Magnesy samarowo-kobaltowe typu 1:5 i 2:17 są określane jako magnesy trwałe ziem rzadkich pierwszej i drugiej generacji. Magnesy neodymowe dominują na rynku od wprowadzenia, a magnesy samarowo-kobaltowe są poważnie marginalizowane w powodu relatywnie gorszych właściwości mechanicznych, złożonych technologii obróbki i kosztów. Jednak w rzeczywistości magnesy samarowo-kobaltowe nadal odgrywają niezastąpioną rolę w zastosowaniach do wysokich temperatur, w których stosowanie magnesów neodymowych jest niemożliwe. Badania nad magnesami samarowo-kobaltowymi o wysokiej wydajności nigdy nie ustały, a złożona wieloetapowa obróbka cieplna i kontrola mikrostruktury skutecznie podniosły właściwości magnetyczne do najwyższego poziomu. Dla potrzeb nowego zastosowania w lotnictwie Departament Obrony Stanów Zjednoczonych zażądał podniesienia maksymalnej temperatury pracy magnesów samarowo-kobaltowych do 500°C z 300°C w 1997 r. W międzyczasie niektóre zaawansowane zastosowania, takie jak lampy o fali bieżącej i urządzenia wewnętrzne, wymagały także magnesów samarowo-kobaltowych o dostatecznie niskiej wartości bezwzględnej odwracalnego współczynnika temperatury. Dlatego oparte na Sm2Co7 magnesy z konstrukcją typu TbCu7 pojawiły się i zdobyły szerokie zainteresowanie.
Maksymalna gęstość energii standardowych magnesów SmCo5 wynosi od 14 do 24 MGOe. Magnesy SmCo5 są wykonane wyłącznie z samaru i kobaltu, a także wykazują wyższą odporność na korozję i obrabialność. Maksymalna gęstość energii konwencjonalnych magnesów Sm2Co17 wynosi od 22 do 32 MGOe, więc jest znacznie wyższa niż w poprzedniej serii SmCo5. Oprócz dwóch pierwiastków podstawowych, samaru i kobaltu, różne klasy magnesów Sm2Co17 różnią się zawartością żelaza (Fe), miedzi (Cu) i cyrkonu (Zr).
Kategorie kształtu magnesów samarowo-kobaltowych
Magnesy SmCo walcowe
Magnesy SmCo płytkowe
Magnesy SmCo pierścieniowe
Magnesy SmCo segmentowe
Proces produkcji magnesów samarowo-kobaltowych
Produkcja magnesów samarowo-kobaltowych odbywa się poprzez stapianie surowców w próżni lub atmosferze gazów obojętnych w piecu indukcyjnym do topienia i przetwarzanie w odlewarce taśmowej, a następnie schładzanie w celu wytworzenia stopu w formie taśmy. Stopy są kruszone i proszkowane do postaci drobnoziarnistego proszku o średniej wielkości cząsteczki 3 mikrony. Proszek jest następnie zagęszczany w matrycy. Zagęszczanie i dostosowanie właściwości magnetycznych odbywa się w procesach spiekania, obróbki i starzenia. Następnie półsurowiec jest poddawany obróbce mechanicznej w celu nadania konkretnych kształtów i namagnesowaniu.
Właściwości magnetyczne magnesów samarowo-kobaltowych
Klasy magnesów samarowo-kobaltowych są zwykle oznaczane jako skład stopu, liczba i litera. Magnesy samarowo-kobaltowe można podzielić na magnesy SmCo5 (RECo5) i Sm2Co17 (RE2Co17) według składu stopu. Następnie liczba oznacza maksymalną gęstość energii magnesu w jednostce CGS megagaus oersted (MGOe). Na końcu nie ma żadnej lub jest jedna litera, która określa koercję wewnętrzną spiekanych magnesów samarowo-kobaltowych.
| Materiał | Klasie | Remanencja
Br |
Koercja
Hcb |
Koercja wewnętrzna
Hcj |
Maksymalna gęstość energii
(BH)max |
Temperatura Curie
Tc |
Maksymalna temperatura pracy
Tw |
Współczynnik temperaturowy Br | Współczynnik temperaturowy Hcj | ||||
| T | kGs | kA/m | kOe | kA/m | kOe | kJ/m3 | MGOe | ℃ | ℃ | %/℃ | %/℃ | ||
| SmCo5 | RECo5-16S | 0.79-0.84 | 7.9-8.4 | 620-660 | 7.8-8.3 | ≥1830 | ≥23.0 | 118-135 | 15-17 | 750 | 250 | -0.035 | -0.28 |
| RECo5–18S | 0.84-0.89 | 8.4-8.9 | 660-700 | 8.3-8.8 | ≥1830 | ≥23.0 | 135-151 | 17-19 | 750 | 250 | -0.040 | -0.28 | |
| RECo5–20S | 0.89-0.93 | 8.9-9.3 | 684-732 | 8.6-9.2 | ≥1830 | ≥23.0 | 150-167 | 19-21 | 750 | 250 | -0.045 | -0.28 | |
| RECo5–22S | 0.92-0.96 | 9.2-9.6 | 710-756 | 8.9-9.5 | ≥1830 | ≥23.0 | 167-183 | 21-23 | 750 | 250 | -0.045 | -0.28 | |
| RECo5–24S | 0.96-1.00 | 9.6-10.0 | 740-788 | 9.3-9.9 | ≥1830 | ≥23.0 | 183-199 | 23-25 | 750 | 250 | -0.045 | -0.28 | |
| LTC(RECo5-10) | 0.62-0.66 | 6.2-6.6 | 485-517 | 6.1-6.5 | ≥1830 | ≥23.0 | 75-88 | 9.5-11.0 | 750 | 300 |
20-100℃: +0.0156 100-200℃: +0.0087 200-300℃: +0.0007 |
– | |
| Sm2Co17 | RE2Co17-24H | 0.95-1.02 | 9.5-10.2 | 692-764 | 8.7-9.6 | ≥1990 | ≥25.0 | 175-191 | 22-24 | 800 | 350 | -0.025 | -0.20 |
| RE2Co17-26H | 1.02-1.05 | 10.2-10.5 | 740-788 | 9.4-10.0 | ≥1990 | ≥25.0 | 191-207 | 24-26 | 800 | 350 | -0.030 | -0.20 | |
| RE2Co17-28H | 1.03-1.08 | 10.3-10.8 | 756-812 | 9.5-10.2 | ≥1990 | ≥25.0 | 207-220 | 26-28 | 800 | 350 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-30H | 1.08-1.10 | 10.8-11.0 | 788-835 | 9.9-10.5 | ≥1990 | ≥25.0 | 220-240 | 28-30 | 800 | 350 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-32H | 1.10-1.13 | 11.0-11.3 | 812-860 | 10.2-10.8 | ≥1990 | ≥25.0 | 230-255 | 29-32 | 800 | 350 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-22 | 0.93-0.97 | 9.3-9.7 | 676-740 | 8.5-9.3 | ≥1433 | ≥18.0 | 160-183 | 20-23 | 800 | 300 | -0.020 | -0.20 | |
| RE2Co17-24 | 0.95-1.02 | 9.5-10.2 | 692-764 | 8.7-9.6 | ≥1433 | ≥18.0 | 175-191 | 22-24 | 800 | 300 | -0.025 | -0.20 | |
| RE2Co17-26 | 1.02-1.05 | 10.2-10.5 | 748-796 | 9.4-10.0 | ≥1433 | ≥18.0 | 191-207 | 24-26 | 800 | 300 | -0.030 | -0.20 | |
| RE2Co17-28 | 1.03-1.08 | 10.3-10.8 | 756-812 | 9.5-10.2 | ≥1433 | ≥18.0 | 207-220 | 26-28 | 800 | 300 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-30 | 1.08-1.10 | 10.8-11.0 | 788-835 | 9.9-10.5 | ≥1433 | ≥18.0 | 220-240 | 28-30 | 800 | 300 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-32 |
1.10-1.13 | 11.0-11.3 | 812-860 | 10.2-10.8 | ≥1433 | ≥18.0 | 230-255 | 29-32 | 800 | 300 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-26M | 1.02-1.05 | 10.2-10.5 | 676-780 | 8.5-9.8 | 955-1433 | 12-18 | 191-207 | 24-26 | 800 | 300 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-28M | 1.03-1.08 | 10.3-10.8 | 676-796 | 8.5-10.0 | 955-1433 | 12-18 | 207-220 | 26-28 | 800 | 300 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-30M | 1.08-1.10 | 10.8-11.0 | 676-835 | 8.5-10.5 | 955-1433 | 12-18 | 220-240 | 28-30 | 800 | 300 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-32M | 1.10-1.13 | 11.0-11.3 | 676-852 | 8.5-10.7 | 955-1433 | 12-18 | 230-255 | 29-32 | 800 | 300 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-24L | 0.95-1.02 | 9.5-10.2 | 541-716 | 6.8-9.0 | 636-955 | 8-12 | 175-191 | 22-24 | 800 | 250 | -0.025 | -0.20 | |
| RE2Co17-26L |
1.02-1.05 | 10.2-10.5 | 541-748 | 6.8-9.4 | 636-955 | 8-12 | 191-207 | 24-26 | 800 | 250 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-28L |
1.03-1.08 | 10.3-10.8 | 541-764 | 6.8-9.6 | 636-955 | 8-12 | 207-220 | 26-28 | 800 | 250 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-30L | 1.08-1.15 | 10.8-11.5 | 541-796 | 6.8-10.0 | 636-955 | 8-12 | 220-240 | 28-30 | 800 | 250 | -0.035 | -0.20 | |
| RE2Co17-32L | 1.10-1.15 | 11.0-11.5 | 541-812 | 6.9-10.2 | 636-955 | 8-12 | 230-255 | 29-32 | 800 | 250 | -0.035 | -0.20 | |
| LTC(RE2Co17-16) | 0.81-0.85 | 8.1-8.5 | 605-669 | 7.6-8.4 | ≥1592 | ≥20 | 117-127 | 14-16 | 840 | 300 |
-50-20℃: +0.005 20-100℃: -0.008 100-200℃: -0.008 200-300℃: -0.011 |
– | |
| LTC(RE2Co17-18) | 0.85-0.90 | 8.5-9.0 | 629-708 | 7.9-8.9 | ≥1592 | ≥20 | 127-143 | 16-18 | 840 | 300 | |||
| LTC(RE2Co17-20) | 0.90-0.94 | 9.0-9.4 | 661-732 | 8.3-9.2 | ≥1592 | ≥20 | 143-159 | 18-20 | 840 | 300 | |||
| LTC(RE2Co17-22) | 0.94-0.97 | 9.4-9.7 | 685-740 | 8.6-9.3 | ≥1592 | ≥20 | 159-175 | 20-22 | 840 | 300 | |||
|
|||||||||||||
Właściwości fizyczne magnesów samarowo-kobaltowych
Stabilność pracy magnesów samarowo-kobaltowych jest silnie związana z ich właściwościami fizycznymi, z wyjątkiem właściwości magnetycznych i odporności na korozję. Magnesy samarowo-kobaltowe są nieprzystosowane do funkcji części konstrukcyjnych ze względu na właściwą im kruchość. Ponadto magnesy SmCo5 wykazują lepszą obrabialność niż magnesy Sm2Co17.
| Parametry | Jednostka | SmCo5 | Sm2Co17 |
| Gęstość / ρ | g/cm3 | 8.1-8.5 | 8.3-8.5 |
| Twardość Vickersa | HV | 450-500 | 500-600 |
| Wytrzymałość na ściskanie | MPa | 420-680 | 700-830 |
| Opór elektryczny | Ω·cm | (5-6)x10-5 | (8-9)x10-5 |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej | 10-6/K | C⊥: 13
C∥: 6 |
C⊥: 11
C∥: 8 |
Trend cen surowców do magnesów samarowo-kobaltowych
Magnesy samarowo-kobaltowe są wykonane głównie z samaru (Sm) i kobaltu (Co). Zawartość samaru w magnesach typu SmCo5 i Sm2Co17 wynosi zwykle odpowiednio 23–28% wag. i 33–37% wag. Trend cen samaru był niezwykle stabilny w ciągu ostatnich kilku lat i ma bardzo ograniczony wpływ na cenę magnesów samarowo-kobaltowych. Zawartość kobaltu w magnesach typu SmCo5 i Sm2Co17 wynosi odpowiednio 63–67% wag. i 48–52% wag. W przeciwieństwie do magnesów AlNiCo w magnesach samarowo-kobaltowych surowcem jest kobalt pierwotny. Dlatego wahania ceny kobaltu mają najbardziej widoczny wpływ na trend cen magnesów samarowo-kobaltowych.