los imanes de samario-cobalto de tipo 1:5 y tipo 2:17 se conocen como la primera y segunda generación de imanes permanentes de tierras raras. Los imanes de neodimio dominaron el mercado desde sus inicios, por lo tanto, los imanes de samario-cobalto están seriamente marginados como resultado de sus propiedades magnéticas relativamente inferiores, tecnologías de procesamiento complejas, y los costos. Pero, en realidad, los imanes de samario-cobalto siguen desempeñando un papel insustituible en aplicaciones de alta temperatura que no son posibles para los imanes de neodimio. La investigación de imanes de samario-cobalto de alto rendimiento nunca ha cesado, por lo cual, el complejo tratamiento de calentamiento en varias etapas y el control de la microestructura mejoraron efectivamente el rendimiento magnético a un nivel extremo. Para cumplir con la nueva aplicación en el área aeroespacial, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos exigió mejorar la temperatura de operación máx. de los imanes de samario-cobalto a los 500 grados centígrados a partir de los 300 grados centígrados en 1997. Mientras tanto, algunas aplicaciones de alta gama como el tubo de onda viajera y el dispositivo interno también requirieron un coeficiente de temperatura reversible de los imanes de samario-cobalto, que debían tener un valor absoluto lo suficientemente pequeño. Por lo tanto, los imanes basados en Sm2Co7 de estructura de tipo TbCu7 surgieron y cobraron gran interés.
Los valores (BH) máx. de los imanes de SmCo5 regulares están entre 14 y 24 MGOe. El SmCo5 está hecho solo de samario y cobalto y cuenta con una resistencia a la corrosión y maquinabilidad mejores. Los valores (BH) máx. de los imanes Sm2Co17 convencionales están entre 22 y 32 MGOe, que son mucho más altos que los de la serie SmCo5 anterior. Además de los dos elementos básicos, samario y cobalto, diferentes grados de Sm2Co17 varían en el contenido de hierro (Fe), cobre (Cu), circonio (Zr).
Categoría de las formas de los imanes de samario-cobalto
Anillos Magnéticos de SmCo
Bloques magnéticos de SmCo
Discos Magnéticos de SmCo
Segmentos de SmCo
Proceso de fabricación de los imanes de samario-cobalto
Los imanes de samario-cobalto se preparan fundiendo las materias primas al vacío o en una atmósfera de gas inerte en un horno de fusión por inducción y se procesan en la máquina de fundición a presión y se enfrían para formar bandas de aleación. Las aleaciones se trituran y pulverizan para formar un polvo fino con un tamaño de partícula promedio de 3 micras. El polvo se compacta posteriormente en un campo de alineación. La densificación y el ajuste de las propiedades magnéticas se logran mediante procesos de sinterización, solución y envejecimiento. Las piezas en bruto se mecanizan con las formas específicas y se magnetizan.
Proceso de fabricación de los imanes de samario-cobalto
Los grados de los imanes de samario-cobalto generalmente se especifican por composición de aleación + número + letra. Los imanes de samario-cobalto se pueden dividir en los basados en SmCo5 (RECo5) y los basados en Sm2Co17 (RE2Co17), dependiendo de la composición de la aleación. Este último número representa el producto de energía máx. del imán en la unidad CGS “Mega-Gauss Oersted” (MGOe). No hay una o dos letras etiquetadas al final que determinen la coercitividad intrínseca de los imanes de samario-cobalto sinterizado.
| Material | Grado | Remanencia
Br |
Coercitividad
Hcb |
Coercitividad intrínseca
Hcj |
Producto de energía máx.
(BH)max |
Temperatura de Curie
Tc |
Temperatura de operación máx.
Tw |
Coeficiente de temperatura de Br | Coeficiente de temperatura de 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 | |||
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Propiedades físicas de los imanes de samario-cobalto
La estabilidad de trabajo de los imanes de samario-cobalto está fuertemente ligada a sus propiedades físicas, exceptuando las propiedades magnéticas y la resistencia a la corrosión. Los imanes de samario-cobalto no son adecuados para formar parte de una estructura debido a su fragilidad inherente. Además, los imanes de SmCo5 cuentan con una mejor capacidad de procesamiento en comparación con los imanes de Sm2Co17.
| Propiedad | Unidad | SmCo5 | Sm2Co17 |
| Densidad / ρ | g/cm3 | 8.1-8.5 | 8.3-8.5 |
| Dureza Vickers | HV | 450-500 | 500-600 |
| Resistencia a la compresión | MPa | 420-680 | 700-830 |
| Resistividad eléctrica | Ω·cm | (5-6)x10-5 | (8-9)x10-5 |
| Coeficiente de expansión térmica | 10-6/K | C⊥: 13
C∥: 6 |
C⊥: 11
C∥: 8 |
Tendencia de precio de la materia prima de los imanes de samario-cobalto
Los imanes de samario-cobalto se componen principalmente de samario (Sm) y cobalto (Co). Los imanes de tipo SmCo5 y Sm2Co17 suelen contener 23-28 % p/p y 33-37 % p/p de samario, respectivamente. La tendencia de precio del samario se ha mantenido extraordinariamente estable en los últimos años y ejerce un impacto muy limitado en el precio de los imanes de samario-cobalto. El contenido de cobalto en los imanes de tipo SmCo5 y Sm2Co17 alcanzó el 63-67 % p/p y el 48-52 % p/p, respectivamente. A diferencia de los imanes de ÁlNiCo, los imanes de samario-cobalto adoptan cobalto primario como materia prima. Por lo tanto, las fluctuaciones de precio del cobalto ejercen la influencia más visible en la tendencia de precio de los imanes de samario-cobalto.