Магнитите са навсякъде, от двигатели и сензори до сепаратори и индустриални тела. Но това, което наистина има значение, е от какво е направен магнитът, тъй като материалът определя силата, температурната граница, устойчивостта на корозия и-дългосрочната стабилност.
В това ръководство ще научите най-често срещаните магнитни материали, как се сравняват и как да изберете правилната опция за вашето приложение.
Кратък отговор: От какво са направени повечето магнити?
Повечето индустриални постоянни магнити са направени от NdFeB (неодимов-желязо-бор), ферит (керамичен магнит), SmCo (самарий-кобалт) или AlNiCo (алуминиев-никел-кобалт). „Най-добрият“ зависи от четири неща: необходима сила, работна температура, среда (влажност/сол/химикали) и налично пространство.
NdFeB: най-силен в малък размер (често се нуждае от покритие във влажна среда)
Ферит: ниска цена + добра устойчивост на корозия (обикновено по-голям размер за същата сила)
SmCo: отлична високо{0}}температурна стабилност + силна устойчивост на размагнитване
AlNiCo: възможност за много висока температура и стабилен магнетизъм (но по-лесен за демагнетизиране от SmCo в някои дизайни)
Бързо запитване: Кажете ни тези 6 артикула
За да препоръчате правилния материал (и да цитирате по-бързо), моля, изпратете:
Форма на магнит (диск / блок / пръстен / вдлъбнатина / дъга / гърне)
Размер (mm)
Количество
Работен температурен диапазон
Околна среда (суха/влажна/солена мъгла/химикали)
Целево изискване: теглителна сила (N/kgf) или повърхностен гаус на разстояние
Как работят магнитите
Магнетизмът идва от малки магнитни ефекти вътре в атомите. В повечето материали тези ефекти се компенсират. В магнитните материали много атомни „мини магнити“ могат да се подредят, създавайки силно магнитно поле.
Магнетизъм на-атомно ниво
Електроните създават малки магнитни моменти чрез своето въртене и движение. В материали като желязо, никел и кобалт тези моменти могат да се подредят по-лесно, поради което тези материали са силно магнитни.
Магнитни области и намагнитване
Магнитните материали съдържат много малки области, наречени домейни. Преди да се магнетизират, тези домейни сочат в различни посоки. След магнетизирането повече домейни се подравняват и магнитът става силен.
Магнитни полета и взаимодействие
Магнитното поле има посока и сила. Еднаквите полюси се отблъскват и за разлика от полюсите се привличат. Това е и причината магнитите да взаимодействат с електрическите токове в двигателите и много индустриални устройства.
Видове магнити
Постоянни магнити
Постоянните магнити се отнасят до материали, които могат да запазят своя магнетизъм дълго време след намагнитване и могат непрекъснато да осигуряват магнитно поле без външна енергия. Общите материали включват:Неодимов желязо бор(NdFeB, продукт с най-висока магнитна енергия, използван в електронни устройства и електрически превозни средства), ферит (ниска цена, подходящ за високоговорители и микровълнови фурни) и алуминиев никел-кобалт (устойчивост на висока температура и анти-размагнитване, подходящ за среда с висока температура). Характеристиките му са, че магнетизмът му е дълготраен-, но може да се разпадне поради висока температура или външна сила и е трудно да се демагнетизира напълно. Той се използва широко в двигатели, генератори, сензори, магнитни влакове и магнитно съхранение.
Електромагнит
Електромагнитът е комбинация от намотка и желязна сърцевина. Неговият принцип на работа е, че когато захранването е включено, магнитното поле, генерирано от намотката, следва закона на веригата на Ампер. След като желязното ядро се магнетизира, магнитното поле се засилва значително и магнетизмът изчезва веднага след изключване на захранването (с изключение на остатъчния магнетизъм на желязното ядро). Неговият магнетизъм може да се контролира от размера и посоката на тока, а силата на магнитното поле е в положителна корелация с тока и броя на намотките на бобината. Електромагнитите се използват широко в електромагнитни кранове, релета, брави, екраниране и оборудване за индукционно нагряване.
Временни магнити
Временните магнити са предмети, изработени от меки магнитни материали (като чисто желязо, листове от силициева стомана и меки магнитни композитни материали). Техният магнетизъм лесно се магнетизира под действието на външно магнитно поле, но магнетизмът бързо ще отслабне или изчезне след премахване на магнитното поле. Този тип материал има характеристиката на ниска загуба на хистерезис и е особено подходящ за високо-приложения на електромагнитно оборудване. Обикновено се използва в ядра на трансформатори (ефективно предаване на електромагнитна енергия), електромагнитно екраниране (блокиране на смущения от външно магнитно поле) и магнитни сензори.
От какъв материал на сърцевината се състои магнитът?
|
Тип |
Основни съставки |
Характеристики |
Най-добро за (типична употреба) |
|
NdFeB магнити |
Неодим (Nd), желязо (Fe), бор (B) |
В момента той има най-силния магнетизъм и продукт с висока магнитна енергия, но температурната му устойчивост е средна (80-200 градуса), лесно се корозира и се нуждае от повърхностна обработка. |
Компактни високо{0}}мощни конструкции, двигатели, сензори |
|
Феритни магнити |
Железен оксид (Fe₂O₃) + бариев/стронциев карбонат (BaCO₃/SrCO3) |
Ниска цена, силна устойчивост на корозия, устойчивост на висока температура (до 250 градуса), но слаба магнитна сила |
Високоговорители, обща промишлена употреба, чувствителни{0}}разходни приложения |
|
AlNiCo магнити |
Алуминий (Al), никел (Ni), кобалт (Co), желязо (Fe) |
Устойчивост на висока температура (450-550 градуса), добра магнитна стабилност, но средна магнитна сила и лесна за демагнетизиране |
Високо{0}}температурни инструменти, сензори, специализирани възли |
|
Самариев кобалтМагнити |
Самарий (Sm), Кобалт (Co) |
Отлична производителност при висока температура (250-350 градуса), устойчивост на корозия, добра магнитна стабилност, но скъпа и крехка |
Високо{0}}температурни двигатели, космическа техника, тежки среди |
Какъв магнитен материал да изберете?
| Вашето изискване | Най-добър първи избор | Бележки |
| Най-мощната сила в ограничено пространство | NdFeB | Помислете за покритие за влажна/солна среда |
| Най-ниската цена, устойчивостта на корозия има значение | Ферит | Често се нуждае от по-голям размер, за да достигне същата сила |
| Висока температура + стабилна производителност | SmCo | По-висока цена; боравете внимателно (крехко) |
| Възможност за много висока температура | AlNiCo | Добра стабилност, но дизайнът трябва да предотвратява размагнитването |
Производствен процес на магнит
Съществуват различни производствени процеси за магнити, включително основно прахова металургия, леене и т.н. Въпреки че ориентацията на магнитното поле не принадлежи пряко към производствения процес, тя играе ключова роля в оптимизирането на работата на магнита и контрола на качеството.
Следва подробно въведение в тези процеси:
Праховата металургия е един от често срещаните методи за производство на магнити и е особено подходяща за производство на високо-производителни постоянни магнитни материали като неодимов желязо бор (NdFeB) исамариево-кобалтови магнити.
Прахова металургия
Процес
Подготовка на суровината:Изберете метални прахове с висока{0}}чистота, като неодим, желязо, бор (или самарий, кобалт) и др., и ги смесете в определена пропорция.
Пресоване на формоване: Смесеният прах се пресова във форма в магнитно поле, така че частиците на праха да се подредят по посока на магнитното поле, за да образуват зелено тяло с определена форма и плътност.
Агломериране: Зеленото тяло се синтерува при висока температура, за да се комбинират частиците и да се образува плътен магнит.
Пост{0}}обработка: Включително машинна обработка, повърхностна обработка, галванопластика, покритие, магнетизиране и др.
Приложения: Широко използван в двигатели, сензори, високоговорители, оборудване за магнитен резонанс (MRI) и други области.
Метод на леене
Процес
Топене:Разтопете металните суровини, като алуминий, никел, кобалт, желязо и др., в пропорционална течност от сплав.
Кастинг:Изсипете разтопената сплав във формата и я охладете, l и я втвърдете в заготовка.
Топлинна обработка:Чрез третиране с разтвор и третиране със стареене се оптимизират микроструктурата и магнитните свойства на магнита.
Машинна обработка:Обработка на заготовката в необходимата форма и размер.
Намагнитване:Зареждане на магнит в силно магнитно поле.
Приложение:Използва се главно за производство на магнити в инструменти, двигатели, високоговорители, магнитни сепаратори и друго оборудване.
Ориентация на магнитното поле
Процес
Пълнеж на прах:Поставете магнитен прах (като NdFeB прах) във формата, като се уверите, че прахът е равномерно разпределен.
Прилагане на магнитно поле:След завършване на пълненето с прах към матрицата се прилага силно магнитно поле, съответстващо на крайната посока на намагнитване на магнита, и неговият интензитет обикновено достига повече от десетки хиляди гауса, за да се гарантира, че зърната в магнитния прах могат да бъдат напълно подредени.
Задържане на магнитно поле и пресоване:Прахът се пресова под действието на магнитно поле, така че частиците да са плътно подредени и посоката на ориентация на магнитното поле се поддържа. По време на този процес магнитното поле трябва да остане стабилно, за да се предотврати нарушаване на ориентацията на зърното.
Агломериране и охлаждане:Пресованата заготовка се синтерова при висока температура, за да се комбинират прахообразните частици. По време на този процес може да се поддържа магнитно поле, за да се оптимизира ориентацията. След синтероването трябва да се охлади бавно, за да се избегне топлинен стрес.
Приложение:Технологията за ориентация на магнитното поле се използва широко в производството на високо-производителни постоянни магнити, като NdFeB магнити, SmCo магнити и др. Тези магнити се използват широко в високо-прецизни, високо-производителни двигатели, генератори и сензори.
Как да изберем магнитни материали
Идентифицирайте сценарии за приложение и изисквания
При различни работни среди и функционални изисквания изборът на магнити трябва да се разглежда изчерпателно; при висока{0}}температурна среда магнитите Alnico или самариев кобалт са подходящи за сензори за космически и автомобилни двигатели; феритните магнити могат да се използват в корозивни, влажни и химически среди. По отношение на функцията, NdFeB магнитите със силна магнитна сила са подходящи за магнитни вендузи, които адсорбират метални предмети; NdFeB, Alnico или ферит могат да бъдат избрани за двигатели и генератори на оборудване за преобразуване на енергия според мощността, размера и цената; Магнитите Alnico се предпочитат за MRI оборудване, което изисква дългосрочно-стабилно магнитно поле.
Отчитане на параметрите на магнитната производителност
NdFeB магнитите имат най-добрите магнитни свойства и най-високата сила на магнитното поле, но самариево-кобалтовите магнити имат същата висока коерцитивност и са подходящи за сценарии с риск от размагнитване; феритните магнити имат ниска цена и по-слаби магнитни свойства и са подходящи за области, които не изискват висока сила на магнитното поле и са чувствителни към разходите-; Магнитите Alnico и самариево-кобалтовите магнити имат ниски температурни коефициенти и техните магнитни свойства се влияят по-малко от температурни промени, което ги прави подходящи за среди с големи температурни колебания.
Цена и наличност
Има значителни разлики в цената и наличността между различните магнитни материали: Феритните магнити са най-широко използваните постоянни магнити поради достъпните им цени; въпреки че магнитите от неодимов железен бор имат отлична производителност, високата цена на суровините прави цените им високи и е необходимо да се балансират изискванията за производителност и контрол на разходите при избора; обичайните материали включват ферит и неодимов железен бор, които имат стабилни доставки и са лесни за закупуване, докато специалните материали като самариево-кобалтовите магнити са в ограничени количества и въпросите за доставките трябва да бъдат планирани.
Какво определя силата на магнита?
1. Материал и клас
NdFeB може да осигури много висока магнитна производителност при малки размери, докато феритът е по-слаб, но стабилен и -рентабилен. SmCo и AlNiCo се представят добре при по-високи температури. Точният резултат зависи от степента и условията на работа.
2. Форма, размер и въздушна междина
Малка въздушна междина може драстично да увеличи силата на задържане. Формата също има значение-различните геометрии концентрират потока по различен начин.
3. Температура и външни магнитни полета
Топлината може да намали силата на магнита, а силното обратно поле може да причини размагнитване. Изборът на правилния материал и клас е най-добрата защита.
ЧЗВ
Въпрос: Магнитите губят ли магнетизъм?
A: Да. Високата топлина, силните удари или обратните магнитни полета могат да отслабят магнитите. Изборът на правилния материал и клас за вашия температурен диапазон помага за предотвратяване на ранното размагнитване.
Въпрос: Какви метали могат да привличат магнитите?
О: Магнитите силно привличат феромагнитни метали като желязо, никел и кобалт и много от техните сплави.
Въпрос: Как трябва да се съхраняват магнитите?
О: Съхранявайте магнитите на сухо място, избягвайте топлина и удари и дръжте силните магнити далеч от чувствителна електроника. Използвайте разделители или държачи, когато е необходимо, за да намалите случайното щракване.
Въпрос: Защо NdFeB магнитите ръждясват по-лесно?
О: NdFeB може да корозира във влажна или солена среда. Защитното покритие обикновено се използва за приложения на открито, мокри или висока{1}}влажност.
Въпрос: Опасни ли са магнитите?
О: При нормална употреба магнитите обикновено са безопасни. Основните рискове са наранявания от прищипване, силни магнити в близост до пейсмейкъри/импланти и поглъщане на множество магнити (особено за деца). В ядрено-магнитен резонанс или медицинска среда спазвайте правилата за безопасност на съоръжението.
Обобщете
Магнитите са направени от различни материали и всеки е подходящ за различна работа. NdFeB е идеален за максимална сила в малко пространство, феритът е ценово-ефективен вариант с добра устойчивост на корозия, SmCo е отличен за висока-температурна стабилност, а AlNiCo работи добре при много-температурни конструкции.
Ако искате по-бърза препоръка и точна цена, изпратете на Great Magtech вашата магнитна форма, размер, температурен диапазон, среда и целева сила на изтегляне. Ние ще предложим правилния материал + качество + покритие за вашето приложение.
