Es poden utilitzar imants de samari cobalt durant més de deu anys: l'estabilitat a llarg termini del samari cobalt a alta temperatura

L'estabilitat a llarg termini dels imants és una preocupació de tots els usuaris. L'estabilitat dels imants de samari cobalt (SmCo) és més important pel seu entorn d'aplicació dur. L'any 2000, Chen^[1]i Liu^[2]et al., estudien la composició i l'estructura de SmCo d'alta temperatura i van desenvolupar imants de samari-cobalt resistents a altes temperatures. La temperatura màxima de funcionament (T_màx) dels imants SmCo es va augmentar de 350 °C a 550 °C. Després d'això, Chen et al. va millorar la resistència a l'oxidació de SmCo dipositant níquel, alumini i altres recobriments als imants SmCo.

El 2014, el Dr. Mao Shoudong, el fundador de "MagnetPower", va estudiar sistemàticament l'estabilitat de SmCo a altes temperatures, i els resultats es van publicar a JAP^[3]. Els resultats generals són els següents:

1. QuanSmCoes troba en un estat d'alta temperatura (500 °C, aire), és fàcil formar una capa de degradació a la superfície. La capa de degradació està formada principalment per una escala externa (samarium està esgotada) i una capa interna (molts òxids). L'estructura bàsica dels imants SmCo es va destruir completament a la capa de degradació. Com es mostra a la figura 1 i la figura 2.

Fig.1. Les micrografies òptiques del Sm₂Co₁₇imants tractats isotèrmics a l'aire a 500 °C durant diferents temps. Les capes de degradació sota superfícies que són (a) paral·leles i (b) perpendiculars a l'eix c.

Fig.2. Escaneig en línia d'elements EDS i micrografia de l'ESB a través del Sm₂Co₁₇imants tractats isotèrmics a l'aire a 500 °C durant 192 h.

2. La formació principal de la capa de degradació afecta significativament les propietats magnètiques de SmCo, tal com es mostra a la figura 3. Les capes de degradació estaven compostes principalment per solució sòlida de Co(Fe), CoFe2O4, Sm2O3 i ZrOx a les capes internes i Fe3O4, CoFe2O4 i CuO a les escales externes. El Co(Fe), CoFe2O4 i Fe3O4 van actuar com a fases magnètiques suaus en comparació amb la fase magnètica dura dels imants centrals Sm2Co17 no afectats. S'ha de controlar el comportament de degradació.

Fig. 3. Les corbes de magnetització de Sm₂Co₁₇imants tractats isotèrmics a l'aire a 500 °C durant diferents temps. La temperatura de prova de les corbes de magnetització és de 298 K. El camp extern H és paral·lel a l'alineació de l'eix c del Sm₂Co₁₇imants.

3. Si es dipositen recobriments amb alta resistència a l'oxidació sobre SmCo per substituir els recobriments de galvanoplastia originals, el procés de degradació de SmCo es pot inhibir de manera més significativa i es pot millorar l'estabilitat de SmCo, tal com es mostra a la figura 4. L'aplicació de SmCoO recobrimentinhibir significativament l'augment de pes de l'SmCo i la pèrdua de propietats magnètiques.

Fig.4 l'estructura de la resistència a l'oxidació O recobriment sobre el Sm₂Co₁₇imant.

"MagnetPower" ha dut a terme experiments d'estabilitat a llarg termini (~ 4000 hores) a alta temperatura, que poden proporcionar una referència d'estabilitat dels imants SmCo per al seu ús futur a altes temperatures.

El 2021, basant-se en el requisit màxim de temperatura de funcionament, "MagnetPower" ha desenvolupat una sèrie de graus de 350 °C a 550 °C （Sèrie T）. Aquests graus poden proporcionar opcions suficients per a l'aplicació de SmCo a alta temperatura i les propietats magnètiques són més avantatjoses. Com es mostra a la figura 5. Consulteu la pàgina web per obtenir més informació:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

Fig.5 Els imants SmCo d'alta temperatura (sèrie T) de "MagnetPower"

CONCLUSIONS

1. Com a imants permanents de terres rares molt estables, SmCo es pot utilitzar a alta temperatura (≥350 °C) durant un curt període de temps. El SmCo d'alta temperatura (sèrie T) es pot aplicar a 550 °C sense desmagnetització irreversible.

2. Tanmateix, si els imants SmCo es van utilitzar a alta temperatura (≥350 °C) durant molt de temps, la superfície és propensa a produir una capa de degradació. L'ús de recobriment anti-oxidació pot garantir l'estabilitat del SmCo a alta temperatura.

Referència

[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)