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Procédé de fabrication d'alliages pour aimants permanents contenant du nickel, du titane, de l'aluminium et, éventuelle- ment, du cobalt.
La présente invention est relative à un procédé de fabrication d'alliages pour aimants permanents, contenant du nickel, du titane, de l'aluminium et, éventuellement, du cobalt. Ces aciers sont connus, par exemple, par l'article de Kotaro Honda dans le périodique "Metallwirtschaft., - wissenschaft und-technik" XIII année, No. 24, page 425, du 15 Juin 1934, et par le brevet français No. 764.375. Outre d'autres matières telles que l'aluminium, ils contiennent généralement comme constituants:
3 à 50% de nickel 0,01 à 50% de cobalt
1 à 50% de titane.
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On sait que ces alliages d'acier donnent dans beaucoup de cas des aimants appropriés sans traitement thermi- que particulier, mais cela n'est vrai que pour des composi- tions spéciales en combinaison avec des dimensions spéciales des pièces coulées et des conditions spéciales de l'évacuation de la chaleur des moules de coulée. D'autre part il est géné- ralement connu que pour obtenir un effet de durcissement dans les alliages susceptibles de subir une trempe de préci- pitation, il faut un traitement thermique comprenant un plus ou moins grand nombre de phases, comme dans le cas du duraluminium qu'on a étudié depuis longtemps.
Pour les aciers à aimants fabriqués par le procédé de précipitation, on fait généralement en sorte que les alliages d'acier en question soient refroidis brusquement à partir de températures élevées, c'est-à-dire des tempé- ratures auxquelles il se produit un pouvoir dissolvant su- périeur du constituant principal pour une phase hétérogène, jusqu'à la température ambiante, puis on procède au recuit pendant une durée plus ou moins grande à des températures sen- siblement inférieures à la température du durcissement. Cela s'effectue en pratique, par exemple, en immergeant le corps magnétique chaud dans un bain d'huile ou d'eau, après quoi on le chauffe pendant quelque temps à une température plus élevée.
Ce traitement thermique est principalement nécessaire et usuel en général pour les aciers à aimants de ce genre. En fonction des propriétés de la matière spéciale on ne fait varier que les températures du refroidissement brusque et du recuit, la vitesse du refroidissement brusque (par un choix judicieux de l'agent réfrigérant) et la durée du recuit.
On a constaté que ce traitement thermique usuel ne convient pas aux aciers à aimants précités. Il permet bien de leur conférer des propriétés magnétiques excellentes, mais 4
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les difficultés mécaniques auxquelles on se heurte au cours de la fabrication des aimants et qui résultent du fait que les matières de ce genre sont très cassantes par suite du traitement thermique brutal, sont sérieuses à tel point que justement les meilleurs alliages au point de vue magnétique ne sont pas fabricables en pratique, tandis que d'autres compositions donnent dans la fabrication un pourcentage très elevé de rebuts par suite de rupture.
Conformément à l'invention, on refroidit brusque- ment l'acier jusqu'à une température qui est du même ordre de grandeur que les températures de recuit usuelles ou même supérieure. Puis l'acier, après avoir atteint complé- tement la température de trempe, peut être refroidi graduel- lement jusqu'à la température ambiante, après quoi on le réchauffe jusqu'à la température du recuit et on le soumet au recuit pendant une durée déterminée. Dans le cas où la température de trempe est supérieure à la température du recuit nécessaire, l'acier peut aussi passer graduellement par l'intervalle de température intermédiaire et être main- tenu à la température du recuit'pendant un temps déterminé, puis on peut le refroidir jusqu'à la température ambiante.
Lorsque la température de trempe est inférieure à la tempé- rature du recuit, ce qui peut souvent être avantageux, il est également possible de passer directement de la tempé- rature de trempe à la température du recuit ou bien d'in- tercaler une opération de refroidissement jusqu'à la tem- pérature ambiante. Quand les températures de trempe et du recuit sont égales, il n'y a pas d'intervalle de température naturellement, de sorte que le traitement thermique devient très simple.
Pour l'agent refroidisseur destiné au refroidis- sement brusque du corps magnétique on utilise, par exemple,
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un bain de métal ou de sel chauffé jusqu'à la température de trempe. A cet effet on peut utiliser un bain d'étain fondu.
Lorsque les températures de trempe et du recuit sont égales, on peut laisser les corps magnétiques dans ce bain pendant la durée nécessaire du recuit, ce qui permet de se dispenser d'un chauffage spécial.
On a constaté que les valeurs magnétiques réalisables des aciers traités de cette manière sont aussi bonnes et souvent même beaucoup meilleures que celles des mêmes aciers qui ont subi un refroidissement brusque jusqu'à la température ambiante.
Pour une bonne compréhension, il y a lieu de se référer aux essais faits par la demanderesse avec une composition obtenue par coulée d'un alliage contenant 16% de nickel, 28% de cobalt, 12% de titane, 4¸% d'aluminium, le reste étant du fer, et les éprouvettes mesurant 10 sur 28 sur 32 mm. a. ) après refroidissement brusque de ces éprouvettes à partir d'environ 1225 C. dans de l'huile jusqu'à la température ambiante et après recuit pendant quelques heures à des températures croissantes situées entre 500 et 700 C. on trouve les valeurs magnétiques suivantes:
EMI4.1
<tb>
<tb> Brem <SEP> 6900
<tb> Hcoerc <SEP> 720
<tb> BHmax <SEP> 1750000
<tb>
b. ) des éprouvettes analogues ont aussi été refroidies brusquement à partir d'environ 1175 C. dans de l'eau jusqu'à la température ambiante et ont été soumises à un recuit subséquent pendant une durée assez grande (environ 20 heures) à des températures croissantes situées
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entre 500 et 700 C. On trouve alors les valeurs magnétiques suivantes:
EMI5.1
<tb>
<tb> Brem <SEP> 4800
<tb> Hcoerc <SEP> 970
<tb> BHmax <SEP> 1. <SEP> 710.000
<tb>
On a également traité le même acier, dans les mêmes formats d'éprouvettes,conformément à la présente invention, de la manière suivante:
c.) on refroidit brusquement les éprouvettes à partir d'environ 1175 C. dans un bain d'étain à environ 700 C. et on les laisse dans ce bain pendant une minute environ,puis on les refroidit à l'air. Après recuit pendant quelques heures à des températures croissantes situées entre 600 et 650 C., on trouve les valeurs magnétiques suivantes:
EMI5.2
<tb>
<tb> Brem <SEP> 6900
<tb> Hcoerc <SEP> 920
<tb> BHmax <SEP> 2.700.000
<tb>
d. ) on refroidit rapidement les éprouvettes à partir denviron 1175 C. dans un bain d'étain à environ 575 C. et on les y laisse pendant 2 minutes environ, puis on les refroidit à l'air. Après les avoir soumises à un recuit pendant un temps assez considérable (environ 20 heures) à des températures croissantes situées entre 575 et 660 C. on trouve les valeurs magnétiques suivantes:
EMI5.3
<tb>
<tb> Brem <SEP> 6200
<tb> Hcoerc <SEP> 1000
<tb> BHmax <SEP> 2.600.000
<tb>
Il est particulièrement intéressant que le risque de rupture au cours du nouveau traitement se trouve sensiblement réduit, ce qui dans l'exemple précité permet, à
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l'opposé du procédé connu, de fabriquer des aimants des formats usuels sans difficultés mécaniques. Même dans la fabrication des éprouvettes ou pièces d'essai simples de petits formats nécessaires, par exemple, pour des mesures magnétiques, on rencontrait jusqu'ici encore des difficultés par suite de la fragilité. Le procédé faisant l'objet de la présente invention permet pour la première fois la fabrication normale de pareils aimants d'acier.
Conformément à l'invention le refroidissement brusque de l'alliage s'effectue, de préférence, à partir d'une température comprise entre environ 1300 et 1100 C. jusqu'à une température comprise entre 550 'et 750 C. environ, dans un bain approprié de métal ou de sel porté à cette température. On peut laisser l'alliage dans ce bain pendant une durée plus ou moins grande et effectuer le recuit de cette manière, ou bien on peut le soumettre à un recuit distinct à une température d'environ 650 à 680 C.
Il est souvent aussi possible d'utiliser un bain refroidisseur porté à une température sensiblement inférieure, par exemple de 100 à 200 C., et d'y laisser les corps magnétiques seulement jusqu'à ce qu'ils aient atteint la température voulue, par exemple, de 700 C.
Dans l'exemple suivant se rapportant à la construction de haut-parleurs, on utilise un aimant annulaire des formats employés pour les haut-parleurs électrodynamiques modernes et ayant une composition obtenue par coulée d'un alliage de 16% de Ni, 28% de Co, 46% de ferrotitane (26% de Ti, 10% de Al), le reste étant principalement du fer ; trouve les valeurs magnétiques suivantes qui, cependant, ne doivent pas être considérées comme les valeurs maximum
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sement brusque s'effectuant jusqu'à une température qui est du même ordre de grandeur ou même plus élevée que la température usuelle du recuit; ce procédé peut présenter, en outre, les particularités suivantes, séparément ou en combinaison:
a. ) l'alliage est tout d'abord refroidi brusquement à une température dépassant la température du recuit, après quoi il est refroidi graduellement jusqu'à la température du recuit et maintenu à cette température pendant quelque temps (durée du recuit), puis on le refroidit davantage jusqu'à la température ambiante. b. ) le refroidissement brusque du corps magnétique s'effectue à partir d'une température comprise entre environ 1300 C. et 1100 C. jusqu'à une température comprise entre 550 et 750 C. environ, dans un bain approprié tel qu'un bain de métal ou de sels, le corps magnétique après avoir atteint la température du bain étant refroidi lentement jusqu'à la température ambiante et soumis à un recuit subséquent à une température comprise entre 650 C. et 680 C. c.
) le refroidissement brusque du corps magnétique s'effectue jusqu'à une température comprise entre 600 C. et 750 C. environ dans un bain approprié tel qu'unbain de métal ou de sel, l'alliage étant laissé dans ce bain pendant un temps assez considérable, par exemple pendant quelques heures, et recuit de cette manière, après quoi on le refroidit jusqu'à la température ambiante.
2.- Des aimants permanents faits en alliage fabriqués comme spécifié en 1 .
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.