Kan samariumkoboltmagneter användas i mer än tio år——långtidsstabiliteten hos samariumkobolt vid hög temperatur

Den långsiktiga stabiliteten hos magneter är ett bekymmer för varje användare.Stabiliteten hos samariumkobolt (SmCo)-magneter är viktigare för deras tuffa användningsmiljö.År 2000, Chen^[1]och Liu^[2]et al., studerar sammansättningen och strukturen av högtemperatur SmCo, och utvecklade högtemperaturbeständiga samarium-koboltmagneter.Den maximala driftstemperaturen (T_maxSmCo-magneter ökades från 350°C till 550°C.Efter det, Chen et al.förbättrade SmCos oxidationsbeständighet genom att avsätta nickel, aluminium och andra beläggningar på SmCo-magneterna.

Under 2014 studerade Dr Mao Shoudong, grundaren av "MagnetPower", systematiskt stabiliteten hos SmCo vid höga temperaturer, och resultaten publicerades i JAP^[3].De allmänna resultaten är följande:

1. NärSmCoär i högtemperaturtillstånd (500°C, luft) är det lätt att bilda ett nedbrytningsskikt på ytan.Nedbrytningsskiktet består huvudsakligen av en extern fjäll (Samarium är utarmad) och ett inre skikt (mycket oxider).SmCo-magneternas grundstruktur förstördes fullständigt i nedbrytningsskiktet.Som visas i figur 1 och figur 2.

Figur 1.De optiska mikrofotografierna av Sm₂Co₁₇magneter isotermiskt behandlade i luft vid 500 °C under olika tider.Nedbrytningsskikten under ytor som är (a) parallella och (b) vinkelräta mot c-axeln.

Fig.2.BSE-mikrofotografi och EDS-element linjeavsökning över Sm₂Co₁₇magneter isotermiskt behandlade i luft vid 500 °C i 192 timmar.

2. Den huvudsakliga bildningen av nedbrytningsskiktet påverkar avsevärt de magnetiska egenskaperna hos SmCo, som visas i figur 3. Nedbrytningsskikten bestod huvudsakligen av Co(Fe) fast lösning, CoFe2O4, Sm2O3 och ZrOx i de inre skikten och Fe3O4, CoFe2O4 och CuO i de yttre skalorna.Co(Fe), CoFe2O4 och Fe3O4 fungerade som mjuka magnetiska faser jämfört med den hårda magnetiska fasen hos de centrala opåverkade Sm2Co17-magneterna.Nedbrytningsbeteendet bör kontrolleras.

Fig. 3. Magnetiseringskurvorna för Sm₂Co₁₇magneter isotermiskt behandlade i luft vid 500 °C under olika tider.Testtemperaturen för magnetiseringskurvorna är 298 K. Det externa fältet H är parallellt med c-axelns inriktning av Sm₂Co₁₇magneter.

3. Om beläggningar med hög oxidationsbeständighet avsätts på SmCo för att ersätta de ursprungliga elektropläteringsbeläggningarna, kan nedbrytningsprocessen av SmCo inhiberas mer avsevärt och stabiliteten hos SmCo kan förbättras, som visas i figur 4. Appliceringen avELLER beläggningavsevärt hämmar viktökningen av SmCo och förlusten av magnetiska egenskaper.

Fig. 4 strukturen för oxidationsbeständigheten OR-beläggningen på Sm₂Co₁₇magnet.

"MagnetPower" har sedan dess genomfört experiment med långtidsstabilitet (~4000 timmar) vid hög temperatur, vilket kan ge en stabilitetsreferens för SmCo-magneter för framtida användning vid höga temperaturer.

År 2021, baserat på kravet på maximal drifttemperatur, har "MagnetPower" utvecklat en serie kvaliteter från 350°C till 550°C （T-serien）.Dessa kvaliteter kan ge tillräckliga valmöjligheter för SmCo-applikationer vid hög temperatur, och de magnetiska egenskaperna är mer fördelaktiga.Som visas i figur 5. Se webbsidan för detaljer:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

Fig. 5 SmCo-magneterna med hög temperatur (T-serien) från "MagnetPower"

SLUTSATSER

1. Som en mycket stabil permanentmagnet för sällsynta jordartsmetaller kan SmCo användas vid hög temperatur (≥350°C) under en kort tidsperiod.Högtemperatur SmCo (T-serien) kan appliceras vid 550°C utan irreversibel avmagnetisering.

2. Men om SmCo-magneterna användes vid hög temperatur (≥350°C) under lång tid, är ytan benägen att producera ett nedbrytningsskikt.Användningen av antioxidationsbeläggning kan säkerställa stabiliteten hos SmCo vid hög temperatur.

Referens

[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)