Mogu li se magneti od samarijum kobalta koristiti više od deset godina——dugoročna stabilnost samarijum kobalta na visokoj temperaturi

Dugoročna stabilnost magneta je briga svakog korisnika. Stabilnost magneta od samarijum kobalta (SmCo) važnija je zbog njihovog teškog okruženja. Godine 2000. Chen^[1]i Liu^[2]et al., proučavali sastav i strukturu visokotemperaturnog SmCo i razvili samarijum-kobalt magnete otporne na visoke temperature. Maksimalna radna temperatura (T_max) SmCo magneta je povećana sa 350°C na 550°C. Nakon toga, Chen et al. poboljšao otpornost na oksidaciju SmCo nanošenjem nikla, aluminijuma i drugih premaza na SmCo magnete.

Godine 2014. dr. Mao Shoudong, osnivač “MagnetPowera”, sistematski je proučavao stabilnost SmCo na visokim temperaturama, a rezultati su objavljeni u JAP-u.^[3]. Opšti rezultati su sljedeći:

1. KadaSmCoje u visokotemperaturnom stanju (500°C, zrak), lako se formira degradacijski sloj na površini. Degradacijski sloj se uglavnom sastoji od vanjskog kamenca (samarij je iscrpljen) i unutrašnjeg sloja (puno oksida). Osnovna struktura SmCo magneta je potpuno uništena u degradacijskom sloju. Kao što je prikazano na slici 1 i slici 2.

Fig.1. Optičke mikrofotografije Sm₂Co₁₇magneti izotermno obrađeni u vazduhu na 500 °C za različita vremena. Slojevi degradacije ispod površina koje su (a) paralelne i (b) okomite na c-osu.

Fig.2. BSE mikrofotografija i EDS elementi linijsko skeniranje preko Sm₂Co₁₇magneti izotermno tretirani na vazduhu na 500 °C tokom 192 h.

2. Glavno formiranje degradacionog sloja značajno utiče na magnetna svojstva SmCo, kao što je prikazano na slici 3. Degradacijski slojevi su uglavnom bili sastavljeni od čvrstog rastvora Co(Fe), CoFe2O4, Sm2O3 i ZrOx u unutrašnjim slojevima i Fe3O4, CoFe2O4 i CuO u vanjskim skalama. Co(Fe), CoFe2O4 i Fe3O4 delovali su kao meke magnetne faze u poređenju sa tvrdom magnetnom fazom centralnih netaknutih Sm2Co17 magneta. Ponašanje degradacije treba kontrolisati.

Slika 3. Krive magnetizacije Sm₂Co₁₇magneti izotermno obrađeni u vazduhu na 500 °C za različita vremena. Testna temperatura krivulja magnetizacije je 298 K. Vanjsko polje H je paralelno sa poravnanjem c-ose Sm₂Co₁₇magneti.

3. Ako se premazi s visokom otpornošću na oksidaciju nanesu na SmCo radi zamjene originalnih galvanskih premaza, proces razgradnje SmCo može biti znatno inhibiran i stabilnost SmCo može biti poboljšana, kao što je prikazano na slici 4. PrimjenaILI premazivanjeznačajno inhibiraju povećanje težine SmCo i gubitak magnetnih svojstava.

Sl.4 struktura otpornosti na oksidaciju ILI premaza na Sm₂Co₁₇magnet.

“MagnetPower” je od tada provodio eksperimente dugotrajne stabilnosti (~4000 sati) na visokim temperaturama, što može pružiti referencu stabilnosti SmCo magneta za buduću upotrebu na visokim temperaturama.

U 2021. godini, na osnovu zahtjeva za maksimalnu radnu temperaturu, “MagnetPower” je razvio niz razreda od 350°C do 550°C （T serija）. Ove vrste mogu pružiti dovoljan izbor za primjenu SmCo na visokim temperaturama, a magnetna svojstva su povoljnija. Kao što je prikazano na slici 5. Molimo pogledajte web stranicu za detalje:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

Slika 5 SmCo magneti visoke temperature (T serija) “MagnetPower”

ZAKLJUČCI

1. Kao visoko stabilni trajni magneti retkih zemalja, SmCo se može koristiti na visokoj temperaturi (≥350°C) u kratkom vremenskom periodu. Visokotemperaturni SmCo (T serija) može se primijeniti na 550°C bez nepovratne demagnetizacije.

2. Međutim, ako su SmCo magneti korišćeni na visokoj temperaturi (≥350°C) duže vreme, površina je sklona stvaranju degradacionog sloja. Upotreba antioksidacionog premaza može osigurati stabilnost SmCo na visokoj temperaturi.

Referenca

[1] CHChen, IEEE Transactions on Magnetics, 36, 3291-3293, (2000);

[2] JF Liu, Journal of Applied Physics, 85, 2800-2804, (1999);

[3] Shoudong Mao, Journal of Applied Physics, 115, 043912,1-6 (2014)