DE3040342C2 - Zur Herstellung eines Dauermagneten geeignete Legierung - Google Patents

Zur Herstellung eines Dauermagneten geeignete Legierung

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Camillo Dr. Herget
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Description

gebildet ist.
Die Erfindung betrifft eine zur Herstellung eines Dauermagneten geeignete Legierung auf der Basis einer Kobalt-Seltene Erdmetall-Legierung im Atomverhältnis 5 : 1 bis 7 : 2, wobei die Seltene Erdmetall-Komponente aus mindestens 3 verschiedenen Seltenen Erdmetalle!! besteht.
Aus der DE-OS 15 58 550 1st ein Dauermagnet bekannt, der dadurch gekennzeichnet 1st, daß er aus feinen dauermagnetischen Teilchen aufgebaut und dessen wesentlicher Bestandteil M5R Ist, wobei M = Co oder eine Kombination von Co mit einem oder mehreren der Elemente Fe, Nl und Cu, und R = La, Th oder eine Kombination von Th mit einem oder mehreren der Elemente der Seltenen Erden oder eine Kombination von mindestens drei Elementen der Seltenen Erden bedeutet. Dabei wird in der Offenlegungsschrift darauf hingewiesen, daß der aus diesen Legierungen bestehende Dauermagnet bei einer Temperatur möglichst nahe unter dem Schmelzpunkt In einer gegen oxydierende Einflüsse schatzenden Atmosphäre homogenisiert werden soll, damit sich die gewünschten Verbindungen ausbilden.
Es ist ferner aus der DE-AS 21 42 368 bekannt, gesinterte Intermetallische Verbindungen aus Kobalt und Samarium für Dauermagnete zu nutzen, wobei die gesinterte Intermetallische Verbindung gekennzeichnet 1st durch eine Zusammensetzung aus
a) Samarium und Praseodym zu 36 bis 39% bei einem Kobaltgehalt von 61 bis 64%, wobei der Praseodymgehalt zwischen 10 und 90% des Gehaltes an Seltenem Erdmetall beträgt, oder
b) Samarium und Lanthan zu 34 bis 39% bei einem Kobaltgehalt von 61 bis 66%, wobei der Lanthangehalt zwischen 10 und 90% des Gehaltes an Seltenem Erdmetall beträgt, oder
c) Samarium und Cer zu 34 bis 40% bei einem Kobaltgehalt von 60 bis 66%, wobei der Cergehalt zwischen 10 und 90% des Gehaltes an Seltenem Erdmetall beträgt, oder
d) Samarium und Cer-Mischmetall zu 34 bis 39% bei einem Kobaitgehalt von 61 bis 66%, wobei der Cer-Mlschmetallgehalt zwischen 10 und 90% des Gehaltes an Seltenem Erdmetall beträgt.
In einem Unteranspruch wird darauf Bezug genommen, daß Lanthan durch ein Seltenes Erdmetall, das aus Cer, Neodym, Praseodym, Yttrium und Mischungen dieser Metalle besteht, In einer Menge ersetzt ist, so daß Lanthan In einer Mindestmenge von 10% des Gehaltes an Seltenem Erdmetall vorhanden bleibt.
Auch In dieser Auslegeschrift wird darauf hingewiesen, daß sich d|e Eigenschaften eines aus der gesinterten Intermetallischen Verbindung hergestellten Dauermagneten noch dadurch welter steigern lassen, daß der Dauer-
magnet bei einer Temperatur von 400° C unterhalb der Sintertemperatur während 24 h in neutraler Atmosphäre wärmeausgleichend wird.
Auch aus einer Vielzahl weiterer Veröffentlichungen wird dem Fachmann die Lehre gegeben, Kobalt-Seltene Erdmetall-Legierungen des vorgenannten Legierungstyps zwecks Erhalt optimaler Eigenschaften zu tempern.
Dieser Temperungsschrltt erfordert aber einen hohen Zeltaufwand, da die Temperung normalerweise über einen Zeltraum von mehreren Stunden erfolgt. Außer dem 1st der Energieverbrauch beachtlich, da bei der Temperung eine Temperatur von etwa 800 bis 900° C eingehalten werden muß.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kobalt-Seltene Erdmetall-Leglerungen zu flnden, welche dieser Temperung nicht bedürfen und dennoch Eigenschaften aufweisen, wie sie sonst nur durch eine Temperung zu erzielen sind.
Überraschenderwelse wurde gefunden, daß Kobalt-Seltene Erdmetall-Leglerungen eines Atomverhältnisses von 5:1 bis 7:2 dann einer Temperung nicht bedürfen, wenn die Seltene Erdmetall-Komponente aus
40 bis 60 Atom% Samarium,
15 bis 30 Atom% Lanthan,
15 bis 30 Atom% Neodym,
Rest herstellungsbedingter Gehalt an anderen Seltenen Erdmetallen,
gebildet 1st.
Dieser abweichende Gehalt der erfindungsgemäßen Legierungen war für den Fachmann völlig überraschend und durch keine der Veröffentlichungen nahegelegt.
Für den praktischen Einsatz dieser Kobalt-Seltene Erdmetall-Leglerungen als Dauermagnete bedeutet dies eine wesentliche Vereinfachung des Herstell Verfahrens, verbunden mit verringertem Zelt- und Energiebedarf. Hierdurch wird es möglich, diese Legierungen zu einem relativ niedrigen Preis herzustellen und sie dadurch einer breiteren Verwendung zugänglich zu machen. Dabei Ist von besonderem Wert, daß die Seltenen Erdmetall-Komponenten Lanthan und Neodym zu den In der Natur verhältnismäßig häufig vorkommenden Seltenen Erden gehören, so daß es bezüglich der Verfügbarkeit dieser Legierungsbestandteile keine Schwierigkelten gibt.
In der folgenden Tabelle werden die magnetischen
ω Eigenschaften nicht erfindungsgemäßer und erfindungsgemäßer Kobalt-Seltene Erdmetall-Magnete vom Verbindungstyp
(Sm, La, Nd)Co5
miteinander verglichen. Die Legierungen 1, 2, 6 und 7 sind nicht erfindungsgemäß. Diesen nicht erfindungsgemäßen Legierungen sind die Legierungen 3, 4 und 5 als erfindungsgemäß gegenübergestellt.
SE mT 3 nicht 2 30 40 3*. 342 4«» 4 5 880 nicht 7 _
kA/m 0,53 0,60 1200 erfindungs 0,4 -
kA/m 0,10 erfindungsgemäß 0,15 800 gemäß _
kJ/m3 0,26 0,24 136 6 0,6
bedeutet die erflndungs- 0,11 _ 0,6 _
bedeutet die gemäß 860 3* 900 4* 900 _ 1020
SM 1 830 0,53 600 0,53 620 0,4 40
La 0,53 360 0,15 320 0,18 350 _
Nd 0,06 132 0,21 144 0,18 140 1000
andere 0,29 0,11 0,11 400
Br 0,11 900 Koerzltlvfeldstärke der Polarisation. 900 320
.Hc 840 1200 1st das sogenannte Kniefeld und gibt dem Fach- 1160 140
HK 776 1120 1040
BHm„ 330 160 160
Br 120 Remanenz der Legierung.
.Hc
HK
mann Aufschluß Ober die Rechteckigkeit der Entmagnetlslerungskurve.
bedeutet das Energieprodukt.
Die Legierungen 1 und 2 liegen infolge des zu niedrigen Lanthangehaltes außerhalb des Bereiches der Erfindung. Sie weisen überdies eine niedrigere Koerzlllvfeldstärke auf.
Die Legierung 3* 1st erfindungsgemäß zusammengesetzt und zeigt ohne Temperung eine Remanenz von 900 mT. Die Koerzltlvfeldstärke beträgt 1200 kA/m. Das Kniefeld Ist 1120 kA/m, und das Energieprodukt Hegt bei 160 kJ/m3.
Wenn man diese Legierung 3 h bei 8900C tempert, erhält man die In Spalte 3** angegebenen Eigenschaften, und zwar mit erheblich schlechteren Werten für die Koerzltlvfeldstärke, das Kniefeld und das Energieprodukt.
Das gleiche Bild ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Legierung 4*. Die ungetemperte Legierung weist wiederum bereits eine Koerzltlvfeldstärke von 1160 kA/m, ein Kniefeld von 1040 kA/m und ein Energieprodukt von etwa 160 kJ/m3 auf. Die bei 8700C während eines Zeltraumes von 4 h getemperte Legierung 4** zeigt einen deutlichen Abfall der Koerzltlvfeldstärke auf 620 kA/m, des Kniefelrles auf etwa 350 kA/m und des Energieproduktes auf ungefähr 140 kJ/m3.
Die Legierung 5, ebenfalls erfindungsgemäß, Hegt Im Grenzbereich des erfindungsgemäßen Bereiches bezüglich des Samarium- und Lanthangehaltes. Die Legierung hat noch eine hohe Koerzltivfeldstärke, die Remanenz 1st geringfügig auf 880 vnT abgefallen, jedoch liegt das Kniefeld bereits bei 800 kA/m.
Die nicht erfindungsgemäßen Legierungen 6 und 7 zeigen selbst nach einer optimierenden Sinterbehandlung völlig unzureichende Koerzltlvfeldstärken sowie ein unzureichendes Kniefeld.
Die Tabelle zeigt somit, daß die erfindungsgemäßen Legierungen ein von der Norm abweichendes, unerwartetes, technisch jedoch besonders vorteilhaftes Verhalten aufweisen.

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    Zur Herstellung eines Dauermagneten geeignete Legierung auf der Basis einer Kobalt-Seltene Erdmetall-Leglerung im Atomverhältnis 5 :1 bis 7 : 2, wobei die Seltene Erdmetall-Komponente aus mindestens 3 verschiedenen Sehenen Erdmetallen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Seltene Erdmetall-Komponente aus
    40 bis 60 Atom« Samarium,
    15 bis 30 Atom* Lanthan,
    15 bis 30 Atom* Neodym,
    Rest herstellungsbedingter Gehalt an anderen Seltenen Erdmetallen,
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