DE3709138C2 - Process for the production of a magnetic material from powdery starting components - Google Patents
Process for the production of a magnetic material from powdery starting componentsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel lung eines magnetischen Werkstoffes auf Basis eines Me tall-Metall-Metalloid-Systems gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der EP 0 200 079 A1 bekannt.The invention relates to a method of manufacture development of a magnetic material based on a me tall-metal-metalloid system according to the preamble of Claim 1. Such a method is known from the EP 0 200 079 A1 is known.
Seit einiger Zeit sind neue magnetische Werkstoffe von Metall-Metall-Metalloid-Systemen bekannt, die hinsicht lich einer wichtigen hartmagnetischen Größe, nämlich des Energieproduktes, alle bisher bekannten Materialien weit übertreffen. Bevorzugte Werkstoffe dieser Systeme haben im wesentlichen eine Phase der Zusammensetzung Nd₂Fe₁₄B, wo bei eine partielle Substitution der genannten Elemente oder leichte Abweichungen von der Stöchiometrie dieser te tragonalen Phase möglich sind, um so die Mikrostruktur der Materialien zu optimieren.New magnetic materials from Metal-metal-metalloid systems known, that respect Lich an important hard magnetic variable, namely the Energy product, all previously known materials surpass. Preferred materials of these systems have essentially a phase of composition Nd₂Fe₁₄B where with a partial substitution of the elements mentioned or slight deviations from the stoichiometry of these te tragonal phase are possible so as to improve the microstructure of the Optimize materials.
Für eine großtechnische Herstellung derartiger Magnetwerk stoffe kommen insbesondere zwei Verfahren zur Anwendung:For large-scale production of such a magnetic work In particular, two processes are used:
- 1) Gemäß dem aus der EP 0 126 802 A1 bekannten Verfahren wird zunächst eine Legierung der gewünschten Zusammen setzung erschmolzen, anschließend zu feinem Pulver zerkleinert, in einem Magnetfeld magnetisch ausgerich tet und durch eine Druck- und Sinterbehandlung kompak tiert. 1) According to the method known from EP 0 126 802 A1 first an alloy of the desired combination Settling melted, then into fine powder crushed, magnetically aligned in a magnetic field tet and compact due to a pressure and sintering treatment animals.
- 2) Bei einem weiteren, aus der EP 0 144 112 A1 bekannten Verfahren wird zunächst ein Zwischenprodukt durch schnelles Abschrecken aus der Schmelze der Ausgangskom ponenten hergestellt, das dann durch Heißpressen kom paktiert und anschließend in einem weiteren Verfahrens schritt, dem sogenannten "Die-Upsetting", in einer magnetischen Vorzugsrichtung ausgerichtet wird (vgl. z. B. "Appl.Phys.Lett.", Vol. 46, No. 8, 15.4.1985, Seiten 790 und 791).2) In another known from EP 0 144 112 A1 First, an intermediate process is carried out rapid quenching from the melt of the exit com components manufactured, which then com pacted and then in a further procedure step, the so-called "die-upsetting", in one magnetic preferred direction is aligned (cf. e.g. B. "Appl.Phys.Lett.", Vol. 46, No. 8, April 15, 1985, Pages 790 and 791).
Materialien, die nach diesen beiden Verfahren hergestellt wurden, unterscheiden sich vor allem hinsichtlich ihrer Mikrostruktur. Während sich bei dem aus der EP 0 126 802 A1 bekannten Verfahren eine relativ grobe Kornstruktur mit mehreren Fremdphasen einstellt, zeichnen sich die nach dem zweiten Verfahren schnell abgeschreckten Materialien durch eine äußerst feine Kornstruktur aus, die hier eine Veranke rung der für eine Ummagnetisierung verantwortlichen Bloch wände bewirkt.Materials made by these two processes differ mainly in their Microstructure. While in the case of EP 0 126 802 A1 known methods with a relatively coarse grain structure sets several foreign phases, the stand out after the second method quickly quenched materials an extremely fine grain structure, which is an anchor here Bloch responsible for magnetic reversal walls.
Neben diesem beiden Verfahren ist zur Herstellung von magnetischen Werkstoffen aus "J.Appl.Phys.", Vol. 57, No. 1, 15.4.1985, Seiten 4149 bis 4151 bekannt, als Ausgangs komponenten Fe-, Fe₂B- und Nd-Pulver zu verwenden, die an schließend kompaktiert und gesintert werden. Hierbei bil det sich die gewünschte Phase durch Diffusion aus. Um ein magnetisch anisotropes Material zu erhalten, müßte jedoch das bekannte Sintermaterial anschließend wieder zerklei nert und nach einer magnetischen Ausrichtung erneut kom paktiert und gesintert werden. Somit wäre dieses Verfahren zur Herstellung von Dauermagnetwerkstoffen mit magneti scher Anisotropie verhältnismäßig aufwendig. In addition to this two process is used to manufacture magnetic materials from "J.Appl.Phys.", Vol. 57, No. 1, April 15, 1985, pages 4149 to 4151, as the starting point components Fe, Fe₂B and Nd powder to be used finally compacted and sintered. Here bil the desired phase is determined by diffusion. To a to obtain magnetically anisotropic material, however the known sintered material is then chopped up again ned and come again after a magnetic alignment be compacted and sintered. So this would be the procedure for the production of permanent magnet materials with magneti sher anisotropy relatively expensive.
Aus der eingangs genannten EP 0 200 079 A1 ist zur Herstel lung einer Legierung wie z. B. aus NiZr oder NdFeB mit mi krokristallinem Gefüge bekannt, zunächst einen metalli schen Körper aus einer entsprechenden amorphen Legierung zu erstellen. Hierzu soll aus den pulverförmigen Legie rungskomponenten mittels eines zu einem vorbestimmten Zeitpunkt abzubrechenden Mahlprozesses ein Mischpulver mit Teilchen derart hergestellt werden, daß diese jeweils zu mindest weitgehend eine schichtähnliche Struktur aus den Legierungskomponenten mit Schichtdicken der Komponenten von unter 1 µm aufweisen. Das so erhaltene Mischpulver mit Teilchendurchmessern seiner Pulverteilchen zwischen etwa 10 und 200 µm soll dann kompaktiert und gegebenenfalls verformt werden. Mittels einer Diffusionsglühung unterhalb der Kristallisationstemperatur des Legierungsmaterials wird dann der metallische Körper aus der amorphen Legie rung erzeugt. In diesem Körper kann anschließend das ge wünschte mikrokristalline Gefüge durch eine Glühung bei einer Temperatur oberhalb der Kristallisationstemperatur eingestellt werden. Der Prozeß zu dieser Einstellung des mikrokristallinen Gefüges über den Umweg eines amorphen Gefüges ist jedoch verhältnismäßig aufwendig. Außerdem ist mit dem bekannten Verfahren nur ein magnetisch isotropes Material zu erhalten.From EP 0 200 079 A1 mentioned at the outset is for production development of an alloy such as B. from NiZr or NdFeB with mi known microcrystalline structure, initially a metalli body made of a corresponding amorphous alloy to create. For this purpose, the powdery alloy tion components by means of a predetermined Using a mixed powder at the point in time of the grinding process Particles are produced so that they each at least largely a layer-like structure from the Alloy components with layer thicknesses of the components of less than 1 µm. The mixed powder thus obtained with Particle diameters of his powder particles between about 10 and 200 µm should then be compacted and, if necessary be deformed. By means of diffusion annealing below the crystallization temperature of the alloy material then the metallic body from the amorphous alloy generated. In this body, the ge wanted microcrystalline structure through an annealing a temperature above the crystallization temperature can be set. The process of this attitude of the microcrystalline structure via the detour of an amorphous However, the structure is relatively complex. Besides, is only a magnetically isotropic with the known method Get material.
Aus der zum Stand der Technik zu rechnenden, nicht-vorveröffentlichten EP 0 243 641 A1 geht ein Verfahren zur Herstellung eines Dauermagnetwerkstoffes wie z. B. aus NdFeB hervor, bei dem ebenfalls über einen Mahlprozeß nach Art des mechanischen Legierens ein Misch pulver mit ein- oder angelagerten feinen Partikeln der B-Komponente ausgebildet wird. Durch eine sich daran anschließende, bei verhältnismäßig niedrigen Glühtempera turen zwischen etwa 400°C und 640°C vorzunehmenden Glüh behandlung wird dann in dem Mischpulver die hartmagneti sche Phase des Dauermagnetwerkstoffes ausgebildet. Diese Glühbehandlung liegt für das Stoffsystem NdFeB oberhalb der Curie-Temperatur Tc von etwa 315°C. In der EP-A ist auch erwähnt, in dem so ausgebildeten, zunächst magnetisch isotropen Werkstoff anschließend eine magnetische Aniso tropie in bekannter Weise einzustellen.From the non-prepublished EP 0 243 641 A1, which is to be expected from the prior art, a method for producing a permanent magnet material, such as, for. B. from NdFeB, in which a mixing powder is also formed with an incorporated or attached fine particles of the B component via a grinding process in the manner of mechanical alloying. By a subsequent, at relatively low Glühempera tures between about 400 ° C and 640 ° C to be carried out annealing treatment then the magnetically hard phase of the permanent magnet material is formed in the mixed powder. For the NdFeB material system, this annealing treatment is above the Curie temperature T c of approximately 315 ° C. EP-A also mentions setting a magnetic anisotropy in a known manner in the initially magnetically isotropic material.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sich mit ihm auf einfache Weise ein Pulver des genannten Stoffsystems herstellen läßt, das eine äußerst feine Mik rostruktur ähnlich der von schnell-abgeschrecktem Material besitzt, das eine magnetische Anisotropie aufweist und das sich mit an sich bekannten Verfahren zu einem Körper aus magnetisch ausgerichtetem Material wei terverarbeiten läßt.The object of the present invention is the method of the type mentioned to improve in that with him in a simple way a powder of the above Fabric system that has an extremely fine mic rust structure similar to that of rapidly quenched material has a magnetic anisotropy and that with known methods a body made of magnetically aligned material white can be processed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Unter Pul vern sollen dabei ganz allgemein auch Körper, Partikel oder Teilchen wie z. B. auch Feilspäne verstanden werden, die nur eine pulverähnliche Gestalt haben.This object is achieved with the im Claim 1 specified measures solved. Under Pul In general, bodies, particles, are also supposed to vern or particles such as B. filings can also be understood, that only have a powder-like shape.
Die mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Verfahrens verbundenen Vorteile sind dann insbesondere darin zu se hen, daß sich das so erhaltene Mischpulver ohne weiteres in bekannter Weise kompaktieren und einer Glühbehandlung bei verhältnismäßig niedriger Temperatur zur Ausbildung der gewünschten (hart)magnetischen Phase unterziehen läßt. With the inventive design of the method associated advantages are then se in particular hen that the mixed powder thus obtained is easily compact in a known manner and an annealing treatment at relatively low temperature for training can undergo the desired (hard) magnetic phase.
Ein vorhergehender Sinter- oder Schmelzprozeß mit anschlie ßender Zerkleinerung des Materials ist also nicht erfor derlich. Dennoch lassen sich mit dem Mahlprozeß extrem feine Pulver erhalten. Während der Glühbehandlung wird auf einfache Weise in den Pulverteilchen eine magnetische Anisotropie erzeugt.A previous sintering or melting process with It is therefore not necessary to crush the material such. Nevertheless, the grinding process can be extreme obtained fine powder. During the annealing treatment is on Magnetic powder particles in a simple way Anisotropy is generated.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ver fahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous embodiments of the Ver driving result from the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend noch weiter anhand der Her stellung einer hartmagnetischen Metall-Metall-Bor (M₁M₂B)- Legierung erläutert. The invention is further explained below with the aid of position of a hard magnetic metal-metal-boron (M₁M₂B) - Alloy explained.
Bei diesem Legierungstyp ist M₂ aus der dem Periodensystem der Elemente entnehmbaren Gruppe der Übergangsmetalle gewählt. Bei M₁ handelt es sich um ein Seltenes Erdmetall (SE) oder ein Actinid. Die entsprechenden metallischen Ausgangskomponenten sollen dabei jeweils mindestens ein (chemisches) Element aus den genannten Gruppen enthalten oder jeweils aus diesem minde stens einen Element bestehen. D.h., sie liegen vorzugsweise in elementarer Form oder gegebenenfalls auch in Form von Legie rungen oder Verbindungen vor. Ferner sollen sie pulverförmig sein oder zumindest pulverähnliche Gestalt haben. Die Zusammen setzung des Materials kann bei der Einwaage von der stöchio metrischen Zusammensetzung der gewünschten hartmagnetischen Phase abweichen, etwa in der Weise, wie es für die aus den genannten Veröffentlichungen bekannten Verfahren üblich ist. Darüber hinaus kann eines oder mehrere der mindestens drei beteiligten Ausgangselemente M₁, M₂, B durch andere Elemente partiell oder gegebenenfalls sogar vollständig substituiert werden. So kann z. B. das für die Ausgangskomponente M₁ vor teilhaft zu wählende Nd insbesondere durch ein Element der schweren Seltenen Erden, wie etwa Dy oder Tb, partiell oder z. B. durch Pr vollständig ersetzt werden. Statt Fe als Aus gangskomponente M₂ kann ein anderes Element der späten Über gangsmetalle wie z. B. Ni vorgesehen werden. Auch eine partielle Ersetzung durch Al ist möglich. Schließlich kann B durch ein anderes Metalloid partiell substituiert werden. Die verwendeten Ausgangspulver richten sich dabei nach den gewünschten Zu sammensetzungen. Hinsichtlich des Diffusionsprozesses ist aus thermodynamischen Gründen besonders vorteilhaft, wenn elemen tare Pulver verwendet werden, da hier die treibende Kraft für die Diffusionsreaktion am größten ist. Aus dem gleichen Grund ist auch die Verwendung von amorphem B-Pulver besonders vor teilhaft.In this type of alloy, M₂ is from the periodic table Elements removable group of transition metals selected. At M₁ is a rare earth metal (SE) or a Actinide. The corresponding metallic starting components should each have at least one (chemical) element contain the groups mentioned or in each case from this at least one element. That is, they are preferably in elementary form or possibly also in the form of alloy or connections. They are also said to be powdered be or at least have a powder-like shape. The together The weight of the material can be set by the stoichio metric composition of the desired hard magnetic Phase, roughly in the way it is for those from the known publications known method is common. In addition, one or more of the at least three Output elements involved M₁, M₂, B by other elements partially or even completely substituted will. So z. B. before for the output component M₁ Nd to be selected in part by an element of the heavy rare earths such as Dy or Tb, partial or e.g. B. completely replaced by Pr. Instead of Fe as out gang component M₂ can be another element of the late over transition metals such as B. Ni can be provided. Partial too Replacement with Al is possible. Finally, B can be replaced by a other metalloid are partially substituted. The used Starting powders are based on the desired additives compositions. With regard to the diffusion process is over thermodynamic reasons particularly advantageous when elemen tare powder can be used as the driving force for the diffusion reaction is greatest. For the same reason is also particularly the use of amorphous B powder partial.
Zur Herstellung von Pulver aus der gewünschten Legierung wird von einem Verfahren ausgegangen, wie es in der nachver öffentlichten EP 0 243 641 A1 beschrieben ist. Dementsprechend werden zunächst Pulver der beiden metallischen Ausgangskomponenten M₁ und M₂ sowie B-Pulver zusammen mit ge härteten Stahlkugeln in einen geeigneten Mahlbecher gegeben, wobei das Mengenverhältnis der drei Pulversorten dieses Pulver gemisches durch die vorbestimmte resultierende atomare Konzen tration des aus diesen Pulvern herzustellenden Materials be stimmt ist. Dementsprechend kann beispielsweise das Mengenver hältnis der drei elementaren Pulversorten dieses Pulverge misches so gewählt werden, daß nach einer durchzuführenden Diffusionsreaktion die gewünschte Zusammensetzung entstanden ist.To produce powder from the desired alloy based on a procedure as described in the ver public EP 0 243 641 A1. Accordingly, powder of the two metallic are first Starting components M₁ and M₂ and B powder together with ge hardened steel balls placed in a suitable grinding bowl, where the ratio of the three types of powder of this powder mixed by the predetermined resulting atomic concentration tration of the material to be made from these powders is true. Accordingly, the quantity ver Ratio of the three basic powder types of this powder Mixing can be chosen so that after a Diffusion reaction the desired composition emerged is.
Die Größe der einzelnen Pulver kann zwar beliebig sein; jedoch ist eine ähnliche Größenverteilung der beiden beteiligten metallischen Ausgangskomponenten M₁, M₂ in einem Bereich zwi schen 5 µm und 1 mm, insbesondere zwischen 20 µm und 0,5 mm vorteilhaft. Außerdem sollte das B-Pulver möglichst fein sein, wobei vorteilhaft deren Partikel unter 10 µm, vorzugsweise unter 1 µm ausgedehnt sind. Dabei kann es sich insbesondere um weitgehend amorphes B-Pulver handeln. Diese drei Pulver mit entsprechenden Partikelgrößen werden dann erfindungsgemäß einem Mahlprozeß unterzogen, wie er bei Verfahren des mechanischen Legierens allgemein bekannt ist (vgl. z. B. "Metallurgical Transactions", Vol. 5, August 1974, Seiten 1929 bis 1934, oder "Scientific American", Vol. 234, 1976, Seiten 40 bis 48). Dem entsprechend werden also die drei pulverförmigen Ausgangskompo nenten in eine Planetenkugelmühle (Marke Fritsch: Typ "Pulverisette 5") gegeben, deren beispielsweise 100 Stahlkugeln Durchmesser von jeweils 10 mm aufweisen. Die Dauer des Mahl prozesses hängt sowohl von der gewünschten Feinheit des Misch pulvers als auch von den Mahlparametern ab. Wichtige Parameter beim Mahlen sind der Kugeldurchmesser, die Kugelanzahl sowie das Mahltiegel- und Kugelmaterial. Auch die Mahlgeschwindigkeit und das Verhältnis der Stahlkugeln zur Pulvermenge sind weitere Parameter, welche die notwendige Mahldauer bestimmen. Um eine Oberflächenoxidation der Partikel zu verhindern, wird der aus Stahl bestehende Mahlbehälter der Mühle unter Schutzgas wie beispielsweise Argon oder Helium gehalten und erst nach Be endigung des Mahlprozesses wieder geöffnet.The size of the individual powders can be arbitrary; however is a similar size distribution of the two involved metallic output components M₁, M₂ in a range between 5 µm and 1 mm, in particular between 20 µm and 0.5 mm advantageous. In addition, the B powder should be as fine as possible, advantageously their particles below 10 microns, preferably are less than 1 µm. This can be, in particular act largely amorphous B powder. These three powders with corresponding particle sizes are then according to the invention Subject to grinding process, as in mechanical Alloying is generally known (cf. for example "Metallurgical Transactions ", Vol. 5, August 1974, pages 1929 to 1934, or "Scientific American", vol. 234, 1976, pages 40 to 48). The accordingly, the three powdered starting compo into a planetary ball mill (Fritsch brand: type "Pulverisette 5") given, for example, 100 steel balls Have a diameter of 10 mm each. The duration of the meal process depends both on the desired fineness of the mixing powder as well as from the grinding parameters. Important parameters when grinding are the ball diameter, the number of balls and the crucible and ball material. Also the grinding speed and the ratio of the steel balls to the amount of powder are further Parameters that determine the necessary grinding time. To one Preventing surface oxidation of the particles is made of Steel existing grinding container of the mill under protective gas such as for example argon or helium and only after Be the grinding process is open again.
Während des Mahlprozesses bilden sich bereits nach etwa 2 Stun den Mahlzeit feingeschichtete Pulverkörner, die aus M₁- und M₂-Schichten bestehen. Dabei werden die B-Teilchen sowohl an den M₁/M₂-Grenzflächen als auch in den elementaren Metallen eingelagert oder an diesen angelagert. Mit fortschreitender Mahldauer wird diese Schichtstruktur immer feiner, bis sie nach etwa 10 bis 30 Stunden Mahlzeit nicht mehr lichtmikroskopisch auflösbar ist. Es sind dann also Pulverpartikel eines Misch pulvers entstanden, die aus einer innigen Vermengung der bei den metallischen Komponenten M₁ und M₂ mit ein- oder ange lagerten B-Teilchen, deren Größe deutlich kleiner als 1 µm ist, bestehen. Die Pulverpartikel des Mischpulvers selbst haben dabei einen Durchmesser von etwa 1 bis 200 µm.During the grinding process, they already form after about 2 hours the meal finely layered powder grains made of M₁ and M₂ layers exist. The B particles are both on the M₁ / M₂ interfaces as well as in the elemental metals stored or attached to this. As it progresses This layer structure becomes finer and finer until it grows about 10 to 30 hours of meal no longer under the light microscope is resolvable. So then they are powder particles of a mixture powder emerged from an intimate mixture of the the metallic components M₁ and M₂ with on or off stored B-particles, the size of which is significantly smaller than 1 µm, consist. Have the powder particles of the mixed powder itself a diameter of about 1 to 200 µm.
Die sich an das mechanische Legieren anschließende Reaktions glühung unter Schutzgas oder unter Vakuum soll erfindungsgemäß in einem äußeren magnetischen Gleichfeld erfolgen, um so die gewünschte magnetische Anisotropie einzustellen. Für die Feld stärke wird dabei vorteilhaft ein Wert zwischen 10⁴ und 10⁷ Am-1 gewählt. D.h., die Bildung der gewünschten hartmagne tischen Phase durch eine Diffusionsreaktion findet in einem Magnetfeld fester Richtung statt. Die Reaktion kann auf diese Weise sowohl direkt mit dem mechanisch legierten Pulver als auch nach einem Kalt-Kompaktierungsschritt erfolgen. Dabei kann die Glühung bei einer oder mehreren verschiedenen Temperaturen vorgenommen werden. Auch eine kontinuierliche Temperaturände rung ist möglich. Wichtig ist jedoch hierbei, daß die Bildungs reaktion der magnetischen Phase bei einer Temperatur unterhalb der Curie-Temperatur Tc der magnetischen Phase abläuft. Hat man z. B. für M₁ das Seltene Erdmetall Nd und für M₂ Fe gewählt, so bildet sich für mechanisch legiertes Pulver des Typs NdFeB die hartmagnetische Phase Nd₂Fe₁₄B erst oberhalb von ca. 450°C. D.h., die Curie-Temperatur müßte deutlich über diesem Wert liegen, also beispielsweise 480° betragen. Ternäres NdFeB besitzt jedoch eine Curie-Temperatur von nur etwa 315°C. In diesem Falle wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Curie- Temperatur in an sich bekannter Weise dadurch erhöht wird, daß man einen Teil der Fe-Komponente durch Kobalt (Co) substituiert (vgl. "Appl.Phys.Lett.", Vol. 46, No. 3, 1.2.1985, Seiten 308 bis 310). Es wird so ein Magnetwerkstoff der Zusammensetzung Nd(Fe1-xCox)₇₇B₈ erhalten, wobei der Co-Anteil entsprechend 0,1 × 0,6 zu wählen ist. Vorzugsweise liegt die Co-Konzen tration, bezogen auf den Fe-Anteil, zwischen 0,15 und 0,5. Dies hat Curie-Temperaturen zwischen 430°C und 630°C zur Folge.The reaction annealing following the mechanical alloying under protective gas or under vacuum should, according to the invention, take place in an external magnetic constant field, so as to set the desired magnetic anisotropy. A value between 10 ein and 10⁷ Am -1 is advantageously chosen for the field strength. That is, the formation of the desired hard magnetic phase by a diffusion reaction takes place in a fixed direction magnetic field. In this way, the reaction can take place both directly with the mechanically alloyed powder and after a cold compacting step. The annealing can be carried out at one or more different temperatures. A continuous temperature change is also possible. However, it is important here that the formation reaction of the magnetic phase takes place at a temperature below the Curie temperature Tc of the magnetic phase. Do you have z. B. for M₁ the rare earth metal Nd and for M₂ Fe, the hard magnetic phase Nd₂Fe₁₄B forms for mechanically alloyed powder of the type NdFeB only above about 450 ° CDh, the Curie temperature should be significantly above this value, for example 480 °. However, ternary NdFeB has a Curie temperature of only about 315 ° C. In this case, it is provided according to the invention that the Curie temperature is increased in a manner known per se by substituting part of the Fe component with cobalt (Co) (cf. "Appl.Phys.Lett.", Vol. 46 , No. 3, 1.2.1985, pages 308 to 310). A magnetic material with the composition Nd (Fe 1-x Co x ) ₇₇B₈ is obtained in this way, the Co proportion being selected to be 0.1 × 0.6. The co-concentration, based on the Fe content, is preferably between 0.15 and 0.5. This results in Curie temperatures between 430 ° C and 630 ° C.
Andererseits führt eine Co-Zugabe bei mechanisch legierten NdFeB-Materialien zu einer gewissen Reduzierung der Koerzitiv kraft. Dieser Einfluß läßt sich jedoch durch eine partielle Substitution von Nd insbesondere durch Dy zumindest weitgehend ausgleichen. Da ferner im allgemeinen eine Reaktionsglühung bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen zu einer geringeren Koerzi tivkraft führt, ist es vorteilhaft, mit einer Nachglühung, d. h. einer zweiten Glühbehandlung bei höherer Temperatur für eine Erhöhung der Koerzitivkraft zu sorgen.On the other hand, a co-addition leads to mechanically alloyed ones NdFeB materials to some reduction in coercivity force. This influence can, however, be partial Substitution of Nd in particular by Dy at least largely compensate. Furthermore, since reaction annealing is generally carried out relatively low temperatures to a lower Koerzi tivkraft leads, it is advantageous with an afterglow, d. H. a second annealing treatment at a higher temperature for one Worry about increasing the coercive force.
Einem konkreten Ausführungsbeispiel sei eine hartmagnetische Legierung der Zusammensetzung (Nd0.9Dy0.1)₁₅(Fe0.7Co0.3)₇₇B₈ zugrundegelegt. Zur erfindungsgemäßen Herstellung dieses Materials werden elementare Nd-, Dy-, Fe-, Co- und B-Pulver in entsprechendem Mengenverhältnis in einen Stahlbehälter gegeben und etwa 30 Stunden in einer Kugelmühle gemahlen. Darauf wird das so zu erhaltende Mischpulver zu einem Zylinder kaltgepreßt. Hieran anschließend erfolgt eine Glühung unter Schutzgas atmosphäre während 5 Stunden bei etwa 500°C in einem äußeren Magnetfeld mit einer magnetischen Induktion von 1 Tesla und eine abschließende Nachglühung von etwa 10 Minuten bei 700°C ohne Magnetfeld. Das so erhaltene Material ist magnetisch anisotrop mit einer Remanenz < 1 Tesla parallel zur Magnet feld-induzierten Vorzugsrichtung und einer Koerzitivkraft größer als 0,8 · 10⁶ Am-1.A concrete embodiment is based on a hard magnetic alloy of the composition (Nd 0.9 Dy 0.1 ) ₁₅ (Fe 0.7 Co 0.3 ) ₇₇B₈. To produce this material according to the invention, elemental Nd, Dy, Fe, Co and B powders are added to a steel container in the appropriate proportions and ground in a ball mill for about 30 hours. The mixed powder to be obtained in this way is cold-pressed into a cylinder. This is followed by annealing in a protective gas atmosphere for 5 hours at about 500 ° C in an external magnetic field with a magnetic induction of 1 Tesla and a final afterglow of about 10 minutes at 700 ° C without a magnetic field. The material thus obtained is magnetically anisotropic with a remanence <1 Tesla parallel to the magnetic field-induced preferred direction and a coercive force greater than 0.8 · 10⁶ Am -1 .
Gemäß dem gewählten Ausführungsbeispiel wurde angenommen, daß die mindestens zwei metallischen Ausgangskomponenten M₁ und M₂ getrennt in Pulverform vorgesehen werden, wobei jede dieser beiden Komponenten aus einem metallischen (chemischen) Element oder aus einer Legierung oder Verbindung mit diesem Element be steht. Gegebenenfalls ist es jedoch auch möglich, Ausgangs komponenten vorzusehen, die die beiden Ausgangsmetalle M₁ und M₂ in Legierungsform enthalten; d. h., die Legierung M₁-M₂ lie fert dann die beiden metallischen Komponenten des herzustellen den Werkstoffes. Im Falle von Nd₂Fe₁₄B wäre dies die Legierung Nd₁₆Fe₈₄ in Pulverform, die zusammen mit dem B-Pulver das zu mahlende Pulvergemisch bildet. Daneben kann das Nd auch in Form einer Nd-reichen Vorlegierung wie etwa Nd₇₀Fe₃₀ zugegeben wer den.According to the chosen embodiment, it was assumed that the at least two metallic starting components M₁ and M₂ be provided separately in powder form, each of these two components made of a metallic (chemical) element or from an alloy or compound with this element stands. If necessary, however, it is also possible to start to provide components that the two starting metals M₁ and Contain M₂ in alloy form; d. h., the alloy M₁-M₂ lie then manufactures the two metallic components to manufacture the the material. In the case of Nd₂Fe₁₄B this would be the alloy Nd₁₆Fe₈₄ in powder form, which together with the B powder grinding powder mixture forms. In addition, the Nd can also be in shape an Nd-rich master alloy such as Nd₇₀Fe₃₀ who added the.
Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erhaltende pulver förmige magnetische Werkstoff kann schließlich in bekannter Weise weiterverarbeitet werden. So ist insbesondere eine Aus richtung in einem weiteren externen magnetischen Gleichfeld möglich. Die Feldstärke dieses Ausrichtungsfeldes kann dabei wesentlich geringer gegenüber der des bei dem Glühvorgang an gelegten Feldes sein. Gleichzeitig mit dieser Ausrichtung der Pulverpartikel können diese z. B. durch Eingießen von schnell aushärtendem Kunstharz mechanisch fixiert werden. Mit dem so erhaltenen Körper aus dem speziellen anisotropen Werkstoff lassen sich dann entsprechende Magnete aufbauen. Auch ein Ausrichten der anisotropen Pulverpartikel im Magnetfeld bei gleichzeitiger Kompaktierung zu einem dichten Körper durch mechanische Preßverfahren ist möglich.The powder to be obtained with the method according to the invention Shaped magnetic material can finally be known Be processed further. So is particularly an end direction in another external magnetic direct field possible. The field strength of this alignment field can much lower than that of the annealing process field. Simultaneously with this orientation of the Powder particles can e.g. B. by pouring quickly curing resin can be fixed mechanically. With that body obtained from the special anisotropic material appropriate magnets can then be built up. Also a Align the anisotropic powder particles in the magnetic field simultaneous compacting through to a dense body mechanical pressing is possible.
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