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":Procédé de fabrication des aimants permanents"
L'invention concerne la fabrication des aimants permanents et a pour objet la fabrication des aimants anisotropes , dans lesquels (BH) max a une valeur élevée en même temps que la rémanence et la force coercitive . @
Un procédé de fabrication d'un aimant permanent anisotrope, qui consiste dans un alliage de fer contenant 6 à 11% d'aluminium',
12 à 20% de nickel et de 16 à 30% de cobalt, auquel on peut ajouter du cuivre, ou du titane ou les deux a fait l'objet du brevet an- glais n 522.751 suivant lequel l'alliage pendant qu'il se- refroi- dit à partir d'une température élevée, par exemple de 1200 C pour provoquer la trempe magnétique, subit l'action d'un champ magnétique.
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Suivant l'invention, on fabrique un aimant permanent anisotrope par un procédé qui consiste à faire subir à un alliage à base de fer contenant 5 à 10 % d'aluminium, plus de 7%, mais moins de 12% de nickel et 16 à 30% de cobalt (auquel d'autres éléments, tels que par exemple du cuivre jusqu'à 10% ou du titane jusqu'à 5% ou les deux, peuvent être ajoutés, pourvu que la teneur totale en cuivre et en titane ne dépasse pas 10%) l'action d'un champ magnétique pendant qu'il se refroidit d'une température de solution de 1200 - 1280 C à 700 - 800 0.
L'alliage ainsi traité est de nature aniso- trope et lorsqu'on l'aimante ensuite dans la direction choisie de préférence correspondant à celle du champ magnétique appliqué au cours du refroidissement, on constate qu'il possède dans cette direction une valeur élevée de (BH) max combinée avec des valeurs élevées de la rémahence et de la force coercitive .
On remarquera cependant qu'étant donné que l'aimant est ani- sotrope les valeurs de (BH)maxde la rémanence et de la force coercitive sont beaucoup plus faibles dans d'autres directions .
Néanmoins, les caractéristiques magnétiques élevées et la nature anisotrope ne subissent pas de modifications permanentes par un traitement magnétique ultérieur quelconque que l'aimant est suscep- tible de recevoir , tel que des aimantations et des désaimantations répétées dans la direction préférentielle ou dans d'autres .
Il n'est pas nécessaire que le champ magnétique dont l'alliage subit l'action pendant qu'il se refroidit soit appliqué d'une ma- nière continue. On peut obtenir des résultats satisfaisants en ap- pliquant le champ magnétique pendant des périodes de courte durée, par exemple de 15 secondes, séparées par des périodes de morne durée pendant lesquelles le champ n'est pas appliqué. On peut également obtenir des résultats satisfaisants avec un champ magnétique alter- natif ou le champ d'un grand aimant permanent .
On peut faire varier la direction de l'application du champ magnétique à l'alliage en cours de refroidissement à volonté'' par
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rapport au corps de l'alliage en traitement et cette direction est déterminée par celle qui est nécessaire dans l'aimant terminé .
Par exemple, s'il s'agit d'un aimant en barreau, le champ peut être dirigé suivant l'axe en ligne droite, tandis que s'il s'agit d'un aimant en fer à cheval ou annulaire, il peut être dirigé suivant une courbe .
L'addition de cuivre a tendance à augmenter la force coerci- tive. On introduit de préférence une partie ou la totalité de la teneur voulue en cobalt, une partie ou la totalité de la teneur voulue en cuivre et une partie de la teneur voulue en fer dans l'alliage sous la forme d'un alliage de fer-cobalt-cuivre obtenu par affinage d'un minerai de cuivre-cobalt, de la manière décrite dans le brevet anglais n 450.431 du 19 juillet 1935. En ajoutant ainsi le cuivre en alliage avec le cobalt dans un alliage intermé- diaire de fer-cobalt-cuivre, on améliore notablement la cohésion et la résistance mécanique de l'aimant par rapport à celles d'un ai- mant fabriqué en partant d'un alliage auquel le cobalt et le cuivre sont ajoutés séparément .
Le titane est également ajouté de préférence à l'alliage , son action étant analogue à celle du cuivre au point de vue de l'augmentation de la force coercitive et de l'amélioration de la résistance mécanique de l'aimant finalement obtenu. L'addition de titane à l'alliage exerce une action de stabilisation avantageuse, en permettant d'obtenir plus facilement des résultats uniformes et en s'opposant aux effets nuisibles pouvant résulter de l'inclusion de diverses impuretés, parmi lesquelles on peut mentionner le car- bone, au point de vue des résultats à obtenir suivant l'invention .
Le refroidissement dans le champ magnétique peut s'effectuer à une vitesse moyenne d' 1/2 à 5 C par seconde, la vitesse à laquelle on donne la préférence étant de 1 1/2 à 3 C par seconde et étant choisie suivant les teneurs en aluminium et en nickel, plus lente lorsque la proportion de nickel est plus faible et plus
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rapide lorsque la teneur en aluminium est moindre. Par exemple lors- que les proportions de nickel et d'aluminium sont les plus faibles en même temps, la vitesse de refroidissement est de préférence égale à 2 1/4 C par seconde ,
Ia teneur en aluminium doit être inférieure à celle du nickel, le rapport entre ces teneurs étant de préférence compris entre 7 et 11.
On peut notablement augmenter la force coercitive et la valeur de (BH)max finalement obtenues par un traitement thermique de vieil- lissement appliqué à l'alliage, ayant subi l'action d'un champ magnétique pendant qu'il se refroidit et avant qu'il reçoive son aimantation finale .
Ce traitement thermique de vieillissement de l'alliage consiste élever sa température à une valeur de préférence supérieure à 450 C, mais ne dépassant pas 700 C et en le maintenant à la tempé- rature choisie pendant une durée, pouvant varier de 1 à 24 heures, et nécessaire à l'obtention de l'équilibre voulu entre les propriétés magnétiques. La durée nécessaire diminue lorsque la température est plus élevée. La. vitesse de refroidissement à partir de la tem- pérature de vieillissement n'a pas d'importance, par exemple l'al- liage peut être refroidi dans l'air calme .
L'amélioration des caractéristiques magnétiques résultant du traitement de vieillissement secondaire est obtenue dans les mêmes conditions lorsque l'aimant est ou non à l'état aimanté pendant le traitement et il est généralement plus commode de désaimanter l'al- liage avant de lui faire subir ce traitement. Pour transformer 1' alliage en aimant permanent après le traitement thermique de vieil- lissement, on lui fait subir une seconde fois l'action d'un champ magnétique dirigé dans le marne sens que la première fois, mais à la température ambiante et pas nécessairement de la même intensité.
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Suivant une forme de réalisation particulière de l'in-ven- tion, on fait subir à un alliage se composant de 52% de fer, avec 7% d'aluminium, 11% de nickel, 25% de cobalt, 3% de cuivre et 2% de titane un refroidissement de 1200 0 à 600 0 à une vitesse moyenne de 2 C par seconde dans un champ magnétique de 2000 gauss ou davantage. En essayant l'alliage refroidi ensuite à la -vitesse -voulue, on constate qu'il possède une rémanence d'environ 12 300, une valeur de (BH)max d'environ 2,42 x 106 et une force coercitive d'en- viron 324.
Après un traitement thermique de vieillissement d'envi- l'on 24 heures à 550 C, refroidissement dans l'air calme à la tem- pérature ambiante et aimantation dans un champ de 750 gauss ou davantage appliqué dans la même direction que la première fois , on obtient une rémanence de 11 700, une valeur de (BH)max d'environ 3,69 x 106 et une force coercitive d'environ 544 .
On remarquera que l'alliage est particulièrement facile à aimanter par le procédé suivant l'invention, une intensité de champ de 750 gauss seulement étant suffisante pour provoquer la saturation, et qu'à l'encontre de ce qu'on aurait pu supposer, la force magnétisante nécessaire n'est que de 50 à 70% de celle qui est généralement nécessaire pour les alliages connus, dont la force coercitive a une valeur analogue et l'énergie magnétique est plus faible .
Par exemple les alliages pour aimants permanents doivent généralement être aimantés avec une intensité de champ égale à environ cinq fois leur force coercitive pour les aimanter complètement, mais on constate que l'alliage suivant l'inven- tion s'aimante très facilement et est complètement aimanté avec une intensité de champ égale à environ le double de la force coercitive .
L'alliage suivant l'invention, à l'état de coulée , est extrêmement dur et difficule à usiner. Si on désire lui faire subir une opération d'usinage quelconque, par exemple le paroer
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ou le tarauder, on peut lui faire subir un traitement thermique, tel qu'il est décrit dans le brevet anglais n 478.127 du 9 septem- bre 1935 pour améliorer ses propriétés d'usinage.
Suivant le pro- cédé décrit dans ce brevet et ayant pour but d'améliorer les pro- priétés d'usinage d'un alliage de fer-nickel-aluminium-cuivre , contenant 7 à 35% de nickel, 5 à 20% d'aluminium, 0.01 à 40% de cuivre et au moins 30% de fer, on amène l'alliage à une tempéra- ture supérieure à 700 C et inférieure au point de fusion de l'allia- ge, puis on le refroidit en réglant la vitesse moyenne du refroi- dissement dans l'intervalle de température comprise entre la tempé- rature de transformation du fer alpha en fer gamma et 500 C à une va- leur inférieure à 100C par minute et de préférence comprise entre 1 C et 2 0 :par minute .
Sion désire appliquer ce procédé à la mise en pratique de l'invention, on chauffe l'alliage choisi à une tem- pérature supérieure à 900 C et inférieure à son point de fusion et on la refroidit à une vitesse ne dépassant pas environ 2 C par minute jusqu'à une température de 500 C. Puis on peut le faire re- froidir plus rapidement. Ce traitement a pour effet de transformer l'alliage initial paraissant homogène en un alliage à deux phases beaucoup plus facile à usiner.
Après usinage dans les conditions voulues, on réchauffe l'alliage et on lui fait subir l'action d'un champ magnétique pendant qu'il se refroidit d'une température de solution de 1200 C à 1280 C jusqu'à une température inférieure au point de Curie, de préférence jusqu'à 600 C, ainsi que cela a déjà été décrit. Après le traitement dans le champ magnétique, l'alliage reprend son homogénéité apparente et ses caractéristiques magnétiques sans changement .
On constate que l'alliage suivant l'invention est plus sensi- ble au traitement thermique précité d'amélioration de ses proprié- tés d'usinage que certain, sinon tous les alliages pour aimants du type nickel aluminium.
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Les aimants fabriqués suivant l'invention conviennent particu- lièrement aux générateurs et aux moteurs, pour créer un champ d'un type équivalent à celui qui est généralement créé actuellement par les électro-aimants, étant donné que la densité du flux de régime d'un aimant permanent suivant l'intention est tout à fait analogue à celle de ses électro aimants. Par conséquent, on peut les rempla- cer au prix de.modifications de construction minimum .
Résumé.
A.- Procédé de fabrication d'un aimant permanent anisotrope, caractérisé par les points suivants, séparément ou en combinaisons:
1.- On fait subir à un alliage à base de fer contenant de 5 à
10% d'aluminium, plus de 7%, mais moins de 12% de nickel et de
16 à 30% de cobalt l'action d'un champ magnétique pendant qu'il se refroidit dans un intervalle de température de 1200 à 1280 C jusqu'à,700 à 600 C:
2. - L'alliage contient aussi du cuivre jusqu'à 10% ou du titane jusqu'à 5%
3'.- L'alliage contient à la fois du cuivre et du titane et la teneur totale de ces deux éléments ne dépasse pas 10% en tout .
4. - On introduit dans l'alliage une partie ou la totalité du cobalt, une partie ou la totalité du cuivre et une partie du fer sous la forme d'un alliage intermédiaire de fer-cobalt-cuivre obtenu pendant l'affinage d'un minerai'de cuivre-cobalt.
5. - Le refroidissement s'effectue à une vitesse moyenne de 1/2 C à 5 C par seconde et de préférence à une vitesse moyenne de 1 1/2 C à 3 C par seconde .
6. - La vitesse de refroidissement est choisie d'après la teneur ,en nickel et en aluminium, et est plus lente lorsque la proportion de nickel est plus faible et plus rapide lorsque la teneur en aluminium est moindre .
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.