DE673671C - Verfahren zum Herstellen von hochwertigen Dauermagnetlegierungen auf der Grundlage Eisen-Nickel-Aluminium - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen von hochwertigen Dauermagnetlegierungen auf der Grundlage Eisen-Nickel-Aluminium Die Verwendung von Eisenlegierungen mit bis 4.o % Nickel, 3 bis 2o % Aluminium und gegebenenfalls einem oder mehreren der Metalle Kobalt, Kupfer, Chrom, Mangan, Wolfram, Molybdän, Vanadium, Titan zur Herstellung von Dauermagneten ist bekannt. Bei der Herstellung von Legierungen auf der Grundlage Eisen-Nickel-Aluminium gelangen mit den Ausgangsstoffen bekanntlich mehr oder weniger große Mengen Kohlenstoff in die Legierung.
• Wenn auch Legierungen mit Kohlenstoffgehalten bis zu i % und mehr unter Umständen noch brauchbare Magnete ergeben, so ist doch eine möglichst weitgehende Entfernung des Kohlenstoffs mit Rücksicht auf die magnetische Güte der Legierung anzustreben. Die Verwendung möglichst reiner Ausgangsstoffe zur Herstellung der in Frage stehenden Legierungen ist daher gegeben. Aus wirtschaftlichen Gründen kommen jedoch als Ausgangsstoffe bestenfalls technisch reine Metalle in Frage, so. daß beim Eisen mindestens mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa o,o3 %, beim Nickel mit o,2 %, beim Kobalt mit 0,5 % Kohlenstoff gerechnet werden muß. Eine Legierung, beispielsweise aus 22,5 % Nickel, i o % Aluminium, 13 % Kobalt, 5 % Kupfer; Rest Eisen, enthält dementsprechend etwa o, 12 % Kohlenstoff.
• Es wurde nun gefunden, daß eine Verringerung des Kohlenstoffgehaltes auf unterhalb o, i %, beispielsweise auf weniger als o,o5 %, die magnetischen Eigenschaften der Legierung noch erheblich verbessert und daß eine derartige Verringerung des Kohlenstoffgehaltes auch bei Verwendung kohlenstoffhaltiger Ausgangsstoffe, insbesondere der technisch reinen Metalle, erzielt werden kann.
• Gemäß der Erfindung werden hochwertige Dauermagnetlegierungen auf der Grundlage Eisen-Nickel-Aluminium in der Weise hergestellt, daß zunächst alle Legierungsbestandteile außer Aluminium in an sich bekannter Weise eingeschmolzen werden, die Schmelze dann mit Hilfe von üblichen Oxydationsmitteln auf Kohlenstoffgehalte unterhalb o, i %, beispielsweise auf weniger als o,o5 %, gebracht wird und ihr erst hierauf das Aluminiuni zugesetzt wird.
• Zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der Erfindung sei erwähnt, daß eine oxydierende Behandlung der Aluminium enthaltenden Schmelze nicht zum Erfolg führen würde. Deren der Sauerstoff hat bekanntlich zum Aluminium eine größere Verwandtschaft als zum Kohlenstoff; so daß bei oxydierender Behandlung der Aluminium enthaltenden Schmelze ein erhöhter Abbrand von Aluminium (Bildung vorn Alum.inium.oxyd), nicht aber ein Entfernung des Kohlenstoffs erreicht werden würde.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung führt beispielsweise dadurch zum Ziel, daß man Luft zu den niederschmelzenden oder niedergeschmolzenen Bestandteilen der alürniniiunfreien: Ausgangsschmelze zutreten läßt. Beim Niederschmelzen der Ausgangsstoffe in Gegenwart 'von Luft, z. B. durch Öffnen des Tiegeldeckels, mit oder .ohne gleichzeitiges Durchblasen von Luft durch die Schmelze erfolgt eine oberflächliche Oxydierung der eingebrachten Stücke aus Eisen, gegebenenfalls auch Nickel und Kobalt, oder der Schmelze, und die erhaltenen geringen Oxydmengen bewirken ein Heraustrennen des Kohlenstoffs aus der Schmelze.
• Überschüssige Oxydmengen werden, sobald Aluminium zu der Schmelze zugesetzt wird, durch dieses zu Metall reduziert. Mit Rücksicht auf den hierdurch, und zwar durch Bildung von Aluminiumoxyd, erfolgenden Abgang metallischen Aluminiums und mit Rücksicht auf den üblichen Abbrand müssen selbst--verständlicherweise etwas größere Mengen Aluminium in die Schmelze eingebracht werden, als rechnungsmäßig zur Bildung der beabsichtigten Legierung erforderlich sind.
• Ein anderes Mittel zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, durch das auch trotz Verwendung verhältnismäßig viel Kohlenstoff enthaltender Ausgangsstoffe Legierungen mit sehr geringem Kohlenstoffgehalt gewonnen werden können, besteht darin, daß ein Teil der Legierungshestandteile - Aluminium ist hier ausgeschlossen -als Oxyd in die aluminiumfreie Ausgangsschmelze eingebracht wird. Beispielsweise kann zur Herstellung einer Eisen-Nickel-Aluminium-Kobalt-Kupfer-Legierung Kupfer in Form von pulverförmigem Kupferoxyd; gegebenenfalls mit dem Nickel und dem Kobalt gemischt, in die Schmelze eingebracht bzw.. niedergeschmolzen werden. Das flüssige Bad wird zweckmäßigerweise durchgerührt und bei etwa 16oo° C wird dann das Aluminium nach und nach zugesetzt. Da das,oxydhaltige Bad stark mit dem Aluminium reagiert, muß, um eine unerwünschte Überhitzung der Schmelze zu vermeiden, anfangs vorsichtig mit denn Zusetzen des Aluminiums verfahren werden. Es gelingt so, den Kohlenstoffgehalt der Legierung von o, i bis o,--7 % auf weniger als o;o5 % herabzudrücken und die magnetischen Eigenschaften der Legierung wesentlich zu verbessern.
• Anstatt Kupfer in Form seines Oxyds in die Schmelze einzubringen, kann je nach den Umständen auch ein anderes Metalloxyd eingebracht werden, z. B. ein Oxyd des Eisens, Nickels .oder Kobalts. Auch Oxyde anderer Metalle, deren Gegenwart in der Legierung magnetisch nicht oder nicht nachteilig wirkt, können zugesetzt werden, sofern sie den Kohlenstoff heraustrennen und das überschüssige Oxyd entweder leicht entfernbar oder durch das nachfolgend zugesetzte Aluminium reduzierbar ist. Im allgemeinen reicht eine Menge des Metalloxyds von bis etwa 5 Gewichtsprozent des gesamten Einsatzes aus, um die erstrebte Wirkung zu erzielen.-Die bezüglich der Zugabe des Aluminiums zu beobachtenden Regeln gelten selbstverständlich auch für solche Metalle; die eine ähnliche äußerst starke Verwandtschaft zum Sauerstoff haben wie das Aluminium, beispiessweise Titan. Soll die Legierung Titan enthalten, so ist daher nicht nur das Aluminium, sondern auch das Titan der Schmelze der übrigen Legierungsbestandteile erst dann zuzusetzen, nachdem diese loxydierend behandelt worden ist.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung wirkt sich bei der eingangs erwähnten Legierung aus 22,5% Nickel, io % Aluminium, i3 0;ö Kobalt, 5 % Kupfer, Rest Eisen und Kohlenstoff beispielsweise wie folgt aus: Die unter Verwendung technisch reiner Ausgangsstoffe erschmolzene ' Legierung hat einen Kohlenstoffgehalt von etwa o,12 %; betriebsmäßig in Kokillen zu Stäben mit rechteckigem Querschnitt von io mm mal 29 mm vergossen, i Stunde lang bei 7oo° angelassen und dann magnetisiert, beträgt das Produkt aus Koerzitivkraft und Remanenz (Br - Hc) im Durchschnitt 3,4- los. Wird die gleiche Legierung gemäß der Erfindung in der Weise hergestellt, daß das Kupfer in Form von Kupferoxyd (Cu0) der Ausgangsschmelze zugesetzt wird, wodurch der Kohlenstoffgehalt der Legierung auf o,047 0,'0 herabgedrückt wird, so. ergibt das Produkt aus Koerzitivkraft und Remanenz unter sonst gleichen Bedingungen der Verarbeitung und Behandlung der Legierung einen Durchschnittswert von 4,35 - 10'-Es ist bekannt, den Kohlenstoffgehalt von Roheisen durch Frischeis zu vermindern, wobei der Sauerstoff der der Schmelze zugeführten Luft den Kohlenstoff zum Teil heraustrennt. Auch die Zugabe von Metalloxyden zur Schmelze beim Frischmoder zur Herabdrückung des Kohlenstoffgehaltes von Eisenlegierungen ist schon vorgeschlagen worden. i Ferner hat man als Grundstoff gewisser Legierungen ein in üblicher Weise entkohltes Eisen verwendet, welchem die übrigen Bestandteile der Legierung erst nach erfolgter Entkohlung zugesetzt wurden. Die bekannten i Maßnahmen beziehen sich jedoch nicht auf die Herstellung von Daüermagnetlegierunger. Mit jenen Maßnahmen ist auch nicht beabsichtigt worden, eine Verminderung des Kohlenstoffgehaltes-auf unterhalb o, i %, ins- i besondere auf weniger als o,o5 %, also auf einen Gehalt, der gegebenenfalls noch unter demjenigen liegt, der sich bei Verwendung technisch reiner Ausgangsstoffe ergeben würde, herbeizuführen; auch ist in ihnen nicht die Erkenntnis enthalten, daß eine derartige Verminderung des Kohlenstoffgehaltes eine wesentliche Verbesserung der magnetischen Eigenschaften der in Frage stehenden Dauermagnetlegierungen mit sich bringt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Herstellen tvon hochwertigen Dauermagnetlegierungen auf der Grundlage Eisen-Nickel-Aluminium, bei dem zunächst alle Legierungsbestandteile außer Aluminium eingeschmolzen werden und der Schmelze hierauf das Aluminium zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze vor dem Zusatz des Aluminiums mit Hilfe von üblichen Oxydationsmitteln auf Kohlenstoffgehalte unterhalb o, i %, beispielsweise auf weniger ,als o,o5%, gebracht wird. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Aluminium nicht enthaltenden Ausgangsschmelze teilweise Oxyde der einzuschmelzenden Metalle verwendet werden.