Magnete

Hochdichtes Metallpulver-Spritzgießen (MIM) zeigt bedeutendes Potenzial für Weichmagnetikanwendungen. Obwohl Siliziumzusätze zu Eisen die magnetischen Eigenschaften nicht wesentlich verbessern, erhöhen sie effektiv den spezifischen Widerstand und reduzieren Wirbelstromverluste — ein kritischer Vorteil für Hochfrequenzanwendungen bis 1000 Hz. Ferritische Edelstähle werden in korrosiven Umgebungen eingesetzt, allerdings mit reduzierter Magnetleistung.

Eisenbasierte MIM-Werkstoffe erfordern Sinterdichten >7,4 g/cm³ zur Erfüllung strenger Spezifikationen für Sättigungsmagnetisierung (Bs >1,5 T) und Remanenz (Br >0,8 T). Porositätsgrade <2% sind entscheidend, da vernetzte Poren die Permeabilität (μ) mindern und die Koerzitivfeldstärke (Hc) erhöhen. Sphärische Porengeometrie wird zur Hysteresereduzierung bevorzugt.

Abbildung 1 definiert Kernanforderungen für vergleichbare Eigenschaften zu Umformwerkstoffen:

1. Pulverauswahl: Gaszerstäubte Pulver mit Sauerstoffgehalt <500 ppm
2. Sinterprotokoll:
• Reduzierende Atmosphären (trockener H₂ mit Taupunkt ≤-40°C)
• Maximale Sintertemperaturen (1280-1350°C für Fe-Si-Systeme) zur:
• Kornvergrößerung (>50 μm)
• Minimierung interstitieller Verunreinigungen (C/N/O/S <100 ppm gesamt)
3. Nachbehandlung: Spannungsarmglühen in H₂/N₂-Gemischen

Industriestandards erfordern Pulververdichtung auf ≥95% theoretischer Dichte mit anschließendem Sintern in trockenem H₂ bei 1260°C (2300°F) für 30-60 Minuten zur Optimierung der Domänenwandbeweglichkeit und Kernverlustcharakteristik (<5 W/kg bei 1 kHz).