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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.