DE946230C

DE946230C - Gesinterte, aushaertbare Eisen-Nickel-Aluminium-Legierungen fuer Dauermagnete

Info

Publication number: DE946230C
Application number: DED9966A
Authority: DE
Inventors: Fritz Frehn
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1951-08-07
Filing date: 1951-08-07
Publication date: 1956-07-26

Description

Gesinterte, aushärtbare Eisen-Nickel-Aluminium-Legierungen für Dauermagnete Es ist bekannt, Dauermagnetlegierungen herzustellen durch eine Kombination der Legierungselemente Nickel, Aluminium und Eisen. Diese Legierungen können gegebenenfalls noch Kobalt enthalten und außerdem einzeln oder gemeinsam Kupfer, Titan, Silizium, Tantal und Niob. Solche Legierungen, deren dauermagnetische Eigenschaften durch Aushärtung erzielt werden, haben Gehalte von 5 bis 40 °% Nickel, 3 bis 2o 0/,-Aluminium, gegebenenfalls bis 40 °/o Kobalt, bis 2o °/o Kupfer, bis io °/o Titan, bis 3 °/o Silizium, bis 5 °/o Tantal/Niob, einzeln oder gemeinsam, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen.
Legierungen dieserArt werdenunter anderem dadurch hergestellt, daß die metallischen Bestandteile in Pulverform miteinander gemischt, zu Formkörpern gepreßt und alsdann gesintert werden. Hierbei können die Legierungselemente auch in Form von Vorlegierungen, die beispielsweise zwei oder mehrere Komponenten der endgültigen Legierung enthalten, dem Pulveransatz zugesetzt werden. Die Herstellung der Legierungen auf dem Sinterwege gewährleistet im allgemeinen die Erzielung von dauermagnetischen Werten, die denjenigen der auf dem Gußwege erzeugten Legierungen entsprechen, obwohl auch Abweichungen von dieser Regel bekannt sind.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die sintertechnische Herstellung dieser Legierungen zu besonders guten Ergebnissen führt, wenn dem Ausgangspulver Bor zugesetzt wird. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kann das Bor in Form einer gepulverten Legierung dem Ansatz beigemischt werden. Vorzugsweise wird die Form des Ferrobor gewählt, wobei sich ein Ferrobor mit 2 bis 500/, Bor als zweckmäßig erwiesen hat. Zwei hervorragend geeignete Ferrolegierungen sind z. B. Ferrobor mit etwa 16% Bor und Ferrobor mit etwa 4% Bor, wobei es nicht schadet, wenn außer Bor noch eine gewisse Menge Aluminium, beispielsweise etwa 40%, - und Silizium, beispielsweise etwa 2 0/0, in der Vorlegierung enthalten ist.
Die dem- Ansatz zuzugebende Bormenge soll zwischen o,ooi und 1o % betragen, und zwar berechnet auf die Gesamtmenge der im Ansatz vorliegenden Stoffe. Besonders zweckmäßig ist es, mit geringen Borgehalten zu arbeiten, und zwar solchen, die zwischen o,ooi und 2,5 0/0 liegen.
Diese Maßnahmen führen zu einer- Steigerung der dauermagnetischen Werte in dem Sinne, daß die Remanenzwerte, verglichen mit Legierungen, deren Ansatz nicht mit einem Borzusatz versehen wurde, erhöht sind und daß die Entmagnetisierungskurve eine stärkere Ausbauchung erfährt, so daß das Energieprodukt (BH"""") stark anwächst. Es ergeben sich auf diese Weise BH""" -Werte, die um mindestens 100/" vorzugsweise jedoch um 300/, und mehr höher liegen als die BH""" -Werte von solchen Legierungen, die ohne einen Borzusatz hergestellt wurden.
Die Danermagnetlegierungen, deren Eigenschaften durch die Anwendung von Bor beeinflußt werden können, haben folgende Zusammensetzung: 5 bis 40 0/0 Nickel, 3 bis 2o 0% Aluminium, gegebenenfalls bis 400/, Kobalt, bis 2o0/, Kupfer, bis 1o 9/o Titan, bis 30/, Silizium, bis 501, Tantal/Niob, einzeln öder gemeinsam, o,ooi bis 50/, Bor, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen. In diesem Bereich liegen alle heute technisch verwendeten Alni- und Alnicolegierungen, die nunmehr durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Borzusatz in ihren magnetischen Eigenschaften deutlich verbessert werden können.
Als besonders wichtig hat-sich die X.egierungsgruppe mit den Grenzen 12 bis 18 % Nickel, 6 bis 9 % Aluminium, 20 bis 35 % Kobalt, 2 bis 6 0/ö Kupfer, o bis 80/, Titan, o,ooi bis 1% Bor, gegebenenfalls o,oi bis 1,5')/, Silizium und o,oi bis 1,5 % Tantal/Niob, einzeln oder gemeinsam, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen, erwiesen. In dieser Legierungsgruppe liegen unter anderem auch die bekannten vorzugsgerichteten Dauermagnetlegierungen, für die jedoch bis jetzt genauso wie für die zunächst aufgeführte umfassendere Legierungsgruppe ein Borzusatz noch nicht vorgeschlagen wurde.

Als Beispiel für die technische Wirkung der Anwendung von Bor im Ansatz für die sintertechnische Herstellung von Dauermagneten seien folgende Legierungen einander gegenübergestellt:

Legierung I Legierung II

ohne Bor mit Bor

im Pulveransatz im Pulveransatz

13,5 % Nickel

8,o 0% Aluminium wie I, jedoch

24,0 0/0° Kobalt mit o,o2 % Bor

0,3 % Titan

3,0 % Kupfer

0,05 % Silizium

Rest Eisen mit den üblichen

Verunreinigungen

Es wurde nach der Sinterung und entsprechender Wärmebehandlung erreicht:

mit der Legierung I mit der Legierung II

Remanenz . . . . . . . . . . . . . . . . 1o 2oo Gauß ii7oo Gauß

Koerzitivkraft . . . . . . . . . . . . . 65o örsted 6o5 Örsted

BHmax .............. . .... 3,2 x 106 Gauß x Örsted 4,28 X los Gauß X Örsted

Diese magnetischen Eigenschaften wurden bei beiden Legierungen gemessen in der magnetischen Vorzugsrichtung, die bei beiden Legierungen durch die bekannte Abkühlung im Magnetfeld erzielt wurde. Es ist selbstverständlich, daß bei Legierungen, die einer Behandlung zur Erzeugung einer Vorzugsrichtung der Magnetisierung nicht unterworfen werden, die Werte bei beiden Legierungen entsprechend niedriger liegen.

Die Legierungen gemäß der Erfindung können im Eisenrest noch gewisse Verunreinigungen enthalten, die durch die verwendeten Ausgangswerkstoffe in die Legierungen hineingetragen werden. Es ist an sich bekannt, daß diese Verunreinigungen bei den Dauermagnetlegierungen dieser Art möglichst niedrig sein sollten, obwohl es unter gewissen Umständen nicht schadet, wenn sie gelegentlich auch in größeren Mengen vorhanden sind. Dies gilt insbesondere für Kohlenstoff, Mangan, Phosphor, Schwefel, Chrom, Wolfram, Molybdän u. dgl.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften gesinterter, aushärtbarer Eisen-Nickel-Aluminium-Legierungen, mit oder ohne Zusatz an weiteren Legierungsmetallen wie Titan, Kobalt, Kupfer, Silizium und Tantal/Niob, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangspulver Bor zugesetzt ist.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Bor in Form einer gepulverten. Legierung dem Ausgangspulver zugesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bor als Ferrobor, vorzugsweise mit 2 bis 5o % Bor, zugesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch x bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB dem Pulveransatz eine Bormenge zugesetzt wird, die o,oo= bis =o °%, vorzugsweise o,oi bis 2,5 °/o, beträgt.
5. Dauermagnetlegierung mit 5 bis 40 °/o Nickel, 3 bis 2o °/o Aluminium, gegebenenfalls bis 4o °/o Kobalt, bis 2o °% Kupfer, bis =o °/o Titan, bis 3 °/o Silizium, bis 5 °/o Tantal/Niob, einzeln oder gemeinsam, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen, gekennzeichnet durch einen Gehalt von o,ooi bis 5 % Bor.
6. Dauermagnetlegierung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch =2 bis =8 °/o Nickel, 6 bis 9 °/o Aluminium, 2o bis 35 % Kobalt, 2 bis 6 °/o Kupfer, o bis 8 °/o Titan, o,oo= bis i "/o Bor, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen.
7. Dauermagnetlegierung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daB sie noch o,o= bis =,5 % Silizium -enthält. B. Dauermagnetlegierung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daB sie noch o,o= bis =,5 °/o Tantal/Niob, einzeln oder zusammen, enthält. g. Dauermagnetlegierung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daB sie in an sich bekannter Weise mit einer Vorzugsrichtung der Magnetisierung versehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 2o3 185; Journ. Iron and Steel Instr., Bd: 89 (r939), S. 198; Kieffer und Kölb, »Powder Metallurgy«, Bull. 4 (I949) Nr. _.