Maaari bang gamitin ang samarium cobalt magnets nang higit sa sampung taon——ang pangmatagalang katatagan ng samarium cobalt sa mataas na temperatura

Ang pangmatagalang katatagan ng mga magnet ay isang alalahanin ng bawat gumagamit. Ang katatagan ng samarium cobalt (SmCo) magnets ay mas mahalaga para sa kanilang malupit na kapaligiran sa aplikasyon. Noong 2000, si Chen^[1]at Liu^[2]et al., pag-aralan ang komposisyon at istraktura ng mataas na temperatura na SmCo, at binuo ang mga magnet na samarium-cobalt na lumalaban sa mataas na temperatura. Ang pinakamataas na temperatura ng pagpapatakbo (T_max) ng SmCo magnets ay nadagdagan mula 350°C hanggang 550°C. Pagkatapos nito, si Chen et al. pinahusay ang oxidation resistance ng SmCo sa pamamagitan ng pagdedeposito ng nickel, aluminum at iba pang coatings sa SmCo magnets.

Noong 2014, si Dr. Mao Shoudong, ang tagapagtatag ng "MagnetPower", ay sistematikong pinag-aralan ang katatagan ng SmCo sa mataas na temperatura, at ang mga resulta ay nai-publish sa JAP^[3]. Ang mga pangkalahatang resulta ay ang mga sumusunod:

1. KailanSmCoay nasa isang mataas na temperatura na estado (500°C, hangin), ito ay madaling bumuo ng isang degradation layer sa ibabaw. Ang layer ng degradasyon ay pangunahing binubuo ng isang panlabas na sukat (naubos ang Samarium) at isang panloob na layer (maraming mga oxide). Ang pangunahing istraktura ng SmCo magnets ay ganap na nawasak sa degradation layer. Gaya ng ipinapakita sa Figure 1 at Figure 2.

Fig.1. Ang optical micrographs ng Sm₂Co₁₇magnet na isothermal na ginagamot sa hangin sa 500 °C para sa iba't ibang oras. Ang mga degradation layer sa ilalim ng mga ibabaw na (a) parallel at (b) patayo sa c-axis.

Fig.2. BSE micrograph at mga elemento ng EDS line-scan sa buong Sm₂Co₁₇magnet na isothermal na ginagamot sa hangin sa 500 °C sa loob ng 192 h.

2. Ang pangunahing pagbuo ng degradation layer ay makabuluhang nakakaapekto sa magnetic properties ng SmCo, tulad ng ipinapakita sa Figure 3. Ang degradation layers ay pangunahing binubuo ng Co(Fe) solid solution, CoFe2O4, Sm2O3, at ZrOx sa panloob na mga layer at Fe3O4, CoFe2O4, at CuO sa mga panlabas na kaliskis. Ang Co(Fe), CoFe2O4, at Fe3O4 ay kumilos bilang malambot na magnetic phase kumpara sa hard magnetic phase ng gitnang hindi apektadong Sm2Co17 magnet. Dapat kontrolin ang pag-uugali ng pagkasira.

Fig. 3. Ang magnetization curves ng Sm₂Co₁₇magnet na isothermal na ginagamot sa hangin sa 500 °C para sa iba't ibang oras. Ang test temperature ng magnetization curves ay 298 K. Ang panlabas na field H ay kahanay sa c-axis alignment ng Sm₂Co₁₇magneto.

3. Kung ang mga coatings na may mataas na resistensya sa oksihenasyon ay idineposito sa SmCo upang palitan ang orihinal na mga electroplating coatings, ang proseso ng pagkasira ng SmCo ay maaaring higit na mahadlangan at ang katatagan ng SmCo ay maaaring mapabuti, tulad ng ipinapakita sa Figure 4. Ang aplikasyon ngO patongmakabuluhang pinipigilan ang pagtaas ng timbang ng SmCo at ang pagkawala ng mga magnetic properties.

Fig.4 ang istraktura ng oxidation resistance O coating sa Sm₂Co₁₇magnet.

Ang "MagnetPower" ay nagsagawa na ng mga eksperimento ng pangmatagalang katatagan (~4000hours) sa mataas na temperatura, na maaaring magbigay ng stability reference ng mga SmCo magnet para sa hinaharap na paggamit sa mataas na temperatura.

Noong 2021, batay sa pinakamataas na kinakailangan sa temperatura ng pagpapatakbo, ang "MagnetPower" ay bumuo ng isang serye ng mga grado mula 350°C hanggang 550°C （T serye）. Ang mga gradong ito ay maaaring magbigay ng sapat na mga pagpipilian para sa mataas na temperatura na aplikasyon ng SmCo, at ang mga magnetic na katangian ay mas kapaki-pakinabang. Gaya ng ipinapakita sa Figure 5. Mangyaring sumangguni sa web page para sa mga detalye:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

Fig.5 Ang mataas na temperatura na SmCo magnets (T series) ng "MagnetPower"

KONKLUSYON

1. Bilang isang napaka-stable na rare earth permanent magnet, ang SmCo ay maaaring gamitin sa mataas na temperatura (≥350°C) sa maikling panahon. Ang mataas na temperatura na SmCo (serye ng T) ay maaaring ilapat sa 550°C nang walang hindi maibabalik na demagnetization.

2. Gayunpaman, kung ang mga SmCo magnet ay ginamit sa mataas na temperatura (≥350°C) sa mahabang panahon, ang ibabaw ay madaling makabuo ng isang degradation layer. Ang paggamit ng anti-oxidation coating ay maaaring matiyak ang katatagan ng SmCo sa mataas na temperatura.

Sanggunian

[1] CHhen, 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)