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Les aimants au samarium cobalt sont maintenant largement produits depuis plus de 50 ans. Les aimants permanents sont principalement constitués de samarium et de cobalt, mais aussi d'autres éléments en différentes proportions selon les grades : du cérium et le gadolinium ; du fer (Fe), du cuivre (Cu), de l'hafnium (Hf), du zirconium (Zr) et du praséodyme (Pr).
La méthode de réduction/fusion sera décrite puisqu'elle est utilisée à la fois pour la production de SmCo5 et de Sm2Co17 (les deux grandes familles de SmCo). Un certain nombre de processus de fabrication courants peuvent être utilisés pour produire des aimants au samarium cobalt, mais généralement, une méthode de réduction et de fusion est utilisée, suivie d'un processus de liaison ou de frittage de la matière première pour former l'aimant. Les aimants au samarium-cobalt achetables sur Univers Magnétique sont des aimants frittés.
Tout d'abord, les matières premières nécessaires à la production d'un aimant au samarium cobalt sont chauffées dans un four à induction rempli d'argon gazeux et fondues pour former le matériau d'alliage.
Ensuite, l'alliage liquide est ensuite versé dans des moules et refroidi avec de l'eau pour former des lingots. Une fois les lingots refroidis, ils sont ensuite décomposés, broyés et encore broyés pour produire de minuscules particules, plus précisément de la poudre avec une certaine granulométrie. On peut mélanger les poudres à des résines thermodurcissables ou des thermoplastiques. Les propriétés magnétiques de l’aimant seront alors beaucoup moins bonnes, mais ils présenteront des propriétés mécaniques intéressantes grâce au liant plastique ajouté.
Comme alternative au frittage, la poudre d'alliage est mélangée avec un produit chimique de liaison tel qu'une résine époxy ou un plastique thermodurcissable, pressée et chauffée en présence d'un champ magnétique appliqué de l'extérieur pour orienter les particules. En conséquence, les aimants samarium-cobalt liés seront anisotropes, mais auront généralement une valeur d'énergie maximale inférieure à celle des aimants samarium cobalt frittés.
En règle générale, les aimants en samarium cobalt collés ne nécessitent aucun usinage supplémentaire, car ils sont pressés dans la forme souhaitée. La dernière étape consiste à revêtir les aimants si un revêtement est nécessaire, puis à les magnétiser à l'aide d'un champ magnétique appliqué de l'extérieur.
Les deux premières étapes de création d'aimants en samarium cobalt frittés sont identiques aux deux premières étapes de fabrication de la forme collée. Le processus diffère à l'étape trois, où nous allons reprendre ici :
Au lieu de lier les particules d'alliage à l'aide d'un produit chimique de liaison, la poudre obtenue après broyage est pressée dans une matrice (filière) et frittée à une température allant jusqu'à 1250 ˚C, fusionnant la poudre en un solide. Le matériau fritté subit ensuite un traitement de mise en solution à des températures similaires avant d'être revenu à un palier de refroidissement entre 700 °C et 900 °C, puis encore refroidi en présence d'un champ magnétique appliqué de l'extérieur pour orienter la magnétisation du matériau.
Le frittage doit être réalisé sous atmosphère inerte ou sous-vide. En effet, le samarium étant très réactif à l’air à l’état de poudre
Le processus final de fabrication d'un aimant en samarium cobalt fritté est l'usinage et le meulage. Contrairement aux aimants liés, un niveau de meulage et de finition est requis et doit être effectué à l'aide de machines de meulage revêtues de diamant refroidies à l'eau, car le matériau est très dur et cassant et la poussière produite est hautement inflammable. L'aimant formé est ensuite revêtu d'un plaquage si nécessaire et finalement magnétisé dans un
