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Aimants en samarium-cobalt
Les aimants en samarium-cobalt (SmCo) sont des aimants permanents puissants composés de samarium, de cobalt et d’autres éléments mineurs. Il est connu pour sa grande force magnétique et sa bonne stabilité à la température. Les aimants en samarium-cobalt sont généralement plus faibles que les aimants en néodyme à température ambiante, mais ils fonctionnent de manière fiable à des températures extrêmes lorsque les aimants en néodyme cessent de fonctionner. Le SmCo étant très résistant à la corrosion et à l’oxydation, les revêtements ne sont généralement pas nécessaires. L’aimant en samarium-cobalt étant fabriqué par frittage, il est très fragile et des fissures peuvent apparaître à l’intérieur.
Sm1Co5
L’alliage SmCo5 contient un atome de samarium pour cinq atomes de cobalt et constitue la première génération d’aimants samarium-cobalt. Le (BH)max des alliages SmCo 1:5 est compris entre 15 MGOe et 25 MGOe et la température de service peut atteindre 250°C. SmCo5 contient principalement du Sm et du Co et ne contient pas de fer, ce qui lui confère une meilleure résistance à la corrosion et à la démagnétisation.
Sm2Co17
Les propriétés magnétiques de l’alliage SmCo 2:17 sont meilleures que celles de l’alliage Sm1Co5. Son (BH)max varie généralement entre 24 MGOe et 32 MGOe, et sa température de fonctionnement peut atteindre 300 °C. Sm2Co17 contient très peu d’autres éléments tels que le fer, le cuivre, le samarium et le cobalt. L’absence de fer dans cet alliage signifie qu’il peut se corroder légèrement dans des environnements très humides, c’est pourquoi les aimants Sm2Co17 sont parfois recouverts de nickel.
PROCESSUS DE FABRICATION
Préparation des matières premières
La production d’aimants SmCo commence par la préparation des matières premières. Les principales matières premières sont le fer, le zirconium, le cuivre, le cobalt et les terres rares Sm1-xRx. Sm1-xRx fait référence au samarium et à une certaine proportion d’un ou plusieurs éléments de terres rares lourdes.
Fonderie
Le processus de fusion peut adopter le processus de coulée en lingot ou le processus de coulée à prise rapide. Le processus de coulée de lingots consiste à refroidir et à solidifier les matières premières des aimants fondus et à les transformer en lingots d’alliage. Le processus de coulée à prise rapide consiste à refroidir et à solidifier rapidement les matières premières de l’aimant fondu et à les jeter dans des tôles d’alliage. L’alliage samarium-cobalt adopte de préférence le procédé de coulée en lingot ; l’alliage néodyme-fer-bore adopte de préférence le procédé de coulée à prise rapide. La température de fusion est généralement de 1200 à 1600°C, qui doit être ajustée en fonction de la situation réelle.
Concassage à l’hydrogène
Après obtention du lingot de samarium-cobalt, la méthode de préparation traditionnelle consiste à broyer mécaniquement le lingot d’alliage SmCo puis à effectuer un broyage au jet. La méthode de concassage mécanique a une consommation d’énergie élevée, une faible efficacité de production et une grande perte d’équipement. De plus, la poudre obtenue par broyage mécanique est peu cassante, ce qui conduit à un long temps de broyage à jet ultérieur et à une faible efficacité de broyage. Le processus de broyage à l’hydrogène est une méthode de fabrication de poudre efficace et économe en énergie, qui utilise les caractéristiques d’absorption d’hydrogène et de broyage des alliages pour préparer des poudres d’alliage. Le processus de rupture d’hydrogène a été largement utilisé dans la production de matériaux d’aimants permanents NdFeB. Dans l’environnement d’hydrogène à haute pression, l’alliage samarium-cobalt sera cassé et une poudre grossière sera obtenue après déshydrogénation.
Broyage par broyeur à jet
L’alliage samarium-cobalt obtenu après broyage à l’hydrogène est une poudre grossière, et un broyage par jet est nécessaire pour obtenir une fine poudre magnétique samarium-cobalt. Le broyeur à jet doit entraîner le flux d’air à grande vitesse pour déplacer le matériau à grande vitesse, de sorte que le matériau entre en collision, la surface de friction est écrasée et enfin une poudre magnétique fine est obtenue.
Pressage
Les poudres magnétiques doivent être orientées et pressées dans un champ magnétique, puis pressées de manière isostatique jusqu’à ce que le cobalt de samarium soit formé en un blanc. L’agencement de la poudre magnétique de cobalt de samarium sans traitement par champ magnétique est chaotique, et la poudre magnétique peut être disposée dans un certain direction par pressage et formage dans un champ magnétique, d’isotrope à anisotrope. L’ébauche d’aimant au samarium cobalt qui a été pressée pour la première fois doit également être soumise à un pressage isostatique. Le pressage isostatique tire parti du fait que le liquide a la même pression dans toutes les directions et place l’ébauche de samarium-cobalt dans un récipient fermé à haute pression contenant du liquide pour un pressage ultérieur.
Frittage
Tout d’abord, l’ébauche d’aimant au samarium cobalt doit être placée dans le four de frittage sous vide pour un pré-frittage sous vide à une température de 1160 ℃ à 1190 ℃ pendant 30 minutes. Ensuite, de l’argon de haute pureté a été injecté dans le four de frittage sous vide jusqu’à ce que la pression dans le four de frittage sous vide atteigne 0,02 MPa. Avec le couvercle d’argon, le four de frittage sous vide a été chauffé jusqu’à 1210C pendant 90min, puis le four de frittage sous vide a été refroidi jusqu’à 1170C de traitement en solution pendant 4 heures, enfin le four de frittage sous vide a été rapidement trempé à température ambiante.
