Los imanes de cobalto de samario son un tipo de imán de tierras raras. El contenido de aleación varía de aproximadamente un 25% a un 36% de samario en peso. Estos imanes fuertes y permanentes son especialmente útiles para aplicaciones de alta temperatura.
El término tierras raras se refiere no a la escasez de minerales en la corteza terrestre, sino a la concentración relativamente baja de los átomos de interés en los depósitos de minerales de tierras raras. Debido a que están menos concentrados, la extracción de estos compuestos tiende a ser más costosa. Ciertos minerales de tierras raras exhiben magnetismo permanente, como el hierro y los compuestos de hierro. Los imanes fabricados con minerales de tierras raras son superiores a los imanes a base de hierro en que su fuerza magnética es más fuerte. Se pueden fabricar piezas más pequeñas con el mismo campo magnético de minerales de tierras raras.
El magnetismo se debe a una ligera distribución de carga neta que no es cero. En los niveles atómico y subatómico, el estado de energía más bajo y más estable de los electrones y otras partículas cargadas se encuentra en los orbitales u otros movimientos que no son geométricamente simétricos. Esta característica descentrada es suficiente para ser atraído por el polo magnético de la Tierra. En el caso de la piedra imán, un mineral magnético natural, el magnetismo se introdujo cuando la roca se enfrió desde el estado de lava fundida, dando a los átomos tiempo para alinearse con el campo magnético de la Tierra antes de congelarse en roca sólida.
Los materiales magnéticos tienen un límite de temperatura superior, la temperatura de Curie, por encima del cual el material ya no está limitado a nivel atómico o molecular. Los imanes de cobalto de samario ocupan el segundo lugar en fuerza después de los imanes de neodimio, pero pueden usarse en operaciones a temperaturas más altas. Las temperaturas de Curie de los imanes de cobalto de samario están entre 1,100 ° F a 1,300 ° F (600 ° C a 710 ° C), con un rango de trabajo favorable entre 500 ° F a 1,000 ° F (250 ° C a 550 ° C).
La fuerza de los imanes se mide típicamente en productos energéticos con unidades de megagauss-oersteds o MGOe. El límite teórico es 34MGOe. Los imanes de cobalto de samario varían de 16 a 32 MGOe. Aunque tienen una fuerza magnética muy alta, son extremadamente frágiles y propensos a romperse y astillarse. Incluso el manejo es difícil, por lo que el acabado de la máquina con herramientas de corte de diamante es una operación altamente calificada.
Las aleaciones utilizadas en los imanes de cobalto de samario son de dos tipos. El primero se conoce como Serie 1: 5, con una proporción de un átomo de samario a cinco átomos de cobalto. Su fuerza magnética varía de 16 a 25 MGOe. La serie 2:17 designa un espectro de compuestos con proporciones de aproximadamente dos samario por 17 átomos de cobalto. Algunos átomos de cobalto pueden reemplazarse con otros átomos de metales de transición como el hierro y el cobre. La fuerza magnética de estas aleaciones varía de 20 a 32 MGOe.
Los imanes de samario cobalto se fabrican mediante una variedad de pasos de sinterización y prensado. La sinterización fusiona pequeñas partículas de los materiales de samario y cobalto. Las operaciones de prensado pueden implicar el prensado en matriz, con presión aplicada desde una dirección o desde prensado isotático en moldes de caucho, donde se aplica presión en todas las direcciones. Las compensaciones entre las tolerancias, la temperatura de Curie y la fuerza magnética se realizan en los procesos de fabricación.