Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her- stellung eines gesinterten Produkts aus einer oder mehreren intermetallischen Verbindungen von M und R mit einer derartigen Zusammensetzung, dass in dem Produkt im wesentlichen die Phasen M5R oder M5R und M7R2 vorkommen, wobei M Co oder eine Kombination von Co mit einem oder mehreren der Elemente Fe, Ni und Cu darstellt, und wobei R eines oder mehrere der Elemente mit den Atomnummern 57 bis 71, Yttrium oder Thorium darstellt, welches Verfahren die nachstehenden Schritte umfasst:
Bildung eines körnigen Gemisches einer oder mehreren Verbindungen von M und R, welches Gemisch einen Gehalt an M und R aufweist, der im wesentlichen dem des endgültigen gesinterten Produkts entspricht, Pressen des Gemisches zu einem Presskörper und Sintern des Presskörpers zur Bildung eines gesinterten Produkts.
Ein derartiges Produkt liefert nach Magnetisierung einen Dauermagneten mit günstigen magnetischen Eigenschaften.
Nach den bekannten Verfahren dieser Art werden die obengenannten gesinterten Produkte nach der Sinterung abgekühlt, ohne dass dabei besondere Massnahmen getroffen werden.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die magnetischen Eigenschaften, insbesondere die Eigenkoerzitivkraft Heb eines aus einem derartigen Produkt hergestellten Magneten erheblich durch schnelle Abkühlung des gesinterten Produkts verbessert werden können.
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das gesinterte Produkt schnell mit einer mit tleren Geschwindigkeit zwischen 1000 und 5 C/sec auf eine Temperatur unterhalb 6000C abgekühlt wird.
Meistens wird auf Zimmertemperatur abgekühlt, aber dies ist nicht notwendig, wenn nur sichergestellt ist, dass auf mindestens eine Temperatur von 6000C schnell abgekühlt wird.
Vorzugsweise erfolgt die schnelle Abkühlung nicht von der Sintertemperatur an, sondern von einer Temperatur an, die in dem Bereich zwischen der Sintertemperatur und einer 300 C niedrigeren Temperatur liegt.
Zu diesem Zweck kann das Produkt langsam von der Sintertemperatur an auf die obengenannte niedrigere Temperatur abgekühlt und dann schnell abgekühlt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist aber dadurch gekennzeichnet, dass das gesinterte Produkt zunächst auf der Temperatur, von der an es schnell abgekühlt wird, einer Glühbehandlung unterworfen wird.
Die geeignetste Temperatur von der an schnell abgekühlt (abgeschreckt) bzw. bei der ausgeglüht werden kann, ist Topt die für jede Verbindung von M und R gefunden werden kann. To,t wird dadurch gefunden, dass eine Anzahl Pulverproben bei verschiedenen Temperaturen z.B. eine Stunde lang geglüht und schnell abgekühlt werden und die Koer- zitivkraft 1H0 gemessen wird. Die Temperatur, auf der diejenige Probe, die die höchste IHe aufweist, geglüht ist, ist Tops. Damit werden im Rahmen der Erfindung die günstigsten Ergebnisse erzielt.
Obenstehendes bedeutet jedoch auch, dass der Magnet, der von der Sintertemperatur an mit einer beliebigen (geringen) Geschwindigkeit abgekühlt wird und dadurch nicht die optimalen magnetischen Eigenschaften aufweist, zum Erhalten dieser optimalen Eigenschaften nachbehandelt werden kann, indem er auf Topt geglüht und nachträglich abgeschreckt wird.
Vorzugsweise erfolgt die Glühbehandlung während einer Periode von 10 bis 100 Minuten.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Koerzitivkraft 1H0 geglühter Pulver und der Abkühlungsgeschwindigkeit re, und
Fig. 2 für einen gesinterten Magneten die Beziehung zwischen der magnetischen Induktion B und dem Entmagnetisierungsfeld H unter verschiedenen Abkühlungsbedingungen.
Ein Sm o-Pulver, das 36 Gew.-O/o Sm enthielt, wurde in einer Molybdänkapsel 1 Stunde lang auf einer Temperatur von 925"C erhitzt. Während sich das Pulver noch in der Kapsel befand, wurde anschliessend bei Zimmertemperatur die Koerzitivkraft als Funktion verschiedener Abkühlungsgeschwindigkeiten gemessen. Es bestand ein guter thermischer Kontakt zwischen Pulver und Molybdän, wodurch auch sehr hohe Abkühlungsgeschwindigkeiten erzielt werden konnten. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 (Kurve 1) dargestellt.
Überraschenderweise stellt sich heraus, dass nicht nur die Koerzitivkraft stark von der Abkühlungsgeschwindigkeit abhängig ist, sondern auch, dass der Effekt der Abküh lungsgeschwindigkeit von der Zusammensetzung abhängt.
Die Koerzitivkraft des Pulvers mit dem hohen Kobaltgehalt ist empfindlicher für die Abkühlungsgeschwindigkeit.
Da wegen ihrer hohen Magnetisation gerade Magnete mit einem hohen Kobaltgehalt bevorzugt werden, muss also bei der Herstellung dieser Magnete die Abkühlungsgeschwindigkeit kritisch eingestellt werden.
Die verschiedenen in Fig. 1 angegebenen Abkühlungsgeschwindigkeiten wurden auf folgende Weise erzielt:
Abkühlungsgeschwindigkeit Abkühlungsmittel ( C/sec.) zwischen 9250C und 200"C Eis/Wasser, Pökelwasser, Quecksilber 800 Wasser 20"C 360 Härtungsöl 20"C 115 Flüssiger Stickstoff 20 Luft 20 C 5
Es sei noch bemerkt, dass eine Abkühlung im Ofen nach seinem Ausschalten eine Abkühlungsgeschwindigkeit von 0,02"C/sec liefert.
Ein Sm-Co-Pulver mit 36,7 Gew.- % Sm wurde nach magnetischem Ausrichten und Pressen eine halbe Stunde lang auf 11000C gesintert. Das erhaltene Produkt wurde nach Abkühlung auf Zimmertemperatur magnetisiert und die B-H-Kennlinie wurde gemessen. Das Ergebnis ist in Fig. 2 dargestellt (Kurve 1). Dann wurde der Magnet 1 Stunde lang auf 925"C geglüht und dadurch abgekühlt. dass er zu einer kalten Stelle des Ofens gezogen und Argon über ihn geführt wurde (Abkühlungsgeschwindigkeit 5 C/sec)l. Nun wurde die Kurve 2 gemessen. Der Magnet wurde wieder auf 9250C erhitzt und dann langsam dadurch abgekühlt, dass der Ofen ausgeschaltet wurde (Abkühlungsgeschwindigkeit 0,02 C/sec). Anschliessend wurde die Kurve 3 gemessen.
Es stellt sich heraus, dass durch die langsame Abkühlung die Eigenschaften des Magneten, die zunächst günstiger geworden waren, nun beträchtlich ungünstiger geworden sind.
Der Magnet wurde wieder auf 925"C erhitzt und schnell durch Eintauchen in flüssigen Stickstoff abgekühlt (Abkühlungsgeschwindigkeit 20"C/sec). Danach wurde die Kurve 4 gemessen. Es stellt sich heraus, dass durch die schnelle Ab kühlung eine erhebliche Verbesserung erhalten wird, die noch grösser als die ursprüngliche Verbesserung ist. Der Magnet wurde nochmals auf 925"C erhitzt und dann schnell durch Eintauchen in Härtungsöl abgekühlt (Abkühlungsge schwindigkeit 120 C/sec). Danach wurde an dem Magneten die Kurve 5 gemessen.
Die Kurven 4 und 5 fallen nahezu zusammen, so dass im letzteren Falle keine reelle Verbesserung der I(oerzitivkraft He oder des Energieprodukts BH,,, mehr festgestellt werden kann. Dennoch stellt sich heraus, dass auch im letzteren Falle das erfindungsgemässe Verfahren noch einen wesentlichen Vorteil ergibt, was aus der Betrachtung der Rücklauf -Eigenschaften (recoil) des Magneten hervorgeht. Die Verbesserung, die durch eine forcierte Abkühlung nach der Erfindung in den Rücklaufeigenschaften erzielt werden kann, wird anhand des nachstehenden Beispiels veranschaulicht.
Magnet mit nach
Kennlinie ent- magnetische Induk- nach Entmageti sprechend der tion bei H = 0 sierung durch Kur"e äusseres Feld
1 B = 0 KGauss H = -5 KOe
2 B=0KGauss H=-l3KOe
3 B -8,5 KGauss H -13 I(Oe
4 B=4,5KGauss H=-13KOe
5 B=8KGauss H= -13 KOe
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Produktes aus einer oder mehreren intermetallischen Verbindungen von M und R mit einer derartigen Zusammensetzung,
dass in dem Produkt im wesentlichen die Phase M5R oder MGR und M7R2 vorkommen, wobei M Co oder eine Kombination von Co mit einem oder mehreren der Elemente Fe, Ni und Cu darstellt, und wobei R eines oder mehrere der Elemente mit den Atomnummern 57 bis 71, Yttrium oder Thorium darstellt, welches Verfahren die nachstehenden Schritte umfasst:
Bildung eines körnigen Gemisches aus einer oder mehreren Verbindungen von M und R, welches Gemisch einen Gehalt an M und R aufweist, der im wesentlichen dem des endgültigen gesinterten Produktes entspricht, Pressen des Gemisches zu einem Presskörper und Sintern des Presskörpers zur Bildung eines gesinterten Produktes, dadurch gekennzeichnet, dass das gesinterte Produkt schnell mit einer mittleren Geschwindigkeit zwischen 1000 und 5 C/Sekunde auf eine Temperatur unterhalb 600 C abgekühlt wird.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die schnelle Abkühlung von einer Temperatur an erfolgt, die im Bereich zwischen der Sintertemperatur des Produktes und einer 300"C niedrigeren Temperatur liegt.
2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gesinterte Produkt zunächst auf der Temperatur, von der an es schnell abgekühlt wird, einer Glühbehandlung unterworfen wird.
3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühbehandlung während einer Periode von 10 bis 100 Minuten stattfindet.
4. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass M Sm ist.
5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das gesinterte Produkt 61 bis 66,5 Gewichtsprozent Co enthält.
6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühbehandlung bei einer Temperatur von mindestens 850"C erfolgt.
PATENTANSPRUCH II
Gesintertes Produkt, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I.
UNTERANSPRÜCHE
7. Gesintertes Produkt nach Patentanspruch II, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Unteranspruch 1.
8. Gesintertes Produkt nach Patentanspruch II, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Unteranspruch 2.
9. Gesintertes Produkt nach Patentanspruch II, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Unteranspruch 3.
10. Gesintertes Produkt nach Patentanspruch II, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Unteranspruch 5.
11. Gesintertes Produkt nach Patentanspruch II, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Unteranspruch 6.
PATENTANSPRUCH III Verwendung eines gesinterten Produktes nach Patentanspruch II zur Herstellung eines Dauermagneten.