CH365395A - Verfahren zur Herstellung eines magnetisch-anisotropen Dauermagnetes - Google Patents

Description

  Verfahren     zur    Herstellung eines     magnetisch-anisotropen    Dauermagnetes    Die Erfindung bezieht sich auf     ein    Verfahren zur  Herstellung eines     magnetisch-anisotropen    Dauerma  gnetes aus einer eine Textur aufweisenden     Eisen-          legierung,        die        15        bis        42%        Co,

          10        bis        20%        Ni        und     6     bis        10%        Al        enthält.        Das        Verfahren        ist        dadurch     gekennzeichnet, dass die     Legierung    in     geschmolzenem     Zustand dem oberen Ende eines Rohres zugeführt  und in festem Zustand in Form eines Stabes am un  teren Ende des Rohres abgeführt wird,

   woben die  Temperaturverteilung im Rohr und die Geschwin  digkeit des     Herausziehens    des Stabes derart erfolgen,  dass eine zur Verbesserung des     (BH)maY    Wertes und  der     Koerzitivkraft    gewünschte Textur erzielt wird.    Es war bekannt, dieses Verfahren für nicht  dauermagnetische Materialien anzuwenden, bei denen  wohl eine gewisse     Textur    festgestellt wurde, die aber  wegen ihrer Natur zur Verbesserung der technolo  gischen Eigenschaften dieser Materialien nicht dien  lich gemacht werden konnte, da eine so erhaltene  Textur dazu keinen     Beitrag    liefert. Im Gegenteil  werden dadurch die gewünschten technologischen  Eigenschaften meist in ungünstigem Sinne beein  flusst.

   Wenn möglich, würde man das Auftreten einer  Textur daher vorzugsweise     vermeiden.     



  Insbesondere wird unter einer Textur, die den       (BH)","    Wert und die     Koerzitivkraft    verbessert, eine  Kristallorientierung verstanden, bei der vorzugsweise  eine     (100)-Fläche    und vorzugsweise auch eine     [100]-          Richtung    parallel zur Achse des Stabes liegt; in bei  den Fällen wird vermieden, dass eine     [111]-Richtung     parallel zur Achse des Stabes liegt.

   Dies ist von  Bedeutung, da festgestellt wurde, dass die erwähnten  magnetischen     Eigenschaften    in der     [111]-Richtung     ungünstiger sind     als    in einer     [110]-Richtung    und  letztere ungünstiger als in einer     [100]-Richtung.    Bei  der vorzugsweise angestrebten Textur     wird    auch ver-    mieden, dass eine     [110]-Richtung    parallel zur Achse  des Stabs liegt.  



  Durch Anwendung des Verfahrens nach der Er  findung können nicht nur höhere (BH)... ,-Werte und  höhere     Koerzitivkräfte    als bei einem     texturlosen     Material erzielt werden, sondern es wird ausserdem  möglich,     eine    bisher noch nicht bekannte, praktisch  ununterbrochene Erzeugung von     stabförmigem        dauer;     magnetischem Material mit der erwähnten Textur  direkt aus der Schmelze zu erzielen, was von grosser       wirtschaftlicher    Wichtigkeit ist;

   denn auf diese Weise  ist es möglich, die ganze     Schmelze    nahezu vollstän  dig in das gewünschte Erzeugnis umzusetzen, was  also praktisch     eine        1000/aige    Ausnutzung des Mate  rials bedeutet. Ausserdem kann die Herstellung unter  immer gleichbleibenden Verhältnissen     erfolgen,    so  dass eine reproduzierbare Textur und somit     repro-          duzierbare    magnetische Eigenschaften erzielt werden  können. Gegenüber bereits bekannten, eine Kristall  orientierung aufweisenden Magneten, brauchen diese  Eigenschaften nicht besser zu sein.

   Der durch An  wendung des erfindungsgemässen     Verfahrens    erzielte  Fortschritt     liegt        nämlich    an erster Stelle     in    der  grösseren     Wirtschaftlichkeit    und der besseren     Repro-          duzierbarkeit        im    Vergleich zu den älteren     Verfahren,     so     dass'    es unter anderem     möglich    wird, Magnete mit  einem     (BH).",    -Wert herauszustellen,

   die bisher nicht  in reproduzierbarer und     wirtschaftlich    vertretbarer  Weise     herstellbar    waren. Die praktische Anwendung  solcher Magnete war deshalb bisher gering.  



  Die obenerwähnte Kristalltextur, bei der eine       (100)-Fläche    parallel zur Achse des Stabs liegt, kann  dadurch erzielt werden, dass das Rohr in solcher  Weise gekühlt wird,     dass    die     Erstarrungswärme    der  Legierung wenigstens überwiegend radial abgeleitet  wird, so dass im Stab eine radiale Kristallorientierung  entsteht.

        Die obenerwähnte vorzugsweise gewünschte Tex  tur, bei der eine     [100]-Richtung    parallel zur Achse  des Stabs liegt, kann dadurch erzielt werden, dass  das Rohr in an sich bekannter Weise durch zusätz  liche Mittel derart erhitzt wird, dass die     Erstarrungs-          wärme    der     Legierung        wenigstens    überwiegend axial  abgeleitet wird, so dass im Stab eine axiale Kristall  orientierung entsteht. Zur Erhöhung des Effektes  kann es erwünscht sein, den Stab beim Verlassen des  Rohres durch zusätzliche Mittel zu kühlen.  



  Die Erzielung der Textur kann ausserdem da  durch begünstigt werden, dass bei     Ingangbringung     des erfindungsgemässen Verfahrens von einem Stück  Stab der gewünschten Zusammensetzung und mit  der gewünschten Textur, vorzugsweise von einem  Stück Stab in Form eines Einkristalls mit der vor  zugsweise gewünschten Kristallorientierung ausge  gangen wird. Dieses Stück, das nicht     geschmolzen     wird, bildet das untere Ende des nach der Erfindung  herzustellenden     stabförmigen    Magnetes, während von  oben die     geschmolzene        Legierung    dauernd in das  Rohr nachgegossen wird.  



  In beiden Fällen kann der Stab oder von ihm  abgeschnittene Teile, zwecks Erzielung der magne  tischen     Anisotropäe,        anschliessend    an das     Gussver-          fahren    in einem Magnetfeld gehärtet werden, dessen  Richtung der axialen Richtung des Stabes entspricht.  Das     Gussverfahren    und eine solche Härtung können  vorzugsweise in einer einzigen Vorrichtung durch  geführt werden, da auf diese Weise Energie und  Arbeitszeit gespart werden.  



  Nach einer     Ausführungsform    der Erfindung, ins  besondere zur Herstellung von     titanhaltigen    Dauer  magneten, wird für die Innenwand des Rohres ein  Material gewählt, durch das eine störende Reaktion  der Rohrwand mit der     flüssigen        Legierung    vermieden  wird. Solche Materialien sind z. B.     Berylliumoxyd,          T,horiumoxyd    oder     Titankarbid,    die nicht mit der       titanhaltigen        Legierung    reagieren, so dass die Textur       nicht    beeinträchtigt wird.  



  Obgleich es     grundsätzlich    möglich ist, den Stab  kontinuierlich aus dem Rohr herauszuziehen, ist es  insbesondere bei der Herstellung von Magneten mit  axialer Textur     vorteilhaft,    die     Ausführung    des Stabes       diskontinuierlich    erfolgen zu lassen, da die ge  wünschte     Textur    an der     Staboberfläche    dadurch in  besserem Masse erzielt wird.  



  In vielen Fällen ist es erwünscht, die     Legierung     in     geschmolzenem    Zustand von chemisch angreifen  den Gasen, insbesondere Sauerstoff, zu schützen.  Dies kann z. B. durch eine Atmosphäre von Argon,  Helium oder Wasserstoff erfolgen.  



       Ein        anisotroper    Dauermagnet mit einem Durch  messer von 10 mm und mit einer radialen Textur,  der dadurch erhalten wurde, dass der Stab mit einer  Geschwindigkeit von etwa 1 cm/Min. kontinuierlich  aus einem wassergekühlten Rohr herausgezogen       wurde,        hatte        bei        einer        Zusammensetzung        von        24        %        Co,          14%        Ni,        81/o        Al,        3%,

          Cu        und        Rest        Fe        nach        der          erforderlichen    Wärmebehandlung einen     (BH).""    -    Wert von 5,7 X 106 bei einem     H,    von 610     Oersted     und einer     Remanenz    von 13,400 Gauss. Diese Werte  sind bereits beträchtlich besser als die von     texturlosen     Magneten gleicher Zusammensetzung.  



  Ein     anisotroper    Dauermagnet mit einem Durch  messer von 20 mm und mit einer axialen Textur,  der dadurch erhalten wurde, dass der Stab in Inter  vallen von je 1 Minute um etwa     1;72    cm aus dem zu  sätzlich erhitzten Rohr herausgezogen wurde, hatte       bei        einer        Zusammensetzung        von        24%        Co,        14%.        Ni,          8%        Al,

      3     %        Cu        und        Rest        Fe        nach        der        erforderlichen     Wärmebehandlung einen     (BH),.",-Wert    von 6,9 X 106  bei einer     Koerzitivkraft    von 700     Örsted    und einer       Remanenz    von 13,800 Gauss.  



  Bei Verwendung einer Legierung mit zusätzlich  2     bis        8%        Cu        und    4     bis        10%.        Ti        ist        es        erwünscht,     die     Legierung    im Magnetfeld in einem Bereich von  10 bis 70 C unterhalb der     Curietemperatur        isother-          misch    zu härten, wie es im Schweizer Patent Nummer  340522 angegeben wurde.  



  Wenn ferner die     Abmessung(en)    des Quer  schnitts des Stabes mit     Cu    und     Ti    so gross ist (sind),  dass der Stab hinreichend schnell abgeschreckt wer  den kann, ist es zweckmässig, den Stab von einer  Temperatur höher als 1200 bis auf 600  C dem  Einfluss eines Magnetfeldes zu     unterwerfen,    worauf,  gleichfalls in einem Magnetfeld, der Stab wieder bis  auf einen Temperaturbereich von 10 bis 70  C un  terhalb der     Curietemperatur    erhitzt wird, wie es im       Schweizer    Patent Nr. 355168 angegeben wurde.  



  Ein gemäss dem Verfahren nach der Erfindung  hergestellter Magnet mit einem Durchmesser von  20 mm, einer axialen Kristalltextur und einer     Zusam-          mensetzung        von        34%        Co,        14,51/a        Ni,        7%        Al,          4,5        %        Cu,

      5     %        Ti        und        Rest        Fe        hatte        nach        einer     Behandlung gemäss dem älteren Patent Nr. 355168  einen     (BH)"",.,-Wert    von 7,7 X 106 bei einer     Koer-          zitivkraft    von 1475     Örsted    und einer     Remanenz    von  10,400 Gauss.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung eines magnetisch-aniso- tropen Dauermagnetes aus einer eine Textur aufwei senden Eisenlegierung, die 15 bis 421/o Co, 10 bis 20 % Ni und 6 bis 10 % A1 enthält, dadurch gekenn- zeichnet,

   dass die Legierung in geschmolzenem Zu stand dem oberen Ende eines Rohres zugeführt und in festem Zustand in Form eines Stabs am unteren Ende des Rohres abgeführt wird, wobei die Tem peraturverteilung im Rohr und die Geschwindigkeit des Herausziehens des Stabs derart erfolgen, dass eine zur Verbesserung des (BH) ",-Wertes und der Koerzi- tivkraft gewünschte Textur erzielt wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass eine Legierung verwendet wird, die zusätzlich bis zu 8% Cu enthält. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass eine Legierung verwendet wird, die zusätzlich bis zu 10% Ti enthält. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Rohr in solcher Weise gekühlt wird, dass die Erstarrungswärme der Legierung wenig stens überwiegend radial abgeführt wird, so dass im Stab eine radiale Kristallorientierung erzielt wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Rohr durch zusätzliche Mittel derart erhitzt wird, dass die Erstarrungswärme der Legierung wenigstens überwiegend axial abgeführt wird, so dass im Stab eine axiale Kristallorientierung erzielt wird. 5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass der Stab beim Verlassen des Roh res durch zusätzliche Mittel gekühlt wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass für die Innenwand des Rohres ein solches Material verwendet wird, durch das eine störende Reaktion mit der flüssigen Legierung ver mieden wird. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Stab diskontinuierlich aus dem Rohr abgeführt wird. B. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Legierung im geschmolzenen Zustand vor chemisch angreifenden Gasen geschützt wird. 9. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der das Rohr verlassende Stab an schliessend durch ein Magnetfeld geführt wird, des sen Richtung parallel zur Achse des Stabes verläuft. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch, wobei die Legierung noch 2 bis 8%# Cu und 4 bis 10%, Ti enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab in einem Magnetfeld einer isothermischen Behandlung in einem Bereich von 10 bis 700C unterhalb der Curietemperatur unterworfen wird. 11.

   Verfahren nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab von einer Temperatur von über 1200 bis auf 6000 C einer Magnetfeldbehand lung unterworfen wird, worauf, gleichfalls in einem Magnetfeld, der Stab bis auf eine Temperatur im Bereich von 10 bis 700 C unterhalb der Curietem- peratur erhitzt wird.