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"Procédé de fabrication d'aimants permanents anisotropes"
La présente invention se rapporte à la fabrication d'aimants permanents anisotropes par frittage d'alliages et elle a en particulier pour but d'améliorer les propriétés ma- gnétiques de ces produits frittés, C' est un fait bien connu que les alliages tels que ceux décrits dans le brevet anglais N 522.731 du et ayant la composition suivante :
EMI1.1
<tb> Co <SEP> 16 <SEP> à <SEP> 30 <SEP> %
<tb> Ni <SEP> 12 <SEP> à <SEP> 20 <SEP> % <SEP> ( <SEP> 7 <SEP> à <SEP> 20 <SEP> )
<tb>
<tb> Al <SEP> 6 <SEP> à <SEP> 11 <SEP> % <SEP> ( <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 11 <SEP> ) <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Cu <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 7%
<tb>
<tb> Ti <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 3,5%,
<tb>
qui présentent des propriétés magnétiques relativement normales à l'état isotrope :
Br,: 7300 à 9500, H : 640 à 348, BH maximum 1,82 à 1,22 x 106. présentent, après refroidissement, à vitesse déterminée, dans un champ magnétique un cycle d'hystérésis ayant un facteur de saturation anormalement élevé. Du point de vue de leur contexture, ces alliages ne diffèrent pas
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fondamentalement de l'alliage primitif aluminium nickel connu sous le nom de "Mishima Alni", car l'addition de cobalt, de cuivre ou occasionnellement de titane n'introduit pas dans le système de l'alliage de nouvelles considérations métallogra- phiques.
Ces éléments modifient toutefois la nature des phases métallographiques présentes et ont une profonde influence sur le degré d'hystérésis qu'il est possible d'atteindre et sur les conditions nécessaires au développement de l'hystérésis maximum. Ainsi, la présence de cobalt a pour conséquence une amélioration de la valeur de la rémanence, et le point de Curie de l'alliage s'élève également progressivement pour une teneur en cobalt croissant jusqu'à 30 %. En fait, ce phénomène explique la nécessité d'avoir des teneurs en cobalt particulièrement élevées dans les alliages pour aimants aniso- tropes de la série dite "Alnico".
Le cuivre a tendance à inten- sifier le développement de la force coercitive en engendrant une tension interne accrue, et il permet ainsi l'utilisation de vitesses de refroidissement plus réduites que celles nécessaires pour l'alliage Mishima primitif. Il représente par suite un élément d'addition essentiel dans le cas des alliages pour aimants anisotropes décrits plus haut;, car la vitesse de re- froidissement plus réduite permet d'obtenir une période d'acti- vité plus longue du champ magné tique appliqué et destiné à induire l'orientation et l'anisotropie. Malheureusement, l'accroissement de cette tension Interne peut devenir une source dangereuse de fractionnement ou de division si le cui- vre est utilisé sans discrimination.
Le titane, qui améliore également la force coercitive, ne présente pas la même tendance dangereuse à provoquer ce fractionnement. Il provoque l'appa- rition d'un grain plus fin dans la contexture des pièces moulées,
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même s'il n'est utilisé que dans une proportion de 0,5%, et il réduit la température de solution nécessaire.
L'obtention d'un grain plus fin provoque l'appari- tion d'un nombre de grains plus élevé par unité de volume, de façon évidente en raison de la formation d'un plus grand nombre de noyaux dans le métal lors de la solidification.
Par suite, cette solidification s'accompagne d'un degré réduit de ségrégation des éléments constitutifs à bas point de congé- lation à la surface des grains et, en conséquence, le degré de tension à la surface des grains résultant de cette contraction par précipitation est réduit. D'autre part, une nouvelle mise en solution des phases par traitement à haute température est un phénomène progressif, et des divergences importantes de la composition chimique de l'intérieur de grains particuliers vont rendre nécessaire l'application de températures relati- vement élevées en vue du traitement thermique. Les additions de titane, d'où résulte un grain plus fin et par suite une homogénéité chimique plus poussée, vont en conséquence per- mettre l'utilisation de températures de solution plus faibles.
Par suite, le titane est parfois utilisé pour remplacer une partie du cuivre dans les bains liquides des alliages dénommés "Ticonal, Alcomax ou Alnico 5" qui doivent être coulés à la forme des aimants lorsque la tendance accrue au fractionnement ou craquèlement des alliages à teneur élevée en cuivre condui- rait à l'obtention d'un nombre excessif de pièces défectueuses ou de rebut. Malheureusement, le titane présente une tendance marquée à diminuer la rémanence et par suite la valeur du pro- duit énergétique (BH max), de même qu'à provoquer une réduction du facteur de saturation de la courbe de démagnétisation.
Les alliages de coulée normaux ne renferment par
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suite d'une façon générale pas de titane, et le tableau 1 indique les propriétés magnétiques obtenues constamment avec des aimants de moulage du commerce obtenus à partir de bains de fusion sans titane.
TABLEAU 1.
EMI4.1
Nom Composition Br He ; BH max.
"Alnico 5" Al 8;'e Ni 14%, Go 24g 12500 550 4,5 x 106 Cu 5%, reste Fe "Ticonal" Ni 15.,:5, Co 84%, i 12700 610 ' 4,7 x 10 6 Al 8/"J, Ou 5%, reste Fe' "Alcomax II" Ni 11,8%, Co 24,5,eo . 12400 , 570 î 3 x 106 Al '7,8;ô, Cu 5e7
EMI4.2
<tb> , <SEP> reste <SEP> Fe
<tb>
Comme tous ces alliages sont très dura et ne peuvent être usi- nés autrement que par meulage et avec d'extrêmes difficultés, il est particulièrement intéressant de pouvoir développer une technique de frittage satisfaisante de ces alliages pour aimants anisotropes d'un potentiel énergétique et d'un facteur de satu- ration exceptionnellement élevés.
D'une façon fondamentale, la présence, dans tous ces alliages, de quanbités appréciables d'aluminium ayant une gran- de affinité pour l'oxygène.présente, une difficulté majeure dans la mise en oeuvre de procédés de la métallurgie des pou- dres. On a remédié à cette difficulté en utilisant, comme at- mosphère de four, de l'hydrogène spécialement purifié et par- faitement sec ou, d'une façon plus efficace et plus économique, en utilisant un agent protecteur d'enveloppement spécial dé- nommé en anglais "getter" (brevet anglais N 571.317 du et demande de brevet anglais N 34091/47 du ) lorsqu'il est possible d'utiliser dans le
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four de l'hydrogène commercialement pur.
Il est possible, par application de l'une de ces méthodes, de fabriquer des alliages pour aimants isotropes frittés présentant des pro- priétés magnétiques vraiment satisfaisantes.
Etant donné que le processus de formation de ces al- liages qu nternaires complexes à partir d'un mélange de poudre présente métallique/, pendant le frittage et le refroidissement, des réactions qui divergent de façon fondamentale de celles se produisant dans la solifification d'une masse fondue, on a pensé que l'addition de titane, qui produit un affinement du grain, aide au traitement thermique en vue d'une nouvelle so- lution des coulées et empêche pendant la solidification la sé- grégation des éléments constitutifs à bas point de fusion à la surface des grains des masses coulées, ne serait d'aucune utilité pour les aimants frittés et pourrait facilement avoir des effets nuisibles en provoquant une réduction de la rémanence,
qui a déjà tendance à être faible dans les aimants frittés du type dénommé "Alnicl". Il semblerait par suite que les alliages du tableau 1, qui ne renferment pas de titane et contiennent certains des alliages pour aimants disponibles les plus forts, conviendraient mieux à la fabrication par les procédés de la métallurgie des poudres. Toutefois, les essais d'application des mêmes techniques qui s'étaient révélées avoir des résultats satisfaisants pour la fabrication des alliages isotropes frittés, ont abouti à des résultats assez médiocres.
Le frittage dans une atmosphère d'hydrogène très pur n'a pas eu de conséquence notable sur les propriétés magnétiques des alliages frittés, et l'on n'est parvenu à des caractéristiques magnétiques se rapprochant de celles des alliages de coulée que très rarement et d'une façon.inexplicable. L'utilisation d'un agent d'enve-
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loppement protecteur ou getter (brevet anglais N 571317 et demande de brevet N 34091/47) a eu pour conséquence l'obten- tion de propriétés magnétiques meilleures, mais le degré de constance n'était pas entièrement satisfaisant.
C'est un fait bien connu que les pellicules d'oxyde intergranulaires sont souvent l'origine de difficultés dans les produits de la métallurgie des poudres. Tandis que des recherches ont permis de déterminer que l'utilisation d'hy- drure de titane avait un effet marqué dans l'obtention d'un produit supérieur et beaucoup plus uniforme, il s'est égale- ment évéré que l'on pouvait parvenir au même résultat par l'addition aux poudres mélangées de petites quantités de ti- tane métallique. Par suite, les améliorations ne sont pas dues à l'élimination des pellicules d'oxyde par l'hydrogène déga- gé par l'hydrure, mais à l'action du titane, qui fixe les impu- retés telles que le carbone et l'azote, qui auraient sans cela un effet nuisible sur l'alliage pour aimant.
On peut ajouter le titane sous la forme d'hydrure, de métal, d'un alliage tel que les alliages Ni-Ti, Co-Ti, ou Ni-Ti-Al, Ti-Al, etc. tant que le véhicule se présente lui-même sous un état de grande pureté et n'est pas contaminé par des impuretés non métalli- ques. La quantité de titane ajoutée à. la poudre s'est avérée excessivement critique. Il est essentiel d'ajouter une faible quantité déterminée de titane, car autrement aucun résultat uniforme et satisfaisant ne peut être garanti, mais on doit prendre grand soin de ne pas ajouter trop de titane, car un excès de titane a un effet nuisible très marqué sur les carac- téristiques du produit.
Le procédé de fabrication d'aimants permanents aniso- tropes en alliages frittés suivant l'invention est caractérisé
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en ce qu'on ajoute au mélange devant être soumis au frittage une quantité de titane allant de 0,1 à 25 en poids. On préfère procéder à une addition comprise dans une gamme allant de 0,15 à 0,7% car, au delà de cette valeur, les propriétés magnétiques du produit fritté peuvent commencer à dégénérer.
Ce procédé est applicable dans le cas de l'utilisation d'une atmosphère de four purifiée ou d'une atmosphère impure en utilisant un agent d'enveloppement protecteur spécial (bre- vet anglais N 531317 du et demande de brevet anglais N 34091/47 du) comme indiqué plus haut. Il constitue dans chaque cas une précaution de sécurité supplémentaire en fixant toutes les impuretés qui pourraient atteindre le produit fritté. Il fixe en outre toutes les im- puretés qui pourraient déjà être présentes dans la masse de poudres pressées.
On comprendra que l'on peut bien entendu utiliser en des quantités équivalentes d'autres éléments présentant des pro- priétés de fixation analogues, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. On peut ainsi citer: la niobium, le vanadium, le cérium, le bore, le zirconium, le tantale et les métaux des terres rares. Toutefois, le titane con,stitue l'élément préféré et c'est la raison pour laquelle on a plus spécialement insisté sur son utilisation. Ces éléments de fixation peuvent être uti- lisés séparément ou en combinaison les uns avec les autres.
L'élément additionnel peut être ajouté sous la forme d'un hydrure, de métal, d'alliage binaire, par exemple Ni-Ti, Co-Ti, d'alliage ternaire, par exemple Ni-Ti-Al, Co-Ti-Al, Cu-Ti-Al, ou de tout autre alliage complexe renfermant un ou plusieurs des éléments constitutifs de l'alliage magnétique utilisé.
On a effectué une série d'essais pour déterminer l'effet
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des additions de titane au mélange de poudres métalliques utilisé dans la fabrication d'aimants anisotropes frittés du type décrit au tableau 1. On ajoute le titane en des quantités di- verses, allant jusqu'à 2,5% en poids. On a représenté dans le tableau 2 ci-après quelques-uns des résultats obtenus au cours de ces essais.
TABLEAU 2.
EMI8.1
<tb>
) <SEP> Sans <SEP> titane, <SEP> mais
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> avec <SEP> utilisation <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> getter <SEP> H2 <SEP> pur <SEP> et
<tb>
EMI8.2
Ti 1 0,55 0,9 à 1z02- 1 9à 2 2.5 Ti-Al anhydre Br l0700 a 1 9900 à . 9000 à 8800 à 103.00à 9500 à 11200 1 ' 10500 , 9500 9200 11500 11300 : : 540 à 560 580 gaz 590 460 400 lIe '540 à ; 560 à 580 à 590 à 460 à 400 à
EMI8.3
<tb> 550 <SEP> 580 <SEP> 600 <SEP> 630 <SEP> 500 <SEP> 480
<tb>
EMI8.4
BH max 5e5 'Oa 3,8 li2 3.,a 2,8à6,Q 255à6,r152,2 6,3Oi 1,8à26': .X "6 10 x 10 6 îx ! 106 x z x z x z
EMI8.5
<tb> Facteur <SEP> 0,66 <SEP> 0,56 <SEP> 0,52 <SEP> 0,48
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> satu-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ration <SEP> ' <SEP>
<tb>
On peut résumer ces résultats comme suit :
Afin de produire des aimants anisotropes frittés présentant des propriétés magnétiques uniformes, il est essen- tiel d'ajouter le titane ou le produit analogue au mélange de poudres métalliques. Afin d'obtenir l'hystérésis et le facteur de saturation de la courbe de magnétisation optima, on doit maintenir étroitement la quantité ajoutée entre 0,15 et 0,7%.
On peut tolérer des additions allant jusqu'à 1%, mais aux dé- pens d'une diminution de la rémanence et de la valeur énergéti- que du produit. Au delà de 1,5 %, la rémanence décroît jusqu'à une valeur telle que les valeurs énergétiques du produit sont
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nettement réduites. En même temps, le cycle de traitement thermique de ces alliages devient moins critique pour des te- neurs en titane croissant au delà de 0,7%, les températures de solution peuvent être réduites, et des temps de recuit nécessai- res sont beaucoup plus courts.
Ainsi, un alliage à 7,8% de Al,
11,8% de Ni, 24,5% de Co, 35 de Cu, et le reste de Fe, renfer- mant seulement 0,5% de titane, nécessite pour un recuit complet
48 heures à 590 C; plus 48 heures à 550 C. Le même alliage, avec 1% de titane, ne nécessite que 24 heures à la seconde tempé- rature, tandis qu'avec 2% de titane, 36 heures à 590 C sont en- tièrement suffisants pour atteindre la valeur limite de l'énergie magnétique de l'alliage.
Ainsi, tandis que des additions de ti- tane supérieures à 0,7% commencent à agir sur les aimants frittés avec un effet analogue à celui rencontré pour les alliages de coulée, des quantités inférieures à 0,7% ont simplement pour conséquence une uniformité poussée des caractéristiques magné- tiques, sans diminuer le moins du monde les propriétés. Au con- traire, ces additions permettent d'obtenir d'une manière uniforme l'hystérésis optimum. A l'encontre du cas d'une matière de cou- lée, ces faibles additions inférieures à 0,7% de titane au mélan- ge de poudres métalliques ne pénètrent pas dans l'une ou l'autre des phases métallographiques présentes pour provoquer un grain plus fin, mais remplissent un rôle bien différent.
L'effet utile de ces faibles additions est presque certainement dû à la fixation des quantités réduites d'azote et de carbone qui sont inévitable- ment présentes à un degré variable dans les poudres métalliques brutes mais qui empêchent tout alliage avec le fer présent, et par suite toute uniformité des résultats. Il est exact que le titane va fixer le carbone et provoquer ainsi sa stabilisation dans un alliage de coulée, mais cette propriété est dans ce cas
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une considération secondaire, largement dépassée par l'accrois- sement de la face coercitive et l'affinement du grain de l'al- liage de coulée.
En fait, la majorité des produits de coulées pour aimants anisotropesdu commerce ne renferment pas de titane, qui par suite ne peut pas être considéré comme une addition es- sentielle pour fournir avec uniformité un degré élevé d'hys- térésis dans l'alliage de coulée. L'addition d'une quantité étroitement déterminée de titane, ou corps analogue, aux allia- ges frittés est toutefois d'une importance primordiale. Dans le cas d'aimants permanents frittés, il est impossible de ga- rantir des résultats satisfaisants sans cette addition au mélan- ge de poudr es .
Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, on peut apporter des modifications au mode de mise en oeuvre qui vient d'être décrit.
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'aimants permanents aniso- tropes à partir d'alliages frittés, consistant à ajouter au mé- lange de frittage de 0,1 à 2% en poids de titane.
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"Manufacturing process for anisotropic permanent magnets"
The present invention relates to the manufacture of anisotropic permanent magnets by sintering of alloys and its object in particular is to improve the magnetic properties of these sintered products. It is a well known fact that alloys such as those described in British Patent No. 522,731 of and having the following composition:
EMI1.1
<tb> Co <SEP> 16 <SEP> to <SEP> 30 <SEP>%
<tb> Ni <SEP> 12 <SEP> to <SEP> 20 <SEP>% <SEP> (<SEP> 7 <SEP> to <SEP> 20 <SEP>)
<tb>
<tb> Al <SEP> 6 <SEP> to <SEP> 11 <SEP>% <SEP> (<SEP> 5 <SEP> to <SEP> 11 <SEP>) <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Cu <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 7%
<tb>
<tb> Ti <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 3.5%,
<tb>
which exhibit relatively normal magnetic properties in the isotropic state:
Br: 7300 to 9500, H: 640 to 348, BH maximum 1.82 to 1.22 x 106. exhibit, after cooling, at a determined speed, in a magnetic field a hysteresis cycle with an abnormally high saturation factor . From the point of view of their texture, these alloys do not differ
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basically the primitive aluminum nickel alloy known as "Mishima Alni", since the addition of cobalt, copper or occasionally titanium does not introduce new metallographic considerations into the alloy system.
However, these elements modify the nature of the metallographic phases present and have a profound influence on the degree of hysteresis that can be achieved and on the conditions necessary for the development of the maximum hysteresis. Thus, the presence of cobalt results in an improvement in the value of the remanence, and the Curie point of the alloy also gradually rises for a cobalt content increasing up to 30%. In fact, this phenomenon explains the need to have particularly high cobalt contents in the alloys for anisotropic magnets of the so-called “Alnico” series.
Copper tends to intensify the development of the coercive force by generating increased internal tension, and thus allows the use of cooling rates slower than those required for the early Mishima alloy. It therefore represents an essential addition element in the case of the alloys for anisotropic magnets described above ;, since the slower cooling rate allows a longer period of activity of the applied magnetic field to be obtained. and intended to induce orientation and anisotropy. Unfortunately, the increase in this internal tension can become a dangerous source of splitting or splitting if the copper is used indiscriminately.
Titanium, which also improves coercive force, does not exhibit the same dangerous tendency to cause this splitting. It causes the appearance of a finer grain in the texture of the molded parts,
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even if it is only used in a proportion of 0.5%, and it reduces the necessary solution temperature.
The production of a finer grain causes the appearance of a higher number of grains per unit volume, evidently due to the formation of a greater number of nuclei in the metal during the solidification.
As a result, this solidification is accompanied by a reduced degree of segregation of the low freezing point constituents at the grain surface and, consequently, the degree of grain surface tension resulting from this precipitation contraction. is reduced. On the other hand, a new dissolution of the phases by treatment at high temperature is a progressive phenomenon, and significant divergences in the chemical composition of the interior of particular grains will make it necessary to apply relatively high temperatures in view of heat treatment. The additions of titanium, resulting in a finer grain and hence greater chemical homogeneity, will therefore allow the use of lower solution temperatures.
As a result, titanium is sometimes used to replace part of the copper in the liquid baths of alloys called "Ticonal, Alcomax or Alnico 5" which must be cast in the form of magnets when the increased tendency to split or crack the alloys with high content. high in copper would lead to an excessive number of defective or scrap parts. Unfortunately, titanium exhibits a marked tendency to decrease the remanence and consequently the value of the energy product (BH max), as well as to cause a reduction in the saturation factor of the demagnetization curve.
Normal casting alloys do not contain
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continued generally no titanium, and Table 1 shows the magnetic properties consistently obtained with commercial casting magnets obtained from molten baths without titanium.
TABLE 1.
EMI4.1
Name Composition Br He; BH max.
"Alnico 5" Al 8; 'e Ni 14%, Go 24g 12500 550 4.5 x 106 Cu 5%, remainder Fe "Ticonal" Ni 15.,: 5, Co 84%, i 12700 610' 4.7 x 10 6 Al 8 / "J, Or 5%, remainder Fe '" Alcomax II "Ni 11.8%, Co 24.5, eo. 12400, 570 î 3 x 106 Al' 7.8; ô, Cu 5e7
EMI4.2
<tb>, <SEP> remains <SEP> Fe
<tb>
As all these alloys are very durable and cannot be machined other than by grinding and with extreme difficulty, it is particularly interesting to be able to develop a satisfactory sintering technique of these alloys for anisotropic magnets with an energy potential and 'an exceptionally high saturation factor.
Fundamentally, the presence, in all these alloys, of appreciable quantities of aluminum having a high affinity for oxygen, presents a major difficulty in the implementation of powder metallurgy processes. . This difficulty has been overcome by using, as the furnace atmosphere, specially purified and perfectly dry hydrogen or, more effectively and economically, by using a special protective enveloping agent. named in English "getter" (English patent N 571.317 of and English patent application N 34091/47 of) when it is possible to use in the
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furnace of commercially pure hydrogen.
It is possible, by application of one of these methods, to produce alloys for sintered isotropic magnets exhibiting truly satisfactory magnetic properties.
Since the process of forming these complex qu nternary alloys from a mixture of metallic powder presents, during sintering and cooling, reactions which differ fundamentally from those occurring in the solidification of molten mass, it has been thought that the addition of titanium, which produces grain refinement, assists in heat treatment for a new solution of the castings and prevents during solidification the segregation of the constituent elements at low levels. melting point at the surface of the grains of the cast masses, would be of no use to sintered magnets and could easily have deleterious effects by causing a reduction in remanence,
which already tends to be weak in sintered magnets of the type referred to as "Alnicl". It would therefore appear that the alloys in Table 1, which do not contain titanium and contain some of the strongest magnet alloys available, would be more suitable for fabrication by powder metallurgy processes. However, the tests of application of the same techniques which had been shown to have satisfactory results for the manufacture of sintered isotropic alloys, resulted in rather poor results.
Sintering in an atmosphere of very pure hydrogen has not had any appreciable effect on the magnetic properties of sintered alloys, and magnetic characteristics approaching those of casting alloys have only very rarely been achieved and in an inexplicable way. The use of an environmental agent
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Protective or getter development (UK Patent No. 571317 and Patent Application No. 34091/47) resulted in better magnetic properties, but the degree of consistency was not entirely satisfactory.
It is a well-known fact that intergranular oxide films are often the cause of difficulties in powder metallurgical products. While research has determined that the use of titanium hydride has a marked effect in obtaining a superior and much more uniform product, it has also been found that one can the same result is achieved by adding small amounts of metallic titanium to the mixed powders. Consequently, the improvements are not due to the elimination of the oxide films by the hydrogen given off by the hydride, but to the action of titanium, which fixes the impurities such as carbon and water. nitrogen, which would otherwise have a deleterious effect on the magnet alloy.
Titanium can be added in the form of a hydride, a metal, an alloy such as the alloys Ni-Ti, Co-Ti, or Ni-Ti-Al, Ti-Al, etc. as long as the vehicle is itself in a state of high purity and is not contaminated with non-metallic impurities. The amount of titanium added to. the powder was found to be excessively critical. It is essential to add a small determined amount of titanium, because otherwise no uniform and satisfactory result can be guaranteed, but great care must be taken not to add too much titanium, as an excess of titanium has a very marked detrimental effect. on the characteristics of the product.
The method of manufacturing anisotropic permanent magnets in sintered alloys according to the invention is characterized
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in that an amount of titanium ranging from 0.1 to 25 by weight is added to the mixture to be subjected to sintering. It is preferred to carry out an addition within a range of 0.15 to 0.7% because, beyond this value, the magnetic properties of the sintered product may begin to degenerate.
This method is applicable in the case of using a purified furnace atmosphere or an impure atmosphere using a special protective enveloping agent (UK patent No. 531317 of and UK patent application No. 34091/47 du) as indicated above. It constitutes in each case an additional safety precaution by fixing all the impurities which could reach the sintered product. It also fixes any impurities which might already be present in the mass of pressed powders.
It will of course be understood that it is of course possible to use in equivalent amounts other elements having similar fixing properties, without thereby departing from the scope of the invention. Mention may thus be made of: niobium, vanadium, cerium, boron, zirconium, tantalum and rare earth metals. However, titanium is the preferred element and this is the reason why more special emphasis has been placed on its use. These fasteners can be used separately or in combination with each other.
The additional element can be added in the form of a hydride, metal, binary alloy eg Ni-Ti, Co-Ti, ternary alloy eg Ni-Ti-Al, Co-Ti Al, Cu-Ti-Al, or any other complex alloy containing one or more of the constituent elements of the magnetic alloy used.
A series of tests were performed to determine the effect
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additions of titanium to the mixture of metal powders used in the manufacture of sintered anisotropic magnets of the type described in Table 1. The titanium is added in varying amounts, up to 2.5% by weight. Some of the results obtained during these tests are shown in Table 2 below.
TABLE 2.
EMI8.1
<tb>
) <SEP> Without <SEP> titanium, <SEP> but
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> with <SEP> use <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> getter <SEP> H2 <SEP> pure <SEP> and
<tb>
EMI8.2
Ti 1 0.55 0.9 to 1z02-1 9 to 2 2.5 Anhydrous Ti-Al Br 10700 to 199900 to. 9000 to 8800 to 103.00 to 9500 to 11200 1 '10500, 9500 9200 11500 11300:: 540 to 560 580 gas 590 460 400 lIe' 540 to; 560 to 580 to 590 to 460 to 400 to
EMI8.3
<tb> 550 <SEP> 580 <SEP> 600 <SEP> 630 <SEP> 500 <SEP> 480
<tb>
EMI8.4
BH max 5e5 'Oa 3.8 li2 3., a 2.8 to 6, Q 255 to 6, r152.2 6.3Oi 1.8 to 26': .X "6 10 x 10 6 îx! 106 x z x z x z
EMI8.5
<tb> Factor <SEP> 0.66 <SEP> 0.56 <SEP> 0.52 <SEP> 0.48
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> satu-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ration <SEP> '<SEP>
<tb>
We can summarize these results as follows:
In order to produce sintered anisotropic magnets exhibiting uniform magnetic properties, it is essential to add the titanium or the like to the mixture of metal powders. In order to obtain the hysteresis and the saturation factor of the optimum magnetization curve, the amount added must be kept tightly between 0.15 and 0.7%.
Additions of up to 1% can be tolerated, but at the expense of a decrease in the persistence and energy value of the product. Beyond 1.5%, the remanence decreases to a value such that the energy values of the product are
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significantly reduced. At the same time, the heat treatment cycle of these alloys becomes less critical for titanium contents increasing above 0.7%, solution temperatures can be reduced, and required annealing times are much longer. short.
Thus, an alloy containing 7.8% Al,
11.8% Ni, 24.5% Co, 35 Cu, and the remainder of Fe, containing only 0.5% titanium, required for complete annealing
48 hours at 590 C; plus 48 hours at 550 C. The same alloy, with 1% titanium, only requires 24 hours at the second temperature, while with 2% titanium, 36 hours at 590 C are fully sufficient to achieve the limit value of the magnetic energy of the alloy.
Thus, while titanium additions greater than 0.7% begin to act on sintered magnets with an effect analogous to that seen for casting alloys, amounts less than 0.7% simply result in uniformity. increase in magnetic characteristics, without reducing the properties in the slightest. On the contrary, these additions make it possible to obtain the optimum hysteresis in a uniform manner. Unlike the case of a casting material, these small additions of less than 0.7% of titanium to the mixture of metal powders do not penetrate into either of the metallographic phases present to cause finer grain, but fulfill a very different role.
The useful effect of these small additions is almost certainly due to the fixation of the reduced amounts of nitrogen and carbon which are inevitably present to varying degrees in crude metal powders but which prevent alloying with the iron present, and hence any uniformity of results. It is correct that the titanium will fix the carbon and thus cause its stabilization in a casting alloy, but this property is in this case
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a secondary consideration, largely overtaken by the increase in the coercive face and the refinement of the grain of the casting alloy.
In fact, the majority of commercial anisotropic magnet castings do not contain titanium, which therefore cannot be regarded as an essential addition to uniformly provide a high degree of hysteresis in the alloy. casting. Of prime importance, however, is the addition of a narrowly determined amount of titanium, or the like, to the sintered alloys. In the case of sintered permanent magnets, satisfactory results cannot be guaranteed without this addition to the powder mixture.
It goes without saying that, without departing from the scope of the invention, it is possible to make modifications to the mode of implementation which has just been described.
CLAIMS
1. A method of making anisotropic permanent magnets from sintered alloys, comprising adding 0.1 to 2% by weight of titanium to the sintering mixture.