FR2993578A1 - Placage protecteur pour aimant en alliage neodyme-fer-bore et son procede de fabrication - Google Patents

Placage protecteur pour aimant en alliage neodyme-fer-bore et son procede de fabrication Download PDF

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Abstract

Placage protecteur pour aimant en néodyme-fer-bore à usage thérapeutique L'objet de l'invention est de remplacer le placage habituel en or des aimants thérapeutiques par un placage donnant le même aspect, tout en étant biocompatible, plus résistant et moins couteux. Ce placage comprend, de l'intérieur vers l'extérieur en partant de l'aimant en alliage néodyme-fer-bore, une couche de nickel, éventuellement une couche de chrome, et une couche de nitrure de titane. L'invention concerne aussi le procédé de fabrication consistant : immédiatement après réalisation de chaque aimant par frittage d'un mélange de poudre de néodyme, de fer et de bore, à déposer électrolytiquement sur lui une couche de nickel, et éventuellement une couche de chrome, puis à l'envelopper par évaporation en phase gazeuse d'une couche de nitrure de titane.

Description

L'invention concerne un placage protecteur pour aimant en alliage néodyme-fer-bore et son procédé de réalisation. Le domaine technique de l'invention est donc le placage de métaux sur d'autres matières pour en améliorer les qualités. Elle concerne plus spécialement 5 le placage réalisé par du nitrure de titane. L'état de la technique fourni de nombreux procédés de protection d'articles métalliques divers par une couche de métal, tel que nickel, chrome, zinc, or et argent, cette couche étant déposée par électrolyse, galvanoplastie, transfert gazeux, ou manuellement au tampon. 10 Dans la bijouterie et dans les articles de traitement du corps humain ou animal venant en contact avec la peau, le placage est réalisé avec des métaux anallergiques ou biocompatibles tels que l'or et l'argent et en aucun cas avec du nickel, dont le contact direct avec la peau est interdit depuis longtemps. L'invention concerne plus spécialement la protection des aimants en 15 alliage néodyme-fer-bore. Le néodyme est un métal gris argent de la famille des lanthanides, et qui, allié au fer et au bore est utilisé pour réaliser des aimants permanents puissants. Cet alliage présente l'inconvénient de s'oxyder rapidement à l'air et à température ambiante notamment à cause de la présence du fer. Pour éviter cette oxydation détériorant l'aspect de l'aimant avant d'en réduire la 20 puissance et le rendre inapte, chaque aimant est traditionnellement recouvert par un placage en nickel ou en zinc. Ce placage peut-être aussi recouvert d'une peinture de type époxy. Dans le cadre d'utilisation industrielle ces revêtements peuvent être suffisants. Dans le cadre d'un usage thérapeutique et surtout lorsqu'ils sont 25 directement placés en contact avec la peau, ces revêtements ne sont plus adaptés. Dans l'utilisation thérapeutique en contact avec la peau, on utilise des aimants en alliage néodyme-fer-bore revêtus de nickel pour réaliser ensuite un placage d'or afin d'éviter les allergies au nickel. On trouve aussi des aimants qui en plus du placage d'or sont enrobés d'un vernis de type polyuréthane transparent 30 pour renforcer la barrière au nickel. A l'usage, il se révèle que les frottements contre la peau, de même que la répétition des collages et décollages de l'adhésif de fixation sur la peau, parviennent à user la couche de vernis et permettent à la couche d'or de venir en contact avec la peau. Le vernis polyuréthane présente une tension de surface moyenne très adhérente à l'adhésif. Il en résulte des résidus d'adhésifs sur la surface de l'aimant à la suite des collages et décollages successifs ainsi qu'une altération rapide de la couche de vernis. La grande sensibilité de l'or à l'oxydation par l'air, la faible épaisseur de son placage, de l'ordre de trois micromètres, et les mêmes phénomènes d'usure par frottement, auxquels s'ajoutent les effets de l'acidité de certaines peaux humaines, permettent rapidement d'éliminer localement l'or au profit du nickel sous-jacent, puis du néodyme encore plus sensible à l'oxydation. Il en résulte que l'oxydation détruit l'aspect esthétique de l'aimant, le rend impropre à son usage, et oblige à le remplacer.
L'objet de l'invention est de remédier à ces inconvénients en fournissant un placage garantissant la protection de l'aimant mais aussi de la personne utilisant son champ magnétique permanent par contact direct contre la peau. Parmi les matières utilisées pour constituer des placages sur des surfaces métalliques on connait le nitrure de titane (Ti N) se caractérisant par sa résistance à l'oxydation, par sa biocompatibilité, par son faible coefficient de frottement et par sa dureté. Cette matière est par exemple déposée sur les zones coupantes des outils de coupe pour en améliorer le tranchant, la force de frottement et la résistance à l'usure. C'est cette couche qui donne localement aux outils une couleur dorée caractéristique. Pour résoudre le problème à la base de l'invention, il vient immédiatement à l'esprit de remplacer le placage à l'or par un revêtement au nitrure de titane, mais faut il encore pouvoir assurer sa liaison avec l'alliage néodyme-fer-bore de manière à former une couche homogène, résistante et s'accrochant au substrat. C'est donc par sélection de diverses combinaisons qu'a été retenue la solution consistant à déposer la couche de nitrure de titane sur une couche de nickel enveloppant l'aimant en alliage néodyme-fer-bore. Grace à cet aménagement, l'alliage à base de néodyme est protégé par deux couches métalliques, dont celle extérieure en nitrure de titane est peu sensible à l'usure, en raison de son faible coefficient de frottement. De la sorte, il est improbable que les frottements sur la peau, de même que les collages et décollages des adhésifs, usent localement cette couche en nitrure de titane. Il n'y a donc aucun risque que le nickel vienne en contact avec la peau et que l'alliage néodyme-fer-bore puisse venir en contact avec l'air par usure successive de chacune de ses couches protectrices. Par ailleurs, l'aspect économique a aussi une importance indéniable dans l'apport de la présente invention. En effet, l'or étant un matériau dont le prix ne cesse d'augmenter, son remplacement par le nitrure de titane présente un intérêt économique incontestable, même si la mise en oeuvre du traitement par évaporation gazeuse est d'un coût supérieur à l'électrolyse. Dans une forme d'exécution de l'invention, une couche de chrome est interposée entre la couche de nitrure de titane et la couche de nickel enveloppant l'aimant. Cette couche intercalaire augmente la protection des couches qu'elle enveloppe et accroit la brillance du nitrure de titane qui se rapproche alors de celle de l'or. Avantageusement, la couche de nitrure de titane est recouverte par une couche de vernis.
Cette couche améliore la protection de l'aimant et de l'utilisateur. Elle permet aussi d'utiliser cet aimant dans les applications dans lesquelles chaque aimant est maintenu par collage au moyen d'un adhésif contre un support, textile ou autre. En effet, sans le vernis enveloppant le nitrure de titane, le caractère anti adhésif de ce dernier rendrait très aléatoire son collage contre un adhésif et s'opposerait à son utilisation dans les applications mettant en oeuvre des aimants amovibles. L'invention concerne aussi le procédé de fabrication du placage. Dans une forme de réalisation de la présente invention, chaque aimant est en forme de disque de 2 à 6 millimètres d'épaisseur pour un diamètre de 10, 15, 25 ou 32 millimètres de diamètre. Ce disque présente un bord arrondi pour ne pas marquer la peau à cause d'une arête vive. Il est formé par frittage de poudre d'alliage néodyme-fer-bore sous haute température. Immédiatement après son frittage, l'aimant est enveloppé par un dépôt électrolytique de nickel avec une épaisseur de l'ordre de 3 micromètres et, dans 30 une réalisation, par un dépôt électrolytique de chrome de la même épaisseur. Ces dépôts électrolytiques sont des procédés bien connus par l'homme de métier. Ensuite, chaque aimant reçoit par évaporation en phase gazeuse une couche enveloppante en nitrure de titane, à une température contrôlée. La température de traitement ne doit pas modifier l'alliage néodyme-fer-bore pour ne pas altérer ses propriétés magnétiques. Le traitement est interrompu quand la couche a une épaisseur de l'ordre de 3 micromètres. C'est à la fin de cette opération que les futures faces nord des aimants reçoivent le marquage du fabricant. Cette opération est réalisée par gravure laser 5 superficielle de la couche de nitrure de titane. A ce stade les aimants sont prêts pour l'usage thérapeutique en contact avec la peau. Le revêtement titane révèle ses multiples avantages : la biocompatibilité, la faible adhérence, et pour l'aspect marketing la couleur or et la belle apparence de la gravure laser sur le nitrure de titane.
10 Dans une autre réalisation de l'invention, la couche de nitrure de titane est recouverte par une couche de vernis déposée au trempé ou par tout autre moyen connu de l'homme de métier. Ce vernis peut-être un vernis polyuréthane transparent contact cutané avec un additif de type silicone pour abaisser l'adhérence.
15 Dans une autre version de réalisation, le vernis polyuréthane est utilisé sans additif de façon à conserver une tension de surface élevée et favoriser le collage de l'aimant sur des supports, par exemple textiles ou en matières plastiques. Dans ces applications l'usage de colles de type cyanoacrylate est privilégié.
20 Dans d'autres variantes de réalisation de l'invention, la couleur du dépôt de nitrure de titane peut être modifiée et différente de la couleur or, comme par exemple de teintes bleues, argentées ou grises. Le marquage laser reste toujours possible sur ces couleurs.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS1.) Placage protecteur pour aimant en alliage néodyme-fer-bore, caractérisé en ce qu'il comprend, de l'intérieur vers l'extérieur en partant de l'aimant, une couche de nickel et un couche de nitrure de titane.
  2. 2.) Placage protecteur pour aimant néodyme-fer-bore selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une couche de chrome est interposée entre la couche de nickel et la couche de nitrure de titane.
  3. 3.) Placage protecteur pour aimant néodyme-fer-bore selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couche de nitrure de titane est recouverte 10 par une couche de vernis.
  4. 4.) Placage protecteur pour aimant néodyme-fer-bore selon les revendications 1 et 3 prises ensemble caractérisé en ce que le vernis est un vernis polyuréthane sans additif pour conserver une tension de surface élevée favorisant le collage ultérieur de l'aimant.. 15
  5. 5.) Placage protecteur pour aimant néodyme-fer-bore selon les revendications 1 et 3 prises ensemble caractérisé en ce que le vernis est un vernis polyuréthane comportant un additif abaissant l'adhérence de surface.
  6. 6.) Procédé de fabrication d'un placage protecteur pour aimant néodyme-fer-bore selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il consiste, 20 immédiatement après réalisation de chaque aimant par frittage d'un mélange de poudre de néodyme, fer et bore, à envelopper cet aimant par dépôt électrolytique sur lui, d'une couche de nickel, puis à l'envelopper, par évaporation en phase gazeuse, par une couche de nitrure de titane.
  7. 7.) Procédé de fabrication d'un placage protecteur pour aimant 25 néodyme-fer-bore selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comprend, entre la phase de dépôt de la couche de nickel et la phase de dépôt de nitrure de titane, une phase de dépôt d'une couche de chrome enveloppant la couche de nickel.
  8. 8.) Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 6 30 ou 7 caractérisé en ce qu'il comprend, après réalisation de la couche de nitrure de titane, et avant recouvrement par un vernis, à réaliser l'identification de la face Nord de l'aimant par gravure au laser dans l'épaisseur de cette couche.
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