Processus de fabrication des aimants au néodyme (NdFeB)

Les alliages magnétiques de terres rares au néodyme sont fabriqués à partir d'un alliage composé principalement de néodyme (Nd), de fer (Fe) et de bore (B). En fonction de la qualité des aimants produits et des températures requises pour le fonctionnement, des éléments supplémentaires sont ajoutés, notamment de l'aluminium (AL), du niobium (Nb) et du dysprosium (Dy), et après avoir été mélangés, les éléments sont placés dans des fours à vide où ils sont chauffés et transformés en alliages par le processus de fusion par induction sous vide, qui utilise un courant électrique pour fondre les éléments tout en les préservant des contaminants. fondre les éléments tout en les préservant de tout contaminant.


Fusion et broyage

Une fois tous les composants obtenus, ils sont généralement fondus à l'aide d'un courant électrique pour former des lingots ou des barres. Ces lingots sont ensuite broyés ou réduits en poudre et mélangés en vue d'être pressés à l'aide d'un broyeur à flux d'air, qui permet de produire des particules d'une taille spécifique. La composition et le mélange des alliages déterminent la force, la qualité et d'autres caractéristiques de l'aimant. Pour la production d'aimants au néodyme, la taille des particules broyées est généralement d'environ 3 microns.

Compactage et magnétisation

Après le broyage, les particules sont pressées ensemble. La méthode utilisée varie en fonction de la qualité de l'aimant produit et du fabricant, les trois principales méthodes de pressage étant la méthode axiale, la méthode transversale et la méthode isostatique. Pendant le processus de pressage, un champ magnétique externe est appliqué pour aligner et fixer les domaines magnétiques des particules dans une direction connue sous le nom de direction de magnétisation. Une fois le processus de pressage terminé, le matériau est démagnétisé avant le frittage, qui consiste à chauffer le matériau à une température très élevée, mais inférieure au point de fusion du matériau, dans un environnement sans oxygène. Après avoir pressé le matériau en appliquant un champ magnétique pour obtenir la direction préférée de magnétisation, le fabricant d'aimants obtient un bloc qui est fritté pour lui conférer des propriétés magnétiques plus nettes.

Frittage

Après le pressage, l'aimant n'est pas encore très solide et le frittage permet de fixer les particules magnétiques en place en chauffant, avec précaution, le mélange d'alliages à une température suffisamment élevée pour qu'il adhère, mais suffisamment basse pour éviter la liquéfaction. Le frittage fusionne les particules déjà pressées pour former un bloc solide, et un aimant complet est rapidement refroidi par un processus connu sous le nom de trempe, qui maximise les propriétés magnétiques et minimise la création de variantes d'alliage aux propriétés magnétiques moins bonnes, qui peuvent être produites à des températures inférieures à la température de frittage.

Traitement mécanique

Le frittage rétrécit généralement l'aimant et exige souvent des dimensions et des formes spécifiques pour leurs applications respectives, de sorte qu'un processus appelé usinage est utilisé pour définir la forme et les tolérances. Une fois refroidis, les aimants sont usinés à la forme requise à l'aide d'une décharge à fil ou d'un outil de coupe au diamant, puis nettoyés et séchés avant d'être plaqués pour éviter la corrosion.

Le néodyme se corrode, c'est pourquoi les aimants sont plaqués pour éviter la corrosion. La plupart des aimants au néodyme sont plaqués avec une couche de nickel, suivie d'une couche de cuivre et enfin d'une couche de nickel. D'autres plaquages et revêtements spécialisés peuvent également être utilisés en fonction des besoins spécifiques.
Magnétisation

Orientation des pôles magnétiques

Orientation des pôles magnétiques La façon la plus simple d'identifier les pôles magnétiques d'un aimant est d'utiliser un identificateur de pôle numérique ou d'utiliser un aimant dont les pôles sont identifiés. Pour identifier la direction des pôles magnétiques d'un aimant, une boussole suffit. Lorsque l'on utilise une boussole pour identifier les pôles magnétiques d'un aimant, il est important de se rappeler que les pôles magnétiques sont attirés par leurs pôles opposés ; l'aiguille de la boussole elle-même est un petit barreau magnétique et possède donc un pôle nord et un pôle sud.

La disposition des pôles magnétiques peut être observée à l'aide d'un film magnétique, qui réagit aux lignes de force magnétiques de l'aimant situé en dessous ; les zones sombres du film indiquent les faces des pôles et les zones claires indiquent les espaces entre les pôles. En mesurant l'écart entre les lignes de force magnétiques, on peut déterminer l'espacement des pôles magnétiques (fréquence). Le film d'observation magnétique n'indique pas si le pôle Nord est le pôle Nord ou le pôle Sud. Les films magnétiques contiennent une solution colloïdale de minuscules paillettes de nickel en suspension dans une substance visqueuse et huileuse ; le nickel est ferromagnétique et les paillettes réagissent aux champs magnétiques. Lorsqu'ils sont suspendus dans une solution et exposés à un champ magnétique, ils peuvent tourner sans entrave et s'aligner le long des lignes de flux magnétique.

La structure cristalline influe également sur les performances de l'aimant. Certains cristaux ont une structure qui favorise la formation d'une anisotropie magnétique plus forte et, lors de la conception des aimants, il est également important de réfléchir à la manière d'optimiser la structure cristalline afin d'obtenir de meilleures performances. Le processus de fabrication des aimants en néodyme est complexe et intéressant, et il est important qu'il soit réalisé de manière professionnelle, car la façon dont l'aimant est formé influe sur son fonctionnement.

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