Les aimants en samarium-cobalt peuvent-ils être utilisés pendant plus de dix ans ? la stabilité à long terme du samarium-cobalt à haute température

La stabilité à long terme des aimants est une préoccupation de chaque utilisateur. La stabilité des aimants en samarium-cobalt (SmCo) est plus importante en raison de leur environnement d'application difficile. En 2000, Chen^[1]et Liu^[2]et al., étudient la composition et la structure du SmCo à haute température et ont développé des aimants samarium-cobalt résistants aux hautes températures. La température maximale de fonctionnement (T_maximum) des aimants SmCo a été augmentée de 350°C à 550°C. Après cela, Chen et al. amélioré la résistance à l'oxydation du SmCo en déposant du nickel, de l'aluminium et d'autres revêtements sur les aimants SmCo.

En 2014, le Dr Mao Shoudong, fondateur de « MagnetPower », a étudié systématiquement la stabilité du SmCo à haute température et les résultats ont été publiés dans JAP.^[3]. Les résultats généraux sont les suivants :

1. QuandSmCoest dans un état à haute température (500°C, air), il est facile de former une couche de dégradation en surface. La couche de dégradation est principalement composée d'une couche externe (le samarium est appauvri) et d'une couche interne (beaucoup d'oxydes). La structure de base des aimants SmCo a été complètement détruite dans la couche de dégradation. Comme le montrent les figures 1 et 2.

Fig.1. Les micrographies optiques du Sm₂Co₁₇aimants isothermes traités dans l'air à 500 °C pendant différents temps. Les couches de dégradation sous les surfaces qui sont (a) parallèles et (b) perpendiculaires à l'axe c.

Figure 2. Micrographie ESB et balayage linéaire des éléments EDS à travers le Sm₂Co₁₇aimants isothermes traités dans l'air à 500 °C pendant 192 h.

2. La formation principale de la couche de dégradation affecte de manière significative les propriétés magnétiques du SmCo, comme le montre la figure 3. Les couches de dégradation étaient principalement composées de solution solide de Co(Fe), CoFe2O4, Sm2O3 et ZrOx dans les couches internes et Fe3O4, CoFe2O4 et CuO dans les échelles externes. Le Co(Fe), le CoFe2O4 et le Fe3O4 ont agi comme des phases magnétiques douces par rapport à la phase magnétique dure des aimants centraux Sm2Co17 non affectés. Le comportement de dégradation doit être contrôlé.

Fig. 3. Les courbes de magnétisation de Sm₂Co₁₇aimants isothermes traités dans l'air à 500 °C pendant différents temps. La température d'essai des courbes de magnétisation est de 298 K. Le champ externe H est parallèle à l'alignement de l'axe c du Sm.₂Co₁₇aimants.

3. Si des revêtements à haute résistance à l'oxydation sont déposés sur SmCo pour remplacer les revêtements de galvanoplastie d'origine, le processus de dégradation du SmCo peut être inhibé de manière plus significative et la stabilité du SmCo peut être améliorée, comme le montre la figure 4. L'application deOU revêtementinhibent de manière significative l'augmentation de poids du SmCo et la perte de propriétés magnétiques.

Fig.4 la structure du revêtement de résistance à l'oxydation OU sur le Sm₂Co₁₇aimant.

« MagnetPower » a depuis réalisé des expériences de stabilité à long terme (~ 4 000 heures) à haute température, qui peuvent fournir une référence de stabilité des aimants SmCo pour une utilisation future à haute température.

En 2021, sur la base de l'exigence de température maximale de fonctionnement, « MagnetPower » a développé une série de grades de 350°C à 550°C （série T）. Ces qualités peuvent offrir suffisamment de choix pour les applications SmCo à haute température, et les propriétés magnétiques sont plus avantageuses. Comme le montre la figure 5. Veuillez vous référer à la page Web pour plus de détails :https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

Fig.5 Les aimants SmCo haute température (série T) de « MagnetPower »

CONCLUSIONS

1. En tant qu'aimant permanent aux terres rares très stable, le SmCo peut être utilisé à haute température (≥350°C) pendant une courte période de temps. Le SmCo haute température (série T) peut être appliqué à 550°C sans démagnétisation irréversible.

2. Cependant, si les aimants SmCo ont été utilisés à haute température (≥350°C) pendant une longue période, la surface est susceptible de produire une couche de dégradation. L'utilisation d'un revêtement anti-oxydant peut garantir la stabilité du SmCo à haute température.

Référence

[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 de physique appliquée, 115, 043912,1-6 (2014)