Vai samārija kobalta magnētus var izmantot vairāk nekā desmit gadus — samārija kobalta ilgtermiņa stabilitāte augstā temperatūrā

Magnētu ilgtermiņa stabilitāte ir katra lietotāja rūpes. Samārija kobalta (SmCo) magnētu stabilitāte ir svarīgāka to skarbajā lietošanas vidē. 2000. gadā Čeņs^[1]un Liu^[2]et al., pētīja augstas temperatūras SmCo sastāvu un struktūru un izstrādāja augstas temperatūras izturīgus samārija-kobalta magnētus. Maksimālā darba temperatūra (T_maks) SmCo magnētu temperatūra tika palielināta no 350°C līdz 550°C. Pēc tam Chen et al. uzlaboja SmCo oksidācijas izturību, uzklājot niķeli, alumīniju un citus pārklājumus uz SmCo magnētiem.

2014. gadā “MagnetPower” dibinātājs doktors Mao Šodongs sistemātiski pētīja SmCo stabilitāti augstā temperatūrā, un rezultāti tika publicēti JAP.^[3]. Vispārējie rezultāti ir šādi:

1. KadSmCoir augstas temperatūras stāvoklī (500°C, gaiss), uz virsmas ir viegli izveidot degradācijas slāni. Degradācijas slānis galvenokārt sastāv no ārējās skalas (Samarium ir noplicināts) un iekšējā slāņa (daudz oksīdu). SmCo magnētu pamatstruktūra tika pilnībā iznīcināta degradācijas slānī. Kā parādīts 1. un 2. attēlā.

1. att. Sm optiskie mikrogrāfi₂Co₁₇magnēti izotermiski apstrādāti gaisā 500 °C dažādos laikos. Degradācijas slāņi zem virsmām, kas ir (a) paralēlas un (b) perpendikulāras c asij.

2. att. GSE mikrogrāfa un EDS elementu līnijas skenēšana pāri Sm₂Co₁₇magnēti izotermiski apstrādāti gaisā 500 °C temperatūrā 192 stundas.

2. Galvenā noārdīšanās slāņa veidošanās būtiski ietekmē SmCo magnētiskās īpašības, kā parādīts 3. attēlā. Degradācijas slāņi galvenokārt sastāvēja no Co(Fe) cietā šķīduma, CoFe2O4, Sm2O3 un ZrOx iekšējos slāņos un Fe3O4, CoFe2O4 un CuO ārējās skalās. Co (Fe), CoFe2O4 un Fe3O4 darbojās kā mīkstas magnētiskās fāzes, salīdzinot ar centrālo neskarto Sm2Co17 magnētu cieto magnētisko fāzi. Degradācijas uzvedība ir jākontrolē.

3. att. Sm magnetizācijas līknes₂Co₁₇magnēti izotermiski apstrādāti gaisā 500 °C dažādos laikos. Magnetizācijas līkņu testa temperatūra ir 298 K. Ārējais lauks H ir paralēls Sm c-ass izlīdzināšanai₂Co₁₇magnēti.

3. Ja uz SmCo tiek uzklāti pārklājumi ar augstu oksidācijas pretestību, lai aizstātu sākotnējos galvanizācijas pārklājumus, SmCo noārdīšanās procesu var ievērojami kavēt un uzlabot SmCo stabilitāti, kā parādīts 4. attēlā.VAI pārklājumsievērojami kavē SmCo svara pieaugumu un magnētisko īpašību zudumu.

4. att. oksidācijas pretestības VAI pārklājuma struktūra uz Sm₂Co₁₇magnēts.

Kopš tā laika “MagnetPower” ir veikusi ilgtermiņa stabilitātes eksperimentus (~ 4000 stundas) augstā temperatūrā, kas var nodrošināt SmCo magnētu stabilitātes atskaiti turpmākai lietošanai augstās temperatūrās.

2021. gadā, pamatojoties uz maksimālo darba temperatūras prasību, “MagnetPower” ir izstrādājis virkni kategoriju no 350°C līdz 550°C (T sērija）. Šīs kategorijas var nodrošināt pietiekamu izvēli SmCo lietošanai augstā temperatūrā, un magnētiskās īpašības ir izdevīgākas. Kā parādīts 5. attēlā. Lūdzu, skatiet tīmekļa lapu, lai iegūtu sīkāku informāciju:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

5. att. “MagnetPower” augstas temperatūras SmCo magnēti (T sērija)

SECINĀJUMI

1. Kā ļoti stabilus retzemju pastāvīgos magnētus SmCo var izmantot augstā temperatūrā (≥350°C) īsu laiku. Augstas temperatūras SmCo (T sērija) var uzklāt pie 550°C bez neatgriezeniskas demagnetizācijas.

2. Tomēr, ja SmCo magnēti tika izmantoti augstā temperatūrā (≥350°C) ilgu laiku, virsma ir pakļauta noārdīšanās slānim. Antioksidācijas pārklājuma izmantošana var nodrošināt SmCo stabilitāti augstā temperatūrā.

Atsauce

[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)