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Dokumentenidentifikation DE19912470B4 02.06.2005
Titel Verbundteil und Verfahren zu dessen Herstellung
Anmelder Vacuumschmelze GmbH, 63450 Hanau, DE
Erfinder Reppel, Georg Werner, 63546 Hammersbach, DE;
Zellmann, Volker, 63589 Linsengericht, DE
Vertreter Patentanwälte Westphal Mussgnug & Partner, 78048 Villingen-Schwenningen
DE-Anmeldedatum 19.03.1999
DE-Aktenzeichen 19912470
Offenlegungstag 05.10.2000
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.06.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.06.2005
IPC-Hauptklasse H01F 7/02
IPC-Nebenklasse H02K 15/03   B22F 7/06   B23K 1/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbundteilen, bei dem ein Magnetkörper aus einer an Seltener Erde reichen Legierung mir einem weichmagnetischen Trägerkörper entlang einer Grenzfläche verbunden wird.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verbundteil mit einem Magnetkörper auf der Basis einer an Seltener Erde reichen Legierung und einem weichmagnetischen Trägerkörper.

Verfahren zur Herstellung von Verbundteilen und danach hergestellte Verbundteile sind beispielsweise aus DE 869 839 C1, DE 877 318 C1, DE 852 585 C1, DD-Buch: J.E. Geguzin, Physik des Sinterns, Leipzig 1973, Seiten 110 bis 117 und Seiten 274 bis 279, DE 764 867 C1, DE 23 40 018 A1, CH 612 287 und US 50 43 347 bekannt.

Derartige Verbundteile werden beispielsweise in Elektromotoren als Rotoren oder Statoren verwendet. Dabei dient der weichmagnetische Trägerkörper als magnetischer Rückschluß für den Magnetkörper. Zur Herstellung dieser Verbundteile wird zunächst ein Magnetkörper aus einem Pulver auf der Basis einer an Seltenen Erden reichen Legierung gepreßt und daraufhin gesintert. Diese Magnetkörper zeigen aufgrund des großen Volumenschwundes während der Sinterung eine schlechte Maßhaltigkeit, so daß sie nach dem Sintern auf Maß geschliffen werden müssen. Nach dem Schleifen werden die Magnetkörper mit den weichmagnetischen Trägerkörpern verklebt und zu Rotoren oder Statoren eines Elektromotors zusammengefügt.

Ein Nachteil des bekannten Verbundteils und des bekannten Verfahrens ist, daß für das Abschleifen der Magnetkörper ein entsprechendes Aufmaß vorgehalten werden muß. Beim Abschleifen dieses Aufmaßes entsteht eine große Menge an Abfall. Demnach wird also teures Material verschwendet. Außerdem bereitet der Schleifabfall Entsorgungsprobleme. Hinzu kommt, daß die Magnete wegen ihres Vorzuges vorsortiert werden müssen, um die Schleifkosten in Grenzen zu halten. Darum bestimmen, insbesondere wenn mehrere Flächen geschliffen werden müssen, die Schleifkosten zu einem großen Teil die Magnetkosten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein maßhaltiges Verbundteil hoher Festigkeit aus einem Magnetkörper und einem weichmagnetischen Trägerkörper zu schaffen und ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch Anspruch 1 bzw. 13 gelöst, wobei sich eine entlang einer Grenzfläche ausgebildete schmelzflüssige Phase vom Magnetkörper in den Trägerkörper erstreckt.

Es wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:

  • a) der Trägerkörper und der Magnetkörper werden einzeln aus Pulver geformt;
  • b) durch eine gemeinsame Wärmebehandlung wird im Bereich der Grenzfläche eine schmelzflüssige Phase ausgebildet, die während der Wärmebehandlung in den Trägerkörper eindringt.

Die Herstellung des Trägerkörpers auf pulvermetallurgischem Weg führt dazu, daß der Trägerkörper entlang der Grenzfläche eine Vielzahl von Poren und Kanälen aufweist, in die während der Wärmebehandlung die im Bereich der Grenzfläche vorhandene schmelzflüssige Phase eintreten kann. Durch die in den Magnetkörper eingedrungene schmelzflüssige Phase wird der Magnetkörper nach dem Abkühlen auf wirksame Weise im Trägerkörper verankert. Die Verankerung des Magnetkörpers im Trägerkörper ist dabei so stark, daß die Verbindung des Trägerkörpers mit des Magnetkörper trotz unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten beim Abkühlen nach dem gemeinsamen Sintern erhalten bleibt. Da bezüglich der Geometrie des Trägerkörpers zahlreiche Gestaltungsmöglichkeiten bestehen und da eine hohe Maßgenauigkeit des Verbundteils gemäß der Erfindung gegeben ist, können die erfindungsgemäß hergestellten Verbundteile sofort nach der Wärmebehandlung ohne weitere Schleifvorgänge durch Stecken oder Klammern zu komplexen elektromechanischen Komponenten zusammen werden.

Weitere Ausführungsformen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs;

2 einen Schnitt durch eine Grenzfläche zwischen einem Magnetkörper und einem Trägerkörper;

3 ein Diagramm, in dem die prozentuale Längenänderung eines Magnetkörpers auf der Basis von NdFeB und eines Trägerkörpers aus Fe aufgetragen ist;

4 ein Diagramm, in dem die relative Längenänderung des Magnetkörpers auf der Basis von NdFeB und eines Trägerkörpers aus Fe gegen die Temperatur aufgetragen ist.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines möglichen Verfahrensablaufs. Ein weichmagnetischer Trägerkörper 1 wird aus einem Eisenpulver gepreßt und anschließend gesintert. Weiterhin wird ein an Seltenen Erden reicher Magnetkörper 2 aus einem Pulver, beispielsweise auf der Basis einer NdFeB-Legierung gepreßt. Während des Pressens wird ein äußeres Magnetfeld angelegt, um im Magnetkörper 2 eine magnetische Vorzugsrichtung auszubilden. Der Magnetkörper 2 wird auf den Trägerkörper 1 gelegt und beide Körper in einem Ofen 3 zu einem Verbundteil 4 gemeinsam gesintert. Es ist jedoch auch möglich, den Trägerkörper 1 und den Magnetkörper 2 in einem gemeinsamen Preßvorgang zu formen und anschließend gemeinsam zu sintern. Beide Vorgehensweisen werden nachfolgend kurz als Lötsintern bezeichnet.

2 zeigt einen Schnitt durch eine Grenzfläche 5 zwischen dem Trägerkörper 1 und dem Magnetkörper 2 des Verbundteils 4 nach dem Lötsintern. Der Magnetkörper 2 ist aus hartmagnetischen Körnern 6 der Zusammensetzung Nd2Fe14B und aus Nd-Fe-Boriden 7 zusammengesetzt, zwischen denen sich eine Nd-reiche Phase 8 befindet, die bei Temperaturen oberhalb von etwa 650°C in den schmelzflüssigen Zustand übergeht. Derartige Legierungen werden auch kurz als Legierungen auf der Basis von NdFeB bezeichnet.

Der aus Eisenpulver gepreßte und gesinterte Trägerkörper 1 weist neben massiven Bereichen 9 Porenkanäle 10 auf, die nach dem Lötsintern teilweise mit der Nd-reichen Phase 8 des Magnetkörpers 2 gefüllt sind. Neben den mit der Nd-reichen Phase 8 gefüllten Porenkanälen 10 sind Hohlräume 11 vorhanden, die von der Nd-reichen Phase 8 nicht gefüllt worden sind. Außerdem können auch einzelne Risse 12 vorhanden sein.

Dadurch, daß die Nd-reiche Phase 8 in die Porenkanäle 10 des Trägerkörpers 1 eindringt, wird der Magnetkörper 2 auf wirksame Weise im Trägerkörper 1 verankert. Die Verbindung ist dabei derart fest, daß trotz des unterschiedlichen Sinterverhaltens und einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der beiden Werkstoffe die Verbindung während der Wärmebehandlung nicht aufbricht.

3 stellt mit einer gestrichelten Linie 13 die prozentuale Längenänderung eines aus Eisenpulver hergestellten Trägerkörpers 1 sowie mit einer durchgezogenen Linie 14 die prozentuale Längenänderung eines auf der Basis einer NdFeB-Legierung hergestellten Magnetkörpers 2 in Abhängigkeit von der Sintertemperatur dar. Dieser Zusammenhang ist während der Aufheizphase beim Sintern von Bedeutung. Bei einer Sintertemperatur von 1120°C in reduzierender Atmosphäre beträgt der Schwund des Trägerkörpers 1 aus Eisen nur 0,1 %. Bei einer NdFeB-Legierung dagegen beträgt der Schwund typischerweise 12 % senkrecht zur magnetischen Vorzugsrichtung und 22 % parallel zur magnetischen Vorzugsrichtung, was über die drei Raumrichtungen gemittelt einem Schwund von 15,4 % entspricht. Die lineare Änderung der Abmessungen aufgrund des Volumenschwunds des Magnetkörpers 2 wird offenbar dadurch möglich, daß der Magnetkörper 2 bei den während des Lötsinterns herrschenden hohen Temperaturen annähernd frei auf einem See aus schmelzflüssiger Phase gleiten kann.

Wesentlich schwerwiegender ist das in 4 dargestellte unterschiedliche Dehnungsverhalten bei Temperaturänderungen, beispielsweise in der Abkühlphase eines Verbundkörpers mit einem Magnetkörper auf der Basis von NdFeB und einem Magnetkörper aus Fe. In 4 deutet die gestrichelte Linie 15 die relative Längenänderung des Trägerkörpers 1 in Abhängigkeit von der Temperatur an. Die durchgezogene Kurve 16 in 4 beschreibt das Ausdehnungsverhalten des Magnetkörpers 2 aus NdFeB parallel zur magnetischen Vorzugsrichtung, während die durchgezogene Linie 17 das Ausdehnungsverhalten des Magnetkörpers 2 aus NdFeB-Legierung rechtwinklig zur magnetischen Vorzugsrichtung beschreibt. Aus 4 geht hervor, daß sich der Trägerkörper 1 in etwa linear mit steigender Temperatur ausdehnt, wohingegen sich der aus einer NdFeB-Legierung hergestellte Magnetkörper 2 in Richtung quer zur magnetischen Vorzugsrichtung bis zu einer Temperatur von etwa 375°C zusammenzieht, um sich dann bei höheren Temperaturen wieder auszudehnen. Nur parallel zur magnetischen Vorzugsrichtung dehnt sich der aus einer NdFeB-Legierung hergestellte Magnetkörper 2 kontinuierlich aus. Unterhalb einer Temperatur von 500°C jedoch ist die Wärmeausdehnung des aus NdFeB hergestellten Magnetkörpers 2 wesentlich schwächer als die Ausdehnung des aus einem Eisenpulver hergestellten Trägerkörpers 1. Daß die Verbindung zwischen dem Trägerkörper 1 und dem Magnetkörper 2 trotz dieses unterschiedlichen Ausdehnungsverhaltens beim Abkühlen nicht aufgebrochen wird, ist für sich genommen bereits ein Beleg für die Güte der mit diesem Verfahren erzielbaren Fügung zwischen dem Trägerkörper 1 und dem Magnetkörper 2. Möglicherweise können die beim Abkühlen des Verbundteils 4 auftretenden Spannungen durch plastische Verformungen im Eisen des Trägerkörpers 2 aufgefangen werden.

Trotz der sehr unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften gelingt ein fester Verbund zwischen Magnetkörper 2 und weichmagnetischem Trägerkörper 1, sofern an der Grenzfläche 5 eine ausreichende Menge an schmelzflüssiger Phase bereitgestellt wird, die sich mit dem Trägerkörper 1 verbindet. Dies kann einmal durch entsprechende Änderung der Legierungszusammensetzung des Magnetkörpers 2 geschehen, wodurch die Menge an schmelzflüssiger Phase erhöht wird. Eine andere Möglichkeit ist die Aufbringung eines speziellen Lotwerkstoffs auf die Grenzfläche vor der Sinterung des Magnetkörpers 2.

In den nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsbeispielen werden gute dauermagnetische und weichmagnetische Eigenschaften erreicht. Die durch gemeinsame Wärmebehandlung erzielten Verbundteile 4 sind so maßhaltig, daß im allgemeinen keine Nachbearbeitung erforderlich ist. Dies ist umso überraschender, als Flüssig-Phasen-gesinterte Formteile, wie z.B. Formteile auf der Basis von NdFeB, nach Sintern einen hohen Verzug aufweisen, während bei üblichen pulvermetallurgischen Formteilen auf Eisen-Basis, bei der gleichen Temperatur gesintert, noch die sehr genauen Preßtoleranzen erhalten bleiben. Bei gemeinsamer Sinterung des Magnetkörpers 2 auf dem weichmagnetischen Trägerkörper 1 tritt jedoch kein oder nur noch unbedeutender Verzug des Magnetkörpers 2 auf, so daß eine mechanische Bearbeitung des Verbundteils 4 entfallen kann. Die Montage der Verbundteile 4 wird vereinfacht und erspart dadurch gegenüber der bisherigen Technik Kosten.

Die Herstellung der Verbundteile 4 wird nun anhand der folgenden Ausführungsbeispiele beschrieben:

Den nachfolgend beschriebenen Beispielen ist gemeinsam, daß zunächst aus reinem Eisenpulver mit Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 100 &mgr;m Trägerkörper 1 mit Abmessungen von 22,3 × 6,9 × 4 mm gepreßt wurden. Die so geformten Trägerkörper 1 wurden anschließend in einer reduzierenden H2/N2-Atmosphäre bei 1120°C gesintert. Die Preß- und Sinterdichten lagen zwischen 6,32 und 7,13 g/cm3, je nach gewähltem Preßdruck. Das entspricht 80,5 % und 91 % der theoretischen Dichte von Eisen.

Den nachfolgenden Beispielen ist ferner gemeinsam, daß die Lötsinterung bei Temperaturen zwischen 1080 und 1145°C durchgeführt wurde, wobei sich hohe Sintertemperaturen als tendenziell günstiger herausgestellt haben.

Beispiel 1:

Ein NdFeB-Pulver mit 30,5% Seltenen Erden wird mit 3% eines Neodymhydrid-Pulvers (NdH2) gemischt, im Magnetfeld orientiert und zu einem quaderförmigen Magnetkörper 2 gepreßt. Anschließend wird der Preßling auf einen gesinterten Trägerkörper 1 gleicher Größe aus Eisen der Dichte 6,95 g/cm3 gesetzt. Anschließend erfolgt die Sinterung des Verbundkörpers in der für den Magnetkörper 2 üblichen Weise unter Vakuum und Edelgas bei 1100°C während 1h. Nach diesem Lötsintern war der Magnetkörper 2 je nach Orientierung der magnetischen Vorzugsrichtung um 10 bis 25 % geschwunden, während der Trägerkörper 1 aus Reineisen maßlich unverändert blieb. Der Magnetkörper 2 hatte sich geometrisch dem Trägerkörper 1 angepaßt und war mit ihm über eine Zwischenschicht aus Seltener Erde und Eisen eine feste Verbindung mit hoher Scherfestigkeit eingegangen. Da der Magnetkörper 2 bezüglich der Dicke, die der Vorzugsrichtung entspricht, keinen Verzug erfuhr, war die Dicke des Verbundteils 4 mit einer Toleranz von ungefähr ±0,1 mm oder sogar ±0,05 mm gegeben, so daß auf ein Schleifen verzichtet werden konnte.

Es sei angemerkt, daß in herkömmlichen Verfahren gesinterte Magnete wegen des Sinterverzugs ein Aufmaß von ungefähr 0,5 mm erfordern, was etwa 20 % der Dicke entspricht. Dieses Aufmaß muß anschließend durch Schleifen auf Enddicke entfernt werden.

Beispiel 2:

Wie Beispiel 1, jedoch mit 1% NdH2-Seltenerd-Zusatz.

Beispiel 3:

Wie Beispiel 1, jedoch mit 5% NdH2-Seltenerd-Zusatz.

Beispiel 4:

Wie Beispiel 1, jedoch mit 10% NdH2-Seltenerd-Zusatz

Beispiel 5: Vergleichsbeispiel: wie Beispiel 1, jedoch ohne Seltenerdzusatz

Die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Magnetkörper 2 und dem Trägerkörper 1 aus Fe wurde durch Aufschlagen auf eine Steinplatte getestet.

Es wurde die Anzahl fest verbundener Teile von je 10 Verbundteilen beurteilt.

Die Ergebnisse sind in Tabelle zusammengestellt.

Tabelle 1

Mit erhöhtem Seltenerd-Gehalt nimmt die Menge an schmelzflüssiger Phase beim Sintern und damit die Güte der Verbindung zu. Die Menge der Seltenerd-reichen Phase kann über verschiedene schmelz- und pulvermetallurgische Maßnahmen gesteuert werden; der Zusatz eines Seltenerd-reichen Pulvers ist nur eine Möglichkeit. In den nachfolgenden Beispielen werden weitere Möglichkeiten genannt.

Zur Untersuchung der magnetischen Eigenschaften wurde ein Verbundteil 4 aufgetrennt und der Magnetkörper 2, dem bei der Herstellung 5 Gew% NdH2 zugesetzt worden ist, in einem Permagraph vermessen. Die Remanenz von 0,96 T liegt aufgrund der größeren Konzentration von Nd um 2 bis 3 % niedriger als die Remanenz von auf herkömmliche Weise hergestellten NdFeB-Magneten ohne erhöhten Seltenerd-Gehalt.

Die Koerzitivfeldstärke lag bei dem vermessenen Magnetkörper 2 oberhalb von 16 kA/cm. Gegenüber der Leigerung ohne Zusatz ergab sich eine geringe Verbesserung der Koerzitivfeldstärke.

Der Trägerkörper 1 aus Eisen weist im Ausgangszustand eine Koerzitivfeldstärke von 1,05 A/cm auf. Nach dem Lötsintern beträgt die Koerzitivfeldstärke 1,52 A/cm.

Beispiel 6:

Wie Beispiel 1: Zusätzlich wird der gepreßte Magnetkörper 2 mit einer Dispersion von NdH2-Pulver in Ethanol bepinselt, bevor er auf den Trägerkörper 1 aus Fe gesetzt wird. Eine nicht vollständige Entmagnetisierung des Magnetkörpers 2 ist hilfreich für das Fügen der beiden Körper. Nach Sintern waren 9 von 10 Teilen nach dem Test durch Aufschlagen fest untereinander verbunden.

Beispiel 7:

Ein gesinterter Trägerkörper 1 aus Fe wird in das Preßwerkzeug gelegt, mit Nd-Fe-B-Pulver, dem 5% NdH2-Pulver zugemischt wurde, überfüllt. Nach Orientierung des Pulvers werden die beiden Materialien gemeinsam verpreßt. Das auf diese Weise hergestellte Verbundteil 4 wurde anschließend bei Temperaturen von 1100°C gesintert. Nach Sintern sind Magnetkörper 2 und Trägerkörper 1 eine innige Verbindung eingegangen. Durch die Nd-reiche schmelzflüssige Phase wurden die Porenkanäle 10 im Trägerkörper 1 bis zu einer Tiefe von 0,5 bis 1 mm mit der Nd-reichen, bei Sintertemperaturen schmelzflüssigen Phase 8 des Magnetkörpers 2 gefüllt. Dadurch entstand im Magnetkörper 2 zwar eine 50 &mgr;m breite Nd-arme Zone, die die magnetischen Eigenschaften des Magnetkörpers 2 jedoch nicht beeinträchtigt.

Bei diesen Proben ist die mechanische Verklammerung zwischen dem Magnetkörper 2 und dem Trägerkörper 1 bereits nach dem Pressen so stark, daß sich nach dem Lötsintern ein Verzug und ein trapezförmiger Querschnitt des Magnetkörpers 2 ergibt.

Dafür ist die Festigkeit der Fügung außerordentlich hoch. Dies zeigt sich darin, daß häufig Risse 12 im Magnetkörper 2 auftreten. Offenbar ist die Verbindung zwischen dem Magnetkörper 2 und dem Trägerkörper 1 so gut, daß die aufgrund der Unterschiede in der thermischen Ausdehnung auftretenden Spannungen eher zu einem Riß im Magnetkörper 2 als in der Zwischenschicht führen.

Beispiel 8:

Eisenpulver wird in das Werkzeug eingefüllt und mit einem Preßdruck von 3 t/cm2 vorgepreßt. Anschließend wird mit Nd-Fe-B-Pulver überfüllt. Nach Orientierung des Pulvers werden die beiden Materialien gemeinsam mit 4 t/cm2 verpreßt. Nach Sintern sind Magnetkörper 2 und Trägerkörper 1 eine innige Verbindung eingegangen.

Diese Versuche zeigen, daß für eine Fügung mit hoher Scherfestigkeit ein signifikanter Überschuß an Seltener Erde im Bereich der Grenzfläche wesentlich ist.

Beispiele 9 bis 11:

Aus NdFeB-Pulver wurden unter Anwesenheit eines äußeren Magnetfeldes Magnetkörper 2 gepreßt. Anschließend wurde auf die Grenzfläche 5 ein Lot aufgebracht und der Trägerkörper 1 und der Magnetkörper 2 bei 1100°C gesintert. Als Lot wurde insbesondere eine 1 mm dicke Scheibe aus Nd-Metall, Nd-Späne sowie NdH2-Feinpulver verwendet.

Bei diesen Versuchen ergaben sich ebenfalls feste Verbindungen zwischen dem Trägerkörper 1 und dem Magnetkörper 2.

Beispiel 12:

Wie Beispiel 1: Zusätzlich wird zwischen Magnetkörper 2 und Trägerkörper 1 eine Aluminiumfolie gelegt. Nach Sintern waren 5 von 10 Verbundteilen 4 nach dem Test durch Aufschlagen fest untereinander verbunden. Al erhöht die Menge an schmelzflüssiger Phase während des Sinterns und ermöglicht so die Verbindung der beiden Werkstoffe. Durch Al werden außerdem weder die weichmagnetischen Eigenschaften des Trägerkörpers 1 noch die magnetischen Eigenschaften des Magnetkörpers 2 wesentlich beeinträchtigt.

Beispiel 13 bis 16:

Wie im vorhergehenden Beispiel, anstelle der Al-Folie wird jedoch jeweils Al-Pulver, Ferro-Bor-Pulver, Silber-Pulver und NdFeB-Pulver mit einem Seltenerd-Gehalt von 42% vor der gemeinsamen Sinterung auf den Trägerkörper 1 gepudert. In allen Fällen wird die Verbindung zwischen Magnetkörper 2 und Trägerkörper 1 verbessert.

Beispiel 17:

Auf einen schalenförmigen Trägerkörper 1 aus Sintereisen wird Carbonyleisenpulver der Teilchengröße 3 &mgr;m gestreut. Ein ebenfalls schalenförmiger gepreßter Magnetkörper 2 aus einer Dauermagnetlegierung des Typs Sm2(Cu, Zr, Fe, Co)17 wird auf diese Eisenpulverschicht gesetzt und das Verbundteil 4 bei 1210°C unter Vakuum gesintert. Nach Wärmebehandlung und Abkühlung ist der Magnetträger 2 mit dem Trägerkörper 1 aus Fe fest verbunden.

Beispiel 18:

Vergleichsbeispiel, wie Beispiel 17, jedoch ohne Fe-Pulver-Zwischenschicht. Nach Sintern und leichtem Aufschlagen auf eine Unterlagen waren die beiden Körper getrennt.

Sm2(Cu, Zr, Fe, Co)17 ist ebenfalls ein Flüssig-Phasengesinterter Werkstoff. Das in der Zwischenschicht verwendete Eisenpulver diffundiert in den Magnetwerkstoff und erhöht die Menge an schmelzflüssiger Phase während der Sinterung.

Abschließend sei angemerkt, daß anstelle von Reineisen für den Trägerkörper 1 auch weitere Eisenlegierungen in Frage kommen, die bei einer Herstellung auf pulvermetallurgischem Weg eine ausreichende Porosität aufweisen. Beispielsweise kommen auch Eisen-Phosphor-Legierungen mit einem Gewichtsanteil von Phosphor < 1 %, Eisen-Nickel-Legierungen mit einem Gewichtsanteil von Nickel < 85 %, Eisen-Kobalt-Legierungen mit einem Gewichtsanteil von Kobalt < 55 % sowie Eisen-Silizium-Legierungen mit einem Gewichtsanteil von Silizium < 7 % in Frage.

Weiterhin sei angemerkt, daß anstelle des Magnetkörpers 2 aus NdFeB auch andere Seltene-Erden-haltige Legierungen in Frage kommen. Beispielsweise kann Nd durch weitere Seltene Erden wie Pr oder Dy, Eisen durch andere Übergangsmetalle wie Co oder Ni ersetzt werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung von Verbundteilen (4), bei dem ein Magnetkörper (2) aus einer an Seltener Erde reichen Legierung entlang einer Grenzfläche (5) mit einem weichmagnetischen Trägerkörper (1) verbunden wird,

    gekennzeichnet durch

    die folgenden Verfahrensschritte:

    a) der Trägerkörper (1) und der Magnetkörper (2) werden einzeln aus Pulver geformt;

    b) durch eine gemeinsame Wärmebehandlung wird im Bereich der Grenzfläche (5) eine schmelzflüssige Phase (8) ausgebildet, die während der Wärmebehandlung in den Trägerkörper (1) eindringt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) aus Pulver auf der Basis einer weichmagnetischen Eisenlegierung gepreßt und gesintert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) aus reinem Eisenpulver gepreßt und gesintert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkörper (2) aus einer Legierung auf NdFeB-Basis hergestellt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Seltenderd-reicher Phase ohne die hartmagnetische Phase vom Typ Nd2F14B im Dauermagneten mindestens 3% beträgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erhöhte Anteil an Seltenerd-reicher Phase durch Zumischen eines Pulvers mit mindestens 35 Gew.% Seltenerdanteil erreicht wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung des Verbundteils (4) gleichzeitig mit der Sinterung des Magnetkörpers (2) erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Wärmebehandlung entlang der Grenzfläche (5) ein Lot mit einem Schmelzpunkt unterhalb der Wärmebehandlungstemperatur aufgebracht wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot in Form eines Pulvers mit mindestens 35 Gew.% Seltenen Erden auf die Grenzfläche (5) aufgebracht wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot in Form einer Folie, deren Schmelzpunkt unterhalb der Wärmebehandlungstemperatur liegt, auf die Grenzfläche (5) aufgebracht wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkörper (2) aus einer Legierung auf Basis Sm2 (Cu, Zr, Fe, Co)17 hergestellt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lot in Form eines Pulvers mit mindestens 50 Gew.% Eisen auf die Grenzfläche (5) aufgebracht wird.
  13. Verbundteil mit einem Magnetkörper (2) auf der Basis einer an Seltener Erde reichen Legierung und einem weichmagnetischen Trägerkörper (1), dadurch gekennzeichnet, daß sich eine entlang einer Grenzfläche ausgebildete schmelzflüssige Phase vom Magnetkörper (2) in den Trägerkörper (1) erstreckt.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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