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Procédé de fabrication d'aimants permanents anisotropes.
L'invention concerne un procédé de fabrication d'aimants permanents anisotropes, c'est-à-dire des aimants dont le (BH)max , la rémanence Br et la force coërcitive Hc ont, dans une direction déterminée, dite direction préférentielle, une valeur plus grande que celles obtenables dans les autres directions.
Il est connu de fabriquer des aimants permanents anisotropes qui, dans la direction préférentielle, ont un (BH)max plus grand que la valeur obtenable précédemment dans les aimants isotropes, c'est-à-dire des aimants dont le (BH)max , la rémanence et la force coercitive ont pratiquement la même valeur dans toutes les directions.
Les aimants anisotropes utilisés en pratique sont constitués par des alliages de fer, de nickel, d'aluminium et de cobalt, contenant les impuretés usuelles inévitables et éventuelle-
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-ment aussi des éléments additionnels tels que le cuivre et le titane. Pour obtenir l'anisotrope, on soumet les alliages pendant un traitement thermique, de préférence pendant le refroidissement nécessaire pour la trempe, et à partir d'une température supérieure au point de Curie, à l'influence d'un champ magnétique.
Le procédé conforme à l'invention consiste en ce qu'un alliage comportant environ 26 à 30% de cobalt, environ 8 à 20% de nickel, environ 5 à 11% d'aluminium, et 5 à environ 10% de titane et éventuellement jusque'à 8% de cuivre, le reste étant du fer, des impuretés, et d'autres matières additionnelles, est soumis pendant le refroidissement à. l'action d'un champ magnétique à partir d'une température supérieure au point de Curie de l'alliage, jusqu'à une température inférieure d'au moins 100 à ce point, le tout de manière qu'après le recuit et la magnétisation, une direction qui correspond rigoureusement ou pratiquement 1 la direction du champ magnétique pendant le refroidissement pré- ci té, on obtienne un aimant qui. dans cette direction préférentielle;
a non seulement un (BH) max d'au moins 2,5 x 106, mais aussi une force coercitive d'au moins 750 oersteds. La force coercitive dépassera généralement 800 oersteds et peut même atteindre '1200 oersteds. La rémanence est au moins de 7000 Gauss et dans la plupart des cas, elle dépassera 8000 Gauss. En général, par suite de la grande force coercitive, il ne faut pas s'attendre à ce que la rémanence dépasse 8. 500 gauss.
Par les substances additionnelles précitées, il faut entendre des éléments ou des combinaisons d'éléments qui sont ajoutés dans le but d'améliorer la malléabilité de l'alliage utilisé, la vitesse de refroidissement optimum pendant la trempe ou les propriétés tant mécaniques que magnétiques. En général, on n'ajoutera qu'une petite quantité de ces éléments (en général, inférieure à 2%) sinon le résultat spécial s'obtient au détriment des autres
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propriétés.
La particularité de l'invention est donc de permettre d'obtenir des aimants anisotropes à grande force coercitive, pour un (BH)max très avantageux et pour une valeur favorable de la rémanence: elle fournit donc à la technique un nouveau matériau à propriétés particulières. Ceci est particulièrement intéressant lorsque la longueur de l'aimant, déterminée par la force coercitive, peut influencer les dimensions de l'appareil que doit équiper l'aimant (par exemple les moteurs, les dynamos, les hautsparleurs, les appareils de mesure, etc. ). Ces aimants permettent, par exemple, de construire des appareils de T.S.F, équipés de haut-parleurs format de poche. La hauteur de l'aimant peut être réduite à 8 mm. de sorte que les dimensions d'un tel appareil peuvent être limitées à celles d'un portefeuille.
De plus, les aimants conformes à l'invention sont particulièrement avantageux pour les haut-parleurs équipant les récepteurs de télévision; dans ces récepteurs, on ne dispose que d'une profondeur de quelques centimètres pour placer le haut-parleur à côté de l'écran de projection. Dans un tel cas, la hauteur de l'aimant ne doit pas dépasser 14,5 mm.
Les alliages utilisables dans l'application de l'invention peuvent s'obtenir de plusieurs manières, à savoir par fusion des éléments constitutifs ou par frittage de mélanges pulvérulents des éléments constitutifs ou d'alliages de ces éléments.
En ce qui concerne la composition de l'alliage, il y a lieu de noter que celle-ci diffère de celle des alliages connus, utilisés pour les aimants anisotropes par une forte teneur en Co et par une assez grande teneur en Ti. A ce sujet, il y a lieu de noter.que, bien que des alliages anisotropes contenant jusqu'à 30% de Co donnent d'excellents résultats, les fortes teneurs en Co n'ont guère été préférées en pratique par suite du prix élevé du cobalt. En ce qui concerne l'emploi de titane, dans les aimants
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anisotropes, on sait que ce métal améliore la force coercitive, mais cette amélioration s'obtient toujours au détriment de (BH) et de la rémanence.
C'est pourquoi en pratique, la plupart des aimants anisotropes se fabriquentsans addition de titane ou avec une très faible teneur en titane ; lesdivers auteurs men- tionnent comme limite supérieure 5%. La Demanderesse a constaté que dans le cas d'une teneur en cobalt de environ 26% à 30%, avec une adaptation appropriée de la teneur en autres éléments. on peut porter la teneur en titane à plus de 5% sans porter pré- judice au (BH) max et à la force coercitive; la teneur en titane la plus favorable est comprise entre 5, 1 et 8%. Les frais inhé- rents à une forte teneur en Co sont compensés par la possibilité d'obtenir un aimant permanent à très grande force coercitive.
En ce oui concerne la teneur en nickel, en général, une augmentation de cette teneur améliore la force coercitive mais au détriment de la rémanence.
L'emploi de cuivre n'est pas indispensable et des teneurs supérieures à 8% sont même nuisibles. La Demanderesse a constaté que les meilleurs résultats s'obtiennent lorsque la teneur en cuivre est d'environ 4%.
Comme d'usage, la teneur en aluminium doit être adaptée 3. la teneur en autres éléments.
Pour obtenir les propriétés magnétiques optima, il est désirable que le corps magnétique soit refroidi d'une température d'environ 1225 C jusqu'à environ 600 C, une vitesse moyenne de 3/4 à 10 C par seconde suivant la composition de l'alliage, tandis que le refroidissement ultérieur jusque la température ambiante normale est laissé au choix. Pendant ce refroidissement, qui s' effectue soit directement, soit après l'obtention du corps magnétique par fusion ou par frittage, soit après un refroidissement jusqu'à la température ambiante normale et un nouveau réchauffage
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jusqu'à environ 1225 C, on applique le champ magnétique dont il a déjà été question. De préférence, l'intensité de ce champ sera d'au moins 1000 gauss.
Après le traitement thermique, l'aimant doit être recuit, ce qui peut s'effectuer d'une manière déjà utiliséeen technique, par exemple de la manière décrite dans le brevet anglais n 522.731 de la Demanderesse. Eventuellement on peut procéder au recuit immédiatement après le refroidissement précité.
Comme il s'agit ici d'alliages constitués par au moins cinq éléments, il est évidemment impossible d'indiquer dans la gamme mentionnée les pourcentages des composants de l'alliage inappropriés à l'obtention des conditions imposées en ce qui concerne les valeurs minima de la force coercitive et de (BH) max.
Les indications données ci-dessus pour les composants de l'alliage ainsi que les indications relatives au traitement de ces alliages, permettront cependant au praticien de choisir pour chaque cas déterminé, parmi les diverses possibilités, celle qui lui permettra d'obtenir le résultat désiré. Il y a lieu de noter que la valeur maximum obtenable pour la force coercitive ne peut être obtenue en même temps que la valeur maximum obtenable pour la rémanence.
Une condition que l'on peut imposer dans chaque cas est que la force coercitive soit d'au moins 750 oersteds pour un (BH)max d'au moins 2,5 x 106. C'est sous cet aspect qu'il faut considérer les limites supérieures et les limites inférieures données pour les éléments de l'alliage.
Voici un exemple du procédé conforme à l'invention. Un corps magnétique en un alliage contenant 29,5% de cobalt, 16% de nickel, 5,1% de titane, 7,7% d'aluminium, 4% de cuivre, le reste étant du fer et des impuretés, est coulé; immédiatement après la coulée, ou bien après un refroidissement jusqu'à la température ambiante normale suivi d'un réchauffage jusqu'à 1225 C, cet aimant
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est refroidi jusqu'à environ 600 C en 5 minutes; pendant la période de refroidissement il est soumis à un champ magnétiqued'en- vîron 2000 gauss. Ensuite, le corps magnétique est soumis à un recuit; à cet effet, on le maintient pendant les temps suivants, aux températures ci-dessous.
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670 <SEP> C <SEP> 3 <SEP> minutes
<tb> 660 C <SEP> 5 <SEP> Il
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<tb> 600 C <SEP> 30 <SEP> "
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<tb> 500 C <SEP> 180 <SEP> "
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Après la magnétisation finale, dans la direction pré- férentielle et dans un champ magnétique de 5000 Faussa les prpriétés magnétiques sont les suïvantes
Br = 7950 gauss, Hc = 1010 oersteds, et (BH)max = 3,2 x 106 .
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Voici un tableau d-autres exemples d'exicutioTi el' al113[8s utilisés et des résultats qu'ils fournissent :
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Co Ni ? Ti ai cru Fe . 1r . He m (t3N)max : ? : : : : impuretés x 10'
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p8 15 . 6 . ''lu5 4 reste 7500 z0 . 2,9 38 15 6 775 . 4 : reste 7150 1010 2,6
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