CH264444A - Procédé de fabrication d'un aimant permanent anisotrope. - Google Patents

Description

  Procédé de     fabrication    d'un aimant permanent anisotrope.    L'invention a pour objet un procédé de  fabrication d'un aimant permanent anisotrope,  dans lequel     (BH)",,,.,    a une valeur élevée en  même temps que la rémanence et la force  coercitive.  



  Un procédé de fabrication d'un aimant  permanent anisotrope, constitué par un  alliage de fer contenant. 6 à 11% d'alumi  nium, 12 à 20      J%    de nickel et 16 à 30     7,    de  cobalt,     auquel    on peut. ajouter du cuivre ou  du titane ou les deux, a fait. l'objet du brevet  suisse     N^    221102 suivant lequel l'alliage pen  dant. qu'il se refroidit à partir d'une tempé  rature élevée, par exemple de 1200  C     pour     provoquer la trempe     magnétique,    subit l'ac  tion d'un champ magnétique.  



       Suivant    l'invention, on fabrique un     aimant     permanent. anisotrope par un procédé qui con  siste à faire subir à un     alliage    à base de fer  contenant de 5 à     10%    (par exemple, de pré  férence de 7 à 8     %    ) d'aluminium, plus de 7     /10,     mais moins de     12%    de nickel et de 16 à. 30%  de cobalt (auquel     d'autres    éléments, tels que  par exemple du cuivre jusqu'à 10ô ou du  titane jusqu'à     5%,    ou les deux, peuvent. être  ajoutés,     pourvu    que la. teneur totale en cui  vre et.

   en titane ne dépasse pas<B>10%),</B> l'action  d'un champ magnétique pendant qu'il se re  froidit à partir de 1200 à 1280  C     jusqu'a.    700  à     600"C.        L'alliage    ainsi     traité    est de nature  anisotrope et lorsqu'on     l'aimante    ensuite dans  la direction choisie, de     préférence    correspon  dant à celle du champ magnétique appliqué    au cours du refroidissement, on constate qu'il  possède dans cette direction une valeur élevée  de     (BH)",a.,    combinée avec des valeurs éle  vées de la rémanence et de 1a force coercitive.  



  On remarquera cependant qu'étant donné  que l'aimant est anisotrope, les valeurs de       (BH)",,,,,    de la rémanence et de la     force    coer  citive sont beaucoup plus faibles dans d'autres  directions. Néanmoins, les caractéristiques     ma-          -n6tiques    élevées et la. nature anisotrope ne       subissent,    pas de modifications permanentes  par un traitement     magnétique    ultérieur quel  conque que l'aimant     est    susceptible de rece  voir, tel que des aimantations et des     désaiman-          tations    répétées dans la direction préféren  tielle ou dans d'autres.  



  Il n'est pas nécessaire que le champ ma  gnétique dont. l'alliage subit l'action pendant  qu'il se refroidit. soit. appliqué d'une manière  continue. On peut obtenir des résultats satis  faisants en appliquant le champ     magnétique     pendant des     périodes    de courte durée, par  exemple de 15 secondes, séparées     par    des  périodes de même durée pendant. lesquelles  le champ     n'est    pas appliqué. On peut. égale  ment obtenir des résultats     satisfaisants    avec  un champ     magnétique    alternatif ou avec le  champ d'un grand aimant permanent.  



  On peut. faire varier la direction de l'ap  plication du champ     magnétique    à l'alliage  en cours de     refroidissement    à volonté par  rapport. au corps de l'alliage en traite  ment et cette direction est déterminée par      celle qui est nécessaire dans     l'aünant    ter  miné. 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 augmen  ter la force coercitive. On introduit de préfé  rence 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     manière    connue.

   En ajoutant ainsi  le cuivre en     alliage    avec le cobalt dans un  alliage intermédiaire de     fer-cobalt-cuivre,    on       améliore    notablement la cohésion et la résis  tance mécanique de l'aimant par rapport à  celles     d'iui    aimant fabriqué en partant d'un  alliage auquel le cobalt et le cuivre sont  ajoutés séparément.  



  Le titane est également ajouté de préfé  rence à     l'alliage,    son action étant analogue à  celle du cuivre au point de vue de l'augmen  tation de la force coercitive et de l'améliora  tion 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 fa  cilement des résultats uniformes et en s'op  posant aux effets nuisibles, au point de vue  des résultats à obtenir, pouvant résulter de       l'inclusion    de diverses impuretés, parmi les  quelles on peut     mentionner    le carbone.  



  Le refroidissement dans le champ magné  tique peut s'effectuer à une vitesse moyenne  de 0,5 à     5     C par seconde, la vitesse à laquelle       6n    donne la préférence étant de 1,5 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 ra  pide lorsque la teneur en aluminium est  moindre. Par exemple, lorsque les proportions  de nickel et d'aluminium sont toutes     deux    les  plus faibles, la     vitesse    de refroidissement est  de préférence égale à 2,25  C par seconde.

      La teneur en aluminium est, de préfé  rence,. inférieure à celle du nickel, ces teneurs  étant de préférence comme 7 et 11.  



  On peut notablement augmenter la force  coercitive et la valeur de     (BH)",,,,,    finalement  obtenues par un traitement thermique de       vieillissement    appliqué, avant qu'il ne reçoive  son aimantation finale, à l'alliage ayant subi  l'action d'un champ magnétique pendant son  refroidissement.  



  Ce traitement thermique de vieillissement  de l'alliage consiste à élever sa température à  une valeur de préférence supérieure à 450  C.  mais ne dépassant pas 700  C et à le main  tenir à. la température choisie pendant un  temps, pouvant varier entre 1 et 24 heures,  nécessaire à l'obtention de l'équilibre voulu  entre les propriétés magnétiques. Le temps  nécessaire diminue lorsque la température est  plus élevée. La vitesse de refroidissement à  partir .de la température de vieillissement n'a  pas d'importance, l'alliage peut, par exem  ple, être refroidi dans l'air calme.  



  L'amélioration des caractéristiques magné  tiques résultant du traitement de vieillisse  ment secondaire peut être obtenue dans les  mêmes conditions, que l'aimant soit ou non à  l'état aimanté pendant ce traitement. Il est  généralement plus commode de désaimanter  l'alliage avant de lui faire subir ce traite  ment.. Pour transformer l'alliage en aimant.  permanent après le traitement thermique de  vieillissement, on lui fait subir une seconde  fois l'action d'un champ magnétique dirigé       dans    le même sens que la première fois. Cette  opération est effectuée à la température am  biante et le champ n'a pas nécessairement la  même intensité que la première fois.  



  Suivant une forme d'exécution particu  lière de l'invention, donnée à titre d'exem  ple, on fait subir à un alliage se composant  de<B>52%</B> de fer, avec 7     %    d'aluminium, 11  de nickel,<B>25%</B> de cobalt, 3     %    de     cuivre    et       2/1v,    de titane un     refroidissement    à. partir de       1200     C     jusqu'à    600  C à une vitesse moyenne  de     2'     C par seconde dans un champ magné  tique de 2000 gauss ou davantage.

   En  essayant l'alliage, refroidi ensuite à la vitesse      voulue, on constate qu'il possède une réma  nence     d'environ    12,300, une valeur de       (BH)"",x        d'environ    2,4\?     X    106 et une force  coercitive d'environ 324.

   Après un traitement  thermique de vieillissement d'environ     2-1     heures à 550" C,     -uni    refroidissement dans  l'air calme à la température ambiante et  aimantation dans un champ de 750 gauss ou  davantage appliqué dans la même direction  que la première fois, on obtient, une réma  nence de 11,700, une valeur de     (BH)",a.,    d'en  viron 3,69     X   <B>106</B> et une force coercitive d'en  viron     5-1-1.     



  On remarquera     que    l'alliage destiné à  constituer l'aimant obtenu par le procédé dé  crit est particulièrement facile à aimanter,  une intensité de champ de 750 gauss seule  ment étant suffisante pour provoquer la sa  turation, 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 géné  ralement nécessaire pour les alliages connus  dont la force coercitive a une valeur analo  gue et dont. l'énergie magnétique     est    plus  faible.  



  Les alliages connus pour aimants perma  nents doivent généralement être soumis à une  intensité de champ égale à environ cinq fois  leur force coercitive pour les aimanter com  plètement, mais on constate que l'alliage dé  crit est complètement aimanté par une inten  sité de champ égale à. environ le double de sa  force coercitive.  



  L'alliage à l'état (le coulée est. extrême  ment dur et difficile à usiner. Si on désire  lui faire subir une opération d'usinage quel  conque, par exemple le percer ou le tarauder,  on peut lui faire subir un traitement. ther  mique connu destiné à améliorer ses proprié  tés     d'usinage.    Un tel     traitement,    efficace pour  améliorer les propriétés d'usinage d'un alliage  de     fer-nickel-aluniiniunt-euivre,    contenant 7  à<B>35%</B> de nickel, 5 à 20%     d'aluminum,    0,01  à 405,v de cuivre et au moins     30J    de fer,  consiste à amener l'alliage à une température  supérieure à 700" C et inférieure au point de  fusion clé l'alliage,

   puis à le refroidir en ré  glant la vitesse     moyenne        du    refroidissement,    clans l'intervalle compris entre la tempéra  ture clé transformation du fer alpha en fer  gamma et 500  C, à une valeur inférieure à  10" C par minute et de préférence comprise  entre 1 et 2" C par minute. Si on désire appli  quer ce traitement, à un aimant obtenu par le  procédé décrit, on chauffe l'alliage choisi à.  une température supérieure à 900  C et infé  rieure à son point de fusion et on le refroidit  à une vitesse ne dépassant pas environ 2" C  par     minute    jusqu'à une     température    de  500" C.

   On petit     ensuite    le laisser refroidir  plus     rapidement.    Ce traitement: a pour effet.  (le transformer l'alliage initial d'apparence  homogène en un alliage à deux phases beau  coup plus facile à usiner.     Après    usinage dans  les conditions voulues, on réchauffe l'alliage  et on lui fait subir l'action d'un champ ma  gnétique pendant qu'il se refroidit à partir  d'une température de 1200 à 1280" C jusqu'à  une température inférieure au point de Curie,  clé préférence jusqu'à 600  C,     ainsi        que    cela a  déjà. été décrit.

   Après ce     traitement    dans le  champ magnétique, l'alliage reprend son  homogénéité apparente et des caractéristiques  magnétiques     inchangées.     



  On constate que l'alliage décrit est plus  sensible     au    traitement thermique précité, des  tiné à améliorer des propriétés d'usinage,  que     certains,    sinon que tous les alliages pour  aimants du     type        niekel-aluniinium.     



  Les aimants obtenus par le procédé décrit       conviennent    particulièrement     aux    générateurs  et aux moteurs pour créer un champ d'un  type équivalent à celui qu'on     obtient    généra  lement actuellement à l'aide     d'électro-aimants,     étant donné que la densité du     flux    de régime  d'un tel aimant permanent est tout à fait ana  logue à celle de ces électro-aimants. Par con  séquent, on     petit.    remplacer ces derniers au  prix de modifications de construction minimes.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS: . Procédé clé fabrication d'un aimant, per manent anisotrope, caractérisé en ce qu'on fait. subir à un alliage à base de fer conte nant. de 5 à<B>10,0/,</B> d'aluminium, plus de 7/60'> mais moins de 12% de niekel et (le 16 à 30@ de cobalt l'action d'im champ magnétique pendant qu'il se refroidit à partir de 1200 à 1280<B>0</B> C jusqu'à 700 à 600 C. II. Aimant permanent anisotrope fabriqué par le procédé selon la revendication I. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'alliage contient aussi du cuivre jusqu'à 10 %. 2. Procédé -selon la revendication I, carac térisé en ce que l'alliage contient également du titane jusqu'à 5 %. 3. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'alliage contient à la fois du cuivre et du titane, la teneur totale de- ces deux éléments ne dépassant pas 10 %. 4.

   Procédé selon la revendication I, carae- térisé en ce que l'on introduit dans l'alliage -une partie au moins du cobalt, une partie au moins du cuivre et -une partie du fer sous la forme d'im alliage intermédiaire de fer-cobalt- cuivre obtenu pendant l'affinage d'un minerai de cuivre-cobalt. 5. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que le refroidissement s'effectue à une vitesse moyenne de 0,5 à. 5 C par se conde. 6. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que le refroidissement s'effectue à une vitesse moyenne de 1,5 à 3 C par se conde. 7.

   Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que la vitesse de refroidissement est choisie d'après la teneur en nickel et en aluminium, et est plus lente lorsque la pro portion de nickel est plus faible et plais ra pide lorsque la teneur en aluminium est moindre. 8. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que les teneurs en aluminium et en nickel sont comme 7 et 11. 9. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on fait subir à l'alliage un traitement thermique de vieillissement, après qu'il a subi l'action d'un champ magnétique pendant son refroidissement et avant son aimantation finale. 10.

   Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 9, caractérisé en ce que le traitement thermique de vieillissement con siste à chauffer l'alliage à une température supérieure à 450 C, mais ne dépassant pas 750 C et à le maintenir à cette température pendant 1 à 24 heures. 11. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 9, caractérisé en ce qu'après avoir subi le traitement thermique de vieillis sement, l'alliage subit une seconde fois l'action du champ magnétique, dans le même sens que la première fois. 12.

   Procédé selon la revendication I, ca ractérisé en ce qu'un alliage se composant de 52 jo de fer, 7 % d'aluminium, 11 % de nickel, 25-% de cobalt, 3 % de cuivre et 2 % de titane subit un refroidissement à partir de 1200 jusqu'à 600 C à une vitesse moyenne de 2" C par seconde dans un champ magnétique d'au moins 2000 gauss, puis un second refroidisse ment à une vitesse quelconque à volonté, un traitement thermique de vieillissement pen dant 24 heures à 550 C, puis un refroidisse ment dans l'air calme à la température ambiante et enfin -une aimantation dans un champ d'au moins 750 gauss dirigé dans le même sen que le champ appliqué la, première fois.