CH249865A - Procédé de préparation de poudres propres à la fabrication d'aimants permanents. - Google Patents

Description

  Procédé de     préparation    de poudres propres à la     fabrication        d'aimants        permanents.       On sait que les poudres à base d'un ou       plusieurs        métaux        ferro=magnétques,        d'bnt    les       gza-ins    présentent des     dimensions        ultra-mi-          e.roscopiques,    sont     particulièrement    aptes à la  confection, par agglomération et aimanta  tion, d'aimants permanents :de haute qualité.  



  De telles poudres, à base de     fer,    par exem  ple, peuvent être obtenues,     entre    autres, en  faisant     cristalliser        une    solution d'un sel .de  fer, puis en décomposant et -en réduisant<B>à</B>  basse température, dans des     conditions        bien          cléterminée:

  s,    les cristaux ainsi     obtenus.    Une       telle    poudre,     aga!lomérée,    par exemple, sous  une pression de 5     tonnes,    par     em2,    donne des       aimants        permanents    pour lesquels la force       eoereitive    est égale à 400     oersteds    environ et  l'induction     rémanente    à 5500     mauss.     



  La présente     invention    a pour objet un       procédé    de,     préparation    de poudres, à base de  fer,     susceptibles    de donner des aimants d'une  qualité encore meilleure en     particulier    en ce  qui     caneerne    leur force     coercitive    et ceci sans  en augmenter le prix de revient.  



  Ce     procédé        est        caractérisé    en     ce    -que l'on  prépare une     solution    mixte     -d'un    composé -de  fer,     décomposa#bl.e    par la.

   chaleur à des tem  pératures     inférieure    à     5010e    C,     en        donnant          naissance    à du fer ou à un composé oxydé  de fer     réductible-    à une température inférieure  à     500     C, et d'un sel     -oxygéné,    per exemple  formiate ou     oxa#late,    d'au moins     un,    autre       métal    que le fer, dont l'oxyde a.

   une     chaleur            de        formation        élevée,    par     exemple        calcium,     magnésium, aluminium ou     cadmium,    en ce  que l'on fait cristalliser cette solution et en     ce     que     l'on        traite        ensuite    les cristaux     ainsi        obte-          nus    par la chaleur, à une     température,        infé-          rieure    à 500  C,

   dans une atmosphère et pour  un     temps.    tels que la     quasi-totalité    du. fer  passe<B>-à</B> l'état métallique.  



  On     obtient    ainsi, par des moyens     remar-          quablemient        simples    et peu     coûteux,    des pou  dres dont :les     particules    ont des     dimensions          ultra-microscopiques    et qui, une fois     aâalo-          mér6es    et aimantées,

       fournissent    des aimants  de qualité     supérieure    aux     aimants        obtenus     par l'agglomération de poudres     ultra-micros-          copiques    .de fer pur.  



  Comme composé -de fer     décomposable    par  la chaleur, on utilise, de     préférence,    du     for-          miate,    de     l'oxalate    ou de l'acétate de fer.  



  Pour simplifier l'exposé qui va suivre, il  n'est question ci-dessous que de chaux et de  sels de     calcium,    mais il est bien précisé que  ces corps     peuvent    être remplacés totalement  ou     partiellement,    par exemple par de la ma  gnésie, de l'alumine ou de l'oxyde de cad  mium ou par des sels oxygénés des métaux  correspondants.  



  La     solution        mixte    susmentionnée peut  être obtenue de diverses façons. On peut,  par exemple, mettre directement en solution,  dans un même solvant, le composé de fer et  le     sel,    oxygéné de calcium     .ou     mélanger des           solutions,    préalablement préparées, de cha  cun de     ces    corps ou encore     dissoudre    le sel  de     calcium    dans une     solution    du composé       @de    fer ou vice     versa;

      on peut également pré  parer la solution     mixte    en     ajoutant    un oxyde  de calcium à une solution neutre ou acide  du composé de fer.  



  Un autre mode d'obtention très avanta  geux de la     solution    mixte consiste à former  le sel de     calcium    et/ou le composé de fer  en même     temps    que l'on prépare la     solution.     A cet effet, on peut ajouter de la chaux à  une solution d'un sel oxygéné de fer ou  encore - et c'est cette méthode qui a donné  les résultats les plus avantageux - ajouter  successivement à une solution     d'un    acide  correspondant aux sels à former, par exem  ple acide formique, acide     oxalique,    ou acide  acétique, du fer, par exemple sous     forme    de       déchets    .ou de     tournures    et de la chaux.

    



  La proportion de chaux ou de sel de cal  cium introduite dans la solution originelle       est,    de préférence, telle que, après précipi  tation, les cristaux obtenus contiennent de  0,1 à 10     %    de     CaO.    La quantité de chaux  ou de sel à ajouter à la solution, pour obtenir  ce résultat peut être facilement     déterminée     par des essais préalables.

   Par exemple, en  ajoutant, à une     solution    de     formiate    de fer,  à 10 %, 40 g de chaux par     litre    de solution,  on obtient des     cristaux        contenant    environ       I.    % de     CaO    et, en ajoutant à la même solu  tion 15 g de chaux par litre, on obtient des  cristaux à 0,4% de     CaO    environ.  



  La     précipitation    des     cristaux    s'effectue  par tout moyen connu, par exemple par  refroidissement, après quoi les     cristaux    sont  essorés et séchés.  



  La     décomposition    et la réduction des  cristaux     obtenus    -     opérations    qui peuvent  être     conduites        simultanément    ou successive  ment -s'ont     avantageusement    opérées à ,des  températures aussi     basses    que possible.

   Pour  que la poudre obtenue présente les     qualités     magnétiques les meilleures, l'atmosphère  dans laquelle les     cristaux    sont traités est de  préférence     constituée    par un gaz réducteur  dépourvu d'éléments oxydants,     tels    que    l'oxygène ou la vapeur d'eau ou n'en con  tenant     qu'une        proportion    faible.

   De plus, les  produits gazeux de la réaction (vapeur d'eau  dans, le cas où l'on     utilise    l'hydrogène  comme réducteur) seront rapidement élimi  nés du champ de réaction.     Enfin,    la réduc  tion doit être poussée jusqu'à     ce    que le fer  soit en majeure partie réduit à l'état     m6tal-          lique.    Quand la décomposition des     cristaux     est     effectuée.    en atmosphère     :neutre,    le     :com-          posé    de fer utilisé donne souvent     naissance     à la fois à du fer et à un composé oxydé du  fer.

   On peut alors parachever la transforma  tion du composé de fer en fer métallique par  réduction     subséquente,    au moyen d'un gaz  réducteur, à une     température        inférieure    à  500  C.  



  Les poudres     obtenues    de la façon     décrite     sont souvent     pyrophoriques    et il est     néces,-          safre,    dans ce cas, de les noyer dans un mi  lieu     pratecIeur    dès leur     sortie        :de    l'atmo  sphère     .réductrice,    .du four. On     -utilise        avanta-          geusement.    à cet effet, par exemple de l'acé  tone ou de l'éther. On peut aussi conserver  les poudres, jusqu'à leur utilisation, dans  un récipient contenant un gaz réducteur.  



  Les poudres à la chaux par exemple, ob  tenues conformément à l'invention, présen  tent sur les poudres     connues    les avantages  suivants  a) les mêmes     conditions    de réduction  étant réalisées,     c'est-à-dire    pour une même  température de réduction, pour le même gaz  réducteur, avec le même débit de ce dernier,  etc., la poudre à la chaux permet d'obtenir  des     aimants    d'une force     coercitive        supé-          rieure    de 20% et plus à celle des     aimants     obtenus à     partir    de la poudre de fer pur;

    b) la rémanence     -dés        aimants    à la     -chaux     est     sensiblement    plus élevée, toutes condi  tions de     fabrication    étant égales, que celle       des    aimants obtenus à partir de la poudre  de fer pur;

    c) la     présence    de chaux dans les cris  taux     permet    d'effectuer la réduction à une       température    supérieure à celle utilisée pour  la poudre de fer pur, tout en obtenant la  même     force        coercitive        .que    pour     cette    poudre      L'agglomération des poudres en vue de  la fabrication des aimants peut se faire avec  ou sans liant et doit être réalisée à une tem  pérature suffisamment basse pour qu'il ne  se produise autant que possible aucun frit  tage des grains entre eux.

   La pression doit  être assez élevée pour que l'on obtienne un  aggloméré présentant des     caractéristiques     mécaniques satisfaisantes ainsi qu'une résis  tance     convenable    aux     agents    chimiques; elle  ne doit cependant pas être trop élevée, sinon  la force coercitive obtenue sur l'aggloméré  serait trop faible. Pratiquement, une agglo  mération faite sans liant, à des pressions de  l'ordre de 5 à 10 tonnes par cm', donne  d'excellents résultats industriels, étant  entendu que, toutes autres choses étant éga  les, les     forces    coercitives les plus élevées et  les rémanences les moins bonnes sont obte  nues avec les pressions les plus faibles.  



  Voici quelques     exemples    de réalisation  du procédé objet de l'invention et des résul  tats obtenus par ce procédé:  <I>Exemple 1:</I>  Une solution d'acide     formique    portée à  100 C a été     additionnée    de fer sous forme  de déchets et de tournures, puis, une fois le  fer attaqué, de chaux, de manière à aboutir  à une     solution    finale. à 10% de     formiate     de fer et     10%    de     formiate    de calcium.

   Par  refroidissement de     cette        solution,    on a     obtenu     des     cristaux    de     formiate    de fer     contenant     1 % de     CaO.    Ces cristaux ont été soumis, à       320     C, à une décomposition et à une réduc  tion dans une atmosphère d'hydrogène, soi  gneusement     débarrassée        d'éléments        oxydants     et desséchée. Le débit d'hydrogène était de  0,1     gramme/minute    par gramme de sel.

   La  poudre     obtenue    a été noyée dans l'acétone  dès sa formation.  



  La     force        coercitive    mesurée sur la pou  dre non agglomérée était de 920     oersteds.     Après     agglomération,    effectuée par sim  ple compression à froid sous 5 tonnes par       em@    et     aimantation    à la manière     habituelle,     la force coercitive mesurée sur l'aggloméré    était de 550     oersteds.    L'induction     rémanente     était de 5800 gauss.  



  Une poudre de fer obtenue dans des con  ditions identiques de réduction. à     partir        d'une     solution de formiate de fer, sans chaux, agglo  mérée sous la même pression et aimantée dans  les mêmes conditions, a donné une rémanence  de 5500 gauss et une force coercitive de       4010        oerste@ds    seulement.

           Exemple   <I>11:</I>  Une poudre de fer obtenue dans des con  ditions     identiques    à celles de l'exemple I,  mais par réduction à une     température    de  850  C et agglomérée sous la même     pression,     a donné, après     aimantation,    une rémanence  de 6500 gauss et une     force    coercitive de  425     oersteds.     



       Exemple   <I>III:</I>  Une poudre à base de fer, contenant  <B>1,5%</B> de magnésie,     obtenue    conformément à  l'invention et de façon analogue à     ce    qui a  été décrit à l'exemple I, en remplaçant la  chaux par de la magnésie, a donné, par  agglomération à froid sous une     pression    de  5 tonnes par     cm',    et     aimantation    à la ma  nière habituelle, des aimants présentant     les     caractéristiques suivantes  force coercitive:

   520     oersteds          induction        rémanente:    5'400 gauss       Exemple   <I>IV:</I>  Une poudre obtenue comme à l'exemple  précédent et contenant<B>3,2%</B> de     MgO,    agglo  mérée -et aimantée dans les mêmes condi  tions qu'à l'exemple III, a donné des ai  mants présentant les     caractéristiques    sui  vantes:       force    coercitive: 550     oersteds     induction rémanente:     490'0        ,gauss  

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé de préparation de poudres pro pres à la fabrication d'aimants permanents, caractérisé en ce que l'on prépare une solu tion mixte d'un composé de fer, décompo- sable par la chaleur à des températures infé rieures à 500 C, en donnant naissance à du fer ou à un composé oxydé de fer réduc tible à une température inférieure à 500 C, et d'un sel oxygéné d'au moins un autre métal que le fer, dont l'oxyde a une chaleur de formation élevée, en ce que l'on fait cris talliser cette solution et en ce que l'on traite ensuite les -cristaux ainsi obtenus par la chaleur,

   à une température inférieure à 500 C, dans une atmosphère et pour un temps tels que la quasi-totalité du fer passe à l'état métallique. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le composé de fer utilisé donne n.aissanee, par décomposition<B>à</B> une température inférieure à 500 C, à la fois à du fer et à un composé oxydé de fer. 2.

   Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le composé de fer décompo- sable par la chaleur est un oxalate. 3. Procédé selon la revendication, carac- térisé .en ce que le composé de fer décompo- sable par la, chaleur est un formiate. 4. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le composé de fer décompo- sable par la chaleur est un acétate. 5.

   Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le sel oxygéné est un for- mâte. 6. Procédé selon la revendication, carac- térisé en ce que le sel oxygéné est un oxa- l ate. 7. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que l'un des métaux dont on utilise le sel oxygéné est le calcium. 8.

   Procédé selon la revendication, carac térisé en" ce que l'un des métaux dont on utilise le sel oxygéné est l'aluminium. 9. Procédé selon la revendication, carac- térisé en ce que l'un des métaux dont on utilise le sel oxygéné est le magnésium. 10. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que l'un des métaux dont on utilise le sel oxygéné est le -cadmium. 11.

   Procédé selon la revendication et les sous-revendications 3, 5 et 7, caractérisé en ce que l'on fait cristalliser une solution mixte de formiate de fer et de formiate de chaux. 12. Procédé selon la revendication et les sous-revendications 3, 5 et 9, caractérisé en ce que l'on fait cristalliser une solution mixte de formiate de fer et de formiate de magnésie. 13.

   Procédé selon la revendication, ca ractérisé en ce que la solution mixte est obtenue par dissolution directe dans un même solvant, du composé de fer et du sel oxygéné du métal dont l'oxyde a une cha leur de formation élevée. 14. Procédé selon la revendication, ca ractérisé en ce que la solution mixte est obtenue par mélange de solutions préalable ment préparées, du composé de fer et du sel oxygéné. 15. Procédé selon la .revendication, ca ractérisé en ce que la solution mixte est ob tenue par addition du sel oxygéné à une solution du composé de fer. 16.

   Procédé selon la revendication, ca ractérisé en ce que la solution mixte est obtenue par addition du composé de fer à une solution du sel oxygéné. <B>1.7.</B> Procédé, selon la revendication, ca ractérisé en ce que l'on forme le composé de fer en même temps que l'on prépare la solution mixte. _ 18. Procédé selon la revendication, carac- térisé en ce que l'on forme le sel oxygéné en même temps que l'on prépare la solution mixte. 19. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que l'on forme le composé de fer et le sel oxygéné en même temps que l'on prépare la solution mixte. 20.

   Procédé selon la revendication et la tou:s-revendication 18, caractérisé en ce que l'on prépare la solution mixte en ajoutant un oxyde du métal dont on désire former le sel oxygéné à une solution neutre du com posé de fer. 21. Procédé selon la revendication et la sous-revendication 18, caractérisé en ce que l'on prépare la solution mixte en ajoutant un oxyde du métal dont on désire former le sel oxygéné à une solution acide du com posé de fer. 22.

   Procédé selon la revendication et la sous-revendication 19, caractérisé en ce que l'on prépare la solution mixte en ajoutant successivement du fer et de la chaux à une solution de l'acide correspondant au sel à obtenir. 23. Procédé selon la. revendication et 1-es sous-revendications 19 et 22, caractérisé en ce que l'on prépare la solution mixte en ajoutant successivement du fer et de la chaux à une solution d'acide formique. 24.

   Procédé selon la revendication et les sous-revendications 19 et 22, caractérisé en ce que l'on prépare la solution mixte en ajoutant successivement du fer et de la ma gnésie à une solution d'acide formique. 25. Procédé selon la revendication, ca ractérisé en ce que la proportion de sel oxy géné introduite dans la solution mixte est telle que les cristaux précipités à partir de cette solution contiennent de 0,1 à<B>10%</B> de l'oxyde du métal dont on utilise le sel oxygéné.

   26, Procédé selon la revendication, ca ractérisé en ce que la proportion de sel oxy géné formée dans la solution mixte est telle que les cristaux précipités à partir de cette solution contiennent de 0,1 à<B>10%</B> de l'oxyde du métal dont on utilise le sel oxy géné. 27. Procédé selon la revendication, ca ractérisé en ce que la décomposition des cris taux est réalisée en atmosphère neutre. 28. Procédé selon la revendication, ca- ractérisé en ce que la décomposition des cris taux est réalisée en atmosphère réductrice.

   39. Procédé selon la revendication, ca ractérisé en ce que la transformation du composé de fer à l'état métallique est para chevée après la décomposition, par réduction au moyen d'un gaz réducteur, à une temp6ra- ture inférieure à 500 C.