מהו מגנט קבוע ומהן הקטגוריות

מגנט קבוע, המכונה גם מגנט קשיח, הוא חומר שיכול לשמור על תכונותיו המגנטיות לאורך תקופה ארוכה לאחר שהתמגנט. היכולת הזו לשמור על שדה מגנטי קבוע מונעת ממנו ממגנטים רכים, המאבדים את המגנטיות שלהם כאשר השדה המגנטי החיצוני מוסר. ניתן למצוא מגנטים קבועים באופן טבעי, כגון מגנטיט (סוג של תחמוצת ברזל), או שהם יכולים להיות מיוצרים באופן מלאכותי. מגנטים אלה נמצאים בשימוש נרחב ביישומים שונים כולל אלקטרוניקה, הנדסת חשמל, מכונות, תחבורה, בריאות ומוצרי חיי היומיום.

מגנטים קבועים מאופיינים בלולאת היסטרזיס רחבה שלהם, בכפייה גבוהה וברזולוציה גבוהה. הם פועלים ברביע השני של עקומת הדה-מגנטיזציה לאחר שהם רוויים וטעונים מגנטית. כדי להבטיח אנרגיה מגנטית מאוחסנת מקסימלית ומגנטיות יציבה, למגנטים קבועים צריכים להיות כוויה גבוהה (Hc), רמננסיה (Br) ותוצר אנרגיה מקסימלי ((BH)m) גבוה ככל האפשר.

ניתן לסווג מגנטים קבועים לשתי קטגוריות עיקריות על סמך הרכב החומרים שלהם: חומרים מגנטיים קבועים מסגסוגת וחומרים מגנטיים קבועים של פריט.

חומרים מגנטיים קבועים מסגסוגת כוללים:

1. מגנטים נדירים של כדור הארץ ניאודימיום קבוע (למשל, Nd2Fe14B, או מגנטים ניאודימיום ): אלו הם מהמגנטים החזקים ביותר הזמינים באופן מסחרי. יש להם תכונות מגנטיות גבוהות במיוחד, עם תוצר אנרגיה מקסימלי (BHmax) הגבוה פי 10 מזה של פריט. ניתן לחלק מגנטים של NdFeB ל-NdFeB מלוכדים, NdFeB מלוכדים ו-NdFeB בהזרקה על בסיס תהליכי ייצור. מגנטים מלוכדים של NdFeB מיוצרים על ידי ערבוב אבקת NdFeB עם קלסרים כמו שרף, פלסטיק או מתכות בעלות נקודת התכה נמוכה, ולאחר מכן נוצרים באמצעות דחיסה, אקסטרוזיה או הזרקה. מגנטים מסוג NdFeB מסונטרים מיוצרים באמצעות כרסום וסינטר סילון אוויר, וכתוצאה מכך לכפייה גבוהה ותכונות מכניות מצוינות. מגנטים מסוג NdFeB בהזרקה מציעים דיוק גבוה וניתן להפוך אותם בקלות לצורות מורכבות.

2. Samarium Cobalt (SmCo): מגנטים של SmCo מחולקים ל-SmCo5 ו- Sm2Co17 על סמך הרכבם. בתור מגנט קבוע לאדמה נדירה מהדור השני, ל-SmCo יש לא רק תוצר אנרגיה מקסימלי גבוה (14-28 MGOe) וכפייה אמינה אלא גם מציג מאפייני טמפרטורה טובים. בהשוואה ל-NdFeB, SmCo מתאים יותר ליישומים בטמפרטורה גבוהה (מעל 200 מעלות צלזיוס).

3. ניקל אלומיניום קובלט (AlNiCo): AlNiCo היא סגסוגת המורכבת מאלומיניום, ניקל, קובלט, ברזל ויסודות מתכתיים אחרים. ניתן לייצר אותו באמצעות תהליכי סינטר או יציקה, המאפשרים ייצור של גדלים וצורות שונות. למגנטים קבועים יצוקים של AlNiCo יש את מקדם הטמפרטורה הפיך הנמוך ביותר ויכולים לפעול בטמפרטורות של עד מעל 600 מעלות צלזיוס.

חומרים מגנטיים קבועים של פריט (פריט): מגנטי פריט עשויים בעיקר מחומרי גלם כמו BaFe12O19 ו-SrFe12O19 באמצעות עיבוד קרמי. הם קשים ושבירים, עם עמידות טובה לטמפרטורה ועלות נמוכה, מה שהופך אותם למגנטים הקבועים הנפוצים ביותר.

לסיכום, למגנטים קבועים תפקיד מכריע ביישומים רבים בשל יכולתם לשמור על מגנטיות לאורך זמן. הרכב החומרים ותהליכי הייצור המגוונים שלהם מציעים מגוון תכונות המתאימות ליישומים שונים.