समैरियम-कोबाल्ट चुंबक: Difference between revisions

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{{Short description|Strong permanent magnet made from an alloy of a rare-earth element and cobalt}}
{{Short description|Strong permanent magnet made from an alloy of a rare-earth element and cobalt}}
[[समैरियम]]-[[कोबाल्ट]] (एसएमसीओ) चुंबक, प्रकार का [[दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक]], दो मूल तत्वों से बना मजबूत [[स्थायी चुंबक]] है: समैरियम और कोबाल्ट।
'''[[समैरियम]]-[[कोबाल्ट]] (एसएमसीओ)''' चुंबक, एक प्रकार का [[दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक|विरल-मृदा चुंबक]], दो मूल अवयवो समैरियम और कोबाल्ट से बना सशक्त [[स्थायी चुंबक]] है।


इन्हें 1960 के दशक की शुरुआत में [[राइट-पैटरसन वायु सेना बेस]] में कार्ल स्ट्रनाट और [[डेटन विश्वविद्यालय]] में एल्डन रे द्वारा किए गए काम के आधार पर विकसित किया गया था। विशेष रूप से, स्ट्रनाट और रे ने एसएमसीओ का पहला फॉर्मूलेशन विकसित किया<sub>5</sub>.<ref>{{cite web|title=डेटन ने चुंबकीय सामग्री के इतिहास में योगदान दिया|url=https://www.udri.udayton.edu/News/1999/Pages/DaytonContributestotheHistoryofMagneticMaterials.aspx|date=1998|access-date=2017-01-10|archive-date=2013-05-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20130527161807/http://www.udri.udayton.edu/News/1999/Pages/DaytonContributestotheHistoryofMagneticMaterials.aspx|url-status=dead}}</ref><ref>Research and Development of Rare Earth Transition Metal Alloys as Permanent Magnet Materials, '''AD-750 746''' Alden E. Ray, et al, August 1972</ref>
इन्हें 1960 के दशक की प्रारंभ में [[राइट-पैटरसन वायु सेना बेस|राइट-पैटरसन एयर फ़ोर्स बेस]] में कार्ल स्ट्रनाट और डेटन विश्वविद्यालय में एल्डन रे द्वारा किए गए कार्य के आधार पर विकसित किया गया था। विशेष रूप से स्ट्रनैट और रे ने smCo<sub>5</sub> का पहला फॉर्मूलेशन विकसित किया।<ref>{{cite web|title=डेटन ने चुंबकीय सामग्री के इतिहास में योगदान दिया|url=https://www.udri.udayton.edu/News/1999/Pages/DaytonContributestotheHistoryofMagneticMaterials.aspx|date=1998|access-date=2017-01-10|archive-date=2013-05-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20130527161807/http://www.udri.udayton.edu/News/1999/Pages/DaytonContributestotheHistoryofMagneticMaterials.aspx|url-status=dead}}</ref><ref>Research and Development of Rare Earth Transition Metal Alloys as Permanent Magnet Materials, '''AD-750 746''' Alden E. Ray, et al, August 1972</ref>
समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट को आम तौर पर [[नेओद्यमिउम मगनेट]] की ताकत के समान स्थान दिया जाता है,<ref>{{cite web|url=https://www.toshiba.co.jp/about/press/2012_08/pr1601.htm|title=Toshiba : Press Release (16 Aug, 2012): Toshiba develops dysprosium-free samarium–cobalt magnet to replace heat-resistant neodymium magnet in essential applications|website=www.toshiba.co.jp}}</ref> लेकिन उच्च तापमान रेटिंग और उच्च जबरदस्ती है।
 
समैरियम-कोबाल्ट चुंबक को सामान्यतः [[नेओद्यमिउम मगनेट|नेओद्यमिउम चुंबक]] की शक्ति के समान स्थान दिया जाता है,<ref>{{cite web|url=https://www.toshiba.co.jp/about/press/2012_08/pr1601.htm|title=Toshiba : Press Release (16 Aug, 2012): Toshiba develops dysprosium-free samarium–cobalt magnet to replace heat-resistant neodymium magnet in essential applications|website=www.toshiba.co.jp}}</ref> किन्तु उच्च तापमान रेटिंग और उच्च प्रतिरोधी है।


== गुण ==
== गुण ==
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समैरियम-कोबाल्ट की कुछ विशेषताएं हैं:
समैरियम-कोबाल्ट की कुछ विशेषताएं हैं:


* समैरियम-कोबाल्ट चुंबक विचुंबकीकरण के प्रति बेहद प्रतिरोधी हैं।
* समैरियम-कोबाल्ट चुंबक विचुंबकीकरण के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी हैं।
 
*इन चुम्बकों में अच्छी तापमान स्थिरता होती है (अधिकतम उपयोग तापमान 250 °C (523 K) और 550 °C (823 K) के मध्य होता है, क्यूरी तापमान 700 °C (973 K) से 800 °C (1,070 K) तक होता है।
* इन चुम्बकों में अच्छी तापमान स्थिरता होती है [(अधिकतम उपयोग तापमान के बीच)। {{convert|250|C|K}} और {{convert|550|C|K}}]; [[क्यूरी तापमान]] से {{convert|700|C|K}} को {{convert|800|C|K}}.


* वे महंगे हैं और कीमत में उतार-चढ़ाव के अधीन हैं (कोबाल्ट बाजार मूल्य संवेदनशील है)।
* वह मूल्यवान हैं और मूल्य में दोलन के अधीन हैं (कोबाल्ट बाजार मूल्य संवेदनशील है)।


* समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट में संक्षारण और ऑक्सीकरण प्रतिरोध के लिए मजबूत प्रतिरोध होता है, आमतौर पर इसे लेपित करने की आवश्यकता नहीं होती है और उच्च तापमान और खराब कामकाजी परिस्थितियों में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जा सकता है।<ref name="test">[http://www.china-magnet.net/smco.html Corrosion and oxidation resistance of SmCo magnet], corrosion and oxidation resistance.</ref>
* समैरियम-कोबाल्ट चुंबक में संक्षारण और ऑक्सीकरण प्रतिरोध के लिए सशक्त प्रतिरोध होता है, सामान्यतः इसे लेपित करने की आवश्यकता नहीं होती है और उच्च तापमान और व्यर्थ कार्य परिस्थितियों में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जा सकता है।<ref name="test">[http://www.china-magnet.net/smco.html Corrosion and oxidation resistance of SmCo magnet], corrosion and oxidation resistance.</ref>
* वे भंगुर होते हैं, और टूटने और छिलने का खतरा होता है। समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट में [[अधिकतम ऊर्जा उत्पाद]] (बीएच) होते हैं<sub>max</sub>) जो कि 14 ओर्स्टेड#संग्रहीत ऊर्जा|मेगागॉस-ओरस्टेड्स (एमजी·ओई) से लेकर 33 एमजी·ओई तक है, जो लगभग है। 112 केजे/एम<sup>3</sup>से 264 kJ/m<sup>3</sup>; उनकी सैद्धांतिक सीमा 34 MG·Oe, लगभग 272 kJ/m है<sup>3</sup>.
*वह भंगुर होते हैं और टूटने और छिलने का खतरा होता है। समैरियम-कोबाल्ट चुंबक में अधिकतम ऊर्जा उत्पाद (BH<sub>max</sub>) होते हैं जो 14 मेगागॉस-ऑर्स्टेड (MG·Oe) से लेकर 33 MG·Oe तक होते हैं जो प्रायः है। 112 kJ/m<sup>3</sup> से 264 kJ/m<sup>3</sup> तक उनकी सैद्धांतिक सीमा 34 MG·Oe प्रायः 272 kJ/m<sup>3</sup> है।


[[सिंटरिंग]] समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट चुंबकीय [[असमदिग्वर्ती होने की दशा]] प्रदर्शित करते हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें केवल उनके चुंबकीय अभिविन्यास के अक्ष में ही चुंबकित किया जा सकता है। यह विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान सामग्री की क्रिस्टल संरचना को संरेखित करके किया जाता है।
[[सिंटरिंग]] समैरियम-कोबाल्ट चुंबक चुंबकीय [[असमदिग्वर्ती होने की दशा|एनिसोट्रॉपिक]] प्रदर्शित करते हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें केवल उनके चुंबकीय अभिविन्यास के अक्ष में ही चुंबकित किया जा सकता है। यह विनिर्माण प्रक्रिया के समय पदार्थ की क्रिस्टल संरचना को संरेखित करके किया जाता है।


{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
|+ Comparison of physical properties of sintered neodymium and Sm-Co magnets<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=_y3LSh1XTJYC&pg=PT232|page=232|title=Design of Rotating Electrical Machines|author1=Juha Pyrhönen |author2=Tapani Jokinen |author3=Valéria Hrabovcová |publisher=John Wiley and Sons|year=2009|isbn=978-0-470-69516-6}}</ref><ref name="custom magnets">[http://www.advancedmagnets.com/custom-magnets/ Typical physical and chemical properties of some magnetic materials], permanent magnets comparison and selection.</ref>
|+ सिंटर्ड नियोडिमियम और एसएम-सीओ चुंबक के भौतिक गुणों की तुलना<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=_y3LSh1XTJYC&pg=PT232|page=232|title=Design of Rotating Electrical Machines|author1=Juha Pyrhönen |author2=Tapani Jokinen |author3=Valéria Hrabovcová |publisher=John Wiley and Sons|year=2009|isbn=978-0-470-69516-6}}</ref><ref name="custom magnets">[http://www.advancedmagnets.com/custom-magnets/ Typical physical and chemical properties of some magnetic materials], permanent magnets comparison and selection.</ref>
!Property (unit) !! Neodymium !! Sm-Co
!प्रॉपर्टी (इकाई) !! नियोडिमियम !! Sm-Co
|-
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|[[Remanence]] (T) || 1–1.5 || 0.8–1.16
|अवशेष (टी) || 1–1.5 || 0.8–1.16
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|-
|[[Coercivity]] (MA/m) ||0.875–2.79 ||0.493–2.79
|प्रतिरोधी (एमए/एम) ||0.875–2.79 ||0.493–2.79
|-
|-
|[[Permeability (electromagnetism)|Relative permeability]] (–) ||1.05 ||1.05–1.1
|[[Permeability (electromagnetism)|सापेक्ष पारगम्यता]] (–) ||1.05 ||1.05–1.1
|-
|-
|Temperature coefficient of remanence (%/K) ||–0.09..–0.12 ||−0.03..–0.05
|अवशेष का तापमान गुणांक (%/K) ||–0.09..–0.12 ||−0.03..–0.05
|-
|-
|Temperature coefficient of coercivity (%/K) ||−0.40..–0.65 ||−0.15..–0.30
|प्रतिरोधी का तापमान गुणांक (%/K) ||−0.40..–0.65 ||−0.15..–0.30
|-
|-
|[[Curie temperature]] (°C)|| 310–370 || 700–850
|[[Curie temperature|क्यूरी तापमान]] (°C)|| 310–370 || 700–850
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|-
|Density (g/cm<sup>3</sup>) ||7.3–7.7 ||8.2–8.5
|घनत्व (g/cm<sup>3</sup>) ||7.3–7.7 ||8.2–8.5
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|-
|[[Coefficient of thermal expansion|CTE]], magnetizing direction (1/K) || (3–4)×10<sup>−6</sup>||(5–9)×10<sup>−6</sup>
|सीटीई, चुंबकीयकरण दिशा (1/K) || (3–4)×10<sup>−6</sup>||(5–9)×10<sup>−6</sup>
|-
|-
|[[Coefficient of thermal expansion|CTE]], normal to magnetizing direction (1/K) || (1–3)×10<sup>−6</sup>||(10–13)×10<sup>−6</sup>
|सीटीई, चुंबकीयकरण दिशा के लिए सामान्य (1/K) || (1–3)×10<sup>−6</sup>||(10–13)×10<sup>−6</sup>
|-
|-
|[[Flexural strength]] (N/mm<sup>2</sup>) ||200–400 ||150–180
|[[Flexural strength|लचीली शक्ति]] (N/mm<sup>2</sup>) ||200–400 ||150–180
|-
|-
|[[Compressive strength]] (N/mm<sup>2</sup>) ||1000–1100 ||800–1000
|[[Compressive strength|सम्पीडक क्षमता]] (N/mm<sup>2</sup>) ||1000–1100 ||800–1000
|-
|-
|[[Tensile strength]] (N/mm<sup>2</sup>) ||80–90 ||35–40
|[[Tensile strength|तन्य शक्ति]] (N/mm<sup>2</sup>) ||80–90 ||35–40
|-
|-
|[[Vickers hardness]] (HV) ||500–650 ||400–650
|[[Vickers hardness|विकर्स कठोरता]] (HV) ||500–650 ||400–650
|-
|-
|Electrical [[resistivity]] (Ω·cm) ||(110–170)×10<sup>−6</sup> || (50–90)×10<sup>−6</sup>
|विद्युत प्रतिरोधकता (Ω·cm) ||(110–170)×10<sup>−6</sup> || (50–90)×10<sup>−6</sup>
|}
|}




== शृंखला ==
== शृंखला ==
समैरियम-कोबाल्ट चुंबक दो श्रृंखलाओं में उपलब्ध हैं, अर्थात् smCo<sub>5</sub> चुंबक और sm<sub>2</sub>Co<sub>17</sub> चुंबक है।<ref>{{cite journal|title=नई कोबाल्ट-बेस स्थायी चुंबक सामग्री का एक परिवार|author1=K. Strnat|author2=G. Hoffer|author3=J. Olson|author4=W. Ostertag|author5=J. J. Becker|journal=Journal of Applied Physics|volume=38|issue=3|pages=1001–1002|year=1967|doi=10.1063/1.1709459|bibcode=1967JAP....38.1001S}}</ref><ref>{{cite journal|title=Magnetic properties of a new type of rare-earth cobalt magnets Sm2(Co, Cu, Fe, M)17|author1=T. Ojima|author2=S. Tomizawa|author3=T. Yoneyama|author4=T. Hori|journal=IEEE Transactions on Magnetics|volume=13|issue=5|pages=1317|year=1977|doi=10.1109/TMAG.1977.1059703|bibcode=1977ITM....13.1317O}}</ref>
=== शृंखला 1:5 ===


समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट दो श्रृंखलाओं में उपलब्ध हैं, अर्थात् स्मको<sub>5</sub> मैग्नेट और एस.एम<sub>2</sub>सह<sub>17</sub> मैग्नेट.<ref>{{cite journal|title=नई कोबाल्ट-बेस स्थायी चुंबक सामग्री का एक परिवार|author1=K. Strnat|author2=G. Hoffer|author3=J. Olson|author4=W. Ostertag|author5=J. J. Becker|journal=Journal of Applied Physics|volume=38|issue=3|pages=1001–1002|year=1967|doi=10.1063/1.1709459|bibcode=1967JAP....38.1001S}}</ref><ref>{{cite journal|title=Magnetic properties of a new type of rare-earth cobalt magnets Sm2(Co, Cu, Fe, M)17|author1=T. Ojima|author2=S. Tomizawa|author3=T. Yoneyama|author4=T. Hori|journal=IEEE Transactions on Magnetics|volume=13|issue=5|pages=1317|year=1977|doi=10.1109/TMAG.1977.1059703|bibcode=1977ITM....13.1317O}}</ref>
यह समैरियम-कोबाल्ट चुंबक मिश्र धातु (सामान्यतः smCo<sub>5</sub> के रूप में लिखा जाता है, या एसएमसीओ सीरीज 1:5) में कोबाल्ट के प्रति पांच परमाणुओं पर विरल-मृदा समैरियम का परमाणु होता है। भार के अनुसार, इस चुंबक मिश्र धातु में सामान्यतः शेष कोबाल्ट के साथ 36% समैरियम होगा। इन समैरियम-कोबाल्ट मिश्र धातुओं के ऊर्जा उत्पाद 16 MG·Oe से 25 MG·Oe तक होते हैं, अर्थात प्रायः 128-200 kJ/m<sup>3</sup> इन समैरियम-कोबाल्ट चुंबक में सामान्यतः तापमान गुणांक या प्रतिवर्ती तापमान गुणांक -0.05% डिग्री सेल्सियस होता है। संतृप्ति चुम्बकत्व को मध्यम चुम्बकत्व क्षेत्र के साथ प्राप्त किया जा सकता है। चुंबक की इस श्रृंखला को एसएमसीओ 2:17 श्रृंखला के चुंबकों की तुलना में विशिष्ट चुंबकीय क्षेत्र में कैलिब्रेट करना सरल है।


मध्यम रूप से सशक्त चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में, इस श्रृंखला के अचुंबकीय चुंबक अपने अभिविन्यास अक्ष को चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित करने का प्रयास करेंगे, इस प्रकार अल्प चुंबकीय हो जाएंगे। यह समस्या हो सकती है यदि पोस्टप्रोसेसिंग के लिए चुंबक को प्लेटेड या लेपित करना आवश्यक होता है। चुंबक द्वारा उठाया गया हल्का सा क्षेत्र प्लेटेड या कोटिंग प्रक्रिया के समय डेब्रिस को आकर्षित कर सकता है, जिससे कोटिंग विफल हो सकती है या यांत्रिक रूप से सहनशीलता से बाहर की स्थिति उत्पन्न हो सकती है।


=== शृंखला 1:5 ===
B<sub>r</sub> तापमान के साथ बहता है और यह चुंबक के प्रदर्शन की महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक है। कुछ अनुप्रयोगों, जैसे कि जड़त्वीय जाइरोस्कोप और ट्रैवलिंग वेव ट्यूब (टीडब्ल्यूटी) को व्यापक तापमान सीमा पर निरंतर क्षेत्र की आवश्यकता होती है। B<sub>r</sub> के प्रतिवर्ती तापमान गुणांक (आरटीसी) को इस प्रकार परिभाषित किया गया है


ये समैरियम-कोबाल्ट चुंबक मिश्र धातु (आमतौर पर एसएमसीओ के रूप में लिखा जाता है<sub>5</sub>, या एसएमसीओ सीरीज 1:5) में कोबाल्ट के प्रति पांच परमाणुओं पर दुर्लभ-पृथ्वी समैरियम का परमाणु होता है। वजन के अनुसार, इस चुंबक मिश्र धातु में आमतौर पर शेष कोबाल्ट के साथ 36% समैरियम होगा। इन समैरियम-कोबाल्ट मिश्र धातुओं के ऊर्जा उत्पाद 16 MG·Oe से 25 MG·Oe तक होते हैं, यानी लगभग। 128-200 केजे/एम<sup>3</sup>. इन समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट में आमतौर पर तापमान गुणांक #प्रतिवर्ती तापमान गुणांक -0.05%/डिग्री सेल्सियस होता है। संतृप्ति चुम्बकत्व को मध्यम चुम्बकत्व क्षेत्र के साथ प्राप्त किया जा सकता है। चुंबक की इस श्रृंखला को एसएमसीओ 2:17 श्रृंखला के चुंबकों की तुलना में विशिष्ट चुंबकीय क्षेत्र में कैलिब्रेट करना आसान है।
:(∆B<sub>r</sub>/B<sub>r</sub>) x (1/∆T) × 100%


मध्यम रूप से मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में, इस श्रृंखला के अचुंबकीय चुंबक अपने अभिविन्यास अक्ष को चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित करने का प्रयास करेंगे, इस प्रकार थोड़ा चुंबकीय हो जाएंगे। यह समस्या हो सकती है यदि पोस्टप्रोसेसिंग के लिए चुंबक को चढ़ाना या लेपित करना आवश्यक हो। चुंबक द्वारा उठाया गया हल्का सा क्षेत्र चढ़ाना या कोटिंग प्रक्रिया के दौरान मलबे को आकर्षित कर सकता है, जिससे कोटिंग विफल हो सकती है या यांत्रिक रूप से सहनशीलता से बाहर की स्थिति पैदा हो सकती है।
इन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, 1970 के दशक के अंत में तापमान क्षतिपूर्ति वाले चुंबक विकसित किए गए थे। पारंपरिक एसएमसीओ चुंबक के लिए, B<sub>r</sub> तापमान बढ़ने पर घट जाती है। इसके विपरीत, जीडीसीओ चुंबक B<sub>r</sub>  के लिए, कुछ निश्चित तापमान सीमाओं के अन्दर तापमान बढ़ने पर वृद्धि होती है। मिश्र धातु में समैरियम और गैडोलिनियम को मिलाकर तापमान गुणांक को प्रायः शून्य तक कम किया जा सकता है।


बी<sub>r</sub>तापमान के साथ बहता है और यह चुंबक के प्रदर्शन की महत्वपूर्ण विशेषताओं में से है। कुछ अनुप्रयोगों, जैसे कि जड़त्वीय जाइरोस्कोप और ट्रैवलिंग वेव ट्यूब (टीडब्ल्यूटी) को व्यापक तापमान सीमा पर निरंतर क्षेत्र की आवश्यकता होती है। बी का प्रतिवर्ती तापमान गुणांक (आरटीसी)।<sub>r</sub>परिभाषित किया जाता है
SmCo<sub>5</sub> चुम्बकों में बहुत अधिक प्रतिरोधी (प्रतिरोधी बल) होती है; अर्थात्, वह सरलता से विचुंबकीय नहीं होते हैं। इनका निर्माण वाइड-ग्रेन लोन-डोमेन चुंबकीय पाउडर की पैकिंग करके किया जाता है। सभी [[चुंबकीय डोमेन]] सरल अक्ष दिशा के साथ संरेखित हैं। इस स्थिति में, सभी डोमेन वाल 180 डिग्री पर हैं। जब कोई अशुद्धियाँ नहीं होती हैं, तो बल्क चुंबक की उत्क्रमण प्रक्रिया लोन-डोमेन मोट के समान होती है, जहां सुसंगत रोटेशन प्रमुख तंत्र है। चूंकि, निर्माण की अपूर्णता के कारण, चुम्बकों में अशुद्धियाँ आ सकती हैं, जो नाभिक बनाती हैं। इस स्थिति में, क्योंकि अशुद्धियों में अनिसोट्रॉपी कम हो सकती है या सरल अक्ष गलत विधि से संरेखित हो सकते हैं, उनके चुंबकत्व की दिशाओं को घूमना सरल होता है, जो 180° डोमेन वाल विन्यास को तोड़ देता है। ऐसी पदार्थो में, बलपूर्वकता को न्यूक्लियेशन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। अधिक बलपूर्वकता प्राप्त करने के लिए, निर्माण प्रक्रिया में अशुद्धता नियंत्रण महत्वपूर्ण है।


:(∆बी<sub>r</sub>/बी<sub>r</sub>) x (1/∆T) × 100%।
=== शृंखला 2:17 ===


इन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, 1970 के दशक के अंत में तापमान क्षतिपूर्ति वाले मैग्नेट विकसित किए गए थे। पारंपरिक एसएमसीओ मैग्नेट के लिए, बी<sub>r</sub>तापमान बढ़ने पर घट जाती है। इसके विपरीत, GdCo मैग्नेट के लिए, B<sub>r</sub>कुछ निश्चित तापमान सीमाओं के भीतर तापमान बढ़ने पर वृद्धि होती है। मिश्र धातु में समैरियम और गैडोलिनियम को मिलाकर तापमान गुणांक को लगभग शून्य तक कम किया जा सकता है।


एस.एम.सी.ओ<sub>5</sub> चुम्बकों में बहुत अधिक प्रपीड़कता (प्रपीड़क बल) होती है; अर्थात्, वे आसानी से विचुंबकीय नहीं होते हैं। इनका निर्माण वाइड-ग्रेन लोन-डोमेन चुंबकीय पाउडर की पैकिंग करके किया जाता है। सभी [[चुंबकीय डोमेन]] आसान अक्ष दिशा के साथ संरेखित हैं। इस मामले में, सभी डोमेन दीवारें 180 डिग्री पर हैं। जब कोई अशुद्धियाँ नहीं होती हैं, तो बल्क चुंबक की उत्क्रमण प्रक्रिया लोन-डोमेन मोट के बराबर होती है, जहां सुसंगत रोटेशन प्रमुख तंत्र है। हालाँकि, निर्माण की अपूर्णता के कारण, चुम्बकों में अशुद्धियाँ आ सकती हैं, जो नाभिक बनाती हैं। इस मामले में, क्योंकि अशुद्धियों में अनिसोट्रॉपी कम हो सकती है या आसान अक्ष गलत तरीके से संरेखित हो सकते हैं, उनके चुंबकत्व की दिशाओं को घूमना आसान होता है, जो 180° डोमेन दीवार कॉन्फ़िगरेशन को तोड़ देता है। ऐसी सामग्रियों में, बलपूर्वकता को न्यूक्लियेशन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। अधिक बलपूर्वकता प्राप्त करने के लिए, निर्माण प्रक्रिया में अशुद्धता नियंत्रण महत्वपूर्ण है।
यह मिश्र धातुएं (Sm<sub>2</sub>Co<sub>17</sub>, या smCo सीरीज 2:17 के रूप में लिखी गई हैं) संक्रमण धातुओं (टीएम) के 13-17 परमाणुओं में विरल-मृदा समैरियम के दो परमाणुओं की संरचना के साथ आयु-कठोर हैं। टीएम पदार्थ कोबाल्ट से प्रचुर है, किन्तु इसमें लोहा और तांबा जैसे अन्य अवयव भी सम्मिलित हैं। उत्तम ताप व्यवहार प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए ज़िरकोनियम, हेफ़नियम और ऐसे अन्य अवयवो को कम मात्रा में जोड़ा जा सकता है। भार के अनुसार मिश्र धातु में सामान्यतः 25% समैरियम होगा। इन मिश्र धातुओं का अधिकतम ऊर्जा उत्पाद 20 से 32 MGOe तक होता है, जो लगभग 160-260 kJ/m<sup>3</sup> होता है। इन मिश्र धातुओं में सभी विरल-मृदा मिश्र धातुओं का सबसे अच्छा प्रतिवर्ती तापमान गुणांक होता है, जो सामान्यतः -0.03%/डिग्री सेल्सियस होता है। "दूसरी पीढ़ी" की पदार्थो का उपयोग उच्च तापमान पर भी किया जा सकता है।<ref>Nanocomposite Sm-Co melt spun ribbons</ref>


=== शृंखला 2:17 ===


ये मिश्रधातुएँ (Sm के रूप में लिखी गई हैं)।<sub>2</sub>सह<sub>17</sub>, या एसएमसीओ सीरीज़ 2:17) संक्रमण धातुओं (टीएम) के प्रति 13-17 परमाणुओं में दुर्लभ-पृथ्वी समैरियम के दो परमाणुओं की संरचना के साथ आयु-कठोर होते हैं। टीएम सामग्री कोबाल्ट से भरपूर है, लेकिन इसमें लोहा और तांबा जैसे अन्य तत्व भी शामिल हैं। बेहतर ताप उपचार प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए [[ zirconium |zirconium]] , [[हेफ़नियम]] और ऐसे अन्य तत्वों को कम मात्रा में जोड़ा जा सकता है। वजन के हिसाब से, मिश्र धातु में आम तौर पर 25% समैरियम होगा। इन मिश्र धातुओं का अधिकतम ऊर्जा उत्पाद 20 से 32 MGOe तक होता है, जो लगभग 160-260 kJ/m है<sup>3</sup>. इन मिश्र धातुओं में सभी दुर्लभ-पृथ्वी मिश्र धातुओं का सबसे अच्छा प्रतिवर्ती तापमान गुणांक होता है, जो आमतौर पर -0.03%/डिग्री सेल्सियस होता है। दूसरी पीढ़ी की सामग्रियों का उपयोग उच्च तापमान पर भी किया जा सकता है।<ref>Nanocomposite Sm-Co melt spun ribbons</ref>
Sm<sub>2</sub>Co<sub>17</sub> चुंबक में प्रतिरोधी तंत्र डोमेन वॉल पिनिंग पर आधारित है। चुम्बकों के अंदर की अशुद्धियाँ डोमेन वाल की गति को अवरोधित करती हैं और इस प्रकार चुम्बकत्व उत्क्रमण प्रक्रिया का विरोध करती हैं। प्रतिरोधी बढ़ाने के लिए निर्माण प्रक्रिया के समय अभिप्रायपूर्वक अशुद्धियाँ जोड़ी जाती हैं।
एस.एम. में<sub>2</sub>सह<sub>17</sub> मैग्नेट, ज़बरदस्ती तंत्र डोमेन दीवार (चुंबकत्व)#डोमेन दीवार की डिपिनिंग पर आधारित है। चुम्बकों के अंदर की अशुद्धियाँ डोमेन दीवार की गति को बाधित करती हैं और इस प्रकार [[चुम्बकत्व उत्क्रमण]] प्रक्रिया का विरोध करती हैं। जबरदस्ती बढ़ाने के लिए, निर्माण प्रक्रिया के दौरान जानबूझकर अशुद्धियाँ जोड़ी जाती हैं।


==उत्पादन ==
==उत्पादन ==


समैरियम-कोबाल्ट मिश्र धातु आमतौर पर अचुंबकीय अवस्था में मशीनीकृत की जाती है। समैरियम-कोबाल्ट को गीली पीसने की प्रक्रिया (पानी आधारित शीतलक) और हीरा पीसने वाले पहिये का उपयोग करके पीसना चाहिए। यदि छेद ड्रिलिंग या अन्य सुविधाएँ सीमित हैं तो उसी प्रकार की प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। उत्पादित पीसने वाले कचरे को पूरी तरह से सूखने की अनुमति नहीं दी जानी चाहिए क्योंकि समैरियम-कोबाल्ट का ज्वलन बिंदु कम होता है। छोटी सी चिंगारी, जैसे कि स्थैतिक बिजली से उत्पन्न, आसानी से दहन शुरू कर सकती है।<ref name="cobalt hsfs">[https://nj.gov/health/eoh/rtkweb/documents/fs/0520.pdf Cobalt HSFS], New Jersey Department of Health and Senior Services Hazardous Substance Fact Sheet.</ref> परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाली आग अत्यधिक गर्म हो सकती है और उस पर काबू पाना मुश्किल हो सकता है।
समैरियम-कोबाल्ट मिश्र धातु सामान्यतः अचुंबकीय अवस्था में मशीनीकृत की जाती है। समैरियम-कोबाल्ट को गीली पीसने की प्रक्रिया (जल आधारित शीतलक) और हीरा पीसने वाले पहिये का उपयोग करके पीसना चाहिए। यदि होल ड्रिलिंग या अन्य सुविधाएँ सीमित हैं तो उसी प्रकार की प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। उत्पादित पीसने वाले कचरे को पूर्ण रूप से सूखने की अनुमति नहीं दी जानी चाहिए क्योंकि समैरियम-कोबाल्ट का ज्वलन बिंदु कम होता है। छोटी सी चिंगारी, जैसे कि स्थैतिक विद्युत् से उत्पन्न, सरलता से दहन प्रारंभ कर सकती है।<ref name="cobalt hsfs">[https://nj.gov/health/eoh/rtkweb/documents/fs/0520.pdf Cobalt HSFS], New Jersey Department of Health and Senior Services Hazardous Substance Fact Sheet.</ref> परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाली अग्नि अत्यधिक गर्म हो सकती है और उस पर अधिकृत करना कठिन हो सकता है।
 
 
समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट के निर्माण के लिए कमी/पिघल विधि और कमी/प्रसार विधि का उपयोग किया जाता है। कमी/पिघलने की विधि का वर्णन किया जाएगा क्योंकि इसका उपयोग smCo<sub>5</sub> और sm<sub>2</sub>Co<sub>17</sub> दोनों उत्पादन के लिए किया जाता है। कच्चे माल को आर्गन गैस से भरी इंडक्शन भट्टी में पिघलाया जाता है। मिश्रण को एक सांचे में डाला जाता है और एक पिंड बनाने के लिए जल से ठंडा किया जाता है। पिंड को चूर्णित किया जाता है और कणों के आकार को और कम करने के लिए कणों को और पीसा जाता है। परिणामी पाउडर को कणों के चुंबकीय क्षेत्र को उन्मुख करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र में वांछित आकार के डाई में दबाया जाता है। सिंटरिंग को 1100˚C-1250˚C के तापमान पर लगाया जाता है, इसके पश्चात् 1100˚C-1200˚C पर समाधान व्यवहार किया जाता है और अंत में चुंबक पर लगभग 700˚C-900˚C पर टेम्परिंग की जाती है। यह फिर इसे पीसा जाता है और इसके चुंबकीय गुणों को बढ़ाने के लिए इसे और अधिक चुम्बकित किया जाता है। तैयार उत्पाद का परीक्षण, निरीक्षण और पैक किया जाता है।  


समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट के निर्माण के लिए कमी/पिघल विधि और कमी/प्रसार विधि का उपयोग किया जाता है। कमी/पिघलने की विधि का वर्णन किया जाएगा क्योंकि इसका उपयोग एसएमसीओ दोनों के लिए किया जाता है<sub>5</sub> और एस.एम<sub>2</sub>सह<sub>17</sub> उत्पादन। कच्चे माल को आर्गन गैस से भरी इंडक्शन भट्टी में पिघलाया जाता है। मिश्रण को सांचे में डाला जाता है और पिंड बनाने के लिए पानी से ठंडा किया जाता है। पिंड को चूर्णित किया जाता है और कणों के आकार को और कम करने के लिए कणों को और पीसा जाता है। परिणामी पाउडर को कणों के चुंबकीय क्षेत्र को उन्मुख करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र में वांछित आकार के डाई में दबाया जाता है। सिंटरिंग को 1100˚C-1250˚C के तापमान पर लगाया जाता है, इसके बाद 1100˚C-1200˚C पर समाधान उपचार किया जाता है और अंत में चुंबक पर लगभग 700˚C-900˚C पर टेम्परिंग की जाती है। फिर इसे पीसा जाता है और इसके चुंबकीय गुणों को बढ़ाने के लिए इसे और अधिक चुम्बकित किया जाता है। तैयार उत्पाद का परीक्षण, निरीक्षण और पैक किया जाता है।
समैरियम को अन्य [[दुर्लभ-पृथ्वी तत्व|विरल-मृदा]] अवयवो के भाग द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है जिसमें [[प्रेसियोडीमियम]], [[मोम]] और [[गैडोलीनियम]] सम्मिलित हैं; कोबाल्ट को [[लोहा]], तांबा और ज़िरकोनियम सहित अन्य [[संक्रमण धातुओं]] के भाग द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है।<ref name="sintered smco magnets">[http://www.advancedmagnets.com/sintered-smco-magnets/ Sintered SmCo Magnets], Introduction to Samarium Cobalt Magnets.</ref>


समैरियम को अन्य [[दुर्लभ-पृथ्वी तत्व]]ों के हिस्से द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है जिसमें [[प्रेसियोडीमियम]], [[मोम]] और [[गैडोलीनियम]] शामिल हैं; कोबाल्ट को [[लोहा]], तांबा और ज़िरकोनियम सहित अन्य [[संक्रमण धातुओं]] के हिस्से द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है।<ref name="sintered smco magnets">[http://www.advancedmagnets.com/sintered-smco-magnets/ Sintered SmCo Magnets], Introduction to Samarium Cobalt Magnets.</ref>




== उपयोग ==
== उपयोग ==
[[File:Ross Headphones.jpg|thumb|समैरियम कोबाल्ट मैग्नेट का उपयोग करने वाले 1980 के दशक के पुराने हेडफ़ोन]][[फेंडर म्यूजिकल इंस्ट्रूमेंट्स कॉर्पोरेशन]] ने फेंडर के विंटेज हॉट रॉड '57 [[स्ट्रैटोकास्टर]] में डिजाइनर [[बिल लॉरेंस (गिटार निर्माता)]] की विंटेज नॉइज़लेस # समैरियम कोबाल्ट नॉइज़लेस श्रृंखला के इलेक्ट्रिक गिटार [[पिकअप (संगीत प्रौद्योगिकी)]] में से का उपयोग किया।<ref>{{ cite web | title = Fender Vintage Hot Rod '57 Stratocaster | work = Fender Hot Rod '57 Stratocaster | publisher = Fender | url = https://www.fender.com/products/search.php?partno=0100132809 | url-status = dead | archiveurl = https://web.archive.org/web/20121209015637/http://www.fender.com/products/search.php?partno=0100132809 | archivedate = 2012-12-09 }}</ref> इन पिकअप का उपयोग 2004 से 2010 की शुरुआत तक [[फेंडर अमेरिकन डीलक्स सीरीज]]गिटार और [[बास गिटार]] में किया गया था।<ref>{{cite web |last=Smith |first=Dan |title=नई फेंडर अमेरिकन डीलक्स श्रृंखला का दिल और आत्मा|work=The Story of the Samarium Cobalt Noiseless Pickups |publisher=Fender |url=https://billlawrence.com/Pages/SCNHistory.htm |accessdate=2012-08-16 |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20121002034408/http://www.billlawrence.com/Pages/SCNHistory.htm |archivedate=2012-10-02 }}</ref>
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1980 के दशक के मध्य में रॉस आरई-278 जैसे कुछ महंगे हेडफ़ोन में समैरियम-कोबाल्ट सुपर मैगनेट ट्रांसड्यूसर का उपयोग किया गया था।
1980 के दशक के मध्य में रॉस आरई-278 जैसे कुछ मूल्यवान हेडफ़ोन में समैरियम-कोबाल्ट सुपर मैगनेट ट्रांसड्यूसर का उपयोग किया गया था।


अन्य उपयोगों में शामिल हैं:
अन्य उपयोगों में सम्मिलित हैं:


* [[स्लॉटकार रेसिंग]] में अधिक प्रतिस्पर्धी वर्गों में उच्च-स्तरीय इलेक्ट्रिक मोटरों का उपयोग किया जाता है
* [[स्लॉटकार रेसिंग]] में अधिक प्रतिस्पर्धी वर्गों में उच्च-स्तरीय इलेक्ट्रिक मोटरों का उपयोग किया जाता है
* [[टर्बोमशीनरी]]
* [[टर्बोमशीनरी]]
* [[ यात्रा-लहर ट्यूब | यात्रा-लहर ट्यूब]] फील्ड मैग्नेट
* [[ यात्रा-लहर ट्यूब | ट्रैवलिंग-वेव ट्यूब]] क्षेत्र चुंबक
* ऐसे अनुप्रयोग जिनके लिए सिस्टम को [[क्रायोजेनिक्स]] तापमान या बहुत गर्म तापमान (180 डिग्री सेल्सियस से अधिक) पर काम करने की आवश्यकता होगी
* ऐसे अनुप्रयोग जिनके लिए प्रणाली को [[क्रायोजेनिक्स]] तापमान या बहुत गर्म तापमान (180 डिग्री सेल्सियस से अधिक) पर कार्य करने की आवश्यकता होगी
* ऐसे अनुप्रयोग जिनमें तापमान परिवर्तन के अनुरूप प्रदर्शन की आवश्यकता होती है
* ऐसे अनुप्रयोग जिनमें तापमान परिवर्तन के अनुरूप प्रदर्शन की आवश्यकता होती है
* [[बेंचटॉप एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर]]
* [[बेंचटॉप एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर]]
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== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
* {{annotated link|Lanthanide}}
* {{annotated link|लैन्थेनाइड}}
* {{annotated link|Magnet fishing}}
* {{annotated link|मैगनेट फिसिंग}}
* {{annotated link|Neodymium magnet}}
* {{annotated link|नियोडिमियम चुंबक}}
* {{annotated link|Rare-earth magnet}}
* {{annotated link|विरल मृदा चुम्बक}}


== संदर्भ ==
== संदर्भ ==

Revision as of 00:23, 14 December 2023

समैरियम-कोबाल्ट (एसएमसीओ) चुंबक, एक प्रकार का विरल-मृदा चुंबक, दो मूल अवयवो समैरियम और कोबाल्ट से बना सशक्त स्थायी चुंबक है।

इन्हें 1960 के दशक की प्रारंभ में राइट-पैटरसन एयर फ़ोर्स बेस में कार्ल स्ट्रनाट और डेटन विश्वविद्यालय में एल्डन रे द्वारा किए गए कार्य के आधार पर विकसित किया गया था। विशेष रूप से स्ट्रनैट और रे ने smCo5 का पहला फॉर्मूलेशन विकसित किया।[1][2]

समैरियम-कोबाल्ट चुंबक को सामान्यतः नेओद्यमिउम चुंबक की शक्ति के समान स्थान दिया जाता है,[3] किन्तु उच्च तापमान रेटिंग और उच्च प्रतिरोधी है।

गुण

समैरियम-कोबाल्ट की कुछ विशेषताएं हैं:

  • समैरियम-कोबाल्ट चुंबक विचुंबकीकरण के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी हैं।
  • इन चुम्बकों में अच्छी तापमान स्थिरता होती है (अधिकतम उपयोग तापमान 250 °C (523 K) और 550 °C (823 K) के मध्य होता है, क्यूरी तापमान 700 °C (973 K) से 800 °C (1,070 K) तक होता है।
  • वह मूल्यवान हैं और मूल्य में दोलन के अधीन हैं (कोबाल्ट बाजार मूल्य संवेदनशील है)।
  • समैरियम-कोबाल्ट चुंबक में संक्षारण और ऑक्सीकरण प्रतिरोध के लिए सशक्त प्रतिरोध होता है, सामान्यतः इसे लेपित करने की आवश्यकता नहीं होती है और उच्च तापमान और व्यर्थ कार्य परिस्थितियों में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जा सकता है।[4]
  • वह भंगुर होते हैं और टूटने और छिलने का खतरा होता है। समैरियम-कोबाल्ट चुंबक में अधिकतम ऊर्जा उत्पाद (BHmax) होते हैं जो 14 मेगागॉस-ऑर्स्टेड (MG·Oe) से लेकर 33 MG·Oe तक होते हैं जो प्रायः है। 112 kJ/m3 से 264 kJ/m3 तक उनकी सैद्धांतिक सीमा 34 MG·Oe प्रायः 272 kJ/m3 है।

सिंटरिंग समैरियम-कोबाल्ट चुंबक चुंबकीय एनिसोट्रॉपिक प्रदर्शित करते हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें केवल उनके चुंबकीय अभिविन्यास के अक्ष में ही चुंबकित किया जा सकता है। यह विनिर्माण प्रक्रिया के समय पदार्थ की क्रिस्टल संरचना को संरेखित करके किया जाता है।

सिंटर्ड नियोडिमियम और एसएम-सीओ चुंबक के भौतिक गुणों की तुलना[5][6]
प्रॉपर्टी (इकाई) नियोडिमियम Sm-Co
अवशेष (टी) 1–1.5 0.8–1.16
प्रतिरोधी (एमए/एम) 0.875–2.79 0.493–2.79
सापेक्ष पारगम्यता (–) 1.05 1.05–1.1
अवशेष का तापमान गुणांक (%/K) –0.09..–0.12 −0.03..–0.05
प्रतिरोधी का तापमान गुणांक (%/K) −0.40..–0.65 −0.15..–0.30
क्यूरी तापमान (°C) 310–370 700–850
घनत्व (g/cm3) 7.3–7.7 8.2–8.5
सीटीई, चुंबकीयकरण दिशा (1/K) (3–4)×10−6 (5–9)×10−6
सीटीई, चुंबकीयकरण दिशा के लिए सामान्य (1/K) (1–3)×10−6 (10–13)×10−6
लचीली शक्ति (N/mm2) 200–400 150–180
सम्पीडक क्षमता (N/mm2) 1000–1100 800–1000
तन्य शक्ति (N/mm2) 80–90 35–40
विकर्स कठोरता (HV) 500–650 400–650
विद्युत प्रतिरोधकता (Ω·cm) (110–170)×10−6 (50–90)×10−6


शृंखला

समैरियम-कोबाल्ट चुंबक दो श्रृंखलाओं में उपलब्ध हैं, अर्थात् smCo5 चुंबक और sm2Co17 चुंबक है।[7][8]

शृंखला 1:5

यह समैरियम-कोबाल्ट चुंबक मिश्र धातु (सामान्यतः smCo5 के रूप में लिखा जाता है, या एसएमसीओ सीरीज 1:5) में कोबाल्ट के प्रति पांच परमाणुओं पर विरल-मृदा समैरियम का परमाणु होता है। भार के अनुसार, इस चुंबक मिश्र धातु में सामान्यतः शेष कोबाल्ट के साथ 36% समैरियम होगा। इन समैरियम-कोबाल्ट मिश्र धातुओं के ऊर्जा उत्पाद 16 MG·Oe से 25 MG·Oe तक होते हैं, अर्थात प्रायः 128-200 kJ/m3 इन समैरियम-कोबाल्ट चुंबक में सामान्यतः तापमान गुणांक या प्रतिवर्ती तापमान गुणांक -0.05% डिग्री सेल्सियस होता है। संतृप्ति चुम्बकत्व को मध्यम चुम्बकत्व क्षेत्र के साथ प्राप्त किया जा सकता है। चुंबक की इस श्रृंखला को एसएमसीओ 2:17 श्रृंखला के चुंबकों की तुलना में विशिष्ट चुंबकीय क्षेत्र में कैलिब्रेट करना सरल है।

मध्यम रूप से सशक्त चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में, इस श्रृंखला के अचुंबकीय चुंबक अपने अभिविन्यास अक्ष को चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित करने का प्रयास करेंगे, इस प्रकार अल्प चुंबकीय हो जाएंगे। यह समस्या हो सकती है यदि पोस्टप्रोसेसिंग के लिए चुंबक को प्लेटेड या लेपित करना आवश्यक होता है। चुंबक द्वारा उठाया गया हल्का सा क्षेत्र प्लेटेड या कोटिंग प्रक्रिया के समय डेब्रिस को आकर्षित कर सकता है, जिससे कोटिंग विफल हो सकती है या यांत्रिक रूप से सहनशीलता से बाहर की स्थिति उत्पन्न हो सकती है।

Br तापमान के साथ बहता है और यह चुंबक के प्रदर्शन की महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक है। कुछ अनुप्रयोगों, जैसे कि जड़त्वीय जाइरोस्कोप और ट्रैवलिंग वेव ट्यूब (टीडब्ल्यूटी) को व्यापक तापमान सीमा पर निरंतर क्षेत्र की आवश्यकता होती है। Br के प्रतिवर्ती तापमान गुणांक (आरटीसी) को इस प्रकार परिभाषित किया गया है

(∆Br/Br) x (1/∆T) × 100%

इन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, 1970 के दशक के अंत में तापमान क्षतिपूर्ति वाले चुंबक विकसित किए गए थे। पारंपरिक एसएमसीओ चुंबक के लिए, Br तापमान बढ़ने पर घट जाती है। इसके विपरीत, जीडीसीओ चुंबक Br के लिए, कुछ निश्चित तापमान सीमाओं के अन्दर तापमान बढ़ने पर वृद्धि होती है। मिश्र धातु में समैरियम और गैडोलिनियम को मिलाकर तापमान गुणांक को प्रायः शून्य तक कम किया जा सकता है।

SmCo5 चुम्बकों में बहुत अधिक प्रतिरोधी (प्रतिरोधी बल) होती है; अर्थात्, वह सरलता से विचुंबकीय नहीं होते हैं। इनका निर्माण वाइड-ग्रेन लोन-डोमेन चुंबकीय पाउडर की पैकिंग करके किया जाता है। सभी चुंबकीय डोमेन सरल अक्ष दिशा के साथ संरेखित हैं। इस स्थिति में, सभी डोमेन वाल 180 डिग्री पर हैं। जब कोई अशुद्धियाँ नहीं होती हैं, तो बल्क चुंबक की उत्क्रमण प्रक्रिया लोन-डोमेन मोट के समान होती है, जहां सुसंगत रोटेशन प्रमुख तंत्र है। चूंकि, निर्माण की अपूर्णता के कारण, चुम्बकों में अशुद्धियाँ आ सकती हैं, जो नाभिक बनाती हैं। इस स्थिति में, क्योंकि अशुद्धियों में अनिसोट्रॉपी कम हो सकती है या सरल अक्ष गलत विधि से संरेखित हो सकते हैं, उनके चुंबकत्व की दिशाओं को घूमना सरल होता है, जो 180° डोमेन वाल विन्यास को तोड़ देता है। ऐसी पदार्थो में, बलपूर्वकता को न्यूक्लियेशन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। अधिक बलपूर्वकता प्राप्त करने के लिए, निर्माण प्रक्रिया में अशुद्धता नियंत्रण महत्वपूर्ण है।

शृंखला 2:17

यह मिश्र धातुएं (Sm2Co17, या smCo सीरीज 2:17 के रूप में लिखी गई हैं) संक्रमण धातुओं (टीएम) के 13-17 परमाणुओं में विरल-मृदा समैरियम के दो परमाणुओं की संरचना के साथ आयु-कठोर हैं। टीएम पदार्थ कोबाल्ट से प्रचुर है, किन्तु इसमें लोहा और तांबा जैसे अन्य अवयव भी सम्मिलित हैं। उत्तम ताप व्यवहार प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए ज़िरकोनियम, हेफ़नियम और ऐसे अन्य अवयवो को कम मात्रा में जोड़ा जा सकता है। भार के अनुसार मिश्र धातु में सामान्यतः 25% समैरियम होगा। इन मिश्र धातुओं का अधिकतम ऊर्जा उत्पाद 20 से 32 MGOe तक होता है, जो लगभग 160-260 kJ/m3 होता है। इन मिश्र धातुओं में सभी विरल-मृदा मिश्र धातुओं का सबसे अच्छा प्रतिवर्ती तापमान गुणांक होता है, जो सामान्यतः -0.03%/डिग्री सेल्सियस होता है। "दूसरी पीढ़ी" की पदार्थो का उपयोग उच्च तापमान पर भी किया जा सकता है।[9]


Sm2Co17 चुंबक में प्रतिरोधी तंत्र डोमेन वॉल पिनिंग पर आधारित है। चुम्बकों के अंदर की अशुद्धियाँ डोमेन वाल की गति को अवरोधित करती हैं और इस प्रकार चुम्बकत्व उत्क्रमण प्रक्रिया का विरोध करती हैं। प्रतिरोधी बढ़ाने के लिए निर्माण प्रक्रिया के समय अभिप्रायपूर्वक अशुद्धियाँ जोड़ी जाती हैं।

उत्पादन

समैरियम-कोबाल्ट मिश्र धातु सामान्यतः अचुंबकीय अवस्था में मशीनीकृत की जाती है। समैरियम-कोबाल्ट को गीली पीसने की प्रक्रिया (जल आधारित शीतलक) और हीरा पीसने वाले पहिये का उपयोग करके पीसना चाहिए। यदि होल ड्रिलिंग या अन्य सुविधाएँ सीमित हैं तो उसी प्रकार की प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। उत्पादित पीसने वाले कचरे को पूर्ण रूप से सूखने की अनुमति नहीं दी जानी चाहिए क्योंकि समैरियम-कोबाल्ट का ज्वलन बिंदु कम होता है। छोटी सी चिंगारी, जैसे कि स्थैतिक विद्युत् से उत्पन्न, सरलता से दहन प्रारंभ कर सकती है।[10] परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाली अग्नि अत्यधिक गर्म हो सकती है और उस पर अधिकृत करना कठिन हो सकता है।


समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट के निर्माण के लिए कमी/पिघल विधि और कमी/प्रसार विधि का उपयोग किया जाता है। कमी/पिघलने की विधि का वर्णन किया जाएगा क्योंकि इसका उपयोग smCo5 और sm2Co17 दोनों उत्पादन के लिए किया जाता है। कच्चे माल को आर्गन गैस से भरी इंडक्शन भट्टी में पिघलाया जाता है। मिश्रण को एक सांचे में डाला जाता है और एक पिंड बनाने के लिए जल से ठंडा किया जाता है। पिंड को चूर्णित किया जाता है और कणों के आकार को और कम करने के लिए कणों को और पीसा जाता है। परिणामी पाउडर को कणों के चुंबकीय क्षेत्र को उन्मुख करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र में वांछित आकार के डाई में दबाया जाता है। सिंटरिंग को 1100˚C-1250˚C के तापमान पर लगाया जाता है, इसके पश्चात् 1100˚C-1200˚C पर समाधान व्यवहार किया जाता है और अंत में चुंबक पर लगभग 700˚C-900˚C पर टेम्परिंग की जाती है। यह फिर इसे पीसा जाता है और इसके चुंबकीय गुणों को बढ़ाने के लिए इसे और अधिक चुम्बकित किया जाता है। तैयार उत्पाद का परीक्षण, निरीक्षण और पैक किया जाता है।

समैरियम को अन्य विरल-मृदा अवयवो के भाग द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है जिसमें प्रेसियोडीमियम, मोम और गैडोलीनियम सम्मिलित हैं; कोबाल्ट को लोहा, तांबा और ज़िरकोनियम सहित अन्य संक्रमण धातुओं के भाग द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है।[11]


उपयोग

समैरियम कोबाल्ट चुंबक का उपयोग करने वाले 1980 के दशक के पुराने हेडफ़ोन

फेंडर म्यूजिकल इंस्ट्रूमेंट्स कॉर्पोरेशन ने फेंडर के विंटेज हॉट रॉड '57 स्ट्रैटोकास्टर में डिजाइनर बिल लॉरेंस (गिटार निर्माता) की विंटेज नॉइज़लेस या समैरियम कोबाल्ट नॉइज़लेस श्रृंखला के इलेक्ट्रिक गिटार पिकअप (संगीत प्रौद्योगिकी) में से का उपयोग किया।[12] इन पिकअप का उपयोग 2004 से 2010 की प्रारंभ तक फेंडर अमेरिकन डीलक्स सीरीज गिटार और बास गिटार में किया गया था।[13]

1980 के दशक के मध्य में रॉस आरई-278 जैसे कुछ मूल्यवान हेडफ़ोन में समैरियम-कोबाल्ट सुपर मैगनेट ट्रांसड्यूसर का उपयोग किया गया था।

अन्य उपयोगों में सम्मिलित हैं:

यह भी देखें

संदर्भ

  1. "डेटन ने चुंबकीय सामग्री के इतिहास में योगदान दिया". 1998. Archived from the original on 2013-05-27. Retrieved 2017-01-10.
  2. Research and Development of Rare Earth Transition Metal Alloys as Permanent Magnet Materials, AD-750 746 Alden E. Ray, et al, August 1972
  3. "Toshiba : Press Release (16 Aug, 2012): Toshiba develops dysprosium-free samarium–cobalt magnet to replace heat-resistant neodymium magnet in essential applications". www.toshiba.co.jp.
  4. Corrosion and oxidation resistance of SmCo magnet, corrosion and oxidation resistance.
  5. Juha Pyrhönen; Tapani Jokinen; Valéria Hrabovcová (2009). Design of Rotating Electrical Machines. John Wiley and Sons. p. 232. ISBN 978-0-470-69516-6.
  6. Typical physical and chemical properties of some magnetic materials, permanent magnets comparison and selection.
  7. K. Strnat; G. Hoffer; J. Olson; W. Ostertag; J. J. Becker (1967). "नई कोबाल्ट-बेस स्थायी चुंबक सामग्री का एक परिवार". Journal of Applied Physics. 38 (3): 1001–1002. Bibcode:1967JAP....38.1001S. doi:10.1063/1.1709459.
  8. T. Ojima; S. Tomizawa; T. Yoneyama; T. Hori (1977). "Magnetic properties of a new type of rare-earth cobalt magnets Sm2(Co, Cu, Fe, M)17". IEEE Transactions on Magnetics. 13 (5): 1317. Bibcode:1977ITM....13.1317O. doi:10.1109/TMAG.1977.1059703.
  9. Nanocomposite Sm-Co melt spun ribbons
  10. Cobalt HSFS, New Jersey Department of Health and Senior Services Hazardous Substance Fact Sheet.
  11. Sintered SmCo Magnets, Introduction to Samarium Cobalt Magnets.
  12. "Fender Vintage Hot Rod '57 Stratocaster". Fender Hot Rod '57 Stratocaster. Fender. Archived from the original on 2012-12-09.
  13. Smith, Dan. "नई फेंडर अमेरिकन डीलक्स श्रृंखला का दिल और आत्मा". The Story of the Samarium Cobalt Noiseless Pickups. Fender. Archived from the original on 2012-10-02. Retrieved 2012-08-16.