BE513046A - - Google Patents

Description

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  ALLIAGE POUR AIMANTS PERMANENTS. 



   Il est connu de préparer des alliages pour aimants permanents par combinaison des éléments d'alliage: nickel, aluminium et fer. Ces alliages peuvent encore renfermer le cas échéant du cobalt et en outre, séparément ou en combinaison, du cuivre, du titane, du silicium, du tantale et du   niobium.   



  Ces alliages, dont les propriétés d'aimantation permmanente sont obtenues par trempe, ont des teneurs de 
5 à 40% en nickel, 
3 à 20% en aluminium, le cas échéant jusqu'à 40% de cobalt, " 20% de cuivre, " 10% de titane, " 3% de silicium, " 5% de tantale/niobium, séparément ou con- jointement, le reste étant formé de fer et des impuretés habiteuelles, 
On prépare entre   antres   les -alliages de ce type en mélangeant en- semble les constituants métalliques à l'état pulvérulent, en les comprimant pour obtenir des pièces conformées et en frittant   ensuite.   On peut ajouter également les éléments constitutifs de l'alliage au mélange pulvérulent sous forme de pré-alliages, renfermant par exemple deux ou un plus grand nombre des constituants de l'alliage final;

   La préparation des alliages par fritta- ge permet d'une façon générale l'obtention des propriétés d'aimantation perma= nente correspondant à celle des alliages produits par coulée, bien que l'on connaisse déjà des exceptions à cette règle. 

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   L'invention repose sur cette constatation que la préparation par frittage de ces alliages aboutit à des résultats particulièrement satisfaisants quand on ajoute du bore à la poudre de départ. Dans le procédé faisant l'ob- jet de l'invention, on peut ajouter par mélange le bore à la poudre de départ sous forme d'alliage pulvérulent. On choisit de préférence la forme de ferro- bore, un ferro-bore renfermant de 2 à 50% de bore paraissant d'une utilisation judicieuse. 



   Deux alliages ferreux convenant d'une façon particulièrement satis- faisante sont par exemple le ferro-bore renfermant environ 16% de bore et le ferro-bore renfermant environ 4% de bore, la   présence,   en plus du bore, d'une certaine quantité d'aluminium, par exemple environ 4% et de silicium, par exem- ple environ 2%, dans le pré-alliage ne constituant pas un inconvénient. 



   La quantité de bore ajoutée à la matière de départ doit être compri- se entre 0,001 et   10,0%,   calculée d'après la quantité totale de substances présentes au départ. Il est particulièrement judicieux d'opérer avec des te- neurs réduites en bore, comprises notamment entre 0,001 et   1%.   D'une façon générale, on choisit toutefois des teneurs comprises entre 0,01 et 0,15%. 



   Ces mesures aboutissent à une augmentation du coefficient d'aiman- tation permanente, en ce sens que les coefficients de rémanence, comparés à ceux d'alliages dont la matière de départ ne renferme pas de bore, sont plus élevés dans le cas considéré par l'invention, et que la courbe de démagnétisa- tion présente un profil   d'incurvation   plus fort, de sorte que le produit éner- gétique (BH max) croît fortement. On obtient de cette manière des valeurs de BH max qui sont supérieures d'au moins 25 à 30% et même de préférence de   50%   et plus aux valeurs de BH max des alliages préparés sans addition de bore. 



   Les alliages pour aimants permanents dont les propriétés peuvent être influencées par l'utilisation de bore présentent la composition suivante : 
5 à 40 % de nickel 
3 à 20 % d'aluminium, le cas échéant jusqu'à 40 % de cobalt, " " 20 % de cuivre, " " 10 % de titane, " "   3 %   de silicium, " "   5 %   de   tantale/niobium,   séparément ou conjointement jusqu'à 0,001 à 5 % de bore, le reste étant formé par du fer et les impuretés habituelles. 



   Tous les alliages connus sous les appellations "Alin" et "Ainico" utilisés industriellement de nos jours sont compris dans cette gamme de valeurs et les propriétés magnétiques de ces alliages peuvent être notablement émélio- rées par l'addition de bore suivant l'invention. 



   Le groupe d'alliages dont les compositions sont comprises entre les limites suivantes est particulièrement   important :   
12 à 18% de nickel, 
6 à 9 % d'aluminium, 
20 à 35 % de cobalt, 
2 à 6 % de cuivre, 
O à 8   %   de titane; 
0,001 à 1 % de bore, le cas   échépnt   0,01 à 1,5 % de silicium, 
0,01 à 1,5 % de   tantale/niobium   séparément ou con- j ointement, 

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 le reste étant formé par du fer et les impuretés habituelles. 



  Ce groupe d'alliages renferme également entre autres les alliages pour- aimants permanents à direction d'aimantation préférentielle connus, pour lesquels toutefois aucune addition de bore n'a été' proposée, de même d'ailleurs que pour le groupe d'alliages plus vaste précédemment cité. Les alliages peuvent encore renfermer de 0,05 à 3% de zirconium, de préférence de 0,5 à 1,5%. 



   Comme exemple de l'effet technique de l'utilisation du bore dans la matière de départ pour la préparation par frittage d'aimants permanents on comparera entre eux les alliages suivants : 
 EMI3.1 
 ==-- ---------------oo-- 
 EMI3.2 
 
<tb> Alliage <SEP> n  <SEP> 1 <SEP> Alliage <SEP> n  <SEP> 2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> sans <SEP> bore <SEP> dans <SEP> la <SEP> matière <SEP> de <SEP> départ <SEP> avec <SEP> du <SEP> bore <SEP> dans <SEP> la <SEP> matière <SEP> de <SEP> dé-
<tb> 
<tb> 
<tb> pulvérulente <SEP> 'part'I.pulvérulente
<tb> 
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<tb> 
<tb> 
<tb> 13,5 <SEP> % <SEP> de <SEP> nickel, <SEP> comme <SEP> pour <SEP> l'alliage <SEP> N  <SEP> 1 <SEP> mais <SEP> avec
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 0,02 <SEP> % <SEP> de <SEP> bore,
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 8 <SEP> % <SEP> d'aluminium,
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<tb> 24 <SEP> % <SEP> de <SEP> cobalt,

  
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<tb> 
<tb> 
<tb> 0,3 <SEP> % <SEP> de <SEP> titane,
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<tb> 3% <SEP> de <SEP> cuivre,
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<tb> 
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<tb> 0,05 <SEP> % <SEP> de <SEP> silicium,
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<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> le <SEP> reste <SEP> étant <SEP> formé <SEP> par <SEP> du <SEP> fer <SEP> et"
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> les <SEP> impuretés <SEP> habituelles,
<tb> 
 On obtient après frittage et traitement thermique convenable :

   
 EMI3.3 
 
<tb> pour <SEP> l'alliage <SEP> N  <SEP> 1 <SEP> pour <SEP> l'alliage <SEP> N  <SEP> 2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Rémanence <SEP> 10.200 <SEP> cause <SEP> llo700 <SEP> Causa
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Force <SEP> coercitive <SEP> 650 <SEP> Oersteds <SEP> 605 <SEP> Oersteds
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<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> BHmax <SEP> 3,2 <SEP> x <SEP> 106 <SEP> Causso <SEP> Oersteds <SEP> 4,28 <SEP> x <SEP> 106 <SEP> Causs.Oersteds
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<tb> 
<tb> @
<tb> 
 
Pour les deux alliaies, les propriétés magnétiques sont mesurées dans la direction de magnétisation préférentielle, obtenue pour les deux al- liages d'une manière connue par refroidissement dans un champ magnétique. 



  11 va de soi que dans le cas d'alliage   nop   soumis à un traitement pour l'ob- tention d'une direction de magnétisation préférentielle., les valeurs sont plus faibles (de   faon   correspondante) pour les deux alliageso 
On citera les alliages suivants comme exemples de composition caractéristique : 
 EMI3.4 
 
<tb> A1 <SEP> Ni <SEP> Ti <SEP> Cu <SEP> B <SEP> Co
<tb> 
<tb> 11 <SEP> 21 <SEP> 1,5 <SEP> 2,5 <SEP> 0,03
<tb> 
<tb> 10,5 <SEP> 21 <SEP> 0,6 <SEP> 6 <SEP> 0,02 <SEP> 9,5
<tb> 
<tb> 8 <SEP> 17 <SEP> 2, <SEP> 25 <SEP> 3 <SEP> 0,75 <SEP> 16
<tb> 
 Les deux premiers alliages cités présentent des valeurs ou coefficients de 10 à 20% et le troisième des valeurs de 30 % et plus supérieures à celles des alliages sans bore correspondants. 



   Les alliages faisant l'objet de l'invention peuvent encore ren- fermer dans le reste,constitué par du fer certaines impuretés qui sont intro- 

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 duites dans les alliages par les matériaux de départ utilisés. C'est un fait en soi connu que la teneur en impuretés doit, dans les alliages'pour aimants permanents de ce type, être maintenue à une valeur aussi réduite que possible, bien que dans certaines conditions elles puissent être occa- sionnellement présentes sans inconvénient en plus grandes quantités. Ceci est valable en particulier pour le carbone, le manganèse, le phosphore, le soufre, le chrome, le tungstène, le molybdène, etc. 



   On sait que les alliages pour aimants permanents sans bore usuels pouvant être trempés présentent certaines propriétés défavorables à leur   ù-     tilisation.   Les arêtes des aimants permanents ainsi fabriqués ont alors une tendance à l'effritement. Cet effritement se produit principalement pendant l'usinage des aimants en systèmes finis,   c'est-à-dire   par exemple lors de - la rectification par meulage, ou bien lors d'une utilisation ultérieure, quand les aimants sont soumis à des vibrations ou à des contraintes par choc. Dans un grand nombre de cas cette absence de résistance des arêtes est inaccepta- ble, et on doit par suite mettre au rebut les aimants permanents dont les arêtes se sont effritées pendant l'usinage mécanique, principalement pendant le meulage de rectification.

   On comprendra en outre que les aimants permanents dont les arétes ont tendance à s'effriter pendant l'emploi sont inutilisables dans un grand nombre d'applications, car les particules produites par effri- tement, qui présentent bien entendu des propriétés d'aimantation permanente, peuvent pénétrer dans les dispositifs ou appareils avec lesquels les aimants permanents sont fonctionnellement combinés, par exemple dans les boîtiers d'instruments, dans des trains d'engrenages, dans le courant d'un liquide devant être filtré magnétiquement, etc. Ces particules y engendrent dans certaines conditions des endommagements notables, en adhérant sur les pièces ou objets en fer. 



   Les arêtes des alliages faisant l'objet de l'invention possèdent par contre une résistance remarquable. Elles ne s'effritent donc ni pendant la fabrication, ni pendant l'utilisation ultérieure. La fabrication est no- tablement facilitée, étant donné que les pièces frittées sont pratiquement insensibles au mode d'usinage le plus fréquent avec ce type d'aimants perma- nents, à savoir le meulage. 



   Les alliages sans bore connus sont en outre extraordinairement sensibles en ce qui concerne le maintien d'une température de frittage opti- mum. Il est nécessaire, avec ces alliages, de maintenir'la température de frittage avec une approximation de 3 à 6  environ quand les produits doivent présenter des propriétés d'aimantation permanente avec des valeurs ou coef- ficients constants. 



   Cet état de choses rend la fabrication difficile et entraine un rebut fréquent, qui ne peut pas toujours être utilisé pour d'autres appli- cations moins rigoureuseso Le processus de préparation des alliages renfer- mant du bore peut être notablement simplifié par le fait que   l'on   peut effec- tuer le frittage, sans inconvénient pour les propriétés mécaniques comme la résistance des arêtes à l'effritement et l'insensibilité au meulage, dans une gamme de températures allant de 1300 à 1340 C. On comprendra par suite qu'étant données les larges limites de cette gamme de températures, d'une part le rebut est tout simplement réduit, et d'autre part il n'est pas néces- saire de surveiller avec un soin tout particulier la température lors du fonctionnement des fours de frittage.

Claims (1)

1. RESUME.

   1 Procédé pour l'amélioration des propriétés magnétiques d'al- liages fer-nickel-aluminium frittés pouvant être trempés, renfermant ou non d'autres métaux d'alliages servant d'addition comme le titane, le cobalt, le cuivre, le silicium et le tantale/niobium, consistant à ajouter du bore à la poudre formant la matière de départ.

   2 Modes de mise en oeuvre du procédé suivant 1 , caractérisé en ce qu'on ajoute le bore à la poudre formant la matière de départ sous <Desc/Clms Page number 5> forme d'un alliage à l'état pulvérulente 3 Modes de mise en oeuvre du procédé suivant 1 , caractérisé en ce qu'on ajoute le bore sous forme de ferro-bore, renfermant de préféren- ce de 2 à 50% de bore.

   4 Modes de mise en oeuvre du procédé suivant 1 , caractérisé en ce qu'on ajoute au mélange pulvérulent formant la matière de départ une quantité de bore représentant de 0,001 à 10% et de préférence de 0,01 à 1% de ce mélangea 5 Modes de mise en oeuvre du procédé suivant 1 , caractérisé' en ce que la quantité de bore représente de 0,01 à 0,15% du mélange pulvéru- lent formant la matière de départe 6 Modes de mise en oeuvre du procédé, suivant 1 , caractérisé en ce qu'on effectue le frittage à des températures comprises entre 1300 et 1340 C 7 Alliage pour aimant permanent renfermant de 5 à 40% de nickel 3 à 20% d'aluminium le cas échéant jusqu'à 40 % de cobalt " " " 20 % de cuivre;

   " " " 10% de titane, " " " 3 % de silicium, " " " 5% de tantale/niobium, séparément en combinaison, le reste étant formé par du fer et les impuretés habituelles, caractérisé par une teneur en bore comprise entre 0,001 et 5 %.

   8 Modes de composition de l'alliage suivant 7 caractérisés en ce qu'ils comprennent : de 12 à 18% de nickel, de 6 à 9 % d'aluminium de 20 à 35 % de cobalt, de 2 à 6 % de cuivre, de 0 à 8 % de titane, de 0,001 à 1 % de bore, le reste étant formé par du fer et les impuretés habituelles.

   9 Modes de composition'de l'alliage, suivant 7 et 8 caractéri- sé en ce que la teneur en bore est comprise entre 0,01 et 0,15%.

   10 Modes de composition de l'alliage, suivant 1 à 9 , carac- térisé en ce qu'il renferme en outre 0,01 à 1,5 % de silicium.

   Il Modes de composition de l'alliage, suivant 7 à 10 , carac- térisé en ce qu'il renferme également de 0,01 à 1,5% de tantale/niobium, séparément ou conjointement.

   12 Modes de composition de l'alliage, suivant 7 à 11 , carac- térisés en ce qu'une quantité allant de 0, 05 à 3% de zirconium, et de préfé- rence de 0,5 à 1,5%, est encore présente dans l'alliage.

   13 Modes de composition de l'alliage, suivant 7 à 12 , carac- térisé en ce qu'il présente d'une manière en soi connue une direction de ma- gnétisation préférentielle.