آیا می توان از آهنرباهای کبالت ساماریوم برای بیش از ده سال استفاده کرد - پایداری طولانی مدت کبالت ساماریم در دمای بالا

پایداری طولانی مدت آهنرباها دغدغه هر کاربر است. پایداری آهنرباهای ساماریوم کبالت (SmCo) برای محیط کاربرد خشن آنها اهمیت بیشتری دارد. در سال 2000، چن^[1]و لیو^[2]و همکاران، ترکیب و ساختار SmCo با دمای بالا را مطالعه کردند و آهنرباهای ساماریوم-کبالت مقاوم در برابر درجه حرارت بالا را توسعه دادند. حداکثر دمای عملیاتی (T_حداکثر) آهنرباهای SmCo از 350 درجه سانتیگراد به 550 درجه سانتیگراد افزایش یافت. پس از آن، چن و همکاران. مقاومت اکسیداسیون SmCo را با رسوب نیکل، آلومینیوم و سایر پوشش‌های روی آهنرباهای SmCo بهبود بخشید.

در سال 2014، دکتر مائو شودونگ، بنیانگذار MagnetPower، به طور سیستماتیک پایداری SmCo را در دماهای بالا مطالعه کرد و نتایج در JAP منتشر شد.^[3]. نتایج کلی به شرح زیر است:

1. وقتیSmCoدر حالت دمای بالا (500 درجه سانتیگراد، هوا)، تشکیل یک لایه تخریب بر روی سطح آسان است. لایه تخریب عمدتاً از یک مقیاس خارجی (ساماریوم تخلیه شده است) و یک لایه داخلی (اکسیدهای زیادی) تشکیل شده است. ساختار اصلی آهنرباهای SmCo به طور کامل در لایه تخریب تخریب شد. همانطور که در شکل 1 و شکل 2 نشان داده شده است.

شکل 1. میکروگراف های نوری Sm₂Co₁₇آهنرباها در هوا در دمای 500 درجه سانتیگراد برای زمان های مختلف تحت درمان همدما قرار می گیرند. لایه های تخریب زیر سطوحی که (الف) موازی و (ب) عمود بر محور c هستند.

شکل 2. میکروگراف BSE و عناصر EDS در سراسر Sm اسکن خطی می کنند₂Co₁₇آهنرباها در هوا در دمای 500 درجه سانتیگراد به مدت 192 ساعت تحت درمان همدما قرار گرفتند.

2. تشکیل اصلی لایه تخریب به طور قابل توجهی بر خواص مغناطیسی SmCo تأثیر می گذارد، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. لایه های تخریب عمدتاً از محلول جامد Co(Fe)، CoFe2O4، Sm2O3 و ZrOx در لایه های داخلی و Fe3O4 تشکیل شده اند. CoFe2O4 و CuO در مقیاس خارجی. Co(Fe)، CoFe2O4 و Fe3O4 به عنوان فازهای مغناطیسی نرم در مقایسه با فاز مغناطیسی سخت آهنرباهای Sm2Co17 مرکزی بی‌تأثیر عمل می‌کنند. رفتار تخریب باید کنترل شود.

شکل 3. منحنی های مغناطیسی Sm₂Co₁₇آهنرباها در هوا در دمای 500 درجه سانتیگراد برای زمان های مختلف تحت درمان همدما قرار می گیرند. دمای آزمایش منحنی های مغناطیسی 298 K است. میدان خارجی H موازی با هم ترازی محور c Sm است.₂Co₁₇آهنرباها

3. اگر پوشش‌هایی با مقاومت اکسیداسیون بالا بر روی SmCo رسوب داده شود تا جایگزین پوشش‌های آبکاری اصلی شود، روند تخریب SmCo می‌تواند به میزان قابل توجهی مهار شود و پایداری SmCo را می‌توان بهبود بخشید، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است.یا پوششبه طور قابل توجهی از افزایش وزن SmCo و از دست دادن خواص مغناطیسی جلوگیری می کند.

شکل 4 ساختار پوشش یا مقاومت اکسیداسیون روی Sm₂Co₁₇آهنربا

"MagnetPower" از آن زمان آزمایش هایی را برای پایداری طولانی مدت (حدود 4000 ساعت) در دمای بالا انجام داده است که می تواند مرجع پایداری آهنرباهای SmCo را برای استفاده آینده در دماهای بالا فراهم کند.

در سال 2021، بر اساس حداکثر دمای عملیاتی مورد نیاز، "MagnetPower" مجموعه ای از درجه ها را از 350 درجه سانتیگراد تا 550 درجه سانتیگراد توسعه داده است.سری T）. این گریدها می توانند انتخاب های کافی برای کاربرد SmCo در دمای بالا ارائه دهند و خواص مغناطیسی آن سودمندتر است. همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است. لطفاً برای جزئیات بیشتر به صفحه وب مراجعه کنید:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

شکل 5 آهنرباهای SmCo دمای بالا (سری T) MagnetPower

نتیجه گیری

1. به عنوان یک آهنربای دائمی خاکی کمیاب بسیار پایدار، SmCo را می توان در دمای بالا (≥350 درجه سانتیگراد) برای مدت زمان کوتاهی استفاده کرد. SmCo دمای بالا (سری T) را می توان در دمای 550 درجه سانتی گراد بدون مغناطیس زدایی برگشت ناپذیر اعمال کرد.

2. با این حال، اگر آهنرباهای SmCo در دمای بالا (≥350 درجه سانتیگراد) برای مدت طولانی استفاده شوند، سطح مستعد تولید یک لایه تخریب است. استفاده از پوشش ضد اکسیداسیون می تواند پایداری SmCo را در دمای بالا تضمین کند.

مرجع

[1] CHCchen، IEEE Transactions on Magnetics، 36، 3291-3293، (2000);

[2] JF Liu, Journal of Applied Physics, 85, 2800-2804, (1999);

[3] Shoudong Mao، مجله فیزیک کاربردی، 115، 043912،1-6 (2014)