DE7519258U - Mit mindestens einem eisenkoerper verbundener seco tief 5 -permanentmagnet - Google Patents
Mit mindestens einem eisenkoerper verbundener seco tief 5 -permanentmagnetInfo
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Description
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Ka/dh
ί'. !·"'.'. Ak t. ί en.-'.onc 1 lsoha f t Brown, Boveri ä Cie., Baden (Schweiz)
Mit mindestens einem Cisenkörper verbundener SECor -Permanent- magnet und Verfahren zur Herstellung eines solcnen Peimaner.t niagne ten.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mit mindestens
einem Eisenkörper verbundenen SECo -Permanentmagneten und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Permanentmagneten.
r-Permanentmagnete, wobei SE mindestens eines der Elemente
der Ordnungszahlen 58 - 71 des periodischen Systems bezeichnet, haben aufgrund ihrer ungewöhnlich hohen Koerzitivfeldstärke und
Remanenz bei der Herstellung von Motoren, magnetischen Lagern und Kupplungen wie auch beim Bau von Wanderfeldröhren eine
grosse Bedeutung erlangt. Bei allen diesen Anwendungen müssen
die Permanentmagnete auf Eisenlegierungen angebracht werden.
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Aus der DT-PS 852 585 ist beispielsweise ein Dauermagnetkörper mit angesinterter Weicheisenschicht bekannt, jedoch lässt sich
ein solcher Körper nur bei Temperaturen herstellen, welche oberhalb der für SECo^-Permanentmagnete verträglichen Temperatur
liegen. Versuche der Anmelderin, den SECOg-Permanentmagneten mit dem Eisenkörper durch Weichlöten zu verbinden, verliefen
nicht erfolgreich, da die beim Weichlöten verwendeten chemisch aktiven Flussmittel mit dem Magnetmaterial reagieren
und die Festigkeit der Verbindungsstelle und die magnetischen Eigenschaften des Permanentmagneten nach dem Löten erheblich
herabsetzen. Auch das von der Anmelderin in Versuchen durchgeführte Verkleben von Permanentmagnet und Eisenkörper ist
nicht besonders vorteilhaft, da ein derart gefertigtes Werkstück ohne nachteilige Auswirkungen auf seine mechanische
Festigkeit höchstens auf 100 bis 200°C erhitzt werden kann. Verlötete SECo^-Permanentmagnete hoher mechanischer Festigkeit
sind aus der DT-OS 2 340 018 bekannt, wurden jedoch in einem Verfahren hergestellt, welches ausschliesslich zum Verbinden
gleichartiger magnetischer Werkstoffe konzipiert wurde.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen mit einem Eisenkörper
verbundenen SECo5-Permanentmagneten zu schaffen, welcher auch
bei Temperaturen oberhalb 100 C seine mechanischen und magnetischen Eigenschaften beibehält, und darüber hinaus in einem
einfachen Verfahren in wirtschaftlicher Weise herzustellen ist.
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Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,
dass zwischen Permanentmagnet und Eisenkörper eine metallische Zwischenschicht vorgesehen ist, welche sowohl mit dem Permanentmagneten
als auch mit dem Eisenkörper hartverlötet ist. Das
erfindungsgenvi3se Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass
die zu verbindenden Teile mit mindestens einer Lötfläche versehen, und die Lötflächen mit mindestens einer Zwischenschicht belegt werden, und dass das aus Permanentmagnet, Zwischenschicht und Eisenkörper zu erstellende Werkstück fixiert und
unter Schutzgas bei Temperaturen oberhalb 600 C verlötet wird.
erfindungsgenvi3se Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass
die zu verbindenden Teile mit mindestens einer Lötfläche versehen, und die Lötflächen mit mindestens einer Zwischenschicht belegt werden, und dass das aus Permanentmagnet, Zwischenschicht und Eisenkörper zu erstellende Werkstück fixiert und
unter Schutzgas bei Temperaturen oberhalb 600 C verlötet wird.
Ein derart mit dem Eisenkörper verbundener SECo.-Permanentmagnet
behält nicht nur seine magnetischen Eigenschaften bei, sondern ist an der Lötstelle auch so fest mit dem Eisenkörper
verbunden, dass bei starker mechanischer Belastung selbst bei Temperaturen oberhalb 2000C nicht die Lötstelle, sondern der
spröde Permanentmagnet aufbricht. An der Lötstelle treten
keine korrosiven Rückstände auf. Dünne an den Lötflächen auftretende Oberflächenoxidschichten werden ohne nachteilige
Folgen direkt in die Lötverbindung eingebaut.
spröde Permanentmagnet aufbricht. An der Lötstelle treten
keine korrosiven Rückstände auf. Dünne an den Lötflächen auftretende Oberflächenoxidschichten werden ohne nachteilige
Folgen direkt in die Lötverbindung eingebaut.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert, welche teilweise durch eine Figur vereinfacht wiedergegeben werden. Hierbei zeigt die Figur das
Schnittbild eines auf einen Weicheisenkörper aufgelöteten
SmCo1.-Permanentmagneten.
Schnittbild eines auf einen Weicheisenkörper aufgelöteten
SmCo1.-Permanentmagneten.
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In der Figur bedeuten die Bezugszahlen 1 einen in einem pulverjnetallurgischen
Sinterverfahren hergestellten, eine SmCo1--Legierung
enthaltenden Permanentmagneten und 2 einen Weicheisenkörper, etwa den Polschuh einer elektrischen Maschine.
3 bezeichnet eine Lötfolie aus Silber oder Kupfer, 4 und 5 deuten eine auf dem Permanentmagneten 1 und eine iuf dem
Weicheisenkörper 5 eingeschliffene Lötfläche an. Permanentmagnet
1, Wcicheisenkörpsr 2 und Zwischenschicht 3 bilden das Werkstück 6.
I. Beispiel:
Um ein Werkstück 6 zu erstellen, werden zunächst am Permanentmagneten
1 und am Weicheisenkörper 2 Lötflächen 4 und 5, etwa
mit Hilfe einer Polierscheibe, eingeschliffen und anschliessend mit einem organischen Lösungsmittel, etwa Aceton oder Aethanol,
gereinigt. Permanentmagnet 1 und Weicheisenstück 2 werden unter Zwischenlegen einer ca. 50 u dicken Lötfolie 3 aus Silber oder
Kupfer an den Lötflächen 4 und 5 zusammengefügt und in einer
nicht dargestellten Halterung; wie sie etwa aus der DT-OS 2 340 018 bekannt ist, fixiert. Werkstück 6 und Halterung
werden zunächst in die Kühlzone eines mit Schutzgas beschickten Sinterofens eingegeben, dessen Glühzone etwas höher als die
Schmelztemperatur der verwendeten Lötfolie, bei Kupfer also auf ca. 1085°, bei Silber auf ca. 965°C, aufgeheizt wird. .
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Durch Einbringen des Werkstückes in die Glühzone wird der kptvorgang eingeleitet, welcher üblicherweise ca. 10 Minuten
dauert. Je nach Glühtemperatureinstellung, Grosse des Werkstückes und Lötfolienmaterial kann die Lötzeit jedoch beträchtlichen
Schwankungen unterliegen.
Nach Beendigung des Lötvorganges wird das Werkstück 6 in der
Kühlzone des Sinterofens rasch abgekühlt. Eine anschliessende bis zu drei Stunden dauernde Wärmebehandlung des Werkstückes
bei Temperaturen zwischen 850 und 9 50 C ist besonders vorteilhaft,
da hierdurch die magnetischen Eigenschaften des Permanentmagnetes erheblich verbessert werden.
Die Festigkeit des gelöteten Werkstückes ist so hoch, dass bei mechanischen Belastungen, etwa bei Beanspruchung auf
Biegung oder Scherung, selbst noch bei Temperaturen oberhalb 200 C nicht die Lötstelle, sondern das spröde Permanentmagnetmaterial
aufbricht. Dieses Ergebnis beruht nicht nur cuf der bereits aus der DT-OS 2 340 018 bekannten Legierungsbildung
im Grenzbereich der Lötfolie 3 und des Permanentmagneten 1, sondern ist insbesondere auch auf die Bildung einer Eisen-Kupfer-
bzw. Eisen-Silber-Legierung im Grenzbereich zwischen Lötfolie 3 und Weicheisenkörper 2 zurückzuführen. Während
sich der poröse Permanentmagnet 1 schon bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur der Lötfolie 3 legiert, er-
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folgt das Legieren des Weicheisens 2 mit der Lötfolie 3 erst bei der Schmelztemperatur derselben. Nach Abkühlen des Werk-Stückes
bildet sich eine feste Verbindungsschicht aus» deren Schichtdicke jedoch nicht oberhalb 50 ix liegen sollte. In
einer Anzahl von Versuchen wurde nämlich festgestellt, dass Lötfolien 3, deren Dicke 50 yu nicht übertreffen, Werkstücke
mit den besten mechanischen und magnetischen Eigenschaiten
ergeben.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Lötschicht
3 galvanisch auf der Lötfläche 5 des Weicheisenkörpers aufgetragen. Auch hierbei sollte die Lötschicht nicht
dicker als 50 ja sein. Das Verlöten des Werkstückes erfolgt
nun üblicherweise in derselben Weise wie beim Zwischenlegen einer Lötfolie, d.h. bei einer Temperatur knapp oberhalb
der Schmelztemperatur der Lötschicht, bei einer kupfernen Lötschicht also bei 1085 C. Bei Permanentmagneten, welche
keine so hohen Temperaturen vertragen, ist es jedoch auch möglich, bei einer niedrigeren Löttemperatur eine feste
Verlötung des Werkstückes zu erreichen. Mit einer kupfernen Lötschicht genügen bereits 1040 C Löttemperatur, um ein
mechanisch hochwertiges Werkstück zu erstellen, da einerseits bei dieser Temperatur bereits eine Legierungsbildung
zwischen dem Kupfer des Lötmaterials und dem Metall des Per-
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_ 7
manentmagneten, etwa CeMM, einsetzt und andererseits das
Knüpfer der Lötfolie durch das galvanische Auftragen auf die
Lötfläche des Weicheisenkörpers bereits so innig damit verbunden ist, dass schon vor Erreichen der Schmelztemperatur
des Kupfers eine Verlötung stattfindet.
Die Erfindung ist nicht nur auf SmCo1.- oder CeMMCo -Magnete
beschränkt. Sie erstreckt sich auch auf andere SECo -Legierungen
enthaltende Permanentmagnete, wobei SE für eines oder mehrere der Elemente mit den Ordnungszahlen 58 - 71 steht.
Der Eisenkörper 2 kann ausser aus Weiche_sen auch aus eisenhaltigen Legierungen bestehen, selbstverständlich ist dabei
aber zu beachten, dass er denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Permanentmagnet aufweist. Neben Kupfer und
Silber sind auch Gold, Nickel oder Zinn für sich al]ein oder in Legierung miteinander als Lötschichten zu verwenden. Als
Legierungen sind insbesondere Cu Au (70/30), Cu Au Ni (62/ 35/3), Cu Au (62,5/37,5), Cu Ag (95/5), Au Ni (82/18), Cu Sn
Ag (85/8/7), Cu Au Ag (55/42/3), Au Cu Ag (58/40/2), Cu Ag (60/40), Au Cu Ag (75/20/5), Au Cu (81,5/18,5) zu empfehlen,
wobei sich die in Klammern gesetzten Zahlenangaben auf das Gewichts verhältnis der betreffenden Lcgierunp.skomponenten beziehen.
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Claims (1)
- - 8 - 72/75Schutzansprüche1. Mit mindestens einem Eisenkörper verbundener SECo,_-Permanentmagnet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Permanentmagnet (1) und Eisenkörper (2) eine metallische Zwischenschicht (3) vorgesehen ist, welche sowohl mit dem Permanentmagneten (1) als auch mit dem Eisenkörper (2) hartverlötet ist.2. SECo--Permanentmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) aus mindestens einem der
Metalle Cu, Ag, Au, Ni und Sn besteht oder mindestens eines derselben enthält.3. SECo--Permanentmagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) mindestens eine der nachfolgend aufgezählten Legierungen enthält:Cu Au (70/30)Cu Au Ni (62/35/3)Cu Au (62,5/37,5)Cu Ag (95,5)Au Ni (82/18)Cu Sn Ag (85/8/7)7519251 24.0177- 9 - 72/75Cu Au Ag (55M2/3)Au Cu Ag (58/Ί0/2)Cu Ag (60/40)Au Cu Ag (75/20/5)Au Cu (81,5/18,5)wobei sich die in Klammern gesetzten Zahlenangaben auf das Gewichtsverhältnis der betreffenden Legierungskomponenten beziehen.U. SECo -Permanentmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) höchstens 50 /U dick ist.5. SECo,.-Permanentmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pulvermetallurgisch gesinterte Permanentmagnet (1) SmCo1. und/oder CeMMoc enthält und der Eisenkörper 5 5(2) aus Weicheisen besteht.BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.7519251 2U177
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