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MATIERES MAGNETIQUES MOULABLES PERFECTIONNEES ET LEUR PROCEDE
DE FABRICATION.
La présente invention concerne les matières magnétiques moulables et leur procédé de fabrication. Elle vise en particulier des compositions ou des alliages magnétiques friables moulables, et plus spécialement des compositions magnétiques du type alnico.
On connait divers alliages métalliques 'durs. Par exemple;,' les alliages magnétiques alnico comportent essentiellement de l'aluminium, du nickel et du cobaltavec du fer comme matériau de base. Comme la' plupart des alliages magnétiques permanents,les alliages magnétiques alnico sont excessivement dursde telle sorte que le façonnement à la forge, ouà la presse, du métal coulé est très difficile. C'est la raison pour laquelle la plupart des aimants alnico sont aujourd'hui fabriqués par frittage.
Toute- fois., en raison du retrait inhérent au frittage, ce procédé ne donne pas en- tièrement satisfaction lorsqu'on désire obtenir un produit fini de dimensions précises.,
On a déjà proposé également de fabriquer des aimants permanents en moulant un mélange de matière magnétique finement divisée;, avec un liant résineux tel qu'une résine phénolique., Bien que de tels produits soient ac- ceptables pour beaucoup d'applications, il arrive qu'elle ne conviennent pas à certaines conditions d'emploi, c'est le cas par exemple lorsque les aimants doivent être soumis à des températures élevéesµ le liant plastique s'est alors révélé sensible au vieillissement:
, entraînant souvent des déformations permanentes Les matériaux magnétiques à liant résineux ne conviennent donc., en général, pas aux applications qui :requièrent la conservation de dimen- sions précises, même dans des conditions de température assez élevées.
La présente invention-est basée sur la découverte que l'on peut fabriquer des compositions magnétiques alnico moulables, susceptibles d'être moulées à des dimensions précises et conservant indéfiniment ces dimensions aux températures normales de fonctionnement}, en utilisant comme liant entre
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les particules magnétiques, un métal ou un alliage à bas point de fusion, ce point de fusion étant inférieur à 450 C.
Les compositions moulables conformes à l'invention sont préparées en introduisant un alliage magnétique finement divisé., comme l'alnico., et un métal ou un alliage à bas point de fusion, finement divisé., dans une com- position (flux) comportant du chlorure de zinc; le mélange est constamment agité et on le chauffe jusqu'à une température un peu supérieure au point de fusion du métal ou de l'alliage à bas point de fusion.
Pendant ce traitement, les particules d'alnico se recouvrent d' une mince couche du métal ou de l'alliage à bas point de fusion. Cette cou- che n'est pas seulement constituée par le métal servant de liant, mais elle contient aussi des composés métalliques formés de celui-ci et d'un ou plusieurs des constituants de l'alnico, probablement le fer. Ces composés procurent une force de cohésion très élevée, comme on peut s'en convaincre en essayant de séparer l'une de l'autre, deux particules d'alnico ainsi recouvertes: En général,, les cristaux d'alnico se brisent avant que le recouvrement métal- lique ne se rompe.
Après avoir lavé la poudre d'alnico muni de son revêtement, et séché le produit lavé, on peut placer ce dernier dans un moule chauffé à une température légèrement avoisinante du point de fusion du métal ou de l'allia ge à bas point de fusion; ledit produit est alors comprimé et refroidi sous pression jusqu'à une température nettement inférieure à celle du point de fusion du métal ou de l'alliage à bas point de fusion. Le produit moulé prend la forme et les dimensions précises du moule, et celles-ci se conser- vent à toutes les températures inférieures à celle du point de fusion du métal ou de l'alliage constituant le liant.
Comparés aux alnico connus ayant une résine comme liant, les produits moulés fabriqués selon l'invention sont en général plus résistants et présentent l'avantage supplémentaire d'être entièrement métalliques, de sorte qu'ils peuvent être unis à d'autres éléments métalliques par simple soudure. En outre, du fait du mode d'application du métal servant de liant sur les particules d'alnico, on obtient un mélange homogène qui se moule bien et possède des propriétés magnétiques uniformes dans toute la masse du produit moulé.
La poudre, destinée à être moulée, ne se détériore pas, c'est-à- dire qu'elle est chimiquement stable, de sorte qu'on peut la conserver indé- fini-ment après sa préparation, jusqu'à son moulage. De plus, les vibrations dues aux machines et les diverses manipulations en cours de fabrication n' altèrent pas leurs propriétés physiques.
A ce point de vue, la matière mou- lable, objet de la présente invention, diffère notablement des mélanges con- nus de particules magnétiques finement divisées et de liants résineux pul- vérulents. De tels mélanges de poudres hétérogènes, composés de particules lourdes d'alliage magnétique et de particules plus légères de liant, ne res- tent pas homogènes pendant leur manipulation ou leur stockage, ce qui rend difficile le contrôle de la qualité des poudres mélangées ou moulées.
Les produits conformes à l'invention ne présentent pas ces incon- vénients, probablement parce qu'une mince couche d'alliage formant liant est intimement liée à chaque particule magnétique. Par conséquent, chacune d' elle ne comporte pas seulement un noyau en matière magnétique (comme l' alni- co) et un revêtement métallique à bas point de fusion, mais aussi des compo- sés métalliques qui se sont formés entre ledit revêtement et l'alnico, très probablement avec le fer de ce dernier alliage.
La préparation de la composition, moulable d'alnico peut être ef- fectuée au moyen d'un chlorure de zinc fondu, ou d'une de ses solutions.
Lorsqu' on utilise une solution de chlorure de zinc, il est géné- ralement nécessaire d'effectuer le chauffage sous pression, de telle sorte que la solution soit maintenue à une température supérieure au point de fu- sion du liant métallique à bas point de fusion. Par exemple, quand on em- ploie comme liant une soudure à bas point de fusion, composée de 50% de bis-
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Lorsqu'on utilise une solution de chlorure de zinc)! il est géné- ralement nécessaire d'effectuer le chauffage sous pression, de telle sorte que la solution soit maintenue à une température supérieure au point de fu - sion du liant métallique à bas point de fusion.
Par exemple, quand on em- ploie comme liant une sonoure à bas point de fusion, composée de 50% de bis- math,de 20% de plomb et de 13% d'étain, fondant à 1580 C, l'alnico fine- ment divisé;, dont les particules ont des dimensions inférieures à celles qui passent au tamis américain N 100;, est mélangé mécaniquement avec le liant métallique à bas point de fusion, finement divisé., et le mélange est versé dans un flux liquide;, consistant, par exemple;, en une solution de 2 parties d'acide sulfurique, de 2 parties d'acide chlorhydrique, et de 25 parties de-chlorure de zinc,, dans 100 parties d'eau.
Le flux et le mélange sont alors chauffés et brassés dans une cuve., sous une pression de 9 Kg/cmê environ. Ce brassage à 170 G agite les particules de matière magnétique et elles se recouvrent de la soudure for- mant le liante Ensuite le mélange est refroidi, lavé pour en éliminer l'ex- cès de flux puis séché Le produit résultant séché peut. être moulé à envi- ron 1800C. sous une pression appropriée, Le produit moulé est refroidi jus- qu'à 130 C. environ, avant d'être retiré du moule.
On peut éviter de travailler à une pression supérieure à la pres- sion atmosphérique en utilisant un flux de chlorure de zinc fondu.
Un mélange d'alnico finement divisé, du liant métallique finement divisé et de chlorure de zinc est chauffé à une température supérieure à cel- le du point de fusion du chlorure de zinc, et par conséquente à celle du point de fusion de l'alliage à bas point de fusion. Après un brassage approprié du mélange chauffée un alliage et une combinaison métallique se produisent entre l'alnico et l'alliage à bas point de fusion. La masse fondue est alors lentement refroidie sous agitation constante;, et se résout finalement en pou- dre. L'alnico, avec son revêtement,, est lavé pour être débarrassé de chlorure de zinc et moulé comme décrit ci-dessus.
En général,, au moins 15 % en poids du produit muni de son revê- tement doivent être constitués par le métal de revêtement. De préférence le produit muni de son revêtement doit comporter de 70 à 75 % en poids d'al- nico, et de 25 à 30 % en poids de 1-'alliage à bas point de fusion. Une com- position constituée de 72% -environ d'alnico et de 28% de l'alliage ci-des- sus,de plomb-étain-bismuth, s'est révélée très avantageuse pour le moulage de pièces de précision.
L'homogénéité des propriétés magnétiques des pièces ainsi moulées à partir d'un même bain de coulée, selon le procédé objet de l'invention, les rendent particulièrement adaptées à la réalisation des suspensions magné- tiques.
Gomme les propriétés magnétiques des produits de l'invention sont plus uniformes que celles que l'on peut attendre des matières magnétiques couléesou des matières préparées par des procédés qui ne répartissent pas uniformément le revêtement du métal formant le liante sur les particules d'al- nico, il est évident qu'on peut réaliser une économie importante dans cer- taines fabrications telles que celles des suspensions magnétiques, du double point de vue de la précision des dimensions et du réglage du flux magnétique.
L'invention a été décrite à propos d'alnico, constituant un alli- age friable, mais il doit être bien entendu qu'elle n'est nullement limitée à cet exemple. C'est ainsi que-des alliages magnétiques ductiles., tels que ceux qui contiennent 60% de cuivre., 20% de nickel;, 20 % de cobalt.. peuvent être traités de manière analogue à ce qui a été dit ci-dessus, à condition que l'alliage puisse'être effectivement réduit en poudre. Une méthode pour pulvériser les alliages ductiles consiste à projeter,, sous forme de jet, le métal fondu. dans un réfrigérant en atmosphère protectrice, au moyen d'un pistolet pulvérisateur ou analogue.
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Il est également bien entendu que tout alliage à bas point de fusion, y compris les soudures fondant en dessous de 250 C. environ, peu- vent être substitués au liant particulier, envisagé comme exemple dans ce qui précède.