Brevet FR2492845A1 — publié le 19820430

L'invention concerne un alliage convenant à la fabrication d'un aimant permanent, à base d'un alliage de cobalt et de mé- tal de terres rares en un rapport atomique compris entre 5:1 et 7:2, le constituant métal de terres rares étant formé d'au moins trois métaux de terres rares différents. Par le DE-OS 1 558 550, on connaît un aimant permanent ca- ractérisé par le fait qu'il est formé de fines particules ma- gnétiques permanentes et dont le constituant essentiel est ri5R dans lequel M = Co ou une combinaison de Co et d'un ou plusieurs des éléments Fe, Ni et Cu et R = La, Th ou une combinaison de Th et d'un ou plusieurs des éléments de terres rares ou une combinaison d'au moins trois éléments de terres rares. Le tex- te cité signale que l'aimant permanent formé de ces alliages doit être homogénéisé à une température inférieure au point de fusion et aussi proche que possible de celui-ci, dans une at- mosphère protégeant contre les influences oxydantes, afin que les composés désirés se constituent. Il est connu en outre, par le DE-AS 2 142 368, d'utiliser pour les aimants permanents des composés intermétalliques frit- tés de cobalt et de samarium, le composé intermétallique frit- té étant caractérisé par une composition comprenant: a) du samarium et du praséodyme à raison de 36 à 39 % lors- que la teneur en cobalt est de 61 à 64 %,la teneur en praséo- dyme représentant 10 à 90 % de la teneur en métal de terres rares, ou b) du samarium et du lanthane à raison de 34 à 39 %, lors- que la teneur en cobalt est de 61 à 66 %, la teneur en lantha- ne représentant 10 à 90 % de la teneur en métal de terres ra- res, ou c) du samarium et du cérium à raison de 34 à 40 % lorsque la teneur en cobalt est de 60 à 66 %, la teneur en cérium re- présentant 10 à 90 % de la teneur en métal de terres rares, ou d) du samarium et du métal mixte de cérium à raison de 34 à 39 % lorsque la teneur en cobalt est de 61 à 66 %, la teneur en métal mixte de cérium représentant 10 à 90 % de la teneur en métal de terres rares. Dans une sous-revendication, on fait allusion au fait que le lanthane est remplacé par un métal de terres rares formé de cérium, de néodyme, de praséodyme, d'yttrium et de mélanges de ces métaux, en quantité telle qu'il reste une quantité mi- nimale de lanthane représentant 10 % de la teneur en métal de terres rares. Dans le document cité, on signale aussi que l'on peut en- core augmenter les propriétés d'un aimant permanent fabriqué en partant du composé intermétallique fritté si l'on fait vieillir artificiellement l'aimant permanent pendant 24 heures en atmosphère neutre à une température inférieure de 400'C à la température de frittage. Egalement dans de nombreuses autres publications, on en- seigne au praticien à malléabiliser des alliages de cobalt et de métal de terres rares du type susdit afin d'obtenir des propriétés optimales. Toutefois, cette étape de malléabilisation exige beaucoup de temps puisqu'elle s'effectue normalement en plusieurs heu- res. En outre, la consommation d'énergie est appréciable car lors de la malléabilisation il faut respecter une température d'environ 800 à 9000C. La présente invention a pour but de trouver des alliages de cobalt et de métal de terres libres qui ne nécessitent pas cette malléabilisation et présentent tout de même des proprié- tés qui, par ailleurs, ne peuvent être obtenues que par une malléabilisation. De façon surprenante, on a trouvé que des alliages de co- balt et de métal de terres rares présentant un rapport atomi- que compris entre 5:1 et 7:2 ne nécessitent pas de malléabili- sation si le constituant métal de terres rares comprend, en atomes: à 60 % de samarium, 15 à 30 % de lanthane, à 30 % de néodyme, le reste étant formé d'autres métaux de terres rares résultant du procédé de fabrication. Cette teneur différente des alliages selon l'invention était entièrement surprenante pour le praticien et n'était sug- gérée par aucune des publications. Pour l'utilisation pratique de ces alliages de cobalt et de métal de terres rares comme aimants permanents, cela signi- fie une simplification notable du procédé de fabrication, join- te à un moindre besoin de temps et d'énergie. Il devient ain- si possible de fabriquer ces alliages à un prix relativement bas et de les rendre ainsi susceptibles d'une application plus large. Un fait particulièrement utile est que le lanthane et le néodyme font partie des métaux de terres rares qui se re- lativement souvent dans la nature de sorte qu'il n'y a pas de difficulté quant à la disponibilité de ces constituants d'al- liage. Le tableau suivant compare les propriétés magnétiques d' aimants formés de cobalt et de métal de terre rare, étrangers à l'invention et conforme à l'invention, du type de composés (Sm, La, Nd)Co5 Les alliages 1, 2, 6 et 7 ne sont pas conformes à l'inven- tion. On les compare aux alliages 3, 4 et 5, conformes à l'in- vention. Tableau page suivante BR désigne la rémanence de l'alliage IHC l'intensité de champ coercitif de polarisation HK le champ dit au coude, donnant au praticien une indi- cation sur la rectangularité de la courbe de démagné- tisation, BH max le produit énergétique. Les alliages 1 et 2 se situent hors du cadre de l'inven- tion à cause de leur trop faible teneur en lanthane. En outre, ils ont une moindre intensité de champ coercitif. L'alliage 3* est composé selon l'invention et présente, sans malléabilisation, une rémanence de 900 mT. L'intensité de champ coercitif est de 1200 kA/m. Le champ au coude est de 1120 kA/m et le produit énergétique de 160 kJ/m3. Si l'on malléabilise cet alliage pendant 3 heures à 890'C, on obtient l'alliage 3%* dont l'intensité de champ coercitif, le champ au coude et le produit énergétique ont des valeurs notablement moins bonne. On obtient le même tableau pour l'alliage 4* selon l'in- vention. L'alliage non malléabilisé présente à nouveau déjà une intensité de champ coercitif de 1160 kA/m, un champ au coude de 1040 kA/m et un produit énergétique d'environ 160 kJ/ m. L'alliage 40', malléabilisé à 870'C pendant 4 heures, pré- -Non conformes Non conformes l'invention Conformes à l'invention à l'invention 1 2 1 3 v l 4* t4. 5 6 7 Sm 0,53 0,53 0,53 0,53 0,60 0,6 0,4 La 0,06 0,10 0,15 0,18 0,15 - - Nd 0,29 0,26 0,21 0,18 0,24 0,4 0,6 Autres terres rares 0,11 0,11 0,11 0,11 - - - BR mT 840 860 900 900 900 900 880 1OOO 1020 H kA/m 776 830 1200 6600 1160 620 1200 400 40 HK kA/m 330 360 1120 320 1040 350 800 320 - BHmax kJ/m3 120 132 160 144 160 140 136 140 _M__aLx_ _ |.- _..._ 1 ru nc n - sente une nette diminution de l'intensité de champ coercitif qui est de 620 kA/m, du champ au coude qui est d'environ 350 kA/m et du produit énergétique qui est d'environ 140 kJ/m L'alliage 5, également selon l'invention, se situe dans le domaine limite de l'invention quant à sa teneur en samarium et en lanthane. L'alliage a encore une grande intensité de champ coercitif, la rémancence a légèrement diminué, à 880 mT, mais le champ au coude est déjà de 800 kA/m. Les alliages 6 et 7, non conformes à l'invention, présen- tent, même après un traitement de frittage d'optimisation, des intensités de champ coercitif entièrement insuffisante ainsi qu'un champ au coude insuffisant. Le tableau montre donc que les alliages selon l'invention présentent un comportement s'écartant de la norme, inattendu, mais particulièrement avantageux techniquement. REVENDICATION 1. Alliage approprié à la fabrication d'un aimant perma- nent, à base d'un alliage de cobalt et de métal de terres ra- res en un rapport atomique compris entre 5:1 et 7:2, le cons- tituant métal de terres rares comprenant au moins trois métaux de terres rares différents, caractérisé par le fait que le constituant métal de terres rares comprend, en atomes à 60 % de samarium, à 30 % de lanthane, 15 à 30 % de néodyme, le reste étant formé d'autres métaux de terres rares résultant du procédé de fabrication.