Kan samariumkobaltmagnete vir meer as tien jaar gebruik word——die langtermynstabiliteit van samariumkobalt by hoë temperatuur

Die langtermynstabiliteit van magnete is 'n bekommernis van elke gebruiker. Die stabiliteit van samariumkobalt (SmCo) magnete is belangriker vir hul harde toedieningsomgewing. In 2000 het Chen^[1]en Liu^[2]et al., bestudeer die samestelling en struktuur van hoë-temperatuur SmCo, en ontwikkel hoë-temperatuur-bestande samarium-kobalt magnete. Die maksimum bedryfstemperatuur (T_maks) van SmCo-magnete is van 350°C tot 550°C verhoog. Daarna het Chen et al. het die oksidasieweerstand van SmCo verbeter deur nikkel, aluminium en ander bedekkings op die SmCo-magnete te deponeer.

In 2014 het dr Mao Shoudong, die stigter van "MagnetPower", stelselmatig die stabiliteit van SmCo by hoë temperature bestudeer, en die resultate is in JAP gepubliseer.^[3]. Die algemene resultate is soos volg:

1. WanneerSmCois in 'n hoë temperatuur toestand (500°C, lug), is dit maklik om 'n degradasielaag op die oppervlak te vorm. Die degradasielaag bestaan ​​hoofsaaklik uit 'n eksterne skaal (Samarium is uitgeput) en 'n interne laag (baie oksiede). Die basiese struktuur van die SmCo-magnete is heeltemal vernietig in die degradasielaag. Soos getoon in Figuur 1 en Figuur 2.

Fig.1. Die optiese mikrograwe van die Sm₂Co₁₇magnete isotermies behandel in lug by 500 °C vir verskillende tye. Die degradasie lae onder oppervlaktes wat (a) parallel en (b) loodreg op die c-as is.

Fig.2. BSE mikrograaf en EDS elemente lynskandering oor die Sm₂Co₁₇magnete isotermies behandel in lug by 500 °C vir 192 uur.

2. Die hoofvorming van die degradasielaag beïnvloed die magnetiese eienskappe van SmCo aansienlik, soos getoon in Figuur 3. Die degradasielae was hoofsaaklik saamgestel uit Co(Fe) vaste oplossing, CoFe2O4, Sm2O3, en ZrOx in die interne lae en Fe3O4, CoFe2O4, en CuO in die eksterne skale. Die Co(Fe), CoFe2O4 en Fe3O4 het as sagte magnetiese fases opgetree in vergelyking met die harde magnetiese fase van die sentrale onaangeraakte Sm2Co17-magnete. Die degradasiegedrag moet beheer word.

Fig. 3. Die magnetiseringskurwes van Sm₂Co₁₇magnete isotermies behandel in lug by 500 °C vir verskillende tye. Die toetstemperatuur van die magnetiseringskurwes is 298 K. Die eksterne veld H is parallel met die c-as-belyning van die Sm₂Co₁₇magnete.

3. Indien bedekkings met 'n hoë oksidasieweerstand op SmCo neergesit word om die oorspronklike elektroplateringsbedekkings te vervang, kan die degradasieproses van SmCo meer aansienlik geïnhibeer word en die stabiliteit van SmCo kan verbeter word, soos getoon in Figuur 4. Die toepassing vanOF coatingaansienlik inhibeer die gewig toename van die SmCo en die verlies van magnetiese eienskappe.

Fig.4 die struktuur van die oksidasie weerstand OF laag op die Sm₂Co₁₇magneet.

"MagnetPower" het sedertdien eksperimente van langtermynstabiliteit (~4000 uur) by hoë temperatuur uitgevoer, wat 'n stabiliteitsverwysing van SmCo-magnete vir toekomstige gebruik by hoë temperature kan verskaf.

In 2021, gebaseer op die maksimum bedryfstemperatuurvereiste, het "MagnetPower" 'n reeks grade van 350°C tot 550°C ontwikkel （T-reeks）. Hierdie grade kan voldoende keuses bied vir hoë-temperatuur SmCo-toepassing, en die magnetiese eienskappe is meer voordelig. Soos getoon in Figuur 5. Verwys asseblief na die webblad vir besonderhede:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

Fig.5 Die hoë temperatuur SmCo-magnete (T-reeks) van "MagnetPower"

GEVOLGTREKKINGS

1. As 'n hoogs stabiele seldsame aarde permanente magnete, kan SmCo vir 'n kort tydperk teen hoë temperatuur (≥350°C) gebruik word. Die hoë temperatuur SmCo (T-reeks) kan by 550°C toegedien word sonder onomkeerbare demagnetisering.

2. As die SmCo-magnete egter vir 'n lang tyd teen hoë temperatuur (≥350°C) gebruik is, is die oppervlak geneig om 'n degradasielaag te produseer. Die gebruik van anti-oksidasiebedekking kan die stabiliteit van die SmCo by hoë temperatuur verseker.

Verwysing

[1] CHChen, IEEE Transactions on Magnetics, 36, 3291-3293, (2000);

[2] JF Liu, Tydskrif vir Toegepaste Fisika, 85, 2800-2804, (1999);

[3] Shoudong Mao, Journal of Applied Physics, 115, 043912,1-6 (2014)