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" Perfectionnements à la fabrication dos aimants permanents."
On connaît actuellement un certain nombre de métaux, d'alliages métalliques ou de composés définis qui possèdent des propriétés magnétiques particulières, que l'on désigne sous le nom de propriétés ferro-magnétiques. Parmi cos substances, un petit nombre seulement présentent les caracté- ristiques requises pour leur emploi en vue de la fabrication des aimants permanents, à savoir un champ coercitif et une intensité d'aimantation rémanente de valeurs suffisamment élevées.
Certains alliages de fer avec d'autres métaux comme le
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cobalt, le nickel, l'aluminium, etc... possèdent ces caracté- ristiques spéciales à l'état de lingots, de barres, de pièces forgées ou coulées, ou les acquièrent par un traitement ther- mique approprié, et sont, pour cette raison, couramment uti- lises sous ces différentes formes pour la 'constitution d'ai- mants permanents.
On a également propose do fabriquer des aimants à partir do poudres de ces mêmes alliages possédante à l'état brut de coulée, notamment une force coercitive élevée. Un tel procédé permet d'utiliser les déchets de ces matières qui ne pourraient être utilisés autrement que par refusion, mais les aimants ainsi obtenus possèdent un champ coercitif dont la valeur est au plus égale et généralement inférieure à colle obtenue dans un aimant de même forme, fabriqué par coulée, ou par forgeage d'un lingot ou d'une barre.
D'autre part, il a déjà été signalé dans la littérature, que les alliages de manganèse et de bismuth possèdent dos propriétés ferro-magnétiques, et en marticulier, qu'ils ont un point de Curie, mais aucune indication n'a été donnée, ni sur leur aimantation spécifique, ni sur leur force coercitive ou leur intensité d'aimantation rémanente, et ces alliages n'ont jamais été utilisés pour la fabrication dos aimants.
Or, la Société demanderesse a constaté do manière tout fait surprenante que, parmi tous les composés ou alliages de manganèse et do bismuth, le composé défini !en Bi, dont l'exis- tence n par ailleurs été signalée, mais qui no paraît pas avoir été isolé jusqu'à présenta possède des propriétés ferro-magnétiques très particulières.
Ayant isolé le composé Mn Bi, la demanderesse a constatée non seulement qu'il était ferro-magnétique, mais qu'on outre ce composé, qui à l'état 1
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massique, e'est-à-dire à l'état de lingot ou do pièce coulée, ne possède on général qu'une force coercitive ot une intensité d'aimantation rémanente extrêmement faibles, était susceptible d'acquérir, dans certaines conditions, on particulier lorsqu'on isolait les cristaux les uns des autres, par exemple, en le réduisant on poudre, une force coercitive ot une intensité d'aimantation rémanente extraordinairement élevées.
Partant do cette découverte, la domandoresse a alors eu l'idéo, conformément à la présente invention, d'utiliser la composé Mn Bi qu'elle avait pu ainsi isoler et étudier, pour la fabrication d'aimants permanents; et elle a mis au point un procède permettant de tirer parti des propriétés extraordinaires de co corps pour réaliser des aimants perme- nonts possédant des caractéristiques particulièrement inté- ressantes.
Lo procède selon l'invention consiste essentiellement à préparer un alliage do manganèse et do bismuth de composi- tion aussi voisine que possible de celle du composé Mn Bi, à broyer cet alliage à soumettre éventuellement les grains ainsi obtenus à un triage de manière .'\ ne retenir que !on grains de composition correspondant sensiblement à celle du composé Mn Bi, puis à agglomérer cos grains par tous moyens connus, sous la forme désirée, de préférence en les orientant au moyen d'un champ magnétique, et à soumettre enfin les pièces obtenues à l'action d'un champ magnétique très élevé ayant avantageuse- ment la même direction que le champ d'orientation.
La préparation de l'alliage binaire initial de manganèse et de bismuth peut être effectuéo, par exemple, par fusion des deux éléments. Cette fusion peut s'Opérer soit à température élevée, par exemple entre 700 et 1250 C., soit au contraire,
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à température relativement basse (à partir de 260 C.) en dissolvant du manganèse à l'état solide dans du bismuth fondu.
On peut procéder par exemple par chauffage d'un mélange pulvé- rulent de manganèse et de bismuth dans un four à haute fré- quence, la granulométrie du mélange étant déterminée suivant la fréquence du four. Quel que soit, du reste, le mode de préparation de l'alliage do manganèse ot de bismuth, il semble préférable de viser pour cet alliage, une composition voisine de celle du composé Mn Bi.
Il peut être avantageux de soumettre les lingots à un recuit à une température do 150 à 600 C et d'une durée variant de 2 à 100 heures, en vue d'obtenir de gros cristaux, ce qui améliorera les propriétés de l'aimant final.
L'alliage est ensuite bryé en grains fins, par exemple d'une grosseur de l'ordre du 1/100 de millimètre. Comme il a été dit, ces grains sont éventuellement soumis à un triage propre à ne retenir que ceux correspondant sensiblement au composé Mn Bi. Co triage peut être un triage par densité par exemple, ou mieux, un triage magnétique. Il sera particulière- ment opportun d'y recourir lorsque la composition de l'alliage initial s'écartera sensiblement do celle du cemposé Mn Bi.
Les grains isolés.par ce triage sont ensuite agglomérés par tous moyens connus. Par exemple, on peut les mettre en suspension dans un liant fondu, tel qu'un des liants communé- ment utilisés pour la fabrication des aimants agglomérés à partir de poudres d'alliages connus pour aimants. De préférence, pendant que les grains sont encore mobiles, en soumet l'ensem- ble à un champ magnétique capable d'orienter ces grains, après quoi on laisse le liant so figer. Le champ utilisé pour l'orien- tation des grains peut être du même ordre de grandeur que ceux Il utilisés dans le même but pour les substances connues utilisées
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à l'état pulvérulent pour la constitution d'aimants permanents.
Quel que soit le procède utilisé pour l'agglomération, celle- ci cura lieu de préférence à des températures relativement basses, inférieures au point de Curie du compose Mn Bi, afin de rendre possible l'orientation par un champ magnétique. Cette agglomération pourra éventuellement se fa ire dans des capsules, par exemple des capsules métalliques, ayant la forme requise pour l'aimant final et dans lesquelles les aimants peuvent demeurer enfermes pour être soustraits à l'attaque des agents susceptibles d'altérer leur composition.
On procède enfin 1. l'aimantation de l'agglomérat obtenu, en soumettant cet agglomérat à un champ magnétique ayant de préférence la même direction que celui qui a servi à l'orienta- tion des grains, mais da valeur beaucoup plus élevée que celle des champs habituellement utilisés pour l'aimantation des aimants permanents.
On a constaté on effet que, si l'agglomérat a été soumis, dans les conditions qui viennent d'être indiquées, .IL un champ de l'ordre de 4.000 gauss - champ déjà supérieur à ceux ordinairement utilisés - il présente les caractéristi- ques magnétiques suivantes (valeurs ramenées à un coefficient de remplissage (le l'agglomérat égal à l'unité) :
Intensité d'aimantation : environ 6.300 gauss,
Intensité d'aimantation rémanente, après supprcssion du champ environ 1 .300 gauss,
Force coereitive correspondante : 500 gauss.
Ces valeurs correspondent à des caractéristiques d'ai- mants permanents très faibles. Par contre, si, dans les nomes conditions, on soumet l'agglomérat à un champ beaucoup plus élevée de l'ordre de 20.000 gauss par exemple, on obtient les résultats extraordinaires suivants :
Intensité d'aimantation environ 6.800 gauss,
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Intensité d aimantauio. r6ms,ncnc..::, après suppression du champ environ 5.700 gauss,
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Force coercitive correspondante ' 4.000 fuss.
L'intensité c' airrcntation est donc du même ordre due grandeur que dans le cas précédente Riais l'intensité d'aiman- tation rémanente ost plus du quadruple de la valeur précédente et la force coercitive est huit fois plus 'lovée.
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Ces valeurs d'intensité rémanorjtc e de force coercitive.- correspondent à des caractéristiques d'allants tout à fait remarquables et cons- supérieures à celles des aimants connus. Cn sait en effet, que la valeur d'un aimant
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(coefficient do norme mis à part) est caractérisée par '. deux valeurs à la foi".
Or, a titre d'indict:0n, les substances à surface (l.'hys' Cr:::':1'1 "'1.injma, utilisées pour la constitution d!.aimnnts, on;, une intensité d'aimantation rémanente de 12.000 gauss et une force coercitive de 60 gauss ; les sucs- tances à surface d'hystérésis maxima ont une intensité d aimai: -
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tation rémanente de 5.000 gauss et une force coorc,-ti-"7e due 800 gauss environ, l>; i? o:.>.emp1e, los al7¯ia;s nickel-alUl;nium pour aimants ;.erman:r:,s, bien cornus, possèdent une intensité rémanente de ---tordre de ; 000 gauss, c'2st-ù-dire voisine de celle indiquée ci-dessus pour le Mn Bi, mais leur force coerci- tive est par contre de six à dix fois plus faible que celle de 4.000 gauss obtenue avec ce composé.
Les chiffres indiqués plus haut pour les caractéristi-'
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ques magnétiques du composé l',1n ni correspondent a des valeurs de ces caractéristiques mesurées sur des agglomérats mais,, ainsi qu'il a été Oi4t-,, rapportées à un coefficient de remplis- sage cle l'aggloméra; égal à l'unité, afin de mettre en évidene- les caractéristiques de la sustance elle-même. Les valeurs ainsi obtenues sur l'agglomérat sont, bien enirondi-i. fonction
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du coefficient de remplissage de celui-ci.
En gros, on peut dire que l'intensité rémanente de l'agglomérat varie à peu prés proportionnellement à cc coefficient; par contre, la force coercitive varie peu et reste assez voisine de la valeur correspondant au coefficient de remplissage I.
Par ailleurs, il est évident que la valeur de 20. 000 gauss indiquée comme étant celle du champ d'aimantation avec lequel ont été obtenus les résultats remarquables exposes ci- dessus, n'est nullement limitative et n'est donnée qu'à titre d'exemple. On pourra s'écarter de cotte valeur, mais il convicn dra toutefois do rester Pans une zone c'.e valeurs notablement supérieures à colles de la. pratique générale actuelle.
A titre d'indication, on peut donner comme règle que le champ d'aiman- tation employa pour la fabrication d'aimants conformément à l'invention doit avoir une valeur égale au moins à quatre à cinq fois colle du champ qui provoque la saturation de l'aimant Au besoin, des essais préalables permettront do le déterminer dans chaque cas particulier.
D'autre part les chiffres donnés ci-dessus ont été obtenus sur dcs agglomérats dans lesquels on avait orienté les grains au cours de l'agglomération, au moyen d'un champ magné- tique. Il est possible de se passer de l'opération d'orienta- tion mais, dans ce cas, les résultats obtenus sont inférieurs.
C'est ainsi que les valeurs obtenues, dans les mêmes conditions d'aimantation que ci--dessus, sur des agglomérats non orientés, n'atteignent que 30 % en ce qui concerne l'intensité d'aiman- tation rémanence, et 40 il en ce qui concerne la force coerci- tive, des valeurs obtenues avec orientation.