DE19636285C2

DE19636285C2 - Verfahren zur Herstellung eines SE-Fe-B-Dauermagneten

Info

Publication number: DE19636285C2
Application number: DE19636285A
Authority: DE
Inventors: Mircea Dipl Phys Dr Velicescu; Peter Dipl Phys Dr Rer Schrey
Original assignee: VAKUUMSCHMELZE GmbH
Current assignee: VAKUUMSCHMELZE GmbH
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2016-09-07
Also published as: US6027576A; WO1998010437A1; EP0923779A1; CN1235693A; JP2000503810A; DE19636285A1; JP3145416B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Dauermagneten des Typs SE-Fe-B, der als Hauptphase die tetragonale Phase SE₂Fe₁₄B aufweist, wobei SE mindestens ein Seltenerd-Element einschließlich Y ist.

Ein solcher Magnet ist beispielsweise aus der EP 0 124 655 A1 bzw. der dazu korrespondierenden US 5,405,455 bekannt. Ma gnete des Typs SE-Fe-B weisen die höchsten heute zur Verfü gung stehenden Energiedichten auf. Pulvermetallurgisch her stellte SE-Fe-B-Magnete enthalten etwa 90% der hartmagneti schen Hauptphase SE₂Fe₁₄B.

Aus der US 5,447,578 sind ferner SE-Fe-B-Magnete bekannt, die SE-Fe-Co-B-Ga-Phasen als Zumischungen enthalten.

Bei der Herstellung verfährt man in der Regel so, daß diese SE-FE-B-Magnete aus SE-Fe-B-Grundlegierungen mit der Zusam mensetzung nahe der SE₂Fe₁₄B-Phase und aus einer Binderlegie rung mit einer niedrigeren Schmelztemperatur komponiert wer den. Ziel ist es dabei, daß das Gefüge der SE-Fe-B-Sinterma gnete aus SE₂Fe₁₄B-Grundlegierungen mit intergranularen Bin dern eingestellt wird unter Verwendung von möglichst wenig Binderlegierung.

Aus der EP 0 517 179 B1 wird die Verwendung von Binderlegie rungen mit der Zusammensetzung Pr₂₀Dy₁₀Co₄₀B₆Ga₄Fe_rest (in Gew.-% sind das Pr ≈ 35, Dy ≈ 20, Co ≈ 28, B ≈ 0,77, Ga ≈ 3,5) vor geschlagen.

Das Besondere an dieser Pr₂₀Dy₁₀Co₄₀B₆Ga₄Fe_bal Binderlegierung ist, daß sie aus vier intermetallischen Phasen zusammenge setzt ist. Die REM-Untersuchungen haben nachgewiesen, daß alle vier vorhandenen Hauptphasen B- und Ga-haltig sind. Es handelt sich um Phasen der Typen:

- SE₅(Co, Ga)₃
- SE(CO, Fe, Ga)₂,
- SE (Co, Fe, Ga)₃
- SE (Co, Fe, Ga)₄B_x.

Die Schmelztemperaturen der Phasen liegen bei etwa 560°C, 980°C, 1060°C bzw. 1080°C. Die Phasen 1/3 und 1/4-Borid haben zwar relativ hohe Schmelztemperaturen, aber wichtig ist, daß diese knapp unterhalb der Sintertemperatur liegen, bzw. daß sie bei der Sintertemperatur flüssig werden. Die Phasen 1/2, 1/3 und das 1/4-Borid sind ferro- oder ferrimagnetisch, mit Curie-Temperaturen von 110°C, 340°C, bzw. 375°C.

Es hat sich nun gezeigt, daß der Anteil dieser Binderlegie rung in der Mischung mit der Grundlegierung innerhalb von 7-10 Gew.-% liegen muß. In diesem Mischungsbereich werden Sin terdichten von ungefähr ρ < 7,55 g/cm³ erst bei Sintertempe raturen oberhalb 1090°C erreicht. Diese Sinterdichten ent sprechen in etwa 99% der theoretischen Dichte. Außerhalb dieses Mischungsbereichs wird die Sinterfähigkeit und damit die erzielbare Remanenz erheblich beeinflußt. Bei den Magne ten mit einem Anteil dieser Binderlegierung von mehr als 10 Gew.-% wird das Kornwachstum stark aktiviert, die Poren werden aber nicht geschlossen. Die Folge ist die Bildung eines Gefü ges mit anomal großen Körnern (< 50µm) und mit hoher Porösi tät sowie mit niedrigen Sinterdichten. Bei niedrigen Anteilen an Binderlegierung ist die Menge der flüssigen Phase für die Verdichtung demnach nicht ausreichend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein neues pulvermetallurgisches Herstellverfahren für Dauermagnete des Typs SE-Fe-B anzugeben, das gegenüber den bekannten Verfahren eine erhöhte Sinterfähigkeit sowie eine sehr gute Remanenz aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das die folgenden Schritte umfaßt:

a₁) es wird ein Pulver aus einer Grundlegierung der allgemei nen Formel
SE₂T₁₄B
worin SE mindestens ein Seltenerd-Element einschließlich Y ist und T Fe oder eine Kombination aus Fe und Co ist, wobei der Co-Anteil 40 Gew.-% der Kombination von Fe und Co nicht überschreitet,
a₂) ein Pulver aus einer ersten Binderlegierung der allgemei nen Formel
SE_aFe_bCo_cB_dGa_e
und ein Pulver aus einer zweiten Binderlegierung der allge meinen Formel
SE_aFe_bCo_cB_dGa_e,
worin SE mindestens ein Seltenerd-Element einschließlich Y ist, mit 15 < a < 40, 0 < b ≦ 80, 5 ≦ c ≦ 85, 0 < d ≦ 20, 0 < e ≦ 20 unter der Bedingung a + b + c + d + e = 100, wobei die zweite Binderlegierung gegenüber der ersten Binderlegierung ungefähr 2,5 Gew.-% weniger Seltenerd-Elemente und ungefähr 1,5 Gew.-% weniger Gallium enthält, in einem Gewichtsverhalt nis von Grundlegierung zu Binderlegierungen von 99 : 1 bis 70 : 30 gemischt,
b) die Mischung wird verdichtet und anschließend
c) unter Vakuum und/oder unter einer Inertgasatmosphäre gesintert.

Es hat sich gezeigt, daß solch hergestellte Dauermagnete sehr hohe Remanenzen aufweisen und daß der Anteil an Binderlegie rung gegenüber dem Anteil der Grundlegierung auf unter 7 Gew.-% reduziert werden kann. Ferner weist die zusätzliche galliumhaltige Phase der Binderlegierung besonders gute Be netzungseigenschaften auf.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Ausführungsbei spiele und der Fig. näher erläutert. Für die Untersuchung wurde eine Nd₂Fe₁₄B-Grundlegierung (Tabelle 1a) und zwei Bin derlegierungen (Tabelle 1b) mit den folgenden Zusammensetzun gen verwendet:

Tabelle 1a

Tabelle 1b

Aus Grobpulvern dieser Legierungen wurden die folgenden Mischungen vorbereitet.

Tabelle 2

Die errechneten Zusammensetzung der hergestellten Magnete er geben dann:

Die Mischungen wurden in einer Planeten-Kugelmühle 120 Minu ten lang feingemahlen, die mittlere Teilchengröße des Fein pulvers erreichte 2,4 µm. Aus den Feinpulvern wurden aniso trope, isostatisch-gepreßte Magnete hergestellt. Sie wurden auf Dichten von ρ < 7,50 g/cm³ gesintert und anschließend ge tempert.

Die Magnete wurden wie folgt gesintert:

- 1090°C/34 (1h Vakuum + 2h in Argon)
- 1070°C/34 (1h Vakuum + 2h in Argon)
- 1060°C/34 (1h Vakuum + 2h in Argon).

Bereits bei Sintertemperaturen von 1060°C wurden sehr hohe Sinterdichten von ρ < 99% gemessen.

Die typischen Entmagnetisierungskurven der Magnete sind in der Figur gezeigt. Die Magnete erreichen bei Raumtemperatur Remanenzen von 1,39 bis 1,41 T und Koerzitivfeldstärken H_cJ < 14kOe. Die Magnete erreichen eine sehr hohe Ausrichtung der Körner (98-98,6%).

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Dauermagneten mit folgen den Schritten:

a₁) Es wird ein Pulver aus einer magnetischen Grundlegierung der allgemeinen Formel
SE₂T₁₄B,
worin SE mindestens ein Seltenerd-Element einschließlich Y ist und T Fe oder eine Kombination aus Fe und Co ist, wobei der Co-Anteil 40 Gew.-% der Kombination Fe und Co nicht über schreitet,
a₂) ein Pulver aus einer ersten Binderlegierung der allgemei nen Formel
SE_aFe_bCo_cB_dGa_e
und ein Pulver aus einer zweiten Binderlegierung der allge meinen Formel
SE_aFe_bCo_cB_dGa_e
worin SE mindestens ein Seltenerd-Element einschließlich Y ist, mit 15 < a < 40, 0 < b ≦ 80, 5 ≦ c ≦ 85, 0 < d ≦ 20, 0 < e ≦ 20 unter der Bedingung a + b + c + d + e = 100, wobei die zweite Binderlegierung gegenüber der ersten Binderlegierung ungefähr 2,5 Gew.-% weniger Seltenerd-Elemente und ungefähr 1,5 Gew.-% weniger Gallium enthält, in einem Gewichtsverhält nis von Grundlegierung zu Binderlegierungen von 99 : 1 bis 70 : 30 gemischt,
b) die Mischung wird verdichtet und anschließend
c) unter Vakuum und/oder unter einer Inertgasatmosphäre gesintert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge wichtsverhältnis von Grundlegierung zu Binderlegierung zwi schen 99 : 1 und 93 : 7 beträgt.