-
Gesinterte magnetische Legierung des Fe-Cr-Co-Typs
-
und Verfahren zur Herstellung von Gegenständen mit einer solchen
Legierung Die Erfindung betrifft eine gesinterte magnetische Legierung des Fe-Cr-Co-Typs
und ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus einer magnetischen Legierung
des gesinterten Fe-Cr-Co-Typs mit im wesentlichen 20 bis 35 6 Cr, 3 bis t5 % Co
und einem Restanteil von grundsätzlich Eisen.
-
Es ist schon eine magnetische Legierung des Fe-Cr-Co-Typs bekannt,
die bestimmte Additive aufweist und die heiß und kalt verarbeitbar ist und der ALNICO-5-Legierung
im Hinblick auf die magnetischen Eigenschaften vergleichbar ist, wobei ALNICO eine
Gruppenbezeichnung von amerikanischen bzw. englischen Legierungen ist, die für Permanentmagneten
verwendet werden und als typische Zusammensetzung z.B. aufweisen: 12 % Al, 17 bis
28 46 Ni, 5% Co, 3 bis 6% Cu, Rest Eisen bzw.
-
12 % Al, 20 98 Ni, 5%Co, 63%Fe.
-
Das Magnetmaterial dieses Typs wurde bisher in großem Umfang aufgrund
seiner guten Eigenschaften benutzt.
-
Es gibt eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von Gegenständen
aus magnetischem Material im industriellen Maßstab, beispielsweise beim Walzen,
Gießen und Sintern. Es ist jedoch unmöglich, Walzen bei ALNICO-Legierungen und magnetischen
Legierungen des Ferrit-Typs durchzuführen. Aber es ist vorteilhaft, Gegenstände
aus magnetischen Legierungen des Fe-Cr-Co-Typs durch Walzen herzustellen, wenn die
magnetische Legierung dieses Typs duktil ist. Daher wurden vi ele viele Legierungszusammensetzungen
und eine Vielzahl vo n Herstellungsverfahren für magnetische Legierungen des Fe-Cr-Co-Typs
vorgeschlagen. Jedoch Ist Walzen für die Massenproduktion von magnetischen Legierungen
kein sehr vorteilhaftes Verfahren. Walzen ist teuer, da eine Reihe von komplizierten
Stufen, wie Schmieden, Walzen, Glühen usw. notwendig ist. Daher wird im allgemeinen
die Anwendung des Walzens auf die Herstellung von besonderen Formen, wie platten-
oder drahtförmigen Produkten begrenzt. Zusätzlich wurde bisher vorgeschlagen, eine
Vielzahl von Additiven zu verwenden, die Oxidation und Nitrierung von Chrom während
des Schmelzens und der Hitzebehand ung bei der Herstellung der Legierung zu vermeiden.
-
Gießen kann im aligemeinen bei einem Material, das hart und spröde
ist, wie eine Legierung des ALNICO-Typs, eingesetzt werden. Da jedoch das Material
des Fe-Cr-Co-Typs duktil ist, ist es manchmal schwierig, die Gußstücke aus der Rinne
zu entfernen. Gießfehler, wie Sandeinschlüsse und nicht ausgelaufene Gußstücke,
sind unvermeidlich. Darüber hinaus ist die Betriebseffizienz nicht befriedigend.
Schließlich ist, da eine Vielzahl von Additiven zugegeben werden muß, um Oxidation
und Nitridbildung des Chroms während des Schmelzens zu vermeiden, das Gießen aus
ökonomischer Sicht nicht vorteilhaft.
-
Andererseits ergeben sich beim Sintern nicht solche Probleme wie beim
Walzen oder Gießen. Sintern ist ein geeignetes Verfahren zur Massenherstellung von
Magneten des Fe-Cr-Co-Typs im industriellen Maßstab. Doch ist wohl bekannt, daß
Sintern Nachteile in der Hinsicht aufweist, daß die Dichte und die magnetischen
Eigenschaften gesinterter Produkte nicht voil befriedigend sind. Die japanischen
Offenlegungsschriften 54-33205 und 53-43006 zeigen, daß beim Sintern die Dichte
durch Zugabe von B, Si, C etc. verbessert wird. Jedoch sind in diesen Fällen die
sich ergebenden magnetischen Eigenschaften nicht befriedi gend; (BH) ist nicht größer
max als 5,0 MGOe. Darüber hinaus liegt der Kobalt-Anteil bei mehr als 20 %, d.h.,
daß das Erzeugnis teuer wird.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gesinterte magnetische
Legierung des Fe-Cr-Co-Typs zu schaffen, die im industriellen Maßstab in großem
Umfang herstellbar ist, eine hohe magnetische Dichte und verbesserte magnetische
Eigenschaften, insbesordere einen Wert des magnetischen Energieprodukts (BH) von
5,0 MGOe oder mehr aufweist.
-
max Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch eine Legierung
der genannten Art gelöst, die gekennzeichnet ist durch im wesentlichen 20 bis 35
76 Cr 3 bis 15 % Co und als Rest im wesentlichen Eisen.
-
Eine weitere Aufgabe liegt darin, ein Verfahren zur Herstellung der
genannten Legierung anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein
Verfahren, welches gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte: Mischen von
wenigstens Fe-Cr-Pulver und Fe-Cr-Co-Pulver mit einem Carbonyleisen-Pulver zu einer
Pulvermischung, wobei die durchschnittliche Teilchengröße des Fe-Cr-Pulvers und
des Fe-Cr-Co-Pulvers 200 Mesh oder weniger beträgt und die Oberfläche dieser Pulver
aktiviert ist; Verpressen der erhaltenen Pulvermischung zu einem Preßling und Sintern
des erhaltenen Preßling in einer Atmosphäre mit einem Gesamtanteil von Sauerstoff
und Stickstoff von nicht mehr als 3 ppm.
-
Es wird also eine Legierung mit der genannten Zusammensetzung vorgeschlagen,
die insbesondere eine magnetische Dichte von 97 % oder mehr der theoretischen Dichte
und magnetische Eigenschaften mit einem magnetischen Energieprodukt von (BH) von
5,0 MGOe oder mehr aufweist.
-
max Verfahrensmäßig wird also eine magnetische Legierung und Gegenstände
aus dieser Legierung zunächst dadurch hergestellt, daß Eisen-Chrom-Kobalt-Pulver
und Eisen-Chrom-Pulver mit Carbonyleisen-Pulver vermischt werden und falls es notwendig
ist, mit Kobaltpulver, belsplelsweise um eine Target Legierungszusammensetzung herzustellen.
Der größte Teil sowohl des Eisen-Kobalt-Pulvers als auch des Eisen-Chrom-Pulvers
besteht aus Teilchen mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 200 Mesh. Die erhaltene
Pulvermischung wird zu einem grünen Preßling verpreßt. Der grüne Preßling wird in
einer Atmosphäre gesintert, in der Sauerstoff und Stickstoff zusammen zu einem Anteil
von nicht mehr als 3 ppm vorliegen.
-
Es kann in bevorzugter Ausgestaltung vor gesehen sein, die Oberflächen
der Ausgangspulver der Mischung zu aktivieren. Dem Sintern kann sich eine Hitzebehandlung
und Magnetisierung der gesinterten Legierung anschließen. In bevorzugter Ausgestaltung
ist weiterhin vorgesehen, daß nach dem Sintern und ggfs. vor der weiteren Hitze-
und Magnetisierungsbehandlung der gesinterte Körper von 8000C auf 5000C mit einer
Kühlrate von 5 C/min. oder mehr abgekühlt wird, ohne daß ein Feststoff-Lösungsglühen
erfolgt.
-
Erfindungsgemäß ist der Anteil des Chroms auf 20 bis 35 % begrenzt,
da die erforderlichen Stärken der magnetischen Eigenschaften, wie Restflußdichte
und Koerzitivkraft nicht erhalten werden können, wenn der Chrom einen Teil unter
20 % oder über 35% liegt. Weiterhin ist der Anteil des Kobalts auf 3 bis 15 % begrenzt,
dek die Starken der rrmnstischen Eigenschaften, einschließlich Restflußdichte und
Koerzitivkraft, nicht erhalten werden
können, wenn der Anteil von
Kobalt unter 3 % liegt. Andererseits ist es, wenn der Kobaltanteil über 15 % liegt,
ziemlich schwierig, ein Feststoff-Lösungsglühen durchzuführen, was unter üblichen
Bedingungen notwendig ist, um die erforderlichen Stärken der magnetischen Eigenschaften
zu erreichen. Darüber hinaus ist Kobalt teuer und di e Kosten des Enderzeugnisses
steigen mit steigendem Kobaltanteil, wodurch ein solches Vorgehen inpraktikabel
wird. Der Rest der Legierung besteht im wesentlichen aus Eisen.
-
Daher werden erfindungsgemäß Additive oder Zusätze, die bisher als-
notwendig angesehen wurden, bewußt aus der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung
fortgelassen. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt daher darin, daß es nicht
notwendig ist, ein anderes als die genannten Elemente hinzuzufügen, um eine magnetische
Legierung zu erhaiten, die eine Dichte von 97 % oder mehr der theoretischen Dichte
und ein magnetisches Energieprodukt (BH) von 5,0 MGOe oder mehr aufweist. In bemax
vorzugter Ausgestaltung hat die erfindungsgemäße magnetische Legierung eine Restflußdichte
(B ) von 13 000 G oder mehr, einer Koerzitivkraft (H ) r c von 580 Oe oder mehr,
ein maximales Energieprodukt (BH) von 5 MGOe max oder mehr und eine Dichte von 97
96 oder mehr der theoretischen Dichte.
-
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist der gesamte Sauerstoff- und Stickstoffanteil
auf ein Maximum von 3 ppm beschränkt. Diese Atmosphäre entspricht einer Vakuumatmosphäre
von 10 mmHg oder weniger oder einer inerten Atmosphäre mit einem Taupunkt von -
700C oder weniger. Daher kann diese Atmosphäre leicht im industriellen Maßstab erzeugt
werden.
-
Von den erfindungsgemäß verwendeten Metallpulvertejlchen weisen mindestens
die Eisen-Chrom-Puiverteilchen und die Eisen-Chrom-Kobalt-Pulverteilchen eine Größe
von 200 Mesh oder weniger auf. Vorzugsweise weisen alle Metallpulverteilchen, die
erfindungsgemäß eingesetzt werden, eine
Größe von 200 Mesh oder
kleiner auf. Im allgemeinen ist es unerwünscht, extrem feine Metallteilchen zu verwenden,
da die zusätzlichen Schritte zur Verkleinerung der Teilchen die Herstellungskosten
erhöhen, auch wenn kleinere Teilchen leichter oxidiert werden können. Jedoch ist
die Herstellung von Pulverteilchen mit Größen von 200 Mesh oder weniger nicht sehr
schwierig. Insbesondere ist es ziemlich einfach, Eisen-Chrom- oder Eisen-Chrom-Kobalt-Pulverteilchen
mit Größen von 200 Mesh oder geringer zu erhalten, da die Legierungen des Eisen-Chrom-
oder Eisen-Chrom-Kobalt-Typs eine spröde Sigmaphase haben, die in einem weiten Bereich
von 40 bis 60 % Chromanteil gebildet wird.
-
Ein kommerziell erhältliches Metallpulver ist ein wasserzerstäubtes
Pulver.
-
Daher ist die Oberfläche jedes der Einzelteile bei diesem Pulver üblicherweise
oxidiert. Diese Art von Metallpulver kann erfindungsgemäß verwendet werden, wenn
die Teilchen eine aktivierte Oberfläche aufweisen, was erfindungsgemäß durch Glühen
oder Tempern des Pulvers in einer reduzierenden Atmosphäre, vorzugsweise einer H
Atmosphäre erfolgen kann.
-
2 Erfindungsgemäß ist das Beimischen von Kobalt-Pulver erforderlich,
wenn als Ausgangspulver lediglich ein Eisen-Chrom-Pulver verwendet wird. Wenn jedoch
ein Sigmapulver, d.h. also ein Eisen-Chrom-Kobalt-Pulver verwendet wird, ist ein
zusätzliches Kobalt-Pulver nicht unbedingt notwendig. Das Kobalt-Pulver kann auch
verwendet werden, wenn es als Ausglei ch oder Auffüllung erforderlich ist, um die
gewünschte Legierungszusammensetzung zu erhaiten.
-
Im folgenden werden die Gründe angegeben, warum erfindungsgemäß keine
Verwendung von anderen Komponenten als Chrom, Kobalt und Eisen erforderlich ist:
(1)
Erfindungsgemäß wird ein -grüner Preßling oder Grünling in einer Atmosphäre mit
ei nem Gesamtanteil von Sauerstoff und Stickstoff von weniger als 3 ppm gesintert:
Daher tritt keine Oxidation und keinNitrieren auf.
-
Im Stand der Technik ist dagegen notwendig, gewisse Additive zu verwenden,
um Oxidation und Nietrieren des Chroms während des Schmelzens und der Hitzebehandlung
zu vermeiden, was bei den herkömmlichen Walz- oder Gießve rfahren unabdingbar ist.
Solange daher entweder Walzen oder Gießen durchgeführt wird, ist ein Oxidieren und
Nitrieren des Chroms unvermeidlich, soweit keine Additive verwendet werden.
-
In dieser Hinsicht ergibt sich aus dem Vorstehenden, daß erfindungsgemäß
metallurgische Pulvertechniken verwendet werden, die keinen Schmelzschritt oder
in einigen Fällen ein Feststofflösungsglühen verlangen. D aher wird die erfindungsgemäße
Legierung keinem Oxidieren oder Nitrieren ausgesetzt. Hieraus ergibt sich, daß erfindungsgemaß
die Verwendung von Zusätzen, die nach dem Stand der Technik unabdingbar notwendig
sind, nicht erforderlich ist.
-
(2) Erfindungsgemäß wird ein fein zerkleinertes Eisen-Chrom-Pulver
oder Ei sen-Chrom- Kobalt - Pulver als Ausgangspul ver verwendet, deren Teilchengröße
bei 200 Mesh oder kleiner liegt. Nach dem bisherigen Kenntnisstand war es schwierig,
gesinterte magnetische Legierungen des Fe-Cr-Co-Typs mit ei ner hohen Dichte ohne
Zusatz von Hi Ifselementen zu erhalten. Nach dem Stand derTechnik wurde ein Ausgangspulver
mit einer Teilchengröße von etwa 100 Mesh verwendet. Im Zusammenhang mit der Erfindung
wurde aber gefunden, daß es leicht ist, ein Erzeugnis hoher Dichte zu erhalten,
wenn von einem Ausgangspulver, insbesondere einem Fe-Cr- oder Fe-Cr-Co-
Pulver
ausgegangen wird, das eine Teilchengröße von 200 Mesh oder geringer aufweist. Daher
ist erfindungsgemäß die Verwendung von Additiven nicht notwendig. In diesem Zusammenhang
sotl allerdings erwähnt werden, daß ein Ausgehen von einem Pulver mit einer Teilchengröße
von 200 Mesh oder geringer notwendig aber nicht hinreichend ist, um eine Dichte
von 97 % oder mehr der theoretischen Dichte zu erhalten.
-
(3) Wasserzerstäubung ist eines der am meisten verwendeten Verfahren
zur Massenherstellung von Metallpulver im industriellen Maßstab.
-
Da jedoch die Oberfläche der durch Wasserzerstäubung erzeugten Pulverteilchen
oxydiert ist, ist der Zusatz von C, B, etc. notwendig, um die.Sinterdichte zu verbessern;
das Hinzufügen dieser Additive verschlechtert aber die magnetischen Eigenschaften.
-
Das heißt, daß ein Erzeugnis hoher Dichte mit verbesserten magnetischen
Eigenschaften erhalten werden kann, wenn als Ausgangspulver ein solches verwendet
wird, deren Oberfläche aktiviert ist.
-
Das heißt weiter, daß wenn durch Wasserzerstäubung erzeugt es Metallpulver
als Ausgangspulver verwendet wird, diese verbesserte Eigenschaft dann erhalten werden
kann, wenn die Oberfläche des Pulvers aktiviert wird.
-
(4) Es gibt verschiedene Arten von Eisenpulver außer Carbonylpulver,
wie beispielsweise zerstäubtes Eisenpulver, elektrolytisches Eisenpulver, reduziertes
Eisenpulver etc. Jedoch ist es schwierig, diese Erzeugnisse hoher Dichte zu erhalten,
wenn diese Pulver alleine oder in Kombination eingesetzt werden. Andererseits wurde
bisher auf dem einschlägigen Fachgebiet angenommen, daß Sintern von Carbonyl-Pulver
bei einer Temperatur von 1 4000C notwendig ist, um einen hohen Dichtegrad zu erhalten
und daß es nicht möglich ist, eine
hohe Dichte zu erhalten, ohne
Additive zu verwenden. Da zusätzlich Carbonyl-Puiver fein zerteilte Teilchen aufweist
und hochaktiviert ist, wurde erwartet, daß so eine relativ hohe Dichte erreicht
werden kann.
-
Es ist jedoch entsprechend im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung
gewonnenen Erkenntnissen unmöglich, eine solch hohe Dichte von 97 % oder mehr der
theoretischen Dichte nur durch Vermischen von Carbonyl-Pul ver mit einem Eisen-Chrom-
oder Eisen-Chrom-Kobalt-Pulver mit einer Teilchengröße von 100 Mesh oder dergleichen
zu erhalten. In dieser Hinsicht wurde vielmehr gefunden, daß die Verwendung von
Eisen-Chrom- oder Eisen-Chrom-Kobalt-Metallpulver Teilchen mit einer Größe von 200
Mesh oder kleiner in Kombination mit Carbonyl-Pulver es ermöglicht, eine magnetische
Legierung hoher Dichte mit verbesserten magnetischen Eigenschaften herzustellen.
Zusätze sind nicht erforderlich.
-
(5) Wie schon weiter oben erwähnt wurde, ist es gemäß einer bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung nicht notwendig, Feststoff-Lösungsglühen einzusetzen,
was bisher als wesentlich erachtet wurde. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung
besteht aber daher keine Gefahr7 daß das verwendete Pulver in nachteiliger Weise
durch die umgebende Atmosphäre bei der Glühbehandlung beeinträchtigt wird, da das
Feststoff- Lösungsgl ühen vermieden wird und andere H i tzebehand lungen einschließlich
Tempern unter Anwendung eines magnetischen Feldes, Altern usw. üblicherweise bei
geringeren Temperaturen als der Temperatur ausgeführt werden, bei der die Lösungs-Glühbehandlung
durchgeführt wird. Da darüber hinaus erfindungsgemäß der gesamte Anteil an Sauerstoff
und Stickstoff in der Sinteratmosphäre nicht mehr als 3 ppm beträgt, können auch
hier keine nachteiligen Wirkungen durch
die umgebende Atmosphäre
ausgeübt werden, und es besteht keine Notwendigkeit, Additive bei der erfindungsgemäßen
Legierungszusammensetzung vorzusehen, um Oxidation und Nitrieren der Legierungselemente
zu verhindern.
-
Da erfindungsgemäß also keine Additive verwendet werden, die üblicherweise
eingesetzt werden um Oxi dation und Nitrieren von Pulver während des Sinterns und
der gesinterten Legierung bei der Hitzebehandlung zu vermeiden, ist die erfindSungsgemäße
magnetische Legierungfrei von durch solche Additive, wie B, C, Ti, Si, Mn, Cu, Sn
etc. verursachte Nachteile. In diesem Zusammenhang wurde auch gefunden, daß Zusätze
wie Ti, Si, Mn, Cu, Sn etc. nicht notwendig sind, um eine gesinterte magnetische
Legierung des Fe-Cr-Co-Typs mit verbesserten Eigenschaften zu erhalten. Daher werden
diese Additive bewußt bei der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung fortgelassen.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der, auch unter Bezugnahme auf die Zeichnung,
Beispiele im einzelnen erläutert sind.
-
Dabei zeigt: Figur 1 Die Vorteile einer erfindungsgemäßen zusatzfreien
Legierung gegenüber solchen mit Zusätzen von Ti, Si, Mn, Cu, Sn; und Figur 2 die
besseren Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung ohne Zusatz gegenüber Zusatzanteilen
von B.
-
Beispiel 1 Ein Pulver mit Sigmaphase, im folgenden als Sigmapulver
bezeichnet, mit 48 % Chrom, 18 % Kobalt und einem Restanteil von Eisen wird mechanisch
zu einer Teilchengröße von 200 Mesh oder kleiner pulverisiert. Das enthaltene Pulver
wurde mit Oarbonyleisen-Pulver mit einer durchschnitt lichen Teilchengröße von 5
pm und einem Kobait-Pulver mit einer durch schnittl ichen Tei Ichengröße von 400
Mesh oder geringer vermischt, um eine Mischung von 25 % Chrom, 9,5 46 Kobalt und
als Rest Eisen zu erhalten.
-
Diese Mischung wurde dann zu einer Tablette mit 13 mm Durchmesser
und 10 mm Länge bei einem Druck von 5 000 kg/cm² verpreßt. Der erhal-° tene grüne
Preßling wurde bei einer Temperatur von 1 280 bis 1 450 C über 2 Stunden in einem
Vakuum von 10 Torr gesintert. Der erhaltene gesinterte Körper wurde einem Feststoff-Lösungsglühen
bei einer Temperatur von 1 2500C über 30 Minuten ausgesetzt und dann einer isothermischen
Hitzebehandlung in einem magnetischen Feld von 3 000 Oe bei einer Temperatur von
6400C über eine Stunde hin zugeführt. Danach wurde ° der in dieser Weise magnetisierte
Körper von 620 auf 500 C bei einer Abkühlungsrate von 30C pro Stunde abgekühlt und
bei dieser Temperatur zwecks Alterung gehalten. Die magnetischen Eigenschaften der
derart erhaltenen magnetischen Legierung sind in der folgenden Tabelle 1 zusammeng
efaßt: Tabelle 1
| Nr. Sintertempe- Verhältnis zur Magnetische Koerzitiv- Magnetisches |
| ratur ( C) theoretischen Flußdichte kraft Energieproduk |
| Dichte (%) B CG) H (Oe) (BH) (MG; |
| r c max |
| 1 1 280 98,1 13 500 - 620 5,6 |
| 2 1 330 99,0 13 600 620 5,8 |
| 3 1 380 99,6 13.800 630 6,2 |
| 4 1 450 99,8 14 100 610 6,8 |
Beispiel 2 (zum In diesem Beispiel, das zum Vergleich durchgeführt
wurde, wurde ein Sigmapulver und ein Kobait-Pulver, die die gleichen wie im Beispiel
1 waren, mit einem zerstäubten Eisenpulver gemischt, das eine Teilchengröße von
100 Mesh oder kleiner aufwies. Es ergab sich eine Pulvermischung mit 25 96 Chrom,
9,5 % Kobalt und dem Rest als Eisen. Die Pulvermischung wurde gesintert und hitzebehandelt,
wie dies unter Bezugnahme auf Beispiel 1 beschrieben wurde. Die magnetischen Eigenschaften
der derart erhaltenen magnetischen Legierungen sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefaßt:
Tabelle 2
| Nr. Sintertempe- Verhältnis zur Magnetische Koerzitiv- Magnetisches |
| ratur (OC) theoretischen Flußdichte kraft Energieprodukt |
| Dichte (%) B (G) H (Oe) (BH) (MGOe) |
| r c max |
| 5 1 280 94,3 12 600 580 4,2 |
| 6 1 330 95,5 12 900 590 4,6 |
Bemerkung: + Ver gleichslegierungen Wie aus den in den Tabellen 1 und 2 gezeigten
Daten entnehmbar ist, zeigt eine erfindungsgemäße magnetische Legierung des Fe-Cr-Co-Typs,
die in erfindungsgemäßer Weise erhalten wurde, verbesserte magnetische Eigenschaften.
Insbesondere ergibt sich dies aus Tabelle 1, die Fälle zeigt, in denen ein Sigmapulver
mit einer Teilchengröße von 200 Mesh oder kleiner und ein Oarbonyleisen-Pulver als
Ausgangspulver verwendet wurden. Die sich ergebende magnetische Legierung des Fe-Cr-Co-Typs
hat eine Dichte von 98 qb oder mehr der theoretischen Dichte und ein magnetisches
Energie-Produkt (BH) von 5,5 MGOe in einem weiten Bereich der Sintertempemax raturen.
-
Beispiel 3 Der Pulvermischung des Beispiels 2 wird in verschiedenen
Gewichtsanteilen von 0,5 %, 1,0 % und 2,0 % Pulver aus der folgenden Auflistung
hinzugefügt: TiH2-Pulver mit einer Teilchengröße von 350 Mesh oder kleiner, Fe-Si-Legierungspulver
(76,7% Si, Rest Eisen) mit einer Teilchengröße von 250 Mesh oder weniger, Fe-Mn-Legierungspulver
(77, 3% Mn, Rest Eisen) mit einer Teilchengröße von 250 Mesh oder kleiner, elektrolytisches
Kupferpulver mit einer Teilchengröße von 250 Mesh oder kleiner oder Sn-Pulver mit
einer Teilchengröße von 200 Mesh oder kleiner. Jede der erhaltenen Mischungen wurde
gesintert und in der gleichen Weise hitzebehandelt wie unter Bezugnahme auf das
Beispiel 1 beschrieben. Die Ergebnisse sind in der Figur 1 dargestellt, in der die
Daten der sich ergebenden magnetischen Eigenschaften und der Dichte jeder der magnetischen
Legierungen gegen den Anteil jedes der hinzugefügten Additive aufgetragen sind.
-
Die Verfahrensbedi ngungen sind - im folgenden zusammengefaßt: tabelle
3
| Sintern feste Lösung Magnetisierung Temperung Kennzeichnut |
| in Fig. 1 |
| 1 300°Cx4h keine 64000x1h xl h |
| gekühlt mit 640°C 1 h gekühlt mit -0- |
| 12,5°C/h auf |
| 575 C und bei |
| ° |
| 575°C über 3h |
| " t1 645 C x 1 h II |
| 1 3500Cx2h 1.2500Ox20min. 640°Cx1h gekühlt auf |
| 50000 mit 2 C/h |
| Il lt 645°C x 1h t1 |
h = Stunden
Wie aus der Figur 1 ersichtlich ist, verschlechtert
die Hinzufügung von Additiven die magnetischen Eigenschaften. Die besten magnetischen
Eigenschaften werden erreicht, wenn keine Additive verwendet werden.
-
Beispiel 4 Zur Pulvermischung nach Beispiel 2 wird Fe-B-Legierungspulver
(20 % B und als Rest Eisen) mit einer Teilchengröße von 250 Mesh oder kleiner zu
einem Anteil von 0,05 bis 0,3 % hinzugefügt. Die sich ergebende Mischung wurde in
der gleicheh Weise wie im Beispiel 1 beschrieben, gesintert und hitzebehandelt.
-
Die Ergebnisse sind in dcr Figur 2 zusammengefaßt, in der der hinzugefügte
Anteil von B gegen die Dichte und die magnetischen Eigenschaften der derart erhaltenen
Legierung aufgetragen sind. Entsprechend den in Figur 2 dargestellten Ergebnissen
scheint der Zusatz von B zu einem Anteil von 0,05 bis 0,1 %die Dichte in gewisser
Weise zu erhöhen, während die magnetischen Eigenschaften mit anwachsendem Anteil
von hi nzugefügtem B sich verschlechtern. Die besten Ergebnisse werden auch hier
erhalten, wenn kein B verwendet wird.
-
Beispiel 5 In der gleichen Weise, wie bei den Beispielen 1 und 2 werden
Ausgangspulver, wie sie in der Tabelle 4 autgclistet sind, gemischt, um Pulvermischungen
mit 25 % Chrom, 9,5 % Kobalt und einem Restanteil von Eisen zu erhalten. Jede der
erhaltenen Pulvermischungen wurde zu einem grünen Preßling verpreßt, der sodann
bei einer Temperatur von 1 3300C in einer H2-Atmosphäre mit einem Sauerstoffanteil
von weniger als 3 ppm gesintert wurde. Der erhaltene gesinterte Körper wurde dann
in der gleichen Weise, wie beim Beispiel 1 einem Alterungsprozeß ausgesetzt. Die
magnetischen Eigenschaften des Endprodukts sind in der Tabelle 4 aufgelistet.
-
Tabelle 4
| Nr. Ausgangspul ver Verhältnis zur Magnetische Koerzitiv- Magnetisches |
| theoretischen Flußdi chte kraft Energieprodukt |
| Dichte (%) B (G) H (Oe) (BH) (MGOe) |
| 1 . max |
| 7 Sigmapulver 98,8 13 700 j 640 6,2 |
| Carbonyl -Fe- |
| Pulver |
| E i sen-Chrom- |
| Pulver |
| + |
| 8 Fe-Pulver 95,7 13 000 540 4,5 |
| Co-Pulver 1 |
| 9 Carbonyl-Fe- 98,3 13 800 580 6,0 |
| Pulver |
| Co-Pulver |
Bemerkung: + Vergleichsversuch Die dargestellten Daten zeigen, daß mit der erfindungsgemäßen
gesinterten Legierung des Fe-Cr-Co-Typs (oben 7 und 9) eine verbesserte magnetische
Legierung mit hoher Dichte und verbesserten magnetischen Eigenschaften mittels des
erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wurde, das den Sinterungsprozeß in einer nicht
oxi dierenden Atmosphäre durchführt.
-
Beispiel 6 Ein Sigmapulver (48 % Cr, 18 % Co und der Rest Eisen) oder
ein Ferro-Chrom-Pulver (62 % Cr und als Rest Eisen), das mechanisch zu einer Teilchengröße
von 200 Mesh oder geringer pulverisiert wurde, wurde mit
verschiedenen
Arten von Pulver, wie sie in der Tabelle 5 aufgeführt sind, sowie ei nem Co-Pulver
vermischt, um eine Pulvermischung mit 25 % Chrom, 9,5 % Kobalt und als Restanteil
Eisen zu erhalten. Die erhaltene Mischung wurde zu einem grünen Preßling in der
gleichen Weise wie in Beispiel 1 verpreßt. Der grüne Preßling wurde bei einer Temperatur
von 1.3300C über 2 Stunden in einem Vakuum mit 10 Torr gesintert. Die gleiche Hitzebehandlung
wie in Beispiel 1 wurde am gesinterten Körper durchgeführt. Die Dichte der so erhaltenen
magnetischen Legierung relativ zur theoretischen Dichte ist ebenfalls in der Tabelle
5 gezeigt: Tabelle 5
| Nr. Ausgangspulver Verhältnis zur theoretischen Dichte |
| Eisen-Chrom-Pulver |
| + zerstäubtes Eisenpulver |
| (100 Mesh oder geringer) |
| + |
| Co-Pulver |
| Eisen-Chrom-Pulver |
| 11 Carbony 1- E i sen- Pul ver 98,8 |
| + |
| Co-Pulver |
| Sigmapulver |
| + |
| + zerstäubtes Eisenpulver |
| 12 (100 Mesh oder kleiner) 93,9 |
| Co-Pulver |
| Sigmapulver |
| + |
| zerstäubtes Eisenpulver Eisenpulver |
| 13 + 97,1 |
| Carbonyl -Eisen-Pulver |
| Nr. Nr. Ausgangspulver Verhältnis zur theoretischen Dichte |
| Sigmapulver |
| + |
| 14 Carbonyl 14 Elsen-Pulver 1 98,4 |
| Co-Pulver |
| Sigmapulver |
| + |
| reduzierendes Eisen-Pulvep |
| (300 Mesh oder kleiner) 96,2 |
| + |
| Co-Pulver |
| Si gmspulver |
| + |
| 16+ elektrolytisches Eisen-Pulver 94,2 |
| (100 Mesh oder kleiner) |
| + |
| Co-Pulver |
Bemerkung: + Vergleichsprobe Aus den Daten der Tabelle 5 ergibt sich, daß die erfindungsgemäße
gesinterte magnetische Legierung (Proben Nr. 11, 13 und 14) ein hohes theoretisches
Dichteverhältnis von 97 % oder mehr zeigen.
-
Beispiel 7 In diesem Beispiel wurde der Versuch nach Beispiel 1 wiederholt,
ausgenommen, daß das Sintern bei einer Temperatur von 1 3500C über 2 Stunden durchgeführt
wurde und die Kühl rate bei einem Kühlen von 8000C auf 5000C in der weiter unten
angegebenen Weise verändert wurde. Die erhaltenen Le-Legierungen wurden einer Hitzebehandlunçg
ohne einem Feststoff-Lösungsglühen ausgesetzt. Die magnetischen Eigenschaften der
derart erhaltenen Legierungen sind in der Tabelle 6 aufgeführt:
Tabelle
6
| Nr. Kühlrate beim Verhältnis zur Magnetische Koerzitiv- i Magnetisches |
| Abkühlen von theoretischen t Flußdichte kraft Energieprodukt |
| 800°C auf Dichte (%) Br (G) H (Oe)(BH) (MGOe) |
| 50oOC (0C/min) r r c max |
| 17 100 98,3 l 13 700 615 1 5,9 |
| 18 40 98,0 i 1313 700 610 6,2 |
| 19 20 97,7 j' 13 700 605 6,1 |
| 20 5 97,3 13 500 595 5,7 |
| 21+ 2 98,0 13 300 555 5,05 |
| 22+ 1 97,9 13 000 525 4,8 |
| 22 1 97,9 13 000 525 4,8 |
Bemerkung: Vergl eichsproben Aus den in der Tabelle 6 dargestellten Daten ist ersichtlich,
daß, wenn die Kühlrate beim Abkühlen von 800°C auf 500°C 5°C/min. oder mehr beträgt,
befriedigende magnetische Eigenschaften er halten werden können. Das heißt, daß
es möglich ist, das Feststoff-Lösungsglühen, das nach dem Stand der Technik als
ur)bedingt notwendig angenommen wur d e, wegzulassen.
-
Die Erfindung wurde vorstehend anhand der Beispiele 1 bis 7 erläutert.
Aus diesen Beispielen ergibt sich, daß erfindungsgemäß verbesserte Legierungen erhalten
werden können, die keinerlei Zusätze benötigen, die nach dem Stand der Technik als
unabdingbar angesehen wurden, um Oxi dation und Nitrdbildung der Legierungselemente
zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird daher die Hitzebehandlung vereinfacht und darüber
hinaus eine Vergrößerung der Dichte während des Sintetnserzielt. Insgesamt ergibt
sich erfindungsgemäß, daß eine verbesserte magnetische Legierung in praktisch-industrieller
Weise erhalten werden kann, was die Erfindung in praktischer Hinsicht äußerst wertvoll
macht.
-
Die in d(r vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung, in den Tabellen
sowie In den Ansprüchen offenbarten Merkmaie der Erfindung können sowohl einzeln
als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren
verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
-
Leerseite