DE3637521C2

DE3637521C2 -

Info

Publication number: DE3637521C2
Application number: DE19863637521
Authority: DE
Inventors: Sevi 7234 Aichhalden De Gaiffi
Original assignee: Magnetfabrik Schramberg & Co 7230 Schramberg De GmbH
Current assignee: Magnetfabrik Schramberg & Co 7230 Schramberg De GmbH
Priority date: 1986-11-04
Filing date: 1986-11-04
Publication date: 1989-11-30
Also published as: DE3637521A1

Description

Die Erfindung betrifft einen gesinterten Permanentmagneten aus einer Legierung aus Eisen (Fe), Seltenen Erden (SE), Bor (B) und einem geringen Anteil Sauerstoff (O₂) und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Ein Permanentmagnet aus einer derartigen Legierung ist aus der US-PS 45 88 439 bekannt. Der hohe Sauerstoffanteil bringt eine gute Stabilität und Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und Hitze. Die magnetischen Kennwerte des aus dieser Legierung hergestellten Permanentmagneten sind jedoch niedrig. Die Legiergung läßt sich aber verhältnismäßig leicht bearbeiten.

Es sind auch Permanentmagnete aus ähnlichen Legierungen mit sehr kleinem Sauerstoffgehalt bekannt, die sehr schlecht zu bearbeiten sind, aber hohe magnetische Kennwerte aufweisen. Außerdem weisen diese Permanentmagnete eine schlechtere Stabilität und Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und Hitze auf.

Es ist auch bekannt, den Sauerstoffanteil in Form von Oxyden, insbesondere von schweren Seltenen Erden der Legierung beizugeben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Permanentmagneten der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß er nicht nur gut zu bearbeiten ist, sondern auch eine hohe Stabilität und Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und Hitze sowie hohe magnetische Kennwerte aufweist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Legierung vor dem Sintern bis zu 0,2 Gew.-% und bis zu 1,5 Gew.-% Kohlenstoff Sauerstoff enthält und daß nach dem Sintern durch Bildung von Kohlenmonoxyd der Anteil auf etwa 0,01 bis 0,1 Gew.-% Kohlenstoff und auf etwa 0,06 bis 1,3 Gew.-% Sauerstoff reduziert ist.

Bei dieser Ausgestaltung wird der hohe Sauerstoffgehalt der Legierung für die gute Bearbeitung ausgenützt. Die Beigabe von Kohlenstoff führt dazu, daß beim Sintern durch Bildung von Kohlenmonoxyd, d. h. Dekarbonieren, der Sauerstoffanteil reduziert wird. Dies wirkt sich dann in hohen magnetischen Kennwerten des Permanentmagneten aus.

Der Grad der Reduzierung des Sauerstoffgehaltes kann so ausgeführt werden, daß der Legierung bis zu etwa 1,5 Gew.-% Sauerstoff zugeführt ist, der nach dem Sintern auf etwa 0,06 bis 1,3 Gew.-% reduziert ist.

Der Anteil des Sauerstoffgehaltes in der Legierung kann nach einer Ausgestaltung zumindest teilweise dadurch festgelegt werden, daß der Anteil der Seltenen Erden aus einem ersten Anteil aus Metall mindestens einer leichten Seltenen Erde und aus einem zweiten Anteil an Oxyd mindestens einer schweren Seltenen Erde besteht.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der erste Anteil an Metall mindestens einer leichten Seltenen Erde etwa 33 bis 36 Gewichtsprozente und der zweite Anteil an Oxyd mindestens einer schweren Seltenen Erde etwa 0,1 bis 3 Gewichtsprozente beträgt und daß der Anteil an Bor etwa 0,9 bis 3 Gewichtsprozente beträgt.

Als leichte Seltene Erden sind vorzugsweise Cer, Lanthan, Praseodym, Neodym oder Mischungen dieser Seltenen Erden verwendet, während als Oxyde schwerer Seltener Erden Dysprosiumoxyd und/oder Holmiumoxyd bevorzugt werden.

Ein bekanntes Verfahren (US 45 88 439) zum Herstellen eines Permanentmagneten sieht vor, daß die Vorlegierung aus Eisen, den Seltenen Erden und dem Bor oder Ferrobor geschmolzen und dann zu Legierungspulver gemahlen wird. Das Legierungspulver wird mit Sauerstoff versetzt, im Magnetfeld ausgerichtet, verpreßt und im Vakuum gesintert. Für das Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten nach der Erfindung ist zusätzlich vorgesehen, daß dem Legierungspulver Kohlenstoff bis zu etwa 0,2 Gewichtsprozente beigegeben wird.

Anhand eines Ausführungsbeispiels werden die mit der Legierung und dem Verfahren nach der Erfindung erzielten Ergebnisse näher erläutert.

Eine Vorlegierung von folgender Chemie wurde erschmolzen:

Nd: 32.0%
Pr: 0.6%
Dy: 2.6%
C: 0.10%
B: 1.00%
Fe: Bilanz
O₂: 250 ppm

Diese Legierung wurde gebrochen und pulverisiert. Während der Feinmahlung in einer Schwingmühle wurde dem Mahlmedium (Zyklo-Hexan) periodisch destilliertes Wasser (H₂O) zugeführt, bis die Gesamtmenge von 0.1% des Pulvergewichtes erreicht war.

Das gemahlene Pulver hatte bei einer Korngröße nach Fisher von 2.8 Mikrometer einen Sauerstoffgehalt von 1.0%.

Dieses Material wurde an der Luft weiterverarbeitet, in einer Matrizenpresse in einem Gleichfeld von 14 kOe ausgerichtet und bei einem Preßdruck von 1.5 kbar zu Grünlingen verpreßt. Die Grünlinge wiesen danach einen Sauerstoffgehalt von 1,24% auf.

In einem Vakuumofen wurde das Material auf 950°C erwärmt und für 2 Stunden gehalten. Ein Teil des Kohlenstoffes der Legierung hat sich mit dem Überschuß-Sauerstoff gebunden und ist in Form von CO (Kohlenstoffmonoxyd) von den Vakuumpumpen entfernt worden. Die nachfolgende Sinterung bei 1.030°C während 4 Stunden hat den Magnet auf eine Enddichte von 7.6 gr/cm³ verdichtet. Der gesinterte Magnet hatte einen Sauerstoffgehalt von 1.05%, während der Kohlenstoffgehalt auf 0.03% zurückging. Die magnetischen Kennwerte waren nach einer zusätzlichen Anlaßbehandlung wie folgt:

Br: 1.16 Tesla
bHc: 890 kA/m
iHc: 1.450 kA/m

Der Autoclave-Test erwies die ausgezeichnete Stabilität des Fertigmagneten. Der Permanentmagnet wurde in einen Wärmeschrank gelegt, der bei 100°C mit Wasserdampf gesättigt war. Dabei traten am Rand des Permanentmagnets nur leichte Zersetzungen auf und die Kennwerte sanken nach Abkühlung auf Raumtemperatur lediglich um ca. 7% ab.

Es ist hinzuzufügen, daß ohne Sauerstoffanreicherung eine Verarbeitung solcher Pulver nur in reiner Schutzgasatmosphäre möglich ist, auf die bei der Herstellung von Permanentmagneten nach der Erfindung verzichtet werden kann.

Claims

1. Gesinterter Permanentmagnet aus einer Legierung aus Eisen (Fe), Seltenen Erden (SE), Bor (B) und einem geringen Anteil Sauerstoff (O₂), dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung vor dem Sintern bis zu 0,2 Gewichtsprozente Kohlenstoff (C) und bis zu 1,5 Gewichtsprozente Sauerstoff (O₂) enthält und daß nach dem Sintern durch Bildung von Kohlenmonoxyd (CO) der Anteil auf etwa 0,01 bis 0,1 Gewichtsprozente Kohlenstoff und auf etwa 0,06 bis 1,3 Gewichtsprozente Sauerstoff (O₂) reduziert ist.

2. Permanentmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Seltenen Erden (SE) aus einem ersten Anteil aus einem Metall mindestens einer leichten Seltenen Erde (LSE) und aus einem zweiten Anteil aus einem Oxyd mindestens einer schweren Seltenen Erde (SSE) besteht.

3. Permanentmagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Anteil des Metalls mindestens einer leichten Seltenen Erde (LSE) etwa 33 bis 36 Gewichtsprozente und der zweite Anteil des Oxyds mindestens einer schweren Seltenen Erde (SSE) etwa 0,1 bis 3 Gewichtsprozente beträgt und daß der Anteil an Bor (B) etwa 0,9 bis 3 Gewichtsprozente beträgt.

4. Permanentmagnet nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als leichte Seltene Erden (LSE) Cer (Ce), Lanthan (La), Praseodym (Pr), Neodym (Nd) oder Mischungen dieser Seltenen Erden verwendet wird.

5. Permanentmagnet nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxyde schwerer Seltener Erden (SSE) Dysprosiumoxyd (Dy₂O₃) und/oder Holmiumoxyd (HO₂O₃) verwendet sind.

6. Verfahren zum Herstellen von Permanentmagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Vorlegierung aus Eisen (Fe), den Seltenen Erden (SE) und dem Bor (B) oder Ferrobor (FeB) geschmolzen, dann zu Legierungspulver gemahlen, beim Mahlen zusätzlicher Sauerstoff (O₂) bis zu einer Endkonzentration bis zu etwa 1,5 Gewichtsprozente zugeführt und das Legierungspulver dann im Magnetfeld ausgerichtet, verpreßt und im Vakuum gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Legierungspulver Kohlenstoff (C) bis zu etwa 0,2 Gewichtsprozente beigegeben wird.