Magnetické materiály lze rozdělit na tvrdé magnetické materiály a měkké magnetické materiály. Mezi nimi tvrdé magnetické materiály označují materiály, které jsou zmagnetizovány do nasycení ve vnějším magnetickém poli, ale po odstranění vnějšího magnetického pole si stále mohou udržovat vysokou remanenci a poskytovat stabilní magnetické pole. , Také se nazývá materiál s permanentními magnety. Díky této vlastnosti se materiály s permanentními magnety široce používají v mnoha průmyslových odvětvích, jako je energetika, informace a komunikace, doprava, počítače a lékařská zařízení. V posledních letech přitahuje stále více pozornosti vynikající výkon materiálů s permanentními magnety v oblasti energeticky úsporných domácích spotřebičů, hybridních elektrických vozidel/čistě elektrických vozidel, větrné energie a výroby vodní energie.

Aplikace a výzkum materiálů s permanentními magnety začaly na konci devatenáctého století. Díky hloubkovému studiu materiálového magnetismu a zlepšování různých výrobních procesů zahrnuje výzkum materiálů s permanentními magnety především tři fáze: magnety z kovových slitin, feritové magnetické materiály a materiály s permanentními magnety vzácných zemin. Mezi nimi, ačkoli magnety z kovových slitin a feritové magnetické materiály mají výhody nízkých nákladů a hojnosti surovin, jejich maximální produkt magnetické energie (BH)max je obecně menší než 10 MGOe a jejich magnetické vlastnosti jsou špatné, takže jsou postupně nahrazovány materiály s permanentními magnety vzácných zemin.

Od svého vzniku na počátku 60. let, po desetiletích vývoje, byly vytvořeny tři generace materiálů s permanentními magnety vzácných zemin s praktickou hodnotou: první generace materiálu s permanentními magnety vzácných zemin (SmCo5), druhá generace materiálu s permanentními magnety vzácných zemin (Sm2Co17 ) A třetí generace materiálu s permanentními magnety vzácných zemin (Nd2Fe14B).

Klasifikační menu:

1.1 AlNiCo magnety

AlNiCo (AlNiCo) je nejdříve vyvinutý materiál s permanentními magnety, což je slitina složená z hliníku, niklu, kobaltu, železa a dalších stopových kovových prvků. Materiál s permanentními magnety Alnico byl úspěšně vyvinut ve 30. letech 20. století. V té době měl nejlepší magnetické vlastnosti a malý teplotní koeficient, proto byl nejrozšířenější v motorech s permanentními magnety. Po 60. letech 20. století, s příchodem feritových permanentních magnetů a permanentních magnetů vzácných zemin, byla aplikace alnico permanentních magnetů v motorech postupně nahrazována a podíl vykazoval klesající trend.

Permanentní magnet Alnico (Alnico) je slitina železa, kromě železa je přidaný také hliník (Al), nikl (Ni), kobalt (Co) a malé množství dalších přísad pro posílení magnetických vlastností. Anglický termín jméno"Alnico"je tvořeno sloučením symbolů prvků tří hlavních doplňků.

Slitina Alnico má vysokou koercitivitu a vysokou Curieovu teplotu. Slitina Alnico je tvrdá a křehká a nelze ji opracovávat za studena (studená práce). Musí být vyrobeno postupy odlévání nebo slinování (slinování). Alnico dokáže generovat magnetická pole o síle až 0,15 Tesla. Abychom uvedli příklad anizotropní lité slitiny Alnico se středními vlastnostmi, složení Alnico-6 je 8 % Al, 16 % Ni, 24 % Co, 3 % Cu, 1 % Ti a ostatní jsou Fe. Alnico-6 má maximální součin magnetické energie (BHmax) 3,9 megagauss-oestedů (MG Oe), koercitivitu 780 oerstedů, Curieovu teplotu 860 °C a maximální provozní teplotu 525 °C.

Klasifikace

Podle různých výrobních postupů se dělí na slinuté AlNiCo (Sintered AlNiCo) a lité AlNiCo (Cast AlNiCo). Tvary výrobků jsou většinou kulaté a hranaté. Proces odlévání může být zpracován do různých velikostí a tvarů; ve srovnání s procesem odlévání je slinutý produkt omezen na malou velikost a rozměrová tolerance jím vyrobeného polotovaru je lepší než u odlévaného produktu a magnetické vlastnosti jsou o něco nižší než u odlévaného produktu, ale může být Zpracovatelnost je lepší. Mezi materiály s permanentními magnety má litý permanentní magnet AlNiCo nejnižší reverzibilní teplotní koeficient a pracovní teplota může dosahovat až 600 stupňů Celsia. Produkty s permanentními magnety Alnico jsou široce používány v různých přístrojových a jiných aplikačních oblastech.

Výhody

Výhodou AlNiCo magnetů je vysoká remanence (až 1,35T) a nízký teplotní koeficient. Když je teplotní koeficient -0,02%/℃, maximální provozní teplota může dosáhnout asi 520℃. Nevýhodou je, že koercitivní síla je velmi nízká (obvykle méně než 160 kA/m) a demagnetizační křivka je nelineární. Proto, i když se magnety AlNiCo snadno magnetizují, lze je také snadno demagnetizovat.

Aplikace

Mnoho průmyslových a spotřebních výrobků vyžaduje silné permanentní magnety. Například elektromotory, snímače elektrické kytary, mikrofony, senzory, reproduktory, elektronky s pohyblivou vlnou, kravské magnety atd., všechny používají alnico magnety. Nyní však mnoho produktů místo toho používá magnety vzácných zemin, protože tento typ materiálu může poskytnout silnější magnetické pole (Br) a vyšší maximální energetický produkt (BHmax), což umožňuje zmenšit velikost produktu.

1.2 Slitina permanentních magnetů Fe-chrom-kobalt

Hlavními složkami jsou železo, chrom a kobalt, dále obsahuje molybden a malé množství titanu a křemíku. Jeho zpracovatelský výkon je dobrý a může podléhat plastické deformaci za studena a za tepla.Jeho magnetické vlastnosti jsou podobné slitinám s permanentními magnety AlNiCo a jeho magnetické vlastnosti lze zlepšit plastickou deformací a tepelným zpracováním. Používá se k výrobě různých malých magnetových součástek s malým průřezem a složitým tvarem.

2.1 Feritové magnety

Feritový magnet je slinutý materiál permanentního magnetu, který se skládá z barya a feritu stroncia. Tento druh magnetického materiálu má nejen silný antidemagnetizační výkon, ale má také výhodu nízké ceny. Feritové magnety jsou tuhé a křehké a vyžadují speciální obráběcí procesy. Vzhledem k tomu, že opačný magnet je orientován ve směru výroby, musí být magnetizován ve zvoleném směru, zatímco magnet stejného pohlaví může být magnetizován v libovolném směru, protože není orientován, ačkoli na straně bude nalezena o něco silnější magnetická indukce. kde je tlak často nejmenší. Produkt magnetické energie se pohybuje od 1,1 MGOe do 4,0 MGOe. Díky své nízké ceně mají feritové magnety širokou škálu aplikací, od motorů, reproduktorů až po hračky a ruční práce,

Vlastnosti materiálu

Vyrábí se metodou práškové metalurgie, zbytkový magnetismus je nízký a obnovovací magnetická permeabilita je malá. Velká koercitivní síla, silná antidemagnetizační schopnost, zvláště vhodná pro strukturu magnetického obvodu za dynamických pracovních podmínek. Materiál je tvrdý a křehký a lze jej použít pro řezání diamantovými nástroji. Hlavní surovinou je oxid, takže není snadné korodovat. Pracovní teplota: -40°C až +200°C.

Feritové magnety se dále dělí na anizotropie (anizotropie) a izotropie (izotropie). Izotropní slinutý feritový materiál permanentního magnetu má slabé magnetické vlastnosti, ale může být magnetizován v různých směrech magnetu; anizotropní slinutý feritový materiál permanentního magnetu má silné magnetické vlastnosti, ale může být magnetizován pouze ve směru magnetu. Předem určený směr magnetizace magnetizace.

Rozdíly od magnetů NdFeB

Feritový magnet je oxid kovu s feromagnetickými vlastnostmi. Pokud jde o elektrické vlastnosti, měrný odpor feritu je mnohem větší než u kovových a slitinových magnetických materiálů a má také vyšší dielektrické vlastnosti. Magnetické vlastnosti feritu mají také vyšší magnetickou permeabilitu při vysokých frekvencích. Ferit se proto stal široce používaným nekovovým magnetickým materiálem v oblasti vysokofrekvenčního a slabého proudu. Patří k nekovovým magnetickým materiálům a je to kompozitní oxid (nebo ferit) magnetického oxidu železitého a jednoho nebo více dalších oxidů kovů. Magnetická síla je obvykle 800-1000 gaussů a často se používá v reproduktorech, reproduktorech a dalších zařízeních.

Výhodou NdFeB magnetů je vysoká cena a dobré mechanické vlastnosti; nevýhodou je, že Curieův teplotní bod je nízký, teplotní charakteristiky jsou špatné a snadno se rozdrtí a zkoroduje. Musí být upraven úpravou jeho chemického složení a přijetím metod povrchové úpravy. Zlepšení může splňovat požadavky praktické aplikace. NdFeB patřína třetí generaci materiálů s permanentními magnety vzácných zemin. Vyznačuje se malými rozměry, nízkou hmotností a silným magnetismem. Je to magnet s nejlepším poměrem výkonu a ceny v současnosti. Díky vysoké hustotě energie jsou materiály s permanentními magnety NdFeB široce používány v moderním průmyslu a elektronické technologii. Ve stavu holých magnetů může magnetická síla dosáhnout asi 3500 Gaussů.

2.2 Gumové magnety

Gumový magnet je druh série feritových magnetických materiálů, který je vyroben z lepeného feritového magnetického prášku a syntetického kaučuku a je vyroben vytlačováním, kalandrováním, vstřikováním a dalšími procesy. Má měkkost, pružnost a kroutivost. magnet. Lze jej zpracovat do pásů, rolí, plechů, bloků, kroužků a různých složitých tvarů.

Původní vlastnosti

Má flexibilitu, elasticitu a ohybatelnost a lze jej vyrábět do rolí, listů, pásů, bloků, prstenů a různých složitých tvarů prostřednictvím vytlačování, kalandrování, vstřikování, tvarování forem a dalších procesů. Jeho povrch lze také pokrýt PVC fólií, potahovaným papírem, oboustrannou páskou, potáhnout UV olejem nebo barevně potisknout a vysekat do různých tvarů.

Vlastnosti zpracování

Pryžové magnety se skládají z magnetického prášku (SrO6, Fe2O3), chlorovaného polyetylenu (CPE) a dalších přísad (EBSO, DOP) atd. a jsou vyráběny vytlačováním a kalandrováním. Gumové magnety mohou být homosexuální nebo heterosexuální a mohou být ohnuty, zkrouceny nebo srolovány. Lze jej použít bez dalšího opracování a tvarově oříznout dle požadované velikosti a také pokrýt PVC, lepidlem, UV olejem atd. dle požadavků zákazníka. Jeho magnetický energetický produkt je 0,60-1,50 MGOe.

Produkční proces

Ingredience→míchání→extruze/kalandrování/vstřikování→zpracování→magnetizace→kontrola→balení

zkouška výkonu

Vzhled, velikost, magnetické vlastnosti, magnetická polarita, tvrdost, specifická hmotnost, pevnost v tahu, odolnost proti stárnutí, rotační výkon

Oblast průmyslové aplikace

Oblasti použití gumových magnetů: ledničky, stojany na vzkazy, upevňovací prvky pro upevnění předmětů na kovová těla pro reklamu atd., magnetické fólie na hračky, učební pomůcky, vypínače a senzory. Používá se hlavně v průmyslových odvětvích, jako jsou mikromotory, chladničky, dezinfekční skříně, kuchyňské skříňky, hračky, papírnictví a reklamy.

3.1 Samarium kobaltové magnety

Samarium kobalt (SmCo), jako permanentní magnet ze vzácných zemin druhé generace, má nejen produkt s vysokou magnetickou energií (14-32MGOe) a spolehlivou koercitivní sílu, ale také vykazuje dobré teplotní charakteristiky v řadě permanentních magnetů vzácných zemin. Ve srovnání s NdFeB je SmCo vhodnější pro práci v prostředí s vysokou teplotou.

SmCo5 Sm2Co17

Remanence Br>1,05T (>10,5 kg)

Koercivita magnetické indukce HcB>676 kA/m (>8,5 kOe)

Vnitřní koercivita Hcj>1194 kA/m (>15 kOe)

Maximální energetický produkt (BH) max>209,96 kJ/m3 (26~30 MG.Oe)

Teplotní koeficient Br -0,03 %/℃

Reverzibilní magnetická permeabilita μ 1,03H/m

Curieova teplota Tc 670~850℃

3.2 Neodymové magnety

Neodymový magnet, také známý jako magnet NdFeB (magnet NdFeB), je tetragonální krystal tvořený neodymem, železem a borem (Nd2Fe14B). V roce 1982 objevil Masato Sagawa ze společnosti Sumitomo Special Metals neodymové magnety. Produkt magnetické energie (BHmax) tohoto magnetu je větší než u kobaltového magnetu samaria a byl to materiál s největším produktem magnetické energie na světě v té době. Později Sumitomo Special Metals úspěšně vyvinula proces práškové metalurgie a General Motors úspěšně vyvinula proces tavného zvlákňování, který dokázal připravit magnety NdFeB. Tento druh magnetu je druhým nejmagnetickým permanentním magnetem po holmiovém magnetu s absolutní nulou a je také nejběžněji používaným magnetem vzácných zemin. NdFeB magnety jsou široce používány v elektronických produktech, jako jsou pevné disky, mobilní telefony,

Klasifikace

NdFeB se dělí na slinutý NdFeB a vázaný NdFeB. Lepený NdFeB je magnetický ve všech směrech a je odolný proti korozi; a slinutý NdFeB snadno koroduje a povrch je třeba natřít. Obecně existují pozinkované, niklové, ekologický zinek, ekologický nikl, nikl-měď-nikl, ekologický nikl-měď-nikl atd. Slinutý NdFeB se obecně dělí na axiální magnetizaci a radiální magnetizaci v závislosti na požadovaná pracovní plocha.

Chemické složení

Materiál s permanentními magnety NdFeB je materiál s permanentními magnety na bázi intermetalické sloučeniny Nd2Fe14B. Hlavními složkami jsou prvky vzácných zemin neodym (Nd), železo (Fe), bór (B). Mezi nimi je prvkem vzácných zemin především neodym (Nd). Pro získání různých vlastností může být částečně nahrazen jinými kovy vzácných zemin, jako je dysprosium (Dy) a praseodym (Pr). Železo lze také částečně nahradit jinými kovy, jako je kobalt (Co) a hliník (Al). Obsah boru je malý, ale hraje důležitou roli při tvorbě intermetalických sloučenin tetragonální krystalové struktury, díky čemuž mají sloučeniny vysokou saturační magnetizaci, vysokou jednoosou anizotropii a vysokou Curieovu teplotu.

Permanentní magnet ze vzácných zemin třetí generace NdFeB je nejsilnější permanentní magnet mezi současnými magnety. Jeho hlavními surovinami jsou kov vzácných zemin neodym 29%-32,5%, kovový prvek železo 63,95-68,65%, nekovový prvek bór 1,1-1,2% a dysprosium 0,6-8% niob 0,3-0,5% hliník 0,3-0,5% měď 0,05 -0,15 % a další prvky.

Průběh procesu

Technologický proces: dávkování → tavení ingotu/spřádání → výroba prášku → lisování → spékání a temperování → magnetické testování → broušení → řezání kolíků → galvanické pokovování → hotový výrobek. Základem jsou přísady a klíčem je spékání a temperování.

Nástroje pro výrobu polotovarů magnetů NdFeB a nástroje pro testování výkonu: tavicí pec, pásová pec, čelisťový drtič, tryskový mlýn, lisovací stroj, vakuový balicí stroj, izostatický lis, slinovací pec, vakuová pec na tepelné zpracování, přístroj na testování magnetického výkonu, Gaussův měřič.

Magnetické obráběcí nástroje NdFeB: bezhrotá bruska, zaoblovací stroj, oboustranná bruska, plochá bruska, kráječ, oboustranná bruska, drátové řezání, stolní vrtačka, speciální tvarová bruska atd.

aplikace

Slinuté materiály s permanentními magnety NdFeB mají vynikající magnetické vlastnosti a jsou široce používány v elektronice, elektrických strojích, lékařských zařízeních, hračkách, balení, hardwarových strojích, letectví a dalších oborech. Nejběžnější jsou motory s permanentními magnety, reproduktory, magnetické separátory, počítačové diskové jednotky, přístroje pro magnetickou rezonanci atd.