Was sind Samarium-Kobalt-Magnete?
Samarium-Kobalt-Magnete sind eine Art Seltenerdmagnet. Der Legierungsgehalt variiert von etwa 25 bis 36 Gew .-% Samarium. Diese dauerhaften, starken Magnete sind besonders nützlich für Hochtemperaturanwendungen.
Der Begriff Seltene Erden bezieht sich nicht auf die Knappheit der Mineralien in der Erdkruste, sondern auf die relativ geringe Konzentration der Atome, die in den Mineralvorkommen der Seltenen Erden von Interesse sind. Da sie weniger konzentriert sind, ist die Extraktion dieser Verbindungen tendenziell kostspieliger. Bestimmte Seltenerdmetalle weisen einen Dauermagnetismus auf, wie Eisen und Eisenverbindungen. Aus Seltenerdmineralien hergestellte Magnete sind Magneten auf Eisenbasis insofern überlegen, als ihre Magnetkraft stärker ist. Kleinere Teile können mit demselben Magnetfeld aus Seltenerdmineralien hergestellt werden.
Der Magnetismus beruht auf einer geringen Nettoladungsverteilung, die nicht Null ist. Auf atomarer und subatomarer Ebene liegt der niedrigste und stabilste Energiezustand von Elektronen und anderen geladenen Teilchen in Orbitalen oder anderen Bewegungen vor, die geometrisch nicht symmetrisch sind. Diese außermittige Eigenschaft reicht aus, um vom Erdmagnetpol angezogen zu werden. Im Fall von Lodestone, einem natürlich vorkommenden magnetischen Mineral, wurde der Magnetismus eingeführt, als sich das Gestein aus dem geschmolzenen Lavazustand abkühlte, wodurch die Atome Zeit hatten, sich mit dem Erdmagnetfeld auszurichten, bevor sie zu festem Gestein gefroren wurden.
Magnetische Materialien haben eine obere Temperaturgrenze, die Curie-Temperatur, über der das Material auf atomarer oder molekularer Ebene nicht mehr eingeschränkt ist. Samarium-Kobalt-Magnete sind nur gegenüber Neodym-Magneten an zweiter Stelle in der Stärke, können jedoch bei Operationen mit höheren Temperaturen verwendet werden. Die Curie-Temperaturen von Samarium-Kobalt-Magneten liegen zwischen 600 ° C und 710 ° C, wobei ein günstiger Arbeitsbereich zwischen 250 ° C und 550 ° C liegt.
Die Stärke von Magneten wird typischerweise in Energieprodukten mit Einheiten von Mega-Oersted oder MGOe gemessen. Die theoretische Grenze liegt bei 34MGOe. Samarium-Kobalt-Magnete reichen von 16 bis 32 MGOe. Obwohl sie eine sehr hohe Magnetkraft haben, sind sie extrem spröde und neigen zum Brechen und Abplatzen. Selbst die Handhabung ist schwierig, so dass das maschinelle Schlichten mit Diamantschneidwerkzeugen ein hochqualifizierter Vorgang ist.
Es gibt zwei Arten von Legierungen, die in Samarium-Kobalt-Magneten verwendet werden. Die erste ist als Serie 1: 5 mit einem Verhältnis von einem Samariumatom zu fünf Kobaltatomen bekannt. Ihre magnetische Stärke reicht von 16 bis 25 MGOe. Serie 2:17 bezeichnet ein Spektrum von Verbindungen mit Verhältnissen von etwa zwei Samarium- zu 17 Kobaltatomen. Einige Kobaltatome können durch andere Übergangsmetallatome wie Eisen und Kupfer ersetzt sein. Die magnetische Festigkeit dieser Legierungen reicht von 20 bis 32 MGOe.
Magnete aus Samariumkobalt werden durch eine Vielzahl von Sinter- und Pressschritten hergestellt. Durch das Sintern werden kleine Partikel der Samarium-Kobalt-Materialien miteinander verschmolzen. Die Pressvorgänge können ein Gesenkpressen mit Druck aus einer Richtung oder ein isotatisches Pressen in Gummiformen mit Druck in alle Richtungen umfassen. Bei Herstellungsprozessen werden Toleranzen, Curie-Temperatur und magnetische Festigkeit gegeneinander abgewogen.