Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von anisotropen Dauermagneten mit hoher magnetischer Energiedichte.
Zur Herstellung anisotroper Dauermagnete sind verschiedene Verfahren bekannt.
Bei dem am meisten verwendeten bekannten Verfahren wird das Pulver in einem die gewünschte Vorzugsrichtung einprägenden Magnetfeld zu einem Formkörper verpreßt und der Formkörper anschließend gesintert. Auf diese Weise können eine hohe Energiedichte aufweisende Dauermagnete verschiedener Art mit Vorzugsrichtung in der Preßrichtung oder quer dazu hergestellt werden. Zum Herstellen von Dauermagneten mit radialer Vorzugsrichtung ist das bekannte Verfahren aber eingeschränkt auf solche mit niedrigem Höhe/Durchmesser-Verhältnis; ansonsten weisen nach dem bekannten Verfahren hergestellte Dauermagnete mit radialer Vorzugsrichtung nur schwache magnetische Eigenschaften auf. Nach dem bekannten Verfahren können auch polorientierte Ringmagnete hergestellt werden, doch ergeben sich in diesem Falle Füllungsprobleme, eine schwache Orientierung und Risse bei den gesinterten Teilen, so daß die Anwendung des bekannten Verfahrens zu diesem Zweck nachteilig ist.
Ein anderes bekanntes Verfahren zur Herstellung von anisotropen Dauermagneten ist das Strangziehen in Verbindung mit einem nachträglichen Sinterprozess. Bei diesem Verfahren wird mechanisch eine gewisse radiale Anisotropie erzeugt, aber die resultierende Energiedichte ist nur etwas größer als bei den isotropen Magneten.
Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Herstellung von anisotropen Dauermagneten aus Magnetpulvern ist die Bindung der Pulver mit Kunststoff und die Bearbeitung der Masse durch Pressen, Spritzen, Kalandrieren oder Extrudieren und Einprägung der Vorzugsrichtung mit mechanischen oder magnetischen Methoden, wobei der Kunststoff im fertigen Magneten verbleibt. Die so erhaltenen anisotropen kunststoffgebundenen Dauermagnete zeigen in der Regel bessere Eigenschaften als die isotropen Dauermagnete aus dem gleichen magnetischen Werkstoff und können auch verschiedene Vorzugsrichtungen wie axial, diametral, radial sowie mehrpolig lateral am Umfang aufweisen. Durch die Einbettung des Magnetpulvers in dem im fertigen Magneten verbleibenden Kunststoff ist aber die Energiedichte dieser Magnete begrenzt, und die hohen Werte, die bei den entsprechenden, nach dem eingangs besprochenen bekannten Verfahren hergestellten gesinterten Dauermagneten erzielbar sind, können nie erreicht werden.
Zur Herstellung von Dauermagneten aus Hartferrit-Pulver mit radialer Anisotropie ist schließlich noch ein weiteres Verfahren bekannt geworden, bei dem das Ferrit-Pulver mit einem Kunststoff gemischt, dann in Folien unter Magnetfeld kalandriert, dann auf einem Dorn unter Druck und Magnetfeld gewickelt, dann der Kunststoff beseitig und zuletzt gesintert wird. Die für die so hergestellten Dauermagnete angegebenen magnetischen Werte sind gut, aber das bekannte Verfahren ist kompliziert und sehr aufwendig und nur für radiale Vorzugsrichtung der Magnete geeignet.
Im Zusammenhang mit der Herstellung von Formteilen aus Legierungen (DE-A-3120501) ist es bekannt, ein Pulver der Legierung oder ein Gemisch aus Pulvern der Legierungskomponenten mit Hilfe von Thermoplasten, Duroplasten und Gleitmitteln zu einer spritzfähigen Granulat-Masse aufzubereiten, die spritzfähige Granulatmasse durch Spritzguß zu einem Formteil zu bearbeiten, anschließend den Kunststoff durch eine Wärmebehandlung bis 600° C unter Schutzgas zu entfernen und schließlich den so erhaltenen Formteil zu sintern. Bei diesem bekannten Verfahren kommt es nicht darauf an, als Endprodukt einen Dauermagneten zu erhalten, das z.B. eine bestimmte Vorzugsrichtung hinsichtlich bestimmter physikalischer Eigenschaften aufweist, d.h. anisotrop ist. Es wird lediglich angestrebt, ein Endprodukt mit insgesamt guten mechanischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Schwingungsfestigkeit, zu erhalten.
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches, d.h. einfach und mit einem geringen Aufwand durchführbares, Verfahren zu schaffen, das einerseits insbesondere die mehrpolige laterale Anisotropieprägung aber auch die verschiedensten Arten von Anisotropien wie axial, radial, diametral zuläßt und mit dem andererseits für die danach hergestellten Dauermagnete die hohen Energiedichten erreichbar sind, die bei insbesondere nach dem an erster Stelle genannten bekannten Verfahren hergestellten anisotropen Magneten, z.B. mit axialer Vorzugsrichtung, üblicherweise erhalten werden.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt neben den im Bedarfsfalle üblichen, bei allen bekannten Herstellungsverfahren von Dauermagneten aus Magnetpulverwerkstoff zur Anwendung gelangenden Maßnahmen der mechanischen Nachbearbeitung und Aufmagnetisierung mit Rücksicht auf die eingeprägten Pole im Anschluß an die Herstellung des eigentlichen Magnetkörpers nur drei sehr einfach durchführbare Verfahrensstufen, nämlich
Es ist überraschend, daß die während des Spritzvorgangs eingeprägten gewünschten Vorzugsrichtungen ohne besondere zusätzliche Maßnahmen vor dem Sintern durch das Sintern des vorher in einem einfachen Spritzvorgang erhaltenen, den Kunststoff noch enthaltenden Formkörpers nicht beeinträchtigt wird, so daß die magnetischen Eigenschaften entlang den beim Spritzen vorhandenen magnetischen Wegen eine vollständige Anisotropie aufweisen. Die magnetischen Werte liegen ähnlich den anisotropen gepreßten und gesinterten Magneten mit axialer Anisotropie, die nach dem oben an erster Stelle genannten bekannten Verfahren hergestellt sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Herstellung von Dauermagneten aus Barium- oder Strontium-Ferritpulver, aus Metallegierungspulver sowie auch aus Seltenerd-Magnetpulvern angewendet werden.
Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1.
Aus Sr-Ferritpulver durch Pressen hergestellte Dauermagnete mit axialer Anisotropie zeigen folgende magnetische Eigenschaften:
Aus gleichem Ferritpulver mit Kunststoff gemischt (Verhältnis 88 Gew% Ferritpulver/12 Gew% Kunststoff) und granuliert, werden Ringmagnete mit den Abmessungen (im Endzustand) Da = 13 mm, Di = 8 mm, und H = 20 mm unter Magnetfeld mit Einprägung von 12 Polen am Ringumfang gespritzt und dann gesintert und geschliffen. Die magnetischen Eigenschaften sind die gleichen wie vorstehend angegeben.
Außerdem wird nach 12-poliger Magnetisierung am Umfang der Ringmagnete eine Induktion von ca. 200 mT gemessen.