-
Verfahren zur Herstellung von Dauermagneten Zur Herstellung von Dauermagneten
wurden grundsätzlich zwei Verfahren entwickelt, und zwar die Erzeugung aus dem Schmelzfluß
und die Erzeugung auf dem Sinterwege. Charakteristisch für beide Herstellungsarten
ist es, von Einzelelementen oder Legierungen auszugehen, die im Schm-elzfluß oder
bei der Sintertemperatur ineinanderdiffundieren und Mischkristalle bilden. Diese
Vorgänge sind die Vorbereitung für die eigentliche Strukturbildung, die infolge
bestimmt gewählter Abkühlungsverhältnisse oder durch nachträglich durchgeführte
Wärmebehandlung in eine bestimmte Richtung geleitet werden, so daß schließlich Gefügestrukturen
entstehen, die auf Grund von Erfahrungen optimale magnetische Eigenschaften besitzen.
-
Die Erfindung ist auf ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von
Dauermagneten gerichtet, und zwar soll weder von der Sinterung noch vom Schmelzfluß
ausgegangen werden, sondern es sollen die einzelnen Metalle in dünnen Schichten
aufgedampft werden. Das Aufdampfen dünner Metallschichten auf irgendwelche Trägerkörper
ist an sich bekannt. Es wird durchgeführt im Hochvakuum, in welchem die aufzudampfenden
Metalle verflüchtigt und auf dem Träger zum Niederschlagen gebracht werden. Es sind
auch schon Untersuchungen bekannt über die magnetischen Eigenschaften derartiger
dünner Schichten. Diese Untersuchungen hatten zum Ergebnis, daß in ganz geringen
Schichtdicken hohe Koerzitivkräfte beobachtet werden, die mit zunehmender Schichtdicke
wieder stark abnehmen. Es konnte nicht erwartet werden, daß es möglich wäre, durch
Aufeinanderdampfen einzelner dünner Schichten zu Magnetkörpern technisch
brauchbarer
Form und Größe zu gelangen und dabei auch magnetische Eigenschaften zu erzielen,
die von Wert wären.
-
Tatsächlich ist es aber möglich, Dauermagnetkörper aus einzelnen aufeinandergedampften
dünnen Schichten zu erzeugen, wobei jede Schicht dünner als 2ooo A ist und insbesondere
in der Größenordnung von ioo bis 400 A liegt.
-
Es ist zwar bereits schon vorgeschlagen worden, Pulver für die Herstellung
von Dauermagneten dadurch zu erzeugen, daß ferromagnetische- Stoffe im Hochvakuum
verdampft und dann als Pulver niedergeschlagen werden. Ein derartiges Verfahren
setzt aber stets die anschließende Weiterverarbeitung der durch Destillation im
Hochvakuum gereinigten Pulver voraus. Da die auf diese Weise erzeugten Pulver häufig
sehr oxydationsempfindlich, ja sogar pyrophor sind, ist weiter vorgeschlagen worden,
das oxydationsempfindliche Pulver, z. B. Eisen, gleichzeitig mit einem weniger oxydationsempfindlichen
Pulver, z. B. Chrom, niederzuschlagen und auf diese Weise das erstere zu schützen.
Weiterhin wurde bereits angeregt, das ferromagnetische Pulver abwechselnd mit einem
unmagnetischen . Stoff schichtweise auf geeignete Unterlagen niederzuschlagen. In
jedem Falle handelt es sich aber nicht um die Herstellung von ferromagnetischen
Formkörpern auf diesem Wege, sondern um die Herstellung eines pulverförmigen Ausgangsmaterials,
welches erst zu Formkörpern durch Pressen weiterverarbeitet werden muß.
-
-Das Verfahren gemäß der Erfindung hat den besonderen Vorteil, daß
es möglich ist, durch das Aufdampfen einzelner Schichten von vornherein zu der gewünschten
Struktur zu gelangen, ohne daß es hierzu des Ablaufes von Diffusionsvorgängen, Einformungen
u. dgl. bedarf. Es ist hierzu notwendig, abwechselnd verschiedenartige Schichten
aufeinanderzudampfen. Dies kann erfolgen, indem jede Schicht von der vorhergehenden
unterschiedlich ist. Es ist aber auch möglich, einen gruppenweisen oder periodischen
Wechsel eintreten zu lassen, indem beispielsweise mehrere Schichtfolgen A, B, C
mit jeweils anderen Eigenschaften und anderen Zusammensetzungen wiederholt aufeinanderfolgen,
bis der Magnetkörper gewünschter Form und Größe erzielt ist. Es ist ferner möglich,
einzelne ferromagnetische Schichten aufeinanderfolgen zu lassen, und zwar entweder
im einfachen oder periodischen Wechsel. Es ist aber auch möglich, zwischen die einzelnen
ferro:magnetischen Schichten solche mit nicht ferromagnetischen Eigenschaften aufzudampfen.
Die einzelne Schicht kann jeweils aus einem einzelnen Metall bestehen. Es ist aber
auch möglich, in jeder Schicht gleichzeitig zwei oder auch mehrere Metalle aufzudampfen,
so daß sich in einer Schicht in gleichmäßiger Verteilung einzelne Metalle nebeneinander
befinden. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Dampfdrücke der einzelnen
zu verflüchtigenden und wieder niederzuschlagenden Metalle unterschiedlich sind,
ist es auch möglich, genaue Zusammensetzungen in den einzelnen Schichten, die aus
mehreren Metallen bestehen, herzustellen. Die gewünschte Zusammensetzung kann auch
dadurch maßgeblich beeinflußt werden, daß im Verdampfungsraum ganz genau abgewogene
Mengen der einzelnen aufzudampfenden Substanzen vorhanden sind.
-
Geht man nun außerdem davon aus, daß es ohne weiteres möglich ist,
die einzelnen Schichten in verschiedener Stärke aufzudampfen, so ergibt sich in
Verbindung mit den anderen bereits erörterten Variationen die Möglichkeit, die Gefügestruktur,
die man sonst durch Wärmebehandlungsverfahren, wie Aushärtungen od. dgl., zu steuern
versucht, rein synthetisch herzustellen. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist somit
geeignet, für jeden speziellen Verwendungszweck durch Aufeinanderdampfen geeignet
zusammengesetzter Schichten von W-ei,gneter Stärke und in geeigneter Schichtfolge
eine Struktur zu schaffen, die dem gewünschten Verwendungszweck angepaßt ist und
die für diesen eine maximale magnetische Leistung ergibt.
-
Es ist z. B. auf diese Weise möglich, periodisch aufeinanderfolgend
zunächst eine Schicht aus Eisen, Nickel und Aluminium aufzudampfen. Auf diese Schicht
folgend, wird alsdann eine Schicht aus Eisen und Kobalt aufgedampft. Es könnte hierbei
z. B. die eine Schicht etwa 66 % Eisen, etwa :22% Nickel und etwa i 2 % Aluminium
enthalten, was, wie oben erläutert, dadurch erzielt werden kann., daß im Verdampfungsraum
Eisen, Nickel und Aluminium in dem angegebenen Verhältnis zur Verdampfung zur Verfügung
gestellt werden. In der zweiten Schicht könnten etwa 33 % Eisen und etwa 67'/o Kobalt
zum Aufdampfen gebracht werden. Es ist zweckmäßig, hierbei die erste aus Eisen,
Nickel und Aluminium bestehende Schicht mit einer Stärke von etwa Zoo A aufzubringen
und die zweite mit einer Stärke von etwa ioo A. Auf diese Weise wird ein Eisen-Nickel-Aluminium-Kobalt-Dauermagnet
erzielt, der ohne Wärmebehandlung und insbesondere auch ohne eine spezielle Wärmebehandlung,
die auf die Erzeugung einer magnetischen Vorzugsrichtung abgestellt ist, mindestens
die Eigenschaften eines vorzugsgerichteten Dauermagneten üblicher Zusammensetzung
aufweist. Bei den auf üblichem Wege durch Sintern oder im Schmelzfluß erzeugten
Dauermagnetkörpern dieser Art kommt es stets zu mehr oder minder starken Störungen
der Vorzugsrichtung. Zum Beispiel wird die Vorzugsrichtung beeinträchtigt durch
die unterschiedlichen Kristallisationsrichtungen und durch Verarmung oder Anreicherung
einzelner Legierungselemente in bestimmten Bezirken, wodurch sich, insgesamt gesehen,
Eigenschaftsschwankungen ergeben, die nicht oder nur in sehr beschränktem Maße beherrschbar
sind. Bei der Erzeugung im Verfahren gemäß der Erfindung werden aber stets wiederholbar
gleichförmige Verhältnisse geschaffen, und infolge der Vermeidung der obenerwähnten
Störungen sind die dauermagnetischen Eigenschaften besser als .bei Dauermagneten
gleichwertiger Zusammensetzung, die jedöch nach dem üblichen Verfahren erzeugt sind.
Als
Trägerkörper sind entweder solche geeignet, von denen die erzeugten Magnetkörper
für den Gebrauch abgelöst werden, oder solche, die zum Bestandteil eines Dauermagneten
werden, indem beispielsweise Polschuhe od. dgl. aus Weicheisen als Träger beim Aufdampfen
benutzt werden.