Могат ли самариевите кобалтови магнити да се използват повече от десет години——дългосрочната стабилност на самариевия кобалт при висока температура

Дългосрочната стабилност на магнитите е грижа на всеки потребител. Стабилността на самариево-кобалтовите (SmCo) магнити е по-важна за тяхната сурова среда на приложение. През 2000 г. Чен^[1]и Лиу^[2]et al., изследват състава и структурата на високотемпературния SmCo и разработиха устойчиви на висока температура самариево-кобалтови магнити. Максималната работна температура (Т_макс) на SmCo магнити се повишава от 350°C на 550°C. След това Chen et al. подобри устойчивостта на окисление на SmCo чрез отлагане на никелови, алуминиеви и други покрития върху SmCo магнитите.

През 2014 г. д-р Мао Шоудонг, основателят на “MagnetPower”, систематично изследва стабилността на SmCo при високи температури и резултатите са публикувани в JAP^[3]. Общите резултати са както следва:

1. КогаSmCoе във високотемпературно състояние (500°C, въздух), лесно се образува слой от разграждане на повърхността. Слоят на разграждане се състои главно от външна скала (самарийът е изчерпан) и вътрешен слой (много оксиди). Основната структура на магнитите SmCo беше напълно разрушена в слоя на разграждане. Както е показано на фигура 1 и фигура 2.

Фиг.1. Оптичните микроснимки на Sm₂Co₁₇магнити, изотермично третирани на въздух при 500 °C за различно време. Деградационните слоеве под повърхности, които са (а) успоредни и (б) перпендикулярни на оста c.

Фиг.2. BSE микроснимка и EDS елементи линейно сканиране през Sm₂Co₁₇магнити, изотермично обработени на въздух при 500 °C за 192 часа.

2. Основното образуване на слоя на разграждане значително влияе върху магнитните свойства на SmCo, както е показано на фигура 3. Слоевете на разграждане са съставени главно от твърд разтвор на Co(Fe), CoFe2O4, Sm2O3 и ZrOx във вътрешните слоеве и Fe3O4, CoFe2O4 и CuO във външните скали. Co(Fe), CoFe2O4 и Fe3O4 действаха като меки магнитни фази в сравнение с твърдата магнитна фаза на централните незасегнати Sm2Co17 магнити. Поведението при разграждане трябва да се контролира.

Фиг. 3. Кривите на намагнитване на Sm₂Co₁₇магнити, изотермично третирани на въздух при 500 °C за различно време. Температурата на изпитване на кривите на намагнитване е 298 K. Външното поле H е успоредно на подравняването на оста c на Sm₂Co₁₇магнити.

3. Ако покрития с висока устойчивост на окисление се отложат върху SmCo, за да заменят оригиналните галванични покрития, процесът на разграждане на SmCo може да бъде по-значително инхибиран и стабилността на SmCo може да бъде подобрена, както е показано на Фигура 4. Приложението наИЛИ покритиезначително инхибират увеличаването на теглото на SmCo и загубата на магнитни свойства.

Фиг.4 структурата на OR покритието за устойчивост на окисление върху Sm₂Co₁₇магнит.

Оттогава “MagnetPower” проведе експерименти за дългосрочна стабилност (~4000 часа) при висока температура, което може да осигури еталон за стабилност на SmCo магнити за бъдеща употреба при високи температури.

През 2021 г., въз основа на изискванията за максимална работна температура, „MagnetPower“ разработи серия от степени от 350°C до 550°C （T серия）. Тези степени могат да осигурят достатъчен избор за високотемпературно приложение на SmCo, а магнитните свойства са по-изгодни. Както е показано на фигура 5. Моля, вижте уеб страницата за подробности:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

Фиг.5 Високотемпературни SmCo магнити (серия T) на “MagnetPower”

ИЗВОДИ

1. Като изключително стабилен редкоземен постоянен магнит, SmCo може да се използва при висока температура (≥350°C) за кратък период от време. Високотемпературният SmCo (серия T) може да се прилага при 550°C без необратимо размагнитване.

2. Въпреки това, ако SmCo магнитите са били използвани при висока температура (≥350°C) за дълго време, повърхността е склонна да произведе разграждащ се слой. Използването на антиокислително покритие може да гарантира стабилността на SmCo при висока температура.

справка

[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)