Mogu li se samarij kobaltni magneti koristiti više od deset godina——dugoročna stabilnost samarij kobalta na visokoj temperaturi

Dugoročna stabilnost magneta je briga svakog korisnika. Stabilnost samarij kobalt (SmCo) magneta važnija je zbog njihove teške okoline primjene. Godine 2000. Chen^[1]i Liu^[2]et al., proučavali su sastav i strukturu visokotemperaturnog SmCo i razvili samarij-kobalt magnete otporne na visoke temperature. Maksimalna radna temperatura (T_max) SmCo magneta povećana je sa 350°C na 550°C. Nakon toga, Chen i sur. poboljšao otpornost SmCo na oksidaciju taloženjem nikla, aluminija i drugih premaza na SmCo magnete.

Godine 2014. dr. Mao Shoudong, osnivač “MagnetPowera”, sustavno je proučavao stabilnost SmCo na visokim temperaturama, a rezultati su objavljeni u JAP-u.^[3]. Opći rezultati su sljedeći:

1. KadaSmConalazi se u visokotemperaturnom stanju (500°C, zrak), lako se stvara degradacijski sloj na površini. Degradacijski sloj uglavnom se sastoji od vanjskog kamenca (samarij je osiromašen) i unutarnjeg sloja (puno oksida). Osnovna struktura SmCo magneta potpuno je uništena u degradacijskom sloju. Kao što je prikazano na slici 1 i slici 2.

Sl.1. Optičke mikrofotografije Sm₂Co₁₇magneti izotermno tretirani na zraku na 500 °C različita vremena. Degradacijski slojevi ispod površina koje su (a) paralelne i (b) okomite na c-os.

sl.2. BSE mikrograf i EDS elementi line-scan preko Sm₂Co₁₇magneti izotermički tretirani na zraku na 500 °C 192 h.

2. Glavno formiranje sloja razgradnje značajno utječe na magnetska svojstva SmCo, kao što je prikazano na slici 3. Slojevi razgradnje uglavnom su se sastojali od čvrste otopine Co(Fe), CoFe2O4, Sm2O3 i ZrOx u unutarnjim slojevima i Fe3O4, CoFe2O4, a CuO u vanjskim skalama. Co(Fe), CoFe2O4 i Fe3O4 djelovali su kao meke magnetske faze u usporedbi s tvrdom magnetskom fazom središnjih nepromijenjenih magneta Sm2Co17. Ponašanje razgradnje treba kontrolirati.

Slika 3. Krivulje magnetiziranja Sm₂Co₁₇magneti izotermno tretirani na zraku na 500 °C različita vremena. Ispitna temperatura krivulja magnetizacije je 298 K. Vanjsko polje H paralelno je s osi c poravnanja Sm₂Co₁₇magneti.

3. Ako se na SmCo nanesu prevlake s visokom otpornošću na oksidaciju kako bi se zamijenile izvorne galvanizirane prevlake, proces razgradnje SmCo može se značajnije inhibirati, a stabilnost SmCo može se poboljšati, kao što je prikazano na slici 4. PrimjenaILI premazznačajno inhibiraju povećanje težine SmCo i gubitak magnetskih svojstava.

Slika 4 struktura OR premaza otpornog na oksidaciju na Sm₂Co₁₇magnet.

“MagnetPower” je od tada proveo eksperimente dugotrajne stabilnosti (~4000 sati) na visokoj temperaturi, što može pružiti referencu stabilnosti SmCo magneta za buduću upotrebu na visokim temperaturama.

U 2021., na temelju zahtjeva za maksimalnom radnom temperaturom, “MagnetPower” je razvio niz stupnjeva od 350°C do 550°C （T serija）. Ovi stupnjevi mogu pružiti dovoljan izbor za primjenu SmCo na visokim temperaturama, a magnetska svojstva su povoljnija. Kao što je prikazano na slici 5. Pojedinosti potražite na web stranici:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

Slika 5 Visokotemperaturni SmCo magneti (T serija) tvrtke “MagnetPower”

ZAKLJUČCI

1. Kao vrlo stabilni trajni magneti rijetke zemlje, SmCo se može koristiti na visokoj temperaturi (≥350°C) kratko vrijeme. Visokotemperaturni SmCo (serija T) može se primijeniti na 550°C bez nepovratne demagnetizacije.

2. Međutim, ako su SmCo magneti korišteni na visokoj temperaturi (≥350°C) dulje vrijeme, površina je sklona stvaranju sloja degradacije. Korištenje antioksidacijskog premaza može osigurati stabilnost SmCo na visokoj temperaturi.

Referenca

[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.)