Verfahren zur Herstellung von gesinterten Werkstoffen aus Metallen
und Legierungen mit Schmelzpunkten unter 2000' C, insbesondere für Dauermagnete
Gegenstand der Erfindung ist ein metallischer Werkstoff, vorzugsweise für Dauermagnete,
der aus einem Metall, im besonderen Fall aus einem ferromagnetischen Metall bzw.
einer solchen Legierung besteht, die nichtmetallische Körper, insbesondere feuerfeste
Oxyde (Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd, Quarz, Zirkonoxyd) in feiner Verteilung, die
selbst eine kolloide sein kann, .eingeschlossen enthält, sowie verschiedene Verfahren
zu ihrer Herstellung. So kann z. B. eine Mischung der entsprechenden Metallpulver
mit dem Pulver nichtmetallischer Körper insbesondere zu Formkörpern gesintert werden.
Auch kann aus den Metallpulvern ein poröser Sinterkörper hergestellt und diesem
der nichtmetallische Bestandteil durch Einseigern in geschmolzenem Zustand oder
durch Aufsaugen, einer ihn beim Trocknen oder Erhitzen abscheidenden Lösung einverleibt
werden, worauf dann nötigenfalls eine weitere Sinterung erfolgt, um den Körperdicht
zu machen, oder ein Einseigern eines geschmolzenen Metalls. Eine besonders feine
Verteilung des, EinschluBkörpers wird erhalten, wenn man zuerst eine Legierung herstellt,
die einen Bestandteil des nichtmetallischen EinschluB-materials enthält, und diese
Legierung durch Eindiffundieren von Metalloiden, wie Sauerstoff,
Schwefel,
umwandelt. Beispielsweise kann eine Legierung von Eisen mit wenig Aluminium durch
Eindiffundieren solcher Metalloide z. B. aus einer sie enthaltenden reduzierenden
Atmosphäre, wie Wasserstoff, in einen Eisenkörper, der Aluminiumoxyd oder Aluminiumsulfid
in feinverteiltem Zustand eingeschlossen enthält, verwandelt werden. Der Sauerstoff
oder Schwefel wird dann .dem Wasserstoff zweckmäßig in Form gasförmiger oder leicht
flüchtiger Verbindungen, wie Wasserdampf, Kohlensäure, Schwefeldioxyd, Schwefelwasserstoff,
in verhältnismäßig kleiner Menge beigemengt.Process for the production of sintered materials from metals
and alloys with melting points below 2000 ° C, especially for permanent magnets
The invention relates to a metallic material, preferably for permanent magnets,
made of a metal, in the special case of a ferromagnetic metal or
such an alloy consists of non-metallic bodies, especially refractory
Oxides (aluminum oxide, magnesium oxide, quartz, zirconium oxide) in fine distribution, the
even a colloidal one, .included contains, as well as various processes
for their manufacture. So z. B. a mixture of the corresponding metal powder
be sintered with the powder of non-metallic bodies in particular to form molded bodies.
A porous sintered body can also be produced from the metal powders and this
the non-metallic component by incorporation in the molten state or
incorporated by suction, a solution which separates it out on drying or heating
whereupon, if necessary, further sintering takes place in order to seal the body
to make, or a incorporation of a molten metal. A particularly fine one
Distribution of the inclusion body is obtained by first making an alloy
which contains a component of the non-metallic inclusion material, and this
Alloy by diffusion of metalloids such as oxygen,
Sulfur,
converts. For example, an alloy of iron with little aluminum can get through
Diffusion of such metalloids z. B. from a reducing agent containing them
Atmosphere, like hydrogen, in an iron body, the aluminum oxide or aluminum sulfide
included in a finely divided state. The oxygen
or sulfur is then .dem hydrogen appropriately in the form of gaseous or light
volatile compounds such as water vapor, carbonic acid, sulfur dioxide, hydrogen sulfide,
added in relatively small amounts.
Die Menge des Einschlußstoffs wird im allgemeinen nicht mehr als.
einige Prozent, vorzugsweise weniger als 5 °/o, betragen, damit die Duktilität des
Metallkörpers und seine Festigkeit in genügendem Ausmaß erhalten bleibt. Grundsätzlich
läßt sich sagen, daß zur Erzielung bestimmter magnetischer Eigenschaften oder auch
Festigkeitseigenschaften um so geringere Mengen des Einschlußstoffs genügen, je
feiner derselbe verteilt ist. Eine kolloide Verteilung erweist sich als sehr -günstig;
sie kann verhältnismäßig leicht nach dem beschriebenen Diffusionsverfahren erzielt
werden, aber auch in der Weise, daß man eine gemischte Lösung von Verbindungen einerseits
des magnetischen Metalls, andererseits des Einschlußstoffs z. B. eine Lösung von
Eisenchlorid und Aluminiumchlorid gemeinsam ausfällt, z. B. durch Ammoniak, und
das Gemisch von Eisen- und Aluminiumhydroxyd vorsichtig reduziert, wobei nur das
Eisen sich reduziert und schließlich sintert. Die Dauermagnetwirkung kommt anscheinend
dadurch zustande, daß .durch die feinverteilte Lagerung zweier so, stark verschiedener
Substanzen, wie Metall und Oxyd, Spannungen entstehen, hat also eine gewisse Ähnlichkeit
mit der :bekannten Ausscheidungshärtung, nur daß nicht metallische Substanzen, sondern
nichtmetallische Substanzen ausgeschieden sind.The amount of the inclusion material will generally not be more than.
a few percent, preferably less than 5%, so that the ductility of the
Metal body and its strength is retained to a sufficient extent. Basically
it can be said that to achieve certain magnetic properties or also
Strength properties, the smaller the amounts of the inclusion substance are sufficient, depending
finer the same is distributed. A colloidal distribution proves to be very favorable;
it can be achieved relatively easily by the diffusion process described
be, but also in such a way that you get a mixed solution of compounds on the one hand
the magnetic metal, on the other hand the inclusion material e.g. B. a solution of
Iron chloride and aluminum chloride fail together, e.g. B. by ammonia, and
the mixture of iron and aluminum hydroxide carefully reduced, with only that
Iron is reduced and eventually sinters. The permanent magnet effect is apparently coming
due to the fact that .by the finely divided storage of two so very different
Substances like metal and oxide create tension, so has a certain similarity
with the: well-known precipitation hardening, only that not metallic substances, but
non-metallic substances are excreted.
Die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Körper können einer
plastischen Verformung durch Pressen, Hämmern, Walzen usw. unterworfen werden, sei
esi in,der Hitze, sei es in ,der Kälte. Auch können die- erhaltenen Körper Wärmebehandlungen,
wie Abschrecken und Anlassen, unterworfen werden; welcher Art die Verformungen und
Wärmebehandlungen sind, hängt vomderZusammensetzung der Mischkörper und den physikalischen
Eigenschaften ihrer Bestandteile, z. B. deren Ausdehnungskoeffizienten, ab.The body produced by the method described can be a
subjected to plastic deformation by pressing, hammering, rolling, etc.
esi in, the heat, be it in, the cold. The bodies obtained can also be subjected to heat treatments,
like quenching and tempering, to be subjected; what kind of deformations and
Heat treatments are depends on the composition of the mixing body and the physical
Properties of their components, e.g. B. their expansion coefficient, from.
Der Grundgedanke der Erfindung, die Herstellung von Metallkörpern
mit Einschlüssen nichtmetallischer Art, kann, auch auf nichtmagnetische Körper mit
Vorteil angewandt werden. Zum Beispiel entstehen Stähle von besonderen Festigkeitseigenschaften,
wenn Eisen oder Eisenlegierungen nichtmetallische Einschlüsse in nicht zu großer
Menge, z: B. unter 5 °/a, erhalten. Auch Kupfer läßt sich durch solche Einschlüsse
härten und so in manchen: Fällen der Zusatz von Metallen, wie Zinn, vermeiden und
durch billige Oxydbeimengungen ersetzen. Dasselbe gilt von üblichen Gebrauchsmetallen
oder Legierungen mit Schmelzpunkten von unter 2ooo° C, wenn man sie mit solchen
Einschlüssen versieht. Die, für Dauermagnete beschriebenen Verfahren- lassen sich
sämtlich auch auf solche Fälle anwenden.The basic idea of the invention, the production of metal bodies
with inclusions of a non-metallic nature, can, also on non-magnetic bodies with
Advantage can be applied. For example, steels with special strength properties are produced,
if iron or iron alloys non-metallic inclusions in not too large
Amount, e.g. below 5% / a, received. Copper can also be penetrated through such inclusions
harden and so in some cases: avoid the addition of metals such as tin and
Replace with cheap oxides. The same applies to common utility metals
or alloys with melting points below 2ooo ° C when compared with such
Provides inclusions. The methods described for permanent magnets can be
apply all to such cases.