Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μαγνήτες κοβαλτίου σαμαριού για περισσότερα από δέκα χρόνια——η μακροπρόθεσμη σταθερότητα του κοβαλτίου σαμαριού σε υψηλή θερμοκρασία

Η μακροπρόθεσμη σταθερότητα των μαγνητών είναι ένα μέλημα κάθε χρήστη.Η σταθερότητα των μαγνητών κοβαλτίου σαμαριού (SmCo) είναι πιο σημαντική για το σκληρό περιβάλλον εφαρμογής τους.Το 2000, ο Chen^[1]και Λιου^[2]et al., μελέτησαν τη σύνθεση και τη δομή του SmCo υψηλής θερμοκρασίας και ανέπτυξαν μαγνήτες σαμαρίου-κοβαλτίου ανθεκτικούς σε υψηλές θερμοκρασίες.Η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας (T_{Μέγιστη}) των μαγνητών SmCo αυξήθηκε από 350°C σε 550°C.Μετά από αυτό, οι Chen et al.βελτίωσε την αντίσταση στην οξείδωση του SmCo με την εναπόθεση νικελίου, αλουμινίου και άλλων επικαλύψεων στους μαγνήτες SmCo.

Το 2014, ο Δρ. Mao Shoudong, ο ιδρυτής της «MagnetPower», μελέτησε συστηματικά τη σταθερότητα του SmCo σε υψηλές θερμοκρασίες και τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο JAP^[3].Τα γενικά αποτελέσματα έχουν ως εξής:

1. ΠότεSmCoβρίσκεται σε κατάσταση υψηλής θερμοκρασίας (500°C, αέρας), είναι εύκολο να σχηματιστεί ένα στρώμα αποικοδόμησης στην επιφάνεια.Το στρώμα αποικοδόμησης αποτελείται κυρίως από μια εξωτερική κλίμακα (το Samarium έχει εξαντληθεί) και ένα εσωτερικό στρώμα (πολλά οξείδια).Η βασική δομή των μαγνητών SmCo καταστράφηκε ολοσχερώς στο στρώμα αποικοδόμησης.Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1 και στο Σχήμα 2.

Εικ.1.Οι οπτικές μικρογραφίες του Sm₂Co₁₇μαγνήτες ισοθερμικά επεξεργασμένοι στον αέρα στους 500 °C για διαφορετικούς χρόνους.Τα στρώματα αποικοδόμησης κάτω από επιφάνειες που είναι (α) παράλληλες και (β) κάθετες στον άξονα c.

Εικ.2.Μικρογραφία ΣΕΒ και γραμμική σάρωση στοιχείων EDS κατά μήκος του Sm₂Co₁₇μαγνήτες ισοθερμικά επεξεργασμένοι στον αέρα στους 500 °C για 192 ώρες.

2. Ο κύριος σχηματισμός του στρώματος αποδόμησης επηρεάζει σημαντικά τις μαγνητικές ιδιότητες του SmCo, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3. Τα στρώματα αποικοδόμησης αποτελούνταν κυρίως από στερεό διάλυμα Co(Fe), CoFe2O4, Sm2O3 και ZrOx στα εσωτερικά στρώματα και Fe3O4, CoFe2O4 και CuO στις εξωτερικές κλίμακες.Το Co(Fe), το CoFe2O4 και το Fe3O4 έδρασαν ως μαλακές μαγνητικές φάσεις σε σύγκριση με τη σκληρή μαγνητική φάση των κεντρικών ανεπηρέαστων μαγνητών Sm2Co17.Η συμπεριφορά υποβάθμισης πρέπει να ελέγχεται.

Εικ. 3. Οι καμπύλες μαγνήτισης του Sm₂Co₁₇μαγνήτες ισοθερμικά επεξεργασμένοι στον αέρα στους 500 °C για διαφορετικούς χρόνους.Η θερμοκρασία δοκιμής των καμπυλών μαγνήτισης είναι 298 K. Το εξωτερικό πεδίο H είναι παράλληλο με την ευθυγράμμιση του άξονα c του Sm₂Co₁₇μαγνήτες.

3. Εάν επιστρώσεις με υψηλή αντοχή στην οξείδωση εναποτεθούν στο SmCo για να αντικαταστήσουν τις αρχικές επικαλύψεις ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, η διαδικασία αποικοδόμησης του SmCo μπορεί να ανασταλεί σημαντικά και η σταθερότητα του SmCo μπορεί να βελτιωθεί, όπως φαίνεται στο Σχήμα 4. Η εφαρμογή τουΉ επίστρωσηαναστέλλουν σημαντικά την αύξηση βάρους του SmCo και την απώλεια μαγνητικών ιδιοτήτων.

Εικ.4 η δομή της επίστρωσης αντίστασης στην οξείδωση Ή επίστρωσης στο Sm₂Co₁₇μαγνήτης.

Το "MagnetPower" έχει πραγματοποιήσει από τότε πειράματα μακροχρόνιας σταθερότητας (~4000 ώρες) σε υψηλές θερμοκρασίες, τα οποία μπορούν να παρέχουν μια αναφορά σταθερότητας των μαγνητών SmCo για μελλοντική χρήση σε υψηλές θερμοκρασίες.

Το 2021, με βάση τη μέγιστη απαίτηση θερμοκρασίας λειτουργίας, η «MagnetPower» έχει αναπτύξει μια σειρά βαθμών από 350°C έως 550°C.Σειρά Τ）.Αυτοί οι βαθμοί μπορούν να παρέχουν επαρκείς επιλογές για εφαρμογή SmCo σε υψηλή θερμοκρασία και οι μαγνητικές ιδιότητες είναι πιο συμφέρουσες.Όπως φαίνεται στην Εικόνα 5. Ανατρέξτε στην ιστοσελίδα για λεπτομέρειες:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

Εικ. 5 Οι μαγνήτες SmCo υψηλής θερμοκρασίας (σειρά Τ) του «MagnetPower»

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

1. Ως εξαιρετικά σταθεροί μόνιμοι μαγνήτες σπάνιων γαιών, ο SmCo μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε υψηλή θερμοκρασία (≥350°C) για σύντομο χρονικό διάστημα.Το SmCo υψηλής θερμοκρασίας (σειρά Τ) μπορεί να εφαρμοστεί στους 550°C χωρίς μη αναστρέψιμο απομαγνητισμό.

2. Ωστόσο, εάν οι μαγνήτες SmCo χρησιμοποιήθηκαν σε υψηλή θερμοκρασία (≥350°C) για μεγάλο χρονικό διάστημα, η επιφάνεια είναι επιρρεπής να δημιουργήσει ένα στρώμα αποικοδόμησης.Η χρήση αντιοξειδωτικής επίστρωσης μπορεί να εξασφαλίσει τη σταθερότητα του SmCo σε υψηλή θερμοκρασία.

Αναφορά

[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)