Procédé de fabrication de poudre de fer. La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de poudre de fer, uti lisable notamment pour l'obtention de noyaux magnétiques présentant à la fois une haute perméabilité et. des faibles pertes dues aux courants de Foucault.
La poudre de fer obtenue conformément à l'invention est particulièrement appropriée pour la fabrication de noyaux ayant des per méabilités ,cc de plus de 50 sans présenter les pertes par courants de Foucault qui étaient jusqu'ici inévitables.
Les noyaux électromagnétiques fabriqués à base de fer en poudre ont déjà été préconisés pour la fabrication d'une grande variété de bobines. Le but habituel des noyaux connus jusqu'ici a été, soit d'assurer simplement une grande valeur de Q, soit d'obtenir un con trôle de l'inductance, soit encore un contrôle de ces deux facteurs.
Avec les progrès cons tants dans l'équipement des appareils de com munication, par exemple dans les antennes de direction, il .est devenu nécessaire d'avoir des noyaux électromagnétiques susceptibles de produire un flux magnétique élevé, ce qui si gnifie que les noyaux doivent avoir une haute perméabilité magnétique et de faibles pertes.
La perméabilité la phis élevée obtenue jus qu'ici avec des noyaux fabriqués avec les pou dres magnétiques connues à ce jour, est infé rieure à 40, et varie habituellement de 10 à 30. Récemment, par exemple, T. Oddie, dans un rapport sur Les mesures magnétiques des poudres ferreuses (Journal Seientific Instru ments, Londres, page 154, septembre 194J), . décrit une variante de noyaux radio, dans les quels la perméabilité varie de 1,37 à 30,1.
Il est, connu de soumettre des poudres mé talliques obtenues par thermo-décomposition du fer carbonyle à. un traitement thermique dans une atmosphère de gaz réducteur, trai tement exécuté en une ou plusieurs phases et à des températures de 500 C ou supérieures, afin d'améliorer la perméabilité de la poudre, avant d'en confectionner des noyaux. Un tel traitement entraîne cependant à un certain degré la destruction (le la forme originale des particules de poudre de fer, par aggloméra tion de celles-ci en grosses particules.
Ces grosses particules ne peuvent plis être trans formées en particules sphériques de la gran deur des particules originales et les noyaux (,réparés à partir de poudres ainsi fabriquées, s'ils possèdent une perméabilité élevée, pré sentent également des pertes considérables par courants de Foucault.
Ainsi, malgré tous les-expédients proposés emploi (le matières liantes isolantes, agglo mération sorts de très hautes pressions, feuil letage chu noyau), il n'a pas encore été possible de fabriquer des noyaux combinant les carac téristiques de haute perméabilité et de faibles pertes par eonrants de Foucault.
La présente invention a pour but de four nir une poudre de fer permettant de réaliser des noyaux présentant cet ensemble de carac- téristiques, par exemple des perméabilités ma gnétiques de 40 à 72 avec des coefficients de pertes par courants de Foucault de 0,6 à 7,0 X 10-7 ohms par henry et cycles par se conde carré seulement.
La poudre: de fer en question est obtenue, selon l'invention, en effectuant la décarbu- ration d'une poudre de fer produite par ther- mo-déeomposition de fer carbonyle et dont les particules sont sensiblement de forme sphéri que et ont un diamètre moyen inférieur à 12 microns, par traitement de ladite poudre de fer avec un gaz réducteur à une température non supérieure à 430 C, afin d'éviter une agglomération notable des particules et pour maintenir leur forme et dimensions originales, ce traitement.
étant poursuivi jusqu'à ce que la teneur en carbone de ladite poudre soit réduite à une valeur n'excédant pas 0,029 4/o.
Pour la préparation de noyaux, la poudre de fer obtenue conformément à l'invention peut être agglomérée de toute manière con venable au moyen d'une matière isolante et liante appropriée et ensuite compressée en blocs ayant des perméabilités magnétiques initiales allant jusqu'à 72, avec des pertes par courants de Foucault relativement faibles. La densité de tels blocs va jusqu'à 7,5.
L'invention peut être réalisée de la façon suivante De la poudre de fer obtenue par thermo- décomposition de fer carbonyle et constituée de particules sensiblement sphériques dont le diamètre moyen varie entre 6 et 10 microns et la teneur en carbone entre 0,5 et 1,2 % est .soumise à l'action de gaz réducteurs,
à une température de 380 à 430 C pendant 7 à 12 heures, selon la température et la concentra tion des gaz réducteurs.
Comme gaz réducteur, il est préférable d'employer de hydrogène, mais l'on peut employer également tout autre gaz réducteur convenable, tel que l'ammoniaque. La quan tité de gaz réducteur à employer doit être au moins celle requise pour réduire la teneur en carbone à une valeur inférieure à 0,029 /o, mais on préfère utiliser un excès de gaz, par exemple un excès d'hydrogène d'environ 100-200 %.
Après traitement avec le gaz réducteur, la poudre de fer peut, être soumise à. un broyage, afin de détruire toute agglomération de parti cules qui aurait pu, malgré tout, se produire. Cette opération est faite, de préférence, dans un broyeur à boulets et est effectuée aussi lé gèrement que possible, afin de conserver la forme sphérique originale et la faible dimen sion des particules et. éviter leur congloméra- tion par les chocs.
On peut employer toute matière convena ble comme isolant et liant lors de la fabriea- tion de noyaux à l'aide de la. poudre de fer ainsi obtenue. La. quantité de cette matière isolante et liante peut être variable, mais on a constaté qu'il était particulièrement avanta geux, lorsqu'on désire obtenir une forte per méabilité avec une pression de moulage rela tivement basse, d'en utiliser une quantité rela- tivement faible,
de l'ordre de 0,5 % en poids. Par exemple, un noyau ayant. une perméabi lité de 55, Lin coefficient, de pertes par cou rants de Foucault de<B>0,7ô</B> X 10-7 ohms par henry et cycle par seconde carré et une densité de 7,35, peut être facilement ob tenu -en employant comme matière isolante et liante environ 0,5<B>%</B> d'urée-formaldéhyde et une pression de moulage de 11.951 l@gicm=. On a.
rarement pu obtenir jusqu'ici des densités dépassant 7 pour les noyaux en poudre de fer et les noyaux qui furent obtenus avec de telles densités étaient earactérisés par de fortes pertes dues aux courants de Foucault.
L'exemple suivant se réfère à une exécu tion du procédé selon l'invention. Exemple.: De la poudre de fer obtenue par thermo- décomposition du pentaearbonyle de fer est réduite par l'hydrogène à. une température de 425 C durant. 7 heures. La poudre de fer ré duite est ensuite passée dans un broyeur à boulets, afin de détruire tout conglomérat éventuel de particules.
Le broyage est effec tué de telle manière que la. forme sphérique originale et la dimension des particules indiv i- quelles n'en soient pas affectées. Cela peut être, obtenu en effectuant ce broyage par opération fractionnée, soit en retirant à de fréquents intervalles des particules du broyeur, afin de prévenir l'altération de leur forme ou leur eonglomération pair chocs.
Le fer pulvérulent obtenu a une teneur en carbone clé 1,2 partie pour 10000 ou
EMI0003.0007
Coefficient <SEP> de <SEP> pertes <SEP> Diamètre
<tb> dues <SEP> aux <SEP> courants <SEP> de <SEP> particules <SEP> de <SEP> Teneur <SEP> en <SEP> Pression <SEP> de
<tb> Noyaux <SEP> Perméabilité <SEP> Densité <SEP> carbone <SEP> moulage
<tb> de <SEP> Foucault <SEP> poids <SEP> moyen,
<tb> hg/cm2
<tb> ohm/henry.cycles/sec.2 <SEP> microns
<tb> A <SEP> i <SEP> 0 <SEP> 7,0 <SEP> X <SEP> 10-7 <SEP> 10 <SEP> 7,42 <SEP> 0,012 <SEP> 11,951
<tb> B <SEP> 55 <SEP> 0,73 <SEP> X <SEP> 10-7 <SEP> 10 <SEP> 7,35 <SEP> 0,012 <SEP> 11,951
<tb> C.
<SEP> 40 <SEP> 0,66 <SEP> X <SEP> <B>10--7</B> <SEP> 10 <SEP> 6,83 <SEP> 0,012 <SEP> 7,030
<tb> D <SEP> 39 <SEP> 1,0 <SEP> X <SEP> 10-7 <SEP> 20 <SEP> 6,40 <SEP> 0,0? <SEP> 7,030
<tb> E <SEP> 42 <SEP> 1,69 <SEP> X <SEP> 10-7 <SEP> 13 <SEP> 6,90 <SEP> 0,005 <SEP> 11,951
<tb> F' <SEP> <B>16,5</B> <SEP> 0,08 <SEP> X <SEP> 10-7 <SEP> 8 <SEP> 5,24 <SEP> 0,73 <SEP> 8,436 lies noyaux A, B et C ont été préparés à partir de la poudre de fer obtenue par le pré sent procédé. Le noyau D a été préparé à l'aide d'une poudre obtenue à partir de fer carbonyle et dont la teneur en carbone est.
de 0,02 /o et le diamètre clés particules 20 mi crons. Les particules de cette poudre sont dans une large mesure agglomérées en masses de particules sphériques. Le noyau E a été préparé à l'aide clé la meilleure qualité de pou dre de fer obtenue par la réduction à l'hydro- g(@ne des ozvdes de fer. Le noyau Fa. .été préparé à l'aide de la poudre de fer non réduite le plus géiiéi-alemeiit employée, provenant de la décomposition thermique du fer carbonyle.
Il ressort. de ce tableau qu'aucune des pou dres (le fer connues indiquées ne permet d'ob tenir des noyaux présentant. à la fois une faute perméabilité et de faibles pertes. Les noyaux fabriqués avec la poudre obtenue se lon l'invention manifestent leurs plus grands avantages et ont, leur meilleur rendement, spécialement lorsqu'ils sont du type à forte densité. Ainsi, les noyaux <B>),</B> et B soumis à une pression de 11.951 hg/cm2 ont une per méabilité extrêmement haute, une forte den sité et. de faibles pertes par courants de Fou cault.
Cela est en contradiction avec la cons- 0,012 % et consiste substantiellement en par- ticules ayant un diamètre d'environ 10 mi crons.
Le tableau suivant donne les caractéristi ques de noyaux préparés avec la poudre de fer obtenue conformément à l'invention et celles de noyaux préparés avec des poudres de fer connues. tatation fait jusqu'à présent qu'une forte den sité est toujours accompagnée de fortes pertes correspondantes par courants de Foucault. Le noyau C, soumis à une pression moins élevée, manifeste des pertes par courants de Fou cault plus faibles que les noyaux A et B avec, encore, une perméabilité de 40.
Les noyaux connus D et E, bien qu'ayant une perméabi lité similaire au noyau C et une densité iden tique, présentent des pertes considérablement plus grandes dues aux courants de Foucault; le noyau F, bien que soumis à une pression de 8436 lig/cm@ a une perméabilité extrêmement basse et une faible densité.