Comment sont fabriqués les aimants en néodyme fer bore (NdFeB) ?

Dans l'industrie moderne, Aimants NdFeB sont connus comme le « roi des aimants » en raison de leurs propriétés magnétiques exceptionnelles. Des moteurs vibrants des smartphones aux moteurs d’entraînement des véhicules électriques en passant par les éoliennes, ce puissant aimant est omniprésent.

I. Préparation des matières premières : l’art précis de la formulation

La première étape de la fabrication des aimants NdFeB est la sélection et le dosage des matières premières. Ses principaux composants comprennent les métaux des terres rares, le néodyme (Nd), le fer (Fe) et le bore (B). Pour améliorer la résistance aux hautes températures et la coercivité de l'aimant, les fabricants ajoutent généralement de petites quantités d'éléments auxiliaires tels que le dysprosium (Dy), le terbium (Tb) et le cuivre (Cu).

Mise en lots soignée : Les matières premières métalliques de haute pureté sont pesées avec précision en fonction des exigences de la qualité du matériau magnétique (par exemple N35, N52, 50SH, etc.).

II. Fusion sous vide et solidification rapide

Étant donné que le néodyme s'oxyde très facilement à des températures élevées, le processus de fusion doit être effectué sous vide ou sous protection de gaz inerte de haute pureté.

Fusion : Les matières premières préparées sont placées dans un four à induction sous vide et chauffées pour fondre.

Solidification rapide (SC) : Il s’agit d’une étape clé dans la production moderne. L'alliage fondu est pulvérisé sur un rouleau de cuivre refroidi à l'eau rotatif à grande vitesse, refroidissant et solidifiant rapidement en une bande d'alliage ultra-mince. Cette technologie permet d’obtenir des grains plus fins et plus uniformes, jetant ainsi les bases de la fabrication ultérieure d’aimants hautes performances.

III. Concassage d'hydrogène et broyage à jet

Pour obtenir une bonne anisotropie magnétique, la tôle d’alliage doit être broyée en poudre de la taille d’un micron.

Concassage d'hydrogène (HD) : En utilisant les propriétés d’absorption et d’expansion de l’hydrogène des métaux des terres rares, des microfissures sont créées dans la bande d’alliage, la faisant pulvériser.

Fraisage au jet : À l’aide d’un flux d’air supersonique, les poudres entrent en collision les unes avec les autres, la raffinant en une poudre fine dont la taille moyenne des particules est d’environ 3 à 5 micromètres. Durant ce processus, la teneur en oxygène doit être strictement contrôlée.

IV. Orientation et mise en forme du champ magnétique

C’est l’étape cruciale pour déterminer la direction du champ magnétique de Aimants NdFeB .

En appuyant sur : La poudre fine est placée dans un moule et pressée sous un fort champ magnétique externe. Les grands axes des particules de poudre magnétique s'alignent parfaitement sous l'influence du champ magnétique (c'est-à-dire l'orientation).

Pressage isostatique : Après le pressage initial, l'ébauche verte subit généralement un pressage isostatique à froid pour garantir une densité uniforme et éviter toute déformation pendant le frittage.

V. Frittage sous vide et traitement thermique

Le frittage est l’étape la plus cruciale pour améliorer la densité et les propriétés magnétiques des aimants NdFeB.

Frittage : Le flan vert est chauffé dans un environnement sous vide à haute température (environ 1 000 °C à 1 100 °C). Au cours de ce processus, des réactions physicochimiques se produisent entre les particules, provoquant un retrait de volume et une augmentation de la densité, formant ainsi un bloc métallique dense.

Trempe : Un traitement thermique en deux étapes ajuste la répartition des phases aux limites des grains, optimisant ainsi la coercivité et le produit énergétique du matériau magnétique.

VI. Usinage et revêtement de surface

Les aimants frittés sont généralement de grandes ébauches carrées ou cylindriques avec des surfaces rugueuses qui se corrodent facilement.

Usinage : De gros blocs de matériau sont usinés dans les dimensions de précision requises par le client à l'aide de machines à couper, à meuler ou à trancher à fil.

Traitement de surface : Les aimants en néodyme fer bore (NdFeB) sont très sensibles à l'oxydation, un traitement anticorrosion est donc essentiel. Les méthodes de placage courantes incluent le placage au zinc, le placage nickel-cuivre-nickel et le placage à la résine époxy pour prolonger leur durée de vie dans des environnements complexes.

VII. Magnétisation et tests

La dernière étape consiste à donner à l’aimant son « âme ».

Magnétisation : L'aimant fini est placé dans un champ magnétique pulsé ultra-puissant, provoquant l'alignement complet de ses moments magnétiques internes dans la direction d'orientation, générant ainsi une rémanence extrêmement forte.

Tests de qualité : Grâce à la mesure de la courbe de démagnétisation, aux tests à haute et basse température et aux tests au brouillard salin, chacun Aimants NdFeB est assuré de répondre aux spécifications de performance.

La fabrication des aimants NdFeB est un processus complexe englobant la science des matériaux, la technologie du vide et l'usinage de précision. C'est grâce à des processus si rigoureux que ce matériau à aimant permanent de terres rares libère son étonnante énergie, favorisant ainsi l'avancement continu de la technologie moderne.