Magneti Samario-Cobalto (SmCo)

Magneti in SmCo / Calamite permanenti in Samario Cobalto

I magneti in Samario-Cobalto sinterizzati (anche noti come SmCo) risalgono ai primi anni Settanta e sono stati il primo esempio di magnete in terre rare.

Composti da una lega di Samario e Cobalto, essi sono generalmente meno potenti dei magneti in Neodimio, ma presentano due vantaggi non trascurabili:

• un ottimo comportamento termico.
• un’elevata resistenza alla corrosione.
• Queste due caratteristiche permettono un minor degrado delle proprietà magnetiche all’aumento della temperatura rispetto al Neodimio, unitamente alla possibilità di impiego senza la necessità di rivestimenti o trattamenti superficiali.

Sono adatti ad applicazioni che richiedono un’elevata stabilità termica e una necessaria resistenza alla corrosione.

Raggiungono le loro massime performance se utilizzati su:

• Motori brushless nelle condizione ambientali più critiche
• Generatori a resa costante, indipendentemente dalla temperatura di esercizio

I magneti in samario cobalto sono costituiti da un compound di terre rare sinterizzate. Sono disponibili in varie forme geometriche e varie dimensioni. I magneti in samario cobalto hanno un’ottima resistenza alla corrosione. Generalmente sono forniti senza trattamento superficiale.

I magneti in neodimio e samario rappresentano l'ultima generazione in materia di materiali magnetici. Essi vantano proprietà di gran lunga superiori ai magneti tradizionali e sono attualmente i più potenti sul mercato.

La loro elevata coercitività e rimanenza magnetica consentono la realizzazione di nuovi design ed aumentano il loro ambito di applicazione negli spazi ridotti o in situazioni in cui sia necessario un potente campo magnetico.
L'impiego di tali magneti dipende dalla temperatura: disponiamo di una vasta gamma che va dagli 80ºC ai 200ºC per quanto riguarda il neodimio e dai 200ºC ai 350ºC per quanto riguarda il samario. Al fine di evitare la corrosione nei magneti di neodimio, essi vengono rivestiti in funzione delle esigenze, mentre i magneti di samario non presentano alcun problema di ossidazione. I magneti di neodimio e samario-cobalto possono essere utilizzati a temperature al di sotto dello zero.

Magneti permanenti

I materiali con proprietà ferromagnetiche sono la base principale per la produzione di magneti permanenti. Si tratta di sostanze che a causa della meccanica quantistica possiedono elettroni spaiati con spin parallelo nei loro atomi e possono quindi formare un proprio campo magnetico. Grazie all'azione di un campo magnetico esterno i distretti con lo stesso spin di elettroni si vanno ad allineare e creano un campo magnetico permanente. Tali materiali includono il ferro, il cobalto, il nichel, e alcuni lantanoidi come samario cobalto, alnico, neodimio o ferrite.

Le proprietà delle leghe del samario e cobalto

Vi sono due tipi di leghe che possono raggiungere un altissima densità di energia magnetica di 130-200 kJ/m3 per la lega SmCo5 e di 160-260 kJ/m3 per Sm2Co17. Il prodotto energito è quindi molto elevato. Inoltre, il loro campo è estremamente stabile e resistente alle influenze esterne. Le leghe di cobalto-samario sono difficili da smagnetizzare. La temperatura di Curie è di 450 gradi Celsius. Sopra questa temperatura, la magnetizzazione scompare. Il magnete può essere facilmente utilizzato ad una temperatura di circa 350 gradi senza perdite di campo magnetico. Il coefficiente di temperatura della densità di flusso residua è molto bassa ed è compresa tra 0.03 0.04% per grado centigrado. Ciò significa che il campo magnetico, con un aumento di temperatura, diminuisce solo leggermente. Inoltre, la forza coercitiva è estremamente elevata e supera alcuni altri magneti permanenti. Leghe di samario-cobalto hanno il vantaggio di essere altamente resistenti alla corrosione. Tuttavia, vengono attaccati da acidi inorganici e alcalini.

Produzione dei magneti samario cobalto

Il samario e il cobalto vengono fusi in atmosfera di gas inerte di argon e versato in forma di lingotti, perché reagirebbero all’ossigeno presente nell’aria. Varie aggiunte di altri materiali vanno a migliorare le proprietà termiche. Durante la solidificazione del fuso vengono a formarsi delle strutture cristalline che impediscono la stabilizzazione del campo magnetico. La lega ottenuta è facilmente smagnetizzabile e non è adatta come materiale magnetico. Pertanto, è necessaria ulteriore lavorazione. I lingotti ottenuti vengono polverizzati sotto un gas inerte e sottoposti a temperature di 1150-1250°C per il processo di sinterizzazione. Le singole particelle di polvere vengono così “cotte” insieme. Durante questo processo deve essere effettuata in parallelo la vera e propria magnetizzazione. Dopo questo processo non è più possibile lavorare i magneti. Il materiale potrebbe scheggiarsi e eventualmente infiammarsi.

L'uso di magneti permanenti

I magneti permanenti, compresi quelli in samario e cobalto, hanno molti usi nella vita quotidiana, per esempio: nei sistemi di chiusura, sui frigoriferi, per il fissaggio di oggetti e molto altro ancora. Tuttavia, una particolare importanza ce l’hanno nella conversione e nella produzione di energia.
Nei generatori ad esempio il rotore è composto da tanti magneti che generano elettricità. Inoltre i magneti permanenti possono essere utilizzati anche in motori elettrici per la conversione di energia elettrica in energia meccanica.

I principali campi di applicazione di SmCo

Le calamite in samario-cobalto sono utilizzati in applicazioni per le quali sono necessari campi magnetici molto forti in condizioni estreme (temperature da -40 a 350 gradi di temperatura) gamma.
Le aree di applicazione principali includono:

• Generatori
• Motori
• Sensori
• Diversi indicatori

Samario-Cobalto - Magneti in Samario-Cobalto (SmCo) sinterizzato

Caratteristiche principali

• magneti composti da leghe di terre rare (Samario, Cobalto, Ferro e tracce di altri metalli)
• resistenza alla corrosione, all’ossidazione e alla smagnetizzazione
• elevata resistenza alle alte temperature (fino a 350°C)
• lavorabili solo con utensili diamantati
• forme possibili: cilindri, blocchi, segmenti

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