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Samarium Cobalt abgekürzt SmCo ist eine Legierung des Seltenerdmetalls Samarium Sm mit dem Metall Cobalt Co Für die Verw

Samarium-Cobalt

Samarium-Cobalt (abgekürzt SmCo) ist eine Legierung des Seltenerdmetalls Samarium (Sm) mit dem Metall Cobalt (Co). Für die Verwendung als Permanentmagnet sind zwei Kristallstrukturen geeignet: SmCo5, ohne zusätzliche Legierungselemente, und Sm2Co17 mit Eisen, Kupfer und Zirkon als zusätzliche Legierungselemente.

SmCo5 wurde als Seltenerdmagnetlegierung im Jahr 1966 und Sm2Co17 im Jahr 1972 von Karl J. Strnat am U.S. Air Force Materials Laboratory auf der Wright-Patterson Air Force Base entwickelt. Sm2Co17 weist gegenüber SmCo5 verbesserte magnetische Eigenschaften auf, lässt sich aber schwerer herstellen. Samarium-Cobalt war in den 1970er Jahren bis zur Entdeckung des Neodym-Eisen-Bor der Werkstoff mit der höchsten magnetischen Energiedichte.

Allgemeines Bearbeiten

Die Legierung SmCo5 hat eine maximale magnetische Energiedichte von bis zu (BH)max = 200 kJ/m3, die Legierung Sm2Co17 bis zu 260 kJ/m3. Durch Ersetzen des Sm mit anderen Seltenen Erden, wie etwa Pr oder Gd, kann die Remanenz, und damit das Energieprodukt, verändert werden. Die Curie-Temperatur der SmCo-Magneten liegt zwischen 700 und 850 °C. SmCo5-Magnete können bis etwa 250 °C eingesetzt werden. Spezielle Sm2Co17-Legierungen bis zu 550 °C. Der spezifische elektrische Widerstand beträgt zwischen 50 und 100 · 10−6 Ω·cm.

Üblicherweise werden SmCo-Magnete pulvermetallurgisch hergestellt. Dabei werden die Legierungselemente zunächst in einem Vakuuminduktionsofen geschmolzen, schnell abgekühlt und dann bis zu einer Partikelgröße von unter 10 µm gemahlen, bei der nur noch einkristallines Pulver vorhanden ist. Das Metallpulver wird dann in einem Magnetfeld ausgerichtet und, je nach Prozess, gleichzeitig oder danach zu einem Grünling verpresst. Dieser wird dann in Vakuum oder unter Schutzgas dichtgesintert. Durch eine Wärmebehandlung erhalten die Magnete ihre Koerzitivfeldstärke.

Neben diesen Sintermagneten gibt es auch eine kunststoffgebundene Variante. Im Vergleich zu NdFeB ist ihre Bedeutung aber viel geringer.

SmCo-Magnete sind sehr spröde und werden deshalb in der Regel nur mit Diamant besetzten Schleifscheiben oder durch Drahterodieren bearbeitet. Wenn immer möglich werden die Magnete erst nach dem Bearbeiten aufmagnetisiert.

Ab etwa 150 bis 180 °C weist SmCo ein höheres Energieprodukt auf als Neodym-Eisen-Bor, weshalb es vor allem bei höheren Anwendungstemperaturen eingesetzt wird. Aber auch die bessere Korrosionsbeständigkeit, der tiefere reversible Temperaturkoeffizient oder die bessere Beständigkeit gegen ionisierende Strahlung können die Verwendung von SmCo sinnvoll machen. Durch Zulegieren des sich antiferromagnetisch verhaltenden Gadoliniums kann der reversible Temperaturkoeffizient der Remanenz auf Null reduziert oder gar zu positiven Werten umgekehrt werden.

Aufgrund der höheren Herstellkosten von SmCo ist die wirtschaftliche Bedeutung geringer als bei NdFeB. Anwendungen des Werkstoffes liegen unter anderem bei rotierenden elektrischen Maschinen mit Permanenterregung, Sensoren im Automobilbau oder bei Chemiepumpen.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. (Nicht mehr online verfügbar.) Archiviert vom Original am 27. September 2016; abgerufen am 29. Mai 2013.  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.rareearth.org
  2. Samarium-Kobalt-Magnete. In: www.arnoldmagnetics.de. Arnold Magnetic Technologies, abgerufen am 21. März 2023.
  3. Electron Energy Corporation: (Nicht mehr online verfügbar.) Archiviert vom Original am 21. September 2014; abgerufen am 21. September 2014.  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.electronenergy.com
  4. Vacuumschmelze: Dauermagnete aus Samarium-Kobalt-Legierungen. Abgerufen am 21. September 2014.
  5. MS Schramberg: (Nicht mehr online verfügbar.) Archiviert vom Original am 3. Juni 2013; abgerufen am 21. September 2014.  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.magnete.de
  6. Standard Specifications for Permanent Magnet Materials (PDF; 1,4 MB), MMPA Standard Nr. 0100-00, 2000.

Literatur Bearbeiten

  • Peter Campbell: Permanent Magnet Materials and their Application. Cambridge University Press, 1996, ISBN 978-0-521-56688-9.
  • Juha Pyrhonen, Tapani Jokinen, Valeria Hrabovcova: Design of Rotating Electrical Machines. Wiley, 2009, ISBN 978-0-470-69516-6.
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Veröffentlichungsdatum:
Samarium Cobalt abgekurzt SmCo ist eine Legierung des Seltenerdmetalls Samarium Sm mit dem Metall Cobalt Co Fur die Verwendung als Permanentmagnet sind zwei Kristallstrukturen geeignet SmCo5 ohne zusatzliche Legierungselemente und Sm2Co17 mit Eisen Kupfer und Zirkon als zusatzliche Legierungselemente SmCo5 wurde als Seltenerdmagnetlegierung im Jahr 1966 und Sm2Co17 im Jahr 1972 von Karl J Strnat am U S Air Force Materials Laboratory auf der Wright Patterson Air Force Base entwickelt 1 Sm2Co17 weist gegenuber SmCo5 verbesserte magnetische Eigenschaften auf lasst sich aber schwerer herstellen Samarium Cobalt war in den 1970er Jahren bis zur Entdeckung des Neodym Eisen Bor der Werkstoff mit der hochsten magnetischen Energiedichte Allgemeines BearbeitenDie Legierung SmCo5 hat eine maximale magnetische Energiedichte von bis zu BH max 200 kJ m3 die Legierung Sm2Co17 bis zu 260 kJ m3 2 3 4 5 Durch Ersetzen des Sm mit anderen Seltenen Erden wie etwa Pr oder Gd kann die Remanenz und damit das Energieprodukt verandert werden Die Curie Temperatur der SmCo Magneten liegt zwischen 700 und 850 C SmCo5 Magnete konnen bis etwa 250 C eingesetzt werden Spezielle Sm2Co17 Legierungen bis zu 550 C Der spezifische elektrische Widerstand betragt zwischen 50 und 100 10 6 W cm 6 Ublicherweise werden SmCo Magnete pulvermetallurgisch hergestellt Dabei werden die Legierungselemente zunachst in einem Vakuuminduktionsofen geschmolzen schnell abgekuhlt und dann bis zu einer Partikelgrosse von unter 10 µm gemahlen bei der nur noch einkristallines Pulver vorhanden ist Das Metallpulver wird dann in einem Magnetfeld ausgerichtet und je nach Prozess gleichzeitig oder danach zu einem Grunling verpresst Dieser wird dann in Vakuum oder unter Schutzgas dichtgesintert Durch eine Warmebehandlung erhalten die Magnete ihre Koerzitivfeldstarke Neben diesen Sintermagneten gibt es auch eine kunststoffgebundene Variante Im Vergleich zu NdFeB ist ihre Bedeutung aber viel geringer SmCo Magnete sind sehr sprode und werden deshalb in der Regel nur mit Diamant besetzten Schleifscheiben oder durch Drahterodieren bearbeitet Wenn immer moglich werden die Magnete erst nach dem Bearbeiten aufmagnetisiert Ab etwa 150 bis 180 C weist SmCo ein hoheres Energieprodukt auf als Neodym Eisen Bor weshalb es vor allem bei hoheren Anwendungstemperaturen eingesetzt wird Aber auch die bessere Korrosionsbestandigkeit der tiefere reversible Temperaturkoeffizient oder die bessere Bestandigkeit gegen ionisierende Strahlung konnen die Verwendung von SmCo sinnvoll machen Durch Zulegieren des sich antiferromagnetisch verhaltenden Gadoliniums kann der reversible Temperaturkoeffizient der Remanenz auf Null reduziert oder gar zu positiven Werten umgekehrt werden Aufgrund der hoheren Herstellkosten von SmCo ist die wirtschaftliche Bedeutung geringer als bei NdFeB Anwendungen des Werkstoffes liegen unter anderem bei rotierenden elektrischen Maschinen mit Permanenterregung Sensoren im Automobilbau oder bei Chemiepumpen Einzelnachweise Bearbeiten History of Rare Earth Magnets Nicht mehr online verfugbar Archiviert vom Original am 27 September 2016 abgerufen am 29 Mai 2013 nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot www rareearth org Samarium Kobalt Magnete In www arnoldmagnetics de Arnold Magnetic Technologies abgerufen am 21 Marz 2023 Electron Energy Corporation Samarium Cobalt Magnets Nicht mehr online verfugbar Archiviert vom Original am 21 September 2014 abgerufen am 21 September 2014 nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot www electronenergy com Vacuumschmelze Dauermagnete aus Samarium Kobalt Legierungen Abgerufen am 21 September 2014 MS Schramberg Magnetische Kenndaten Nicht mehr online verfugbar Archiviert vom Original am 3 Juni 2013 abgerufen am 21 September 2014 nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot www magnete de Standard Specifications for Permanent Magnet Materials PDF 1 4 MB MMPA Standard Nr 0100 00 2000 Literatur BearbeitenPeter Campbell Permanent Magnet Materials and their Application Cambridge University Press 1996 ISBN 978 0 521 56688 9 Juha Pyrhonen Tapani Jokinen Valeria Hrabovcova Design of Rotating Electrical Machines Wiley 2009 ISBN 978 0 470 69516 6 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Samarium Cobalt amp oldid 232039581