Ce sunt magneții de samarium-cobalt?

Magneții de samariu-cobalt sunt un tip de magnet din pământuri rare. Conținutul de aliaj variază de la aproximativ 25% până la 36% samariu în greutate. Acești magneți permanenți, puternici, sunt utili în special pentru aplicații la temperaturi ridicate.

Termenul de pământ rar se referă nu la deficitul de minerale din scoarța terestră, ci la concentrația relativ scăzută a atomilor de interes din zăcămintele minerale de pământuri rare. Deoarece sunt mai puțin concentrați, extracția acestor compuși tinde să fie mai costisitoare. Anumite minerale din pământuri rare prezintă magnetism permanent, cum ar fi fierul și compușii de fier. Magneții fabricați din minerale din pământuri rare sunt superiori magneților pe bază de fier prin faptul că forța lor magnetică este mai puternică. Piesele mai mici pot fi făcute cu același câmp magnetic din minerale din pământuri rare.

Magnetismul se datorează unei ușoare distribuții nete de sarcină care nu este zero. La nivelurile atomice și subatomice, cea mai joasă și stabilă stare energetică a electronilor și a altor particule încărcate se află în orbitali sau în alte mișcări care nu sunt simetrice geometric. Această caracteristică decentrată este suficientă pentru a fi atrasă de polul magnetic al Pământului. În cazul pietrei, un mineral magnetic natural, magnetismul a fost introdus atunci când roca s-a răcit din starea de lavă topită, dând atomilor timp să se alinieze cu câmpul magnetic al Pământului înainte de a fi înghețat în rocă solidă.

Materialele magnetice au o limită superioară de temperatură, temperatura Curie, peste care materialul nu este mult timp constrâns la nivel atomic sau molecular. Magneții de samariu-cobalt sunt pe locul doi ca putere numai după magneții de neodim, dar pot fi utilizați în operațiuni cu temperaturi mai ridicate. Temperaturile Curie ale magneților de samariu-cobalt sunt cuprinse între 1,100°F și 1,300°F (600°C până la 710°C), cu un interval de lucru favorabil între 500°F și 1,000°F (250°C până la 550°C).

Puterea magneților este de obicei măsurată în produse energetice cu unități de megagauss-oersteds sau MGOe. Limita teoretică este 34MGOe. Magneții de samarium-cobalt variază de la 16 la 32 MGOe. Deși au o forță magnetică foarte mare, sunt extrem de fragile și predispuse la rupere și ciobire. Chiar și manipularea este dificilă, astfel încât finisarea mașinii cu scule de tăiere cu diamante este o operație de înaltă calificare.

Aliajele folosite la magneții de samariu-cobalt sunt de două tipuri. Primul este cunoscut sub numele de Seria 1:5, cu un raport de un atom de samariu la cinci atomi de cobalt. Puterea lor magnetică variază de la 16 la 25 MGOe. Seria 2:17 desemnează un spectru de compuși cu rapoarte de aproximativ doi samariu la 17 atomi de cobalt. Unii atomi de cobalt pot fi înlocuiți cu alți atomi de metal de tranziție, cum ar fi fierul și cuprul. Rezistența magnetică a acestor aliaje variază de la 20 la 32 MGOe.

Magneții de samariu cobalt sunt fabricați printr-o varietate de etape de sinterizare și presare. Sinterizarea îmbină particulele mici de materiale de samariu-cobalt. Operatiile de presare pot presupune presare cu matrita, cu presiune aplicata dintr-o directie sau prin presare izotatica in matrite de cauciuc, unde presiunea se aplica in toate directiile. În procesele de producție se fac compromisuri între toleranțe, temperatura Curie și puterea magnetică.