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永磁材料(磁铁)介绍

发布时间:2020-11-16 15:07:23

钕铁硼是目前应用广泛,发展迅速的磁铁产品。钕铁硼从发明到现在的广泛应用,也不过20多年的时间。由于其拥有的高磁性能和易加工性,价格不是很高,因此应用领域扩大迅速。目前,商品化的钕铁硼,磁能积可以达到50MGOe,是铁氧体的10倍。

钕铁硼也属于粉末冶金产品,加工方式与钐钴类似。

目前,钕铁硼的最高工作温度在180摄氏度左右。如果是恶劣环境应用,一般推荐不超过140摄氏度。

钕铁硼非常容易被腐蚀。因此,成品大多要进行电镀或者涂装。常规采用的表面处理包括:镀镍(镍铜镍),镀锌,镀铝,电泳等。如果工作在密闭环境里,也可以采用磷化的方式。

由于钕铁硼的高磁性能,在很多场合,被用来替代其他磁性材料,用以减小产品体积。假如用铁氧体磁铁,现在的手机尺寸,恐怕要不会小于半块砖头。

常用的永磁材料有铁氧体、钕铁硼、钐钴、铝镍钴、橡胶磁等几种。这几种都是比较容易买到的产品,有通行的性能(不一定是ISO标准)可供选择。

以上每一种磁体,各有特性,应用的领域也各不相同,现做简单介绍。

铁氧体:

铁氧体是一种非金属磁性材料,又称磁性陶瓷。我们拆开传统收音机,里面的那个喇叭磁铁,就是铁氧体的。

铁氧体的磁性能不高,目前磁能积(衡量磁铁性能高低的参数之一)只能做到4MGOe稍微高一些。这种材料有个最大的优点,就是价格低廉。目前,仍然广泛应用在很多领域。

铁氧体是陶瓷。因此,加工性能也与陶瓷类似。铁氧体磁铁,都是模具成形,烧结出来的。若需加工,也只有进行简单的磨削。
由于很难进行机械加工,因此铁氧体产品,大多形状简单,而且尺寸公差比较大。方块形状产品还好,可以进行磨削。圆环形的,一般只磨削两个平面。其他尺寸公差,都是按照名义尺寸的百分比给定的。

由于铁氧体已经拥有数十年的应用历史,因此,很多厂家会有现成的常规形状和尺寸的圆环,方块等产品可供选择。

由于铁氧体是陶瓷材质,因此基本不存在腐蚀问题。成品不需要进行电镀等表面处理或者涂装。

钐钴:

钐钴磁铁,主要成分是钐和钴。由于两种材料本身价格昂贵,因此,钐钴磁铁也是几种磁铁里面最贵的一种。

钐钴磁铁的磁能积,目前可以做到30MGOe,甚至更高一些。另外,钐钴磁铁的矫顽力很高,耐高温,可应用于350摄氏度的高温,因此在很多应用场合无法替代。

钐钴磁铁,属于粉末冶金产品。一般厂家根据成品的尺寸和形状需要,烧结成方块毛坯,然后再使用金刚石刀片切割成成品尺寸。由于钐钴具有导电性,因此可以进行线切割加工。理论上说,钐钴可以切成线切割能切成的形状,如果不考虑充磁和较大尺寸的问题。

钐钴磁铁,耐腐蚀性很好,一般不需要进行防腐电镀或涂装。另外,钐钴磁铁质地很脆,因此加工小尺寸或者薄壁产品比较困难。
钕铁硼:

铝镍钴:

铝镍钴磁铁,有铸造和烧结两种工艺。国内做铸造的比较多。铝镍钴的磁能积可达9MGOe,并有个最大的特点,就是耐高温,工作温度可达到550摄氏度。但是,铝镍钴在反向磁场下,非常容易退磁。如果你把两个铝镍钴的相同极向(两个N或者两个S)用力顶在一起,其中一个磁铁的磁场就会被退掉或反转。因此不适于工作在反向磁场下(如电机)。

旅镍钴硬度很高,虽然也能进行磨削和线切割,但是成本较高。一般供货的成品,有磨削好的或者不磨削两种。

旅镍钴在传感器领域的应用比较广。

关于磁铁应用的一般问题:

1,如果你需要最高性能的磁铁,当然非钕铁硼莫属。

不过,磁性材料的应用,还有很多综合因素需要考虑。因此,不是简单的选一个最高性能就万事大吉了,建议把你的应用状况提供给厂家,让厂家提供合理建议(不过国内对于磁铁应用方面研究甚少,很多厂家不能给客户一个合理建议,这一点,比欧美落后很多,限制了磁性材料应用领域产品的发展)

2,磁铁的工作温度。

不同种类的磁铁,工作温度差别很大。相同材料,不同性能的也不一样。具体可以查询厂家网站上提供的资料。

3,磁铁的固定方式。

一般采用粘接的方式。现在,粘接剂的性能非常好,工艺合理的话,基本不用担心磁体脱落的问题。

焊接是不可以的。至少我还没见到成功的先例。

某些磁铁,可以打孔等,因此可以采用机械方式固定,如钕铁硼。

4,磁铁的强度硬度。

多数磁铁都比较脆硬,容易损坏。因此,使用时,建议进行适当保护。

5、磁铁都能做成什么?

其实,应用确实很广的:永磁电机,磁力起重器,磁力吸盘,磁性传动器(同步传动,磁滞传动,涡流传动),磁力弹簧(相吸的时候,曲线与拉簧形状相反),安全传感器,传感器,除铁器,选矿机,日常用品,玩具,工具等。


6,使用永磁材料的优点是什么?

很多场合的电磁应用,都可以使用永磁替代。有点如:无电能消耗,不发热(这个非常重要),不用担心断电等。如,电磁吸盘有个很大的问题,就是断电保护。所以电磁起重一般都需要不间断电源,导致成本增加。使用永磁吸盘,没有这个后顾之忧。

7,磁铁的寿命。

磁铁的寿命到底有多长?主要有两个因素:腐蚀和退磁。

易腐蚀的磁铁,电镀或者材料本身不好的话,可能用不了一年就粉化掉了,如钕铁硼。粉末冶金产品内部,与铸造产品不同,内部是松散结合的。磁铁内部有高内应力。因此微观颗粒总是趋向去散开的。氧化作用下,可能不久就变成粉末了。

另外一点就是退磁。退了磁的磁体,特别是高温退磁的,内部发生相变,即使再进行充磁,也恢复不到原有性能了。

8、磁铁的加工性能。

磁铁硬度高,很难进行冷切削加工。常见的加工方法有金刚石刀片切割,线切割,磨削等。

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