Неодимовые постоянные магниты | Магнит купить → Статьи → Магнитные материалы

Магнитные материалы

Магнитные материалы различают по составу, магнитным характеристикам и способу производства.

К основным типам по способу производства можно отнести литые, спеченные и композиционные материалы.

К литым магнитным материалам относится постоянный магнит из сплавов AlNICo (российское название ЮНДК), модифицированные различными добавками. Промышленно выпускаются с 1930-гг. Эти сплавы могут быть изотропными (обладает одинаковыми физико-механическими свойствами во всех направлениях) и анизотропными. Изотропные литые магнитные материалы имеют более низкие в 2-3 раза значения основных магнитных параметров, но они и более дешевы, чем анизотропные. Такие сплавы обрабатываются различным механическими инструментами в том числе шлифовкой или электроэрозионной резкой.

Магнит ЮНДК имеют следующие преимущества:

— Стабильность при высоких температурах (до 550°С);

— Большое значение остаточной магнитной индукции;

— Высокая радиационная стойкость;

— Коррозионная стойкость;

— Магниты дешевле чем редкоземельные магниты NdFeB и SmCo.

— Литые магниты ЮНДК могут быть сделаны столь замысловатых форм, которые не могут быть осуществлены с другими материалами.

Однако ЮНДК обладают и существенными недостатками:

— Низкая устойчивость к размагничиванию под воздействием внешнего магнитного поля;

— Низкие значения коэрцитивной силы, что требует довольно массивных магнитов с большой величиной соотношения длины к толщине.

— Постоянное подмагничивание.

В настоящее время они применяются лишь в военной промышленности и по инерции в некоторых других изделиях. Их применение ограничено из-за низкой коэрцитивной силы.

Спеченные магниты изготавливают путем прессования порошков (частицы до 2-3 мкм) с последующим спеканием. Различают по следующим типам магнитных материалов:

Ферритовые магниты BaO×6Fe2O3 – феррит бария и SrO×6Fe2O3 — феррит стронция,
Редкоземельные магниты: неодимовые магниты NdFeB и самарий-кобальт SmCo5, Sm2Co17.

Спеченные магнитные материалы обладают стабильностью магнитных свойств во времени и наличие технологий для их массового производства. Магнитные материалы этой группы, имея общую технологию изготовления, существенно различаются между собой по магнитным параметрам и стоимости.

Ферритовые магниты получили широкое распространение в 50-х годах 20 века. По природе родственны с магнетитом, природным магнитным материалом. Постоянные магниты из ферритов бария и стронция могут быть изотропными и анизотропными, в зависимости от технологии производства. Изотропные магниты применяются редко, так как обладают низкими свойствами. Ферритовые магниты можно обрабатывать при помощи алмазной резки, что дает возможность изготовить необходимый размер. При изготовлении таких магнитов не используют защитное покрытие, поэтому они имеют черный, характерный для них, цвет.

Преимущества ферритов бария и стронция:

— Большая величина удельного электросопротивления;

— Коррозионная стойкость;

— Низкая цена.

Недостатки ферритовых магнитов:

— Невысокие показатели коэрцитивной силы, но больше, чем у магнитов ЮНДК;

— Низкие показатели остаточной индукции и энергетического произведения;

— Хрупки и склонны к разрушению при ударе или изгибе;

— Изменение температуры оказывает влияние на магнитные свойства изделия.

Постоянный магнит из феррита бария и стронция в основном применяется в автомобильной промышленности. Магниты устанавливаются в стартеры, вентиляторы, насосы, стеклоподъемники, звуковые динамики. Одной из проблем ферритов является снижение коэрцитивной силы при охлаждении. Известны случаи, когда на морозе нельзя было завести автомобиль из-за отказа стартера по причине размагничивания магнитов. Поэтому в условиях пониженных температур стоит применять другие магнитные материалы, например неодимовые магниты.

Магнитный материал из редкоземельного сплава NdFeB (неодим-железо-бор) начали исследовать с 80-х годов прошлого века, а его широкое применение в промышленности — с 1984 года.

Неодимовый магнит имеет следующие приемущеста:

— Высокие показатели коэрцитивной силы, максимальной магнитной энергии и магнитной индукции;

— Большой диапазон рабочих температур;

— Низкая цена по сравнению с магнитами самарий-кобальт.

Неодимовый магнит имеет следующие недостатки:

— Значения максимальной рабочей температуры ниже, чем у самарий — кобальтовых магнитов;

— Сложность обработки;

— Подверженность коррозии. Для уменьшения коррозии на неодимовые магниты наносят покрытие никелем, цинк, никель, медь и в особых случаях полимерное покрытие на основе эпоксидов или полиуретанов.

Самарий — кобальтовый магнитный материал — первый из открытых редкоземельных материалов используемых для изготовления постоянных магнитов. Существует два класса самарий-кобальтовых магнитов: SmCo5 и Sm2Co17, отличаются магнитными характеристиками. Его получают по стандартной технологии порошковой металлургии, но из-за высокой химической активности самария изготовление сплава, порошка, прессование брикетов и высокотемпературное спекание проводится в атмосфере инертного газа. После прессования в магнитном поле для получения большой плотности и близкой к 100% магнитной текстуры и спекания проводится термообработка, затем необходима шлифовка алмазным инструментом.

Преимущества самарий-кобальтовых магнитов:

— Высокие показатели коэрцитивной силы, максимальной магнитной энергии и магнитной индукции;

— Высокие значения максимальной рабочей температуры;

— Лучшая коррозионная стойкость по сравнению с остальными редкоземельными материалами.

Недостатки самарий-кобальтовых магнитов:

— Высокая цена материала определяется использованием в нём дорогих редкоземельных металлов. В частности, технология очистки самария достаточно дорога, так же, как и кобальта, который широко используется в производстве сталей высоких марок.

— Хрупкость магнитного материала.

Самарий – кобальтовые магниты применяют в космических аппаратах, авиационной и компьютерной технике, миниатюрных электродвигателях и магнитных муфтах, в носимых приборах и устройствах (часах, наушниках, мобильных телефонах и т.д.) часовых механизмах.

При высоких ценах на самарий и кобальт их применение оправдано лишь высокой температурной стабильностью.

Композитные магнитные материалы.

К композиционным магнитным материалам относятся полимерные постоянные магниты, или магнитопласты на основе смеси магнитного порошка и связующего полимерного компонента.

Технические характеристики на некоторые магнитные материалы:

Материал	Br, Тл	Hcj, кА/м	(BH)max,кДж/м³	p,мг/м³	Tmax, °C	Тс, °C
AlNiСоFe	0,75-1,40	30—120	36-64	7,3	550	840
BaO×6Fe2O3	0,20-0,42	160-220	7,5-32	1,35-1,5	250	450
SrO×6Fe2O3	0,38-0,40	220-230	28-30	4,8	250	450
SmCo5	0,86-0,92	540-1300	140-166	8,5	500	720
Sm2Co17	1,06-1,14	540-1300	220-240	8,4	600	825
NdFeB	1,17-1,35	955-1400	278-360	7,4	140	310-340