શું સમેરિયમ કોબાલ્ટ ચુંબકનો ઉપયોગ દસ વર્ષથી વધુ સમય માટે થઈ શકે છે——ઉચ્ચ તાપમાને સમેરિયમ કોબાલ્ટની લાંબા ગાળાની સ્થિરતા

ચુંબકની લાંબા ગાળાની સ્થિરતા દરેક વપરાશકર્તાની ચિંતાનો વિષય છે. સમરિયમ કોબાલ્ટ (SmCo) ચુંબકની સ્થિરતા તેમના કઠોર એપ્લિકેશન વાતાવરણ માટે વધુ મહત્વપૂર્ણ છે. 2000 માં, ચેન^[1]અને લિયુ^[2]એટ અલ., ઉચ્ચ-તાપમાન SmCo ની રચના અને બંધારણનો અભ્યાસ કર્યો અને ઉચ્ચ-તાપમાન-પ્રતિરોધક સમરિયમ-કોબાલ્ટ ચુંબક વિકસાવ્યા. મહત્તમ ઓપરેટિંગ તાપમાન (ટી_{મહત્તમ}SmCo ચુંબકનું ) 350°C થી 550°C સુધી વધારવામાં આવ્યું હતું. તે પછી, ચેન એટ અલ. SmCo ચુંબક પર નિકલ, એલ્યુમિનિયમ અને અન્ય કોટિંગ્સ જમા કરીને SmCo ના ઓક્સિડેશન પ્રતિકારમાં સુધારો કર્યો.

2014 માં, "મેગ્નેટપાવર" ના સ્થાપક ડો. માઓ શાઉડોંગે ઉચ્ચ તાપમાને SmCo ની સ્થિરતાનો વ્યવસ્થિત રીતે અભ્યાસ કર્યો અને પરિણામો JAP માં પ્રકાશિત થયા.^[૩]. સામાન્ય પરિણામો નીચે મુજબ છે.

1. ક્યારેSmCoઉચ્ચ-તાપમાનની સ્થિતિમાં છે (500°C, હવા), સપાટી પર ડિગ્રેડેશન લેયર બનાવવું સરળ છે. ડિગ્રેડેશન લેયર મુખ્યત્વે બાહ્ય સ્કેલ (સેમેરિયમ ડિપ્લીટેડ) અને આંતરિક સ્તર (ઘણા બધા ઓક્સાઇડ) થી બનેલું છે. SmCo ચુંબકનું મૂળભૂત માળખું ડિગ્રેડેશન લેયરમાં સંપૂર્ણપણે નાશ પામ્યું હતું. આકૃતિ 1 અને આકૃતિ 2 માં બતાવ્યા પ્રમાણે.

ફિગ.1. Sm ના ઓપ્ટિકલ માઇક્રોગ્રાફ્સ₂Co₁₇વિવિધ સમય માટે 500 °C તાપમાને હવામાં સારવાર કરાયેલા ચુંબક ઇસોથર્મલ. સપાટીઓ હેઠળના અધોગતિ સ્તરો જે (a) સમાંતર અને (b) c-અક્ષને લંબરૂપ છે.

ફિગ.2. BSE માઇક્રોગ્રાફ અને EDS એલિમેન્ટ્સ લાઇન-સ્કેન સમગ્ર Sm₂Co₁₇192 કલાક માટે 500 °C પર હવામાં ઇસોથર્મલ ચુંબકની સારવાર કરવામાં આવે છે.

2. અધોગતિ સ્તરની મુખ્ય રચના SmCo ના ચુંબકીય ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે, જેમ કે આકૃતિ 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે. અધોગતિ સ્તરો મુખ્યત્વે આંતરિક સ્તરોમાં Co(Fe) ઘન દ્રાવણ, CoFe2O4, Sm2O3, અને ZrOx અને Fe3O4 થી બનેલા હતા. બાહ્ય ભીંગડામાં CoFe2O4, અને CuO. Co(Fe), CoFe2O4, અને Fe3O4 કેન્દ્રીય અપ્રભાવિત Sm2Co17 ચુંબકના સખત ચુંબકીય તબક્કાની તુલનામાં નરમ ચુંબકીય તબક્કાઓ તરીકે કામ કરે છે. અધોગતિની વર્તણૂકને નિયંત્રિત કરવી જોઈએ.

ફિગ. 3. Sm ના ચુંબકીકરણ વણાંકો₂Co₁₇વિવિધ સમય માટે 500 °C તાપમાને હવામાં સારવાર કરાયેલા ચુંબક ઇસોથર્મલ. ચુંબકીકરણ વણાંકોનું પરીક્ષણ તાપમાન 298 K છે. બાહ્ય ક્ષેત્ર H Sm ના c-અક્ષ સંરેખણની સમાંતર છે.₂Co₁₇ચુંબક

3. જો મૂળ ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ કોટિંગ્સને બદલવા માટે SmCo પર ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર સાથે કોટિંગ્સ જમા કરવામાં આવે, તો SmCo ની અધોગતિ પ્રક્રિયાને વધુ નોંધપાત્ર રીતે અટકાવી શકાય છે અને SmCo ની સ્થિરતા સુધારી શકાય છે, જેમ કે આકૃતિ 4 માં બતાવ્યા પ્રમાણે.અથવા કોટિંગSmCo ના વજનમાં વધારો અને ચુંબકીય ગુણધર્મોના નુકશાનને નોંધપાત્ર રીતે અટકાવે છે.

Fig.4 ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર અથવા Sm પર કોટિંગનું માળખું₂Co₁₇ચુંબક

ત્યારથી "મેગ્નેટપાવર" એ ઉચ્ચ-તાપમાન પર લાંબા ગાળાની સ્થિરતા (~4000hours) ના પ્રયોગો હાથ ધર્યા છે, જે ઊંચા તાપમાને ભાવિ ઉપયોગ માટે SmCo ચુંબકનો સ્થિરતા સંદર્ભ પ્રદાન કરી શકે છે.

2021 માં, મહત્તમ ઓપરેટિંગ તાપમાનની આવશ્યકતાના આધારે, "મેગ્નેટપાવર" એ 350°C થી 550°C સુધી શ્રેણીબદ્ધ શ્રેણી વિકસાવી છે.ટી શ્રેણી) આ ગ્રેડ ઉચ્ચ-તાપમાન SmCo એપ્લિકેશન માટે પૂરતી પસંદગીઓ પ્રદાન કરી શકે છે, અને ચુંબકીય ગુણધર્મો વધુ ફાયદાકારક છે. આકૃતિ 5 માં બતાવ્યા પ્રમાણે. વિગતો માટે કૃપા કરીને વેબ પૃષ્ઠનો સંદર્ભ લો:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

ફિગ.5 “મેગ્નેટપાવર” ના ઉચ્ચ તાપમાન SmCo ચુંબક (T શ્રેણી)

તારણો

1. અત્યંત સ્થિર દુર્લભ ધરતીના કાયમી ચુંબક તરીકે, SmCo નો ઉપયોગ ટૂંકા ગાળા માટે ઊંચા તાપમાન (≥350°C) પર થઈ શકે છે. ઉચ્ચ તાપમાન SmCo (T શ્રેણી) 550°C પર બદલી ન શકાય તેવા ડિમેગ્નેટાઇઝેશન વિના લાગુ કરી શકાય છે.

2. જો કે, જો SmCo ચુંબકનો લાંબા સમય સુધી ઊંચા તાપમાને (≥350°C) ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હોય, તો સપાટી અધોગતિનું સ્તર ઉત્પન્ન કરવાની સંભાવના ધરાવે છે. એન્ટી-ઓક્સિડેશન કોટિંગનો ઉપયોગ ઉચ્ચ તાપમાને SmCo ની સ્થિરતાને સુનિશ્ચિત કરી શકે છે.

સંદર્ભ

[1] CHChen, IEEE ટ્રાન્ઝેક્શન્સ ઓન મેગ્નેટિક્સ, 36, 3291-3293, (2000);

[2] જેએફ લિયુ, જર્નલ ઓફ એપ્લાઇડ ફિઝિક્સ, 85, 2800-2804, (1999);

[3] શાઉડોંગ માઓ, જર્નલ ઑફ એપ્લાઇડ ફિઝિક્સ, 115, 043912,1-6 (2014)