(19)
(11)EP 2 289 082 B1

(12)EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45)Hinweis auf die Patenterteilung:
07.05.2014  Patentblatt  2014/19

(21)Anmeldenummer: 09741823.0

(22)Anmeldetag:  27.04.2009
(51)Internationale Patentklassifikation (IPC): 
H01F 41/02(2006.01)
H01F 1/22(2006.01)
H01F 1/24(2006.01)
(86)Internationale Anmeldenummer:
PCT/EP2009/003041
(87)Internationale Veröffentlichungsnummer:
WO 2009/135604 (12.11.2009 Gazette  2009/46)

(54)

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES MAGNETISIERBAREN METALLISCHEN FORMKÖRPERS

METHOD FOR PRODUCING A MAGNETIZABLE METAL SHAPED BODY

PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UN CORPS MÉTALLIQUE MOULÉ MAGNÉTISABLE


(84)Benannte Vertragsstaaten:
AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR

(30)Priorität: 09.05.2008 DE 102008023059

(43)Veröffentlichungstag der Anmeldung:
02.03.2011  Patentblatt  2011/09

(73)Patentinhaber:
  • ETO MAGNETIC GMBH
    78333 Stockach (DE)
  • Kennametal Europe GmbH
    8212 Neuhausen am Rheinfall (CH)

(72)Erfinder:
  • GÜMPEL, Paul
    78351 Bodman-Ludwigshafen (DE)
  • GLÄSER, Stefan
    CH-8598 Bottighofen (CH)
  • HOFER, Beat
    CH-4552 Derendingen (CH)

(74)Vertreter: Behrmann, Niels et al
Behrmann Wagner Partnerschaftsgesellschaft mbB Patentanwälte Hegau-Tower Maggistraße 5 (10. OG)
78224 Singen
78224 Singen (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
WO-A-02/089154
US-A- 5 993 729
  
      
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    Beschreibung


    [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines magnetisierbaren metallischen Formkörpers, einen durch ein solches Verfahren hergestellten Formkörper sowie Verwendungen eines derartigen Formkörpers.

    [0002] Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche magnetisierbare metallische Körper zum Realisieren verschiedenster elektromagnetischer Vorrichtungen, etwa elektromagnetischer Aktoren, Transformatoren oder dergleichen, bekannt. All diesen Anwendungen ist gemeinsam, dass ein zur Herstellung der magnetisierbaren Bestandteile und Baugruppen verwendetes Material einerseits günstige magnetische Eigenschaften in Form einer möglichst hohen (Sättigungs-)Flussdichte bei kleiner Erregung und geringer Koerzitivfeldstärke aufweisen soll, wobei Reineisen (bzw. Werkstoffe aus Eisen bzw. aus Eisen-Silizium-Legierungen) im Hinblick auf derartige magnetische Eigenschaften besonders günstig ist.

    [0003] Andererseits entstehen insbesondere bei mit Wechselströmen angesteuerten Magneten (hier werden die Werkstoffe im Takt der Wechselstromfrequenz ummagnetisiert) Verluste insbesondere in Form von Wirbelstromverlusten; diese sind das Ergebnis von durch das magnetische Wechselfeld induzierten Spannungen, die Wirbelströme senkrecht zum magnetischen Wechselfeld bewirken und das magnetische Feld schwächen (mithin einen Energieverlust bewirken). Zur Verminderung derartiger Wirbelstromverluste ist es wiederum bekannt, das magnetisierbare Material widerstandserhöhend zu beeinflussen, etwa in Form von Blechen bei Transformatoren oder durch das Bilden von Mischkristallen (z. B. FeNi) im magnetischen Werkstoff. Eine derartige Erhöhung des (spezifischen) elektrischen Widerstands reduziert die beschriebenen Wirbelstromverluste, setzt jedoch gleichzeitig die magnetische Sättigungsflussdichte herab und beeinträchtigt zudem mechanische Eigenschaften, etwa die Festigkeit.

    [0004] Auch bei Gleichstromanwendungen sind jedoch die negativen Auswirkungen von Wirbelströmen nicht gänzlich unbeachtlich; so führt etwa das mit einem Schaltvorgang verbundene Aufmagnetisieren zu Wirbelströmen, welche magnetisch entgegenwirken und die Dynamik bzw. erreichbare Bewegungsgeschwindigkeit von Aktoren oder dergleichen mit Gleichstrom betriebenen Magnetanwendungen begrenzen.

    [0005] Wirbelstromverluste sind zudem stark frequenzabhängig, sodass insbesondere bei Hochfrequenzanwendungen es auch etwa bekannt ist, zur Erhöhung des spezifischen elektrischen Widerstands Pulververbundwerkstoffe aus einem Metallpulver einzusetzen, welches mit einem z. B. polymeren Bindemittel verpresst wird. Neben dem relativ hohen elektrischen Widerstand relativ etwa zu einem Blech besitzt eine derartige Vorgehensweise zudem den Vorteil, dass Wirbelströme dreidimensional unterdrückt werden können. Allerdings sind die magnetischen Eigenschaften derartiger Pulververbundwerkstoffe häufig ungenügend, so liegt etwa eine typische Sättigungsflussdichte eines Metalls um das 1,5 bis etwa 5-fache höher als bei derartigen in Kunststoff gebundenen Metallpulvern. Auch hier weist ein so hergestellter Formkörper mangelhafte mechanische Eigenschaften, etwa in Form der mechanischen Festigkeit, auf.

    [0006] Ein Beispiel derartiger Pulververbundwerkstoffe zeigt die US 5,993,729 mit Metalloxidverbindungen zwischen Partikeln.

    [0007] Aus dem bekannten Stand der Technik ist es daher eine bekannte Herausforderung, durch geeignete Auswahl und Ausbildung des metallisierbaren Materials die beschriebenen, zueinander potenziell gegensätzlichen Eigenschaften im Hinblick auf die jeweilige Anwendung zu optimieren, nämlich möglichst günstige magnetische Eigenschaften mit möglichst geringen Wirbelstromverlusten, bei notwendigen mechanischen Eigenschaften, etwa akzeptabler Festigkeit, in Einklang zu bringen.

    [0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen magnetisierbaren metallischen Formkörper sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen zu schaffen, womit einerseits energetisch nachteilige Wirbelströme wirksam unterdrückt bzw. minimiert werden können, andererseits nach wie vor günstige magnetische Eigenschaften, insbesondere hohe magnetische (Sättigungs-)Flussdichte und niedrige Koerzitivfeldstärke, gewährleistet werden können, wobei ein solcher Formkörper auch verbesserte mechanische Eigenschaften (etwa gegenüber bekannten Pulver- bzw. Sinterwerkstoffen) aufweisen soll. Ferner sind geeignete Verwendungen für ein derartiges Verfahren bzw. dadurch realisierte Formkörper zu schaffen.

    [0009] Die Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs, den durch das Verfahren hergestellten Formkörper sowie Verwendungen des Formkörpers gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

    [0010] Der Erfindung liegt zunächst die Erkenntnis zugrunde, dass dann, wenn Wirbelströme bereits im Mikrobereich (d. h. im Bereich der Korn- bzw. Partikelgröße des pulverförmigen ferromagnetischen Ausgangsmaterials) begrenzt werden, günstige magnetische Eigenschaften des resultierenden Formkörpers erreicht werden. Dementsprechend ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, durch ein Vorverdichten in Form des Schrittes des erstes Verdichtens des Ausgangsmaterials bereits einen (mechanisch stabilen) Körper durch den Stoffschluss in Form von Brücken zwischen den benachbarten Partikeln zu schaffen, wobei im nachfolgenden Schritt des Erzeugens der elektrisch isolierenden Oberflächenbeschichtung auf den Partikeln erfindungsgemäß die Hohlräume (weiterbildungsgemäß durch das Einleiten eines entsprechend reaktiven Gases) genutzt werden, um diejenigen Oberflächenabschnitte der Partikel, die außerhalb der Verbindungsabschnitte (Brücken) zu einem jeweils benachbarten Partikel liegen, mit einer (relativ zur Partikelgröße) sehr dünnen partiellen Beschichtung zu versehen. Das anschließende zweite Verdichten führt dann dazu, dass die Hohlräume beseitigt oder stark verkleinert werden, sodass im Ergebnis eine stark komprimierte Partikelstruktur mit Schichtabschnitten der isolierten (Oberflächen-)Beschichtung vorliegt, die -- in Mikrogröße und im Körper verteilt -- den erfindungsgemäß beabsichtigten Effekt der Wirbelstrombarrieren im Mikrobereich bewirken. Mit anderen Worten, die Erfindung ermöglicht das Erzeugen eines magnetisierbaren metallischen Werkstoffs als Formkörper, in welchen (dreidimensional) elektrisch nicht leitende, dünne (in der Schichtdicke üblicherweise lediglich im Nanometerbereich liegende) Schichtabschnitte verteilt vorliegen, welche als wirksame Wirbelstrombarrieren dienen.

    [0011] Der so erzeugte Formkörper besitzt dann nicht nur die erwünschte hohe magnetische Leistungsdichte (welche potenziell an Reineisenmaterial heranreicht), auch werden die Wirbelstromverluste durch Wirkung der dreidimensional im Körper verteilten Schichtabschnitte signifikant reduziert. Damit entsteht dann etwa die Möglichkeit, mit verbessertem energetischen Wirkungsgrad (ressourcenschonend) elektromagnetische Einheiten, z. B. Aktoren, zu gestalten, wobei die realisierte hohe Flussdichte bei kleiner Erregung kompakte Vorrichtungen ermöglicht, die entsprechend Bauraum einsparen und andere Vorteile bringen.

    [0012] Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt zudem darin, dass ein erfindungsgemäß realisierter Formkörper herausragende mechanische Eigenschaften aufweist, insbesondere im Hinblick auf Stabilität, Zug- und Bruchfestigkeit, vor allem gegenüber traditionell bekannten Werkstoffen und Werkstoffanordnungen zur Minimierung von Wirbelstromverlusten. So scheint es etwa ohne weiteres realisierbar, dass gemäß der vorliegenden Erfindung elektromagnetische Eigenschaften eines erfindungsgemäß realisierten Formkörpers erreicht werden, welche die einem typischen Referenzmaterial wie etwa FeSi3 entsprechen, jedoch in mechanischer Hinsicht diesem Material gegenüber signifikant verbesserte Eigenschaften aufweisen. Dies erscheint etwa vor dem Hintergrund plausibel, dass in vorteilhafter Realisierung der Erfindung die erfindungsgemäße Erzeugung der isolierenden Oberflächenbeschichtung erfolgt, nachdem im ersten Schritt des Verdichtens des Ausgangsmaterials zueinander benachbarte Partikel über Brückenbildung od.dgl. miteinander verbunden wurden und dementsprechend eine günstige Grundfestigkeit des Körpers bewirken.

    [0013] In erfindungsgemäß günstiger Weise ist in der praktischen Durchführung das reaktive Gas, welches in die Hohlräume (in der Art eines zusammenhängenden Porenraums) nach dem ersten Verdichtungsschritt eingebracht wird, ein ein Oxidieren oder Nitrieren der Partikeloberflächen außerhalb der Verbindungsabschnitte (Brücken) bewirkendes Gas, wobei ein solches Gas auch ein kohlenstoff-, stickstoff-, sauerstoff-, schwefel- und/oder bor-haltiges Gas sein kann. Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, ein solches Gas nicht gesondert zuzuführen, sondern als reaktives Gas dasjenige zu benutzen, welches (residual) bereits im pulverförmigen Ausgangsmaterial vorliegt und/oder während des ersten Verdichtungsvorgangs entsteht bzw. gebildet wird, wobei in diesem Fall der Schritt des Erzeugens der elektrisch isolierenden Oberflächenbeschichtung mit dem ersten Verdichten erfolgt.

    [0014] Während zudem im Rahmen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung beim Schritt des ersten Verdichtens ein (bevorzugt isostatisches und/oder kaltes hydrostatisches) Pressen mit dem ersten Pressdruck von mehr als 300 bar, typischerweise von 1000 bar oder mehr, erfolgt, ist das zweite Verdichten nach dem Erzeugen der isolierenden Oberflächenbeschichtung ein typischerweise durch heißes hydrostatisches Pressen mit einem signifikant höheren Pressdruck von bis zu ca. 4000 bar durchgeführter Prozess. Dieser Pressdruck bei einer typischen Temperatur oberhalb 1000°C führt zu einem Fließen des Materials, mit dem Ergebnis, dass sich (bei einem signifikanten Reduzieren der Poren bzw. gar deren Verschwinden) die Schichtabschnitte der isolierenden Oberflächenbeschichtung (die jeweils, bei einer Dicke im typischen Nanometerbereich eine Längenerstreckung entsprechend ungefähr der Ausgangsmaterial-Korngrößen besitzen) im resultierenden Formkörper verteilt vorliegen und die beabsichtigte wirbelstromhemmende Wirkung auf Mikroebene ermöglichen. Weiterbildungsgemäß ist es von der Erfindung umfasst, den metallischen Formkörper nach dem zweiten Verdichten einem mechanischen Umformschritt und/oder einer spanenden Nachbehandlung zu unterziehen, um in soweit den Formkörper für den beabsichtigten Einsatzzweck auszuformen. Geeignet kann zudem ein Umformschritt wie Walzen, Ziehen oder dergleichen dafür sorgen, dass eine Isotropie der im Formkörper verteilten Schichtabschnitte gezielt verändert werden kann.

    [0015] Während es einerseits von der Erfindung umfasst ist, als ferromagnetisches Ausgangsmaterial unbeschichtete ferromagnetische Partikel, etwa Reineisenpartikel, zu verwenden, sieht eine alternative Ausführungsform der Erfindung vor, dass dem erfinderischen Prozess in Pulverform vorliegende Partikel zugeführt werden, welche selbst als beschichtete Partikel, z. B. Eisenpartikel, mit (anderer) Metallbeschichtung oder Halbleiterbeschichtung, vorliegen (z. B. durch vorgelagerte Plasmabeschichtung). Damit lässt sich dann einerseits das mechanische Verbindungsverhalten (z. B. die Qualität der Sinterbrücken) nach dem Schritt des ersten Verdichtens beeinflussen, andererseits ermöglicht eine derartige Vorbeschichtung der Partikel, durch gezielte Ausbildung des in den Porenraum einzubringenden reaktiven Gases günstige isolierende Oberflächen herzustellen (z. B. eine Aluminiumoxid-Oberflächenbeschichtung durch Oxidation eines mit Aluminium vorbeschichteten Eisenpartikels mit Hilfe des Beschichtungsschrittes).

    [0016] Der auf die beschriebene Weise erfindungsgemäß erzeugte Formkörper ist prinzipiell einer großen Anzahl von magnetischen Anwendungen zugänglich, wobei die vorbeschriebenen Vorteile im Hinblick auf Wirkungsgrad, magnetisches Verhalten, mechanische Kompaktheit und Stabilität jeweils geeignet instrumentalisiert werden können - so erstreckt sich die potenzielle Einsatzbreite der vorliegenden Erfindung von magnetischen Aktoren oder Antriebsvorrichtungen (wie etwa elektromagnetischen Stellgliedern und Elektromotoren) über den Einsatz in Transformatoren und anderen Gebieten der Leistungselektronik bis hin zu elektromagnetischen Lagern und Aufgaben der Hochfrequenztechnik.

    [0017] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
    Figur 1:
    Ein Flussablaufdiagramm mit Prozessschritten S1 bis S7 zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform und
    Figur 2:
    Eine Ansicht mit einer Mehrzahl von schematischen Illustrationen, welche entlang der Schritte S1 bis S6 von Figur 1 die prozessgemäß veränderte Formgebung des Formkörpers bzw. der Partikel des Ausgangsmaterials illustrieren.


    [0018] Gemäß einem ersten Prozessschritt wird pulverförmiges Eisen-Rohmaterial einer typischen durchschnittlichen Korngröße im Bereich von ca. 10µm bis 500µm bereitgestellt; die Bezugszeichen 10 verdeutlichen zum Prozessschritt S1 das Vorliegen derartiger Pulverpartikel im unbeschichteten Zustand. Typische, handelsübliche Pulvermaterialien im Hinblick auf eine vergleichsweise kleine Korngröße sind z.B. Reineisenpulver (Fe2) mit Korngröße < 30µm, D50 (mittlere Korngröße) 9µm bis 11µm des Herstellers ThyssenKrupp Metallurgie, im Fall einer größeren Korngröße sei exemplarisch auf das Produkt Ampersint (verdüste Fe-Basis Pulver der Firma HC Starck GmbH) verwiesen, hier beträgt die Korngröße Fe zu mindestens 99,5 (Gew-)% kleiner 350 µm. Alternative Fe-Basispulver dieses Herstellers sind FeSi3 oder FeSi6 mit entsprechender Korngröße.

    [0019] Prozessschritt S2 als fakultativer Prozessschritt sieht die Möglichkeit vor, dass vor einem nachfolgenden ersten Verdichten (Schritt S3) die Pulverpartikel des Rohmaterials, etwa mittels Plasmabeschichten oder dergleichen mit einer Metallisierung oder Halbleiterbeschichtung versehen werden. Diese im Schritt S2 fakultativ aufzubringende Schicht ist dünn gegenüber dem betreffenden Partikeldurchmesser und liegt typischerweise im Bereich zwischen 5 und 50nm.

    [0020] Im nachfolgenden Prozessschritt S3 findet ein erstes Vorverdichten des (beschichteten oder unbeschichteten) Rohmaterials statt, typisch ist ein kaltes hydrostatisches Pressen mit einem Pressdruck von ca. 1000 bar. Es entsteht das in der Figur 2 (bei unbeschichtetem Rohmaterial) illustrierte Bild eines vorverdichteten Körpers, bei welchem mittels Sinterbrücken die Partikel 10 mechanisch fest aneinander haften.

    [0021] Im nachfolgenden Prozessschritt S4 wird ein oxidierendes Gas, im vorliegenden Fall Sauerstoff, bei einem Druck von 0,01 bar und einer Temperatur von 350°C so in den Formkörper eingebracht, dass dieses Gas in die Hohlräume 14 eintritt und entsprechend die Partikel 10 mit einer (elektrisch isolierenden) dünnen Oxidschicht 14 in all jenen Umfangsbereichen versieht, die keine Verbindungsabschnitte mit einem jeweils benachbarten Partikel sind. Eine typische resultierende Beschichtungsdicke auf den Partikeln nach dem Gasbehandlungsschritt S4 (Dauer im beschriebenen Beispiel 30 min) liegt bei ca. 10 Nanometern. Beispielsweise durch Veränderung von Druck oder Temperatur oder Einwirkzeit lässt sich diese Schichtdicke beeinflussen.

    [0022] Ein nachfolgender zweiter Verdichtungsschritt S5 (sogenanntes Konsolidieren) wird typischerweise als Verpressen bei hoher Temperatur, insbesondere mittels heißen hydrostatischen Pressens durchgeführt; typische Prozessparameter sind ein Pressdruck von bis zu ca. 4000 bar bei 1200°C Temperatur. Dies führt dazu, dass -- vergleiche die Illustration in Figur 2 zu S5 -- die Poren (Zwischenräume) 12 verschwinden bzw. sich deutlich verkleinern, sodass im endverdichteten Material am Ende des Prozessschritts S5 im Wesentlichen nur noch Oxidschichtabschnitte 14 verteilt im Material verbleiben, welche den ursprünglichen Beschichtungsabschnitten auf den Umfangsflächen der Partikel bzw. komprimierten Poren entsprechen. Diese sehr flachen OxidschichtAbschnitte weisen damit typische Längen im Bereich von ca. 10 bis 150 % der ursprünglichen Korngröße der Partikel auf und sind gegenüber dieser Dimension sehr dünn, nämlich wiederum im Nanometer-Bereich (üblicherweise 5 bis ca. 30 Nanometer).

    [0023] Durch ihre Verteilung im endverdichteten Material wirken diese Oxidschichtabschnitte als erfindungsgemäß wirksame Wirbelstromhemmnisse im Mikrobereich, gleichzeitig ermöglicht das so realisierte endverdichtete Material (welches im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem nachfolgenden Schritt S6 durch Walzen noch eine Umformung in eine beabsichtigte Endform sowie im nachfolgenden Schritt S7 noch eine spanende Nachbehandlung erfährt) sehr günstige magnetische Eigenschaften im Hinblick auf hohe Sättigungsflussdichte und niedrige Koerzitivfeldstärke, wobei selbst am Maßstab eines bekannten Automatenstahls (z. B. 1.0715), welcher häufig für Gleichstromanwendungen herangezogen wird, günstiges Verhalten realisiert wird. Ein so hergestelltes Material ist ferner einem typischen Referenzmaterial für Wechselstromanwendungen (etwa FeSi3) deutlich überlegen.


    Ansprüche

    1. Verfahren zum Herstellen eines magnetisierbaren metallischen Formkörpers aus einem pulverförmig und in Partikelform vorliegenden ferromagnetischen Ausgangsmaterial (10), mit den Schritten:

    - Vorverdichten als erstes Verdichten des Ausgangsmaterials (S3), sodass benachbarte Partikel durch Stoffschluss abschnittsweise an ihrer Umfangsfläche mittels Sinterbrücken und unter Ausbildung von Hohlräumen (12) miteinander verbunden werden,

    - Erzeugen einer elektrisch isolierenden Oberflächenbeschichtung (14) auf den Umfangsflächen der Partikel in Bereichen außerhalb der Verbindungsabschnitte (S4) und

    - zweites Verdichten der mit der Oberflächenbeschichtung versehenen Partikel (S5), sodass die Hohlräume verkleinert oder beseitigt werden.


     
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen der elektrisch isolierenden Oberflächenbeschichtung (S4) durch Einbringen eines durch Reaktion mit den Umfangflächen die Oberflächenbeschichtung erzeugenden Gases in die Hohlräume erfolgt.
     
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen der elektrisch isolierenden Oberflächenbeschichtung durch ein Gas erfolgt, welches beim Schritt des ersten Verdichtens des Ausgangsmaterials bereits im oder mit dem Ausgangsmaterial vorhanden ist oder beim ersten Verdichten entsteht.
     
    4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas ein kohlenstoff-, stickstoff-, sauerstoff-, schwefel- und/oder bor-haltiges Gas ist und/oder eine chemische Reaktion so bewirkt, dass die Umfangsfläche außerhalb der Verbindungsabschnitte die elektrisch isolierende Oberflächenbeschichtung erfährt.
     
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Oberflechenbeschichtung eine Schichtdicke im Bereich zwischen 2nm und 50nm aufweist.
     
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verdichten durch Sintern und/oder Vorsintern eines durch Rütteln verdichteten Pulvers als ferromagnetischem Ausgangsmaterial erfolgt.
     
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintern oder Vorsintern durch thermische Behandlung und ohne ein Pressen erfolgt.
     
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Verdichten (S5) ein Pressen der durch das erste Verdichten verdichteten und mit der elektrisch isolierenden Oberflächenbeschichtung versehenen Partikel mit einem zweiten Pressdruck aufweist, der höher als der erste Pressdruck ist, insbesondere um mindestens 10 % höher, bevorzugt um mindestens 200 % höher, wobei der erste Pressdruck der Druck ist, mit dem das Ausgangsmaterial während des ersten Verdichtens (53) gepresst wird.
     
    9. Verfahren nach einem der Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Verdichten durch heißes hydrostatisches oder isostatisches Pressen erfolgt.
     
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das heiße hydrostatische oder isostatische Pressen beim zweiten Verdichten (S5) bei einer Temperatur und einem Pressdruck erfolgt, die ein Fließen der Partikel und/oder von Schichtabschnitten der isolierenden Oberflächenbeschichtung bewirken.
     
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umformen des Formkörpers nach dem zweiten Verdichten ein Verändern und/oder Beseitigen einer Isotropie von im Formkörper nach dem zweiten Verdichten vorliegenden Schichtabschnitten der isolierenden Oberflächenbeschichtung bewirkt.
     
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das ferromagnetische Ausgangsmaterial mit einem Metall- oder Halbleitermaterial beschichtete Eisenpartikel aufweist, wobei bevorzugt die Beschichtung der Eisenpartikel im Ausgangsmaterial eine Dicke von < 1000 nm, bevorzugt < 100 nm, weiter bevorzugt < 10nm, aufweist.
     
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittlere Korngröße der als Pulver vorliegenden Partikel des ferromagnetischen Ausgangsmaterials im Bereich zwischen 5 µm und 1000 µm liegt.
     
    14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Formkörper zur Herstellung magnetisierbarer Bauteile von elektromagnetischen Aktor- und/oder Antriebsvorrichtungen, insbesondere eines elektromagnetischen Stellgliedes oder eines Elektromotors, einer magnetischen Lagerung oder eines Transformators verwendet wird.
     
    15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper zur Herstellung eines Hochfrequenz-Bauelementes oder einer Hochfrequenz-Baugruppe verwendet wird.
     


    Claims

    1. A method for producing a magnetisable metal shaped body formed of a ferromagnetic raw material (10) present in powdery and in particle form, comprising the following steps:

    - preliminary compression, as first compression, of the raw material (S3), such that adjacent particles are interconnected by integral bonding in portions at their peripheral surface by means of sinter bridges, thus forming cavities (12),

    - production of an electrically insulating surface coating (14) on the peripheral surfaces of the particles in regions outside the connection portions (S4), and

    - second compression of the particles (S5) provided with the surface coating, such that the cavities are reduced in size or eliminated.


     
    2. The method according to Claim 1, characterised in that the electrically insulating surface coating (S4) is produced by introducing into the cavities a gas that produces the surface coating by reaction with the peripheral surfaces.
     
    3. The method according to Claim 1 or 2, characterised in that the electrically insulating surface coating is produced by a gas that is already present in or with the raw material during the step of first compression of the raw material or that is created during the first compression.
     
    4. The method according to Claim 2 or 3, characterised in that the gas is a carbon-containing, nitrogen-containing, oxygen-containing, sulphur-containing and/or boron-containing gas and/or causes a chemical reaction, such that the peripheral surface outside the connection portions experiences the electrically insulating surface coating.
     
    5. The method according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the electrically insulating surface coating has a layer thickness in the range between 2 nm and 50 nm.
     
    6. The method according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the first compression is carried out by sintering and/or preliminary sintering of a powder, which is compressed by shaking, as ferromagnetic raw material.
     
    7. The method according to Claim 6, characterised in that the sintering or preliminary sintering is carried out by thermal treatment and without pressing.
     
    8. The method according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the second compression (S5) involves pressing the particles which have been compressed by the first compression and provided with the electrically insulating surface coating at a second pressing pressure, which is higher than the first pressing pressure, in particular at least 10 % higher, preferably at least 200 % higher, the first pressing pressure being the pressure at which the raw material is pressed during the first compression (S3).
     
    9. The method according to Claim 8, characterised in that the first and/or the second compression is carried out by means of hot hydrostatic or isostatic pressing.
     
    10. The method according to Claim 9, characterised in that the hot hydrostatic or isostatic pressing during the second compression (S5) is carried out at a temperature and a pressing pressure which result in a flowing of the particles and/or the layer portions of the insulating surface coating.
     
    11. The method according to one of Claims 1 to 10, characterised in that a reforming of the shaped body after the second compression results in a change to and/or elimination of an isotropy of layer portions of the insulating surface coating that are present in the shaped body after the second compression.
     
    12. The method according to one of Claims 1 to 11, characterised in that the ferromagnetic raw material has iron particles coated by a metal material or semiconductor material, the coating of the iron particles in the raw material preferably having a thickness of < 1000 nm, preferably < 100 nm, more preferably < 10 nm.
     
    13. The method according to one of Claims 1 to 12, characterised in that a mean particle size of the particles, present as powder, of the ferromagnetic raw material lies in the range between 5 µm and 1000 µm.
     
    14. The method according to one of Claims 1 to 13, characterised in that the metal shaped body is used to produce magnetisable components of electromagnetic actuator and/or drive apparatuses, in particular of an electromagnetic actuating element or of an electric motor, of a magnetic bearing or of a transformer.
     
    15. The method according to one of Claims 1 to 14, characterised in that the shaped body is used to produce a high-frequency component or a high-frequency module.
     


    Revendications

    1. Procédé de fabrication d'un corps métallique moulé magnétisable à partir d'une matière première ferromagnétique (10) se trouvant sous forme pulvérulente et sous forme de particules, comprenant les étapes suivantes:

    - pré-comprimer comme première compression la matière première (S3), de telle manière que des particules voisines s'assemblent les unes aux autres par jonction de matière localement sur leur surface extérieure au moyen de ponts de frittage et avec formation de cavités (12),

    - produire un revêtement superficiel électriquement isolant (14) sur les surfaces extérieures des particules dans des zones à l'extérieur des sections de jonction (S4), et

    - comprimer une deuxième fois les particules munies du revêtement superficiel (S5), de telle manière que les cavités soient réduites ou supprimées.


     
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la production du revêtement superficiel électriquement isolant (S4) est réalisée par l'introduction dans les cavités d'un gaz produisant le revêtement superficiel par réaction avec les surfaces extérieures.
     
    3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la production du revêtement superficiel électriquement isolant est réalisée au moyen d'un gaz, qui est déjà présent dans ou avec la matière première lors de l'étape de la première compression de la matière première ou qui apparaît lors de la première compression.
     
    4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le gaz est un gaz contenant du carbone, de l'azote, de l'oxygène, du soufre et/ou du bore et/ou provoque une réaction chimique de telle manière que la surface extérieure soit soumise au revêtement superficiel électriquement isolant à l'extérieur des sections de jonction.
     
    5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le revêtement superficiel électriquement isolant présente une épaisseur de couche dans une plage comprise entre 2 nm et 50 nm.
     
    6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première compression est effectuée par frittage et/ou pré-frittage d'une poudre comprimée par vibration comme matière première ferromagnétique.
     
    7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le frittage ou le pré-frittage est effectué par traitement thermique et sans compactage.
     
    8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la deuxième compression (S5) présente un compactage des particules comprimées par la première compression et munies du revêtement superficiel électriquement isolant avec une deuxième pression de compactage, qui est plus élevée que la première pression de compactage, en particulier plus élevée d'au moins 10 %, de préférence plus élevée d'au moins 200 %, dans lequel la première pression de compactage est la pression avec laquelle la matière première est compactée pendant la première compression (S3).
     
    9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la première et/ou la deuxième compression est/sont effectuée(s) par compactage hydrostatique ou isostatique à chaud.
     
    10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le compactage hydrostatique ou isostatique à chaud lors de la deuxième compression (S5) est effectué à une température et une pression de compactage qui provoquent un écoulement des particules et/ou de parties de couche du revêtement superficiel isolant.
     
    11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'une déformation du corps moulé après la deuxième compression provoque un changement et/ou une suppression d'une isotropie de parties de couche du revêtement superficiel isolant qui sont présentes dans le corps moulé après la deuxième compression.
     
    12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la matière première ferromagnétique présente des particules de fer revêtues d'un matériau métallique ou semi-conducteur, dans lequel le revêtement des particules de fer dans la matière première présente de préférence une épaisseur de < 1000 nm, de préférence < 100 nm, de préférence encore < 10 nm.
     
    13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'une taille de grain moyenne des particules de la matière première ferromagnétique présentes sous forme de poudre se situe dans une plage comprise entre 5 µm et 1000 µm.
     
    14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le corps métallique moulé est utilisé pour la fabrication de composants magnétisables de dispositifs électromagnétiques de commande et/ou d'entraînement, en particulier d'un organe de réglage électromagnétique ou d'un moteur électrique, d'un palier magnétique ou d'un transformateur.
     
    15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le corps moulé est utilisé pour la fabrication d'un élément de construction haute fréquence ou d'un module haute fréquence.
     




    Zeichnung











    Angeführte Verweise

    IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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    In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente