DE3135661C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines gesinterten
Magneten des Fe-Cr-Co-Typs, mit 20 bis 30% Cr, 3
bis 15% Co und als Rest Eisen sowie herstellungsbedingte
Verunreinigungen, mit einem maximalen Energieprodukt (BH)max
von wenigstens 5 MGOe.
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. Hierbei ist
ALNICO eine Gruppenbezeichnung von amerikanischen bzw. englischen
Legierungen, die für Permanentmagneten verwendet werden
und als typische Zusammensetzung z. B. aufweisen: 12% Al,
17 bis 28% Ni, 5%Co, 3 bis 6% Cu, Rest Eisen bzw. 12%
Al, 20% Ni, 5% Co, 63% Fe. 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 viele Legierungszusammensetzungen
und eine Vielzahl von 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 Hitzebehandlung bei der Herstellung der Legierung vermeiden.
Gießen kann im allgemeinen 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 Form zu
entfernen. Gußfehler, 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 voll
befriedigend sind. Die japanischen Offenlegungsschriften 54-33 205
und 53-43 006 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 befriedigend; (BH)max ist nicht größer 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, ein Verfahren
zum Herstellen gesinterter Magneten des Fe-Cr-Co-Typs zu
schaffen, die im industriellen Maßstab in großem Umfang herstellbar
sind, eine hohe magnetische Dichte und verbesserte
magnetische Eigenschaften, insbesondere einen Wert des magnetischen
Energieprodukts (BH)max von 5,0 MGOe oder mehr
aufweisen.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch ein Verfahren
gelöst, das gekennzeichnet ist durch Mischen von Fe-Cr-Co-Pulver,
bzw. Co-Pulver
und Fe-Cr-Pulver mit einem Carbonyleisen-Pulver zu einer Pulvermischung,
wobei die durchschnittliche Teilchengröße des Fe-Cr-Pulvers
und des Fe-Cr-Co-Pulvers 0,074 mm oder weniger beträgt;
Verpressen der erhaltenen Pulvermischung zu einem Preßling; und
Sintern des erhaltenen Preßlings in einer Atmosphäre, mit
einem Gesamtanteil an Sauerstoff und Stickstoff von 3 ppm.
Verfahrensmäßig wird also ein gesinterter Magnet
aus dieser Legierung zunächst dadurch hergestellt,
daß Eisen-Chrom-Kobalt-Pulver und Eisen-Chrom-Pulver mit Carbonyleisen-Pulver
und, falls es notwendig ist,
zusätzlich mit Kobaltpulver vermischt werden.
Der größte Teil sowohl
des Eisen-Kobalt-Pulvers als auch des Eisen-Chrom-Pulvers besteht
aus Teilchen mit einer Teilchengröße von nicht mehr als
0,074 mm. Die erhaltene Pulvermischung wird zu einem Grün-Preßling
verpreßt. Der Preßling wird in einer Atmosphäre
gesintert, in der Sauerstoff und Stickstoff zusammen
zu einem Anteil von nicht mehr als 3 ppm vorliegen.
Diese ist nicht-oxidierend und nicht-nitrierend.
Die Atmosphäre
entspricht einer Vakuumatmosphäre von 10-3 mmHg
oder weniger oder einer inerten Atmosphäre mit einem Taupunkt
von -70°C oder weniger. Daher kann diese Atmosphäre leicht
im industriellen Maßstab erzeugt werden.
Bevorzugt können Ausgangspulver mit einer aktivierten Oberfläche
verwendet werden. Es ist günstig, wenn Pulver mit
Sigma-Phase und Carbonyleisen-Pulver als Ausgangsstoffe verwendet
werden. Ein bevorzugtes Verfahren ergibt sich dadurch,
daß nach dem Sintern und ggf. vor der weiteren Wärme- und
Magnetisierungsbehandlung der gesinterte Körper von 800°C
auf 500°C mit einer Kühlrate von 5°C/min oder mehr abgekühlt
wird, ohne daß ein Feststoff-Lösungsglühen erfolgt. Vorzugsweise
beträgt die Kühlrate mindestens 20°C/min.
Der Anteil des Chroms ist 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, da die magnetischen Eigenschaften
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 magnetischen Eigenschaften
zu erreichen. Darüber hinaus ist Kobalt teuer, und die Kosten
des Enderzeugnisses steigen mit steigendem Kobaltanteil,
wodurch ein solches Vorgehen inpraktikabel wird. Der Rest
der Legierung besteht im wesentlichen aus Eisen. Dieses
Verfahren ist in einer bevorzugten Art dadurch gekennzeichnet,
daß Chrom mit einem Anteil von 23 bis 27% und Kobalt
mit einem Anteil von 7 bis 11% vorgesehen sind.
Daher werden erfindungsgemäß Additive oder Zusätze, die bisher
als notwendig angesehen wurden, bewußt aus der Legierungszusammensetzung
fortgelassen. Ein wesentliches Merkmal
der Erfindung liegt daher darin, daß es nicht notwendig ist,
ein anderes als die genannten Elemente hinzuzufügen, um einen Magneten
zu erhalten, der eine Dichte von 97%
oder mehr der theoretischen Dichte aufweist. Als vorteilhaft
hat sich die zusätzliche Zugabe von zerstäubtem Eisenpulver
zum Carbonyleisen-Pulver erwiesen.
Von den erfindungsgemäß verwendeten Metallpulverteilchen weisen
mindestens die Eisen-Chrom-Pulverteilchen und die Eisen-Chrom-Kobalt-Pulverteilchen
eine Größe von 0,074 mm oder weniger
auf. Vorzugsweise werden alle Pulver, die erfindungsgemäß eingesetzt
werden, mechanisch pulverisiert und weisen zudem eine
Größe von 0,074 mm oder kleiner auf. Im allgemeinen ist es unerwünscht,
extrem feine Metallteilchen zu verwenden, da die zusätzlichen Schritte
zur Zerkleinerung der Teilchen die Herstellungskosten erhöhen, auch weil
kleinere Teilchen leichter oxidiert werden können. Jedoch ist die Herstellung
von Pulverteilchen mit Größen von 0,074 mm oder weniger nicht sehr
schwierig. Insbesondere ist es ziemlich einfach, Eisen-Chrom- oder Eisen-Chrom-Kobalt-Pulverteilchen
mit Größen von 0,074 mm 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 des Pulvers in einer reduzierenden
Atmosphäre, vorzugsweise einer H₂-Atmosphäre erfolgen kann.
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 Ausgleich oder Auffüllung
erforderlich ist, um die gewünschte Zusammensetzung des Magneten zu
erhalten.
Im folgenden werden die Gründe angegeben, warum erfindungsgemäß keine
Verwendung von anderen Komponenten als Chrom, Kobalt und Eisen erforderlich
ist:
- (1) Erfindungsgemäß wird ein Grün-Preßling in einem
Vakuum in einer Atmosphäre mit einem Gesamtanteil von
Sauerstoff und Stickstoff von höchstens 3 ppm gesintert:
Daher tritt keine Oxidation und kein Nitrieren
auf.
Im Stand der Technik ist dagegen notwendig, gewisse Additive zu verwenden, um Oxidation und Nitrieren des Chroms während des Schmelzens und der Wärmebehandlung zu vermeiden, was bei den herkömmlichen Walz- oder Gießverfahren 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. Daher wird die Legierung keinem Oxidieren oder Nitrieren ausgesetzt. Hieraus ergibt sich, daß erfindungsgemäß 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 Eisen-Chrom-Kobalt-Pulver als Ausgangspulver verwendet, deren Teilchengröße bei 0,074 mm oder kleiner liegt. Nach dem bisherigen Kenntnisstand war es schwierig, gesinterte magnetische Legierungen des Fe-Cr-Co-Typs mit einer hohen Dichte ohne Zusatz von Hilfselementen zu erhalten. Nach dem Stand der Technik wurde ein Ausgangspulver mit einer Teilchengröße von etwa 0,037 mm 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 0,074 mm oder geringer aufweist. Daher ist erfindungsgemäß die Verwendung von Additiven nicht notwendig. In diesem Zusammenhang soll allerdings erwähnt werden, daß ein Ausgehen von einem Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,074 mm oder geringer notwendig ist.
- (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, dessen Oberfläche aktiviert ist. Das heißt weiter, daß wenn durch Wasserzerstäubung erzeugtes 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 Carbonyl-Fe-Pulver
wie beispielsweise zerstäubtes Eisenpulver, Elektrolyt-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 das Carbonyl-Pulver
fein verteilte Partikel aufweisen muß, sowie stark
aktiviert werden muß, um eine relativ hohe Dichte zu
erhalten.
Es ist jedoch entsprechend im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gewonnenen Erkenntnissen unmöglich, eine solch hohe relative Dichte von 97% oder mehr nur durch Vermischen von Carbonyl-Pulver mit einem Eisen-Chrom- oder Eisen-Chrom-Kobalt-Pulver mit einer Teilchengröße in der Größenordnung von 0,037 mm zu erhalten. In dieser Hinsicht wurde vielmehr gefunden, daß die Verwendung von Eisen-Chrom- oder Eisen-Chrom-Kobalt-Metallpulver Teilchen mit einer Größe von 0,074 mm oder kleiner in Kombination mit Carbonyl-Pulver es ermöglicht, einen Magneten 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 daher keine Gefahr, daß das verwendete Pulver in nachteiliger Weise durch die umgebende Atmosphäre bei der Glühbehandlung beeinträchtigt wird, da das Feststoff-Lösungsglühen vermieden wird und andere Wärmebehandlungen, einschließlich Tempern unter Anwendung eines magnetischen Feldes, Altern usw. üblicherweise bei geringeren Temperaturen als der der Lösungs-Glühbehandlung durchgeführt werden. 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 wie B, C, Ti, Si, Mn, Cu, Sn etc. bei der Legierungszusammensetzung vorzusehen, um Oxidation und Nitrieren der Legierungselemente zu verhindern.
- In diesem Zusammenhang wurde auch gefunden, daß Zusätze wie Ti, Si, Mn, Cu, Sn etc. nicht notwendig sind, um einen gesinterten Magneten des Fe-Cr-Co-Typs mit verbesserten Eigenschaften zu erhalten. Daher werden diese Additive bewußt bei der Legierungszusammensetzung fortgelassen.
Die Erfindung wird in
der nachfolgenden Beschreibung, auch unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen und in den Beispielen im einzelnen erläutert.
Dabei zeigt
Fig. 1 Die Vorteile einer zusatzfreien Legierung
gegenüber solchen mit Zusätzen von Ti,
Si, Mn, Cu, Sn; und
Fig. 2 die besseren Eigenschaften der
Legierung ohne Zusatz gegenüber Zusatzanteilen
von B.
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 0,074 mm oder kleiner pulverisiert. Das
enthaltene Pulver wurde mit Carbonyleisen-Pulver mit einer durchschnittlichen
Teilchengröße von 5 µm und einem Kobalt-Pulver mit einer durchschnittlichen
Teilchengröße von 0,148 mm oder geringer vermischt, um eine
Pulver-Mischung von 25% Chrom, 9,5% 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 50 000 N/cm² verpreßt. Der erhaltene
Grün-Preßling wurde bei einer Temperatur von 1280 bis 1450°C
über 2 Stunden in einem Vakuum von 10-3 Torr gesintert. Der erhaltene
gesinterte Körper wurde einem Feststoff-Lösungsglühen bei einer Temperatur
von 1250°C über 30 Minuten ausgesetzt und dann einer isothermen
Hitzebehandlung in einem magnetischen Feld von 3000 Oe bei
einer Temperatur von 640°C über eine Stunde hin zugeführt. Danach wurde
der auf diese Weise magnetisierte Körper von 620 auf 500°C bei einer Abkühlungsrate
von 3°C pro Stunde abgekühlt und bei dieser Temperatur
zwecks Alterung gehalten. Die magnetischen Eigenschaften des derart
erhaltenen Magneten sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt:
In diesem Beispiel, das zum Vergleich durchgeführt wurde, wurde ein
Sigmapulver und ein Kobalt-Pulver, die die gleichen wie im Beispiel 1
waren, mit einem zerstäubten Eisenpulver gemischt, das eine Teilchengröße
von 0,037 mm oder kleiner aufwies. Es ergab sich eine Pulvermischung
mit 25% Chrom, 9,5% Kobalt und dem Rest als Eisen. Die Pulvermischung
wurde gesintert und wärmebehandelt, wie dies unter Bezugnahme
auf Beispiel 1 beschrieben wurde. Die magnetischen Eigenschaften des derart
erhaltenen Magneten sind in der folgenden Tabelle 2
zusammengefaßt:
Wie aus den in den Tabellen 1 und 2 gezeigten Daten entnehmbar ist, zeigt
ein Magnet des Fe-Cr-Co-Typs, der 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 0,074 mm oder kleiner
und ein Carbonyleisen-Pulver als Ausgangspulver verwendet wurden. Der
Magnet hat eine Dichte
von 98% oder mehr der theoretischen Dichte und ein magnetisches Energie-Produkt
(BH)max von 5,5 MGOe oder mehr in einem weiteren Bereich
der Sintertemperaturen.
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 0,13 mm oder kleiner, Fe-Si-Legierungspulver (76,7% Si, Rest Eisen) mit einer Teilchengröße von 0,0925 mm oder weniger, Fe-Mn-Legierungspulver (77,3% Mn, Rest Eisen) mit einer Teilchengröße von 0,0925 mm oder kleiner, Elektrolyt-Kupferpulver mit einer Teilchengröße von 0,0925 mm oder kleiner oder Sn-Pulver mit einer Teilchengröße von 0,074 mm oder kleiner. Jede der erhaltenen Mischungen wurde gesintert und in der gleichen Weise wärmebehandelt wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Ergebnisse sind in der Fig. 1 dargestellt, in der die Daten der sich ergebenden magnetischen Eigenschaften und der Dichte jeder der Magneten gegen den Anteil jedes der hinzugefügten Additive aufgetragen sind.
TiH₂-Pulver mit einer Teilchengröße von 0,13 mm oder kleiner, Fe-Si-Legierungspulver (76,7% Si, Rest Eisen) mit einer Teilchengröße von 0,0925 mm oder weniger, Fe-Mn-Legierungspulver (77,3% Mn, Rest Eisen) mit einer Teilchengröße von 0,0925 mm oder kleiner, Elektrolyt-Kupferpulver mit einer Teilchengröße von 0,0925 mm oder kleiner oder Sn-Pulver mit einer Teilchengröße von 0,074 mm oder kleiner. Jede der erhaltenen Mischungen wurde gesintert und in der gleichen Weise wärmebehandelt wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Ergebnisse sind in der Fig. 1 dargestellt, in der die Daten der sich ergebenden magnetischen Eigenschaften und der Dichte jeder der Magneten gegen den Anteil jedes der hinzugefügten Additive aufgetragen sind.
Die Verfahrensbedingungen sind im folgenden zusammengefaßt:
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, verschlechtert die Hinzufügung von
Additiven die magnetischen Eigenschaften. Die besten magnetischen
Eigenschaften werden erreicht, wenn keine Additive verwendet werden.
Zur Pulvermischung nach Beispiel 2 wird Fe-B-Legierungspulver (20% B
und als Rest Eisen) mit einer Teilchengröße von 0,0925 mm oder kleiner
zu einem Anteil von 0,05 bis 0,3% hinzugefügt. Die sich ergebende Mischung
wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 gesintert
und wärmebehandelt.
Die Ergebnisse sind in der Fig. 2 zusammengefaßt, in der der hinzugefügte
Anteil von B gegen die Dichte und die magnetischen Eigenschaften
des derart erhaltenen Magneten aufgetragen sind. Entsprechend den in
Fig. 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 hinzugefügtem
B sich verschlechtern. Die besten Ergebnisse werden auch hier erhalten,
wenn kein B verwendet wird.
In gleicher Weise wie in Beispiel 1 werden Ausgangspulver
wie in Tabelle 4 aufgelistet gemischt, um Pulvermischungen
mit 25% Chrom, 9,5% Kobalt und einem Restanteil von Eisen
zu erhalten. Jede der erhaltenen Pulvermischungen wurde zu einem Grün-Preßling
verpreßt, der sodann bei einer Temperatur von 1330°C 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.
Die dargestellten Daten zeigen, daß mit der gesinterten
Legierung des Fe-Cr-Co-Typs (oben 7 und 9) ein verbesserter Magnet
mit hoher Dichte und verbesserten magnetischen Eigenschaften
mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wurde, das den Sinterprozeß
in einer nicht oxidierenden Atmosphäre durchführt.
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 0,074 mm oder geringer pulverisiert wurde, wurde mit
verschiedenen Arten von Pulvern, wie sie in der Tabelle 5 aufgeführt sind,
sowie einem Co-Pulver vermischt, um eine Pulvermischung mit 25%
Chrom, 9,5% Kobalt und als Restanteil Eisen zu erhalten. Die erhaltene
Mischung wurde zu einem Grün-Preßling wie in
Beispiel 1 verpreßt. Der Preßling wurde bei einer Temperatur von
1330°C über 2 Stunden in einem Vakuum mit 10-3 Torr gesintert. Die
gleiche Wärmebehandlung wie in Beispiel 1 wurde am gesinterten Körper
durchgeführt. Die Dichte des so erhaltenen Magneten relativ
zur theoretischen Dichte ist ebenfalls in der Tabelle 5 gezeigt:
Aus den Daten der Tabelle 5 ergibt sich, daß der gesinterte Magnet
(Proben Nr. 11, 13 und 14) ein hohes theoretisches
Dichteverhältnis von 97% oder mehr zeigt.
In diesem Beispiel wurde der Versuch nach Beispiel 1 wiederholt, ausgenommen,
daß das Sintern bei einer Temperatur von 1350°C über 2 Stunden
durchgeführt wurde und die Kühlrate bei einem Kühlen von 800°C auf 500°C
in der weiter unten angegebenen Weise verändert wurde. Die erhaltenen
Magneten wurden einer Wärmebehandlung ohne einem Feststoff-Lösungsglühen
ausgesetzt. Die magnetischen Eigenschaften der derart erhaltenen
Magneten sind in der Tabelle 6 aufgeführt:
Aus den in der Tabelle 6 dargestellten Daten ist ersichtlich, daß bei
einer Kühlrate zwischen 800°C und 500°C von 5°C/min oder mehr
befriedigende magnetische Eigenschaften erhalten werden können. Das heißt,
daß es möglich ist, das Feststoff-Lösungsglühen, das nach dem Stand der
Technik als unbedingt notwendig angenommen wurde, wegzulassen.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand der Beispiele 1 bis 7 erläutert. Aus
diesen Beispielen ergibt sich, daß erfindungsgemäß verbesserte Magnete
erhalten werden können, die keinerlei Zusätze benötigen, die nach dem Stand
der Technik als unabdingbar angesehen wurden, um Oxidation und Nitridbildung
der Legierungselemente zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird daher die
Wärmebehandlung vereinfacht und darüber hinaus eine Vergrößerung der Dichte
während des Sinterns erzielt. Insgesamt ergibt sich erfindungsgemäß, daß ein
verbesserter Magnet in praktisch-industrieller Weise erhalten
werden kann, was die Erfindung in praktischer Hinsicht äußerst wertvoll
macht.
Claims (13)
1. Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Magneten
des Fe-Cr-Co-Typs, mit 20 bis 30% Cr, 3 bis 15% Co
und als Rest Eisen sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen,
mit einem maximalen Energieprodukt (BH)max
von wenigstens 5 MGOe,
gekennzeichnet durch
Mischen von Fe-Cr-Co-Pulver und Fe-Cr-Pulver mit einem Carbonyleisen-Pulver zu einer Pulvermischung, wobei die durchschnittliche Teilchengröße des Fe-Cr-Pulvers und des Fe-Cr-Co-Pulvers 0,074 mm oder weniger beträgt;
Verpressen der erhaltenen Pulvermischung zu einem Preßling; und
Sintern des erhaltenen Preßlings in einer Atmosphäre, mit einem Gesamtanteil an Sauerstoff und Stickstoff von 3 ppm.
Mischen von Fe-Cr-Co-Pulver und Fe-Cr-Pulver mit einem Carbonyleisen-Pulver zu einer Pulvermischung, wobei die durchschnittliche Teilchengröße des Fe-Cr-Pulvers und des Fe-Cr-Co-Pulvers 0,074 mm oder weniger beträgt;
Verpressen der erhaltenen Pulvermischung zu einem Preßling; und
Sintern des erhaltenen Preßlings in einer Atmosphäre, mit einem Gesamtanteil an Sauerstoff und Stickstoff von 3 ppm.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mischung zusätzlich Co-Pulver zugesetzt wird.
3. Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Magneten
des Fe-Cr-Co-Typs, mit 20 bis 30% Cr, 3 bis 15% Co
und als Rest Eisen sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen,
mit einem maximalen Energieprodukt (BH)max
von wenigstens 5 MGOe,
gekennzeichnet durch
Mischen von Fe-Cr-Pulver und Co-Pulver mit einem Carbonyleisen-Pulver zu einer Pulvermischung, wobei die durchschnittliche Teilchengröße 0,074 mm oder weniger beträgt;
Verpressen der erhaltenen Pulvermischung zu einem Preßling;
Sintern des erhaltenen Preßlings in einer nicht oxidierenden und nicht nitrierenden Atmosphäre.
Mischen von Fe-Cr-Pulver und Co-Pulver mit einem Carbonyleisen-Pulver zu einer Pulvermischung, wobei die durchschnittliche Teilchengröße 0,074 mm oder weniger beträgt;
Verpressen der erhaltenen Pulvermischung zu einem Preßling;
Sintern des erhaltenen Preßlings in einer nicht oxidierenden und nicht nitrierenden Atmosphäre.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß Ausgangspulver mit einer
aktivierten Oberfläche verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß Pulver mit Sigma-Phase und
Carbonyleisen-Pulver als Ausgangsstoffe verwendet
werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß nach dem Sintern eine Glühbehandlung
durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Oberflächenaktivierung
durch Glühen in reduzierender Atmosphäre erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß nach dem Sintern ein Kühlen
des gesinterten Körpers von 800°C auf 500°C mit einer
Kühlrate von 5°C/min oder mehr ohne ein Lösungsglühen
durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kühlrate mindestens 20°C/min beträgt.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß Chrom mit einem Anteil von
23 bis 27% und Kobalt mit einem Anteil von 7 bis
11% verwendet werden.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Sintern bis zu
97% der theoretischen Dichte oder mehr erfolgt.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Carbonyleisen-Pulver
zerstäubtes Eisenpulver zugesetzt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß als Eisen-Chrom-Pulver
oder Eisen-Chrom-Kobalt-Pulver mechanisch pulverisierte
Ausgangsstoffe verwendet werden.
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DE19813135661 DE3135661A1 (de) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | Gesinterte magnetische legierung des fe-cr-co-typs und verfahren zur herstellung von gegenstaenden mit einer solchen legierung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19813135661 DE3135661A1 (de) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | Gesinterte magnetische legierung des fe-cr-co-typs und verfahren zur herstellung von gegenstaenden mit einer solchen legierung |
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Family
ID=6141193
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CA1130179A (en) * | 1978-07-13 | 1982-08-24 | Western Electric Company, Incorporated | Fe-cr-co permanent magnet alloy and alloy processing |
-
1981
- 1981-09-09 DE DE19813135661 patent/DE3135661A1/de active Granted
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