DE809440C

DE809440C - Anisotroper Dauermagnet

Info

Publication number: DE809440C
Application number: DE1949P0054872
Authority: DE
Inventors: William Thomas Dean; John Viney Harding
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1948-09-16
Filing date: 1949-09-14
Publication date: 1951-07-30
Also published as: GB660591A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 30. JULI 1951

p 54872 äVI a 118 d D

sind als Erfinder genannt worden

Anisotroper Dauermagnet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen anisotropen Dauermagnet, der aus einer Magnetlegierung auf Eisenbasis besteht, und auf die Herstellung solcher Magnete mit besonders hohen Werten der Koerzitivkraft (H _c) und gleichzeitig hohen Werten der Remanenz (B_r) und der Güteziffer (BH) _max.

Ein Verfahren zur Herstellung eines anisotropen Dauermagnets, der aus einer Legierung auf Eisenbasis mit 6 bis ii°/o Aluminium, 12 bis 20% Nickel und 16 bis 30°/₀ Kobalt besteht, die auch noch Kupfer oder Titan oder beide Elemente enthalten kann, ist bekannt. Dabei wird die Legierung während der Abkühlung von einer hohen Temperatur (z. B. 1200⁰C) zwecks magnetischer Härtung der Wirkung eines Magnetfelds unterworfen, vorzugsweise wenigstens in einem Temperaturbereich zwischen der Curietemperatur und etwa 150 ° C unter dieser Temperatur, worauf ein Alterungsverfahren zur Erzielung der günstigsten magnetischen Eigenschaften durchgeführt wird.

Nach der Erfindung enthält die Dauermagnet- so legierung auf Eisenbasis außer Eisen noch 6 bis ii°/₀ Aluminium, 10 bis 20% Nickel, 16 bis 30% Kobalt, ο bis 10% Niob, 0,5 bis I2°/_O Tantal, ο bis 7% Kupfer, ο bis 5°/₀ Titan und die üblichen Verunreinigungen und gegebenenfalls geringe Mengen, z. B. weniger als insgesamt 1% und nicht mehr als je 0,5%, mindestens eines der Elemente Wolfram, Chrom, Molybdän, Vanadin, Zirkon, Calcium, Cer und Silicium. Im allgemeinen ist die Tantalmenge nicht größer als io°/₀ und die günstigsten Ergebnisse werden erhalten, wenn die Tantalmenge weniger als 8°/_e beträgt. Die Magnetlegierung nach der Erfindung spricht auf die Behänd-

lung an, welcfie im Vorgijhenden beschrieben ist. Gemäß dieser Behandlung wird die Legierung nach der Erfindung der Wirkung eines Magnetfelds unterworfen unter Kühlung in einem Temperaturbereich von oberhalb des Curiepunktes, Vorzugsweise über 1200° C, bis etwa 6oo° C mit einer Kühlgeschwindigkeit, die zwischen 0,5 und 15⁰C je Sekunde liegen kann, worauf eine Alterungsbehandlung bei etwa 600⁰C durchgeführt wird. Die auf diese Weise behandelte Legierung ist anisotrop, und nach darauffolgender Magnetisierung in einer Richtung parallel zur Richtung des während der Kühlung verwendeten Magnetfelds wird ein hoher Wert der Koerzitivkraft (H_c) und gleichzeitig hohe Werte der Remanenz (B _r) und der Güteziffer (BH)₁₁₄, erhalten.

Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht in der Erstarrung der Legierungen in einer Gußform, bei der Wärme praktisch nur in der Richtung, die parallel zur gewünschten magnetischen Achse liegt, entzogen wird. Vor dem Zustandekommen der vorliegenden Erfindung wurden hohe Koerzitivkräfte gewöhnlich in Eisen-Nickel-Aluminium-Kobalt-Legierungen durch einen zusätzlichen Gehalt an Titan erhalten, welches aber den infolge der Richtungs-

»5 erstarrung der Legierung auftretenden Wuchs der Stengelkristalle stört. Bei der Legierung nach der Erfindung aber kann eine hohe Koerzitivkraft, z. B. wenigstens 850 Oersted, und eine hohe Güteziffer (BH),,,,,, ohne Störung des Stengelkristallwuchses erhalten werden.

Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung enthält eine Legierung auf Eisenbasis 8% Aluminium, 13% Nickel, 25% Kobalt, 3,5% Kupfer und 5% Tantal. Nach einer Behandlung durch Kühlung von 1250 auf 600 ° C mit einer mittleren Geschwindigkeit von 1⁰C je Sekunde in einem Magnetfeld von 3000 Oersted und darauffolgender Alterungsbehandlung während 32 Stunden bei 580 ° C, hat das erhaltene anisotrope Magnetmaterial eine Remanenz (B_r) von 11200 Gauß, einen (BH)_-^-WeTt von 4,65 χ ίο⁶ Gauß X Oersted und eine Koerzitivkraft (H_c) von 820 Oersted. Wenn diese Legierung unter Stengelkristallbildung gegossen wird, wobei der Kristall mit der (100) Richtung parallel zur magnetischen Achse orientiert ist, wird der (BH)(^_x-WeIi; bis zwischen 6,0 χ io* und 7,0 χ 10· Gauß χ Oersted und die Koerzitivkraft (H _c) auf einen Wert höher als 850 Oersted erhöht.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält eine Legierung auf Eisenbasis 8°/₀ Aluminium, 13% Nickel, 25% Kobalt, 3% Kupfer, 3% Tantal und i°/₀ Titan. Nach Härtung in einem Magnetfeld und Alterung wie in der ersten Ausführungsform angegeben, ohne daß Stengelkristalle auftreten, ergibt die Legierung der zweiten Ausführungsform ein aniostropes Magnetmaterial mit einer Remanenz (B_r) von 10 000 Gauß, einer Güteziffer (BH)₁^_x von 3,85 χ 10· Gauß χ Oersted und einer Koerzitivkraft (H₄.) von 790 Oersted.

Bei einer dritten Ausführungsform, nach der Erfindung enthält die Legierung auf Eisenbasis 8°/₀ Aluminium, 13% Nickel, 25% Kobalt, 3% Tantal und i,5°/o Niob. Nach Härtung in einem Magnetfeld und Alterung unter gleichen Verhältnissen wie' bei - Sien ersten zwei Ausführung sformen hat das erhaltene anisotrope Magnetmaterial eine Remanenz (B _r) von 11500 Gauß, einer Güteziffer (BH)^₁₁ von 4,55 X io^e Gauß χ Oersted und eine Koerzitivkraft (H_c) von 770 Oersted.

Bei einer weiteren Ausführungsform enthält die Legierung auf Eisen basis die gleichen Mengen Aluminium, Nickel, Kobalt, Kupfer, Tantal und Niob wie die dritte Ausführungsform, aber außerdem 1 °/„ Titan. Nach einer Härtungs- und Alterungsbehandlung wie vorstehend beschrieben sind die Remanenz (B _T) 800 Gauß, die Güteziffer (BH) _max 4,05 X io^e Gauß X Oersted und die Koerzitivkraft (HJ 790 Oersted.

Weitere typische Beispiele von Zusammensetzungen und Eigenschaften von Magneten nach der Erfindung sind in der Tabelle angegeben.

Ta Al Ni Co Cu

Br

(BH),

13 25 3 11 750 4,9 χ io⁶ 750 7-5 14 25 3 9 750 3,2 χ io^e 775 8 15 : 25 3 9 250 3,0 χ io⁶ 780

In jedem Falle wurde die Legierung in eine Sandform gegossen, von 1300 bis 600 ° C mit einer mittleren Geschwindigkeit von i,i ° je Sekunde in einem Magnetfeld von 3000 Oersted gekühlt und während 64 Stunden bei 585 ° C wieder erhitzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Anisotroper Dauermagnet, bestehend aus einer Eisenlegierung mit 6 bis ii°/₀ Aluminium, 10 bis 20°/o Nickel, 16 bis 30% Kobalt, 0,5 bis 12% Tantal und Verunreinigungen..

2. Anisotroper Dauermagnet, bestehend aus einer Eisenlegierung nach Anspruch 1, deren Tantalgehalt nicht höher ist als io°/₀.

3. Anisotroper Dauermagnet, bestehend aus einer Eisenlegierung nach Anspruch 2, deren

. Tantalgehalt weniger als 8°/₀ beträgt.

4. Anisotroper Dauermagnet, bestehend aus einer Eisenlegierung nach einem der Ansprüche ι bis 3, die jedoch noch bis io°/₀ Niob- und/oder bis 7% Kupfer und/oder bis 5% Titan und/oder geringe Mengen mindestens eines der Elemente Wolfram, Chrom, Molybdän, Vanadin, Zirkon, Calcium, Cer und Silicium enthält.

5. Anisotroper Dauermagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Eisenlegierung eine Kristallorientierung in der (100) Richtung vorherrscht. '

6. Verfahren zur Herstellung eines-anisotropen Dauermagnets nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung während der Abkühlung von einer hohen Temperatur (z. B. 1200 bis 1300⁰ C), wobei der Curiepunkt durch- iao schritten wird, dem Einfluß eines Magnetfelds unterworfen wird, worauf eine einzige Alterungsbehandlung, z. B. bei etwa 600 ° C, stattfindet.

7. Verfahren zur Herstellung eines anisotropen Dauermagnets nach Anspruch 5, dadurch gekenn- ias zeichnet, daß die in eine Form gegossene Magnet-

legierung unter Verhältnissen zum Erstarren gebracht wird, unter denen Wärme in praktisch nur der Richtung, die parallel zur gewünschten magnetischen Achse liegt, entzogen wird, wobei die Legie^ rung der Wirkung eines sich in der erwähnten Richtung erstreckenden Magnetfelds unterworfen und hierbei von oberhalb des Curiepunkts bis etwa 600 ° C abgekühlt wird, worauf eine Alterungsbehandlung bei etwa 600 ° C durchgeführt wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines anisotropen Dauermagnets, nach dem Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierung in Richtung des während der Kühlung verwendeten Magnetfelds vorgenommen wird.

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