Samarium Cobalt Magnets (SmCo): Χαρακτηριστικά, Χαρακτηριστικά, Παραγωγή και Εφαρμογές

Οι μαγνήτες κοβαλτίου σαμαριού (SmCo) είναι σπάνιες γαίες. Οι κύριοι τύποι που παράγονται έχουν τη χημική σύσταση SmCo5 και Sm2Ko17... Είναι πολύ δημοφιλείς και είναι ο δεύτερος ισχυρότερος μαγνήτης, λιγότερο ισχυρός από τους μαγνήτες νεοδυμίου, αλλά και υψηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας και μεγαλύτερη δύναμη καταναγκασμού. Αυτοί οι μαγνήτες είναι πολύ καλοί στο να αντιστέκονται στη διάβρωση, αλλά είναι εύθραυστοι, επιρρεπείς σε ρωγμές και ρωγμές.

Κατασκευάζονται σαν μαγνήτες νεοδυμίου με πίεση σε μαγνητικό πεδίο και στη συνέχεια πυροσυσσωμάτωση.

Αντιπροσωπεύουν την ομάδα με τη δεύτερη υψηλότερη εσωτερική ενέργεια μετά τους μαγνήτες νεοδυμίου (NdFeB). Επειδή είναι ιδιαίτερα ανθεκτικοί στη διάβρωση και δεν απαιτούν επιφανειακή επεξεργασία, αυτοί οι μαγνήτες είναι οι καλύτεροι μαγνήτες νεοδυμίου για εργασία σε υψηλές θερμοκρασίες και κάτω από αντίξοες συνθήκες.

Επίσης, σε αντίθεση με τους μαγνήτες νεοδυμίου (Nd), οι μαγνήτες SmCo χρησιμοποιούν πιο ευρέως διαθέσιμα υλικά που είναι εγγενώς σταθερά σε θερμοκρασίες πολύ πάνω από το σημείο Κιουρί.Αυτό καθιστά την τιμολόγηση για την SmCo πιο σταθερή και λιγότερο επιρρεπή στις αλλαγές της αγοράς.

Το μειονέκτημά τους είναι η υψηλότερη τιμή. Άλλα μειονεκτήματα είναι η υψηλή ευθραυστότητα, η χαμηλή αντοχή σε εφελκυσμό και η ιδιαίτερα υψηλή τάση για σχίσιμο.

Οι μαγνήτες σαμαρίου-κοβαλτίου είναι εξαιρετικά ανθεκτικοί σε εξωτερικά πεδία απομαγνήτισης λόγω της υψηλής μέγιστης ενέργειας Hcmax... Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά τους μαγνήτες σαμαρίου-κοβαλτίου ιδιαίτερα κατάλληλους για ηλεκτρομηχανικές εφαρμογές.

Αυτοί οι μαγνήτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε σημαντικά υψηλότερες θερμοκρασίες από τους μαγνήτες νεοδυμίου, η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας των μαγνητών SmCo είναι 250 έως 300 ° C. Ο συντελεστής θερμοκρασίας τους είναι 0,04% σε 1 ° C.

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την αντίσταση ενός μαγνήτη είναι το σχήμα του και η πιθανή παρουσία ενός εξωτερικού μαγνητικού κυκλώματος. Οι λεπτοί μαγνήτες (συνήθως σε σχήμα ράβδου) απομαγνητίζονται πιο εύκολα από τους χοντρούς μαγνήτες.

Οι μαγνήτες SmCo Samarium Cobalt αναπτύχθηκαν από τους Albert Gale και Dilip K. Das και την ομάδα τους στη Raytheon Corporation το 1970.

Για την παραγωγή μαγνητών σαμάριου-κοβαλτίου, οι πρώτες ύλες τήκονται σε επαγωγικό κλίβανο γεμάτο με αργό. Το μείγμα χύνεται σε μια φόρμα και ψύχεται με νερό μέχρι να σχηματιστεί ράβδος. Η ράβδος συνθλίβεται και τα σωματίδια συνθλίβονται για να μειωθεί το μέγεθός τους. Η προκύπτουσα σκόνη συμπιέζεται σε ένα μαγνητικό πεδίο σε μια μήτρα του επιθυμητού σχήματος για τον επιθυμητό προσανατολισμό του μαγνητικού πεδίου.

Η πυροσυσσωμάτωση λαμβάνει χώρα σε θερμοκρασία 1100–1250 ° C, στη συνέχεια επεξεργασία διαλύματος στους 1100–1200 ° C. Τέλος, απελευθερώνεται σε θερμοκρασία περίπου 700–900 ° C. Στη συνέχεια γειώνεται και μαγνητίζεται περαιτέρω για να αυξηθεί η μαγνητική δύναμη. Το τελικό προϊόν δοκιμάζεται, ελέγχεται και προετοιμάζεται για αποστολή στους πελάτες.

Έτσι, η διαδικασία παραγωγής του SmCo είναι παρόμοια με την παραγωγή μαγνητών νεοδυμίου — συμπίεση σε μαγνητικό πεδίο και επακόλουθη πυροσυσσωμάτωση.

Το μαγνητικό υλικό σαμάριου-κοβαλτίου είναι πολύ εύθραυστο, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη χρήση μηχανών κοπής μετάλλων στην παραγωγή τους. Η ευθραυστότητα που σχετίζεται με τον κόκκο (κρυσταλλική δομή) της μεταλλικής σκόνης αποκλείει τη χρήση εργαλείων καρβιδίου.

Τα περισσότερα μαγνητικά υλικά επεξεργάζονται σε μη μαγνητική κατάσταση και ο επεξεργασμένος μαγνήτης στη συνέχεια μαγνητίζεται σε κορεσμό. Αυτοί οι μαγνήτες χρησιμοποιούν εργαλεία διαμαντιού και ψυκτικό με βάση το νερό για να ανοίξουν τρύπες.

Τα απόβλητα λείανσης δεν πρέπει να είναι εντελώς στεγνά, καθώς το σαμάριο-κοβάλτιο έχει χαμηλό σημείο ανάφλεξης, μόνο 150-180 ° C. Μια μικρή σπίθα, για παράδειγμα που προκαλείται από στατικό ηλεκτρισμό, μπορεί εύκολα να αναφλέξει το υλικό. Η φλόγα που προκύπτει γίνεται πολύ ζεστή και δύσκολο να ελεγχθεί.

Μαγνητική τοποθέτηση ακριβείας

Οι μαγνήτες σαμαρίου-κοβαλτίου είναι εξαιρετικά ισχυροί και απαιτούν μεγάλο μαγνητιστικό πεδίο. Η ανισότροπη φύση των μαγνητών σαμαριού από συντηγμένο κοβάλτιο έχει ως αποτέλεσμα μια ενιαία κατεύθυνση μαγνήτισης. Πρέπει να διατηρείται κατά τη διάρκεια της μαγνήτισης όταν ο μαγνήτης τοποθετείται στο τελικό συγκρότημα.

Η κατεύθυνση της μαγνήτισης μετριέται με έναν δείκτη που καθορίζει έναν συγκεκριμένο μαγνητικό πόλο για μια δεδομένη μηχανή ή εξοπλισμό κατά την παραγωγή.

Οι μαγνήτες σαμαριούχου κοβαλτίου χρησιμοποιούνται ευρέως στην αυτοκινητοβιομηχανία, την αεροδιαστημική, την άμυνα και τη βιομηχανική βιομηχανία σε μια ποικιλία εξοπλισμού, συσκευών και οργάνων όπως ηλεκτρικούς κινητήρες, ηλεκτρικές γεννήτριες, ηλεκτρομαγνητικούς συνδέσμους, μικρόφωνα, μεγάφωνα, συσκευές ψεκασμού επίστρωσης κενού, αισθητήρες Hall, επιταχυντές σωματίδια και πολλές άλλες συσκευές.