SE-Fe-B-Dauermagnet und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Dauermagneten des Typs SE-Fe-B, der als Hauptphase die tetragonale Phase SE2Fe- _j _4B aufweist, wobei SE mindestens ein Seltenerd-Element einschließlich Y ist.

Ein solcher Magnet ist beispielsweise aus der EP 0 124 655 AI bzw. der dazu korrespondierenden US 5,405,455 bekannt. Magne¬ te des Typs SE-Fe-B weisen die höchsten heute zur Verfügung stehenden Energiedichten auf. Pulvermetallurgisch hergestell¬ te SE-Fe-B-Magnete enthalten etwa 90 % der hartmagnetischen Hauptphase SE ₂ Fe ₁₄ B.

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 SE2Fe^4B-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 SE2Fe^4B-Grundlegierungen mit intergranularen Bin¬ dern eingestellt wird unter Verwendung von möglichst wenig Binderlegierung.

Aus der EP 0 517 179 Bl wird die Verwendung von Binderlegie- rungen mit der Zusammensetzung PR ₂ o ^D yιo ^Co 40 ^B 6 ^Ga 4 ^Fe rest ^ ⁿ

Gew.% sind das Pr « 35, Dy « 20, Co » 28, B « 0,77, Ga « 3,5) vorgeschlagen.

Das Besondere an dieser Pr20 ^D yi0 ^Co 40 ^B 6 ^Ga 4 ^Fe bal Binderlegie- rung ist, daß sie aus vier intermetallischen Phasen zusammen¬ gesetzt ist. Die REM-Untersuchungen haben nachgewiesen, daß

alle vier vorhandenen Hauptphasen B- und Ga-haltig sind. Es handelt sich um Phasen der Typen:

- SE ₅ (Co, Ga)3

- SE(Co, Fe, Ga) ₂ , - SE(Co, Fe, Ga) ₃ ,

- SE(Co, Fe, Ga) ₄ Bx.

Die Schmelztemperaturen der Phasen liegen bei etwa 560°C, 980°C, 1060°C bzw. 1080°C. Die Phasen 1/3 und l/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 l/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 p > 7,55 g/cm ³ 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 Porosi¬ 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 umf ßt: a _x ) es wird ein Pulfer aus einer Grundlegierung der allgemei¬ nen Formel SE ₂ T ₁₄ B, worin SE mindestens ein Seltenerd-Element einschließlich Y ist und TFe oder eine Kombination aus Fe und Co ist, wobei der Co-Anteil 40 Gew.% der Kombination von Fe und Co nicht überschreitet, a ) ein Pulver aus einer ersten Binderlegierung der allgemei¬ nen Formel

SE _a Fe _b Co _c B _d Ga _e und ein Pulver aus einer zweiten Binderlegierung der allge¬ meinen Formel SEaFebCO _j -pBdGae, 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 .

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 Figur näher erläutert . Für die Untersuchung wurde eine Nd2Fe]_4B-Grundlegierung (Tabelle la) und zwei Bin-

ΈRSATZBLATT(REGEL20

derlegierungen (Tabelle lb) mit den folgenden Zusammensetzun¬ gen verwendet:

Tabelle la:

Schmelze Zusammensetzung (Gew.%)

Tabelle lb:

Schmelze Ga-Konzentration Zusammensetzung (Gew.%)

(At.%) (Gew.%) Pr Dy Co B Ga Fe

SV 94/86 3,1 2,65 36,3 20,5 25,1 0,77 2,65 bal.

SV 94/108 1 ~1 33,85 19,6 28,25 0,75 1,05 bal.

Aus Grobpulvern dieser Legierungen wurden die folgenden Mi¬ schungen vorbereitet.

Tabelle 2:

Mischung G.L. (SV 94/84) B.L. (SV 94/86) B.L. (SV 94/108) (Gew.%) (Gew.%) (Gew.%)

295/1 90 10

295/2 90 6,66 3,33

295/3 90 3,33 6,66

295/4 90 -- 10

Die errechnete Zusammensetzung der hergestellten Magnete er¬ geben dann :

SE Dy Pr B Co Ga Fe

31,05 2,05 3,65 0,986 2,51 0,265 bal.

30, 9 2,6 3,55 0,985 2,6 0,21 bal.

30, 8 1,97 3,65 0,985 2,7 0,155 bal.

30, 7 1,96 3,4 0,984 2,8 0,105 bal.

ERSATZBLATT (REGEL ?6

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 ani¬ sotrope, isostatisch-gepreßte Magnete hergestellt. Sie wurden auf Dichten von p > 7,50 g/cm ³ gesintert und anschließend ge¬ tempert.

Die Magnete wurden wie folgt gesintert:

- 1090°C /34 (lh Vakuum + 2h in Argon) - 1070°C /34 (lh Vakuum + 2h in Argon)

- 1060°C /34 (lh Vakuum + 2h in Argon)

Bereits bei Sintertemperaturen von 1060°C wurden sehr hohe Sinterdichten von p > 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 Koerzitivfeidstärken H _cj > 14kOe. Die Magnete erreichen eine sehr hohe Ausrichtung der Körner (98-98,6%) .

ERSATZBLATT (REGEL 6Ϊ