Korrosionsfeste Dauermagnetlegierung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine korrosionsfester Dauermagnetlegierung, insbesondere für Hysteresemotoren, die in wässrigen Medien, wie in Brauchwasser, in schwachen Säuren oder anderen aggressiven Substanzen arbeiten müssen.

[0002] Hysteresemotoren sind Motoren, die asynchron anlaufen, dann aber synchron mit einer von der Polteilung gegebenen Drehzahl weiterlaufen. Im Dauerbetrieb sind sie sparsamer als Asynchronmotoren und auch als normale Synchronmotoren, deren Anlaufwicklung im Betrieb fortlaufend nur Wärme erzeugt. Außerdem sind sie sehr einfach aufgebaut, robust und praktisch wartungsfrei.

[0003] Diese Vorteile macht man sich in dem Anwendungsgebiet für Brauchwasserpumpen zunutze, wie sie in vielen Haushaltungen etwa für Heiz- und Warmwasserkreisläufe zu finden sind. Aber auch in vielen industriellen Anlagen können ihre Eigenschaften nützlich sein. Bei vielen dieser Pumpen wird das Magnetmaterial direkt von dem zu pumpenden Medium umspült, was den Vorteil hat, daß keine sich drehende Welle abgedichtet werden muß.

[0004] Nach dem bisher bekannten Stand der Technik werden als Magnetmaterialien die sogenannten Al-Ni-Co-Legierungen für Hysteresemotoren verwendet, die, schon im Hinblick auf die preiswerte Herstellung, gesintert worden sind. Die Al-Ni-Co-Legierungen haben jedoch den Nachteil, in den meisten Brauchwassern nicht korrosionsbeständig zu sein. Abhilfe konnten auch keine Beschichtungen aus Kunststoff, Chrom oder auch Gold und Iridium schaffen, da stets ein Unterrosten der Beschichtung auftrat. Man ist deshalb dazu übergegangen, die betreffenden Magnete in Edelstahl einzukapseln, was allerdings sehr aufwendig ist und die Leistung der Hysteresemotoren verringert.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dauermagnetlegierung anzugeben, die eine große Korrosionsfestigkeit besitzt, gut bearbeitbar ist, insbesondere leicht auf einer Drehmaschine spanabhebend geformt werden kann und für Hysteresemotoren entsprechend ausreichend magnetische Eigenschaften besitzt, insbesondere Koerzitivfeldstärken von mehr als 10 kA/m.

[0006] Die Aufgabe wird durch einen Dauermagneten mit folgender Legierungszusammensetzung gelöst, die nach den bei Al-Ni-Co-Sinterlegierungen üblichen Verfahren hergestellt worden ist: 20 bis 30 Gew.-% Cr, 3 bis 10 Gew.-% Mo, mehr als 0,1 bis 4 Gew.-% Ni, 5 bis 15 Gew.-% Co, O bis 2 Gew.-% Si, 0 bis 0,03 Gew.-% B, Rest Fe. Vorzugsweise hat die Legierung ein Verfahren durchlaufen, das aus den Schritten Mahlen, Mischen, Pressen, Sintern bei 1100 bis 1450°C, Homogenisierungsglühen bei 1200 bis 1400°C über mindestens 10 Minuten, vorzugsweise einer Stunde, und, nach zwischenzeitlichem Abkühlen, einem Anlassen bei 500 bis 700°C über 2 bis 20 Stunden besteht. Bevorzugt sind Dauermagnetlegierungen, die bei 1300 bis 1450°C bei kleinen Sauerstoffpartialdrücken gesintert worden sind, z.B. im Vakuum-Ofen bei ca. 1 mbar Schutzgasatmosphäre oder im H2-Schutzgasofen bei einem TauPunkt (-20°C.

[0007] Korrosionsfeste Dauermagnetlegierungen mit0,1bis 2 Gew.-% Silicium werden nach dem Homogenisierungsglühen in öl oder Wasser abgeschreckt.

[0008] Je nach Einsatzgebiet des korrosionsfesten Werkstoffes besitzt dieser eine gebeizte, geschliffene und/ oder polierte Oberfläche.

[0009] Der bisherige Stand der Technik konnte die Anregung, eine solche Dauermagnetlegierung zu schaffen, aus folgendem Grund nicht liefern. Es ist bekannt, daß rostfreie Stähle dann besonders gut sind, wenn sie möglichst homogen sind, wobei meist besonders Ausscheidungen an den Korngrenzen vermieden werden müssen. Bei den meisten Magnetmaterialien aber wird die Koerzitivfeldstärke nur ausreichend,wenn eine Form der Entmischung stattgefunden hat, also mindestens zwei Phasen vorliegen. Eine von diesen beiden ist in der Regel im Hinblick auf die Korrosion schlechter. Die in der Aufgabenstellung niedergelegten Anforderungen an die magnetischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit schienen sich demnach gegenseitig auszuschließen. Überraschenderweise erfüllt die in den Ansprüchen beschriebene Dauermagnetlegierung beide der letztgenannten Anforderungen. Zudem ist es möglich, die neue Legierung in den gleichen Produktionsanlagen herzustellen wie die bisherigen Al-Ni-Co-Legierungen; man kann demnach die bisherigen Erfahrungen bei der Herstellung voll ausschöpfen.

[0010] Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sei eine Legierung aus 25 % Cr, 6 % Mo, 2 % Ni, 8 % Co, 0,8 % Si, 0,01 % B und Rest Fe genannt, die aus Vorlegierungen gemischt, vorgepreßt sowie bei 1400 ^oC gesintert worden ist. Ferner ist diese Legierung einer Homogenisierungsglühung bei etwa 1350 bis 1400 °C mit anschließender Abschreckung in Wasser unterzogen worden, der, wie bei Al-Ni-Co-Legierungen bekannt, Auslagerungen (Anlassen) folgten, die je nach Temperatur zeitlich unterschiedlich lang erfolgten. Charakteristische Wertepaare für das Anlassen sind eine Stunde bei 630 °C, 5 Stunden bei 580 °C und 15 Stunden bei 540 °C.

[0011] Die Koerzitivfeldstärke der beschriebenen Legierung betrug 150 Oe. Die Legierung benötigt für den Einsatz, z.B. in Leitungswasser keine Beschichtung, gestattet aber übliche Oberflächenbehandlungen. Ein Werkstück aus dieser Legierung ist 6 Monate in Leitungswasser gelegt worden, ohne daß es einen nennenswerten Korrosionsangriff zeigte.

Ansprüche

1. Korrosionsfeste Dauermagnetlegierung, insbesondere für Hysteresemotoren, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung von 20 bis 30 Gew.-% Cr, 3 bis 10 Gew.-% Mo, mehr als 0,1 bis 4 Gew.-% Ni, 5 bis 15 Gew.-% Co, 0 bis 2 Gew.-% Si, 0 bis 0,03 Gew.-% B, Rest Fe, die nach den bei Al-Ni-Co-Sinterlegierungen üblichen Verfahren hergestellt worden ist.

2. Korrosionsfeste Dauermagnetlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung durch Mahlen, Mischen, Pressen, Sintern bei 1100 bis 1450°C, Homogenisierungsglühen bei 1200 bis 1400°C über mindestens 10 Minuten, vorzugsweise eine Stunde, und, nach zwischenzeitlichem Abkühlen, Anlassen bei 500 bis 700°C über 2 bis 20 Stunden hergestellt worden ist.

3. Korrosionsfeste Dauermagnetlegierung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung bei 1300 bis 1450°C gesintert worden ist.

4. Korrosionsfeste Dauermagnetlegierung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung bei kleinen Sauerstoffpartialdrücken, wie bei Alnico-Legierungen üblich, im Vakuum oder unter Schutzgas, z.B. H₂-Gas, erfolgt ist.

5. Korrosionsfeste Dauermagnetlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschrecken in öl oder Wasser erfolgt und der Siliciumgehalt zwischen 0,1 und 2 Gew.-% liegt.

6. Korrosionsfeste Dauermagnetlegierung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Oberfläche gebeizt worden ist.

7. Korrosionsfeste Dauermagnetlegierung nach Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine geschliffene und/ oder polierte Oberfläche.