Dapatkah magnet samarium kobalt digunakan selama lebih dari sepuluh tahun —— stabilitas jangka panjang samarium kobalt pada suhu tinggi

Stabilitas magnet dalam jangka panjang menjadi perhatian setiap pengguna. Stabilitas magnet samarium cobalt (SmCo) lebih penting untuk lingkungan aplikasinya yang keras. Pada tahun 2000, Chen^[1]dan Liu^[2]dkk., mempelajari komposisi dan struktur SmCo suhu tinggi, dan mengembangkan magnet samarium-kobalt yang tahan suhu tinggi. Suhu pengoperasian maksimum (T_maks) magnet SmCo ditingkatkan dari 350°C menjadi 550°C. Setelah itu, Chen dkk. meningkatkan ketahanan oksidasi SmCo dengan mengendapkan nikel, aluminium, dan lapisan lainnya pada magnet SmCo.

Pada tahun 2014, Dr. Mao Shoudong, pendiri “MagnetPower”, secara sistematis mempelajari stabilitas SmCo pada suhu tinggi, dan hasilnya dipublikasikan di JAP^[3]. Hasil umumnya adalah sebagai berikut:

1. KapanSmCoberada dalam kondisi suhu tinggi (500°C, udara), mudah untuk membentuk lapisan degradasi di permukaan. Lapisan degradasi terutama terdiri dari kerak luar (Samarium habis) dan lapisan dalam (banyak oksida). Struktur dasar magnet SmCo hancur total di lapisan degradasi. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 dan Gambar 2.

Gambar.1. Mikrograf optik Sm₂Co₁₇magnet isotermal yang diolah di udara pada suhu 500 °C untuk waktu yang berbeda. Lapisan degradasi di bawah permukaan yang (a) sejajar dan (b) tegak lurus terhadap sumbu c.

Gambar.2. Mikrograf BSE dan pemindaian garis elemen EDS melintasi Sm₂Co₁₇magnet isotermal yang diolah di udara pada suhu 500 °C selama 192 jam.

2. Pembentukan utama lapisan degradasi secara signifikan mempengaruhi sifat magnetik SmCo, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Lapisan degradasi terutama terdiri dari larutan padat Co(Fe), CoFe2O4, Sm2O3, dan ZrOx di lapisan dalam dan Fe3O4, CoFe2O4, dan CuO di skala eksternal. Co(Fe), CoFe2O4, dan Fe3O4 bertindak sebagai fase magnet lunak dibandingkan dengan fase magnet keras pada magnet pusat Sm2Co17 yang tidak terpengaruh. Perilaku degradasi harus dikendalikan.

Gambar 3. Kurva magnetisasi Sm₂Co₁₇magnet isotermal yang diolah di udara pada suhu 500 °C untuk waktu yang berbeda. Temperatur uji kurva magnetisasi adalah 298 K. Medan luar H sejajar dengan sumbu c pada Sm₂Co₁₇magnet.

3. Jika pelapis dengan ketahanan oksidasi tinggi diendapkan pada SmCo untuk menggantikan pelapis pelapisan listrik asli, proses degradasi SmCo dapat dihambat secara lebih signifikan dan stabilitas SmCo dapat ditingkatkan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. PenerapanATAU pelapisansecara signifikan menghambat kenaikan berat SmCo dan hilangnya sifat magnetik.

Gbr.4 struktur ketahanan oksidasi lapisan OR pada Sm₂Co₁₇magnet.

“MagnetPower” telah melakukan eksperimen stabilitas jangka panjang (~4000 jam) pada suhu tinggi, yang dapat memberikan referensi stabilitas magnet SmCo untuk penggunaan masa depan pada suhu tinggi.

Pada tahun 2021, berdasarkan persyaratan suhu pengoperasian maksimum, “MagnetPower” telah mengembangkan serangkaian tingkatan dari 350°C hingga 550°C （seri T）. Nilai ini dapat memberikan pilihan yang memadai untuk aplikasi SmCo suhu tinggi, dan sifat magnetiknya lebih menguntungkan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Silakan merujuk ke halaman web untuk detailnya:https://www.magnetpower-tech.com/t-series-sm2co17-smco-magnet-supplier-product/

Gbr.5 Magnet SmCo suhu tinggi (seri T) dari “MagnetPower”

KESIMPULAN

1. Sebagai magnet permanen tanah jarang yang sangat stabil, SmCo dapat digunakan pada suhu tinggi (≥350°C) untuk waktu yang singkat. SmCo (seri T) suhu tinggi dapat diterapkan pada 550°C tanpa demagnetisasi ireversibel.

2. Namun jika magnet SmCo digunakan pada suhu tinggi (≥350°C) dalam waktu lama, permukaannya rentan menghasilkan lapisan degradasi. Penggunaan lapisan anti oksidasi dapat menjamin stabilitas SmCo pada suhu tinggi.

Referensi

[1] CHChen, Transaksi IEEE pada Magnetik, 36, 3291-3293, (2000);

[2] JF Liu, Jurnal Fisika Terapan, 85, 2800-2804, (1999);

[3] Shoudong Mao, Jurnal Fisika Terapan, 115, 043912,1-6 (2014)