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【科普】磁铁并不是想象中的那么简单
发布时间:2015-10-28       关键字:磁铁,磁性材料,橡胶磁             来源:富贸商城

引子

随着社会的发展,磁铁的应用也越来越广泛,从高科技产品到最简单的包装磁,目前应用最为广泛的还是钕铁硼强磁和铁氧体磁铁。

 

 

磁性材料的分类?

磁性料材主要有二大类:第一类是永磁材料(也叫硬磁),材料本身就具有保存磁力的特点;第二类是软磁(也叫电磁铁),需要外界通电才能产生磁力。我们平是说的磁铁,一般都是指永磁材料。

 

永磁材料的发展史?

从永磁材料的发展历史来看,十九世纪末使用的碳钢,磁能积(BHmax(衡量永磁体储存磁能密度的物理量)不足1MGOe(兆高奥),而目前国外批量生产的Nd-Fe-B永磁材料,磁能积已达50MGOe以上。这一个世纪以来,材料的剩磁Br提高甚小,能积的提高要归功于矫顽力Hc的提高。而矫顽力的提高,主要得益于对其本质的认识和高磁晶各向异性化合物的发现,以及制备技术的进步。二十世纪初,人们主要使用碳钢、钨钢、铬钢和钴钢作永磁材料。二十世纪三十年代末,AlNiCo永磁材料开发成功,才使永磁材料的大规模应用成为可能。五十年代,钡铁氧体的出现,既降低了永磁体成本,又将永磁材料的应用范围拓宽到高频领域。到六十年代,稀土钴永磁的出现,则为永磁体的应用开辟了一个新时代。

1967年,美国Dayton大学的Strnat等,用粉末粘结法成功地制成SmCo5永磁体,标志着稀土永磁时代的到来。迄今为止,稀稀土永磁已经历第一代SmCo5,第二代沉淀硬化型Sm2Co17,发展到第三代Nd-Fe-B永磁材料。此外,在历史上被用作永磁材料的还有Cu-Ni-FeFe-Co-MoFe-Co-VMnBiA1MnC合金等。这些合金由于性能低、成本高,在大多数场合已很少采用。而AlNiCoFeCrCoPtCo等合金在一些特殊场合还得到应用。

目前BaSr的铁氧体仍然是用量最大的永磁材料,但其许多应用正在逐渐被Nd-Fe-B类材料取代。而且当前稀土类永磁材料的产值已大大超过铁氧体永磁材料,稀土永磁材料的生产已发展成一大产业。

 

永磁材料的两大分类

第一大类是:合金永磁材料包括稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B)、钐钴(SmCo)、钕镍钴(NdNiCO);

第二大类是:铁氧体永磁材料(Ferrite)按生产工艺不同可分为烧结铁氧体(Sintered Ferrite)、粘结铁氧体(橡胶磁Rubber Magnet)、注塑铁氧体(Zhusu Ferrite),这三种工艺依据磁晶的取向不同又各分为等方性和异方性磁体。

 

常见永磁材料简介

1、稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B):按生产工艺不同分为以下三种

1)、烧结钕铁硼(Sintered NdFeB)——(烧结钕铁硼永磁体经过气流磨制粉后冶炼而成,矫顽力值很高,且拥有极高的磁性能,其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上。其本身的机械性能亦相当之好,可以切割加工不同的形状和钻孔。高性能产品的最高工作温度可达200摄氏度。由於它的物质含量容易导致锈蚀,所以根据不同要求必须对表面进行不同的凃层处理。(如镀Zn,Ni,Au,Epoxy)。非常坚硬和脆、有高抗退磁性、高成本/性能比例、不适用于高工作温度)

2)、粘结钕铁硼(Bonded NdFeB)——粘结钕铁硼是将钕铁硼粉末与树脂、塑胶或低熔点金属等粘结剂均匀混合,然后用压缩、挤压或注射成型等方法制成的复合型钕铁硼永磁体。产品一次成形,无需二次加工、可直接做成各种复杂的形状。粘结钕铁硼的各个方向都有磁性,可以加工成钕铁硼压缩模具和注塑模具。精密度高、磁性能极佳、耐腐蚀性好、温度稳定性好。

3)、注塑钕铁硼(NdFeB)——有极高之精确度、容易制成各向异性形状复杂的薄壁环或薄磁体。

2橡胶磁Rubber Magnet)是铁氧体磁材系列中的一种,由磁粉(SrO6Fe2O3)、聚乙烯(CPE)和其它添加剂(EBSODOP)等组成,通过挤出、压延制造而成。可以加工比较薄、大、长条状、卷状、片状及各种复杂形状。橡胶磁材料可以是同性的或异性的,它由铁氧体磁粉、CPE和某些微量元素制成,可弯、可捻、可卷。它无需更多机械加工即可使用,也可以按所需尺寸修整形状,橡胶磁也可以根据客户要求复PVC,背胶上UV油等。它的磁能积在0.60 1.50MGOe之间,磁力较弱且温度系数低。

 

 

橡胶磁材主要应用于冰箱、讯息告示架、将物件固定于金属体以用作广告等的紧固件,用于玩具、教学仪器、开关和感应器的磁盘。主要应用于微特电机、电冰箱、消毒柜、厨柜、玩具、文具、广告等行业。

3、烧结铁氧体(Sintered Ferrite)的主要原料包括BaFe12O19SrFe12O19,依据磁晶的取向不同分为等方性和异方性磁体。由于其低廉的价格和适中的磁性能而成为目前应用最为广泛的一种磁体。年产量达300吨以上。铁氧体磁铁是通过陶瓷工艺法制造而成,质地也比较坚硬,也属脆性材料,由于铁氧体磁铁有很好的耐温性及价格低廉,已成为应用最为广泛的永磁体。

4钐钴SmCo)依据成份的不同分为SmCo5Sm2Co17,分别为笫一代和笫二代稀土永磁材料。由于其原材料十分稀缺,价格昂贵而使其发展受到限制。钐钴(SmCo)作为第二代稀土永磁体,不但有着较高的磁能积(14-28MGOe)和可靠的矫顽力,而且在稀土永磁系列中表现出良好的温度特性。与钕铁硼相比,钐钴更适合工作在高温环境中。

5、铝镍钴(AlNiCo)是最早开发出来的一种永磁材料,是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。根据生产工艺不同分为烧结铝镍钴(Sintered AlNiCo)和铸造铝镍钴Cast AlNiCo)。产品形状多为圆形和方形。铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状;与铸造工艺相比,烧结产品局限于小的尺寸,其生产出来的毛坯尺寸公差比铸造产品毛坯要好,磁性能要略低于铸造产品,但可加工性要好。在永磁材料中,铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数,工作温度可高达600摄氏度以上。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。

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