¿Qué son los imanes de samario cobalto?
Los imanes de samario cobalto son un tipo de imán de tierras raras. El contenido de aleación varía de aproximadamente 25% a 36% de samario en peso. Estos imanes permanentes y fuertes son especialmente útiles para aplicaciones de alta temperatura.
El término tierra rara no se refiere a la escasez de minerales en la corteza terrestre, sino a la concentración relativamente baja de los átomos de interés en depósitos minerales de tierras raras. Debido a que están menos concentrados, la extracción de estos compuestos tiende a ser más costosa. Ciertos minerales de tierras raras exhiben magnetismo permanente, como el hierro y sus compuestos. Los imanes fabricados a partir de minerales de tierras raras son superiores a los imanes a base de hierro en que su fuerza magnética es más fuerte. Se pueden hacer piezas más pequeñas con el mismo campo magnético de minerales de tierras raras.
El magnetismo se debe a una ligera distribución de carga neta que no es cero. En los niveles atómico y subatómico, el estado de energía más bajo y más estable de los electrones y otras partículas cargadas se encuentra en orbitales u otros movimientos que no son geométricamente simétricos. Esta característica descentrada es suficiente para ser atraída por el polo magnético de la Tierra. En el caso de la piedra imán, un mineral magnético natural, el magnetismo se introdujo cuando la roca se enfrió desde el estado de lava fundida, dando a los átomos tiempo para alinearse con el campo magnético de la Tierra antes de congelarse en roca sólida.
Los materiales magnéticos tienen un límite de temperatura superior, la temperatura de Curie, por encima de la cual el material ya no está limitado a nivel atómico o molecular. Los imanes de samario y cobalto son los segundos en resistencia solo a los imanes de neodimio, pero pueden usarse en operaciones a temperaturas más altas. Las temperaturas de Curie de los imanes de samario y cobalto están entre 1.100 ° F y 1.300 ° F (600 ° C a 710 ° C), con un rango de trabajo favorable entre 500 ° F y 1.000 ° F (250 ° C a 550 ° C).
La fuerza de los imanes generalmente se mide en productos energéticos con unidades de megagauss-oersteds, o MGOe. El límite teórico es 34MGOe. Los imanes de samario cobalto varían de 16 a 32 MGOe. Aunque tienen una fuerza magnética muy alta, son extremadamente frágiles y propensos a romperse y astillarse. Incluso el manejo es difícil, por lo que el acabado de la máquina con herramientas de corte de diamante es una operación altamente calificada.
Las aleaciones utilizadas en los imanes de samario cobalto son de dos tipos. El primero se conoce como Serie 1: 5, con una relación de un átomo de samario a cinco átomos de cobalto. Su fuerza magnética varía de 16 a 25 MGOe. La serie 2:17 designa un espectro de compuestos con relaciones de aproximadamente dos samario a 17 átomos de cobalto. Algunos átomos de cobalto pueden reemplazarse con otros átomos de metales de transición como el hierro y el cobre. La resistencia magnética de estas aleaciones varía de 20 a 32 MGOe.
Los imanes de samario cobalto se fabrican mediante una variedad de pasos de sinterización y prensado. La sinterización fusiona pequeñas partículas de los materiales de samario y cobalto. Las operaciones de prensado pueden implicar prensado de troquel, con presión aplicada desde una dirección o prensado isotático en moldes de goma, donde la presión se aplica en todas las direcciones. Las compensaciones entre tolerancias, temperatura de Curie y resistencia magnética se realizan en los procesos de fabricación.