WO2013107713A1

WO2013107713A1 - Verfahren zur herstellung eines magnetischen materials und permanentmagnet

Info

Publication number: WO2013107713A1
Application number: PCT/EP2013/050581
Authority: WO
Inventors: Konrad Gueth; Oliver Gutfleisch
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2013-07-25
Also published as: DE102012200850A1; JP2015511395A; EP2805337A1

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials aus einem Ausgangsmaterial, wobei das Ausgangsmaterial mindestens ein Selten Erdmetall (SE) und mindestens ein Übergangsmetall umfasst, mit den Schritten: - Herstellen einkristalliner Partikel aus dem Ausgangsmaterial, - Hydrierung der einkristallinen Partikel, - Disproportionierung der einkristallinen Partikel, - Desorption, und - Rekombination, wobei vor der Hydrierung und/oder nach der Rekombination ein Schritt des Zerkleinerns ausgeführt wird.

Description

Beschreibung

Titel

Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials und

Permanentmagnet Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials, sowie einen Permanentmagneten. Magnetische Materialien, sowie Verfahren zu deren Herstellung sind aus dem

Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden feinkristalline, so genannte nanokristalline magnetische Pulver, durch Kugelmahlen oder Rascherstarrung und anschließende Heisskompaktierung oder Heissdeformierung oder aber durch "Austauschkopplung oder Remanenzüberhöhung", erhalten. Nachteilig hieran ist die aufwendige Verarbeitungsweise der Ausgangslegierung, sowie die oftmals geringe Energiedichte und remanente Magnetisierung des erhaltenen magnetischen Materials. Ein weiteres Verfahren wendet einen so genannten H DDR-Prozess an, wobei H für Hydrierung, das erste D für Disproportionierung, das zweite D für Desorption und R für Rekombination steht. So offenbart DE 197 52 366 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines hartmagnetischen Samarium-Kobalt-Basismaterials mittels dieses HDDR- Prozesses, wobei die Disproportionierung bei einem Wasserstoffdruck von mehr als 0,5 MPa und einer Temperatur von 500°C bis 900°C durchgeführt wird. Nachteilig hieran ist, dass die auf diese Weise erhaltenen magnetischen Materialien, da isotrop, somit eine relativ geringe remanente Magnetisierung und Kristallitgrößen von 300 nm und mehr nach der Desorption und

Rekombination, aufweisen. Zudem ist das Verfahren sehr aufwendig und schwer steuerbar und erfordert die Entwicklung und Einhaltung exakter Parameter. Zumeist wird somit ein magnetisches Material erhalten, das sich durch ein global magnetisch isotropes Clustergefüge mit allenfalls kleinen anisotropen Teilbereichen auszeichnet. Das magnetische Material weist keine ausgeprägte magnetische Vorzugsrichtung auf und hat, mit anderen Worten, somit keine Textur. In einem derartigen Cluster kann auch im Nachhinein durch Einbringen in ein Magnetfeld keine Texturierung, also Ausrichtung des magnetischen Materials, erfolgen. Das erhaltene Material ist global gesehen magnetisch isotrop und zeichnet sich durch eine niedrige remanente

Magnetisierung aus.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 ist durch eine vereinfachte Durchführbarkeit gekennzeichnet. Die auf diese Weise hergestellten magnetischen Materialien sind magnetisch anisotrop und damit texturiert, verfügen also über eine magnetische Vorzugsrichtung, und haben daher auch eine sehr hohe remanente Magnetisierung. Das

erfindungsgemäße Verfahren schließt die bekannten Schritte des HDDR- Prozesses zur Herstellung magnetischer Materialien ein, ist aber ferner durch das Herstellen einkristalliner Partikel aus dem Ausgangsmaterial und den erfindungswesentlichen Schritt des Zerkleinerns charakterisiert. Im Einzelnen werden aus einem Ausgangsmaterial, das mindestens ein Selten Erdmetall (SE) und mindestens ein Übergangsmetall umfasst, einkristalline Partikel hergestellt. Dies kann beispielsweise durch Versetzen eines polykristallinen Ingots, der mindestens ein Selten Erdmetall und mindestens ein

Übergangsmetall enthält, mit Wasserstoff erfolgen. Der Wasserstoff diffundiert dabei in das Kristallgefüge des Ingots hinein und besetzt interkristalline Plätze, wodurch es zu Gitterdehnungen und Spannungen innerhalb des

Kristallgefüges kommt, und letztendlich der polykristalline Ingot entlang der jeweiligen Korngrenzen aufbricht und in einkristalline Partikel zerfällt. Gemäß einer ersten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach dem Schritt des Herstellens einkristalliner Partikel aus einem Ausgangsmaterial, also vor der Einleitung des H DDR-Prozesses und mit anderen Worten vor der Hydrierung der einkristallinen Partikel, ein Zerkleinerungsschritt des einkristallinen Materials ausgeführt. Durch diesen essentiellen

Zerkleinerungsschritt wird die Korngröße der einkristallinen Partikel deutlich reduziert. Haben die einkristallinen Partikel, die durch das Versetzen eines Ausgangsmaterials mit Wasserstoff in einem ersten Schritt des

erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden, beispielsweise eine

Korngröße von 100 μηι, so wird die Korngröße durch den

Zerkleinerungsschritt auf beispielsweise etwa 10 μηι reduziert. Die

Zerkleinerung ist ausschließlich mechanischer Natur und lediglich zur

Herstellung eines Materials mit definierter Korngröße vorgesehen. Eine Phasenumwandlung, wie sie beispielsweise bei reaktivem Kugelmahlen häufig auftritt, wird vermieden. Überraschend hat sich gezeigt, dass bei Anwendung des HDDR-Prozesses auf derart zerkleinerte, einkristalline Partikel die Prozessparameter beim Durchlaufen des H DDR-Prozesses, also

insbesondere der Wasserstoffpartialdruck und die Temperatur, wesentlich freizügiger, also innerhalb größerer Toleranzen gesetzt werden können, und dennoch ein hoch texturiertes, also magnetisch stark anisotropes Material erhalten wird. War es beispielsweise während des herkömmlichen HDDR- Prozesses für z. B. eine NdFeBGaNb Ausgangslegierung erforderlich den Wasserstoffpartialdruck bei 30 +/- 3 kPa festzusetzen, um final ein überwiegend anisotropes magnetisches Material zu erhalten, so kann der Wasserstoffpartialdruck nun gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens zwischen beispielsweise 30 und 200 kPa gehalten werden, ohne dass dies zu einer merklichen Reduzierung der Textur des Materials, also seiner magnetischen Vorzugsrichtung und damit der Anisotropie des magnetischen

Materials, führt. Dies erleichtert die Verfahrensführung sowohl hinsichtlich des technischen, wie auch des wirtschaftlichen Aufwandes. Gemäß einer zweiten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der essentielle Schritt des Zerkleinerns auch nach der Rekombination, also nach Abschluss des HDDR-Prozesses erfolgen. Auch in diesem Fall sind bei Einhaltung der

Parameter des H DDR-Prozesses, wie oben ausgeführt, größere

Toleranzbereiche möglich. Es wird davon ausgegangen, dass durch den erfindungswesentlichen Zerkleinerungsschritt das global magnetisch isotrope Clustergefüge aufgebrochen und hieraus anisotrope Partikel freigesetzt werden, die sich durch eine hohe Texturierung auszeichnen. Der

erfindungswesentliche Schritt des Zerkleinerns kann auch vor der Hydrierung der einkristallinen Partikel und zusätzlich nach der Rekombination des magnetischen Materials ausgeführt werden. Hierdurch wird ein besonders stark anisotrpes magnetisches Material erhalten. Das Zerkleinern kann auf herkömmliche Art und Weise erfolgen, beispielsweise durch Pressen oder

Mahlen, insbesondere durch Mahlen mit einer Kugelmühle, da somit Körner mit der gewünschten Korngröße gezielt hergestellt werden können. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden sowohl der technischen Aufwand als auch die Kosten für die Herstellung des magnetischen Materials erheblich reduziert und ferner auch die Reaktionszeiten deutlich verkürzt.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die

Partikelgröße des Materials nach dem Zerkleinern weniger als 100 μηι, insbesondere weniger als 50 μηι und insbesondere weniger als 20 μηι. Die Korngröße nach dem Zerkleinern ist entscheidend für die Texturierung des Materials. Je kleiner die Korngröße, desto höher ist die finale Texturierung des

Materials und desto höher ist die remanente Magnetisierung des durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten magnetischen Materials. Es wird davon ausgegangen, dass eine Zerkleinerung des Materials auf Konrgrößen von weniger als 100 μηι und vorzugsweise auf weniger als 50 μηι oder mehr bevorzugt auf weniger als 20 μηι, den Kristallcluster soweit aufbricht, dass feine Partikel freigesetzt werden, die stärker texturiert werden können, was sich in einer höheren remanenten Magnetisierung des magnetischen Materials widerspiegelt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Verfahrens wird nach der Rekombination bzw. Rekombination und

Zerkleinerung des magnetischen Materials, eine Ausrichtung im Magnetfeld ausgeführt. Durch die erfindungswesentlichen Schritte des

erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein stark magnetisch anisotropes Material erhalten. Um das Material weiter auszurichten und mit einer definierten Vorzugsrichtung zu versehen, kann an das erhaltene Material ein Magnetfeld angelegt werden. Dies erhöht die remanente Magnetisierung des magnetischen Materials. Ist das erfindungsgemäße Verfahren durch Anlegen eines Magnetfelds gekennzeichnet, so beträgt die Magnetfeldstärke des angelegten Magnetfelds weiter vorzugsweise mehr als 0 bis etwa 100 Tesla, vorzugsweise mehr als 0 bis 10 Tesla. Diese Feldstärke ist ausreichend, um eine hohe Texturierung in dem magnetischen Material zu bedingen und damit ein magnetisches

Material mit einer definierten magnetischen Vorzugsrichtung bereitzustellen.

Die Magnetfeldstärke ist nach oben hin nicht begrenzt. In dem bevorzugten Bereich von bis zu 10 Tesla ist die Ausrichtung des Materials optimal steuerbar bei möglichst geringen Produktionskosten. Die optimale

Magnetfeldstärke kann der Fachmann leicht durch einfache

Vergleichsversuche herausfinden.

Das Herstellen der einkristallinen Partikel aus dem Ausgangsmaterial, das mindestens ein Selten Erdmetall (SE) und mindestens ein Übergangsmetall enthält, wird vorzugsweise durch Zufügung von Wasserstoff erzielt. Die Reaktionstemperatur hierbei beträgt vorzugsweise weniger als 300 °C, insbesondere weniger als 100 °C und ist insbesondere Raumtemperatur, also etwa 20 °C. Je höher die Reaktionstemperatur, desto schneller erfolgt die Herstellung einkristalliner Partikel, jedoch wird die Reaktion bei Temperaturen von mehr als 100 °C und insbesondere von mehr als 300 °C

unkontrollierbarer, so dass das noch nicht vollständig einkristalline Material bereits den Hydrierungsschritt des H DDR-Prozesses durchläuft, was zu einer niedrigeren Texturierung des finalen magnetischen Materials führt.

Beispielsweise findet ab Temperaturen von über 600 °C eine ungewollte vorzeitige Disproportionierung des Materials, beispielsweise in NdH_x, Fe und Fe₂B statt, so dass das Ausgangsmaterial nicht vollständig in einkristalline Partikel zerfällt, was die anschließende Texturierung des Materials reduziert. Je niedriger die Reaktionstemperatur, desto kontrollierbarer ist die Reaktion einerseits und desto geringer sind auch die Kosten und der technische

Aufwand des Verfahrens andererseits. Bei Raumtemperatur läuft die

Herstellung einkristalliner Partikel somit zwar langsamer, dafür aber kontrollierbar ab, so dass eine nahezu vollständige Umsetzung des

Ausgangsmaterials in einkristalline Partikel erfolgt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beträgt die Temperatur während des Hydrierungsschrittes des H DDR-Prozesses etwa 20°C bis 350°C, vorzugsweise etwa 300 °C und/oder die Temperatur während des Disproportionierungsschrittes 500°C bis 1000°C, vorzugsweise 750°C bis 850°C und/oder die Temperatur während des Desorptionsschrittes 500°C bis

1000°C, vorzugsweise 750°C bis 850°C und/oder die Temperatur während des Rekombinationsschrittes 500°C bis 1000°C, vorzugsweise 750°C bis 850°C. Die hohe Temperatur von mindestens 500°C und vorzugsweise 750°C bis maximal 1000°C während der vorstehend genannten Reaktionsschritte gewährleistet eine hohe Texturierung des magnetischen Materials, wobei die

Reaktionsgeschwindigkeit im Temperaturbereich zwischen 750°C und 850°C hinsichtlich der Geschwindigkeit und der Prozesskosten einen optimalen Reaktionsverlauf fördert. Insbesondere führt die hohe Temperatur bei der Desorption zu einer nahezu vollständigen Rekombination zum magnetischen Endprodukt. Wie bereits ausgeführt, ist es aber nicht erforderlich, einen sehr engen Temperaturbereich einzuhalten, da durch den erfindungswesentlichen Schritt des Zerkleinerns die Ausbildung von anisotropen Partikeln mit hoher Texturierung ausreichend gefördert wird. Den für das jeweilige magnetische Material optimalen Temperaturbereich kann der Fachmann leicht durch einfache Vergleichsversuche herausfinden.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Wasserstoffpartialdruck während des Hydrierungsschrittes 20 kPa bis 100 kPa und mehr, vorzugsweise 20 kPa bis

40 kPa und weiter vorzugsweise 30 kPa und/oder der Wasserstoffpartialdruck während des Disproportionierungsschrittes 20 kPa bis 40 kPa, vorzugsweise 30 kPa und/oder der Wasserstoffpartialdruck während des

Desorptionsschrittes 0,5 kPa bis 1 ,5 kPa, vorzugsweise 1 kPa und/oder der Wasserstoffpartialdruck während des Rekombinationsschrittes 0 kPa bis 1 kPa, vorzugsweise 0 kPa, beträgt. Die hohen Drücke von bis zu 100 kPa und mehr während des Hydrierungsschrittes sind insbesondere für hochlegierte Ausgangsmaterialien vorteilhaft, während für niedriglegierte

Ausgangsmaterialien bereits Drücke von 20 bis etwa 40 kPa ausreichend sind. So liegen die Drücke beispielsweise bei Verwendung von Kobalt als weichmagnetisches Material, oder auch bei Verwendung von hoch Kobaltlegierten Eisen-Kobalt-Legierungen, ggf. vorzugsweise höher als bei

Verwendung von reinem Eisen. We bereits ausgeführt ist es wiederum nicht erforderlich einen sehr engen Druckbereich einzuhalten, wie es etwa im herkömmlichen HDDR-Prozess zur Herstellung texturierter magnetischer

Materialien der Fall ist, da durch den erfindungswesentlichen Schritt des Zerkleinerns die Ausbildung von anisotropen Partikeln mit hoher Texturierung ausreichend gefördert wird. Somit wird die Reaktionsführung deutlich vereinfacht. Den für das jeweilige magnetische Material optimalen

Druckbereich kann der Fachmann leicht durch einfache Vergleichsversuche herausfinden.

Während des Disproportionierungsschrittes ist es vorteilhaft, wenn der Wasserstoffpartialdruck bei niedriglegierten Ausgangsmaterialien zwischen 20 kPa und 40 kPa liegt, um eine ausreichende Wasserstoffmenge für die

Absorption durch das Ausgangsmaterial zu gewährleisten. Ein

Wasserstoffpartialdruck von 30 kPa ist dabei aus prozesstechnischer wie auch wirtschaftlicher Sicht besonders bevorzugt. Der Wasserstoffpartialdruck während des Desorptionsschrittes liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 1 ,5 kPa, um die Desorption des

Wasserstoffes zu beschleunigen, die besonders einfach und vollständig bei einem Wasserstoffpartialdruck von 1 kPa stattfindet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Verfahrens erfolgt das erfindungswesentliche Zerkleinern durch Kugelmahlen. Wie bereits ausgeführt, kann jegliche Vorrichtung verwendet werden, um das Material während des erfindungsgemäßen Verfahrens in gewünschter Weise zu zerkleinern. Das Kugelmahlen birgt jedoch den Vorteil, dass es einfach und kostengünstig auszuführen und dabei leicht steuerbar ist, so dass Partikel mit definierter Größe hergestellt werden können, was sich positiv auf die

Texturierung des magnetischen Materials auswirkt und die Prozessführung weiter vereinfacht.

Vorzugsweise ist das Selten Erdmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Nd, Sm, La, Dy, Tb, Gd, besonders bevorzugt aus: Nd, Sm, La. Diese Selten Erdmetalle lassen sich aufgrund ihrer physikalischen und auch chemischen Eigenschaften besonders gut mit dem erfindungsgemäßen Verfahren umsetzen.

Weiterhin vorzugsweise ist das Übergangsmetall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Fe und Co. Diese beiden Übergangsmetalle sind gut erhältlich und verhältnismäßig günstig und zeigen sehr gute magnetische

Eigenschaften.

Weiter bevorzugt enthält das magnetische Material, und vorzugsweise das Ausgangsmaterial, mindestens ein weiteres Element, wie insbesondere B und/oder Ga und/oder Nb und/oder Si und/oder AI. Diese Elemente können die magnetischen wie auch physikalischen und chemischen Eigenschaften des Materials und dessen Beständigkeit, also seine chemische bzw.

elektrochemische Beständigkeit (z.B. Korrosionsbeständigkeit), beeinflussen. Bor ist dabei besonders bevorzugt, da es die Strukturbildung des

magnetischen Materials, also insbesondere die hartmagnetische Phase vom Typ Nd₂Fe₁₄B, fördert. Ein ganz besonders bevorzugtes magnetisches Material ist NdFeBGaNb, da es sehr gut mit dem erfindungsgemäßen

Verfahren umsetzbar ist und final eine ausgezeichnete Texturierung und damit eine hohe remanente Magnetisierung aufweist.

Weiter erfindungsgemäß wird ein Permanentmagnet beschrieben, der mindestens ein Selten Erdmetall und mindestens ein Übergangsmetall umfasst, und der gemäß des vorstehend beschriebenen Verfahrens hergestellt wurde. Dieser Permanentmagnet zeichnet sich durch eine besonders hohe Packungsdichte und remanente Magnetisierung von etwa 1 ,3 bis 1 ,6 Tesla, sowie hohe Texturierung aus. Die für das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführten vorteilhaften Ausführungsformen finden auch Anwendung auf den erfindungsgemäßen Permanentmagneten.

Bevorzugte Zusammensetzungen des Permanentmagneten sind NdTM₁₂ und Sm₂TM₁₇, wobei TM für Übergangsmetall steht. Besonders bevorzugte Zusammensetzungen sind Sm₂Fe₁₇, SmCo₅, Nd₂Fe₁₄B und aufgrund seiner hervorragenden magnetischen Eigenschaften ganz besonders bevorzugt NdFeBGaNb.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das magnetische Material, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, kunststoffgebunden und lässt sich somit für unterschiedliche Anwendungen verwenden.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials aus einem Ausgangsmaterial, wobei das

Ausgangsmaterial mindestens ein Selten Erdmetall (SE) und mindestens ein Übergangsmetall umfasst, wobei das Verfahren das Herstellen einkristalliner Partikel aus dem Ausgangsmaterial, sowie die aus dem herkömmlichen H DDR- Verfahren bekannten Schritte: Hydrierung des Ausgangsmaterials, Disproportionierung des Ausgangsmaterials, Desorption und Rekombination, umfasst, wobei vor der Hydrierung und/oder nach der Rekombination ein Schritt des Zerkleinerns ausgeführt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1 ein Fehlorientierungsverteilungs-Histogramm eines nach dem herkömmlichen H DDR- Verfahren unter sub-optimalen Bedingungen hergestellten magnetischen Materials

(NdFeBGaNb), Figur 2 ein Fehlorientierungsverteilungs-Histogramm eines nach dem herkömmlichen H DDR-Verfahren unter optimalen Bedingungen hergestellten magnetischen Materials

(NdFeBGaNb), und

Figur 3 ein Fehlorientierungsverteilungs-Histogramm eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter sub-optimalen Bedingungen für den HDDR-Prozess hergestellten magnetischen Materials (NdFeBGaNb).

Ausführungsform der Erfindung

Figur 1 zeigt ein Fehlorientierungsverteilungs-Histogramm eines nach dem herkömmlichen H DDR- Verfahren unter sub-optimalen Bedingungen hergestellten magnetischen Materials (NdFeBGaNb). Hierzu wurde einem Ingot aus NdFeBGaNb mit einer Korngröße von etwa 100 μηι bei auf 840°C +/- 30 °C ansteigender Temperatur Wasserstoff zugeführt, wobei das Material in einkristalline Partikel zerfiel. Der Wasserstoffpartialdruck wurde dabei in dem System auf etwa 100 kPa angehoben, wobei es zu einer

Disproportionierung des Ausgangsmaterials unter Wasserstoffabsorption und damit zur Bildung der Hauptphasen NdH₂, Fe und Fe₂B kam, wobei Ga und Nb an den Korngrenzen anhafteten. Der Wasserstoffpartialdruck wurde solange aufrechterhalten, bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hatte, in dem mehrere Phasen, also neben NdH₂ und NdH_2+x auch NdH₃, vorlagen. Die Zusammensetzung der Reaktionsmischung wurde mittels üblicher Methoden bestimmt (z.B. Röntgendiffraktometrie). In den anschließenden Desorptions- bzw. Rekombinationsschritten wurde die Temperatur weiterhin auf 840°C +/- 30°C gehalten, der Wasserstoffpartialdruck aber auf 1 kPa bis final 0 kPa abgesenkt. Hierbei fand eine Rekombination der einzelnen Phasen zu NdFeBGaNb unter Freisetzung von Wasserstoff statt. Die Kristallitgröße des entstandenen magnetischen Materials betrug etwa 200 bis 400 nm. Es wurde eine remanente Magnetisierung von etwa 0,8 Tesla erzielt.

In dem Fehlorientierungsverteilungs-Histogramm aus Figur 1 des nach diesem H DDR- Verfahren hergestellten magnetischen Materials (NdFeBGaNb) zeigt die durchgezogene Linie den theoretischen Verlauf für eine isotrope

Verteilung. Die vertikal angeordneten Balken zeigen die Häufigkeit der tatsächlichen Fehlorientierungen von der idealen Texturachse. Die statistische Texturinformation (Fehlorientierung) in Form dieser Balken wird berechnet, indem die Textur eines jeweiligen Messpunktes mit der Textur der restlichen Messpunkte verglichen wird. Die experimentellen Daten passen dabei sehr gut zu der theoretisch ermittelten isotropen Standardverteilung. Es liegt demnach ein global isotropes Material vor.

Figur 2 zeigt ein Fehlorientierungsverteilungs-Histogramm eines nach dem herkömmlichen H DDR-Verfahren unter optimalen Bedingungen hergestellten magnetischen Materials (NdFeBGaNb). Hierzu wurde einem Ingot aus NdFeBGaNb mit einer Korngröße von etwa 100 μηι bei auf 840°C +/- 5 °C ansteigender Temperatur Wasserstoff zugeführt, wobei das Material in einkristalline Partikel zerfiel. Der Wasserstoffpartialdruck wurde dabei in dem System auf etwa 30 kPa angehoben, wobei es zu einer Disproportionierung des Ausgangsmaterials unter Wasserstoffabsorption und damit zur Bildung der Hauptphasen NdH₂, Fe und Fe₂B kam, wobei Ga und Nb an den

Korngrenzen anhafteten. Der Wasserstoffpartialdruck wurde solange aufrechterhalten, bis sich wiederum ein Gleichgewicht eingestellt hatte, in dem mehrere Phasen, also neben NdH₂ und NdH_2+x auch NdH₃, vorlagen. Die Zusammensetzung der Reaktionsmischung wurde mittels üblicher Methoden bestimmt (z. B. Röntgendiffraktometrie). In den anschließenden Desorptions- bzw. Rekombinationsschritten wurde die Temperatur weiterhin auf 840°C +/- 5 °C gehalten, der Wasserstoffpartialdruck aber auf 1 kPa bis final 0 kPa abgesenkt. Hierbei fand eine Rekombination der einzelnen Phasen zu

NdFeBGaNb unter Freisetzung von Wasserstoff statt. Die Kristallitgröße des entstandenen magnetischen Materials betrug etwa 200 bis 400 nm. Es wurde eine remanente Magnetisierung von etwa 1 ,2 bis 1 ,4 Tesla erzielt.

In dem Fehlorientierungsverteilungs-Histogramm aus Figur 2 des nach diesem H DDR- Verfahren hergestellten magnetischen Materials (NdFeBGaNb) zeigt wiederum die durchgezogene Linie den theoretischen Verlauf für eine isotrope

Verteilung. Die vertikal angeordneten Balken zeigen die Häufigkeit der tatsächlichen Fehlorientierungen von der idealen Texturachse. Die

Häufigkeitsmaxima sind im Vergleich zu Figur 1 zu kleinern Wnkeln verschoben, was einen höheren lokalen Texturgrad und somit eine hohe Texturierung bedeutet. Es liegt demnach ein überwiegend anisotropes

Material vor, was auf die Einhaltung optimaler Prozessparameter im HDDR- Prozess zurückzuführen ist. Figur 3 zeigt ein Fehlorientierungsverteilungs-Histogramm eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter sub-optimalen Bedingungen für den HDDR-Prozess hergestellten magnetischen Materials (NdFeBGaNb). Hierzu wurde wiederum einem Ingot aus NdFeBGaNb mit einer Korngröße von etwa 100 μηι bei Raumtemperatur solange Wasserstoff zugeführt, bis der Ingot in einkristalline Partikel zerfiel. Diese wurden dann mittels Kugelmühle bei Raumtemperatur (20 °C) auf eine Partikelgröße von unter 20 μηι, also etwa 20 μηι bis 10 μηι gemahlen. Diesen zerkleinerten einkristallinen Partikeln wurde bei auf 840°C +/- 30 °C ansteigender Temperatur erneut Wasserstoff zugeführt. Der Wasserstoffpartialdruck wurde dabei in dem System auf etwa

100 kPa angehoben, wobei es zu einer Disproportionierung des

Ausgangsmaterials unter Wasserstoffabsorption und damit zur Bildung der Hauptphasen NdH₂, Fe und Fe₂B kam, wobei Ga und Nb an den Korngrenzen anhafteten. Der Wasserstoffpartialdruck wurde solange aufrechterhalten, bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hatte, in dem mehrere Phasen, also neben

NdH₂ und NdH_2+x auch NdH₃, vorlagen. Die Zusammensetzung der

Reaktionsmischung wurde mittels üblicher Methoden bestimmt (z.B.

Röntgendiffraktometrie). In den anschließenden Desorptions- bzw.

Rekombinationsschritten wurde die Temperatur weiterhin 840°C +/- 30°C gehalten, der Wasserstoffpartialdruck aber auf 1 kPa bis final 0 abgesenkt.

Hierbei fand eine Rekombination der einzelnen Phasen zu NdFeBGaNb unter Freisetzung von Wasserstoff statt. Die Kristallitgröße des entstandenen magnetischen Materials betrug etwa 200 bis 400 nm. Das Erscheinungsbild der finalen Pulverpartikel war global anisotrop, also mit ausgeprägter magnetischer Vorzugsrichtung. Dies zeigte sich nicht zuletzt in einer remanenten Magnetisierung von etwa 1 ,4 bis 1 ,6 Tesla. Da das einkristalline Ausgangsmaterial vor der Durchführung des H DDR-Prozesses bereits auf eine Partikelgröße von etwa 20 μηι bis 10 μηι zerkleinert wurde, bildeten sich keine Kristallcluster, sondern feine Körner mit hoher Textur, also einer bevorzugten magnetischen Vorzugsrichtung. Mit anderen Worten wiesen die

Pulverpartikel eine magnetisch anisotrope Struktur und daher hohe

Texturierung auf.

In dem Fehlorientierungsverteilungs-Histogramm aus Figur 3 des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten magnetischen Materials

(NdFeBGaNb) zeigt die durchgezogene Linie dabei wieder den theoretischen Verlauf für eine isotrope Verteilung. Die vertikal angeordneten Balken zeigen die Häufigkeit der tatsächlichen Fehlorientierungen von der idealen Texturachse. Die Häufigkeitsmaxima des nahezu ideal anisotropen magnetischen Materials sind sowohl im Vergleich zu dem isotropen magnetischen Material aus Figur 1 , als auch zu dem anisotropen magnetischen Material aus Figur 2 noch einmal zu deutlich kleinern Winkeln verschoben, was einen höheren lokalen Texturgrad und somit eine hohe

Texturierung bedeutet, die in einer ebenfalls höheren remanenten

Magnetisierung Ausdruck findet.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials aus einem Ausgangsmaterial, wobei das Ausgangsmaterial mindestens ein Selten Erdmetall (SE) und mindestens ein Übergangsmetall umfasst, umfassend die Schritte:

Herstellen einkristalliner Partikel aus dem Ausgangsmaterial

Hydrierung der einkristallinen Partikel,

Disproportionierung der einkristallinen Partikel,

Desorption, und

Rekombination,

wobei vor der Hydrierung und/oder nach der Rekombination ein Schritt des Zerkleinerns ausgeführt wird.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Korngröße des Materials nach dem Zerkleinern kleiner als 100 μηι, insbesondere kleiner als 50 μηι und insbesondere kleiner als 20 μηι ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, dass nach der Rekombination eine Ausrichtung im Magnetfeld ausgeführt wird.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die

Magnetfeldstärke des angelegten Magnetfelds größer als 0 bis 100 Tesla, vorzugsweise größer als 0 bis 10 Tesla, beträgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen einkristalliner Partikel aus dem Ausgangsmaterial durch Zufügung von Wasserstoff bei einer

Temperatur von weniger als 300 °C, insbesondere von weniger als 100 °C und insbesondere bei Raumtemperatur erfolgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur während der Hydrierung etwa 20 °C bis 350 °C, vorzugsweise etwa 300 °C und/oder die Temperatur während der Disproportionierung 500°C bis 1000°C, vorzugsweise 750°C bis 850°C und/oder die Temperatur während der Desorption 500°C bis 1000°C, vorzugsweise 750°C bis 850°C und/oder die

Temperatur während der Rekombination 500°C bis 1000°C,

vorzugsweise 750°C bis 850°C, beträgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoffpartialdruck während der Hydrierung 20 kPa bis 100 kPa und mehr, vorzugsweise 20 kPa bis 40 kPa, weiter vorzugsweise 30 kPa und/oder der Wasserstoffpartialdruck während der Disproportionierung 20 kPa bis 40 kPa, vorzugsweise 30 kPa und/oder der Wasserstoffpartialdruck während der Desorption 0,5 kPa bis 1 ,5 kPa, vorzugsweise 1 kPa und/oder der

Wasserstoffpartialdruck während der Rekombination 0 kPa bis 1 kPa, vorzugsweise 0 kPa, beträgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerkleinern durch Kugelmahlen erfolgt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Selten Erdmetall (SE) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Nd, Sm, La, Dy, Tb, Gd, vorzugsweise aus: Nd, Sm, La.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergangsmetall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Fe und Co.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material mindestens ein weiteres Element enthält, insbesondere B und/oder Ga und/oder Nb und/oder Si und/oder AI.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material NdFeBGaNb ist. Permanentmagnet, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12.

Permanentmagnet nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das den Permanentmagneten bildende magnetische Material NdFeBGaNb ist.

15. Permanentmagnet nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei das magnetische Material kunststoffgebunden ist.