Les aimants samarium-cobalt de type 1:5 et de type 2:17 sont considérés comme la première et la deuxième génération d’aimants permanents de terre rare. L’aimant néodyme a dominé le marché depuis sa création. Par conséquent, l’aimant samarium-cobalt a été sérieusement marginalisé en raison de ses propriétés magnétiques relativement faibles, de ses technologies de traitement complexes et de son coût. Mais en réalité, l’aimant samarium-cobalt joue toujours un rôle irremplaçable dans les opérations à haute température qui ne sont pas possibles pour l’aimant néodyme. La recherche d’aimant samarium-cobalt haute performance n’a jamais cessé, de plus le traitement thermique complexe en plusieurs étapes et le contrôle de la microstructure ont permis d’améliorer efficacement les performances magnétiques à un niveau extrême. Afin de répondre aux nouvelles applications dans le domaine aérospatial, le ministère de la Défense des États-Unis a exigé en 1997 que la température de fonctionnement maximale des aimants samarium-cobalt passe de 300 à 500 degrés Celsius. Dans le même temps, certaines applications haut de gamme comme les tubes à ondes progressives et les dispositifs internes demandent également que le coefficient de température réversible de l’aimant samarium-cobalt ait une valeur absolue suffisamment faible. Par conséquent, l’aimant à base de Sm2Co7 à structure de type TbCu7 a émergé et a suscité un intérêt général.
Les valeurs (BH)max de l’aimant SmCo5 régulier se situent entre 14 et 24MGOe. Le SmCo5 est composé uniquement de samarium et de cobalt et présente une meilleure résistance à la corrosion et une meilleure usinabilité. Les valeurs en (BH)max de l’aimant Sm2Co17 conventionnel se situent entre 22 et 32MGOe, ce qui est beaucoup plus élevé que l’ancienne série SmCo5. Outre les deux éléments de base que sont le samarium et le cobalt, la teneur en fer (Fe), en cuivre (Cu) et en zirconium (Zr) varie selon la qualité du Sm2Co17.
Catégories de forme de l'aimant samarium-cobalt
Aimant segment en samarium-cobalt
Anneau magnétique en samarium-cobalt
Bloc magnétique en samarium-cobalt
Disque magnétique en samarium-cobalt
Processus de fabrication de l'aimant samarium-cobalt
L’aimant samarium-cobalt est préparé en faisant fondre les matières premières sous vide ou sous atmosphère de gaz inerte dans un four à fusion par induction, puis en les traitant dans la coulée de bande et en les refroidissant ainsi pour former des bandes d’alliage. Les alliages sont broyés et pulvérisés pour former une poudre fine dont la taille moyenne des particules est de 3 microns. La poudre est ensuite compactée dans un champ d’alignement. La densification et l’ajustement des propriétés magnétiques sont réalisés par des processus de frittage, de mise en solution et de vieillissement. Les ébauches sont ensuite usinées aux formes spécifiques et magnétisées.
Propriétés magnétiques de l'aimant samarium-cobalt
Les qualités d’un aimant au samarium-cobalt sont généralement spécifiées par la composition de l’alliage + un numéro + une lettre. Les aimants samarium-cobalt peuvent être divisés en deux catégories : ceux à base de SmCo5 (RECo5) et ceux à base de Sm2Co17 (RE2Co17), selon la composition de l’alliage. Le dernier nombre représente le produit énergétique maximum (BH)max de l’aimant en unité CGS “Mega-Gauss Oersted” (MGOe). La présence d’une ou plusieurs lettres marquées à la fin détermine le champ coercitif intrinsèque de l’aimant samarium-cobalt fritté.
| Matériau | Qualité | Rémanence
Br |
Champ coercitif
Hcb |
Champ coercitif intrinsèque
Hcj |
Produit énergétique maximal
(BH)max |
Température de Curie
Tc |
Température de fonctionnement maximale
Tw |
Coefficient de température de Br | Coefficient de température de Hcj | ||||
| T | kGs | kA/m | kOe | kA/m | kOe | kJ/m3 | MGOe | ℃ | ℃ | %/℃ | %/℃ | ||
| SmCo5 | RECo5-16S | 0.79-0.84 | 7.9-8.4 | 620-660 | 7.8-8.3 | ≥1830 | ≥23.0 | 118-135 | 15-17 | 750 | 250 | -0.035 | -0.28 |
| RECo5–18S | 0.84-0.89 | 8.4-8.9 | 660-700 | 8.3-8.8 | ≥1830 | ≥23.0 | 135-151 | 17-19 | 750 | 250 | -0.040 | -0.28 | |
| RECo5–20S | 0.89-0.93 | 8.9-9.3 | 684-732 | 8.6-9.2 | ≥1830 | ≥23.0 | 150-167 | 19-21 | 750 | 250 | -0.045 | -0.28 | |
| RECo5–22S | 0.92-0.96 | 9.2-9.6 | 710-756 | 8.9-9.5 | ≥1830 | ≥23.0 | 167-183 | 21-23 | 750 | 250 | -0.045 | -0.28 | |
| RECo5–24S | 0.96-1.00 | 9.6-10.0 | 740-788 | 9.3-9.9 | ≥1830 | ≥23.0 | 183-199 | 23-25 | 750 | 250 | -0.045 | -0.28 | |
| LTC(RECo5-10) | 0.62-0.66 | 6.2-6.6 | 485-517 | 6.1-6.5 | ≥1830 | ≥23.0 | 75-88 | 9.5-11.0 | 750 | 300 |
20-100℃: +0.0156 100-200℃: +0.0087 200-300℃: +0.0007 |
– | |
| Sm2Co17 | RE2Co17-24H | 0.95-1.02 | 9.5-10.2 | 692-764 | 8.7-9.6 | ≥1990 | ≥25.0 | 175-191 | 22-24 | 800 | 350 | -0.025 | -0.20 |
| RE2Co17-26H | 1.02-1.05 | 10.2-10.5 | 740-788 | 9.4-10.0 | ≥1990 | ≥25.0 | 191-207 | 24-26 | 800 | 350 | -0.030 | -0.20 | |
| RE2Co17-28H | 1.03-1.08 | 10.3-10.8 | 756-812 | 9.5-10.2 | ≥1990 | ≥25.0 | 207-220 | 26-28 | 800 | 350 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-30H | 1.08-1.10 | 10.8-11.0 | 788-835 | 9.9-10.5 | ≥1990 | ≥25.0 | 220-240 | 28-30 | 800 | 350 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-32H | 1.10-1.13 | 11.0-11.3 | 812-860 | 10.2-10.8 | ≥1990 | ≥25.0 | 230-255 | 29-32 | 800 | 350 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-22 | 0.93-0.97 | 9.3-9.7 | 676-740 | 8.5-9.3 | ≥1433 | ≥18.0 | 160-183 | 20-23 | 800 | 300 | -0.020 | -0.20 | |
| RE2Co17-24 | 0.95-1.02 | 9.5-10.2 | 692-764 | 8.7-9.6 | ≥1433 | ≥18.0 | 175-191 | 22-24 | 800 | 300 | -0.025 | -0.20 | |
| RE2Co17-26 | 1.02-1.05 | 10.2-10.5 | 748-796 | 9.4-10.0 | ≥1433 | ≥18.0 | 191-207 | 24-26 | 800 | 300 | -0.030 | -0.20 | |
| RE2Co17-28 | 1.03-1.08 | 10.3-10.8 | 756-812 | 9.5-10.2 | ≥1433 | ≥18.0 | 207-220 | 26-28 | 800 | 300 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-30 | 1.08-1.10 | 10.8-11.0 | 788-835 | 9.9-10.5 | ≥1433 | ≥18.0 | 220-240 | 28-30 | 800 | 300 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-32 |
1.10-1.13 | 11.0-11.3 | 812-860 | 10.2-10.8 | ≥1433 | ≥18.0 | 230-255 | 29-32 | 800 | 300 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-26M | 1.02-1.05 | 10.2-10.5 | 676-780 | 8.5-9.8 | 955-1433 | 12-18 | 191-207 | 24-26 | 800 | 300 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-28M | 1.03-1.08 | 10.3-10.8 | 676-796 | 8.5-10.0 | 955-1433 | 12-18 | 207-220 | 26-28 | 800 | 300 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-30M | 1.08-1.10 | 10.8-11.0 | 676-835 | 8.5-10.5 | 955-1433 | 12-18 | 220-240 | 28-30 | 800 | 300 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-32M | 1.10-1.13 | 11.0-11.3 | 676-852 | 8.5-10.7 | 955-1433 | 12-18 | 230-255 | 29-32 | 800 | 300 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-24L | 0.95-1.02 | 9.5-10.2 | 541-716 | 6.8-9.0 | 636-955 | 8-12 | 175-191 | 22-24 | 800 | 250 | -0.025 | -0.20 | |
| RE2Co17-26L |
1.02-1.05 | 10.2-10.5 | 541-748 | 6.8-9.4 | 636-955 | 8-12 | 191-207 | 24-26 | 800 | 250 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-28L |
1.03-1.08 | 10.3-10.8 | 541-764 | 6.8-9.6 | 636-955 | 8-12 | 207-220 | 26-28 | 800 | 250 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-30L | 1.08-1.15 | 10.8-11.5 | 541-796 | 6.8-10.0 | 636-955 | 8-12 | 220-240 | 28-30 | 800 | 250 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-32L | 1.10-1.15 | 11.0-11.5 | 541-812 | 6.9-10.2 | 636-955 | 8-12 | 230-255 | 29-32 | 800 | 250 | -0.035 | -0.20 | |
| LTC(RE2Co17-16) | 0.81-0.85 | 8.1-8.5 | 605-669 | 7.6-8.4 | ≥1592 | ≥20 | 117-127 | 14-16 | 840 | 300 |
-50-20℃: +0.005 20-100℃: -0.008 100-200℃: -0.008 200-300℃: -0.011 |
– | |
| LTC(RE2Co17-18) | 0.85-0.90 | 8.5-9.0 | 629-708 | 7.9-8.9 | ≥1592 | ≥20 | 127-143 | 16-18 | 840 | 300 | |||
| LTC(RE2Co17-20) | 0.90-0.94 | 9.0-9.4 | 661-732 | 8.3-9.2 | ≥1592 | ≥20 | 143-159 | 18-20 | 840 | 300 | |||
| LTC(RE2Co17-22) | 0.94-0.97 | 9.4-9.7 | 685-740 | 8.6-9.3 | ≥1592 | ≥20 | 159-175 | 20-22 | 840 | 300 | |||
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Propriétés physiques de l'aimant samarium-cobalt
La stabilité de fonctionnement des aimants samarium-cobalt est fortement liée à leurs propriétés physiques, à l’exception des propriétés magnétiques et de la résistance à la corrosion. L’aimant samarium-cobalt ne convient pas pour être une pièce de structure en raison de sa fragilité inhérente. En outre, l’aimant SmCo5 présente une meilleure processabilité par rapport à l’aimant Sm2Co17.
| Paramètres | Unité | SmCo5 | Sm2Co17 |
| Densité / ρ | g/cm3 | 8.1-8.5 | 8.3-8.5 |
| Dureté Vickers | HV | 450-500 | 500-600 |
| Résistance à la compression | MPa | 420-680 | 700-830 |
| Résistivité électrique | Ω·cm | (5-6)x10-5 | (8-9)x10-5 |
| Coefficient de dilatation thermique | 10-6/K | C⊥: 13
C∥: 6 |
C⊥: 11
C∥: 8 |
Tendance des prix des matières premières de l'aimant samarium-cobalt
L’aimant samarium-cobalt est principalement composé de samarium (Sm) et de cobalt (Co). Les aimants de type SmCo5 et Sm2Co17 contiennent généralement une teneur en samarium de 23-28wt% pour le SmCo5 et de 33-37wt% pour le Sm2Co17. La tendance du prix du samarium est extraordinairement stable ces dernières années et a un impact très limité sur le prix de l’aimant samarium-cobalt. La teneur en cobalt dans les aimants de type SmCo5 et Sm2Co17 a respectivement atteint 63-67wt% et 48-52wt%. Contrairement à l’aimant AlNiCo, l’aimant samarium-cobalt adopte le cobalt primaire comme matière première. Par conséquent, les fluctuations du prix du cobalt ont une influence plus importante sur la tendance des prix de l’aimant samarium-cobalt.