serwis
 
 

MATERIAŁY MAGNETYCZNE

 
   

Materiał magnetyczny / Gęstość energii:

  • Magnes ferrytowo-borowy z wypełniaczem syntetycznym (Betafleks) anizotropowy /18kJ/m3.
  • Magnes ferrytowo-borowy, spiekany, anizotropowy (Oxid 300) /25kJ/m3.
  • Magnes AlNiCo 500 / 36kJ/m3.
  • Magnes samarowo-kobaltowy z wypełniaczem syntetycznym (SmCo), magnes Alfa /64kJ/m3.
  • Magnes NdFeB z wypełniaczem syntetycznym, magnes Neo-Alfa /80kJ/m3.
  • Samarowo-kobaltowy (SmCo) /175kJ/m3.
  • Neodymowo-ferrytowo-borowy (NdFeB), magnes Neo-Delta / 280kJ/m3.
   

MAGNESY FERRYTOWE TWARDE

Ferryty barowe i strontowe są spiekami tlenków BaO2 i SrO2 z Fe2O3 . Materiały te są powszechnie dostępne i tanie. Ferryty twarde są najpowszechniej stosowanymi materiałami do wyrobu magnesów trwałych. Produkowane są w układzie izotropowym i anizotropowym.

Magnesy izotropowe – posiadają we wszystkich kierunkach w przybliżeniu takie same właściwości magnetyczne. Proces magnetyzacji jest jednorodny we wszystkich kierunkach osiowych. Magnesy izotropowe posiadają nieznaczną gęstość energii.

Magnesy anizotropowe – w polu magnetycznym otrzymują najkorzystniejszy kierunek namagnesowania. W przeciwieństwie do magnesów izotropowych, magnesy anizotropowe posiadają o 300% wyższą gęstość energii. Natężenie pola koercji jest wyższe w stosunku do remanencji (magnetycznej indukcji resztkowej). Ferryty twarde mają względnie wysoki współczynnik temperaturowej remanencji i 0,2% na °C i mogą być stosowane w zakresie od -40°C do +200°C. Podobnie jak materiały ceramiczne magnesy ferrytowe są twarde i kruche, ale odporne na utlenianie (korozję) i warunki atmosferyczne. Są trwałe wobec wielu chemikaliów, a nawet skoncentrowanych kwasów. Obróbka możliwa jest tylko przy użyciu narzędzi diamentowych.
Magnesy ferrytowe opisuje norma DIN 17 410.

MAGNESY Z WYPEŁNIACZAMI SYNTETYCZNYMI

Magnesy mieszane z tworzywami syntetycznymi są obecnie powszechnie stosowane, poprzez co poleca się je Państwa uwadze. Materiały magnetyczne są proszkowane i mieszane z syntetykami, a następnie poprzez kalandrowanie, ekstrudację, prasowanie lub wtryskiwanie otrzymuje się gotowe magnesy. Z elastycznego tworzywa sztucznego i proszku ferrytowego produkowane są płytki i taśmy magnetyczne o grubości od 0,5 - 2 mm laminowane białym, lub kolorowym PCV. W trakcie wytwarzania cząstki magnetyczne w elastycznych płytkach lub taśmach są w rozkładane równomiernie i ustawiane w polu magnetycznym, dzięki czemu powstaje pole jednorodne i anizotropowe.

     

MAGNESY AlNiCo

Magnesy stopów metalicznych: aluminium, niklu, kobaltu, jak również: żelaza, miedzi, tytanu. Produkcja odbywa się poprzez odlew: piaskowy, kokoliowy, precyzyjny, próżniowy i spiekanie.
Stop AlNiCo został odkryty 50 lat temu i jest najstarszym używanym do tej pory materiałem magnetycznym. W porównaniu z obecnie stosowanymi magnesami stop AlNiCo ma niewielkie natężenie pola koercji przy wysokiej remanencji. Oznacza to, że magnesy te muszą mieć wydłużony w kierunku magnetyzacji kształt sztabkowy, żeby nie ulec rozmagnesowaniu.

Zaletą magnesów AlNiCo jest niska wartość współczynnika temperaturowego 0,02 na °C i szeroki obszar zastosowań od -270 do +400°C. Z uwagi na to magnesy te stosowane są wszędzie tam, gdzie wymaga się zachowania pola magnetycznego przy dużych skokach temperatur. Wymagany kształt sztabkowy, a przez co duży odstęp między biegunami korzystny jest przy uruchamianiu np. zestyków hermetycznych.

Magnesy AlNiCo produkowane są przede wszystkim jako anizotropowe. Przez niską koercję i drogi kobalt magnesy te stosowane są coraz rzadziej.

MAGNESY WYSOKOENERGETYCZNE

Są to magnesy stałe z grupy pierwiastków ziem rzadkich. Produkt wysokoenergetyczny (gęstość energii ponad 280 kJ/m3 lub 35 MGOe) umożliwia nowe rozwiązania techniczne. Zmniejszenie rozmiarów magnesu, lub wielokrotnie wyższa siła magnetyczna przy tych samych rozmiarach, w porównaniu z dotychczas stosowanymi magnesami ferrytowymi lub AlNiCo , stała się możliwa.
Przy tej samej gęstości energii magnes ferrytowo - borowy musiałby być 6-krotnie większy, żeby z odległości 1mm od powierzchni bieguna wytwarzał pole 100 mT (1000 Gaussów) jego rozmiary musiałyby być 25-krotnie większe w porównaniu z magnesem samarowo-kobaltowym. Nowy magnes neodymowo-ferytowo-borowy posiada o 40% wyższą gęstość energii od opisanego w przykładzie magnesu samarowo-kobaltowego.
Poniżej przedstawiono porównanie niektórych materiałów magnetycznych


Czym są "ziemie rzadkie"?
Ziemie rzadkie, zwane też lantanowcami, są 15 pierwiastkami z liczbą atomową 57-71 w układzie okresowym pierwiastków. Stanowią siódmą część wszystkich pierwiastków występujących w naturze. "Ziemie rzadkie" nie są więc w żadnym razie rzadkie. Znaczenie praktyczne mają np. Cer (Ce) – do produkcji szkła lub stali; Lantan (La)-do produkcji klisz rentgenowskich i katalizatorów do redukcji spalin; Europa (Eu) do otrzymywania barwy czerwonej w lampach kineskopowych; Samar (Sm) i Neodym (Nd) do produkcji wysokoenergetycznych materiałów magnetycznych.
Samar zawarty jest w niewielkich ilościach w ziemiach rzadkich, w przeciwieństwie do neodymu. Uzyskanie odpowiednio wysokiego stopnia czystości i obróbka są powodem wysokiej ceny w porównaniu z konwencjonalnymi magnesami stałymi. W przypadku magnesów samarowo-kobaltowych dochodzi jeszcze drogi materiał jakim jest kobalt (Co).

W jaki sposób są produkowane magnesy wysokoenergetyczne?
Produkcja magnesów SmCo i NdFeB polega na wytworzeniu odpowiedniego stopu. Tak otrzymane wlewki materiału są następnie kruszone i mielone na drobny proszek, po czym prasowane w polu magnetycznym i w końcu spiekane.

Sprasowane izostatycznie i spiekane surowe wlewki materiału o przekroju 100 ´ 50 mm i długości ok. 200 mm obrabiane są w kierunku magnetyzacji. Przy użyciu narzędzi diamentowych wycina się z otrzymanych wlewek formy tarczowe i pierścieniowe.

Magnetyzacja
Po nadaniu formy następuje magnetyzacja, aż do nasycenia. Stosuje się tutaj silne pola magnetyczne. Do wytworzenia takich pól używane są naładowane baterie kondensatorowe, które są rozładowywane w cewkach bezrdzeniowych. Element magnetyczny umieszczony w otworze wewnętrznym niskooporowej cewki bezrdzeniowej jest magnetyzowany, aż do nasycenia przez wyindukowane wewnątrz silne pole magnetyczne. Zasadniczo magnetyzacja możliwa jest w uprzywilejowanym kierunku wyznaczonym w czasie produkcji.

Właściwości
Magnesy SmCo są bardzo twarde i kruche. Magnesy NdFeB są również twarde, ale już nie tak kruche. Umieszczone w przeciwnych polach nie tracą zdolności magnetycznych. SmCo i NdFeB nie są odporne na działanie kwasów nieorganicznych i zasad. Stały kontakt z woda prowadzi do korozji. Magnesy NdFeB ulęgają powierzchniowemu utlenianiu nawet w kontakcie z wilgotnym powietrzem, dlatego najczęściej umieszczane są w obudowach ze stali nierdzewnych. Środki organiczne i suche powietrze o temperaturze pokojowej nie powodują żadnych niekorzystnych zmian.
Magnetix 2006