Aimant néodyme - SDM Magnetics

En 1984, Sagawa et Croat ont découvert de manière indépendante l’aimant néodyme presque en même temps. La phase principale de l’aimant néodyme est le Nd₂Fe₁₄B et son produit énergétique maximal a atteint 280kJ/m³ à cette époque. Le développement réussi de l’aimant néodyme a annoncé la naissance de l’aimant permanent de terre rare de troisième génération. L’aimant néodyme est également appelé aimant néodyme-fer-bore car il est principalement composé de néodyme, de fer et de bore. Les aimants néodyme peuvent être classés comme aimant néodyme fritté, aimant néodyme à liant ou aimant néodyme pressé à chaud, selon le processus de fabrication détaillé. L’aimant en néodyme fritté offre toujours la plus forte puissance magnétique de nos jours et a été largement utilisé dans de nombreux types d’applications, notamment les moteurs permanents à haute performance, les séparateurs magnétiques, l’imagerie par résonance magnétique, les capteurs, les haut- parleurs, l’électronique grand public et l’énergie verte.

Catégories de forme de l'aimant néodyme

Aimant segment en néodyme

Anneau magnétique en néodyme

Anneau magnétique en néodyme avec trou fraisé

Bille magnétique en néodyme

Bloc magnétique en néodyme

Cuboïde magnétique en néodyme

Cylindre magnétique en néodyme

Disque magnétique en néodyme

Processus de fabrication de l'aimant néodyme

Présentation du processus de fabrication

L’aimant néodyme est préparé en faisant fondre les matières premières sous vide ou sous atmosphère de gaz inerte dans un four de fusion à induction, puis en les traitant dans la coulée de bande et en les refroidissant pour former des bandes d’alliage. Les bandes sont broyées et pulvérisées pour former une poudre fine dont la taille des particules est comprise entre 3 et 7 microns. La poudre est ensuite compactée dans un champ d’alignement et frittée en corps denses. Les pièces brutes sont ensuite usinées aux formes spécifiques, traitées en surface et magnétisées.

Étapes du processus de fabrication de l'aimant néodyme

Pesée

Fusion et coulée en bande

Décrépitation à l’hydrogène

Broyage au jet

Compactage

Frittage

Usinage

Traitement de surface

Magnétisation

Emballage et livraison

Propriétés magnétiques de l’aimant néodyme

Qualité de l'aimant néodyme

Les qualités d’aimants néodyme sont généralement spécifiés par la lettre N + le numéro + la lettre. La lettre N est l’abréviation de Neodymium. Le nombre qui suit représente le produit énergétique maximal de l’aimant en unité CGS “Mega-Gauss Oersted” (MOGe). Il y a une ou deux lettres marquées à la fin qui déterminent le champ coercitif intrinsèque et la température de fonctionnement maximale de l’aimant néodyme. La coercivité intrinsèque des aimants de qualité M (moyen), H (élevé), SH (super élevé), UH (ultra élevé), EH (extrêmement élevé) et AH (anormalement élevé) est respectivement supérieure à 14, 17, 20, 25, 30 et 35 kOe. Ensuite, leur température de fonctionnement maximale peut respectivement atteindre 100, 120, 150, 180, 200 et 230 degrés Celsius. Il convient de noter qu’il existe certaines catégories sans lettres à la fin, notamment les plus connues, N35 et N52. La coercivité intrinsèque de ces qualités est supérieure à 12kOe et la température de fonctionnement maximale doit être inférieure à 80 degrés Celsius.

Tableau des propriétés magnétiques de l'aimant néodyme

Qualité	Rémanence Br		Champ coercitif Hcb		Champ coercitif intrinsèque Hcj		Produit énergétique maximal (BH)max		Température de fonctionnement maximale
Qualité	T	kGs	kA/m	kOe	kA/m	kOe	kJ/m³	MGOe	℃
N30	1.08-1.13	10.8-11.3	≥798	≥10.0	≥955	≥12	223-247	28-31	80
N33	1.13-1.17	11.3-11.7	≥836	≥10.5	≥955	≥12	247-271	31-34	80
N35	1.17-1.22	11.7-12.2	≥868	≥10.9	≥955	≥12	263-287	33-36	80
N38	1.22-1.25	12.2-12.5	≥899	≥11.3	≥955	≥12	287-310	36-39	80
N40	1.25-1.28	12.5-12.8	≥907	≥11.4	≥955	≥12	302-326	38-41	80
N42	1.28-1.32	12.8-13.2	≥915	≥11.5	≥955	≥12	318-342	40-43	80
N45	1.32-1.38	13.2-13.8	≥923	≥11.6	≥955	≥12	342-366	43-46	80
N48	1.38-1.42	13.8-14.2	≥923	≥11.6	≥955	≥12	366-390	46-49	80
N50	1.40-1.45	14.0-14.5	≥796	≥10.0	≥876	≥11	382-406	48-51	80
N52	1.43-1.48	14.3-14.8	≥796	≥10.0	≥876	≥11	398-422	50-53	80
N55	1.46-1.52	14.6-15.2	≥796	≥10.0	≥876	≥11	414-430	52-54	80
N35M	1.17-1.22	11.7-12.2	≥868	≥10.9	≥1114	≥14	263-287	33-36	100
N38M	1.22-1.25	12.2-12.5	≥899	≥11.3	≥1114	≥14	287-310	36-39	100
N40M	1.25-1.28	12.5-12.8	≥923	≥11.6	≥1114	≥14	302-326	38-41	100
N42M	1.28-1.32	12.8-13.2	≥955	≥12.0	≥1114	≥14	318-342	40-43	100
N45M	1.32-1.38	13.2-13.8	≥995	≥12.5	≥1114	≥14	342-366	43-46	100
N48M	1.37-1.43	13.7-14.3	≥1027	≥12.9	≥1114	≥14	366-390	46-49	100
N50M	1.40-1.45	14.0-14.5	≥1033	≥13.0	≥1114	≥14	382-406	48-51	100
N52M	1.43-1.48	14.3-14.8	≥1050	≥13.2	≥1114	≥14	398-422	50-53	100
N54M	1.45-1.50	14.5-15.0	≥1051	≥13.2	≥1114	≥14	414-438	52-55	100
N35H	1.17-1.22	11.7-12.2	≥868	≥10.9	≥1353	≥17	263-287	33-36	120
N38H	1.22-1.25	12.2-12.5	≥899	≥11.3	≥1353	≥17	287-310	36-39	120
N40H	1.25-1.28	12.5-12.8	≥923	≥11.6	≥1353	≥17	302-326	38-41	120
N42H	1.28-1.32	12.8-13.2	≥955	≥12.0	≥1353	≥17	318-342	40-43	120
N45H	1.32-1.36	13.2-13.6	≥963	≥12.1	≥1353	≥17	342-366	43-46	120
N48H	1.37-1.43	13.7-14.3	≥995	≥12.5	≥1353	≥17	366-390	46-49	120
N50H	1.40-1.45	14.0-14.5	≥1011	≥12.7	≥1353	≥17	382-406	48-51	120
N52H	1.43-1.48	14.3-14.8	≥1027	≥12.9	≥1353	≥17	398-422	50-53	120
N35SH	1.17-1.22	11.7-12.2	≥876	≥11.0	≥1592	≥20	263-287	33-36	150
N38SH	1.22-1.25	12.2-12.5	≥907	≥11.4	≥1592	≥20	287-310	36-39	150
N40SH	1.25-1.28	12.5-12.8	≥939	≥11.8	≥1592	≥20	302-326	38-41	150
N42SH	1.28-1.32	12.8-13.2	≥987	≥12.4	≥1592	≥20	318-342	40-43	150
N45SH	1.32-1.38	13.2-13.8	≥1003	≥12.6	≥1592	≥20	342-366	43-46	150
N48SH	1.37-1.43	13.7-14.3	≥1027	≥12.9	≥1592	≥20	366-390	46-49	150
N50SH	1.40-1.45	14.0-14.5	≥1003	≥12.6	≥1592	≥20	382-406	48-51	150
N28UH	1.04-1.08	10.4-10.8	≥764	≥9.6	≥1990	≥25	207-231	26-29	180
N30UH	1.08-1.13	10.8-11.3	≥812	≥10.2	≥1990	≥25	223-247	28-31	180
N33UH	1.13-1.17	11.3-11.7	≥852	≥10.7	≥1990	≥25	247-271	31-34	180
N35UH	1.17-1.22	11.7-12.2	≥860	≥10.8	≥1990	≥25	263-287	33-36	180
N38UH	1.22-1.25	12.2-12.5	≥876	≥11.0	≥1990	≥25	287-310	36-39	180
N40UH	1.25-1.28	12.5-12.8	≥899	≥11.3	≥1990	≥25	302-326	38-41	180
N42UH	1.28-1.32	12.8-13.2	≥899	≥11.3	≥1990	≥25	318-342	40-43	180
N45UH	1.32-1.36	13.2-13.6	≥908	≥11.4	≥1990	≥25	342-366	43-46	180
N48UH	1.37-1.43	13.7-14.3	≥908	≥11.4	≥1990	≥25	366-390	46-49	180
N28EH	1.04-1.08	10.4-10.8	≥780	≥9.8	≥2388	≥30	207-231	26-29	200
N30EH	1.08-1.13	10.8-11.3	≥812	≥10.2	≥2388	≥30	223-247	28-31	200
N33EH	1.13-1.17	11.3-11.7	≥836	≥10.5	≥2388	≥30	247-271	31-34	200
N35EH	1.17-1.22	11.7-12.2	≥876	≥11.0	≥2388	≥30	263-287	33-36	200
N38EH	1.22-1.25	12.2-12.5	≥899	≥11.3	≥2388	≥30	287-310	36-39	200
N40EH	1.25-1.28	12.5-12.8	≥899	≥11.3	≥2388	≥30	302-326	38-41	200
N42EH	1.28-1.32	12.8-13.2	≥899	≥11.3	≥2388	≥30	318-342	40-43	200
N45EH	1.32-1.36	13.2-13.6	≥899	≥11.3	≥2388	≥30	342-366	43-46	200
N28AH	1.04-1.08	10.4-10.8	≥787	≥9.9	≥2786	≥35	207-231	26-29	230
N30AH	1.08-1.13	10.8-11.3	≥819	≥10.3	≥2786	≥35	223-247	28-31	230
N33AH	1.13-1.17	11.3-11.7	≥843	≥10.6	≥2786	≥35	247-271	31-34	230
N35AH	1.17-1.22	11.7-12.2	≥876	≥11.0	≥2786	≥35	263-287	33-36	230
N38AH	1.22-1.25	12.2-12.5	≥899	≥11.3	≥2786	≥35	287-310	36-39	230
Les données susmentionnées concernant les propriétés magnétiques sont données à température ambiante. La température de fonctionnement maximale de l’aimant peut varier en fonction du rapport longueur-diamètre, de l’épaisseur du revêtement et d’autres facteurs environnementaux.

Autres propriétés magnétiques de l'aimant néodyme

Paramètres	Unité	Gamme de référence
Coefficient de température de Br / α(Br)	%/℃	-0.08 ~ -0.13
Coefficient de température de Hcj / β(Hcj)	%/℃	-0.35 ~ -0.80
Température de Curie / T_c	℃	310-380
Perméabilité magnétique de recul / μ_rec	–	1.05

Propriétés physiques de l’aimant néodyme

Présentation des propriétés physiques

Outre les propriétés magnétiques permanentes et la résistance à la corrosion, la stabilité de fonctionnement des aimants néodyme est fortement liée à leurs propriétés physiques. Outre la densité et la dureté, les propriétés physiques de l’aimant néodyme couvrent également les propriétés mécaniques, électriques et thermiques. Les propriétés mécaniques sont principalement mesurées par la résistance à la compression, la résistance à la traction et la résistance à la flexion. Ces trois paramètres ont une influence considérable sur l’usinabilité et les performances à long terme des aimants néodyme. Les propriétés électriques des matériaux métalliques sont mesurées par la résistivité électrique. L’aimant néodyme possède une résistivité électrique relativement faible et est vulnérable aux pertes par courants de Foucault lorsqu’il est appliqué à des machines rotatives. Les propriétés thermiques de l’aimant néodyme sont généralement caractérisées par le coefficient de dilatation thermique. La dilatation thermique de l’aimant néodyme entraînera certainement un changement de dimension, puis l’aimant dans le dispositif magnétique générera une certaine contrainte due à ce changement de dimension si la différence de dilatation entre l’aimant et le matériau d’assemblage est relativement importante, ce qui entraînera des dommages mécaniques et une détérioration des performances magnétiques.

Tableau des propriétés physiques de l'aimant néodyme

Propriétés	Paramètres	Unité	Gamme de référence
Propriétés physiques régulières	Densité / ρ	g/cm³	7.40-7.80
Propriétés physiques régulières	Dureté Vickers / HV	–	550-650
Propriétés électriques	Résistivité électrique	μΩ·m	1.4
Propriétés mécaniques	Résistance à la compression	MPa	1050
	Résistance à la traction	MPa	80
	Résistance à la flexion	MPa	290
Propriétés thermiques	Conductivité thermique	W/(m·K)	6-8
Propriétés thermiques	Coefficient de dilatation thermique	10^-6/K	C⊥: -1.5, C∥: 6.5.

Traitement de surface de l'aimant néodyme

Introduction au traitement de surface

L’aimant samarium-cobalt dont le cobalt est le composant principal présente une stabilité chimique supérieure. Par conséquent, l’aimant samarium-cobalt est adapté à la plupart des utilisations sans traitement de surface. Le traitement de protection de surface est une procédure nécessaire pour l’aimant néodyme, en particulier pour l’aimant en néodyme fritté. La phase riche en néodyme possède une très forte tendance à l’oxydation et constituera la batterie primaire avec la partie principale Nd₂Fe₁₄B dans des conditions humides. Par la suite, la phase riche en néodyme est corrodée, et les particules de la phase principale se détachent progressivement du corps de l’aimant. Le traitement de protection de surface de l’aimant néodyme est principalement classé en deux catégories : le procédé humide et le procédé sec. Les procédés humides les plus fréquemment utilisés sont l’électroplacage, le dépôt chimique, l’électrophorèse, le revêtement par pulvérisation et le revêtement par immersion. Les procédés secs comprennent généralement le dépôt physique en phase vapeur (PVD) et le dépôt chimique en phase vapeur (CVD).

Classifications des traitements de surface des aimants néodyme

Revêtement	Épaisseur (μm)	Couleur	SST (heures)	PCT (heures)	Caractéristiques
BW-Zn	4-15	Bleu vif	≥24	–	Deuxième revêtement monocouche le plus couramment utilisé. Mauvaise résistance à la corrosion.
Couleur- Zn	4-15	Couleur brillante	≥48	–	La résistance à la corrosion est meilleure que celle du BW-Zn.
Ni-Cu-Ni	5-20	Argent brillant	≥48	≥48	Le revêtement multicouche le plus régulièrement utilisé. Excellente résistance à l’humidité et au brouillard salin.
Ni chimique	5-20	Argent foncé	≥72	≥48	Excellente résistance à l’humidité et au brouillard salin avec un aspect uniforme.
Ni-Cu-Ni-Au	5-20	Doré	≥72	≥96	Excellente conductivité électrique et performance décorative.
Ni-Cu-Ni-Ag	5-20	Argent	≥72	≥96	Excellente conductivité électrique et performance décorative.
Ni-Cu-Ni-Sn	5-20	Argent	≥72	≥96	Excellente conductivité électrique et performance décorative.
Phosphate	1-3	Gris foncé	–	–	Protection temporaire.
Aluminum	2-15	Argent brillant	≥24	≥24	Revêtement visible.
Résine époxy	10-30	Noir/Gris	≥72	≥72	Excellente résistance à l’humidité et au brouillard salin. Force de liaison supérieure.
Parylene	5-20	Incolore	≥96	–	Excellente résistance à l’humidité, au brouillard salin, aux vapeurs corrosives et aux solvants. Sans pore.
Everlube	10-15	Jaune dorré	≥120	≥72	Excellente résistance à l’humidité.
Teflon	8-15	Noir	≥24	≥24	Résistance aux hautes températures et aux frottements. Autolubrifiant et 100% étanche.
Remarque : la capacité anticorrosion du revêtement est également influencée par la forme et la taille des aimants.

Direction de magnétisation de l'aimant néodyme

Introduction au processus de magnétisation

Le processus de magnétisation consiste à appliquer un champ magnétique dans la direction spécifique de l’aimant permanent, puis à augmenter progressivement la force du champ magnétique pour saturer l’aimant. L’aimant permanent doit normalement être magnétisé avant d’être utilisé pour les applications prévues. Différents aimants permanents nécessitent une intensité de champ magnétique distincte pour atteindre la saturation technique. En tant que type d’aimant anisotrope, l’aimant néodyme a une direction préférée de magnétisation et diverses configurations de pôles peuvent être réalisées tant qu’elles n’entrent pas en conflit avec l’orientation de l’aimant.

Modèles de magnétisation des aimants néodyme

Aimantation axiale

Aimantation multipolaire axiale

Aimantation diamétrale

Aimantation multipolaire diamètre

Aimantation radiale

Aimantation biaisé

Tendance des prix des matières premières de l'aimant néodyme

Le coût des matières premières représente la plus grande part du coût total de l’aimant. En tant que matière première primaire, la teneur en mischmetal Praseodymium Neodymium PrNd dans les aimants néodyme est d’environ 30 % du poids. Les fluctuations de la tendance du prix du PrNd ont une influence très directe sur la tendance du prix de l’aimant néodyme. Les éléments de terres rares lourdes Dysprosium (Dy) et Terbium (Tb) sont généralement utilisés sous forme d’alliage fer-dysprosium et de métal terbium. Que ce soit le Dy ou le Tb, ils peuvent améliorer de manière significative la coercivité intrinsèque Hcj de l’aimant néodyme, mais leur coût augmente fortement dans le même temps. Ainsi, des solutions qui réduisent ou éliminent l’utilisation des terres rares lourdes, comme la technologie de diffusion au niveau du joint de grain, ont été introduites.