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CH616777A5 - - Google Patents

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CH616777A5
CH616777A5 CH1231875A CH1231875A CH616777A5 CH 616777 A5 CH616777 A5 CH 616777A5 CH 1231875 A CH1231875 A CH 1231875A CH 1231875 A CH1231875 A CH 1231875A CH 616777 A5 CH616777 A5 CH 616777A5
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CH
Switzerland
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weight
magnet
sintering
permanent magnet
temperature
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CH1231875A
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English (en)
Inventor
Hartmut Dr Nagel
Roger Dr Perkins
Original Assignee
Bbc Brown Boveri & Cie
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/07—Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Permanentmagnet bestehend aus wenigstens einer Seltenen Erde und weiteren Elementen, u. a. Kobalt, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Permanentmagnete der erwähnten Art auf der Basis von SmCo5 und CeMMCos sind bekannt. Es sind damit hohe Koer-zitivfelder erreichbar. Ihre magnetische Remanenz ist in jedem Fall unter 10 KG.
Viele Anwender würden ein kleineres Koerzitivfeld und eine höhere magnetische Remanenz bei gleichzeitig idealer EntmagnetisierungsKurve vorziehen.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Seltenen Erde-Kobalt-Magnet derart zu verbessern, dass er bei hohem Koerzitivfeld eine magnetische Remanenz von mehr als 9 KG aufweist.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die weiteren Elemente nebst Kobalt Eisen und wenigstens eines der Elemente (TM) Chrom, Mangan, Titan, Wolfram, Molybdän sind, und dass auf zwei Mol Seltene Erde (SE) 14-19 Mol der weiteren Elemente vorhanden sind.
Zur Herstellung solcher Permanentmagnete sieht die Erfindung vor, dass die Pulver mit einer mittleren Korngrösse von 2,0 bis 10 (im einer Ausgangslegierung der Zusammensetzung SE2(Coi_x.yFexTMy)17+z mit 8 bis 14 Gew.-0/« bezogen auf die Ausgangslegierung eines samariumreichen Sinterzusatzes (bestehend aus 50-60 Gew.-% Samarium und 40-50 Gew.-% einer Legierung Coi_x_yFexTMy) vermischt, magnetisch ausgerichtet, zu einem Grünling verdichtet und zu einem Magnet gesintert werden, und dass danach der Magnet einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von mindestens 400 °C unterworfen wird.
Permanentmagnete nach der Erfindung weisen gegenüber bekannten Magneten, z. B. Alnico, ein sehr viel höheres Koerzitivfeld auf, und haben dennoch eine vergleichbare Remanenz und eine ideale Entmagnetisierungskurve.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen beschrieben.
Bei der Herstellung von Permanentmagneten wird im Prinzip vorteilhafterweise wie folgt vorgegangen:
Es werden einerseits eine bestimmte Menge (u Gramm) der gewünschten SE2 (Coi_x_yFexTMy) i7+z-Ausgangslegierung, und anderseits eine bestimmte Menge (v Gramm) eines samariumreichen Sinterzusatzes Sm-(Co, Fe, TM) aus den einzelnen Legierungskomponenten erschmolzen. Der Sinterzusatz enthält 50 bis 60 Gew.-% Samarium. Im Sinterzusatz ist das Verhältnis von Co : Fe : TM vorzugsweise gleich wie bei der Ausgangslegierung. Der Sinterzusatz schafft in bekannter Weise besonders günstige Sinterbedingungen. Er tritt quantitativ in der magnetischen Endlegierung nicht in Erscheinung, da er bei geeigneter Wahl nur die während des Herstellprozesses entstehenden Oxidverluste kompensiert.
Die erschmolzene Ausgangslegierung wird während etwa 6 Stunden bei etwa 1150 °C einer Ausgleichsglühung unterworfen. Dann werden die derart geglühte Ausgangslegierung und der erschmolzene Sinterzusatz auf eine Korngrösse von^ 1 mm gebrochen. Die Körner der Ausgangslegierung werden dann mit 8 bis 14 Gew.-% Körnern des Sinterzusatzes vermengt und das Gemenge in einer Gegenstrahlmühle zu Pulver mit einer mittleren Korngrösse von 2,0 bis 10 jxm gemahlen. Anstelle einer Gegenstrahlmühle ist auch ein Attritor oder eine Kugelmühle verwendbar. Das Mahlen der beiden Legierungen kann auch getrennt erfolgen, wobei die Pulver nachträglich im richtigen Verhältnis gemischt werden müssen.
Das Pulver wird danach in einem Presswerkzeug magnetisch ausgerichtet und mit Drücken bis 8000 atm isostatisch oder einachsig zu einem Grünling gepresst. Die Grünlinge werden dann bei Sintertemperaturen zwischen 1110 und 1180 °C in einer Schutzgasatmosphäre gesintert. Nach dem Sintern beträgt ihre Dichte mindestens 92% der theoretischen Dichte.
Nachfolgend werden die Magnete zweckmässigerweise bei
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Homogenisierungstemperaturen von 900 bis 1100 °C einer Homogenisierungsglühung unterworfen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Nach der Abkühlung werden sie bei Anlasstemperaturen von 400 bis 600 °C einer Anlassbehandlung unterworfen und am Ende aufmagnetisiert. Die Anlassbehandlung ist von besonderer Bedeutung. Die Entmagnetisierungs-kurven der hergestellten Permanentmagnete wurden mit einem Vibrationsmagnetometer bei einer maximalen Feldstärke von 50 kOe aufgenommen.
Beispiele für ein variables Z
Beispiel 1
Ausgangslegierung: 100 g Sm2(Coo,8Feo,i25Mn 0,o5Cr0,025)16,5
Sinterzusatz: 10 g Sm 60 Gew.-%, Co 32 Gew.-°/o, Fe 6 Gew.-%,
Mn 2 Gew.-%
Korngrösse: 2,7 p,
Sintertemperatur: 1140 °C
Keine Homogenisierungsglühung
Anlasstemperatur/Zeit: 500 °C/30 Std.
Ergebnis : Remanenz BR= 10,3 kG
Koerzitivf eidstärke iHc= 10,6 kOe
Beispiel 2
Ausgangslegierung: 100 g Sm2(Co0,8Fe0,i25Mn0,05Cr 0,025)17,0
Sinterzusatz: 10 g Sm 60 Gew.-%, Co 32 Gew.-%, Fe 6 Gew.-%,
Mn 2 Gew.-%
Korngrösse: 2,6 |i
Sintertemperatur: 1145 °C
Keine Homogenisierungsglühung
Anlasstemperatur/Zeit 500 "C/80 Std.
Ergebnis Remanenz BR = 10,2 kG
Koerzitivfeldstärke iHc = 6 kOe
Beispiel 3
Ausgangslegierung: 100 g Sm2(Co0,8Fe0,i25Mn0,05 Cr0,025)17,5
Sinterzusatz: 10 g Sm 60 Gew.-°/o, Co 32 Gew.-%, Fe 6 Gew.-%,
Mn 2 Gew.-%
Korngrösse: 2,8
Sintertemperatur: 1145 °C
Keine Homogenisierungsglühung
Anlasstemperatur/Zeit: 500 "C/70 Std.
Ergebnis: Remanenz BR = 9,3 kG
Koerzitivfeldstärke iHc = 2 kOe
Beispiel 4
Ausgangslegierung: 100 g Sm2(Coo,8Feo,i25Mno,o5 Cr0,025)16,0
Sinterzusatz: 10 g Sm 60 Gew.-%, Co 32 Gew.-%, Fe 6 Gew.-%,
Mn 2 Gew .-%>
Korngrösse: 2,6 ji
Sintertemperatur: 1135 °C
Keine Homogenisierungsglühung
Anlasstemperatur/Zeit: 500 "C/60 Std.
Ergebnis : Remanenz BR—9,5 kG
Koerzitivfeldstärke iHc=3 kOe
Beispiele für einen variablen Mangan, Chrom und Kobaltgehalt Beispiel 5
Ausgangslegierung: 100 g Sm2(Co0,8Fe0,iMn0,i)i7
Sinterzusatz: 10 g Sm 60 Gew,-°/o, Co 32 Gew.-%, Mn 4 Gew.-%,
Fe 4 Gew.-%
Korngrösse: 2,5 n
Sintertemperatur: 1135 °C
Keine Homogenisierungsglühung
Anlasstemperatur/Zeit: 500 °C/77 Std.
Ergebnis: Remanenz BR =11 kG
Koerzitivfeldstärke iHc = 1,8 kOe
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Beispiel 6
Ausgangslegierung: 100 g Sm2(Co0,8Fe0,15^0,05)17 Sinterzusatz: 12 g Sm 60 Gew.-%, Co 32 Gew.-%, Fe 6 Gew.-%, Cr 2 Gew.-%
Korngrösse: 2,7 (i Sintertemperatur: 1130 °C Homogenisierungstemperatur/Zeit: 1100 °C/1 Std. Anlasstemperatur/Zeit: 500 °C/21 Std., 60 Std., 139 Std. Ergebnis: Fig. 1, Entmagnetisierungskurven
Die gestrichelte Kurve ergibt sich für Material, das nur gesintert wurde. Die anderen Kurven zeigen den bedeutsamen Einfluss der Anlassbehandlung.
Beispiel 7
Ausgangslegierung: 100 g Sm2(Co0,85Fe0,125^0,025)17
Sinterzusatz: 11g Sm 60 Gew.-%, Co 34 Gew.-0/», Fe 5 Gew.-%,
Cr 1 Gew.-%
Korngrösse: 2,8 (i
Sintertemperatur: 1140 °C
Keine Homogenisierungsglühung
Anlasstemperatur/Zeit: 500 °C/130 Std.
Ergebnis: Remanenz BR = 9,8 kG
Koerzitivfeldstärke iHc = 3,7 kOe
Beispiel 8
Ausgangslegierung: 100 g Sm2(Co0i75Fe0,225^0,025)17
Sinterzusatz: 12 g Sm 60 Gew.-%, Co 30 Gew.-%, Fe 9 Gew.-%,
Cr 1 Gew.-%
Korngrösse 2,6 (x
Sintertemperatur: 1150 °C
Homogenisierungstemperatur/Zeit: 1060 °C/4Std.
Anlasstemperatur/Zeit: 500 °C/60 Std.
Ergebnis : Remanenz BR = 9,8 kG
Koerzitivfeldstärke iHc = 4,2 kOe
Beispiele für variable Homogenisierungstemperaturen
Beispiel 9
Ausgangslegierung: 100 g Sm2(Coo,8Fe0,i5Cr0,05)17
Sinterzusatz: 10 g Sm 60 Gew.-%, Co 32 Gew.-%, Fe Gew.-%, Cr
4 Gew.-%
Korngrösse: 2,5 |i
Sintertemperatur: 1140 °C
Keine Homogenisierungsglühung
Anlasstemperatur/Zeit: 500 °C/200 Std.
Ergebnis : Remanenz BR = 9,4 kG
Koerzitivfeldstärke iHc=8,2 kOe
Beispiel 10 wie Beispiel 9
Homogenisierungstemperatur/Zeit 980 °C/1 Std. Anlasstemperatur/Zeit: 500 "C/200 Std.
Ergebnis: Remanenz BR = 9,3 kG Koerzitivfeldstärke tHc = 7 kOe
Beispiel 11
wie Beispiele 9 und 10
Homogenisierungstemperatur/Zeit: 1060 °C/1 Std. Anlasstemperatur/Zeit: 500 0C/200 Std.
Ergebnis: Remanenz BR = 9,4 kG Koerzitivfeldstärke iHc = 8,8 kOe
Wie aus Beispielen 9-11 ersichtlich, hat die Homogenisierungsglühung nach dem Sintern zwar nicht denselben starken Einfluss wie die Anlassbehandlung, jedoch ergeben sich positive Resultate dann, wenn die Homogenisierungsglühung bei Temperaturen oberhalb 980 °C und unterhalb der Sintertemperatur ausgeführt wird.
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Beispiele für variable Anlasstemperaturen Beispiel 12
Ausgangslegierung: 100 g SmaCCoo.sFeo.isCro.os)"
Sinterzusatz: 10 g Sm 60 Gew.-%, Co 32 Gew.-%, Fe 4 Gew.-%,
Cr4Gew.-%
Korngrösse: 2,7 n
Sintertemperatur: 1130 °C
Keine Homogenisierungsglühung
Anlasstemperatur/Zeit: keine
Ergebnis: Remanenz BR = 9 kG
Koerzitivfeldstärke = 1,5 kOe
Beispiel 13 wie Beispiel 12
Anlasstemperatur/Zeit: 500 °C/200 Std.
Ergebnis: Remanenz BR=9 kG Koerzitivfeldstärke iHc=5 kOe
Beispiel 14 wie Beispiel 12
10
Anlasstemperatur/Zeit: 550 °C/200 Std.
Ergebnis: Remanenz BR = 9 kG Koerzitivfeldstärke iHc = 5,8 kOe
Beispiel 15 wie Beispiel 12
Anlasstemperatur/Zeit: 600 °C/200 Std.
Ergebnis : Remanenz BR = 9 kG Koerzitivfeldstärke iHc = 1 kOe
Beispiel 16
Ausgangslegierung: 100 g Sm2(Coo^Feo,iMno,i)i7
Sinterzusatz: 11 g Sm 50 Gew.-%, Co 40 Gew.-%, Fe 5 Gew.-%,
Mn 5 Gew.-°/o
Korngrösse: 2,75 (x
Sintertemperatur: 1155 °C
Keine Homogenisierungsglühung
Anlasstemperatur: 500 °C/6 Std.
Ergebnis: Remanenz BR = 11,2 kG
Koerzitivfeldstärke iHc=4 kOe
Fig. 2 Entmagnetisierungskurve
G
2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

616777 PATENTANSPRÜCHE
1. Permanentmagnet bestehend aus wenigstens einer Seltenen Erde (SE) und weiteren Elementen, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Elemente nebst Kobalt Eisen und wenigstens eines der Elemente (TM) Chrom, Mangan, Titan, Wolfram, Molybdän sind, und dass auf zwei Mol Seltene Erde (SE) 14-19 Mol der weiteren Elemente vorhanden sind.
-2 ^z^l ; 0,5 <(l-x-y)<l ; 0 <x^0,4; 0<y<0,2.
-2^z^l;
0,5 < (1-x-y) < 1;
0 < x ^ 0,4;
0 < y < 0,2.
2. Permanentmagnet nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung SE2 (Co|.x.vFexTMy)i7+z, wobei TM für wenigstens eines der Übergangselemente Chrom, Mangan, Titan, Wolfram oder Molybdän steht, und wobei
3. Permanentmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seltene Erde (SE) Samarium ist, öder ein Gemisch aus Samarium und mindestens einer leichten Seltenen Erde der Ordnungszahl 57-62 und/oder Cermischmetall.
4. Permanentmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Korngrösse des Gefüges kleiner als 2,0 um ist.
5. Permanentmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er ein überwiegend einphasiges Gefüge aufweist.
6. Verfahren zur Herstellung eines Permanentmagneten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangslegierung der Zusammensetzung SE2 (Coi_x_yFexTMy)17+z, und 8 bis 14 Gew.-% bezogen auf die Ausgangslegierung eines samariumreichen Sinterzusatzes aus 50-60 Gew.-% Samarium und 40-50 Gew.-% einer Legierung Coi_x_yFexTMy, jeweils in Pulverform mit einer mittleren Korngrösse von 2,0 bis 10 (im miteinander vermischt, dann magnetisch ausgerichtet, zu einem Grünling verdichtet und zu einem Magnet gesintert werden, und dass danach der Magnet einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von mindestens 400 °C unterworfen wird, wobei
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangslegierung schmelzmetallurgisch hergestellt, dann einer Ausgleichsglühung unterhalb der Liquidustempera-tur unterworfen, und dann zerkleinert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangslegierung und der Sinterzusatz auf eine mittlere Korngrösse von 2,0 bis 5 (im gemahlen werden.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling in einem Sintertemperaturbereich von 1110 bis 1180 °C zu einem Magneten gesintert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet nach dem Sintern in einem Homogenisierungstemperaturbereich von 1000 bis 1100 °C zur Homogenisierung geglüht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet nach dem Sintern oder nach der Homogenisierung bei einer Anlasstemperatur von 400 bis 600 °C angelassen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet nach der Wärmebehandlung aufmagnetisiert wird.
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