Materialele magnetice pot fi împărțite în materiale magnetice dure și materiale magnetice moi. Printre acestea, materialele magnetice dure se referă la materiale care sunt magnetizate la saturație într-un câmp magnetic extern, dar după îndepărtarea câmpului magnetic extern, ele pot menține încă o remanență ridicată și pot oferi un câmp magnetic stabil. , Denumit și material cu magnet permanent. Profitând de această caracteristică, materialele cu magnet permanenți sunt utilizate pe scară largă în multe industrii, cum ar fi energia, informațiile și comunicațiile, transporturile, computerele și echipamentele medicale. În ultimii ani, performanța superioară a materialelor cu magneti permanenți în domeniile aparatelor electrocasnice care economisesc energie, vehiculelor electrice hibride/vehiculelor pur electrice, energiei eoliene și generarea de hidroenergie a atras din ce în ce mai multă atenție.

Aplicarea și cercetarea materialelor cu magneti permanenți au început la sfârșitul secolului al XIX-lea. Odată cu studiul aprofundat al magnetismului material și îmbunătățirea diferitelor procese de fabricație, cercetarea materialelor cu magnet permanenți include în principal trei etape: magneți din aliaje metalice, materiale magnetice cu ferită și materiale cu magneti permanenți din pământuri rare. Printre aceștia, deși magneții din aliaje metalice și materialele magnetice din ferită au avantajele unui cost scăzut și al materiilor prime abundente, produsul lor maxim de energie magnetică (BH)max este în general mai mic de 10MGOe, iar proprietățile lor magnetice sunt slabe, așa că sunt înlocuiți treptat de materiale cu magneți permanenți din pământuri rare.

De la apariția sa la începutul anilor 1960, după decenii de dezvoltare, s-au format trei generații de materiale cu magnet permanent din pământuri rare cu valoare practică: materialul cu magnet permanent din pământuri rare de prima generație (SmCo5), materialul cu magnet permanent din pământuri rare din a doua generație (Sm2Co17). ) Și a treia generație de material cu magnet permanent cu pământuri rare (Nd2Fe14B).

Meniu de clasificare:

1.1 Magneți AlNiCo

AlNiCo (AlNiCo) este cel mai vechi material de magnet permanent dezvoltat, care este un aliaj compus din aluminiu, nichel, cobalt, fier și alte oligoelemente metalice. Materialul cu magnet permanent Alnico a fost dezvoltat cu succes în anii 1930. La acea vreme, avea cele mai bune proprietăți magnetice și un coeficient de temperatură mic, așa că era cel mai utilizat la motoarele cu magnet permanenți. După anii 1960, odată cu apariția magneților permanenți de ferită și a magneților permanenți cu pământuri rare, aplicarea magneților permanenți alnico în motoare a fost înlocuită treptat, iar proporția a arătat o tendință descendentă.

Magnetul permanent Alnico (Alnico) este un aliaj de fier, pe lângă fier, a adăugat și aluminiu (Al), nichel (Ni), cobalt (Co) și o cantitate mică de alte ingrediente pentru a îmbunătăți proprietățile magnetice. Numele termenului englezesc"Alnico"se formează prin contopirea simbolurilor elementare ale celor trei adăugiri principale.

Aliajul Alnico are coercivitate ridicată și temperatură Curie ridicată. Aliajul Alnico este dur și fragil și nu poate fi prelucrat la rece (lucrare la rece). Acesta trebuie realizat prin procedee de turnare sau sinterizare (Sinterizare). Alnico poate genera câmpuri magnetice de până la 0,15 Tesla. Pentru a da un exemplu de aliaj de Alnico turnat anizotrop cu proprietăți intermediare, compoziția Alnico-6 este 8% Al, 16% Ni, 24% Co, 3% Cu, 1% Ti, iar celelalte sunt Fe. Alnico-6 are un produs maxim de energie magnetică (BHmax) de 3,9 megagauss-esteds (MG Oe), o coercivitate de 780 oersted, o temperatură Curie de 860 °C și o temperatură maximă de funcționare de 525 °C.

Clasificare

Conform diferitelor procese de producție, acesta este împărțit în AlNiCo sinterizat (Sintered AlNiCo) și AlNiCo turnat (Cast AlNiCo). Formele produselor sunt în mare parte rotunde și pătrate. Procesul de turnare poate fi prelucrat în diferite dimensiuni și forme; în comparație cu procesul de turnare, produsul sinterizat este limitat la o dimensiune mică, iar toleranța dimensională a semifabricatului produs de acesta este mai bună decât cea a produsului de turnare, iar proprietatea magnetică este puțin mai mică decât cea a produsului de turnare, dar poate fi Procesabilitatea este mai bună. Dintre materialele cu magnet permanenți, magnetul permanent AlNiCo turnat are cel mai scăzut coeficient de temperatură reversibil, iar temperatura de lucru poate fi de până la 600 de grade Celsius. Produsele cu magneți permanenți Alnico sunt utilizate pe scară largă în diverse instrumente și alte domenii de aplicare.

Avantaje

Avantajele magneților AlNiCo sunt remanența ridicată (până la 1,35 T) și coeficientul de temperatură scăzut. Când coeficientul de temperatură este -0,02%/℃, temperatura maximă de funcționare poate ajunge la aproximativ 520℃. Dezavantajul este că forța coercitivă este foarte mică (de obicei mai mică de 160kA/m), iar curba de demagnetizare este neliniară. Prin urmare, deși magneții AlNiCo sunt ușor magnetizați, ei sunt, de asemenea, ușor demagnetizați.

Aplicații

Multe produse industriale și de consum necesită magneți permanenți puternici. De exemplu, motoarele electrice, pickup-urile de chitară electrică, microfoanele, senzorii, difuzoarele, tuburile cu val de călătorie, magneții de vaca etc., toate folosesc magneți alnico. Dar acum, multe produse folosesc în schimb magneți cu pământuri rare, deoarece acest tip de material poate da un câmp magnetic mai puternic (Br) și un produs energetic maxim mai mare (BHmax), permițând reducerea dimensiunii produsului.

1.2 Aliaj cu magnet permanent Fe-crom-cobalt

Componentele principale sunt fierul, cromul și cobaltul și conține, de asemenea, molibden și o cantitate mică de titan și siliciu. Performanța sa de procesare este bună și poate suferi deformare plastică la rece și la cald.Proprietățile sale magnetice sunt similare cu aliajele cu magneți permanenți AlNiCo, iar proprietățile sale magnetice pot fi îmbunătățite prin deformare plastică și tratament termic. Este utilizat pentru fabricarea diferitelor componente de magneti mici cu secțiune transversală mică și formă complexă.

2.1 Magneți de ferită

Magnetul de ferită este un material de magnet permanent sinterizat, care este compus din ferită de bariu și stronțiu. Acest tip de material magnetic nu numai că are o performanță puternică anti-demagnetizare, dar are și avantajul unui cost scăzut. Magneții de ferită sunt rigizi și fragili și necesită procese speciale de prelucrare. Deoarece magnetul opus este orientat de-a lungul direcției de fabricație, acesta trebuie magnetizat în direcția luată, în timp ce magnetul de același sex poate fi magnetizat în orice direcție deoarece nu este orientat, deși pe lateral se va găsi o inducție magnetică ceva mai puternică. unde presiunea este adesea cea mai mică. Produsul de energie magnetică variază de la 1,1 MGOe la 4,0 MGOe. Datorită costului scăzut, magneții de ferită au o gamă largă de aplicații, de la motoare, difuzoare până la jucării și obiecte de artizanat,

Caracteristicile materialelor

Produs prin metoda metalurgiei pulberilor, magnetismul rezidual este scăzut, iar permeabilitatea magnetică de recuperare este mică. Forță coercitivă mare, capacitate puternică de anti-demagnetizare, potrivită în special pentru structura circuitului magnetic în condiții de lucru dinamice. Materialul este dur și fragil și poate fi folosit pentru tăiere cu unelte diamantate. Materia primă principală este oxidul, deci nu este ușor de corodat. Temperatura de lucru: -40°C până la +200°C.

Magneții de ferită sunt împărțiți în continuare în anizotropie (anizotropie) și izotropie (izotropie). Materialul magnetului permanent izotrop din ferită sinterizată are proprietăți magnetice slabe, dar poate fi magnetizat în diferite direcții ale magnetului; materialul magnetului permanent de ferită sinterizată anizotrop are proprietăți magnetice puternice, dar poate fi magnetizat doar de-a lungul direcției magnetului. Magnetizare cu direcție de magnetizare predeterminată.

Diferențele față de magneții NdFeB

Un magnet de ferită este un oxid de metal cu proprietăți feromagnetice. În ceea ce privește proprietățile electrice, rezistivitatea feritei este mult mai mare decât cea a materialelor magnetice din metal și aliaje și are, de asemenea, proprietăți dielectrice mai mari. Proprietățile magnetice ale feritei se dovedesc, de asemenea, a avea o permeabilitate magnetică mai mare la frecvențe înalte. Prin urmare, ferita a devenit un material magnetic nemetalic utilizat pe scară largă în domeniul frecvenței înalte și al curentului slab. Aparținând materialelor magnetice nemetalice, este un oxid compozit (sau ferită) de oxid feric magnetic și unul sau mai mulți alți oxizi metalici. Forța magnetică este de obicei de 800-1000 gauss și este adesea folosită în difuzoare, difuzoare și alte echipamente.

Avantajele magneților NdFeB sunt performanța la costuri ridicate și proprietățile mecanice bune; dezavantajele sunt că punctul de temperatură Curie este scăzut, caracteristicile de temperatură sunt slabe și este ușor de pulverizat și corodat. Trebuie ajustat prin ajustarea compoziției sale chimice și prin adoptarea metodelor de tratare a suprafeței. Îmbunătățirea poate îndeplini cerințele aplicării practice. NdFeB aparținela a treia generație de materiale cu magneti permanenți din pământuri rare. Are caracteristicile dimensiunilor mici, greutății ușoare și magnetismului puternic. Este magnetul cu cel mai bun raport de performanță și preț în prezent. Avantajele densității mari de energie fac ca materialele cu magnet permanenți NdFeB să fie utilizate pe scară largă în industria modernă și tehnologia electronică. În starea magneților goi, forța magnetică poate ajunge la aproximativ 3500 Gauss.

2.2 Magneți din cauciuc

Magnetul de cauciuc este un fel de serie de materiale magnetice de ferită, care este realizată din pulbere magnetică de ferită lipită și cauciuc sintetic și este realizată prin turnare prin extrudare, turnare prin calandrare, turnare prin injecție și alte procese. Are moliciune, elasticitate și răsucire. magnetul. Poate fi procesat în benzi, rulouri, foi, blocuri, inele și diverse forme complexe.

Caracteristici originale

Are flexibilitate, elasticitate și îndoire și poate fi produs în rulouri, foi, benzi, blocuri, inele și diferite forme complexe prin extrudare, calandrare, injecție, formare de matrițe și alte procese. Suprafața sa poate fi, de asemenea, acoperită cu folie PVC, hârtie stratificată, bandă cu două fețe, acoperită cu ulei UV sau imprimată color și decupată în diferite forme.

Caracteristici de procesare

Magneții din cauciuc sunt alcătuiți din pulbere magnetică (SrO6, Fe2O3), polietilenă clorurată (CPE) și alți aditivi (EBSO, DOP), etc. și sunt fabricați prin extrudare și calandrare. Magneții de cauciuc pot fi homosexuali sau heterosexuali și pot fi îndoiți, răsuciți sau rulați. Poate fi folosit fără prelucrare suplimentară, iar forma poate fi tăiată în funcție de dimensiunea necesară și poate fi acoperită și cu PVC, adeziv, ulei UV etc., în funcție de cerințele clientului. Produsul său de energie magnetică este de 0,60-1,50 MGOe.

Proces de producție

Ingrediente → amestecare → extrudare / calandrare / turnare prin injecție → procesare → magnetizare → inspecție → ambalare

test de performanță

Aspect, dimensiune, proprietăți magnetice, polaritate magnetică, duritate, greutate specifică, rezistență la tracțiune, rezistență la îmbătrânire, performanță la rotație

Domeniul de aplicare al industriei

Domenii de aplicare ale magneților din cauciuc: frigidere, suporturi pentru mesaje, elemente de fixare pentru fixarea obiectelor pe corpuri metalice pentru publicitate etc., foi magnetice pentru jucării, instrumente didactice, întrerupătoare și senzori. Folosit în principal în industrii precum micromotoare, frigidere, dulapuri de dezinfecție, dulapuri de bucătărie, jucării, articole de papetărie și reclame.

3.1 Magneți de samarium-cobalt

Cobaltul de samariu (SmCo), ca magnet permanent de a doua generație de pământuri rare, nu numai că are un produs de energie magnetică ridicată (14-32MGOe) și o forță coercitivă fiabilă, dar prezintă și caracteristici bune de temperatură în seria de magneti permanenți cu pământuri rare. În comparație cu NdFeB, SmCo este mai potrivit pentru lucrul în medii cu temperaturi ridicate.

SmCo5 Sm2Co17

Remanenta Fr>1,05 T (>10,5 kg)

Coercivitate prin inducție magnetică HcB>676 kA/m (>8,5 kOe)

Coercivitate intrinsecă Hcj>1194 kA/m (>15kOe)

Produs energetic maxim (BH) max>209,96 kJ/m3(26~30MGs.Oe)

Coeficient de temperatură Br -0,03%/℃

Permeabilitate magnetică reversibilă μ 1,03H/m

Temperatura Curie Tc 670~850℃

3.2 Magneți de neodim

Magnetul de neodim, cunoscut și sub numele de magnet NdFeB (magnet NdFeB), este un cristal tetragonal format din neodim, fier și bor (Nd2Fe14B). În 1982, Masato Sagawa de la Sumitomo Special Metals a descoperit magneții de neodim. Produsul de energie magnetică (BHmax) al acestui magnet este mai mare decât cel al magnetului de samariu-cobalt și era materialul cu cel mai mare produs de energie magnetică din lume la acel moment. Mai târziu, Sumitomo Special Metals a dezvoltat cu succes procesul de metalurgie a pulberilor, iar General Motors a dezvoltat cu succes procesul de filare prin topire, care a fost capabil să pregătească magneți NdFeB. Acest tip de magnet este al doilea cel mai magnetic magnet permanent după magnetul de holmiu zero absolut și este, de asemenea, cel mai frecvent utilizat magnet de pământuri rare. Magneții NdFeB sunt utilizați pe scară largă în produse electronice, cum ar fi hard disk-uri, telefoane mobile,

Clasificare

NdFeB este împărțit în NdFeB sinterizat și NdFeB legat. NdFeB lipit este magnetic în toate direcțiile și este rezistent la coroziune; și NdFeB sinterizat este ușor de corodat, iar suprafața trebuie acoperită. În general, există galvanizat, nichel, zinc ecologic, nichel ecologic, nichel-cupru-nichel, nichel-cupru-nichel ecologic, etc. NdFeB sinterizat este, în general, împărțit în magnetizare axială și magnetizare radială, în funcție de suprafața de lucru necesară.

Compoziție chimică

Materialul cu magnet permanent NdFeB este un material cu magnet permanent bazat pe compusul intermetalic Nd2Fe14B. Componentele principale sunt elementele pământurilor rare neodim (Nd), fier (Fe), bor (B). Printre acestea, elementul pământ rar este în principal neodim (Nd). Pentru a obține proprietăți diferite, acesta poate fi înlocuit parțial cu alte metale pământuri rare precum disproziul (Dy) și praseodimiul (Pr). De asemenea, fierul poate fi înlocuit parțial cu alte metale, cum ar fi cobaltul (Co) și aluminiul (Al). Conținutul de bor este mic, dar joacă un rol important în formarea compușilor intermetalici cu structură cristalină tetragonală, ceea ce face ca compușii să aibă magnetizare de saturație ridicată, anizotropie uniaxială ridicată și temperatură Curie ridicată.

Magnetul permanent de a treia generație de pământuri rare NdFeB este cel mai puternic magnet permanent dintre magneții contemporani. Principalele sale materii prime sunt neodim, metal cu pământuri rare 29%-32,5%, element metalic fier 63,95-68,65%, element nemetal bor 1,1-1,2% și disproziu 0,6-8% niobiu 0,3-0,5% aluminiu 0,3-0,05% cupru 0,05% -0,15% și alte elemente.

Fluxul procesului

Proces tehnologic: dozare → topire lingot/filare → fabricare pulbere → presare → sinterizare și revenire → testare magnetică → șlefuire → tăiere știfturi → galvanizare → produs finit. Ingredientele sunt baza, iar sinterizarea și revenirea sunt cheia.

Instrumente de producție pentru semifabricate cu magnet NdFeB și instrumente de testare a performanței: cuptor de topire, cuptor cu bandă, concasor cu falci, moară cu jet, mașină de turnat prin compresie, mașină de ambalat în vid, mașină de presare izostatică, cuptor de sinterizare, cuptor de vid pentru tratament termic, instrument de testare a performanței magnetice, contor Gauss.

Unelte de prelucrare cu magnet NdFeB: râșniță fără centru, mașină de rotunjire, râșniță cu capăt dublu, râșniță plată, feliere, râșniță cu două fețe, tăiere sârmă, burghiu de banc, râșniță cu formă specială etc.

Aplicație

Materialele sinterizate cu magneti permanenți NdFeB au proprietăți magnetice excelente și sunt utilizate pe scară largă în electronice, mașini electrice, echipamente medicale, jucării, ambalaje, mașini hardware, aerospațiale și alte domenii. Cele mai comune sunt motoarele cu magnet permanenți, difuzoarele, separatoarele magnetice, unitățile de disc pentru computer, instrumentele echipamentelor de imagistică prin rezonanță magnetică etc.