DE723872C - Dauermagnet - Google Patents

Description

• Dauermagnet Es ist bekannt, Metalle in Pulverform zu benutzen, um magnetisierbare Werkstoffe hoher Permeabilität herzustellen, die beispielsweise bei der Herstellung von Kernen für Magnetspulen o. dgl. verwandt werden. Das Ausgangsgut wird dabei dadurch hergestellt, daß Metalloxyde reduziert oder Carbonyle der entsprechenden Metalle zersetzt werden.
• Es ist ferner bekannt, magnetisierbare Werkstoffe hoher Permeabilität dadurch zu gewinnen, daß man ein Oxyd des dreiwertigen Eisens mit Oxyden eines anderen zweiwertigen Metallen mischt und die Mischung erhitzt. Die so entstandene Mischung läßt sich darstellen durch die Formel x Fe, 03 -1- y Me O.
• Es ist schließlich bekanntgeworden, magnetische Werkstoffe aus den Oxyden des zwei-und dreiwertigen Eisens bei hohen Temperaturen nach Reduktion d, -r Oxvde zu Eisenpulver zu erzeugen. Das auf diese Weise erlialtene Magnetft besitzt iwar holte Pernieabilität, aber nur geringen remanenten AZaiznetismus und nur kleine Koerzitivkräfte. Aus diesen Gründen ist Magnetft zur Herstellung von Dauermagneten nicht geeignet.
• Demgegenüber beruht vorliegende Erfiii-Jung auf der eigen- und neuartigen Erkenntnis, daß sich bei Verwendung und geeigneter Behandlung von Eiscnoxydrn verschiedener Wertigkeit bei Anwesenheit von Oxyden eines anderen geeigneten zwehvertigen Metalles ein Körper herstellen läßt, der außer einer ausreichend hohen Permeabilität auch eine besonders große Koerzitivkraft aufweist, mithin in besonders hohem Maße zur Herstellung von Magneten hoher Permanenz geeignet ist. Ausgehend von dieser Erkenntnis kennzeichnen sich erfindungsgemäß hergestellte Dauermagnete durch einen aus Kleinstteilchen zu einem festen Körper vereinten Stoff, der ein Oxyd des dreiwertigen und ein Oxyd des zweiwertigen Eisens oder Magnetft sowie ein Oxyd des Kobalts in chemisch gebundenem Zustand, in fester Lösung oder inniger Mischung beider Zustände enthält.
• Die neuen Magnete zeichnen sich außer durch die bereits erwähnten Eigenschaften dadurch aus, daß weitere Oxydationen, insbesondere Korrosionen der Magnete, unmöglich sind. Den Magneten kann jede gewünschte Gestalt und Abmessung bei einfachster Herstellung erteilt werden, die den besonderen Vorzug besitzt, frei von jeglichen Werkstoffverlusten zu sein. Die Pole können an jeder gewünschten Stelle oder Fläche erzeugt werden.
• Eine besonders zweckmäßige Ausfiihrungsforni dcs Verfahrens zur Zierstellung #esinterter Dauermagnete ergibt sich, wenn der Dauermagnet ein die Sinterung der Bestandteile erleichterndes 'Metalloxyd, vorzugsweise Nickeloxyd, enthält. Während bei dein zuletzt genannten Verfahren beispielsweise in pulverförmigem "Zustand befindliche Oxyde des dreiwertigen und des zweiwertigen Eisens oder Magnetfit, im gleichen Zustand befindliche K:baltoxyde und die Sinterung erleichternde Metalloxyde, vorzugsweise Nickeloxyde, zu einem gewünschten Körper gew-ünschter Größe unter einer Presse geforint@ sowie bei etwa 6oo° C gesintert werden und der so erhaltene Formkörper magnetisiert wird, vereinfacht sich das zuerst genannte Verfahren dahin, daß in pulverförmigem Zustand befindliche Oxyde des dreiwertigen und des zweiwertigen Eisens oder Magnetfit sowie Oxyde des Kobalts zu einem Körper gewünschter Größe unter einer Presse mit einem Druck von etwa Zoo bis 300 at geformt werden und der die Oxyde nunmehr in chemisch gebundenem Zustand, in fester Lösung oder in inniger Mischung beider Zustände entlialtende Formkörper magnetisiert wird. Dabei können dein pulverförmigen Arbeitsgut vor dem Pressen Bindestoffe zugesetzt werden. Eine besonders starke Gütesteigerung der magnetischen Werte hat sich ergeben, wenn der Formkörper vor der Magnetisierung erhitzt wird. Die Erhitzung wird dabei zweckmäßig (entweder in einer inerten oder in einer reduzierenden Atmosphäre vorgeüonnnen:.
• Zum weiteren Verständnis der .Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen.
• Abb. i stellt die Ansicht auf einen einfachen, permanenten Magneten gemäß der Erfindung dar; Abb. 2 zeigt einen Querschnitt durch den in Abb. i dargestellten Magneten; Abb. 3 gibt die Ansicht auf einen Magneten, ähnlich dem der Abb. i und 2, mit anderer Polverteilung wieder; Abb. 4. zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung, um den in Abb. 3 dargestellten Magneten zu magnetisieren; Abb. 5 zeigt die Ansicht auf einen Hufeisenmagneten gemäß der Erfindung, dessen Pole an den inneren Seitenflächen der Schenkel liegen; Abb.6 stellt die Ansicht auf einen Stabmagneten. mit einer Mehrzahl von Polen dar, die auf verschiedene Stellen der Begrenzungsflächen verteilt sind.
• Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird pulverisierter Werkstoff, der ungefähr aus i 11o1 Ferrooxyd, ungefähr 2 Mol Ferrioxyd und ungefähr i Mo1 Kobaltoxyd im Zustand der festen Lösung oder chemischen Verbindung besteht, in irgendeine gewünschte Form und Abmessung gepreßt, z. B. zu einem einfachen Stabmagnet gemäß Abb. i und 2, wobei der Werkstoff unter einer geeigneten hydraulischen oder mechanischen Presse zusammengedrückt wird. Eine gewisse Menge Bindestoffe, wie z. B. Wasserglas, kann dein obencrwähnten Stoff nach Belieben zugefügt werden. Wenn keine Bindestoffe benutzt werden, inuß dabei der Verdichtungsdruck etwa Zoo bis 3oo at betragen, um gute Ergebnisse zu erzielen; der Preßdruck kann dagegen niedriger sein, wenn Bindestoffe benutzt werden. In beiden Fällen muß die Verdichtung soweit getrieben werden, daß die Teilchen fest miteinander vereinigt «-erden oder zur genügend innigen Berührung miteinander kommen. Nach der Verdichtung wird der agglomerierte Körper vorteilhaft bis zu einer Temperatur von ungefähr 6oo° C zur Erzielung einer Sinterung erhitzt.
• Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung können ungefähr 2,5Mol Ferrioxyd und i Mol Kobaltoxyd in gepulvertem Zustand miteinander gemischt, die Mischung in eine Form gebracht und die Mischung in der Foren erwärmt werden. Durch die Erwärmung wird der Werkstoff in eine chemische Verbindung oder feste Lösung bzw. Mischung umgewandelt und aut.;rdeni gesintert.
• Nimmt man die Erwärmung in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre, wie z. l3. in Wasserstoff, Kohlenoxyd usw., oder in einem evakuierten Gefäß vor, um die Oxyds tion des Materials zu verhindern oder einen Teil der Oxyde zu reduzieren, so wächst die Koerzitivkraft und die Remanenz des Magnetismus beträchtlich.
• Der so hergestellte Körper kann in bekannter Weise magnetisiert werden'. Es wird ein permanenter Magnet erhalten mit einer außerordentlich hohen Koerzitivkraft, die ungefähr fünfmal höher ist als bei Kolilenstofi-Stahl-Legierungen. Wird die 1Iagnetisierung bei erhöhten Temperaturen vorgenommen, so kann die Koerzitivkraft des Magneten weiterhin gesteigert werden, wie Versuche ergeben haben.
• In den Abb. i und 2 ist ein einfacher Stabmagnet i nach der Erfindung abgebildet. Bei ihm liegen die Nord- und Südpole 1V und S wie bei einem üblichem Stabmagneten verteilt. Der Stab i kann jedoch auf eine andere abweichende Art und Weise magnetisiert werden. Es können z. B. die Pole N und S auf derselben Seite des Stabes i erzeugt «erden (vgl. Abb.3). Um eine derartige Magnetisierung zu erreichen, wird eine llagnetisiervorrichtung nach Abb. 4, die aus einem Kern 2 und einer um ihn gewickelten Magnetspule 3 besteht, an den Stab i angelegt, wobei ihre Polflächen 4 und 5 finit den entsprechenden Teilen einer Seitenfläche des Stabes i in Berührung stehen, so daß Nord- und Südpole erhalten werden. Die Spule 3 wird von silier nicht dargestellten Gleichstromduelle gespeist, welche die erforderliche niagnetomotorische Kraft erzeugt.
• Mit Rücksicht auf die Tatsache, daß (hr neue Magnet eine außerordentlich hohe Koerzitivkraft hat, können bei ihm Nord- und Südpole an irgendeiner gewünschten Stelle oder Oberfläche gebildet werden (vgl. Abb. 3), wobei die Polarität dauernd aufrechterhalten bleibt. Abb. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Magneten, bei dem ein Hufeisenmagnet 6 seine Pole IV und S an .den inneren Seitenflächen der beiden Schenkelenden besitzt. In Ab. 6 ist ein Stabmagnet 7 abgebildet, der eine Mehrzahl von Nord- und Südpolen an den verschiedenen Stellen seiner Flächen aufweist.
• Die gepulverten Stoffe, die vorzugsweise benutzt werden, können auf einem der nachfolgend beschriebenen Wege erhalten werden.
• i. i Mol magnetisches Eisenoxyd FeO, Fe. 03, eine Verbindung von Ferrooxyd Fe O und F errioxyd Fe. 03 wird mit i Mol Ferrioxytl und i Mol I@obaltoxyd gemischt.
• 2. 1 Mol magnetisches Eisenoxyd und i Mo1 Kobaltferrit CoC, Fe=03 werden zusaminengemischt.
• 3. 1 Mol Kobaltoxyd und 2,5 Mol Ferrioxyd werden zusammengemischt, und i,5 1\lol 'des in der :Mischung enthaltenen F errioxyds «-erden zu magnetischem Oxyd reduziert, indem die Mischung in der Gegenwart von reduzierenden Gasen, wie z. B. Kohlenoxyd, Z`rasserstoff, Ammoniak, Methan usw., erhitzt wird. Die Reduktion kann durch Erhitzung der Mischung in einem inerten Gas, wie z. B. Stickstoff, bewirkt werden oder in einem evakuierten Gefäß. Eine Reduktion kann eintreten, weil die Partialspannung von Sauerstoff, der sich infolge des durch die Wärme hervorgerufenen Zerfalls des Ferrioxyds entwickelt, in Gegenwart von Kobaltoxyd nicht sehr niedrig ist.
• 4.. 1 Mol Kobaltnitrat-Co (_T03)= oder äquivalente Mengen eines anderen Kobaltsalzes und 2,5 11o1 Ferrioxyd oder 5 11o1 Ferrinitrat oder äquivalente 1-lengen eines anderen Ferrisalzes «-erden zusammengemischt und erhitzt, um die Nitrate oder andere Salze zum Zerfall zu bringen. Es werden 1,5 Mol des durch den Zerfall entstandenen Ferrioxyds dann in derselben Weise, wie für das unter 3 beschriebene Verfahren erläutert, reduziert.
• 5. 1 llol Kobaltoxyd und ; \1o1 Fcrrinitrat oderäquivalente Mengen eine, anderen Ferrisalzes werden gemischt und erhitzt, um die Nitrate oder andere Salze zum Zerfall zti bringen. Es werden 1,5 Mol des Ferrioxyds, (las beim Zierfall entstellt, später in derselben Weise reduziert, wie unter 3 erläutert. , Die so erhaltene Mischung wird bis auf eine Temperatur bis über 6oo° C erhitzt, bcvor sie in die Form gebracht wird, und in ' ;irren gepulverten Stoff verwandelt, der ungefähr aus i i\Iol Ferrooxyd, etwa :2 Mol Ferrioxyd und etwa i Mol Kobaltoxyd besteht, und zwar hauptsächlich im Zustand der festen Lösung oder chemischen Verbindung.
• Bei einem abgeänderten Verfahren wird die Mischung unmittelbar in die gewünschte Form gepreßt und in ihr auf über 6oo° C erhitzt, wie oben dargelegt. Das Material wird in eine chemische Verbindung oder -feste Lösung bzw- Mischung verwandelt und besteht aus ungefähr i Mol Ferrooxyd; etwa 2 Mol F errioxyd und etwa i Mol Kobaltoxyd.
• Es ist nicht nachteilig, wenn die obenerwähnten Werkstoffe Oxyde von Kupfer, Zink, Barium, Strontium oder Magnesium oder Mischungen dieser oder geringe Mengen von Verunreinigungen enthalten; es ist auch nicht nachteilig, daß sie geringe Mengen eines Salzes oder von Salzen der obengenannten Metalle enthalten, aber es ist vorteilhaft, die Mischung zu erhitzen., um diese Salze zum Zerfall zu bringen. Diese Oxyde oder Salze unterstützen die Bildung zusammenhängender Stoffkörper.
• Obgleich die Magnetisierung der zusammenhängenden Stoffkörper bei gewöhnlichen Temperaturen vorgenommen werden kann, ist es vorteilhaft, die Magnetisierung bei hohen Temperaturen, etwa bei 300° C, vorzunehmen, weil die Koerzitivkraft hierdurch anwächst. Eine Magnetisierung unter Erhitzung kann auch während des Sinterprozesses des Körpers bewirkt werden, besonders weil er nach der Sinterung noch heiß ist.
• Anstatt der Oxyde von Kobalt können Oxyde von Kobalt und Nickel benutzt werden. Um pulverisierte Stoffe zu erhalten, die aus Oxyden des Eisens, Kobalts und Nickels bestehen, können die obenerwähnten fünf Wege beschritten werden, wobei ein Teil des Kobalts durch Nickel ersetzt wird. Eine Mischung von i Mol magnetischen Oxyds, i Mol Ferrioxyd,'/2 Mol Kobaltoxyd und '1", 'L\Io1 Nickeloxyd kann ebenfalls benutzt werden. Das Mischungsverhältnis der Oxyde kann ebenfalls verändert werden. Die Zugabe des Nickeloxyds .erleichtert den Sinterungsprozeß und verbessert die mechanischen Eigenschaften des -.#lagiieten. Anstatt des Nickeloxyds können irgendwelche andere Metalloxyde, welche die Sinterung erleichtern, wie z. 13. Kupferoxyd, Zinkoxyd, Chromoxyd, Wolframoxyd usw., gleichfalls für denselben Zweck benutzt werden.
• Die gegebenen Beispiele dienen nur zur Erlä uterung der Erfindung; die Erfindung ist auf (licsv Beispiele nicht eingeschränkt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCIIE: i. Dauermagnet, gekennzeichnet ,durch einen aus Xleinstteilchen zu einem festen Körper vereinten Stoff, der ein Oxyd c1es dreiwertigen und ein Oxyd des zweiwertigen Eisens oder 'Magnetft sowie ein Oxyd des Kobalts in chemisch gebundenem Zustand, in fester Lösung oder in inniger Mischung beider Zustände enthält. a. Gesinterter Dauermagnet nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß er ein die Sinterung der Bestandteile erleichterndes Metalloxyd, vorzugsweise Nickeloxyd, enthält. 3. Verfahren zur Herstellung von Dauermagneten nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in pulverförmigem Zustand befindliche Oxyde des dreiwertigen und des zweiwertigen Eisens oder Magnetit sowie Oxyde des Kobalts zu einem Körper gewünschter Größe unter einer Presse mit einem Druck von etwa aoo bis 3oo at geformt und der die Oxyde nunmehr in chemisch gebundenem Zustand, in fester Lösung oder in inniger Mischung beider Zustände enthaltende Formkörper magnetisiert wird. Verfahren zur Herstellung von Datiermagneten nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daB in pulverförmigem Zustand befindliche Oxyde des dreiwertigen und des zweiwertigen Eisens oder Magnetit, im gleichen Zustand befindliche Kobaltoxyde und die Sinterung erleichternde 'Metalloxyde, vorzugsweise Nickeloxyde, zu einem Körper gewünschter Größe unter einer Presse geformt; bei etwa 6oo' gesintert und der so erhaltene Formkörper magnetisiert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und .4, dadurch gekennzeichnet, daß dem pulverförmigen Arbeitsgut vor dem Pressen Bindestoffe zugesetzt werden. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper vor der Magnetisierung erhitzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper in einer inerten Atmosphäre erhitzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper in einer reduzierenden Atmosphäre erhitzt wird.