Độ ổn định lâu dài của nam châm là mối quan tâm của mọi người sử dụng. Độ ổn định của nam châm samarium coban (SmCo) quan trọng hơn đối với môi trường ứng dụng khắc nghiệt của chúng. Năm 2000, Trần[1]và Lưu[2]và cộng sự, nghiên cứu thành phần và cấu trúc của SmCo ở nhiệt độ cao và phát triển nam châm samarium-coban chịu nhiệt độ cao. Nhiệt độ hoạt động tối đa (Ttối đa) của nam châm SmCo đã tăng từ 350°C lên 550°C. Sau đó, Chen và cộng sự. cải thiện khả năng chống oxy hóa của SmCo bằng cách lắng đọng niken, nhôm và các lớp phủ khác trên nam châm SmCo.
Năm 2014, Tiến sĩ Mao Shoudong, người sáng lập “MagnetPower”, đã nghiên cứu một cách có hệ thống tính ổn định của SmCo ở nhiệt độ cao và kết quả đã được công bố trên JAP[3]. Kết quả chung như sau:
1. Khi nàoSmCoở trạng thái nhiệt độ cao (500°C, không khí) dễ hình thành lớp phân hủy trên bề mặt. Lớp phân hủy chủ yếu bao gồm lớp vảy bên ngoài (Samarium đã cạn kiệt) và lớp bên trong (rất nhiều oxit). Cấu trúc cơ bản của nam châm SmCo đã bị phá hủy hoàn toàn ở lớp suy thoái. Như thể hiện trong Hình 1 và Hình 2.
Hình.1. Ảnh vi mô quang học của Sm2Co17nam châm được xử lý đẳng nhiệt trong không khí ở 500°C trong các thời gian khác nhau. Các lớp suy thoái dưới các bề mặt (a) song song và (b) vuông góc với trục c.
Hình 2. Quét dòng các phần tử vi mô BSE và EDS trên Sm2Co17nam châm được xử lý đẳng nhiệt trong không khí ở 500°C trong 192 giờ.
2. Sự hình thành chính của lớp phân hủy ảnh hưởng đáng kể đến tính chất từ của SmCo, như trong Hình 3. Các lớp phân hủy chủ yếu bao gồm dung dịch rắn Co(Fe), CoFe2O4, Sm2O3 và ZrOx ở các lớp bên trong và Fe3O4, CoFe2O4 và CuO ở cân ngoài. Co(Fe), CoFe2O4 và Fe3O4 đóng vai trò là các pha từ mềm so với pha từ cứng của nam châm Sm2Co17 không bị ảnh hưởng ở trung tâm. Hành vi xuống cấp cần được kiểm soát.
Hình 3. Đường cong từ hóa của Sm2Co17nam châm được xử lý đẳng nhiệt trong không khí ở 500°C trong các thời gian khác nhau. Nhiệt độ thử nghiệm của đường cong từ hóa là 298 K. Trường ngoài H song song với sự thẳng hàng trục c của Sm2Co17nam châm.
3. Nếu các lớp phủ có khả năng chống oxy hóa cao được lắng đọng trên SmCo để thay thế lớp phủ mạ điện ban đầu thì quá trình phân hủy của SmCo có thể bị ức chế đáng kể hơn và độ ổn định của SmCo có thể được cải thiện, như trong Hình 4. Ứng dụng của SmCoHOẶC lớp phủức chế đáng kể sự tăng trọng lượng của SmCo và mất tính chất từ.
Hình 4 cấu trúc của lớp phủ chống oxy hóa HOẶC trên Sm2Co17nam châm.
“MagnetPower” kể từ đó đã thực hiện các thí nghiệm về độ ổn định lâu dài (~4000 giờ) ở nhiệt độ cao, có thể cung cấp tham chiếu về độ ổn định của nam châm SmCo để sử dụng ở nhiệt độ cao trong tương lai.
Vào năm 2021, dựa trên yêu cầu về nhiệt độ vận hành tối đa, “MagnetPower” đã phát triển một loạt các cấp nhiệt độ từ 350°C đến 550°C （dòng T). Các loại này có thể cung cấp đủ sự lựa chọn cho ứng dụng SmCo ở nhiệt độ cao và các đặc tính từ tính có lợi hơn. Như trong Hình 5. Vui lòng tham khảo trang web để biết chi tiết:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/
Hình 5 Nam châm SmCo nhiệt độ cao (dòng T) của “MagnetPower”
KẾT LUẬN
1. Là nam châm vĩnh cửu đất hiếm có độ ổn định cao, SmCo có thể được sử dụng ở nhiệt độ cao ( ≥350°C) trong một khoảng thời gian ngắn. SmCo nhiệt độ cao (dòng T) có thể được áp dụng ở 550°C mà không bị khử từ không thể đảo ngược.
2. Tuy nhiên, nếu sử dụng nam châm SmCo ở nhiệt độ cao ( ≥350°C) trong thời gian dài thì bề mặt dễ hình thành lớp xuống cấp. Việc sử dụng lớp phủ chống oxy hóa có thể đảm bảo tính ổn định của SmCo ở nhiệt độ cao.
Thẩm quyền giải quyết
[1] CHChen, Giao dịch của IEEE về Từ tính, 36, 3291-3293, (2000);
[2] JF Liu, Tạp chí Vật lý Ứng dụng, 85, 2800-2804, (1999);
[3] Shoudong Mao, Tạp chí Vật lý ứng dụng, 115, 043912,1-6 (2014)
Thời gian đăng: Jul-08-2023
