FR2673954A1 - Procede et dispositif de traitement, avec recuit sous tension, d'un alliage ferromagnetique amorphe, et produit correspondant. - Google Patents

Abstract

Le dispositif proposé pour le traitement d'un matériau du genre alliage ferromagnétique amorphe est fondé sur un outil tournant de forme générale choisie (3), sur lequel des moyens d'entraînement (1 à 8) font passer un ruban mince du matériau à traiter, en le soumettant à une traction contrôlée, d'intensité choisie (2, 7), asservie. Des moyens de chauffage sont définis par deux corps électriquement et thermiquement conducteurs (41, 42; 43, 44), formant puits thermique, venant au contact dudit matériau à son passage en amont et en aval sur l'outil, associés à des moyens d'alimentation électrique (52) de ces corps pour réaliser un auto-chauffage asservi par effet Joule du ruban conducteur. Des moyens de refroidissement (6) agissent sur ces deux corps eux-mêmes.

Description

Procédé et dispositif de traitement, avec recuit sous tension.

d'un alliage ferromagnéticue amorphe et produit correspondant.

L'invention concerne le traitement des alliages amorphes.

Les alliages amorphes, également dénommés "verres métalliques", sont des produits spéciaux, élaborés par des procédés de trempe sur substrat à partir de l'état liquide.

A l'état liquide, le matériau est projeté, par exemple sur une roue qui tourne à grande vitesse (procédé dit "melt-spinning").

Par ce moyen, on obtient une bande d'alliage amorphe qui est d'épaisseur et de largeur constante.

C'est cette trempe rapide qui fournit le caractère amorphe de l'alliage, c'est-à-dire lui confère une structure désordonnée, par rapport aux structures cristallines habituelles à l'état solide.

Les compositions amorphisables, c'est-à-dire des matériaux susceptibles de se transformer en alliages amorphes, comprennent notamment des alliages à base de fer et de cobalt, qui peuvent posséder des propriétés magnétiques intéressantes. Par exemple, on peut réaliser de tels alliages de fer, de nickel et de cobalt associés à des métalloïdes silicium et bore, dans des teneurs atomiques de 18 à 25% environ. Les alliages amorphes obtenus possèdent un ferromagnétisme dit "doux", c'est-à-dire qu'il peut être observé sous de faibles champs magnétiques excitateurs.

Après traitement thermique, pareils alliages peuvent présenter des valeurs très élevées de perméabilité magnétique, avec des champs coercitifs et des pertes magnétiques très faibles. Ces alliages sont donc extrêmement intéressants pour des applications comme les têtes de lecture magnétiques, les capteurs, les alarmes antivol, notamment.

Il est souhaitable de pouvoir également utiliser ces alliages pour des applications comme la réalisation de noyaux de transformateurs, ou encore pour des composants magnétiques pour l'électronique, ou des circuits magnétiques en général. Mais des difficultés sont rencontrées.

En effet, les alliages amorphes ferromagnétiques ont l'inconvénient que leurs bonnes propriétés magnétiques (grande perméabilité magnétique, faible champ coercitif et faibles pertes) ne sont obtenues qu'après un recuit "de relaxation" effectué sous atmosphère contrôlée, à une température et pendant un temps choisis.

Or ce recuit de relaxation induit en règle générale une densification du matériau, qui rend la phase amorphe fragile et difficile à manipuler. Il est néanmoins indispensable, pour réduire les contraintes mécaniques internes du matériau, qui font obstacle à leurs bonnes propriétés magnétiques.

Ces contraintes internes sont notamment des deux types suivants - contraintes internes locales dues à la trempe rapide initiale, nécessaire pour l'élaboration de l'alliage amorphe; - contraintes dues à la déformation que représente l'imposition d'un rayon de courbure voulu au ruban d'alliage amorphe que l'on veut traiter.

Dans le Brevet Etats-Unis No 4 512 824 (TAUB), il est proposé d'effectuer le recuit de bandes d'alliage amorphe par un procédé dit "dynamique", car la bande est en mouvement. En outre, ce procédé comporte un chauffage du matériau de la bande, suivi d'un refroidissement. Ce procédé semble pouvoir améliorer les choses, dans certains cas du moins. Néanmoins, il ne donne pas totale satisfaction.

La présente invention vient apporter une solution porteuse d'avantages considérables.

Un but de l'invention est d'améliorer les comportements mécanique et ferromagnétique de l'alliage amorphe après recuit.

Un autre but de l'invention est d'améliorer les conditions mêmes du recuit appliqué au matériau d'alliage amorphe. Il peut être rendu bref, et réalisé en atmosphère non contrôlée.

L'invention a également pour but de permettre le recuit d'alliages amorphes, quelles que soient les propriétés magnétostrictives de ceux-ci.

Les propriétés magnétostrictives reflètent la dépendance des propriétés magnétiques par rapport aux contraintes auxquelles est soumis le matériau. En bref, la magnétostriction est positive si, sous champ magnétique, le matériau subit un allongement dans le sens du champ magnétique. C'est le cas pour les alliages à base de fer ou de nickel.

Elle est négative dans le cas contraire, tel que celui des alliages à base de cobalt qui peuvent servir dans les composants électroniques de puissance.

On connaît déjà un procédé de traitement d'un alliage ferromagnétique amorphe, selon lequel on fait passer un ruban mince du matériau sur un outil de forme générale circulaire, associé à des moyens de chauffage et de refroidissement pour le recuire localement (US-4 512 824).

Selon l'invention, on applique une impulsion thermique au ruban de matériau à son passage sur cet outil, tout en le soumettant à une traction contrôlée, d'intensité choisie.

Plus précisément, la partie sommitale de l'impulsion thermique (températures supérieures à environ 90% du maximum) est à une température supérieure à la température de Curie, et dure pendant un temps inférieur à 1 minute, de préférence inférieur à 20 secondes, typiquement de 4 à 10 secondes; le temps de refroidissement est inférieur à 20 secondes, de préférence inférieur à 10 secondes, typiquement de quelques secondes.

Il semble que le temps de montée en température soit moins critique. Avantageusement, il est du même ordre que le temps de refroidissement.

En principe, le maximum de l'impulsion thermique est au voisinage inférieur de la température de cristallisation du matériau; il peut en être autrement dans certains cas.

Un effet essentiel de la traction contrôlée est d'obtenir une tension contrôlée du matériau, au moins dans la phase de refroidissement. Il s'ensuit que, pendant les hautes températures, une tension existe également, qui semble jouer un rôle.

Plus précisément, la contrainte de traction est comprise entre 5 et 200 Mégapascals, de préférence entre 10 et 100 Mégapascals.

Ce procédé fournit directement un alliage ferromagnétique amorphe qui d'une part a fait l'objet d'un bon réarrangement atomique de relaxation, d'autre part possède une certaine anisotropie magnétique, ce qui en fait un produit nouveau particulièrement intéressant.

Bien entendu la forme de l'outil est choisie en tenant compte de la forme finale désirée pour le ruban. L'outil est le plus souvent circulaire.

Le procédé peut être mis en oeuvre à partir d'un dispositif de traitement d'un alliage ferromagnétique amorphe, du type comprenant un outil de forme générale circulaire, des moyens d'entraînement pour faire passer un ruban mince du matériau sur cet outil, des moyens de chauffage placés en position prédéterminée par rapport à l'outil pour recuire ledit matériau, et des moyens de refroidissement placés en position prédéterminée par rapport à l'outil, en aval desdits moyens de chauffage.

Selon l'invention, dans ce dispositif, les moyens de refroidissement sont placés de façon adjacente aux moyens de chauffage, en amont et en aval de ceux-ci, et les moyens d'entraînement sont agencés pour soumettre le matériau à une traction contrôlée d'intensité choisie.

De préférence, l'impulsion thermique est appliquée au moyen d'un autochauffage par effet joule du ruban conducteur, alimenté électriquement entre deux portions énergiquement refroidies.

Ainsi, le maximum de l'impulsion thermique peut atteindre le voisinage inférieur de la température de recristallisation du matériau, sans qu'il en résulte des conséquences néfastes pour la structure amorphe.

Dans un mode de réalisation particulièrement intéressant, les moyens de chauffage comportent deux corps électriquement et thermiquement conducteurs, venant au contact dudit matériau à son passage sur l'outil, et associés à des moyens d'alimentation électrique de ces corps pour réaliser un autochauffage par effet joule du ruban conducteur, tandis que les moyens de refroidissement agissent sur ces deux corps eux-mêmes. De préférence, les corps forment puits thermique.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est un schéma général d'un dispositif permettant la mise en oeuvre de l'invention; - la figure 2 est un premier mode de réalisation de l'outil selon l'invention; - la figure 3 est un autre mode de réalisation du même outil; - la figure 4 est encore un autre mode de réalisation du même outil; - la figure 5 illustre les courbes de première aimantation d'un ruban de matériau METGLAS 2605 S2 traité selon l'invention r.d.), et d'un ruban du même matériau traité par un procédé classique (r.c.s.c.); - la figure 6 est une reproduction (adaptée en dessin) de l'observation photographique des domaines magnétiques par effet
Kerr magnéto-optique, pour le même matériau, traité selon l'invention;; - la figure 7 illustre les variations des propriétés magnétiques en fonction de la température (ou du courant) de recuit, pour le même matériau, traité selon l'invention; - la figure 8 illustre les thermogrammes obtenus par calorimétrie différentielle à balayage pour le ruban de matériau METGLAS 2605 S2 traité selon l'invention ( recuit dynamique r.d.), et un ruban du même matériau traité par le procédé classique (r.c.s.c.); - la figure 9 illustre les courbes de première aimantation d'un ruban de matériau VITROVAC 6025 traité selon l'invention ( r.d.), et d'un ruban du même matériau traité par un procédé classique (r.c.s.c.); et - la figure 10 est une reproduction (adaptée en dessin) de l'observation photographique des domaines magnétiques par effet
Kerr magnéto-optique, pour le même matériau, traité selon l'invention.

Sur la figure 1, un ruban ou bande de matériau en alliage amorphe est contenue sur un rouleau débiteur 1, associé à un entraînement 10. En sortie du rouleau, le ruban 30 passe dans un premier équipage à galets 2. Plus précisément, il tourne sur une poulie de renvoi 21 qui le ramène à une poulie 22 sur laquelle le ruban s'enroule avant de ressortir par une poulie 23. La poulie 22 est rendue solidaire par une liaison mécanique 25 d'un équipage 24 de mesure de tension, par exemple par jauge de contrainte, cet équipage 24 étant solidaire d'un bâti (non représenté).

En sortie, le ruban 30 atteint l'outil 3 proprement dit, dont on détaillera plus loin la structure.

En sortie de l'outil 3, le ruban passe sur un galet déviateur 70 faisant partie d'un second équipage de mesure de tension 7. On trouve ensuite deux galets de renvoi 71 et 73 entourant un galet 72 qui, comme précédemment, est rendu solidaire par une liaison mécanique 75 d'un organe 74 de mesure de tension, par exemple par jauge de contrainte.

Après cela, le ruban atteint une bobine réceptrice 8, également munie d'un dispositif d'entraînement 80.

Les mesures effectuées au niveau des jauges de contrainte 24 et 74 sont transmises pour la commande de l'unité 10 qui freine en conséquence le rouleau débiteur 1. Ainsi, en fonction des mesures effectuées par les jauges de contrainte, on va régler la traction qui s'exerce généralement sur le ruban 30, tout au long de son trajet depuis la bobine débitrice 1 jusqu'à la bobine réceptrice 8. Du fait des frottements, cette traction décroît quelque peu de l'aval vers l'amont.

On verra plus loin que, dans l'outil 3, le ruban est soumis à un chauffage électrique. Celui-ci est réglé par une unité d'alimentation électrique 52, en fonction d'une mesure de différence de potentiel effectuée par un capteur 51 aux bornes des deux fils d'alimentation.

Enfin, l'invention prévoit également un dispositif de refroidissement dans l'outil 3. Celui-ci est alimenté par un générateur de fluide frigorigène 6.

Sur les figures 2 à 4, le ruban 30 arrive à l'entrée sur une poulie de renvoi 31, après lequel il subit un trajet en forme de portion de cercle (en pratique, la presque totalité d'un cercle), pour être renvoyé vers le galet 70 de la figure 1.

Comme déjà indiqué, des formes autres que circulaires, courbes ou même polygonales, sont envisageables.

Sur les figures 2 et 3, la partie basse de l'outil 3 est constituée de deux corps conducteurs 41 et 42, séparés par un insert isolant 40. Ces deux corps 41 et 42 définissent, avec l'insert 40, une forme cylindrique dont la base est pratiquement demi-circulaire. A l'intérieur des corps 41 et 42 sont prévues des conduites 48 et 49 où circule le fluide frigorigène dispensé par le générateur 6 (figure 1). Les corps 41 et 42 sont à la fois électriquement et thermiquement conducteurs.

Electriquement, ils sont reliés aux fils provenant de l'alimentation de chauffage 52.

Sur la figure 2, le demi-cylindre déjà décrit est complété pour atteindre une forme rigoureusement cylindrique par un support demi-cylindrique complémentaire, en matériau réfractaire, électriquement isolant. Sur cette figure 2, ce support 32 est fixe, et vient se loger pour le compléter sur le demi-cylindre constitué par les corps 41 et 42 ainsi que leur insert 40.

Sur la variante de la figure 3, au lieu d'un corps 32 fixe, on a prévu un trajet en forme de demi-cercle, délimité par des galets 34. Ainsi, le ruban 30 d'alliage amorphe défile à frottements faibles sur l'outil de forme cylindrique.

Eventuellement, une bande souple en matériau réfractaire et électriquement isolant peut passer sur les galets, entre ceux-ci et le ruban.

La figure 4 illustre une variante préférentielle de réalisation.

Dans celle-ci, la forme cylindrique de l'outil est entièrement définie par un rouleau tournant en matériau réfractaire et électriquement isolant, qui suit donc en permanence le défilement du ruban 30.

En des points choisis de ce rouleau sont prévus des contacts frotteurs 43 et 44, munis intérieurement des conduites 48 et 49 pour la circulation du fluide frigorigène. Ces contacts électriques et thermiquement bon conducteurs sont sollicités vers le ruban défilant 30 par des rappels élastiques schématisés en 45 et 46.

Dans tous les cas, on remarquera que le ruban subit sur le matériau réfractaire un trajet au moins égal à un demi-cercle lorsqu'il passe d'un des plots conducteurs à l'autre.

L'alimentation électrique 5 de la figure 1 est une alimentation stabilisée en courant et programmable, de façon à apporter une quantité de chaleur bien déterminée à la portion du ruban qui se trouve entre les deux plots conducteurs, cette portion étant ainsi auto-chauffée par effet joule. En même temps, le refroidissement des conducteurs eux-mêmes assure que la zone chauffée est quasi strictement délimitée à la portion qui s'étend de l'amont vers l'aval entre les deux plots conducteurs 41 et 42 (figures 2 et 3), ou bien 43 et 44 (figure 4).

Comme précédemment indiqué, l'entraînement du ruban est assuré en fonction de la tension mesurée par les jauges de contrainte situées en amont et en aval de l'outil 3. Dans un mode de réalisation, l'entraînement du ruban est essentiellement assuré par le moteur 80 associé au rouleau récepteur 8. Dans ce cas, le rouleau débiteur 1 est simplement piloté par un système de freinage à courant de Foucault, commandé par l'organe 10, et qui assure une régulation efficace de la traction à laquelle est soumis le ruban d'alliage amorphe 30.

Les plots apporteurs de courant doivent avoir des surfaces lisses, avec un rayon de courbure correspondant bien à celui du reste de l'outil.

Ces corps peuvent être par exemple réalisés en cuivre.

Le matériau 32, 33 ou 35 peut être du quartz ou de l'alumine, ou un substrat recouvert d'une couche de ces matériaux.

Dans une variante, on peut mesurer la température du ruban en défilement sur le demi-cylindre où il est chauffé par effet
Joule, à l'aide de capteurs de pyrométrie optique, ou de tout autre capteur adapté.

De même, un contrôle encore plus précis de température peut être assuré en prévoyant l'apport de frigories au niveau même du corps 32, 33 ou 35.

Le dispositif selon l'invention permet de réaliser un recuit beaucoup plus performant que ceux connus selon la technique antérieure.

En effet, l'invention permet de contrôler et d'asservir aisément les paramètres essentiels qui influent sur la qualité du produit - le courant ou la densité de courant appliqués au ruban sont contrôlés précisément, ce qui permet de s'affranchir des variations d'épaisseur éventuelles le long du ruban brut, dans un même lot. De telles variations sont en effet inhérentes au procédé de fabrication par trempe sur une roue en rotation rapide. Ceci permet aussi de traiter des rubans d'épaisseurs très variées. Matériellement, la mesure continue de la différence de potentiel aux bornes de la partie traitée du ruban permet un tel asservissement.

- La force de traction est contrôlée très précisément, compte tenu du fait que le freinage réalisé entre le rouleau d'entraînement et le rouleau débiteur est contrôlé par des jauges de contrainte placées avant et après la zone de traitement. Bien que deux mesures par jauge de contrainte semblent préférables, il est bien entendu envisageable d'effectuer une seule mesure, en principe en aval, pour certaines applications.

- La vitesse de défilement du ruban est contrôlée et asservie à partir de la commande du moteur de traction 80 du rouleau récepteur 8. Cette vitesse de défilement peut être contrôlée pour tenir compte de la température désirée à l'intérieur du ruban, par rapport à la température mesurée, comme précédemment indiqué.

Les expériences conduites ont en effet montré que cette traction a une grande importance pour la qualité du recuit.

Bien que les phénomènes en cause, très complexes, n'aient pas encore pu être totalement analysés, il semblent que cette importance soit explicable comme suit: - le chauffage au dessus de la température de Curie permet une redistribution atomique, vers une structure amorphe relaxée plus homogène; cet effet semble être du type connu sous la désignation
TSRO, (pour "Topological Short Range Order").

- il rend possible un certain fluage du ruban.

- ces deux effets semblent être influencés par la tension créée par la traction, rappel étant fait que les efforts interatomiques sont très élevés.

- mais et surtout, lors du refroidissement rapide, la traction a pour effet d'orienter dans le même sens les atomes porteurs de moments magnétiques (Fer par exemple), malgré l'absence de champ magnétique imposé. Ce sens est parallèle au ruban, ou transverse, suivant le signe de la magnétostriction.

- enfin, la brièveté de la montée en température parait minimiser les effets de réarrangement chimique dits CSRO, (pour "Chemical
Short Range Order"), qui présentent une certaine réversibilité.

En conséquence, on obtient directement un produit qui fait l'objet d'un bon réarrangement atomique, et d'une anisotropie magnétique, laquelle est obtenue sans le post-recuit classique sous champ magnétique externe de la technique antérieure.

Par ailleurs, bien que différentes propositions de chauffage aient déjà été formulées, aucune n'a permis de réaliser une véritable impulsion thermique comme le permet la présente invention, avec en particulier les caractéristiques suivantes - interdiction quasi-absolue d'une propagation de chaleur vers l'amont et surtout vers l'aval de la zone de chauffage, puisque les conducteurs d'amenée de courant sont eux-mêmes énergiquement refroidis et que le ruban d'alliage amorphe reste à leur contact pendant un temps substantiel; - absence quasi-totale d'inertie thermique du support du ruban pendant qu'il est chauffé, ce qui évite une accumulation de calories.

Au contraire, dans les procédés antérieurs: - d'une part, le chauffage est de durée importante, - de seconde part, le refroidissement ne suit pas immédiatement le chauffage, - de troisième part, ces chauffage et refroidissement se font au contact d'organes dont l'inertie thermique est considérable.

On rappelle que la dynamique des processus de cristallisation est très complexe.

Avec les dispositifs antérieurement connus, il est donc nécessaire de rester nettement en dessous de la température de cristallisation, si l'on veut absolument éviter que l'alliage ne perde sa qualité "amorphe" (formation d'une couche cristalline superficielle sur la bande amorphe).

A l'opposé, la présente invention permet de régler le dispositif de chauffage de manière à approcher très près de la température de cristallisation du ruban d'alliage amorphe, sans risquer pour autant que la cristallisation n'intervienne. D'où l'obtention d'alliages amorphes d'excellente qualité, d'une façon rapide et efficace, sans pour autant courir aucun risque de cristallisation et de perte totale des propriétés intéressantes du matériau.

Ainsi, par un choix convenable du diamètre de l'outil, on peut obtenir un ruban d'alliage amorphe d'excellente qualité, qui sort du recuit dynamique selon l'invention avec un rayon de courbure correspondant à celui où il doit être utilisé pour l'application finale.

En bref, les principaux avantages de l'invention sont les suivants - réalisation extrêmement rapide du recuit dynamique, puisque la vitesse de défilement du ruban peut être de l'ordre de 1 centimètre par seconde environ, - possibilité d'atteindre des températures bien contrôlées, pendant un temps bien contrôlé, - possibilité de traiter à l'aide du dispositif selon l'invention aussi bien les alliages amorphes de magnétostriction positive que ceux de magnétostriction négative.

Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent d'obtenir des rubans d'alliage amorphe dont la qualité est nettement supérieure à celle déjà connue, ce qui en fait un produit nouveau particulièrement intéressant, notamment pour les applications mentionnées plus loin.

Ce produit est remarquable en outre par son anisotropie magnétique. Il est identifiable notamment par Calorimétrie différentielle à balayage ou DSC ("Differential Scanning
Calorimetry): il présente, au voisinage de son point de Curie, une chaleur spécifique inférieure à celle du même matériau entièrement relaxé.

On donnera maintenant deux exemples d'application de l'invention, pour lesquels la vitesse de défilement du ruban est de 1 cm/s
EXEMPLE N01
Il s'agit de l'alliage amorphe METGLAS 2605 S2 produit par Allied
Corporation (USA). Ses caractéristiques sont les suivantes
Composition atomique : Fe78B13Si9
Induction à saturation : 1,56 T
Température de Curie : 4150C
Température de cristallisation : 5500C
Résistivité électrique : 137 microohms.cm
Coefficient de magnétostriction : +27.10-6
Masse volumique : 7,18 g/cm3
Module d'élasticité : 57 GPa
Résistance à la traction : > 700 MPa
Largeur du ruban : 25,4 mm
Epaisseur moyenne : 19 pm
Intensité du courant : 14,5 A (Optimum)
Densité de courant : 30 A/mm2
Contrainte de traction : 28 MPa
Résultats
Les courbes de première aimantation d'un ruban traité avec un courant d'intensité de 14,5 A par le procédé de l'invention et d'un ruban traité classiquement au four (3800C, 2h) sans champ magnétique (rcsc) sont comparées sur la figure 5 (fréquence 50
Hz, flux sinusoïdal). On constate que le procédé de l'invention conduit à une approche plus rapide à la saturation (perméabilité magnétique plus élevée) que le recuit "rcsc". Il y a donc création d-'une anisotropie plus marquée selon l'axe du ruban, ceci est confirmé par l'observation des domaines magnétiques par effet Kerr (Figure 6). On observe que les domaines sont larges et bien orientés selon l'axe du ruban.Les pertes magnétiques sont également plus faibles que celles mesurées sur l'échantillon "rcsc". Les variations des propriétés magnétiques mesurées à 50 Hz pour une induction crête B de 1 Tesla (champ maximum Hm, champ coercitif Hc, perméabilité relative mu, pertes magnétiques
P) sont montrées sur la figure 7 en fonction de l'intensité du courant de recuit I (température maximale du ruban Recuit) à contrainte de traction fixée à 28 MPa. On constate qu'il existe un optimum pour les propriétés magnétiques vers une intensité de 14,5 A.

L'analyse comparative des thermogrammes obtenus par calorimétrie différentielle à balayage (Fig. 8) montre la différence entre le traitement de l'invention et un recuit classique. Pour un échantillon recuit classiquement (rcsc), on observe un effet endothermique jusqu'à des températures relativement basses (3300C) alors que pour un échantillon recuit par le procédé de l'invention, cet effet disparaît. Ceci montre que les produits obtenus par ces deux procédés sont différents thermodynamiquement parlant. On peut penser, en particulier, que l'ordre chimique à courte distance (CSRO) est différent pour les rubans recuits à l'aide des deux techniques.

L'amélioration des propriétés magnétiques, conséquence de la création par le procédé de l'invention d'une anisotropie axiale marquée, peut provenir d'effets irréversibles de réorganisation magnétique due au fluage à chaud du ruban lié aux effets conjoints de la température et de la traction. Il faut également souligner que la création d'un film d'oxyde en surface du ruban n'est pas exclue (traitement dans l'air). Par contraintes différentielles lors du refroidissement ce film, par le biais de la magnétostriction, peut créer une partie de l'anisotropie uniaxiale observée.

EXEMPLE NO 2
Il s'agit de l'alliage amorphe Vitrovac 6025 produit par
Vacuumschmelze (RFA) dont les caractéristiques sont les suivantes
Composition atomique : (CoFe)70 (MoBSi)30
Induction à saturation : 0,55 T
Température de Curie : 2500C
Température de cristallisation : 5000C
Résistivité électrique : 135 microohms.cm
Coefficient de magnétostriction : < 0,3.10-6
Masse volumique : 7,7 g/cm3
Module d'élasticité : 150 GPa
Résistance à la traction : 1500 à 2000 GPa
Largeur du ruban : 10 mm
Epaisseur moyenne : 28 iim
Intensité du courant : 9 A (Optimum)
Densité de courant : 32 A/mm2
Contrainte de traction : 28 MPa
Résultats
Les courbes de première aimantation d'un ruban traité avec un courant d'intensité 9A par le procédé de l'invention et d'un ruban traité classiquement au four (4300C, 1 h) sans champ appliqué (rcsc) sont comparées sur la figure 9 (fréquence 50 kHz, flux sinusoïdal, couches de ruban isolées électriquement par du mylar). On constate que le traitement de l'invention conduit à une approche plus lente à la saturation que le recuit "rcsc". Il y a donc création d'un axe de facile aimantation perpendiculaire à la longueur du ruban, ceci est confirmé par l'observation des domaines magnétiques par effet Kerr (Fig. 10). On constate que les domaines sont assez étroits et orientés approximativement dans une direction perpendiculaire à l'axe du ruban.Les origines des modifications des propriétés magnétiques engendrées par le procédé de l'invention sont les mêmes que celles discutées plus haut (Exemple No 1) mais ici la magnétostriction est faiblement négative ce qui pourrait être la raison de l'anisotropie transverse observée.

On considérera maintenant les applications de l'invention.

Elle convient tout d'abord aux alliages amorphes dont la magnétostriction est positive, comme les rubans à base de fer, de silicium et de bore. Dans ce cas, après recuit, les domaines magnétiques (qui conditionnent les pertes magnétiques) sont larges et parallèles à l'axe du ruban. De tels alliages sont intéressants pour réaliser des circuits magnétiques travaillant en fréquence industrielle, de 50 à 400 Hertz par exemple.

Mais l'invention s'applique également aux rubans amorphes à base de cobalt (cobalt, fer, silicium et bore ou analogue) dont la magnétostriction est négative.

Dans ce cas, après le recuit sous traction contrôlée défini par l'invention, on obtient un produit où apparaissent des domaines magnétiques perpendiculaires à l'axe du ruban. De tels alliages sont intéressants pour des applications de haute fréquence (10 à 300 kHz par exemple), ou bien en électronique de puissance. Ils permettent de réaliser des composants magnétiques comme des transformateurs ou des inductances de lissage, capables de concurrencer les ferrites doux, notamment pour les alimentations à découpage.

Il s'est avéré que la traction contrôlée utilisée selon l'invention est essentielle pour obtenir des rubans d'alliage amorphe possédant les caractéristiques de qualité désirées. En effet, il semble que, compte tenu de l'amplitude et du signe de la magnétostriction du produit, le contrôle de traction permet d'orienter les domaines magnétiques qui vont demeurer dans celuici, ainsi que d'optimiser les pertes à la fréquence d'utilisation finale.

Il est également envisageable de traiter le ruban en épaisseurs multiples.

Pour certaines applications, il est souhaitable d'obtenir un alliage amorphe en ruban qui possède de façon interne une dispersion fine de petites cristallites, qui ne représentent cependant qu'une faible proportion volumique de l'ensemble de la bande amorphe. L'invention permet aussi de réaliser cette dispersion fine avec un contrôle extrêmement précis, sans nécessiter de manipulations compliquées telles qu'un recuit classique au four, et aussi sans qu'il soit nécessaire de protéger le ruban d'alliage amorphe contre l'oxydation lors de tels traitements.

En poussant davantage la température, on peut obtenir directement et rapidement un alliage microcristallin, de cristallisation bien contrôlée.

Enfin, bien que l'invention permette d'obtenir directement et vite un produit de qualité, magnétiquement anisotrope, sans postrecuit au four, il peut demeurer utile pour certaines application d'effectuer un tel post-recuit, avec ou sans champ magnétique externe.

Claims (17)

Revendications

1. Procédé de traitement d'un matériau du genre alliage ferromagnétique amorphe, selon lequel on fait passer un ruban mince du matériau sur un outil de forme générale choisie, associé à des moyens de chauffage et de refroidissement pour le recuire localement, caractérisé par le fait que l'on applique une impulsion thermique au ruban de matériau à son passage sur cet outil (3), tout en le soumettant à une traction contrôlée, d'intensité choisie.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie sommitale de l'impulsion thermique est à une température supérieure à la température de Curie, et dure pendant un temps inférieur à 1 minute, de préférence inférieur à 20 secondes, et en ce que le temps de refroidissement est inférieur à 20 secondes, de préférence inférieur à 10 secondes.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le maximum de l'impulsion thermique est au voisinage inférieur de la température de cristallisation du matériau.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la traction est contrôlée en vue d'obtenir une tension contrôlée du matériau, au moins dans la phase de refroidissement.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la contrainte de traction est comprise entre 5 et 200 Mégapascal, de préférence entre 10 et 100 Mégapascal.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'impulsion thermique est appliquée au moyen d'un autochauffage par effet Joule du ruban conducteur, alimenté électriquement entre deux portions énergiquement refroidies 41, 42; 43, 44).

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau du ruban possède une magnétostriction de type négatif.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau du ruban possède une magnétostriction de type positif.

9. Alliage ferromagnétique amorphe, pourvu d'une anisotropie magnétique, et présentant, au voisinage de son point de Curie, une chaleur spécifique inférieure à celle du même matériau entièrement relaxé.

10. Dispositif de traitement d'un matériau du genre alliage ferromagnétique amorphe, du type comprenant: - un outil de forme générale choisie (3), - des moyens d'entraînement (1 à 8) pour faire passer un ruban mince du matériau sur cet outil, - des moyens de chauffage (41, 42; 43, 44) placés en position prédéterminée par rapport à l'outil pour recuire ledit matériau, et - des moyens de refroidissement (41, 42; 43, 44) placés en position prédéterminée par rapport à l'outil, en aval desdits moyens de chauffage, caractérisé par le fait que les moyens de refroidissement sont placés de façon adjacente à la zone de chauffage, en amont et en aval de celle-ci, et par le fait que les moyens d'entraînement sont agencés pour soumettre ledit matériau à une traction contrôlée, d'intensité choisie (2, 7).

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de chauffage comportent deux corps électriquement et thermiquement conducteurs (41, 42; 43, 44), venant au contact dudit matériau à son passage sur l'outil, associés à des moyens d'alimentation électrique (52) de ces corps pour réaliser un auto-chauffage par effet Joule du ruban conducteur, et en ce que les moyens de refroidissement (6) agissent sur ces deux corps eux-mêmes.

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de chauffage comportent un asservissement du courant d'alimentation en fonction de la tension électrique entre les deux corps (51, 52).

13. Dispositif selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que les deux corps forment puits thermiques.

14. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que l'outil est un organe tournant (3).

15. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que l'entraînement du ruban est asservi par rapport à la tension du ruban mesurée par au moins une jauge de contrainte (24, 74).

16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'entraînement du ruban comporte un passage par deux tendeurs à jauge de contrainte (2, 7) respectivement placés en amont et en aval de l'outil.

17. Dispositif selon l'une des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que l'entraînement comprend au moins un renvoi par poulies vers une liaison par capteur d'effort aboutissant à un bâti (21, 22, 23; 71, 72, 73).