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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 coercitive Hc ont, dans une direction déterminée dite direction préférentielle, une valeur plus grande que celles obtenables dans les autres directions.
Ces aimants permanents anisotropes peuvent présenter dans la direction préférentielle un (BH)max plus grand que la valeur maximum obtenable précédemment dans les aimants isotropes, c'est-àdire des aimants dont le (BH)max , la rémanence et la force coercitive ont pratiquement la même valeur dans toutes les directions.
Jusqu'à présent, les aimants anisotropes utilisés en pratique sont constitués par des alliages de fer, de nickel, d'aluminium et de
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cobalt contenant les impuretés usuelles inévitables et éventuellement des éléments additionnels tels que le cuivre, et le titane.
Pour obtenir l'anisotropie, on soumet les alliages pendant leur refroidissement 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 au'un alliage contenant 30 à environ 42% de cobalt,, environ 7 à 20% de nickel,environ 5 à 11% d'aluminium, 2 à environ 10% de titane et éventuellement jusqu'à 10% de cuivre, le reste étant du fer,des impuretés et des substances additionnelles éventuelles, est soumis pendant le refroidissement à l'influence 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 C à ce point, le tout de manière qu'après le recuit et la magnétisation finale suivant une direction qui correspond rigoureusement ou pratiquement à.
la direction du champ magnétique appliqué pendant le refroidissement, on obtienne un aimant qui, dans la direction préférentielle mentionné a non seulement un (BH)max d'au moins 2,5 x 106, mais aussi une force coercitive d'au moins 750 oersteds.
Cette force coercitive dépassera en général 800 oersteds et peut même atteindre 1200 oersteds. La rémanence est d'au moins 7000 gauss et dans la grande majorité des cas elle dépasse même 8000 gauss. En général, par suite de la grande force coercitive, il n'est pas à prévoir que la rémanence puisse dépasser 10.000 gauss.
Par les substances additionnelles mentionnées ci-dessus, 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. Ces éléments ne s'ajouteront qu'en petite quantité (en général inférieure à 2%), sinon le résultat spécial désiré s'obtient au détriment des
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autres 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 d'importance 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 haut-parleurs, les appareils de mesure, etc. ) Ces aimants permettent, par exemple, de construire des appareils de T.S.F. équipés de hautparleurs 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 lesquels 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 utilisés pour les aimants anisotropes connus par le fait qu'il contient plus de 30% de cobalt et en même temps au moins de 2% de titane. A ce sujet il y a lieu de noter que, bien que les alliages anisotropes contenant jusqu'à 30% de Co présentent d'ex-
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cellentes propriétés, en pratique on utilise peu ces hautes teneurs par suite du prix élevé du cobalt.
En ce qui concerne l'emploi de titane dans les aimants anisotropes, on sait que cette addition améliore la force coercitive, mais cette amélioration s'obtient toujours au détriment de (BH)max et de la rémanence. C'est pourquoi, en pratique, la plupart des aimants anisotropes se fabriquent sans addition de titane ou avec une très faible teneur en titane; les divers auteursmentionnent comme teneur maximum 5%.
La Demanderesse a constaté que, dans le cas d'une teneur en cobalt de 30 jusqu'à environ 42%, avec une adaptation appropriée de la teneur en autres éléments;, on peut porter la teneur en titane jusqu'à environ 10% sans porter préjudice au (BH)max d'au moins 2,5 x 106 et à la rémanence; la teneur en titane la plus favorable est d'environ /.- à 8%. Dans ce cas, les grands frais inhérents à la forte teneur en cobalt sont compensés par la possibilité d'obtenir au aimant à très grande force coercitive.
En ce qui concerne la teneur en nickel, en général, une augmentation de cette teneur augmente la force coercitive, mais au détriment de la rémanence. Par contre, une augmentation de la teneur en cobalt améliore la rémanence, sans porter préjudice à la force coercitive.
L'emploi de cuivre n'est pas indispensable et une teneur élevée, par exemple supérieure à 10%, est même nuisible. 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 adap- tée à la teneur en autres éléments.
Pour obtenir les propriétés magnétiques optima, il est désirable que le corps magnétique soit refroidi d'une tem-
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pérature d'environ 1225 C jusqu'à environ 600 C à une vitesse moyenne de 3/4-10 C par seconde, suivant la composition de l'alliage tandis que le refroidissement ultérieur, jusqu'à la température ambiante normale, est laissée au choix. Pendant le refroidissement, qui s'effectue soit directement 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 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 utilisée en technique, par exemple de la manière décrite dans le brevet anglais No. 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 luipermettra d'obtenir le résultat désiré; il faut tenir compte du fait que la valeur maximum de la force coercitive ne peut s'obtenir 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 2,5x 106. C'est sous cet aspect qu'il
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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 34% de cobalt, 15% de nickel, 7,2% d'aluminium, 5,1% de titane, 4% de cuivre,le reste étant du fer et des impuretés, est coulée 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 est refroidi jusqu'à environ 600 C en 5 minutes; pendant la période de refroidissement, il est soumis àun champ magnétique d'environ 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 :
EMI6.1
<tb>
<tb> 6700 <SEP> C <SEP> 3 <SEP> minutes
<tb> 6600 <SEP> C <SEP> 5 <SEP> "
<tb> 6500 <SEP> C <SEP> 10 <SEP> "
<tb> 640 <SEP> C <SEP> 15 <SEP> "
<tb> 6200 <SEP> C <SEP> 20 <SEP> "
<tb> 6000 <SEP> C <SEP> 30 <SEP> "
<tb> 5600 <SEP> C <SEP> 60 <SEP> "
<tb> 5200 <SEP> C <SEP> 120 <SEP> "
<tb> 500 <SEP> C <SEP> 180 <SEP> "
<tb>
Après la magnétisation finale dans la direction préférentielle et dans un champ magnétique de 5000 gauss, les propriétés magnétiques sont les suivantes : Br = 8800 gauss, Hc = 1080 oersteds et (BH)max = 3,46 x 106.
Voici un tableau d'autres exemples d'exécution d'alliages utilisés et des résultats qu'ils fournissent :
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EMI7.1
--------------------------------------------------------------------
EMI7.2
<tb>
<tb> Co <SEP> Ni <SEP> Ti <SEP> Al <SEP> Cu <SEP> Fer <SEP> + <SEP> Br <SEP> Hc <SEP> (BH) <SEP> max
<tb> impuretés <SEP> x <SEP> 106 <SEP>
<tb>
EMI7.3
--------------------------------------------------------------------
EMI7.4
<tb>
<tb> 32 <SEP> 15 <SEP> 5.1 <SEP> 7.7 <SEP> 0 <SEP> reste <SEP> 9500 <SEP> 756 <SEP> 3
<tb> 32 <SEP> 15 <SEP> 6. <SEP> 6 <SEP> 7.5 <SEP> 0 <SEP> reste <SEP> 8070 <SEP> 760 <SEP> 2.56
<tb> 34 <SEP> 15 <SEP> 5. <SEP> 52 <SEP> 7. <SEP> 05 <SEP> 4 <SEP> reste <SEP> 8550 <SEP> 1050 <SEP> 3.4
<tb> 34 <SEP> 15 <SEP> 5.77 <SEP> 7.04 <SEP> 4 <SEP> reste <SEP> 8350 <SEP> 1080 <SEP> 3.
<SEP> 5
<tb> 34 <SEP> 17 <SEP> 3 <SEP> 8.5 <SEP> 4 <SEP> reste <SEP> 8350 <SEP> 845 <SEP> 2. <SEP> 6
<tb> 35 <SEP> 16 <SEP> 8 <SEP> 6.75 <SEP> 0 <SEP> reste <SEP> 7650 <SEP> 940 <SEP> 2.6
<tb> 35 <SEP> 18 <SEP> 6.5 <SEP> 7. <SEP> 23 <SEP> 0 <SEP> reste <SEP> 8050 <SEP> 780 <SEP> 2. <SEP> 6
<tb> 36 <SEP> 11 <SEP> 5. <SEP> 1 <SEP> 7 <SEP> 4 <SEP> reste <SEP> 9950 <SEP> 925 <SEP> 4.1
<tb> 36 <SEP> 11 <SEP> 6.0 <SEP> 7. <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> reste <SEP> 8250 <SEP> 910 <SEP> 3.2
<tb> @
<tb>