Dlouhodobá stabilita magnetů je starostí každého uživatele. Stabilita magnetů samarium kobalt (SmCo) je důležitější pro jejich drsné aplikační prostředí. V roce 2000 Chen[1]a Liu[2]et al., studují složení a strukturu vysokoteplotního SmCo a vyvinuli vysokoteplotně odolné samarium-kobaltové magnety. Maximální provozní teplota (Tmax) SmCo magnetů byla zvýšena z 350 °C na 550 °C. Poté Chen a kol. zlepšila odolnost SmCo proti oxidaci nanesením niklu, hliníku a dalších povlaků na magnety SmCo.
V roce 2014 Dr. Mao Shoudong, zakladatel „MagnetPower“, systematicky studoval stabilitu SmCo při vysokých teplotách a výsledky byly publikovány v JAP[3]. Obecné výsledky jsou následující:
1. KdySmCoje ve vysokoteplotním stavu (500°C, vzduch), snadno se na povrchu vytvoří degradační vrstva. Degradační vrstva se skládá převážně z vnějšího kamene (samarium je vyčerpané) a vnitřní vrstvy (mnoho oxidů). Základní struktura magnetů SmCo byla v degradační vrstvě zcela zničena. Jak je znázorněno na obrázku 1 a obrázku 2.
Obr.1. Optické mikrofotografie Sm2Co17magnety izotermicky zpracované na vzduchu při 500 °C po různou dobu. Degradační vrstvy pod povrchy, které jsou (a) rovnoběžné a (b) kolmé k ose c.
Obr.2. Mikrofotografie BSE a řádkové skenování prvků EDS přes Sm2Co17magnety izotermicky zpracovány na vzduchu při 500 °C po dobu 192 hodin.
2. Hlavní tvorba degradační vrstvy významně ovlivňuje magnetické vlastnosti SmCo, jak ukazuje obrázek 3. Degradační vrstvy byly složeny především z pevného roztoku Co(Fe), CoFe2O4, Sm2O3, a ZrOx ve vnitřních vrstvách a Fe3O4, CoFe2O4 a CuO ve vnějších měřítcích. Co(Fe), CoFe2O4 a Fe3O4 působily jako měkké magnetické fáze ve srovnání s tvrdou magnetickou fází centrálních neovlivněných magnetů Sm2Co17. Degradační chování by mělo být kontrolováno.
Obr. 3. Magnetizační křivky Sm2Co17magnety izotermicky zpracované na vzduchu při 500 °C po různou dobu. Zkušební teplota magnetizačních křivek je 298 K. Vnější pole H je rovnoběžné s vyrovnáním osy c Sm2Co17magnety.
3. Pokud se na SmCo nanesou povlaky s vysokou odolností proti oxidaci, aby nahradily původní povlaky pro galvanické pokovování, může být proces degradace SmCo výrazněji inhibován a stabilita SmCo může být zlepšena, jak ukazuje obrázek 4. AplikaceNEBO povlakvýznamně inhibují nárůst hmotnosti SmCo a ztrátu magnetických vlastností.
Obr.4 struktura povlaku OR proti oxidaci na Sm2Co17magnet.
„MagnetPower“ od té doby provedl experimenty s dlouhodobou stabilitou (~4000 hodin) při vysoké teplotě, což může poskytnout referenční stabilitu magnetů SmCo pro budoucí použití při vysokých teplotách.
V roce 2021 na základě požadavku na maximální provozní teplotu společnost „MagnetPower“ vyvinula řadu stupňů od 350 °C do 550 °C （T série). Tyto druhy mohou poskytnout dostatečné možnosti pro vysokoteplotní aplikaci SmCo a magnetické vlastnosti jsou výhodnější. Jak je znázorněno na obrázku 5. Podrobnosti naleznete na webové stránce:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/
Obr.5 Vysokoteplotní magnety SmCo (řada T) „MagnetPower“
ZÁVĚRY
1. Jako vysoce stabilní permanentní magnety vzácných zemin lze SmCo krátkodobě používat při vysoké teplotě (≥350°C). Vysokoteplotní SmCo (řada T) lze aplikovat při 550°C bez nevratné demagnetizace.
2. Pokud však byly magnety SmCo používány při vysoké teplotě (≥350 °C) po dlouhou dobu, povrch je náchylný k vytvoření degradační vrstvy. Použití antioxidačního povlaku může zajistit stabilitu SmCo při vysoké teplotě.
Odkaz
[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)
Čas odeslání: Červenec-08-2023
