Les aimants au cobalt samarium sont un type d’aimant de terres rares. La teneur en alliage varie d’environ 25 % à 36 % en poids de samarium. Ces aimants permanents et puissants sont particulièrement utiles pour les applications à haute température.
Le terme terre rare ne fait pas référence à la rareté des minéraux dans la croûte terrestre, mais à la concentration relativement faible des atomes d’intérêt dans les gisements de minéraux de terres rares. Parce qu’ils sont moins concentrés, l’extraction de ces composés a tendance à être plus coûteuse. Certains minéraux de terres rares présentent un magnétisme permanent, comme le fer et les composés du fer. Les aimants fabriqués à partir de minéraux de terres rares sont supérieurs aux aimants à base de fer en ce sens que leur force magnétique est plus forte. Des pièces plus petites peuvent être fabriquées avec le même champ magnétique à partir de minéraux de terres rares.
Le magnétisme est dû à une légère distribution de charge nette qui n’est pas nulle. Aux niveaux atomique et subatomique, l’état d’énergie le plus bas et le plus stable des électrons et autres particules chargées se trouve dans des orbitales ou d’autres mouvements qui ne sont pas géométriquement symétriques. Cette caractéristique décentrée est suffisante pour être attirée par le pôle magnétique terrestre. Dans le cas de la magnétite, un minéral magnétique naturel, le magnétisme a été introduit lorsque la roche s’est refroidie à partir de l’état de lave en fusion, donnant aux atomes le temps de s’aligner sur le champ magnétique terrestre avant d’être gelé en roche solide.
Les matériaux magnétiques ont une limite supérieure de température, la température de Curie, au-dessus de laquelle le matériau n’est plus contraint au niveau atomique ou moléculaire. Les aimants en samarium cobalt sont juste derrière les aimants en néodyme, mais peuvent être utilisés dans des opérations à plus haute température. Les températures de Curie des aimants en samarium cobalt sont comprises entre 1,100 °C et 1,300 °C (600 710 °F à 500 1,000 °F), avec une plage de fonctionnement favorable comprise entre 250 °C et 550 °C (XNUMX °F à XNUMX XNUMX °F).
La force des aimants est généralement mesurée en produits énergétiques avec des unités de mégagauss-oersteds, ou MGOe. La limite théorique est de 34MGOe. Les aimants en cobalt samarium vont de 16 à 32 MGOe. Bien qu’ils aient une force magnétique très élevée, ils sont extrêmement cassants et sujets à la rupture et à l’écaillage. Même la manipulation est difficile, donc la finition à la machine avec des outils de coupe diamantés est une opération hautement qualifiée.
Les alliages utilisés dans les aimants samarium cobalt sont de deux types. La première est connue sous le nom de Série 1:5, avec un rapport d’un atome de samarium pour cinq atomes de cobalt. Leur force magnétique varie de 16 à 25 MGOe. La série 2:17 désigne un spectre de composés avec des rapports d’environ deux samarium pour 17 atomes de cobalt. Certains atomes de cobalt peuvent être remplacés par d’autres atomes de métaux de transition tels que le fer et le cuivre. La force magnétique de ces alliages varie de 20 à 32 MGOe.
Les aimants en cobalt samarium sont fabriqués par une variété d’étapes de frittage et de pressage. Le frittage fusionne de petites particules des matériaux de cobalt samarium ensemble. Les opérations de pressage peuvent impliquer un pressage à l’emporte-pièce, avec une pression appliquée dans une direction ou à partir d’un pressage isotatique dans des moules en caoutchouc, où la pression est appliquée dans toutes les directions. Des compromis entre les tolérances, la température de Curie et la force magnétique sont effectués dans les processus de fabrication.