Co to są magnesy samarowo-kobaltowe?

Magnesy samarowo-kobaltowe są rodzajem magnesu ziem rzadkich. Zawartość stopu waha się od około 25% do 36% wagowo samaru. Te trwałe, silne magnesy są szczególnie przydatne w zastosowaniach wysokotemperaturowych.

Termin ziem rzadkich odnosi się nie do niedoboru minerałów w skorupie ziemskiej, ale do stosunkowo niskiego stężenia interesujących atomów w złożach minerałów ziem rzadkich. Ponieważ są one mniej stężone, ekstrakcja tych związków jest zazwyczaj bardziej kosztowna. Niektóre minerały ziem rzadkich wykazują trwały magnetyzm, takie jak żelazo i związki żelaza. Magnesy wytwarzane z minerałów ziem rzadkich są lepsze od magnesów na bazie żelaza, ponieważ ich siła magnetyczna jest silniejsza. Mniejsze części można wytwarzać przy użyciu tego samego pola magnetycznego z minerałów ziem rzadkich.

Magnetyzm wynika z niewielkiego rozkładu ładunku netto, który nie jest zerowy. Na poziomie atomowym i subatomowym najniższy, najbardziej stabilny stan energetyczny elektronów i innych naładowanych cząstek występuje w orbitalach lub innych ruchach, które nie są geometrycznie symetryczne. Ta charakterystyka poza środkiem jest wystarczająca, aby zostać przyciągniętym przez biegun magnetyczny Ziemi. W przypadku Lodestone, naturalnie występującego minerału magnetycznego, magnetyzm został wprowadzony, gdy skała ostygła ze stanu stopionej lawy, dając atomom czas na ustawienie się w linii z polem magnetycznym Ziemi, zanim zostaną zamrożone w litej skale.

Materiały magnetyczne mają górną granicę temperatury, temperaturę Curie, powyżej której materiał nie jest długo ograniczony na poziomie atomowym lub molekularnym. Magnesy samarowo-kobaltowe ustępują pod względem siły jedynie magnesom neodymowym, ale mogą być stosowane w operacjach w wyższych temperaturach. Temperatury Curie magnesów samarowo-kobaltowych wynoszą od 1,100 do 1,300°C od 600 °F do 710°F, a korzystny zakres roboczy wynosi od 500 °F do 1,000 °F (250 °C do 550 °C).

Siła magnesów jest zwykle mierzona w produktach energetycznych za pomocą jednostek megagauss-oersted lub MGOe. Teoretyczny limit to 34MGOe. Magnesy samarowo-kobaltowe mają zakres od 16 do 32 MGOe. Chociaż mają bardzo dużą siłę magnetyczną, są niezwykle kruche i podatne na pękanie i odpryskiwanie. Nawet obsługa jest trudna, więc obróbka maszynowa za pomocą diamentowych narzędzi tnących jest operacją wymagającą wysokich umiejętności.

Stopy stosowane w magnesach samaru-kobalt są dwojakiego rodzaju. Pierwsza znana jest jako Seria 1:5, ze stosunkiem jednego atomu samaru do pięciu atomów kobaltu. Ich siła magnetyczna waha się od 16 do 25 MGOe. Seria 2:17 oznacza spektrum związków o proporcjach około dwóch atomów samaru do 17 atomów kobaltu. Niektóre atomy kobaltu można zastąpić innymi atomami metali przejściowych, takich jak żelazo i miedź. Wytrzymałość magnetyczna tych stopów waha się od 20 do 32 MGOe.

Magnesy z samaru-kobaltu są wytwarzane w różnych etapach spiekania i prasowania. Spiekanie łączy ze sobą małe cząstki materiałów samarowo-kobaltowych. Operacje prasowania mogą obejmować prasowanie matrycowe z naciskiem z jednego kierunku lub prasowanie izotatyczne w formach gumowych, gdzie nacisk jest wywierany we wszystkich kierunkach. W procesach produkcyjnych dokonuje się kompromisów między tolerancjami, temperaturą Curie i siłą magnetyczną.