Magneettien pitkän aikavälin vakaus on jokaisen käyttäjän huolenaihe. Samariumkoboltti (SmCo) -magneettien stabiilius on tärkeämpää niiden ankarissa käyttöympäristöissä. Vuonna 2000 Chen[1]ja Liu[2]et al., tutkivat korkean lämpötilan SmCo:n koostumusta ja rakennetta ja kehittivät korkeita lämpötiloja kestäviä samarium-kobolttimagneetteja. Suurin käyttölämpötila (Tmax) SmCo-magneettien lämpötila nostettiin 350 °C:sta 550 °C:seen. Sen jälkeen Chen et ai. paransi SmCo:n hapettumisenkestävyyttä kerrostamalla nikkeliä, alumiinia ja muita pinnoitteita SmCo-magneeteille.
Vuonna 2014 tohtori Mao Shoudong, "MagnetPowerin" perustaja, tutki systemaattisesti SmCo:n stabiilisuutta korkeissa lämpötiloissa, ja tulokset julkaistiin JAP:ssa.[3]. Yleiset tulokset ovat seuraavat:
1. MilloinSmCoon korkean lämpötilan tilassa (500°C, ilma), sen pinnalle on helppo muodostaa hajoamiskerros. Hajoamiskerros koostuu pääasiassa ulkoisesta skaalasta (samarium on ehtynyt) ja sisäisestä kerroksesta (paljon oksideja). SmCo-magneettien perusrakenne tuhoutui täysin hajoamiskerroksessa. Kuten kuvassa 1 ja kuvassa 2 näkyy.
Kuva 1. Sm:n optiset mikrokuvat2Co17magneetit isotermisesti käsitelty ilmassa 500 °C:ssa eri aikoina. Hajoamiskerrokset pintojen alla, jotka ovat (a) yhdensuuntaisia ja (b) kohtisuorassa c-akseliin nähden.
Kuva 2. BSE-mikrokuva ja EDS-elementit -viivaskannaus Sm:n poikki2Co17magneetit isotermisesti käsitelty ilmassa 500 °C:ssa 192 tuntia.
2. Hajoamiskerroksen pääasiallinen muodostuminen vaikuttaa merkittävästi SmCo:n magneettisiin ominaisuuksiin, kuten kuvassa 3 näkyy. Hajoamiskerrokset koostuivat pääasiassa kiinteästä Co(Fe)-liuoksesta, CoFe2O4:stä, Sm2O3:sta ja ZrOx:sta sisäkerroksissa sekä Fe3O4:stä, CoFe2O4 ja CuO ulkoisessa vaa'assa. Co(Fe), CoFe2O4 ja Fe3O4 toimivat pehmeinä magneettisina faaseina verrattuna keskeisten Sm2Co17-magneettien kovaan magneettiseen vaiheeseen. Hajoamiskäyttäytymistä tulee hallita.
Kuva 3. Sm:n magnetointikäyrät2Co17magneetit isotermisesti käsitelty ilmassa 500 °C:ssa eri aikoina. Magnetointikäyrien testilämpötila on 298 K. Ulkoinen kenttä H on yhdensuuntainen Sm:n c-akselin kohdistuksen kanssa2Co17magneetit.
3. Jos SmCo:lle kerrostetaan korkean hapettumiskestävyyden omaavia pinnoitteita korvaamaan alkuperäiset galvanointipinnoitteet, SmCo:n hajoamisprosessia voidaan estää merkittävästi ja SmCo:n stabiilisuutta voidaan parantaa, kuten kuvassa 4 on esitetty.TAI pinnoiteestävät merkittävästi SmCo:n painon nousua ja magneettisten ominaisuuksien menetystä.
Kuva 4 hapettumisenkestävyyden TAI pinnoitteen rakenne Sm:ssä2Co17magneetti.
"MagnetPower" on sittemmin suorittanut kokeita pitkäaikaisesta stabiilisuudesta (~ 4000 tuntia) korkeassa lämpötilassa, mikä voi tarjota SmCo-magneettien stabiilisuuden referenssin tulevaa käyttöä varten korkeissa lämpötiloissa.
Vuonna 2021 "MagnetPower" on kehittänyt sarjan laatuja 350°C - 550°C korkeimman käyttölämpötilavaatimuksen perusteella.T-sarja）. Nämä lajikkeet voivat tarjota riittävät valinnat korkean lämpötilan SmCo-sovelluksiin, ja magneettiset ominaisuudet ovat edullisemmat. Kuten kuvassa 5. Katso lisätietoja verkkosivulta:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/
Kuva 5 "MagnetPowerin" korkean lämpötilan SmCo-magneetit (T-sarja)
PÄÄTELMÄT
1. Erittäin stabiilina harvinaisten maametallien kestomagneeteina SmCo:ta voidaan käyttää korkeissa lämpötiloissa (≥350°C) lyhyen aikaa. Korkean lämpötilan SmCo (T-sarja) voidaan käyttää 550 °C:ssa ilman palautumatonta demagnetointia.
2. Jos SmCo-magneetteja kuitenkin käytettiin korkeassa lämpötilassa (≥350°C) pitkään, pinta on altis hajoamiskerroksen muodostumiselle. Hapettumisenestopinnoitteen käyttö voi varmistaa SmCo:n stabiilisuuden korkeassa lämpötilassa.
Viite
[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)
Postitusaika: 08.07.2023
