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Aluminium-nickel-cobalt
Les aimants AlNiCo sont des aimants permanents à base d'un alliage aluminium-nickel-cobalt. D'autres métaux sont ajoutés à cet alliage, comme le fer, le cuivre ou le titane, ce qui lui permet de prendre des propriétés d'attraction encore plus importantes. Ainsi, le mélange de ces métaux puis le processus de fabrication font de ces aimants de véritables super aimants permanents. Parmi ceux-ci, une distinction est également faite entre les aimants isotropes et anisotropes, qui peuvent avoir des valeurs de rémanence magnétique ou de coercivité différentes. L'alliage magnétique permanent a été introduit et produit pour la première fois grâce au scientifique japonais Tokushichi Mishima en 1931.
La production d'aimants AlNiCo
Les aimants peuvent être fabriqués de plusieurs manières. Voyons donc comment un processus de production se déroule, par exemple, par fusion et frittage. Dans le processus de coulée, les composants individuels - tels que les pré-alliages - sont fondus et placés dans les moules (par exemple ceux pour le sable ou les moules de coulée de précision). Dans le processus de frittage, les métaux sont initialement disponibles individuellement et sous forme de poudre, puis ils sont mélangés (selon les besoins) et enfin pressés à haute pression. Ensuite, les pièces brutes pressées sont frittées à environ 1 300 ° C sous vide ou dans une atmosphère protectrice. Le processus de diffusion, qui est activé thermiquement, est très efficace. Les atomes des métaux pressés commencent à se déplacer plus rapidement et à se détacher de leurs positions fixes dans la grille. Le mouvement des atomes conduit à des lacunes dans la grille, qui à leur tour peuvent être occupées par d'autres atomes. La séparation des documents imprimés disparaît car des zones de connexion sont créées entre eux. Le processus conduit à la formation d'un alliage et à la compression des corps pressés. Les corps pressés issus de la fusion ou du frittage sont ensuite soumis à un durcissement par précipitation, afin d'obtenir les propriétés magnétiques recherchées. Un mot-clé important dans ce contexte est celui de l'isotropie: tout d'abord, les phases métalliques sont homogénéisées afin d'obtenir une phase alpha uniforme et éviter les phases gamma indésirables. Cela crée une structure aluminium-nickel. Des aiguilles CoFe très magnétiques sont présentes à l'intérieur de la grille AlNi résultante, qui n'est pas magnétique. Si un champ électromagnétique est appliqué pendant le processus de formation de phase, les aiguilles CoFe s'alignent avec ce champ. L'aimant fini ne peut donc être magnétisé que dans ce sens: on parle d'un aimant anisotrope. Si aucun champ électromagnétique n'est appliqué, les aiguilles s'alignent dans toutes les directions possibles. L'aimant est donc appelé isotrope. Bien qu'il puisse être magnétisé dans toutes les directions, il n'est pas aussi puissant qu'un aimant anisotrope. Ainsi, un seul passage distingue si un aimant isotrope ou anisotrope est présent. Enfin, l'aimant est soumis à un traitement thermique (revenu) afin d'optimiser les valeurs magnétiques et de soulager les contraintes à l'intérieur de la structure.
Avantages et inconvénients des aimants AlNiCo et leurs domaines d'application
Les aimants AlNiCo peuvent résister à des températures allant de 500 à 550 ° C sans perdre leurs propriétés magnétiques. Ils ont donc une résistance à la température plus élevée que les aimants SmCo ou ferrite dure, dont la capacité de charge est comprise entre 250 et 350 ° C. Au contraire, les aimants néodyme ne peuvent être utilisés que jusqu'à 200 ° C maximum. De plus, les aimants AlNiCo sont insensibles à la corrosion et résistants à la plupart des acides, solvants et huiles, grâce à la forte teneur en nickel de l'alliage. Les aimants en ferrite et SmCo sont également résistants à la corrosion, tandis que les aimants en néodyme y sont très sensibles. Étant donné que les aimants AlNiCo sont très durs et fragiles, il n'est pas possible de les couper (c'est-à-dire des couches de matériau séparées à l'aide d'un tranchant) - mais ils peuvent être broyés. En raison de leurs propriétés, les aimants AlNiCo sont utilisés partout, grâce à la résistance du matériau aux hautes températures. Ce sont des aimants idéaux pour les capteurs, interrupteurs magnétiques, moteurs, appareils de mesure, etc. Les aimants conviennent également à un usage domestique et scolaire. À l'école, les enfants peuvent être initiés au sujet intéressant et passionnant du magnétisme de manière ludique. Certains aimants sont spécialement fabriqués pour être destinés au monde scolaire. Étant donné que ceux appartenant à cet alliage AlNiCo ont une faible intensité de champ coercitif, ils sont très sensibles aux champs de démagnétisation, tandis que les aimants SmCo ont une coercivité élevée. Les aimants SmCo peuvent mieux résister à la démagnétisation à travers les champs magnétiques. Par conséquent, les aimants AlNiCo ne doivent pas être stockés avec la même polarité. Bien que les aimants aient une coercivité relativement faible, ils ont également un effet magnétique résiduel élevé. Par conséquent, en utilisant un champ magnétique puissant, l'aimant peut à nouveau être affaibli en démagnétisant ses effets.
Aimants en néodyme, ferrite et SmCo
En comparaison directe avec les aimants AlNiCo, les autres aimants ont déjà été comparés en discutant de leurs différentes propriétés. Précisément dans ce paragraphe, nous observons les avantages et les inconvénients des aimants en néodyme, ferrite et SmCo, qui se distinguent en fait par leurs différentes caractéristiques et leurs effets. Et pour comprendre les différences, il est essentiel de prendre en compte leur processus de fabrication. Les aimants en ferrite sont principalement constitués d'éléments tels que le fer, le baryum et le strontium, qui sont d'abord pressés en poudre. A partir de cette étape, il est possible d'obtenir des aimants isotropes ou anisotropes. Comme pour les aimants AlNiCo, même pour les aimants en ferrite, l'effet du magnétisme peut se produire avec ou sans champ magnétique. Par la suite, les produits pressés sont frittés dans une atmosphère oxydante. Les aimants en ferrite sont également peu coûteux, car ils sont faciles à magnétiser et résistants à la corrosion et aux produits chimiques. Cependant, ils sont très sensibles aux chocs, en fait ils sont facilement ébréchés. De plus, les propriétés magnétiques des aimants en ferrite sont faibles. Les aimants en néodyme, d'autre part, sont essentiellement constitués de néodyme, de fer et de bore; ici les poudres obtenues à partir d'un premier passage sont à leur tour comprimées dans un champ magnétique, mais le compact est ensuite fritté sous vide. Les aimants sont caractérisés par une coercivité élevée et des résidus magnétiques; en même temps, ils offrent un champ magnétique puissant occupant un petit volume. Par conséquent, ils conviennent à la construction de petits appareils électroniques. Cependant, ils sont très sensibles à la corrosion et résistent uniquement à des températures jusqu'à un maximum de 200 ° C. Enfin, il y a les aimants SmCo (aimants samarium-cobalt), qui sont très chers car les stocks de matière première (de samarium) ils sont relativement rares et leur extraction est très complexe. En plus du samarium et du cobalt, les aimants sont en fer et en cuivre. La poudre du matériau broyé est pressée et frittée à nouveau dans un champ magnétique. Les aimants SmCo ont une rémanence, une coercivité, une densité d'énergie et une résistance à la corrosion élevées, mais sont très sensibles et ont également tendance à s'écailler facilement.
Quelle est la forme des aimants AlNiCo?
Le rapport longueur / diamètre optimal est de 4 pour 1 pour les aimants AlNiCo. Ces aimants peuvent être trouvés dans différentes variétés de formes, par exemple: disque, anneau, bloc, cuboïde, cône, sphère, pyramide, ou traditionnellement en fer à cheval ou en bâton.
Résumé: Aimants AlNiCo
Un aimant AlNiCo est un aimant permanent qui peut être fabriqué par un processus de fusion ou de frittage. Les éléments bruts obtenus sont soumis à un durcissement par précipitation afin d'obtenir une homogénéisation des phases. Des aiguilles magnétiques CoFe sont présentes à l'intérieur de la grille AlNi. Si un champ électromagnétique est appliqué pendant la phase de formation, les aiguilles CoFe s'alignent avec lui - dans ce cas, nous parlons d'un aimant anisotrope qui ne peut être magnétisé que dans une seule direction. Si le processus de formation de phase se déroule sans champ électromagnétique, les aiguilles CoFe s'alignent comme souhaité; l'aimant peut être magnétisé dans toutes les directions, mais il est plus faible. On parle d'un aimant isotrope. L'aimant AlNiCo résiste à une température très élevée et résiste à la corrosion; il est très dur mais en même temps fragile, ce qui rend difficile le travail. Ce type d'aimant a également une faible force coercitive, ce qui le rend sensible aux champs magnétiques opposés. Cependant, il a une valeur magnétique résiduelle élevée.