Brevet FR2049215A1 — publié le 19710326

L'invention concerne un procédé permetitant d'augmenter 1'anisotropie de corps obtenus par extrusion, constitués par un .matériau à magnétisme permanent, ce matériau, pulvérulent et mélangé avec un liant, étant soumis à l'influence d'un champ ma-5 gnétique d'orientation et pressé à ïravers l'ajutage d'une presse d'extrusion pour sortir ensuite, sous forme d'un boudin, de l'embouchure dudit ajutage. Pour ce procédé, un hexâferrite répondant à la formule Ba0.6 est particulièrement intéressant comme 10 matériau à magnétisme permanent,le baryum pouvant être remplacé entièrement ou en partie par du strontium, du calcium.ou du plomb. La poudre de ces matériaux est constituée par des particules en forme de plaquette. La dimension la plus grande de ces particules est d'environ 5 leur épaisseur étant de l'ordre 15 de 0,5 ^/U» La direction d'aimantation préférentielle de ces particules est perpendiculaire à leur plan, et coïncide donc avec la direction de l'épaisseur des particules. Pour ce procédé, on peut également utiliser d'autres matériaux à magnétisme permanent, par exemple des alliages ou des mélanges, par exemple 20 formés-par les éléments manganèse et bismuth. On distingue deux groupes d'aimants anisotropes susceptibles d'être fabriqués par extrusion: 1. Aimants frittes ; après le pressage, le corps obtenu par extrusion est fritte, ce qui va de pair avec un rétrécisse- 25 ment et une modification de la forme du corps. Pour respecter des tolérances sévères éventuelles, les aimants frittés doivent ensuite subir =un meùlage. 2. Plasto-aimants;pour la fabrication de ceux-ci, la matériau magnétique pulvérulent est mélangé avec une matière 30 synthétique ou avec du caoutchouc, durcissant après le moulage. Par conséquent, après leur moulage, dans ce cas après 1'extrusion, les plasto-aimants sont en général prêts à l'emploi, une opération mécanique subséquente n'étant pas nécessaire. Comparés avec les aimants frittés, les plasto-aimants ont toutefois l'in-35 convénient d'une densité plus réduite qui va de pair avec une induction magnétique plus faible. Pour obtenir 1'anisotropie magnétique, on peut mettre en oeuvre les mêmes procédés tant pour les aimasity^rit^ls / pour les plasto-aimants.Par la demande de brevet allemand publiée/ 40 par exemple, il est connu de fabriquer, à l'aide d'une presse 70 23371 -2- 2049215 d'extrusion, des corps en ferrite de baryum pulvérulent, l'ajutage de la presse étant entouré d'un dispositif devant engendrer un champ magnétiqu^'crientatioiï. A cause de la dimension de l'ouverture de l'ajutage d'écoulement, les particules de poudre jie 5 subissent pas une orientation mécanique appréciable. Les corps obtenus par extrusion sont ensuite frittés et ont^ dà.ns la direction d'aimantation préférentielle, les propriétés suivantes: . B = 2.800 Gauss. (G.) r B^C i2.200 Oersteds. (Oe.) 10 (BH) = 1.7.10^ Gauss.Oersteds (GOe.) v 'max . . D'autre part, il est connu d'orienter, par tensions de cisaillement, .des particules de poudré magnétique anisotrope en forme de plaquette, ces tensions étant engendrées par le procédé mis en oeuvre pour le moulage. Dans le brevet britan-15 nique No. 860.220, on décrit un procédé suivant lequel, entre deux rouleaux, un matériau plasto-ferrite est laminé en feuilles présentant une épaisseur d'environ 0,75 mm. Par les fortes tensions de cisaillement régnant dans l'étroite fente de laminage, lesdites feuilles ont une direction d'aimantation 20 préférentielle prononcée, car les particules magnétiques se sont orientées mécaniquement au cours du laminage. De telles feuilles de faible épaisseur ne trouvent pour ainsi dire pas d'emploi pratique. Par conséquent, pour fabriquer des aimants permanents anisotropes présentant l'épaisseur voulue, il serait 25 donc nécessaire de laminer l'une sur l'autre plusieurs feuilles du genre précité, ce qui constitue une opération fastidieuse et coûteuse. , L'objet de l'invention est UI1 procédé permettant d'augmenter 1'anisotropie de corps obtenus par 30 extrusion et pouvant présenter pratiquement toute épaisseur possible, les particules de poudre magnétique n'étant par orientées uniquement par un champ magnétique extérieur, mais également par des tensions de cisaillement engendrées dans l'ajutage . 35 Conformément à l'invention, ce but est obtenu au cours de la mise en oeuvre du procédé précité du fait que dans l'ajutage, le matériau à presser est guidé le long de cloisons placées suivant la direction d'extrusion, et est subdivisé en plusieurs bandes qui dans l'embouchure de l'ajutage sont de h0 nouveau réunies en boudin. 70 23371 -3- 2049215 Les cloisons divisant le boudin en un certain nombre de bandes - de dimensions plus petites, dans lesquelles, par la présence de l'espace en forme de fente entre deux cloisons, sont engendrées des tensions de cisaillement qui à la surface des 5 bandes conduisent à un haut degré d'orientation des particules à magnétisme permanent, de sorte que celles-ci sont orientées mécaniquement et qu'une anisotropie s'établit. Pour accentuer l'orientation mécanique, on fait régner, sur toute la longueur de l'a-igutage de la presse, un champ continu magnétique dont l'intensité est to comprise entre 3 et 10 kQe. On évite ainsi une désorientation des particules lorsque la matériau se détache des extrémités des cloisons, c ' est-à**dire près de l'endroit où deux bandes sont réunies en un seul boudin. Après avoir passé les closons, les bandes anisotropes de dimensions réduite sont de nouveau réunies 15 dans l'embouchure de façon à former un seul boudin, qui sort de cette embouchure. L'invention concerne également un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus» Conformément à. l'invention, le dispositif comporte 20 un ajutage d'extrusion dans lequel se trouvent plusieurs cloisons minces s'étendant dans la direction d'extrusion. De préférence, les cloisons affectent une forme tranchante. Les cloisons sont formées notamment par un matériau non magnétique, par exemple du laiton ou du bronze, alors qu'au 25 milieu de leur longueur, leur épaisseur est comprise entre environ 0,5 et 1 mm; l'épaisseur diminue vers les deux extrémités» Il est préférable que les cloisons soient pratiquement parallèles. De préférence, la distance entre les cloisons est comprise entre environ 1 et 2 âm. 30 De préférence, la longueur des cloisons dans Ja direction.d'extrusion diminue à partir du centre de l'ajutage radialement vers l'extérieur de celui-ci. Conformément un autre mode de réalisation de l'invention, une différence plus prononcée recherchée des vitesses de 35 déplacement dans chaque bande est obtenue lorsque la distance entre les cloisons décroit en direction de l'embouchure de l'ajutage. A l'entrée de l'ajutage, la distance entre les cloisons est par exemple égale à environ 2 mm, et diminue jusqu'à, environ 1 mm par exemple en direction de l'embouchure. 4o De préférence, la section du canal traversant 1'aju ta g 70 23371 -4- 2049215 tage diminue en direction de l'embouchure. L'ajutage d'écoulement de la presse est entourée d'un dispositif pour engendrer un champ magnétique d'orientation, qui traverse perpendiculairement les cloisons. 5 L'ajutage conforme à l'invention peut être utilisé tant pour la fabrication d'aimants frittés anisotropes, que pour fabriquer, par extrusion, en particulier des plasto-aimants anisotropes flexibles. La description suivante, en regard du dessin annexé, 10 le tout donné à titre d'exemple., fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La fig. 1 est une coupe longitudinale qui, à échelle agrandie, illustre l'ajutage d'xm dispositif conforme à l'invention. 15 La fig. 2 est une coupe transversale d'xm dispositif conforme à l'invention. Comme mode préféré pour la réalisation de corps obtenus par extrusion, on décrit ci-après la préparation d'xm ferrite répondant à la formule Ba0.6Fe.,0^, à réseau cristallin 20 de structxire hexagonale. Les substances de base, par exemple le carbonate de baryum et l'oxyde de fer ainsi qu'éventuellement d'autres substances supplémentaires, sont mélangées en rapport convenable et frittées à des températxires comprises entre environ 1000 et 25 1 300°C. Le produit fritté ainsi obtenu est ensuite 'broyé de façon à obtenir une poudre dont les particules présentent des dimensions comprises entre environ 5 et 10 yu, cette poudre étant ensuite mélangée avec un liant» Dans un dispositif conforme _à l'invention, la masse plastique ainsi obtenue est en— 30 suite travaillée par extrusion, pour former un corps présentant le diamètre voulu. La presse d'extrusion conforme à l'invention comporte un ajutage 1, en matériau non magnétique, par exemple ai laiton. Cet ajutage comporte xin canal rectangulaire 2, qui est conique 35 dans la direction d'écoulement et qui vers l'extrémité de sortie de l'ajutage, débouche dans xin embouchure 3 de diamètre constant. Le canal 2 contient un certain nombre - cinq dans le cas présent -de cloisons k s'étendant dans la direction d'extrusion pratiquement parallèles feutre elles ainsi qu'axix parois supérieures 40 et inférieures du canal. Lesdits cloisons 4 sont serties dans 70 23371 -5- 2049215 les pièces latérales 5 de l'ajutage 1 et peuvent être en matériau magnétique ou non, par exemple en bronze ou en laiton, alors qu'au milieu de leur longueur, l'épaisseur des cloisons est égale à 0,8 mm environ. L'extrémité antérieure des cloisons et 5 éventuellement leur extrémité arrière affectent une forme de tranchant. Vuedans la direction d'extrusion, la longueur des cloisons 4 diminue à partir du milieu de l'ajutage radialement vers l'extérieur de celui-ci- La distance entre les cloisons h qui du côté de la presse est égale à 2 mm environ diminue en 10 direction de l'embouchure J jusqu'à 1 mm environ. Lesditescloisons h divisent ainsi le canal. 2 de l'ajutage 1 en un certain nombre de chambres 10 en forme de fente, à travers lesquelles le matériau décrit ci-dessus est pressé, de sorte qu'il se produit une réduction de vitesse quasi paraboli-15 que dans le sens transversal des bandes formées par les cloisons h. Une telle réduction de vitesse est caractéristique en soi pour un écoulement laminaire dans une chambre à section en forme de fente. Toutefois, lorsqu'il s'agit de masses plastiques (c'est à dire déformables), cette loi subit une variation 20 qu i » structurelle" Pour ces masses, l'influence que Ces propriétés 25 exercent sur les vitesses d'écoulement locales est compliquée. Un écartement croissant de la masse vis-à-vis les lois d'écoulement de Newton entraine un aplatissement plus prononcé de la courbe parabolique originale des vitesses dans le sens transversal de la chambre en forme de fente formée par deux cloisons k, ?0 ce'qui veut dire que dans la masse, la jone' centrale où la tension de cisaillement effective est faible au nuLle, croit à mesure d'un écartement plus grand de la masse vis-à-vis les lois d'écoulement de Newton. Une bande de ferrite par exemple, obtenue par ex-T5 trusion, présente donc à sa surface un fort degré d! orientation des particules magnétiques, les couches çiédianes par contre présentant une forte désorientation. Il es résulte, que l'épaisseur d'une bande, ou la hauteur des chambres 10 formées entre deux cloisons 4 a une influence déterminante pour une anisotro-kO pie moyenne sur l'épaisseur de bande. Comparée avec des bandes 70 23371 2049215 relativement épaisses, une bande mince présente un degré d'orientation plus élevé grâce à la courbe de vitesses, ayant une forte pente de flanc dans une chambre oblongue 10. Sur la fig. 1, les flèches indiquent la réduction de vitesse du matériau du boudin 5 en fonction de la hauteur de la fente. Conformément à 1 Prirention,dans l'ajutage d'extrûsion 1, le matériau à mouler est d'abord divisé en plusieurs bandes, dans le cas présent en six bandes, qui par suite de leur faible épaisseur donnent lieu à une courbe de vitesses à forte pente, de 10 sorte qu'une forte orientation mécanique est exercée sur les particules de poudre. Par leur plan longitudinal, ces particules anisotropes en forme de plaque s'orientent parallèlement aux cloisons k- La fig.1 montre la façon dont les courbes de vitesses 15 se rapportant aux bandes dans les chambres distinctes 10 entre les cloisons h se réunissent de façon à former une courbe commune se rapportant au seul boudin dans l'embouchure 3 de l'ajutage. Ce boudin sort ensuite de 1'embouchure. Pour accentuer l'orientation mécanique, on a appliqué 20 un champ continu magnétique couvrant la totalité de la. longueur de l'ajutage 1 et présentant une intensité comprise entre 3 et 10 fcOe. Le dispositif ad hoc, représenté sur la fig. 2, comporte deux bobines 7. des pièces polaires 8 en matériau magnétique doux ainsi qu'une culasse 9, en matériau magnétique doux également, 25 devant fermer le circuit magnétique. Le champ magnétique engendré avec ce dispositif traversp perpendiculairement les cloisons h. Du fait que les plaquettes magnétiques anisotropes de la masse à mouler sont quasi parallèles aux cloisons h, île champ magnétique est donc également perpendiculaire au plan traversant 30 la plaquette, et coïncide donc avec la direction d'aimantation préférentielle de ces plaquettes. Au lieu d'un dispositif électromagnétique pour engendrer le champ magnétique d'oiisifcafcion il est également possible d'utiliser des dispositifs à aimantation permanente. T5 Suivant la nature du liant utilisé, le corps ainsi obtenu par extrusion peut être utilisé comme plasto—aimant ou être soumis à un frittage subséquent effectué à des températures comprises entre environ 1200 et 1300°C. Les corps ainsi préparés subissent une magnétisation. Les aimants frittés anisotropes en 40 BaO ôFegO^, obtenus par la mise en oeuvre du procédé conforme à 70 23371 -7- 2049215 l'invention, présentaient les propriétés suivantes dans la direction d'aimantation préférentielle. B = 3^00 G. r BH6 = 2kOQ 0e. (BH) = 2,6.106 GOe. v 'mai 70 23371 8 2049215 REVENDICATIONS 1.- Procédé permettant d'augmenter 1*anisotropie de corps obtenus par extrusion, constitués peur un matériau à magnétisme permanent, ce matériau, pulvérulent et mélangé avec un 5 liant, étant soumis à l'influence d'un champ magnétique d'orientation et pressé à travers l'ajutage d'une presse d'extrusion pour sortir ensuite, sous forme d'un boudin, de 1'embouchure dudit ajutage, caractérisé en ce que dans l'ajutage, le matériau à presser est guidé le long de cloisons placées suivant..la direction 10 d'extrusion, et est subdivisé en plusieurs bandes qui, dans l'embouchure de 1'ajutage, sont de nouveau réunies en boudin. 2.- Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, muni d'un ajutage d'écoulement d'une presse d'extrusion, caractérisé en ce que l'ajutage contient 15 plusieurs cloisons minces s'étendant dans la direction d'extrusion. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les cloisons affectent une forme tranchante. 4.- Dispositif selon l'ensemble des revendications 2 20 et' 3» caractérisé en ce que les cloisons sont pratiquement paral-. lèles. 5.- Dispositif selon l'ensemble des revendications 2, 3» et 4, caractérisé en ce que la longueur des cloisons, dans la direction d'extrusion, diminue à partir du centre de l'ajutage, 25 radialement vers l'extérieur de celui-ci. 6.- Dispositif selon 1'ensemble des revendications 2, 3» 4 et 5, caractérisé en ce que la distance entre les cloisons décroît en direction de 1'embouchure de l'ajutage. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en 30 ce que la section du canal de l'ajutage diminue en direction de l'embouchure. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'ajutage de la presse d'extrusion est entouré d'un dispositif pour engendrer un champ magnétique d'orien- 35 tation, qui traverse perpendiculairement les cloisons.