DE102017223268A1 - Method for producing a magnetic material, magnetic material, hard magnet, electric motor, starter and generator - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials umfassend die Schritte: i) Verdichten mindestens eines ersten magnetischen Pulvers und mindestens eines zweiten magnetischen Pulvers unter Erhalt einer verdichteten Schichtstruktur des ersten magnetischen Pulvers und des zweiten magnetischen Pulvers und ii) Sintern oder Heißpressen der verdichteten Schichtstruktur, wobei das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver unterschiedliche Gesamtgehalte an mindestens einem schweren Seltenerdmetall aufweisen.The present invention relates to a process for producing a magnetic material, comprising the steps of: i) densifying at least a first magnetic powder and at least one second magnetic powder to obtain a compacted layer structure of the first magnetic powder and the second magnetic powder; and ii) sintering or hot pressing the compacted layer structure, wherein the first magnetic powder and the second magnetic powder have different total contents of at least one heavy rare earth metal.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials sowie ein magnetisches Material mit verbesserter Koerzitivfeldstärke und damit mit sehr hoher Entmagnetisierungsfestigkeit. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch einen Hartmagnet, einen Elektromotor, einen Starter und einen Generator mit verbesserter Resistenz gegenüber Entmagnetisierung.The present invention relates to a method for producing a magnetic material and a magnetic material having improved coercive force and thus having a very high demagnetization resistance. Moreover, the present invention also relates to a hard magnet, an electric motor, a starter and a generator with improved resistance to demagnetization.

Die derzeit besten, am Markt befindlichen, Hartmagnetwerkstoffe mit hohem Energieprodukt (BH)max werden auf Basis von Nd2Fe14B hergestellt. Zur Erreichung einer hohen Entmagnetisierungsfestigkeit, also mit anderen Worten einer hohen Koerzitivfeldstärke Hc, werden der Nd2Fe14B-Legierung die Elemente Dysprosium (Dy) und/oder Terbium (Tb) beigemengt, die sich homogen im Legierungsmaterial verteilen. Dieses Verfahren ist aufgrund der einzusetzenden relativ hohen Mengen an Dy und/oder Tb zur Erzielung einer hohen Koerzitivfeldstärke nachteilig, denn damit gehen sehr hohe Kosten einher und gleichzeitig reduzieren die Elemente Dy und Tb in diesen hohen Mengen die Remanenz. Alternative Verfahren sind unter dem Begriff „Grain-Boundary-Diffusion“, kurz GBD Prozess bekannt. Hier werden fertiggesinterte Magnete mit einer Dy- und/oder Tb-Lösung überzogen, und Tb und/oder Dy diffundieren dann durch Temperaturbehandlung entlang der Korngrenzen in das magnetische Material. Aufgrund der schwer steuerbaren und meist inhomogenen Diffusion von Dy und/oder Tb, die zudem einen hohen Kosten- und Zeitfaktor mit sich bringt, ist der GBD Prozess ebenfalls nachteilig.The currently best hard magnetic materials with a high energy product (BH) max on the market are produced on the basis of Nd 2 Fe 14 B. To achieve a high demagnetization, in other words a high coercive force Hc, the Nd 2 Fe 14 B alloy, the elements dysprosium (Dy) and / or terbium (Tb) are added, which are distributed homogeneously in the alloy material. This method is disadvantageous because of the relatively high amounts of Dy and / or Tb to be used in order to achieve a high coercive force, because this involves very high costs and at the same time reduce the elements Dy and Tb in these high amounts of remanence. Alternative methods are known by the term "grain boundary diffusion", GBD process for short. Here, ready-sintered magnets are coated with a Dy and / or Tb solution, and Tb and / or Dy then diffuse into the magnetic material by temperature treatment along the grain boundaries. Due to the difficult-to-control and mostly inhomogeneous diffusion of Dy and / or Tb, which also entails a high cost and time factor, the GBD process is also disadvantageous.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine einfache und kostengünstige Durchführbarkeit aus und ermöglicht die Herstellung eines magnetischen Materials mit hoher Koerzitivfeldstärke und hoher Remanenz.The inventive method is characterized by a simple and inexpensive feasibility and allows the production of a magnetic material with high coercive force and high remanence.

Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet mindestens zwei magnetische Pulver, ein erstes magnetisches Pulver und ein zweites magnetisches Pulver. Das erste magnetische Pulver kann ein oder zwei oder auch mehrere schwere Seltenerdmetalle enthalten. Auch das zweite magnetische Pulver kann ein oder zwei oder auch mehrere schwere Seltenerdmetalle enthalten. Das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver unterschieden sich in ihrem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall. Das magnetische Pulver mit dem höheren Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall hat eine höhere Koerzitivfeldstärke als das magnetische Pulver mit dem geringeren Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall. Unter dem Begriff „Gesamtgehalt an Seltenerdmetall“ wird dabei der Gesamtgehalt in Gew.-%, also die Gesamtmenge aller in dem ersten magnetischen Pulver bzw. in dem zweiten magnetischen Pulver enthaltenen schweren Seltenerdmetalle, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge in Gew.-% des entsprechend ersten magnetischen Pulvers bzw. zweiten magnetischen Pulvers, verstanden.The method of the invention uses at least two magnetic powders, a first magnetic powder and a second magnetic powder. The first magnetic powder may contain one or two or more heavy rare earth metals. Also, the second magnetic powder may contain one or two or more heavy rare earth metals. The first magnetic powder and the second magnetic powder differed in their total content of heavy rare earth metal. The magnetic powder having the higher total content of heavy rare earth metal has a higher coercive force than the magnetic powder having the lower total content of heavy rare earth metal. The term "total content of rare earth metal" is the total content in wt .-%, ie the total amount of all contained in the first magnetic powder or in the second magnetic powder heavy rare earth metals, each based on the total amount in wt .-% of the corresponding first magnetic powder or second magnetic powder, understood.

Im Folgenden soll das erste magnetische Pulver dasjenige mit dem geringeren Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall und das zweite magnetische Pulver dasjenige mit dem höheren Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall sein.Hereinafter, the first magnetic powder is to be the one having the lower total content of heavy rare earth metal and the second magnetic powder is the one having the higher total content of heavy rare earth metal.

Das erste magnetische Pulver und/oder das zweite magnetische Pulver sind vorteilhafterweise aus einkristallinen Magnetkörnern gebildet und die Magnetkörner weisen insbesondere eine durchschnittliche Korngröße von 2 bis 7 µm, insbesondere von 3 bis 5 µm, auf. Alternativ dazu kann das erste magnetische Pulver und/oder das zweite magnetische Pulver durch Schmelzspinnen erzeugt werden, und weist sodann insbesondere eine durchschnittliche Partikelgröße von 100 bis 200 µm, insbesondere von 130 bis 170 µm auf, wobei die Partikel aus nanopartikulären Magnetkörnern mit einer durchschnittlichen Korngröße von bis zu 30 nm, insbesondere von bis zu 20 nm, gebildet werden.The first magnetic powder and / or the second magnetic powder are advantageously formed from monocrystalline magnetic grains and the magnetic grains have, in particular, an average particle size of 2 to 7 μm, in particular of 3 to 5 μm. Alternatively, the first magnetic powder and / or the second magnetic powder can be produced by melt spinning, and then has in particular an average particle size of 100 to 200 .mu.m, in particular from 130 to 170 .mu.m, wherein the particles of nanoparticulate magnetic grains having an average grain size of up to 30 nm, in particular of up to 20 nm.

Gemäß einem ersten Verfahrensschritt werden das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver unter Erhalt einer verdichteten Schichtstruktur des ersten magnetischen Pulvers und des zweiten magnetischen Pulvers verdichtet. Dies ist so zu verstehen, dass eines oder zwei oder auch mehrere erste magnetische Pulver, also magnetische Pulver mit jeweils geringerem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall im Vergleich zu dem bzw. den zweiten magnetischen Pulvern, mit einem, zwei oder mehreren zweiten magnetischen Pulvern, also magnetischen Pulvern mit jeweils höherem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall in Vergleich zu den ersten magnetischen Pulvern, zu einer Schichtstruktur verdichtet werden können. Dies kann zudem bedeuten, dass das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver separat verdichtet werden. Vorteilhaft werden aber zunächst das mindestens eine erste magnetische Pulver und das mindestens eine zweite magnetische Pulver miteinander in Kontakt gebracht und anschließend verdichtet. Durch das Verdichten gelangen das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver in innigen Kontakt. Dies ist auch möglich, sofern die beiden magnetischen Pulver separat voneinander verdichtet werden, da sodann die jeweilige verdichtete Oberfläche eine geringere Rauheit aufweist und damit ein verbesserter Kontakt möglich wird. Durch das Verdichten miteinander in Kontakt stehender erster magnetischer Pulver und zweiter magnetischer Pulver wird jedoch der Verbindungsbereich, der sich zwischen den beiden magnetischen Pulvern bildet, besonders gut ausgeprägt.According to a first method step, the first magnetic powder and the second magnetic powder are densified to obtain a densified layer structure of the first magnetic powder and the second magnetic powder. This is to be understood as meaning that one or two or more first magnetic powders, ie magnetic powders each having a lower total content of heavy rare earth metal in comparison with the second magnetic powder (s), have one, two or more second magnetic powders, ie magnetic Powders, each having a higher total content of heavy rare earth metal in comparison to the first magnetic powders, can be compacted into a layer structure. This may also mean that the first magnetic powder and the second magnetic powder are densified separately. Advantageously, however, the at least one first magnetic powder and the at least one second magnetic powder are first brought into contact with each other and then compacted. By compacting, the first magnetic powder and the second magnetic powder come into intimate contact. This is also possible if the two magnetic powders are compressed separately from each other, since then the respective compacted surface has a lower roughness and thus an improved contact is possible. The first magnetic powder in contact with each other and the second magnetic one by compression Powder, however, the compound area that forms between the two magnetic powders, particularly well pronounced.

Im Anschluss an den Schritt des Verdichtens wird insbesondere im Fall mikrokristallinen Pulvermaterials ein Sintern oder insbesondere im Fall nanokristallinen Pulvermaterials ein Heißpressen der verdichteten Schichtstruktur ausgeführt.Subsequent to the step of compacting, in particular in the case of microcrystalline powder material, sintering or, in particular in the case of nanocrystalline powder material, hot pressing of the compacted layer structure is carried out.

Während des Sintervorganges bildet sich im ersten und zweiten magnetischen Pulver eine schmelzflüssige Korngrenzphase aus und es findet über die während dieses Flüssigphasensinterns ablaufenden Diffusionsprozesse eine Verdichtung des Pulvers zu einem Festkörper mit einer Restporosität unter 1% statt. Dies Restporosität kann mittels einer Dichtebestimmung nach Archimedes ermittelt werde. Während des Sintervorgangs besteht auf Grund der unterschiedlichen Konzentrationen an schwerem Seltenerdmetall im ersten magnetischen Pulver und im zweiten magnetischen Pulver eine Diffusionstriebkraft zum Konzentrationsausgleich. Die Diffusionstriebkraft ist ausgehend von dem magnetischen Pulver mit dem höheren Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall größer, so dass die Diffusion des schweren Seltenerdmetalls oder der schweren Seltenerdmetalle von dem zweiten magnetischen Pulver in Richtung des ersten magnetischen Pulvers, also desjenigen magnetischen Pulvers mit geringerem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall, erfolgt. Die Diffusion und insbesondere die Diffusionsgeschwindigkeit und damit die Diffusionstiefe des schweren Seltenerdmetalls bzw. der schweren Seltenerdmetalle werden durch das vor dem Sintern ausgeführte Verdichten der magnetischen Pulver deutlich verbessert.During the sintering process, a molten grain boundary phase is formed in the first and second magnetic powders and, via the diffusion processes taking place during this liquid phase sintering, the powder is compacted into a solid having a residual porosity of less than 1%. This residual porosity can be determined by means of a density determination according to Archimedes. During the sintering process, due to the different concentrations of heavy rare earth metal in the first magnetic powder and the second magnetic powder, a diffusion driving force exists to balance the concentration. The diffusion driving force is larger from the magnetic powder having the higher total content of heavy rare earth metal, so that the diffusion of the heavy rare earth metal or the heavy rare earth metals from the second magnetic powder toward the first magnetic powder, that of the magnetic powder having a lower total content of heavy rare earth metal , he follows. The diffusion and in particular the diffusion rate and thus the diffusion depth of the heavy rare earth metal or of the heavy rare earth metals are significantly improved by the compression of the magnetic powders carried out before the sintering.

Durch den Sintervorgang, während dessen die Diffusion des schweren Seltenerdmetalls oder der schweren Seltenerdmetalle stattfindet, wird zwischen dem ersten magnetischen Pulver und dem zweiten magnetischen Pulver ein Verbindungsbereich gebildet, in dem der Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall zwischen dem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall des ersten magnetischen Pulvers und dem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall des zweiten magnetischen Pulvers liegt. Wie bereits vorstehend erläutert, korreliert der Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall mit der Höhe der Koerzitivfeldstärke. Der Verbindungsbereich weist durch die durch den Sintervorgang induzierte Diffusion an mindestens einem schweren Seltenerdmetall somit eine Koerzitivfeldstärke auf, die zwischen der Koerzitivfeldstärke des ersten magnetischen Pulvers und der Koerzitivfeldstärke des zweiten magnetischen Pulvers liegt.By the sintering process, during which the diffusion of the heavy rare earth metal or the heavy rare earth metals takes place, a joint region is formed between the first magnetic powder and the second magnetic powder in which the total heavy rare earth metal content is between the total heavy rare earth metal content of the first magnetic powder and the total content of heavy rare earth metal of the second magnetic powder. As already explained above, the total content of heavy rare earth metal correlates with the level of coercive force. The bonding region thus has a coercive force between the coercive force of the first magnetic powder and the coercive force of the second magnetic powder due to the diffusion induced by the sintering process on at least one heavy rare earth metal.

Ein ähnlicher Effekt wird auch durch Heißpressen der verdichteten Pulver erzielt. Es bildet sich während des Prozesses des Heißpressens eine seltenerdmetallreiche, schmelzflüssige Korngrenzphase, wodurch ebenfalls eine Diffusion des schweren Seltenerdmetalls bzw. der schweren Seltenerdmetalle analog dem Sinterprozess erfolgt. Hierbei sorgt die mechanische Belastung während des Heißpressens für eine vollständige Verdichtung der Pulver, jedoch unter niedrigeren Prozesstemperaturen im Vergleich zum Sinterprozess.A similar effect is also achieved by hot pressing the compacted powders. During the process of hot pressing, a rare-earth-rich, molten grain boundary phase is formed, as a result of which diffusion of the heavy rare earth metal or of the heavy rare earth metals likewise takes place analogously to the sintering process. The mechanical stress during hot pressing ensures complete compaction of the powders, but at lower process temperatures compared to the sintering process.

An die erfindungswesentlichen Schritte können sich weitere Verfahrensschritte anschließen, beispielsweise eine Ausrichtung der Magnetkörner in einem Magnetfeld, was z.B. beim Verdichten der magnetischen Pulver unter Verwendung z.B. eines Induktivspulensystems, das um die Verdichtungsanordnung angeordnet ist, erfolgt, wobei das Magnetfeld über Bestromung des Spulensystems erzeugt wird.The steps essential to the invention may be followed by further method steps, for example an alignment of the magnetic grains in a magnetic field, which may be e.g. in compacting the magnetic powders using e.g. an inductive coil system, which is arranged around the compression arrangement takes place, wherein the magnetic field is generated by energizing the coil system.

Ferner kann sich an das Heißpressen ein Schritt des Heißumformens anschließen. Das Heißumformen kann zur Verbesserung der Erzeugung einer Textur der Körner verwendet werden, wodurch eine Anisotropie im Magnet erzeugt werden kann.Further, hot pressing may be followed by a step of hot forming. The hot working can be used to improve the generation of a texture of the grains, whereby anisotropy in the magnet can be generated.

Durch die Ausbildung des spezifischen Verbindungsbereichs durch Diffusion von schwerem Seltenerdmetall kann somit das schwere Seltenerdmetall (oder auch mehrere schwere Seltenerdmetalle) auf größere Bereiche des entstehenden magnetischen Materials verteilt werden, so dass sich das erfindungsgemäß hergestellte magnetische Material bei in Summe geringem Gesamtgehalt an verwendetem schweren Seltenerdmetall durch eine insgesamt hohe Koerzitivfeldstärke und damit durch eine hohe Entmagnetisierungsfestigkeit auszeichnet. Zudem ist das erfindungsgemäße Verfahren zeitsparend, da die Diffusion des oder der schweren Seltenerdmetalle während des Sintervorgangs bzw. während des Heißpressens im Gegensatz zu der Diffusion der schweren Seltenerdmetalle im GBD Prozess wesentlich schneller erfolgt. Ferner ist auch die Diffusionstiefe der schweren Seltenerdmetalle bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls bedeutend größer als in herkömmlichen GBD Prozessen. Aufgrund des relativ niedrigen Gesamtgehalts an verwendetem schwerem Seltenerdmetall weist das entstandene magnetische Material neben einer hohen Koerzitivfeldstärke auch eine hohe Remanenz auf und ist daher sehr gut geeignet zur Herstellung von Elektromagneten, Startern und Generatoren.Thus, by forming the specific compound region by diffusion of heavy rare earth metal, the heavy rare earth metal (or even several heavy rare earth metals) can be distributed to larger areas of the resulting magnetic material, so that the magnetic material prepared according to the present invention has a heavy total rare earth element used in total characterized by an overall high coercive field strength and thus by a high demagnetization. In addition, the inventive method is time-saving, since the diffusion of heavy or rare earth metals during the sintering process or during hot pressing in contrast to the diffusion of heavy rare earth metals in the GBD process is much faster. Furthermore, the diffusion depth of the heavy rare earth metals when using the method according to the invention is also significantly greater than in conventional GBD processes. Due to the relatively low total content of heavy rare earth used, the resulting magnetic material in addition to a high coercive field strength also has a high remanence and is therefore very well suited for the production of electromagnets, starters and generators.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Weitebildung enthält das erste magnetische Pulver kein schweres Seltenerdmetall. Dies bedeutet, dass lediglich das zweite magnetische Pulver ein oder mehrere schwere Seltenerdmetalle aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren wird hierdurch besonders effizient, da bei guter Verteilung des schweren Seltenerdmetalls, ausgehend von dem zweiten magnetischen Pulver und hoher Diffusionsgeschwindigkeit aufgrund des großen Konzentrationsunterschieds des schweren Seltenerdmetalls bzw. der schweren Seltenerdmetalle in den magnetischen Pulvern nur eine insgesamt relativ geringe Gesamtmenge an kostenintensivem schwerem Seltenerdmetall eingesetzt werden muss, um die Entmagnetisierungsfestigkeit des durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten magnetischen Materials zu erhöhen.According to an advantageous development, the first magnetic powder contains no heavy rare earth metal. This means that only the second magnetic powder has one or more heavy rare earth metals. The method of the present invention becomes particularly efficient because, with good distribution of the heavy rare earth metal, starting from the second magnetic powder and high diffusion speed due to the large concentration difference of the heavy rare earth metals in the magnetic powders only a relatively small total amount of costly heavy Rare earth metal must be used to increase the demagnetization of the magnetic material produced by the method according to the invention.

Eine weitere, besonders bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver lokal begrenzt verdichtet werden. So kann ein magnetisches Material hergestellt werden, das insbesondere in den Bereichen, die bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des herzustellenden magnetischen Materials einer hohen Entmagnetisierung durch magnetische Gegenfelder unterliegen, eine hohe Koerzitivfeldstärke erhalten kann, und somit das magnetische Material dauerhaft vor Entmagnetisierung geschützt wird. Hierbei haben Magnetkreissimulationen gezeigt, dass die höchsten magnetischen Gegenfelder insbesondere an Ecken oder Kanten der Magnete auftreten. Insbesondere in diesen Bereichen wird das magnetische Pulver mit dem niedrigeren Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall mit einem magnetischen Pulver verdichtet, das einen höheren Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall aufweist, und ein Verbindungsbereich erhalten, der sich aufgrund von eindiffundiertem schwerem Seltenerdmetall im Vergleich zu dem magnetischen Pulver mit dem geringeren Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall durch eine erhöhte Koerzitivfeldstärke auszeichnet.Another, particularly preferred embodiment is characterized in that the first magnetic powder and the second magnetic powder are locally limited compression. Thus, a magnetic material can be produced, which can receive a high coercive field strength, in particular in the areas which are subject to a high demagnetization by magnetic opposing fields under normal conditions of use of the magnetic material to be produced, and thus the magnetic material is permanently protected against demagnetization. In this case, magnetic circuit simulations have shown that the highest magnetic opposing fields occur in particular at corners or edges of the magnets. In particular, in these ranges, the magnetic powder having the lower total content of heavy rare earth metal is compacted with a magnetic powder having a higher total content of heavy rare earth metal and having a joint area due to diffused heavy rare earth metal compared to the magnetic powder lower total content of heavy rare earth metal characterized by an increased coercitive field strength.

Das lokale Verdichten kann dabei insbesondere so ausgeführt werden, dass das magnetische Pulver mit dem höheren Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall nur lokal begrenzt auf das magnetische Pulver mit dem niedrigeren Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall aufgebracht und die Pulver anschließend verdichtet werden. Im Anschluss daran werden das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver unter Erhalt eines magnetischen Materials wie vorstehend beschrieben gesintert bzw. heißgepresst. Aufgrund des lokal begrenzten Anordnens des zweiten magnetischen Pulvers und des anschließenden Verdichtens, wird auch nur lokal ein Verbindungsbereich mit einer Koerzitivfeldstärke gebildet, die zwischen der Koerzitivfeldstärke des ersten magnetischen Pulvers und der Koerzitivfeldstärke des zweiten magnetischen Pulvers liegt. Dieser Verbindungsbereich kann genau an den Bereichen des herzustellenden magnetischen Materials gebildet werden, die später einmal einer hohen Entmagnetisierung unterliegen. Diese Ausgestaltung ist besonders effizient in Bezug auf die Verwendung von kostenintensivem schwerem Seltenerdmetall.In particular, the local compaction can be carried out so that the magnetic powder with the higher total content of heavy rare earth metal is applied only locally limited to the magnetic powder with the lower total content of heavy rare earth metal and the powders are then compacted. Subsequently, the first magnetic powder and the second magnetic powder are sintered to obtain a magnetic material as described above. Due to the localized arrangement of the second magnetic powder and the subsequent densification, only locally is a connection region formed having a coercive force that is between the coercive force of the first magnetic powder and the coercive force of the second magnetic powder. This connection region can be formed precisely at the regions of the magnetic material to be produced, which are later subjected to high demagnetization. This embodiment is particularly efficient with respect to the use of costly heavy rare earth metal.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver vollständig verdichtet werden. Dies erfordert zwar unter Umständen einen höheren Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall, jedoch kann hierdurch z.B. eine gesamte Seite des erhaltenen magnetischen Materials mit guter Entmagnetisierungsfestigkeit gebildet werden, was für manche Anwendungen vorteilhaft ist.A further advantageous embodiment provides that the first magnetic powder and the second magnetic powder are completely compressed. Although this may require a higher total content of heavy rare earth metal, this may be e.g. an entire side of the obtained magnetic material having good demagnetization resistance is formed, which is advantageous for some applications.

Ein Verdichten des ersten magnetischen Pulvers und des zweiten magnetischen Pulvers kann vorteilhaft durch einen Pressvorgang ausgeführt werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden somit zur Herstellung der verdichteten Schichtstruktur das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver (oder auch mehrere erste magnetische Pulver und/oder mehrere zweite magnetische Pulver) nacheinander in eine Pressform gefüllt und anschließend verdichtet. Die Pressform kann dabei auch so ausgebildet sein, dass nur lokal begrenzte Bereiche verpresst werden. Diese Verfahrensführung ist zeit- und kostensparend und erfordert keine aufwendige Technik.Compression of the first magnetic powder and the second magnetic powder may be advantageously carried out by a pressing operation. According to a further advantageous development, the first magnetic powder and the second magnetic powder (or else a plurality of first magnetic powders and / or a plurality of second magnetic powders) are thus successively filled into a press mold and then compacted to produce the compacted layer structure. The mold can also be designed so that only locally limited areas are pressed. This procedure is time and cost saving and requires no complex technology.

Die nachstehende vorteilhafte Weiterbildung ist insbesondere für die Verwendung von mehreren magnetischen Pulvern geeignet. Hierbei werden das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver und ein drittes magnetisches Pulver in beliebiger Reihenfolge abwechselnd nacheinander in eine Pressform gefüllt und entweder das erste magnetische Pulver mit dem zweiten magnetischen Pulver oder das erste magnetische Pulver mit dem dritten magnetischen Pulver oder das zweite magnetische Pulver mit dem dritten magnetischen Pulver oder alle in die Pressform gefüllten Pulver zusammen verdichtet. Die Schichtanordnung und auch die Anzahl an ersten magnetischen Pulvern, zweiten magnetischen Pulvern und dritten magnetischen Pulvern ist dabei beliebig. Durch ein Verdichten der magnetischen Pulver nacheinander können gezielt und dabei insbesondere lokal begrenzt während des weiteren Verlaufs des Verfahrens Verbindungsbereiche erzeugt werden. Die so erhaltenen Verbindungsbereiche werden mit einer Koerzitivfeldstärke ausgebildet, die zwischen den Koerzitivfeldstärken der jeweils miteinander verpressten Pulver liegt. Das dritte magnetische Pulver kann dabei ein erstes magnetisches Pulver, ein zweites magnetisches Pulver oder ein von dem ersten und dem zweiten magnetischen Pulver unterschiedliches Pulver sein und sich damit in seinem Gehalt an schwerem Seltenerdmetall von dem ersten magnetischen Pulver und dem zweiten magnetischen Pulver unterscheiden. Damit wäre auch die Koerzitivfeldstärke des dritten magnetischen Pulvers unterschiedlich zu der Koerzitivfeldstärke des ersten magnetischen Pulvers und der Koerzitivfeldstärke des zweiten magnetischen Pulvers. Durch geeignete Wahl und Anordnung der verwendeten magnetischen Pulver können Bereiche des magnetischen Materials selektiv mit besonders hoher Koerzitivfeldstärke und damit mit sehr guter Entmagnetisierungsfestigkeit hergestellt werden.The following advantageous development is particularly suitable for the use of multiple magnetic powders. Here, the first magnetic powder and the second magnetic powder and a third magnetic powder are alternately successively filled into a mold in any order and either the first magnetic powder with the second magnetic powder or the first magnetic powder with the third magnetic powder or the second magnetic Powder with the third magnetic powder or all the powder filled into the mold compressed together. The layer arrangement and also the number of first magnetic powders, second magnetic powders and third magnetic powders is arbitrary. By compressing the magnetic powders in succession, it is possible to generate connecting regions in a targeted manner and in particular locally limited during the further course of the process. The connecting regions thus obtained are formed with a coercive field strength which lies between the coercive field strengths of the powders pressed together in each case. The third magnetic powder may be a first magnetic powder, a second magnetic powder, or a powder different from the first and second magnetic powders, and thus different in heavy rare earth metal content from the first magnetic powder and the second magnetic powder. In order to Also, the coercive force of the third magnetic powder would be different from the coercive force of the first magnetic powder and the coercive force of the second magnetic powder. By suitable choice and arrangement of the magnetic powders used, regions of the magnetic material can be selectively produced with a particularly high coercive field strength and thus with very good demagnetization resistance.

Besonders exakt abgegrenzte Verbindungsbereiche und damit Bereiche mit lokal gut abgrenzbaren Koerzitivfeldstärken lassen sich durch die vorteilhafte Weiterbildung erzielen, in der Trennbleche in eine Pressform eingeführt werden und das mindestens eine erste magnetische Pulver und das mindestens eine zweite magnetische Pulver in durch die Trennbleche gebildete Kammern eingefüllt werden, anschließend vorzugsweise die Trennbleche entfernt und die Pulver verdichtet werden.Particularly precisely demarcated connection areas and thus areas with locally well demarcated coercive field strengths can be achieved by the advantageous development in which dividing plates are introduced into a mold and the at least one first magnetic powder and the at least one second magnetic powder are filled into chambers formed by the dividing plates , then preferably the separating plates are removed and the powders are compacted.

Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein magnetisches Material beschrieben, das mindestens eine erste magnetische Phase mit geringerem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall und mindestens eine zweite magnetische Phase mit höherem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall umfasst, wobei ein Verbindungsbereich zwischen der ersten magnetischen Phase und der zweiten magnetischen Phase einen Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall aufweist, der zwischen dem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall in der ersten magnetischen Phase und dem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall in der zweiten magnetischen Phase liegt. Durch die Ausbildung des Verbindungsbereichs kann bei insgesamt niedrigem schwerem Seltenerdmetallgehalt, bezogen auf die Gesamtmenge des magnetischen Materials, eine hohe Koerzitivfeldstärke im magnetischen Material erhalten werden. Das erfindungsgemäße magnetische Material zeichnet sich dadurch durch eine hohe Entmagnetisierungsfestigkeit bei gleichzeitig hoher Remanenz, und somit auch durch eine lange Lebensdauer aus.Also in accordance with the present invention, there is also described a magnetic material comprising at least a first magnetic phase having a lower total heavy rare earth content and at least a second magnetic phase having a higher total heavy rare earth metal content, wherein a joint area between the first magnetic phase and the second magnetic phase is a total content heavy rare earth metal, which is between the total content of heavy rare earth metal in the first magnetic phase and the total content of heavy rare earth metal in the second magnetic phase. By forming the connecting portion, with high total rare-earth metal content, based on the total amount of the magnetic material, a high coercive force can be obtained in the magnetic material. The magnetic material according to the invention is characterized by a high demagnetization and simultaneously high remanence, and thus by a long life.

Bezüglich der Begrifflichkeiten und der Erläuterung zu dem erfindungsgemäß erzielten Effekt wird ergänzend Bezug genommen auf das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials. Zudem wird angeführt, dass das erfindungsgemäße magnetische Material durch das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren herstellbar ist und umgekehrt, das erfindungsgemäße Verfahren dazu geeignet ist, das erfindungsgemäße magnetische Material herzustellen. Die Vorteile, vorteilhaften Weiterbildungen und Effekte des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen magnetischen Materials finden daher wechselseitig Anwendung. Hierbei entspricht die im magnetischen Material enthaltene erste magnetische Phase einer Phase, die aus dem im Verfahren verwendeten ersten magnetischen Pulver erhalten wird und entspricht die im magnetischen Material enthaltene zweite magnetische Phase einer Phase, die aus dem im Verfahren verwendeten zweiten magnetischen Pulver erhalten wird.With regard to the terms and the explanation of the effect achieved according to the invention, reference is additionally made to the above-described method according to the invention for producing a magnetic material. In addition, it is stated that the magnetic material according to the invention can be produced by the method according to the invention described above, and vice versa, the method according to the invention is suitable for producing the magnetic material according to the invention. The advantages, advantageous developments and effects of the method according to the invention and of the magnetic material according to the invention are therefore mutually applicable. Here, the first magnetic phase contained in the magnetic material corresponds to a phase obtained from the first magnetic powder used in the method and corresponds to the second magnetic phase contained in the magnetic material of a phase obtained from the second magnetic powder used in the method.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung enthält die erste magnetische Phase mindestens ein leichtes Seltenerdmetall, insbesondere La, Ce, Nd, Pr, Sm und Mischungen daraus und optional mindestens ein Übergangsmetall, insbesondere ausgewählt aus Cu, Ni, Zn, Co, Fe und Mischungen daraus. Aus den vorstehend genannten Elementen lassen sich zu moderaten Kosten sehr gute magnetische Phasen bilden. Weitere Elemente, wie z.B. Bor, Titan, Aluminium, Silizium und Mischungen dieser Elemente, können die erste magnetische Phase ergänzen. Eine besonders geeignete erste magnetische Phase ist Nd2Fe14B.According to an advantageous development, the first magnetic phase contains at least one light rare earth metal, in particular La, Ce, Nd, Pr, Sm and mixtures thereof and optionally at least one transition metal, in particular selected from Cu, Ni, Zn, Co, Fe and mixtures thereof. From the above elements can be formed at moderate cost very good magnetic phases. Other elements, such as boron, titanium, aluminum, silicon and mixtures of these elements, can complement the first magnetic phase. A particularly suitable first magnetic phase is Nd 2 Fe 14 B.

Weiter vorteilhat enthält die zweite magnetische Phase Nd und/oder Pr, Fe und B, insbesondere in Form von Nd2Fe14B oder Pr2Fe14B, und mindestens ein schweres Seltenerdmetall, insbesondere Tb und/oder Dy. Hierdurch lassen sich magnetische Phasen mit hoher Koerzitivfeldstärke herstellen, die sehr gut geeignet sind, die Entmagnetisierungsfestigkeit des magnetischen Materials zu verbessern. Alternativ dazu kann die zweite magnetische Phase eine eutektische Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt sein. Auch die eutektischen Legierungen zeichnen sich durch hohe Koerzitivfeldstärken aus. Insbesondere geeignete eutektische Legierungen werden aus Seltenerdmetall-Übergangsmetallverbindungen gebildet, wie insbesondere Ce-Cu-Legierungen (TE = 407°C), Al-Cu-Ce-Legierungen (TE = 550°C), Nd-Cu-Legierungen (TE = 520°C) und Mischungen daraus.Advantageously, the second magnetic phase contains Nd and / or Pr, Fe and B, in particular in the form of Nd 2 Fe 14 B or Pr 2 Fe 14 B, and at least one heavy rare earth metal, in particular Tb and / or Dy. As a result, magnetic phases with high coercive force can be produced, which are very well suited to improve the demagnetization of the magnetic material. Alternatively, the second magnetic phase may be a low melting point eutectic alloy. The eutectic alloys are also characterized by high coercive field strengths. Particularly suitable eutectic alloys are formed from rare earth-transition metal compounds, in particular Ce-Cu alloys (T E = 407 ° C), Al-Cu-Ce alloys (T E = 550 ° C), Nd-Cu alloys (T E = 520 ° C) and mixtures thereof.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Verbindungsbereich flächig ausgebildet ist. Somit ist insbesondere eine gesamte Seite des magnetischen Materials mit hoher Entmagnetisierungsfestigkeit ausgebildet.A further advantageous embodiment provides that the connection area is formed flat. Thus, in particular, an entire side of the magnetic material having high demagnetization resistance is formed.

Besonders bevorzugt ist der Verbindungsbereich aber lokal begrenzt ausgebildet, beispielsweise an Ecken oder Kanten des magnetischen Materials, denn insbesondere hier wirken bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des magnetischen Materials starke Gegenfelder, so dass in diesen Bereichen eine hohe Entmagnetisierung des magnetischen Materials stattfindet. Dadurch, dass aber z.B. gerade in den lokal begrenzten Bereichen, die einer hohen Entmagnetisierung unterliegen, die erste magnetische Phase und die zweite magnetische Phase mit dem spezifisch ausgebildeten Verbindungsbereich vorliegen, kann der Entmagnetisierung effektiv entgegengewirkt werden. Das magnetische Material zeichnet sich dauerhaft durch eine dauerhaft hohe Magnetkraft aus. Besonders effizient hinsichtlich der Kosten und der Entmagnetisierungsfestigkeit ist ein magnetisches Material, bei dem die erste magnetische Phase kein schweres Seltenerdmetall enthält.Particularly preferably, however, the connection region is formed locally limited, for example, at corners or edges of the magnetic material, because in particular here act under normal conditions of use of the magnetic material strong opposing fields, so that takes place in these areas a high demagnetization of the magnetic material. However, due to the fact that the first magnetic phase and the second magnetic phase with the specifically formed connection region are present, for example, precisely in the locally limited regions which are subject to high demagnetization, the demagnetization can be effectively counteracted. The magnetic material is permanently characterized by a permanently high Magnetic force. Particularly efficient in terms of cost and demagnetization resistance is a magnetic material in which the first magnetic phase does not contain heavy rare earth metal.

Zur weiteren Verbesserung der Entmagnetisierungsfestigkeit liegen gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung die mindestens eine erste magnetische Phase und die mindestens eine zweite magnetische Phase in Form einer Schichtanordnung vor, wobei insbesondere die zweite magnetische Phase mindestens eine äußere Schicht bildet. Unter einer äußeren Schicht wird eine solche Schicht verstanden, die bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des magnetischen Materials nach außen frei liegt und mit der Umgebung des magnetischen Materials in Kontakt steht. Die zweite magnetische Phase zeichnet sich aufgrund des höheren Gehalts an schwerem Seltenerdmetall durch eine höhere Koerzitivfeldstärke als der Verbindungsbereich und die erste magnetische Phase aus und ist daher gegenüber magnetischen Gegenfeldern besonders resistent. Durch diese Schichtanordnung kann somit ein magnetisches Material mit besonders hoher Entmagnetisierungsfestigkeit erhalten werden.To further improve the demagnetization, according to a likewise advantageous development, the at least one first magnetic phase and the at least one second magnetic phase are in the form of a layer arrangement, wherein in particular the second magnetic phase forms at least one outer layer. An outer layer is understood as meaning such a layer which, when the magnetic material is used as intended, is exposed to the outside and is in contact with the surroundings of the magnetic material. The second magnetic phase is characterized by a higher coercive force than the joining region and the first magnetic phase due to the higher content of heavy rare earth metal and is therefore particularly resistant to magnetic opposing fields. By means of this layer arrangement, a magnetic material with a particularly high demagnetization resistance can thus be obtained.

Ein besonders kosten effizientes magnetisches Material mit guter Entmagnetisierungsfestigkeit lässt sich erhalten, wenn die kleinste Dimension des magnetischen Materials mindestens 6 mm beträgt. Dies ist damit zu begründen, dass insbesondere bei Anwendung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des magnetischen Materials im Vergleich zu anderen Verfahren, wie beispielsweise die Anwendung eines GBD-Prozesses, eine sehr gute Diffusionstiefe des oder der schweren Seltenerdmetalle während des Sintervorganges oder des Heißpressens erhalten wird. Damit wird eine maximale Entmagnetisierungsfestigkeit im magnetischen Material erhalten.A particularly cost-effective magnetic material with good demagnetization resistance can be obtained if the smallest dimension of the magnetic material is at least 6 mm. This can be explained by the fact that, in particular when using the above-described method according to the invention for producing the magnetic material in comparison to other methods, such as the application of a GBD process, a very good diffusion depth of the heavy or rare earth metals during sintering or hot pressing is obtained. Thus, maximum demagnetization resistance in the magnetic material is obtained.

Weiter erfindungsgemäß wird auch ein Hartmagnet beschrieben, der mindestens ein wie vorstehend offenbartes magnetisches Material umfasst. Der Hartmagnet zeichnet sich durch eine hohe Entmagnetisierungsfestigkeit aus, die insbesondere in bestimmten Bereichen, die hohen Gegenfeldern unterliegen, lokal erhöht ist.Furthermore, according to the invention, a hard magnet is described which comprises at least one magnetic material as disclosed above. The hard magnet is characterized by a high demagnetization, which is locally increased, especially in certain areas that are subject to high opposing fields.

Des Weiteren erfindungsgemäß wird auch ein Elektromotor, ein Starter oder ein Generator beschrieben, der mindestens ein wie vorstehend offenbartes magnetisches Material oder mindestens einen wie vorstehend offenbarten Hartmagnet umfasst, und sich dadurch durch eine lange Wirkungsdauer bei dauerhaft hoher Entmagnetisierungsfestigkeit und bei gleichzeitig hoher Remanenz auszeichnet.Furthermore, according to the invention, an electric motor, a starter or a generator is described, which comprises at least one magnetic material as disclosed above or at least one hard magnet as disclosed above, and is characterized by a long duration of action with permanently high demagnetization and at the same time high remanence.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

  • 1 eine Schnittansicht eines magnetischen Materials gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung,
  • 2 eine Schnittansicht eines magnetischen Materials gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung,
  • 3 eine Schnittansicht einer Mikrostruktur eines magnetischen Materials gemäß einer dritten Weiterbildung.
Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
  • 1 a sectional view of a magnetic material according to a first advantageous embodiment,
  • 2 a sectional view of a magnetic material according to a second advantageous embodiment,
  • 3 a sectional view of a microstructure of a magnetic material according to a third embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. In den Figuren sind nur die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung dargestellt. Alle übrigen Merkmale sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Ferner beziffern gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.The present invention will be explained in detail with reference to exemplary embodiments. In the figures, only the essential features of the present invention are shown. All other features are omitted for clarity. Further, like reference numerals indicate like elements.

Im Detail zeigt 1 ein magnetisches Material 1 mit einer Schichtstruktur. Das magnetische Material weist eine erste magnetische Phase 2 und zwei zweite magnetische Phasen 3a und 3b auf, wobei die zweite magnetische Phase 3a über den Verbindungsbereich 4a mit der ersten magnetischen Phase 2 und die zweite magnetische Phase 3b über den Verbindungsbereich 4b mit der ersten magnetischen Phase 2 verbunden ist.In detail shows 1 a magnetic material 1 with a layer structure. The magnetic material has a first magnetic phase 2 and two second magnetic phases 3a and 3b on, the second magnetic phase 3a over the connection area 4a with the first magnetic phase 2 and the second magnetic phase 3b over the connection area 4b with the first magnetic phase 2 connected is.

Die erste magnetische Phase 2 enthält vorzugsweise mindestens ein leichtes Seltenerdmetall, insbesondere La, Ce, Nd, Pr, Sm und Mischungen daraus und optional mindestens ein Übergangsmetall, das insbesondere aus Cu, Ni, Zn, Co, Fe und Mischungen daraus ausgewählt ist. Die erste magnetische Phase 2 enthält kein schweres Seltenerdmetall, ist also frei von schwerem Seltenerdmetall. Die erste magnetische Phase 2 zeichnet sich somit im Vergleich zu den zweiten magnetischen Phasen 3a und 3b durch eine relativ niedrige Koerzitivfeldstärke aus.The first magnetic phase 2 preferably contains at least one light rare earth metal, in particular La, Ce, Nd, Pr, Sm and mixtures thereof and optionally at least one transition metal selected in particular from Cu, Ni, Zn, Co, Fe and mixtures thereof. The first magnetic phase 2 contains no heavy rare earth metal, so it is free of heavy rare earth metal. The first magnetic phase 2 thus distinguishes itself in comparison to the second magnetic phases 3a and 3b by a relatively low coercive force.

Die beiden zweiten magnetischen Phasen 3a und 3b enthalten insbesondere Nd und/oder Pr, Fe und B und mindestens ein schweres Seltenerdmetall, das insbesondere Tb und/oder Dy ist. Die beiden zweiten magnetischen Phasen 3a und 3b zeichnen sich aufgrund des Gehaltes an schwerem Seltenerdmetall durch eine höhere Koerzitivfeldstärke als die Koerzitivfeldstärke der ersten magnetischen Phase 2 aus. Dabei können die zweite magnetische Phase 3a und die zweite magnetische Phase 3b gleicher oder unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung sein. In jedem Fall weist sowohl die zweite magnetische Phase 3a als auch die zweite magnetische Phase 3b einen höheren Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall auf als die erste magnetische Phase 2.The two second magnetic phases 3a and 3b contain in particular Nd and / or Pr, Fe and B and at least one heavy rare earth metal, which is in particular Tb and / or Dy. The two second magnetic phases 3a and 3b Due to the content of heavy rare earth metal are characterized by a higher coercive force than the coercive force of the first magnetic phase 2 out. In this case, the second magnetic phase 3a and the second magnetic phase 3b same or different chemical Be composition. In any case, both the second magnetic phase 3a as well as the second magnetic phase 3b a higher total content of heavy rare earth metal than the first magnetic phase 2 ,

Zwischen der ersten magnetischen Phase 2 und der in 1 dargestellten oberen zweiten magnetischen Phase 3a ist der Verbindungsbereich 4a gebildet, der sich dadurch auszeichnet, dass er einen Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall aufweist, der zwischen dem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall in der ersten magnetischen Phase 2 und dem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall in der oberen zweiten magnetischen Phase 3a liegt. Damit liegt auch die Koerzitivfeldstärke des Verbindungbereichs 4a zwischen der Koerzitivfeldstärke der ersten magnetischen Phase 2 und der Koerzitivfeldstärke der oberen zweiten magnetischen Phase 3a. Der Verbindungsbereich 4a wird durch Diffusion von schwerem Seltenerdmetall aus der oberen zweiten magnetischen Phase 3a in die erste magnetische Phase 2 gebildet. Durch die Diffusion ist das schwere Seltenerdmetall auf weitere Bereiche des magnetischen Materials 1, also genauer gesagt auf weitere Bereiche der ersten magnetischen Phase 2, verteilt, so dass das magnetische Material 1 aufgrund der sich mit dem schweren Seltenerdmetall auf weitere Teile des magnetischen Materials 1 erstreckenden Koerzitivfeldstärke besser vor Entmagnetisierung geschützt ist.Between the first magnetic phase 2 and the in 1 illustrated upper second magnetic phase 3a is the connection area 4a characterized in that it has a total content of heavy rare earth metal, which is between the total content of heavy rare earth metal in the first magnetic phase 2 and the total content of heavy rare earth metal in the upper second magnetic phase 3a lies. This is also the coercive force of the connection area 4a between the coercive force of the first magnetic phase 2 and the coercive force of the upper second magnetic phase 3a , The connection area 4a is due to diffusion of heavy rare earth metal from the upper second magnetic phase 3a in the first magnetic phase 2 educated. Due to the diffusion, the heavy rare earth metal is spread over other areas of the magnetic material 1 , more precisely to other areas of the first magnetic phase 2 , distributed so that the magnetic material 1 due to the heavy rare earth metal on other parts of the magnetic material 1 extending coercive field better protected against demagnetization.

Zudem ist in dem magnetischen Material 1 zwischen der ersten magnetischen Phase 2 und der in 1 dargestellten unteren zweiten magnetischen Phase 3b ist ein Verbindungsbereich 4b gebildet, der sich analog zu dem Verbindungsbereich 4a dadurch auszeichnet, dass er einen Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall aufweist, der zwischen dem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall in der ersten magnetischen Phase 2 und dem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall in der unteren zweiten magnetischen Phase 3b liegt. Damit liegt auch die Koerzitivfeldstärke des Verbindungbereichs 4b zwischen der Koerzitivfeldstärke der ersten magnetischen Phase 2 und der Koerzitivfeldstärke der unteren zweiten magnetischen Phase 4b. Durch Diffusion ist auch hier das schwere Seltenerdmetall auf weitere Bereiche des magnetischen Materials 1, also genauer gesagt auf weitere Bereiche der ersten magnetischen Phase 2, verteilt, so dass das magnetische Material 1 aufgrund der sich mit dem schweren Seltenerdmetall auf weitere Teile des magnetischen Materials 1 erstreckenden Koerzitivfeldstärke besser vor Entmagnetisierung geschützt wird.In addition, in the magnetic material 1 between the first magnetic phase 2 and the in 1 illustrated lower second magnetic phase 3b is a connection area 4b formed, which is analogous to the connection area 4a characterized in that it has a total content of heavy rare earth metal which is between the total content of heavy rare earth metal in the first magnetic phase 2 and the total content of heavy rare earth metal in the lower second magnetic phase 3b lies. This is also the coercive force of the connection area 4b between the coercive force of the first magnetic phase 2 and the coercive force of the lower second magnetic phase 4b , By diffusion, the heavy rare earth metal is also on more areas of the magnetic material 1 , more precisely to other areas of the first magnetic phase 2 , distributed so that the magnetic material 1 due to the heavy rare earth metal on other parts of the magnetic material 1 extending coercive field better protected against demagnetization.

Es ergibt sich damit ein Gradient der Koerzitivfeldstärke des magnetischen Materials 1 von außen nach innen, was durch die Pfeile P dargestellt ist.This results in a gradient of the coercive force of the magnetic material 1 from the outside in, something by the arrows P is shown.

In dem in 1 dargestellten Ausschnitt des magnetischen Materials 1 sind die Verbindungsbereiche 4a und 4b flächig ausgebildet. Insgesamt gesehen können die Verbindungsbereiche 4a und 4b aber lokal begrenzt ausgebildet sein, so dass insbesondere in den Bereichen, die hohen magnetischen Gegenfeldern unterliegen, Bereiche des magnetischen Materials 1 mit hoher Koerzitivfeldstärke und damit mit hoher Entmagnetisierungsfestigkeit ausgebildet sind.In the in 1 illustrated section of the magnetic material 1 are the connection areas 4a and 4b formed flat. Overall, the connection areas 4a and 4b but be formed locally limited, so that in particular in the areas that are subject to high magnetic opposing fields, areas of the magnetic material 1 are formed with high coercive field strength and thus with high demagnetization.

Das magnetische Material 1 ist wie nachfolgend skizziert darstellbar:The magnetic material 1 is represented as sketched below:

In einer Pressform werden übereinander zunächst ein zweites magnetisches Pulver, dann ein erstes magnetisches Pulver und sodann wiederum ein zweites magnetisches Pulver in dieser Reihenfolge übereinander geschichtet. Das erste magnetische Pulver bildet in dem später erhaltenen magnetischen Material 1 die erste magnetische Phase. Das zweite magnetische Pulver bildet in dem magnetischen Material 1 die beiden zweiten magnetischen Phasen 3a und 3b.In a die, a second magnetic powder, then a first magnetic powder and then a second magnetic powder are stacked one above the other in this order one above the other. The first magnetic powder forms in the magnetic material obtained later 1 the first magnetic phase. The second magnetic powder forms in the magnetic material 1 the two second magnetic phases 3a and 3b ,

Durch einen Pressvorgang werden die magnetischen Pulver zu einer Schichtstruktur verdichtet. Im Anschluss daran erfolgt ein Sintern oder alternativ ein Heißpressen und ggf. ein anschließendes Heißumformen der verdichteten Schichtstruktur.By a pressing process, the magnetic powders are compacted into a layer structure. This is followed by sintering or alternatively hot pressing and, if appropriate, subsequent hot forming of the compacted layer structure.

Durch den Sintervorgang (oder das Heißpressen) findet eine Diffusion des schweren Seltenerdmetalls oder der schweren Seltenerdmetalle des zweiten magnetischen Pulvers in Richtung des ersten magnetischen Pulvers statt. Es kommt zur Bildung magnetischer Phasen mit makroskopisch gesinterter Struktur. Zwischen den magnetischen Phasen, also der ersten magnetischen Phase 2 und den zweiten magnetischen Phasen 3a und 3b bilden sich während des Sintervorgangs (oder während des Heißpressens) aufgrund der Diffusion des mindestens einen schweren Seltenerdmetalls in die erste magnetische Phase 2 die Verbindungsbereiche 4a und 4b, in denen der Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall zwischen dem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall in der ersten magnetischen Phase 2 (dieser ist gleich Null) und dem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall in den zweiten magnetischen Phasen 3a und 3b liegt. Durch die Ausbildung der Verbindungsbereiche 4a und 4b aufgrund von Diffusion des schweren Seltenerdmetalls oder der schweren Seltenerdmetalle aus den zweiten magnetischen Phase 3a, 3b, wird das schwere Seltenerdmetall oder werden die schweren Seltenerdmetalle in dem magnetischen Material 1 weitläufig verteilt, so dass die Entmagnetisierungsfestigkeit des magnetischen Materials 1 insbesondere an den Seiten der bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des magnetischen Materials 1 freiliegenden zweiten magnetischen Phasen 3a und 3b, bis ins Innere des magnetischen Materials 1 besonders hoch ist. Das magnetische Material 1 ist dauerhaft vor Entmagnetisierung geschützt und eignet sich dadurch insbesondere zur Anwendung in Elektromotoren, Startern und Generatoren.By the sintering process (or the hot pressing), diffusion of the heavy rare earth metal or heavy rare earth metals of the second magnetic powder toward the first magnetic powder takes place. This leads to the formation of magnetic phases with a macroscopically sintered structure. Between the magnetic phases, ie the first magnetic phase 2 and the second magnetic phases 3a and 3b Form during the sintering process (or during the hot pressing) due to the diffusion of the at least one heavy rare earth metal in the first magnetic phase 2 the connection areas 4a and 4b in which the total content of heavy rare earth metal is between the total content of heavy rare earth metal in the first magnetic phase 2 (this equals zero) and the total heavy rare earth metal content in the second magnetic phases 3a and 3b lies. By forming the connection areas 4a and 4b due to diffusion of the heavy rare earth metal or the heavy rare earth metals from the second magnetic phase 3a . 3b , becomes the heavy rare earth metal or become the heavy rare earth metals in the magnetic material 1 widely distributed, so that the demagnetization of the magnetic material 1 especially on the sides of the intended use of the magnetic material 1 exposed second magnetic phases 3a and 3b , to the inside of the magnetic material 1 is particularly high. The magnetic material 1 is permanently protected against demagnetization and is thus particularly suitable for use in electric motors, starters and generators.

2 zeigt eine Schnittansicht eines magnetischen Materials 1 gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung. Hier liegen die zweiten magnetischen Phasen 3a, 3b, 3c und 3d lediglich in den Ecken des magnetischen Materials 1 vor. Ebenfalls sind somit die Verbindungsbereiche 4a, 4b, 4c und 4d in den vier Ecken des magnetischen Materials 1 gebildet. In den Ecken des magnetischen Materials 1 ist somit die Entmagnetisierungsfestigkeit bedeutend erhöht, so dass sich dieses magnetische Material 1 insbesondere in solchen Anwendungen eignet, in denen starke magnetische Gegenfelder insbesondere an den Ecken des magnetischen Materials 1 zu erwarten sind. 2 shows a sectional view of a magnetic material 1 according to a second advantageous embodiment. Here are the second magnetic phases 3a . 3b . 3c and 3d only in the corners of the magnetic material 1 in front. Also thus are the connection areas 4a . 4b . 4c and 4d in the four corners of the magnetic material 1 educated. In the corners of the magnetic material 1 Thus, the demagnetization is significantly increased, so that this magnetic material 1 particularly suitable in those applications where strong magnetic opposing fields, in particular at the corners of the magnetic material 1 are to be expected.

Das in 2 dargestellte magnetische Material 1 kann durch Verdichten von magnetischen Pulvern unter Verwendung von Trennblechen hergestellt werden. Die Trennbleche werden insbesondere an den Bereichen vorgesehen, an denen später die Verbindungsbereiche gebildet werden sollen. Hierzu werden z.B. zwei Trennbleche in eine Pressform so eingebracht, dass zwischen die Trennbleche ein die erste magnetische Phase 2 bildendes magnetisches Pulver und in die davon abgetrennten Eckbereiche magnetische Pulver, die die zweiten magnetischen Phasen 3b und 3d bilden, eingebracht werden. Anschließend wird weiteres, die erste magnetische Phase 2 bildendes magnetisches Pulver aufgefüllt, das auch die Eckbereiche, die mit magnetischem Pulver, das die zweiten magnetischen Phasen 3b und 3d bildet, abdeckt. Es wird eine durchgehende Schicht dieses magnetischen Pulvers, das die erste magnetische Phase 2 bildet, gebildet. Anschließend können erneut auf dem magnetischen Pulver, das die erste magnetische Phase 2 bildet, Trennbleche zur Bildung der Eckbereiche aus magnetischer Phase 3a und 3c gesetzt werden. In die Eckbereiche werden magnetische Pulver eingefüllt, die die zweiten magnetischen Phasen 3a und 3c bilden, während zwischen die Trennbleche weiteres magnetisches Pulver, das die erste magnetische Phase 2 bildet, verfüllt wird. Die Trennbleche werden vor dem Verdichten der magnetischen Pulver entfernt.This in 2 illustrated magnetic material 1 can be made by compacting magnetic powders using baffles. The partitions are provided in particular at the areas where the connection areas are to be formed later. For this purpose, for example, two separating plates are introduced into a mold so that between the dividing plates, a first magnetic phase 2 forming magnetic powder and in the separated corner areas magnetic powder, the second magnetic phases 3b and 3d form, be introduced. Subsequently, further, the first magnetic phase 2 forming magnetic powder also filled the corner areas with magnetic powder, the second magnetic phases 3b and 3d forms, covers. It becomes a continuous layer of this magnetic powder, which is the first magnetic phase 2 forms, formed. Subsequently, again on the magnetic powder, which is the first magnetic phase 2 forms, separating plates for forming the corner regions of magnetic phase 3a and 3c be set. In the corner areas magnetic powders are filled, which are the second magnetic phases 3a and 3c form, while between the dividing plates further magnetic powder, which is the first magnetic phase 2 forms, is filled. The baffles are removed prior to compacting the magnetic powders.

3 zeigt eine Schnittansicht einer Mikrostruktur 10 eines magnetischen Materials in einem Übergangsbereich zwischen der ersten magnetischer Phase 2 und der zweiten magnetischer Phase 3. Der Übergangsbereich entspricht dem Grenzbereich zwischen der ersten magnetischen Phase und der zweiten magnetischen Phase, also zwischen magnetischen Phasen mit unterschiedlichen Gehalten an schweren Seltenerdmetallen. Der Übergangsbereich wird beim Sintern bzw. Heißpressen durch Diffusion der schweren Seltenerdmetalle ausgebildet. Es sind insbesondere drei magnetische Körner 6 im Detail gezeigt, die über Korngrenzphasen 5 miteinander verbunden sind. Innerhalb der magnetischen Körner 6 hat sich eine Gradientenstruktur von magnetischen Phasen gebildet. Im Zentrum der jeweiligen magnetischen Körner 6 ist eine erste magnetische Phase 2 vorhanden, die von einer zweiten magnetischen Phase 3 allseitig umgeben ist. Zwischen der zweiten magnetischen Phase 3 und der ersten magnetischen Phase 2 ist ein Verbindungsbereich 4 gebildet. 3 shows a sectional view of a microstructure 10 a magnetic material in a transition region between the first magnetic phase 2 and the second magnetic phase 3 , The transition region corresponds to the boundary region between the first magnetic phase and the second magnetic phase, ie between magnetic phases with different contents of heavy rare earth metals. The transition region is formed during sintering or hot pressing by diffusion of the heavy rare earth metals. In particular, there are three magnetic grains 6 shown in detail, the over grain boundary phases 5 connected to each other. Inside the magnetic grains 6 a gradient structure of magnetic phases has formed. In the center of the respective magnetic grains 6 is a first magnetic phase 2 present, that of a second magnetic phase 3 surrounded on all sides. Between the second magnetic phase 3 and the first magnetic phase 2 is a connection area 4 educated.

Die erste magnetische Phase 2 weist einen geringen Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall auf. Die zweite magnetische Phase 3 weist einen Gesamtgehalt an Seltenerdmetall auf, der höher ist als derjenige der ersten magnetischen Phase 2. Der zwischen der ersten magnetischen Phase 2 und der zweiten magnetischen Phase 3 gebildete Verbindungsbereich 4 hat einen Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall, der zwischen dem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall in der ersten magnetischen Phase 2 und dem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall in der zweiten magnetischen Phase 3 liegt.The first magnetic phase 2 has a low total content of heavy rare earth metal. The second magnetic phase 3 has a total content of rare earth metal higher than that of the first magnetic phase 2 , The one between the first magnetic phase 2 and the second magnetic phase 3 formed connection area 4 has a total content of heavy rare earth metal that is between the total content of heavy rare earth metal in the first magnetic phase 2 and the total content of heavy rare earth metal in the second magnetic phase 3 lies.

Aufgrund von Diffusion von schwerem Seltenerdmetall aus der zweiten magnetischen Phase 3 in die erste magnetische Phase 2 unter Bildung des Verbindungsbereichs 4, wird das schwere Seltenerdmetall sehr gut weitläufig im Inneren der magnetischen Körner 6 verteilt und dringt sehr weit bis zum Zentrum der magnetischen Körner 6 vor. Hierdurch wird die Entmagnetisierungsfestigkeit des magnetischen Materials, das die in 3 dargestellte Mikrostruktur 10 aufweist, bei relativ geringer Gesamtmenge an schwerem Seltenerdmetall bedeutend verbessert.Due to diffusion of heavy rare earth metal from the second magnetic phase 3 in the first magnetic phase 2 forming the connection area 4 , the heavy rare earth metal is very well distributed inside the magnetic grains 6 spreads and penetrates very far to the center of the magnetic grains 6 in front. As a result, the demagnetization resistance of the magnetic material corresponding to the in 3 illustrated microstructure 10 significantly improved with relatively low total amount of heavy rare earth metal.

Claims (14)

Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials umfassend die Schritte: - Verdichten mindestens eines ersten magnetischen Pulvers und mindestens eines zweiten magnetischen Pulvers unter Erhalt einer verdichteten Schichtstruktur des ersten magnetischen Pulvers und des zweiten magnetischen Pulvers und - Sintern oder Heißpressen der verdichteten Schichtstruktur, - wobei das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver unterschiedliche Gesamtgehalte an mindestens einem schweren Seltenerdmetall aufweisen.Method for producing a magnetic material comprising the steps: Compressing at least one first magnetic powder and at least one second magnetic powder to obtain a compressed layer structure of the first magnetic powder and the second magnetic powder and Sintering or hot pressing the compacted layer structure, - wherein the first magnetic powder and the second magnetic powder have different total contents of at least one heavy rare earth metal. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste magnetische Pulver kein schweres Seltenerdmetall enthält.Method according to Claim 1 wherein the first magnetic powder does not contain heavy rare earth metal. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver lokal begrenzt verdichtet werden oder wobei das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver vollständig verdichtet werden. The method of any one of the preceding claims, wherein the first magnetic powder and the second magnetic powder are locally densified or wherein the first magnetic powder and the second magnetic powder are fully densified. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Herstellung der verdichteten Schichtstruktur das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver nacheinander in eine Pressform gefüllt und anschließend verdichtet werden.Method according to one of the preceding claims, wherein for producing the compacted layer structure, the first magnetic powder and the second magnetic powder are successively filled into a mold and then compacted. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste magnetische Pulver und das zweite magnetische Pulver und ein drittes magnetisches Pulver abwechselnd nacheinander in eine Pressform gefüllt und entweder das erste magnetische Pulver mit dem zweiten magnetischen Pulver oder das erste magnetische Pulver mit dem dritten magnetischen Pulver oder das zweite magnetische Pulver mit dem dritten magnetischen Pulver oder alle in die Pressform gefüllten Pulver zusammen verdichtet werden, wobei das dritte magnetische Pulver ein erstes magnetisches Pulver, ein zweites magnetisches Pulver oder ein von dem ersten und dem zweiten magnetischen Pulver unterschiedliches magnetisches Pulver ist.A method according to any one of the preceding claims, wherein the first magnetic powder and the second magnetic powder and a third magnetic powder are successively filled in a die and either the first magnetic powder with the second magnetic powder or the first magnetic powder with the third magnetic powder or the second magnetic powder is compacted together with the third magnetic powder or all of the powder filled into the die, wherein the third magnetic powder is a first magnetic powder, a second magnetic powder, or a magnetic powder different from the first and second magnetic powders. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Trennbleche in eine Pressform eingeführt werden und das mindestens eine erste magnetische Pulver und das mindestens eine zweite magnetische Pulver in durch die Trennbleche gebildete Kammern eingefüllt werden und anschließend die Trennbleche entfernt und die Pulver verdichtet werden.Method according to one of the preceding claims, wherein separating plates are introduced into a mold and the at least one first magnetic powder and the at least one second magnetic powder are introduced into chambers formed by the separating plates and then the separating plates are removed and the powders are compacted. Magnetisches Material umfassend mindestens eine erste magnetische Phase mit geringerem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall und mindestens eine zweite magnetische Phase mit höherem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall, wobei ein Verbindungsbereich zwischen der ersten magnetischen Phase und der zweiten magnetischen Phase einen Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall aufweist, der zwischen dem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall der ersten magnetischen Phase und dem Gesamtgehalt an schwerem Seltenerdmetall der zweiten magnetischen Phase liegt.A magnetic material comprising at least one first lower rare earth heavy metal magnetic phase and at least one second higher rare earth heavy metal magnetic phase, wherein a first magnetic phase to second magnetic phase connecting portion has a total heavy rare earth metal content intermediate between the first and second magnetic phases Total content of heavy rare earth metal of the first magnetic phase and the total content of heavy rare earth metal of the second magnetic phase. Magnetisches Material nach Anspruch 7, wobei die erste magnetische Phase mindestens ein leichtes Seltenerdmetall, insbesondere La, Ce, Nd, Pr, Sm und Mischungen daraus und optional mindestens ein Übergangsmetall, insbesondere ausgewählt aus Cu, Ni, Zn, Co, Fe und Mischungen daraus, enthält.Magnetic material after Claim 7 in which the first magnetic phase contains at least one light rare earth metal, in particular La, Ce, Nd, Pr, Sm and mixtures thereof and optionally at least one transition metal, in particular selected from Cu, Ni, Zn, Co, Fe and mixtures thereof. Magnetisches Material nach Anspruch 7 oder 8, wobei die zweite magnetische Phase Nd und/oder Pr, Fe und B und mindestens ein schweres Seltenerdmetall, insbesondere Tb und/oder Dy enthält, oder wobei die zweite magnetische Phase eine eutektische Legierung, insbesondere aus Seltenerdmetall-Übergangsmetallverbindungen, wie insbesondere Ce-Cu-Legierungen, Al-Cu-Ce-Legierungen, Nd-Cu-Legierungen und Mischungen daraus ist.Magnetic material after Claim 7 or 8th in which the second magnetic phase contains Nd and / or Pr, Fe and B and at least one heavy rare earth metal, in particular Tb and / or Dy, or wherein the second magnetic phase comprises an eutectic alloy, in particular of rare earth-transition metal compounds, in particular Ce-Cu Alloys, Al-Cu-Ce alloys, Nd-Cu alloys and mixtures thereof. Magnetisches Material nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Verbindungsbereich flächig oder lokal begrenzt ausgebildet ist.Magnetic material according to one of the Claims 7 to 9 , wherein the connection area is formed flat or locally limited. Magnetisches Material nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die mindestens eine erste magnetische Phase und die mindestens eine zweite magnetische Phase in Form einer Schichtanordnung vorliegen, wobei insbesondere die zweite magnetische Phase mindestens eine äußere Schicht bildet.Magnetic material according to one of the Claims 7 to 10 wherein the at least one first magnetic phase and the at least one second magnetic phase are in the form of a layer arrangement, wherein in particular the second magnetic phase forms at least one outer layer. Magnetisches Material nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die kleinste Dimension des magnetischen Materials mindestens 6 mm beträgt.Magnetic material according to one of the Claims 7 to 11 , wherein the smallest dimension of the magnetic material is at least 6 mm. Hartmagnet umfassend mindestens ein magnetisches Material nach einem der Ansprüche 7 bis 12.Hard magnet comprising at least one magnetic material according to one of Claims 7 to 12 , Elektromotor, Starter oder Generator, umfassend mindestens ein magnetisches Material nach einem der Ansprüche 7 bis 12 oder mindestens einen Hartmagnet nach Anspruch 13.Electric motor, starter or generator comprising at least one magnetic material according to one of Claims 7 to 12 or at least one hard magnet after Claim 13 ,
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