Долговременная стабильность магнитов – забота каждого пользователя. Стабильность самариево-кобальтовых (SmCo) магнитов более важна в суровых условиях их применения. В 2000 году Чен[1]и Лю[2]и др. изучили состав и структуру высокотемпературного SmCo и разработали жаропрочные самарий-кобальтовые магниты. Максимальная рабочая температура (ТМакс) магнитов SmCo была увеличена с 350°C до 550°C. После этого Чен и др. улучшил стойкость SmCo к окислению за счет нанесения никеля, алюминия и других покрытий на магниты SmCo.
В 2014 году доктор Мао Шоудун, основатель компании MagnetPower, систематически изучал стабильность SmCo при высоких температурах, и результаты были опубликованы в JAP.[3]. Общие результаты таковы:
1. КогдаСмКонаходится в высокотемпературном состоянии (500°С, воздух), на поверхности легко образуется деградационный слой. Слой деградации в основном состоит из внешней окалины (обеднен самарий) и внутреннего слоя (много оксидов). Базовая структура магнитов SmCo была полностью разрушена в слое деградации. Как показано на рисунке 1 и рисунке 2.
Рис.1. Оптические микрофотографии Sm2Co17магниты изотермически обработаны на воздухе при температуре 500°С в течение разного времени. Слои деградации под поверхностями, которые (а) параллельны и (б) перпендикулярны оси c.
Рис.2. Микрофотография BSE и линейное сканирование элементов EDS поперек Sm2Co17магниты изотермически обработаны на воздухе при температуре 500 °С в течение 192 ч.
2. Основное формирование слоя деградации существенно влияет на магнитные свойства SmCo, как показано на рисунке 3. Слои деградации в основном состоят из твердого раствора Co(Fe), CoFe2O4, Sm2O3 и ZrOx во внутренних слоях и Fe3O4, CoFe2O4 и CuO во внешних масштабах. Co(Fe), CoFe2O4 и Fe3O4 действовали как магнитомягкие фазы по сравнению с магнитотвердой фазой центральных незатронутых магнитов Sm2Co17. Поведение деградации следует контролировать.
Рис. 3. Кривые намагничивания Sm2Co17магниты изотермически обработаны на воздухе при температуре 500°С в течение разного времени. Температура испытаний кривых намагничивания составляет 298 К. Внешнее поле H параллельно направлению оси c Sm.2Co17магниты.
3. Если покрытия с высокой стойкостью к окислению наносятся на SmCo вместо исходных гальванических покрытий, процесс разложения SmCo можно более существенно замедлить и стабильность SmCo может быть улучшена, как показано на рисунке 4. ПрименениеИЛИ покрытиезначительно тормозят увеличение веса SmCo и потерю магнитных свойств.
Рис.4 Структура стойкого к окислению покрытия ОР на Sm2Co17магнит.
Компания MagnetPower с тех пор провела эксперименты по определению долгосрочной стабильности (около 4000 часов) при высоких температурах, которые могут стать эталоном стабильности магнитов SmCo для будущего использования при высоких температурах.
В 2021 году, исходя из требований к максимальной рабочей температуре, компания MagnetPower разработала серию марок от 350°C до 550°C （серия Т）. Эти марки могут обеспечить достаточный выбор для высокотемпературного применения SmCo, а магнитные свойства являются более выгодными. Как показано на рисунке 5. Подробную информацию можно найти на веб-странице:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/
Рис.5 Высокотемпературные магниты SmCo (серия Т) компании MagnetPower.
ВЫВОДЫ
1. SmCo является высокостабильным редкоземельным постоянным магнитом и может использоваться при высокой температуре (≥350°C) в течение короткого периода времени. Высокотемпературный SmCo (серия T) можно наносить при температуре 550°C без необратимого размагничивания.
2. Однако, если магниты SmCo использовались при высокой температуре (≥350°C) в течение длительного времени, на поверхности может образоваться слой разрушения. Использование антиокислительного покрытия может обеспечить стабильность SmCo при высокой температуре.
Ссылка
[1] CHChen, IEEE Transactions on Magnetics, 36, 3291-3293, (2000);
[2] Дж. Ф. Лю, Журнал прикладной физики, 85, 2800-2804, (1999);
[3] Шоудун Мао, Журнал прикладной физики, 115, 043912, 1-6 (2014).
Время публикации: 08 июля 2023 г.
