Étude d'un composite magnétique doux en phosphate de fer et de sa stabilité à haute température

La plupart des études sur les composites magnétiques doux (SMC) se sont concentrées sur la compaction traditionnelle. Cependant, cette méthode de consolidation conduit à des densités faibles et donc, à de mauvaises propriétés magnétiques. Pour cette raison, ce travail se concentre sur l'étude d'un revêtement en phosphate de fer (Fe3(PO4)2) pour développer des SMC consolidés par une nouvelle technologie de frittage assisté par champ (FAST) et le compare à la compaction traditionnelle. Une relation directe est démontrée entre l'épaisseur du revêtement obtenu et la quantité de réactif ajoutée à la synthèse ainsi que la relation inverse entre l'épaisseur du revêtement et le rapport poudre/acéton. En revanche, l'analyse thermique montre que la phase souhaitée Fe3(PO4)2 est stable jusqu'à 900 °C. Entre 900 et 960 °C, le phosphate de fer se décompose en Fe–P et SiO2. À des températures plus élevées, le processus de décomposition est complété, et la phase Fe–P réagit avec des particules de Fe–3Si, résultant en une matrice FeSiP avec une couche non continue de SiO2 environnante. La plus haute densité compactée et les propriétés magnétiques statiques sont obtenues pour le SMC préparé avec 2 % pds. H3PO4 et un rapport poudre/acéton de 2,5 g/mL consolidé par FAST, fournissant une densité de 6,59 g/cm3, une saturation magnétique de 1,752 T et une coercivité de 313,4 A/m. De plus, ce SMC entraîne la plus haute perméabilité dans toute la plage de fréquence audio (de 40 à 100 kHz) ainsi qu'une haute résistivité électrique (3,18·105 μΩ·cm) et les plus faibles pertes de puissance jusqu'à 10–20 kHz (31,7 mW/cm3 à B = 50 mT et f = 10 kHz). Cependant, la consolidation par pressage à froid conduit à des fréquences de fonctionnement plus élevées, atteignant une perméabilité de 24 jusqu'à 1 MHz, et les plus faibles pertes de puissance pour les fréquences supérieures à 10–20 kHz (414 mW/cm3 à 100 kHz et B = 50 mT) en raison de la réduction des courants de Foucault obtenue par une résistivité électrique plus élevée et un moindre nombre de défauts de revêtement.