Pódense usar os imáns de cobalto de samario durante máis de dez anos: a estabilidade a longo prazo do cobalto de samario a alta temperatura

A estabilidade a longo prazo dos imáns é unha preocupación de todos os usuarios. A estabilidade dos imáns de samario cobalto (SmCo) é máis importante para o seu ambiente de aplicación duro. En 2000, Chen^[1]e Liu^[2]et al., estudaron a composición e estrutura do SmCo de alta temperatura e desenvolveron imáns de samario-cobalto resistentes a altas temperaturas. A temperatura máxima de funcionamento (T_máx) dos imáns SmCo aumentou de 350 °C a 550 °C. Despois diso, Chen et al. mellorou a resistencia á oxidación do SmCo depositando níquel, aluminio e outros revestimentos nos imáns SmCo.

En 2014, o doutor Mao Shoudong, o fundador de "MagnetPower", estudou sistemáticamente a estabilidade de SmCo a altas temperaturas, e os resultados foron publicados en JAP^[3]. Os resultados xerais son os seguintes:

1. CandoSmCoestá nun estado de alta temperatura (500 °C, aire), é fácil formar unha capa de degradación na superficie. A capa de degradación está composta principalmente por unha escala externa (o Samario está esgotado) e unha capa interna (moitos óxidos). A estrutura básica dos imáns SmCo foi completamente destruída na capa de degradación. Como se mostra na figura 1 e na figura 2.

Fig.1. As micrografías ópticas do Sm₂Co₁₇imáns tratados isotérmicos ao aire a 500 °C durante diferentes tempos. As capas de degradación baixo superficies que son (a) paralelas e (b) perpendiculares ao eixe c.

Fig.2. Exploración en liña de elementos EDS e micrografía de EEB a través do Sm₂Co₁₇imáns tratados isotérmicos en aire a 500 °C durante 192 h.

2. A formación principal da capa de degradación afecta significativamente ás propiedades magnéticas de SmCo, como se mostra na Figura 3. As capas de degradación estaban compostas principalmente de solución sólida de Co(Fe), CoFe2O4, Sm2O3 e ZrOx nas capas internas e Fe3O4, CoFe2O4 e CuO nas escalas externas. O Co(Fe), CoFe2O4 e Fe3O4 actuaron como fases magnéticas suaves en comparación coa fase magnética dura dos imáns centrais Sm2Co17 non afectados. O comportamento da degradación debe ser controlado.

Figura 3. As curvas de magnetización de Sm₂Co₁₇imáns tratados isotérmicos ao aire a 500 °C durante diferentes tempos. A temperatura de proba das curvas de magnetización é de 298 K. O campo externo H é paralelo ao aliñamento do eixe c do Sm₂Co₁₇imáns.

3. Se se depositan revestimentos con alta resistencia á oxidación sobre SmCo para substituír os revestimentos de galvanoplastia orixinais, o proceso de degradación de SmCo pódese inhibir de forma máis significativa e mellorar a estabilidade de SmCo, como se mostra na Figura 4. A aplicación de SmCo.OU revestimentoinhiben significativamente o aumento de peso do SmCo e a perda de propiedades magnéticas.

Fig.4 a estrutura da resistencia á oxidación OU revestimento sobre o Sm₂Co₁₇imán.

"MagnetPower" realizou desde entón experimentos de estabilidade a longo prazo (~ 4000 horas) a altas temperaturas, que poden proporcionar unha referencia de estabilidade dos imáns SmCo para o seu uso futuro a altas temperaturas.

En 2021, baseándose no requisito de temperatura máxima de funcionamento, "MagnetPower" desenvolveu unha serie de graos de 350 °C a 550 °C （Serie T）. Estes graos poden proporcionar opcións suficientes para a aplicación de SmCo a alta temperatura e as propiedades magnéticas son máis vantaxosas. Como se mostra na Figura 5. Consulte a páxina web para obter máis información:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

Fig.5 Os imáns SmCo de alta temperatura (serie T) de "MagnetPower"

CONCLUSIÓNS

1. Como imáns permanentes de terras raras altamente estables, SmCo pódese usar a alta temperatura (≥350 ° C) durante un curto período de tempo. O SmCo de alta temperatura (serie T) pódese aplicar a 550 °C sen desmagnetización irreversible.

2. Non obstante, se os imáns SmCo se usaron a alta temperatura (≥350 °C) durante moito tempo, a superficie é propensa a producir unha capa de degradación. O uso de revestimento anti-oxidación pode garantir a estabilidade do SmCo a altas temperaturas.

Referencia

[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)