Voidaanko samariumkobolttimagneetteja käyttää yli kymmenen vuoden ajan - samariumkoboltin pitkäaikaista stabiilisuutta korkeassa lämpötilassa

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 (T_max) 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 "MagnetPowerin" perustaja tohtori Mao Shoudong 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.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)