpreßvorgang unterworfen zur Herstellung
einer einstückigen Ferritmagnetplatte mit Kristallatisotropie. Diese wird durch
yeeigxletes Ausstanzen in eine gewünschte Form gestaltet uitd bei lloO-1300°C gesintert.
Nach dem Sintern wird zum Ausüben einer Magnetisierung ein Magnetfeld ausgeübt.
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Zur Gestaltung eines zylindrischen anisotropen Ferritmagneen mit in
der radialen Richtung verlauEenden Vorzugsachse wird ein durch das Auswalzen erhaltenes
Ferritblatt 3 aufgerollt und fest um einen Kern 4 so gewickelt, daß, wie in Fig.
2a gezeigt, kein Zwischenraum zwischen den benachbarten Lagen gebildet wird. Wahlweise
wird das Ferritblatt 3 ohne Verwendung trgendeines Kerns aufgerollt und fest aufgewickelt,
so daß, wie in Fig. 2b gezeigt, kein Zwischenraum zwischen den Lagen gebildet wird.
Das aufgewickelt
Blatt wird dann æ.B. zur Bildung einer eins'cüekigeE1
Masse einera hydrostatischen Preßvorgang unterworfen. Die 2D gebildete zylindrische
Masse wird dann bei 1100-1300°C gesintert Nach dem Sintern wird mit einem bekannten
Verfahren ein magnetisches Feld ausgeübt, um hierdurch einen Ferritmagneten zu erhalten,
dessen Vorzugsachse in der radialen Richtung verläuft und der magnetisiert wurde,
zur Erzielung von zwei Polen, wie in Fig. 3a gezeigt, oder zur Erzielung von vier
Polen, wie in Fig. 3b gezeigt.
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Somit wird nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eine Knetmischung
aus pulverisiertem Ferrit und ein viskoses Bindemittel mit einer Walze oder einer
anderen geeigneten Einrichtung ausgewalzt zur Herstellung einer anisotropen Ferritmagnetplatte,
deren Vorzugsachse senkrecht zur Ebene des Ferritblatts gerichtet ist. Auf diese
Weise wird zum Erzielen eines flachen Magneten eine gewünschte Gestalt aus der Magnetplatte
oder einer Schichtung derartiger Platten ausgestanzt und wird zum Erzielen eines
zylindrischen Magneten eine solche Magnetplatte zur Bildung des gewünschten Erzeugnisses
aufgewickelt. Somit gestattet das vorliegende Verfahren ein leichtes Gestalten der
Erzeugnisse und eignet sich für die Massenproduktion. Es wird auch möglich, einen
extrem dünnen flachen Magnet in der Größenordnung von 0,1 mm Dicke herzustellen.
Insbesondere für den Fall der Herstellung zylindrischer Magnete ist es nicht nötig,
eine unterschiedliche Form für jede unterschiedliche Größe des herzustellenden Magneten
vorzubereiten, so daß das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung sich bei der
Herstellung derartiger Magnete als extrem wirtschaftlich erweist. Darüber hinaus
ist die Ferritverteilung im Erzeugnis sehr gleichmäßig, da die Knetmischung des
pulverisierten Ferrits durch eine Walze oder dergl. ausgewalzt wird, so daß die
Magnetstromdichte nach der Magnetisierung gleichförmig wird. Hierdurch können viele
Magnetisierungsarten verwendet werden, wie Impulsmagnetisierung, Vielfachpolmagnetisierung,
Einseitenmagnetisierung oder dergl. Darüber hinaus hat der gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellte Ferritmagnet eine höhere Dichte und eine größere mechanische
Festigkeit als die herkömmlichen.