Cosa sono i magneti al cobalto di samario?

I magneti al cobalto di samario sono un tipo di magnete in terre rare. Il contenuto di lega varia da circa il 25% al ​​36% di samario in peso. Questi magneti permanenti e potenti sono particolarmente utili per applicazioni ad alta temperatura.

Il termine terra rara non si riferisce alla scarsità di minerali nella crosta terrestre, ma alla concentrazione relativamente bassa degli atomi di interesse nei depositi di minerali delle terre rare. Poiché sono meno concentrati, l'estrazione di questi composti tende ad essere più costosa. Alcuni minerali delle terre rare presentano un magnetismo permanente, come ferro e composti di ferro. I magneti prodotti con minerali delle terre rare sono superiori ai magneti a base di ferro in quanto la loro forza magnetica è più forte. Parti più piccole possono essere realizzate con lo stesso campo magnetico da minerali di terre rare.

Il magnetismo è dovuto a una leggera distribuzione della carica netta che non è zero. A livello atomico e subatomico, lo stato energetico più basso e più stabile degli elettroni e delle altre particelle cariche si trova negli orbitali o in altri movimenti che non sono geometricamente simmetrici. Questa caratteristica decentrata è sufficiente per essere attratta dal polo magnetico terrestre. Nel caso del lodestone, un minerale magnetico presente in natura, il magnetismo è stato introdotto quando la roccia si è raffreddata dallo stato lavico fuso, dando agli atomi il tempo di allinearsi con il campo magnetico terrestre prima di essere congelata in roccia solida.

I materiali magnetici hanno un limite di temperatura superiore, la temperatura di Curie, al di sopra della quale il materiale non è più vincolato a livello atomico o molecolare. I magneti al cobalto di samario sono secondi solo ai magneti al neodimio, ma possono essere utilizzati in operazioni a temperature più elevate. Le temperature di Curie dei magneti al cobalto del samario sono comprese tra 600 ° C e 710 ° C (da 1.100 ° F a 1.300 ° F), con un intervallo di lavoro favorevole tra 250 ° C e 550 ° C tra 500 ° F e 1.000 ° F.

La forza dei magneti viene in genere misurata nei prodotti energetici con unità di megagauss-oersted o MGOe. Il limite teorico è di 34MGOe. I magneti al cobalto del samario vanno da 16 a 32 MGOe. Sebbene abbiano una forza magnetica molto elevata, sono estremamente fragili e inclini a rotture e scheggiature. Anche la movimentazione è difficile, quindi la finitura della macchina con utensili da taglio diamantati è un'operazione altamente qualificata.

Le leghe utilizzate nei magneti al cobalto samario sono di due tipi. Il primo è noto come Serie 1: 5, con un rapporto tra un atomo di samario e cinque atomi di cobalto. La loro forza magnetica varia da 16 a 25 MGOe. La serie 2:17 indica uno spettro di composti con rapporti tra circa due samari e 17 atomi di cobalto. Alcuni atomi di cobalto possono essere sostituiti con altri atomi di metalli di transizione come ferro e rame. La resistenza magnetica di queste leghe varia da 20 a 32 MGOe.

I magneti di cobalto samario sono prodotti da una varietà di fasi di sinterizzazione e pressatura. La sinterizzazione fonde insieme piccole particelle di materiali cobalto samario. Le operazioni di pressatura possono comportare la pressatura dello stampo, con la pressione applicata da una direzione o dalla pressatura isotatica negli stampi di gomma, dove la pressione viene applicata in tutte le direzioni. I compromessi tra tolleranze, temperatura di Curie e forza magnetica vengono effettuati nei processi di produzione.