แม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์สามารถใช้งานได้นานกว่าสิบปี——ความเสถียรในระยะยาวของซาแมเรียมโคบอลต์ที่อุณหภูมิสูง

ความเสถียรในระยะยาวของแม่เหล็กถือเป็นข้อกังวลของผู้ใช้ทุกคนความเสถียรของแม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์ (SmCo) มีความสำคัญมากกว่าสำหรับสภาพแวดล้อมการใช้งานที่รุนแรงในปี 2000 เฉิน^[1]และหลิว^[2]และคณะ ศึกษาองค์ประกอบและโครงสร้างของ SmCo อุณหภูมิสูง และพัฒนาแม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์ที่ทนต่ออุณหภูมิสูงอุณหภูมิการทำงานสูงสุด (T_{สูงสุด}) ของแม่เหล็ก SmCo เพิ่มขึ้นจาก 350°C เป็น 550°Cหลังจากนั้นเฉินและคณะปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันของ SmCo โดยการฝากนิกเกิล อลูมิเนียม และสารเคลือบอื่น ๆ ไว้บนแม่เหล็ก SmCo

ในปี 2014 Dr. Mao Shoudong ผู้ก่อตั้ง "MagnetPower" ได้ศึกษาความเสถียรของ SmCo ที่อุณหภูมิสูงอย่างเป็นระบบ และผลลัพธ์ก็ถูกเผยแพร่ใน JAP^[3].ผลลัพธ์ทั่วไปมีดังนี้:

1. เมื่อไหร่เอสเอ็มซีอยู่ในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูง (500°C อากาศ) ทำให้เกิดชั้นการย่อยสลายบนพื้นผิวได้ง่ายชั้นการย่อยสลายส่วนใหญ่ประกอบด้วยสเกลภายนอก (ซาแมเรียมหมดลง) และชั้นภายใน (ออกไซด์จำนวนมาก)โครงสร้างพื้นฐานของแม่เหล็ก SmCo ถูกทำลายอย่างสมบูรณ์ในชั้นการย่อยสลายดังแสดงในรูปที่ 1 และรูปที่ 2

รูปที่ 1.แสงไมโครกราฟของเอสเอ็ม₂Co₁₇แม่เหล็กจะรักษาอุณหภูมิความร้อนในอากาศที่อุณหภูมิ 500 °C ในเวลาที่ต่างกันชั้นสลายตัวใต้พื้นผิวซึ่งมี (ก) ขนานกัน และ (ข) ตั้งฉากกับแกนซี

รูปที่ 2.micrograph BSE และองค์ประกอบ EDS สแกนเส้นทั่ว Sm₂Co₁₇แม่เหล็กรักษาอุณหภูมิคงที่ในอากาศที่อุณหภูมิ 500 °C เป็นเวลา 192 ชั่วโมง

2. การก่อตัวหลักของชั้นการย่อยสลายส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติทางแม่เหล็กของ SmCo ดังแสดงในรูปที่ 3 ชั้นการย่อยสลายส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารละลายของแข็ง Co(Fe), CoFe2O4, Sm2O3 และ ZrOx ในชั้นภายในและ Fe3O4 CoFe2O4 และ CuO ในเครื่องชั่งภายนอกCo(Fe), CoFe2O4 และ Fe3O4 ทำหน้าที่เป็นเฟสแม่เหล็กอ่อนเมื่อเปรียบเทียบกับเฟสแม่เหล็กแข็งของแม่เหล็ก Sm2Co17 ที่อยู่ตรงกลางที่ไม่ได้รับผลกระทบควรควบคุมพฤติกรรมการย่อยสลาย

ภาพที่ 3 กราฟแรงดึงดูดของ Sm₂Co₁₇แม่เหล็กจะรักษาอุณหภูมิความร้อนในอากาศที่อุณหภูมิ 500 °C ในเวลาที่ต่างกันอุณหภูมิทดสอบของเส้นโค้งสนามแม่เหล็กคือ 298 K สนามภายนอก H ขนานกับการจัดแนวแกน c ของ Sm₂Co₁₇แม่เหล็ก

3. หากการเคลือบที่มีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันสูงถูกสะสมบน SmCo เพื่อทดแทนการเคลือบด้วยไฟฟ้าแบบเดิม กระบวนการย่อยสลายของ SmCo จะสามารถยับยั้งได้อย่างมีนัยสำคัญมากขึ้น และสามารถปรับปรุงความเสถียรของ SmCo ได้ ดังแสดงในรูปที่ 4 การประยุกต์ใช้หรือการเคลือบยับยั้งการเพิ่มน้ำหนักของ SmCo และการสูญเสียคุณสมบัติทางแม่เหล็กอย่างมีนัยสำคัญ

รูปที่ 4 โครงสร้างของความต้านทานการเกิดออกซิเดชันหรือการเคลือบบน Sm₂Co₁₇แม่เหล็ก.

นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา “MagnetPower” ได้ทำการทดลองความเสถียรในระยะยาว (~4,000 ชั่วโมง) ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งสามารถให้การอ้างอิงความเสถียรของแม่เหล็ก SmCo สำหรับการใช้งานในอนาคตที่อุณหภูมิสูง

ในปี 2021 ตามข้อกำหนดอุณหภูมิการทำงานสูงสุด “MagnetPower” ได้พัฒนาชุดเกรดตั้งแต่ 350°C ถึง 550°C （ทีซีรีส์).เกรดเหล่านี้สามารถให้ทางเลือกที่เพียงพอสำหรับการใช้งาน SmCo ที่อุณหภูมิสูง และคุณสมบัติทางแม่เหล็กมีข้อได้เปรียบมากกว่าดังแสดงในรูปที่ 5 โปรดดูรายละเอียดที่หน้าเว็บ:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

รูปที่ 5 แม่เหล็ก SmCo อุณหภูมิสูง (ชุด T) ของ "MagnetPower"

ข้อสรุป

1. เนื่องจากแม่เหล็กถาวรธาตุหายากที่มีความเสถียรสูง SmCo จึงสามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิสูง (≥350°C) ในช่วงเวลาสั้น ๆSmCo อุณหภูมิสูง (ซีรีส์ T) สามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิ 550°C โดยไม่มีการล้างอำนาจแม่เหล็กแบบย้อนกลับไม่ได้

2. อย่างไรก็ตาม หากใช้แม่เหล็ก SmCo ที่อุณหภูมิสูง (≥350°C) เป็นเวลานาน พื้นผิวมีแนวโน้มที่จะสร้างชั้นการย่อยสลายได้การใช้สารเคลือบป้องกันการเกิดออกซิเดชันสามารถรับประกันความเสถียรของ SmCo ที่อุณหภูมิสูง

อ้างอิง

(1) CHChen, ธุรกรรม IEEE เกี่ยวกับ Magnetics, 36, 3291-3293, (2000);

(2) JF Liu, วารสารฟิสิกส์ประยุกต์, 85, 2800-2804, (1999);

[3] Shoudong Mao, วารสารฟิสิกส์ประยุกต์, 115, 043912,1-6 (2014)