Samarium-Kobalt-Permanentmagnete bestehen hauptsächlich aus den Elementen Samarium (Sm), Kobalt (Co), Kupfer (Cu), Eisen (Fe), Zirkonium (Zr) und anderen. Sie werden strukturell in den Typ 1:5 und den Typ 2:17 unterteilt und gehören zur ersten und zweiten Generation der Seltenerd-Permanentmagnete. Samarium-Kobalt-Permanentmagnete zeichnen sich durch hervorragende magnetische Eigenschaften (hohe Remanenz, hohe Koerzitivfeldstärke und hohes magnetisches Energieprodukt), einen extrem niedrigen Temperaturkoeffizienten, eine hohe Betriebstemperatur und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aus. Sie zählen derzeit zu den temperaturbeständigsten Permanentmagneten und werden häufig in Mikrowellengeräten, Elektronenstrahlgeräten, Hochleistungs-/Hochgeschwindigkeitsmotoren, Sensoren, magnetischen Bauteilen und anderen Industriezweigen eingesetzt.
Herstellungsprozess von gesintertem Samarium-Kobalt: 1. Schmelzen, 2. Pulverherstellung, 3. Pressen, 4. Sintern, 5. Bearbeitung, 6. Magnetisieren und Verpacken
2 bis 17 SmCo
2:17 SmCo-Magnete werden auch als Sm2Co17 bezeichnet. Das maximale magnetische Energieprodukt jeder Sorte liegt zwischen 20 und 35 MGOe, und die maximale Betriebstemperatur beträgt 500 °C. 2:17 SmCo-Magnete haben einen niedrigeren Temperaturkoeffizienten und eine bessere Korrosionsbeständigkeit. Bei hohen Temperaturen übertreffen ihre magnetischen Eigenschaften die von NdFeB-Magneten, weshalb sie häufig in der Luft- und Raumfahrt, im Militär, in Hochtemperaturmotoren, Automobilsensoren, verschiedenen Magnetgetrieben, Magnetpumpen und Mikrowellengeräten eingesetzt werden. 2:17 SmCo-Magnete sind extrem spröde und lassen sich nur schwer zu komplexen Formen oder besonders dünnen Blechen und dünnwandigen Ringen verarbeiten. Zudem gehen während des Produktionsprozesses leicht kleine Ecken verloren. Solange die magnetischen Eigenschaften oder Funktionen dadurch nicht beeinträchtigt werden, gelten sie grundsätzlich als qualifizierte Produkte.
Hinsichtlich der Leistungsmerkmale können SmCo-Permanentmagnete in drei Typen unterteilt werden: Hochleistungsserien, hochstabile Serien (niedriger Temperaturkoeffizient) und hochtemperaturbeständige Serien.
1 bis 5 SmCo
1:5 SmCo-Magnete werden auch als SmCo 5 und SmCo5 bezeichnet. Das maximale Energieprodukt jeder Sorte liegt zwischen 16 und 25 MGOe, und die maximale Betriebstemperatur beträgt 250 °C. Das maximale Energieprodukt ist niedriger als bei 2:17 SmCo, aber die mechanischen Eigenschaften und die Duktilität sind etwas besser als bei 2:17. Es eignet sich für die Verarbeitung zu Formen, die mit 2:17 SmCo nicht einfach zu verarbeiten sind, wie z. B. dünne Scheiben, Quadrate, Ringe und verschiedene komplexe Formen mit besonders dünnen Dicken oder Wänden.
Das magnetisierende Magnetfeld von 1:5 SmCo-Magneten ist kleiner als das von 2:17 SmCo. Normalerweise kann ein Magnetfeld von 40.000 Gauß bis zur Sättigung magnetisiert werden, während das magnetisierende Magnetfeld von 2:17 SmCo-Magneten mit hoher Koerzitivkraft 60.000 Gauß oder mehr erfordert. Der Seltenerdanteil in der Formel von 1:5 SmCo-Magneten beträgt nahezu 40%, daher ist der Preis höher als bei 2:17 SmCo-Magneten.
Unterschiede zwischen SmCo-Magnet und NdFeB-Magnet
1. Unterschiedliche Zusammensetzung
NdFeB-Permanentmagnete enthalten etwa 29% bis 32,5% Seltenerdmetall Neodym, 64% bis 69% Metall Eisen, 1,1% bis 1,2% nichtmetallisches Element Bor und eine kleine Menge Dysprosium, Terbium, Niob, Kupfer und andere Elemente.
Bei SmCo-Magneten, beispielsweise beim Typ 2:17, beträgt der Anteil des Seltenerdmetalls Samarium 23%–28%, des Seltenerdmetalls Kobalt 48%–52%, des Metallelements Eisen 14%–17% und es sind auch geringe Mengen Kupfer, Zirkonium und andere Elemente enthalten.
2. Unterschiedliche Leistung und Preis
Aus der vorherigen Leistungstabelle geht hervor, dass die magnetischen Gesamteigenschaften von SmCo-Permanentmagneten schlechter sind als die von NdFeB-Permanentmagneten. Das Verhältnis der Metallelemente zwischen beiden zeigt, dass der Eisengehalt in NdFeB am höchsten ist, während der Samarium- und Kobaltgehalt in SmCo-Magneten etwa 70 % beträgt. Daher ist der Preis von SmCo im Vergleich zu zwei SmCo- und NdFeB-Magneten mit gleichem magnetischen Energieprodukt und Volumen oft etwas höher.
3. Unterschiedliche Hochtemperaturbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit
Die Arbeitstemperatur von NdFeB-Permanentmagneten liegt zwischen 80 °C und 220 °C, während die Arbeitstemperatur von SmCo-Permanentmagneten 250 °C bis 350 °C erreichen kann.
NdFeB-Magnete haben einen hohen Eisengehalt und oxidieren und korrodieren daher leicht. Die Oberflächenbehandlung ist ein wesentlicher Prozess. Die Lebensdauer des Magneten hängt maßgeblich von der Wirkung der Beschichtung ab. SmCo-Magnete hingegen haben einen niedrigen Eisengehalt, da Eisen im Grunde ein Metallelement ist, das nicht leicht oxidiert und korrodiert. Eine Oberflächenbehandlung ist in der Regel nicht erforderlich, es sei denn, die Arbeitsumgebung ist relativ rau oder eine Galvanisierung dient der optischen Verschönerung.