Wat zijn Samarium-kobaltmagneten?
Samarium-kobaltmagneten zijn een soort zeldzame-aardemagneet. Het legeringsgehalte varieert van ongeveer 25 tot 36 gew.% Samarium. Deze permanente, sterke magneten zijn vooral nuttig voor toepassingen bij hoge temperaturen.
De term zeldzame aarde verwijst niet naar de schaarste aan mineralen in de aardkorst, maar naar de relatief lage concentratie van de atomen die van belang zijn in minerale afzettingen van zeldzame aardmetalen. Omdat ze minder geconcentreerd zijn, is extractie van deze verbindingen meestal duurder. Bepaalde zeldzame aarde-mineralen vertonen permanent magnetisme, zoals ijzer en ijzerverbindingen. Magneten vervaardigd uit zeldzame aardmetalen zijn superieur aan op ijzer gebaseerde magneten in die zin dat hun magnetische kracht sterker is. Kleinere onderdelen kunnen worden gemaakt met hetzelfde magnetische veld van zeldzame aardmetalen.
Magnetisme is te wijten aan een lichte verdeling van de netto lading die niet nul is. Op atomaire en subatomaire niveaus bevindt de laagste, meest stabiele energietoestand van elektronen en andere geladen deeltjes zich in orbitalen of andere bewegingen die niet geometrisch symmetrisch zijn. Deze excentrische karakteristiek is voldoende om te worden aangetrokken door de magnetische pool van de aarde. In het geval van lodestone, een natuurlijk voorkomend magnetisch mineraal, werd magnetisme geïntroduceerd toen het gesteente afkoelde uit de gesmolten lavastatus, waardoor de atomen de tijd kregen om zich op één lijn te brengen met het magnetische veld van de aarde voordat het werd ingevroren in vast gesteente.
Magnetische materialen hebben een bovenste temperatuurlimiet, de Curietemperatuur, waarboven het materiaal niet langer beperkt is op atomair of moleculair niveau. Samarium-kobaltmagneten zijn tweede in sterkte alleen neodymiummagneten, maar kunnen worden gebruikt bij operaties bij hogere temperaturen. De Curie-temperaturen van kobaltmagneten van samarium liggen tussen 1.100 ° F tot 1.300 ° F (600 ° C tot 710 ° C), met een gunstig werkbereik tussen 500 ° F tot 1.000 ° F (250 ° C tot 550 ° C).
De sterkte van magneten wordt meestal gemeten in energieproducten met eenheden megagauss-oersteds of MGOe. De theoretische limiet is 34MGOe. Samarium-kobaltmagneten variëren van 16 tot 32 MGOe. Hoewel ze een zeer hoge magnetische kracht hebben, zijn ze extreem bros en gevoelig voor breken en afbrokkelen. Zelfs hanteren is moeilijk, dus machinaal afwerken met diamantsnijgereedschap is een zeer bekwame operatie.
Legeringen die worden gebruikt in kobaltmagneten van samarium zijn van twee soorten. De eerste staat bekend als Series 1: 5, met een verhouding van één samariumatoom tot vijf kobaltatomen. Hun magnetische sterkte varieert van 16 tot 25 MGOe. Serie 2:17 duidt een spectrum van verbindingen aan met verhoudingen van ongeveer twee samarium tot 17 kobaltatomen. Sommige kobaltatomen kunnen worden vervangen door andere overgangsmetaalatomen zoals ijzer en koper. De magnetische sterkte van deze legeringen varieert van 20 tot 32 MGOe.
Magneten van samarium-kobalt worden vervaardigd door verschillende sinter- en persstappen. Door sinteren worden kleine deeltjes van de samarium-kobaltmaterialen samengesmolten. De pershandelingen kunnen het persen met een matrijs omvatten, waarbij druk wordt uitgeoefend vanuit één richting of vanuit isotatisch persen in rubberen vormen, waarbij druk in alle richtingen wordt uitgeoefend. Afwegingen tussen toleranties, Curietemperatuur en magnetische sterkte worden gemaakt in productieprocessen.