Nous savons tous que les principales matières premières des aimants permanents NdFeB frittés sont le néodyme, le fer et le bore. Cependant, de nombreux autres éléments y sont ajoutés, chacun jouant un rôle spécifique au sein de l'aimant. Les fabricants conçoivent souvent leurs formulations en fonction des besoins des utilisateurs, ce qui explique que la composition des matières premières soit un secret bien gardé.
La douzaine d'éléments qui composent les aimants NdFeB frittés sont comparables aux différents assaisonnements d'un plat. C'est la combinaison scientifique et systématique de ces éléments, aux propriétés et fonctions intrinsèques distinctes, qui confère aux aimants NdFeB leurs différentes qualités et propriétés. Comprendre l'importance de chaque élément est essentiel pour appréhender au mieux les performances et les coûts de fabrication des différentes qualités. Nous présentons ci-dessous brièvement le rôle de ces éléments.
Pour une meilleure compréhension, nous pouvons diviser les éléments constitutifs des aimants NdFeB en trois catégories :
◇ Premièrement, les principaux éléments RE (Ce, Gd, Nd, Dy, etc.), Fe et B, qui sont principalement responsables de la formation des grains de la phase principale RE2Fe14B.
◇ Deuxièmement, les éléments mineurs tels que Al, Co, Ga et Zr sont principalement responsables de l'optimisation du revêtement des joints de grains sur les grains de la phase principale.
◇ Troisièmement, des éléments d’impuretés, tels que le carbone et l’oxygène, sont inévitablement introduits dans les matières premières et la production.
Un schéma des types d'éléments NdFeB est présenté ci-dessous.
Lors du processus de production, afin de garantir des performances optimales pour les différentes formulations, il est généralement nécessaire d'inspecter et de traiter les matières premières avant leur utilisation afin de répondre à certaines exigences de base. Cependant, en raison des différents procédés de production employés par les fabricants de matières premières, des écarts surviennent fréquemment. Par exemple, le rapport Pr/Nd peut varier de 20:80 à 25:75, la teneur en GdFe peut être inférieure à 75% et la teneur en B du BFe peut fluctuer considérablement d'un lot à l'autre. Par conséquent, il est impératif de prendre en compte la teneur réelle indiquée dans le rapport de contrôle qualité de chaque lot avant d'utiliser les matières premières.
Chaque élément d'un aimant NdFeB possède ses propres propriétés uniques, telles que :
◇ L’introduction des éléments La et Ce réduit la rémanence (Br) et la coercivité (Hcj) de l’aimant, mais ils sont très peu coûteux, ce qui réduit les coûts ;
◇ Le Nd pur remplaçant le PrNd pour former REFeB a une aimantation à saturation très élevée et peut être utilisé pour préparer des aimants à rémanence ultra-élevée ;
◇ L’introduction d’éléments Tb peut augmenter considérablement le Hcj de l’aimant, mais elle est extrêmement coûteuse ;
◇ Les éléments Gd sont relativement peu coûteux, et le REFeB formé à partir d'eux a la température de Curie la plus élevée, permettant la préparation d'aimants résistants aux hautes températures, mais il réduit considérablement le Br.
Pour comprendre comment combiner les éléments afin de fabriquer des aimants aux performances requises au moindre coût, il est nécessaire de comprendre les propriétés de chaque élément du NdFeB.
Le coût des matériaux représente entre 80% et 90%, voire plus, du coût total, principalement représenté par les catégories “ élevé ” et “ faible ”. Le signe “ - ” indique des quantités très faibles ajoutées ou des prix bas, ayant peu d'impact sur le coût global. L'ajout de La et de Ce vise principalement à réduire les coûts ; ces dernières années, grâce aux progrès technologiques constants, les aimants à base de cérium sont de plus en plus utilisés dans les aimants de haute qualité.
En acquérant une compréhension approfondie des caractéristiques de ces éléments et en clarifiant l'impact de leur ajout sur les processus de frittage, la densité de frittage, les processus de vieillissement et les performances du produit, nous pouvons orienter la production de produits NdFeB avec une rentabilité élevée.
