EP3105764B1 - Magnetischer werkstoff - Google Patents

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EP3105764B1
EP3105764B1 EP15707559.9A EP15707559A EP3105764B1 EP 3105764 B1 EP3105764 B1 EP 3105764B1 EP 15707559 A EP15707559 A EP 15707559A EP 3105764 B1 EP3105764 B1 EP 3105764B1
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magnetic material
magnetic
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permanent magnet
less
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Stephan Kronholz
Andreas Weller
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Michael Sonnen
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Enrichment Technology Co Ltd
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Definitions

  • the invention relates to a magnetic material with improved mechanical properties, to a permanent magnet, an electric motor or a magnetic bearing with this magnetic material and to a method for producing a permanent magnet from this magnetic material.
  • Magnetic materials are used for various purposes, for example for electric motors or magnetic bearings.
  • the magnets can be subjected to very fast rotations.
  • extreme loads act on the magnets used.
  • Strong magnets made of NdFeB or SmCo are usually used in such applications.
  • Such materials have an elongation at break of 0.1-0.15%. If the magnets have to endure higher material expansions due to the rotational speed and the associated centrifugal force, this leads to a destruction of the geometry and thus to a reduction in the magnetizability or even a loss of function of the magnet.
  • the drum arranged on the rotor represents an additional component in the electric motor, which is also highly precise and reproducible on the Rotor must be arranged so that the electric motors can be used reliably for higher speeds.
  • the bandage complicates the manufacturing process and leads to higher manufacturing costs.
  • the drum also increases the distance between the rotor (rotor) and the stator, which reduces the performance of the motor. It would therefore be desirable to have a powerful electric motor or a magnetic bearing available that can do without additional components and yet can be used for very high speeds. It would also be desirable to have novel magnetic materials that can be designed for even higher loads.
  • US 2011/031432 A1 and CN 101 430 958 B disclose rare earth magnets with carbon nanotubes.
  • rare earth permanent magnet or rare earth magnet denotes a permanent magnet that essentially consists of transition metals or transition metal alloys such as, for example, Fe boron and rare earth metals. Such permanent magnets are characterized by the fact that they have a high magnetic remanence and a high magnetic coercive field strength and thus a high magnetic energy density. Examples of particularly strong permanent magnets from this class are Nd 2 Fe 14 B, SmCo 5 or Sm 2 (Co, Fe, Cu, Zr) 17 , in particular Sm 2 Co 17 . However, rare earth transition metal nitrogen alloys such as Sm 2 Fe 18 N 3 can also be used, for example.
  • transition metal alloy denotes a metallic material that consists of at least two elements, for example Fe-B, Fe-Ni or Fe-N.
  • Nanomaterial denotes a material that improves the mechanical bond within a pressed material and has an expansion that is orders of magnitude smaller than the expansion of the pressed material.
  • the nanomaterial can be a material from one component or a mixture of different components (multiple nanomaterials).
  • Nanomaterials in the sense of the present invention are, for example, nanostructures made of carbon or boron nitride. These nanostructures can include, for example, horn-shaped (so-called nanohorns) or other shaped layers of graphene (single-walled or multi-walled). Nanomaterials according to the invention can also contain nanotubes made of carbon (carbon nanotubes) or boron nitride, Block copolymers or core shell particles.
  • the nanomaterial comprises carbon nanotubes (so-called CNTs).
  • CNTs carbon nanotubes
  • the term “nanotubes” denotes small tubular, non-magnetic structures made of carbon or boron nitride, which have a diameter in the nanometer range.
  • the walls of the tubular structures consist only of carbon or boron nitride, for example in the case of carbon nanotubes the carbon atoms have a honeycomb structure with hexagons and three each Take binding partners (determined by the sp 2 hybridization).
  • the diameter of the nanotubes is usually in the range from 1 to 50 nm, and the length of the nanotubes can exceed the diameter by orders of magnitude.
  • the nanotubes can be constructed with one or more walls and have open or closed tube ends.
  • Single-walled nanotubes have only one layer of the respective material (for example carbon atoms in carbon nanotubes) as a wall
  • multi-walled tubes can have a wall made up of several layers of the respective material.
  • nanotubes have no magnetic properties, they have outstanding mechanical properties.
  • single-wall carbon nanotubes with a density of 1.3 to 1.4 g / cm 3 have a tensile strength of 30GPa.
  • Multi-walled carbon nanotubes have a tensile strength of up to 63 GPa at a density of 1.8 g / cm 3 .
  • ordinary steel has a maximum tensile strength of only 2GPa at a density of around 7.85 g / cm 3 .
  • Such end groups can be incorporated into the outer surface of the carbon nanotubes, for example by covalent modification.
  • the carbon nanotubes are treated with nitric acid HNO 3 , whereupon NH 2 and / or OH end groups on the surface are already present Arrange so-called Stone Wales structural defects of the carbon nanotubes. These defects are rotations of the covalent bond between two adjacent carbon atoms in the wall of the carbon nanotube.
  • Another method for functionalizing carbon nanotubes is a plasma treatment using a non-thermal plasma of a process gas, which is ionized by applying an excitation voltage.
  • a microwave plasma deposition can be used for the deposition of metal particles, for example from Co, Fe, Ni.
  • colloidal iron can be deposited on the outer surface of the carbon nanotubes.
  • other metals With the metal powder in the magnetic material, these deposited metals produce a mechanically significantly stronger crosslinking than would be the case with non-functionalized carbon nanotubes.
  • the magnetic material therefore comprises grains not larger than 10 ⁇ m, preferably not larger than 7 ⁇ m.
  • the nanotubes have a diameter of less than 30 nm, preferably less than 10 nm. With these diameters, the nanotubes give the material the improved mechanical properties, in particular the desired strength.
  • the weight fraction of the nanomaterial in the magnetic material is more than 0.1%, preferably more than 1%, more preferably more than 2%, more preferably more than 4%. As the proportion by weight of the nanomaterial in the magnetic material increases, its mechanical properties, such as tensile strength and breaking strength, improve. In a preferred embodiment, the proportion by weight of the nanomaterial in the magnetic material is less than 35%, preferably less than 20%, more preferably less than 8%, even more preferably less than 6%. Since the nanomaterial does not contribute to the magnetic properties, but rather dilutes the magnetically effective components in the magnetic material due to its presence, the proportion of the nanomaterial should not be too high in addition to the mechanical properties in order to simultaneously maintain the good magnetic properties of the magnetic material.
  • the nanotubes have a length of less than 1.0 ⁇ m, preferably less than 0.1 ⁇ m.
  • a monocrystalline grain structure of the magnetic material is advantageous for achieving good magnetic properties of a permanent magnet. So that the nanotubes can develop their stabilizing mechanical effect, their length should be smaller than the grain size in the magnetic material in the later permanent magnet.
  • the stabilizing effect is primarily achieved by using nanotubes as or in the connection matrix.
  • the nanotubes increase the network density or the cross-linking of the matrix.
  • the material between the grain boundaries of the single-crystal grains is referred to here as the matrix.
  • the introduction of the nanotubes into the single-crystalline grains has a subordinate effect on the mechanical properties of the magnetic material.
  • These nanotubes are preferably carbon nanotubes.
  • the rare earth metals of the magnetic material comprise at least one element from the group neodymium, samarium, praseodymium, dysprosium, terbium, gadolinium.
  • the transition metals of the magnetic material comprise at least one element from the group iron, cobalt, nickel.
  • Rare earth permanent magnets made from these elements have the best magnetic properties such as a high remanent flux density B r of up to more than 1 Tesla, a high coercive force H c of up to 2000 kA / m at room temperature Energy density B r ⁇ H c of up to 440 kJ / m 3 and a Curie temperature T c of up to 800 ° C.
  • the material for generating a permanent magnetic field in the magnetic material comprises neodymium-iron-boron, preferably anisotropically sintered Nd 2 Fe 14 B.
  • the raw materials for Nd-Fe-B magnets are significantly cheaper than SmCo magnets because of the The proportion of neodymium in rare earth ores is many times higher than that of samarium.
  • the invention further relates to a permanent magnet made of a magnetic material according to the present invention.
  • Permanent magnets are used, among other things, for installation in electric motors or magnetic bearings.
  • the invention also relates to an electric motor or a magnetic bearing comprising a permanent magnet according to the invention made of a magnetic material according to the present invention.
  • a permanent magnet according to the invention made of a magnetic material according to the present invention.
  • the magnetic material used of the permanent magnet in the electric motor or the magnetic bearing is able to withstand the extreme loads occurring there without damage.
  • the strength and fracture toughness of pure NdFeB or SmCo magnets could be increased significantly by 20 - 30% or more beyond the elongation at break of 0.1 - 0.15% without nanomaterials or nanotubes (e.g. carbon nanotubes).
  • the centrifugal forces that occur during operation of the magnets due to the rotational speed and the resulting higher material expansion do not lead to destruction of the magnet geometries or even the function of the magnet.
  • the step of providing at least one nanomaterial comprises the step of functionalizing the carbon nanotubes.
  • OH end groups or metals are arranged on the outer surface of the carbon nanotubes as part of the functionalization.
  • techniques such as covalent modification using acids as an example of functionalization using wet chemistry, using plasma deposition (for example gas plasma, microwave plasma) or using further functionalization based on pre-functionalization using suitable chemicals can be used.
  • the powder metallurgical production of the magnetic material can include various process steps.
  • the magnetic material can be produced by melt metallurgy, with various materials being melted and then ground again.
  • alloy powder can be produced as a magnetic powder from rare earth oxides and metals by a reduction and diffusion process.
  • the grain sizes in the magnetic material are limited to less than 10 ⁇ m, preferably less than 7 ⁇ m, by a grinding step. The grinding techniques to be used for this are known to the person skilled in the art.
  • the powder of (single-crystalline) grains from the magnetic material according to the invention is pressed into a mold for the subsequent sintering.
  • the magnetic material can be brought into the desired mechanical shape by means of compression molding in a pressing tool or by isostatic pressing.
  • a sufficiently strong magnetic field is applied from the outside during pressing to align the magnetic moments of the anisotropic powder particles homogeneously with a stable preferred direction under the influence of the field.
  • the material is compressed during pressing and the orientation of the magnetic moments in the magnetic material is thereby fixed.
  • the permanent magnet thus shaped before the start of sintering is also referred to as a preform. However, it still has a lower density than after the end of the sintering process, so that the preform has an even greater geometric extension than the finished permanent magnet.
  • the sintering can be carried out using various sintering processes. After sintering, the permanent magnet has generally shrunk approx. 15-20% compared to the preform. This achieves densities in the sintered magnetic material of up to 7.6 g / cm 3 .
  • the method further comprises a temperature treatment of the compacted magnetic material after the sintering has been completed at a temperature between 600 ° C. and 900 ° C. At these temperatures, the magnetic material is heated close to or above the Curie temperature, so that the magnetic moments can be aligned in one of the two anisotropic directions by applying an external magnetic field.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the (a) magnetic material according to the invention and (b) the permanent magnet according to the invention.
  • the magnetic material 3 for producing a rare earth permanent magnet 5 comprises one or more rare earth metals RE and one or more transition metals TM or transition metal alloys TML for generating a permanent magnetic field and, in this embodiment, nanotubes as nanomaterial 2 (for example carbon nanotubes) for improving the mechanical properties of the magnetic Materials 3.
  • nanomaterial 2 for example carbon nanotubes
  • nickel can be Permanent magnets (see Fig.
  • the elongations at break of the permanent magnet 5 can be increased significantly beyond 0.1-0.15%, as in the case of permanent magnets according to the prior art, without additional components such as external additional bandages
  • Permanent magnets have to be placed around, in particular if the nanotubes 2 have a diameter of less than 30 nm, preferably less than 10 nm, the weight fraction of the nanomaterial 2 in the magnetic material 3 is more than 0.1%, preferably more than 1%, more preferably more than 2%, more preferably more than 4%, however less than 35%, preferably less than 20%, more preferably less than 8%, more preferably less than 6% and the nanotubes 2 have a length of less than 1.0 ⁇ m, preferably less than 0 , 5 ⁇ m, particularly preferably less than 0.1 ⁇ m
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the (a) electric motor 6 according to the invention and (b) the magnetic bearing 7 according to the invention.
  • the magnetic material 3 used is the permanent magnet 5 in the electric motor 6 or the magnetic bearing 7 is able to withstand the extreme loads occurring there without damage.
  • the breaking strength of pure NdFeB or SmCo magnets of 0.1-0.15% could be significantly increased by using the magnetic material according to the invention in the manufacture of the permanent magnet 5 by at least 20% -30%.
  • Fig. 3 shows an embodiment of the method for producing a permanent magnet 5 according to the invention from the magnetic material 3 according to the invention.
  • the method comprises providing B1 a magnetic powder 1 comprising one or more rare earth metals RE and one or more transition metals TM or transition metal alloys TML, providing B2 at least one Nanomaterial 2, the mixing VM of the magnetic powder 1 with an amount (proportion) of nanomaterial 2 suitable for achieving the desired magnetic and mechanical properties to provide the magnetic material 3, the production of a preform 4 from the magnetic material 3 by means of suitable grinding -, and pressing steps M, P, preferably additionally comprising one or more melting steps S, and the sintering SI of the magnetic material 3 by means of suitable sintering steps SI for producing the permanent magnet 5 from the preform 4.
  • the grinding step M can be used, for example, to limit grain sizes in the magnetic material 3 to less than 10 ⁇ m, preferably to less than 7 ⁇ m.
  • the pressing step P for the magnetic material 3 is used under the influence of the magnetic field MF for the anisotropic alignment of the magnetic moments in the preform 4.
  • the applied external magnetic field is a homogeneous field for the parallel alignment of as many of the magnetic moments in the magnetic material 3 as possible.
  • the press P thus compresses the magnetic material 3 and fixes the alignment of the magnetic moments in the magnetic material 3.
  • the sintering SI of the preform 4 is carried out, for example, under a protective gas or vacuum at temperatures between 1030 ° C. and 1100 ° C. After sintering is SI the permanent magnet 5 has generally shrunk approx. 15-20% compared to the preform 4 and has a stable shape. This achieves densities in the sintered magnetic material 3 of up to 7.6 g / cm 3 .
  • a protective gas or vacuum at temperatures between 1030
  • Temperature treatment TB on the compacted magnetic material 3 after completion of the sintering SI carried out at a temperature between 600 ° C and 900 ° C. At these temperatures, the magnetic material is heated close to or above the Curie temperature, so that the magnetic moments can be aligned in one of the two anisotropic directions in the sintered magnetic material 3 by optionally applying an external magnetic field MF (dashed arrow).

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Material mit verbesserten mechanischen Eigenschaften, auf einen Permanentmagneten, einen Elektromotor oder ein magnetisches Lager mit diesem magnetischen Material und auf ein Verfahren zur Herstellung eines Permanentmagneten aus diesem magnetischen Material.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Magnetische Materialien werden für diverse Zwecke verwendet, beispielsweise für Elektromotoren oder Magnetlager. In den entsprechenden Anwendungen können die Magnete sehr schnellen Drehungen ausgesetzt sein. Beispielsweise wirken in Rotoren mit elektromagnetischen Antrieben und/oder Lagern mit Umdrehungszahlen von 20.000 Umdrehungen pro Minute extreme Lasten auf die eingesetzten Magnete. Üblicherweise werden in solchen Anwendungen starke Magnete aus NdFeB- oder SmCo verwendet. Solche Materialien haben eine Bruchdehnung von 0,1 - 0,15%. Sofern die Magnete aufgrund der Rotationsgeschwindigkeit und der damit verbundenen Fliehkraft höhere Materialdehnungen ertragen müssen, führt dies zu einer Zerstörung der Geometrie und dadurch zu einer Reduzierung der Magnetisierbarkeit oder gar zum Funktionsverlust des Magneten.
  • Dokument DE 10020946 A1 offenbart eine mechanische Verstärkung solcher Elektromotor-Motoren, indem um den Rotor des Elektromotors eine äußere Bandage zur zusätzlichen Fixierung und Vorspannung der Magnete am Rotor gewickelt wird, wobei die Vorspannung der Bandage den auf die Rotormagnete wirkenden Dehnungskräften entgegenwirkt und somit einen Rotor mit besseren mechanischen Eigenschaften bereitstellt, der für höhere Rotationsgeschwindigkeit dieses Elektromotors geeignet ist.
  • Die auf dem Rotor angeordnete Bandage stellt ein zusätzliches Bauteil im Elektromotor dar, das zudem mit hoher Präzision und reproduzierbar auf dem Rotor angeordnet werden muss, damit die Elektromotoren zuverlässig für höhere Drehzahlen verwendet werden können. Somit kompliziert die Bandage das Herstellungsverfahren und führt zu höheren Herstellungskosten. Außerdem erhöht die Bandage den Abstand zwischen Rotor (Läufer) und Stator, was die Leistungsfähigkeit des Motors herabsetzt. Es wäre daher wünschenswert, einen leistungsfähigen Elektromotor oder ein magnetisches Lager zur Verfügung zu haben, das ohne zusätzliche Bauteile auskommt und dennoch für sehr hohe Drehzahlen einsetzbar ist. Weiterhin wünschenswert wären neuartige magnetische Werkstoffe, die für noch höhere Belastungen ausgelegt werden können.
  • US 2011/031432 A1 und CN 101 430 958 B offenbaren Seltenerdmagnete mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen leistungsfähigen Elektromotor und/oder ein magnetisches Lager bereitzustellen, die ohne zusätzliche Bauteile für den Einsatz bei sehr hohen Drehzahlen geeignet sind. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein magnetisches Material zur Herstellung eines Seltenerd-Permanentmagneten, wie im Ansprüchen 1 spezifiziert.
  • Hierbei bezeichnet der Begriff "Seltenerd-Permanentmagnet" oder Seltenerdmagneten einen Permanentmagneten, der im Wesentlichen aus Übergangsmetallen oder Übergangsmetalllegierungen wie beispielsweise Fe-Bor und Seltenerdmetallen besteht. Solche Permanentmagnete zeichnen sich dadurch aus, dass sie gleichzeitig eine hohe magnetische Remanenz und eine hohe magnetische Koerzitivfeldstärke und damit eine hohe magnetische Energiedichte aufweisen. Beispiele von besonders starken Permanentmagneten aus dieser Klasse sind Nd2Fe14B, SmCo5 oder Sm2(Co, Fe, Cu, Zr)17, insbesondere Sm2Co17. Es können beispielsweise aber auch Seltenerd-Übergangsmetall-Stickstofflegierungen wie beispielsweise Sm2Fe18N3 verwendet werden. Der Begriff "im Wesentlichen" bezeichnet die Möglichkeit, dass neben einem führenden Anteil an Seltenerdmetallen, Übergangsmetallen oder Übergangsmetall-Legierungen ein geringer Anteil an anderen Bestandteilen vorhanden ist, dessen Anteil so gering ist, dass er die magnetischen Eigenschaften des Permanentmagneten für die jeweilige Anwendung gegenüber einem Permanentmagneten nur aus Seltenerdmetallen, Übergangsmetallen oder Übergangsmetall-Legierungen nicht so negativ beeinflusst, dass dieser für die Anwendung ungeeignet wird. In einer Ausführungsform kann das magnetische Material nur aus Seltenerdmetallen, Übergangsmetallen oder Übergangsmetall-Legierungen bestehen.
  • Der Begriff Übergangsmetall-Legierung bezeichnet dabei einen metallischen Werkstoff, der aus mindestens zwei Elementen besteht, beispielsweise Fe-B, Fe-Ni oder Fe-N.
  • Der Begriff "Nanomaterial" bezeichnet dabei ein Material, die den mechanischen Verbund innerhalb eines gepressten Materials verbessern und eine Ausdehnung haben, die im Vergleich zur Ausdehnung des gepressten Materials um Größenordnungen kleiner ist. Das Nanomaterial kann ein Material aus einem Bestandteil oder eine Mischung aus verschiedenen Bestandteilen (mehrere Nanomaterialien) sein. Nanomaterialien im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise Nanostrukturen aus Kohlenstoff oder Bornitrid. Zu diesen Nanostrukturen können beispielsweise hornförmig (sogenannte Nanohorns) oder anders geformte Schichten aus Graphen (einwandig oder mehrwandig) gehören. Erfindungsgemäße Nanomaterialien können auch Nanoröhrchen aus Kohlenstoff (Kohlenstoffnanoröhrchen) oder Bornitrid,
    Block-Copolymere oder Kernschalen-Partikel. Erfindungsgemäß umfasst das Nanomaterial Kohlenstoffnanoröhrchen (sogenannte CNTs). Der Begriff "Nanoröhrchen" bezeichnet kleine röhrenförmige, nichtmagnetische Gebilde aus Kohlenstoff oder Bornitrid, die einen Durchmesser im Nanometerbereich haben. Die Wände der röhrenförmigen Gebilde bestehen nur aus Kohlenstoff oder Bornitrid, wobei beispielsweise bei Kohlenstoffnanoröhrchen die Kohlenstoffatome eine wabenartige Struktur mit Sechsecken und jeweils drei Bindungspartnern einnehmen (vorgegeben durch die sp2-Hybridisierung). Der Durchmesser der Nanoröhrchen liegt meist im Bereich von 1 bis 50 nm, wobei die Länge der Nanoröhrchen den Durchmesser um Größenordnungen übersteigen kann. Die Nanoröhrchen können ein- und mehrwandig aufgebaut sein und offene oder geschlossene Rohrenden besitzen. Einwandige Nanoröhrchen besitzen nur eine Lage aus dem jeweiligen Material (beispielsweise Kohlenstoffatomen bei Kohlenstoffnanoröhrchen) als Wand, mehrwandige Röhrchen können dagegen eine Wand aus mehreren Lagen des jeweiligen Materials besitzen. Nanoröhrchen besitzen zwar keine magnetischen Eigenschaften, dagegen aber überragende mechanische Eigenschaften. Beispielsweise haben einwandige Kohlenstoffnanoröhrchen bei einer Dichten von 1,3 bis 1,4 g/cm3 eine Zugfestigkeit von 30GPa. Mehrwandige Kohlenstoffnanoröhrchen haben bei einer Dichte von 1,8 g/cm3 eine Zugfestigkeit von bis zu 63 GPa. Gewöhnlicher Stahl hat im Vergleich dazu bei einer Dichte von rund 7,85 g/cm3 eine maximale Zugfestigkeit von nur 2GPa.
  • Erfindungsgemäß sind die Kohlenstoffnanoröhrchen an ihrer Oberfläche funktionalisiert. Damit lassen sich die Kohlenstoffnanoröhrchen leichter in das magnetische Material integrieren (bessere Vernetzung mit den magnetischen Materialanteilen im magnetischen Material). Die Funktionalisierung bezeichnet hierbei eine gezielte Anordnung von reaktiven Atomen oder reaktiven Molekülen als reaktive Endgruppen an der äußeren Oberfläche der Kohlenstoffnanoröhrchen. Die reaktiven Endgruppen werden im magnetischen Material zum Vernetzen der Kohlenstoffnanoröhrchen miteinander und mit den magnetischen Bestandteilen des magnetischen Materials verwendet, so dass das magnetische Material unter Verwendung von funktionalisierten Kohlenstoffnanoröhrchen eine weiter verbesserte mechanische Stabilität im Vergleich zu magnetischen Materialien mit nicht-funktionalisierten Nanoröhrchen besitzt. Vorzugsweise sind die Kohlenstoffnanoröhrchen durch Anordnung OH-Endgruppen oder Metallen wie beispielsweise Co, Fe oder Ni an der äußeren Oberfläche funktionalisiert. Man kann solche Endgruppen beispielsweise durch kovalente Modifizierung in äußere Oberfläche der Kohlenstoffnanoröhrchen einbauen. Dazu behandelt man beispielsweise die Kohlenstoffnanoröhrchen mit Salpetersäure HNO3, woraufhin sich NH2 und/oder OH-Endgruppen an der Oberfläche an bereits vorhandenen sogenannten Stone-Wales-Strukturdefekten der Kohlenstoffnanoröhrchen anordnen. Diese Defekte sind Rotationen der kovalenten Bindung zweier benachbarter Kohlenstoffatome in der Wand der Kohlenstoffnanoröhrchen. Ein anderes Verfahren zur Funktionalisierung von Kohlenstoffnanoröhrchen ist eine Plasmabehandlung mittels eines nicht-thermischen Plasmas eines Prozessgases, das durch Anlegen einer Anregungsspannung ionisiert wird. Für die Abscheidung von Metallpartikeln, beispielsweise aus Co, Fe, Ni kann eine Microwellen-Plasmaabscheidung verwendet werden. So lässt sich beispielsweise kolloidales Eisen auf der äußeren Oberfläche der Kohlenstoffnanoröhrchen abscheiden. Gleiches ist auch für andere Metalle möglich. Diese abgeschiedenen Metalle stellen mit dem Metallpulver im magnetischen Material eine mechanisch deutlich festere Vernetzung her als es mit nicht-funktionalisierten Kohlenstoffnanoröhrchen der Fall wäre.
  • Während große Kristalle aus dem erfindungsgemäßen magnetischen Material in Seltenerd-Permanentmagneten nur moderate Koerzitivfeldstärken zeigen, weisen dagegen Permanentmagnete mit einer einkristalliten Körnerstruktur im magnetischen Material eine sehr hohe Koerzitivfeldstärke auf. Je höher die Koerzitivfeldstärke ist, desto schwerer ist ein Magnet umzumagnetisieren und desto stärker ist er. Wird das magnetische Material entsprechend gemischt, zu Pulver vermahlen, gepresst und gesintert, so können die magnetischen Momente im Material durch das Anlegen eines externen Magnetfeldes während des Herstellungsprozesses sehr anisotrop ausgerichtet werden, was zu den sehr guten Eigenschaften eines Seltenerd-Permanentmagneten führt. In einer Ausführungsform umfasst das magnetische Material daher Körner nicht größer als 10µm, bevorzugt nicht größer als 7µm.
  • In einer Ausführungsform weisen die Nanoröhrchen einen Durchmesser kleiner als 30nm, bevorzugt kleiner als 10nm, auf. Bei diesen Durchmessern verleihen die Nanoröhrchen dem Material die verbesserten mechanischen Eigenschaften, insbesondere die gewünschte Festigkeit.
  • In einer Ausführungsform beträgt der Gewichtsanteil des Nanomaterials im magnetischen Material mehr als 0,1 %, bevorzugt mehr als 1%, bevorzugter mehr als 2%, noch bevorzugter mehr als 4%. Mit steigendem Gewichtsanteil des Nanomaterials im magnetischen Material verbessern sich dessen mechanische Eigenschaften wie beispielsweise die Zug- und Bruchfestigkeit. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Gewichtsanteil des Nanomaterials im magnetischen Material weniger als 35%, bevorzugt weniger als 20%, bevorzugter weniger als 8%, noch bevorzugter weniger als 6%. Da das Nanomaterial nicht zu den magnetischen Eigenschaften beiträgt, sondern durch seine Anwesenheit die magnetisch wirksamen Anteile im magnetischen Material verdünnt, sollte zur simultanen Beibehaltung der guten magnetischen Eigenschaften des magnetischen Materials neben den mechanischen Eigenschaften der Anteil des Nanomaterials nicht zu hoch sein.
  • In einer Ausführungsform besitzen die Nanoröhrchen eine Länge kleiner 1,0µm, bevorzugt kleiner 0,1 µm. Für das Erreichen von guten magnetischen Eigenschaften eines Permanentmagneten ist eine einkristallite Körnerstruktur des magnetischen Materials vorteilhaft. Damit die Nanoröhrchen ihre stabilisierende mechanische Wirkung entfalten können, sollte deren Länge kleiner als die Korngröße im magnetischen Material im späteren Permanentmagneten sein. Der stabilisierende Effekt wird dabei in erster Linie durch Nanoröhrchen als oder in der Verbindungsmatrix erreicht. Die Nanoröhrchen erhöhen dabei die Netzwerkdichte oder die Vernetzung der Matrix. Als Matrix wird hier das Material zwischen den Korngrenzen der einkristalliten Körner bezeichnet. Demgegenüber hat das Einbringen der Nanoröhrchen in die einkristalliten Körner einen nachrangigen Effekt auf die mechanischen Eigenschaften des magnetischen Materials. Vorzugsweise sind dabei diese Nanoröhrchen Kohlenstoffnanoröhrchen.
  • In einer Ausführungsform umfassen die Seltenerdmetalle des magnetischen Materials mindestens ein Element der Gruppe Neodym, Samarium, Praseodym, Dysprosium, Terbium, Gadolinium. In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Übergangsmetalle des magnetischen Materials mindestens ein Element der Gruppe Eisen, Cobalt, Nickel. Seltenerd-Permanentmagnete aus diesen Elementen weisen die besten magnetischen Eigenschaften wie beispielsweise eine hohe Remanenzflussdichte Br von bis zu mehr als 1 Tesla, eine hohe Koerzitivfeldstärke Hc von bis zu 2000 kA/m bei Raumtemperatur, eine Energiedichte Br ∗Hc von bis zu 440 kJ/m3 und eine Curie-Temperatur Tc von bis zu 800°C auf. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Material zur Erzeugung eines permanenten Magnetfeldes im magnetischen Material Neodym-Eisen-Bor, vorzugsweise anisotrop gesintertes Nd2Fe14B. Die Rohstoffe für Nd-Fe-B-Magnete sind gegenüber SmCo-Magnete deutlich kostengünstiger, da der Anteil von Neodym in Seltenerdmetallerzen um ein Vielfaches höher ist als der von Samarium.
  • Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf einen Permanentmagneten aus einem magnetischen Material gemäß der vorliegenden Erfindung. Permanentmagneten werden unter anderem für den Einbau in Elektromotoren oder Magnetlagern verwendet.
  • Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auch auf einen Elektromotor oder ein Magnetlager umfassend einen erfindungsgemäßen Permanentmagneten aus einem magnetischen Material gemäß der vorliegenden Erfindung. Insbesondere für Anwendungen bei hohen Drehzahlen, beispielsweise für Drehzahlen (Umdrehungszahlen) im Bereich von 20.000 Umdrehungen pro Minute oder mehr ist das verwendete magnetische Material des Permanentmagneten in dem Elektromotor oder dem magnetischen Lager in der Lage, die dort auftretenden extremen Lasten unbeschadet zu überstehen. Die Festigkeit und Bruchzähigkeit reiner NdFeB- oder SmCo-Magnete konnte deutlich um 20 - 30% oder mehr über die Bruchdehnung von 0,1 - 0,15% ohne Nanomaterialien bzw. Nanoröhrchen (beispielsweise Kohlenstoffnanoröhrchen) hinaus gesteigert werden. Damit führen die im Betrieb der Magnete aufgrund der Rotationsgeschwindigkeit auftretenden Fliehkräfte und die dadurch verursachte höhere Materialdehnung nicht zu einer Zerstörung der Magnet-Geometrien oder gar der Funktion des Magneten.
  • Unter Verwendung des erfindungsgemäßen magnetischen Material werden somit leistungsfähige Elektromotoren oder magnetische Lager mit verbesserten mechanischen Eigenschaften bereitgestellt, so dass diese Elektromotoren oder magnetische Lager für sehr hohe Drehzahlen zwischen 30000 Umdrehungen pro Minute bis zu 100000 Umdrehungen pro Minute eingesetzt werden können, was bei herkömmlichen magnetischen Materialien gemäß dem Stand der Technik ohne zusätzliche Maßnahmen wie zusätzliche angeordnete Bandagen nicht möglich ist.
  • Die Erfindung bezieht sich in Anspruch 13 auf ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Permanentmagneten mit einem erfindungsgemäßen magnetischen Material umfassend die Schritte
    • Bereitstellen eines magnetischen Pulvers umfassend ein oder mehrere Seltenerdmetalle und ein oder mehrere Übergangsmetalle oder Übergangsmetalllegierungen;
    • Bereitstellen von Nanomaterial umfassend Kohlenstoffnanoröhrchen mit einer Funktionalisierung durch OH- oder NH2-Endgruppen oder Metalle;
    • Vermischen des magnetischen Pulvers mit einem für die Erzielung der gewünschten magnetischen und mechanischen Eigenschaften geeigneten Anteil an bereitgestelltem Nanomaterial zur Bereitstellung des magnetischen Materials;
    • Herstellen eines Vorformlings aus dem magnetischen Material mittels geeigneter Mahl-, und Pressschritte, vorzugsweise zusätzlich umfassend ein oder mehrere Schmelzschritte; und
    • Sintern des magnetischen Materials mittels geeigneter Sinterschritte zur Herstellen des Permanentmagneten aus dem Vorformling.
  • Der Schritt des Bereitstellens von mindestens einem Nanomaterial umfasst den Schritt des Funktionalisierens der Kohlenstoffnanoröhrchen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden im Rahmen der Funktionalisierung OH-Endgruppen oder Metallen an der äußeren Oberfläche der Kohlenstoffnanoröhrchen angeordnet. Dazu können beispielsweise Techniken wie eine kovalente Modifizierung unter Einsatz von Säuren als Beispiel für eine Funktionalisierung mittels Nasschemie, mittels Plasmaabscheidung (beispielsweise Gasplasma, Mikrowellenplasma) oder mittels einer weiterführenden Funktionalisierung auf Basis eine Vorfunktionalisierung unter Einsatz geeigneter Chemikalien verwendet werden.
  • Die pulvermetallurgische Herstellung des magnetischen Materials kann verschiedene Prozessschritte umfassen. Einerseits kann das magnetische Material schmelzmetallurgisch hergestellt werden, wobei verschiedene Vormaterialien verschmolzen und anschließend wieder gemahlen werden. Andererseits können durch einen Reduktions- und Diffusionsprozess aus Seltenerdoxiden und Metalle Legierungspulver als magnetisches Pulver hergestellt werden. In einer Ausführungsform werden durch einen Mahlschritt die Korngrößen im magnetischen Material auf kleiner 10µm, bevorzugt auf kleiner 7µm, begrenzt. Die dafür anzuwendenden Mahltechniken sind dem Fachmann bekannt.
  • Das Pulver aus (einkristalliten) Körnern aus dem erfindungsgemäßen magnetischen Material wird durch Pressen in eine Form für das nachfolgende Sintern gebracht. Hierbei kann das magnetische Material mittels Formpressen in einem Presswerkzeug oder durch isostatisches Pressen in die gewünschte mechanische Form gebracht werden. Während des Pressens wird von außen ein ausreichend starkes Magnetfeld angelegt, um die magnetischen Momente der anisotropen Pulverpartikel unter Feldeinwirkung homogen mit einer stabilen Vorzugsrichtung auszurichten. Beim Pressen wird dabei das Material verdichtet und dadurch die Ausrichtung der magnetischen Momente im magnetischen Material fixiert. Der so geformte Permanentmagnet vor Beginn des Sinterns wird auch als Vorformling bezeichnet. Er besitzt allerdings noch eine geringere Dichte als nach Ende des Sinterprozesses, so dass der Vorformling noch eine größere geometrische Ausdehnung als der fertige Permanentmagnet besitzt. Das Sintern kann mittels verschiedener Sinterverfahren ausgeführt werden. Nach dem Sintern ist der Permanentmagnet in der Regel ca. 15 - 20% gegenüber dem Vorformling geschrumpft. Dadurch werden Dichten im gesinterten magnetischen Material von bis zu 7,6 g/cm3 erreicht.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren daher die Schritte
    • Pressen des magnetischen Materials unter Magnetfeldeinwirkung zur anisotropen Ausrichtung der magnetischen Momente im Vorformling; und
    • Sintern des Vorformlings unter Schutzgas oder Vakuum bei Temperaturen zwischen 1030°C und 1100°C.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren des Weiteren eine Temperaturbehandlung des verdichteten magnetischen Materials nach Abschluss des Sinterns bei einer Temperatur zwischen 600°C und 900°C. Bei diesen Temperaturen wird das magnetische Material in die Nähe oder über die Curie-Temperatur hinaus erhitzt, so dass sich durch Anlegen eines äußeren Magnetfeldes die magnetischen Momente in eine der beiden anisotropen Richtungen ausrichten lassen.
    • Kurze Beschreibung der Abbildungen
  • Diese und andere Aspekte der Erfindung werden im Detail in den Abbildungen wie folgt gezeigt:
    • Fig.1:
    schematische Darstellung des (a) erfindungsgemäßen magnetischen Materials und (b) des erfindungsgemäßen Permanentmagneten;
    Fig.2:
    schematische Darstellung des (a) erfindungsgemäßen Elektromotors und (b) des erfindungsgemäßen Magnetlagers;
    Fig.3:
    eine Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Permanentmagneten aus dem erfindungsgemäßen magnetischen Material.
    Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Fig.1 zeigt eine schematische Darstellung des (a) erfindungsgemäßen magnetischen Materials und (b) des erfindungsgemäßen Permanentmagneten. Das magnetische Material 3 zur Herstellung eines Seltenerd-Permanentmagneten 5 umfasst ein oder mehrere Seltenerdmetalle RE und ein oder mehrere Übergangsmetalle TM oder Übergangsmetalllegierungen TML zur Erzeugung eines permanenten Magnetfeldes sowie in dieser Ausführungsform Nanoröhrchen als Nanomaterial 2 (beispielsweise Kohlenstoffnanoröhrchen) zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des magnetischen Materials 3. Mit Seltenerdmetallen RE wie Neodym, Samarium, Praseodym, Dysprosium, Terbium, Gadolinium und Übergangsmetallen TM wie Eisen, Cobalt, Nickel lassen sich Permanentmagnete (siehe Fig. 1(b)) mit Remanenzflussdichten Br von bis zu mehr als 1 Tesla, Koerzitivfeldstärken Hc von bis zu 2000 kA7m bei Raumtemperatur, Energiedichten Br ∗Hc von bis zu 440 kJ/m3 und Curie-Temperaturen Tc von bis zu 800°C herstellen, insbesondere wenn das Material zur Erzeugung eines permanenten Magnetfeldes im magnetischen Material 3 Neodym-Eisen-Bor das magnetische Material 3 Körner nicht größer als 10µm, bevorzugt nicht größer als 7µm umfasst. Mit Nanoröhrchen 2 (beispielsweise Kohlenstoffnanoröhrchen) im magnetischen Material 3 lassen sich die Bruchdehnungen des Permanentmagneten 5 deutlich über 0,1 - 0,15% wie bei Permanentmagneten nach dem Stand der Technik hinaus steigern, ohne dass dabei zusätzliche Komponenten wie äußere zusätzliche Bandagen um die Permanentmagnete herum angelegt werden müssen, insbesondere wenn die Nanoröhrchen 2 einen Durchmesser kleiner als 30nm, bevorzugt kleiner als 10nm, besitzen, der Gewichtsanteil des Nanomaterials 2 im magnetischen Material 3 mehr als 0,1% beträgt, bevorzugt mehr als 1%, bevorzugter mehr als 2%, noch bevorzugter mehr als 4%, dabei allerdings weniger als 35%, bevorzugt weniger als 20%, bevorzugter weniger als 8%, noch bevorzugter weniger als 6% beträgt und die Nanoröhrchen 2 eine Länge kleiner 1,0µm, bevorzugt kleiner 0,5µm, besonders bevorzugt kleiner 0,1µm besitzen
  • Fig.2 zeigt eine schematische Darstellung des (a) erfindungsgemäßen Elektromotors 6 und (b) des erfindungsgemäßen Magnetlagers 7. Für Anwendungen bei hohen Drehzahlen, beispielsweise für Drehzahlen (Umdrehungszahlen) im Bereich von 20.000 Umdrehungen pro Minute oder mehr ist das verwendete magnetische Material 3 des Permanentmagneten 5 in dem Elektromotor 6 oder dem magnetischen Lager 7 in der Lage, die dort auftretenden extremen Lasten unbeschadet zu überstehen. Die Bruchfestigkeit reiner NdFeB- oder SmCo-Magnete von 0,1 - 0,15% konnte mit der Verwendung des erfindungsgemäßen magnetischen Materials bei der Herstellung des Permanentmagneten 5 deutlich um mindestens 20% - 30% gesteigert werden. Damit führen die im Betrieb der Elektromotoren 6 oder Magnetlager 7 aufgrund der Rotationsgeschwindigkeit auftretenden Fliehkräfte und die dadurch verursachte höhere Materialdehnungen im magnetischen Material 3 nicht zu einer Zerstörung der Magnet-Geometrien oder gar der Funktion des Permanentmagneten 5. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen magnetischen Materials 3 werden somit leistungsfähige Elektromotoren 6 oder magnetische Lager 7 mit verbesserten mechanischen Eigenschaften bereitgestellt, so dass diese leistungsfähigen Elektromotoren 6 oder magnetische Lager 7 für höhere Drehzahlen eingesetzt werden können, als das bei herkömmlichen magnetischen Materialien gemäß dem Stand der Technik möglich wäre. Somit werden die verbesserten mechanischen Eigenschaften ohne zusätzliche Komponenten, die an die Permanentmagnete 5 oder Elektromotoren 6 oder Magnetlager 7 anzubringen sind, erreicht.
  • Fig.3 zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Permanentmagneten 5 aus dem erfindungsgemäßen magnetischen Material 3. Das Verfahren umfasst dabei das Bereitstellen B1 eines magnetischen Pulvers 1 umfassend ein oder mehrere Seltenerdmetalle RE und ein oder mehrere Übergangsmetalle TM oder Übergangsmetalllegierungen TML, das Bereitstellen B2 mindestens eines Nanomaterials 2, das Vermischen VM des magnetischen Pulvers 1 mit einer für die Erzielung der gewünschten magnetischen und mechanischen Eigenschaften geeigneten Menge (Anteil) an Nanomaterial 2 zur Bereitstellung des magnetischen Materials 3, das Herstellen HV eines Vorformlings 4 aus dem magnetischen Material 3 mittels geeigneter Mahl-, und Pressschritte M, P, vorzugsweise zusätzlich umfassend ein oder mehrere Schmelzschritte S, und das Sintern SI des magnetischen Materials 3 mittels geeigneter Sinterschritte SI zur Herstellen des Permanentmagneten 5 aus dem Vorformling 4. Der Mahlschritt M kann dabei beispielsweise zur Begrenzung von Korngrößen im magnetischen Material 3 auf kleiner 10µm, bevorzugt auf kleiner 7µm, verwendet werden. Der Pressschritt P für das magnetische Material 3 wird unter Magnetfeldeinwirkung MF zur anisotropen Ausrichtung der magnetischen Momente im Vorformling 4 angewendet. Das angelegte äußere Magnetfeld ist dabei ein homogenes Feld zur parallelen Ausrichtung möglichst vieler der magnetischen Momente im magnetischen Material 3. Beim Pressen P wird somit das magnetische Material 3 verdichtet und die Ausrichtung der magnetischen Momente im magnetischen Material 3 fixiert. Das Sintern SI des Vorformlings 4 wird beispielsweise unter Schutzgas oder Vakuum bei Temperaturen zwischen 1030°C und 1100°C ausgeführt. Nach dem Sintern SI ist der Permanentmagnet 5 in der Regel ca. 15 - 20% gegenüber dem Vorformling 4 geschrumpft und besitzt eine stabile Form. Dadurch werden Dichten im gesinterten magnetischen Material 3 von bis zu 7,6 g/cm3 erreicht. Als letztem Schritt des Verfahrens in dieser Ausführungsform wird eine
  • Temperaturbehandlung TB am verdichteten magnetischen Material 3 nach Abschluss des Sinterns SI bei einer Temperatur zwischen 600°C und 900°C ausgeführt. Bei diesen Temperaturen wird das magnetische Material in die Nähe oder über die Curie-Temperatur erhitzt, so dass sich durch optionales Anlegen eines äußeren Magnetfeldes MF (gestrichelter Pfeil) die magnetischen Momente in eine der beiden anisotropen Richtungen im gesinterten magnetischen Material 3 ausrichten lassen.
  • Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden.
    • Liste der Bezugszeichen
    • 1
    magnetisches Pulver
    2
    Nanomaterial bzw. Kohlenstoffnanoröhrchen
    3
    erfindungsgemäßes magnetisches Material
    4
    Vorformling
    5
    Permanentmagnet
    6
    Elektromotor
    7
    magnetisches Lager
    B1
    Bereitstellen eines magnetischen Pulvers
    B2
    Bereitstellen von Kohlenstoffnanoröhrchen
    HV
    Herstellen des Vorformlings
    M
    Mahlschritt, Mahlprozess, Mahlen
    MF
    Magnetfeldeinwirkung
    P
    Pressschritt, Pressprozess, Pressen
    RE
    Seltenerdmetalle
    S
    Schmelzschritt, Schmelzprozess
    SI
    Sintern, Sinterschritt
    TB
    Temperaturbehandlung nach erfolgtem Sintern
    TM
    Übergangsmetalle
    TML
    Übergangsmetalllegierungen
    VM
    Vermischen von magnetischem Pulver und Kohlenstoffnanoröhrchen

Claims (16)

  1. Ein magnetisches Material (3) zur Herstellung eines Seltenerd-Permanentmagneten (5) umfassend ein oder mehrere Seltenerdmetalle (RE) und ein oder mehrere Übergangsmetalle (TM) oder Übergangsmetalllegierungen (TML) zur Erzeugung eines permanenten Magnetfeldes und einen Anteil aus mindestens einem Nanomaterial (2) umfassend Nanoröhrchen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des magnetischen Materials (3)
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Nanoröhrchen Kohlenstoffnanoröhrchen sind, die an ihrer äußeren Oberfläche durch Anordnung von OH-Endgruppen, NH2-Endgruppen oder Metallen an der äußeren Oberfläche funktionalisiert sind.
  2. Das magnetisches Material (3) nach Anspruche 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Gewichtsanteil des Nanomaterials (2) im magnetischen Material (3) mehr als 0,1% beträgt, bevorzugt mehr als 0,5%, bevorzugter mehr als 2%, noch bevorzugter mehr als 4% beträgt.
  3. Das magnetisches Material (3) nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Gewichtsanteil der Nanoröhrchen (2) im magnetischen Material (3) weniger als 35%, bevorzugt weniger als 20%, bevorzugter weniger als 8%, noch bevorzugter weniger als 6% beträgt.
  4. Das magnetisches Material (3) nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Nanoröhrchen (2) einen Durchmesser kleiner als 100nm, besonders bevorzugt kleiner als 10nm, aufweisen.
  5. Das magnetisches Material (3) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Nanoröhrchen (2) eine Länge kleiner 1,0µm, bevorzugt kleiner 0,5 µm, besitzen.
  6. Das magnetisches Material (3) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Nanoröhrchen mehrwandige Kohlenstoffnanoröhrchen sind.
  7. Das magnetisches Material (3) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Seltenerdmetalle (RE) mindestens ein Element der Gruppe Neodym, Samarium, Praseodym, Dysprosium, Terbium, Gadolinium umfassen.
  8. Das magnetisches Material (3) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Übergangsmetalle (TM) mindestens ein Element der Gruppe Eisen, Cobalt, Nickel umfassen
  9. Das magnetisches Material (3) nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Material zur Erzeugung eines permanenten Magnetfeldes im magnetischen Material (3) Neodym-Eisen-Bor umfasst.
  10. Das magnetisches Material (3) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das magnetische Material (3) Körner nicht größer als 10µm, bevorzugt nicht größer als 7µm umfasst.
  11. Ein Permanentmagnet (5) aus einem magnetischen Material (3) nach Anspruch 1.
  12. Ein Elektromotor (6) oder Magnetlager (7) umfassend einen Permanentmagneten (5) aus einem magnetischen Material (3) nach Anspruch 1.
  13. Ein Verfahren zur Herstellung eines Permanentmagneten nach Anspruch 11 mit einem magnetischen Material nach Anspruch 1 umfassend die Schritte
    - Bereitstellen (B1) eines magnetischen Pulvers (1) umfassend ein oder mehrere Seltenerdmetalle (RE) und ein oder mehrere Übergangsmetalle (TM) oder Übergangsmetalllegierungen (TML);
    - Bereitstellen (B2) von mindestens einem Nanomaterial (2) umfassend Kohlenstoffnanoröhrchen, wobei die Kohlenstoffnanoröhrchen an ihrer äußeren Oberfläche durch Anordnung von OH-Endgruppen, NH2-Endgruppen oder Metallen an der äußeren Oberfläche funktionalisiert sind;
    - Vermischen (VM) des magnetischen Pulvers (1) mit einem für die Erzielung der gewünschten magnetischen und mechanischen Eigenschaften geeigneten Anteil an bereitgestelltem Nanomaterial (2) zur Bereitstellung des magnetischen Materials (3);
    - Herstellen (HV) eines Vorformlings (4) aus dem magnetischen Material (3) mittels geeigneter Mahl-, und Pressschritte (M, P), vorzugsweise zusätzlich umfassend ein oder mehrere Schmelzschritte (S); und
    - Sintern (SI) des magnetischen Materials (3) mittels geeigneter Sinterschritte (SI) zur Herstellen des Permanentmagneten (5) aus dem Vorformling (4).
  14. Das Verfahren nach Anspruch 13, des Weiteren umfassend den Schritt des Mahlens (M) des magnetischen Materials (3) zur Begrenzung von Korngrößen im magnetischen Material (3) auf kleiner 10µm, bevorzugt auf kleiner 7µm.
  15. Das Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, des Weiteren umfassend die Schritte
    - Pressens (P) des magnetischen Materials (3) unter Magnetfeldeinwirkung (MF) zur anisotropen Ausrichtung der magnetischen Momente im Vorformling (4); und
    - Sintern (SI) des Vorformlings (4) unter Schutzgas oder Vakuum bei Temperaturen zwischen 1030°C und 1100°C.
  16. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, des Weiteren umfassend eine Temperaturbehandlung (TB) des verdichteten magnetischen Materials (3) nach Abschluss des Sinterns (SI) bei einer Temperatur zwischen 600°C und 900°C.
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