DE3621121A1 - Verfahren zur herstellung von legierungspulver enthaltend seltene erdmetalle - Google Patents
Verfahren zur herstellung von legierungspulver enthaltend seltene erdmetalleInfo
- Publication number
- DE3621121A1 DE3621121A1 DE19863621121 DE3621121A DE3621121A1 DE 3621121 A1 DE3621121 A1 DE 3621121A1 DE 19863621121 DE19863621121 DE 19863621121 DE 3621121 A DE3621121 A DE 3621121A DE 3621121 A1 DE3621121 A1 DE 3621121A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- powder
- rare earth
- indicates
- alloy
- alloy powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B59/00—Obtaining rare earth metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
- B22F9/20—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/04—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by aluminium, other metals or silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/0433—Nickel- or cobalt-based alloys
- C22C1/0441—Alloys based on intermetallic compounds of the type rare earth - Co, Ni
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/055—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
- H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
- H01F1/0571—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes
- H01F1/0573—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B in the form of particles, e.g. rapid quenched powders or ribbon flakes obtained by reduction or by hydrogen decrepitation or embrittlement
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Legierungspulver enthaltend Seltene Erdmetalle. Insbeson
dere betrifft sie ein Verfahren zur wirtschaftlichen Her
stellung von Legierungspulver enthaltend Seltene Erdmetal
le mit einem geringen Gehalt an Sauerstoff und anderen Re
duktionsmitteln.
Es ist bekannt, daß Legierungen (einschließlich Interme
tallverbindungen), die aus Seltenen Erdmetallen als Haupt
komponente zusammengesetzt sind, geeignet sind als Perma
nentmagnetmaterial, magnetostriktives Material, magneti
sche Sensoren, magnetische Kühlvorrichtungen, optomagne
tisches Aufzeichnungsmaterial, Wasserstoffeinlagerungsma
terial usw.
Gemäß einem wohlbekannten Verfahren werden Legierungen,
die Seltene Erdmetalle enthalten, hergestellt durch Her
stellen entsprechender Barren von Seltenen Erdmetallen und
Legierungselementen (oder Herstellen von Mutterlegierungen)
und Schmelzen unter Verwendung eines Hochfrequenzschmelz
ofens.
Wenn die so erhaltene Legierung zu einem Permanentmagneten
werden soll, ist es notwendig, die Legierung in feines
Pulver zu zerkleinern, das anschließend einem Pressen und
Sintern unterzogen wird. Die Herstellung eines Pulvers
durch Zerkleinern der Legierung ist nachteilig, weil die
ses Zerkleinerungsverfahren erforderlich ist und weil Sel
tene Erdmetalle leicht oxidiert werden während des Zerklei
nerns, was die Qualität der Legierung negativ beeinflußt.
Um diesen Nachteil auszuschalten, wurde das sogenannte Re
duktionsdiffusionsverfahren für die Herstellung von Legie
rungspulver vorgeschlagen. Dieses Verfahren ist nun in
praktischer Verwendung. Gemäß diesem Verfahren wird ein
Seltenes Erdmetall-Kobaltmagnetpulver hergestellt in
der folgenden Art und Weise. Ein Pulver von Seltenem Erd
metalloxid und ein Pulver von metallischem Kobalt werden
gemischt mit metallischem Calcium oder Calciumhydrid als
Reduktionsmittel. Die Mischung wird in einer Inertgasatmo
sphäre oder Vakuum erhitzt, so daß das Seltene Erdmetall
oxid in Kontakt mit der Schmelze oder dem Dampf des metal
lischen Calciums zur Reduktion kommt. Gleichzeitig mit der
Reduktion diffundiert das Seltene Erdmetall, das durch die
Reduktion gebildet wird, in die Kobaltteilchen. Auf diese
Weise wird ein Legierungspulver von gleichmäßiger Zusam
mensetzung erhalten. Das so erhaltene Reaktionsprodukt ist
eine Mischung von CaO, das als Nebenprodukt gebildet wird,
unreagiertem überschüssigen metallischen Calcium und dem
gewünschten Legierungspulver. Diese Komponenten liegen in
Form einer gesinterten komplexen Masse vor. Wenn die Masse
in Wasser geworfen wird, verwandeln sich CaO und das metal
lische Calcium in Ca(OH)₂. Auf diese Weise kann das Legie
rungspulver leicht von dem Ca(OH)₂ getrennt werden, das in
dem Wasser suspendiert wird. Das restliche Ca(OH)₂ wird
durch Waschen des Legierungsmetalls mit Essigsäure oder
Salzsäure entfernt.
Die Mischungsmasse zerfällt, wenn sie in Wasser geworfen
wird, in feines Pulver aufgrund der Oxidation des metal
lischen Calciums durch Wasser und die Hydration dieses
CaO. Dieses Verfahren ist wirtschaftlich vorteilhaft, da
das Rohmaterial des Seltenen Erdmetalls ein vergleichswei
se billiges Oxid ist, Schmelz- und Gießschritte nicht er
forderlich sind und der Zerkleinerungsschritt nicht erfor
derlich ist (zumindest primäres Zerkleinern ist nicht er
forderlich). Zusätzlich kann dieses Verfahren nicht nur
für die Produktion von Kobaltlegierungspulvern, sondern
auch für die Herstellung von Pulvern von Eisenlegierungen,
Nickellegierung oder Kupferlegierung, die ein Seltenes
Erdmetall enthält, verwendet werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten eine Rei
he von Untersuchungen für die Anwendung der oben erwähnten
Reduktionsdiffusionsmethode für die Herstellung einer Viel
zahl von Legierungspulvern, die Seltene Erdmetalle enthal
ten, durch. Als Ergebnis wurde gefunden, daß dieses Verfah
ren keine Legierungspulver schafft, die befriedigend in
der Teilchengröße und der Qualität sind aus den unten ange
gebenen Gründen. Gemäß der Reduktionsdiffusionsmethode
wird eine Mischung, die sich zusammensetzt aus Teilchen
von Seltenem Erdmetalloxid, Teilchen von Legierungsmetal
len und Granulat von Reduktionsmittel, wie metallischem
Calcium, in Argon oder im Vakuum auf 900 bis 1300°C er
hitzt. Die Reaktion eines Seltenen Erdmetalloxids mit ei
nem Reduktionsmittel beginnt ungefähr bei 700°C und die
Temperatur des Reaktionsprodukts überschreitet 1300°C in
kurzer Zeit wegen der exothermen Reaktion. (Die maximale
Temperatur hängt ab von der Art und der Menge des verwen
deten Seltenen Erdmetalloxids.) Diese hohe Temperatur läßt
das Reduktionsmittel mit einem höheren Dampfdruck verdamp
fen, was dazu führt, daß die Reduktionsreaktion in relativ
kurzer Zeit beendet wird (5 bis 12 Minuten). Andererseits
ist ein kontinuierliches Erhitzen auf 900 bis 1300°C 1 bis
6 Stunden lang erforderlich für die Diffusion, um eine Le
gierung von einheitlicher Zusammensetzung zu schaffen. Die
exotherme Reaktion und das Erhitzen bei hoher Temperatur
vergröbern das entstehende Legierungspulver. (Die durch
schnittliche Teilchengröße des entstehenden Legierungspul
vers ist mehr als zweimal so groß wie die des als Rohmate
rial verwendeten Metallpulvers.) Für die Herstellung eines
Pulvers mit gleichmäßiger Zusammensetzung ist es notwen
dig, genügend Diffusion zu bewirken, durch Erhöhen der Er
hitzungstemperatur oder Ausdehnen der Erhitzungszeit oder
Verwendung eines feineren Metallpulvers als Rohmaterial.
Die Diffusion in dieser Art jedoch führt zu groben Teil
chen durch die Bindung der Metallteilchen und der Legie
rungsteilchen miteinander und sie fördert die Bindung der
Teilchen mit dem Oxid des Reduktionsmittels. Die entste
hende Mischungsmasse zerfällt nicht leicht, wenn sie in Was
ser geworfen wird und dies führt zu einer schlechten Tren
nung der Legierungsteilchen von dem Oxid des Reduktions
mittels. Wegen der erwähnten Gründe wird ein feinverteil
tes Pulver von gleichmäßiger Zusammensetzung nicht ein
fach durch Verwendung eines feineren metallischen Pulvers
als Rohmaterial erhalten.
Die Fähigkeit der Mischungsmasse, in Wasser zu zerfallen,
wird beträchtlich schlecht, wenn der Gehalt des Seltenen
Erdmetalls in der Legierung hoch ist oder wenn das Metall
pulver als Ausgangsmaterial Eisen oder eine Eisenlegierung
ist. Der Grund dafür wird wie folgt angenommen: Zusammen
mit dem Anwachsen des Verhältnisses von Seltenem Erdmetall
oxid ist es notwendig, die Menge an Reduktionsmittel zu
vergrößern. Dies wiederum erzeugt mehr Hitze und bildet
mehr Oxide des Reduktionsmittels. Zusätzlich tendiert das
Eisenpulver (oder Eisenlegierungspulver) dazu, fester zu
sintern.
Der Zerfall in Wasser kann in einigem Ausmaß verbessert
werden durch Erhöhen der Menge an Reduktionsmittel. Gewöhn
lich ist die Menge an Reduktionsmittel, die in dem Reduk
tionsdiffusionsverfahren zugegeben wird, 1,1- bis 1,5-mal
die stöchiometrische Menge, die notwendig ist für die Re
duktion des Seltenen Erdmetalloxids. Zur Verbesserung des
Zerfalls ist es notwendig, mehr als zweimal die stöchiome
trische Menge zuzufügen. Jedoch ist das Erhöhen der Menge
an Reduktionsmittel nicht nur eine drastische Lösung der
Zerfallsfähigkeit, sondern es führt auch zu einer Erhöhung
an Nebenprodukten und gleichzeitig einem Verlust an Legie
rungspulver und so auch zu einer Erhöhung der Kosten.
Wenn das Reaktionsprodukt nicht leicht zerfällt, ist eine
der Gegenmaßnahmen,das Rühren und Dekantieren zu wiederho
len und/oder ein Mahlen oder Naßmahlen durchzuführen, nach
dem das Reaktionsprodukt in Wasser geworfen wurde. Diese
Mittel sind wirksam, um in einigem Ausmaß die Menge an
restlichem Reduktionsmittel in dem entstehenden Pulver zu
reduzieren, jedoch schaffen sie auf der anderen Seite ei
ne nachteilige Wirkung, indem der Gehalt an Sauerstoff auf
grund der Oxidationsreaktion zunimmt und die Ausbeute auf
grund des erhöhten Auflösungsverlusts in der nachfolgenden
Säurebehandlung abnimmt. Weitere nachteilige Wirkungen
sind, daß es notwendig ist, den pH-Wert für die Säurebe
handlung zu erniedrigen, die Anzahl der Säurebehandlungs
zyklen zu erhöhen und die Zeit der Säurebehandlung auszu
dehnen. Die Säurebehandlung unter solchen Bedingungen er
höht die Auflösung der Legierungskomponenten. Im Falle von
Ferrolegierungen führt die Auflösung von Eisen zu einer Ab
nahme der Ausbeute und der aufgelösten Eisenoxide und hy
drolysiert, wobei der Sauerstoffgehalt in dem entstehenden
Produkt erhöht wird.
Wie oben angegeben, ergeben sich für das Reduktionsdiffu
sionsverfahren für die Herstellung von Legierungen, die
Seltene Erdmetalle enthalten, technische und wirtschaftli
che Probleme. Diese Probleme sind ernst insbesondere in
den Fällen, wo das Legierungspulver Seltene Erdmetalle in
einem hohen Verhältnis enthält, das Legierungspulver leich
te Seltene Erdmetalle enthält (Lanthan, Cer, Praseodym und
Neodym), die leicht oxidieren, das Legierungspulver Eisen
als Legierungskomponente enthält und das Legierungspulver
einen durchschnittliche Teilchendurchmesser von weniger als
15 µm hat. Unter diesen Umständen bestand eine Nachfrage
nach einem neuen Verfahren zur Herstellung von Legierungs
pulver enthaltend ein Seltenes Erdmetall von verschiedener
Art, das die Erfordernisse für die Zusammensetzung, Quali
tät und Form erfüllt.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zur Herstellung eines feinverteilten Legierungs
pulvers, das Seltene Erdmetalle enthält, zu schaffen, wo
bei das Pulver eine gleichmäßige Zusammensetzung hat und
ein Minimum an restlichem Reduktionsmittel und Sauerstoff
enthält.
Die Idee dieser Erfindung besteht in einem verbesserten
Verfahren zur Herstellung eines Legierungspulvers enthal
tend Seltene Erdmetalle, bei dem eine Mischung, die sich
aus einem Pulver eines Seltenen Erdmetalloxids, einem Pul
ver eines bei 900 bis 1300°C schwer flüchtigen Metalls und
mindestens einem Reduktionsmittel ausgewählt aus Alkalime
tallen, Erdalkalimetallen und deren Hydriden zusammensetzt,
in einer Inertgasatmosphäre oder unter Vakuum erhitzt wird
und die Reaktionsmischung durch ein Naßverfahren behandelt
wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mischung für
das Erhitzen mindestens ein Mitglied ausgewählt aus den
Alkalichloriden und Erdalkalichloriden enthält.
Die Seltenen Erdmetalle dieser Erfindung schließen Lanthan
(La), Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Samarium (Sm),
Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium
(Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium
(Yb), Lutetium (Lu), Promethium (Pm), Yttrium (Y) und
Scandium (Sc) ein.
Die Seltenen Erdmetalloxide, die bei dem Verfahren der vor
liegenden Erfindung verwendet werden, können Oxide jedes
der oben erwähnten Seltenen Erdmetalle sein. Zwei oder mehr
Oxide können in Kombination miteinander verwendet werden.
Das Pulver des bei 900 bis 1300°C schwer flüchtigen Metalls
ist zusammengesetzt aus einem Legierungselement, das in
Kombination mit dem oben erwähnten Seltenen Erdmetall die
erwünschte Legierung bildet. Ein oder mehrere Metall
pulver können verwendet werden gemäß der Zusammensetzung
der erwünschten Legierung. Beispiele dieser Metalle schlie
ßen Kobalt (Co), Eisen (Fe), Nickel (Ni), Mangan (Mn),
Kupfer (Cu), Silicium (Si), Aluminium (Al), Molybdän (Mo),
Chrom (Cr), Bor (B), Zirkonium (Zr), Hafnium (Hf), Niob
(Nb), Tantal (Ta), Titan (Ti), Magnesium (Mg), Vanadin (V)
und Wolfram (W) ein. Das Metallpulver kann ein Pulver ei
ner Legierung, die zwei oder mehr dieser Metalle enthält,
sein.
In dem Fall, wo das Legierungspulver, das gemäß dem Verfah
ren der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, als Perma
nentmagnetmaterial, magnetostriktives Material, magneti
scher Sensor, magnetische Kühlvorrichtung, optomagneti
sches Aufzeichnungsmaterial, Wasserstoffeinschlußmaterial
etc. verwendet wird, wird jedes der oben erwähnten Metal
le von Co bis Cr als Hauptlegierungselement verwendet und
jedes der oben erwähnten Metalle von B bis W wird als se
kundäres Legierungselement verwendet. Diese Legierungsele
mente (ausschließlich der Seltenen Erdmetalle) werden in
Form eines metallischen Pulvers in den meisten Fällen ver
wendet; jedoch kann ein Teil von ihnen in Form des Oxids
oder Chlorids vorliegen. Wenn die Menge der Legierungsele
mente gering ist, können alle von ihnen in Form des Oxids
oder Chlorids verwendet werden.
Das Pulver der Seltenen Erdmetalloxide ist nicht speziell
hinsichtlich der Teilchengröße beschränkt, jedoch sollte
es vorzugsweise einen durchschnittlichen Teilchendurchmes
ser im Bereich von 1 bis 50 µm (gemessen nach der Fisher
Subsieve Sizer (Fsss)-Methode) haben. Mit einem durchschnittli
chen Teilchendurchmesser von mehr als 50 µm mischt sich
das Pulver des Seltenen Erdmetalloxids nicht gut mit dem
Metallpulver, so daß das Legierungspulver nicht gleichmä
ßig in der Zusammensetzung ist. Ein Pulver, das feiner
ist als 1 µm ist nicht leicht erhältlich.
Das Pulver des schwer flüchtigen Metalls sollte vorzugs
weise eine Teilchengröße von kleiner als 100 mesh haben
(Tyler). Für die Herstellung des feinen Legierungspulvers
ist es bevorzugt, ein Pulver mit einer durchschnittlichen
Teilchengröße zu verwenden, die kleiner ist als die Hälfte
der beabsichtigten durchschnittlichen Teilchengröße. Gemäß
dem Verfahren der Erfindung ist es möglich, ein Metallpul
ver zu verwenden mit einer vergleichsweise großen Teilchen
größe, weil die entstehende Mischung leicht zerfällt auch
nach einem Erhitzen über einen längeren Zeitraum. Verlän
gertes Erhitzen erlaubt die vollständige Diffusion und
macht die Teilchenzusammensetzung gleichmäßig.
Das Reduktionsmittel, das bei der Erfindung verwendet
wird, ist ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder ein
Hydrid davon. Beispiele für das Reduktionsmittel schlie
ßen Lithium, Natrium, Kalium und Magnesium und ihre Hy
dride ein. Calcium ist bevorzugt vom Standpunkt der Bear
beitungssicherheit und der Kosten. Diese Metalle und Me
tallhydride werden in Form von Granulat oder Pulver ver
wendet. Granulares metallisches Calcium mit einer Korngrö
ße von 4 mesh oder weniger ist bevorzugt wegen der Kosten.
Das Reduktionsmittel sollte in einer Menge von 1,1- bis
2,0-mal der stöchiometrischen Menge, die notwendig ist, um
das Seltene Erdmetalloxid zu reduzieren, verwendet werden.
Das Alkalichlorid und Erdalkalichlorid, das bei der Erfin
dung verwendet wird, schließt die Chloride von Lithium,
Natrium, Kalium und Magnesium ein. Wasserfreie Chloride
sind bevorzugt. Wasserfreies Calciumchlorid ist insbeson
dere bevorzugt wegen seiner geringen Kosten und seiner
Unverdampfbarkeit. Die Alkalichloride und die Erdalkali
chloride sollten in einer Menge von 1 Gew.-% oder darüber,
bezogen auf die Menge an Seltenem Erdmetalloxid, verwendet
werden. Mit einer Menge von weniger als 1 Gew.-% zersetzt
sich die entstehende Mischung nicht schnell in Wasser. Für
die Produktion eines feinverteilten Legierungspulvers soll
te die Menge vorzugsweise 3 bis 20 Gew.-% sein.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird eine Mischung der
oben erwähnten Pulver in einer Inertgasatmosphäre oder un
ter Vakuum erhitzt. Beispiele von Inertgas schließen Argon
und Stickstoff ein. Die Erhitzungstemperatur sollte 900 bis
1300°C, vorzugsweise 950 bis 1100°C, sein. Die Erhitzungs
zeit ist nicht speziell beschränkt, aber die Erhitzungszeit
sollte lang genug sein, um die Diffusion zu bewirken für
eine gleichmäßige Zusammensetzung.
Das Verfahren der Erfindung wird nun detaillierter beschrie
ben bezugnehmend auf ein Beispiel, worin metallisches Cal
cium verwendet wird als Reduktionsmittel und wasserfreies
Calciumchlorid als Chlorid verwendet wird. Zuerst wird ein
Pulver von einer oder mehreren Arten von Seltenen Erdme
talloxiden und ein Pulver von einer oder mehreren Arten
Metall oder Legierung, das die schwer flüchtige Legierungs
komponente darstellt, gemischt mit wasserfreiem Calcium
chloridpulver und metallischen Calciumgranulaten (als Re
duktionsmittel). Die Menge jeder Komponente hängt ab von
der Zusammensetzung des gewünschten Produkts. Gewöhnlich
werden die ersten drei Komponenten sorgfältig gemischt und
dann wird die vierte Komponente zugegeben. Das Mischen
sollte in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt werden, um
Feuchtigkeitsabsorption zu verhindern. Die Mischung sollte
in einem Reaktor, der mit einem Inertgas, wie Argon, gefüllt
ist, erhitzt werden.
Wenn die Mischung erhitzt wird, findet eine Hitzeerzeugung
bei 700 bis 800°C statt wegen der Reduktion des Seltenen
Erdmetalloxids mit dem metallischen Calcium. Bei dem Ver
fahren der Erfindung ist die Höchsttemperatur bei der Hit
zeerzeugung viel niedriger als bei dem üblichen Verfahren
oder existiert gar nicht in einigen Fällen. Dies ist ein
Merkmal der Erfindung. Wahrscheinlich ist die Abwesenheit
der Höchsttemperatur dem Calciumchlorid zuzuschreiben
(Schmelzpunkt 772°C), das Hitze, die bei der Reduktion ent
steht, absorbiert. Daher verhindert Calciumchlorid den
übermäßigen Temperaturanstieg, der ansonsten das Schmelzen
und die Adhäsion des Ausgangsmaterials Metallpulver bewir
ken würde, was zu Legierungspulver führen würde und Cal
ciumoxid, das als Nebenprodukt gebildet wird. Die Reak
tionsmischung in dem Reaktor sollte bei 900 bis 1300°C ge
halten werden. Die maximale Temperatur und die Erhitzungs
zeit sollte bestimmt werden im Hinblick auf die Teilchen
größe des Metalls oder der Legierung, die vorgelegt wird,
und der gewünschten Teilchengröße und gleichmäßigen Zusam
mensetzung der gewünschten Legierung. Für die Herstellung
feinverteilten Legierungspulvers von gleichmäßiger Zusam
mensetzung sollte die Erhitzungstemperatur 950 bis 1100°C
und die Erhitzungszeit 1 bis 5 Stunden, vorzugsweise 1 bis
3 Stunden, sein.
Nach dem Erhitzen sollte die entstehende Mischung gekühlt
werden in einer Inertgasatmosphäre. Diese Reaktionsmischung
ist eine poröse komplexe Substanz, in der die Teilchen der
entstehenden Legierung von Calciumchlorid enthaltendem Cal
ciumoxid umgeben sind. Das restliche Calcium in der kom
plexen Substanz ist teilweise gelöst in Calciumchlorid.
Wenn die Reaktionsmischung in Wasser geworfen wird, rea
giert das restliche metallische Calcium mit Wasser unter
Erzeugung von Wasserstoff und Calciumchlorid löst sich in
Wasser, mit dem Ergebnis, daß die Reaktionsmischung sehr
schnell zerfällt. Nach dem Zerfall sind die Legierungsteil
chen vollständig getrennt von Ca(OH)₂ und die Legierungs
teilchen sind frei von jeglicher Calciumverbindung. Um die
entstehende Mischung schnell zerfallbar zu machen, sollte
die Menge an Calciumchlorid 1 Gew.-% oder mehr für das Sel
tene Erdmetalloxid betragen. Jedoch sollte die Menge an
Calciumchlorid für die Herstellung von feinverteiltem Le
gierungspulver 3 bis 20 Gew.-% sein.
Die gemäß dem Verfahren der Erfindung erhaltene Reaktions
mischung zerfällt leicht in kurzer Zeit unter Bildung ei
ner Aufschlämmung, wenn sie in Wasser geworfen wird. Nach
dem Zerfall sind die Legierungsteilchen vollständig ge
trennt von den Calciumverbindungen und deshalb ist kein
mechanisches Zerkleinern notwendig. Die obere Schicht der
Aufschlämmung ist eine Suspension von Ca(OH)₂ und kann zum
größten Teil von dem Legierungspulver entfernt werden durch
wiederholtes Dekantieren. Eine geringe Menge restliches
Ca(OH)₂ und Oxidfilm auf dem Legierungspulver können wirk
sam entfernt werden durch Waschen mit verdünnter Essigsäu
re oder Salzsäure vom pH 4 bis 7. Der pH der verdünnten
Säure variiert abhängig von der Zusammensetzung des Legie
rungspulvers. Für ein Legierungspulver, das Eisen enthält,
sollte die verdünnte Säure auf einen pH von 5 bis 7, vor
zugsweise pH 5,5 bis 6,5, eingestellt werden, weil das Ei
sen leicht löslich ist in Säuren.
Nach der Säurebehandlung sollte das Legierungspulver mit
einem organischen Lösungsmittel, wie Alkohol und Aceton,
für die Dehydration vor dem Trocknen gewaschen werden. Das
organische Lösungsmittel sollte durch Vakuumtrocknen ent
fernt werden.
Die Erfindung wird nun dargestellt an den folgenden Bei
spielen, worin Prozent Gewichtsprozent bedeutet und µm die
Teilchengröße darstellt als Basis der Fsss-Methode und
mesh sich auf Tyler standard screen scale sieve bezieht.
Die folgenden drei Komponenten wurden in Argon gemischt.
Praseodymoxidpulver (Pr6O , Reinheit 96,0%) mit einer
durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm: 408 g; Nickel
pulver (Ni Reinheit 99,9%) mit einer durchschnittlichen
Teilchengröße von 5,4 µm: 676 g; Calciumgranulat (Ca Rein
heit 99%) mit einer Teilchengröße kleiner als 4 mesh:
251 g (die Menge an Calcium ist 1,5-mal die stöchiometri
sche Menge, die notwendig ist für die Reduktion von Pra
seodymoxid).
Die entstehende Mischung wurde weiter gemischt mit 40 g
wasserfreiem Calciumchlorid. Die Mischung, die sich aus
vier Komponenten zusammensetzt, wurde in ein Reaktions
gefäß aus rostfreiem Stahl gebracht und auf 1000°C über
etwa 1 Stunde unter einem Argonstrom erhitzt. Das Reak
tionsgefäß wurde 2 Stunden bei 1000°C gehalten. Nach dem
Kühlen wurde die Reaktionsmischung entnommen. 1350 g der
Reaktionsmischung wurden in 10 Liter Wasser gegeben. Sie
zerfiel vollständig, um eine Aufschlämmung innerhalb von
5 Minuten mit gasbildenden Reaktionen zu bilden. Nach dem
Absetzen der Aufschlämmung wurde Ca(OH)₂, das in der obe
ren Schicht suspendiert war, durch Dekantieren entfernt.
Unter Zugabe von Wasser wurde die Aufschlämmung 2 Stunden
gerührt und die obere Schicht wurde durch Dekantieren ver
worfen. Dieser Schritt wurde zweimal wiederholt.
Die so erhaltene Legierungspulveraufschlämmung hatte einen
pH von 10,5. Die Aufschlämmung wurde auf einen pH von 5,0
eingestellt durch tropfenweise Zugabe von verdünnter Essig
säure. Nachdem der pH-Wert für 15 Minuten gehalten wurde,
wurde das Legierungspulver abgefiltert und mehrere Male
mit Ethanol gewaschen. Das Legierungspulver wurde getrock
net bei 50°C unter einem Vakuum von 10² Torr für 12 Stun
den. Es wurde gefunden, daß das getrocknete Legierungspul
ver einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 10,1
µm hatte und 32,0% Pr, 0,10% Ca und 0,12% O enthielt.
Die einzelnen Teilchen waren gleichmäßig zusammengesetzt
aus Pr und Ni. Die Ausbeute von Pr war 96,6% und die Pro
duktausbeute (das Verhältnis von Pr und Ni in dem Produkt
zu zugegebenem Pr und Ni) war 98,6%.
Eine Rohmaterialmischung wurde hergestellt in der selben
Weise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die Menge
des Calciumgranulats geändert wurde in 218 g und wasser
freies Calciumchlorid nicht verwendet wurde. Die Mischung
wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 er
hitzt. Die entstehende Reaktionsmischung (1310 g) wurde
in 10 Liter Wasser gegeben. Die Reaktion im Wasser war so
langsam, daß ein vollständiger Zerfall nicht einmal nach
20 Stunden stattfand, obwohl sich eine Aufschlämmung bilde
te nach 2 Stunden Rühren. Suspendiertes Ca(OH)₂ in der
Aufschlämmung wurde abgetrennt durch 10-maliges Dekantie
ren. Die erhaltene Legierungspulveraufschlämmung hatte ei
nen pH von 12,8.
Die Aufschlämmung wurde auf den pH 5,0 gebracht durch
tropfenweise Zugabe von verdünnter Essigsäure und 30-minü
tigem Rühren. Die Aufschlämmung wurde gefiltert und die
Teilchen wurden mehrere Male mit Ethanol gewaschen und
dann bei 50°C unter einem Vakuum von 10-2 Torr 12 Stunden
getrocknet.Es zeigte sich, daß das entstehende Legierungs
pulver 1,2% Calcium und 1,1% Sauerstoff enthielt. Das
Legierungspulver hatte eine solche Verteilung der Teil
chengröße, daß grobe Teilchen über 100 mesh 57% ausmach
ten. Mit anderen Worten, enthielt das Legierungspulver,
das gemäß den üblichen Verfahren hergestellt wurde, Cal
cium und Sauerstoff in einem hohen Ausmaß und hatte eine
große Korngröße. In diesem Vergleichsbeispiel waren die
Ausbeuten von Pr und Produkt 93,0% bzw. 96,5%.
Die folgenden fünf Komponenten wurden in Argon gemischt.
Neodymoxidpulver (Nd₂O₃, Reinheit 99,9%) mit einer durch
schnittlichen Teilchengröße von 8 µm: 405 g;
elektrolytisches Eisenpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße kleiner als 325 mesh: 608 g,;
Ferrobor (B-Gehalt: 18,7%) mit einer Teilchengröße klei ner als 200 mesh: 65 g;
Calciumgranulat (Ca-Reinheit 99%): 217 g (die Menge an Calcium ist 1,5-mal die stöchiometrische Menge, die not wendig ist für die Reduktion von Neodymoxid);
wasserfreies Calciumchlorid: 20 g.
elektrolytisches Eisenpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße kleiner als 325 mesh: 608 g,;
Ferrobor (B-Gehalt: 18,7%) mit einer Teilchengröße klei ner als 200 mesh: 65 g;
Calciumgranulat (Ca-Reinheit 99%): 217 g (die Menge an Calcium ist 1,5-mal die stöchiometrische Menge, die not wendig ist für die Reduktion von Neodymoxid);
wasserfreies Calciumchlorid: 20 g.
Die entstehende Mischung wurde in ein Reaktionsgefäß aus
rostfreiem Stahl gebracht und auf 1000°C über 1 Stunde un
ter einem Argonstrom erhitzt. Das Reaktionsgefäß wurde 2
Stunden bei 1000°C gehalten. Nach dem Abkühlen wurde die
Reaktionsmischung entnommen und in 10 Liter Wasser gege
ben. Sie zerfiel vollständig unter Bildung einer Aufschläm
mung innerhalb von 15 Minuten. Nachdem die Aufschlämmung
sich abgesetzt hatte, wurde Ca(OH)₂, das in der oberen
Schicht suspendiert war, durch Dekantieren entfernt. Unter
Zugabe von Wasser wurde die Aufschlämmung 2 Stunden ge
rührt und die obere Schicht wurde durch Dekantieren ver
worfen. Dieser Schritt wurde dreimal wiederholt.
Die so erhaltene Legierungspulveraufschlämmung hatte ei
nen pH von 9,8. Die Aufschlämmung wurde auf einen pH von
6,0 gebracht durch tropfenweise Zugabe von verdünnter Es
sigsäure. Nachdem dieser pH-Wert 5 Minuten aufrechterhal
ten wurde, wurde das Legierungspulver abgefiltert und
mehrere Male mit Ethanol gewaschen. Das Legierungspulver
wurde bei 50°C unter einem Vakuum von 10-2 Torr 12 Stunden
lang getrocknet. Es ergab sich, daß das getrocknete Legie
rungspulver einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von 20 µm und eine gleichmäßige Zusammensetzung hatte.
Nd: 33,5%; B: 1,30%; Ca: 0,02%; und O: 0,15%. Die Aus
beuten an Produkt und Nd waren 96,5% bzw. 95,0%. Die
Phase von restlichem metallischem Eisen wurde nicht in
den Legierungsteilchen gefunden.
Eine Rohmaterialmischung wurde hergestellt in derselben
Weise wie in Beispiel 2 mit der Ausnahme, daß die Menge
an Calciumgranulat in 434 g geändert wurde und wasserfreies
Calciumchlorid nicht verwendet wurde. Die Mischung wurde
unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 2 erhitzt. Nach
dem Kühlen wurde die Reaktionsmischung in Wasser gegeben.
Die Reaktion im Wasser war so langsam, daß sogar nach 24
Stunden fast kein Zerfall auftrat.
Eine Rohmaterialmischung wurde hergestellt und erhitzt in
derselben Weise wie beim Vergleichsbeispiel 2 mit der Aus
nahme, daß das Elektrolyteisenpulver ersetzt wurde durch
eines mit einer Teilchengröße von 100 bis 325 mesh. Die
erhaltene Reaktionsmischung wurde in 20 Liter Wasser gege
ben. Die Reaktion im Wasser war so langsam, daß sogar
nach 20 Stunden Körner mit einer Größe von mehreren mm un
zerfallen blieben. Nach 2-stündigem Rühren wurde suspen
diertes Ca(OH)₂ in der Aufschlämmung entfernt durch 10-ma
liges Dekantieren. Die entstehende Legierungspulverauf
schlämmung hatte einen pH von 11,5.
Die Aufschlämmung wurde auf einen pH von 6,0 gebracht
durch tropfenweise Zugabe von verdünnter Essigsäure und
20-minütiges Rühren. Die Aufschlämmung wurde gefiltert
und die Teilchen wurden mehrere Male mit Ethanol gewa
schen und dann bei 50°C unter einem Vakuum von 10-2 Torr
12 Stunden getrocknet. Das getrocknete Legierungspulver
war nicht einheitlich in der Zusammensetzung. Nd: 29,2%;
B: 1,30%; Ca: 0,18%; und O: 0,63%. Die Ausbeuten an Pro
dukt, Nd und Fe waren 91,6%, 77,2% bzw. 81,0 %. Die Pha
se von metallischem Eisen blieb in der Mitte der Partikel.
Daher war das Legierungspulver nicht geeignet für die Her
stellung von Magneten.
Die folgenden sechs Komponenten wurden in Argon gemischt.
Neodymoxidpulver (Nd₂O₃ Reinheit 99,9%) mit einer durch
schnittlichen Teilchengröße von 8 µm: 408 g;
Boroxidpulver (B₂O₃ Reinheit 98%) mit einer durchschnitt lichen Teilchengröße von 15 µm: 75 g;
Kobaltpulver (Co Reinheit 99,5%) mit einer Teilchengröße kleiner als 200 mesh: 130 g,;
Eisenpulver (Fe Reinheit 99,5%) mit einer Teilchengröße kleiner als 200 mesh: 424 g;
Calciumgranulat (Ca Reinheit 99%) mit einer Teilchengrö ße kleiner als 4 mesh: 219 g (die Menge an Calcium ist 1,5-mal die stöchiometrische Menge, die notwendig ist für die Reduktion von Neodymoxid);
wasserfreies Calciumchlorid: 41 g.
Boroxidpulver (B₂O₃ Reinheit 98%) mit einer durchschnitt lichen Teilchengröße von 15 µm: 75 g;
Kobaltpulver (Co Reinheit 99,5%) mit einer Teilchengröße kleiner als 200 mesh: 130 g,;
Eisenpulver (Fe Reinheit 99,5%) mit einer Teilchengröße kleiner als 200 mesh: 424 g;
Calciumgranulat (Ca Reinheit 99%) mit einer Teilchengrö ße kleiner als 4 mesh: 219 g (die Menge an Calcium ist 1,5-mal die stöchiometrische Menge, die notwendig ist für die Reduktion von Neodymoxid);
wasserfreies Calciumchlorid: 41 g.
Die entstehende Mischung wurde in ein Reaktionsgefäß aus
rostfreiem Stahl gebracht und auf 1000°C 80 Minuten lang
unter einem Argonstrom erhitzt. Das Reaktionsgefäß wurde
bei 1000°C 3 Stunden lang gehalten. Nach dem Abkühlen wur
de die Reaktionsmischung entnommen und in 10 Liter Wasser
gegeben. Sie zerfiel vollständig,um eine Aufschlämmung in
nerhalb von 15 Minuten zu bilden. Nachdem sich die Auf
schlämmung abgesetzt hatte, wurde Ca(OH)₂, das in der
oberen Schicht suspendiert war, durch Dekantieren ent
fernt. Unter Zugabe von Wasser wurde die Aufschlämmung
2 Stunden gerührt und die obere Schicht wurde durch Dekan
tieren verworfen. Dieser Schritt wurde zweimal wiederholt.
Die so erhaltene Legierungspulveraufschlämmung wurde auf
einen pH von 6,0 gebracht durch tropfenweise Zugabe von
verdünnter Essigsäure. Nach 10-minütigem Rühren bei diesem
pH-Wert wurde das Legierungspulver abgefiltert und mit
Ethanol gewaschen. Das Legierungspulver wurde bei 50°C un
ter einem Vakuum von 10-2 Torr 6 Stunden getrocknet. Es
wurde gefunden, daß das getrocknete Legierungspulver keine
restliche metallische Eisenphase oder Kobaltphase enthielt.
Das Legierungspulver setzt sich zusammen aus Nd: 34,5%;
Fe: 49,4%; Co: 13,7%; B: 2,11%; Ca: 0,02%; und O:.
0,15%. Die Ausbeuten an Nd, B und Produkt waren 95%,
91% bzw. 96,7%.
Eine Rohmaterialmischung wurde hergestellt in derselben
Weise wie in Beispiel 3, mit der Ausnahme, daß wasser
freies Calciumchlorid nicht verwendet wurde und die ent
stehende Mischung wurde in derselben Weise erhitzt wie in
Beispiel 3, um eine Reaktionsmischung zu ergeben. Die Re
aktionsmischung zerfiel nicht einmal nach 24 Stunden Ein
tauchen in Wasser.
Die folgenden sechs Komponenten wurden in Argon gemischt.
Neodymoxidpulver (Nd₂O₃ Reinheit 99,9%) mit einer durch
schnittlichen Teilchengröße von 8 µm: 418 g;
Dysprosiumoxidpulver (Dy₂O₃ Reinheit 99,9%) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm: 37 g;
Eisenpulver (Fe Reinheit 99%) mit einer Teilchengröße kleiner als 325 mesh: 565 g;
Ferroborpulver (B-Gehalt 18,7%) mit einer Teilchengröße kleiner als 200 mesh: 70 g;
wasserfreies Calciumchlorid: 45 g;
Calciumgranulat (Ca Reinheit 99%) mit einer Teilchengrö ße kleiner als 4 mesh: 195 g (die Menge an Calcium ist 1,2-mal die stöchiometrische Menge, die notwendig ist für die Reduktion von Neodymoxid und Dysprosiumoxid).
Dysprosiumoxidpulver (Dy₂O₃ Reinheit 99,9%) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 µm: 37 g;
Eisenpulver (Fe Reinheit 99%) mit einer Teilchengröße kleiner als 325 mesh: 565 g;
Ferroborpulver (B-Gehalt 18,7%) mit einer Teilchengröße kleiner als 200 mesh: 70 g;
wasserfreies Calciumchlorid: 45 g;
Calciumgranulat (Ca Reinheit 99%) mit einer Teilchengrö ße kleiner als 4 mesh: 195 g (die Menge an Calcium ist 1,2-mal die stöchiometrische Menge, die notwendig ist für die Reduktion von Neodymoxid und Dysprosiumoxid).
Die entstehende Mischung wurde in ein Reaktionsgefäß aus
rostfreiem Stahl gebracht und auf 1050°C 160 Minuten lang
unter einem Argonstrom erhitzt. Das Reaktionsgefäß wurde
bei 1050°C 2 Stunden lang gehalten. Nach dem Abkühlen wur
de die Reaktionsmischung entnommen und in 5 Liter Wasser
eingebracht. Sie zerfiel vollständig unter Bildung einer
Aufschlämmung innerhalb von 25 Minuten. Nachdem sich die
Aufschlämmung abgesetzt hatte, wurde Ca(OH)₂, das in der
oberen Schicht suspendiert war, durch Dekantieren entfernt.
Unter Zugabe von Wasser wurde die Aufschlämmung 30 Minuten
gerührt und die obere Schicht wurde durch Dekantieren ver
worfen. Dieser Schritt wurde dreimal wiederholt.
Die so erhaltene Legierungspulveraufschlämmung wurde auf
einen pH von 6,0 eingestellt durch tropfenweise Zugabe von
verdünnter Essigsäure. Nach 10-minütigem Rühren bei diesem
pH-Wert wurde das Legierungspulver abgefiltert und an
schließend mit Ethanol gewaschen. Das Legierungspulver wur
de bei 40°C unter einem Vakuum von 0,1 Torr 5 Stunden ge
trocknet. Es wurde gefunden, daß das getrocknete Legie
rungspulver keine restliche metallische Eisenphase ent
hielt. Das Legierungspulver war zusammengesetzt aus Nd
34,1%; Dy 2,9%; Fe 61,3%; B 1,31%, Ca 0,04%; und O
0,10%. Die Ausbeuten an Nd, Dy und Produkt waren 94%,
94% bzw. 97,0%.
Die folgenden vier Komponenten wurden in Argon gemischt.
Gadoliniumoxidpulver (Gd₂O₃ Reinheit 99,9%) mit einer
durchschnittlichen Teilchengröße von 12 µm: 565 g;
Kobaltpulver (Co Reinheit 99,5%) mit einer Teilchengrö
ßenverteilung so, daß Teilchen mit weniger als 325 mesh
95% ausmachen: 510 g;
Calciumgranulat (Ca Reinheit 99%) mit einer Teilchengrö ße kleiner als 4 mesh: 243 g (die Menge an Calcium ist 1,3-mal die stöchiometrische Menge, die notwendig ist für die Reduktion von Gadoliniumoxid);
wasserfreies Calciumchlorid: 85 g.
Calciumgranulat (Ca Reinheit 99%) mit einer Teilchengrö ße kleiner als 4 mesh: 243 g (die Menge an Calcium ist 1,3-mal die stöchiometrische Menge, die notwendig ist für die Reduktion von Gadoliniumoxid);
wasserfreies Calciumchlorid: 85 g.
Die entstehende Mischung wurde in ein Reaktionsgefäß aus
rostfreiem Stahl gebracht und 80 Minuten unter einem Ar
gonstrom auf 1050°C erhitzt. Das Reaktionsgefäß wurde 2
Stunden bei 1050°C gehalten. Nach dem Kühlen wurde die
Reaktionsmischung entnommen und in 5 Liter Wasser gegeben.
Sie zerfiel vollständig unter Bildung einer Aufschlämmung
innerhalb von 20 Minuten. Nachdem die Aufschlämmung sich
abgesetzt hatte, wurde Ca(OH)₂, das in der oberen Schicht
suspendiert war, entfernt durch Dekantieren. Unter Zugabe
von Wasser wurde die Aufschlämmung 2 Stunden gerührt und
die obere Schicht wurde durch Dekantieren verworfen. Die
ser Schritt wurde zweimal wiederholt.
Die so erhaltene Legierungspulveraufschlämmung hatte einen
pH von 10,2. Die Aufschlämmung wurde auf einen pH von 5,0
gebracht durch tropfenweise Zugabe von verdünnter Essig
säure. Nach 30-minütigem Rühren bei diesem pH-Wert wurde
das Legierungspulver abgefiltert und anschließend mit
Ethanol gewaschen. Das Legierungspulver wurde bei 50°C un
ter einem Vakuum von 0,2 Torr 12 Stunden getrocknet. Es
wurde gefunden, daß das getrocknete Legierungspulver Gd
und Co einheitlich verteilt enthielt. Das Legierungspulver
war zusammengesetzt aus Gd 48,9%; Ca 0,03%; und O 0,10%.
Die Ausbeuten an Gd und Produkt waren 98% bzw. 98,5%.
Die folgenden fünf Komponenten wurden in Argon gemischt.
Terbiumoxidpulver (Tb₄O₇ Reinheit 99,9%) mit einer durch
schnittlichen Teilchengröße von 12 µm: 294 g;
Gadoliniumoxidpulver (Gd₂O₃ Reinheit 99,8%) mit einer
durchschnittlichen Teilchengröße von 12 µm: 288 g;
Eisenkobaltpulver (Co-Gehalt 20,5% und Fe-Gehalt 79,0 %)
mit einer Teilchengröße kleiner als 200 mesh: 500 g;
Calciumgranulat (Ca Reinheit 99%) mit einer Teilchengrö
ße kleiner als 4 mesh: 244 g (die Menge an Calcium ist
1,3-mal die stöchiometrische Menge, die notwendig ist für
die Reduktion von Terbiumoxid und Gadoliniumoxid);
wasserfreies Calciumchlorid: 58 g.
Die entstehende Mischung wurde unter denselben Bedingungen
wie in Beispiel 4 erhitzt. Die Reaktionsmischung wurde in
Wasser gegeben. Sie zerfiel vollständig unter Bildung ei
ner Aufschlämmung innerhalb von 20 Minuten. Nachdem die
Aufschlämmung sich abgesetzt hatte, wurde Ca(OH)₂, das in
der oberen Schicht suspendiert war, entfernt. Unter Zugabe
von Wasser wurde die Aufschlämmung eine Stunde gerührt und
die obere Schicht wurde durch Dekantieren verworfen. Die
ser Schritt wurde dreimal wiederholt.
Die so erhaltene Legierungspulveraufschlämmung wurde auf
einen pH von 5,0 durch tropfenweise Zugabe von verdünnter
Essigsäure gebracht. Nach 10-minütigem Rühren bei diesem
pH-Wert wurde das Legierungspulver abgefiltert und an
schließend mit Ethanol gewaschen. Das Legierungspulver
wurde bei 30°C unter einem Vakuum von 0,1 Torr 6 Stunden
getrocknet. Es wurde gefunden, daß das getrocknete Legie
rungspulver Gd, Tb, Fe und Co gleichmäßig verteilt ent
hielt. Das Legierungspulver war zusammengesetzt aus
Tb 24,5%; Gd 24,8%; Co 10,1%; Fe 39,5 %; Ca 0,04%;
und O 0,10%. Die Ausbeuten an Tb, Gd und Produkt waren
98%, 98% bzw. 98,5%.
Die Beispiele 5 und 6 zeigen, daß das Verfahren der Erfin
dung geeignet ist für die Herstellung von Legierungspul
ver, das Seltene Erdmetalle mit hohem Gehalt enthält.
Die folgenden vier Komponenten wurden in Argon gemischt.
Samariumoxidpulver (Sm₂O₃ Reinheit 97,3%): 371 g.
Kobaltpulver mit einer Verteilung der Teilchengröße so,
daß die Teilchen, die kleiner als 325 mesh sind, 95% aus
machen und einer durchschnittlichen Teilchengröße (Fsss)
von 4,0 µm: 669 g;
Calciumgranulat (Ca Reinheit 99%) mit einer Teilchengrö ße kleiner als 4 mesh: 161 g (die Menge an Calcium ist 1,3-mal die stöchiometrische Menge, die notwendig ist für die Reduktion von Samariumoxid);
wasserfreies Calciumchlorid: 37 g.
Calciumgranulat (Ca Reinheit 99%) mit einer Teilchengrö ße kleiner als 4 mesh: 161 g (die Menge an Calcium ist 1,3-mal die stöchiometrische Menge, die notwendig ist für die Reduktion von Samariumoxid);
wasserfreies Calciumchlorid: 37 g.
Die entstehende Mischung wurde unter denselben Bedingungen
wie in Beispiel 4 erhitzt. Die Reaktionsmischung wurde in
Wasser gegeben. Sie zerfiel vollständig unter Bildung ei
ner Aufschlämmung innerhalb von 10 Minuten. Nachdem die
Aufschlämmung sich abgesetzt hatte, wurde Ca(OH)₂, das in
der oberen Schicht suspendiert war, entfernt. Unter Zuga
be von Wasser wurde die Aufschlämmung eine Stunde gerührt
und die obere Schicht wurde durch Dekantieren verworfen.
Dieser Schritt wurde dreimal wiederholt.
Die so erhaltene Legierungspulveraufschlämmung wurde auf
einen pH von 5,0 durch tropfenweise Zugabe von verdünnter
Salzsäure eingestellt. Nach 20-minütigem Rühren bei diesem
pH-Wert wurde das Legierungspulver abgefiltert und an
schließend mit Ethanol gewaschen. Das Legierungspulver
wurde bei 50°C unter einem Vakuum von 0,1 Torr 6 Stunden
getrocknet. Es wurde gefunden, daß das getrocknete Legie
rungspulver einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser
(Fsss) von 10,5 µm hatte. Die einzelnen Teilchen waren zu
sammengesetzt aus einer einzigen Phase von SmCo₅, worin
Sm und Co gleichmäßig verteilt waren. Das Legierungspulver
enthielt Sm 33,2%; Ca 0,07%; und O 0,08%. Die Ausbeuten
an Sm und Produkt waren 98,0% bzw. 98,5%.
Das in diesem Beispiel erhaltene Legierungspulver hatte
eine geringere durchschnittliche Teilchengröße als das
übliche Produkt und es enthielt Ca und O in einer geringe
ren Menge.
Wie oben angegeben, ist es mit dem Verfahren der vorliegen
den Erfindung möglich, ein Legierungspulver mit gleichmäßi
ger Verteilung herzustellen, das Seltene Erdmetalle ent
hält, in dem die Mengen an restlichem Reduktionsmittel
und Sauerstoff gering sind. Die Pulver des Rohmaterialme
talls werden nicht körnig in dem Verfahren und die Reak
tionsmischung, die bei der Hitzebehandlung der Rohmateria
lien entsteht, zerfällt leicht in Wasser unter Bildung ei
nes feinen Pulvers. Deshalb ist es möglich, leicht Legie
rungspulver der gewünschten Teilchengröße zu produzieren.
Diese Wirkung wird erreicht unabhängig von der Art des als
Ausgangsmaterial verwendeten Metalls. Daher ist es möglich,
ein feinverteiltes Legierungspulver herzustellen, wenn die
Ausgangsmaterialien feine Pulver sind.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung können feinverteilte Le
gierungspulver hergestellt werden ohne mechanisches Zer
kleinern und das Reduktionsmittel kann in kurzer Zeit
durch ein Naßverfahren entfernt werden. Es ist nicht not
wendig, eine überschüssige Menge an Reduktionsmittel zu
verwenden. Deshalb ist das Verfahren wirtschaftlich vor
teilhaft und geeignet für die Massenproduktion. Die Säure
behandlung im Naßverfahren wird durchgeführt unter milden
Bedingungen und die Auflösung des Legierungspulvers durch
die Säure ist minimal. Dies führt zu hohen Ausbeuten an
Legierungspulver.
Claims (13)
1. Verfahren zur Herstellung von Legierungspulver ent
haltend Seltene Erdmetalle, wobei eine Mischung, die aus
einem Pulver eines Seltenen Erdmetalloxids, einem Pulver
eines bei 900 bis 1300°C schwer flüchtigen Metalls und ei
nem Reduktionsmittel besteht, auf 900 bis 1300°C in einer
Inertgasatmosphäre oder unter Vakuum erhitzt und die Reak
tionsmischung durch ein Naßverfahren behandeltwird, da
durch gekennzeichnet, daß die Mischung
mindestens ein Mitglied ausgewählt aus den Alkalichloriden
und Erdalkalichloriden enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Mitglied ein Chlorid von
Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium oder Calcium ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Menge des Mitglieds mehr
als 1 Gew.-% der Menge des Seltenen Erdmetalloxids beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Menge des Mitglieds 3
bis 20 Gew.-% der Menge des Seltenen Erdmetalloxids be
trägt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Seltene Erdmetalloxid
mindestens ein Oxid eines Mitglieds ausgewählt aus der Gruppe beste
hend aus La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm,
Yb, Lu, Pm, Y und Sc enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das schwer flüchtige Metall
ein Metall oder eine Legierung ist, die mindestens ein
Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Co, Fe,
Ni, Mn, Cu, Si, Al, Mo, Cr, B, Zr, Hf, Nb, Ta, Ti, Mg, V
und W enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Seltene Erdmetalloxid
ein Pulver ist mit einer durchschnittlichen Teilchengröße
von 1 bis 50 µm (gemäß der Fsss-Methode).
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die schwer flüchtige Legie
rung ein Pulver ist mit einer Teilchengröße, die kleiner
ist als 100 mesh (gemäß der Tyler-Methode).
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Reduktionsmittel minde
stens ein Mitglied ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Alkalimetallen, Erdalkalimetallen und Hydriden davon ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Mitglied Lithium, Na
trium, Kalium, Magnesium oder Calcium ist.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Menge des Reduktionsmit
tels 1,1- bis 2,0-mal die stöchiometrische Menge ist, die
notwendig ist, um das Seltene Erdmetalloxid zu reduzieren.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Temperatur des Erhit
zungsverfahrens 950 bis 1100°C beträgt.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Inertgasatmosphäre Ar
gon oder Stickstoff ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60137512A JPS61295308A (ja) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | 希土類金属を含む合金粉末の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3621121A1 true DE3621121A1 (de) | 1987-01-02 |
DE3621121C2 DE3621121C2 (de) | 1988-06-16 |
Family
ID=15200397
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863621121 Granted DE3621121A1 (de) | 1985-06-24 | 1986-06-24 | Verfahren zur herstellung von legierungspulver enthaltend seltene erdmetalle |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4681623A (de) |
JP (1) | JPS61295308A (de) |
DE (1) | DE3621121A1 (de) |
FR (1) | FR2589763B1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0540898A2 (de) * | 1991-10-22 | 1993-05-12 | Th. Goldschmidt AG | Verfahren zur Herstellung einphasiger, inkongruent schmelzender intermetallischer Phasen |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS636808A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-12 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 希土類永久磁石 |
FR2607520B1 (fr) * | 1986-11-27 | 1992-06-19 | Comurhex | Procede d'elaboration par metallothermie d'alliages purs a base de terres rares et de metaux de transition |
US4917724A (en) * | 1988-10-11 | 1990-04-17 | General Motors Corporation | Method of decalcifying rare earth metals formed by the reduction-diffusion process |
FR2723015B1 (fr) * | 1994-07-29 | 1996-09-13 | Commissariat Energie Atomique | Procede d'obtention de poudres de fer ou a base d e fer par precipitation en phase liquide organique |
JP3304726B2 (ja) * | 1995-11-28 | 2002-07-22 | 住友金属鉱山株式会社 | 希土類−鉄−窒素系磁石合金 |
JPH11241104A (ja) | 1997-12-25 | 1999-09-07 | Nichia Chem Ind Ltd | Sm−Fe−N系合金粉末及びその製造方法 |
US6152982A (en) * | 1998-02-13 | 2000-11-28 | Idaho Research Foundation, Inc. | Reduction of metal oxides through mechanochemical processing |
DE10332033A1 (de) * | 2003-07-15 | 2005-02-03 | Chemetall Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Metallpulvern, bzw. von Metallhydridpulvern der Elemente Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta und Cr |
CN1332053C (zh) * | 2004-11-11 | 2007-08-15 | 宁波科宁达工业有限公司 | 多元稀土铁RERAFe2合金粉及其制备方法 |
CN101401282B (zh) | 2006-03-16 | 2011-11-30 | 松下电器产业株式会社 | 径向各向异性磁铁的制造方法和使用径向各向异性磁铁的永磁电动机及有铁芯永磁电动机 |
JP5094031B2 (ja) * | 2006-03-23 | 2012-12-12 | 大平洋金属株式会社 | スカンジウム含有合金の製造方法 |
CN101618460B (zh) * | 2008-07-02 | 2012-09-19 | 宁波科宁达工业有限公司 | 一种镝镓合金的制备方法 |
CN101618459B (zh) * | 2008-07-02 | 2013-03-13 | 北京中科三环高技术股份有限公司 | 还原扩散法制备镝镓铁合金粉 |
JP5344171B2 (ja) | 2009-09-29 | 2013-11-20 | ミネベア株式会社 | 異方性希土類−鉄系樹脂磁石 |
WO2011053352A1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Method for producing permanent magnet materials and resulting materials |
WO2011053351A1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Preparation of r5x4 materials by carbothermic processing |
WO2012011946A2 (en) | 2010-07-20 | 2012-01-26 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Method for producing la/ce/mm/y base alloys, resulting alloys, and battery electrodes |
JP2012052755A (ja) * | 2010-09-02 | 2012-03-15 | Toyama Univ | 磁気冷却材料およびそれを用いた極低温生成方法 |
CN102534218A (zh) * | 2012-01-17 | 2012-07-04 | 武汉大学 | 活泼金属还原金属硫化物生产金属和合金的方法 |
GB201218675D0 (en) * | 2012-10-17 | 2012-11-28 | Univ Bradford | Improved method for metal production |
JP6601432B2 (ja) * | 2017-02-03 | 2019-11-06 | 株式会社豊田中央研究所 | 磁性粉の製造方法 |
KR102092327B1 (ko) * | 2017-11-28 | 2020-03-23 | 주식회사 엘지화학 | 자석 분말의 제조 방법 및 자석 분말 |
CN114559046B (zh) * | 2022-01-26 | 2023-07-25 | 中北大学 | 一种增材制造用稀土改性17-4ph高强钢粉末的制备方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3992192A (en) * | 1974-07-01 | 1976-11-16 | Haig Vartanian | Metal powder production |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3690963A (en) * | 1966-02-18 | 1972-09-12 | Amax Specialty Metals Inc | Compactible fused and atomized metal powder |
US3623861A (en) * | 1969-08-28 | 1971-11-30 | Nasa | Production of metal powders |
DE2303697C2 (de) * | 1973-01-26 | 1974-07-18 | Th. Goldschmidt Ag, 4300 Essen | Verfahren zur Herstellung von Legierungspulvern aus Seltenen Erden und Kobalt |
US4149876A (en) * | 1978-06-06 | 1979-04-17 | Fansteel Inc. | Process for producing tantalum and columbium powder |
FR2548687B1 (fr) * | 1983-07-05 | 1989-12-01 | Rhone Poulenc Spec Chim | Alliages de neodyme et leur procede de fabrication |
JPS6160809A (ja) * | 1984-09-03 | 1986-03-28 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 希土類磁石材料用重希土類合金粉末の製造方法 |
US4767450A (en) * | 1984-11-27 | 1988-08-30 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Process for producing the rare earth alloy powders |
-
1985
- 1985-06-24 JP JP60137512A patent/JPS61295308A/ja active Granted
-
1986
- 1986-06-23 US US06/877,128 patent/US4681623A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-06-24 DE DE19863621121 patent/DE3621121A1/de active Granted
- 1986-06-24 FR FR868609084A patent/FR2589763B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3992192A (en) * | 1974-07-01 | 1976-11-16 | Haig Vartanian | Metal powder production |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Patents Abstracts of Japan, M-358, 19.02.85, Vol. 9, Nr. 38 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0540898A2 (de) * | 1991-10-22 | 1993-05-12 | Th. Goldschmidt AG | Verfahren zur Herstellung einphasiger, inkongruent schmelzender intermetallischer Phasen |
EP0540898A3 (en) * | 1991-10-22 | 1993-05-26 | Th. Goldschmidt Ag | Method for the manufacture of single-phase, incongrously melting intermetallic phases |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61295308A (ja) | 1986-12-26 |
FR2589763B1 (fr) | 1991-10-31 |
JPH0362764B2 (de) | 1991-09-27 |
FR2589763A1 (fr) | 1987-05-15 |
DE3621121C2 (de) | 1988-06-16 |
US4681623A (en) | 1987-07-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3621121C2 (de) | ||
EP1242642B1 (de) | Verfahren zur herstellung von pulvermischungen bzw. verbundpulver | |
EP0956173B1 (de) | Metallpulver-granulat, verfahren zu seiner herstellung sowie dessen verwendung | |
EP1079950B1 (de) | Sinteraktive metall- und legierungspulver für pulvermetallurgische anwendungen und verfahren zu deren herstellung und deren verwendung | |
DE1767202A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Katalysators | |
DE60301069T2 (de) | Vorlegierte bindepulver | |
DE19649407C2 (de) | Seltenerden-Eisen-Stickstoff-Magnetlegierung | |
DE60009772T2 (de) | Abgeschrecktes, dünnes Band aus einer Magnetlegierung auf Basis Seltene Erde/Eisen/Bor | |
WO2008065136A2 (de) | Metallpulver | |
DE19922144C2 (de) | Verfahren zur Aufbereitung einer Wertstoffzusammensetzung aus Seltenerdelement-enthaltendem Material | |
DE3130920A1 (de) | "ausscheidungsverfestigte kupferlegierungen" | |
DE3130425A1 (de) | Verfahren zur herstellung nadel (kristall)-foermiger,ferromagnetischer metallpartikel fuer magnetische aufzeichnungsmedien | |
DE3131976A1 (de) | "salzschmelze-synmthese von erdalkalizirconatpulver" | |
DE2303697B1 (de) | Verfahren zur herstellung von legierungspulvern aus seltenen erden und kobalt | |
DE60117227T2 (de) | Herstellungsverfahren eines Katalysators für die Wasserdampfreformierung von Methanol | |
DE2705384C3 (de) | Dauermagnet-Legierung und Verfahren zur Wärmebehandlung gesinterter Dauermagnete | |
EP0808294B1 (de) | Kobaltmetall-haltiges kobalt(ii)-oxid, verfahren zu seiner herstellung sowie dessen verwendung | |
DE2508450A1 (de) | Verfahren zur herstellung von magnesiumverbindungen und zur erzeugung von wasserstoff aus diesen verbindungen | |
DE3411011C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer titanenthaltenden Wasserstoffspeicherlegierung | |
DE3343989C1 (de) | Verfahren zur Herstellung von feinteiligem,sauerstoffarmem Chrommetallpulver | |
DE2032862A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von wechselseitigen Dispersionen von Carbiden und Metallen oder Legierungen und neue, so erhaltene Produkte | |
DE102009017346A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von feinen Edelmetallteilchen | |
DE2631162C3 (de) | Verfahren zum Herstellen von Verbindungen Seltener Erdmetalle und Kobalt, Nickel, Eisen und/oder Kupfer | |
DE1483283A1 (de) | Verfahren zur Herstellung pulverfoermiger Legierungen | |
DE2210345C3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Zinkphosphatlösung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: C22B 59/00 |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |