CH311869A

CH311869A - Verfahren zur Herstellung einer Dauermagnetlegierung.

Info

Publication number: CH311869A
Authority: CH
Inventors: Frehn Fritz
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke Ag
Priority date: 1951-08-06
Filing date: 1952-07-16
Publication date: 1955-12-15

Description


  Verfahren     zur    Herstellung einer     Dauermagnetlegierung.       Es ist bekannt,     Dauermagnetlegierungen     herzustellen durch eine Kombination der  Legierungselemente Nickel, Aluminium und  Eisen. Diese Legierungen können gegebenen  falls noch Kobalt     enthalten    und ausserdem  einzeln oder gemeinsam Kupfer; Titan, Sili  zium,     Tantal    und     Niob.    Solche bekannte Le  gierungen, deren     dauermagnetische    Eigen  schaften durch.     Aushärtung    erzielt werden,  haben z. B.

   Gehalte von       5-40        %        Nickel,          3-.20        %        Aluminium,     gegebenenfalls       bis        40        %        Kobalt,           20    0/0 Kupfer,    10 0/0 Titan,    3 0/a     Silizium,     5     %        Tantal/Niob,        einzeln     oder gemeinsam,  Rest     Eisen     mit den üblichen Verunreinigungen.

    Legierungen dieser     Art    werden unter  anderem dadurch hergestellt, dass die     metalli-          schen        Bestandteile        in    Pulverform miteinan  der gemischt zu Formkörpern gepresst und  alsdann     gesintert    werden. Hierbei     können    die       Legierungselemente    auch in Form von     Vör-          legierungen,    die beispielsweise zwei oder meh  rere     Komponenten;    der     endgültigen    Legierung  enthalten, dem Pulveransatz zugesetzt werden.

      Die Herstellung der     Legierungen    auf dem       Sinterwege    gewährleistet im allgemeinen die  Erzielung von dauermagnetischen Werten,  die denjenigen der auf dem     Gusswege    erzeug  ten Legierungen entsprechen,     obwohl    auch  Abweichungen     von    dieser Regel bekannt sind.  



  Erfindungsgemäss     ist    nun     das    Verfahren  zur Herstellung     enner    gesinterten,     aushärt-          baren        Dauermagnetlegierimg,    welche minde  stens die Legierungsmetalle Eisen, Nickel und  Aluminium enthält, dadurch     gekennzeichnet,     dass dein     Ausgangspulver    Bor zugesetzt wird.  



  In der     Dauermagnetlegierung    können fer  ner weitere Legierungselemente wie Kobalt,  Kupfer, Silizium, Titan,     Tantal    und     Niob    an  wesend sein.  



  Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung  kann     das    Bor     in        Form    einer gepulverten       Legierung    dem     Ansatz    beigemischt werden.  Vorzugsweise wird     die,    Form des     Ferrobör        ge-          wählt,        wobei        sich        ein        Ferrobor        mit        2-50        %     Bor als     zweckmässig        erwiesen    hat.  



  Zwei hervorragend geeignete     Ferrolegie-          rungen        sind        z.        B.        Ferrobor        mit        etwa        16        %     Bor     und        Ferrobor    mit etwa 40/9 Bor, wobei  es nicht schadet, wenn     ausser    Bor noch eine       gewisse    Menge     Aluminium,        beispielsweise    etwa  4 0/a, und     Silizium.,

          beispielsweise    etwa 20/a,  in der     Vorlegerung    enthalten ist.  



  Die dem     Ansatz    zugegebene     Bormenge    be  trägt zweckmässig     zwischen    0,001 und 5 0/0,      und zwar berechnet auf die Gesamtmenge der  im     Ansatz    vorliegenden Stoffe. Besonders  zweckmässig ist     es,    mit geringen     Borgehalten     zu arbeiten, und zwar solchen, die zwischen  0,001 und 10/0 liegen. Dabei     wählt    man vor  zugsweise Gehalte in den Grenzen von 0,01 bis       0,150/0.     



  Diese Massnahmen führen zu einer     Steige-          rung    der dauermagnetischen     Werte    in dem  Sinne, dass die     Remanenzwerte    verglichen mit       Legierungen,        deren    Ansatz nicht mit einem       Borzusatz    versehen wurde, erhöht     sind,        und     dass die     Entm@agnetisierungskurve    eine stär  kere Ausbauchung     erfährt,    so dass das Ener  gieprodukt     (BH)m",

          stark        anwächst.    Es er  geben sich auf diese Weise     @BH)",;"        ZVerte;          die        um        mindestens        25-30        %,        vorzugsweise     Jedoch um 50 0/a und mehr höher liegen als die       (BH)"""-Werte    von solchen     Legierungen,    die  ohne einen     Borzusatz    hergestellt wurden.  



       Dauermagnetlegierungen,    deren Eigen  schaften durch die Anwendung von Bor     be-          einflusst    werden können, haben vorzugsweise  folgende Zusammensetzung       5-40        %        Nickel,          3-201/o    Aluminium,  gegebenenfalls       bis        40        %        Kobalt,           20        %        Kupfer,           10        %        Titan;

         3     %        Silizium,       5     %        Tantal/Niob,        einzeln     oder gemeinsam,       0;001-        5%        Bor,     Rest Eisen  (mit den üblichen     Verunreinigungen).     In diesem Bereich liegen alle heute tech  nisch     verwendeten        Al-Ni-    und     Al-Ni-Co-Le-          gierungen,    die nunmehr durch den erfin  dungsgemäss:

   vorgeschlagenen     Borzusatz    in  ihren     magnetischen        Eigenschaften    deutlich       verbessert    werden können.    Als besonders wichtig hat sich die Legie  rungsgruppe     mit    den Grenzen       12-18        %        Nickel,     6- 9 0/a Aluminium,       20-35%        Kobalt,     2-     61/o    Kupfer,  0-     81/o    Titan,       0,001-        1%        Bor,          gegebenenfalls          0,

  01-        1,5        %        Silizium,     0,01- 1,5 %     Tantal/Niob,    einzeln  oder gemeinsam,  Rest Eisen  erwiesen. In dieser Legierungsgruppe liegen       unter    anderem auch die     bekannten    vorzugs  gerichteten     Dauermagnetlegierungen,    für die  jedoch bis jetzt genauso wie für die. zunächst       aufgeführte    umfassendere     Legierungsgruppe          einBorzusatznoch    nicht vorgeschlagen wurde.

    Die Legierungen können auch noch 0,05-3  /o,       vorzugsweise        0,5-1,5        %        Zirkonium        enthalten.     



  Als Beispiel für die technische     Wirkung     der Anwendung von Bor im Ansatz für die       sintertechnische    Herstellung von Dauermagne  ten seien folgende Legierungen einander ge  genübergestellt:  
EMI0002.0095     
  
    Legierung <SEP> I <SEP> Legierung <SEP> II
<tb>  ohne <SEP> Bor <SEP> im <SEP> Pulver- <SEP> mit <SEP> Bor <SEP> im
<tb>  ansatz <SEP> Pulveransetz
<tb>  <B>13,51/o</B> <SEP> Nickel <SEP> wie <SEP> I
<tb>  8 <SEP> <B>%</B> <SEP> Aluminium <SEP> jedoch <SEP> mit
<tb>  241/o <SEP> Kobalt <SEP> 0,02, <SEP> % <SEP> Bor.
<tb>  0,31/o <SEP> Titan
<tb>  3 <SEP> % <SEP> , <SEP> Kupfer
<tb>  0,05 <SEP> % <SEP> Silizium
<tb>  Rest <SEP> Eisen, <SEP> mit <SEP> den
<tb>  üblichen <SEP> Verunreinigungen.

         Es wurde nach der     Sinterung    und ent  sprechender     Wärmebehandlung    erreicht.:  
EMI0002.0098     
  
    mit <SEP> der <SEP> Legierung <SEP> I <SEP> mit <SEP> der <SEP> Legierung <SEP> II
<tb>  Remanenz <SEP> 10200 <SEP> Gauss <SEP> 11700 <SEP> Gauss
<tb>  Koerzitivkraft <SEP> 650 <SEP> Oersted <SEP> 605 <SEP> Oersted
<tb>  (B <SEP> H)m.

   <SEP> 3,2 <SEP> X <SEP> 106 <SEP> Gauss <SEP> X <SEP> Oersted <SEP> 4,28 <SEP> X <SEP> <B>1.06</B> <SEP> Gauss <SEP> X <SEP> Oersted         Diese magnetischen     Eigenschaften    wurden  bei beiden     Legierungen    gemessen in der       magnetischen    Vorzugsrichtung, die bei beiden  Legierungen durch die bekannte Abkühlung  im     Magnetfeld        erzielt    wurde.

   Es ist selbstver  ständlich, dass bei Legierungen, die einer Be  handlung zur     Erzeugung    einer     Vorzugsrich-          tung    der     Magnetisierung    nicht.     unterworfen     werden, die Werte bei beiden Legierungen  entsprechend niedriger liegen.  



  Als Beispiel für     eine    charakteristische Zu  sammensetzung seien     folgende    Legierungen  genannt:  
EMI0003.0013     
  
    A1 <SEP> Ni <SEP> Ti <SEP> Cu <SEP> B <SEP> Co
<tb>  1. <SEP> 11 <SEP> 21 <SEP> 1,5 <SEP> 2,5 <SEP> 0,03 <SEP>   2. <SEP> 10,5 <SEP> 21 <SEP> 0,6 <SEP> 6 <SEP> 0,02 <SEP> 9,5
<tb>  3.

   <SEP> 8 <SEP> 17 <SEP> 2,25 <SEP> 3 <SEP> 0,075 <SEP> 16       Die beiden erstgenannten Legierungen     zei-          gen        10-20         /o        und.        die        dritte        30        %        und        dar-          über    höhere Werte als entsprechend     borfreie     Legierungen.  



  Die     Legierungen    gemäss der Erfindung  können im Eisenrest noch gewisse     Verunrei-          nigungen    enthalten, die durch die verwende  ten     Ausgangswerkstoffe    in die Legierungen  hineingetragen werden. Es ist an sich     bekannt,     dass diese     Verunreinigungen    bei den Dauer       magnetlegierungen        dieser    Art     möglichst     niedrig sein sollten, obwohl es unter     gewissen     Umständen     nicht    schadet,     wenn    sie gelegent  lich auch in grösseren Mengen vorhanden  sind.

   Dies gilt     insbesondere    für     Kohlenstoff;     Mangan, Phosphor, Schwefel, Chrom, Wolf  ram,     Molybdän    und dergleichen.  



  Die üblichen     borteien        aushärtbaren          Dauermagnetlegierungen    haben bekanntlich  gewisse Eigenschaften, die ihre     Verwendung     beeinträchtigen. Insbesondere neigen die Kan  ten der hergestellten     Dauermagnetkörper     dazu,     auszubröckeln.    Dieses Ausbröckeln tritt       vornehmlich    bei der Verarbeitung dieser Kör  per zu fertigen Systemen ein, das heisst also  beispielsweise beim     Schleifen    oder aber beim  späteren Gebrauch,     wenn    die     Dauermagnete     Erschütterungen,

   Schlag- oder     Stossbeanspru-          chungen        unterworfen    werden. In vielen Fällen    ist diese mangelnde Kantenfestigkeit untrag  bar, und     es    müssen daher solche     Dauermagnet-          körper,    deren Kanten bei der mechanischen  Bearbeitung,     vornehmlich    .beim Schleifen,  ausgebröckelt sind, verworfen werden.

   Es ist  ferner ohne weiteres     ersichtlich,    dass     Dauer-          magnetkörper,    die im     Gebrauch    zur     Aus-          bröekelung    der Kanten neigen, für viele  Zwecke unbrauchbar sind, weil die ausge  bröckelten Teilchen, die selbstverständlich       dauermagnetische    Eigenschaften aufweisen,  in die     Vorichtungen    hineingeraten-können,  mit denen die     Dauermagnete        funktionell    zu  sammengebaut sind, also beispielsweise in .das  Instrumentengehäuse, in Getriebe,

   in den       Flüssigkeitsstrom    einer magnetisch zu filtern  den     Flüssigkeit    und dergleichen     mehr.    Dort       verursachen    solche Teilchen unter Umständen       erhebliche    Schäden, zumal sie an Eisengegen  ständen haften bleiben.  



  Die Legierungen gemäss der Erfindung  dagegen besitzen in hervorragendem Masse die  Eigenschaf     derKantenfestigkeit.        Siebröckeln     daher weder bei der     Herstellung    noch beim  späteren Gebrauch aus. Die Herstellung ist  wesentlich erleichtert, weil die gesinterten  Körper gegen die Bearbeitungsart, , die bei  diesen Dauermagneten die häufigste ist, näm  lich das Schleifen, praktisch     vollkommen    un  empfindlich sind.  



  Die bekannten     borfreien    Legierungen sind       ferner    ausserordentlich empfindlich gegen die       Einhaltung    einer optimalen     Sintertemperatur.     Bei diesen     Legierungen    ist es     notwendig,    die       Sintertemperatur        auf    etwa 3-6  C genau ein  zuhalten, wenn in den Erzeugnissen die       dauermagnetischen    Eigenschaften stets gleich  hohe     Werte    aufweisen sollen.  



  Dieser     Umstand    macht die Erzeugung  schwierig und hat häufige Ausfälle zur Folge,  die nicht immer für andere     untergeordnete     Zwecke     ausgenutzt    werden können. Das Ver  fahren der Herstellung der     borhaltigen    Le  gierungen lässt sich indes wesentlich verein  fachen, und zwar dadurch, dass ohne Schädi  gung der dauermagnetischen Eigenschaften  und ohne Beeinträchtigung der mechanischen  Eigenschaften, wie Kantenfestigkeit und           Schleifunempfindlichkeit,    in einem     Tempera-          turintervall    von 1300     bis        1:

  340     gesintert wer  den     kann..    Es ist     ohne    weiteres verständlich,  dass infolge der weiten Grenzen des Inter  valles einerseits der Ausschuss     schlechthin.        ver_          ringert    wird und anderseits für den Betrieb  der     Sinteröfen    eine besonders sorgfältige     Tem-          peraturüberwachung    nicht     erforderlich    ist.

Claims

PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung einer gesinter ten, aushärtbaxen Dauermagnetlegierung, wel che mindestens die Legierungsmetalle Eisen, Nickel und Aluminium enthält, dadurch ge kennzeichnet, dass dem Ausgangspulver Bor zugesetzt wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch. I, da durch gekennzeichnet, dass die Legierung als weiteres Legierungsmetall Kobalt enthält. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Legierung als weiteres Legierungsmetall Kupfer enthält.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, da;, durch gekennzeichnet., dass die Legierung als weiteres Legierungselement Silizium enthält. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Legierung als weiteres Legierungsmetall Titan enthält. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Legierung als weiteres Legierungsmetall Tantal enthält.

6. Verfahren: nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Legierung als weiteres Legierungsmetall Niob enthält. 7. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das Bor in Form einer gepuIverten Legierung dem Ausgangs pulver zugesetzt wird. - B. Verfahren nach Unteranspruch 7, da durch gekennzeichnet, dass das Bor als Ferro- bor zugesetzt wird. 9.

Verfahren nach Unteranspruch 8, da durch gekennzeichnet, dass Ferrobor mit 2 bis 50 % Bor zugesetzt wird. 10. Verfahren nach Patentanspruch I, da- durch gekennzeichnet, dass dem Pulveransatz eine Bormenge zugesetzt wird, die 0,001 bis 5 % beträgt. 11.

Verfahren nach Unteranspruch 10, da durch gekennzeichnet, dass dem Pulveransatz eine Bormenge zugesetzt wird, die 0,001-10/0 beträgt. 12. Verfahren nach Unteranspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass dem Pulveransatz eine Bormenge zugesetzt wird, die 0,01 bis 0,15 % bgträgt. 13.

Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Sinterung bei Temperaturen zwischen 1300 und 1340 vor genommen wird. - PATENTANSPRUCH II: Dauermagnetlegierung, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I. UNTERANSPRÜCHE: 14. Legierung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sie 5-40 1110 Nickel und 3-20 % Aluminium enthält. 15.

Legierung nach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass sie ausserdem bis 40 1/o Kobalt enthält. 16. Legierung nach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass sie ausserdem bis 20 % Kupfer enthält. 17. Legierung nach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass sie ausserdem bis 1.0 % Titan enthält. 18.

Legierung nach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass sie ausserdem bis 3 % Silizium enthält. 19. Legierung nach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass sie ausserdem bis 5 % Tantal enthält. 20. Legierung mach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass sie ausserdem bis 5 % Niob enthält. 21.

Legierung nach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass sie ausserdem bis 5 % Tantal und Niob zusammen enthält. 22.. Legieri-ing nach Unteranspruch 14, da durch gekennzeichnet, dass sie einen Gehalt von 0,001-5 % Bor besitzt. 23.

Legierung nach Patentanspruch 11, gekennzeichnet durch 12-18 % Nickel, 6- 9 0/0 Aluminium, 20-35 % Kobalt; 2- 6 /a Kupfer, 0,001- 10/a Bor und Rest. Eisen. 24.

Legierung nach Patentanspruch 11, gekennzeichnet durch 12-18 % Nickel, 6-<B>90/9</B> Aluminium, 20-35 % Kobalt, 2- 6 % Kupfer, bis 8 % Titan und 0,001- 10/a Bor. 25.

Legierung nach Unteranspruch 24, da durch gekennzeichnet, dass der Borgehalt 0,07.-0,15 % beträgt. 26. Legierung nach Unteranspruch 24, da durch gekennzeichnet, dass sie noch 0,01 bis 1,5 % Silizium enthält. 27.

Legierung nach Unteranspruch 24, da durch gekennzeichnet, dass sie noch 0,01 bis 1,5- % Tantal enthält. 28. Legierung nach Unteranspruch 24, da durch gekennzeichnet, dass sie noch 0,01 bis 1,5 0/ö Niob enthält. 29. Legierung nach Unteranspruch 24, da durch gekennzeichnet, dass sie noch 0,01 bis 1,5 0/ö Tantal und Niob zusammen enthält.

30. Legierung nach Unteranspruch 24, da durch gekennzeichnet, dass sie noch 0,05-3 % Zirkonium enthält. 31. Legierung nach Unteranspruch. 30, da- durch gekennzeichnet, dass sie 0,5-1,5 % Zir- konium enthält.

32. Legierung nach Unteranspruch 24, da durch gekennzeichnet, dass sie mit einer Vor- zugsrichtungder Magnetisierung versehen ist.