PL44206B1 - - Google Patents

Description

Wytwarzanie spiekanych, tlenkowych magne¬ sów trwalych o szesciokatnej budowie kryszta¬ lów i o skladzie chemicznym, dajacym sie ujac wzorem BaO(Fe203), jest znane. Bar moze tu byc calkowicie, lub czesciowo zastapiony przez olów, stront lub wapn. Dla wytwarzania tych magnesów, tlenki metali alb weglany metali, od¬ dzielnie lub zmieszane w zadanym stosunku mo¬ lowym, straca sie z roztworów, suszy otrzymana mieszanine i spieka wstepnie w powietrzu w temperaturze powyzej 800°C w zwartej postaci.Otrzymany przez spiekanie material ferrytyczny miele sie na drobny proszek, o wielkosci ziaren mniejszej od 5 ja, korzystnie równej w przybli¬ zeniu 1 u, po czym sprasowuje sie pod cisnie¬ niem powyzej 200 kg/cm2 na przyklad 1000 *) Wlasciciel patentu oswaidczyl, ze wspóltwór¬ cami wynalazku sa prof. dr Horst-Guido Mul¬ ler, inz. Karl Krahl, inz, Gunther Heimke, inz. Friedrich Henneberger i dr Max Heller- mann. kg/cm2, niekiedy z dodatkiem srodka wiazace-' go. Wypraski o ksztalcie odpowiadajacym zasto¬ sowaniu spieka sie ostatecznie w atmosferze utleniajacej, w temperaturze od 100 do 200°C wyzszej od temperatury spiekania wstepnego.Otrzymane w ten sposób magnesy trwale szli¬ fuje sie w razie potrzeby przed wbudowaniem do ukladu magnetycznego, dla nadania im osta¬ tecznego ksztaltu.Maksymalna wartosc energii trwalych magne¬ sów ferrytycznych, otrzymanych w opisany spo*- sób, ma swoje optimum przy okolo 106GxOe, zas ich wlasciwosci magnetyczne sa praktycznie biorac, izotropowe. Isotne znaczenie dla wlasci¬ wosci magnetycznych tych magnesów ma mozlir wie calkowita przemiana materialów wyjscio¬ wych w.szesciokatny ferryt o duzej gestosci, ko¬ niecznej dla ciagniecia wysokiego nasycenia magnetycznego oraz, bardzo drobnoziarnista bu¬ dowa materialów spiekanych, które, aby osiagnac znaczna sile koercji, powinny miec wielkosc ziaren od 1 do 2 u./Wiadome- -równiez,* ze przez wprowadzanie magnetycznej anizotropii, mozna polepszyc ja¬ kosc tych materialów magnetycznyeh do rzedu ponad 2,5X106GXOe. W tym celu jest korzyst¬ nie umiescic wstepnie spieczony i" zmielony drobnoziarnisty proszek ferrytowy w niema¬ gnetycznej matrycy, zamocowac w tym poloze¬ niu przez scisniecie i spiekac ostatecznie w tem¬ peraturze, ogólnie biorac, wyzszej od tempera¬ tury spiekania w przypadkach magnetycznie izo¬ tropowych, stalych magnesów ferrytycznych.Odnosnie nasycenia magnetycznego i sily koer- cji obowiazuja tu te same zaleznosci struktu¬ ralne, co i pray nuttiegale anizotropowym.Obecnie zostalo stwierdzone, iec nasycenie magnetyczne i sila koercji w temperaturze w granicach od 1000 do 1300°C sa w odwrotnej zaleznosci od temperatury i czasu spiekania osta¬ tecznego. Dlugotrwale spiekanie w wysokiej temperaturze prowadzi wprawdzie do otrzyma¬ nia materialu o bardzo duzej gestosci i wyso¬ kim nasyceniu magnetycznym, jednak równocze¬ snie daje budowe gruboziarnista o zmniejszonej sile koercji. Krzywa rozmagnesowania na wy¬ kresie B —H, bedaca w przypadku -budowy drobnoziarnistej linia prosta, ulega wygieciu w miare wzrostu wielkosci ziaren. Dobór tem¬ peratury i czasu trwania spiekania koncowego ma znaczenie decydujace, a optymalne wartosci magnetyczne otrzymuje sie tylko w Mfcafcfcim za¬ kresie. Stwierdzono równiez, ze Dr-zy okreslo¬ nym sposobie spiekania koncowego, dla osiag¬ niecia xlobrych wlasciwosci magnetycznych, sto¬ sunek molowy tlenku metalu dwuwattoTsetowe^o do tienifcu zelaza trójwartosciowego, ftto&e wa*- nac sie tylko w Stosunkowo wasklcli gr^mlcaclr.Wreszcie nalezy tez podkreslic, ze titta. wytwa¬ rzania proszku ferrytycznego o niezbednej gru¬ bosci ziaren z wstepnie spieczonego itialBrfafu, konieczne jest stosowanie wysoce sprwnycft urzadzen mielacycn i dlugi czas mielenia, tech¬ nologia wytwarzania stalych msgtfasów fórry- rycznyen jest wiec trudna i wymaga ulepszenia.Znane sa spo^ótSy usuwania wymienionych trudno^i pffzywyW^ magnesów ferrjhycz^ycn przefc zastosowanie do ich'wyro¬ bu zwitków "flenowyeh, a Tnianowicie BI2O3, ITO2, AI2O3. i Ctffoi- Okaesafo sie jettetók, ze do¬ datek Ti02 nie polepszaT Wcale"wlasciwosci Trm- gnetyc^cn^n, a doitótek ¦At^'^m^x^tfikxps^ koercji PW'równoczesnym^^©^ fflBgltótye&ftgtt. 'Rfcwttiez "dol&tek CAO3 oleazal sie w praktyce nie^tJec^ny. Pewien skutek stwierdzono jedynie przy zastosowaniu 'Bi203 w trwalych magnesach feii^ttarowyen. "Uleto^ da ta nie przyjela sie jednak szerzej w technice, poniewaz tlenek bizmutu jest stosunkowo dro¬ gi. Dzialanie jego sprowadzalo sie do zwieksza¬ nia szybkosci procesu, wzglednie ulatwiania spiekania magnesów ferrytycznych.Wplyw dodatku Si02 zostal zauwazony naj¬ pierw tylko w odniesieniu do szesciennych, niiekkich magnesów ferrytycznych, na przyklad mangano-cynko-ferrytowych, przy czym objawial sie on w podwyzszaniu przenikliwosci, przy rów¬ noczesnym zwiekszaniu wspólczynnika strat. W zwiazku z tym nie spodziewano sie, ze dodatek Si02 bedzie mial korzystny wplyw na wlasciwo¬ sci magnetyczne trwalych magnesów ferrytycz¬ nych. Obecnie zostal zbadany wplyw dodatków Si02 na wlasciwosci magnetyczne trwalych ma¬ gnesów olowiowo-ferrytowych i zostalo stwier¬ dzone, ze przy zawartosci 0,8% Si02 nastepuje widoczna poprawa wlasciwosci magnetycznych, a jednoczesnie zostalo dowiedzioine, ze dziala¬ nie Si02 nalezy przypisac wydzielanemu w tem¬ peraturze 714°C ukladowi eutektycznemu: tlenek olowiu — dwutlenek krzemu (fig. 1). Dodatek Si02 powodowal ponad to skracanie czasu mie¬ lenia i obnizenie temperatury spiekania wstep¬ nego i cJstateX!zn^go. Polepszajace dzialanie do¬ datku Si02 do stalych magnesów olowiowo-fer- igrtowych, .zwlaszcza w odniesieniu do magne¬ tyzmu szczatkowego, mozna stwierdzic nawet i w4sdy,*8dy 7Wo, a korzystniej okolo 50% ilosci PbO zastapi sie tlenkiem baru. Magnesy zawie¬ rajace tlenek olowiu maja jednak w porówna¬ niu z magnesami barowo-ferrytowymi powazne wady, a nusnowteie wyfcsay ciezar sa tfwaeze, a »e wagletiu ^m?imm&tt&)&&Oma ffiti&difrre dla.adrowia.Obecnie, na podstawie porównania^ wykresów zaleznosci ukladu ?BaO —/Si02, prc^fca^wny* na{fig: r tfig: 2, ^zostaio^sfc^rdasne, -ze'wszyst¬ kie eutektyfti tworza sie dopiero w tenspemtra* rze powyzej* r3WC. Przeisrow^zaae zostaly równiez Itetdania zaieznosci wfetóciwssci^ naagne- t^cznycn tjaroferrytu nego dwutltenku krzemu. ''Entienhto---pe^r-i!fm w "szerokich granicach proceii SiQ2, stosunek molawy BfcO ^Fe^, 'tenipewtfwre spiekania'wstepnego FKuMaeusmeA:if&**&n&& czas mielenia, *Vfszeregu; pr6b'$&rmmem ttwttfte1- nek krzemu w postaci krzemian nymi zwiazkami towarzyszacymi, arW"iinrynT — dodcTwawo"db*mieszanin ileitttów^ dtid&Msiie' (Stra¬ cony krzemian'bani. Wy^mtmK'^si0^Ale^'pesbyf vr których stosowano #feRfeiein4e^r$w«y, wy¬ jatkowo' ¦ dixteozisfflris^ •¦j:fffrtiffa«ML- -krzemu i wreszcie, w jeszcze innym szeregu pr^,^ybda- • 2 -wano do tlenków gruby, bezpostaciowy Si02 (piasek)* Jako material wyjsciowy dla tlenku zeLaza, zawartego w ferrytach, stosowane byly odpowiednie sole zelaza, na przyklad czysty chlorek zelazawy.W wyniku tych prób zostalo stwierdzone, ze dodatek dwutlenku krzemu do trwalych magne¬ sów barowo^ferrytowych wyraznie r«oprawia ich wlasciwosci magnetyczne i ulatwia proces wy¬ twarzania, jezeli Si02 stracany jest jako krze¬ mian wspólnie z pozostalymi skladnikami lub ich czescia, na przyklad jako krzemian baru, krzemian zelaza, krzemian wapnia lub krze¬ mian glinu.W szeregu prób, przedstawionych w tabeli 1, z roztworów chlorków stracano tlenek baria i tle¬ nek zelaza wspólnie z krzemianami, przy zawar- to«wi Si©2 zmienianej w granicach od 0 do 2,8% i przy stalym stosunku molowym BaO :Fe203, wynoszacym 1 :4,9. Proszkowata mieszanine wy¬ ciskano pod niewielkim cisnieniem, spiekano wstepnie przez 3 godziny w temperai urze 1050°C, mielono na droibnoziarnisty proszek ferrytowy, sprasowywano pod cisnieniem 1000 kg/cm? i spiekano ostatecznie przez pól godziny w tej temperaturze. Wlasciwosci magnetyczne okresla¬ no metoda Neumann — Joch. Ciezary wlasciwe podane sa równiez w tabeli 1. ZJ przytoczonych w tej tabeli danych wynika, ze nie'zawierajaca 8i£2 próbka l posiada .mierne tylko ^wlasciwosci magnetyczne. Przy nizszej temepraturze spieka¬ nia ostatecznego tworzenie sie ferrytu nie jest calkowite (Br ma mala wartosc), a przy wysokiej, natomiast, sila koercji maleje na skutek zwiek¬ szania sie ziaren. Przy wzrastajacej zawartosci Si£2 wlasciwosci magnetyczne w stosowanych temperaturach spiekania ostatecznego polepszaja sie, poniewaz magnetyzm szczatkowy i sila kom¬ ercji rosna równoczesnie. Zostalo tez stwierdzo¬ ne, ze najlepsze wlasciwosci' magnetyczne uwi¬ daczniaja sie przy zawartosci Si02 od 0;8 do 1,5% i wiekszy dodatek Si02 powoduje ponowne ich pogarszanie sie.W dalszym szeregu prób zostalo stwierdzone, ze przy wytwarzanych zgodnie z wynalazkiem trwalych magnesach ferrytycznych mozna wydat¬ nie obnizyc temperature spiekania ostatecznego, jezeli przedluzy sie czas tego spiekania, przy czym nie ma to wiekszego wplywu na wlasci¬ wosci magnetyczne otrzymanego produktu. Wy¬ niki tego szeregu prób podane sa w tabeli 2.Stosunek molowy BaO : FefeOg wynosil i tu rów¬ niez we wsayalkich próbach 1 :*#, zas spieka¬ nie wstepne, prws© mielenia i wytwarzanie wy- prasek przeprowadzano tuk, jak w przyRlatteie poprzednim. Spiekanie ostateczne prowadtono przez 3 godziny w temperaturze IITO^C: "RÓwiriez i tu najlepsze wlasciwosci magnetyczne sa!przy zawartosci Si02 wynoszacej 0J87%.. 'Teir wynik jest szczególnie wazny dla technologii wytwa¬ rzania trwalych magnesów ferrytycznych, ponie¬ waz wykazuje on jednoznacznie, ze mozna rów¬ noczesnie spiekac duze ilosci materialu magne¬ tycznego w atmosferze utleniajacej, na przyklad w piecu przelotowym, przy czym dobre wlasci¬ wosci magnetyczne zostaja zachowane.Zostalo równiez stwierdzone, -te wytwawaafepc trwale magnesy ferrytyczne sposibem wedlug wynalazku, mozna zmieniac w &sc isrcerokioh granicach stosunek molowy BaO :*Fe$©& nie po* wodujac przy tym widocznego spadku maksy- malnej ilosci energii. Z przedstawionymi -wta¬ beli 3 wyników przeprowadzonych prób wttfer. ze obnizenie zawartosci BaÓ do ilosci * odpowia¬ dajacej stosunkowi BaO :Fe$D3 równemu :r;9C8* jest w zupelnosci dopuszczalne. Z drugiej * -zas strony, równiez i zwiekszenie zawartosci BttfD az do stosunku BaO : Fe203= r: 4,6 tiawalóciii©- zmiennie'dcfore wlasciwosci magnetyczne.TWijym* przykladzie wstepna obróbka materialów' spie*- kanyeh odpowiadala*obróbce, silosowanej*wi*ray*- kladzie przedstawionym w tabelach 1 i % *aak spiekanie ostateczne prowadzono przez pól go¬ dziny w temperaturze 1200°C.Wyniki prób podane w tabeli 4 wyteazuja^ ze? wytwarzanie trwalych magnesów ferrytycznych sposobem wedlug wynalazku umozliwia osiag¬ niecie dalszego, istotnego postepu ti^liiiiczuego dzieki mozliwosci obnizania temperatury spie¬ kania wstepnego. Wykonane zostly tez próby przy zachowaniu jednakowego stosunku molo¬ wego BaO dorFe203 równego 1 :Af9i przy spie¬ kaniu wstepnym przy podanych w *tabeli zawar¬ tosciach Si02 w ciagu 3 godzin, w tempacaturze 900PC oraz- przy tym samym skladzie równiez przez 3 godziny, lecz w temperaftirze '1*J50°C Po zwyklym zmieleniu i wytworzeniu wyprasek wszystkie próbki spiekano ostatecznie pnrasz pól godziny w temperaturze 12WC. Okazalo sie, ze próbki spiekane wstepnie'w temperaturze 'niz¬ szej maja.wlasciwosci magnetyczne jeszcze ilep1 sze, niz próbki spiekane w temperaturze wyz¬ szej. Fakt ten oznacza istotna oszczednosc ener¬ gii elektrycznej i powazne uproszczenie procesu wytwarzania trwalych magnesów ferrytycznych* Równoczesnie, przez obnizenie temperatury spie¬ kania wstepnego oszczedza sie prace mielenia, poniewaz przy tych samych urzadzeniath tto - B-mielenia mozna juz w krótszym czasie ueyskac najlepszy stopien rozdrobnienia, to znaczy naj¬ dogodniejsza wielkosc ziaren. Poza tym stwier¬ dzono, ze ogólnie biorac przy wytwarzaniu trwa¬ lych magnesów ferrytycznych sposobem wedlug wynalazku, skutek mielenia przy jednakowej pracy jest znacznie lepszy, niz w przypadku po- - dobnie obrabianych produktów nie zawieraja¬ cych SK2. Otrzymuje sie tu bowiem równomier¬ nie rozdrobniony, drobnoziarnisty proszek o op¬ tymalnym stanie rozdrobnienia.Zostalo równiez stwierdzone, ze dodatek Si02 do materialów wyjsciowych do wyrobu trwalych magnesów barowo-ferrytycznych wtedy nie jest skuteczny w podanym zakresie, gdy dodaje sie Si02 stracany oddzielnie, lub gdy dodaje sie gc w^ postaci piasku kwarcowego. Fakt ten wynika jasno z prób, uwidocznionych w tabeli 5. Przy jednakowym stosunku molowym BaO : Pe203 = 1 :4,9 i w optymalnych warunkach wytwarza¬ nia, otrzymano magnetycznie wysokowartoscio- wy produkt koncowy o maksymalnej ilosci ener¬ gii = 1,1 X l^G X Oe tylko wtedy, gdy SiO, dodawano w postaci krzemianu barowego, stra¬ canego wspólnie z innymi skladnikami. Zamiast podanych w przykladach krzemianów otrzymy¬ wanych przez stracanie, mozna oczywiscie sto¬ sowac takze krzemiany naturalne albo synte¬ tyczne.Tabela 1.Pró ba 1 2 3 4 5' 6 7 8 9 %% mag.SiOj 0 0,3 0,61 0,84 0,87 1,16 1,3 1,65 2,75 tempera¬ tura 8Die- kania ostate¬ cznego 1150 1200 1240 1150 1200 1240 1150 12C0 1240 1260 1250 1200 1240 1260 1200 1250 1200 1260 1 1200 II! 3,6 4,2 4,6 3,7 4 3 4,6 3,7 4,6 4,9 5,0 4,5 4,8 5,1 4,9 4,9 5,0 4,9 . 5,0 1 4,9 Br Ga us 1540 1660 1710 1640 1740 2050 1480 2000 2180 2640 1170 2380 2220 2270 2070- 2370 2040 2175 1650 BHc Oe 1240 1305 1220 1240 1360 1520 1140 1540 ier.0 15C0 1410 1680 1540 1580 1560 1700 1510 1560 1 1250 JHc Oe 2400 2380 1830 3080 29C0 2480 3000 26C0 5420 1940 3300 3100 26^0 2840 3280 2960 3000 2740 1 3110 (BN) maks 106Gx Oe 0,48 0,53 0,52 0,52 0,63 0,82 0,42 0,77 0,89 1,18 0,62 0,99 0,87 0,96 0,82 1,01 , 0,78 0,90 1 0,52 Tabela 2 Pró¬ ba 1 2 3 %% mag, Si02 tempera¬ tur! spie¬ kania ostate¬ cznego II!' 0,87:3godz ino! 4.9 1,16 3 ,. 1170 5,0 1,5 ,3 ,. ino; 5,0 Br Ga- us BHc Oe 2260' 1630 2290 1650 '2180 11420 JHc Oe ni BN) maks 106Gx Oe 0,95 0,93 0,81 Tabela 3 Pró¬ ba 1 2 3 %% iraa SiOa 1,2 1,5 stosunek molowy 1 : 4,6 1 : 4,9 1 : 5,8 III 4,9 4,9 5.0 Br Ga- us 2370 2270 2255 BHc Oe 1700 1580 1430 JHc Oe 1 2960 2845 2540 .(BN) maks 106Gx Oe 1,00 1 0,96 0,89 Tabela 4 Pró¬ ba 1 2 3 4 %% mag 3,2 spiekanie mstepne 3godz. 900 1,6 3 „ 900 1,2 3 „ 1050 1,6,3 „ 1050 II! 4.9 5,0 4,9 4,9 Br Ga- us 2250 2180 2070 2040 BHc Oe 1600 1550 1560 1510 JHc Oe 2870 2750 3280 30CO (BN) nuks lO^Gi Oe 0,95 0,91 1 0,87 OJ* Tabela 5 Pró¬ ba 1 2 3 Ilosc i rodzaj dodanego Si02 0,9$ Si02 jako piasek kwarco¬ wy 0,

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania materialów tlenkowych do wyrobu magnesów trwalych, zwlaszcza zawierajacych jako glówny skladnik baro- ferryt, znamienny tym, ze dla v polepszenia procesu spiekania do materialów wzgledniezwiazków wyjsciowych dodaje sie dwutlenek krzemu w postaci krzemianu Ibaru. krzemia¬ nu strontu, krzemianu zelaza lub krzemianu wapinia. Sposób wedlug zastrz, 1, znamienny tym, ze dwutlenek krzemu dodaje sie w postaci krze¬ mianów otrzymanych przez stracanie. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dwutlenek krzemu dodaje sie w postaci krze¬ mianów naturalnych. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przy stracaniu zwiazków wyjsciowych dodaje sie lub straca sie razem krzemiany jednego lub kilku podanych metali. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4 znamienny tym, ze zawartosc dwutlenku krzemu w produkcie wyjsciowym wynosi od 0,5 do 2,5, a korzyst¬ nie od 0,7 do 1,5% wagowych. VEB Keramische Werke Hermsdorf Zastepca: mgr inz. Jerzy Hanke rzecznik patentowy 1900 it9P*PtO'S/0L __i /tt?J/4 + J/0z WXPb9 zawartosc dwutlcnltu firztmu. w% 2TU5/K 6S7.PW Fig. 1 Bac +BaLStVf. Fig. 111. RSW „Prasa", Kielce. PL