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. |
