Ali se magneti iz samarijevega kobalta lahko uporabljajo več kot deset let——dolgoročna stabilnost samarijevega kobalta pri visoki temperaturi

Dolgoročna stabilnost magnetov je skrb vsakega uporabnika. Stabilnost magnetov iz samarijevega kobalta (SmCo) je bolj pomembna zaradi njihovega težkega okolja uporabe. Leta 2000 je Chen^[1]in Liu^[2]et al., proučevali sestavo in strukturo visokotemperaturnega SmCo in razvili na visoke temperature odporne samarijevo-kobaltove magnete. Najvišja delovna temperatura (T_maks) magnetov SmCo se je povečala s 350 °C na 550 °C. Po tem sta Chen et al. izboljšali oksidacijsko odpornost SmCo z nanosom nikljevih, aluminijastih in drugih prevlek na magnete SmCo.

Leta 2014 je dr. Mao Shoudong, ustanovitelj »MagnetPower«, sistematično proučeval stabilnost SmCo pri visokih temperaturah, rezultati pa so bili objavljeni v JAP.^[3]. Splošni rezultati so naslednji:

1. KdajSmCoje v visokotemperaturnem stanju (500°C, zrak), na površini zlahka nastane razgradna plast. Degradacijski sloj je v glavnem sestavljen iz zunanje luske (samarij je osiromašen) in notranje plasti (veliko oksidov). Osnovna struktura magnetov SmCo je bila v degradacijskem sloju popolnoma uničena. Kot je prikazano na sliki 1 in sliki 2.

Slika 1. Optične mikrofotografije Sm₂Co₁₇magneti, izotermno obdelani na zraku pri 500 °C za različne čase. Degradacijske plasti pod površinami, ki so (a) vzporedne in (b) pravokotne na c-os.

Slika 2. BSE mikrograf in črtno skeniranje elementov EDS čez Sm₂Co₁₇magneti, izotermno obdelani na zraku pri 500 °C 192 h.

2. Glavna tvorba razgradne plasti pomembno vpliva na magnetne lastnosti SmCo, kot je prikazano na sliki 3. Razgradne plasti so bile v glavnem sestavljene iz trdne raztopine Co(Fe), CoFe2O4, Sm2O3 in ZrOx v notranjih plasteh ter Fe3O4, CoFe2O4 in CuO v zunanjih luskah. Co(Fe), CoFe2O4 in Fe3O4 so delovali kot mehke magnetne faze v primerjavi s trdo magnetno fazo osrednjih nespremenjenih magnetov Sm2Co17. Obnašanje razgradnje je treba nadzorovati.

Sl. 3. Krivulje magnetizacije Sm₂Co₁₇magneti, izotermno obdelani na zraku pri 500 °C za različne čase. Preskusna temperatura krivulj magnetizacije je 298 K. Zunanje polje H je vzporedno s poravnavo osi c Sm₂Co₁₇magneti.

3. Če na SmCo nanesemo prevleke z visoko odpornostjo proti oksidaciji, da nadomestimo prvotne galvanizirane prevleke, lahko proces razgradnje SmCo bolj zavremo in stabilnost SmCo izboljšamo, kot je prikazano na sliki 4.ALI premazbistveno zavira povečanje teže SmCo in izgubo magnetnih lastnosti.

Slika 4 struktura prevleke OR za odpornost proti oksidaciji na Sm₂Co₁₇magnet.

»MagnetPower« je od takrat izvedel poskuse dolgotrajne stabilnosti (~4000 ur) pri visoki temperaturi, ki lahko zagotovijo referenco stabilnosti magnetov SmCo za prihodnjo uporabo pri visokih temperaturah.

Leta 2021 je "MagnetPower" na podlagi zahteve glede najvišje delovne temperature razvil niz razredov od 350 °C do 550 °C （T serija）. Ti razredi lahko zagotovijo zadostno izbiro za visokotemperaturno uporabo SmCo, magnetne lastnosti pa so ugodnejše. Kot je prikazano na sliki 5. Za podrobnosti si oglejte spletno stran:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

Slika 5 Visokotemperaturni magneti SmCo (serija T) "MagnetPower"

SKLEPI

1. Kot zelo stabilen redkozemeljski trajni magnet se lahko SmCo kratek čas uporablja pri visoki temperaturi (≥350 °C). Visokotemperaturni SmCo (serija T) se lahko nanese pri 550 °C brez ireverzibilne demagnetizacije.

2. Če pa so bili magneti SmCo dlje časa uporabljeni pri visoki temperaturi (≥350 °C), je površina nagnjena k nastanku degradacijske plasti. Uporaba antioksidacijskega premaza lahko zagotovi stabilnost SmCo pri visoki 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)