¿Se pueden utilizar los imanes de samario y cobalto durante más de diez años? La estabilidad a largo plazo del samario y cobalto a altas temperaturas.

La estabilidad a largo plazo de los imanes es una preocupación para todos los usuarios. La estabilidad de los imanes de samario y cobalto (SmCo) es más importante debido a sus duras condiciones de aplicación. En 2000, Chen^[1]y liu^[2]et al., estudiaron la composición y estructura del SmCo de alta temperatura y desarrollaron imanes de samario-cobalto resistentes a altas temperaturas. La temperatura máxima de funcionamiento (T_máximo) de los imanes de SmCo se incrementó de 350°C a 550°C. Posteriormente, Chen et al. mejoró la resistencia a la oxidación de SmCo depositando níquel, aluminio y otros recubrimientos en los imanes de SmCo.

En 2014, el Dr. Mao Shoudong, fundador de “MagnetPower”, estudió sistemáticamente la estabilidad del SmCo a altas temperaturas y los resultados se publicaron en JAP.^[3]. Los resultados generales son los siguientes:

1. cuandoSmCoEstá en un estado de alta temperatura (500 ° C, aire), es fácil formar una capa de degradación en la superficie. La capa de degradación se compone principalmente de una capa externa (el samario está agotado) y una capa interna (muchos óxidos). La estructura básica de los imanes de SmCo quedó completamente destruida en la capa de degradación. Como se muestra en la Figura 1 y la Figura 2.

Fig.1. Las micrografías ópticas del Sm.₂Co₁₇Imanes isotérmicos tratados en aire a 500 °C durante diferentes tiempos. Las capas de degradación debajo de superficies que son (a) paralelas y (b) perpendiculares al eje c.

Fig.2. Micrografía de EEB y elementos EDS escaneados linealmente a través del Sm₂Co₁₇Imanes isotérmicos tratados al aire a 500 °C durante 192 h.

2. La formación principal de la capa de degradación afecta significativamente las propiedades magnéticas del SmCo, como se muestra en la Figura 3. Las capas de degradación estaban compuestas principalmente de solución sólida de Co(Fe), CoFe2O4, Sm2O3 y ZrOx en las capas internas y Fe3O4. CoFe2O4 y CuO en las escalas externas. Co (Fe), CoFe2O4 y Fe3O4 actuaron como fases magnéticas suaves en comparación con la fase magnética dura de los imanes centrales de Sm2Co17 no afectados. Se debe controlar el comportamiento de degradación.

Fig. 3. Las curvas de magnetización de Sm.₂Co₁₇Imanes isotérmicos tratados en aire a 500 °C durante diferentes tiempos. La temperatura de prueba de las curvas de magnetización es 298 K. El campo externo H es paralelo a la alineación del eje c del Sm₂Co₁₇imanes.

3. Si se depositan recubrimientos con alta resistencia a la oxidación sobre SmCo para reemplazar los recubrimientos de galvanoplastia originales, el proceso de degradación del SmCo se puede inhibir de manera más significativa y se puede mejorar la estabilidad del SmCo, como se muestra en la Figura 4. La aplicación deO revestimientoinhiben significativamente el aumento de peso del SmCo y la pérdida de propiedades magnéticas.

Fig.4 la estructura de la resistencia a la oxidación O recubrimiento en el Sm₂Co₁₇imán.

Desde entonces, “MagnetPower” ha llevado a cabo experimentos de estabilidad a largo plazo (~4000 horas) a alta temperatura, lo que puede proporcionar una referencia de estabilidad de los imanes de SmCo para el uso futuro a altas temperaturas.

En 2021, basándose en el requisito de temperatura máxima de funcionamiento, “MagnetPower” ha desarrollado una serie de grados de 350 °C a 550 °C (Serie T）. Estos grados pueden proporcionar opciones suficientes para aplicaciones de SmCo a alta temperatura y las propiedades magnéticas son más ventajosas. Como se muestra en la Figura 5. Consulte la página web para obtener más detalles:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

Fig.5 Los imanes SmCo de alta temperatura (serie T) de “MagnetPower”

CONCLUSIONES

1. Como imán permanente de tierras raras altamente estable, el SmCo se puede utilizar a alta temperatura (≥350 °C) durante un corto período de tiempo. El SmCo de alta temperatura (serie T) se puede aplicar a 550 °C sin desmagnetización irreversible.

2. Sin embargo, si los imanes de SmCo se usaron a alta temperatura (≥350 °C) durante mucho tiempo, la superficie es propensa a producir una capa de degradación. El uso de un recubrimiento antioxidante puede garantizar la estabilidad del SmCo a altas temperaturas.

Referencia

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

[2] JF Liu, Revista de Física Aplicada, 85, 2800-2804, (1999);

[3] Shoudong Mao, Revista de Física Aplicada, 115, 043912,1-6 (2014)