Qu'est-ce que les aimants NdFeB
Selon les processus de production,Aimants en néodymepeut être divisé enNéodyme frittéetNéodyme lié. Le néodyme lié a un magnétisme dans toutes les directions et est résistant à la corrosion ; Le néodyme fritté est sujet à la corrosion et nécessiterevêtementsur sa surface, comprenant généralement le zingage, le nickelage, le zingage respectueux de l'environnement, le nickelage respectueux de l'environnement, le nickelage cuivre-nickel, le nickelage cuivre-nickel respectueux de l'environnement, etc.
Classification des aimants en néodyme
Selon la méthode de fabrication utilisée, les matériaux magnétiques en néodyme peuvent être divisés enNéodyme frittéetNéodyme lié. Le néodyme lié a un magnétisme dans toutes les directions et est résistant à la corrosion ; Le néodyme fritté est sujet à la corrosion et nécessiterevêtementsur sa surface, comprenant généralement le zingage, le nickelage, le zingage respectueux de l'environnement, le nickelage respectueux de l'environnement, le nickelage cuivre-nickel, le placage nickel-cuivre respectueux de l'environnement, etc.candidaturesdans les produits contemporains qui nécessitent de puissants aimants permanents, tels que les moteurs électriques des outils sans fil, les disques durs et les fixations magnétiques, ils ont remplacé d'autres types d'aimants.
Le type d'aimant de terres rares le plus courant est unAimant en néodyme, communément appelé unNdFeB, NIB ou Neo aimant. Le néodyme, le fer et le bore ont été combinés pour créer la structure cristalline tétragonale Nd2Fe14B de l'aimant permanent. Les aimants en néodyme sont le type d’aimant permanent le plus puissant actuellement sur le marché. Ils ont été développés séparément en 1984 par General Motors et Sumitomo Special Metals.
Aimant en néodymeest un matériau fragile relativement dur avec une faible densité mais des propriétés mécaniques élevées, et son coût de production est inférieur à celui des autres matériaux à aimant permanent de terres rares. À l'heure actuelle, sur la base de la comparaison horizontale de la part de marché avec les matériaux à aimants permanents de terres rares de troisième génération, les aimants en néodyme ont la part de marché et la production annuelle la plus élevée, seulement inférieures aux moins chers.Aimants en ferrite.
Aimants NdFeB frittéspossèdent les plus hautes qualités magnétiques et sont utilisés dans un certain nombre de secteurs, notamment les verrous de porte, les moteurs, les générateurs et les composants industriels lourds.
Aimants compressés liéssont plus forts que les aimants moulés par injection.
Aimant NdFeB en plastique injectéest un matériau composite de nouvelle génération composé de poudre magnétique permanente et de plastique, doté de qualités magnétiques et plastiques extraordinaires, ainsi que d'une grande précision et résistance aux contraintes.
Aimants en néodyme fritté
Aimant en néodyme frittéest un aimant puissant contemporain, qui présente non seulement d'excellentes caractéristiques telles qu'une rémanence élevée, une coercivité élevée, un produit à haute énergie magnétique et un rapport prix haute performance, mais qui est également facile à transformer en différentes formes et tailles, particulièrement adapté aux hautes puissances et des champs magnétiques élevés, ainsi que divers produits de remplacement miniaturisés et légers.
Les aimants en néodyme frittés sont principalement utilisés dans les automobiles (entraînement électrique, direction assistée électrique, capteurs, etc.), la production d'énergie éolienne, l'industrie de l'information (disques durs, lecteurs de disques optiques), l'électronique grand public (téléphones mobiles, appareils photo numériques), les appareils ménagers. appareils électroménagers (climatisation à fréquence variable, réfrigérateurs et machines à laver), moteurs linéaires d'ascenseur, machines d'imagerie par résonance magnétique nucléaire, etc. Dans la fabrication intelligente, la conduite intelligente, représentée par les robotsApplicationsdans des domaines tels que les services intelligents sont en augmentation.
Aimants en néodyme liés
L'aimant en néodyme lié est un type de matériau composite à aimant permanent fabriqué en combinant une poudre magnétique de bore de fer de néodyme nanocristallin rapidement trempée avec un polymère élevé (tel qu'une résine époxy thermodurcissable, des plastiques techniques thermoplastiques, etc.) comme liant, divisé enAimants compressés en néodyme colléetAimants d'injection de néodyme collés. Il présente une précision dimensionnelle extrêmement élevée, une bonne uniformité et cohérence magnétiques, et peut être transformé en formes complexes difficiles à réaliser sur des aimants en néodyme frittés et est facile à intégrer à d'autres composants métalliques ou plastiques pour le formage. Les aimants en néodyme liés ont également diverses méthodes de magnétisation, une faible perte par courants de Foucault et une forte résistance à la corrosion.
Les aimants en néodyme collés sont principalement utilisés dans les industries des technologies de l'information telles que les disques durs d'ordinateurs et les moteurs de broche de lecteurs de disques optiques, les moteurs d'imprimantes/copieurs et les rouleaux magnétiques, ainsi que les composants d'entraînement et de contrôle pour les appareils électroménagers et l'électronique grand public à économie d'énergie à fréquence variable. Leur application dans les moteurs et capteurs micro et spéciaux des véhicules à énergie nouvelle devient progressivement un marché grand public émergent.
Explication de la force
Le néodyme est un métal antiferromagnétique qui présente des caractéristiques magnétiques lorsqu'il est pur, mais uniquement à des températures inférieures à 19 K (254,2 °C ; 425,5 °F). Des composés de néodyme avec des métaux de transition ferromagnétiques comme le fer, ayant des températures de Curie bien supérieures à la température ambiante, sont utilisés pour créer des aimants en néodyme.
La force des aimants en néodyme est une combinaison de diverses choses. Le plus significatif est l'anisotropie magnétocristalline uniaxiale extrêmement élevée de la structure cristalline tétragonale Nd2Fe14B (HA 7 T - intensité du champ magnétique H en unités de A/m par rapport au moment magnétique en Am2). Cela indique qu'un cristal de la substance magnétise préférentiellement le long d'un certain axe cristallin, mais qu'il est extrêmement difficile de magnétiser dans d'autres directions. L'alliage magnétique en néodyme, comme les autres aimants, est constitué de grains microcristallins qui, lors de la fabrication, sont alignés dans un champ magnétique puissant de telle sorte que leurs axes magnétiques pointent tous dans la même direction. Le composé a une coercivité extrêmement élevée, ou résistance à la démagnétisation, en raison de la résistance du réseau cristallin au changement de direction du magnétisme.
Parce qu’il contient quatre électrons non appariés dans sa structure électronique contre trois (en moyenne) dans le fer, l’atome de néodyme est capable d’avoir un moment dipolaire magnétique significatif. Les électrons non appariés d’un aimant, alignés de manière à ce que leurs spins soient orientés dans la même direction, produisent le champ magnétique. Il en résulte une forte magnétisation à saturation pour la combinaison Nd2Fe14B (Js 1,6 T ou 16 kG) et une magnétisation résiduelle typique de 1,3 teslas. En conséquence, cette phase magnétique a la capacité de stocker des quantités importantes d’énergie magnétique (BHmax 512 kJ/m3 ou 64 MGOe), car la densité d’énergie la plus élevée est proportionnelle à Js2.
Cette valeur d'énergie magnétique est environ 18 fois en volume et 12 fois en masse supérieure à celle « normale »aimants en ferrite. Samarium-cobalt (SmCo), le premier aimant à base de terres rares disponible dans le commerce, présente un niveau d'énergie magnétique inférieur à celui des alliages NdFeB. Les caractéristiques magnétiques des aimants en néodyme sont réellement influencées par la microstructure, le processus de fabrication et la composition de l'alliage.
Des atomes de fer et une combinaison néodyme-bore se trouvent dans des couches alternées à l'intérieur de la structure cristalline du Nd2Fe14B. Les atomes de bore diamagnétiques favorisent la cohésion grâce à de fortes liaisons covalentes mais ne contribuent pas directement au magnétisme. Les aimants en néodyme sont moins chers que les aimants au samarium-cobalt en raison de la concentration relativement faible en terres rares (12 % en volume, 26,7 % en masse), ainsi que de la disponibilité relative du néodyme et du fer par rapport au samarium et au cobalt.
Propriétés
Notes :
Le produit énergétique maximal des aimants en néodyme, qui correspond à la production de flux magnétique par unité de volume, est utilisé pour les classer. Les aimants plus puissants sont indiqués par des valeurs plus élevées. Il existe une catégorisation généralement acceptée dans le monde entier pour les aimants NdFeB frittés. Leur valeur varie de 28 à 52. Le néodyme, ou aimants NdFeB frittés, est désigné par le N initial avant les valeurs. Les valeurs sont suivies de lettres qui désignent la coercitivité intrinsèque et les températures de fonctionnement maximales, qui sont corrélées positivement avec la température de Curie et vont de la valeur par défaut (jusqu'à 80 °C ou 176 °F) à TH (230 °C ou 446 °F). .
Qualités d'aimants NdFeB frittés :
N30-N56, N30M-N52M, N30H-N52H, N30SH-N52SH, N28UH-N45UH, N28EH-N42EH, N30AH-N38AH
Parmi les caractéristiques importantes utilisées pour contraster les aimants permanents figurent :
Rémanence(Br),qui quantifie la force du champ magnétique.
Coercitivité(Hci),résistance à la démagnétisation du matériau.
Produit énergétique maximal(BHmax),la plus grande valeur de densité de flux magnétique (B) fois
l'intensité du champ magnétique, qui mesure la densité de l'énergie magnétique (H).
Température de Curie (TC), le point auquel une substance cesse d’être magnétique.
Les aimants en néodyme surpassent les autres types d'aimants en termes de rémanence, de coercivité et de produit énergétique, mais ont souvent des températures de Curie plus basses. Le terbium et le dysprosium sont deux alliages magnétiques spéciaux en néodyme qui ont été créés avec des températures de Curie plus élevées et une tolérance de température plus élevée. Les performances magnétiques des aimants en néodyme contrastent avec celles des autres types d'aimants permanents dans le tableau ci-dessous.
| Aimant | Br(T) | Hcj(kA/m) | BHmaxkJ/m3 | CT | |
| ( ℃) | ( ℉) | ||||
| Nd2Fe14B, fritté | 1,0-1,4 | 750-2000 | 200-440 | 310-400 | 590-752 |
| Nd2Fe14B, lié | 0,6-0,7 | 600-1200 | 60-100 | 310-400 | 590-752 |
| SmCo5, fritté | 0,8-1,1 | 600-2000 | 120-200 | 720 | 1328 |
| Sm(Co, Fe, Cu, Zr)7 fritté | 0,9-1,15 | 450-1300 | 150-240 | 800 | 1472 |
| AlNiCi, fritté | 0,6-1,4 | 275 | 10-88 | 700-860 | 1292-1580 |
| Sr-Ferrite, fritté | 0,2-0,78 | 100-300 | 10-40 | 450 | 842 |
Problèmes de corrosion
Les joints de grains d'un aimant fritté sont particulièrement sensibles à la corrosion dans le Nd2Fe14B fritté. Ce type de corrosion peut entraîner des dommages importants, tels que l'effritement d'une couche superficielle ou l'effritement d'un aimant en une poudre de minuscules particules magnétiques.
De nombreux produits commerciaux répondent à ce risque en incluant un revêtement de protection pour arrêter l'exposition à l'environnement. Les placages les plus courants sont le nickel, le nickel-cuivre-nickel et le zinc, tandis que d'autres métaux peuvent également être utilisés, tout comme les polymères et les laques de protection.revêtements.
Effets de la température
Le néodyme a un coefficient négatif, ce qui signifie que lorsque la température augmente, la coercitivité et la densité d'énergie magnétique maximale (BHmax) diminuent. À température ambiante, les aimants néodyme-fer-bore ont une coercivité élevée ; cependant, lorsque la température dépasse 100 °C (212 °F), la coercivité diminue rapidement jusqu'à atteindre la température de Curie, qui est d'environ 320 °C ou 608 °F. Cette diminution de la coercivité limite l'efficacité de l'aimant dans les applications à haute température comme les éoliennes, les moteurs hybrides, etc. Pour éviter que les performances ne baissent en raison des fluctuations de température, du terbium (Tb) ou du dysprosium (Dy) sont ajoutés, augmentant ainsi le coût de l'aimant. aimant.
Applications
Parce que sa résistance supérieure permet l'utilisation d'aimants plus petits et plus légers pour une durée de vie donnée.application, les aimants en néodyme ont supplanté les aimants en alnico et en ferrite dans bon nombre des innombrables applications de la technologie contemporaine où des aimants permanents puissants sont nécessaires. Voici plusieurs exemples :
Actionneurs de tête pour disques durs d'ordinateurs
Interrupteurs mécaniques d'allumage des cigarettes électroniques
Serrures pour portes
haut-parleurs de téléphone portable et actionneurs de mise au point automatique
Accouplements et roulements magnétiques
Moteurs électriques et actionneurs
Direction assistée électrique
Outils sans fil
Servomoteurs& Moteurs synchrones
Moteurs de levage et compresseurs
Moteurs de broche et pas à pas
Moteurs de propulsion de voitures hybrides et électriques
Générateurs électriques pour éoliennes (à excitation par aimant permanent)
Découpleurs de cas de médias de détail
De puissants aimants en néodyme sont utilisés dans les industries de transformation pour capturer les corps étrangers et protéger les produits et les processus.
La force accrue des aimants en néodyme a inspiré de nouvelles utilisations telles que les fermoirs magnétiques pour bijoux, les jeux de construction magnétiques pour enfants (et autres aimants en néodyme).jouets magnétiques), et fait partie du mécanisme de fermeture des équipements de parachutisme sportif actuels. Ils constituent le principal métal des aimants de bureau autrefois populaires connus sous le nom de « Buckyballs » et « Buckycubes ». Cependant, certains magasins aux États-Unis ont choisi de ne pas les vendre pour des raisons de sécurité des enfants, et ils ont été interdits au Canada. pour la même raison.
Avec l’émergence des scanners ouverts d’imagerie par résonance magnétique (IRM) utilisés pour visualiser le corps dans les services de radiologie comme alternative aux aimants supraconducteurs, la force et l’homogénéité du champ magnétique des aimants en néodyme ont également ouvert de nouvelles possibilités dans l’industrie médicale.
Les aimants en néodyme sont utilisés pour traiter le reflux gastro-œsophagien en tant que système anti-reflux implanté chirurgicalement, qui est une bande d'aimants implantés chirurgicalement autour du sphincter œsophagien inférieur (RGO). Ils ont également été implantés dans les doigts pour permettre une perception sensorielle des champs magnétiques, bien qu'il s'agisse d'une opération expérimentale que seuls les biohackers et les broyeurs connaissent.
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