WO2016146308A1 - Anisotropic high-performance permanent magnet having optimised nanostructural design and method for production of same - Google Patents

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WO2016146308A1
WO2016146308A1 PCT/EP2016/052954 EP2016052954W WO2016146308A1 WO 2016146308 A1 WO2016146308 A1 WO 2016146308A1 EP 2016052954 W EP2016052954 W EP 2016052954W WO 2016146308 A1 WO2016146308 A1 WO 2016146308A1
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nanoparticles
magnetic
soft magnetic
permanent magnet
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Caroline Cassignol
Van An DU
Michael Krispin
Inga ZINS
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
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    • H01F1/11—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites, e.g. [(Ba,Sr)O(Fe2O3)6] ferrites with hexagonal structure in the form of particles
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    • H01F1/057—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B
    • H01F1/0579—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 and IIIa elements, e.g. Nd2Fe14B with exchange spin coupling between hard and soft nanophases, e.g. nanocomposite spring magnets

Definitions

  • the present invention relates to a method according to the preamble of the main claim and a permanent magnet according to the preamble of the independent claim.
  • Permanently excited motors and generators place great demands on the magnetic properties of the permanent magnets used. These are achieved in the conventional structure single ⁇ Lich of anisotropic sintered rare-magnetic materials based on neodymium-iron-boron or samarium cobalt. While in today's rare earth-based
  • Permanent magnets by means of a high magnetocrystalline anisotropy in microcrystalline, metallurgically generated microstructures a sufficiently high coercive field strength is produced for almost all current applications, the remanent magnetization in these systems remains on the spontaneous magnetization of the hard magnetic phase, as for example Nd 2 Fe 4 B 1 of FIG. 61 T is limited.
  • One-domain particles favor permanent magnet properties, as known in the rapid solidification technique. This fact makes new concepts of synthetically produced permanent magnets possible. It can after today State of the art still at least a doubling of the energy density can be achieved. These high-performance magnets can be used advantageously in high-efficiency drives and generators.
  • the object is achieved by a method according to the main claim and a permanent magnet according to the independent claim.
  • a method for producing a permanent magnet in particular Hoch orientalspermanent ⁇ magnet, proposed with an optimized nanostructure, wherein the following steps are performed: generating existing from a hard magnetic first phase nanoparticles. Generating a soft magnetic second phase at least partially around the first phase to form core-shell nanoparticles, wherein the generating the hartmagne ⁇ tables first phase is performed before and separately to generate the soft magnetic second phase, and aligning and in bringing the nanoparticle is carried out before, after or simultaneously with the generation of the soft magnetic second phases.
  • an anisotropic Permanentmag ⁇ net in particular Hoch oriental having oriented and shaped core-shell nanoparticles having a hard magnetic first phase and a soft magnetic second phase, at least partially around the first phase was formed around ⁇ , wherein the generation of the hard magnetic first phase was carried out before and separately to generate the weichmagneti ⁇ 's second phase.
  • nanotechnological synthesis methods magnetically single-domain nanoparticles can be produced on account of their potentially diverse shape.
  • the nanoparticles can also as an elongate ellipsoids, nanowires or nanorods or nanowires or nanorods out ⁇ forms have been and are arranged in aligned ensembles.
  • the anisotropy field as upper limit for the coercive field is limited to "infinite" elongated particle geometries on 2n * Mg, which is the saturation magnetization
  • the phase transformation which is ⁇ feasible for example by reduction from the second phase, which may be generated as a layer or in the form of nanoparticles, only take place in a soft magnetic phase after the core-shell Na magnetically oriented nopizer and a near-net Geo ⁇ geometry were brought.
  • the hard and soft magnetic phases are magnetically exchange- coupled after the conversion.
  • the generation of the hard magnetic first phase and the soft magnetic second phase can be carried out at mutually different temperature ranges and / or ambient gases and / or ambient pressures and / or reaction times.
  • temperatures of about 1000 ° C. and an oxidizing atmosphere or air are necessary for the formation of hard ferrites as the material of hard-magnetic first phases.
  • Corrosion protectors of the core-shell nanoparticles by Erzeu ⁇ conditions corrosion protection in the form of a respective, in particular ⁇ special of self-organized monolayers, carbon or silicon dioxide generated, protective covers or as a respec ⁇ passivating oxide layer are executed.
  • the core-shell nanoparticles can be protected against corrosion by means of the set ⁇ applied protective sheath.
  • the generation of the soft-magnetic second phase can be carried out by means of chemical conversion of a respective surface layer of the nanoparticles into a soft-magnetic second phase.
  • the treatment of the surface of the core material is carried out by ⁇ means of a chemical reaction, which may be, for example, a Re ⁇ production, and thereby generates a soft magnetic shell.
  • ⁇ means of a chemical reaction, which may be, for example, a Re ⁇ production, and thereby generates a soft magnetic shell.
  • the thickness of the soft magnetic layer can be controlled ⁇ .
  • the generation of the soft magnetic second phase can be effected by coating a respective surface of the nanoparticles comprising a hard magnetic first phase with a second phase in the form of an at least partially closed coating and by means of chemical conversion of the second phase a soft magnetic second phase with an effective saturation magnetization can be performed.
  • the treatment of the surface of the core material can be carried out by means of a coating of the core material with a second phase by deposition of a layer of a second phase.
  • the second phase can be transformed into a soft magnetic Pha ⁇ se by means of a chemical reaction, such as a reduction.
  • the material systems involved are chosen so that the hard phase is not destroyed by the phase transformation of the second phase.
  • the generation of the soft magnetic second phase by means of at least partially closed coating of a nanoparticles consisting of a hard magnetic first phase having a second phase in the form of nanoparticles and chemically converting a second phase into a soft magnetic second phase with an effective Saturation magnetization ⁇ tion to be executed.
  • the second phase is transformed by means of a chemical reaction, in particular a reduction, into a soft magnetic phase.
  • the ⁇ be tigmaten material systems are that the hard phase is not destroyed by the phase transition of the second phase chosen.
  • Generation of a magnetic HSgekop ⁇ -coupled core-shell nanoparticle with hard magnetic and data with high coercivity magnetic core and soft shell having a high magnetic saturation is provided.
  • the removal of non-ferromagnetic intermediate layers, for example of carbon or oxides, and a direct contacts of hard and soft magnetic phase is required.
  • tempering treatments in an inert or reductive atmosphere are advantageous.
  • the coating can be carried out by means of deposition or growth of the nanoparticles of the second phase or by means of homogeneous mixing of the nanoparticles of the hard magnetic first phase and of the nanoparticles of the second phase.
  • the hard magnetic nanoparticles can be bound in a matrix of the soft magnetic phase.
  • the second phase in addition to the magnetic function, can also assume the function of a matrix for binding the hard magnetic particles, which is usually taken over by a polymer matrix in plastic-bonded magnets. In this way it is possible to increase the density of ferromagnetic material and thus to increase the saturation magnetization and the remanence compared to plastic-bonded magnets.
  • plastic bonded matrices can be combined with the matrix of weichmag ⁇ netic second phase.
  • this can be performed in the form of bringing alternatively or cumulatively by means of tying in the corrosion protection of the core-shell nanoparticles as matrix of ⁇ .
  • the thickness of the soft magnetic second phase can be at most 40 nm, in particular at most 20 nm, or at most the Bloch wall thickness, in particular at most half the Bloch wall thickness, the hard magnetic first phase.
  • the thickness can be adjusted in particular by means of the reaction parameters.
  • Protective layer in particular a polymer layer, or be performed as a passivating oxide layer.
  • the stationary permanent magnet can finally be protected against corrosion by means of a protective cover, for example a passivating oxide layer or polymer layer.
  • the nanoparticles, in particular the first hard magnetic phase are produced in an elongated manner.
  • the chemical conversion into the soft magnetic second phase in a temperature range of 250 ° C, in particular 350 ° C to 500 ° C, in an inert or reductive atmosphere, in particular in a hydrogen atmosphere are performed.
  • the chemical conversion can be carried out in vacuo or in a hydrogen-gas mixture or a hydrogen plasma.
  • a reduction for converting in a liquid phase by means of a reducing agent are carried out at atmospheric pressure.
  • the conversion can be carried out as a reduction in the liquid phase by means of a reducing agent, in particular hydrazine or Natriumborhyd ⁇ rid, under pressure in an autoclave.
  • a reducing agent in particular hydrazine or Natriumborhyd ⁇ rid
  • the hard magnetic phase first s-Fe203 or hard ferrites in particular ⁇ sondere strontium and / or barium aufwei ⁇ can sen.
  • the second phase may comprise iron and / or cobalt oxides and hydroxides and the soft magnetic second phase soft magnetic iron, cobalt or iron-cobalt.
  • the second phase and the soft magnetic second phase Nanoparti angle having an iron or cobalt core and an oxide shell.
  • the alignment and the bringing about of the nanoparticles after the coating and before the chemical transformation of the second phase into the soft-magnetic second phase can be carried out.
  • the alignment and bringing in the form of bringing the nanoparticles during the chemical transformation of the second phase in the weichmag ⁇ netic second phase can be performed.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a erfindungsge ⁇ MAESSEN method
  • Figure 2 shows a second embodiment of a erfindungsge MAESSEN method
  • Figure 3 shows a third embodiment of a erfindungsge MAESSEN method
  • Figure 4 shows a fourth embodiment of a erfindungsge MAESSEN method
  • Figure 5 shows a fifth embodiment of a erfindungsge MAESSEN method.
  • the surface of a preferably formanisotropic nanoparticle is composed of a hard magnetic phase, which was prepared in a first step Sl, treated accordingly, and that example ⁇ chemically reduced, that the surface layer is converted into a soft magnetic phase in a second step S2.
  • the expansion of the shell is limited to 40 nm or half the Bloch wall thickness of the hard phase.
  • one of the components for example the core phase, is distinguished with the first one
  • Step Sl was generated by the higher volume fraction and carries the high coercive field, for example as s-Fe 2 O 3.
  • the second phase for example the shell phase, has a high magnetic saturation.
  • the core material is so- ⁇ selects it by a chemical reaction such as reduction, can be converted into the shell material. This is done with step S2.2.
  • Remagnetization behavior leads and thus favors a homogeneous rotation at high Koerzitivfeidern.
  • An existing core material partially convert it into a soft-magnetic shell is in this case easier and practicable with fewer process steps than réelle bring a new casing, in particular chemically, ⁇ .
  • the crystal lattices of core and shell have a natural given relationship to each other, which is why the
  • the thickness of the shell can be selectively influenced by the appropriate choice of temperature, reaction time and pressure.
  • the thickness of the shell Bezie ⁇ hung as the surface layer is limited to less than 40 nm, esp ⁇ ser less than 20 nm and half the Bloch-wall thickness of the hard magnetic phase. Likewise, an undesired sintering can be prevented by setting the parameters.
  • a hard magnetic core can here according to step S2.2 by reduction under the action of hydrogen gas at elevated temperatures or in a hydrogen plasma or by reduction in solution by means of a reducing agent at atmospheric pressure or by reduction in solution by means of a reducing agent at high pressure and temperatures in particular be created in an autoclave with a soft magnetic shell.
  • the protective cover can be applied to the core-shell nanoparticles by means of deposition.
  • the execution of step S2.2 is sufficient here for generating the soft magnetic second phase S2.
  • the core phase preferably has a shape anisotropy, wherein the ratio of length L and diameter d is in particular between 5 nm and 10 nm.
  • the length of the core phase is less than 1000 nm, preferably less than 300 nm.
  • the core ⁇ phase is particularly suitable Fe 2 3f which directly examples play, by means of reduction, can be performed in the soft-magnetic iron.
  • materials having high magnetocrystalline anisotropy are suitable as the core phase, in particular hard-ferrite materials based on iron oxide with fractions of Sr, Ba and Co, and Mn-containing phases, such as Mn, Bi, MnAl, MnAlC, or also platinum and palladium based phases such as FiPt, CoPt, FePd and CoPd.
  • Mn-containing phases such as Mn, Bi, MnAl, MnAlC, or also platinum and palladium based phases
  • FiPt, CoPt, FePd and CoPd At the end of the process according to Fig. 1 nanoscale Mag ⁇ netbausteine are generated that can be combined to form a permanent magnet P for example by means of the further steps according to Fig. 4 and Fig. 5.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of an OF INVENTION ⁇ to the invention method.
  • the surface of a, preferably formanisotropic nanoparticle from a hard magnetic phase with a second phase in the form of a coating or shell completely or partially closed by means of a step S2.1a will be ⁇ covers.
  • a coating of the core is carried out with a second phase for the production of core-shell nanoparticles.
  • the second phase is changed into a phase having a high saturation magnetization, especially chemically converted, for example by re ⁇ production.
  • step S2.2 a functionalization of the shell to a soft magnetic phase ensues, whereby induction of an intended magnetic exchange coupling as in step S2.2. can be performed in Fig. 1.
  • Steps S2.1a and S2.2 form an overall step S2.
  • a coated hard magnetic core can here according to step S2.2 by reduction under the action of hydrogen gas at elevated temperatures or in a hydrogen plasma or by reduction in solution by means of a reducing agent at atmospheric pressure or by reduction in solution by means of a reducing agent at high pressure and temperature In particular in an autoclave with a soft-magnetic shell.
  • the core-shell nano Parti ⁇ kel is then in a further third step S3 by a protective sheath of, for example, carbon, Silica or an oxide passivation layer as a first corrosion protection KS1 protected against corrosion.
  • the protective cover can be applied to the core-shell nanoparticles by means of deposition.
  • a suitable hard magnetic core material is completely or partially coated with a second phase.
  • concentration influences the thickness of the shell.
  • the thickness of the shell is limited to less than 40 nm, better less than 20 nm or half the Bloch wall thickness of the hard magnetic phase.
  • care must be taken that it grows up without the formation of intermediate layers on the core phase.
  • a phase transition in a soft magnetic phase with high saturation magnetization in step S2.2 be possible without the first phase is ⁇ here destroyed.
  • sintering can be prevented by setting the parameters.
  • care must be taken that a magnetic exchange coupling between the first phase and the converted second phase is achieved, resulting in a single-phase
  • Strontium hexaferrite and barium hexaferrite are partially stable.
  • the intermediate phases used are essential easier to synthesize or to deposit on the core-shell nanoparticles as the soft magnetic target phases.
  • the core phase especially advantageous as a second phase Fe, Co, Ni and Mn oxides and hydroxides are ver ⁇ turns.
  • FIG 3 shows a third embodiment of an OF INVENTION ⁇ to the invention method.
  • the surface of a, particularly preferably formanisotropic, nanoparticle composed of a hard magnetic phase, which was produced by means of a first step S1, with a second phase in the form of nanoparticles is partially or completely by means of a step S2. lb covered and coated.
  • the nanoparticles of the second phase can be applied directly to the first phase. It can be carried out for a deposition from a gas phase or from a liquid phase. Alternatively, homogeneous mixing of first and second phase particles is possible.
  • step S2.2 the step S2.
  • Step S2.2 a functionalization of the nanoparticles from second phase to soft magnetic phase takes place, wherein an induction of an intended magnetic exchange coupling in accordance with step S2.2. can be performed in Fig. 1.
  • Steps S2. lb and S2.2 form an overall step S2 and are thus sub-steps or substeps.
  • a coated hard magnetic core can here according to the step S2.2 by means of reduction under the action of water be created at elevated temperatures or in a hydrogen plasma or by reduction in solution by means of a reducing agent at atmospheric pressure or by reduction in solution by means of a reducing agent at high pressure and temperatures, in particular in an autoclave with a weichmagne ⁇ tables shell.
  • the core-shell nanoparticle is formed by a protective sheath made of, for example, carbon,
  • the coating of a suitable hard magnetic core material can take place in the form of deposition or growth of nanoparticles of a second phase.
  • the coating can be carried out by a homogeneous mixture of nanoparticles of the first hard magnetic phase and the second phase.
  • the diameters of the particles of the second phase is limited to be ⁇ less than 40 nm, more preferably less than 20 nm and the half-thickness of the Bloch-wall hartmagneti- see phase.
  • care must be taken that it grows up without the formation of intermediate layers on the core phase.
  • a Phasenum ⁇ transformation into a soft magnetic phase with high saturation magnetization ⁇ be possible without the first phase is here- destroyed.
  • Remagnetization behavior leads and thus favors a homogeneous Ro ⁇ tion at high Koerzitivfeidern.
  • the invention particularly suitable as the second phase are iron and cobalt oxides or hydroxides or particles with an egg ⁇ transmitter or cobalt oxide shell and a core, as this gas atmosphere at temperatures between 300 ° C and 500 ° C in a Wasserstoffat- to soft magnetic Fe, Co or FeCo can be reduced with high saturation magnetization.
  • This is a temperature range in which hard magnetic phases, such as s-Fe203 and hard ferrites, for example
  • Strontium hexaferrite and barium hexaferrite some are stable.
  • the intermediate phases used are much easier to synthesize or to deposit on the core nanoparticles than the soft magnetic target phases.
  • nanoparticles with a core of Fe, Co or FeCo and a shell of the corresponding oxide are also suitable as the second phase.
  • a reductive treatment By a reductive treatment, crizoswei ⁇ se in a hydrogen atmosphere at elevated temperature, the shell can be completely converted into the soft magnetic metal ⁇ .
  • the core nanoparticles of the first phase and nanoparticles of the second phase are synthesized separately, a homogeneous mixture of the two phases must be generated.
  • mechanical methods for example in a so-called speed mixer, the mixture by means of ultrasound or in liquid with a rotary ⁇ evaporator are suitable.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of an OF INVENTION ⁇ to the invention method. Subsequent to the steps S1, S2 and S3 described in FIGS. 1 to 3, FIG. 4 shows further steps of the use of the magnetic components.
  • the magnetic blocks can gouno ⁇ rend in a force field, which in particular is magnetically oriented in a fourth step S4 and in a
  • Formbring suits S5 are merged or compacted to a macroscopic Permanentmagne ⁇ th P.
  • This can be done in the form of a polymer matrix PM examples play by means of a matrix M, in particular by means ei ⁇ ner plastic bond.
  • the bonding of the oriented magnetic components can take place by means of a fusion of the respective protective sheaths of the first corrosion protection KS1 one after the other.
  • a higher degree of filling of ferromagnetic core-shell nanoparticles is advantageously realized, which has a higher saturation magnetization and a higher remanence and thus further increases the duration and magnetic performance of a generated high-performance permanent magnet P.
  • FIG. 4 shows the transition from the nanoscale magnetic components, which have been provided by one of the methods according to FIGS. 1 to 3, to the permanent magnet P. Die
  • Main steps are mixing with a matrix M, where ⁇ at basically the first anticorrosive KSL of the respective nanoparticles produced in the third step S3, and
  • Polymer matrices PM can be used alternatively or cumulatively. This is followed by a fourth step S4 the orientation Rens and a fifth step S5 of shaping a wide ⁇ rer manufacturing step, wherein S4 and S5 are executed as simultaneously or in reverse order. This is followed by final curing of the matrix M, in particular egg ⁇ ner polymer matrix PM and / or from the first corrosion protection KSL can be formed, and finally the READY ⁇ development of matrix-bonded permanent magnets P, which here has an additional second anticorrosive KS2 on the
  • the second corrosion protection KS2 in the form of a further coating of the entire permanent magnet P can additionally be applied in order to further improve the overall corrosion protection from KS1 and / or polymer matrix PM.
  • Figure 5 shows a fifth embodiment of an OF INVENTION ⁇ to the invention the method for continuing the process of the invention according figures 1 to 3.
  • the highest degree of filling and thus the highest performance in a permanent magnet P can be obtained from core-shell nanoparticles when the conversion of the second phase, in particular in step S2.2, in conjunction with a sintering process, in particular in conjunction with the fourth step S4 of orienting and / or the fifth step S5 of the Formge ⁇ bens or the In-form-Bringens or Kompaktierens performed becomes.
  • the highest degree of filling and thus the highest performance in a permanent magnet P can be obtained from core-shell nanoparticles when the conversion of the second phase, in particular in step S2.2, in conjunction with a sintering process, in particular in conjunction with the fourth step S4 of orienting and / or the fifth step S5 of the Formge ⁇ bens or the In-form-Bringens or Kompaktierens performed becomes.
  • a hard magnetic core nanoparticle is completely or partially coated with a second phase or nanoparticles of a second phase are applied directly to the core nanoparticle.
  • a homogeneous mixture of first and second phase nanoparticles is possible, providing direct contact between first and second phase particles. This results in a core-shell nanoparticle with hartmag ⁇ genetic core and a shell of a second phase.
  • the thickness of the second phase is limited to be ⁇ relationship as less than 20 nm half the Bloch-wall-thickness.
  • a step S3 of depositing a protective sheath as a first anti-corrosion protection KS1 may have been omitted here.
  • a certain amount of the core-shell nanoparticles is magnetically oriented in a fourth step S4, and in particular in a fifth step S5 into a near net shape geometry vorverdich ⁇ tet. Subsequently, the pre-compressed structure of a chemical reaction, for example, a reduction in a
  • Figure 5 shows the steps of the precursor of the Magnetbau ⁇ steins to the permanent magnet P.
  • the main steps include orienting with a fourth step S4 and a molding with a fifth step S5, a functionalizing and bonding, in particular by means of the second phase ZP, and generating a protection against corrosion in the form of the second corrosion protection KS2 as a total enclosure of the Per ⁇ manentmagneten P.
  • phase transformation and bonding shown in FIG. 5 take place in a correspondingly reactive atmosphere, which is a
  • Conversion of the second phase in the target phase allows. ⁇ to the same pressure can be applied.
  • This process may preferably take place by means of hot pressing, current-assisted methods, such as spark plasma sintering, or activated by microwaves.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing a permanent magnet, in particular high-performance permanent magnet (P), and permanent magnets comprising a nanostructure, having the following steps: producing (S1) nanoparticles consisting of a hard-magnetic first phase; producing (S2) a soft-magnetic second phase at least partially around the first phase to form core-shell nanoparticles, characterised in that the producing (S1) of the hard-magnetic first phase is performed before and separate to the producing (S2) of the soft-magnetic second phase, and an aligning (S4) and a shaping (S5) of the nanoparticles is performed before, after or simultaneously to producing (S2) of the soft-magnetic second phase.

Description

Beschreibung description
Anisotroper Hochleistungspermanentmagnet mit optimiertem na- nostrukturellem Aufbau und Verfahren zu dessen Herstellung Anisotropic high-performance permanent magnet with optimized nanostructural structure and method for its production
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und einen Permanentmagneten gemäß dem Oberbegriff des Nebenanspruchs. Permanenterregte Motoren und Generatoren stellen große Anforderungen an die magnetischen Eigenschaften der verwendeten Permanentmagnete. Diese werden im herkömmlichen Aufbau ledig¬ lich von anisotropen gesinterten Seltener-Magnetwerkstoffen auf Basis von Neodym-Eisen-Bor beziehungsweise Samarium- Cobalt erreicht. Während in heutigen seltenerd-basiertenThe present invention relates to a method according to the preamble of the main claim and a permanent magnet according to the preamble of the independent claim. Permanently excited motors and generators place great demands on the magnetic properties of the permanent magnets used. These are achieved in the conventional structure single ¬ Lich of anisotropic sintered rare-magnetic materials based on neodymium-iron-boron or samarium cobalt. While in today's rare earth-based
Dauermagneten mittels einer hohen magnetokristallinen Anisotropie in mikrokristallinen, metallurgisch erzeugten Mikrostrukturen eine für fast alle derzeitigen Anwendungen ausreichend hohe Koerzitivfeidstärke erzeugt wird, bleibt die rema- nente Magnetisierung in diesen Systemen auf die spontane Magnetisierung der hartmagnetischen Phase, wie es beispielsweise Nd2Fe]_4B von 1,61 T ist, begrenzt. Permanent magnets by means of a high magnetocrystalline anisotropy in microcrystalline, metallurgically generated microstructures a sufficiently high coercive field strength is produced for almost all current applications, the remanent magnetization in these systems remains on the spontaneous magnetization of the hard magnetic phase, as for example Nd 2 Fe 4 B 1 of FIG. 61 T is limited.
Die Verknappung des Zugangs zu Seltenerd-Elementen hat zu ei- ner Intensivierung der Suche nach neuen dauermagnetischen seltenerd-freien Magnetmaterialien geführt. Diese hat insbe¬ sondere durch die dauermagnetischen seltenerd-freien Magnetmaterialien geführt. Diese hat insbesondere durch die Nano¬ technologie eine starke Belebung erfahren. Dies liegt daran, dass permanentmagnetische Eigenschaften neben der hohen Mag¬ netisierung und Polarisation aufgrund eines geeigneten atomaren und kristallographischen Aufbaus, in hohem Maß von Magnetisierungsprozessen auf mesoskopischer Skala abhängen. Durch den mikrostrukturellen Aufbau als nanoskalige The shortage of access to rare earth elements has led to an intensification of the search for new permanent magnet rare earth-free magnetic materials. This has led in particular ¬ sondere by the permanent magnetic rare earth-free magnet materials. This has experienced particularly by the nano technology ¬ a strong recovery. This is because permanent magnetic properties in addition to high Mag ¬ netisierung and polarization due to a suitable atomic and crystallographic structure, depend heavily on magnetization processes on the mesoscopic scale. Due to the microstructural structure as nanoscale
Eindomänenteilchen werden Dauermagneteigenschaften begünstigt, wie dies in der Rascherstarrungstechnik bekannt ist. Diese Tatsache lässt neue Konzepte synthetisch hergestellter Dauermagnete möglich erscheinen. Dabei kann nach heutigem Stand der Technik noch mindestens eine Verdoppelung der Energiedichte erreicht werden. Diese hochperformanten Magnete lassen sich vorteilhaft in hocheffizienten Antrieben und Generatoren einsetzen. One-domain particles favor permanent magnet properties, as known in the rapid solidification technique. This fact makes new concepts of synthetically produced permanent magnets possible. It can after today State of the art still at least a doubling of the energy density can be achieved. These high-performance magnets can be used advantageously in high-efficiency drives and generators.
Die Koerzitivfeidstärke von synthetisch aufgebauten Nanopar- tikeln, insbesondere nach dem sogenannten „bottom-up app- roach", mit hoher spontaner Magnetisierung lässt sich durch eine sogenannte Formanisotropie erhöhen. Jedoch entsprechen die experimentell erreichten Werte nicht den in der Anwendung benötigten. Es bedarf einer zusätzlichen Erhöhung der Koerzitivfeidstärke . Zudem wird der Aufbau von Permanentmagneten durch die steigende Oxidationsempfindlichkeit der Nanoparti- kel behindert. So werden selbst favorisierte Übergangsmetall- legierungen aus Cobalt und Eisen leicht oxidiert. The coercivity of synthetic nanoparticles, especially after the so-called "bottom-up appendage", with high spontaneous magnetization can be increased by a so-called shape anisotropy However, the experimentally achieved values do not correspond to those required in the application In addition, the build-up of permanent magnets is hindered by the increasing sensitivity to oxidation of the nanoparticles, with the result that even favored transition metal alloys of cobalt and iron are easily oxidized.
Das Konzept zweiphasiger, sogenannter austauschgekoppelter, dies wird im Englischen „exchange spring" genannt, Magnete, wurde zwar im metallurgischen Verfahren untersucht, insbeson- dere das sogenannte „rapidly quenching" Verfahren. Die be¬ grenzte Kontrolle der Formgebung und Verteilung der Phasen führt jedoch zu einer starken Abnahme der Koerzitivfeidstärke und damit zu reduzierten dauermagnetischen Eigenschaften. Herkömmlicherweise wird eine Kombination von hart- und weich¬ magnetischen Phasen auf der Nanometerskala ausgeführt. Dabei weisen hartmagnetische Phasen ein hohes Koerzitivfeld und weichmagnetische Phasen eine hohe Sättigungsmagnetisierung auf. Theoretisch wurde dieser Effekt in [1] beschrieben und bereits mit Modellsystemen ansatzweise bestätigt, und zwar beispielsweise durch [2]. The concept of two-phase, so-called exchange-coupled, this is called in English "exchange spring", magnets, although was investigated in the metallurgical process, in particular the so-called "rapidly quenching" method. However ¬ be bordered control the shape and distribution of the phases leads to a strong decrease of the coercive field strength and thus to reduced magnetic characteristics. Conventionally, a combination of hard and soft ¬ magnetic phases is performed on the nanometer scale. In this case, hard magnetic phases have a high coercive field and soft magnetic phases have a high saturation magnetization. Theoretically, this effect was described in [1] and already partially confirmed by model systems, for example by [2].
Es ist Aufgabe einen Permanentmagnet, insbesondere Hochleis¬ tungspermanentmagnet, mit einer optimierten Nanostruktur der- art bereit zu stellen, dass insbesondere für permanenterregte Motoren und Generatoren hohe Koerzitivfeidstärken, insbesondere bei einer wirksamen Oxidationsunempfindlichkeit , bereit gestellt werden können. Es sollen Energiedichten wirksam im Vergleich zum Stand der Technik vergrößert werden können. Eine remanente Magnetisierung soll wirksam im Vergleich zum Stand der Technik vergrößert werden können. It is an object of a permanent magnet, in particular high Leis ¬ tung permanent magnet to provide an optimized nanostructure DER art that particularly for permanent-magnet motors and generators Koerzitivfeidstärken high, in particular at an effective oxidation resistance, can be provided. It should be effective in the energy density Compared to the prior art can be increased. A remanent magnetization should be able to be increased effectively compared to the prior art.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch und einen Permanentmagneten gemäß dem Nebenanspruch gelöst. The object is achieved by a method according to the main claim and a permanent magnet according to the independent claim.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines Permanentmagneten, insbesondere Hochleistungspermanent¬ magneten, mit einer optimierten Nanostruktur vorgeschlagen, wobei folgende Schritte ausgeführt werden: Erzeugen von aus einer hartmagnetischen ersten Phase bestehenden Nanoparti- keln. Erzeugen einer weichmagnetischen zweiten Phase zumindest teilweise um die erste Phase herum zum Ausbilden von Kern-Schale Nanopartikeln, wobei das Erzeugen der hartmagne¬ tischen ersten Phase vor und getrennt zu dem Erzeugen der weichmagnetischen zweiten Phase ausgeführt wird, sowie ein Ausrichten und ein in Form Bringen der Nanopartikel vor, nach oder gleichzeitig mit dem Erzeugen der weichmagnetischen zweiten Phasen, ausgeführt wird. According to a first aspect, a method for producing a permanent magnet, in particular Hochleistungspermanent ¬ magnet, proposed with an optimized nanostructure, wherein the following steps are performed: generating existing from a hard magnetic first phase nanoparticles. Generating a soft magnetic second phase at least partially around the first phase to form core-shell nanoparticles, wherein the generating the hartmagne ¬ tables first phase is performed before and separately to generate the soft magnetic second phase, and aligning and in bringing the nanoparticle is carried out before, after or simultaneously with the generation of the soft magnetic second phases.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein anisotroper Permanentmag¬ net, insbesondere Hochleistungspermanentmagnet, mit einer Na¬ nostruktur vorgeschlagen, der ausgerichtete und in Form gebrachte Kern-Schale Nanopartikel mit einer hartmagnetischen ersten Phase und einer weichmagnetischen zweiten Phase aufweist, die zumindest teilweise um die erste Phase herum aus¬ gebildet wurde, wobei das Erzeugen der hartmagnetischen ersten Phase vor und getrennt zu dem Erzeugen der weichmagneti¬ schen zweiten Phase ausgeführt wurde. According to a second aspect, an anisotropic Permanentmag ¬ net, in particular Hochleistungspermanentmagnet, proposed with a Na ¬ nostruktur having oriented and shaped core-shell nanoparticles having a hard magnetic first phase and a soft magnetic second phase, at least partially around the first phase was formed around ¬ , wherein the generation of the hard magnetic first phase was carried out before and separately to generate the weichmagneti ¬ 's second phase.
Durch nanotechnologische Syntheseverfahren lassen sich aufgrund der potentiellen vielfältigen Formgebung magnetisch eindomänige Nanopartikel herstellen. Die Nanopartikel können auch als langgestreckte Ellipsoide, Nanowires beziehungsweise Nanodrähte oder Nanorods beziehungsweise Nanostäbchen ausge¬ bildet worden sein und in ausgerichteten Ensembles angeordnet werden. Aus ursprünglich als weichmagnetische Metalle und Le- gierungen bekannten Ferromagnetika, wie MiFe oder CoFe, wer¬ den aufgrund der Formanisotropie ein permantentmagnetisches Material mit erheblicher Ummagnetisierungsstabilität . Das Anisotropiefeld als obere Grenze für das Koerzitivfeld ist dabei für „unendlich" langgestreckte Teilchengeometrien auf 2n*Mg, die die Sättigungsmagnetisierung ist, begrenzt. DurchBy nanotechnological synthesis methods, magnetically single-domain nanoparticles can be produced on account of their potentially diverse shape. The nanoparticles can also as an elongate ellipsoids, nanowires or nanorods or nanowires or nanorods out ¬ forms have been and are arranged in aligned ensembles. Made originally as soft magnetic metals and known Ferromagnetika, such as MiFe or CoFe ¬ who due to the shape anisotropy a permanent magnetic material with considerable remagnetization stability. The anisotropy field as upper limit for the coercive field is limited to "infinite" elongated particle geometries on 2n * Mg, which is the saturation magnetization
Einflüsse aus dem Ensemble, aber ebenso aufgrund der Tatsa¬ che, dass das Koerzitivfeld durch Defekte an der Oberfläche der Nanopartikel sowie Ecken und Kanten reduziert ist, wobei yH= *yHa - Neff*Jg ist, ist bis heute nicht klar, ob dieserInfluences from the ensemble, but also because of the Tatsa ¬ che that the coercive field is reduced by defects on the surface of the nanoparticles, as well as corners and edges, yH = * yH a - N eff * Jg is not clear to this day, whether this
Grenzwert im Ensemble von Teilchen erreicht werden kann und ob zusätzlich andere Ummagnetisierungsmoden, in Verbindung mit Curling, Fanning, auftreten, die eine zusätzliche Reduktion des Koerzitivfelds bewirken. Dieses kann nun wiederum auf herkömmliche Weise mittels Kombination von hart- und weichmagnetischen Phasen auf der Nanometerskala behoben werden. Dabei weisen hartmagnetische Phasen ein hohes Limit value in the ensemble of particles can be achieved and whether in addition other Ummagnetisierungsmoden, in conjunction with curling, Fanning, occur, causing an additional reduction of the coercive field. This can now be remedied in a conventional manner by combining hard and soft magnetic phases on the nanometer scale. Here, hard magnetic phases have a high
Koerzitivfeld und weichmagnetische Phasen eine hohe Sätti¬ gungsmagnetisierung auf. Coercive field and soft magnetic phases to a high Saetti ¬ supply magnetization.
Mittels Nanotechnologie ist es somit möglich, nahezu ideale Magnetbausteine zu erzeugen, die anschließend ausgerichtet, orientiert, in Form gebracht und beispielsweise in einer Mat¬ rix gebunden werden können, um einen makroskopischen, hochperformanten Magneten zu bilden. Beispielsweise kann die Phasenumwandlung, die beispielsweise mittels Reduktion aus¬ führbar ist, der zweiten Phase, die als Schicht oder in Form von Nanopartikeln erzeugt werden kann, in eine weichmagnetische Phase erst dann stattfinden, nachdem die Kern-Schale Na- nopartikel magnetisch orientiert und in eine endformnahe Geo¬ metrie gebracht wurden. Die hart- und weichmagnetischen Pha¬ sen sind nach der Umwandlung magnetisch austauschgekoppelt. By means of nanotechnology, it is possible to produce almost ideal magnet blocks, which are then aligned, oriented, shaped and can be bound for example in a Mat ¬ rix to form a macroscopic, high-performance magnets. For example, the phase transformation which is ¬ feasible, for example by reduction from the second phase, which may be generated as a layer or in the form of nanoparticles, only take place in a soft magnetic phase after the core-shell Na magnetically oriented nopartikel and a near-net Geo ¬ geometry were brought. The hard and soft magnetic phases are magnetically exchange- coupled after the conversion.
Als wesentliches Merkmal wird die Herstellung eines Perma- nentmagneten aus Partikeln mit einer Kern-Schalte Nanostruk- tur angesehen, bei der mindestens zwei Materialsysteme betei¬ ligt sind, die miteinander magnetisch austauschgekoppelt sind. Diese Partikel führen zu einer hohen dauermagnetischen Performance, und zwar zu einer hohen Remanenz, zu einem hohen Koerzitivfeld und zu einem hohen Energieprodukt sowie zu ei¬ ner Langzeitstabilität. Zuerst erfolgt die Wahl eines geeigneten hartmagnetischenAs an essential feature of the manufacture of a perma- is mag- nets from particles having a core-switching nanostructures tur viewed, at least two material systems are BETEI ¬ ligt in which are magnetically exchange-coupled to each other. These particles lead to a high permanent magnetic Performance, and that at a high residual induction, to a high coercivity and a high energy product and to ei ¬ ner long-term stability. First, the choice of a suitable hard magnetic
Kernmaterials sowie dessen Erzeugung in einer geeigneten Form und Größe. Besonders vorteilhaft zur Herstellung des Perma¬ nentmagneten ist die Verwendung elongierter Partikel mit einer Kern-Schale Nanostruktur . Nuclear material and its production in a suitable shape and size. It is particularly advantageous for the preparation of the Perma ¬ mag- nets is the use of elongated particles having a core-shell nanostructure.
Mittels der separaten Synthese des hartmagnetischen Kerns und der weichmagnetischen Phase können für beide Schritte besserer Synthesebedingungen angewendet werden. In vielen Fällen ist insbesondere für die Ausbildung der harten Phase eine Temperbehandlung notwendig, die für die weichmagnetische Pha¬ se ungünstig ist. By means of the separate synthesis of the hard magnetic core and the soft magnetic phase, better synthesis conditions can be used for both steps. In many cases, an annealing treatment is necessary in particular for the formation of the hard phase, which is unfavorable for the soft magnetic Pha ¬ se.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in Verbindung mit den Unteransprüchen beansprucht. Further advantageous embodiments are claimed in conjunction with the subclaims.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Erzeugen der hartmagnetischen ersten Phase und der weichmagnetischen zweiten Phase bei zueinander unterschiedlichen Temperaturbereichen und/oder Umgebungsgasen und/oder Umgebungsdrücken und/oder Reaktionsdauern ausgeführt werden. Beispielsweise sind für die Ausbildung von Hartferriten als Material hartmagnetischer erster Phasen Temperaturen von ca. 1000 °C und eine oxidierende Atmosphäre oder Luft notwendig. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann nach dem Erzeugen der weichmagnetischen zweiten Phase ein According to an advantageous embodiment, the generation of the hard magnetic first phase and the soft magnetic second phase can be carried out at mutually different temperature ranges and / or ambient gases and / or ambient pressures and / or reaction times. For example, temperatures of about 1000 ° C. and an oxidizing atmosphere or air are necessary for the formation of hard ferrites as the material of hard-magnetic first phases. According to a further advantageous embodiment, after the soft magnetic second phase has been generated
Korrosionschützen der Kern-Schale Nanopartikel mittels Erzeu¬ gen eines Korrosionsschutzes in Form einer jeweiligen, insbe¬ sondere aus selbst organisierten Monolagen, Kohlenstoff oder Siliziumdioxid erzeugten, Schutzhüllen oder als eine jeweili¬ ge passivierende Oxidschicht ausgeführt werden. Auf diese Weise kann das Kern-Schale Nanopartikel mittels der aufge¬ brachten Schutzhülle gegen Korrosion geschützt werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Erzeugen der weichmagnetischen zweiten Phase mittels chemischen Umwandeins einer jeweiligen Oberflächenschicht der Nanoparti- kel in eine weichmagnetische zweite Phase ausgeführt werden. Die Behandlung der Oberfläche des Kernmaterials erfolgt mit¬ tels einer chemischen Reaktion, die beispielsweise eine Re¬ duktion sein kann, und erzeugt dadurch eine weichmagnetische Schale. Mittels der geeigneten Wahl der genauen Reaktionspa- rameter, wie es beispielsweise Zeit, Temperatur, Druck, Wahl des Reduktionsmittels sind, lässt sich die Dicke der weich¬ magnetischen Schicht steuern. Corrosion protectors of the core-shell nanoparticles by Erzeu ¬ conditions corrosion protection in the form of a respective, in particular ¬ special of self-organized monolayers, carbon or silicon dioxide generated, protective covers or as a respec ¬ passivating oxide layer are executed. In this manner, the core-shell nanoparticles can be protected against corrosion by means of the set ¬ applied protective sheath. According to a further advantageous embodiment, the generation of the soft-magnetic second phase can be carried out by means of chemical conversion of a respective surface layer of the nanoparticles into a soft-magnetic second phase. The treatment of the surface of the core material is carried out by ¬ means of a chemical reaction, which may be, for example, a Re ¬ production, and thereby generates a soft magnetic shell. By means of suitable choice of the exact Reaktionspa- parameters, as for example, time, temperature, pressure, choice of reducing agent, the thickness of the soft magnetic layer can be controlled ¬.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Er- zeugen der weichmagnetischen zweiten Phase mittels Beschichten einer jeweiligen Oberfläche der aus einer hartmagnetischen ersten Phase bestehenden Nanopartikeln mit einer zweiten Phase in Form einer zumindest teilweise geschlossenen Be- schichtung und mittels chemischen Umwandeins der zweiten Pha- se in eine weichmagnetische zweite Phase mit einer wirksamen Sättigungsmagnetisierung ausgeführt werden. Die Behandlung der Oberfläche des Kernmaterials kann mittels einer Beschich- tung des Kernmaterials mit einer zweiten Phase mittels Ab- scheidung einer Schicht einer zweiten Phase ausgeführt wer- den. Die zweite Phase kann mittels einer chemischen Reaktion, beispielsweise einer Reduktion, in eine weichmagnetische Pha¬ se transformiert werden. Die beteiligten Materialsysteme sind so gewählt, dass die harte Phase durch die Phasenumwandlung der zweiten Phase nicht zerstört wird. Es erfolgt ein Erzeu- gen eines magnetisch austauschgekoppelten Kern-Schale Nano- partikels mit hartmagnetischem und hochkoerzitiven Kern und weichmagnetischer Schale mit einer hochmagnetischen Sättigung. Für die Umsetzung der Austauschkopplung ist die Entfernung von nicht ferromagnetischen Zwischenschichten, bei- spielsweise von Kohlenstoff oder von Oxiden, und ein direkter Kontakt von hart- und weichmagnetischer Phase notwendig. Zur Entfernung von Zwischenschichten und zur Ausbildung von direkten Kontaktflächen sind Temperbehandlungen in inerter be- ziehungsweise reduktiver Atmosphäre vorteilhaft. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Erzeugen der weichmagnetischen zweiten Phase mittels zumindest teilweise geschlossenen Beschichten einer jeweiligen Oberfläche der aus einer hartmagnetischen ersten Phase bestehenden Nanopartikel mit einer zweiten Phase in Form von Nanopartikeln sowie chemischem Umwandeln einer zweiten Phase in eine weichmagnetische zweite Phase mit einer wirksamen Sättigungsmagnetisie¬ rung ausgeführt werden. Die Behandlung der Oberfläche des Kernmaterials erfolgt mittels einer Beschichtung des Kernma¬ terials mit einer zweiten Phase durch Abscheidung insbesondere in in-situ Synthese von Nanopartikeln oder einer Mischung mit Nanopartikeln einer zweiten Phase. Die zweite Phase wird mittels einer chemischen Reaktion, insbesondere einer Reduk- tion, in eine weichmagnetische Phase transformiert. Die be¬ teiligten Materialsysteme sind so gewählt, dass die harte Phase durch die Phasenumwandlung der zweiten Phase nicht zerstört wird. Eine Erzeugung eines magnetisch austauschgekop¬ pelten Kern-Schale Nanopartikels mit hartmagnetischem und da- mit hochkoerzitivem Kern und weichmagnetischer Schale mit hoher magnetischer Sättigung wird bereitgestellt. Für die Umsetzung der Austauschkopplung ist die Entfernung von nicht ferromagnetischen Zwischenschichten, beispielsweise aus Kohlenstoff oder Oxiden, und ein direkter Kontakte von hart- und weichmagnetischer Phase erforderlich. Zur Entfernung von Zwischenschichten und zur Ausbildung von direkten Kontaktflächen sind Temperbehandlungen in inerter oder reduktiver Atmosphäre vorteilhaft . Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Beschichten mittels Abscheiden oder Aufwachsen der Nanopartikel der zweiten Phase oder mittels homogenen Mischens der Nanopartikel der hartmagnetischen ersten Phase und der Nanopartikel der zweiten Phase ausgeführt werden. According to a further advantageous embodiment, the generation of the soft magnetic second phase can be effected by coating a respective surface of the nanoparticles comprising a hard magnetic first phase with a second phase in the form of an at least partially closed coating and by means of chemical conversion of the second phase a soft magnetic second phase with an effective saturation magnetization can be performed. The treatment of the surface of the core material can be carried out by means of a coating of the core material with a second phase by deposition of a layer of a second phase. The second phase can be transformed into a soft magnetic Pha ¬ se by means of a chemical reaction, such as a reduction. The material systems involved are chosen so that the hard phase is not destroyed by the phase transformation of the second phase. The production of a magnetically exchange-coupled core-shell nanoparticle with a hard-magnetic and highly coercive core and a soft-magnetic shell with high magnetic saturation takes place. For the implementation of the exchange coupling, the removal of non-ferromagnetic intermediate layers, for example of carbon or oxides, and a direct contact of hard and soft magnetic phase is necessary. For the removal of intermediate layers and for the formation of direct contact surfaces, tempering treatments in inert As reductive atmosphere advantageous. According to a further advantageous embodiment, the generation of the soft magnetic second phase by means of at least partially closed coating of a nanoparticles consisting of a hard magnetic first phase having a second phase in the form of nanoparticles and chemically converting a second phase into a soft magnetic second phase with an effective Saturation magnetization ¬ tion to be executed. The treatment of the surface of the core material by means of a coating of the Kernma ¬ terials with a second phase by deposition, in particular in in-situ synthesis of nanoparticles or a mixture of nanoparticles with a second phase. The second phase is transformed by means of a chemical reaction, in particular a reduction, into a soft magnetic phase. The ¬ be teiligten material systems are that the hard phase is not destroyed by the phase transition of the second phase chosen. Generation of a magnetic austauschgekop ¬-coupled core-shell nanoparticle with hard magnetic and data with high coercivity magnetic core and soft shell having a high magnetic saturation is provided. For the implementation of the exchange coupling, the removal of non-ferromagnetic intermediate layers, for example of carbon or oxides, and a direct contacts of hard and soft magnetic phase is required. To remove intermediate layers and to form direct contact surfaces, tempering treatments in an inert or reductive atmosphere are advantageous. According to a further advantageous embodiment, the coating can be carried out by means of deposition or growth of the nanoparticles of the second phase or by means of homogeneous mixing of the nanoparticles of the hard magnetic first phase and of the nanoparticles of the second phase.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das In- Form-Bringen mittels Bindens in einer Matrix, insbesondere der weichmagnetischen zweiten Phase und/oder einer Polymermatrix, ausgeführt werden. Damit können zugleich die hartmagnetischen Nanopartikel in einer Matrix aus der weichmagnetischen Phase gebunden werden. Wird die Phasenumwandlung der zweiten Phase nach einer magnetischen Orientierung und Kompaktierung durchgeführt, kann die zweite Phase zusätzlich zur magnetischen Funktion auch die Funktion einer Matrix zur Bindung der hartmagnetischen Partikel übernehmen, die üblicherweise von einer Polymermatrix in kunststoffgebundenen Magneten übernommen wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Dichte an ferromagnetischem Material zu erhöhen und somit die Sättigungsmagnetisierung und die Remanenz im Vergleich zu kunststoffgebundenen Magneten zu erhöhen. Grundsätzlich können kunststoffgebundene Matrizes mit der Matrix der weichmag¬ netischen zweiten Phase kombiniert werden. According to a further advantageous embodiment, the in-mold-bringing by means of bonding in a matrix, in particular the soft magnetic second phase and / or a Polymer matrix to be performed. Thus, at the same time the hard magnetic nanoparticles can be bound in a matrix of the soft magnetic phase. If the phase transformation of the second phase is carried out after a magnetic orientation and compaction, the second phase, in addition to the magnetic function, can also assume the function of a matrix for binding the hard magnetic particles, which is usually taken over by a polymer matrix in plastic-bonded magnets. In this way it is possible to increase the density of ferromagnetic material and thus to increase the saturation magnetization and the remanence compared to plastic-bonded magnets. Basically plastic bonded matrices can be combined with the matrix of weichmag ¬ netic second phase.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das in Form Bringen alternativ oder kumulativ mittels Bindens im Korrosionsschutz der Kern-Schale Nanopartikel als Matrix aus¬ geführt werden. According to a further advantageous embodiment this can be performed in the form of bringing alternatively or cumulatively by means of tying in the corrosion protection of the core-shell nanoparticles as matrix of ¬.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Dicke der weichmagnetischen zweiten Phase maximal 40 nm, insbesondere maximal 20 nm, oder maximal der Bloch-Wand-Stärke entsprechend, insbesondere maximal die halbe Bloch-Wand- Stärke, der hartmagnetischen ersten Phase geschaffen sein. Die Dicke ist insbesondere mittels der Reaktionsparameter einstellbar . According to a further advantageous embodiment, the thickness of the soft magnetic second phase can be at most 40 nm, in particular at most 20 nm, or at most the Bloch wall thickness, in particular at most half the Bloch wall thickness, the hard magnetic first phase. The thickness can be adjusted in particular by means of the reaction parameters.
Als Bloch-Wand bezeichnet man insbesondere mit Bezug auf Mag¬ netismus die Grenze zwischen en Weiß-Bezirken in ferromagne- tischen Stoffen unterhalb der Curie-Temperatur . As a domain wall is referred to in particular with reference to Mag ¬ Net-ism the boundary between white en-districts in tables ferromagnetic materials below the Curie temperature.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann nach dem Schaffen eines in Form gebrachten Permanentmagneten dieser mittels Erzeugen eines den Permanentmagneten umgebenden Korrosionsschutzes, der in Form einer Schutzhülle oder According to a further advantageous embodiment, after the creation of a shaped permanent magnet of this by means of generating a permanent magnet surrounding corrosion protection, in the form of a protective cover or
Schutzschicht, insbesondere einer Polymerschicht, oder als eine passivierende Oxidschicht ausgeführt werden. Der ent- standene Permanentmagnet kann abschließend mittels einer Schutzhülle, beispielsweise einer passivierenden Oxidschicht oder Polymerschicht, gegen Korrosion geschützt werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Na- nopartikel, insbesondere der ersten hartmagnetischen Phase, elongiert erzeugt. Protective layer, in particular a polymer layer, or be performed as a passivating oxide layer. The stationary permanent magnet can finally be protected against corrosion by means of a protective cover, for example a passivating oxide layer or polymer layer. According to a further advantageous embodiment, the nanoparticles, in particular the first hard magnetic phase, are produced in an elongated manner.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das chemische Umwandeln in die weichmagnetische zweite Phase in einem Temperaturbereich von 250 °C, insbesondere 350 °C bis 500 °C, in einer inerten oder reduktiven Atmosphäre, insbesondere in einer Wasserstoffatmosphäre, ausgeführt werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das chemische Umwandeln im Vakuum oder in einem Wasserstoff-Gas- Gemisch oder einem Wasserstoffplasma ausgeführt werden. According to a further advantageous embodiment, the chemical conversion into the soft magnetic second phase in a temperature range of 250 ° C, in particular 350 ° C to 500 ° C, in an inert or reductive atmosphere, in particular in a hydrogen atmosphere, are performed. According to a further advantageous embodiment, the chemical conversion can be carried out in vacuo or in a hydrogen-gas mixture or a hydrogen plasma.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Reduktion zum Umwandeln in einer flüssigen Phase mittels eines Reduktionsmittels, insbesondere Hydrazin oder Natriumbor¬ hydrid, bei Normaldruck ausgeführt werden. According to a further advantageous embodiment, a reduction for converting in a liquid phase by means of a reducing agent, in particular hydrazine or Natriumbor ¬ hydride, are carried out at atmospheric pressure.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Um- wandeln als eine Reduktion in flüssiger Phase mittels eines Reduktionsmittels, insbesondere Hydrazin oder Natriumborhyd¬ rid, unter Überdruck in einem Autoklaven ausgeführt werden. According to a further advantageous embodiment, the conversion can be carried out as a reduction in the liquid phase by means of a reducing agent, in particular hydrazine or Natriumborhyd ¬ rid, under pressure in an autoclave.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die hartmagnetische erste Phase s-Fe203 oder Hartferrite, insbe¬ sondere Strontiumhexaferrit und/oder Bariumhexaferrit aufwei¬ sen . According to a further advantageous embodiment, the hard magnetic phase first s-Fe203 or hard ferrites, in particular ¬ sondere strontium and / or barium aufwei ¬ can sen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die zweite Phase Eisen- und/oder Cobalt-Oxide und -Hydroxide und die weichmagnetische zweite Phase weichmagnetisches Eisen, Cobalt oder Eisen-Cobalt aufweisen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die zweite Phase und die weichmagnetische zweite Phase Nanoparti kel mit einem Eisen- oder Cobalt-Kern und einer Oxidhülle aufweisen . According to a further advantageous embodiment, the second phase may comprise iron and / or cobalt oxides and hydroxides and the soft magnetic second phase soft magnetic iron, cobalt or iron-cobalt. According to a further advantageous embodiment, the second phase and the soft magnetic second phase Nanoparti angle having an iron or cobalt core and an oxide shell.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Ausrichten und das in Form Bringen der Nanopartikel nach dem Beschichten und vor dem chemischen Umwandeln der zweiten Pha se in die weichmagnetische zweite Phase ausgeführt werden. According to a further advantageous embodiment, the alignment and the bringing about of the nanoparticles after the coating and before the chemical transformation of the second phase into the soft-magnetic second phase can be carried out.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Ausrichten und das in Form Bringen der Nanopartikel während des chemischen Umwandeins der zweiten Phase in die weichmag¬ netische zweite Phase ausgeführt werden. According to a further advantageous embodiment, the alignment and bringing in the form of bringing the nanoparticles during the chemical transformation of the second phase in the weichmag ¬ netic second phase can be performed.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigen: The invention will be described in more detail by means of exemplary embodiments in conjunction with the figures. Show it:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge¬ mäßen Verfahrens; Figure 1 shows a first embodiment of a erfindungsge ¬ MAESSEN method;
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäßen Verfahrens; Figure 2 shows a second embodiment of a erfindungsge MAESSEN method;
Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäßen Verfahrens; Figure 3 shows a third embodiment of a erfindungsge MAESSEN method;
Figur 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäßen Verfahrens; Figure 4 shows a fourth embodiment of a erfindungsge MAESSEN method;
Figur 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäßen Verfahrens . Figure 5 shows a fifth embodiment of a erfindungsge MAESSEN method.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens. In einer ersten Ausführung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Hochleistungspermanentmagne ten mit einer optimierten Nanostruktur wird die Oberfläche eines bevorzugt formanisotropen Nanopartikels bestehend aus einer hartmagnetischen Phase, das in einem ersten Schritt Sl hergestellt wurde, dahingehend behandelt, und zwar beispiels¬ weise chemisch reduziert, dass die Oberflächenschicht in eine weichmagnetische Phase in einem zweiten Schritt S2 umgewan- delt wird. Hierdurch entsteht ein Kern-Schale Nanopartikel mit hartmagnetischem Kern und weichmagnetischer Schale, das dem Prinzip der magnetischen Austauschkopplung folgt. Die Ausdehnung der Schale ist dabei auf 40 nm beziehungsweise die halbe Bloch-Wand-Stärke der harten Phase beschränkt. In einem anschließenden dritten Schritt S3 wird das Kern-Schale Nano¬ partikel durch eine Schutzhülle aus beispielsweise Kohlen¬ stoff, Siliziumdioxid oder eine oxidische Passivierungs- schicht gegen Korrosion als ein erster Korrosionsschutz KS1 geschützt. Diese Schritte Sl bis S3 stellen einen Magnetbau- stein bereit. 1 shows a first embodiment of an OF INVENTION ¬ to the invention method. In a first embodiment for producing a high-performance permanent magnet according to the invention with an optimized nanostructure, the surface of a preferably formanisotropic nanoparticle is composed of a hard magnetic phase, which was prepared in a first step Sl, treated accordingly, and that example ¬ chemically reduced, that the surface layer is converted into a soft magnetic phase in a second step S2. This results in a core-shell nanoparticle with hard magnetic core and soft magnetic shell, which follows the principle of magnetic exchange coupling. The expansion of the shell is limited to 40 nm or half the Bloch wall thickness of the hard phase. In a subsequent third step S3 the core-shell nano particle ¬ layer is protected by a protective sheath of, for example, coal ¬ material, silica, or an oxide passivation against corrosion as a first corrosion protection KS1. These steps S1 to S3 provide a magnetic component.
Gemäß dieser ersten Ausführung zeichnet sich eine der Komponenten, beispielsweise die Kernphase, die mit dem erstenAccording to this first embodiment, one of the components, for example the core phase, is distinguished with the first one
Schritt Sl erzeugt wurde, durch den höheren Volumenanteil aus und trägt das hohe Koerzitivfeld, beispielsweise als s-Fe203.Step Sl was generated by the higher volume fraction and carries the high coercive field, for example as s-Fe 2 O 3.
Die zweite Phase, beispielsweise die Schalenphase, weist eine hohe magnetische Sättigung auf. Das Kernmaterial wird so ge¬ wählt, dass es durch eine chemische Reaktion, beispielsweise Reduktion, in das Schalenmaterial überführt werden kann. Dies wird mit dem Schritt S2.2 ausgeführt. Zudem wird durch die Wahl von Kerngröße/-durchmesser, die gemäß Figur 1 mit Lr dargestellt sind, und der Schalendicke d, eine magnetische Austauschkopplung erreicht, die zu einem einphasigen The second phase, for example the shell phase, has a high magnetic saturation. The core material is so-¬ selects it by a chemical reaction such as reduction, can be converted into the shell material. This is done with step S2.2. In addition, the choice of core size / diameter, which are shown in Figure 1 with Lr, and the shell thickness d, achieved a magnetic exchange coupling, which is a single-phase
Ummagnetisierungsverhalten führt und somit eine homogene Ro- tation bei hohen Koerzitivfeidern begünstigt. Ein vorhandenes Kernmaterial teilumzuwandeln in eine weichmagnetische Schale ist hierbei leichter und mit weniger Prozessschritten ausführbar, als eine neue Hülle, insbesondere chemisch, aufzu¬ bringen. Die Kristallgitter von Kern und Schale haben eine natürliche vorgegebene Beziehung zueinander, weshalb dasRemagnetization behavior leads and thus favors a homogeneous rotation at high Koerzitivfeidern. An existing core material partially convert it into a soft-magnetic shell is in this case easier and practicable with fewer process steps than aufzu bring a new casing, in particular chemically, ¬. The crystal lattices of core and shell have a natural given relationship to each other, which is why the
Wachstum der Schale beziehungsweise Oberflächenschicht auf dem Kern leichter möglich sein sollte. Für das Aufwachsen einer zweiten Phase auf dem Kern mittels des Schrittes S2.2 ist die Berücksichtigung der Übereinstimmung der Kristallgitter sowie der Reaktionskinetik umso wichtiger, um eine geschlossene Schale zu erzeugen. Die Dicke der Schale kann dabei über die geeignete Wahl von Temperatur, Reaktionsdauer und dem Druck gezielt beeinflusst werden. Die Dicke der Schale bezie¬ hungsweise Oberflächenschicht ist auf weniger als 40 nm, bes¬ ser weniger als 20 nm beziehungsweise die halbe Bloch-Wand- Stärke der hartmagnetischen Phase beschränkt. Ebenso kann ein ungewünschtes Versintern durch die Einstellung der Parameter unterbunden werden. Growth of the shell or surface layer on the core should be easier. For growing a second phase on the core by means of step S2.2 consideration of crystal lattice matching and reaction kinetics is all the more important to create a closed shell. The thickness of the shell can be selectively influenced by the appropriate choice of temperature, reaction time and pressure. The thickness of the shell Bezie ¬ hung as the surface layer is limited to less than 40 nm, esp ¬ ser less than 20 nm and half the Bloch-wall thickness of the hard magnetic phase. Likewise, an undesired sintering can be prevented by setting the parameters.
Ein hartmagnetischer Kern kann hier gemäß dem Schritt S2.2 mittels Reduktion unter Einwirkung von Wasserstoffgas bei erhöhten Temperaturen oder in einem Wasserstoffplasma oder mit- tels Reduktion in Lösung mittels eines Reduktionsmittels bei Normaldruck oder mittels Reduktion in Lösung mittels eines Reduktionsmittels bei hohem Druck und Temperaturen insbesondere in einem Autoklaven mit einer weichmagnetischen Schale geschaffen werden. Im dritten Schritt S3 kann auf die Kern- Schale Nanopartikel jeweils die Schutzhülle mittels Abschei- dens aufgebracht werden. Das Ausführen des Schrittes S2.2 ist hier für ein Erzeugen S2 der weichmagnetischen zweiten Phase hinreichend . Die Kernphase weist bevorzugt eine Formanisotropie auf, wobei das Verhältnis von Länge L und Durchmesser d insbesondere zwischen 5 nm und 10 nm liegt. Die Länge der Kernphase ist kleiner als 1000 nm, bevorzugt kleiner als 300 nm. Als Kern¬ phase eignet sich besonders -Fe2 3f welches direkt, bei- spielsweise mittels Reduktion, in das weichmagnetische Eisen übergeführt werden kann. Zudem sind als Kernphase Materialien mit hoher magnetokristalliner Anisotropie geeignet, insbesondere hartferritische Materialien auf Basis von Eisenoxid mit Anteilen von Sr, Ba und Co, sowie Mn-haltige Phasen, wie es beispielsweise Mn, Bi, MnAl, MnAlC sind, oder auch Platin und Palladium basierte Phasen wie FiPt, CoPt, FePd und CoPd. Am Ende eines Verfahrens gemäß Fig. 1 sind nanoskalige Mag¬ netbausteine erzeugt, die beispielsweise mittels der weiteren Schritte gemäß Fig. 4 und Fig. 5 zu einem Permanentmagneten P zusammengefasst werden können. A hard magnetic core can here according to step S2.2 by reduction under the action of hydrogen gas at elevated temperatures or in a hydrogen plasma or by reduction in solution by means of a reducing agent at atmospheric pressure or by reduction in solution by means of a reducing agent at high pressure and temperatures in particular be created in an autoclave with a soft magnetic shell. In the third step S3, the protective cover can be applied to the core-shell nanoparticles by means of deposition. The execution of step S2.2 is sufficient here for generating the soft magnetic second phase S2. The core phase preferably has a shape anisotropy, wherein the ratio of length L and diameter d is in particular between 5 nm and 10 nm. The length of the core phase is less than 1000 nm, preferably less than 300 nm. The core ¬ phase is particularly suitable Fe 2 3f which directly examples play, by means of reduction, can be performed in the soft-magnetic iron. In addition, materials having high magnetocrystalline anisotropy are suitable as the core phase, in particular hard-ferrite materials based on iron oxide with fractions of Sr, Ba and Co, and Mn-containing phases, such as Mn, Bi, MnAl, MnAlC, or also platinum and palladium based phases such as FiPt, CoPt, FePd and CoPd. At the end of the process according to Fig. 1 nanoscale Mag ¬ netbausteine are generated that can be combined to form a permanent magnet P for example by means of the further steps according to Fig. 4 and Fig. 5.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens. Gemäß dieser zweiten Ausführung wird die Oberfläche eines, bevorzugt formanisotropen Nanopartikels aus einer hartmagnetischen Phase mit einer zweiten Phase in Form einer Beschichtung beziehungsweise Schale vollständig oder teilweise geschlossen mittels eines Schrittes S2.1a be¬ deckt. Es wird eine Beschichtung des Kerns mit einer zweiten Phase zur Erzeugung von Kern-Schale Nanopartikel ausgeführt. In einem weiteren Prozessschritt S2.2 wird die zweite Phase in eine Phase mit hoher Sättigungsmagnetisierung umgewandelt, insbesondere chemisch umgewandelt, beispielsweise durch Re¬ duktion. Mittels des Schrittes S2.2 erfolgt eine Funktionali- sierung der Schale zu weichmagnetischer Phase, wobei eine Induzierung einer beabsichtigten magnetischen Austauschkopplung wie gemäß dem Schritt S2.2. in Fig. 1 ausgeführt werden kann. Schritte S2.1a und S2.2 bilden einen Gesamtschritt S2. Figure 2 shows a second embodiment of an OF INVENTION ¬ to the invention method. According to this second embodiment, the surface of a, preferably formanisotropic nanoparticle from a hard magnetic phase with a second phase in the form of a coating or shell completely or partially closed by means of a step S2.1a will be ¬ covers. A coating of the core is carried out with a second phase for the production of core-shell nanoparticles. In a further process step S2.2 the second phase is changed into a phase having a high saturation magnetization, especially chemically converted, for example by re ¬ production. By means of step S2.2, a functionalization of the shell to a soft magnetic phase ensues, whereby induction of an intended magnetic exchange coupling as in step S2.2. can be performed in Fig. 1. Steps S2.1a and S2.2 form an overall step S2.
Ein beschichteter hartmagnetischer Kern kann hier gemäß dem Schritt S2.2 mittels Reduktion unter Einwirkung von Wasser- stoffgas bei erhöhten Temperaturen oder in einem Wasserstoffplasma oder mittels Reduktion in Lösung mittels eines Reduktionsmittels bei Normaldruck oder mittels Reduktion in Lösung mittels eines Reduktionsmittels bei hohem Druck und Tempera¬ turen insbesondere in einem Autoklaven mit einer weichmagne- tischen Schale geschaffen werden. A coated hard magnetic core can here according to step S2.2 by reduction under the action of hydrogen gas at elevated temperatures or in a hydrogen plasma or by reduction in solution by means of a reducing agent at atmospheric pressure or by reduction in solution by means of a reducing agent at high pressure and temperature In particular in an autoclave with a soft-magnetic shell.
Hierdurch entsteht ein Kern-Schale Nanopartikel mit hartmag¬ netischem Kern und weichmagnetischer Schale, das dem Prinzip der magnetischen Austauschkopplung folgt. Die Ausdehnung der Schale ist dabei auf 40 nm beziehungsweise die halbe Bloch- Wand-Stärke der harten Phase beschränkt. Anschließend wird in einem weiteren dritten Schritt S3 das Kern-Schale Nanoparti¬ kel durch eine Schutzhülle aus beispielsweise Kohlenstoff, Siliziumdioxid oder eine oxidische Passivierungsschicht als ein erster Korrosionsschutz KS1 gegen Korrosion geschützt. Im dritten Schritt S3 kann auf die Kern-Schale Nanopartikel jeweils die Schutzhülle mittels Abscheidens aufgebracht wer- den . This results in a core-shell nanoparticle with hartmag ¬ genetic core and soft magnetic shell, which follows the principle of magnetic exchange coupling. The expansion of the shell is limited to 40 nm or half the Bloch wall thickness of the hard phase. The core-shell nano Parti ¬ kel is then in a further third step S3 by a protective sheath of, for example, carbon, Silica or an oxide passivation layer as a first corrosion protection KS1 protected against corrosion. In the third step S3, the protective cover can be applied to the core-shell nanoparticles by means of deposition.
Diese vorstehend beschriebenen Schritte Sl, S2.1a und S2.2 sowie S3 bilden jeweilige Magnetbausteine zur Weiterverarbei¬ tung . These steps Sl, S2.1a and S2.2 as described above and S3 constitute respective magnet blocks for Weiterverarbei ¬ processing.
In dieser zweiten Ausführung wird ein geeignetes hartmagnetisches Kernmaterial mit einer zweiten Phase vollständig oder teilweise beschichtet. Bei Abscheidung einer Schale mit Hilfe eines Precursors beeinflusst dessen Konzentration die Scha- lendicke. Die Dicke der Schale ist auf weniger als 40 nm, besser weniger als 20 nm beziehungsweise die halbe Bloch- Wand-Stärke der hartmagnetischen Phase beschränkt. Bei der Auswahl der zweiten Phase ist darauf zu achten, dass diese ohne die Ausbildung von Zwischenschichten auf die Kernphase aufwächst. Des Weiteren muss eine Phasenumwandlung in eine weichmagnetische Phase mit hoher Sättigungsmagnetisierung im Schritt S2.2 möglich sein, ohne dass die erste Phase hier¬ durch zerstört wird. Ebenso kann ein Versintern durch die Einstellung der Parameter unterbunden werden. Weiterhin ist darauf zu achten, dass eine magnetische Austauschkopplung zwischen der ersten Phase und der umgewandelten zweiten Phase erreicht wird, die zu einem einphasigen In this second embodiment, a suitable hard magnetic core material is completely or partially coated with a second phase. When a shell is deposited using a precursor, its concentration influences the thickness of the shell. The thickness of the shell is limited to less than 40 nm, better less than 20 nm or half the Bloch wall thickness of the hard magnetic phase. In the selection of the second phase, care must be taken that it grows up without the formation of intermediate layers on the core phase. Furthermore, should a phase transition in a soft magnetic phase with high saturation magnetization in step S2.2 be possible without the first phase is ¬ here destroyed. Likewise, sintering can be prevented by setting the parameters. Furthermore, care must be taken that a magnetic exchange coupling between the first phase and the converted second phase is achieved, resulting in a single-phase
Ummagnetisierungsverhalten führt und somit eine homogene Ro¬ tation bei hohen Koerzitivfeidern begünstigt. Erfindungsgemäß besonders geeignet als zweite Phase sind Eisen- und Cobalt- Oxide und -Hydoxide, da diese bei Temperaturen zwischen Remagnetization behavior leads and thus favors a homogeneous Ro ¬ tion at high Koerzitivfeidern. According to the invention, particularly suitable as the second phase are iron and cobalt oxides and hydroxides, since these at temperatures between
300 °C und 500 °C in einer Wasserstoffatmosphäre zu weichmag¬ netischem Fe, Co beziehungsweise FeCo mit hoher Sättigungs¬ magnetisierung reduziert werden können. Dabei handelt es sich um einen Temperaturbereich, in dem hartmagnetische Phasen wie £-Fe2C>3 un(i Hartferrite, wie es beispielsweise 300 ° C and 500 ° C in a hydrogen atmosphere to weichmag ¬ netic Fe, Co or FeCo can be reduced with high saturation ¬ magnetization. Here it is a temperature range in which hard magnetic phases such as £ -Fe2C> 3 un (i Hartferrite as example
Strontiumhexaferrit und Bariumhexaferrit sind, teilweise stabil sind. Die verwendeten Zwischenphasen sind wesentlich einfacher zu synthetisieren beziehungsweise auf den Kern- Schale Nanopartikeln abzuscheiden als die weichmagnetischen Zielphasen . Kann die Kernphase nicht direkt in eine weichmagnetische Pha¬ se umgewandelt werden, werden insbesondere vorteilhaft als zweite Phase Fe-, Co-, Ni- und Mn-Oxide und -Hydroxide ver¬ wendet. Bevorzugt sind Fe- und/oder Co-basierte Oxide und Hydroxide, insbesondere CoFe204, Fe2C>3, FeOOH, da sie sich im Stabilitätsbereich der harten Phasen in weichmagnetische Phasen mit hoher Magnetisierung umwandeln lassen. Strontium hexaferrite and barium hexaferrite are partially stable. The intermediate phases used are essential easier to synthesize or to deposit on the core-shell nanoparticles as the soft magnetic target phases. Can not be directly converted into a soft magnetic Pha ¬ se, the core phase, especially advantageous as a second phase Fe, Co, Ni and Mn oxides and hydroxides are ver ¬ turns. Preference is given to Fe- and / or Co-based oxides and hydroxides, in particular CoFe204, Fe2C> 3, FeOOH, since they can be converted in the stability region of the hard phases into soft magnetic phases with high magnetization.
Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens. In dieser dritten Ausführung wird die Oberfläche eines, insbesondere bevorzugt formanisotropen, Nanopartikels aus einer hartmagnetischen Phase, die mittels eines ersten Schrittes Sl erzeugt wurde, mit einer zweiten Phase in Form von Nanopartikeln teilweise oder vollständig mittels eines Schrittes S2. lb bedeckt und beschichtet. Die Nanopartikel der zweiten Phase können hierbei direkt auf die erste Phase aufgebracht werden. Es kann dafür ein Abscheiden aus einer Gasphase oder aus einer flüssigen Phase ausgeführt werden. Alternativ ist ein homogenes Mischen von Partikeln erster und zweiter Phase möglich. In einem weiteren Prozess- schritt S2.2, der dem Schritt S2. lb des Aufbringens der Nano¬ partikel auf die Nanopartikel folgt, wird die zweite Phase in eine Phase mit hoher Sättigungsmagnetisierung umgewandelt, insbesondere chemisch, beispielsweise durch Reduktion. Mittels des Schrittes S2.2 erfolgt eine Funktionalisierung der Nanopartikel aus zweiter Phase zu weichmagnetischer Phase, wobei eine Induzierung einer beabsichtigten magnetischen Austauschkopplung entsprechend dem Schritt S2.2. in Fig. 1 ausgeführt werden kann. Schritte S2. lb und S2.2 bilden einen Gesamtschritt S2 und sind damit Teil- oder Unterschritte. Figure 3 shows a third embodiment of an OF INVENTION ¬ to the invention method. In this third embodiment, the surface of a, particularly preferably formanisotropic, nanoparticle composed of a hard magnetic phase, which was produced by means of a first step S1, with a second phase in the form of nanoparticles is partially or completely by means of a step S2. lb covered and coated. The nanoparticles of the second phase can be applied directly to the first phase. It can be carried out for a deposition from a gas phase or from a liquid phase. Alternatively, homogeneous mixing of first and second phase particles is possible. In a further process step S2.2, the step S2. lb of depositing the nano particle ¬ follows the nanoparticles, the second phase is changed into a phase having a high saturation magnetization, in particular chemically, for example by reduction. By means of step S2.2, a functionalization of the nanoparticles from second phase to soft magnetic phase takes place, wherein an induction of an intended magnetic exchange coupling in accordance with step S2.2. can be performed in Fig. 1. Steps S2. lb and S2.2 form an overall step S2 and are thus sub-steps or substeps.
Ein beschichteter hartmagnetischer Kern kann hier gemäß dem Schritt S2.2 mittels Reduktion unter Einwirkung von Wasser- stoffgas bei erhöhten Temperaturen oder in einem Wasserstoffplasma oder mittels Reduktion in Lösung mittels eines Reduktionsmittels bei Normaldruck oder mittels Reduktion in Lösung mittels eines Reduktionsmittels bei hohem Druck und Tempera- turen insbesondere in einem Autoklaven mit einer weichmagne¬ tischen Schale geschaffen werden. A coated hard magnetic core can here according to the step S2.2 by means of reduction under the action of water be created at elevated temperatures or in a hydrogen plasma or by reduction in solution by means of a reducing agent at atmospheric pressure or by reduction in solution by means of a reducing agent at high pressure and temperatures, in particular in an autoclave with a weichmagne ¬ tables shell.
Hierdurch entsteht ein Kern-Schale Nanopartikel mit hartmag¬ netischem Kern und weichmagnetischer Schale, das dem Prinzip der magnetischen Austauschkopplung folgt. Die Ausdehnung der Schale ist dabei auf 40 nm beziehungsweise die halbe Bloch- Wand-Stärke der harten Phase beschränkt. Anschließend wird das Kern-Schale Nanopartikel durch eine mittels Abscheiden erzeugte Schutzhülle aus beispielsweise Kohlenstoff, This results in a core-shell nanoparticle with hartmag ¬ genetic core and soft magnetic shell, which follows the principle of magnetic exchange coupling. The expansion of the shell is limited to 40 nm or half the Bloch wall thickness of the hard phase. Subsequently, the core-shell nanoparticle is formed by a protective sheath made of, for example, carbon,
Siliziumdioxid oder eine oxidische Passivierungsschicht in einem dritten Schritt S3 gegen Korrosion geschützt und mit einem ersten Korrosionsschutz KS1 umfasst. Dies bildet einen jeweiligen nanoskaligen Magnetbaustein zur Weiterverarbeitung zu einem Permanentmagnetkörper P. Silicon dioxide or an oxide passivation layer in a third step S3 protected against corrosion and comprising a first corrosion protection KS1. This forms a respective nanoscale magnetic component for further processing into a permanent magnet body P.
In diesem dritten Ausführungsbeispiel kann die Beschichtung eines geeigneten hartmagnetischen Kernmaterials in Form einer Abscheidung beziehungsweise eines Aufwachsens von Nanoparti- keln einer zweiten Phase erfolgen. Alternativ kann die Be- Schichtung durch eine homogene Mischung von Nanopartikeln der ersten hartmagnetischen Phase und der zweiten Phase erfolgen. Die Durchmesser der Partikel der zweiten Phase ist dabei be¬ schränkt auf weniger als 40 nm, besser weniger als 20 nm beziehungsweise der halben Bloch-Wand-Stärke der hartmagneti- sehen Phase. Bei der Auswahl der zweiten Phase ist darauf zu achten, dass diese ohne die Ausbildung von Zwischenschichten auf die Kernphase aufwächst. Des Weiteren muss eine Phasenum¬ wandlung in eine weichmagnetische Phase mit hoher Sättigungs¬ magnetisierung möglich sein, ohne dass die erste Phase hier- durch zerstört wird. Ebenso kann ein Versintern durch dieIn this third exemplary embodiment, the coating of a suitable hard magnetic core material can take place in the form of deposition or growth of nanoparticles of a second phase. Alternatively, the coating can be carried out by a homogeneous mixture of nanoparticles of the first hard magnetic phase and the second phase. The diameters of the particles of the second phase is limited to be ¬ less than 40 nm, more preferably less than 20 nm and the half-thickness of the Bloch-wall hartmagneti- see phase. In the selection of the second phase, care must be taken that it grows up without the formation of intermediate layers on the core phase. Furthermore, should a Phasenum ¬ transformation into a soft magnetic phase with high saturation magnetization ¬ be possible without the first phase is here- destroyed. Likewise, a Versintern by the
Einstellung der Parameter unterbunden werden. Weiterhin ist darauf zu achten, dass eine magnetische Austauschkopplung zwischen der ersten Phase und der umgewandelten zweiten Phase erreicht wird, die zu einem einphasigen Setting the parameters can be prevented. Furthermore, care must be taken that a magnetic exchange coupling between the first phase and the converted second phase is achieved, leading to a single-phase
Ummagnetisierungsverhalten führt und somit eine homogene Ro¬ tation bei hohen Koerzitivfeidern begünstigt. Erfindungsgemäß besonders geeignet als zweite Phase sind Eisen- und Cobalt- Oxide oder -Hydroxide beziehungsweise Partikel mit einem Ei¬ sen- oder Cobalt-Kern und einer Oxidhülle, da diese bei Temperaturen zwischen 300 °C und 500 °C in einer Wasserstoffat- mosphäre zu weichmagnetischen Fe, Co beziehungsweise FeCo mit hoher Sättigungsmagnetisierung reduziert werden können. Dabei handelt es sich um einen Temperaturbereich, in dem hartmagnetische Phasen, wie s-Fe203 und Hartferrite, beispielsweiseRemagnetization behavior leads and thus favors a homogeneous Ro ¬ tion at high Koerzitivfeidern. According to the invention particularly suitable as the second phase are iron and cobalt oxides or hydroxides or particles with an egg ¬ transmitter or cobalt oxide shell and a core, as this gas atmosphere at temperatures between 300 ° C and 500 ° C in a Wasserstoffat- to soft magnetic Fe, Co or FeCo can be reduced with high saturation magnetization. This is a temperature range in which hard magnetic phases, such as s-Fe203 and hard ferrites, for example
Strontiumhexaferrit und Bariumhexaferrit , teilweise stabil sind. Die verwendeten Zwischenphasen sind wesentlich einfacher zu synthetisieren beziehungsweise den auf den Kern- Nanopartikeln abzuscheiden als die weichmagnetischen Zielphasen . Strontium hexaferrite and barium hexaferrite, some are stable. The intermediate phases used are much easier to synthesize or to deposit on the core nanoparticles than the soft magnetic target phases.
Ebenso geeignet als zweite Phase sind damit Nanopartikel mit einem Kern aus Fe, Co oder FeCo und einer Hülle des entspre- chenden Oxids. Durch eine reduktive Behandlung, beispielswei¬ se in einer Wasserstoffatmosphäre bei erhöhter Temperatur kann die Hülle vollständig in das weichmagnetische Metall um¬ gewandelt werden. Werden die Kern-Nanopartikel der ersten Phase und Nanopartikel der zweiten Phase getrennt voneinander synthetisiert, muss eine homogene Mischung der beiden Phasen erzeugt werden. Hierzu eignen sich mechanische Verfahren, beispielsweise in einem sogenannten Speed Mixer, die Mischung mittels Ultraschall oder in Flüssigkeit mit einem Rotations¬ verdampfer . Also suitable as the second phase are nanoparticles with a core of Fe, Co or FeCo and a shell of the corresponding oxide. By a reductive treatment, beispielswei ¬ se in a hydrogen atmosphere at elevated temperature, the shell can be completely converted into the soft magnetic metal ¬ . If the core nanoparticles of the first phase and nanoparticles of the second phase are synthesized separately, a homogeneous mixture of the two phases must be generated. For this purpose, mechanical methods, for example in a so-called speed mixer, the mixture by means of ultrasound or in liquid with a rotary ¬ evaporator are suitable.
Figur 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens. Anschließend zu den, in den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Schritten Sl, S2 und S3, zeigt Figur 4 weitere Schritte der Verwendung der Magnetbausteine. Bei- spielsweise werden in dem dritten Schritt S3 die Kern-Schale Nanopartikel aus dem Verfahren gemäß Figur 1, 2 und 3 mit ei¬ ner Schutzhülle, beispielsweise aus selbstorganisierten Mono- lagen, die als „seif-assembilng monolayers oder SAM" bezeich- net werden, aus Kohlenstoff oder Siliziumdioxid oder als eine passivierende Oxidschicht, umgeben, die jeweils als ein ers¬ ter Korrosionsschutz KSl vor Korrosion schützt und die Agglomeration der nanoskaligen Magnetbausteine vermindert bezie- hungsweise verhindert. Die Magnetbausteine können weiterfüh¬ rend in einem Kraftfeld, das insbesondere magnetisch ist, in einem vierten Schritt S4 orientiert und in einem Figure 4 shows a fourth embodiment of an OF INVENTION ¬ to the invention method. Subsequent to the steps S1, S2 and S3 described in FIGS. 1 to 3, FIG. 4 shows further steps of the use of the magnetic components. Examples of play, the core-shell lying in the third step S3 nanoparticles of the method according to figure 1, 2 and 3 with egg ¬ ner protective sheath, for example of self-assembled mono-, as "seif-assembilng monolayers or SAM" designated are net, made of carbon or silicon dioxide or as a passivating oxide layer surrounded, each protects as a ers ¬ ter corrosion protection KSl from corrosion and reduces or prevents the agglomeration of the nanoscale magnetic modules. The magnetic blocks can weiterfüh ¬ rend in a force field, which in particular is magnetically oriented in a fourth step S4 and in a
Formbringschritt S5 zu einem makroskopischen Permanentmagne¬ ten P zusammengeführt oder verdichtet werden. Dies kann bei- spielsweise mittels einer Matrix M, insbesondere mittels ei¬ ner Kunststoffbindung in Form einer Polymermatrix PM erfolgen. Alternativ oder kumulativ kann die Bindung der orientierten Magnetbausteine mittels einer Verschmelzung der jeweiligen Schutzhüllen des ersten Korrosionsschutzes KSl un- tereinander erfolgen. Im alternativen Fall wird vorteilhaft ein höherer Füllgrad an ferromagnetischen Kern-Schale Nano- partikeln realisiert, der sich in einer höheren Sättigungsmagnetisierung und einer höheren Remanenz auswirkt und somit die Dauer und magnetische Performance eines erzeugten Hoch- leistungspermanentmagneten P weiter steigert. Formbringschritt S5 are merged or compacted to a macroscopic Permanentmagne ¬ th P. This can be done in the form of a polymer matrix PM examples play by means of a matrix M, in particular by means ei ¬ ner plastic bond. Alternatively or cumulatively, the bonding of the oriented magnetic components can take place by means of a fusion of the respective protective sheaths of the first corrosion protection KS1 one after the other. In the alternative case, a higher degree of filling of ferromagnetic core-shell nanoparticles is advantageously realized, which has a higher saturation magnetization and a higher remanence and thus further increases the duration and magnetic performance of a generated high-performance permanent magnet P.
Figur 4 zeigt den Übergang vom nanoskaligen Magnetbausteinen, die nach einem der Verfahren gemäß Figur 1 bis 3 bereitgestellt worden sind, weiter zum Permanentmagneten P. Die FIG. 4 shows the transition from the nanoscale magnetic components, which have been provided by one of the methods according to FIGS. 1 to 3, to the permanent magnet P. Die
Hauptschritte sind dabei das Mischen mit einer Matrix M, wo¬ bei grundsätzlich der in dem dritten Schritt S3 erzeugte erste Korrosionsschutz KSl der jeweiligen Nanopartikel und Main steps are mixing with a matrix M, where ¬ at basically the first anticorrosive KSL of the respective nanoparticles produced in the third step S3, and
Polymermatrizen PM alternativ oder kumulativ verwendet werden können. Es folgt mit einem vierten Schritt S4 des Orientie- rens und eines fünften Schritts S5 des Formgebens ein weite¬ rer Herstellungsschritt, wobei S4 und S5 ebenso gleichzeitig oder mit umgekehrter Reihenfolge ausführbar sind. Dem folgen abschließend ein Aushärten der Matrix M, die insbesondere ei¬ ner Polymermatrix PM und/oder aus dem ersten Korrosionsschutz KSl gebildet werden kann, sowie abschließend die Bereitstel¬ lung des matrixgebundenen Permanentmagneten P, der hier auf einen zusätzlichen zweiten Korrosionsschutz KS2 auf der Polymer matrices PM can be used alternatively or cumulatively. This is followed by a fourth step S4 the orientation Rens and a fifth step S5 of shaping a wide ¬ rer manufacturing step, wherein S4 and S5 are executed as simultaneously or in reverse order. This is followed by final curing of the matrix M, in particular egg ¬ ner polymer matrix PM and / or from the first corrosion protection KSL can be formed, and finally the READY ¬ development of matrix-bonded permanent magnets P, which here has an additional second anticorrosive KS2 on the
Grundlage einer zusätzlichen Umhüllung des gesamten Perma- nentmagneten P verzichten kann. Grundsätzlich ist jedoch zusätzlich ebenso der zweite Korrosionsschutz KS2 in Form einer weiteren Umhüllung des gesamten Permanentmagneten P zur weiteren Verbesserung des gesamten Korrosionsschutzes aus KS1 und/oder Polymermatrix PM aufbringbar. Basis of an additional wrapping of the entire perma- magnet P can do without. In principle, however, the second corrosion protection KS2 in the form of a further coating of the entire permanent magnet P can additionally be applied in order to further improve the overall corrosion protection from KS1 and / or polymer matrix PM.
Figur 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens zur Weiterführung der erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Figuren 1 bis 3. Gemäß dieser Ausführung kann der höchste Füllgrad und somit die höchste Performance in einem Permanentmagneten P aus Kern-Schale Nanopartikeln erreicht werden, wenn die Umwandlung der zweiten Phase, insbesondere im Schritt S2.2, in Verbindung mit einem Sinterpro- zess, insbesondere in Verbindung mit dem vierten Schritt S4 des Orientierens und/oder des fünften Schritts S5 des Formge¬ bens beziehungsweise des In-Form-Bringens beziehungsweise Kompaktierens, durchgeführt wird. Hierzu wird wie gemäß den Ausführungen gemäß den Figuren 1, 2 oder 3 ein hartmagnetisches Kern-Nanopartikel mit einer zweiten Phase vollständig oder teilweise beschichtet beziehungsweise Nanopartikel einer zweiten Phase auf den Kern-Nanopartikel direkt aufgebracht. Alternativ ist eine homogene Mischung von Nanopartikeln erster und zweiter Phase möglich, wobei ein direkter Kontakt zwischen Partikeln erster und zweiter Phase geschaffen wird. Hierdurch entsteht ein Kern-Schale Nanopartikel mit hartmag¬ netischem Kern und einer Schale aus einer zweiten Phase. Die Dicke der zweiten Phase ist dabei auf weniger als 20 nm be¬ ziehungsweise die halbe Bloch-Wand-Stärke beschränkt. Ein Schritt S3 des Abscheidens einer Schutzhülle als ein erster Korrosionsschutz KS1 kann hier ausgelassen worden sein. Eine gewisse Menge der Kern-Schale Nanopartikel wird magnetisch in einem vierten Schritt S4 orientiert und insbesondere in einem fünften Schritt S5 in eine endformnahe Geometrie vorverdich¬ tet. Anschließend wird die vorverdichtete Struktur einer che- mischen Reaktion, beispielsweise einer Reduktion in einerFigure 5 shows a fifth embodiment of an OF INVENTION ¬ to the invention the method for continuing the process of the invention according figures 1 to 3. According to this embodiment, the highest degree of filling and thus the highest performance in a permanent magnet P can be obtained from core-shell nanoparticles when the conversion of the second phase, in particular in step S2.2, in conjunction with a sintering process, in particular in conjunction with the fourth step S4 of orienting and / or the fifth step S5 of the Formge ¬ bens or the In-form-Bringens or Kompaktierens performed becomes. For this purpose, as in the embodiments according to FIGS. 1, 2 or 3, a hard magnetic core nanoparticle is completely or partially coated with a second phase or nanoparticles of a second phase are applied directly to the core nanoparticle. Alternatively, a homogeneous mixture of first and second phase nanoparticles is possible, providing direct contact between first and second phase particles. This results in a core-shell nanoparticle with hartmag ¬ genetic core and a shell of a second phase. The thickness of the second phase is limited to be ¬ relationship as less than 20 nm half the Bloch-wall-thickness. A step S3 of depositing a protective sheath as a first anti-corrosion protection KS1 may have been omitted here. A certain amount of the core-shell nanoparticles is magnetically oriented in a fourth step S4, and in particular in a fifth step S5 into a near net shape geometry vorverdich ¬ tet. Subsequently, the pre-compressed structure of a chemical reaction, for example, a reduction in a
Wasserstoffatmosphäre unter Temperatur von 250 °C bis 500 °C, unterzogen. Es erfolgt eine Funktionalisierung, wobei die zweite Phase in eine weichmagnetische Phase ZP mit hoher spontaner Magnetisierung umgewandelt wird, sodass eine magne¬ tische Austauschkopplung zwischen der ersten Phase und der umgewandelten zweiten Phase erreicht wird, die zu einem einphasigen Ummagnetisierungsverhalten führt und somit eine ho- mogene Rotation bei hohen Koerzitivfeidern begünstigt. Zusätzlich zur magnetischen Funktion übernimmt die zweite Phase ZP hier ebenso die Funkton der Bindung der einzelnen Nanopar- tikel, wodurch die Beigabe von zusätzlichem Material als Mat¬ rix M zur Bindung der einzelnen Nanopartikel vermieden wird, welches die Volumenmagnetisierung des erzeugten Permanentmagneten P reduzieren würde. Zudem wird ein geringeres Volumen an Material für die Schutzhülle als zweiter Korrosionsschutz KS2 gegen Korrosion benötigt. Figur 5 zeigt die Schritte von der Vorstufe des Magnetbau¬ steins bis zum Permanentmagneten P. Dabei umfassen die Hauptschritte ein Orientieren mit einem vierten Schritt S4 und ein Formgeben mit einem fünften Schritt S5, ein Funktionalisieren und Binden, insbesondere mittels der zweiten Phase ZP, und das Erzeugen eines Schutzes gegen Korrosion in Form des zweiten Korrosionsschutzes KS2 als eine Gesamtumhüllung des Per¬ manentmagneten P. Hydrogen atmosphere under temperature of 250 ° C to 500 ° C, subjected. There is a functionalization, wherein the second phase in a soft magnetic phase ZP with high spontaneous magnetization is converted, so that a magnetic ¬ exchange exchange coupling between the first phase and the converted second phase is achieved, which leads to a single-phase Ummagnetisierungsverhalten and thus favors a homogeneous rotation at high Koerzitivfeidern. In addition to the magnetic function, the second phase ZP assumes here also the Funkton the binding of the individual nanoparticles, whereby the addition of additional material is avoided as Mat ¬ rix M for binding of the individual nanoparticles, which would reduce the volume of magnetization of the permanent magnet P generated. In addition, a lower volume of material for the protective cover than second corrosion protection KS2 against corrosion is needed. Figure 5 shows the steps of the precursor of the Magnetbau ¬ steins to the permanent magnet P. The main steps include orienting with a fourth step S4 and a molding with a fifth step S5, a functionalizing and bonding, in particular by means of the second phase ZP, and generating a protection against corrosion in the form of the second corrosion protection KS2 as a total enclosure of the Per ¬ manentmagneten P.
Die mit Figur 5 dargestellte Phasenumwandlung und Bindung er- folgt in einer entsprechend reaktiven Atmosphäre, die eineThe phase transformation and bonding shown in FIG. 5 take place in a correspondingly reactive atmosphere, which is a
Umwandlung der zweiten Phase in die Zielphase ermöglicht. Zu¬ gleich kann Druck angelegt werden. Dieser Prozess kann bevorzugt mittels Heißpressen, stromgestützten Methoden, wie es beispielsweise das Spark Plasma Sintern ist, oder über Mikro- wellen aktiviert erfolgen. Conversion of the second phase in the target phase allows. ¬ to the same pressure can be applied. This process may preferably take place by means of hot pressing, current-assisted methods, such as spark plasma sintering, or activated by microwaves.
[1] Kneller und Harwig, 1991, IEEE Transaction on Magnetics, 27 (4), 3588 (1991); [1] Kneller and Harwig, 1991, IEEE Transaction on Magnetics, 27 (4), 3588 (1991);
[2] Sun et al . , Nature 420, 395 (2002)). [2] Sun et al. , Nature 420, 395 (2002)).

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Permanentmagneten, insbesondere Hochleistungspermanentmagneten (P) , mit einer Nano- struktur, mit den Schritten: 1. A process for producing a permanent magnet, in particular high-performance permanent magnet (P), with a nanostructure, comprising the steps:
- Erzeugen (Sl) von aus einer hartmagnetischen ersten Phase bestehenden Nanopartikeln;  - generating (Sl) nanoparticles consisting of a hard magnetic first phase;
- Erzeugen (S2) einer weichmagnetischen zweiten Phase zumindest teilweise um die erste Phase herum zum Ausbilden von Kern-Schale Nanopartikeln,  Generating (S2) a soft magnetic second phase at least partially around the first phase to form core-shell nanoparticles,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Erzeugen (Sl) der hartmagnetischen ersten Phase vor und getrennt zu dem Erzeugen (S2) der weichmagnetischen zweiten Phase ausgeführt wird, sowie ein Ausrichten (S4) und ein in Form Bringen (S5) der Nanopartikel vor, nach oder gleichzei¬ tig mit dem Erzeugen (S2) der weichmagnetischen zweiten Phase, ausgeführt wird. generating (Sl) of the hard magnetic first phase and separately to the generating (S2) is carried out the soft-magnetic second phase, and aligning (S4) and in the form of bringing (S5) of the nanoparticles before, after or gleichzei ¬ tig with the Generating (S2) of the soft magnetic second phase is performed.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen (Sl, S2) der hartmagnetischen ersten Phase und der weichmagnetischen zweiten Phase bei zueinander unterschiedlichen Temperaturbereichen und/oder Umgebungsgasen und/oder Umgebungsdrücken und/oder Reaktionsdauern ausgeführt werden . 2. The method according to claim 1, characterized in that the generating (Sl, S2) of the hard magnetic first phase and the soft magnetic second phase at mutually different temperature ranges and / or ambient gases and / or ambient pressures and / or reaction times are performed.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erzeugen (S2) der weichmagnetischen zweiten Phase ein Korrosionsschützen der Kern-Schale Nanopartikel mittels Erzeugen (S3) eines ersten Korrosionsschutzes (KS1) als eine jeweilige, insbesondere aus selbstorganisierten Mo- nolagen, Kohlenstoff oder Siliziumdioxid erzeugte, Schutzhül¬ le oder als eine jeweilige passivierende Oxidschicht ausge¬ führt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen (S2) der weichmagentischen zweiten Phase mittels Umwandeins (S2.2) einer jeweiligen Oberflächen- Schicht der Nanopartikel in eine weichmagnetische zweite Pha¬ se ausgeführt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after generating (S2) the soft magnetic second phase, a corrosion protection of the core-shell nanoparticles by generating (S3) a first corrosion protection (KS1) as a respective, in particular self-organized Mo nolages, carbon or silicon dioxide produced Schutzhül ¬ le or as a respective passivating oxide layer is out ¬ leads. 4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the generating (S2) of the softening second phase by means of converting (S2.2) a respective surface Layer of nanoparticles in a soft magnetic second phase is running.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich- net, dass das Erzeugen (S2) der weichmagentischen zweiten Phase mittels 5. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized marked, that generating (S2) of the softening second phase means
- Beschichten (S2.1a) einer jeweiligen Oberfläche der aus einer hartmagnetischen ersten Phase bestehenden Nanopartikeln mit einer zweiten Phase in Form einer zumindest teilweise ge- schlossenen BeSchichtung;  Coating (S2.1a) a respective surface of the nanoparticles consisting of a hard magnetic first phase with a second phase in the form of an at least partially closed coating;
- Umwandeln (S2.2) der zweiten Phase in eine weichmagnetische zweite Phase mit einer wirksamen Sättigungsmagnetisierung ausgeführt wird. 6. Verfahren nach Anspruch 1,2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen (S2) der weichmagentischen zweiten Phase mittels  - Conversion (S2.2) of the second phase is carried out in a soft magnetic second phase with an effective saturation magnetization. 6. The method of claim 1,2, 3 or 5, characterized in that the generating (S2) of the softening second phase means
- zumindest teilweise geschlossenes Beschichten (S2.1b) einer jeweiligen Oberfläche der aus einer hartmagnetischen ersten Phase bestehenden Nanopartikel mit einer zweiten Phase in Form von Nanopartikeln;  at least partially closed coating (S2.1b) of a respective surface of the hard magnetic first phase nanoparticles having a second phase in the form of nanoparticles;
- Umwandeln (S2.2) der zweiten Phase in eine weichmagnetische zweite Phase mit einer wirksamen Sättigungsmagnetisierung ausgeführt wird.  - Conversion (S2.2) of the second phase is carried out in a soft magnetic second phase with an effective saturation magnetization.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten (S2.1.b) mittels Abscheiden oder Aufwachsen der Nanopartikel der zweiten Phase oder mittels homogenen Mischens der Nanopartikel der hartmagnetischen ersten Phase und der Nanopartikel der zweiten Phase ausgeführt wird. 7. The method according to claim 6, characterized in that the coating (S2.1.b) by means of deposition or growth of the nanoparticles of the second phase or by means of homogeneous mixing of the nanoparticles of the hard magnetic first phase and the nanoparticles of the second phase is performed.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in Form Bringen (S5) mittels Bindens in einer Matrix (M) , insbesondere der weichmagnetischen zwei- ten Phase (ZP) und/oder einer Polymermatrix (PM) , ausgeführt wird . 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the form Bring (S5) by means of bonding in a matrix (M), in particular the soft magnetic second-th phase (ZP) and / or a polymer matrix (PM) is performed ,
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das in Form Bringen (S5) mittels Bindens im ersten Korrosionsschutz (KS1) der Kern-Schale Na- nopartikel ausgeführt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims 3 to 8, characterized in that in the form Bring (S5) by means of binding in the first corrosion protection (KS1) of the core-shell nanoparticles is executed.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis10. The method according to any one of the preceding claims 1 to
9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der weichmagneti¬ schen zweiten Phase maximal 40 nm, insbesondere maximal 9, characterized in that the thickness of the weichmagneti ¬ 's second phase is at most 40 nm, in particular maximum
20 nm, oder maximal die halbe Bloch-Wand-Stärke der hartmag- netischen ersten Phase geschaffen wird.  20 nm, or at most half the Bloch wall thickness of the hard magnetic first phase is created.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis11. The method according to any one of the preceding claims 1 to
10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schaffen eines in Form gebrachten Permanentmagneten (P) , dieser mittels Erzeu- gen (S6) eines den Permanentmagneten (P) umgebenden zweiten Korrosionsschutzes (KS2), des als eine Schutzhülle oder 10, characterized in that after the creation of a shaped permanent magnet (P), this by means of generating (S6) of the permanent magnet (P) surrounding the second corrosion protection (KS2), as a protective cover or
Schutzschicht, insbesondere eine Polymerschicht, oder als ei¬ ne passivierende Oxidschicht geschaffen wird. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bisProtective layer, in particular a polymer layer, or as ei ¬ ne passivating oxide layer is created. 12. The method according to any one of the preceding claims 1 to
11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel der ersten hartmagnetischen Phase als elongiert erzeugt sind. 11, characterized in that the nanoparticles of the first hard magnetic phase are generated as elongated.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Umwandeln (S2.2) in die weichmagnetische zweite Phase in einem Temperaturbereich von 250 °C, insbesondere 300 °C, bis 500 °C, in einer inerten oder reduktiven Atmosphäre, insbesondere in einer Wasserstoffatmosphäre, ausgeführt wird. 13. The method according to any one of the preceding claims 4 to 12, characterized in that the converting (S2.2) in the soft magnetic second phase in a temperature range of 250 ° C, in particular 300 ° C, to 500 ° C, in an inert or reductive atmosphere, in particular in a hydrogen atmosphere, is performed.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Umwandeln (S2.2) in Vakuum oder in einem Wasserstoff-Gasgemisch oder einem Wasserstoffplasma ausgeführt wird. 14. The method according to any one of the preceding claims 13, characterized in that the converting (S2.2) is carried out in vacuum or in a hydrogen-gas mixture or a hydrogen plasma.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reduktion in flüssiger Phase mittels eines Re- duktionsmittels , insbesondere Hydrazin oder Natriumborhydrid, bei Normaldruck ausgeführt wird. 15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that a reduction in the liquid phase by means of a Re- is carried out at atmospheric pressure, in particular hydrazine or sodium borohydride.
16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich- net, dass eine Reduktion in flüssiger Phase mittels eines Re¬ duktionsmittels, insbesondere Hydrazin oder Natriumborhydrid, unter Überdruck in einem Autoklaven ausgeführt wird. 16. The method according to claim 13 or 14, characterized marked, that a reduction in the liquid phase by means of a Re ¬ duktionsmittels, in particular hydrazine or sodium borohydride, is carried out under pressure in an autoclave.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die hartmagnetische erste Phase ε- Fe2Ü3 oder Hartferrite, insbesondere Strontiumhexaferrit und/oder Bariumhexaferrit aufweist. 17. The method according to any one of the preceding claims, character- ized in that the hard magnetic first phase ε- Fe2Ü3 or hard ferrites, in particular strontium hexaferrite and / or barium hexaferrite has.
18. Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Phase Eisen- und/oder Cobalt-Oxide und -Hydroxide und die weichmagnetische zweite Phase weichmagnetisches Eisen, Cobalt oder Eisen-Cobalt auf¬ weist. 19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Phase und die weichmagnetische zweite Phase Nanopartikel mit einem Eisen¬ oder Cobalt-Kern und einer Oxidhülle aufweist. 20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis18. The method of any preceding claim 5 to 17, characterized in that the second phase of iron and / or cobalt oxides and hydroxides, and the second soft magnetic phase has soft magnetic iron, cobalt or iron-cobalt on ¬. 19. A method according to any one of the preceding claims 6 or 7, characterized in that the second phase and the soft magnetic second phase nanoparticle has a ¬ iron or cobalt oxide shell and a core. 20. The method according to any one of the preceding claims 5 to
19. dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichten (S4) und das in Form Bringen (S5) der Nanopartikel nach dem Beschichten (S2.1a; S21.b) und vor dem Umwandeln (S2.2) der zweiten Phase in die weichmagnetische zweite Phase ausgeführt wird. 19, characterized in that aligning (S4) and forming (S5) the nanoparticles after coating (S2.1a; S21.b) and before converting (S2.2) the second phase into the soft magnetic second phase is performed.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichten (S4) und das in Form Bringen (S5) der Nanopartikel während des Umwandeins (S2.2) der zweiten Phase in die weichmagnetische zweite Phase ausgeführt wird. 21. The method according to any one of the preceding claims 5 to 19, characterized in that the aligning (S4) and the bringing in (S5) of the nanoparticles during the conversion (S2.2) of the second phase is carried out in the soft magnetic second phase.
22. Anisotroper Permanentmagnet (P) , insbesondere Hochleis¬ tungspermanentmagnet, mit einer Nanostruktur, aufweisend aus¬ gerichtete und in Form gebrachte Kern-Schale Nanopartikel mit einer hartmagnetischen erste Phase und einer weichmagne- tischen zweiten Phase, die zumindest teilweise um die erste Phase herum ausgebildet wurde, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen (Sl) der hartmagnetischen ersten Phase vor und getrennt zu dem Erzeugen (S2) der weichmagnetischen zweite Phase ausgeführt wurde. 22. An anisotropic permanent magnet (P), in particular high Leis ¬ tung permanent magnet, with a nanostructure, comprising directed from ¬ and marketed in the form of core-shell nanoparticles with a magnetically hard first phase and a weichmagne- tables second phase, which at least partially around the first phase has been formed, characterized in that the generating (Sl) of the hard magnetic first phase before and separately to the generation (S2) of the soft magnetic second phase has been performed.
23. Anisotroper Permanentmagnet (P) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kern-Schale Nanopartikel mit einem ersten Korrosionsschutz (KS1) in Form einer jeweiligen, insbesondere aus selbstorganisierten Monolagen, Kohlenstoff oder Siliziumdioxid erzeugte Schutzhülle oder einer jeweiligen passivierenden Oxidschicht umfasst sind. 23. An anisotropic permanent magnet (P) according to claim 22, characterized in that the core-shell nanoparticles with a first corrosion protection (KS1) in the form of a respective, in particular self-assembled monolayers, carbon or silicon dioxide generated protective cover or a respective passivating oxide layer are included.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kern-Schale Nanopartikel in einer Matrix (M) , insbesondere der weichmagnetischen zweiten Phase (ZP) und/oder einer Polymermatrix (PM) , eingebunden sind . 24. The method according to any one of the preceding claims 22 or 23, characterized in that the core-shell nanoparticles in a matrix (M), in particular the soft magnetic second phase (ZP) and / or a polymer matrix (PM), are involved.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Kern-Schale Nanopartikel im ersten Korrosionsschutz (KS1) der Kern-Schale Nanopartikel eingebunden sind. 25. The method according to any one of the preceding claims 22 to 24, characterized in that the core-shell nanoparticles in the first corrosion protection (KS1) of the core-shell nanoparticles are involved.
26. Anisotroper Permanentmagnet (P) nach einem der vorherge- henden Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die26. An anisotropic permanent magnet (P) according to one of the preceding claims 22 to 25, characterized in that the
Dicke der weichmagnetischen zweiten Phase maximal 40nm, insbesondere maximal 20 nm, oder maximal die halbe Bloch-Wand- Stärke der hartmagnetischen ersten Phase ist. 27. Anisotroper Permanentmagnet (P) nach einem der vorherge¬ henden Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (P) von einem zweiten Korrosionsschutz (KS2), der in Form einer Schutzhülle oder Schutzschicht, insbesonde- re einer Polymerschicht, oder als eine passivierende Oxid¬ schicht geschaffen wurde, umfasst ist. Thickness of the soft magnetic second phase is a maximum of 40 nm, in particular a maximum of 20 nm, or a maximum of half the Bloch wall thickness of the hard magnetic first phase. 27. Anisotropic permanent magnet (P) according to one of vorherge ¬ existing claims 22 to 26, characterized in that the permanent magnet (P) of a second corrosion protection (KS2), in the form of a protective cover or protective layer, in particular a polymer layer, or was created as a passivating oxide ¬ layer comprises is.
28. Anisotroper Permanentmagnet (P) nach einem der vorherge- henden Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel der hartmagnetischen ersten Phase elongiert sind . 28. An anisotropic permanent magnet (P) according to any one of the preceding claims 22 to 27, characterized in that the nanoparticles of the hard magnetic first phase are elongated.
29. Anisotroper Permanentmagnet (P) nach einem der vorherge- henden Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die hartmagnetische erste Phase s-Fe203, oder Hartferrite, insbe¬ sondere Strontiumhexaferrit und/oder Bariumhexaferrit auf¬ weist. 30. Anisotroper Permanentmagnet (P) nach einem der vorherge¬ henden Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die weichmagnetische zweite Phase weichmagnetisches Eisen, Cobalt oder Eisen-Cobalt , insbesondere weichmagnetische Nanopartikel mit einem Eisen- oder Cobalt-Kern und einer Oxidhülle auf- weist. 29. An anisotropic permanent magnet (P) according to one of vorherge- Henden claims 22 to 28, characterized in that the hard magnetic phase first s-Fe203, or hard ferrites, in particular ¬ sondere strontium and / or barium hexaferrite has ¬. 30. Anisotropic permanent magnet (P) according to one of vorherge ¬ existing claims 22 to 29, characterized in that the soft magnetic second phase soft magnetic iron, cobalt or iron-cobalt, in particular soft magnetic nanoparticles with an iron or cobalt core and an oxide shell on - points.
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