NO122852B

NO122852B -

Info

Publication number: NO122852B
Application number: NO168582A
Authority: NO
Inventors: K Buschow; W Velge
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1966-06-16
Filing date: 1967-06-13
Publication date: 1971-08-23
Also published as: DK117970B; CH499857A; US3546030A; NL6608335A; AT286657B; SE332866B; DE1558550A1; ES341762A1; GB1187853A; DE1558550B2; BE700002A

Description

Permanentmagnet oppbygget av fine partikler som helt eller hovedsakelig består av en forbindelse med sammensetningen M,-R samt fremgangsmåte til dens fremstilling.

Oppfinnelsen vedrører.en permanentmagnet oppbygget av fine partikler med i seg selv permanentmagnetiske egenskaper hvor de nevnte partikler helt eller hovedsakelig består av en forbindelse med sammensetningen M^R og hvor M betegner enten Co eller en kombinasjon, av Co met- et eller flere av elementene Fe, Cu og Ni.

Videre vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte til fremstilling av en slik permanentmagnet.

De magnetiske egenskaper er målt på mange intermatalliske forbindelser med den støkiometriske sammensetning Mp-R. Eksempelvis er mange forbindelser med formelen Co^Z undersøkt hvor Z betegner et element fra de sjeldne jordarter som også betraktes som omfattende yttrium Y. De sjeldne jordarter utgjør en gruppe av elementer som også betegner "lanthanoider". På slike forbindelser har man målt i magnetiske momenter og temperaturavhengigheten av metningsmoment-ene. Videre har man bestemt ds magnetiske egenskaper hos forbindelsene Co^CuTb, Co^NiDy, GdYCo^ og GdNdCo^ Alle disse forbindelser har en heksagonal struktur av CaCu^-typen.

Med hensyn til undersøkelse av forbindelsene Co^Z måtte det gjøres en unntagelse med Co^La da denne forbindelse ikke kunne fremstilles uansett det faktum at den er omtalt i."Transactions of the American Metallurgical Society" (I96D, 53, 497-5OO. Dette menes å skyldes at ioneradien av La med mindre det. tas spesielle for-holdsregler, vil være for stor for dannelse av nevnte' forbindelse.

De ovennevnte undersøkelser har vist at Co^Y har en høy uniaksial magnetisk ånisotropi og også en høy metningsmagnetisering. I findelt tilstand har CoRGd en høy verdi for H hvilket ogsa angir en høy uniaksial ånisotropi. En høy metningsmagnetisering fantes imidlertid ikke. Målinger på de øvrige forbindelser Cor-Z ble bare foretatt med hensyn til metningsmagnetisering, men ikke med hensyn til magnetisk ånisotropi.

Magnetiske egenskaper hos.forbindelsen Co^Y

er omtalt i Paper nr. 11.5>publisert i "Abstracts of the Intermag Conference", I966. På Co^Y-monokrystaller som har en heksagonal struktur, måltes ved værelsetemperatur en meget høy uniaksial ånisotropi (5,7X10^ erg/cm^), et høyt metningsmoment (6^ = 114 erg/g. Ørsted) og en Curie-temperatur på 630°C. Denne kombinasjon av egenskaper gir anledning til den antagelse at Co^Y er et utmerket råmaterial for fremstilling av småpartikkelmagneter med et høyt energiprodukt.

I forbindelse med foreliggende oppfinnelse er det funnet at man i forbindelser Co^R med en lignende struktur som Co^Y kan oppnå nevnte kombinasjon av magnetiske egenskaper som gjør forbindelsen til et godt råmaterial for fremstilling av permanente magneter(høy uniaksial ånisotropi for fine partikler av forbindelsen kombinert medhøy metningsmagnetisering), hvis to betingelser er opp-fylt med hensyn til elektronstrukturen hos den omhandlede forbindelse.

For det første skal geometrien av elektronene

i Co-ionene sammenlignet med den i forbindelsen Co^Y ikke endres ve-sentlig~av R, hvilket vil si at besetningen av 3-d-skallet i Co-ionen forblir i det vesentlige den samme.

For det annet må det totale magnetiske moment for forbindelsen som er oppbygget fra bidrag fra både Co og R, ikke påvirkes skadelig av bidraget, fra R.

Den første betingelse oppfylles vanligvis ved for R å velge de elementer som med Co kan danne forbindelser av den relevante struktur, og som foreligger som trivalente ioner i disse forbindelser. Videre har Th, Ce og Yb såvel som visse kombinasjoner av elementer vist seg å oppfylle den første betingelse.

Den annen betingelse oppfylles ved for R å velge de elementer eller kombinasjoner av elementer hvis totale magnetiske momenter er rettet parallelt med momentene for Co-ionene, eller som ikke bidrar til det magnetiske moment.

Når de to betingelser er kombinert, har det for R foruten de kjente elementer og kombinasjoner av elementer, vist seg å foreligge et stort antall av substitusjonsmuligheter.

Oppfinnelsen er basert på den overraskende erkjennelse at en gruppe av forbindelser med sammensetning Co^R, hvor R betegner visse bestemte av nevnte mulige elementer eller kombinasjoner av elementer i meget findelt tilstand viser meget høy uniaksial ånisotropi i kombinasjon med en høy koercitivkraft som gjør dem meget godt egnet som utgangsmaterial for permanentmagneter oppbygget av fine partikler. Det har videre vist seg at det i stedet for Co kan anvendes en kombinasjon av Co med et eller flere andre elementer.

En permanentmagnet ifølge oppfinnelsen er så-ledes som nevnt av den type som er oppbygget av fine partikler med i seg selv permanentmagnetiske egenskaper hvor de nevnte partikler helt eller hovedsakelig består av en forbindelse med sammensetningen M^R

og hvor M betegner enten Co eler en kombinasjon av Co med et. eller flere av elementene Fe, Cu og Ni, og permanentmagneten er ifølge oppfinnelsenkarakterisert vedat R betegner enten La, Th eller en kombinasjon av Th med et eller flere av elementene fra de sjeldne jordarter eller en kombinasjon av minst tre sjeldne jordarter og at partikkeldiameteren for de fine partikler hvorav permanentmagneten er oppbygget, er på under ca. 100 /u-

Det er oppnådd gode permanentmagneter når i-følge oppfinnelsen M betegner Co, og R betegner La, og når ifølge oppfinnelsen M betegner Co, og R betegner LaQ 23Smo 33Th0 34' samt n^r likeledes ifølge oppfinnelsen M betegner Co og R betegner LaQ ^CeQ ^

<Sm>0,25<*>;De partikler hvori M betegner en kombinasjon av Co med et eller flere av elementene Fe, Cu og Ni, viser vanligvis mindre tendens til variasjon i verdiene for koercitivkraft og metningsmagnetisering ved en eventuell deformasjon fremkalt av den ene eller annen grunn. ;Den grad hvori Co kan være erstattet av et eller flere av elementene Fe, Cu og Ni under opprettholdelse av de ovennevnte gunstige magnetiske egenskaper, avhenger av betydningen av R og også av hvilke av elementene Fe, Cu og Ni som det er tale om. Eksempelvis har det vist seg at hvis R betegner La og M betegner en kombinasjon av Co og Fe, kan det høyst være 5 atom% Fe til stede, mens det maksimale innhold av Fe kan være 60 atom% hvis R betegner Th. ;Hvis Fe-innholdet overstiger de angitte prosenter, foreligger ikke lenger den nødvendige heksagonale struktur, hvilket resulterer i et brått fall i magnetiske egenskaper. I andre forbindelser kan imidlertid de magnetiske egenskaper forminskes gradvis idet det gås ut fra en viss atomprosent av substituenten. ;Oppfinnelsen vedrører videre en fremgangsmåte til fremstilling av de omhandlede permanentmagneter oppbygget av fine partikler med i seg selv permanentmagnetiske egenskaper, hvor de nevnte partikler helt eller hovedsakelig består av en forbindelse med sammensetningen M^R, og hvor M betegner enten Co eller en kombinasjon av Co med et eller flere av elementene Fe, Cu og Ni idet fremgangsmåten er av. den type hvor utgangsforbindelsene sammensmeltes hvoretter det av-kjøles og pulveriseres, og det derved dannede pulver om ønsket etter sintring, formes til et magnetlegeme, om ønsket i et magnetfelt. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen erkarakterisert vedat der anvendes utgangsmaterialer hvori R betegber enten La, Th eller en kombinasjon av Th med et eller flere av elementene fra de sjeldne jordarter eller en kombinasjon av minst tre sjeldne jordarter og at det innen pulveriseringen foretas en utglødning av produktet i en atmosfære som beskytter mot oksiderende innvirkning ved en temperatur som ligger så nær som mulig under smeltepunktet og deretter avkjøles til værelsestemperatur, fortrinnsvis ved bråavkjøling og at den etterfølgende pulverisering gjennomføres til det er oppnådd fine partikler med en partikkeldiameter under ca. 100 yu. ;Forbindelser med formlen M^R har i. vanligvis ikke et skarpt smeltepunkt, men et smelteintervall. Som følge herav forekommer under stivning også. andre forbindelser av R og M enn M^R. Under glødningen av støpningen ved en temperatur som ligger like under smeltetemperaturen, vil alle de under størkning dannede forbindelser bli omdannet til forbindelsen M^R hvilket vil si, bli homogenisert. Temperaturen velges derfor maksimalt, blant annet for å gi partiklene den størst mulige bevegelighet, hvilket fremmer en effektiv omdan-nelse til MCR. ;Homogeniseringen etterfølges av avkjøling til værelsetemperatur. Denne avkjøling kan finne sted ved en lav hastighet, hvis det ikke under denne prosess fremkommer, uønskede faser. Hvis imidlertid uønskede faser forekommer, vil støpningenbli bråavkjølt til værelsestemperatur etter homogeniseringen. ;Brå.avkjølingen innebærer den ytterliger fordel at støpningen blir mere skjør, hvilket er fordelaktig for den etter-følgende pulverisering. ;I det følgende er det anført magnetiske egenskaper målt i partikkelformet materiale, med den angitte sammensetning for anvendelse til permanentmagneter ifølge oppfinnelsen. Tcangir Curie-temperatur, g1^ angir metningsmagnetisering i et magnetfelt på kø og -j-H angir koercitivkraften. ; Det maksimale energiprodukt (BH) målt på en ° max 1 permanentmagnet oppbygget av partikler med sammensetningen Co^LaQ ^ Ceg 25^mo 25 var 5*10 Gauss-Ørsted.

Claims

1. Permanentmagnet oppbygget av fine partiklar med i seg selv permanentmagnetiske egenskaper, hvor de nevnte partikler helt eller hovedsakelig består av en forbindelse med sammensetningen Mp-R og hvor M betegner enten Co eller en kombinasjon av Co med et eller flere av elementene Fe, Cu og Ni,karakterisert vedat R betegner enten La, Th eller en kombinasjon av Th med et eller flere av elementene fra de sjeldne jordarter eller en kombinasjon av minst

tre sjeldne jordarter, og at partikkeldiameteren for de fine partikler hvorav permanentmagneten er oppbygget, er på under ca. 100 pi.

2. Permanentmagnet ifølge krav 1,karakterisert vedat M betegner Co og R. betegner La. 3- Permanentmagnet ifølge krav 1,karakterisert vedat M betegner Co, og R betegner Lan QqSmn <Th>o,34- 4- Permanentmagnet ifølge krav 1,karakterisert vedat M betegner Co, og R betegner LaQ ^CeQ 2cjSmo 25 5- Fremgangsmåte til fremstilling av en permanentmagnet ifølge krav 1, hvilken permanentmagnet er oppbygget av fine partikler med i seg selv permanentmagnetiske egenskaper, hvor de nevnte partikler helt eller hovedsakelig består av en forbindelse med sammensetningen M^R, og hvor M betegner enten Co eller en kombinasjon av Co med et eller flere av elementene Fe, Cu og Ni,<p>g ved hvilken utgangsforbindelsene sammensmeltes, hvoretter det avkjøles og pulveriseres og det derved dannede, pulver hvis ønsket etter sintring, formes til et magnetlegeme hvis ønsket i et magnetfelt,karakterisertved at det anvendes utgangsmaterialer hvori R betegner enten La, Th eller en kombinasjon av Th med et eller flere av elementene fra de sjeldne jordarter eller en kombinasjon av minst tre sjeldne jordarter, og at der før pulveriseringen foretas en utglødning av produktet i en atmosfære, som beskytter mot oksiderende innvirkninger ved en temperatur som ligger så nær som mulig under smeltepunktet og deretter av-kjøles, til værelsestemperatur, fortrinnsvis ved bråavkjøling og at den etterfølgende pulverisering gjennomføres til å oppnå fine partikler med en partikkeldiameter under ca. lOOyu.