PL67976B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 05.VI.1967 Stany Zjednoczone Ameryki Opublikowano: 10.VII.1973 67976 KI. 21g,31/01 MKP HOlf 1/08 P'8uoT?mT Wspóltwórcy wynalazku: Karl Strnat, Werner Ostertag, Gary J, Hoffer, John C. Olsen Wlasciciel patentu: Th. Goldschmidt AG, Essen (Niemiecka Republika Federalna) Sposób wytwarzania magnesu trwalego Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania mag¬ nesu trwalego zawierajacego jako skladniki o dzialaniu magnetycznym stopy metali ziem rzad¬ kich i/lub itru i/lub skandu.Znane sa rózne rodzaje magnesów trwalych, zawierajacych jako skladniki o dzialaniu magne¬ tycznym na przyklad stopy zelazowo-glinowo- niklowo-kobaltowe wykazujace wartosc energii równa 12,5 MGsOe (12,5 • 106 Gauss x Oersted) lub stopy piatynowo-kobaltowe wykazujace wartosc do 6,5 MGsOe. Stopy platynowo-kobaltowe wyka¬ zuja w obecnym stanie techniki najwyzsza war¬ tosc energii dla zwyklych magnesów handlo¬ wych równa 9,5 MGsOe.Znana jest grupa substancji ferromagnetycz¬ nych na bazie zwiazków skladajacych sie z pier¬ wiastków grupy lantanowców i pierwiastków przejsciowych pierwszego dlugiego okresu i od¬ powiadajacych skladem ogólnemu wzorowi AB5, gdzie A jest pierwiastkiem grupy lantanowców lub itrem, a B jest manganem, kobaltem lub ze¬ lazem. Jednak dotychczas opisano jedynie nie¬ które podstawowe wlasnosci krystalograficzne i magnetyczne tych zwiazków ze zwiazkiem Y(Co5) wlacznie. Ponadto znane sa jedynie zupelnie ogólne i powierzchowne opisy typów materia¬ lów magnetycznych. Blizsze dane o ferromagne¬ tyzmie substancji nie umozliwiaja jednak je¬ szcze oceny, czy te zwiazki wzglednie stopy na¬ daja sie szczególnie do wytwarzania magnesów 10 15 20 25 trwalych. Pojecia „ferromagnetyk" i „magnes trwaly" nie sa w zadnym przypadku synonima¬ mi. Pierwsze pojecie wskazuje po prostu, na ist¬ nienie uporzadkowanego ukierunkowania atomo¬ wych magnetycznych momentów spinu, to jest zjawiska fizycznego, które wystepuje .takze w zelazie i wielu innych substancjach. „Magnes trwaly" jest natomiast okreslonym wytworem do stosowania technologicznego. Material musi byc ferro- lub ferrimagnetyczny, aby nadawal sie do zastosowania w magnesach trwalych, jednak wlasnosci, których wymaga sie od magnesu, nie sa zawarte w kazdym materiale ferromagnetycz¬ nym. Material musi posiadac okreslona kombi¬ nacje podstawowych wlasnosci, która przez mody¬ fikacje, taka jak dodatki pierwiastków stopo¬ wych lub obróbke cieplna moze byc optymalizo¬ wana. Ponadto zazwyczaj niezbedna jest dosc skomplikowana przeróbka materialu, aby wypro¬ dukowac magnesy trwale o mozliwie najlepszych wlasnosciach.Niespodziewanie stwierdzono, ze okreslone i wybrane ze wzgledu na ich sklad jakosciowy i ilosciowy stopy wykazuja szczególnie wysoka jednoosiowa magnetyczna anizotropie kryszta¬ lów.Celem i zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania magnesu trwalego o war¬ tosciach energii i/lub sile koercji wiekszej niz wykazuja znane magnesy trwale. 67 9763 67 976 4 Sposób wytwarzania magnesu trwalego wedlug wynalazku polegajacy na rozdrobnieniu substan¬ cji o wysokiej anizotropii magnetycznej kryszta¬ lów, ewentualnie dodaniu srodka wiazacego, pod¬ daniu mieszaniny proszkowej dzialaniu pola ma¬ gnetycznego, a nastepnie zestalaniu mieszaniny przez prasowanie, spiekanie lub utwardzenie srod¬ ka wiazacego, charakteryzuje sie tym, ze jako substancje o wysokiej magnetycznej anizotropii krysztalów stosuje sie stop skladajacy sie z 10 do 25, procent atomowych itru Y, skandu Sc, lan- tanu La, ceru Ce, prazeodymu Pr, neodymu Nd, samaru Sm, europu Eu; gadolimu Gd, terbu Tb, dysprozu Dy, holmu Ho, erbu Er, tulu Tm, iter- bu Yb, lutetu Lu, które to pierwiastki moga wy¬ stepowac osobno lub w mieszaninie oraz 75 do 90 procent atomowych kobaltu Co, w danym przy¬ padku w mieszaninie z jednym lub wiecej pier¬ wiastków takich jak Mn, zelazo Fe i nikiel Ni.Stopy zawarte w magnesie trwalym wedlug wynalazku charakteryzuja sie duzym nasyce¬ niem magnetycznym, odpowiednio wysoka tempe¬ ratura Curie, powyzej 100°C i duza sila koercji.Magnes trwaly otrzymywany sposobem wedlug wynalazku zawiera czasteczki o anizotropii mag- netokrystalicznej zamiast anizotropii ksztaltu, co pozwala na unikniecie szeregu wad.Zaskakujace wlasnosci podstawowe magnesu trwalego wedlug wynalazku mozna najlepiej przed¬ stawic za pomoca wartosci energii. Teoretycznie przy 100% gestosci upakowania, doskonale zorien¬ towanych czasteczek jednodomenowych wynosi ona na przyklad 28,1 MGsOe dla Y(Co)5 i 31,4 MGsOe dla Pr(CO)5, a przy 79% teoretycznie mozliwej ge¬ stosci upakowania — zawsze jeszcze 13,8 MGsOe wzglednie 15,4 MGsOe dla wyzej wymienionych substancji.Korzystnie stosuje sie stopy kobaltu z itrem, cerem, samarem lub stopy zlozone miszmetalu — stopu z grupy Ce-La-Dy-Fe bogatego w itr, lan- tan, lub samar i kobalt.Wedlug wynalazku substancje o wlasnosciach magnesu trwalego otrzymuje sie ogólnie przez stapianie dwóch podstawowych skladników, jak na przyklad itru Y i kobaltu Co, w ochronnej atmosferze gazu szlachetnego lub w prózni. Moz¬ na to wykonac przez stapianie w luku elektrycz¬ nym w piecu z plytami miedzianymi chlodzony¬ mi woda, przez stapianie indukcyjne w czystych tyglach alundowych lub dla zmniejszenia zanie¬ czyszczen materialem tygla, przez topienie w fa¬ zie fluidalnej. Otrzymany stop, na przyklad Y(Co)6, wytworzony z reguly w ilosci okolo 30 g, jest nastepnie rozdrobniony, po czym zmielony w mly¬ nie kulowym lub wibracyjnym. Na przyklad po 24 godzinach mielenia w mlynie kulowym wszy¬ stkie --czastki sa mniejsze niz 53 /itii; a po dal¬ szym- mieleniu mozna otrzymac czastki o sredni¬ cy oc\ 0,3 do 3 /jm i zadowalajaco je stosowac w przedstawionym sposobie obróbki. Miecenie w mlynie wibracyjnym jest znacznie szybsze i uzy¬ skuje sie nawet czastki 1 do 5^am w ciagu 1/2 do 10 god/in przy wsadzie 1 do 25 g Y(Co)5; Na¬ lezy jednak zaznaczyc, ze czastki te sa stosunko¬ wo duze w porównaniu do wartosci srednio 100 do 1000 A odpowiedniej dla czastek wykazuja¬ cych anizotropie ksztaltu o porównywalnym na tezeniu powsciagajacym koercji.Nastepnie czastki stopu wiaze sie ze soba, co osiaga sie róznymi sposobami, na przyklad przez zastosowanie organicznej zywicy lub syntetycz¬ nego srodka wiazacego, jak zywica epoksydowa^ mocznikowa, fenelowa lub melaminowo-formal- dehydowa, otrzymuje sie magnes stabilylu, latwo sie formujacy i odporny na korozje. Magnesu te¬ go nie, mo^na jednak stosowac w temperaturze znacznie wyzszej od temperatury pokojowej.Przydatnosc magnesu w wysokich temperaturach osiaga sie przez spiekanie lub prasowanie na go¬ raco proszku bez srodka wiazacego, lub ze spoi¬ wem nieorganicznym, jak azotek boru lub pro¬ szek metaliczny. W kazdymj przypadku trzeba jednak stosowac przed lub podczas zestalania po¬ le magnetyczne o wartosci co najmniej kilku kOe, kiedy chce sie uzyskac- anizotropowy mag¬ nes o optymalnych wlasnosciach magnetycznych.Tak wiec formuje sie na przyklad silnie rozdrob¬ niony proszek Y(Co)5 w magnesy, stosujac trzy nastepujace rózne metody i nastepnie mierzy sie wlasnosci magnesu w laboratorium badawczym, proszek miesza sie ze stopiona parafina, a na¬ stepnie mieszanine utwardza sie w polu magne¬ tycznym 14 kOe; — proszek zageszcza sie do ge¬ stosci upakowania okolo 60% objetosciowo przy pomocy prasy hydraulicznej w polu 6 kOe i otrzy¬ many magnes nasyca roztworem polistyrenu i su¬ szy; — proszek miesza sie z szybko wiazaca zy¬ wica epoksydowa, która twardnieje gdy magnes znajduje sie w jednorodnym polu 20 kOe.Magnesy trwale otrzymane sposobem wedlug wynalazku znajduja zastosowanie w urzadze¬ niach lacznosciowych, aparatach kontrolnych, in¬ strumentach nawigacyjnych, pomocniczych gene¬ ratorach pradu i tym podobnych. Szczególnie ko¬ rzystne zastosowanie magnesów trwalych wedlug wynalazku nastepuje przy powlekaniu stopami tasm lub plyt do utrwalania impulsów magne¬ tycznych, na przyklad tasm magnetofonowych, a szczególnie technicznych tasm magnetycznych, przy czym stopy moga byc stosowane jako pro¬ szki lub cienkie warstwy. Dalsze przyklady za¬ stosowania obejmuja przyrzady oparte na zasa¬ dzie galwanometrów, male silniki elektryczne i generatory, lampy mikrofalowe (w magnetro- nach i jako magnesy ogniskujace w lampach o fali biezacej), magnesy drgajace do przekazników, mikrofonów, telefonów i glosników. Zastosowa¬ nie magnesów trwalych zastepujacych zwykle stosowane uzwojenie stojanów w silnikach znaj¬ duje szybko uznanie. Podczas gdy do niedawna budowano tym sposobem tylko nisko obrotowe maszyny elektryczne, to obecnie magnesy trwale wchodza takze w dziedzine silników sredniej mo¬ cy. 'Aktualnie badane sa nowe tendencje rozwojo¬ we wyposazenia w magnesy trwale srodków loko¬ mocji wodnej, powietrznej i przestrzeni kosmicz¬ nej, które wymagaja silnego, o duzej'przestrze¬ ni "i stalego w czasie pola magnetycznego, jak na przyklad magrietóhydrodynamiczne przetwor¬ niki energii, aparaty kierujace strumieniem go- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 67 976 6 racej plazmy lub czastek wokól pojazdów kos¬ micznych. Podczas gdy w znanej aparaturze sto¬ sowano glównie elektromagnesy, to zastosowanie magnesów trwalych o znacznie wyzszych gestos¬ ciach energii niz dotychczas uzyskiwana, pozwa¬ la na duze uproszczenie aparatury i zmniejszenie ciezaru wyposazenia dzieki duzej sprawnosci mo¬ cy w wysokich temperaturach.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony szcze¬ gólowo w przykladach wykonania na podstawie rysunku na którym fig. 1 przedstawia wykres krzywych namagnesowania monokrysztalu Y(Co)5 o ksztalcie kulistym w kierunku latwej wzgled¬ nie trudnej magnetyzacji, fig. 2 wykres sily ko- ercji magnetycznej MHC proszku La(Co)5 krzywa a) oraz Sm (Co)5 krzywa b) otrzymanych przez mielenie w mlynie z alundowymi cylindrami, zmie¬ rzonej na próbkach ustawionych w polu magne¬ tycznym magnesujacym 12,7 kOe, w zaleznosci od czasu mielenia i wielkosci ziarna podanej w ^m, fig. 3 przedstawia sily koercji MHc i rema- nencji Mr(Mm) prostokatnosci petli histerezy, zmie¬ rzona na próbkach ustawionych w polu magne¬ tycznym po przylozeniu pola magnesujacego 17,6 kOe w zaleznosci od czasu mielenia (proszek miszmetal — C05 otrzymano w mlynie kulowym), fig. 4 przedstawia wykres zmian MHC i Mr/Mm, zmierzony na ustawionych w polu magnetycznym próbkach proszkowych po przylozeniu 17,6 kOe w zaleznosci od .czasu mielenia (proszek miszme¬ tal I Co5 otrzymano w mlynie wibracyjnym), fig. 5 przedstawia wykres zmian MHC Mr/Mm w czasie mielenia (proszek Sm(Co)5 otrzymano przez mie¬ lenie w alundowym mlynie z alundowymi cylin¬ drami).Z przedstawionych na fig. 1 krzywych pomia¬ rowych magnesowania w funkcji pola, które przy¬ lozono do kulistego monokrysztalu o srednicy okolo 1 mm w kierunku osi c i kierunku pro¬ stopadlym do niej mozna wyznaczyc stale anizo¬ tropii magnetycznej Y(Co)5. YCo5 ma zatem jeden jedyny kierunek latwej magnetyzacji — os c, a nie wykazuje zadnej mierzalnej anizotropii w plaszczyznie podstawowej, w której krysztal naj¬ trudniej sie namagnesówuje. Najwieksze zastoso¬ wane pole zewnetrzne okolo 45 kOe bylo jeszcze nie wystarczajace, aby nasycic krysztal w ja¬ kimkolwiek kierunku w plaszczyznie podstawo¬ wej. Ekstrapolacja liniowa krzywej namagnesowa¬ nia w plaszczyznie' podstawowej za pomoca pola zewnetrznego daje dla nasycenia pole okolo 130 kOe (takze dla wspomnianego „pola anizotro¬ powego"). Na podstawie tej ekstrapolacji mozna obliczyc ekstremalnie wysoka stala anizotropii X=5,5.107 erg/cm».Przyklad 1. Metale: itr Y i kobalt Co (pro¬ dukty handlowe'ó czystosci 99,9% miesza sie w proporcji wagowej 1:3,31 (zawartosc atomowa 1:5).Stosuje sie kawalki wielkosci grochu lub wióry z tokarki. W drugim przypadku okazuje sie ko¬ rzystne wstepne zageszczenie wsadu, aby prze¬ szkodzic stratom wiórów w czasie topnienia. Wsa¬ dy 5 do 10 g topi sie we fluidalnym piecu do to¬ pnienia nastepnie odlewa i szybko studzi przez Wylanie stopu do cienkosciennego tygla porcela¬ nowego o objetosci 5, cm*. Podczas topnienia tem¬ peratura osiaga wartosc powyzej 1600°C: aby za¬ pobiec reakcji itru z tlenem lub azotem z po¬ wietrza, stosuje sie atmosfere ochronna oczyszczo-* 5 nego argonu o cisnieniu okolo 0,5 ata. Otrzymane kawalki zawija sie w folie tantalowa, zatapia pod próznia w ampulkach kwarcowych i prze¬ trzymuje 100 godzin w temperaturze okolo 1000°C celem homogenizacji stopów; szlify metalograficz- io ne przedstawiaja obraz jednofazowy i grubokry- staliczny. Nastepnie rozdrabnia sie kawalki w mo¬ zdzierzu z twardej stali do wielkosci ziarn po¬ nizej 250 m. 50 g tego grubego proszku wraz ze 100 ml he- 15 ksanu i 12 cylindrami alundowymi o srednicy zewnetrznej 2 cm i dlugosci 2,7 cm miele sie w alundowym mlynie, o przeswicie 13,5 cm i ta¬ kiej samej dlugosci, w czasie 50 godzin. Otrzyma¬ na zawiesine usuwa sie z bebna, suszy przez od- 20 parowanie heksanu w temperaturze pokojowej i czastki proszku zestala nastepujacymi sposobami.Wedlug jednego ze sposobów 8 g proszku wsy¬ puje sie do cylindrycznej mosieznej formy do prasowania (matrycy) o srednicy 1,35 cm, celem 25 sprasowania miedzy dwoma osiowymi stempla¬ mi z utwardzonej stali weglowej. Osiowo pole magnetyczne przyklada sie do matrycy za po¬ moca przystawionych cewek magnetycznych. Po¬ le wlacza sie przed przylozeniem nacisku w cza- 30 sie prasowania utrzymuje sie je w celu ukie¬ runkowania czastek proszku osiami latwej mag¬ netyzacji nawzajem równolegle. Poniewaz stem¬ ple prasy dzialaja takze jako nadbdegunniki, pole wzrasta od poczatkowej wartosci okolo 6000 Oe 35 do okolo 9000 Oe. Stosuje sie cisnienie 3500 kG/cm*.W wyniku otrzymuje sie cylindryczny magnes o gestosci 4,5 g/cm* 60% w stosunku do litego Y(Co)5, o powierzchni chropowatej i nastepujacych V7las*- nosciach magnetycznych: Br=3680 G; MHC= 40 =1180 Oe; BHC=930 Oe; (BH) max=l,1.10« Oe.Wedlug innego sposobu 10 g proszku z 2,5 cm3 zywicy akrylowej uciera sie tluczkiem w" mozdzie¬ rzu porcelanowym otrzymujac roztwór koloidalny o zawartosci 12% ciala stalego. Mieszanine suszy 45 sie dokladnie cieplym powietrzem o temperaturze 50°C i ponownie proszkuje w mozdzierzu. Proszek zageszcza sie jak wyzej opisano, z tym wyjatkiem, ze stosuje sie matryce i stempel prasy o dlugosci 2,7 cm, a pole waha sie miedzy 11000 i 15ÓÓ0.Óe. 50 W wyniku otrzymuje sie magnes plytowy o grubo¬ sci okolo 3 mm, 62% gestosci wzgledem litego Y(Co)5, który jest znacznie bardziej wytrzymaly mechanicznie niz magnes otrzymany bez srodka wiazacego. Wlasnosci zmierzone w kierunku na- 55 magnesowania odpowiadajacym kierunkowi praso¬ wania, prostopadle do powierzchni plytki wyno¬ sza: Br=3500 G; MHC=960 Oe; BHe=750 Óe, Wedlug jeszcze innegp sposobu, jiiezbedny nie- 60 organiczny srodek wiazacy zastosowano przy do¬ swiadczeniu stosowania magnesu w wysokich tem¬ peraturach, mieszajac w porcelanowym mozdzierzu 10 g proszku Y(Co)5 z 2,0 g proszku azotku boru o granulacji ponizej 44 ^m. Mieszanine. zageszcza 65 sie jak w opisanym pierwszym sposobie. Pro-67 976 8 dukt ma lepsza wytrzymalosc mechaniczna i si¬ le spójnosci niz magnes bez srodka wiazace¬ go, ale gorsza niz wiazany przy pomocy zy¬ wicy akrylowej przy nizszych od obu warto¬ sciach magnetycznych.Przyklad 2. W przeciwienstwie do sposobu opisanego w przykladzie 1, stop Y(Co)5 otrzymu¬ je sie przez stapianie skladników stopowych Y i Co w piecu lukowym z wodnym chlodzeniem miedzianych plyt posiadajacych wglebienia i nie- topiacymi sie elektrodami wolframowymi. Sta¬ pianie prowadzi sie w atmosferze ochronnej czystego argonu lub mieszaniny argonu i helu w szarzach 30 do 60 g. Kazda szarze, aby zapewnic dobre wymieszanie, topi sie trzy lub czterokrot¬ nie i ponownie zestala. Otrzymana brylka roz¬ pada sie zwykle wskutek naprezen termicznych na szereg kawalków, które przetrzymuje sie w prózni przez 5 dni w temp. 1100°C. Tak otrzy¬ many material rozdrabnia sie znowu na gruby proszek w mozdzierzu stalowym. 100 g proszku miele sie jak opisano w przykladzie 1, w mly¬ nie kulowym, ale dodaje sie poczatkowo wiecej mielników (20 alundowych cylindrów) i 100 ml heksanu. Próbki proszku pobiera sie w jednako¬ wych odstepach czasu dla zmierzenia sily koercji i dalej dolewa sie odpowiednia- ilosc heksanu, aby otrzymac jednakowa konsystencje zawiesiny.Próbki pomiarowe dla oznaczenia sily koercji robi sie przez zmieszanie malej ilosci (200—300 mg) wysuszonego proszku z okolo pieciokrotna ilos¬ cia wagowa zywicy epoksydowej, nastepnie wpro¬ wadza sie uzyskana lepka ciecz do cylindrycznej teflonowej formy odlewniczej o srednicy wew¬ netrznej 1,1 cm i dlugosci 1,6 cm i utwardza zywice epoksydowa w temperaturze okolo 70°C w polu magnetycznym o wartosci okolo 15000 Oe celem zorientowania czastek w kierunku osi. Po¬ miary sily koercji namagnesowania (zwanej takze sila koercji) w kierunku uprzywilejowanym ja¬ ko funkcji czasu mielenia i sredniej oszacowanej wielkosci czastek przedstawia fig. 2. Najwieksza wartosc MHC=3850 Oe dla czastek okolo 5^um ma¬ leje przy dluzszym mieleniu; przypisuje sie to deformacji, która niszczy korzystna symetrie mag¬ netyczna. Ten niezamierzony efekt „przemiele¬ nia" moze byc usuniety, jezeli proszki wyzarzy sie w prózni w temperaturze miedzy 300°C i 600°C lub kiedy otrzymuje sie je przy zastoso¬ waniu techniki unikajacej formowania plastycz¬ nego, na przyklad przez mielenie w temperatu¬ rze pokojowej, gdyz sila koercji proszków, któ¬ re otrzymuje sie przez rozdrobnienie w mlynie kulowym w temperaturze pokojowej, jest tym efektem ograniczona.Przyklad 3. Przez stapianie w luku elektrycz¬ nym jak w przykladzie 2, otrzymuje sie stop 28,3% wagowych bogatego w itr miszmetalu (Y-MM) i 71,7% wagowych Co i wyzarza w próz¬ ni w ciagu 160 godzin w 1000°C. Otrzymany ma¬ terial jest w 95% jednofazowy i kruchy. Roz¬ drabnia sie go w mozdzierzu do granulacji po^ nizej 250 ^m, mala czesc proszku zadaje sie zy¬ wica epoksydowa jako srodkiem wiazacym i u- twardza sie w polu magnetycznym, jak opisano w przykladzie 2. Dla tak otrzymanej próbki pro¬ szku mierzy sie magnetyzacje w kierunku uprzy¬ wilejowanym i prostopadlym przy zastosowaniu maksymalnego pola 45 kOe. Krzywe magneso- 5 wania sa podobne do krzywych dla monokryszta¬ lów Y(Co)5 (fig. 1). Dla powyzszych stopów o- znaczono nastepujace wartosci pomiarowe w tem¬ peraturze pokojowej: Bg (indukcja nasycenia) okolo 9500 G 10 HA (natezenie pola anizotropowego) okolo 142 kOe Ki+N2 (stale anizotropii) okolo 5,4.107 erg/cm3 d (gestosc) 8,06 g/cm3 Z powyzszych wyników wyciagnieto wniosek, ze (Y-MM)Co5 w postaci silnie rozdrobnionego 15 materialu stosowany do wyrobu magnesów sta¬ lych zachowuje sie w zasadzie jak Y(Co)5. Górna granica wartosci energii wynosi (BH)max= = (Bs/12)2=22,5.106GsOe. Zastapienie czystego itru miszmetalem daje znaczne obnizenie kosztów ma- 20 terialu wyjsciowego przy tylko nieznacznych stra¬ tach skutecznosci dzialania magnetycznego.Typowa analiza bogatego w itr chemicznego miszmetalu (Y-MM) przedstawia sie nastepujaco: 25 30 35 Ponadto wystepuja w nim jeszcze slady innych metali ziem rzadkich i dalszych pierwiastków.Przyklad 4. Stop bogatego w cer miszme¬ talu (MM) z kobaltem o stosunku wagowym MM: Co = 1 : 2,1 odpowiadajacy stosunkowi molowemu 40 1:5 wszystkich metali ziem rzadkich do kobaltu, otrzymuje sie w ten sposób, ze 1 kg metalu w wiekszej czesci topi sie dwukrotnie, nastepnie w piecu lukowym rozbija na elementy o cieza¬ rze okolo 50 do 75 g, kawalki wielkosci grochu 45 z powrotem miesza sie, a nastepnie cala szarze stapia sie razem w tyglu alundowym w piecu indukcyjnym, w ochronnej atmosferze argonu w temperaturze powyzej 1500°C. Po dosc szybkim ochlodzeniu w piecu otrzymuje sie niecalkowi- 50 cie jednorodny stop, którego szlif metalograficz¬ ny przedstawia dwie dodatkowe fazy, stanowia¬ ce razem okolo 5% objetosciowych. Stop prosz¬ kuje sie bez dalszego wyzarzania. Przemial pro¬ wadzi sie za pomoca laboratoryjnego mlyna ku¬ sa lowego o dwulitrowym bebnie, przeswicie 13,5 cm do którego zaladowuje sie 2,8 kg utwardzo¬ nych kul stalowych o srednicy 6 mm, 250 ml heksanu, 200 g stopu magnetycznego, mlyn wy¬ konuje 70 obrotów na minute. Stop rozdrabnia 6o sie uprzednio w mozdzierzu i stosuje tylko ziar¬ na o granulacji w przedziale od 149 do 250 ^m.Podczas mielenia pobiera sie w regularnych od¬ stepach czasu próbki proszku i jak w przykla¬ dzie 2, polaryzuje magnetycznie w zywicy epó- 65 ksydowej i utrwala. Zmierzono dla tych próbek Pier¬ wias¬ tek % wago¬ wy (w przy¬ blize¬ niu) Y 57 La 4 Ce 8 Pr 0,5 Nd 3 Sm 3 Gd 3 Py 4 Ho 1 Er 4 Yb 4 Ca 767 976 9 krzywe magnesowania, których otrzymano na¬ stepnie podane na fig. 3 wartosci sily koercji MHC i wzgledne wartosci Mr/Mm remanencji, przy, czym Mm namagnesowanie osiagniete przy maksymalnym przylozonym polu 17,6 kOe, Mr — 5 pozostalosc magnetyczna po wylaczeniu tego po¬ la. Po osmiogodzinnym mieleniu osiaga sie opty¬ malna wartosc remanencji Mr/Mm=0,91. Przy dalszym mieleniu Mr/Mm zmienia sie nieznacz¬ nie, podczas gdy sila koercji wzrasta dalej i po i0 16 godzinach osiaga wartosc MHC=2520 Oe.Teraz dodaje sie 2% wagowo alkoholu poliwi¬ nylowego PVA jako srodka wiazacego i dla we¬ wnetrznego wymieszania miele sie dalej jeszcze kilka minut. Nastepnie usuwa sie proszek z mly- 15 na, odparowuje heksan w prózni i wysuszony pro¬ szek, podobnie jak w przykladzie 1, prasuje w polu magnetycznym. Otrzymane pod cisnieniem 3400 kG cylindryczne plytki magnetyczne o cie¬ zarze 1,5 g i gestosci 5,12 g/cm3 wykazuja po 20 namagnesowaniu polem 17,6 kOe nastepujace wlasnosci: Br=4060 G, Mr/Mm=0,89, MHC=1620 Oe, Pierwiastek Procent wagowy La 26 Ce 55 Pr 5 Nd 13 Y 0,3 Inne zie¬ mie rzad¬ kie 0,1 Inne me¬ tale 0,6 Gazy N2 °2 0,25 (BH)max=2,34 MGsOe Jezeli do mielenia zastosuje sie zamiast mlyna 25 kulowego mlyn wibracyjny, to osiaga sie wyzsze sily koercji, do 4000 Oe, ale kosztem magnetycz¬ nej zdolnosci ukierunkowania czastek (fig. 4). Tak otrzymane próbki sa ulepszone przez staranna obróbka cieplna w wysokiej prózni, okolo 10-° Tr. 30 Wypalanie proszku, który po mieleniu wykazuje Hc=3770 Oe i Mr/Mm=0,65 w ciagu 16 godzin w 300°C, po namagnesowaniu 17,3 kOe podwyzsza MHC do 4600 Oe przy Mr/Mm=0,68. Wypalanie poprzedzone jest wielogodzinnym odgazowaniem 35 w 100°C. Domieszka gruboziarnistego miszmeta- lu lub wiórów itrowych jako geteru w ilosci po¬ równywalnej z ciezarem proszku jest wskazana wówczas, gdy stosuje sie pompe prózniowa o niewielkiej wydajnosci. Wióry po wypaleniu od¬ dziela sie przez odsiewanie i ponownie uzywa.Jako srodek wiazacy mozna przy prasowaniu stosowac zamiast podanego wyzej alkoholu poli¬ winylowego PVA, równiez proszek aluminiowy w czastkach o wielkosci od 0,1 do 1 jum. Uzyskane magnesy maja porównywalne lub nieco gorsze wlasnosci magnetyczne, sa jednak o wiele trwal¬ sze mechanicznie niz przy uzyciu PVA lub przy uzyciu innych organicznych srodków wiazacych.Zastosowanie jako skladnika stopu magnetycz¬ nego bogatego w cer miszmetalu jako zawiera¬ jacego ziemie rzadkie przynosi znaczne korzysci gospodarcze, poniewaz ten miszmetal jest naj¬ tanszy sposród metalicznych produktów ziem rzadkich.Analiza wykazala nastepujacy sklad procentowy: 40 45 65 10 Otrzymany z tego stop pieciokobaltowy ma na¬ stepujace wlasnosci: gestosc d=8,35 g/cm8, indu¬ kcja nasycenia 4 II Ms=8900 G w 25°C, tempe¬ ratura Curie TC^500°C, natezenie pola anizo¬ tropowego HA^180 kOe. Przy tym, w ideal¬ nym przypadku, wartosc energii powinna wyno¬ sic (BH)max=19,8 MGsOe dla magnesu o 100% gestosci, a 9,7 MG3Oe — dla magnesu o 70-pro- centowej gestosci upakowania.Inne mieszaniny ziem rzadkich bogate w cer, lantan, prazeodym albo samar moga w podobny sposób byc korzystnie zastosowane. Nd(Co)6 i stop kobaltowy neodymu (75% neodymu Nd, 25 PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania magnesu trwalego po¬ legajacy na rozdrobnieniu substancji o wysokiej 5 magnetycznej anizotropii krysztalów, dodaniu srodka wiazacego, poddaniu mieszaniny proszko¬ wej dzialaniu pola magnetycznego a nastepnie utwardzeniu mieszaniny przez prasowanie, spie¬ kanie lub utwardzanie srodka wiazacego, zna- 10 mienny tym, ze jako substancje o wysokiej mag¬ netycznej anizotropii krysztalów stosuje sie stop zlozony z 10 do 25 procentów atomowych itru Y, skandu Sc, lantanu La, ceru Ce, prazeodymu Pr, neodymu Nd, samaru Sm, europu Eu, gadolinu Gd, 15 terbu Tb, dysprozu Dy, holmu Ho, erbu Er, tu¬ lu Tu, iterbu Yb, lutetu Lu, przy czym pierwiastki te wystepuja osobno lub w mieszaninie oraz 75 do 90 procentów atomowych kobaltu Co, w mie¬ szaninie z jednym lub wiecej pierwiastkami ta- 20 kimi jak mangan Mn, zelazo Fe i nikiel Ni, jako skladnikami o dzialaniu magnetycznym.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako substancje o wysokiej magnetycznej ani- 25 zotropii krysztalów stosuje sie stop itru z ko¬ baltem Y —Co.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako substancje o wysokiej magnetycznej ani- 30 zotropii krysztalów stosuje sie stop miszmetalu i kobaltu Co, przy czym podstawowym skladni¬ kiem miszmetalu jest itr, cer lub lantan.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze • 35 jako substancje o wysokiej magnetycznej ani¬ zotropii krysztalów stosuje sie stop kobaltu z mie¬ szanina metali ziem rzadkich, której przewaza¬ jacym skladnikiem jest samar. 40

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako substancje o wysokiej magnetycznej ani¬ zotropii krysztalów stosuje sie stop kobaltu z mie¬ szanina metali ziem rzadkich, w której zawartosc neodymu wynosi od 5 do 25 procentów atomo- 45 wych.KI. 21g,31/01 67976 MKP HOlf 1/08 o~ 125 3 Vi 1 100 75 50 25 O (p=0°(osC) 20 K^-10'eralcm3- '^C pom * 90°\pl'C&2C2ijznQ poa/sfpWA/al Obliczone k2=o k2 = + /0 ergiem1 lerzone 40 BO 60 WQ UO 140 Przytozone po(e Hq u KOe Fig ¥ 2 4 6 8 10 io nKI. 21g,31/01 67 976 MKP HOlf 1/08 O W 20 30 Czqs mielenia h qodzinoch 40 ng.5 PL PL