Kunnen samariumkobaltmagneten langer dan tien jaar worden gebruikt - de stabiliteit op lange termijn van samariumkobalt bij hoge temperaturen

De stabiliteit van magneten op de lange termijn is een zorg van elke gebruiker.De stabiliteit van samariumkobaltmagneten (SmCo) is belangrijker vanwege hun zware toepassingsomgeving.In 2000 heeft Chen[1]en Liu[2]et al., bestuderen de samenstelling en structuur van SmCo op hoge temperatuur, en ontwikkelden hittebestendige samarium-kobaltmagneten.De maximale bedrijfstemperatuur (Tmaximaal) van SmCo-magneten werd verhoogd van 350°C naar 550°C.Daarna hebben Chen et al.verbeterde de oxidatieweerstand van SmCo door nikkel, aluminium en andere coatings op de SmCo-magneten aan te brengen.

In 2014 bestudeerde Dr. Mao Shoudong, de oprichter van “MagnetPower”, systematisch de stabiliteit van SmCo bij hoge temperaturen, en de resultaten werden gepubliceerd in JAP[3].De algemene resultaten zijn als volgt:

1. WanneerSmCozich in een hoge temperatuurtoestand bevindt (500°C, lucht), is het gemakkelijk om een ​​degradatielaag op het oppervlak te vormen.De afbraaklaag bestaat voornamelijk uit een externe schaal (Samarium is uitgeput) en een interne laag (veel oxiden).De basisstructuur van de SmCo-magneten werd volledig vernietigd in de degradatielaag.Zoals weergegeven in Figuur 1 en Figuur 2.

Figuur 1Figuur 1.De optische microfoto's van de Sm2Co17magneten isothermisch behandeld in lucht bij 500 °C gedurende verschillende perioden.De degradatielagen onder oppervlakken die (a) evenwijdig zijn en (b) loodrecht op de c-as.

Fig. 2

Fig. 2.BSE-microfoto en EDS-elementen scannen lijnen over de Sm2Co17magneten isothermisch behandeld in lucht bij 500 °C gedurende 192 uur.

2. De belangrijkste vorming van de afbraaklaag heeft een aanzienlijke invloed op de magnetische eigenschappen van SmCo, zoals weergegeven in figuur 3. De afbraaklagen bestonden voornamelijk uit een vaste Co(Fe)-oplossing, CoFe2O4, Sm2O3 en ZrOx in de interne lagen en Fe3O4, CoFe2O4 en CuO in de externe schalen.De Co(Fe), CoFe2O4 en Fe3O4 fungeerden als zachtmagnetische fasen vergeleken met de hardmagnetische fase van de centrale, onaangetaste Sm2Co17-magneten.Het degradatiegedrag moet gecontroleerd worden.

Afb.3

Fig. 3. De magnetisatiecurven van Sm2Co17magneten isothermisch behandeld in lucht bij 500 °C gedurende verschillende perioden.De testtemperatuur van de magnetisatiecurven is 298 K. Het externe veld H loopt parallel met de c-asuitlijning van de Sm2Co17magneten.

3. Als coatings met een hoge oxidatieweerstand op SmCo worden afgezet ter vervanging van de originele galvanische coatings, kan het afbraakproces van SmCo aanzienlijk worden geremd en kan de stabiliteit van SmCo worden verbeterd, zoals weergegeven in figuur 4. De toepassing vanOF coatingremmen aanzienlijk de gewichtstoename van de SmCo en het verlies van magnetische eigenschappen.

Afb.4

Fig.4 de structuur van de oxidatieweerstand OF-coating op de Sm2Co17magneet.

“MagnetPower” heeft sindsdien experimenten uitgevoerd met stabiliteit op lange termijn (~ 4000 uur) bij hoge temperaturen, wat een stabiliteitsreferentie kan bieden voor SmCo-magneten voor toekomstig gebruik bij hoge temperaturen.

In 2021 heeft “MagnetPower” op basis van de maximale bedrijfstemperatuurvereiste een reeks kwaliteiten ontwikkeld van 350°C tot 550°C (T-serie）.Deze kwaliteiten kunnen voldoende keuzes bieden voor SmCo-toepassingen bij hoge temperaturen, en de magnetische eigenschappen zijn voordeliger.Zoals weergegeven in Figuur 5. Raadpleeg de webpagina voor meer informatie:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

 

Afb.5

Fig.5 De ​​SmCo-magneten voor hoge temperaturen (T-serie) van “MagnetPower”

CONCLUSIES

1. SmCo is een zeer stabiele permanente magneet van zeldzame aardmetalen en kan gedurende een korte periode bij hoge temperaturen (≥350°C) worden gebruikt.De hoge temperatuur SmCo (T-serie) kan worden toegepast bij 550°C zonder onomkeerbare demagnetisatie.

2. Als de SmCo-magneten echter lange tijd bij hoge temperaturen (≥350°C) worden gebruikt, is het oppervlak gevoelig voor het vormen van een degradatielaag.Het gebruik van een antioxidatiecoating kan de stabiliteit van de SmCo bij hoge temperaturen garanderen.

 

Referentie

[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)

Posttijd: 08 juli 2023