Kan samariumkoboltmagneter brukes i mer enn ti år——langtidsstabiliteten til samariumkobolt ved høy temperatur

Den langsiktige stabiliteten til magneter er en bekymring for enhver bruker.Stabiliteten til samarium-kobolt (SmCo)-magneter er viktigere for deres tøffe bruksmiljø.I 2000, Chen^[1]og Liu^[2]et al., studerer sammensetningen og strukturen til høytemperatur SmCo, og utviklet høytemperaturbestandige samarium-koboltmagneter.Maksimal driftstemperatur (T_maks) av SmCo-magneter ble økt fra 350°C til 550°C.Etter det, Chen et al.forbedret oksidasjonsmotstanden til SmCo ved å avsette nikkel, aluminium og andre belegg på SmCo-magnetene.

I 2014 studerte Dr. Mao Shoudong, grunnleggeren av "MagnetPower", systematisk stabiliteten til SmCo ved høye temperaturer, og resultatene ble publisert i JAP^[3].De generelle resultatene er som følger:

1. NårSmCoer i høytemperaturtilstand (500°C, luft), er det lett å danne et nedbrytningslag på overflaten.Nedbrytningslaget er hovedsakelig sammensatt av en ekstern skala (Samarium er utarmet) og et indre lag (mye oksider).Grunnstrukturen til SmCo-magnetene ble fullstendig ødelagt i nedbrytningslaget.Som vist i figur 1 og figur 2.

Figur 1.De optiske mikrofotografier av Sm₂Co₁₇magneter isotermisk behandlet i luft ved 500 °C for forskjellige tider.Nedbrytningslagene under overflater som er (a) parallelle og (b) vinkelrett på c-aksen.

Fig.2.BSE-mikrograf og EDS-elementer linjeskanning over Sm₂Co₁₇magneter isotermisk behandlet i luft ved 500 °C i 192 timer.

2. Hoveddannelsen av nedbrytningslaget påvirker de magnetiske egenskapene til SmCo betydelig, som vist i figur 3. Nedbrytningslagene var hovedsakelig sammensatt av Co(Fe) fast løsning, CoFe2O4, Sm2O3, og ZrOx i de indre lagene og Fe3O4, CoFe2O4 og CuO i de ytre skalaene.Co(Fe), CoFe2O4 og Fe3O4 fungerte som myke magnetiske faser sammenlignet med den harde magnetiske fasen til de sentrale upåvirkede Sm2Co17-magnetene.Nedbrytningsatferden bør kontrolleres.

Fig. 3. Magnetiseringskurvene til Sm₂Co₁₇magneter isotermisk behandlet i luft ved 500 °C for forskjellige tider.Testtemperaturen til magnetiseringskurvene er 298 K. Det ytre feltet H er parallell med c-aksen til Sm.₂Co₁₇magneter.

3. Hvis belegg med høy oksidasjonsmotstand avsettes på SmCo for å erstatte de originale galvaniseringsbeleggene, kan nedbrytningsprosessen til SmCo hemmes mer betydelig og stabiliteten til SmCo kan forbedres, som vist i figur 4. Påføringen avELLER beleggbetydelig hemme vektøkningen av SmCo og tap av magnetiske egenskaper.

Fig. 4 strukturen til oksidasjonsmotstanden ELLER belegget på Sm₂Co₁₇magnet.

"MagnetPower" har siden utført eksperimenter med langtidsstabilitet (~4000 timer) ved høy temperatur, som kan gi en stabilitetsreferanse for SmCo-magneter for fremtidig bruk ved høye temperaturer.

I 2021, basert på kravet til maksimal driftstemperatur, har "MagnetPower" utviklet en serie med kvaliteter fra 350°C til 550°C （T-serien）.Disse karakterene kan gi tilstrekkelige valg for høytemperatur SmCo-påføring, og de magnetiske egenskapene er mer fordelaktige.Som vist i figur 5. Se nettsiden for detaljer:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

Fig.5 SmCo-magnetene med høy temperatur (T-serien) til "MagnetPower"

KONKLUSJONER

1. Som en svært stabil permanentmagnet med sjeldne jordarter, kan SmCo brukes ved høy temperatur (≥350°C) i en kort periode.Høytemperatur SmCo (T-serien) kan påføres ved 550°C uten irreversibel avmagnetisering.

2. Men hvis SmCo-magnetene ble brukt ved høy temperatur (≥350°C) i lang tid, er overflaten utsatt for å produsere et nedbrytningslag.Bruken av antioksidasjonsbelegg kan sikre stabiliteten til SmCo ved høy temperatur.

Henvisning

[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)