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Deux types d'aimants sont couramment utilisés dans les moteurs à haute température ou dans l'industrie aérospatiale : Sm1Co5 et Sm2Co17. Il s'agit dans les deux cas d'aimants samarium-cobalt (SmCo), un type d'aimant à base de terres rares. Le nombre dans le nom représente le rapport atomique entre le samarium (Sm) et le cobalt (Co). Pour un ingénieur qui choisit un aimant approprié pour un moteur ou des composants aérospatiaux, il est essentiel de comprendre la différence entre les deux types d'aimants.
Sm1Co5 représente un rapport samarium/cobalt de 1:5, qui est le type le plus ancien, tandis que Sm2Co17 représente un rapport de 2:17, qui est le type le plus récent et le plus couramment utilisé.
Par rapport à l'aimant Nd FeB couramment utilisé, la force magnétique de l'aimant SmCo est plus faible. Toutefois, la résistance à la chaleur et à la corrosion de l'aimant SmCo est meilleure que celle de l'aimant Nd FeB, ce qui en fait un choix fiable dans les environnements à haute température ou corrosifs. Bien que le prix de l'aimant SmCo soit plus élevé, il est irremplaçable dans les applications haut de gamme telles que l'aérospatiale, l'équipement médical et les applications de défense. La demande d'aimants SmCo continue de croître en raison des moteurs de véhicules électriques, des drones et des instruments de précision.
1. Qu'est-ce qu'un aimant Sm1Co5 ?
Sm1Co5 a été découvert dans les années 1960, et c'est le premier aimant samarium-cobalt découvert. Il ne contient que du samarium et du cobalt. Son produit énergétique est de niveau moyen, soit 16-25 MGOe, et sa température maximale de fonctionnement est de 250 °C. Il est résistant à la rouille car il ne contient pas de fer, aucune couche protectrice n'est nécessaire. La propriété de ne pas contenir de fer est importante dans l'industrie océanique ou chimique, car elle permet de réduire le coût du traitement de surface, même dans un environnement corrosif. Le produit énergétique de 16-25 MGOe est suffisant pour une application industrielle générale.
Il convient également aux commandes de petits lots ou à l'échantillonnage, car il peut être facilement transformé en petites bagues à parois minces ou en d'autres composants de forme complexe. Il est couramment utilisé dans les équipements marins, les pompes chimiques et d'autres instruments fonctionnant dans un environnement sous vide.
Bien que le coût d'usinage soit inférieur, le coût du matériau est supérieur à celui de l'aimant Sm2Co17 en raison de la teneur plus élevée en cobalt. C'est la raison pour laquelle l'aimant Sm1Co5 est en train d'être remplacé sur le marché, mais il reste essentiel dans des applications spécifiques.
2. Qu'est-ce qu'un aimant Sm2Co17 ?
Sm2Co17 est le type le plus récent et le plus courant sur le marché actuel. Outre le samarium et le cobalt, il contient également de petites quantités de cuivre, de fer et de zirconium. Son produit énergétique est puissant, de 22 à 32 MGOe, et sa température maximale de fonctionnement est de 350°C. En raison de sa teneur en fer, il peut rouiller dans un environnement humide, et l'ajout d'une couche protectrice est recommandé.
L'ajout de petites quantités de cuivre, de fer et de zirconium peut améliorer la force magnétique et la stabilité thermique, ce qui explique pourquoi il s'agit d'une option par défaut dans la plupart des secteurs de l'industrie et de l'ingénierie, remplaçant la position dominante de l'aimant Sm1Co5.
Le coefficient de température de l'aimant Sm2Co17 est inférieur à celui de l'aimant Sm1Co5. Cela indique que la chute de la force magnétique produite est moindre lorsque la température de fonctionnement augmente. Cette caractéristique est essentielle dans les applications où la température de fonctionnement varie fortement, telles que les capteurs intégrés dans les moteurs d'avion.
Sa force magnétique élevée et sa résistance maximale à la chaleur font qu'il est largement utilisé dans les moteurs de véhicules électriques, les composants de satellites et les robots industriels.
3. Avantages et inconvénients des aimants Sm1Co5
La caractéristique des aimants Sm1Co5 est de "remplacer l'usinage par la force magnétique". Le sacrifice de la force magnétique en échange d'une plus grande souplesse d'usinage et d'une meilleure résistance à la corrosion.
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Avantages |
Inconvénients |
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Résistance à la rouille |
Produit d'énergie faible et force magnétique |
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Facilité d'étalonnage des champs magnétiques |
La température maximale de fonctionnement est de 250°C seulement |
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Facile à usiner dans des formes complexes |
Coût plus élevé en raison de la composition plus importante du cobalt |
Malgré la faiblesse de la force magnétique, sa propriété de ne pas contenir de fer est plus importante dans certaines industries, telles que les équipements médicaux.
Sa propriété de coercivité lui permet également d'être plus performant dans les applications nécessitant un contrôle précis du champ magnétique, telles que les scanners d'imagerie par résonance magnétique (IRM) et les accélérateurs de particules.
4. Avantages et inconvénients des aimants Sm2Co17
Les caractéristiques des aimants Sm2Co17 sont inversées par rapport à celles des aimants Sm1Co5. Le rendement de la force magnétique et la résistance maximale à la chaleur sont la première priorité, le coût étant la difficulté de traitement et la sensibilité à l'humidité.
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Avantages |
Inconvénients |
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Produit énergétique et force magnétique puissants |
Une couche protectrice est nécessaire dans un environnement humide |
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La température maximale de fonctionnement peut atteindre 350°C |
Plus difficile à usiner ou à façonner en raison de sa nature fragile |
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Coefficient de température inférieur (Plus grande stabilité de la force magnétique en cas de changement de la température de travail) |
L'ajout d'une couche de protection NiCuNi (Nickel-Cuivre-Nickel) suffit à réduire la rouille dans la plupart des cas, et l'augmentation du coût est donc limitée.
Bien qu'il soit fragile par nature, l'utilisation d'outils de coupe diamantés et un meulage lent peuvent réduire efficacement le risque d'écaillage des coins.
5. Comment choisir entre les aimants Sm1Co5 et Sm2Co17 ?
Il n'y a pas de supériorité entre deux types d'aimants. Ce qui compte, c'est l'exigence et l'environnement de l'application.
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Condition |
Le choix |
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Nécessité d'une force magnétique plus importante |
Sm2Co17 |
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Température de fonctionnement supérieure à 250°C |
Sm2Co17 |
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Environnement humide et pas d'ajout d'une couche protectrice |
Sm1Co5 |
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Exigence d'une forme compliquée/paroi plus mince |
Sm1Co5 |
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Budget limité |
Sm2Co17 |
S'il est difficile de choisir le type d'aimant, il est recommandé d'opter en premier lieu pour Sm2Co17 en raison de ses meilleures performances, de son prix moins élevé et de ses applications plus étendues. Sm1Co5 n'est envisagé que lorsque l'ajout d'une couche protectrice n'est pas possible dans un environnement corrosif ou lorsqu'une forme complexe est requise.
Bien que le prix unitaire de l'aimant Sm2Co17 soit inférieur, le coût global sera plus élevé si une couche protectrice est nécessaire, et les différences de coût entre les deux seront réduites. Il est utile de demander une comparaison de prix au fournisseur si la taille du lot est importante.
Si l'indécision persiste, le moyen le plus fiable est de contacter le fournisseur et de lui fournir la température de fonctionnement, les conditions environnementales et la taille du composant. Le fournisseur peut recommander un choix en fonction de ces trois paramètres.
6. Comment distinguer Sm1Co5 et Sm2Co17 ? ?
● Étiquette sur l'emballageLe marquage du grade est généralement imprimé sur l'étiquette de l'emballage, par exemple SmCo5 ou SmCo26 (le grade le plus courant de Sm2Co17). En cas d'absence d'étiquette, une demande de certificat de matériau peut être adressée au fournisseur.
● Test de force de traction (pour la même taille)Sm2Co17 : la force magnétique plus élevée de Sm2Co17 le rend plus fort dans le test. La différence est visible à l'œil nu.
● Test de rouille : de légères taches de rouille peuvent apparaître sur Sm2Co17 dans un environnement humide pendant 48-72 heures, mais pas sur Sm1Co5
● UsinabilitéSm2Co17 : la nature fragile de Sm2Co17 le rend plus susceptible d'être ébréché en coin pendant la coupe, et la vitesse de coupe a donc dû être ralentie.
Si l'aimant est acheté sur des marchés d'occasion ou auprès de fournisseurs inconnus, les méthodes ci-dessus sont utiles. Certains fournisseurs peu fiables font passer un aimant Sm1Co5 pour un aimant Sm2Co17, car ces deux aimants ont la même apparence. En cas d'achat important, il est recommandé de demander un rapport d'essai à une tierce partie, tel qu'une analyse par fluorescence X (XRF) et un test des propriétés magnétiques, afin de s'assurer que l'on reçoit le bon type d'aimant.


