EP2735003A1 - Magnetic material and method for producing same - Google Patents

Magnetic material and method for producing same

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EP2735003A1
EP2735003A1 EP12729553.3A EP12729553A EP2735003A1 EP 2735003 A1 EP2735003 A1 EP 2735003A1 EP 12729553 A EP12729553 A EP 12729553A EP 2735003 A1 EP2735003 A1 EP 2735003A1
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EP
European Patent Office
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kpa
during
recombination
desorption
magnetic material
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12729553.3A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Konrad Güth
Oliver Gutfleisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Aichi Steel Corp
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Aichi Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH, Aichi Steel Corp filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2735003A1 publication Critical patent/EP2735003A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a magnetic material, and a method for its production.
  • Magnetic materials as well as methods for their preparation are known from the prior art.
  • finely crystalline, so-called nanocrystalline magnetic powders by ball milling or rapid solidification and subsequent hot-compacting or hot deformation or by "exchange coupling or Remanenzüberhöhung" obtained.
  • a disadvantage of this is the complex processing of the starting alloy, and the often low energy density and remanent magnetization of the resulting
  • DE 197 52 366 A1 describes a process for producing a hard magnetic samarium-cobalt base material by means of a H DDR process (hydrogenation - disproportionation - desorption - recombination), wherein the disproportionation at a hydrogen pressure of more than 0.5 MPa and a temperature from 500 ° C to 900 ° C is performed.
  • H DDR process hydrogenation - disproportionation - desorption - recombination
  • the inventive method with the features of claim 1 is characterized by a simplified feasibility. This is at least one soft magnetic phase having a sufficiently small crystallite size is uniformly and efficiently coupled to a hard magnetic phase, at the same time texturing the hard magnetic phase. Under texturing or texture formation is understood that a
  • hard magnetic phase is formed with a crystallographic preferred direction.
  • the formation of the magnetic material according to the invention takes place in a continuous process, wherein the desorption and recombination of the magnetic material take place either successively or in parallel.
  • the abbreviation "desorption / recombination” for both options mentioned above, namely for both a sequential drainage of desorption and recombination, as well as a parallel running of the
  • a magnetic material having a high remanent magnetization of preferably about 1.3 to 1.5 tesla is obtained.
  • the crystallites of the material according to the invention are characterized by a high degree of texturing, i. they have a crystallographic preferred direction. It has surprisingly been found that the nucleation, the crystal growth and in particular the texturing of the magnetic material can be positively influenced by the application of a magnetic field during at least one of the method steps. This increases the remanent magnetization of the material according to the invention. Furthermore, by appropriate choice of
  • the remanent magnetization can be set specifically.
  • the final crystallite size of the magnetic material according to the invention can be controlled by the method according to claim 1 so that it is smaller by at least one size unit than in conventional magnetic materials produced by the HDR method. Due to this very small crystallite size of preferably less than 300 nm, and more preferably less than 100 nm or even less than 50 nm, the
  • the magnetic field is applied during the desorption step and the recombination step.
  • the production of the magnetic material is preferably controlled so that between the disproportionation on the one hand and the desorption (for successive desorption and recombination) or the desorption and recombination (for parallel desorption and recombination) on the other side there is an equilibrium that can be shifted in one direction or another by targeted application of the magnetic field.
  • the crystallite size and especially the initiation or improvement of the texturing of the magnetic material are particularly strongly influenced by the magnetic field, so that it starts already during nucleation and during germ growth and thus the texturing of the magnetic material can be controlled specifically. This increases the remanent magnetization of the magnetic material.
  • the magnetic field strength of the applied magnetic field is more than 0 to about 100 Tesla, preferably more than 0 to 10 Tesla.
  • Field strength is sufficient to cause high texturing in the magnetic material and to promote a crystallite size of the desired size, and preferably of a few 100 nm or even less than 100 nm.
  • the magnetic field strength is not limited to the top. In the preferred range of up to 10 Tesla, the nucleation and growth rate of the crystallites and in particular the texturing of the material is optimally controllable with the lowest possible production costs. The optimum magnetic field strength can be easily found out by a person skilled in the art by simple comparative experiments. The state of equilibrium between disproportionation and
  • Desorption / recombination is preferably by lowering the
  • Desorption / recombination of the magnetic material is more easily targeted adjustable, which in turn is promoted the texturing of the magnetic material.
  • Hydrogenation step about 20 ° C to 350 ° C, preferably about 300 ° C and / or the temperature during the Disproportiontechnischs Colour.es 500 ° C to 1000 ° C, preferably 750 ° C to 850 ° C and / or the temperature during the
  • Temperature range between 750 ° C and 850 ° C in terms of speed and process costs promotes an optimal course of reaction.
  • the high temperature during desorption leads to an almost complete recombination to the final magnetic product.
  • the hydrogen partial pressure during the hydrogenation step is 20 kPa to 100 kPa and more, preferably 20 kPa to 40 kPa and especially 30 kPa and / or the hydrogen partial pressure during the disproportionation step 20 kPa to 40 kPa, preferably 30 kPa and / or the hydrogen partial pressure during the desorption step 0.5 kPa to 1, 5 kPa, preferably 1 kPa and / or the hydrogen partial pressure during the recombination step is 0 kPa to 1 kPa, preferably 0 kPa.
  • the high pressures of 100 kPa and more during the hydrogenation step are particularly advantageous for high alloyed starting materials, while for low alloyed starting materials pressures of 20 to about 40 kPa are sufficient.
  • the pressures during the disproportionation step and also during the recombination step may vary depending on the soft magnetic material used. That's how they are
  • Process management promotes the texturing of the magnetic material. Furthermore, it simplifies the reaction procedure and is therefore expedient. The optimum pressure for the respective magnetic material, the expert can easily find out by simple comparison experiments.
  • Hydrogen partial pressure is at low alloyed starting materials between 20 kPa and 40 kPa to a sufficient amount of hydrogen for the
  • Hydrogen partial pressure of 30 kPa is particularly preferred from a process engineering and economic point of view.
  • the hydrogen partial pressure during the desorption step is the hydrogen partial pressure of the desorption step
  • Disproportionation step in particular by ball milling, and in particular by reactive ball milling is reduced. If ball milling is already carried out in the hydrogenation step, this is preferably done by reactive ball milling.
  • the ball milling or reactive ball milling promotes the formation of the smallest possible crystallites, which has a positive effect on the crystallite size and the Texturing of the magnetic material according to the invention effects.
  • Another advantage of ball milling is that the particle size of the
  • Starting material can then be larger, since this is sufficiently crushed by the step of ball milling.
  • ball milling the crystallite size of the starting material and / or the during the
  • Hydrogenation step and / or the Disproportionierungs Coloures resulting material is preferably reduced to less than 50 nm and more preferably to 5 to 20 nm. If the ball milling is carried out before the hydrogenation step, this can also be done at a temperature of about 20 ° C, which significantly reduces the process costs.
  • the ball milling can also be carried out under a hydrogen atmosphere, resulting in a shortened grinding time and thus also reduced
  • the ball milling can be carried out by means of conventional devices.
  • the H 2 pressure applied for grinding is at least 0.1 MPa, preferably at least 1 MPa, more preferably at least 10
  • Hydrogenating step and / or disproportionation step resulting material has a crystallite size of less than 50 nm, and preferably from 5 to 20 nm.
  • the specified H 2 pressure ensures fast and sufficiently good, homogeneous grinding and thus disproportionation.
  • the Height of the applied H 2 pressure, the expert can easily find out by appropriate preliminary tests.
  • the time of addition of the soft magnetic material is after disproportionation. This means that said material can be added either directly after disproportionation or at a later stage of the process.
  • the time of addition can be, for example, in
  • the said soft magnetic material can also be added after recombination, provided that in this particular case the starting particle size of the magnetic material is less than 5 ⁇ m.
  • the soft magnetic material can be added by conventional methods such as physical blending or chemical addition, that is, for example, by vapor deposition or so-called co-milling in a low-intensity agitating mill.
  • the soft magnetic material is preferably mechanically mixed with the disproportionated material, thereby enabling effective exchange coupling. This promotes a homogeneous, nanoscale distribution of soft and hard magnetic phases and a small crystallite size of the magnetic material, which in turn the
  • the soft magnetic material is not limited in detail.
  • the soft magnetic material is formed of Fe and / or Co or of an alloy of these two elements.
  • the elements iron and cobalt, as well as their mixtures or alloys thereof promote the texturing of the magnetic material very well.
  • An alloy of the elements iron and cobalt, which is particularly suitable for the process according to the invention is Fe 65 Co 35 .
  • the amount of soft magnetic material is in a range of more than 0 to 50 wt .-%, preferably 10 to 30 wt .-%, more preferably about 20 wt .-%, each based on the starting material. In this range, the amount of soft magnetic material is sufficient to allow good exchange coupling associated with high overall magnetization of the magnetic material and thus to create a homogeneous high texture textured magnetic structure therein.
  • the magnetic material is hot-deformed during the desorption step and / or the recombination step and / or
  • the rare earth metal is selected from the group consisting of: Nd, Sm, La, Dy, Tb, Gd, more preferably: Nd, Sm, La.
  • These rare earth metals can be due to their physical and chemical properties particularly well with the invention
  • the transition metal is selected from the group consisting of Fe and Co. These two transition metals are readily available and relatively inexpensive and have very good magnetic properties. More preferably, the magnetic material, and preferably the starting material, contains at least one further element, in particular B and / or Ga and / or Nb and / or Si and / or Al. These elements can be the magnetic as well as physical and chemical properties of the material and its resistance, so its chemical or
  • Electrochemical resistance eg corrosion resistance
  • Boron is particularly preferred because it promotes the structure formation of the magnetic material, that is to say in particular the hard magnetic phase of the type Nd 2 Fei 4 B.
  • the process is carried out so that the intermediate product produced after the disproportionation step and / or after the grinding is a stoichiometric intermediate.
  • the intermediate is single phase, so none
  • the primary hydrogenated intermediate is thus SEH 2 , where SE is rare earth metal (s). This can be done by specific choice of the parameters temperature,
  • Nd 2 F 14 B is converted into the three disproportionated phases mentioned above, wherein NdH 2 + x is formed.
  • this powder is heated, for example at 650 ° C., this superstoichiometric phase changes to a stable NdH 2 phase at about 200-300 ° C. and hydrogen is released.
  • the process is carried out such that the intermediate product produced after the disproportionation step and / or after the grinding is a superstoichiometric Intermediate is.
  • SEH 2 there is also SEH 3 , which is also generally SEH 2 + x. This can be adjusted by specific selection of the parameters temperature, hydrogen partial pressure and reaction time.
  • a permanent magnet which comprises at least one rare earth metal and at least one transition metal and which has been prepared according to the method described above.
  • This permanent magnet is characterized by a particularly high
  • Preferred permanent magnet compositions are NdTM 12 and Sm 2 TM 17 where TM is transition metal. Especially preferred
  • Compositions are Sm 2 Fei 7 , SmCo 5 , and due to its
  • the permanent magnet of the invention has a remanent magnetization of 1, 3 to 1, 5 Tesla.
  • the invention relates to a method for producing a magnetic material from a starting material, wherein the
  • Starting material comprises at least one rare earth metal (SE) and at least one transition metal
  • SE rare earth metal
  • transition metal the method comprising the known from the conventional H DDR method steps: hydrogenation of the starting material, disproportionation of the starting material, desorption and recombination, wherein during at least one step, a magnetic field such is present that a textured magnetic material is obtained or the formation of a texture is promoted in the magnetic material.
  • FIG. 1 shows a schematic overview of the conventional H DDR method
  • FIG. 2 is a schematic overview of the first invention
  • FIG. 3 is a schematic overview of a second invention
  • FIG. 4 is a schematic overview of a third invention
  • FIG. 5 is a schematic overview of a fourth invention
  • Figure 6 is a schematic overview of a fifth invention
  • FIG. 7 is a schematic overview of a sixth invention
  • Figure 8a is a graph showing the dependence of the crystallite size
  • Coercive field strength ( ⁇ 0 ) of a superstoichiometric ball milled magnetic material from the temperature during the recombination step is Coercive field strength ( ⁇ 0 ) of a superstoichiometric ball milled magnetic material from the temperature during the recombination step.
  • Figure 8b is a graph showing the dependence of the crystallite size
  • Coercive field strength ( ⁇ 0 ) of a stoichiometric ball milled magnetic material from the temperature during the recombination step is Coercive field strength ( ⁇ 0 ) of a stoichiometric ball milled magnetic material from the temperature during the recombination step.
  • 9a shows a high resolution SEM (LEO Gemini 1530 FEG) of a Nd28,78Fe ba iB 1, 1 Gao, 35Nbo, 26 material, which means
  • FIG. 9b shows a high-resolution SEM image (LEO FEG 1530 Gemini) of a Nd28.78Fe ba 1 , 1 Gao, 35Nbo, 26 material, which was produced by means of HDDR process and additional ball milling.
  • the H DDR method 10 comprises the
  • an Nd 2 Fe-i 4 B block piece having an initial particle size of, for example, about 50 to 100 ⁇ is fed at 840 ° C increasing temperature hydrogen.
  • Hydrogen partial pressure is thereby raised in the system to 30 kPa, which leads to a disproportionation of the starting material under
  • NdH 2 , Fe and Fe 2 B Hydrogen absorption and thus the formation of NdH 2 , Fe and Fe 2 B comes.
  • the hydrogen partial pressure is maintained until an equilibrium has been established in which several phases, ie NdH 2 and NdH 2 + x in addition to NdH 3 , are present (superstoichiometric intermediate).
  • Composition of the reaction mixture is determined by conventional methods (eg X-ray diffractometry). In the subsequent desorption or recombination steps 3 and 4, the temperature is still maintained at 840 ° C, the hydrogen partial pressure but lowered to 1 kPa to finally 0.1 kPa. In this case, a recombination of the individual phases to Nd 2 Fe-i 4 B takes place with liberation of hydrogen.
  • the crystallite size of the resulting magnetic material is typically 200-400 nm
  • Magnetization of typically about 0.8 Tesla is achieved.
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment.
  • a Nd 2 Fei 4 B block piece with a starting particle size of 50 to 300 ⁇ is hydrogenated and
  • the starting alloy material is stoichiometric. There are no intergranular rare earth metal-rich phases.
  • Composition of the reaction mixture is determined by conventional methods (e.g., X-ray diffractometry).
  • the temperature of the system during the hydrogenation step is 1 200 ° C, during the
  • Disproportionation step 2 and the desorption step 3 800 ° C wherein the hydrogen partial pressure is maintained until the desorption step 3 to 30 kPa and during the desorption step 3 is lowered to 1 kPa and then further to 0 kPa.
  • Recombination step 4 and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and desorption 3 / recombination 4, is also due to a magnetic field 5 of 8 Tesla on the system.
  • the final magnetic final product is typically about 50 nm.
  • the crystals are characterized by X-ray diffractometry.
  • the texturing of the obtained magnetic material is high.
  • the remanent magnetization of the magnetic material thus obtained is typically about 1.4 Tesla.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment.
  • an Nd 2 Fei 4 B block piece with a starting particle size of 100 to 150 ⁇ is hydrogenated and
  • the starting alloy material is stoichiometric. There are no intergranular rare earth metal-rich phases.
  • Composition of the reaction mixture is determined by conventional methods (eg: X-ray diffractometry).
  • the starting compound is ground by means of ball milling 6, so that the resulting particle size is 2 to 10 ⁇ m.
  • Ball milling is carried out during the hydrogenation and disproportionation steps with an H 2 pressure of at least 0.1 MPa.
  • the temperature of the system is during the
  • Hydrogenation step 1 250 ° C, during the disproportionation step 2 and the desorption step 3 800 ° C, wherein the hydrogen partial pressure is maintained until the desorption step 3 to 30 kPa and during the
  • Desorption step 3 to 1 kPa and then further lowered to 0 kPa.
  • desorption step 3 and recombination step 4 and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and
  • Desorption 3 / recombination 4 a magnetic field 5 of 8.5 Tesla is also applied to the system.
  • the crystal size of the final magnetic product is typically about 30 nm.
  • the crystals are characterized by X-ray diffractometry. The texturing of the obtained magnetic material is high.
  • the remanent magnetization is typically about 1.4 Tesla.
  • FIG. 4 shows a third exemplary embodiment.
  • a Nd 2 Fei 4 B block piece with a starting particle size of 50 to 150 ⁇ is hydrogenated and
  • the starting alloy material is superstoichiometric. So there are more rare earth metal-rich phases.
  • the composition of the reaction mixture is determined by conventional methods (e.g.
  • the starting compound is ground in step 1 and 2 by means of ball milling 6, so that the resulting crystallite size is 2 to 4 ⁇ .
  • the temperature of the system is during the
  • Desorption step 3 to 1 kPa and then further lowered to 0 kPa.
  • desorption step 3 and the recombination step 4 and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and
  • Desorption 3 / recombination 4 a magnetic field 5 of 8.5 Tesla is also applied to the system.
  • the crystallite size of the final magnetic product is typically about 40 nm.
  • the crystals are characterized by X-ray diffractometry. The texturing of the obtained magnetic material is high.
  • the remanent magnetization is typically about 1.4 Tesla.
  • FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment.
  • an Nd 2 Fei 4 B block piece with a starting particle size of 30 to 100 ⁇ m ⁇ is hydrogenated and
  • the starting alloy material is stoichiometric. There are no intergranular rare earth metal-rich phases.
  • Composition of the reaction mixture is determined by conventional methods (e.g., X-ray diffractometry).
  • the temperature of the system during the hydrogenation step is 1 300 ° C, during the
  • Disproportionation step 2 and the desorption step 3 800 ° C wherein the Hydrogen partial pressure is maintained until the desorption step 3 to 30 kPa and during the desorption step 3 is lowered to 1 kPa and then further to 0 kPa.
  • Recombination step 4 and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and desorption 3 / recombination 4, is also present
  • Disproportionation step 2 are additionally more than 0 wt .-% to 50 wt .-%, preferably 25 wt .-% nanoparticulate iron 7 based on the
  • the particle size of the iron is typically 5 to 50 nm.
  • the crystallite size of the final magnetic product is typically less than 30 nm
  • the texturing of the obtained magnetic material is high.
  • the remanent magnetization is typically about 1.4 Tesla.
  • FIG. 6 shows a fifth exemplary embodiment.
  • a Nd 2 Fei 4 B block piece with a starting particle size of 50 to 150 ⁇ is hydrogenated and
  • the starting alloy material is stoichiometric. There are no intergranular rare earth metal-rich phases.
  • Composition of the reaction mixture is determined by conventional methods (e.g., X-ray diffractometry).
  • the starting compound is ground in step 1 and 2 by means of ball milling 6, so that the resulting primary crystallite size is 2 to 5 ⁇ .
  • the temperature of the system during the hydrogenation step is 1 300 ° C, during the
  • Hydrogen partial pressure is maintained until the desorption step 3 to 30 kPa and during the desorption step 3 is lowered to 1 kPa and then further to 0 kPa. During the desorption step 3 and the
  • Recombination step 4 and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and desorption 3 / recombination 4, is also present
  • Disproportionation step 2 are additionally more than 0 wt .-% to 50 wt .-%, preferably 30 wt .-% nanoparticulate iron 7 based on the
  • the particle size of the iron is typically 5 to 50 nm.
  • the crystallite size of the final magnetic product is typically less than 30 nm. The crystals are formed by means of
  • the texturing of the obtained magnetic material is high.
  • the remanent magnetization is typically about 1.4 Tesla.
  • FIG. 7 shows a sixth exemplary embodiment.
  • a Nd 2 Fe-i 4 B block piece having a starting particle size of 120 to 200 ⁇ m is hydrogenated and disproportionated.
  • the starting alloy material is stoichiometric. There are no intergranular rare earth metal-rich phases.
  • Composition of the reaction mixture is determined by conventional methods (e.g., X-ray diffractometry).
  • the starting compound is ground in step 1 and 2 by means of ball milling 6, so that the resulting crystallite size is 2 to 5 ⁇ .
  • the temperature of the system during the hydrogenation step 1 is 250 ° C, during the disproportionation step 2 and the desorption step 3 800 ° C, the hydrogen partial pressure is maintained until the desorption step 3 to 30 kPa and during the
  • Desorption step 3 to 1 kPa and then further lowered to 0 kPa.
  • disproportionation step 2 in addition more than 0 wt .-% to 50 wt .-%, preferably 25 wt .-% nanoparticulate iron 7 based on the starting compound, add.
  • the particle size of the iron is typically 5 to 50 nm.
  • a magnetic field 5 of 8.0 Tesla on the system and Reaction mixture is hot-deformed in step 3 and 4 by a hot deformation 8 at a temperature of 850 ° C and a pressure of 150 MPa by means of a press.
  • the crystallite size of the final magnetic product is typically less than 30 nm.
  • the crystals are characterized by X-ray diffractometry. The texturing of the obtained magnetic material is high.
  • the remanent magnetization is typically 1.4 Tesla.
  • Nd28.78Fe ba 1 1 Gao, 35Nbo, 26 (more than stoichiometric, rich in Nd)
  • Nd27, o7FebaiB 1 oGa 0 , 32Nbo, 28 (near-stoichiometric, negligible Nd excess).
  • the starting materials were homogenized for about 40 hours in an oven at a temperature of 1140 ° C under argon atmosphere, i. through the
  • the Nd 2 Fei 4 B phase was set in the material. Then, the obtained material was coarsely ground and sieved to obtain a particle size of about 250 ⁇ m. The coarse powders were then ground mechanically by ball milling in a grinding jar for five hours under 5-10 MPa hydrogen partial pressure. Das_Material hydrogenated and disproportioniert here. The desorption and recombination step was then carried out in a temperature range of 600 ° C to 840 ° C within about 15 minutes, during the desorption step 3 and the
  • Recombination step 4 and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and desorption 3 / recombination 4, a magnetic field 5 of about 8 Tesla was.
  • each phase of the magnetic material was determined by X-ray diffraction (Rietveld refinement as described in JI Langford, Proc. Int Conf: Accuracy in Powder Diffraction II, Washington, DC: NIST Special Publication No. 846 US Government Printing Office, 10 (1992) ") .
  • the morphology of the obtained magnetic powder material was determined by means of high-resolution SEM (LEO FEG 1530 Gemini)
  • VSM vibrating sample magnetometer
  • FIG. 8a shows the dependence of the crystallite size
  • FIG. 8a shows the temperature range in which the
  • FIG. 8a thus illustrates that the
  • Recombination at temperatures of less than 650 ° C is incomplete, while recombination at temperatures of 840 ° C or above leads to a significantly larger crystallite size of the Nd2Fe-14B product of about 15 nm, presumably due to melting of the Nd-rich phase at temperatures above 670 ° C is due. This leads to an increased diffusion and thus increased crystallite growth.
  • An increase in the temperature during the recombination step above 700 ° C in this case leads to no appreciable increase in the crystallite size of the ⁇ -Fe.
  • the crystallite size of the a-Fe was largely around 30 nm.
  • the stoichiometric product was also composed of ⁇ -Fe and NdH 2 (Fe 2 B was not detected for the same reasons as mentioned above). After recombination too
  • FIG. 8b shows the dependence of the crystallite size of the magnetic material on the temperature and the coercive force H c ( ⁇ 0 ⁇ ⁇ ) during the recombination step of the stoichiometric material mentioned above under b),
  • the shaded area in Figure 8b again shows the temperature range in which the recombination is incomplete.
  • the crystallite size at temperatures up to about 700 ° C was almost identical to that obtained for the superstoichiometric product in the same temperature range. However, an increase in the temperature during the recombination step to over 700 ° C led here to a
  • Magnetization was 0.85 Tesla, regardless of the temperature during the recombination step and can be increased if necessary by adding iron.
  • the recombined material from the stoichiometric starting alloy showed a coercive field strength of 1.05 Tesla.
  • composition of the materials as follows: 70 wt .-% a-Fe, 25.4 wt .-% NdH 2 and 4.6 wt .-% Fe 2 B.
  • the crystallite size of the individual phases was 30 nm, 15 nm and 20 nm and was thus significantly larger than that obtained in the above method by additional ball milling.
  • the micro-deformation of ⁇ -Fe was 0.20%, that of NdH 2 0.77% and that of Fe 2 B 0.08%, and was thus significantly lower than in the above-mentioned method.
  • FIGS. 9a and 9b show high-resolution SEM images (LEO FEG 1530
  • a textured magnetic material having a very high remanent magnetization of preferably 1.3 to 1.5 tesla can be obtained by the methods according to the invention. Accordingly, improved permanent magnets can be produced from this magnetic material.
  • the magnetic material according to the invention can be produced in a particularly cost-effective manner.
  • Magnetic field also only during a step, in particular the step 3 or 4, may be applied.
  • the magnetic field in all described embodiments may also be applied during step 1 and / or 2.

Abstract

The invention relates to a method for producing a magnetic material, said magnetic material consisting of a starting material that comprises a rare earth metal (SE) and at least one transition metal. The method has the following steps: - hydrogenating the starting material, - disproportioning the starting material, - desorption, and - recombination. A magnetic field is applied during at least one step such that a textured magnetic material is obtained and the formation of a texture is promoted in the magnetic material.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Magnetisches Material und Verfahren zu dessen Herstellung Stand der Technik  Magnetic material and method for its production. State of the art
Die Erfindung betrifft ein magnetisches Material, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. The invention relates to a magnetic material, and a method for its production.
Magnetische Materialien, sowie Verfahren zu deren Herstellung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden feinkristalline, sogenannte nanokristalline magnetische Pulver, durch Kugelmahlen oder Rascherstarrung und anschließende Heisskompaktierung oder Heissdeformierung oder aber durch "Austauschkopplung oder Remanenzüberhöhung", erhalten. Nachteilig hieran ist die aufwendige Verarbeitungsweise der Ausgangslegierung, sowie die oftmals geringe Energiedichte und remanente Magnetisierung des erhaltenen Magnetic materials, as well as methods for their preparation are known from the prior art. For example, finely crystalline, so-called nanocrystalline magnetic powders, by ball milling or rapid solidification and subsequent hot-compacting or hot deformation or by "exchange coupling or Remanenzüberhöhung" obtained. A disadvantage of this is the complex processing of the starting alloy, and the often low energy density and remanent magnetization of the resulting
magnetischen Materials. Weiter beschreibt DE 197 52 366 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines hartmagnetischen Samarium-Kobalt-Basismaterials mittels eines H DDR-Prozesses (Hydrierung - Disproportionierung - Desorption - Rekombination), wobei die Disproportionierung bei einem Wasserstoffdruck von mehr als 0,5 MPa und einer Temperatur von 500°C bis 900°C durchgeführt wird. Nachteilig hieran ist, dass die auf diese Weise erhaltenen magnetischen magnetic material. Further, DE 197 52 366 A1 describes a process for producing a hard magnetic samarium-cobalt base material by means of a H DDR process (hydrogenation - disproportionation - desorption - recombination), wherein the disproportionation at a hydrogen pressure of more than 0.5 MPa and a temperature from 500 ° C to 900 ° C is performed. The disadvantage of this is that the obtained in this way magnetic
Materialien, da isotrop, somit eine relativ geringe remanente Magnetisierung und Kristallitgrößen von 300 nm und mehr nach der Desorption und Rekombination, aufweisen. Materials, since isotropic, thus a relatively low remanent magnetization and crystallite sizes of 300 nm and more after desorption and recombination, have.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 zeichnet sich durch eine vereinfachte Durchführbarkeit aus. Hierbei wird mindestens eine weichmagnetische Phase mit einer ausreichend geringen Kristallitgröße gleichförmig und effizient an eine hartmagnetische Phase gekoppelt, wobei gleichzeitig die hartmagnetische Phase texturiert wird. Unter Texturierung oder Texturbildung wird dabei verstanden, dass eine The inventive method with the features of claim 1 is characterized by a simplified feasibility. This is at least one soft magnetic phase having a sufficiently small crystallite size is uniformly and efficiently coupled to a hard magnetic phase, at the same time texturing the hard magnetic phase. Under texturing or texture formation is understood that a
hartmagnetische Phase mit einer kristallographischen Vorzugsrichtung gebildet wird. Die Bildung des erfindungsgemäßen magnetischen Materials findet in einem kontinuierlichen Prozess statt, wobei die Desorption und Rekombination des magnetischen Materials entweder nacheinander oder aber parallel ablaufen. Im Folgenden steht die Abkürzung„Desorption/Rekombination" für beide oben genannten Optionen, nämlich für sowohl ein nacheinander Ablaufen der Desorption und Rekombination, so wie auch ein paralleles Ablaufen der hard magnetic phase is formed with a crystallographic preferred direction. The formation of the magnetic material according to the invention takes place in a continuous process, wherein the desorption and recombination of the magnetic material take place either successively or in parallel. In the following, the abbreviation "desorption / recombination" for both options mentioned above, namely for both a sequential drainage of desorption and recombination, as well as a parallel running of the
Desorption und Rekombination. So wird ein magnetisches Material erhalten, das eine hohe remanente Magnetisierung von vorzugsweise etwa 1 ,3 bis 1 ,5 Tesla aufweist. Darüber hinaus ist der paramagnetische Anteil des Materials, d.h. das Volumen der Selten Erdmetall-reichen Korngrenzenphase, minimiert bzw. Desorption and recombination. Thus, a magnetic material having a high remanent magnetization of preferably about 1.3 to 1.5 tesla is obtained. In addition, the paramagnetic portion of the material, i. the volume of the rare earth metal-rich grain boundary phase, minimized or
idealerweise eliminiert, was die remanente Magnetisierung erhöht, die magnetischen Eigenschaften des Materials durch effiziente Austauschkopplung verstärkt und dessen Korrosionsbeständigkeit verbessert. Die Kristallite des erfindungsgemäßen Materials zeichnen sich dabei durch eine hohe Texturierung aus, d.h. sie weisen eine kristallographische Vorzugsrichtung auf. Es wurde überraschend gefunden, dass durch das Anlegen eines Magnetfeldes während mindestens einem der Verfahrensschritte die Keimbildung, das Kristallwachstum und insbesondere die Texturierung des magnetischen Materials positiv beeinflusst werden kann. Dies erhöht die remanente Magnetisierung des erfindungsgemäßen Materials. Ferner kann durch geeignete Wahl der ideally eliminates, which increases the remanent magnetization, enhances the magnetic properties of the material through efficient exchange coupling and improves its corrosion resistance. The crystallites of the material according to the invention are characterized by a high degree of texturing, i. they have a crystallographic preferred direction. It has surprisingly been found that the nucleation, the crystal growth and in particular the texturing of the magnetic material can be positively influenced by the application of a magnetic field during at least one of the method steps. This increases the remanent magnetization of the material according to the invention. Furthermore, by appropriate choice of
Magnetfeldstärke die remanente Magnetisierung gezielt eingestellt werden. Die finale Kristallitgröße des erfindungsgemäßen magnetischen Materials kann durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 so gesteuert werden, dass sie um mindestens eine Größeneinheit geringer ist als bei herkömmlichen nach dem H DDR-Verfahren hergestellten magnetischen Materialien. Aufgrund dieser sehr geringen Kristallitgröße von vorzugsweise weniger als 300 nm und besonders bevorzugt von weniger als 100 nm oder sogar weniger als 50 nm ist die Magnetic field strength, the remanent magnetization can be set specifically. The final crystallite size of the magnetic material according to the invention can be controlled by the method according to claim 1 so that it is smaller by at least one size unit than in conventional magnetic materials produced by the HDR method. Due to this very small crystallite size of preferably less than 300 nm, and more preferably less than 100 nm or even less than 50 nm, the
Austauschkopplung des erfindungsgemäßen Materials besonders hoch, was sich positiv auf die magnetischen Eigenschaften des Materials auswirkt. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Exchange coupling of the material according to the invention particularly high, which has a positive effect on the magnetic properties of the material. The dependent claims show preferred developments of the invention.
Vorzugsweise liegt das Magnetfeld während des Desorptionsschrittes und des Rekombinationsschrittes an. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Herstellung des magnetischen Materials vorzugsweise so gesteuert, dass zwischen der Disproportionierung auf der einen Seite und der Desorption(für nacheinander ablaufende Desorption und Rekombination) oder der Desorption und Rekombination (für parallel ablaufende Desorption und Rekombination) auf der anderen Seite ein Gleichgewicht herrscht, das durch gezieltes Anlegen des Magnetfeldes in die eine oder andere Richtung verlagert werden kann. Preferably, the magnetic field is applied during the desorption step and the recombination step. By the method according to the invention, the production of the magnetic material is preferably controlled so that between the disproportionation on the one hand and the desorption (for successive desorption and recombination) or the desorption and recombination (for parallel desorption and recombination) on the other side there is an equilibrium that can be shifted in one direction or another by targeted application of the magnetic field.
Insbesondere bei Anliegen des Magnetfelds im Gleichgewichtszustand zwischen Disproportionierung und Desorption/Rekombination wird die Kristallitgröße und ganz besonders die Initiierung bzw. Verbesserung der Texturierung des magnetischen Materials durch das Magnetfeld besonders stark beeinflusst, so dass sie bereits bei der Keimbildung und während des Keimwachstums ansetzt und damit die Texturierung des magnetischen Materials gezielt gesteuert werden kann. Dies erhöht die remanente Magnetisierung des magnetischen Materials.  Particularly when the magnetic field in the equilibrium state between disproportionation and desorption / recombination is applied, the crystallite size and especially the initiation or improvement of the texturing of the magnetic material are particularly strongly influenced by the magnetic field, so that it starts already during nucleation and during germ growth and thus the texturing of the magnetic material can be controlled specifically. This increases the remanent magnetization of the magnetic material.
Weiter vorzugsweise beträgt die Magnetfeldstärke des angelegten Magnetfelds mehr als 0 bis etwa 100 Tesla, vorzugsweise mehr als 0 bis 10 Tesla. DieseMore preferably, the magnetic field strength of the applied magnetic field is more than 0 to about 100 Tesla, preferably more than 0 to 10 Tesla. These
Feldstärke ist ausreichend, um eine hohe Texturierung in dem magnetischen Material zu bedingen und eine Kristallitgröße in gewünschter Größe und vorzugsweise von wenigen 100 nm oder sogar unter 100 nm, zu fördern. Die Magnetfeldstärke ist nach oben hin nicht begrenzt. In dem bevorzugten Bereich von bis zu 10 Tesla ist die Keimbildung und Wachstumsrate der Kristallite und insbesondere die Texturierung des Materials optimal steuerbar bei möglichst geringen Produktionskosten. Die optimale Magnetfeldstärke kann der Fachmann leicht durch einfache Vergleichsversuche herausfinden. Der Gleichgewichtszustand zwischen Disproportionierung und Field strength is sufficient to cause high texturing in the magnetic material and to promote a crystallite size of the desired size, and preferably of a few 100 nm or even less than 100 nm. The magnetic field strength is not limited to the top. In the preferred range of up to 10 Tesla, the nucleation and growth rate of the crystallites and in particular the texturing of the material is optimally controllable with the lowest possible production costs. The optimum magnetic field strength can be easily found out by a person skilled in the art by simple comparative experiments. The state of equilibrium between disproportionation and
Desorption/Rekombination wird vorzugsweise durch Absenkung des  Desorption / recombination is preferably by lowering the
Wasserstoffpartialdruckes erzielt. Dies bedeutet, dass durch Verringerung des Wasserstoffpartialdruckes das Gleichgewicht auf die Seite des rekombinierten magnetischen Produktes verschoben wird, während hingegen eine Anhebung des Wasserstoffpartialdruckes den disproportionierten Zustand des magnetischen Materials fördert. Durch das Wechselspiel dieser beiden Zustände wird die Texturierung des magnetischen Materials besonders gut gefördert, was sich in einer hohen remanenten Magnetisierung des sich bildenden Hydrogen partial pressure achieved. This means that by reducing the hydrogen partial pressure the equilibrium is shifted to the side of the recombined magnetic product, whereas an increase of the hydrogen partial pressure causes the disproportionated state of the promotes magnetic material. The interplay of these two states, the texturing of the magnetic material is promoted particularly well, resulting in a high remanent magnetization of the forming
magnetischen Materials zeigt. magnetic material shows.
Weiter vorzugsweise wird die Temperatur zu Beginn der Desorption More preferably, the temperature at the beginning of the desorption
/Rekombination zunächst konstant gehalten, um langsame Reaktionsraten zu ermöglichen. Dies birgt den Vorteil, dass so die Förderung des / Recombination initially kept constant to allow slow reaction rates. This has the advantage that so the promotion of
Gleichgewichtszustandes zwischen Disproportionierung und Equilibrium state between disproportionation and
Desorption/Rekombination des magnetischen Materials einfacher gezielt einstellbar ist, wodurch wiederum die Texturierung des magnetischen Materials gefördert wird. Desorption / recombination of the magnetic material is more easily targeted adjustable, which in turn is promoted the texturing of the magnetic material.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Temperatur während des Furthermore, it is advantageous if the temperature during the
Hydrierungsschrittes etwa 20 °C bis 350 °C, vorzugsweise etwa 300 °C und/oder die Temperatur während des Disproportionierungsschritt.es 500°C bis 1000°C, vorzugsweise 750°C bis 850°C und/oder die Temperatur während des Hydrogenation step about 20 ° C to 350 ° C, preferably about 300 ° C and / or the temperature during the Disproportionierungsschritt.es 500 ° C to 1000 ° C, preferably 750 ° C to 850 ° C and / or the temperature during the
Desorptionsschrittes 500°C bis 1000°C, vorzugsweise 750°C bis 850°C und/oder die Temperatur während des Rekombinationsschrittes 500°C bis 1000°C, vorzugsweise 750°C bis 850°C, beträgt. Die hohe Temperatur von mindestensDesorption step 500 ° C to 1000 ° C, preferably 750 ° C to 850 ° C and / or the temperature during the recombination step 500 ° C to 1000 ° C, preferably 750 ° C to 850 ° C. The high temperature of at least
500°C und vorzugsweise 750°C bis maximal 1000°C während der vorstehend genannten Reaktionsschritte gewährleistet eine hervorragende Texturierung des magnetischen Materials, wobei die Reaktionsgeschwindigkeit im 500 ° C and preferably 750 ° C to at most 1000 ° C during the above reaction steps ensures excellent texturing of the magnetic material, the reaction rate in the
Temperaturbereich zwischen 750°C und 850°C hinsichtlich der Geschwindigkeit und der Prozesskosten einen optimalen Reaktionsverlauf fördert. Insbesondere führt die hohe Temperatur bei der Desorption zu einer nahezu vollständigen Rekombination zum magnetischen Endprodukt. Die für das jeweilige Temperature range between 750 ° C and 850 ° C in terms of speed and process costs promotes an optimal course of reaction. In particular, the high temperature during desorption leads to an almost complete recombination to the final magnetic product. The for each
magnetische Material optimale Temperatur kann der Fachmann leicht durch einfache Vergleichsversuche herausfinden. magnetic material optimum temperature, the expert can easily find out by simple comparison experiments.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Wasserstoffpartialdruck während des Hydrierungsschrittes 20 kPa bis 100 kPa und mehr, vorzugsweise 20 kPa bis 40 kPa und insbesondere 30 kPa und/oder der Wasserstoffpartialdruck während des Disproportionierungsschrittes 20 kPa bis 40 kPa, vorzugsweise 30 kPa und/oder der Wasserstoffpartialdruck während des Desorptionsschrittes 0,5 kPa bis 1 ,5 kPa, vorzugsweise 1 kPa und/oder der Wasserstoffpartialdruck während des Rekombinationsschrittes 0 kPa bis 1 kPa, vorzugsweise 0 kPa, beträgt. Die hohen Drücke von 100 kPa und mehr während des Hydrierungsschrittes sind insbesondere für hochlegierte Ausgangsmaterialien vorteilhaft, während für niedriglegierte Ausgangsmaterialien bereits Drücke von 20 bis etwa 40 kPa ausreichend sind. Die Drücke während des Disproportionierungsschritt.es und auch während des Rekombinationsschrittes können in Abhängigkeit des eingesetzten weichmagnetischen Materials variieren. So liegen sie bei Furthermore, it is advantageous if the hydrogen partial pressure during the hydrogenation step is 20 kPa to 100 kPa and more, preferably 20 kPa to 40 kPa and especially 30 kPa and / or the hydrogen partial pressure during the disproportionation step 20 kPa to 40 kPa, preferably 30 kPa and / or the hydrogen partial pressure during the desorption step 0.5 kPa to 1, 5 kPa, preferably 1 kPa and / or the hydrogen partial pressure during the recombination step is 0 kPa to 1 kPa, preferably 0 kPa. The high pressures of 100 kPa and more during the hydrogenation step are particularly advantageous for high alloyed starting materials, while for low alloyed starting materials pressures of 20 to about 40 kPa are sufficient. The pressures during the disproportionation step and also during the recombination step may vary depending on the soft magnetic material used. That's how they are
Verwendung von Kobalt als weichmagnetisches Material, oder auch bei Verwendung von hoch Kobalt-legierten Eisen-Kobalt-Legierungen, ggf. Use of cobalt as a soft magnetic material, or even when using high cobalt-alloyed iron-cobalt alloys, if necessary
vorzugsweise höher als bei Verwendung von reinem Eisen. Diese preferably higher than when using pure iron. These
Verfahrensführung fördert die Texturierung des magnetischen Materials. Ferner vereinfacht es die Reaktionsführung und ist daher zweckmäßig. Den für das jeweilige magnetische Material optimalen Druck kann der Fachmann leicht durch einfache Vergleichsversuche herausfinden. Process management promotes the texturing of the magnetic material. Furthermore, it simplifies the reaction procedure and is therefore expedient. The optimum pressure for the respective magnetic material, the expert can easily find out by simple comparison experiments.
Während des Disproportionierungsschrittes ist es vorteilhaft, wenn der During the disproportionation step, it is advantageous if the
Wasserstoffpartialdruck bei niedriglegierten Ausgangsmaterialien zwischen 20 kPa und 40 kPa liegt, um eine ausreichende Wasserstoffmenge für die Hydrogen partial pressure is at low alloyed starting materials between 20 kPa and 40 kPa to a sufficient amount of hydrogen for the
Absorption durch das Ausgangsmaterial zu gewährleisten. Ein To ensure absorption by the starting material. One
Wasserstoffpartialdruck von 30 kPa ist dabei aus prozesstechnischer wie auch wirtschaftlicher Sicht besonders bevorzugt.  Hydrogen partial pressure of 30 kPa is particularly preferred from a process engineering and economic point of view.
Der Wasserstoffpartialdruck während des Desorptionsschrittes liegt The hydrogen partial pressure during the desorption step is
vorzugsweise zwischen 0,5 und 1 ,5 kPa, um die Desorption des Wasserstoffes zu beschleunigen, was besonders einfach und vollständig bei einem Preferably between 0.5 and 1, 5 kPa, to accelerate the desorption of hydrogen, which is particularly simple and complete at one
Wasserstoffpartialdruck von 1 kPa stattfindet. Hydrogen partial pressure of 1 kPa takes place.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kristallitgröße des Ausgangsmaterials während und ggf. schon vor dem Hydrierungsschritt und/oder dem It is particularly advantageous if the crystallite size of the starting material during and if necessary before the hydrogenation step and / or the
Disproportionierungsschritt insbesondere durch Kugelmahlen, und insbesondere durch reaktives Kugelmahlen, reduziert wird. Wird das Kugelmahlen bereits im Hydrierungsschritt ausgeführt, so geschieht dies vorzugsweise durch reaktives Kugelmahlen. Das Kugelmahlen bzw. reaktive Kugelmahlen fördert die Bildung möglichst kleiner Kristallite, was sich positiv auf die Kristallitgröße und die Texturierung des erfindungsgemäßen magnetischen Materials auswirkt. Ein weiterer Vorteil des Kugelmahlens ist, dass die Partikelgröße des Disproportionation step in particular by ball milling, and in particular by reactive ball milling is reduced. If ball milling is already carried out in the hydrogenation step, this is preferably done by reactive ball milling. The ball milling or reactive ball milling promotes the formation of the smallest possible crystallites, which has a positive effect on the crystallite size and the Texturing of the magnetic material according to the invention effects. Another advantage of ball milling is that the particle size of the
Ausgangsmaterials dann größer sein kann, da dieses durch den Schritt des Kugelmahlens ausreichend zerkleinert wird. Durch das Kugelmahlen wird die Kristallitgröße des Ausgangsmaterials und/oder des während des Starting material can then be larger, since this is sufficiently crushed by the step of ball milling. By ball milling, the crystallite size of the starting material and / or the during the
Hydrierungsschrittes und/oder des Disproportionierungsschrittes entstehenden Materials vorzugsweise auf weniger als 50 nm und weiter vorzugsweise auf 5 bis 20 nm verringert. Wird das Kugelmahlen bereits vor dem Hydrierungsschritt ausgeführt, so kann dies auch bei einer Temperatur von etwa 20 °C erfolgen, was die Prozesskosten deutlich senkt.  Hydrogenation step and / or the Disproportionierungsschrittes resulting material is preferably reduced to less than 50 nm and more preferably to 5 to 20 nm. If the ball milling is carried out before the hydrogenation step, this can also be done at a temperature of about 20 ° C, which significantly reduces the process costs.
Alternativ kann das Kugelmahlen auch unter Wasserstoffatmosphäre erfolgen, was zu einer verkürzten Mahldauer und damit auch zu reduzierten Alternatively, the ball milling can also be carried out under a hydrogen atmosphere, resulting in a shortened grinding time and thus also reduced
Prozesskosten führt. Ferner findet dann die Hydrierung aufgrund der nun kleinen Kristallitgrößen des magnetischen Materials schon innerhalb kürzester Zeit statt, wobei eine nahezu vollständige Umsetzung des Ausgangsmaterials erzielt wird. Ein weiterer Vorteil des Kugelmahlens ist, dass dadurch die Temperatur, die während des Rekombinationsschrittes aufgebracht werden muss, verringert werden kann, nämlich um etwa 200 °C, was einen bevorzugten Process costs leads. Furthermore, then the hydrogenation takes place within a very short time due to the now small crystallite sizes of the magnetic material, with an almost complete conversion of the starting material is achieved. Another advantage of ball milling is that it allows the temperature to be applied during the recombination step to be reduced by about 200 ° C, which is a preferred
Temperaturbereich während des Rekombinationsschrittes eines Temperature range during the recombination step of
kugelvermahlenen magnetischen Material von etwa 640 °C bis 750 °C ergibt. Ein solch niedriger Temperaturbereich führt hingegen im herkömmlichen HDDR- Prozess nur zu einer partiellen Rekombination des magnetischen Materials. Ferner wird durch diese relativ niedrige Temperatur während des ball milled magnetic material of about 640 ° C to 750 ° C results. In contrast, such a low temperature range only leads to partial recombination of the magnetic material in the conventional HDDR process. Furthermore, this relatively low temperature during the
Rekombinationsschrittes eine besonders kleine Kristallitgröße des magnetischenRecombination step a particularly small crystallite size of the magnetic
Materials gefördert. Das Kugelmahlen kann dabei mittels herkömmlicher Vorrichtungen ausgeführt werden. Materials promoted. The ball milling can be carried out by means of conventional devices.
Vorzugsweise beträgt der zum Vermählen aufgebrachte H2-Druck mindestens 0,1 MPa, vorzugsweise mindestens 1 MPa, weiter vorzugsweise mindestens 10Preferably, the H 2 pressure applied for grinding is at least 0.1 MPa, preferably at least 1 MPa, more preferably at least 10
MPa, wodurch das Ausgangsmaterial und/oder das während des MPa, whereby the starting material and / or during the
Hydrierungsschrittes und/oder Disproportionierungsschrittes entstehende Material eine Kristallitgröße von weniger als 50 nm, und vorzugsweise von 5 bis 20 nm, erhält. Der angegebene H2-Druck gewährleistet eine schnelle und ausreichend gute, homogene Vermahlung und damit Disproportionierung. Die Höhe des anzuwendenden H2-Druckes kann der Fachmann leicht durch entsprechende Vorversuche herausfinden. Hydrogenating step and / or disproportionation step resulting material has a crystallite size of less than 50 nm, and preferably from 5 to 20 nm. The specified H 2 pressure ensures fast and sufficiently good, homogeneous grinding and thus disproportionation. The Height of the applied H 2 pressure, the expert can easily find out by appropriate preliminary tests.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn nach dem Disproportionierungsschritt ein weichmagnetisches Material zugegeben wird. Durch Zugabe eines It is also advantageous if, after the disproportionation step, a soft magnetic material is added. By adding a
weichmagnetischen Materials nach der Disproportionierung des soft magnetic material after disproportionation of the
Ausgangsmaterials sind die Keimbildung, das Kristallwachstum und Starting materials are the nucleation, the crystal growth and
insbesondere die Texturierung sowie die Austauschkopplung des magnetischen Materials positiv beeinflussbar. Dies erhöht wiederum die remanente In particular, the texturing and the exchange coupling of the magnetic material positively influenced. This in turn increases the remanent
Magnetisierung des erfindungsgemäßen Materials. Magnetization of the material according to the invention.
Der Zeitpunkt der Zugabe des weichmagnetischen Materials ist nach der Disproportionierung. Dies bedeutet, dass das besagte Material entweder direkt nach der Disproportionierung oder aber in einem späteren Verfahrensstadium zugegeben werden kann. Der Zeitpunkt der Zugabe kann beispielsweise inThe time of addition of the soft magnetic material is after disproportionation. This means that said material can be added either directly after disproportionation or at a later stage of the process. The time of addition can be, for example, in
Abhängigkeit der Ausgangspartikelgröße des magnetischen Materials gesteuert werden. So wurde gefunden, dass das besagte weichmagnetische Material beispielsweise auch nach der Rekombination zugegeben werden kann, sofern in diesem bestimmten Fall die Ausgangspartikelgröße des magnetischen Materials kleiner ist als 5 μηη. Depending on the output particle size of the magnetic material to be controlled. For example, it has been found that the said soft magnetic material can also be added after recombination, provided that in this particular case the starting particle size of the magnetic material is less than 5 μm.
Das weichmagnetische Material kann durch herkömmliche Verfahren, wie physikalisches Vermengen oder chemische Beifügung, also beispielsweise durch Aufdampfen oder so genanntes Co-milling in einer Schüttelmühle mit geringer Intensität, zugefügt werden. Das weichmagnetische Material wird vorzugsweise mechanisch mit dem disproportionierten Material gemischt, wodurch eine effektive Austauschkopplung ermöglicht wird. Dies fördert eine homogene, nanoskalige Verteilung der weich- und hartmagnetischen Phasen und eine geringe Kristallitgröße des magnetischen Materials, was wiederum die The soft magnetic material can be added by conventional methods such as physical blending or chemical addition, that is, for example, by vapor deposition or so-called co-milling in a low-intensity agitating mill. The soft magnetic material is preferably mechanically mixed with the disproportionated material, thereby enabling effective exchange coupling. This promotes a homogeneous, nanoscale distribution of soft and hard magnetic phases and a small crystallite size of the magnetic material, which in turn the
Austauschkopplung des magnetischen Materials fördert, so dass sich das erfindungsgemäße magnetische Material durch eine besonders hohe remanente Magnetisierung auszeichnet. Das weichmagnetische Material ist im Einzelnen nicht beschränkt. Vorzugsweise ist das weichmagnetische Material aber aus Fe und/oder Co oder aus einer Legierung dieser beiden Elemente, gebildet. Die Elemente Eisen und Kobalt, sowie deren Mischungen oder Legierungen daraus fördern die Texturierung des magnetischen Materials besonders gut. Eine Legierung der Elemente Eisen und Kobalt, die sich besonders gut für das erfindungsgemäße Verfahren eignet ist Fe65Co35. Exchange coupling of the magnetic material promotes, so that the magnetic material according to the invention is characterized by a particularly high remanent magnetization. The soft magnetic material is not limited in detail. Preferably, however, the soft magnetic material is formed of Fe and / or Co or of an alloy of these two elements. The elements iron and cobalt, as well as their mixtures or alloys thereof promote the texturing of the magnetic material very well. An alloy of the elements iron and cobalt, which is particularly suitable for the process according to the invention is Fe 65 Co 35 .
Vorteilhafterweise liegt die Menge an weichmagnetischem Material in einem Bereich von mehr als 0 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt ungefähr 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Ausgangsmaterial. In diesem Bereich ist die Menge an weichmagnetischem Material ausreichend, um eine gute Austauschkopplung verbunden mit einer hohen Gesamtmagnetisierung des magnetischen Materials zu ermöglichen und damit darin eine homogene Magnetstruktur mit hoher Texturierung zu erzeugen. Advantageously, the amount of soft magnetic material is in a range of more than 0 to 50 wt .-%, preferably 10 to 30 wt .-%, more preferably about 20 wt .-%, each based on the starting material. In this range, the amount of soft magnetic material is sufficient to allow good exchange coupling associated with high overall magnetization of the magnetic material and thus to create a homogeneous high texture textured magnetic structure therein.
Vorzugsweise wird das magnetische Material während des Desorptionsschrittes und/oder des Rekombinationsschrittes heissdeformiert und/oder Preferably, the magnetic material is hot-deformed during the desorption step and / or the recombination step and / or
heisskompaktiert. Durch die Heisskompaktierung und/oder Heissdeformation, die auch eine Stauchung sein kann, kann ebenfalls die Texturierung desselben beeinflusst werden. heisskompaktiert. Due to the hot-compacting and / or hot deformation, which can also be a compression, the texturing of the same can also be influenced.
Hierfür beträgt die Temperatur während des Deformierens weiter For this, the temperature continues to be during deformation
vorteilhafterweise 400 bis 1200°C, vorzugsweise 600 bis 900°C und der Druck beim Umformen mindestens 100 MPa, vorzugsweise mindestens 150 MPa. In diesen Temperatur- und Druckbereichen kann eine sehr gute Texturierung erreicht werden. Die optimale Temperatur und den optimalen Druck kann der Fachmann leicht durch einfache Vergleichsversuche herausfinden. advantageously 400 to 1200 ° C, preferably 600 to 900 ° C and the pressure during forming at least 100 MPa, preferably at least 150 MPa. In these temperature and pressure ranges, a very good texturing can be achieved. The optimum temperature and the optimum pressure can be easily found out by a person skilled in the art by simple comparative experiments.
Vorzugsweise ist das Selten Erdmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Nd, Sm, La, Dy, Tb, Gd, besonders bevorzugt aus: Nd, Sm, La. Diese Selten Erdmetalle lassen sich aufgrund ihrer physikalischen und auch chemischen Eigenschaften besonders gut mit dem erfindungsgemäßen Preferably, the rare earth metal is selected from the group consisting of: Nd, Sm, La, Dy, Tb, Gd, more preferably: Nd, Sm, La. These rare earth metals can be due to their physical and chemical properties particularly well with the invention
Verfahren umsetzen. Implement procedure.
Weiterhin vorzugsweise ist das Übergangsmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Fe und Co. Diese beiden Übergangsmetalle sind gut erhältlich und verhältnismäßig günstig und zeigen sehr gute magnetische Eigenschaften. Weiter bevorzugt enthält das magnetische Material, und vorzugsweise das Ausgangsmaterial, mindestens ein weiteres Element, wie insbesondere B und/oder Ga und/oder Nb und/oder Si und/oder AI. Diese Elemente können die magnetischen wie auch physikalischen und chemischen Eigenschaften des Materials und dessen Beständigkeit, also seine chemische bzw. Further preferably, the transition metal is selected from the group consisting of Fe and Co. These two transition metals are readily available and relatively inexpensive and have very good magnetic properties. More preferably, the magnetic material, and preferably the starting material, contains at least one further element, in particular B and / or Ga and / or Nb and / or Si and / or Al. These elements can be the magnetic as well as physical and chemical properties of the material and its resistance, so its chemical or
elektrochemische Beständigkeit (z.B. Korrosionsbeständigkeit), beeinflussen. Bor ist dabei besonders bevorzugt, da es die Strukturbildung des magnetischen Materials, also insbesondere die hartmagnetische Phase vom Typ Nd2Fei4B, fördert. electrochemical resistance (eg corrosion resistance). Boron is particularly preferred because it promotes the structure formation of the magnetic material, that is to say in particular the hard magnetic phase of the type Nd 2 Fei 4 B.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren so ausgeführt, dass das nach dem Disproportionierungsschritt und/oder nach dem Vermählen erzeugte Zwischenprodukt ein stöchiometrisches Zwischenprodukt ist. Dies bedeutet, dass das Zwischenprodukt einphasig vorliegt, also keine According to a preferred embodiment, the process is carried out so that the intermediate product produced after the disproportionation step and / or after the grinding is a stoichiometric intermediate. This means that the intermediate is single phase, so none
intergranularen Selten Erdmetall-reichen Phasen vorliegen. Das primäre hydrierte Zwischenprodukt ist damit SEH2, wobei SE für Selten Erdmetall(e) steht. Dies kann durch gezielte Wahl der Parameter Temperatur, Intergranular Rare earth-rich phases exist. The primary hydrogenated intermediate is thus SEH 2 , where SE is rare earth metal (s). This can be done by specific choice of the parameters temperature,
Wasserstoffpartialdruck, Reaktionszeit und Magnetfeldstärke, eingestellt werden. Im Fall einer Nd2Fe-i4B-Phase ist damit beispielsweise die stöchiometrische (nominelle) Zusammensetzung gemeint: Hydrogen partial pressure, reaction time and magnetic field strength can be adjusted. In the case of a Nd 2 Fe-i 4 B phase, this means, for example, the stoichiometric (nominal) composition:
Nd26,67Fe72,33Bi.o (Gewichts%) Nd 2 6.67 Fe 7 2.33 Bi.o (% by weight)
Ndii,77Fe82,35B5,88 (Atom%). Ndii, 77Fe82, 35B 5 , 88 (atom%).
Oftmals bildet sich zunächst ein überstöchiometrisches NdH2+x, welches sich anschließend zum stabilen NdH2 (stöchiometrische Zusammensetzung dieserOften, a superstoichiometric NdH 2 + x forms , which then forms the stable NdH 2 (stoichiometric composition of this
Phase) umwandelt. Im Fall des Wasserstoff mahlens (Kugelmahlen unter Wasserstoffatmosphäre) wird beispielsweise das Nd2F14B in die drei oben genannten disproportionierten Phasen umgewandelt, wobei auch NdH2+x entsteht. Heizt man nun dieses Pulver auf, z.B. auf 650°C, so wandelt sich bei etwa 200-300°C diese überstöchiometrische Phase in eine stabile NdH2-Phase um und Wasserstoff wird frei. Phase). In the case of hydrogen milling (ball milling under a hydrogen atmosphere), for example, the Nd 2 F 14 B is converted into the three disproportionated phases mentioned above, wherein NdH 2 + x is formed. When this powder is heated, for example at 650 ° C., this superstoichiometric phase changes to a stable NdH 2 phase at about 200-300 ° C. and hydrogen is released.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren so ausgeführt, dass das nach dem Disproportionierungsschritt und/oder nach dem Vermählen erzeugte Zwischenprodukt ein überstöchiometrisches Zwischenprodukt ist. Das bedeutet, dass neben SEH2 auch SEH3, also allgemein auch SEH2+x, vorliegt. Dies kann durch gezielte Wahl der Parameter Temperatur, Wasserstoffpartialdruck und Reaktionszeit eingestellt werden. According to an alternative preferred embodiment, the process is carried out such that the intermediate product produced after the disproportionation step and / or after the grinding is a superstoichiometric Intermediate is. This means that in addition to SEH 2 there is also SEH 3 , which is also generally SEH 2 + x. This can be adjusted by specific selection of the parameters temperature, hydrogen partial pressure and reaction time.
Weiter erfindungsgemäß wird ein Permanentmagnet beschrieben, der mindestens ein Selten Erdmetall und mindestens ein Übergangsmetall umfasst und der gemäß des vorstehend beschriebenen Verfahrens hergestellt wurde. Dieser Permanentmagnet zeichnet sich durch eine besonders hohe Further according to the invention, a permanent magnet is described, which comprises at least one rare earth metal and at least one transition metal and which has been prepared according to the method described above. This permanent magnet is characterized by a particularly high
Sättigungsmagnetisierung und eine hohe remanente Magnetisierung und hohe Texturierung aus. Saturation magnetization and high remanent magnetization and high texturing.
Bevorzugte Zusammensetzungen des Permanentmagneten sind NdTM12 und Sm2TM17, wobei TM für Übergangsmetall steht. Besonders bevorzugte Preferred permanent magnet compositions are NdTM 12 and Sm 2 TM 17 where TM is transition metal. Especially preferred
Zusammensetzungen sind Sm2Fei7, SmCo5, und aufgrund seiner Compositions are Sm 2 Fei 7 , SmCo 5 , and due to its
hervorragenden magnetischen Eigenschaften ganz besonders bevorzugt excellent magnetic properties are very particularly preferred
Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Permanentmagnet eine remanente Magnetisierung von 1 ,3 bis 1 ,5 Tesla auf. Preferably, the permanent magnet of the invention has a remanent magnetization of 1, 3 to 1, 5 Tesla.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials aus einem Ausgangsmaterial, wobei das In summary, the invention relates to a method for producing a magnetic material from a starting material, wherein the
Ausgangsmaterial mindestens ein Selten Erdmetall (SE) und mindestens ein Übergangsmetall umfasst, wobei das Verfahren die aus dem herkömmlichen H DDR-Verfahren bekannten Schritte: Hydrierung des Ausgangsmaterials, Disproportionierung des Ausgangsmaterials, Desorption und Rekombination, umfasst, wobei während mindestens eines Schrittes ein Magnetfeld derart anliegt, dass ein texturiertes magnetisches Material erhalten wird bzw. die Bildung einer Textur in dem magnetischen Material gefördert wird. Starting material comprises at least one rare earth metal (SE) and at least one transition metal, the method comprising the known from the conventional H DDR method steps: hydrogenation of the starting material, disproportionation of the starting material, desorption and recombination, wherein during at least one step, a magnetic field such is present that a textured magnetic material is obtained or the formation of a texture is promoted in the magnetic material.
Zeichnung drawing
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen 1 bis 6 im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: Figur 1 eine schematische Übersicht des herkömmlichen H DDR-Verfahrens, Hereinafter, the invention will be described in detail with reference to the drawings 1 to 6. In the drawing is: FIG. 1 shows a schematic overview of the conventional H DDR method,
Figur 2 eine schematische Übersicht des ersten erfindungsgemäßen Figure 2 is a schematic overview of the first invention
Ausführungsbeispiels,  Embodiment,
Figur 3 eine schematische Übersicht eines zweiten erfindungsgemäßen Figure 3 is a schematic overview of a second invention
Ausführungsbeispiels,  Embodiment,
Figur 4 eine schematische Übersicht eines dritten erfindungsgemäßen Figure 4 is a schematic overview of a third invention
Ausführungsbeispiels,  Embodiment,
Figur 5 eine schematische Übersicht eines vierten erfindungsgemäßen Figure 5 is a schematic overview of a fourth invention
Ausführungsbeispiels,  Embodiment,
Figur 6 eine schematische Übersicht eines fünften erfindungsgemäßen Figure 6 is a schematic overview of a fifth invention
Ausführungsbeispiels,  Embodiment,
Figur 7 eine schematische Übersicht eines sechsten erfindungsgemäßen Figure 7 is a schematic overview of a sixth invention
Ausführungsbeispiels.  Embodiment.
Figur 8a ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Kristallitgröße und der Figure 8a is a graph showing the dependence of the crystallite size and the
Koerzitivfeldstärke (μοΗ0 ) eines überstöchiometrischen, mittels Kugelmühle vermahlenen, magnetischen Materials von der Temperatur während des Rekombinationsschrittes zeigt. Coercive field strength (μοΗ 0 ) of a superstoichiometric ball milled magnetic material from the temperature during the recombination step.
Figur 8b ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Kristallitgröße und der Figure 8b is a graph showing the dependence of the crystallite size and the
Koerzitivfeldstärke (μοΗ0 ) eines stöchiometrischen, mittels Kugelmühle vermahlenen, magnetischen Materials von der Temperatur während des Rekombinationsschrittes zeigt. Coercive field strength (μοΗ 0 ) of a stoichiometric ball milled magnetic material from the temperature during the recombination step.
Figur 9a zeigt eine hochaufgelöste REM-Aufnahme (LEO FEG 1530 Gemini) eines Nd28,78FebaiB1,1Gao,35Nbo,26 Materials, das mittels 9a shows a high resolution SEM (LEO Gemini 1530 FEG) of a Nd28,78Fe ba iB 1, 1 Gao, 35Nbo, 26 material, which means
herkömmlichem H DDR-Verfahren hergestellt wurde. Figur 9b zeigt eine hochaufgelöste REM -Aufnahme (LEO FEG 1530 Gemini) eines Nd28,78FebaiB1,1Gao,35Nbo,26 Materials, das mittels HDDR- Verfahren und zusätzlichem Vermählen mittels Kugelmühle hergestellt wurde. conventional H DDR method was produced. FIG. 9b shows a high-resolution SEM image (LEO FEG 1530 Gemini) of a Nd28.78Fe ba 1 , 1 Gao, 35Nbo, 26 material, which was produced by means of HDDR process and additional ball milling.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung Preferred embodiments of the invention
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 das herkömmliche HDDR- Verfahren beschrieben. Hereinafter, the conventional HDDR method will be described with reference to FIG.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst das H DDR- Verfahren 10 die As can be seen from FIG. 1, the H DDR method 10 comprises the
Reaktionsschritte: Hydrierung 1 , Disproportionierung 2, Desorption 3 und Reaction steps: hydrogenation 1, disproportionation 2, desorption 3 and
Rekombination 4. In dem Hydrierungsschritt 1 wird z.B. einem Nd2Fe-i4B- Blockstück mit einer Ausgangspartikelgröße von beispielsweise etwa 50 bis 100 μηη bei auf 840°C ansteigender Temperatur Wasserstoff zugeführt. Der Recombination 4. In the hydrogenation step 1, for example, an Nd 2 Fe-i 4 B block piece having an initial particle size of, for example, about 50 to 100 μηη is fed at 840 ° C increasing temperature hydrogen. Of the
Wasserstoffpartialdruck wird dabei in dem System auf 30 kPa angehoben, wobei es zu einer Disproportionierung des Ausgangsmaterials unter Hydrogen partial pressure is thereby raised in the system to 30 kPa, which leads to a disproportionation of the starting material under
Wasserstoffabsorption und damit zur Bildung von NdH2, Fe und Fe2B kommt. Der Wasserstoffpartialdruck wird solange aufrechterhalten, bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat, in dem mehrere Phasen, also neben NdH2 auch NdH2+x, wie zum Beispiel NdH3, vorliegen (überstöchiometrisches Zwischenprodukt). Die Hydrogen absorption and thus the formation of NdH 2 , Fe and Fe 2 B comes. The hydrogen partial pressure is maintained until an equilibrium has been established in which several phases, ie NdH 2 and NdH 2 + x in addition to NdH 3 , are present (superstoichiometric intermediate). The
Zusammensetzung der Reaktionsmischung wird mittels üblicher Methoden bestimmt (z.B. Röntgendiffraktometrie). In den anschließenden Desorptions- bzw. Rekombinationsschritten 3 und 4 wird die Temperatur weiterhin auf 840°C gehalten, der Wasserstoffpartialdruck aber auf 1 kPa bis final 0,1 kPa abgesenkt. Hierbei findet eine Rekombination der einzelnen Phasen zu Nd2Fe-i4B unter Freisetzung von Wasserstoff statt. Die Kristallitgröße des entstehenden magnetischen Materials beträgt dabei typischerweise 200-400 nm. Die Composition of the reaction mixture is determined by conventional methods (eg X-ray diffractometry). In the subsequent desorption or recombination steps 3 and 4, the temperature is still maintained at 840 ° C, the hydrogen partial pressure but lowered to 1 kPa to finally 0.1 kPa. In this case, a recombination of the individual phases to Nd 2 Fe-i 4 B takes place with liberation of hydrogen. The crystallite size of the resulting magnetic material is typically 200-400 nm
Texturierung des erhaltenen Materials ist niedrig, wobei eine remanente Texturing of the resulting material is low, with a remanent
Magnetisierung von typischerweise etwa 0,8 Tesla erzielt wird. Magnetization of typically about 0.8 Tesla is achieved.
Die Figuren 2 bis 7 zeigen eine Übersicht über sechs Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. In all diesen Ausführungsbeispielen sind die bereits oben benannten Reaktionsschritte: Hydrierung 1 , Disproportionierung 2, Desorption 3 und Rekombination 4, in dieser Reihenfolge ausgeführt. Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel. Hier wird ein Nd2Fei4B-Blockstück mit einer Ausgangspartikelgröße von 50 bis 300 μηη hydriert und Figures 2 to 7 show an overview of six embodiments of the present invention. In all of these exemplary embodiments, the reaction steps already mentioned above: hydrogenation 1, disproportionation 2, desorption 3 and recombination 4 are carried out in this order. FIG. 2 shows a first exemplary embodiment. Here, a Nd 2 Fei 4 B block piece with a starting particle size of 50 to 300 μηη is hydrogenated and
disproportioniert. Das Ausgangslegierungsmaterial ist stöchiometrisch. Es liegen keine intergranularen Selten Erdmetall-reichen Phasen vor. Die disproportioniert. The starting alloy material is stoichiometric. There are no intergranular rare earth metal-rich phases. The
Zusammensetzung der Reaktionsmischung wird mittels üblicher Methoden bestimmt (z.B.: Röntgendiffraktometrie). Die Temperatur des Systems beträgt während des Hydrierungsschrittes 1 200°C, während des  Composition of the reaction mixture is determined by conventional methods (e.g., X-ray diffractometry). The temperature of the system during the hydrogenation step is 1 200 ° C, during the
Disproportionierungsschrittes 2 und des Desorptionsschrittes 3 800°C, wobei der Wasserstoffpartialdruck bis zum Desorptionsschritt 3 auf 30 kPa gehalten wird und während des Desorptionsschrittes 3 auf 1 kPa und danach weiter auf 0 kPa abgesenkt wird. Während des Desorptionsschrittes 3 und des Disproportionation step 2 and the desorption step 3 800 ° C, wherein the hydrogen partial pressure is maintained until the desorption step 3 to 30 kPa and during the desorption step 3 is lowered to 1 kPa and then further to 0 kPa. During the desorption step 3 and the
Rekombinationsschrittes 4, und alternativ im Gleichgewichtszustand zwischen Disproportionierung 2 und Desorption 3/Rekombination 4, liegt zudem ein Magnetfeld 5 von 8 Tesla an dem System an. Die Kristallitgröße des Recombination step 4, and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and desorption 3 / recombination 4, is also due to a magnetic field 5 of 8 Tesla on the system. The crystallite size of the
magnetischen Endprodukts beträgt typischerweise etwa 50 nm. Die Kristalle werden mittels Röntgendiffraktometrie charakterisiert. Die Texturierung des erhaltenen magnetischen Materials ist hoch. Die remanente Magnetisierung des so erhaltenen magnetischen Materials beträgt typischerweise etwa 1 ,4 Tesla. The final magnetic final product is typically about 50 nm. The crystals are characterized by X-ray diffractometry. The texturing of the obtained magnetic material is high. The remanent magnetization of the magnetic material thus obtained is typically about 1.4 Tesla.
Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Hier wird ein Nd2Fei4B-Blockstück mit einer Ausgangspartikelgröße von 100 bis 150 μηη hydriert und FIG. 3 shows a second exemplary embodiment. Here, an Nd 2 Fei 4 B block piece with a starting particle size of 100 to 150 μηη is hydrogenated and
disproportioniert. Das Ausgangslegierungsmaterial ist stöchiometrisch. Es liegen keine intergranularen Selten Erdmetall-reichen Phasen vor. Die disproportioniert. The starting alloy material is stoichiometric. There are no intergranular rare earth metal-rich phases. The
Zusammensetzung der Reaktionsmischung wird mittels üblicher Methoden bestimmt (z.B.: Röntgendiffraktometrie). Zusätzlich wird die Ausgangsverbindung mittels Kugelmahlen 6 vermählen, so dass die resultierende Partikelgröße 2 bis 10 μηη beträgt. Das Kugelmahlen wird dabei während der Schritte der Hydrierung und Disproportionierung mit einem H2-Druck von mindestens 0,1 MPa ausgeführt. Die Temperatur des Systems beträgt während des Composition of the reaction mixture is determined by conventional methods (eg: X-ray diffractometry). In addition, the starting compound is ground by means of ball milling 6, so that the resulting particle size is 2 to 10 μm. Ball milling is carried out during the hydrogenation and disproportionation steps with an H 2 pressure of at least 0.1 MPa. The temperature of the system is during the
Hydrierungsschrittes 1 250°C, während des Disproportionierungsschrittes 2 und des Desorptionsschrittes 3 800°C, wobei der Wasserstoffpartialdruck bis zum Desorptionsschritt 3 auf 30 kPa gehalten wird und während des  Hydrogenation step 1 250 ° C, during the disproportionation step 2 and the desorption step 3 800 ° C, wherein the hydrogen partial pressure is maintained until the desorption step 3 to 30 kPa and during the
Desorptionsschrittes 3 auf 1 kPa und danach weiter auf 0 kPa abgesenkt wird. Während des Desorptionsschrittes 3 und des Rekombinationsschrittes 4, und alternativ im Gleichgewichtszustand zwischen Disproportionierung 2 und Desorption step 3 to 1 kPa and then further lowered to 0 kPa. During desorption step 3 and recombination step 4, and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and
Desorption 3/Rekombination 4, liegt zudem ein Magnetfeld 5 von 8,5 Tesla an dem System an. Die Kristal litgröße des magnetischen Endprodukts beträgt typischerweise etwa 30 nm. Die Kristalle werden mittels Röntgend iffraktometrie charakterisiert. Die Texturierung des erhaltenen magnetischen Materials ist hoch.Desorption 3 / recombination 4, a magnetic field 5 of 8.5 Tesla is also applied to the system. The crystal size of the final magnetic product is typically about 30 nm. The crystals are characterized by X-ray diffractometry. The texturing of the obtained magnetic material is high.
Die remanente Magnetisierung beträgt typischerweise etwa 1 ,4 Tesla. The remanent magnetization is typically about 1.4 Tesla.
Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Hier wird ein Nd2Fei4B-Blockstück mit einer Ausgangspartikelgröße von 50 bis 150 μηη hydriert und FIG. 4 shows a third exemplary embodiment. Here, a Nd 2 Fei 4 B block piece with a starting particle size of 50 to 150 μηη is hydrogenated and
disproportioniert. Das Ausgangslegierungsmaterial ist überstöchiometrisch. Es liegen also weitere Selten Erdmetall-reiche Phasen vor. Die Zusammensetzung der Reaktionsmischung wird mittels üblicher Methoden bestimmt (z.B.: disproportioniert. The starting alloy material is superstoichiometric. So there are more rare earth metal-rich phases. The composition of the reaction mixture is determined by conventional methods (e.g.
Röntgendiffraktometrie). Zusätzlich wird die Ausgangsverbindung im Schritt 1 und 2 mittels Kugelmahlen 6 vermählen, so dass die resultierende Kristallitgröße 2 bis 4 μηη beträgt. Die Temperatur des Systems beträgt während des X-ray diffraction). In addition, the starting compound is ground in step 1 and 2 by means of ball milling 6, so that the resulting crystallite size is 2 to 4 μηη. The temperature of the system is during the
Hydrierungsschrittes 1 300°C, während des Disproportionierungsschrittes 2 und des Desorptionsschrittes 3 800°C, wobei der Wasserstoffpartialdruck bis zum Desorptionsschritt 3 auf 30 kPa gehalten wird und während des  Hydrogenation step 1 300 ° C, during the disproportionation step 2 and the desorption step 3 800 ° C, wherein the hydrogen partial pressure is maintained until the desorption step 3 to 30 kPa and during the
Desorptionsschrittes 3 auf 1 kPa und danach weiter auf 0 kPa abgesenkt wird. Während des Desorptionsschrittes 3 und des Rekombinationsschrittes 4, und alternativ im Gleichgewichtszustand zwischen Disproportionierung 2 und Desorption step 3 to 1 kPa and then further lowered to 0 kPa. During the desorption step 3 and the recombination step 4, and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and
Desorption 3/Rekombination 4, liegt zudem ein Magnetfeld 5 von 8,5 Tesla an dem System an. Die Kristallitgröße des magnetischen Endprodukts beträgt typischerweise etwa 40 nm. Die Kristalle werden mittels Röntgendiffraktometrie charakterisiert. Die Texturierung des erhaltenen magnetischen Materials ist hoch.Desorption 3 / recombination 4, a magnetic field 5 of 8.5 Tesla is also applied to the system. The crystallite size of the final magnetic product is typically about 40 nm. The crystals are characterized by X-ray diffractometry. The texturing of the obtained magnetic material is high.
Die remanente Magnetisierung beträgt typischerweise etwa 1 ,4 Tesla. The remanent magnetization is typically about 1.4 Tesla.
Figur 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel. Hier wird ein Nd2Fei4B-Blockstück mit einer Ausgangspartikelgröße von 30 bis 100 μηη hydriert und FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment. Here, an Nd 2 Fei 4 B block piece with a starting particle size of 30 to 100 μmη is hydrogenated and
disproportioniert. Das Ausgangslegierungsmaterial ist stöchiometrisch. Es liegen keine intergranularen Selten Erdmetall-reichen Phasen vor. Die disproportioniert. The starting alloy material is stoichiometric. There are no intergranular rare earth metal-rich phases. The
Zusammensetzung der Reaktionsmischung wird mittels üblicher Methoden bestimmt (z.B.: Röntgendiffraktometrie). Die Temperatur des Systems beträgt während des Hydrierungsschrittes 1 300°C, während des Composition of the reaction mixture is determined by conventional methods (e.g., X-ray diffractometry). The temperature of the system during the hydrogenation step is 1 300 ° C, during the
Disproportionierungsschrittes 2 und des Desorptionsschrittes 3 800°C, wobei der Wasserstoffpartialdruck bis zum Desorptionsschritt 3 auf 30 kPa gehalten wird und während des Desorptionsschrittes 3 auf 1 kPa und danach weiter auf 0 kPa abgesenkt wird. Während des Desorptionsschrittes 3 und des Disproportionation step 2 and the desorption step 3 800 ° C, wherein the Hydrogen partial pressure is maintained until the desorption step 3 to 30 kPa and during the desorption step 3 is lowered to 1 kPa and then further to 0 kPa. During the desorption step 3 and the
Rekombinationsschrittes 4, und alternativ im Gleichgewichtszustand zwischen Disproportionierung 2 und Desorption 3/Rekombination 4, liegt zudem einRecombination step 4, and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and desorption 3 / recombination 4, is also present
Magnetfeld 5 von 8 Tesla an dem System an. Nach dem Magnetic field 5 of 8 Tesla on the system. After this
Disproportionierungsschritt 2 werden zusätzlich mehr als 0 Gew.-% bis 50 Gew.- %, vorzugsweise 25 Gew.-% nanopartikuläres Eisen 7 bezogen auf die  Disproportionation step 2 are additionally more than 0 wt .-% to 50 wt .-%, preferably 25 wt .-% nanoparticulate iron 7 based on the
Ausgangsverbindung, zugeben. Die Partikelgröße des Eisens beträgt typischerweise 5 bis 50 nm. Die Kristallitgröße des magnetischen Endprodukts beträgt typischerweise weniger als 30 nm. Die Kristalle werden mittels Starting compound, add. The particle size of the iron is typically 5 to 50 nm. The crystallite size of the final magnetic product is typically less than 30 nm
Röntgend iffraktometrie charakterisiert. Die Texturierung des erhaltenen magnetischen Materials ist hoch. Die remanente Magnetisierung beträgt typischerweise etwa 1 ,4 Tesla. X-ray iffractometry characterized. The texturing of the obtained magnetic material is high. The remanent magnetization is typically about 1.4 Tesla.
Figur 6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel. Hier wird ein Nd2Fei4B-Blockstück mit einer Ausgangspartikelgröße von 50 bis 150 μηη hydriert und FIG. 6 shows a fifth exemplary embodiment. Here, a Nd 2 Fei 4 B block piece with a starting particle size of 50 to 150 μηη is hydrogenated and
disproportioniert. Das Ausgangslegierungsmaterial ist stochiometrisch. Es liegen keine intergranularen Selten Erdmetall-reichen Phasen vor. Die disproportioniert. The starting alloy material is stoichiometric. There are no intergranular rare earth metal-rich phases. The
Zusammensetzung der Reaktionsmischung wird mittels üblicher Methoden bestimmt (z.B.: Röntgendiffraktometrie). Zusätzlich wird die Ausgangsverbindung im Schritt 1 und 2 mittels Kugelmahlen 6 vermählen, so dass die resultierende Primärkristallitgröße 2 bis 5 μηη beträgt. Die Temperatur des Systems beträgt während des Hydrierungsschrittes 1 300°C, während des Composition of the reaction mixture is determined by conventional methods (e.g., X-ray diffractometry). In addition, the starting compound is ground in step 1 and 2 by means of ball milling 6, so that the resulting primary crystallite size is 2 to 5 μηη. The temperature of the system during the hydrogenation step is 1 300 ° C, during the
Disproportionierungsschrittes 2 und des Desorptionsschrittes 3 800°C, wobei derDisproportionation step 2 and the desorption step 3 800 ° C, wherein the
Wasserstoffpartialdruck bis zum Desorptionsschritt 3 auf 30 kPa gehalten wird und während des Desorptionsschrittes 3 auf 1 kPa und danach weiter auf 0 kPa abgesenkt wird. Während des Desorptionsschrittes 3 und des Hydrogen partial pressure is maintained until the desorption step 3 to 30 kPa and during the desorption step 3 is lowered to 1 kPa and then further to 0 kPa. During the desorption step 3 and the
Rekombinationsschrittes 4, und alternativ im Gleichgewichtszustand zwischen Disproportionierung 2 und Desorption 3/Rekombination 4, liegt zudem einRecombination step 4, and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and desorption 3 / recombination 4, is also present
Magnetfeld 5 von 8,0 Tesla an dem System an. Nach dem Magnetic field 5 of 8.0 Tesla on the system. After this
Disproportionierungsschritt 2 werden zusätzlich mehr als 0 Gew.-% bis 50 Gew.- %, vorzugsweise 30 Gew.-% nanopartikuläres Eisen 7 bezogen auf die Disproportionation step 2 are additionally more than 0 wt .-% to 50 wt .-%, preferably 30 wt .-% nanoparticulate iron 7 based on the
Ausgangsverbindung, zugeben. Die Partikelgröße des Eisens beträgt typischerweise 5 bis 50 nm. Die Kristallitgröße des magnetischen Endprodukts beträgt typischerweise weniger als 30 nm. Die Kristalle werden mittels Starting compound, add. The particle size of the iron is typically 5 to 50 nm. The crystallite size of the final magnetic product is typically less than 30 nm. The crystals are formed by means of
Röntgend iffraktometrie charakterisiert. Die Texturierung des erhaltenen magnetischen Materials ist hoch. Die remanente Magnetisierung beträgt typischerweise etwa 1 ,4 Tesla. X-ray iffractometry characterized. The texturing of the obtained magnetic material is high. The remanent magnetization is typically about 1.4 Tesla.
Figur 7 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel. Hier wird ein Nd2Fe-i4B- Blockstück mit einer Ausgangspartikelgröße von 120 bis 200 μηη hydriert und disproportioniert. Das Ausgangslegierungsmaterial ist stöchiometrisch. Es liegen keine intergranularen Selten Erdmetall-reichen Phasen vor. Die FIG. 7 shows a sixth exemplary embodiment. Here, a Nd 2 Fe-i 4 B block piece having a starting particle size of 120 to 200 μm is hydrogenated and disproportionated. The starting alloy material is stoichiometric. There are no intergranular rare earth metal-rich phases. The
Zusammensetzung der Reaktionsmischung wird mittels üblicher Methoden bestimmt (z.B.: Röntgendiffraktometrie). Zusätzlich wird die Ausgangsverbindung im Schritt 1 und 2 mittels Kugelmahlen 6 vermählen, so dass die resultierende Kristallitgröße 2 bis 5 μηη beträgt. Die Temperatur des Systems beträgt während des Hydrierungsschrittes 1 250°C, während des Disproportionierungsschrittes 2 und des Desorptionsschrittes 3 800°C, wobei der Wasserstoffpartialdruck bis zum Desorptionsschritt 3 auf 30 kPa gehalten wird und während des Composition of the reaction mixture is determined by conventional methods (e.g., X-ray diffractometry). In addition, the starting compound is ground in step 1 and 2 by means of ball milling 6, so that the resulting crystallite size is 2 to 5 μηη. The temperature of the system during the hydrogenation step 1 is 250 ° C, during the disproportionation step 2 and the desorption step 3 800 ° C, the hydrogen partial pressure is maintained until the desorption step 3 to 30 kPa and during the
Desorptionsschrittes 3 auf 1 kPa und danach weiter auf 0 kPa abgesenkt wird. Nach dem Disproportionierungsschritt 2 werden zusätzlich mehr als 0 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 25 Gew.-% nanopartikuläres Eisen 7 bezogen auf die Ausgangsverbindung, zugeben. Die Partikelgröße des Eisens beträgt typischerweise 5 bis 50 nm. Während des Desorptionsschrittes 3 und des Rekombinationsschrittes 4, und alternativ im Gleichgewichtszustand zwischen Disproportionierung 2 und Desorption 3/Rekombination 4, liegt zudem ein Magnetfeld 5 von 8,0 Tesla an dem System an und die Reaktionsmischung wird im Schritt 3 und 4 durch eine Heissdeformation 8 bei einer Temperatur von 850°C und einem Druck von 150 MPa mittels einer Presse heissddeformiert. Die Kristallitgröße des magnetischen Endprodukts beträgt typischerweise weniger als 30 nm. Die Kristalle werden mittels Röntgendiffraktometrie charakterisiert. Die Texturierung des erhaltenen magnetischen Materials ist hoch. Die remanente Magnetisierung beträgt typischerweise 1 ,4 Tesla. Desorption step 3 to 1 kPa and then further lowered to 0 kPa. After the disproportionation step 2, in addition more than 0 wt .-% to 50 wt .-%, preferably 25 wt .-% nanoparticulate iron 7 based on the starting compound, add. The particle size of the iron is typically 5 to 50 nm. During the desorption step 3 and the recombination step 4, and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and desorption 3 / recombination 4, there is also a magnetic field 5 of 8.0 Tesla on the system and Reaction mixture is hot-deformed in step 3 and 4 by a hot deformation 8 at a temperature of 850 ° C and a pressure of 150 MPa by means of a press. The crystallite size of the final magnetic product is typically less than 30 nm. The crystals are characterized by X-ray diffractometry. The texturing of the obtained magnetic material is high. The remanent magnetization is typically 1.4 Tesla.
Ferner wurden Vergleichsversuche zur Herstellung eines magnetischen Materials durchgeführt. Es wurden folgende Ausgangsmaterialien verwendet: Further, comparative experiments for producing a magnetic material were carried out. The following starting materials were used:
a) Nd28,78FebaiB1,1Gao,35Nbo,26 (überstöchiometrisch, reich an Nd) b) Nd27,o7FebaiB1,oGa0,32Nbo,28 (nah-stöchiometrisch, zu vernachlässigender Nd- Überschuss). a) Nd28.78Fe ba 1 , 1 Gao, 35Nbo, 26 (more than stoichiometric, rich in Nd) b) Nd27, o7FebaiB 1 , oGa 0 , 32Nbo, 28 (near-stoichiometric, negligible Nd excess).
Die Ausgangsmaterialien wurden für ca. 40 Stunden in einem Ofen bei einer Temperatur von 1 140 °C unter Argonatmosphäre homogenisiert, d.h. durch dieThe starting materials were homogenized for about 40 hours in an oven at a temperature of 1140 ° C under argon atmosphere, i. through the
Wärmebehandlung wurde die Nd2Fei4B-Phase im Material eingestellt. Dann wurde das erhaltene Material grob gemahlen und gesiebt, um eine Partikelgröße von etwa 250 μηη zu erhalten. Die groben Pulver wurden anschließend mechanisch mittels Kugelmahlen in einem Mahlbecher für fünf Stunden unter 5- 10 MPa Wasserstoffpartialdruck vermählen. Das_Material hydrierte und disproportionierte dabei. Der Desorptions- und Rekombinationsschritt wurde dann in einem Temperaturbereich von 600 °C bis 840 °C innerhalb von etwa 15 min durchgeführt, wobei während des Desorptionsschrittes 3 und des Heat treatment, the Nd 2 Fei 4 B phase was set in the material. Then, the obtained material was coarsely ground and sieved to obtain a particle size of about 250 μm. The coarse powders were then ground mechanically by ball milling in a grinding jar for five hours under 5-10 MPa hydrogen partial pressure. Das_Material hydrogenated and disproportioniert here. The desorption and recombination step was then carried out in a temperature range of 600 ° C to 840 ° C within about 15 minutes, during the desorption step 3 and the
Rekombinationsschrittes 4, und alternativ im Gleichgewichtszustand zwischen Disproportionierung 2 und Desorption 3/Rekombination 4, ein Magnetfeld 5 von etwa 8 Tesla anlag. Recombination step 4, and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and desorption 3 / recombination 4, a magnetic field 5 of about 8 Tesla was.
Die Zusammensetzung der einzelnen Phasen des magnetischen Materials, sowie die Kristallitgröße desselben, wurde mittels Röntgendiffraktometrie (Rietveld refinement, wie beschrieben in„J. I. Langford, Proc. Int. Conf: Accuracy in powder diffraction II; Washington, DC: NIST Special Publication No. 846. US Government Printing Office, 1 10 (1992)") bestimmt. Die Morphologie des erhaltenen magnetischen Pulvermaterials wurde mittels hochaufgelöster REM (LEO FEG 1530 Gemini) bestimmt. Die erhaltenen Pulver wurden zur The composition of each phase of the magnetic material, as well as the crystallite size thereof, was determined by X-ray diffraction (Rietveld refinement as described in JI Langford, Proc. Int Conf: Accuracy in Powder Diffraction II, Washington, DC: NIST Special Publication No. 846 US Government Printing Office, 10 (1992) ") .The morphology of the obtained magnetic powder material was determined by means of high-resolution SEM (LEO FEG 1530 Gemini)
Bestimmung der magnetischen Eigenschaften in einem transversalen Magnetfeld von 2 Tesla auf eine zylindrische Form gepresst (Durchmesser: 3,73 mm; Höhe: etwa 2,1 mm) und durch ein handelsübliches Epoxydharz fixiert. Die Determination of the magnetic properties in a transverse magnetic field of 2 Tesla pressed onto a cylindrical shape (diameter: 3.73 mm, height: about 2.1 mm) and fixed by a commercially available epoxy resin. The
magnetischen Messungen wurden in einem Vibrations-Proben-Magnetometer (VSM) in einem Magnetfeld von bis zu 9 Tesla bei Raumtemperatur ausgeführt. Die Röntgenstrahlendichte betrug 7,5 g/cm3 und der Entmagnetisierungsfaktor N betrug 1/3. Magnetic measurements were carried out in a vibrating sample magnetometer (VSM) in a magnetic field of up to 9 Tesla at room temperature. The X-ray density was 7.5 g / cm 3 and the demagnetization factor N was 1/3.
Figur 8a zeigt dabei die Abhängigkeit der Kristallitgröße und der FIG. 8a shows the dependence of the crystallite size and the
Koerzitivfeldstärke Hc0Ηο) des überstöchiometrischen magnetischen Materials von der Temperatur während des Rekombinationsschrittes, wobei während des Desorptionsschrittes 3 und des Rekombinationsschrittes 4, und alternativ im Gleichgewichtszustand zwischen Disproportionierung 2 und Desorption Coercive field strength H c0 Η ο ) of the superstoichiometric magnetic material of the temperature during the recombination step, during which Desorption step 3 and the recombination step 4, and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and desorption
3/Rekombination 4, ein Magnetfeld 5 von etwa 8 Tesla anlag. Der schattierte Bereich in Figur 8a zeigt dabei den Temperaturbereich, in dem die 3 / recombination 4, a magnetic field 5 of about 8 Tesla was applied. The shaded area in FIG. 8a shows the temperature range in which the
Rekombination unvollständig ist. Figur 8a veranschaulicht somit, dass dieRecombination is incomplete. FIG. 8a thus illustrates that the
Rekombination bei Temperaturen von weniger als 650 °C nicht vollständig ist, während die Rekombination bei Temperaturen von 840 °C oder darüber zu einer deutlich größeren Kristallitgröße des Nd2Fe-14B-Produkt.es von etwa 1 15 nm führt, was vermutlich auf das Schmelzen der Nd-reichen Phase bei Temperaturen von über 670 °C zurückzuführen ist. Dies führt zu eines gesteigerten Diffusion und damit erhöhtem Kristallitwachstum. Ein Anstieg der Temperatur während des Rekombinationsschrittes auf über 700 °C führt in diesem Fall zu keiner merklichen Erhöhung der Kristallitgröße des α-Fe. Die Kristallitgröße des a-Fe betrug weitestgehend um die 30 nm. Recombination at temperatures of less than 650 ° C is incomplete, while recombination at temperatures of 840 ° C or above leads to a significantly larger crystallite size of the Nd2Fe-14B product of about 15 nm, presumably due to melting of the Nd-rich phase at temperatures above 670 ° C is due. This leads to an increased diffusion and thus increased crystallite growth. An increase in the temperature during the recombination step above 700 ° C in this case leads to no appreciable increase in the crystallite size of the α-Fe. The crystallite size of the a-Fe was largely around 30 nm.
Wie bereits ausgeführt, wurden dieselben Versuche, die für das As already stated, the same tests were used for the
überstöchiometrische Material ausgeführt wurden, auch für das o.g. superstoichiometric material were carried out, even for the o.g.
stöchiometrische Material (Material b)) ausgeführt. Nach dem Vermählen bestand das stöchiometrische Produkt ebenfalls aus α-Fe und NdH2 (Fe2B wurde aus denselben Gründen, wie oben genannt, nicht detektiert). Nach Rekombination zustoichiometric material (material b)) executed. After grinding, the stoichiometric product was also composed of α-Fe and NdH 2 (Fe 2 B was not detected for the same reasons as mentioned above). After recombination too
Nd2Fei4B wurden als Nebenprodukte ebenfalls α-Fe (ca. 6-7 Gew.-%) und NdO (0,6 bis 0,8 Gew.-%) detektiert. Figur 8b zeigt die Abhängigkeit der Kristallitgröße des magnetischen Materials von der Temperatur und der Koerzitivfeldstärke Hc0Ηο) während des Rekombinationsschrittes des oben unter b) genannten stöchiometrischen Materials, Der schattierte Bereich in Figur 8b zeigt wiederum den Temperaturbereich, in dem die Rekombination unvollständig ist. Die Kristallitgröße bei Temperaturen von bis etwa 700 °C war nahezu identisch zu derjenigen, die für das überstöchiometrische Produkt im selben Temperaturbereich erhalten wurde. Allerdings führte ein Anstieg der Temperatur während des Rekombinationsschrittes auf über 700 °C hier zu einerNd 2 Fei 4 B were also detected as by-products α-Fe (about 6-7 wt .-%) and NdO (0.6 to 0.8 wt .-%). FIG. 8b shows the dependence of the crystallite size of the magnetic material on the temperature and the coercive force H c0 Η ο ) during the recombination step of the stoichiometric material mentioned above under b), The shaded area in Figure 8b again shows the temperature range in which the recombination is incomplete. The crystallite size at temperatures up to about 700 ° C was almost identical to that obtained for the superstoichiometric product in the same temperature range. However, an increase in the temperature during the recombination step to over 700 ° C led here to a
Erhöhung der Kristallitgröße des α-Fe auf etwa 70 nm. Bei einer Temperatur von 840 °C ist allerdings die Kristallitgröße des Nd2Fei4B, erhalten aus dem stöchiometrischen Material b), mit 80 nm geringer als im überstöchiometrischen Fall (1 15 nm, s.o.). Dies ist vermutlich auf die Abwesenheit von Nd-reichen Phasen im stöchiometrischen Material zurückzuführen. Für die aus dem stöchiometrischen und überstöchiometrischen Ausgangsmaterial jeweils erhaltenen magnetischen Materialien, wurden die o.g. Messungen durchgeführt. Die Materialien zeigten ein magnetisches Verhalten, das auf eine einzige magnetische Phase hinwies. Die bei etwa 650 °C Increasing the crystallite size of the α-Fe to about 70 nm. At a temperature of 840 ° C, however, the crystallite size of the Nd 2 Fei 4 B, obtained from the stoichiometric material b), with 80 nm lower than in the superstoichiometric case (1 15 nm , so). This is presumably due to the absence of Nd-rich phases in the stoichiometric material. For the respective magnetic materials obtained from the stoichiometric and superstoichiometric starting material, the above-mentioned measurements were carried out. The materials showed magnetic behavior indicative of a single magnetic phase. The at about 650 ° C
rekombinierten Materialien aus der überstöchiometrischen Ausgangslegierung zeigten eine Koerzitivfeldstärke von 1 ,35 Tesla, während die bei etwa 840 °C rekombinierten Materialien aus der überstöchiometrischen Ausgangslegierung eine Koerzitivfeldstärke von lediglich 0,9 Tesla zeigten, was vermutlich auf den starken Anstieg der Kristallitgröße des α-Fe zurückzuführen ist. Die remanenterecombined materials from the superstoichiometric starting alloy exhibited a coercive field strength of 1.35 Tesla, while the materials from the superstoichiometric starting alloy recombined at about 840 ° C had a coercive force of only 0.9 Tesla, presumably due to the sharp increase in the crystallite size of the α-Fe is due. The remanent
Magnetisierung betrug 0,85 Tesla, unabhängig von der Temperatur während des Rekombinationsschrittes und kann ggf. durch Zugabe von Eisen erhöht werden. Das rekombinierte Material aus der stöchiometrischen Ausgangslegierung zeigte eine Koerzitivfeldstärke von 1 ,05 Tesla. Magnetization was 0.85 Tesla, regardless of the temperature during the recombination step and can be increased if necessary by adding iron. The recombined material from the stoichiometric starting alloy showed a coercive field strength of 1.05 Tesla.
In einem weiteren Vergleichsversuch wurden magnetische Materialien nach dem herkömmlichen, in Figur 1 gezeigten, H DDR-Verfahren hergestellt. Als In a further comparative experiment, magnetic materials were produced according to the conventional H DDR process shown in FIG. When
Ausgangsmaterialien wurden hierfür wiederum das o.g. überstöchiometrische Material, Nd28,78FebaiB1,1Ga0,35Nbo,26! sowie das o.g. stöchiometrische Material, Nd27,o7FebaiB1,oGa0,32Nbo,28! verwendet. Nach Disproportionierung war die Starting materials for this were again the above-stoichiometric material, Nd28.78Feb a iB 1 , 1 Ga 0 , 35Nbo, 26 ! as well as the abovementioned stoichiometric material, Nd27, o7FebaiB 1 , oGa 0 , 32Nbo, 28 ! used. After disproportionation was the
Zusammensetzung der Materialien wie folgt: 70 Gew.-% a-Fe, 25,4 Gew.-% NdH2 und 4,6 Gew.-% Fe2B. Allerdings betrug die Kristallitgröße der einzelnen Phasen entsprechend 30 nm, 15 nm und 20 nm und war damit deutlich größer als diejenige, die in o.g. Verfahren durch zusätzliches Kugelmahlen, erhalten wurde. Die Mikroverformung von α-Fe betrug 0,20%, diejenige von NdH2 0,77% und diejenige von Fe2B 0,08% und war damit signifikant niedriger als in oben genanntem Verfahren. Eine vollständige Rekombination wurde lediglich bei einer Temperatur von mindestens 840 °C erhalten (etwa 99,5 Gew.-% Rekombination zu Nd2Fei4B), wobei der Restanteil auf NdO abfiel (etwa 0,5 Gew.-%). Die durchschnittliche Kristallitgröße des magnetischen Materials betrug jeweils etwaComposition of the materials as follows: 70 wt .-% a-Fe, 25.4 wt .-% NdH 2 and 4.6 wt .-% Fe 2 B. However, the crystallite size of the individual phases was 30 nm, 15 nm and 20 nm and was thus significantly larger than that obtained in the above method by additional ball milling. The micro-deformation of α-Fe was 0.20%, that of NdH 2 0.77% and that of Fe 2 B 0.08%, and was thus significantly lower than in the above-mentioned method. Complete recombination was obtained only at a temperature of at least 840 ° C (about 99.5 wt% recombination to Nd 2 Fei 4 B) with the balance decreasing to NdO (about 0.5 wt%). The average crystallite size of the magnetic material was about each
300 nm und war damit um mehr als eine Größenordnung größer als diejenige, die durch o.g. Verfahren erhalten wurde. Die remanente Magnetisierung des überstöchiometrischen Materials betrug 1 ,25 Tesla. Die Koerzivitivfeldstärke des überstöchiometrischen Materials betrug 1 ,55 Tesla. Die remanente 300 nm and was thus more than an order of magnitude greater than that by o.g. Procedure was obtained. The remanent magnetization of the superstoichiometric material was 1.25 Tesla. The coercive field strength of the superstoichiometric material was 1.55 Tesla. The remanent
Magnetisierung des stöchiometrischen Materials betrug 0,94 Tesla und war damit deutlich niedriger als im überstöchiometrischen Fall. Die Koerzitivfeldstärke des stöchiometrischen Materials betrug aufgrund fehlender Nd-reicher Phasen, etwa 0,22 Tesla. Figuren 9a und 9b zeigen hochaufgelöste REM-Aufnahmen(LEO FEG 1530Magnetization of the stoichiometric material was 0.94 Tesla and was therewith significantly lower than in the superstoichiometric case. The coercive field strength of the stoichiometric material was about 0.22 Tesla due to lack of Nd-rich phases. FIGS. 9a and 9b show high-resolution SEM images (LEO FEG 1530
Gemini), mittels derer die Morphologie eines überstöchiometrischen Nd28,78FebaiB1 1Ga0,35Nbo,26 Materials, das mittels herkömmlichem HDDR- Verfahren hergestellt wurde (Figur 9a) im Vergleich zu einem Gemini), by means of which the morphology of a superstoichiometric Nd28,78FebaiB 1 1 Ga 0 , 35Nbo, 26 material prepared by conventional HDDR method (Figure 9a) compared to a
überstöchiometrischen Nd28,78FebaiB1 1Ga0,35Nbo,26 Material, das mittels HDDR- Verfahren und zusätzlichem Vermählen mittels Kugelmühle (Figur 9b), wie oben ausgeführt, hergestellt wurde, bestimmt wurde. Die Aufnahmen beider Materialien wurden vor dem jeweiligen Desorptions- und Rekombinationsschritt bei 800 °C aufgenommen. Sehr deutlich ist zu sehen, dass die Kristallitgröße des zusätzlich kugelvermahlenen Materials (Figur 9b) deutlich geringer ist als diejenige eines nach dem herkömmlichen H DDR-Verfahren hergestellten Materials. superstoichiometric Nd28,78FebaiB 1 1 Ga 0, 35Nbo, 26 material, which means HDDR- method and additional grinding by ball mill (figure 9b), as stated above, was prepared, was determined. The images of both materials were taken before the respective desorption and recombination step at 800 ° C. It can be seen very clearly that the crystallite size of the additional ball-milled material (FIG. 9b) is significantly lower than that of a material produced by the conventional H DDR process.
Wie gezeigt, kann mittels der erfindungsgemäßen Verfahren ein texturiertes magnetisches Material mit sehr hoher remanenter Magnetisierung von vorzugsweise 1 ,3 bis 1 ,5 Tesla erhalten werden. Entsprechend können aus diesem magnetischen Material verbesserte Permanentmagnete hergestellt werden. Das erfindungsgemäße magnetische Material kann dabei besonders kostengünstig hergestellt werden. Durch das Anlegen des externen Magnetfeldes 5 kann insbesondere während des Desorptionsschritts 3 und des As shown, a textured magnetic material having a very high remanent magnetization of preferably 1.3 to 1.5 tesla can be obtained by the methods according to the invention. Accordingly, improved permanent magnets can be produced from this magnetic material. The magnetic material according to the invention can be produced in a particularly cost-effective manner. By applying the external magnetic field 5, in particular during the desorption step 3 and the
Rekombinationsschritts 4, und alternativ im Gleichgewichtszustand zwischen Disproportionierung 2 und Desorption 3/Rekombination 4, die Texturierung, sowie auch die Keimbildung und der Wachstumsprozess positiv hinsichtlich der remanenten Magnetisierung beeinflusst werden. Dies wird erfindungsgemäß durch Einstellung des Wasserstoffpartialdrucks weiter gefördert. Zu allen beschriebenen Ausführungsbeispielen sei ferner angemerkt, dass dasRecombination step 4, and alternatively in the equilibrium state between disproportionation 2 and desorption 3 / recombination 4, the texturing, as well as the nucleation and the growth process can be positively influenced with respect to the remanent magnetization. This is further promoted by adjusting the hydrogen partial pressure according to the invention. For all described embodiments, it should also be noted that the
Magnetfeld auch nur während eines Schrittes, insbesondere des Schrittes 3 oder 4, angelegt sein kann. Alternativ kann das Magnetfeld bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen auch während des Schrittes 1 und/oder 2 angelegt sein. Magnetic field also only during a step, in particular the step 3 or 4, may be applied. Alternatively, the magnetic field in all described embodiments may also be applied during step 1 and / or 2.

Claims

Ansprüche claims
1 . Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials aus einem 1 . Process for producing a magnetic material from a
Ausgangsmaterial, wobei das Ausgangsmaterial mindestens ein Selten Erdmetall (SE) und mindestens ein Übergangsmetall umfasst, umfassend die Schritte:  Starting material, wherein the starting material comprises at least one rare earth metal (SE) and at least one transition metal, comprising the steps:
Hydrierung des Ausgangsmaterials,  Hydrogenation of the starting material,
Disproportionierung des Ausgangsmaterials und Bildung einer disproportionierten Phase,  Disproportionation of the starting material and formation of a disproportionated phase,
Desorption, und  Desorption, and
Rekombination,  recombination
wobei während mindestens eines Schrittes ein Magnetfeld derart anliegt, dass ein texturiertes magnetisches Material erhalten wird und die Bildung einer Textur in dem magnetischen Material gefördert wird.  wherein during at least one step, a magnetic field is applied such that a textured magnetic material is obtained and the formation of a texture in the magnetic material is promoted.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld während des Desorptionsschrittes und Rekombinationsschrittes anliegt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the magnetic field during the desorption step and recombination step is applied.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld während eines Gleichgewichtszustandes zwischen Disproportionierung einerseits und Desorption/Rekombination andererseits anliegt. 3. The method according to claim 1, characterized in that the magnetic field is applied during a state of equilibrium between disproportionation on the one hand and desorption / recombination on the other hand.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Magnetfeldstärke des angelegten Magnetfelds größer als 0 bis 100 Tesla, vorzugsweise größer als 0 bis 10 Tesla, beträgt.  characterized in that the magnetic field strength of the applied magnetic field is greater than 0 to 100 Tesla, preferably greater than 0 to 10 Tesla.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der Gleichgewichtszustand durch Absenkung des Wasserstoffpartialdruckes erzielt wird. characterized in that the equilibrium state is achieved by lowering the hydrogen partial pressure.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur beim Einsetzen der Desorption / Rekombination zunächst konstant gehalten wird. 6. The method according to claim 5, characterized in that the temperature is initially kept constant at the onset of desorption / recombination.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Temperatur während des Hydrierungsschrittes etwa 20 °C bis 350 °C, vorzugsweise etwa 300 °C und/oder die Temperatur während des Disproportionierungsschritt.es 500°C bis 1000°C,  characterized in that the temperature during the hydrogenation step is about 20 ° C to 350 ° C, preferably about 300 ° C and / or the temperature during the disproportionation step. 500 ° C to 1000 ° C,
vorzugsweise 750°C bis 850°C und/oder die Temperatur während des Desorptionsschrittes 500°C bis 1000°C, vorzugsweise 750°C bis 850°C und/oder die Temperatur während des Rekombinationsschrittes 500°C bis 1000°C, vorzugsweise 750°C bis 850°C, beträgt.  preferably 750 ° C to 850 ° C and / or the temperature during the desorption step 500 ° C to 1000 ° C, preferably 750 ° C to 850 ° C and / or the temperature during the recombination step 500 ° C to 1000 ° C, preferably 750 ° C to 850 ° C, is.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der Wasserstoffpartialdruck während des  characterized in that the hydrogen partial pressure during the
Hydrierungsschrittes 20 kPa bis 100 kPa und mehr, vorzugsweise 20 kPa bis 40 kPa uns insbesondere 30 kPa und/oder der Wasserstoffpartialdruck während des Disproportionierungsschritt.es 20 kPa bis 40 kPa,  Hydrogenation step 20 kPa to 100 kPa and more, preferably 20 kPa to 40 kPa and in particular 30 kPa and / or the hydrogen partial pressure during the disproportionation step.es 20 kPa to 40 kPa,
vorzugsweise 30 kPa und/oder der Wasserstoffpartialdruck während des Desorptionsschrittes 0,5 kPa bis 1 ,5 kPa, vorzugsweise 1 kPa und/oder der Wasserstoffpartialdruck während des Rekombinationsschrittes 0 kPa bis 1 kPa, vorzugsweise 0 kPa, beträgt.  preferably 30 kPa and / or the hydrogen partial pressure during the desorption step 0.5 kPa to 1, 5 kPa, preferably 1 kPa and / or the hydrogen partial pressure during the recombination step is 0 kPa to 1 kPa, preferably 0 kPa.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Kristallitgröße des Ausgangsmaterials während und/oder vor dem Hydrierungsschritt und/oder dem  in that the crystallite size of the starting material during and / or before the hydrogenation step and / or the
Disproportionierungsschritt insbesondere durch Kugelmahlen reduziert wird.  Disproportionation step is reduced in particular by ball milling.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zum 10. The method according to claim 9, characterized in that the
Vermählen aufgebrachte Wasserstoff-Druck mindestens 0,1 MPa, vorzugsweise mindestens 1 MPa und weiter vorzugsweise mindestens 10 MPa, beträgt, wodurch das Ausgangsmaterial und/oder das während des Hydrierungsschrittes und/oder Disproportionierungsschritt.es entstehende Material eine Kristallitgröße von weniger als 50 nm, vorzugsweise von 5 bis 20 nm, erfährt. The applied hydrogen pressure is at least 0.1 MPa, preferably at least 1 MPa and more preferably at least 10 MPa, whereby the starting material and / or the product formed during the hydrogenation step and / or disproportionation step Material has a crystallite size of less than 50 nm, preferably from 5 to 20 nm experiences.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 1 1. Method according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass nach dem Disproportionierungsschritt ein weichmagnetisches Material zugegeben wird, insbesondere Fe und/oder Co und/oder eine Legierung aus Fe und Co.  characterized in that after the disproportionation step, a soft magnetic material is added, in particular Fe and / or Co and / or an alloy of Fe and Co.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an weichmagnetischem Material mehr als 0 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bezogen auf das 12. The method according to claim 1 1, characterized in that the amount of soft magnetic material more than 0 wt .-% to 50 wt .-%, preferably 10 wt .-% to 30 wt .-%, based on the
Ausgangsmaterial beträgt.  Starting material amounts.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass während oder nach der Desorption/Rekombination das magnetische Material heisskompaktiert und/oder heissdeformiert wird.  in that during or after the desorption / recombination the magnetic material is hot-compacted and / or hot-deformed.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die 14. The method according to claim 13, characterized in that the
Temperatur während des Heissdeformierens und/oder Heisskompaktierens 400 bis 1200°C, vorzugsweise 600 bis 900°C und der Druck mindestens Temperature during hot-forming and / or hot-compacting 400 to 1200 ° C, preferably 600 to 900 ° C and the pressure at least
100 MPa, vorzugsweise mindestens 150 MPa, beträgt. 100 MPa, preferably at least 150 MPa.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 15. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
- das Selten Erdmetall (SE) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Nd, Sm, La, Dy, Tb, Gd, vorzugsweise aus: Nd, Sm, La, und/oder  - The rare earth metal (SE) is selected from the group consisting of: Nd, Sm, La, Dy, Tb, Gd, preferably from: Nd, Sm, La, and / or
das Übergangsmetall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Fe und Co  the transition metal is selected from the group consisting of Fe and Co
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 16. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass das magnetische Material mindestens ein weiteres Element enthält, insbesondere B und/oder Ga und/oder Nb und/oder Si und/oder AI. in that the magnetic material contains at least one further element, in particular B and / or Ga and / or Nb and / or Si and / or Al.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial überstöchiometrisch oder stöchiometrisch ist. 17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the starting material is superstoichiometric or stoichiometric.
18. Permanentmagnet, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei insbesondere das den 18. Permanent magnet produced by a method according to one of the preceding claims, wherein in particular the the
Permanentmagneten bildende magnetische Material Nd2Fei4B ist. Magnetic material forming permanent magnet Nd 2 Fei 4 B is.
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