DE815975C

DE815975C - Anisotroper Dauermagnet

Info

Publication number: DE815975C
Application number: DE1949815975D
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: 1951-08-02

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen anisotropen Dauermagnet, der aus einer Magnetlegierung auf Eisen basis besteht, und auf die Herstellung solcher Magnete mit besonders hohen Werten der Koerzitivkraft H_e und gleichzeitig hohen Werten der Remanenz B_r und der Güteziffer BH_max.

Ein Verfahren zur Herstellung eines anisotropen Dauermagnet, der aus einer Legierung auf Eisenbasis mit 6°/o bis n% Aluminium, 12% bis 20%

ίο Nickel und i6% bis 30% Kobalt besteht, die auch noch Kupfer oder Titan oder beide Elemente enthalten kann, ist bekannt; nach diesem Verfahren wird die Legierung während der Abkühlung von einer hohen Temperatur, z. B. 1200 ° C, zwecks magnetischer Härtung der Wirkung eines Magnetfeldes unterworfen, diese Wirkung wird vorzugsweise in wenigstens einem zwischen der Curietemperatur und etwa 150 ° C unterhalb dieser Temperatur liegenden Temperaturbereich ausgeübt, worauf noch eine Alterungsbehandlung zur Erzielung der günstigsten magnetischen Eigenschaften durchgeführt wird.

Nach der vorliegenden Erfindung enthält die Magnetlegierung auf Eisenbasis 6°/₀ bis ii°/₀ Aluminium, 10% bis 20% Nickel, 16% bis 30% Kobalt, 0,5% bis io°/₀, vorzugsweise o,5°/₀ bis 8%, Niob, ο bis 7% Kupfer, 0 bis 5% Titan und Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen und gegebenenfalls kleineren 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, Tantal und Silicium. Zur Erhaltung eines anisotropen dauermagnetischen Materials wird die Le-

gierung der Wirkung eines Magnetfeldes unterworfen unter Kühlung in einem Temperaturbereich von oberhalb der Curietemperatur, vorzugsweise oberhalb 1200° C, bis etwa 600 ° C mit einer Kühlgeschwindigkeit, die zwischen 0,5° C und 15 ° C je Sekunde liegen kann, worauf eine Alterungsbehandlung bei etwa 600° C erfolgt. Die so behandelte Legierung ist anisotrop und nach darauffolgender Magnetisierung in einer Richtung parallel zur Richtung des während der ίο Kühlung verwendeten Magnetfeldes ist ein Magnet mit einem hohen Wert der Koerzitivkraft H_e und gleichzeitig hohen Werten der Remanenz B_r und der Güteziffer BH_max vorhanden.
Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß die Legierungen in einer Gußform zum Erstarren gebracht werden, der praktisch nur in der Richtung Wärme entzogen wird, die parallel zur gewünschten magnetischen Achse liegt. Vor dem Zustandekommen der vorliegenden Erfindung wurden hohe Koerzitivkräfte gewöhnlich in Eisen-Nickel-Aluminium-Kobalt-Legierungen durch einen zusätzlicher. Gehalt an Titan erhalten, welches aber den infolge der gerichteten Erstarrung der Legierung auftretenden Wuchs von Stengelkristallen stört. Bei den Legierungen nach der vorliegenden Erfindung aber lassen sich eine hohe Koerzitivkraft, z. B. wenigstens 750 Oersted, und eine sehr hohe Güteziffer BH_max, z. B. zwischen 6 χ io^e und 7 X io^e Gauß χ Oersted, erhalten, ohne daß der Wuchs von Stengelkristallen gestört wird.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ergab eine Legierung auf Eisenbasis mit 8% Aluminium, i3°/₀ Nickel, 25% Kobalt, 3°/₀ Kupfer und 2,5% Niob, nach einer Kühlung von 1250° C auf 600 ° C mit einer mittleren Geschwindigkeit von 1 ° je Sekunde in einem Magnetfeld von 3000 Oersted und darauffolgender Alterungsbehandlung während 32 Stunden bei 580 ° C eine Remanenz B_r von 12 200 Gauß, einen BH_max-Wert von 5,20x10* Gauß X Oersted und eine Koerzitivkraft H_e von 730 Oersted. Wenn diese Legierung derart gegossen wird, daß das Probestück aus Stengelkristallen mit (100) Richtung parallel zur magnetischen Achse besteht, kann ein B/7_maJe-Wert zwischen 6,0 X io^e und 7,0 χ io^e Gauß χ Oersted sowie eine Koerzitivkraft H_e größer als 750 Oersted erhalten werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wurde eine Legierung auf Eisen basis mit 8°/₀ Aluminium, 13% Nickel, 25% Kobalt, 1,5% Niob und i°/₀ Titan auf gleiche Weise behandelt wie oben angegeben, ohne daß Stengelkristalle erzeugt wurden, und es ergab sich eine Remanenz B_r von 10 600 Gauß, ein J5H_max-Wert von 4,05 X io^e Gauß χ Oersted und eine Koerzitivkraft H₀ von 795 Oersted.

Weitere typische Beispiele von Zusammensetzungen und Eigenschaften von Magneten nach der Erfindung sind in nachstehender Tabelle angegeben. In jedem Falle wurde die Legierung in einer Sandform gegossen, von 1300 ° C bis auf 600 ° C mit einer mittleren Geschwindigkeit von 1,1 ° C je Sekunde in einem Magnetfeld von 3000 Oersted gekühlt und darauf durch er

neute Erhitzung auf 585 ° C während 64 Stunden gealtert.

Nb	Al	Ni	Ko	Ku	B_r	BH	max	H_c
5	8	13	25	3	9700	3.5 X	IO^li	750
b	7	13	25	4	94ΟΟ	3.2 X	IO¹¹	755
7	8	13	25	3	860O	2,4 X	IO"	800
9.5	7	13	25	4	76ΟΟ	2,2 x	I0⁽ⁱ	760

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anisotroper Dauermagnet, bestehend aus einer Eisenlegierung mit 6°/₀ bis ii°/₀ Aluminium, io°/₀ bis20% Nickel, 16% bis 30% Kobalt, 0,5% bis io°/o Niob und Verunreinigungen.

2. Anisotroper Dauermagnet, bestehend aus einer Eisenlegierung nach Anspruch 1, deren Niobgehalt 0,5% bis 8% beträgt.

3. Anisotroper Dauermagnet, bestehend aus einer Eisenlegierung nach Anspruch 1 oder 2, die jedoch noch bis 7°/₀ Kupfer und/oder bis 5% Titan und/oder kleinere Mengen eines oder mehrerer der Elemente Wolfram, Chrom, Molybdän, Vanadin, Zirkon, Calcium, Cer, Tantal und Silicium enthält.

4. Anisotroper Dauermagnet nach einem der Ansprüche ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenlegierung eine vorherrschende Kristallorientierung in der (100) Richtung aufweist.

5. Verfahren zur Anfertigung eines anisotropen Dauermagnets nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung während der Abkühlung von einer hohen Temperatur,

z. B. 1200° C bis 1300⁰C, wobei der Curiepunkt durchschritten wird, dem Einfluß eines Magnetfeldes unterworfen wird, worauf eine einzige Alterungsbehandlung, z. B. bei etwa 600 ° C, stattfindet.

6. Verfahren zur Anfertigung eines anisotropen Dauermagnets nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in eine Form gegossene Magnetlegierung unter Verhältnissen zum Erstarren gebracht wird, unter denen in praktisch nur der Richtung Wärme entzogen wird, die parallel zur gewünschten magnetischen Achse ist, wobei die Legierung der Wirkung eines sich in der erwähnten Richtung erstreckenden Magnetfeldes unterworfen und hierbei von oberhalb des Curiepunktes bis auf etwa 600⁰C abgekühlt wird, worauf eine Alterungsbehandlung bei etwa 600 ° C durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet schließlich in Richtung des während der Kühlung verwendeten Magnetfeldes magnetisiert wird.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 707 516.
Elektrotechnik und Maschinenbau, 18. 12. 1942, Seite 538.
Nature, 1938, Seite 209.