DE847295C - Anisotroper, durch Sintern hergestellter Dauermagnet - Google Patents

Description

• Anisotroper, durch Sintern hergestellter Dauermagnet 1)ic I:i-fnidtitig betrifft gesinterte anisotrope Aluniinittm- N ickel-Kol)alt-lragiiet-Legierutigen und bezieht sich ini besonderen auf derartige gesinterte zirkonlialtige 1Magnete, deren (f@/l)max-@`Verte den mit den besten gegossenen Magneten erzielbaren Wertete entsprechen oder nahekommen.
• Isotrope Magnete bekannter Art enthalten Eisen, Nickel und Aluminium als Grund- oder Hauptbestandteile. Es ist bekannt oder schon vorgeschlagen worden, andere Elemente, wie Kobalt, Kupfer, Titan, Silicium. Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Schwefel und andere Stoffe entweder zur Änderung oder zur Steigerung der physikalischen oder magnetischen oder sowohl der physikalischen als auch. der niaänetisclieit Eigenschaften der Legierungeie zuzusetzen. Mancherlei derartige magnetische Legierungen hat nian schon in gegossener uni in gesinterter Form hergestellt, und es hat sich dabei, sofern man die richtigen Maßnahmen zur Verhinderung einer Oxydation des Aluminiums und anderer hoch oxydierbarer Bestandteile bei der Erzeugung der gesinterten Produkte anwendet, ergeben, da13 von den meisten Legierungen die gesinterten Produkte die gleichen oder ungefähr die gleichen magnetischen Eigenschaften wie die gegossenen Produkte gleicher Zusammensetzung aufweisen.
• Eine weitere bereits bekannte Entwicklung auf dem Gebiet der Eisen-Aluminium-Nickel-Magnete stellt die Erfindung dar, daB gewisse gegossene Nickel Aluminium-Eisen-Legierungen mit einem Gehalt an Kobalt von 16 bis 30'/0, ani Nickel von 12 bis 20 0%o und an Aluminium von 6 bis i i %, wenn sie in einem magnetischen Feld einer Hitzebehandlung unterworfen, werden, in einer Richtung, anisotrol>. (BH).",-Werte zeigen, die mindestens um 5o % und im allgemeinen uxn über ioo % höher sind als hei den nämilichen Legierungen mit nach allen Richtungen, isotrop, in wesentlichen gleichen magnetischen Eigenschaften. Als Ergebnis dieser Erfindung sind nunmehr im Handel gegossene Eisen-Alttminium-Nickel-Älagnete mit den folgenden magnetischen Mindesteigenschaften erhältlich: H an der Spitze der Magnetisierungskurve . 2 ooo Orsted 13 an der Spitze der Magnetisierungskurve . 15 70o Gauß Koerzitivkraft Hc ....... 575 örsted Remantes Br . . . . . . . . . . . 12 ooo Gauß (13H)max....@........ 4,5Xio0 Gauß-Örsted.
• j? in gegossener Magnet mit diesen ausgezeichneten magnetischen Werten bestehlt aus einer Legierung mit etwa 8% Aluminium, 14% Nickel, 24% Kobalt, 3% Kupfer und im Rest hauptsächlich Eisen; die besonders günstigen magnetischen Eigenschaften werden durch eine Wärme- und. eine anschließende Kältebehandlung der Legierung in einem magnetischen Feld mit darauf folgender Magnetisierung in einer der Richtung des magnetischere Feldes bei der Kältebehandlung entsprechenden Richtung erzielt. Auf Grund der außergewöhnlichen magnetischen Güte dieser gegossenen Legierung und der bekannten Vorteile der von Pulvern ausgehen(ienmetallurgischen Verfahren hat man schon vielfach versucht, eine Verdoppelung dieser magnetischen Eigenschaften hei einer gesinterten Magnetlegierung zu erreichen.
• 1n Abweichung von dem isotropen Typ von Eisen-Aluminium-Nickel-Legierungen hat sich gezeigt, daß eine einfache Verdoppelung der chemischen Zusaininensetzun.g des anisotropen gegossenen Legierungstyps hei einem gesinterten Produkt nicht zu einem sehr befriedigenden Dauermagnet führt. Es scheint, daß mancherlei andere Faktoren vorhanden sind, welche die Wirksamkeit der magnetischen Feldbehandlung hinsichtlich der Umwandlung der Legierung in einen höherwertigen, eine vorteilhafte 1?nergiequelle darstellenden Körper beeinflussen.
• Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststellung, daß ein ariiisotroper gesinterter Magnet auch dadurch erhalten werden kann, daß man Zusätze von Zirkon zu den für die Herstellung gegossener anisotroper Magnete verwendeten Zusammen setzungen zugibt. Das Zirkon scheint die gleiche Wirkung in den gesinterten. Legierungen wie das Titan auszuüben, obgleich im allgemeinen an Gewicht nur ungefähr halb soviel Zirkon erforderlich ist, um die gleichen magnetischen Eigenschaften in der fertig behandelten gesinterten Legierung zu erreichen.
• Die Anwesenheit von Zirkon in dem gesinterten Produkt macht anscheinend die Behandlung mit dem magnetischen Feld wirkungsvoller hinsichtlich der Erzielung eines hohen, die Energie bestimmenden Produktes von B und H, d.. h. eines hohen BH-Produktes, das als Kriterium für den Vergleich von Dauermagnetlegierungen gilt. Außerdem wird, wie sich gezeigt hat, dadurch, daß man kleinere Gewichtsmengen von Zirkon als von Titan verwendet. um einen Körper mit gleichwertigen-magnetischen Eigenschaften zu erhalten, die Neigung der gesintertem Masse zur Oberflächenoxydation und Verzerrung verringert.
• Die gesinterten Magnete nach der Erfindung sind in der Hauptsache durch einen Gehalt an Zirkon von mindestens 0,i5 bis etwa 1,25%, in der Regel von 0,3 bis 1,0%, gekennzeichnet. Die Erfindung kann bei den verschiedenen bekannten anisotropen Magnetlegierungen mit einem Gehalt an Kobalt von 16 bis 30111o, an Nickel von 11 bis 20% und an Aluminium von 6 bis i i % breite Anwendung finden. Vorzugsweise kommen erfindungsgemäß gesinterte Magnete in Betracht, w-elclie 7,5 bis 9 % Aluminium, 0,3 bis o,8 % Zirkon, 22 bis 26 % Kobalt, 2 bis ,4 0/0 Kupfer, 13 bis i5 % Nickel und als Rest in, der Hauptsache Eisen, abgesehen von etwaigen Verunreinigungen, enthalten. Kleine Mengen von "Titan in einem ungefähr 1,2,5% nicht überschreitendem Prozentsatz können den gesinterten Legierungen nach der Erfindung zugefügt sein, und (las in den Legierungen vorhandene Titan kann in seiner Wirkung als Ersatz eines Teils des Zirkons im Verhältnis von etwa zwei Teilen Titan für je einen Teil Zirkon dienen.
• Besonders günstige Ergebnisse lassen sich erfindungsgemäß durch- X'erw-endting von 8.5 01o Altitninium, o,5 "/o Zirkon, 25 % Kobalt, etwa 3 0l0 Kupfer, 14% Nickel und als Rest Eisen erzielen. Die gesinterten Produkte werden nach dem, für die Herstellung gesinterter Aluminium-Nickel-Magnete üblichen Verfahren erzeugt. Demgemäß wird das Zirkon als Vorlegierung aus Nickel-Zirkom, z. B. als eine aus Nickel und Zirkon im Verhältnis 5o zu 5o bestehende Legierung, in Pulverform zugesetzt. während für das Aluminium von einer Vorlegierung aus Eisen-Aluminitim. Kobalt-Aluminium oder Nickel-Aluminium. ausgegangen wird. Die fein aufgeteilten Massen werden in den gev, iinschten Mengenverhältnissen vermischt und in die beabsichtigte Form oder Gestalt gepreßt. Die gepreß-ten Produkte werden in einer @'\'asserstoftatniosl)häre bei Temperaturen von 1000 bis 1400°, vorzugsweise bei einer unter dem Schmelzpunkt der Legierung liegenden Temperatur, gesintert. Die für den Sinterungsvorgang erforderliche Zeit hängt naturgemäß von der Beschickung des Ofens und der Größe der zti sinternden Stücke ab. Das gesinterte Erzeugnis kann durch Erhitzen auf eine erliölite Temperatur normalisiert werden, worauf es, uni die gesinterte Legierung magnetisch anisotrol) zu machen, einer weiteren Hitzebehandlung in einem magnetischen Feld unterworfen wird, bei der die Legierung sich auf einer Temperatur zwischen ihrer Curie-Temperatur und einer etwa 15o° unter dieser liegenden Temperatur befindet. Die Hitzebehandlung in dein magnetischen Feld erfolgt vorzugsweise derart, (iaß nian die

  gesinterten, verdichteten Legierungskörper aus der

  Sinterungszone des Ofens bei einer Temperatur von

  etwa 1250 ° entnimmt und ihre Abkühlung in einem

  magnetischen Feld von geeignet gewählter Feld

  stärke durchführt.

  1)ic sich ergebenden Magnete weisen ein (BH).",

  voll mindestens 3.; X 106 Gatiß-Orsted, ein Br von

  wenigstens 1o ooo Gault und eilt Hc von mindestens

  6oo Orsted auf. Für einen gesinterten Magnet

  der hier beschriebenen Zusammensetzung sind die

  kennzeichnenden magnetischen Eigenschaften:

  Br = t o 6oo Gauß, Hc = 6oo Orsted und (BH)"",

  = 4 X IogGaul3-(@rsted. Diesen Werten von (BH),"oz

  stehen vcrgleiclls«-eise gegenüber Werte von 1,4 bis

  i,6 X tot> für die besten im Handel erhältlichen ge-

  sittterteti Alutnitiitim-N ickel-Tlagnete. Der Einfluß

  de: Zirkons auf die magnetischen Eigenschaften der

  gesinterten Masse erhellt besonders klar aus einer

  Gegeniilicrstellutig der magnetischen Kennzeichen

  eines Ititzelwliati.(lelteti, gesinterten Gemisches von

  8 bis 8,5% Aluminium, 24% Kobalt, 14 bis 14,5%

  Nickel, 3.25 0,/t, Kupfer lind von Eisen als Rest und

  eines -ähnlich bereiteten und hitzebehandelten ge-,

  sinterten Gemenges der gleichen Zusammensetzung,

  aber mit einem Zusatz von o.5 0,/o Zirkon. Die kein

  Zirkon enthaltende gesinterte Legierung weist ein

  8r von 1 1 000 bis 1 2 ooo Gauß und ein Hc voll 540

  bis 55o (@rstetl sowie ein (BH)"", von 2,o bis

  3,)X loh (-#;till3-Örsted auf. \vährend die gesinterte

  Legierung mit einem Zusatz von o,5% Zirkon ein nur wenig niedrigeres Br von io 6oo Gauß, ein etwas höheres Hc von 6oo Orsted und ein viel größeres (BH)"" von 4 X ioe Gauß-Ürsted zeigt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anisotroper, durch Sintern hergestellter Dauermagnet, bestehend aus einer Legierung mit 16 bis 3011/o Kobalt, i i bis 2o % Nickel, 6 bis i i % Aluminium, o,i5 bis 1,250/0, vorzugsweise 0,3 bis i,o % Zirkon und Rest Eisen mit Verunreinigungen.
2. 2. Dauermagnet nach Anspruch i, bestehend aus einer Legierung mit den Bestandteilen nach Anspruch i und außerdem mit bis zu t,25 0/0 Titan utid/oder mit bis zu 4 % Kupfer.
3. 3. Dauermagnet mach Anspruch 2, bestehend aus einer Legierung mit 22 bis 26 % Kobalt, 13 bis 15 % Nickel, 7,5 bis g % Aluminium, 0,3 bis o,8 % Zirkon, 2 bis 4 % Kupfer und Rest Eisen mit Verunreinigungen.
4. Dauermagnet nach Anspruch 2, bestehend aus einer Legierung mit 25 % Kobalt, 14 0l0 Nickel, 8,5% Aluminium, o,5 % ZlrkOn, 30./o Kupfer und Rest Eisen mit Verunreinigungen.
5. 5. Dauermagnet nach Anspruch i oder 2@, bei dem ein Teil des Zirkons in der Legierung durch Titan ersetzt und das Verhältnis des Titans zii dem Zirkon 2 : i ist.