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Verfahren zum Herstellen von Dauermagnetlegierungen Die Erfindung
bezieht sich auf die Herstellung von an sich bekannten Dauermagnetlegierungen, die
als wesentliche Bestandteile Eisen, Aluminium, Nickel, Kupfer sowie Kobalt enthalten,
und zwar mit oder ohne ein oder mehrere andere Elemente, wie Chrom, Mangan, Molybdän,
Silicium, Uran, Vanadium, Wolfram, Silber, Zinn, Zirkonium, Tantal und Titan, deren
Menge jedoch nicht ausreicht, um die magnetischen Eigenschaften der Legierung zu
verschlechtern, und z. B. im ganzen 5 Gewichtsprozent nicht übersteigt, während
der ' Kohlenstoffgehalt unterhalb von i % und vorzugsweise annähernd Null
ist. In Dauermagneten dieser Art bildet bekanntlich das Eisen den Hauptbestandteil,
und sein Gewichtsverhältnis übersteigt dasjenige irgendeines anderen Bestandteiles,
während der Nickelgehalt zwischen etwa io % und 25 °/o, der Aluminiumgehalt
zwischen etwa 7 % und 2o °/o, der Kobaltgehalt zwischen etwa i °/o und 35
°/o und der Kupfergehalt bis zu i5 % schwanken können.
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Bei der Herstellung derartiger Legierungen war es bisher üblich, die
Einzelmetalle in möglichst reinem Zustande getrennt in die Schmelze einzufügen,
und zwar vorzugsweise derart, .daß erst sämtliche Komponenten ohne Aluminium geschmolzen
wurden und erst dann das Aluminium hinzugesetzt wurde. Die Erfindung besteht darin,
daß der erforderliche Kobalt- und Kupfergehalt der Legierung ganz oder teilweise
in Form eines beim Raffinieren von Kupfer-Kobalt-Erzen anfallenden Zwischenerzeugnisses
einverleibt wird, das im wesentlichen aus Kobalt, Kupfer, Eisen, Schwefel und Silicium
besteht und daneben Spuren von Kohlenstoff, Blei, Mangan, Nickel, Antimon, Zink
und Schlacke enthält. Es hat sich gezeigt, daß die in dem Zwischenerzeugnis von
Haus aus enthaltenen Verunreinigungen, namentlich Schwefel und Silicium, welche
beim Zufügen zu dem gewöhnlichen Stahl äußerst nachteilig wirken würden, bei der
Herstellung von Dauermagnetstählen nicht nur unschädlich, sondern sogar nützlich
sind. An sich gehört die Verwendung von Vorlegierungen zum Gemeingut der Legierungstechnik,
diese werden aber gewöhnlich nach strengen Vorschriften und mit sehr reinen Ausgangsstoffen
hergestellt und sind daher kostspielig, bezwecken auch im allgemeinen nur die Erniedrigung
des Schmelzpunktes des Zusatzmetalls, ohne daß sich ein besonderer Vorteil gegenüber
dem Zusatz der Einzelmetalle ergibt.
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Verwendet man erfindungsgemäß anstatt der Einzelmetalle Kupfer und
Kobalt das genannte Zwischenerzeugnis, so wird die Herstellung der Legierung infolge
des sehr geringen
Preises dieses Zwischenerzeugnisse nicht nur
wesentlich verbilligt, sondern e: entstehen Legierungen, die den üblichen die' ser
Art erheblich überlegen sind.
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Das Zwischenerzeugnis enthält gewöhnli@ lr@ Kobalt etwa 54 Gewichtsprozent,
Kuptrz etwa 12 0/0, Eisen etwa a8 0/0, Schwefel etwa 0,76 °/0, Silicium etwa
1,5 0/0 gemeinsam inii Spuren von Kohlenstoff, Blei, Mangan, Nickel, Antimon, Zink
und Schlacke. Es ist einleuchtend, daß die jeweilig anfallenden Sätze eines solchen
Zwischenerzeugnisses in ihrer Zusammensetzung wechseln und noch andere Elemente
als die genannten enthalten können.
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Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird das Zwischenerzeugnis,
beispielsweise von der genannten Zusammensetzung, in einen Tiegel gemeinsam mit
dem zum Ergänzen der Legierung bis zu dem gewünschten Eisengehalt erforderlichen
zusätzlichen Eisen, etwaigem zusätzlichem Kobalt und der erforderlichen Menge von
Nickel eingebracht und das Ganze bis zum Schmelzen erhitzt. Der Schmelzpunkt des
Zwischenerzeugnisses ist sowohl niedriger als derjenige von reinem Kobalt als auch
von reinem Eisen, und da der Schmelzpunkt der entstehenden Legierung tiefer als
derjenige von Nickel liegt, so wird das gänzliche Verschmelzen rascher eintreten,
als wenn särntliche Bestandteile sich in freiem, reinere Zustände befinden würden.
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Nachdem der Tiegelinhält geschmolzen wurde, wird umgerührt, wonach
:die erforderliche Menge reines Aluminium und, wenn nötig, etwaiges zusätzliches
Kupfer in die Schmelze eingefügt werden, wonach wiederum umgerührt und sofort vergossen
wird. Beimengungen des Zwischenerzeugnisses, wie Blei und Zink, verdampfen meistenteils
während des Schmelzens oder gehen in die Schlacke über, etwas davon kann aber in
der Legierung ohne Schaden verbleiben.
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Zweckmäßig können die Mengenverhältnisse von Kupfer und Kobalt durch
Verwendung von kupferreichen oder kobaltreichen Zwischenerzeugnissen oder durch
Vermengen von ein verschiedenes Verhältnis von Kupfer und Kobalt aufweisenden einzelnen
Zwischenerzeugnissen geregelt werden, damit der erforderliche Gesamtbetrag von Kupfer
und Kobalt erzielt wird. Werden noch andere Elemente, wie Chrom, Mangan, Molybdän,
nennenswerte Mengen von Silicium, Uran, Vanadium, Wolfram, Silber, Zinn, Zirkonium,
Täntal oder Titan, in der endgültigen Legierung gewünscht, so können diese, zweckmäßig
nach dem Einbringen des Zwischenerzeugnisses und nach * dem Zusammenschmelzen von
Eisen und Nickel, in einigen Fällen jedoch vor diesem Zusammenschmelzen, eingefügt
werden.
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Die Legierung wird zweckmäßig unmittel-;dr in Formen gegossen, um
Formlinge für @,>äuermab ete zu erzeugen. Die Formen .l>#,nnen Kokillenformen sein,
um ein rasches Kühlen zu bewirken, oder auch gewöhnliche Sandformen und ähnliche.
Die Formlinge werden nach einem anschließenden Glüh- und Härteverfahren, wenn nötig,
geschliffen und magnetisiert.
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Die Erfindung ermöglicht; bessere und billigere Dauermagnete herzustellen,
und zwar weil die abgekürzte Schmelzdauer nicht nur die Güte des Magneten verbessert,
sondern auch die Arbeitskosten herabsetzt. Ferner ist die chemische und physikalische
Bindung zwischen Kobalt, Kupfer und Eisen ausgereifter und stabiler. Die Anwesenheit
von Schwefel, Silicium und Schlacketeilchen in dem Zwischenerzeugnis begünstigt
die Entstehung einer geeigneten Atmosphäre und einer Schützschlackenschicht, wodurch
die unerwünschte Oxydation der Legierungsschmelze gemindert wird.
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Die bisher herstellbaren Legierungen der genannten Art und die Dauermagnete
aus denselben waren im allgemeinen brüchig und zerreiblich, obwohl sie eine große
Härte besaßen. Bei der üblichen Wärmebehandlung neigten diese Magnete zur Rißbildung.
Dagegen besitzen die Legierungen und Magnete gemäß Erfindung eine größere natürliche
mechanische Festigkeit und eine geringere Zerreibbarkeit als bisher, und ihre Neigung
zur Rissebildüng während der Wärmebehandlung ist wesentlich herabgesetzt.
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Nachfolgende Zahlen verdeutlichen die genannten Vorzüge bei Magneten
aus zwei Legierungen, von denen die Legierung A nach dem üblichen Verfahren, die
Legierung B gemäß Erfindung hergestellt wurde.
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Die Zusammensetzung war die folgende:
| C Cu Ni Co Al |
| 111 1, 1111ö% 'A, |
| Legierung A 0,02 5,95 16;82 12,63 9,7 |
| Legierung B 0,02 5,91 17,37 12,63 9,81 |
Die magnetischen Eigenschaften zeigten:
| Koerzitiv- B- |
| kraft Remanenz |
| Legierung A 479,0 8o8o 1,593 X 106 |
| Legierung B 456,o 83o0 1,597 X Zoo |
Die Bruchfestigkeit beim Auffallenlassen einer Gewichtsmasse auf die Magnetkörper,
ausgedrückt in der zum Brechen benötigten Arbeit, betrug bei der Legierung A o,89
mkg, bei der Legierung B s,57 mkg.
Bei der Einwirkung eines Sandstrahlgebläses
erwiesen sich die Legierungen gemäß Erfindung als wesentlich widerstandsfähiger
gegen Abblättern und Abspalten als die üblichen.
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Die Verbesserungen der physikalischen und mechanischen Eigenschaften
der Legierungen und Magnete gemäß Erfindung ist ferner begleitet von einem Unterschied
im Kristallgefüge gegenüber demjenigen Gefüge, das bei der Herstellung von Dauermagnetlegierungen
ähnlicher Zusammensetzung nach dem bisher üblichen Verfahren entsteht, indem die
ersteren ein grobes polygonales Kristallgefüge und die letztern im allgemeinen vorwiegend
ein Nadelgefüge aufweisen.