DE4116857A1 - Magnetmaterial mit thmn(pfeil abwaerts)1(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-kristallstruktur und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Magnetmaterial mit thmn(pfeil abwaerts)1(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-kristallstruktur und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number
DE4116857A1
DE4116857A1 DE19914116857 DE4116857A DE4116857A1 DE 4116857 A1 DE4116857 A1 DE 4116857A1 DE 19914116857 DE19914116857 DE 19914116857 DE 4116857 A DE4116857 A DE 4116857A DE 4116857 A1 DE4116857 A1 DE 4116857A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnetic material
crystal structure
components
thmn
atmos
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.)
Withdrawn
Application number
DE19914116857
Other languages
English (en)
Inventor
Kurt Dipl Ing Schnitzke
Ludwig Dipl Phys Dr Schultz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19914116857 priority Critical patent/DE4116857A1/de
Publication of DE4116857A1 publication Critical patent/DE4116857A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets 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
    • H01F1/04Magnets 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
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/0553Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 obtained by reduction or by hydrogen decrepitation or embrittlement
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets 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
    • H01F1/04Magnets 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
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/058Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IVa elements, e.g. Gd2Fe14C
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets 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
    • H01F1/04Magnets 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
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/059Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and Va elements, e.g. Sm2Fe17N2
    • H01F1/0593Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and Va elements, e.g. Sm2Fe17N2 of tetragonal ThMn12-structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetmaterial mit ThMn12-Kristallstruktur auf Basis des Stoffsystems R-Me1-Me2, wobei die Komponenten
R mindestens eines der Seltenen Erdmetalle Pr, Nd, Tb, Dy, Ho, Er,
Me1 mindestens eines der Elemente Fe, Co, Ni und
Me2 mindestens ein Element aus wenigstens einer der Neben­ gruppen IVa, Va, VIa, VIIa des Periodensystems der Ele­ mente
sind. Ein solches Magnetmaterial ist z. B. aus "J. Magn. Magn. Mat.", Vol. 94, 1991, Seiten L6 bis L10 bekannt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Magnetmaterials.
Seit einigen Jahren sind Magnetwerkstoffe auf Basis von Stoff­ systemen bekannt, die ein Seltenes Erdmetall und mindestens ein Übergangsmetall enthalten und sich durch hohe intrinsische Koerzitivfeldstärken Hci und hohe Energieprodukte (B * H)max auszeichnen. Hauptvertreter sind als binäres Stoffsystem Co-Sm und als ternäres Stoffsystem bisher Nd-Fe-B. Ihre hartmagne­ tischen Eigenschaften beruhen dabei auf intermetallischen Ver­ bindungen mit einer hohen magnetischen Anisotropie und einer hohen Gefügeausbildung in den jeweiligen Werkstoffen.
Darüber hinaus sind auch ternäre, Bor-freie Magnetwerkstoffe bekannt geworden, die mit der tetragonalen ThMn12-Struktur kristallisieren (vgl. die eingangs genannte Literaturstelle aus "J. Magn. Magn. Mat."). Diese Magnetwerkstoffe basieren auf einem Stoffsystem R-Me1-Me2, wobei R ein Seltenes Erdme­ tall sowie Me1 und Me2 verschiedene Übergangsmetalle sind. Bei geeigneter Elementwahl für diese Komponenten können Magnet­ werkstoffe erhalten werden, die eine verhältnismäßig hohe Sät­ tigungsmagnetisierung, eine ausgeprägte magnetokristalline Anisotropie und eine verhältnismäßig hohe Curietemperatur auf­ weisen, so daß diese Werkstoffe für permanentmagnetische An­ wendungen in Frage kommen. Die Herstellung entsprechender Ma­ gnetwerkstoffe kann z. B. unter Anwendung einer sogenannten Rascherstarrungstechnik oder einer Technik des mechanischen Legierens (vgl. z. B. "Appl. Phys. Lett.", Vol. 56, No. 9, Febr. 1990, Seiten 868 bis 870) erfolgen. Ein Hauptvertreter eines entsprechenden hartmagnetischen Materials ist das Sm-Fe-Ti. Würde man jedoch in diesem System das Seltene Erd­ metall Sm durch eines der Seltenen Erdmetalle Pr, Nd, Tb, Dy, Ho oder Er ersetzen, so zeigt sich, daß der entsprechende ma­ gnetische Werkstoff weichmagnetische Eigenschaften besitzt.
Ferner wird seit kurzem bei den dreikomponentigen Magnetwerk­ stoffen auch das quasi-binäre Stoffsystem (Sm-Fe)·Ny disku­ tiert. Dieser Werkstoff besitzt die bekannte rhomboedrische Th2Zn17-Kristallstruktur. Zu seiner Herstellung wird zunächst das binäre Sm2Fe17 als Ausgangsmaterial erschmolzen. Das so erhaltene Vorprodukt wird dann in einer N2- oder NH3-Atmosphä­ re erhitzt, wobei sich die gewünschte hartmagnetische Phase durch Einbau von N-Atomen in die Kristallstruktur des Vorpro­ duktes bildet (vgl. z. B. "J. Magn. Magn. Mat.", Vol. 87, 1990, Seiten L251 bis L254). Dabei lassen sich bis etwa 2,7 N-Atome in jede Einheitszelle der Kristallstruktur einbauen. Weil bei diesem Einbau der N-Atome keine Änderung des Gittertyps, son­ dern lediglich eine Aufweitung desselben erfolgt, wird dieses dreikomponentige Stoffsystem auch als "quasi-binär" angesehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Magnetmate­ rial mit den eingangs genannten Komponenten anzugeben, das hartmagnetische Eigenschaften mit einer hohen intrinsischen Koerzitivfeldstärke Hci, insbesondere von über 5 kA/cm, zeigt und das sich auf verhältnismäßig einfache Weise ausbilden läßt.
Diese Aufgabe wird für das Magnetmaterial mit den eingangs ge­ nannten Komponenten erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der ThMn12-Kristallstruktur unter Aufweitung derselben Atome eines Elementes X gebunden sind, so daß das Material dann zumindest weitgehend die Zusammensetzung
(R(Me1,Me2)12) · Xy
aufweist, wo­ bei X eines der Elemente N, C oder H ist.
Die Erfindung geht dabei von der überraschenden Erkenntnis aus, daß sich nicht nur die Th2Zn17-Phase von Sm-haltigen Ma­ gnetwerkstoffen durch eine Nitrierung magnetisch härten läßt, sondern daß auch in eine weichmagnetische ThMn12-Phase eines Magnetwerkstoffes auf Basis des genannten Stoffsystems R-Me1-Me2 N- oder C- oder H-Atome so eingebaut werden können, daß ein quasi-ternärer Werkstoff mit hartmagnetischen Eigen­ schaften gewonnen wird.
Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Magnetma­ terial dadurch herstellen, daß die drei Komponenten R, Me1 und Me2 des Magnetmaterials in Form mindestens eines Ausgangspul­ vers mittels eines mechanischen Legierens, mindestens einer Wärmebehandlung und einer Anordnung in einer die X-Komponente enthaltenden Gasatmosphäre in das Magnetmaterial mit der ge­ wünschten
(R(Me1,Me2)12) · Xy-Phase
überführt werden. Ein solches Verfah­ ren läßt sich mit bekannten Mitteln verhältnismäßig einfach durchführen, um die geforderten hartmagnetischen Eigenschaften des Materials zu erhalten. Mit dem Prozeß des an sich bekann­ ten mechanischen Legierens durch Mahlen ist dabei vorteilhaft ein Vorprodukt mit einer Mikrostruktur des herzustellenden Endproduktes auszubilden. In diesem so strukturierten Vorpro­ dukt kann dann verhältnismäßig leicht und reproduzierbar bei erhöhter Temperatur der Einbau der N- bzw. C- bzw. H-Atome er­ folgen. Das Verfahren ist auch einstufig durchzuführen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Magnetmate­ rials bzw. des Verfahrens zu dessen Herstellung gehen aus den jeweils abhängigen Ansprüchen hervor.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len noch weiter erläutert, wobei auf die Diagramme der Zeich­ nung Bezug genommen wird. Dabei sind in Fig. 1 Röntgendif­ fraktogramme für verschiedene Stufen der Herstellung eines er­ findungsgemäßen Magnetmaterials wiedergegeben. Aus Fig. 2 ge­ hen zwei zuzuordnende Hysteresiskurven hervor.
Für das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel sei die Herstellung einer hartmagnetischen Phase mit der Zusammenset­ zung (Nd15Fe70V15)·Ny mit einer ThMn12-Kristallstruktur ange­ nommen. Um zu einem Material dieser Phase zu gelangen, wird zunächst ein Vorprodukt mit einer entsprechenden Kristall­ struktur unter Anwendung eines Mahlprozesses erstellt. Hierzu wird von Pulvern aus oder mit den beteiligten Komponenten aus­ gegangen. Entweder werden elementare Pulver verwendet, oder es können auch die beteiligten Elemente in Form von Legierungen und/oder Verbindungen vorliegen. Eine entsprechende Vorlegie­ rung wäre z. B. NdFe. Die pulverförmigen Ausgangskomponenten mit vorbestimmten, allgemein geläufigen Partikelgrößen werden in eine geeignete Mahlvorrichtung gegeben, wie sie von Verfah­ ren des mechanischen Legierens her prinzipiell bekannt ist (vgl. z. B. "Metall. Trans.", Vol. 5, August 1974, Seiten 1929 bis 1934). Dabei ist das Mengenverhältnis der einzelnen Antei­ le durch die vorbestimmte resultierende atomare Konzentration des herzustellenden Vorproduktes bestimmt. So ist eine Einwaa­ ge (in Atom-%) vorgesehen, die der Legierung Nd15Fe70V15 zu­ mindest weitgehend entspricht. Die insbesondere elementaren Pulver der beteiligten Komponenten werden dann dem Mahlprozeß mit Hilfe von gehärteten Stahlkugeln in einem z. B. Ar-gefüll­ ten Stahlbehälter unterzogen. Die Mahldauer tm des Mahlpro­ zesses hängt insbesondere von den Mahlparametern ab. Wichtige Parameter sind der Kugeldurchmesser, die Kugelanzahl sowie die verwendeten Materialien der Mahlvorrichtung. Auch die Mahlge­ schwindigkeit und das Verhältnis der Stahlkugeln zu der Pul­ vermenge sind weitere Parameter, welche die notwendige Mahl­ dauer bestimmen. Im allgemeinen liegt die Mahldauer tm zwi­ schen einer und 100 Stunden. Eine Mahldauer von ein bis drei Tagen ist als vorteilhaft anzusehen. Gegebenenfalls kann der Mahlprozeß auch bei erhöhter Temperatur vorgenommen werden.
Am Ende des Mahlprozesses liegt dann ein Mahlgut aus den be­ teiligten drei Komponenten Nd, Fe und V vor, das zumindest weitgehend amorph sein kann. Gegebenenfalls ist das Mahlgut auch zumindest teilweise kristallin. In diesem Mahlgut muß noch die gewünschte ThMn12-Kristallstruktur mit einer vorbe­ stimmten, im Hinblick auf das herzustellende Magnetmaterial optimierten Korngröße eingestellt werden. Die Korngröße (Größe der Kristallite in den Körnern) sollte dabei zwischen 20 nm und 500 nm liegen. Hierzu wird eine Wärmebehandlung unter Schutzgas oder im Vakuum bei einer Temperatur T1 zwischen 400°C und 1000°C, vorzugsweise zwischen 600°C und 750°C durchgeführt. Die Dauer dieser Wärmebehandlung liegt dabei zwischen 1 min und 10 h, vorzugsweise zwischen 10 min und 1 h. Diese Wärmebehandlung führt zum einen zur Kristallisation der Nd2(Fe,V)12-Phase und zum anderen zur Einstellung einer sehr feinen Mikrostruktur, die zur magnetischen Härtung in diesem Material vorteilhaft ist. Am Ende dieser Wärmebehandlung liegt dann ein entsprechendes Vorprodukt mit der Nd2(Fe,V)12-Phase vor, die weichmagnetische Eigenschaften zeigt.
Dieser Sachverhalt ist bei einem Vergleich der beiden Röntgen­ diffraktogramme (Röntgenbeugungsspektren) ersichtlich, die in Fig. 1 als Kurven A und B wiedergegeben sind. In dem Dia­ gramm ist auf der Abszisse der Beugungswinkel 2 Theta (R in Grad) eingetragen, während in Richtung der Ordinate die zuge­ hörige Intensität I (jeweils im selben Maßstab in willkürli­ chen Einheiten der Zählrate pro Sekunde) aufgetragen ist. Die in dem Diagramm der Fig. 1 wiedergegebene Kurve A zeigt dabei das Röntgenbeugungsspektrum für das Vorprodukt der Zusammen­ setzung Nd15Fe70V15 nach dem mechanischen Legieren und nach einer Glühung bei 675°C. Kurve B ist ein bekanntes Standard- Röntgendiffraktogramm für eine ThMn12-Kristallstruktur (vgl. z. B. "J. Less-Common Met.", Vol. 136, 1988, Seiten 207 bis 215 oder die eingangs genannte Literaturstelle aus "J. Magn. Magn. Mat." 94). Aus dieser Kurve B gehen die für diese Kristall­ struktur charakteristischen Reflexe hervor. Diese Reflexe tre­ ten auch bei dem experimentell ermittelten Röntgendiffrakto­ gramm gemäß Kurve A an denselben Stellen (Winkeln) auf.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird anschließend das so gewonnene pulverförmige Vorprodukt mit der Nd(Fe,V)12-Phase in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre, beispielsweise in N2 oder NH3, geglüht. Die hierfür zu wählende Temperatur T2 sollte oberhalb von 300°C und unterhalb von 700°C, vorzugsweise zwischen 500°C und 600°C liegen. Im allgemeinen ist für die­ se Wärmebehandlung eine Dauer zwischen 1 min und 50 h, vor­ teilhaft zwischen 10 min und 10 h vorzusehen. Hierbei erfolgt ein Einbau von Stickstoff-Atomen in das Kristallgitter. Dies geschieht unter Aufweitung der ThMn12-Kristallstruktur ohne Änderung des Gittertyps und ohne Änderung der Mikrostruktur. Dieser Sachverhalt ist bei einem Vergleich des in Fig. 1 als Kurve C wiedergegebenen Röntgendiffraktogrammes mit den Dif­ fraktogrammen gemäß den Kurven A und B erkennbar. Kurve C ist dabei eine Meßkurve für ebenfalls das der Kurve A zugrundege­ legte Magnetmaterial, jedoch nach einer Nitrierung in N2 bei 550°C. Auch aus dieser Meßkurve sind die eine ThMn12-Kri­ stallstruktur charakterisierenden Reflexe ersichtlich.
Darüber hinaus sind in dem sich für das gewählte konkrete Aus­ führungsbeispiel ergebenden Röntgendiffraktogramm gemäß Kurve C noch weitere Reflexe auszumachen, die einem NdN-Anteil in dem Magnetmaterial zuzuordnen sind. Betrachtet man nämlich das bekannte, in Fig. 1 als Kurve D wiedergegebene Standard-Rönt­ gendiffraktogramm für NdN (vgl. z. B. "Powder Diffraction File (Alphabetic Index, Inorganic Phases)", International Centre for Diffraction Data (JCPDS), USA, 1983, Seite 527), so sind dessen charakteristische Reflexe auch in der Meßkurve C er­ kennbar. Die gleichzeitige Ausbildung von NdN mit dem erfin­ dungsgemäßen Magnetmaterial ist jedoch an sich unerwünscht. Man kann aber die sich bildende Menge an NdN durch eine geeig­ nete Führung des Herstellungsprozesses minimieren. Hierzu sollte z. B. ein Überschuß an Nd vermieden werden. Dies kann beispielsweise durch Herabsetzung des Nd-Anteils im Mahlgut mittels Erhöhung des V-Anteils bei gleichbleibendem Fe-Gehalt erfolgen.
Die sich bei den Prozeßabschnitten gemäß den Meßkurven A und C ergebenden Hysteresiskurven sind in dem Diagramm der Fig. 2 wiedergegeben. In diesem Diagramm sind in Richtung der Abszis­ se die magnetische Feldstärke H (in kA/cm) und in Ordinaten­ richtung die Magnetisierung J, d. h. die magnetische Polarisa­ tion (in T) aufgetragen. Die mit E bezeichnete Hysteresiskurve ist dabei dem ternären Vorprodukt Nd15Fe70V15 zuzuordnen, das nach dem Mahlprozeß und einer Wärmebehandlung bei 675°C ge­ wonnen wurde. Nachdem dieses Vorprodukt während 0,5 h bei 550°C in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre nitriert wurde, ergab sich ein Endprodukt, dessen Hysteresiskurve in dem Dia­ gramm der Figur mit F bezeichnet ist. Wie aus dem Verlauf der Kurven E und F abzulesen ist, hat die erfindungsgemäße Nitrie­ rung eine deutliche Zunahme der Koerzitivfeldstärke Hci auf 6 kA/cm zur Folge.
Nachfolgend sind einige bei 20°C gemessene Magnetdaten (In­ trinsische Koerzitivfeldstärke Hci, Remanenz Jr, Energiepro­ dukt (B * H)max) für das erfindungsgemäße Magnetmaterial (Nd15Fe70V15)·Ny angegeben, wobei verschiedene Temperaturen T1 zur Einstellung der ThMn12-Kristallstruktur in dem ternären Vorprodukt und T2 bei Glühung in einer N2-Atmosphäre vorgese­ hen wurden.
Tabelle
Für die konkreten Ausführungsbeispiele wurde als Magnetmate­ rial (Nd15Fe70V15)·N ausgewählt. Die erfindungsgemäßen Maß­ nahmen sind jedoch nicht auf diese konkrete Zusammensetzung des Magnetmaterials beschränkt, sondern lassen sich entspre­ chend für alle Magnetmaterialien der Zusammensetzung
(R(Me1,Me2)12) · Ny
verwenden, wobei für die einzelnen Komponen­ ten R, Me1 und Me2 folgendes gelten soll: R ist mindestens eines der Seltenen Erdmetalle Pr, Nd, Tb, Dy, Ho, Er. Dabei können auch mehrere dieser Elemente gemeinsam die Komponente R bilden. Ein entsprechendes Beispiel wäre:
R = Nd1 - αPrα mit 0 < α < 1.
Me1 ist mindestens eines der Elemente Fe, Co, Ni. Bei­ spielsweise kann Fe partiell durch Co substituiert sein. Ein entsprechendes Beispiel wäre:
Mel = Fe1-β Coβ mit 0 < β < 1.
Me2 ist mindestens ein Element aus wenigstens einer der Nebengruppen IVa, Va, VIa, VIIa des Periodensystems der Elemente. Insbesondere sind die Elemente Ti, V, Cr, Mn, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W geeignet. Auch hier kann sich die Komponente Me2 aus mehreren dieser Elemente zusammenset­ zen. Ein Beispiel wäre:
Me2 = V1-γCrγ mit 0 < γ < 1.
Die Anteile der R-Komponente und der (Me1,Me2)-Komponente innerhalb des erfindungsgemäßen Magnetmaterials müssen auch nicht exakt denen der jeweiligen ThMn12-Kristallstruktur entsprechen. Vielmehr sind davon auch Abweichungen der R­ und der (Me1,Me2)-Komponente um jeweils etwa ± 40 Atom-% möglich, ohne daß die magnetischen Daten des erfindungsge­ mäßen Magnetmaterials sich wesentlich änderten. Innerhalb der Legierungskomponente (Me1,Me2) sollen die Anteile von Me1 und Me2 so aufgeteilt sein, daß gilt: Für
[(Me1)₁₀₀-z(Me2)z] ist 5z40 (in Atom-%).
Somit liegen z. B. bei dem erfindungsgemäßen Magnetmaterial (NdδFeεVz · ny die Grenzen für δ, ε und ζ bei
 7 δ 19,
50 ε 90,
 7 ζ 30 (jeweils in Atom-%).
Die Nitrierung zur magnetischen Härtung des erfindungsgemäßen Magnetmaterials braucht nicht unbedingt in einer N2-Atmosphäre zu erfolgen, sondern man kann diese z. B. auch in einer NH3-Atmosphäre vornehmen. Mit einer solchen Nitrierung lassen sich im allgemeinen bis etwa 4 N-Atome pro Einheitszelle der ThMn12-Kristallstruktur einbauen. Zur magnetischen Härtung ist ein Einbau von mindestens 1,5 N-Atomen pro Einheitszelle er­ forderlich. Dies ist ohne weiteres bei den angegebenen Glüh­ temperaturen und bei einem hinreichenden N-Angebot der Atmo­ sphäre zu erreichen.
In entsprechender Weise läßt sich das erfindungsgemäße Magnet­ material auch durch einen Einbau von C-Atomen oder von H-Ato­ men magnetisch härten. Hierzu kann z. B. eine CH4- oder C2H2-Atmosphäre bzw. eine H2-Atmosphäre vorgesehen werden. Die da­ bei einzuhaltenden Temperaturverhältnisse entsprechen denen bei der vorbeschriebenen Nitrierung. Auch die Zahl der pro Einheitszelle einzubauenden C-Atome bzw. H-Atome liegt in der­ selben Größenordnung. Der Index y des erfindungsgemäßen Ma­ gnetmaterials (R(Me1,Me2)12)·Xy ist somit durch die Anzahl der im Gitter im Hinblick auf den angestrebten magnetischen Här­ tungseffekt zu besetzenden Plätze mit den jeweiligen Atomen festgelegt.
Gemäß den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, daß die Herstellung eines erfindungsgemäßen Magnetmaterials im wesentlichen als ein Prozeß von drei auf­ einanderfolgenden Prozeßstufen verläuft, nämlich daß
  • 1. durch Mahlen der Ausgangspulver ein feines Legierungspulver erzeugt wird,
  • 2. dieses Legierungspulver anschließend bei einer Temperatur T1 wärmebehandelt wird, um ein pulverförmiges Vorprodukt mit der ThMn12-Kristallstruktur zu erhalten, und
  • 3. dieses Vorprodukt schließlich einer Glühung bei einer Tem­ peratur T2 in einer N- oder C- oder H-haltigen Atmosphäre zur Überführung in den hartmagnetischen Zustand unterzogen wird.
Ebensogut ist es jedoch auch möglich, mindestens zwei dieser Prozeßstufen gleichzeitig durchzuführen. So können das Mahlen gemäß Stufe 1 und die Wärmebehandlung gemäß Stufe 2 miteinan­ der kombiniert werden. Auch lassen sich die Stufen 2 und 3 zu­ sammenlegen, so daß dann für die Temperatur T1 die Temperatur T2 zu wählen ist und die Wärmebehandlung gemäß Stufe 2 bereits in der besonderen Gasatmosphäre gemäß Stufe 3 vorgenommen wird.
Als weitere Alternative zur Durchführung des Herstellungsver­ fahrens besteht auch die Möglichkeit, alle drei Prozeßstufen gleichzeitig ablaufen zu lassen. Ein derartiger Prozeß kann als ein "Gaslegieren" angesehen werden.

Claims (12)

1. Magnetmaterial mit ThMn12-Kristallstruktur auf Basis des Stoffsystems R-Me1-Me2, wobei die Komponenten
R mindestens eines der Seltenen Erdmetalle Pr, Nd, Tb, Dy, Ho, Er,
Me1 mindestens eines der Elemente Fe, Co, Ni und
Me2 mindestens ein Element aus wenigstens einer der Nebengrup­ pen IVa, Va, VIa, VIIa des Periodensystems der Elemente sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der ThMn12-Kristallstruktur unter Aufweitung derselben Atome eines Elementes X gebunden sind, so daß das Material dann zu­ mindest weitgehend die Zusammensetzung (R(Me1,Me2)12) · Xyauf­ weist, wobei X eines der Elemente N, C oder H ist.
2. Magnetmaterial nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anteile der drei Komponen­ ten R, Me1 und Me2 innerhalb des Magnetmaterials von einer der ThMn12-Kristallstruktur entsprechenden Zusammensetzung jeweils um höchstens ± 40 Atom-% abweichen.
3. Magnetmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anteile der Komponenten Me1 und Me2 innerhalb der Legierungskomponente (Me1, Me2) einer Zusammensetzung ((Me1)100-2(Me2)z) entspricht, für die gilt: 5 z 40 (in Atom-%).
4. Magnetmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens eine der drei Komponenten R, Me1 und Me2 aus zwei Elementen aus der jeweiligen Elementengruppe zusammengesetzt ist.
5. Verfahren zur Herstellung des Magnetmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die drei Komponenten R, Me1 und Me2 des Magnetmaterials in Form mindestens eines Ausgangspulvers mittels eines mechanischen Legierens, mindestens einer Wärme­ behandlung und einer Anordnung in einer die X-Komponente ent­ haltenden Gasatmosphäre in das Magnetmaterial mit der ge­ wünschten (R(Me1,Me2)12) · Xy-Phaseüberführt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß elementare Pulver der Komponenten R, Me1 und Me2 als Ausgangspulver vorgesehen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Pulver einer Vorlegierung aus minde­ stens zwei der Komponenten R, Me1 und Me2 als Ausgangpulver vorgesehen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekenn­ zeichnet durch dreistufigen Prozeßablauf, wobei nach dem mechanischen Legieren eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur T1 zur Einstellung der ThMn12-Kristallstruktur in einem pulverförmigen Vorprodukt vorgesehen wird und dieses Vorprodukt anschließend in der die X-Komponente enthaltenden Gasatmosphäre bei einer Temperatur T2 geglüht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei der Prozeßstufen gleichzeitig durchgeführt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ge­ kennzeichnet durch einen einstufigen Pro­ zeßablauf, wobei für die einzige Wärmebehandlung eine Tempe­ ratur T2 vorgesehen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für die Wärmebehandlung zur Einstellung der ThMn12-Kristallstruktur eine Temperatur T1 vorgesehen wird, die zwischen 400°C und 1000°C, vorzugswei­ se zwischen 600°C und 750°C liegt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß für die Glühung in der die X-Komponente enthaltenden Gasatmosphäre eine Tempe­ ratur T2 vorgesehen wird, die zwischen 300°C und 700°C, vor­ zugsweise zwischen 500°C und 600°C liegt.
DE19914116857 1991-05-23 1991-05-23 Magnetmaterial mit thmn(pfeil abwaerts)1(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-kristallstruktur und verfahren zu dessen herstellung Withdrawn DE4116857A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19914116857 DE4116857A1 (de) 1991-05-23 1991-05-23 Magnetmaterial mit thmn(pfeil abwaerts)1(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-kristallstruktur und verfahren zu dessen herstellung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19914116857 DE4116857A1 (de) 1991-05-23 1991-05-23 Magnetmaterial mit thmn(pfeil abwaerts)1(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-kristallstruktur und verfahren zu dessen herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4116857A1 true DE4116857A1 (de) 1992-11-26

Family

ID=6432264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19914116857 Withdrawn DE4116857A1 (de) 1991-05-23 1991-05-23 Magnetmaterial mit thmn(pfeil abwaerts)1(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-kristallstruktur und verfahren zu dessen herstellung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4116857A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4408114A1 (de) * 1993-03-10 1994-09-15 Toshiba Kawasaki Kk Magnetisches Material
DE4430964B4 (de) * 1993-08-31 2004-07-01 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki Magnetmaterial

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0369097A1 (de) * 1988-11-14 1990-05-23 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Magnetische Stoffe, enthaltend Seltenerdelemente, Eisen, Stickstoff und Wasserstoff
US5041171A (en) * 1986-07-18 1991-08-20 U.S. Philips Corporation Hard magnetic material
EP0453270A2 (de) * 1990-09-04 1991-10-23 The Provost, Fellows And Scholars Of The College Of The Holy And Undivided Trinity Of Queen Elizabeth Near Dublin Seltenerd-basierte magnetische Materialien, Herstellungsverfahren und Anwendung
EP0493019A2 (de) * 1990-12-21 1992-07-01 The Provost, Fellows And Scholars Of The College Of The Holy And Undivided Trinity Of Queen Elizabeth Near Dublin Verfahren zur Modifizierung von Magnetmaterialien und Magnetmaterialien daraus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5041171A (en) * 1986-07-18 1991-08-20 U.S. Philips Corporation Hard magnetic material
EP0369097A1 (de) * 1988-11-14 1990-05-23 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Magnetische Stoffe, enthaltend Seltenerdelemente, Eisen, Stickstoff und Wasserstoff
EP0453270A2 (de) * 1990-09-04 1991-10-23 The Provost, Fellows And Scholars Of The College Of The Holy And Undivided Trinity Of Queen Elizabeth Near Dublin Seltenerd-basierte magnetische Materialien, Herstellungsverfahren und Anwendung
EP0493019A2 (de) * 1990-12-21 1992-07-01 The Provost, Fellows And Scholars Of The College Of The Holy And Undivided Trinity Of Queen Elizabeth Near Dublin Verfahren zur Modifizierung von Magnetmaterialien und Magnetmaterialien daraus

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NL-Buch: Handbook of Magnetic Materials (K.H. Buschow ed.), Amsterdam 1991, S. 541, 578, 545 und 547 *
NL-Z: J.Mag. and magn.Mat 87 (1990) L251-L254 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4408114A1 (de) * 1993-03-10 1994-09-15 Toshiba Kawasaki Kk Magnetisches Material
US5658396A (en) * 1993-03-10 1997-08-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic material
DE4408114B4 (de) * 1993-03-10 2008-05-08 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki Magnetisches Material
DE4430964B4 (de) * 1993-08-31 2004-07-01 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki Magnetmaterial

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60036586T2 (de) Hartmagnetisches interstitielles Material mit mehreren Elementen und Herstellungsverfahren eines magnetischen Pulvers und Magnet daraus
DE69720206T2 (de) Verbundmagnet mit niedrigen Verlusten und leichter Sättigung
DE19626049A1 (de) Magnetwerkstoff und Verbundmagnet
DE60317767T2 (de) R-t-b-seltenerd-permanentmagnet
DE2406782A1 (de) Hartmagnetisches material
DE4133214C2 (de) Aus Eisen-Seltenerdmetall-Legierung bestehendes Dauermagnetmaterial
DE102017222062A1 (de) Permanentmagnet auf R-T-B-Basis
EP0470475B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus einem anisotropen Magnetwerkstoff auf Basis des Stoffsystems Sm-Fe-N
DE4025277A1 (de) Verfahren zur herstellung eines anisotropen magnetmaterials auf basis des stoffsystems sm-fe-n
DE102012207831A1 (de) Cerium-basiertes permanentmagnetisches material
DE4209144A1 (de) Weichmagnetische legierung, verfahren zu ihrer herstellung und magnetkern
DE19814441B4 (de) Permanentmagnet-Material und Verbundmagnet
DE19747364C2 (de) Pulver mit magnetischer Anisotropie sowie deren Herstellungsverfahren
DE102014105778B4 (de) R-t-b-basierter permanentmagnet
DE60311960T2 (de) Verfahren zur herstellung eines seltenerdelement-permanentmagneten auf r-t-b-basis
EP0502397B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen, Fe-haltigen Werkstoffes mit hoher Sättigungsmagnetisierung und ultrafeiner Kornstruktur
DE3626406A1 (de) Verfahren zur herstellung von dauermagneten auf der basis von seltenerdmetallen
DE102014105792A1 (de) R-T-B-basierter Permanentmagnet
DE4126893A1 (de) Magnetmaterial auf basis von sm-fe-n und verfahren zu dessen herstellung
EP0284832A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines anisotropen Magnetwerkstoffes auf Basis von Fe, B und einem Selten-Erd-Metall
DE4116857A1 (de) Magnetmaterial mit thmn(pfeil abwaerts)1(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-kristallstruktur und verfahren zu dessen herstellung
EP0468317B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Magnetmaterial auf Basis des Stoffsystem Sm-Fe-N
DE102011108173A1 (de) Magnetisches Material und Verfahren zu dessen Herstellung
DE3709138C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Werkstoffes aus pulverförmigen Ausgangskomponenten
EP0243641A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Dauermagnetwerkstoffes aus pulverförmigen Ausgangskomponenten

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8139 Disposal/non-payment of the annual fee