Den langsigtede stabilitet af magneter er en bekymring for enhver bruger. Stabiliteten af samarium cobalt (SmCo) magneter er vigtigere for deres barske anvendelsesmiljø. I 2000, Chen[1]og Liu[2]et al., studerer sammensætningen og strukturen af højtemperatur SmCo og udviklede højtemperaturbestandige samarium-koboltmagneter. Den maksimale driftstemperatur (Tmax) af SmCo-magneter blev øget fra 350°C til 550°C. Derefter har Chen et al. forbedret SmCos oxidationsmodstand ved at afsætte nikkel, aluminium og andre belægninger på SmCo-magneterne.
I 2014 undersøgte Dr. Mao Shoudong, grundlæggeren af "MagnetPower", systematisk stabiliteten af SmCo ved høje temperaturer, og resultaterne blev offentliggjort i JAP[3]. De generelle resultater er som følger:
1. HvornårSmCoer i højtemperaturtilstand (500°C, luft), er det let at danne et nedbrydningslag på overfladen. Nedbrydningslaget er hovedsageligt sammensat af en ekstern skæl (Samarium er udtømt) og et indre lag (en masse oxider). SmCo-magneternes grundlæggende struktur blev fuldstændig ødelagt i nedbrydningslaget. Som vist i figur 1 og figur 2.
Fig.1. De optiske mikrofotografier af Sm2Co17magneter isotermisk behandlet i luft ved 500 °C til forskellige tidspunkter. Nedbrydningslagene under overflader, som er (a) parallelle og (b) vinkelrette på c-aksen.
Fig.2. BSE-mikrografi og EDS-elementer line-scan på tværs af Sm2Co17magneter isotermisk behandlet i luft ved 500 °C i 192 timer.
2. Hoveddannelsen af nedbrydningslaget påvirker i væsentlig grad SmCos magnetiske egenskaber, som vist i figur 3. Nedbrydningslagene var hovedsageligt sammensat af Co(Fe) fast opløsning, CoFe2O4, Sm2O3 og ZrOx i de indre lag og Fe3O4, CoFe2O4 og CuO i de eksterne skalaer. Co(Fe), CoFe2O4 og Fe3O4 fungerede som bløde magnetiske faser sammenlignet med den hårde magnetiske fase af de centrale upåvirkede Sm2Co17-magneter. Nedbrydningsadfærden bør kontrolleres.
Fig. 3. Magnetiseringskurverne for Sm2Co17magneter isotermisk behandlet i luft ved 500 °C til forskellige tidspunkter. Testtemperaturen for magnetiseringskurverne er 298 K. Det ydre felt H er parallelt med c-aksejusteringen af Sm'en2Co17magneter.
3. Hvis belægninger med høj oxidationsmodstand aflejres på SmCo for at erstatte de originale galvaniseringsbelægninger, kan nedbrydningsprocessen af SmCo hæmmes mere væsentligt, og stabiliteten af SmCo kan forbedres, som vist i figur 4. Anvendelsen afELLER belægningvæsentligt hæmme vægtstigningen af SmCo og tabet af magnetiske egenskaber.
Fig.4 strukturen af oxidationsmodstanden ELLER belægningen på Sm2Co17magnet.
"MagnetPower" har siden udført eksperimenter med langtidsstabilitet (~4000 timer) ved høj temperatur, hvilket kan give en stabilitetsreference for SmCo-magneter til fremtidig brug ved høje temperaturer.
I 2021 har "MagnetPower" baseret på det maksimale driftstemperaturkrav udviklet en række kvaliteter fra 350°C til 550°C （T-serien）. Disse kvaliteter kan give tilstrækkelige valgmuligheder til højtemperatur SmCo-anvendelse, og de magnetiske egenskaber er mere fordelagtige. Som vist i figur 5. Se venligst websiden for detaljer:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/
Fig.5 SmCo-magneterne med høj temperatur (T-serien) fra "MagnetPower"
KONKLUSIONER
1. Som en meget stabil sjældne jordarters permanentmagneter kan SmCo bruges ved høj temperatur (≥350°C) i en kort periode. Højtemperatur SmCo (T-serien) kan påføres ved 550°C uden irreversibel afmagnetisering.
2. Men hvis SmCo-magneterne blev brugt ved høj temperatur (≥350°C) i lang tid, er overfladen tilbøjelig til at producere et nedbrydningslag. Brugen af antioxidationsbelægning kan sikre stabiliteten af SmCo ved høj temperatur.
Reference
[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)
Indlægstid: Jul-08-2023
